KR101075048B1 - 플라즈마 프로세스 챔버에서의 에지링 마모 보상용 장치 및방법 - Google Patents

플라즈마 프로세스 챔버에서의 에지링 마모 보상용 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 프로세스 시스템의 플라즈마 프로세스 챔버에서 복수의 기판을 프로세스하는 방법으로서, 프로세스 동안 기판 각각이 척 상에 배치되고 에지링으로 둘러싸인다. 이 방법은 플라즈마 프로세스 챔버에서 소정의 프로세스 레시피에 따라 복수의 기판 중 제 1 기판을 프로세스하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 그 후, 에지링을 통하는 플라즈마 프로세스 챔버 내의 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따라 커패시턴스의 커패시턴스값을 소정치만큼 조절하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 조절 단계 후, 플라즈마 프로세스 챔버 내에서 소정의 프로세스 레시피에 따라 복수의 기판 중 제 2 기판을 프로세스하는 단계로서, 조절이 에지링의 교체를 필요로 하지 않고 수행된 제 2 기판을 프로세스하는 단계를 추가적으로 포함한다.
플라즈마 프로세스 챔버, 에지링 마모 보상

Description

플라즈마 프로세스 챔버에서의 에지링 마모 보상용 장치 및 방법 {A METHOD AND APPARATUS FOR THE COMPENSATION OF EDGE RING WEAR IN A PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 통상 기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히 플라즈마 프로세스 챔버의 에지링 (edge ring) 마모를 보상함으로써 프로세스 결과물을 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
기판 프로세스 시, 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이 제조 시 이용되는 기판과 같은 글라스 패널 또는 반도체 웨이퍼를 자주 이용한다. 반도체 웨이퍼의 프로세스의 일부로서, 예를 들어, 웨이퍼는 복수의 다이 또는 직사각형 영역으로 분할되어, 각각이 집적 회로가 된다. 웨이퍼는 그 상부에 전기 콤포넌트를 형성하기 위하여 재료를 선택적으로 제거하고 (에칭하고) 성막 (증착) 하는 일련의 단계로 프로세스된다.
예시적인 플라즈마 에칭 프로세스에서, 웨이퍼는 에칭 전에 (예를 들어, 포토레지스트 마스크와 같은) 경화성 에멀전 박막으로 코팅된다. 이후, 경화성 에멀전 영역을 선택적으로 제거하여, 하부층의 부분들을 노출한다. 다음으로, 플라즈마 프로세스 챔버에서, 척이라 불리는 음으로 하전된 전극 상에 이 웨이퍼를 배치한다. 다음으로, 적절한 에천트 소오스 가스가 챔버로 흘러들고 스트라이킹되어, 하부층의 노출된 부분을 에칭시키도록 플라즈마가 형성된다. 또한 예시적 플라즈마 증착 공정에서는, 플라즈마를 이용하여 소오스 증착 재료로부터 증착을 촉진 및/또는 개선한다.
다수의 플라즈마 프로세스 챔버에서는 에지링이 자주 이용된다. 설명을 용이하게 하기 위해 도 1 은 플라즈마 프로세스 챔버 (100) 의 간략화된 단면도를 나타낸다. 웨이퍼 (104) 를 플라즈마 프로세스 챔버의 웨이퍼를 지지하는 척 (112) 상에 배치한다. 척 (112) 은 공지된 바와 같이 워크피스 홀더로서 작용하며, RF 전원에 의해 전기적으로 에너지가 공급되어, 에칭 및 증착을 용이하게 할 수도 있다. 결합링 (coupling ring, 108) 은 척 (112) 과 세라믹 링 (110) 사이에 배치된다. 결합링 (108) 의 기능 중 하나는 척 (112) 에서 에지링 (102) 으로 전류 경로를 제공하는 것을 포함한다. 에지링 (102) 은 척 (112) 상에서 웨이퍼 (104) 를 배치시키는 것과, 웨이퍼 자체에 의해 보호되지 않는 하부 콤포넌트가 플라즈마 이온에 의해 손상되는 것을 방지하는 기능을 포함하는 다양한 기능을 수행한다.
