KR980011771A - 높은 종횡비를 갖는 클램프 링 - Google Patents

높은 종횡비를 갖는 클램프 링 Download PDF

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KR980011771A
KR980011771A KR1019970035975A KR19970035975A KR980011771A KR 980011771 A KR980011771 A KR 980011771A KR 1019970035975 A KR1019970035975 A KR 1019970035975A KR 19970035975 A KR19970035975 A KR 19970035975A KR 980011771 A KR980011771 A KR 980011771A
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하워드 그런즈
이고르 코건
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조셉 제이. 스위니
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Abstract

본 발명은 기판의 에지를 증착 재료와 접촉하지 않도록 보호하고 기판을 지지 부재의 표면에 고정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명은 바람직하게 최소한의 기판 접촉을 제공하고 에지 낭비를 개선시킨다. 지지 탭은 기판 상에서 장치를 지지하도록 하부 루프 표면으로부터 안쪽으로 연장되고 상기 장치의 내측 종단은 에지의 낭비를 개선하도록 기판의 에지에 접근한다. 가변성 높이의 하부 루프 표면이 브릿지 층이 상기 장치와 기판의 사이에 또는 기판을 넘어서 형성될 가능성을 감소시키는, 효과적으로 증가된 종횡비(루프 폭:기판 위쪽의 루프 높이)를 제공하도록 기판의 에지 위에 제공된다.

Description

높은 종횡비를 갖는 클램프 링
본 발명은 일반적으로 반도체 처리 장치에 관한 것이다. 더 자세하게는, 본 발명은 클램프 링에 대한 기판 고착의 발생률을 감소시키고 에지의 낭비를 개선하며, 기판의 에지를 차폐하고 조이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 기판을 포함하는, 기판 상의 집적 회로의 제조는 통상적으로 다수 금속의 증착과, 기판 표면상의 유전체 및 반도체 필름 층을 필요로 한다. 필름 층은 일반적으로 진공 처리 쳄버 내에서 반도체 기판 상에 증착된다. 일반적인 한 진공 증착 처리는 기판 상에 증착되고 타겟으로부터 스퍼터링되도록 타겟 재료의 큰 입자 또는 원자를 발생시키는 플라즈마에 증착 재료로 구성된 타겟이 노출되는 물리적 스퍼터링이다. 제 2 진공 증착 처리는 화학 증기가 기판의 표면상에 증기 성분의 필름 층을 형성하도록 노출되는 화학 증기 증착이다.
일반적으로 페데스탈, 써셉터 또는 히터로 불려지는 기판 지지 부재는 그 위에서 기판을 지지하도록 처리 쳄버 내에 배치된다. 통상적으로, 클램프 링은 쳄버 내에서 지지 부재 위에 배치되고 지지 부재는 쳄버 내에서 이동 가능하다. 기판은 로봇에 의해 쳄버 내로 유입되고 지지 부재는 기판을 지나서 그 위에 배치되어 있는 클램프 링을 지나 쳄버 내에서 위로 이동된다. 기판은 기판의 외측 에지 상에 수용되는 클램프 링에 의해 증착 처리 동안 지지 부재의 상단 면에 위치되고 고정된다. 기판을 페데스탈에 고정시키는 수단은 또한 진공 척(chuck), 정전기 척, 클램프 링 또는 여러 방법의 조합을 포함한다.
클램프 링은 일반적으로 그 일부가 기판상에 수용되고 상면에 아래 방향으로 힘을 가하는 금속 링으로 형성되고, 기판의 외측 에지는 지지 부재 상에 위치된다. 클램프 링의 무게는 기판의 뒤틀림을 감소시키고 처리를 위한 고정 위치에 기판을 유지시킨다. 그러나, 기판의 상면과 접촉하는 클램프 링은 몇 가지 문제점을 갖고 있다. 먼저, 클램프 링은 기판상에 증착 처리가 실행될 때 그 위의 재료 증착물을 수용하는 경향이 있다. 상기 증착물은 이어지는 공정인 쳄버로부터 기판의 제거를 방해하도록, 클램프 링에 기판을 고착시키는 기판과 클램프 링 사이의 브릿지 층(bridging layer)을 형성할 수도 있다. 두 번째로, 클램프 링은 일반적으로 "섀도잉(shadowing)"으로 일컬어지는 문제점인, 장치가 형성될 수 있을 때 기판 상의 사용 가능한 영역의 양을 감소시키는 기판 실제 영역의 외측 주변의 일부를 차폐한다.
너무 많은 실제 영역을 섀도잉하지 않고, 기판에 고착되는 것을 방지하거나, 제어하거나 또는 최소화하고, 기판의 에지를 차폐하는 클램프 링을 사용하기 위한 방법과 클램프 링을 개선시키기 위하여 많은 노력이 기울여져 왔다. 클램프 링은 브릿지 층 형성 발생률을 감소시키려는 시도에서 기판의 주변을 돌면서 고르게 이격되는 소수의 기판 접촉면을 갖도록 고안되어 왔다. 이러한 클램프 링은 기판을 지지 부재에 알맞게 클램핑하지만, 기판의 외측 주변을 여전히 섀도잉한다. 또한, 기판 접촉면의 수를 감소시키는 것은 고착 발생률을 현저하게 감소시키지 않는다.
