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KR950001840B1 - 다중-공정 및 무,오염 플라즈마 에칭장치 - Google Patents

다중-공정 및 무,오염 플라즈마 에칭장치 Download PDF

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KR950001840B1
KR950001840B1 KR1019870003758A KR870003758A KR950001840B1 KR 950001840 B1 KR950001840 B1 KR 950001840B1 KR 1019870003758 A KR1019870003758 A KR 1019870003758A KR 870003758 A KR870003758 A KR 870003758A KR 950001840 B1 KR950001840 B1 KR 950001840B1
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KR
South Korea
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wafer
plasma etching
pollution
etching apparatus
free plasma
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KR1019870003758A
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에이. 마헤르 조세프
존 바우레스 이.
디. 나포리 조세프
더블류. 자피로푸울로 아아써
더블류. 밀러 마르크
Original Assignee
제너럴 시그널 코포레이션
밀톤 이. 크라인맨
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Abstract

내용 없음.

Description

다중-공정 및 무·오염 프라즈마 에칭장치
제1도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치를 나타내는 회화선도.
제2도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 프라즈마 에칭장치의 부분평면도.
제3a 및 3b도는, 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 해당 플라즈마 반응기와 R,TT 가동암조립체 사이의 진공록그(vacuum locks)를 나타내는 각각, 부분측면도와 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 R, TT 가동웨이퍼 암조립체의 작동을 설명하는데 유용한 부분회화 및 부분단면도.
제5도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 R, TT 가동웨이퍼암조립체의 첫째 실시예에 대한 사시도.
제6 및 제7도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 R, TT 가동웨이퍼암조립체의 다른 운동위치를 나타내는 R, TT 가동웨이퍼암조립체의 첫째 실시예에 대한 평면도.
제8도는 본 발명의 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 R, TT 가동암 조립체의 첫째 실시예의 일부를 나타내는 부분파단 및 부분동용적도.
제9도는 본 발명의 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 플라즈마 반응기를 나태내는 부분회화의 부분개략 측면도.
제10도는 본 발명의 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 여러 반응물 분사장치와 제어된 진공장치를 나타내는 도식도.
제11a 및 11b도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치의 R, TT 가동암조립체의 둘째 실시예에 대한 각각 사시도 및 단면도.
제12도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치에 대한 R, TT 가동웨이퍼암조립체의 둘째 실시예의 일부에 대한 사시도.
제13~18도는 본 발명에 따른 다중-공정과 무·오염 플라즈마 에칭장치에 의해서 얻어진 모범적인 미세조직을 나타내는 주사전자현미경사진.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의설명
10 : 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치
12 : 다수의 단일 웨이퍼 플라즈마 반응기
14 : 대기장소 16 : 폐궤적
18 : 로딩/언로딩 모듈 20 : 진공록스
22 : 공정장치 24 : 반응가스 분사장치
26 : 진공장치 32 : 웨이퍼
34 : 엘리베이터조립체 40 : 하우징보디
42 : 판 44 : 측벽
46 : 직사각형공동 47 : 플랜지
48 : 볼트 50 : 슬롯
54 : 슬롯 56 : 체임버문조립체
58 : 직사각형 판 60 : O-링 밀봉부재
62 : 암 64 : 축
66 : 베어링 70 : 회전밀봉
72 : 위벽 74 : 오각형 측벽
76 : 바닥벽 80 : R, TT 가동웨이퍼암조립체
82 : 회전판 84 : 축
88 : 데이타구동전동기 90 : 벨트 및 휘일배열체
92 : 축 93 : 베어링 및 진공밀봉조립체
94 : 피봇베어링 96 : R-구동전동기
98 : 벨트 및 휘일조립체 100 : 패들조립체
102 : 플랫포옴 108 : 플랫지
110 : 접합대 112 : 범퍼(부분)
114 : 꼬리(부분) 116 : 코일스프링
118 : 화살표 120 : 스톱
124 : 판 126 : 왕복대조립체
128 : 선형베어링 130 : 끝기둥
131 : 부재(피벗하우징) 132 : 축(암)
134 : 슬리이브 136 : 피벗베어링(커플링)
138 : 니이들베어링조립체 140 : 크랭크 암
142 : 설치커플링 150 : 화살표
154 : 화살표 156 : 접촉점
160 : 플라즈마 반응기 162 : 위판
164 : 바닥판 168 : 플라즈마 체임버
166 : 측벽 170 : 첫째전극
172 : 축받이대 174 : 축받이대 공기실린더
176 : 공기입력구 178 : 공기출력구
180 : 점선 182, 184 : 입력 및 출력구
186 : 위 전극 187 : 지지판조립체
188 : 지지축 190 : 유체흐름도관
200 : 공기작동기 202 : 램
204 : 마이크로미터조절기둥 206 : 중공내부
208 : 레이저창 210 : 반응가스분사구
211 : 유냉샤우어꼭지 가스다기관 214, 216 : 가스원
218, 220 : 다기관 222 : 진공장치
224 : 대기장소 226 : 로딩/언로딩 아일런드
230 : 조립체 232 : 풀리
234 : 리브 236 : 케이블
238 : 풀리 242 : 슬라이드
248 : 암 250 : 탄성바이어싱 요소
260 : 다결정 실리콘 262 : 포토레지스트
264 : 이산화실리콘 265 : 폴리실리콘
268 : 도랑 276 : 이산화실리콘
278 : 다결정층
본 발명은 반도체공정의 분야 및, 보다 구체적으로는 새로운 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치에 관한 것이다.