에지링 (102) 의 한가지 중요한 기능은 기판에 걸친 프로세스 균일성 효과와 관련된다. 플라즈마 시스 (plasma sheath, 106) 의 등전위선은 척의 에지를 지나면서 샤프하게 상부로 곡선을 형성하는 것으로 알려져 있다. 에지링이 없다면, 기판 에지는 척의 외부 에지를 전기적으로 정의하고, 등전위선은 기판 에지 주변에서 샤프하게 상부로 곡선을 형성할 것이다. 이와 같이, 기판 에지 주위의 기판 영역은, 기판의 중심에 존재하는 플라즈마 환경과는 상이한 플라즈마 환경을 나타내므로, 기판 표면에 걸쳐 열악한 프로세스 균일성을 초래한다.
척의 플라즈마 대향 영역을 에지링 및/또는 다른 하부 구조를 사용하여 전기적으로 연장함으로써, 척의 에지는 기판의 에지 외측으로 소정의 거리로 확장하여 전기적으로 플라즈마에 노출된다. 따라서, 플라즈마 시스의 등전위선은 기판의 전체 표면 상에서 보다 일정하게 유지됨으로써, 기판 표면에 걸쳐 프로세스 균일성에 기여할 것이다.
그러나, 에지링은 플라즈마 환경에서 시간이 경과함에 따라 마모되는 경향이 있다. 에지링이 마모됨에 따라, 에지링의 손상된 영역 주변의 플라즈마 환경은 변화된다. 다음으로, 플라즈마 환경 변화는 시간에 따라 프로세스 결과를 변경시켜 에지링이 마모됨에 따라 프로세스 열화의 원인이 된다. 이는 동일한 챔버에서 동일한 레시피를 반복해 이용하는 프로세스조차에서도 발생된다.
시간이 경과하면서, 프로세스 결과는 에지링 교체가 필요할 때까지 열화된다. 에지링 교체가 필요할 때, 기판 프로세스를 정지하고, 에지링 교체를 쉽게 하기 위하여 플라즈마 프로세스 챔버를 정지시킨다. 몇 시간 또는 며칠이 소요될 수도 있는 에지링 교체 동작 동안, 제조업자는 플라즈마 프로세스 시스템을 이용하지 못하게 되어, 플라즈마 프로세스 시스템을 위한 높은 소유 비용을 부담하게 된다.
전술한 바와 같이, 에지링을 이용하는 플라즈마 프로세스 시스템에서 에지링 교체가 필요한 주기 감소와 함께 프로세스 결과를 개선하기 위하여 필요한 개선된 방법 및 장치가 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은, 일 실시형태에서, 플라즈마 프로세스 시스템의 플라즈마 프로세스 챔버에서 복수의 기판을 프로세스하는 방법으로서, 프로세스 동안 기판 각각은 척 상에 배치되고 에지링으로 둘러싸인다. 이 방법은 플라즈마 프로세스 챔버에서 소정의 프로세스 레시피에 따라 복수의 기판 중 제 1 기판을 프로세스하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 그 후, 에지링을 통하는 플라즈마 프로세스 챔버 내의 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따라 커패시턴스의 커패시턴스값을 소정치만큼 조절하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 조절 단계 후, 플라즈마 프로세스 챔버 내에서 소정의 프로세스 레시피에 따라 복수의 기판 중 제 2 기판을 프로세스하는 단계로서, 조절이 에지링의 교체를 필요로 하지 않고 수행된 제 2 기판을 프로세스하는 단계를 추가적으로 포함한다.
다른 실시형태에서, 본 발명은, 복수의 기판을 프로세스하기 위한 하나 이상의 플라즈마 프로세스 챔버를 갖는 플라즈마 프로세스 시스템을 포함한다. 플라즈마 프로세스 챔버는, 프로세스 동안 기판을 지지하도록 구성되는 척과 외주면을 갖는 에지링을 포함한다. 에지링의 외주면은 척을 둘러싸며, 프로세스 동안, 생성되는 플라즈마와 연관된 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따라 배치된다. 플라즈마 시스템은 용량성 경로에 따라 배치되는 커패시턴스의 커패시턴스값을 인-시츄로 조절하기 위한 장치를 추가적으로 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태로서, 본 발명은 복수의 기판을 프로세스하기 위한 하나 이상의 플라즈마 프로세스 챔버를 갖는 플라즈마 프로세스 시스템을 포함한다. 플라즈마 프로세스 챔버는, 프로세스 동안 기판을 지지하기 위한 지지 수단을 포함한다. 지지 수단을 둘러싸는 외주면을 갖는 에지링을 더 포함하며, 프로세스 동안, 생성되는 플라즈마와 연관된 플라즈마 시스와 지지 수단 사이에 용량성 경로에 따라 배치된다. 추가적으로, 용량성 경로에 따라 배치되는 커패시턴스의 커패시턴스값을 인-시츄로 조절하기 위한 수단을 포함한다.