다른 클램프 링은 전술된 바와 같은 불연속 접촉부를 갖도록 개선되었지만, 또한 접촉면에서 클램프 링에 대한 기판의 고착을 감소시키기 위하여 각각의 접촉점을 섀도잉하도록 루프 또는 립(rip)을 갖는다. 이러한 클램프 링은 제1도 내지 제3도에 도시되어 있고 본 발명의 양수인에 의해 1991년에 지멘스(Siemens)에 제공되었다. 제1도에 대해 언급하면, 클램프 링(10)이 기판 표면의 외측 에지를 넘어 안쪽으로 연장되는 네 개의 동일하게 이격된 접촉면(14)에 의해 (점선(12)으로 도시되어 있는) 기판의 주위에 위치된다. 제2도 및 제3도는 증착 재료로부터 접촉면을 섀도잉하도록 기판 에지와 접촉면을 지나 안쪽으로 약간 연장된 접촉면(14)에 인접한 내측 립 또는 루프(16)를 도시하는, 각각 선 2-2 및 3-3을 따라 얻어진 제1도의 클램프 링의 단면도이다. 접촉면(14) 사이의 클램프 링(10)의 부분(18)의 내주는 기판의 사용 가능한 영역을 최대화하도록 기판(12)의 외측 주변을 지나서 위치된다. 상기 클램프 링은 기판을 지지하는 지지 부재의 영역을 지나 외측 레지(ledge)를 포함하는 지지 부재와 함께 사용하기 위하여 고안되었다. 레지는 증착 재료가 지지 부재의 외측 주변을 지나 쳄버의 영역과의 접촉하는 것을 방지하도록 기판 지지 부재의 주위에 비틀린 경로를 효과적으로 제공한다.
그후의 쳄버의 고안은 기판보다 단지 가장자리가 더 큰 직경을 갖는 원통형인 지지 부재와 합체된다. 따라서, PVD, CVD 및 다른 집적 회로 제작 공정에서, 지지 부재의 에지를 조금 넘어서 지나가는 증기 및/또는 미립자는 지지 부재의 아래 공간에서 지지 부재의 벽을 포함하는 처리 쳄버의 전체 내부면 상에 증착물을 쉽게 형성할 수 있다. 그 후에, 미립자 발생이 감소하고 그 위에 형성되는 증착물을 갖는 표면들이 쳄버의 상면을 통하여 교체되고 쉽게 청소될 수 있도록 지지 부재의 위에서 기판과 표면에 재료를 에칭하거나 증착을 제한하는 것이 필요하다.
그러므로, 차폐부 배열체는 기판의 증착 수용면에 인접한 영역에 증착 환경을 제한하도록 분할된다. 차폐 시스템은 통상적으로, 처리동안 지지 부재가 위치되는 경우에 쳄버내의 위치와 쳄버 덮개 사이에서 연장되는 (제4도에 도시된) 고정 벽부(40)를 포함한다. 고정 벽부는 지지 부재가 처리를 위해 놓여질 때 지지 부재의 주위에 연장되고, 따라서 지지 부재의 상단면을 포함하는 처리 쳄버의 내부 요소와 벽으로의 증착 환경의 접근을 방해한다. 그러나, 작은 간극이 고정 벽부에 접촉하고 쳄버내의 미립자 발생률을 증가시키는 지지 부재의 위험 없이 쳄버 내에서 연장되고 수축되도록 지지 부재를 허용하기 위하여 차폐부와 지지 부재 사이에 반드시 제공 되어야 한다.
지지 부재와 고정 벽부의 내측 종단 사이의 간극은 상기 표면상의 바람직하지 않은 필름 층을 증착시키고 고정 벽부에 의해 차폐되도록 의도되는 쳄버의 영역에 진입하도록 증착 재료를 위한 경로를 제공한다. 더욱이, 기판의 에지를 따라 지지 부재상에 떨어지는 증착 재료는 지지 부재로부터 기판을 쉽게 제거하지 못하게 하는 지지 부재와 기판 사이의 브릿지 층을 쉽게 형성할 수 있다.
에지 부재에 대한 가장 일반적인 접근 방법은 간극을 가로질러 클램프 링을 연장시키고 지지 부재 상에서 수용되는 기판의 주변 에지를 지나서 안쪽으로 연장되는 립을 형성하는 단계를 포함한다. 립이 증착으로부터 기판의 에지 또는 지지 부재를 섀도잉하도록 충분한 폭을 갖으며 고착되는 것을 피하도록 기판면 위로 충분하게 높도록, 상기 립은 (기판 위로의) 립 높이와 (기판 주변을 넘어 안쪽으로 연장되는) 립의 폭에 대한 종횡비로 고안된다.