플라즈마 에칭장치는 집적회로 제작공정의 하나 이상의 단계동안에 통상 사용되고, 단일-웨이퍼또는 복수-웨이퍼배열에 전형적으로 이용된다. 단일-웨이퍼배열은 우수한 공정조절을 제공하지만, 제한된 장치의 처리능력을 나타낸다. 더 빠르나, 더 고온에서 실시하는 에칭공정을 사용하는 노력과 같은, 이 처리제한을 극복하기 위한 노력이 일반적으로 성공이 되지 못하고 있다. 이들 고온에칭공정에 대해서, 장치이용이, 크랭핑(clamping), 헬륨을 웨이퍼밑으로 흐르게 하는 냉각 및 헬륨의 플라즈마내로 혼합을 포함하는 다양한 내각접근책이 사용되어 왔음에도 불구하고, 리지스트 ＂포핑＂(resist ＂popping＂)의 바람직하지 않은 현상때문에 제한다. 복수-웨이퍼배열은 비교적 더 큰, 장치처리능력을 제공하지만, 바람직하지 못한 공정 및 품질조절을 일반적으로 나타낸다. 복수-웨이퍼들의 각각에 대한 끝점결정이 이용될 수 없거나 또는 정확하게 이루어질 수 없을뿐만 아니라, 다른 전극간격 및 따라서 다른 가스화학적 작용에 대한 전극위치 정확도가 설치하여 유지하기가 종종 어렵다. 단일-웨이퍼및 복수-웨이퍼배열은 둘 이상의 단계공정들이 일반적으로 중간에 손으로 다루는 단계에서 웨이퍼들을 바람직하지 못한 환경에 노출시켜서, 재질적으로 웨이퍼오염의 가능성을 증가시키고, 또한 공정처리능역을 제한하는 단점을 또한 나타낸다.
본 발명은 (1) 단일-웨이퍼프라즈마 반응기들 각각이 개별적으로 작동하여, 단일 웨이퍼들의 우수한 공정조절을 부여하고, (2) 단일-웨이퍼플라즈마 반응기들이 집단적으로 작동하여 복수 플라즈마 반응기들의 수에 의해서만 제한되는 장치처리능역을 제공하며, (3) 공통 웨이퍼이동 및 대기수단과 함께 작동하여, 웨이퍼들을 바람직하지 않은 분위기 또는 손으로 다룸에 노출시키지 않는 방법으로, 단일-단계 및 다중-단계 웨이퍼공정을 제공하는 복수의 단일-웨이퍼플라즈마 반응기들을 고려하였다.
바람직한 실시예에서, 복수의 플라즈마 반응기들과 카세트 엘리베이터는 X, RR 가동웨이퍼암조립체에 대해서 대칭으로 배열된다. 복수의 반응기, 카세트 엘리베이터, 및 X, RR 가동웨이퍼 암은 제어된 진공조건에 유지되고, 중앙 X, TT 가동웨이퍼암은 진공로크밸브중의 해당하는 밸브를 통해서 둘레를 둘러싸는 플라즈마 반응기들과 카세트 엘리베이터와 방사형으로 통하고 있다. R, TT 가동웨이퍼암조립체의 암은 각 웨이퍼를 지지하기 위한 개구된 플랫포옴, 웨이퍼의 앞면을 접촉하지 않고 지지된 웨이퍼의 뒤와 둘레를 해제할 수 있게 맞물리기 위한 협동범퍼를 포함한다. 플랫포옴에 설치된 복수 웨이퍼 접촉감응센서가 작동하여, 웨이퍼가 적절한 위치조건에 있는지 여부를 신호로 나타낸다. 복수 플라즈마 반응기들중의 각각은 고정바닥전극과 가동위전극을 포함하며, 이 전극들은 함께 작동하여, 선택할 수 있는 치수의 바닥전극과 위 전극사이에 가변하는 웨이퍼-음극에서 -양극까지의 간격을 제공한다. 한 실시예에서, 마이크로조절스톱을 포함하는 지지조립체는 이동전극을 선택적으로 위치선정을 하기 위해서 제공되고, 또 하나의 실시예에서, 통합된 마이크로미터스톱과 공기작동기가 이동전극의 위치를 선택적으로 선정하기 위해서 제공된다. 수직이동 축받이대가 복수 플라즈마 반응기의 각각의 고정전극에 중앙에 미끄러질 수 있게 설치하고, 이 고정전극은 R, TT 가동웨이퍼 암조립체의 개구된 플랫포옴과 함께 작동하여, 웨이퍼들 각각을 고정전극으로, 및 고정전극으로부터 로딩 및 언로딩한다. 반응가스 분사장치, RF 전원 및 끝점 결정수단은 복수 플라즈마 반응기의 각각에 작동할 수 있게 연결된다. 복수의 플라즈마 반응기는 어느 한 실시예에서, 작동하여 동일한 공정 또는 다른 공정을 수행하고, R, TT 가동웨이퍼 암조립체와 함께 작동하여, 복수 플라즈마 반응기들에서 동시에 동일한 단일 단계공정, 복수의 플라즈마 반응기들에서 동시에 다른 단일 단계공정 및 복수 플라즈마 반응기들에서 연속적인 두 이상의 단계공정들중에서 하나의 공정을 제공한다.