이와 같은 그리고 다른 본 발명의 특징을 다음의 본 발명의 상세한 설명 및 다음의 도면을 통하여 보다 상세하게 설명한다.
도면의 간단한 설명
첨부된 도면에서는 본 발명을 예시의 방법으로 설명하지만 한정하려는 것은 아니며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.
도 1 은 플라즈마 프로세스 챔버의 간략 단면도를 나타낸다.
도 2a 는 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 간략 단면도를 나타낸다.
도 2b 는 본 발명의 실시형태에 따른 용량성 경로에 대한 간략 전기 회로도를 나타낸다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 간략 단면도를 나타낸다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 용량성 경로의 간략 전기 회로도를 나타낸다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 간략 단면도를 나타낸다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 용량성 경로의 간략 전기 회로도를 나타낸다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하, 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 바람직한 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명한다. 다음의 설명에서, 다양한 구체적인 항목은 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위하여 개시되는 것이다. 그러나, 당업자는 이러한 구체적인 항목의 일부 또는 전체 없이도 본 발명을 실시할 수 있다. 예를 들면, 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조는, 불필요하게 본 발명을 방해하지 않기 위하여 상세하게 설명하지 않는다. 본 발명의 특징 및 이점은 다음의 도면 및 설명을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다.
이론적으로 제약되는 것을 바라지 않지만, 본 발명자는 에지링이 마모될 때 플라즈마 시스로부터 에지링을 통하는 척으로의 용량성 경로에 따른 커패시턴스가 변화한다는 것을 믿는다. 다음으로, 커패스턴스의 변화는 손상된 에지링 영역 주변의 플라즈마 환경에 영향을 준다. 에지링 마모에 따라 커패스턴스의 변화를 보상하지 않는다면, 프로세스 열화를 피하기 어렵다. 또한, 에지링 마모에 따라 커패시턴스의 변화를 보상하지 않는다면, 프로세스 열화는 교정되지 않고, 보다 빈번한 에지링 교체가 필요하게 된다.
설명을 쉽게 하기 위하여, 도 2a 는 플라즈마 시스 (106) 로부터 에지링 (102) 을 통과해 척 (112) 으로의 용량성 경로 (150) 를 도시하는 다른 플라즈마 프로세스 챔버 도면을 도시한다. 도 2a 를 참조하면, 플라즈마 시스 (106), 웨이퍼 (104), 척 (112), 결합링 (108), 에지링 (102) 및 세라믹링 (110) 은 도 1 에 도시된 바와 같이 존재 한다. 척 (112) 의 도전면에서 시작하여, 척 (112) 의 표면, 결합링 (108) 의 표면 및 그 사이의 공간에 의해 정의되는 등가 커패시턴스 (C0) 가 도시되어 있다. 용량성 경로 (150) 에 따라, 결합링 (108) 의 표면, 에지링 (102) 의 하부면, 및 그 사이의 공간에 의해 정의되는 다른 등가 커패시턴스 (C2) 가 있다. 또한, 용량성 경로 (150) 에 따라, 에지링 (102) 의 유전체 재료는 다른 커패시턴스 (C1) 를 형성한다. 추가적으로, 플라즈마 시스 (106) 와 에지링 (102) 의 상부면 사이의 간격은 용량성 경로에 (150) 에 따라 다른 커패시턴스 (Cs) 를 형성한다.