기판의 실제 영역의 손실을 최소화하기 위하여서는 기판의 에지 위에 걸리는 립의 내측 종단을 기판의 에지에 보다 가깝게 접근하도록 밖으로 이동시키는 것이 필요하다. 그러나, 동급의 에지 배제는 립의 종횡비가 동일하게 남는 것을 요구한다. 그러므로, 만일 상기의 내측 종단이 기판의 에지 쪽으로 바깥으로 이동한다면, 립의 하단면은 기판 에지의 동일 효과의 차폐를 제공하도록 기판의 상단면에 반드시 더 가깝게 접근해야 한다. 상기 방법은 만족스럽지는 않지만, 립의 하단면이 기판 표면에 가깝게 접근하기 때문에, 그들 사이에서의 브릿지 층의 형성 발생률이 증가하고 상기 시스템에서의 기판의 처리량이 감소한다.
기판을 고정시키고, 기판의 뒤틀림을 감소시키고, 클램프 링과 기판 사이의 고착을 최소화하거나 제거하고, 기판과 지지 부재 사이의 브릿지를 방지하도록 배제된 에지를 제공하고, 그리고 집적 회로 장치를 형성하는데 사용될 수 있는 기판 실제 영역의 양을 증가시킬 수 있는 클램프 링을 제공하고자 한다.
제1도는 종래의 클램프 링의 저면도.
제2도는 종래의 클램프 링의 단면도.
제3도는 종래의 클램프 링의 단면도.
제4도는 지지 부재가 클램프 링과 차폐부의 아래에 위치된 쳄버내의 지지 부재와 차폐부의 배열을 도시하는 처리 쳄버의 단면도.
제5도는 제3도 및 제4도에 도시된 클램프 링의 저면도.
제6도는 제5도의 선 6-6을 따라 얻어진 클램프 링의 단면도.
제7도는 제5도의 선 7-7을 따라 얻어진 클램프 링의 단면도.
제8도는 탭과 패드 사이에 있는 본 발명에 따른 클램프 링의 립의 단면도.
제9도는 탭 또는 패드에서 통과하는 본 발명에 따른 클램프 링의 립의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 기판 20 : 쳄버
22 : 타겟 24 : 밀폐 벽
26 : 지지 부재 27 : 가스 입구
28 : 배기 출구 30 : 클램프 링
40 : 차폐부 50 : 플랜지
52 : 루프 54 : 립
56 : 립 57 : 정렬 핀
58 : 정렬 홈 60 : 상부면
62 : 하부면 64 : 환형 에지
66, 68 : 계단식 표면 70 : 에지
본 발명은 기판의 에지를 증착 재료와 접촉하지 않도록 차폐하고 기판을 지지 부재의 표면에 고정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 상기 방법 및 장치는 최소한의 기판 접촉을 제공하고 에지 낭비를 개선시킨다. 한 실시예에서, 상기 장치는 기판의 에지에 접촉하도록 클램프 링의 하단 루프 표면으로부터 안으로 연장되는 지지 탭을 갖는 클램프 링과, 기판 에지를 넘어서 연장되는 가변성 높이의 하단면을 갖는 내측 돌출형 립을 제공한다. 바람직하게는, 기판의 에지를 넘는 루프의 높이는 립의 내측 종단으로부터 립의 외측 종단까지의 거리가 증가할 때 감소한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 기판의 에지에 돌출하는 하부 루프 표면은 기판 위의 루프의 높이와 루프의 폭으로서 한정되는 증가된 효과적인 루프 종횡비를 제공하도록 계단식 표면이다. 바람직하게는, 루프는 두개의 계단식 표면을 포함하는대, 제 1 계단식 표면은 낮은 루프 종횡비를 갖고 제 2 계단식 표면은 높은 루프 종횡비를 갖는다. 단부의 루프 종횡비와 단부의 개수는 공정에 의존하여 변화될 수 있고 에지 배제가 양호하게 될 수 있는 한편, 양호한 루프는 약 1:1보다 크고 각각 약 2:1과 약 16:1 사이의 제 1 및 제 2 종횡비를 갖는다. 본 발명에 따른 다른 실시예에서, 계단식 하부 루프 표면은 접촉면에 인접한 립의 일부를 포함하는 클램프 링의 내주의 주위에서 연속적이다.