이제 제1도를 언급하면, 본 발명에 따른 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치를 도시한 회화선도가 전체로서 (10)으로 표시된다. 장치(10)는 점선으로써 도해된 폐궤적(16) 주위에 배열된 다수의 단일-웨이퍼 플라즈마 반응기들(12)과 웨이퍼 대기장소(14)을 포함한다. 로딩/언로딩 모듈(18)은 처리될 웨이퍼를 하나씩 옮기기 위한 대기장소(14) 및 다수의 플라즈마 반응기(12)내의 중앙에 놓이고, 공정후에는 대기장소(14)와 하나 이상의 플라즈마 반응기(12) 사이에 놓인다. 다수의 진공록스(20)는 각각 다수의 플라즈마 반응기(12)와 로딩/언로딩 모듈(18)의 계면과, 대기장소(14)와 로딩/언로딩 모듈(18)사이의 계면에 제공된다. 공정장치(22)는, 잘 알려진 방법으로 고주파 플라즈마 유도장을 만들고, 없애며, 다수의 플라즈마 반응기에 연결된 끝점 결정수단의 신호출력을 공지의 방법으로 제어하고 처리하며, 다수의 반응기와 대기장소 사이의 웨이퍼옮김을 시작하고, 조정하기 위한 로딩/언로딩 모듈(18), 대기장소(14) 및 다수 플라즈마 반응기(12)에 작동가능하게 연결된다.
반응가스 분사장치(24)는 미리 선택된 반응가스와 다른 공정가스들을 따로따로 복수의 플라즈마 반응기들로 제어할 수 있게 분사하기 위해서 복수의 플라즈마 반응기(12)에 작동가능하게 연결된다. 진공장치(26)는 전체 조립체를 작동하는 동안에 제어된 진공조건에 유지하기 위해서 로딩/언로딩 모듈(18), 대기장소(14) 및 반응기(12)에 작동가능하게 연결된다. 공정장치(22)는 반응가스 분사장치(24)와 진공장치(26)과 작동가능하게 연결된다.
다수의 반응기(12), 대기장소(14) 및, 집중적인 로딩/언로딩 모듈(18)은 공간이용을 보호하고, 비교적 컴팩트한 플라즈마 에칭장치를 제공하도록 보존한다. 로딩/언로딩 모듈(18) 및, 진공록스(20)중의 협동진공록스는 대기장소(14)와 선택된 반응기(12) 사이에서는 단일-단계공정모드로, 선택된 반응기들(12) 사이에서는 두 단계 이상의 공정모드로, 중간작업자의 다툼과 어떤 잔류물 또는 환경에 의한 웨이퍼오염없이 웨이퍼들을 따로따로 옮기기 위해서 작동한다. 다른 부가적인 장점들중에서, 본 발명에 따른 플라즈마 에칭장치는 우수한 공정제어 및 높은 공정처리능력의 두 특성을 나타내며, 두 특성이 동시에 만족되는 것은 지금까지는 실용가능한 실시예에서는 불가능했었다.
제2도를 언급하면, 본 발명에 따른 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치를 나타내는, 부분평면도(30)이다. 바람직하게는 대기장소(14)는 제시되지 않은 카세트를 포함하고, 이 카세트는 거기에 적층된 다수의 수직으로 거리가 떨어진 웨이퍼들(32)을 가진다. 이 카세트는 개략적으로 도시된 색인 엘리베이터조립체(indexed elevatorassembly)(34)에 의한 수직스테핑운동(vertical stepping motion)을 위해서 설치되고, 이 엘리베이터조립체는 공정장치(22)(제1도)의 제어하에서 작동하여, 관련된 카세트 슬롯위치를 어드레스하기 위해서 수직으로 간격이 떨어진 웨이퍼들의 간격에 해당하는 수직증가량으로 카세트를 계단모양으로 만든다. 이 방식으로 카세트내의 개개의 웨이퍼들은, 공정을 위해서 이동시키고, 공정후에 해당 슬롯위치로 다시 이동시키기 위해서 어드레스된다는 것을 알 수 있을 것이다. 카세트와 색인 엘리베이터조립체는 현재는 바람직하지만, 어떤 다른 적절한 웨이퍼대기장소가 본 발명의 개념에서 벗어남이 없이 또한 사용될 수 있다는 것을 주목해야만한다.
이제 제2,3a 및 3b도를 언급하면, 대기장소(14)와 로딩/언로딩 모듈(18)사이에 있는 진공록스(20) 및 복수의 플라즈마 반응기(12)와 로딩/언로딩 모듈(18)사이에 있는 진공록스(20)는 각각 하우징보디(40)를 포함한다. 제3a도에 잘 나타낸 대로 하우징(40)은 마주보는 윗면과 아랫면을 가지는 판(42) 및, 판(42)에 수직인 측벽(44)을 포함하며, 판(42)과 측벽(44)은 직사각형 공동(46)을 만든다. 플랜지(47)는 판(42)으로부터 떨어진 측벽(44)의 양끝상 측벽(44) 주위에 제공되며, 볼트들(48)은 플라즈마 반응기들(12)중의 해당 반응기들과 로딩/언로딩 장소(18) 사이의 계면과, 대기장소(14)와 로딩/언로딩 장소(18)사이의 계면에 하우징보디(40)를 고착시키기 위해서 플랜지(47)의 끝들과 핀(42)의 끝들을 관통하여 제공된다. O-링들(50)은 공기 기밀밀봉을 제공하기 위해서 판(42)과 플랜지(47)의 밀봉면들상에 제공된다. 일반적으로 직사각형 공동(46)과 통하는,길쭉한 슬롯(54)은 판(42)을 뚫어서 만들어진다.
체임버문조립체(56)는 슬롯(54)과 함께 작용하여, 밸브작용을 제공한다. 이 문조립체(56)는 슬롯(54)의 치수보다 더 큰 치수로 선택된 치수를 가지는 길쭉한, 일반적으로 직사각형인 판(58)을 포함한다. O-링 밀봉부재(60)는 판(S8)의 밀봉면에 제공되어 슬롯(54)을 둘러쌓는다. 판(58)은, 판(42)에 고정된 간격베어링들(66)에 저어널된 축(64)과 같이 회전운동을 위해 설치된 암(62)에 고정된다. 제시되지 않은 체임버문 TT-구동작동기는, 바람직하게는 점선으로 표시된 철함유 유체 또는 다른, 회전밀봉(70)에 의해서 하우징(40)의 가장자리를 관통하여 축(64)에 고정된다.