도 2b 를 참조하면, 용량성 경로 (150) 에 대한 간략한 전기 회로도를 도시한다. 척 (112) 은 척 (112) 과 결합링 (108) 사이에 배치되는 커패시턴스 (C0) 와 전기적으로 직렬로 연결된다. 커패시턴스 (C2) 는 에지링 (102) 의 하부면과 결합링 (108) 사이의 용량성 경로 (150) 에 따라 직렬로 연결된다. 에지링 (102) 의 유전체 재료에 의해 형성되는 커패시턴스 (C1) 는 커패시턴스 (C2) 와 직렬로 연결된다. 커패시턴스 (Cs) 는 커패시턴스 (C2) 와 프라즈마 시스 (106) 사이에서의 커패시턴스 (C2) 와의 직렬 결합에 의해 용량성 경로 (150) 를 완성한다.
에지링이 플라즈마에 의해 마모 및/또는 손상될 때, 커패시턴스 (C1) 는 에지링의 유전체 재료로 인해 변화된다. 다음으로, 커패시턴스 (C1) 의 변화는 손상된 에지링 영역 주변의 플라즈마 환경에 영향을 미친다. 플라즈마 환경이 변화됨에 따라 프로세스 결과는 열화된다.
도 3a 는 예시적으로 에지링 (102) 이 손상된 영역 (304) 을 포함하는 도 2a 의 플라즈마 프로세스 챔버의 간략한 단면도를 나타낸다. 에지링 (102) 에서 트렌치, 캐비티, 또는 피트의 형태를 가질 수도 있는 손상된 영역 (304) 은 그 손상된 영역 주변의 전술한 커패시턴스 (C1) 를 변화시키는 것으로 믿고 있다. 변화된 용량성 경로는 도 3b 에 도시된다. 도 2b 의 상황에서와 반대로, 에지링 (102) 이 손상된 유전체 재료로 인한 커패시턴스 값 (C1') 은 유전체 재료의 경박화로 인하여 (C=εA/d 이므로) 증가된다. 다음으로, 커패시턴스 값 (C1) 의 증가는 용량성 경로 (150) 에 따라 총 커패시턴스를 증가시킴으로써, 용량성 경로 (150) 에 따른 임피던스의 감소에 기여한다 (Z=1/ωC 또는 Z=d/εAω 때문). 플라즈마 시스로부터 척으로의 경로에 따른 임피던스가 감소함에 따라, 용량성 경로 (150) 에 따른 전류가 증가한다. 손상된 에지링 영역을 통한 플라즈마 시스와 척 사이의 전류 증가는, 기판의 다른 영역에 비해, 기판의 에지에서의 에칭 속도의 증가와 일치한다. 또한, 기판의 에지 영역에서 에칭되는 피쳐들은 에지링 부식이 진행됨에 따라 기판 주변을 향하여 보다 경사를 갖는 것을 나타낸다. 이상적으로는, 기판 에지 에칭 속도의 변화가 발생되지 않으며, 시간의 경과에 따라 에칭된 피쳐들의 경사가 발생되지 않을 것이다. 또한, 에지링은 부식되지 않거나 에처 (etcher) 가 후속하는 서비스 간격에 도달할 때까지 서비스 상태로 남게 하는 저속에서 부식될 수 있을 것이다. 몇몇 반도체 제조 프로세스에서는 극미량을 넘는 에칭 특성 변화를 허용할 수 없어, 이러한 에지링 수명은 재료 손실에 의한 것보다 더욱 단축된다. 본 발명의 목적은, 기판 에지의 에칭 속도의 변화를 최소화하고 시간에 따른 피쳐 경사 효과를 최소화하도록 부식에 대해 보상함으로써, 에지링의 서비스 수명을 효과적으로 연장하는데 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 에지링 손상에 기인하는 용량성 경로 (150) 에 따른 커패시턴스의 변화는 하나 이상의 커패시턴스 (C0, C2 또는 CS) 의 커패시턴스를 감소시켜 보상하는 것이다. 바람직한 실시형태로서, 에지링 감소로 인한 커패시턴스 (C1) 의 증가는 결합링과 에지링의 하부면 사이의 간격과 관련된 커패시턴스 (C2) 를 감소시킴으로써 오프셋된다. 일 실시형태로, 에지링 박화 손실에 기인하는 증가된 커패시턴스 (C1) 를 보상하기 위하여, 에지링과 결합링을 더욱 이격하게 이동시켜 그들 사이의 커패시턴스 (C2) 를 감소시킬 수 있는 메커니즘을 제공함으로써 커패시턴스 (C2) 감소를 달성한다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 가변 위치 결합링 (408) 을 갖는 플라즈마 프로세스 챔버의 개략 단면도를 나타낸다. 도 4a 를 참조하면, 가변 위치 결합링 (408) 은 경로 (404) 에 따라 이동하도록 구성된다. 커패시턴스 (C2) 의 커패시턴스값이 에지링 (102) 의 하부면과 가변 위치 결합링 (408) 사이의 거리에 따르기 때문에, 가변 위치 에지링 (408) 의 위치를 변경하는 것은 커패시턴스 (C2) 의 커패시턴스값을 변화시킨다.