본 발명의 다른 특징에서, 기판의 에지에 돌출하는 하부 루프 표면은 기판 에지에 접근하는 점들에서 법선에 더 기울어지는 탄젠트 선을 갖는 볼록한 표면이다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 지지 부재가 클램프 링을 통해 이동될 때, 지지 부재를 넘어 클램프 링의 위치에 지지 부재 상에 제공되는 정렬 핀과 일치하도록 하부 루프 표면 내에 정렬 홈이 제공된다. 상기 핀과 홈은 지지 부재에 거쳐서 클램프 링을 정렬하고 일치시키기 쉽도록 바람직하게는 원뿔형이다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 클램프 링의 접촉 표면이 하부 루프 표면으로부터 안으로 연장되는 다수의 탭에 의해 제공된다. 바람직하게는, 여섯 개의 탭이 클램프 링의 주위에 일정하게 이격되지만, 세 개의 탭만큼 적거나 연속적인 표면이 그 위에 제공될 수도 있다.
앞서 열거된 본 발명의 특징과, 이점 그리고 목적들이 상세한 설명에서 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 설명된 본 발명의 보다 특별한 설명이 첨부된 도면에서 도시되는 실시예를 참고로 하여 얻어질 수 있다.
그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시한 것이고 동일하게 효과적인 실시예를 인정하기 위하여, 그 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
본 발명의 클램프 링은 클램프 링과 기판 사이의 브릿지 층의 형성을 방지하고 에지의 낭비를 개선하며, 재료가 기판 지지 부재의 인접 표면과 기판의 주변 위에 증착되는 것으로부터 반도체 기판 위에 증착되는 것을 방지한다. 본 발명은 기판 상에 도체, 반도체 또는 유전체 필름을 증착하기 위한 물리 증기 증착(PVD) 쳄버 또는 화학 증기 증착(CVD) 쳄버와 같은 어떠한 타입의 증착 쳄버나 반도체 제조 공정에 유용하다. 본 발명은 반도체 기판 상에 금속 필름을 증착하기 위한 통상적인 PVD 쳄버내의 양호한 실행으로 하기에 설명될 것이다. 본 발명의 독특한 특징을 설명하기에 앞서, 쳄버의 통상적인 구성 요소를 설명한다. 후술되는 실시예가 환형 부재이지만, 그러한 형상은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
[통상적인 증착 쳄버 구성 요소]
제4도는 본 발명의 클램프 링(30)을 포함하는 통상적인 스퍼터링 쳄버(20)의 간략한 단면도이다. 쳄버(20)는 (도시되지 않은) 배기 펌프에 연결되는 적어도 하나의 가스 입구(27)와 배기 출구(28)를 갖는, 쳄버 밀폐 벽(24)을 포함한다. 기판 지지 부재(26)는 쳄버(20)의 하단부에 배치되고 타겟(22)은 쳄버(20)의 상단부에서 수용된다. 음 전압이 접지된 밀폐 벽에 대하여 타겟(22) 상에서 유지될 수 있도록, 타겟(22)은 밀폐 벽(24)으로부터 전기적으로 분리되고 밀폐 벽은 바람직하게는 접지된다. 차폐부(40)는 쳄버 내에 배치되고, 상기 차폐부는 제3도에 도시된 바와 같이 지지 부재가 쳄버 내에서 아래로 수축될 때 클램프 링(30)이 지지 부재(26)에 걸쳐 매달릴 수 있는 환형 뒤집힌 벽(41)을 포함한다.
새로운 반도체 기판을 쳄버(20)내로 수용하기 위한 준비에서, 지지 부재의 바닥이 핀 배치 플랫폼(36)에 가까워지도록, 기판 지지 부재(60)는 차폐부에 매달린 클램프 링의 아래로 구동 장치(42)에 의해 하강된다. 지지 부재(26) (도시되지 않은) 세 개 이상의 수직 보어를 포함하고, 그 각각은 수직 활강성 핀(34)을 포함한다. 지지 부재가 설명한 바와 같은 낮은 위치에 있을 때, 각 핀의 바닥 팁은 플랫폼(36) 위에 위치하고, 각 핀의 상단 팁은 지지 부재의 상단 면위로 돌출한다. 핀의 상단 팁은 그 위에 기판을 수용하기 위한 지지 부재의 상단면에 평행한 편평면을 형성한다.
통상적인 로봇 아암이 기판(12)을 쳄버(20)내로 운반하고 기판을 핀(34)의 상단 팁 위에 위치시킨다. 리프트 장치(43)는 기판의 이면에 대하여 핀의 상단 팁을 위치시키고 부가적으로 로봇 날개로부터 기판을 들어올리도록, 위로 핀 플랫폼을 이동시킨다. 그 후에 로봇 날개가 쳄버(20)로부터 수축하고, 기판을 지지 부재의 상면위로 하강시키기 위하여 핀이 지지 부재(26)에서 아래로 활주하도록 리프트 장치는 지지 부재를 들어올린다.
리프트 장치(43)는 기판의 주변이 뒤집힌 벽(41) 상에 위치한 환형 클램프 링의 내측부에 접촉하도록 지지 부재(26)를 계속 들어올린다. 클램프 링의 내경은 기판의 에지를 차폐하도록 일반적으로 기판의 내경보다 약간 작은 크기가 된다. 지지 부재가 계속적으로 위로 이동할 때, 지지 부재에 의해 지지되는 기판은 클램프 링(30)의 전체 무게를 지탱하고 뒤집힌 벽 부분의 위로 클램프 링을 들어올린다. 클램프 링은 클램프 링이나 기판이 지지 부재의 표면을 활주하는 것을 방지하도록 충분하게 무거워야 한다. 이점에서, 상기 구성 요소들의 위치는 제4도에 도시된 바와 같다.