체임버문(56)은, 제3a도에 점선으로 표시된 열린 조건과, 제3a 및 3b도에 실선으로 표시된 닫힌 조건사이를 체임버문 TT-구동작동기에 의해서 추축으로 회전된다. 열린 상태에서, 일반적으로 직사각형인 공동(46)은 길쭉한 슬롯(54)과 열린 상태로 통하여, 웨이퍼아암조립체는, 로딩/언로딩 모듈(18)과, 다수의 플라즈마 반응기(12) 및 대기장소(14)사이를 쉽게 이동하게 된다. 문조립체(56)의 닫힌 상태에서, 부하/무부하 모듈(18)은 다수의 플라즈마 반응기(12)와 대기장소(14)로부터 밀봉된다.
이제 제2 및 4도를 언급하면, 로딩/언로딩 모듈(18)은 위벽(72), 오각형으로 배열된 측벽(74) 및, 봉입물(enclosure)(78)을 한정하는 오각형 바닥벽(76)을 한정하는 오각형 바닥벽(76)을 포함한다. R, TT 가동웨이퍼암조립체(80)는 봉입물(78)내에 설치된다. 이 조립체(80)는 바닥벽(76)에 있는 중앙개구내에 고정된 베어링조립체(86)내에 저어널된 축(84)과 TT-회전을 위해서 설치된 회전판(82)을 포함한다. 바닥벽(76)에 설치된 네이타구동전동기(88)는 벨트 및 휘일베열체(90)에 의해서 축(84)에 작동가능하게 연결된다. 데이타-전동기(88)의 및 축(84)가 제어된 회전을 하면서, 축(84)와 함께 회전판은 웨이퍼암조립체(80)를 해당 TT1, TT2, TT3, TT4및 TT5좌표에서 플라즈마 반응기들(12)중 어느 하나 또는 대기장소(14)와 얼라이먼트(alignment)하기 위해서 설정된 각 TT 오리엔테이션으로 회전한다.
축(92)는 축(84)내의 중심에 설치되고, 베어링 및 진공밀봉조립체(93)상에서 회전하기 위해서 저어널되어있다. 철을 함유한 유체의 회전진공밀봉과 같은, 적절한 회전진공밀봉이 사용되어도 된다. 축(92)의 한 끝은 회전판(82)을 관통하여 진공이 유지되도록 설치된 피붓베어링(94)에 연결되고, 축(92)의 다른 한 끝은 벨트 및 휘일배열체(98)에 의해서 R-구동전동기(96)에 작동할 수 있게 연결된다. 아래에 상세히 설명된대로, R-구동전동기(96)의 축을 제어된 회전을 시키면서, R, TT 가동웨이퍼암조립체의 두 구현체에서 웨이퍼 암은 관력된 진공록(20)을 거쳐서 개개의 웨이퍼들을 다수의 반응기(12)와 대기장소(14)로 적재하거나(load), 내리기(unload)위해서, R방향으로 제어되면서 이동된다.
이제 제2,4 및 5도를 언급하면, 웨이퍼암조립체(80)는 웨이퍼를 받고, 놓는 패들조립체(100)를 포함한다. 패들조립체(100)는 중앙에 관통열림부(102)를 가지는 플랫포옴(102)을 포함한다. 플랫포옴(102)은 그의 자유끝에 일체로 만들어진 똑바로 선 플랫지(108)와 접하는 웨이퍼-둘레를 가지는 측방향으로 간격이 떨어진 핑거(106)에서 끝난다. 범퍼부분(112)과 일체로 된 꼬리부분(114)을 가지는 분리될 수 있는 접합대(110)은 플랫포옴로의 미끄럼운동하도록 설치된다. 제8도에서 잘 알 수 있듯이, 코일스프링(116)이 분리될 수 있는 접합대(110)와 플랫지(108)사이에 설치된고, 이 스프링이 범퍼(112)를 화살표(118) 방향으로 내몰아서, 범퍼(112)와 플랫지(108)사이에 있는, 표시되지 않은 웨이퍼의 둘레와 접합하고 마찰에 의해서 맞물리게 한다. 꼬리(114)는 아랫쪽으로 매달린 스톱(120)을 포함하고, 이 스톱은 플랫포옴(102)내에 제공된 길쭉한 개구내에 미끄러질 수 있게 수동되고, 암이 최대 뻗음위치에 도달할 때 곧게 선 접합대와 함께 작동하여 마찰에 의한 웨이퍼맞물림을 푼다. 패들조립체(100)는 선형베어링들(128)상에 미끄러질 수 있게 설치된 왕복대조립체(126)에 부속된 판들(124)사이에 설치되며, 이 선형베어링은 회전판(82)에 고정되고, 이 회전판으로 부터 곧게 선 끝기둥(130)에 고정된다.
왕복대(126)는, 웨이퍼들을 개별적으로 플라즈마 반응기들(12) 및 대기장소(18)에 적재 하거나 부리기 위해서, 웨이퍼들을 개별적으로 플라즈마 반응기들(12) 및 대기장소로부터 적재하거나 부리기 위해서 선형베어링(128)을 따라서 어느 한 방향으로 제어할 수 있게 이동된다. 부재(131)는 왕복대(126)밑에 주축으로 회전할 수 있게 설치되며, 이 부재는 그 속에 나타내지 않은 선형베어링을 가지고 있다. 축(132)은 피벗하우징(131)의 선형베어링을 통과해서 미끄러질 수 있게 수용된다. 축(132)의 한 끝은 피벗베어링(136)을 거쳐서 회전판(82)로 회전이동하기 위해서 설치된 슬리이브(134)내에 미끄러질 수 있게 설치되고, 축(132)의 다른 한 끝은 회전판(82)에 고정된 설치커플링(142)에 의해서 R-구동전동기(96)(제4도)이 축(92)와 회전하기 위해서 설치된 크랭크암(140)에 추축으로 회전할 수 있게 고정된 니이들베어링조립체(138)에 고정된다.