가변형 위치 결합링을 이용함으로써, 손상된 에지링 (102) 과 관련된 커패시턴스 (C1) 의 증가는 경로 (404) 에 따라 가변형 위치 결합링 (408) 의 위치 변경을 통해 커패시턴스 (C2) 를 변화시킴으로써 오프셋될 수 있다. 최종 결과는 용량성 경로 (150) 에 따른 총 커패시턴스가 실질적으로 동일하거나 보다 작은 범위로 변화되는 것이다. 플라즈마 시스와 척 사이의 커패시턴스가 실질적으로 보다 적은 범위까지 변화되거나 변화되지 않기 때문에, 플라즈마 시스와 척 사이의 임피던스는 에지링이 마모됨에 따라 실질적으로 변화되지 않은 채로 있거나 보다 적은 범위로 변화된다. 다음으로, 이것은 손상된 에지링 영역의 주변에서의 플라즈마 환경이 에지링 마모에 따라 실질적으로 변화되지 않게 유지되거나 적은 범위로 변화되도록 돕는다.
또한, 가변형 위치 결합링의 이용은 에지링을 교체할 필요를 지연한다. 에지링이 마모됨에 따라, 결합링은 프로세스 열화를 교정하도록 위치 변경된다. 광범위한 구조적 손상 때문 또는 에지링 손상에 의한 커패시턴스 (C1) 의 증가가 소정 시점 이상으로 다른 커패시턴스들 중 하나를 추가 감소시켜 적절히 보상될 수 없기 때문에 에지링 (102) 이 교체될 필요가 있는 시점에 여전히 이르게 된다. 그러나, 교체는 종래 기술에서보다 적은 주기로 발생되어, 교체 프로세스시 필요한 장치 보정의 필요성뿐만 아니라 제조 비용이 저감되고 시간이 절감될 수 있다.
일 실시형태에서, 에지링 감소량 또는 손실량은, 시간 경과에 따른 에지링 두께를 측정하여 특정 플라즈마 프로세스 챔버에서의 특정 프로세스에 대하여 결정될 수도 있다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 영향을 받는 영역에서의 에지링의 두께를 콘택트 프로브를 이용하여 측정할 수도 있다. 일단 시간 함수로서 또는 처리된 기판 개수 함수로서 에지링 손실량이 결정되면, 시간 함수로서 또는 프로세스된 기판 개수 함수로서 커패시턴스 값 (C1) 을 결정할 수도 있다. 이 정보는 에지링 박화 손실에 의해 야기된 커패시턴스의 증가를 오프셋하기 위하여 시간 함수 또는 프로세스되는 기판 개수 함수로서, 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따른 하나 이상의 다른 커패시턴스에서 요구된 커패시턴스 감소를 결정하도록 사용될 수도 있다. 다음으로, 가변형 위치 결합링의 경우, 이 정보는 에지링 박화 손실에 의해 발생되는 커패시턴스 증가를 충분히 오프셋하기 위하여 프로세스되는 기판 개수의 함수 또는 시간 함수로서 결합링과 에지링 사이의 제조 동작 중 필요한 간격을 계산하기 위하여 이용될 수 있다.
다른 실시형태에서, 플라즈마 프로세스 챔버의 다양한 콤포넌트의 재료, 챔버와 그 콤포넌트의 형상, 및 프로세스 레시피를 고려하여 이론적으로 또는 컴퓨터 보조 모델링을 통해 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따른 하나 이상의 다른 커패시턴스의 커패시턴스값의 감소를 계산할 수 있다. 이후, 이 정보는 제조 챔버의 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따라 하나 이상의 다른 커패시턴스의 커패시턴스를 감소시키도록 이용될 수도 있다.