일단 클램프 링이 위치되면, 필름 증착 처리가 시작된다. 제4도에 도시된 스퍼터링 쳄버(20)의 경우에, (일반적으로 아르곤 가스인) 스퍼터링 처리 가스가 가스 입구(27)를 통해 공급되고, DC 동력 공급기(21)가 음 전압을 스퍼터링 타겟(22)에 인가한다. 전압은 아르곤 이온에 음극 경향 타겟을 타겟에서 분리된 스퍼터 물질에 충격을 가하도록 야기하는 플라즈마 상태가 되도록 아르곤 가스를 자극한다. 제6도 및 제7도에 도시된 바와 같이, 클램프 링은 기판에 증착되는 수용 물질로부터 립의 바로 아래에 기판의 주변을 차폐하도록 기판 위에 돌출하는 전체 내주의 주위의 돌출형 립을 포함하지만 접촉하지는 않는다. 하부 루프 표면에 의해 형성되는 다수의 탭은 공정동안 기판의 에지와 접촉하고 지지 부재에 기판을 고정하도록 기판의 에지를 지나 안쪽으로 연장된다. 그리고, 스퍼터링된 물질이 클램프 링에 의해 차폐된 주변을 제외한 기판의 위에 증착된다.
필름 층이 기판 위에 증착된 후, 쳄버 내로 운반하는 단계의 순서를 반대로 하여 기판은 쳄버(20)로부터 제거된다. 특히, 리피트 장치(43)는 클램프 링(30)이 차폐부(40) 상에 내려지도록 뒤집힌 벽 부분(41) 아래로 지지 부재를 하강시킨다. 여기서, 클램프 링은 기판이 아닌 차폐부에 의해 지지된다. 이상적으로는, 지지 부재가 차폐부 상에 위치된 클램프 링의 아래로 내려질 때 기판이 지지 부재(26)의 상면에 계속 위치될 수 있도록, 기판과 클램프 링 사이가 너무 고착되면 안된다.
만일 기판이 잠깐 클램프 링에 고착되고 그 후에 지지 부재위로 떨어진다면, 기판은 지지 부재와 함께 충격에 의한 손상을 받을 수 있다. 만일 기판이 보다 강하게 클램프 링에 부착되고 떨어지지 않는다면, 공정은 반드시 정지하고 기판을 송으로 제거할 수 있도록 쳄버(20)는 반드시 개방되어야 한다. 어느 경우에나, 기판은 쓸모없게 되고, 후자의 경우에, 정지 시간은 비용을 높일 수 있다. 그 위에서 미리 실행되는 고가의 제조 단계의 수 때문에 기판이 유용하게 된 후에, 반도체 기판에 증착되는 마지막 층이 금속 도체이기 때문에, 이것은 금속 증착 쳄버의 경우에서 특별한 문제이다.
[클램프 링의 신규 특징]
본 발명의 클램프 링은 브릿지 층이 기판과 클램프 링의 사이에 형성될 가능성을 증가시키지 않고 에지의 낭비를 개선하며, 지지 부재에 기판을 고정하도록 기판과의 감소되었지만 한층 효과적인 접촉을 제공한다. 에지낭비의 개선은 다이(die)의 제조에 유용한 기판 실제 영역을 최대화하고, 클램프 링과 기판 사이의 감소된 접촉은 기판의 표면 위에서의 미립자의 발생률을 최소화한다.
일반적으로, 본 발명은 기판 상의 클램프 링을 지지하도록 기판의 에지를 지나 하부 루프 표면으로부터 안으로 연장된 다수의 접촉부 또는 탭을 제공하고, 증착 환경에 기판을 노출하도록 탭들의 사이의 궁형 영역 내에 클램프 링의 확장된 내경을 제공함으로써 상기의 이점들을 달성한다. 탭들 사이의 하부 루프 표면은 기판 위의 루프 높이에 대한 루프 폭의 종횡비로 한정되는, 더 큰 효과의 루프 종횡비를 제공하도록 단차 진다. 계단식 루프 종횡비는 고정 벽부와 지지 부재 사이의 간극 및 기판의 외측 에지를 차폐하고, 클램프 링과 기판 사이의 브릿지 층의 형성을 감소시킨다.