데이타-구동전동기(88)이 제어된 회전을 하면서, 회전판(82)과 패들조립체(100)가 제2도에서 TT1내지 TT4로 표시된 다수의 플라즈마 반응체임버들의 각 위치중 어떤 선택된 위치에 해당하는 TT좌표로 회전되고, 또한 제2도의 TT5로 표시된 웨이퍼대기장소(14)의 각 위치에 해당하는 TT좌표로 회전된다. R-구동전동기(96)가 제어된 회전을 하면서, 크랭크(140)는 화살표(144)로써 도시된 활꼴패스를 따라간다. 크랭크(140)과 함께 암(132)은 화살표(146)으로써 표시된 대로, 피벗베어링(136)상에서 추축으로 회전되고, 이 암(132)는 왕복대(126)를 화살표(148)에 의해서 도시된 대로, X-구동전동기의 회전의 방향(sense)에 해당하는 방향으로 베어링(128)을 따라서 직선적으로 이동시킨다. 암 (132)은 크랭크(140)에 의해서 추축으로 회전되기 때문에 커플링(136)에 비해서 다소 길쭉하고, 회전방향에 따라서, 암(132)은 화살표(150)로써 표시된대로, 슬리이브(134)와 하우징(131)내에서 미끄러진다. 크랭크(140)가 최대 시계방향 위치로 회전되었을때, 패들조립체(100)는 제6도의 (152)로 표시된 대로 완전히 후퇴된 위치로 이동한다. 크랭크 암(140)이 반시계방향으로 이동하면, 패들조립체(100)는 제7도에서 (154)로써 표시된 대로 R방향을 따라서 이동한다. 패들조립체(100) 완전히 뻗은 위치에 가까와지고, R-구동전동기의 최대 허용 반시계방향 회전에 접근함에 따라서, 꼬리부분(110)의 스톱(120)은 곧게 선 끝기둥(130)의 맞은 벽과 접합하여서, 패들이 R방향을 따라서 계속 이동하면서, 범퍼(110)는 플랜지(108)로부터 멀어져서, 웨이퍼둘레와의 마찰접촉을 푼다. 그리고, 최대로 뻗은 위치에서, 웨이퍼들이 자유롭게 어떤 선택된 반응기(12)로부터, 반응기로 적재되거나 또는 부러지거나 부러지며, 자유롭게 들어올려지거나 또는 대기장소(14)로 다시 전달된다.
바람직하게는 3개인 접촉점들(156)이 제7도에 보여진 대로, 패들조립체(100)의 플랫포옴부재(102)에 설치된다. 이 접촉점들은 지지된 웨이퍼의 존재에 따라서 작동하여 웨이퍼가 웨이퍼전달아암상에 적절하게 위치되어 있는지의 여부를 나타내는 3-점 신호를 제공한다. 접촉점들은 표시되지 않은 프린트 배선판상에 형성되고, 패들조립체(100)에 설치된다. 개개의 웨이퍼들의 의도된 자리잡음을 정확하게 표시할 수 있다면, 다른 수의 감지수단 또는 다른 감지수단이 사용되어도 된다.
이제 제9도를 언급하면, 본 발명에 따른 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치의 플라즈마 반응기를 나타내는 부분측면도(160)으로써 표시되었다. 플라즈마 반응기들(160)중의 각각은 위판(162), 거리가 떨어진 바닥판(164) 및 원통형 측벽(166)으로 이루어지며, 이것들은 플라즈마 체임버(168)를 구성한다. 첫째전극(170)은 바닥판(164)에 고정된다. 축받이대(172)는 점선(174)으로써 개략적으로 표시된 공기실린더의 축과 함께 수직이동하기 위해서, 바닥전극(170)내에 중앙에 미끄러질 수 있게 설치된다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 축받이대(172)는 패들암조립체와 함께 작용하여, 개개의 웨이퍼들을 플라즈마 체임버로의 및 체임버로부터의 제거와 전달을 가능케 한다. 축받이대 공기실린더(174)는 표시하지 않은, 제어공기공급제에 의해서 구동되고, 공기입력구(176)와 공기출력구(178)를 통해서 제어공기공급체에 작동할 수 있게 연결된다. 점선(180)으로써 표시된 대로, 표시되지 않은 액체를 냉각시키는 원(source)은 표시되지 않은 내부유체흐름 통로에 연결되고, 플라즈마 에칭동안에 바닥전극에서 발생된 열을 제거하기 위해서 입력 및 출력구(182)(184)을 거쳐서 바닥전극(170)의 내부를 통과해서 제공된다.
위 전극(186)은 지지축(188)에 고정되고, 이 지지축(188)은 위판(162)와 위에 인접한 축지지판(187) 사이에 고정된 스테인레스강 진공주름통(190)에 의해서, 위판(162)과 진공기밀밀봉맞물림상태에서 상부판(162)을 관통하여 미끄러질 수 있게 수용된다. 위 전극(186)은 점선(189)으로 표시된 내부 냉각/가열 유체흐름통로들을 포함하며, 이 흐름통로는 축(188)내에 배치된 유체흐름도관(190)을 거치고나서, 판조립체(187)내에 제공된 액체입력구(194) 및 액체출력구(196)를 지나서, 제시되지 않은 원(source)에 연결된다. 램(202)을 가지는 공기작동기가 지지판조립체(187)에 설치된다. 램(202)이 뻗은 위치로 되면서 판(187)은 위쪽으로 이동하고, 축(188) 및 전극(186)은 위쪽으로 이동하여 고정바닥전극(170)으로부터 멀어진다. 램이 제시된대로 낮추어진 상태에 있으면, 판조립체(187)에 고정된 마이크로미터조절기둥들(204)은 위판 (162)을 내리누르고, 위 전극(186)을 바닥전극(170)과 의도했던 공간이 떨어진 위치에 유지한다. 전극들 사이의 간격은 마이크로미터조절기둥들의 길이를 선택적으로 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 간격은 3/16 내지 2인치 사이에서 조절된다.