플라즈마 시스와 척 사이의 에지링을 통한 용량성 경로에 따라 하나 이상의 커패시턴스의 커패시턴스 값을 감소시키는 것은 다양한 방법으로 달성될 수도 있다. 가변형 위치 결합링의 경우, 예를 들면, 하나 이상의 선형 또는 스크류 구동기를 제공하여, 에지링에 대해 가변형 위치 결합링 (408) 을 물리적으로 이동시킬 수도 있다. 구동기(들) 은 척 (112) 또는 세라믹 링 (110) 에 대하여 앵커링되거나 심지어 필요하다면 에지링 (102) 에 대해 앵커링될 수 있다.
또한, 에지링은 에지링 박화 손실로 인한 커패시턴스 (C1) 의 증가를 보상하기 위하여 추가적으로 또는 다른 방법으로 이동가능하게 될 수도 있다. 또한, 결합링 및 에지링을 정지상태로 유지하고 이동가능한 인서트를 제공하는 것이 가능하며, 이 이동가능한 인서트는 에지링 박화 손실로 인한 커패시턴스 (C1) 의 증가를 오프셋하도록 척과 결합링 사이 또는 결합링과 에지링과 사이, 또는 에지링과 플라즈마 시스 사이의 간격에서 요구되는 바와 같이 배치될 수 있다.
이러한 경우, 커패시턴스 조정은 인-시츄로 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 따라 하나 이상의 다른 커패시턴스 중 하나의 커패시턴스로 하여금, 연장된 기간에 제조 라인 상의 서비스로부터 플라즈마 프로세스 챔버를 제거할 필요없이 조절되는 것이 가능한 플라즈마 프로세스 챔버가 구비된 메커니즘이 존재하는 것이 바람직하다. 그러나 가변형 위치 결합링과 결합되는 구동기는 에지링 박화 손실에 기인한 커패시턴스 (C1) 의 증가를 오프셋하기 위한 이러한 타입의 인 시츄 커패시턴스 조절 메커니즘의 하나의 예이다. 다른 예로서, 결합링은 정지 상태일 수 있지만 가변형 커패시터와 같은 가변형 임피던스 장치의 이용을 통해 척에 가변형 임피던스를 갖게 할 수도 있다. 이 경우, 에지링의 커패시턴스의 변화를 오프셋하기 위한 필요에 따라 가변형 임피던스 장치의 값의 조절에 의해 조절을 행할 수도 있다.
또한, 몇몇 챔버 설계에서는 에지링을 통과해 플라즈마 시스와 척 사이의 용량성 경로에 콤포넌트 개수를 보다 적게 또는 보다 많이 포함할 수도 있음이 이해된다. 수반된 (링들 또는 기타 다른 구조들과 같은) 콤포넌트 개수에 상관없이, 플라즈마 시스와 척 몸체 사이의 용량성 경로에 따른 하나 이상의 다른 커패시턴스들이, 에지링 박화 손실로 인한 커패스 (C1) 의 증가를 오프셋하는 한, 프로세스 열화는 감소되고, 에지링은 교체가 필요하기 전에 보다 장기간 이용될 수 있다.
본 발명을 여러 바람직한 실시형태의 관점에서 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 변형, 치환 및 등가물이 있음은 자명하다. 예를 들면, 도면을 에칭 애플리케이션의 상황에서 설명하였지만, 본 발명을 증착 프로세스에도 적용할 수 있다. 증착 프로세스의 경우, 심지어 에칭 프로세스에 대해서도, 에지링 상의 재료의 증착은 플라즈마 시스와 척 몸체 사이의 전술한 용량성 경로에 따라 에지링의 커패시턴스를 감소시킬 수도 있으며, 몇몇 경우, 용량성 경로에 따라 커패시턴스를 증가시켜 보상하는 조절이 필요하다. 이 경우, 시간에 따른 증착량은 증착으로 인한 에지링의 커패스턴스의 변화를 확인하도록 또는 에지링의 커패스턴스의 변화를 모델링하거나 수학적으로 계산하도록 경험상 결정될 수도 있다. 이 때, 이 정보를 이용하여 전술한 용량성 경로에 따라 하나 이상의 커패시턴스를 조절함으로써 보상을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 임의의 특정한 타입의 플라즈마 생성 기술로 제한되는 것이 필요하지 않다. 따라서, 본 발명은 유도 결합 플라즈마 프로세스 시스템, 커패시턴스 결합 플라즈마 프로세스 시스템 등을 포함한 플라즈마가 생성되는 방법과 상관없이, 에지링 박화 손실 또는 에지링 상의 재료의 빌드업으로 인한 프로세스 열화를 나타내는 임의의 그리고 모든 플라즈마 프로세스 시스템으로 적용된다. 또한, 본 발명의 방법 및 장치를 구현하기 위한 다양한 다른 방법이 있다. 따라서, 다음의 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 벗어나지 않는 한 모든 변경, 치환 및 등가물을 포함하여 해석되는 것임이 명백하다.