전형적으로, 클램프 링의 내부 지름의 크기는 기판 크기, 기판과 접촉되는데 사용되는 클램프 링상의 표면적, 및 클램프 링과 기판사이에 제공된 통로의 기하학적 형태에 좌우된다. 전형적으로, 클램프 링의 립과 기판사이의 공간은 필요한 수의 기판을 처리하는 동안 클램프 링과 기판사이의 브릿지 층의 형성을 방지하도록 최대화된다. 많은 경우에 있어서 공간은 특정 공정에 있어서 기판의 필요 처리량에 의해 결정된다. 즉, 립과 기판의 공간은 예정된 수의 기판이 브릿지 층이 클램프 링과 기판에서 거의 형성되기 전에 처리될 수 있고 그리고 상기 클램프 링이 대체되거나 또는 세척될 수 있도록 최대화된다.
본 발명의 클램프 링은 이 클램프 링의 내주 둘레에서 이격된 분리 접촉부를 사용하고 그리고 상기 접촉부들 사이에서 클램프 링의 궁형 영역에서 계단식 하부 루프 표면을 제공함에 의해 사용 가능한 기판의 실제 구역을 증가시킨다. 주어진 루프 폭을 갖는 루프에 대해 계단을 부가하여 표준 루프보다 더 큰 효과의 종횡비를 제공하게 된다. 이와 달리, 계단식 루프의 폭은 감소되면서 폭이 넓은 루프와 동일한 섀도우 및 브릿징 주파수를 제공할 수 있다. 더 좁은 루프를 사용하는 방법은 다이를 제조하는데 유용한 기판의 실제 영역의 양은 증가한다는 것이다.
제5도는 제4도의 클램프 링(30)의 저면을 도시한 것이다. 상기 클램프 링(30)은 내부 종단부상에서 환형 립(54)을 갖는 기판(12)(사선으로 도시된 외주부)에 대해 플랜지(50)로부터 반경상으로 내향되어 연장되는 수평 루프(52)와 차폐부(40)의 뒤집힌 벽 부분(41)과 협력되는 외부 플랜지(50)를 갖춘다.
제6도에 도시된 바와 같이, 일반적으로 클램프 링(30)의 바람직한 실시예는 상부면(60) 및 하부면(62)이 반경상으로 내향되어 연장되는 환형의, 하향으로 연장된 외부 플랜지(50)를 구비한다. 상기 수평 루프(52)는 상기 처리중 기판(12)의 에지 위에 걸려있는 환형 립(54)내부의 내측 종결부에서 종결되어 있다.
제7도에 도시된 바와 같이, 다수의 접점 또는 탭(56)은 클램프 링의 내주 둘레에 균일하게 이격되어 있고, 제5도에 도시한 바와 같이 기판 접촉면을 제공하도록 하부 루프 표면으로부터 내향 연장되어 있다. 돌출형 립(54)은 바람직하게, 클램프 링(30)의 내주 둘레에 연속적으로 형성되어 있고, 또한 바람직하게 상기 탭(56)에 인접한 돌출형 립 부분들은 브릿지 층이 거의 유사하게 형성되어 있는 상기 탭의 차폐를 개선시키도록 상기 탭 사이에 있는 립의 궁형부의 조금 내측으로 연장한다.
제6도를 참조하면, 상기 돌출형 립(54)은 상기 기판의 에지 위의 내측으로 연장하고 상기 립의 내측 종단부로부터 외측 종단부까지의 거리가 증가된 것만큼 감소되는 기판 표면 위에 변형 가능한 루프의 높이를 제공하도록 탭 사이의 하부 표면을 계단식으로 형성하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 클램프 링이 기판에 달라붙는 것을 방지하면서 상기 기판(12) 에지(70)의 효과적인 차폐를 제공하기 위해 두 개 이상의 계단식 하부면(66, 68)이 제공되어 있다. 그러나, 상기 계단의 수는 증착된 재료 및 상기 기판 에지에 대한 상기 립 내측 종단부의 근접도에 따라서 변할 수 있다.
제6도는 지지 탭(56) 사이에 있는 클램프의 횡단면도이다. 상기 루프(52)는 상기 지지 부재가 후퇴 위치에 있을 때 상기 쳄버 내에 배치된 차폐부상의 클램프 링(12)을 지지하기 위한 하부면(62) 및 상기 증착 환경으로부터 상기 쳄버의 성분들을 차폐하기 위한 상부면을 제공하도록 상기 외부 플랜지(50)로부터 내측 반경 방향으로 연장한다. 상기 루프(52)는 반경에 걸쳐서 두께가 균일한 것이 바람직하고 또한, 상기 루프는 상기 립(54)의 상면을 형성하고 하향으로 연장하는 내측 환형 에지(64)내에서 종결되는 것이 바람직하다. 상기 에지(64)는 다이의 조립에 필요한 공간을 최대화하기 위해 상기 루프의 상면 사이에 있는 각도를 감소시킴으로써 기판의 섀도잉을 감소시킨다. 그러나, 상기 루프(52)는 더 두꺼운 외부로부터 더 얇은 내부로, 또는 이와 반대로 상기 루프의 폭을 가로지르는 방향으로 테이퍼링되어 있다.