지지축(188)은 중공내부(206)를 가지고, 레이저창(208)은 축(206)의 중공을 가로질러 설치된다. 제시하지 않은 외부 레이저의 비임은 플라즈마 에치상태의 끝점을 제공하기 위해서 창 및 중공축을 통과한다. 가로광검출기와 같은, 다른 끝점 결정수단은 또한 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 사용되어도 된다. 반응가스분사구(210)는 표시되지 않은 내부 축도관을 거쳐서 위 건극(186)에 점선(211)로 도시된 액냉샤워꼭지가스다기관(211)에 견결된다. 반응가스는 액냉샤워꼭지 가스다기관(211)으로부터 플라즈마 반응기로 방출되고, 고주파 동력을 플라즈마 반응체임버내에 가한다. 또 다른 실시예에서, 전극들 사이의 간격은 각 특정플라즈마공정에 대해서 미리 선택될 수 있고, 공기작동기(200)를 대신하여, 추가마이크로미터가 유리하게 사용될 수 있다.
이제 제10도를 언급하면, 본 발명의 바람직한 가스분사 및 제어된 진공장치를 나타내는 개략도는 (212)로써 표시된다. 바람직하게는, 4개의 독립된 판으로 조절되는 가스원은 다수의 가스다기관중 해당 다기관, 두뱅크의 가스원(214,216) 및 두 다기관(218,220)을 순서대로 통과하여, 플라즈마용기중 개개의 용기에 제각기 연결된다. 진공장치(222)는 공통으로 다수의 플라즈마 체임버, 대기장소(224) 및 로딩 및 언로딩 아일런드(toading and unloading island)(226)에 작동할 수 있게 연결된다. 진공장치는 전체장치의 진공상태를 조절하여, 단일 또는 다중상·공정 웨이퍼 이동동안에, 진공록스가 여러번 개폐되기 때문에, 웨이퍼가 가능한 오염물이 없게 된다. 4개의 플라즈마 반응기가 설명되었지만, 4개 이상 또는 4개 이하의 수로 본 발명의 개념에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 주목해야만 한다.
이제 제11a도를 언급하면, 본 발명에 따른 X, TT 웨이퍼 암조립체의 또 다른 하나의 구현에 대한 사시도를 (230)으로써 표시하였다. 조립체(230)는 제11b도에 잘 나타낸 대로, TT 구동전동기의 축과 함께 회전하도록 설치된 풀리(232)를 포함한다. 풀리(232)는 그루우브가 패인 림(234)을 포함하며, 케이블(236)이 그루우브가 패인 림(234) 둘레에 감긴다. 이 케이블(236)은 양쪽 방향으로 그루우브진 리브(234)에 접해서 잡아당겨지고, 각각 풀리(238,240)위에 감겨지고, 제11b도에 잘 도시된 대로, 슬라이드(242)에 매어진다. 풀리(232)가 각 회전하면서, 슬라이드(242)는 선형베어링(246)을 따라서 직선이동을 한다. 웨이퍼 암(248)은 슬라이드(242)와 함께 운동하기 위해서 설치되어, 암(248)은 풀리(232)의 각 위치에 따라서 제어될 수 있게 쭉 뻗어지고, 후퇴되고 한다. 케이블(236)에 일정한 장력을 주기 위해서, 케이블의 양끝은 바람직하게는 제12도의 탄성바이어싱 요소(250)과 접하면서 슬라이드(242)내에서 끝난다. 케이블(236)이 늘어남에 따라서, 케이블(236)은 케이블의 예정된 상태를 유지하기 위해서, 타성커플링들(250)에 의해서 역방향으로 잡아당겨진다.
플라즈마 로딩사이클동안에, 데이타-구동전동기는 R, TT 가동웨이퍼 암조립체중 어느 하나의 실시예의 대기장소의 TT좌표로 R, TT웨이퍼 암조립체의 회전판을 회전시킨다. 관련된 계면의 진공록이 풀리고, 암이 웨이퍼 아래에 어드레스된 카세트 슬롯위치에 쭉 뻗어진다. 그때, 암이 로드/언로드 모듈로 다시 후퇴되고, 진공록이 회복된다. 그리고, R, TT 웨이퍼 암조립체는 선택된 플라즈마 반응기의 TT좌표로 회전된다. 그때, 관련된 체임버문이 선택된 반응체임버에 통로를 제공하기 위해서, 열린 상태로 회전되고, 위전극이 상승된다. 그리고, 웨이퍼 수용암이 관련된 슬롯밸브 열림부를 관통하여, 선택된 반응체임버내로 R방향으로 쭉 뻗어진다. 웨이퍼 수용암이 최대 반경방향 이동거리의 한계에 접근하면, 웨이퍼 암상의 매달린 스톱 플랜지가 회전대의 곧추선 끝기둥과 접합하고, 계속적으로 반경방향으로 이동하면서, 범퍼가 후퇴하여서 , 웨이퍼가 둘레에 마찰맞물림이 없게 한다.그리고, 아랫 전극의 중앙축받이대가 공기작동기에 의해서 제어될 수 있게 상승되고, 이 축받이대와 같이 암상에 지지된 웨이퍼가 웨이퍼지지 플랫포옴에 떨어져서 위쪽으로 상승된다. 그 후에, 웨이퍼 암이 열린 슬롯밸브를 통해서 플라즈마 체임버로부터 제거되어 로드/언로드 장소로 다시 돌아온다. 그리고, 축받이대가 제어될 수 있게 낮추어진다.웨이퍼는, 축받이대가 후퇴된 위치에 있고, 웨이퍼가 아랫 전극의 표면상에 지지될 때까지, 축받이대와 함께 낮아진다. 그리고 관련된 체임버물이 닫히고, 위 전극은 특정 플라즈마공정을 수행하기에 충분한 그 정확한, 미리 선택된 간격으로 낮아진다. 그리고 예정된 반응물이 상부전극의 가스다기관을 통해서 분사되고, 고주파 동력이 가해진다. 그후에, 각 단일 웨이퍼의 플라즈마 에칭은, 레이저가 적절한 끝점에 이르렀다는 신호표시를 제공할 때까지 계속된다. 그 후, RF 동력이 끊어지고, 진공록이 열리며, 상기의 공정이 반복되나, 웨이퍼를 플라즈마 체임버로부터 제거하여, 다시 로딩/언로딩 장소에 넣기 위해서, 반대순서로 반복된다. 그리고, 웨이퍼를 둘이상 단계의 공정방식으로 그후의 공정을 위해서 또 하나의 플라즈마 반응기로 이동시키거나, 또는 1단계 공정방식으로 카세트안으로 이동시킨다.
로딩/언로딩 모듈, 대기장소 및, 다수의 반응기로 3가지 기본방식으로 작동될 수 있다. 즉, 각 반응기가 동일한 플라즈마반응을 동시에 수행하거나, 각 반응기가 둘 이상의 다른 플라즈마공정을 동시에 수행하거나 또는 플라즈마 반응기들이 여러가지 방식으로 작동하여, 웨이퍼들을 대기장소로 다시 보내기전에, 단일 웨이퍼들을 다중 단계공정으로 처리하는 방식이 있다. 각 경우에, 웨이퍼가 제어된 진공환경에서 이동되고, 처리되어서, 대기노출과 손으로 다룸으로 인한 오염이 완전히 제거된다.
제13~17도는 단일 단계공정으로 만들어질 수 있는 모범적인 미세조직을 나타내는 주사전자현미경사진이고, 제18도는 2단계 에치공정에 의해서 제조되 수 있는 모범적인 미세조직을 나타내는 주사전자현미경사진이다. 제13도는 웨이퍼의 이산화실리콘층(264)의 표면상에 위에 놓여진 포토레지스트(262)을 가지는 다결정실리콘(260)을 나타낸다. 모범적인 낮은 저항(12~30Ω)으로 도핑된 다결정 실리콘에 대해서, 20sccn에 CCl4와 30sccn에 He이 100mt의 압력과 300watts의 동력에서 플라즈마 반응기에 적용되었다. 에치는 대략 2 1/2분동안 일어났다. 제14도에 보여진대로, 비교적 높은 저항(30-200ohms per sq.)과 경사진 프로파일마스크를 가지는 도핑된 폴리실리콘(265)에 예시되었다. 예시된 미세조직에 대해서, 50sccn에 SF6과 50sccn에 프레온 115(C2ClF5)이 압력 150mt와 동력 100watts에서 플라즈마 반응기내에 제어할 수 있게 분사된다. 약 2 1/2후에, 제시된 도핑 다결정 미세조직이 만들어졌다.
이제 제15도를 언급하면, 모범적인 도랑에치(trench etch)를 나타내는 SEM 사진(266)이 제시되었다. 포토레지스트가 제거되고, 도랑(268)이 5sccm에 BCl3와 25sccm에 Cl2를 100mt 체임버 압력과 750watts 동력에서 약 20분동안 플라즈마 반응기내로 분사함으로써 실리콘(272)내에 만들어졌다.
제16도를 언급하면, 내화용 규화물, TaSi/폴리가 (274)에 제시된다. 이산화규소 표면(276)이 다결정 실리콘(278) 위에 놓이고, TaSi/폴리(280)은 다결정 실리콘 위에 놓이며, TaSi/폴리(280) 위에는 포토레지스트가 있다. CCl4을 20sccm과 He을 30sccm에서 플라즈마 반응기에 분사하고, 체임버 압력을 80mt에, 고주파 동력을 300watts에 3 1/2분동안 유지하였다.
이제 제17도를 언급하면, 본 발명에 따른 무·오염 및 다중-공정 플라즈마 반응기에 의해서 제조될 수 있는 단일-단계 구조체에 대한 모범적인 또 하나의 미세조직을 (282)로써 표시한다. 예시된 대로, 포토레지스트(284)가 알루미늄 및 실리콘층(286) 위에 놓이고, 이 층(286)은 웨이퍼 표면상에 있는 TiW층(288)위에 놓인다. 예시된 조직은 BCl3을 50sccm과 Cl2을 15sccm으로 플라즈마 반응기에 분사시켜서, 125mt 체임버 압력과 300watts 동력에 약 2 1/2 내지 3 1/2분동안 유지함으로써 제조된다.
이제 제18도를 언급하면, 모범적인 두 단계공정을 나타내는 이산화규소/폴리/이산화규소/폴리 샌드위치구조가 (290)으로써 표시된다. 폴리층(1)과 산화물층이 첫째 체임버내에서 C2F6을 가지고 100sccm에서, 700mt 압력, 600watt 고주파 동력에서 에칭한 후에 형성된다. 그 후에, 상부 폴리(2) 층 및 산화물 및 위에놓인 포토레지스트층이, 100밀리토르 체임버 압력과 600watt 고주파 동력에 유지된 둘째 반응체임버내에서 CCl420sccm 및 He 30sccm을 사용하는 분리된 단계에 의해서 형성된다.