상기 루프(52) 내경부의 하부면(62)은 제8도에 상세히 도시한 바와 같이 여러 높이로 충진 하부면을 포함하는 내측 립 내에서 종결되어 있다. 탭사이에 위치된 립의 일부는 판형의 하부 루프 표면과 동일하거나 루프 표면보다 큰 루프 종횡비를 갖는 두 계단식 표면(66, 68)을 구비한다. 상기 계단식 표면(66, 68)의 가변형 루프 종횡비는 증가되어 효과적인 루프 종횡비를 제공하므로 기판 및 클램프 링 사이의 브릿지 층의 변형을 방지하고, 기판의 에지 위와 밑에 재료의 적층을 방지한다.
상기 계단식 표면(68)은 약 1:1로 제공된 제 1 차폐부 표면보다 큰 루프 종횡비를 구비하므로, 타겟에서부터 나오는 대부분의 미립자를 차단할 수 있다. 루프가 기판으로부터 충분한 거리로 이격되므로 기판의 다수 적층 처리들을 위해 기판 및 클램프 링 사이의 브릿지 층 형성을 방지한다. 법선과 사각으로 이동되는 스퍼터 적층장치에서 타겟으로부터 나온 대부분의 미립자는 립의 상부면 및 쳄버 면에 의해 차단된다. 상기 계단식 표면(68)은 기판의 표면으로부터 충분한 거리로 이격되어 있으므로 그 사이에 형성되는 브릿지 층을 방지한다.
그러나, 미립자는 서로 충돌하고 쳄버의 벽으로부터 반대 방향으로 기판의 표면과 보다 큰 사각의 궤도로 뛰어나온다. 이러한 현상은 클램프 링의 내부 직경이 증가될 때 기판의 에지 위 또는 너머로 적층을 방지할 수 있기 때문에 클램프 링의 내경을 확대하므로써 방지되고, 립의 하부 표면은 기판의 표면에 보다 가깝게 접근하므로 기판 에지의 차폐를 효과적으로 방지할 수 있다. 브릿지 층이 형성될 가능성을 감소시키고, 루프 종횡비를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 출원인은 제 1 계단식 표면보다 큰 루프 종횡비를 갖춘 제 2 계단식 표면을 제공한다. 제 2 계단식 표면이 약 1:1보다 작을지라도, 약 2:1 및 16:1 사이로 하여 클램프 링의 루프 종횡비를 전반적으로 증가시키는 것이 바람직하다. 기판 표면에 더욱 가깝게 접근한 제 2 계단식 표면에 보다 소량의 물질이 도달하며, 클램핑 링과 기판 사이의 브릿지 층이 형성될 가능성은 적다. 이 제 2 계단식 표면의 루프 종횡비를 증대시킴으로써, 클램핑 링은 제 2층의 루프 종횡비와 대체로 동일한 효과적인 전체 루프 종횡비를 갖는다. 내부층에 도달하기에 적합한 입자의 수는 제 1 계단식 표면의 차폐 효과에 의해 최소화된다. 제 1 계단식 표면이 제 2 계단식 표면보다 더 크게 기판 표면으로부터 이격되기 때문에, 브릿지 층은 기판과 클램핑 링 사이에 형성될 가능성이 적다.
낮은 루프 표면으로부터 연장된 탭(56)이 클램핑 링 사이에 최소 접촉을 제공하도록 클램핑 링의 내경 둘레는 동일하게 이격되는 것이 바람직하다. 기판과 클램핑 링 사이의 최소 접촉은 접촉면과 접촉면 사이에서 확대될 클램핑 링의 내경이 기판의 에지에 더욱 가까이 접근할 수 있게 만든다. 일반적으로, 클램핑 링의 접촉면은 기판을 지지 부재에 고정시킴과 동시에 기판 에지의 마멸을 방지하기 위해 클램핑 링과 기판 사이에 충분한 접촉이 이루어지도록 최대화된다. 제5도, 제7도 및 제9도를 참조하면, 클램핑 링은 바람직하게는 기판을 지지 부재의 표면에 고정시키기 위해 증착 공정시 탭(56) 위의 기판상에 지지된다.
지지 부재가 쳄버 내의 행거 상에 지지된 클램핑 링을 통해 이동하기 때문에 클램핑 링은 지지 부재로 정렬되어 있다. 원추형 정렬 홈(58)은 지지 부재 위로 클램핑 링을 정렬시키기 위해 지지 부재(26)의 상부면으로부터 반지름 방향으로 연장된 결합 정렬 핀(47)을 수용하도록 하부 루프 표면에 제공된다. 바람직하게는, 6개의 홈은 클램핑 링의 루프에서 지지 탭(56)의 내측으로 제공되고 클램핑 링의 내부 경계 둘레에 동일하게 이격된다. 홈(58)에 의한 기판의 섀도잉을 방지하기 위해, 홈(58)은 탭(56)에 인접한 돌출 립(54)이 상기 탭 사이의 립보다 더 안쪽으로 연장하므로 탭에 인접하게 위치된다.
지지 부재 상에 제공된 정렬 핀은 상단부에서부터 지지 부재와 클램프 링 사이의 정렬이 용이하도록 큰 직경을 갖는 기저부로 바람직하게는 테이퍼링된다. 지지 부재가 클램프 링을 통해 이동할 때, 정렬 핀의 상단부는 홈의 큰 직경 개구부내로 수용되고 비정렬 클램프 링은 지지 부재가 클램프 링을 통해 이동할 때, 지지 부재와 정렬되도록 이동한다. 클램프 링 상에는 어떠한 수의 접촉면이 있을 수 있지만, 바람직한 접촉면의 수는 일반적으로 약 2에서 24의 사이이다. 60˚에 의해 여섯 접촉면으로 분할되거나 120˚에 의해 세 부분으로 분할되는 것과 같이, 접촉면이 링의 주변의 둘레에 대해 일정하게 이격되는 것이 바람직하다.
전술은 본 발명의 양호한 실시예에 대한 설명이지만, 본 발명에 따른 다른 실시예들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 하기의 청구항에 의해 형성된다.
기판을 고정시키고, 기판의 뒤틀림을 감소시키고, 클램프 링과 기판 사이의 고착을 최소화하거나 제거하고, 기판과 지지 부재 사이의 브릿지를 방지하도록 배제된 에지를 제공하고, 그리고 집적 회로 장치를 형성하는데 사용될 수 있는 기판 실제 영역의 양을 증가시킬 수 있는 클램프 링이 제공된다.

Claims (20)

  1. 처리 환경으로부터 작업물의 에지를 차폐하기 위한 장치에 있어서, a) 외측 주변과 내주에서 종료하는 상부면과 하부면을 갖는 루프와, b) 하부 면으로부터 내향 연장되는 하나 이상의 기판 접촉면과, 그리고 c) 계단식 하부면을 갖고 루프의 내측 종단부를 형성하는 립을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접촉면이 연속면인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접촉면이 하부 루프 표면의 내주의 둘레에서 이격된 다수의 탭을 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 루프의 내측 종단부가 테이퍼링된 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 계단식 하부 면이 탭들의 사이에 위치되는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 계단식 하부 면이 적어도 두 개의 가변성 높이의 표면을 포함하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 다수의 스페이서로부터 방사상 밖으로 위치된 다수의 정렬 홈을 더 포함하는 장치.
  8. 제2항에 있어서, 작업물의 에지와 루프의 내주 사이에 방사상으로 위치되고 립의 하부 면내에서 아래로 연장된 계단을 더 포함하는 장치.
  9. 반도체 기판을 처리하기 위한 장치에 있어서, a) 진공 밀폐물과, b) 밀폐물내의 기판을 지지하기 위하여 진공 밀폐물내에 배치 가능한 기판 지지 부재와, c) 지지 부재가 이동 가능하게 통과하는 내측 통로를 형성하는 쳄버내에 배치 가능한 차폐 부재와, d) 적어도 두 개의 계단식 표면을 포함하는 하부면을 갖는 내측 립과 상부 및 하부면을 갖는 루프를 포함하고 쳄버내에서 차폐 부재 상에 배치 가능한 클램프 링을 포함하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 클램프 링이 하부 루프 표면으로부터 내향 연장되는 적어도 한 개의 접촉면을 더 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 접촉면이 클램프 링의 내주의 둘레에서 이격된 다수의 탭을 포함하는 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 접촉면이 연속면을 포함하는 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 내측 립의 상부면이 쳄퍼링된 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 클램프 링이 루프의 외측 주변으로부터 아래로 연장된 외측 플랜지를 더 포함하는 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 클램프 링이 하부 루프 표면 내에 정렬 홈을 포함하고 상기 지지 부재가 정렬 홈내에 수용되기에 적합하고 방사상으로 연장된 정렬 핀을 포함하는 장치.
  16. 처리 쳄버내에서 기판의 에지 상에 증착되는 것을 방지하기 위한 환형 차폐부에 있어서, 자신의 하부 면이 계단식이고 상기 장치의 내주의 주위에 위치되는 내측 립을 포함하는 차폐부.
  17. 제16항에 있어서, 하부 루프 표면으로부터 내향 연장되는 다수의 접촉면을 더 포함하는 차폐부.
  18. 제17항에 있어서, 상기 계단식 하부 면이 접촉면들의 사이에 위치되는 차폐부.
  19. 제17항에 있어서, 상기 접촉면에 인접한 립이 접촉면들의 사이에 위치되는 립의 안쪽으로 약간 연장되는 차폐부.
  20. 제16항에 있어서, 하부 면내에 정렬 홈을 더 포함하는 차폐부.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019970035975A 1996-07-30 1997-07-30 높은 종횡비를 갖는 클램프 링 KR980011771A (ko)

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