본 발명은, 첨부된 청구범위의 영역에서 벗어나지 않고 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해서 많은 개조가 될 수 있을 것이다.

Claims (24)

  1. 다수 포오트가 다수 포오트로부터 간격이 떨어진 단일 위치로부터 통할 수 있도록, 예정된 공간궤적에 배열된 입구 및 출구를 각각이 가지는 복수의 단일-웨이퍼 플라즈마 에칭용기들 ; 단일 위치로부터 통할 수 있는 웨이퍼 통로구를 한정하는 동일한 예정 공간궤적을 따라서 복수용기와 간격이 떨어져 있는 웨이퍼 대기장소 ; 각각이 복수의 단일-웨이퍼 플라즈마 에칭용기 입구 및 출구들중의 해당 포오트들 및 웨이퍼 대기장소 웨이퍼 통로구에 연결된 복수밸브수단 ; 웨이퍼들을 대기장소의 웨이퍼 통로로부터/통로로, 입구 및 출구중 관련된 포트를 거쳐서, 단일 웨이퍼 플라즈마 에칭용기중 선택된 용기로/용기로부터 이동시키기 위해서, 단일 위치에 배열되어 다수 밸브수단중의 해당 밸브와 함께 작동하는 단일-웨이퍼 이동수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  2. 제1 항에 있어서, 예정된 공간궤적이 닫힌 궤적이며, 단일 위치가 닫힌 궤적의 기하학적 중심과 일치함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  3. 제1 항에 있어서, 웨이퍼 대기장소가 카세트와, 카세트를 수직방향으로 이동시키기 위한 색인 엘리베이터기구를 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  4. 제1 항에 있어서, 복수 플라즈마 에칭용기들중 각각이 플라즈마 체임버를 한정하는 벽들을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  5. 제4 항에 있어서, 복수 플라즈마 에칭용기들중의 각각이, 첫째 및 둘째 전극과, 상대적인 전극이동을 위해서, 첫째 및 둘째 전극을 벽들에 설치하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  6. 제5 항에 있어서, 복수 플라즈마 에칭용기들중의 각각이 전극들중 하나에 끼워 넣어진 축받이대 및, 전극들중의 하나에 대해서 수직이동을 위해서 축받이대를 설치하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  7. 제5 항에 있어서, 복수 플라즈마 에칭용기중의 각각이, 첫째 및 둘째 전극을 냉각/가열시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  8. 제1 항에 있어서, 웨이퍼 이동수단은 웨이퍼 수용암 및 웨이퍼 둘레의 접촉에 의해서 단일 웨이퍼들을 잡고 어떠한 접촉도 웨이퍼의 앞면에 이루어지지 않게 잡기 위한 암에 설치된 수단을 포함함을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  9. 제2 항에 잇어서, 웨이퍼 이동수단이, 웨이퍼 둘레를 접촉시킴으로서 앙상에 배열된 단일 웨이퍼들을 잡고, 웨이퍼의 앞면에 어떠한 접촉도 이루어지지 않기 위한 수단을 가지는, 가동웨이퍼 수용암을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  10. 제9항에 있어서, R, TT 가동웨이퍼 수용암조립체가 축주위로 TT내의 기초부재 플랫포옴을 회전시키기 위한 기초부재 플랫포옴과 수단; 패들; 및 기초부재 플랫포옴에 대해서 R내의 미끄럼이동을 위한 패들을 선치하기 위한 수단을 포함함을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  11. 제10항에 있어서, 패들이 웨이퍼지지용 첫째부분, 웨이퍼 에지맞물림 둘째부분 및, 첫째부분에 대한 미끄럼이동을 위해서 둘째부분을 설치하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  12. 제11항에 있어서, 패들의 첫째부분이 에지상에 곧추선 접합물을 가지며, 웨이퍼 에지맞물림 둘째부분은 첫째부분의 곧추선 접합물과 함께 작용하여, 단일 웨이퍼의 둘레와 맞물기 위한 범퍼를 가지는 스라이드를 포함함을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  13. 제12항에 있어서, 패들이 범퍼를 접합물쪽으로 탄성적으로 내몰기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  14. 제13항에 있어서, 웨이퍼가 플랫포옴상에 위치되어 있는지 여부를 감지하기 위한 수단을 또한 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  15. 제14항에 있어서, 감지수단이 플랫포옴에 설치된 접촉-감응스위치를 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  16. 제1 항에 있어서, 복수의 단일-웨이퍼 플라즈마 에칭용기들의 각각이 저주파 플라즈마 방전 생성원을 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  17. 제1 항에 있어서, 복수의 단일-웨이퍼 플라즈마 에칭용기들중 각각이 고주파 플라즈마 방전 생성원을 포함함을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  18. 제1 항에 있어서, 복수의 단일-웨이퍼 플라즈마 에칭용기들중의 각각이 초단파 플라즈마 방전 생성물을 포함함을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  19. 제16항에 있어서, 저주파 플라즈마가 5 내지 450khz의 주파수에서 생성됨을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  20. 제17항에 있어서, 고주파 플라즈마가 1 내지 50mhz의 주파수에서 생성됨을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  21. 제18항에 있어서, 초단파 플라즈마가 1 내지 4mhz의 주파수에서 생성됨을 특징으로하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  22. 제5 항에 있어서, 전극들이 이 극관배열을 함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  23. 제5 항에 있어서, 전극들이 삼극관배열을 함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
  24. 제5 항에 있어서, 전극들을 자기적으로 향상시키기 위한 수단을 또한 포함함을 특징으로 하는 다중-공정 및 무·오염 플라즈마 에칭장치.
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