Claims (37)

  1. 프로세스 동안 기판 각각이 척 상에 배치되고 에지링 (edge ring) 으로 둘러싸인, 플라즈마 프로세스 시스템의 플라즈마 프로세스 챔버 내에 복수의 기판을 프로세스하는 방법으로서, 상기 플라즈마 프로세스 챔버는, 상기 척과 상기 에지링 사이의 전류 경로를 제공하기 위해, 상기 에지링과 상기 척의 적어도 일부 사이에 배치되는 결합링을 포함하고, 상기 결합링은 상기 에지링의 하부에 배치되며,
    상기 방법은,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버에서 프로세스 레시피에 따라 상기 복수의 기판 중 제 1 기판을 프로세스하는 단계;
    그 후, 상기 플라즈마 프로세스 챔버 내의 플라즈마 시스 (sheath) 와 상기 척 사이의 용량성 경로에 따른 커패시턴스값을 조절하기 위해, 축에 따라 상기 결합링을 이동시키는 단계; 및
    상기 결합링을 이동시키는 단계 후, 상기 플라즈마 프로세스 챔버 내의 상기 프로세스 레시피에 따라 상기 복수의 기판 중 제 2 기판을 프로세스하는 단계를 포함하고,
    상기 용량성 경로는 상기 에지링을 통과하고, 상기 축은, 상기 에지링의 표면에 수직이며, 상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 용량성 경로를 따라 적어도 두 개의 인접한 표면들 사이의 간격을 증가시키는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 에지링으로부터 상기 결합링이 이격하도록 구동하는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 제 1, 제 2 및 제 3 커패시턴스 중 하나 이상를 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 커패시턴스는, 상기 척과 상기 결합링 사이의 커패시턴스이고, 상기 제 2 커패시턴스는 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 커패시턴스이며, 상기 제 3 커패시턴스는 상기 에지링의 유전체 재료에 의해 형성되는 커패시턴스인, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 결합링을 이동시키기 위해 하나 이상의 구동기를 사용하는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버는 에칭 챔버를 나타내는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는 인-시츄 (in-situ) 로 수행되는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는 상기 결합링과 결합되는 구동기를 활성화함으로써 수행되는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동기는 선형 구동기인, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동기는 스크류 구동기인, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 용량성 경로에 따라, 상기 에지링 박화 손실 (thinning damage) 로 인한 제 1 커패시턴스 증가를 오프셋하도록 커패시턴스 값을 조절하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는 상기 프로세스 챔버를 미리 결정된 시간 동안 동작시킨 후 수행되는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는 상기 플라즈마 프로세스 챔버 내에서 미리 결정된 개수의 기판을 프로세스한 후 수행되는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 척과 상기 결합링 사이에 이동가능한 인서트를 제공하는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 결합링과 상기 에지링 사이에 이동가능한 인서트를 제공하는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 플라즈마 시스과 상기 에지링 사이에 이동가능한 인서트를 제공하는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 제 1, 제 2 및 제 3 간격 중 하나 이상에 이동가능한 인서트를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 간격은 상기 척과 상기 결합링 사이의 간격이고, 상기 제 2 간격은, 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 간격이고, 상기 제 3 간격은 상기 에지링과 상기 플라즈마 시스 사이의 간격인, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 제 1, 제 2 및 제 3 간격 중 하나에 이동가능한 인서트를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 간격은 상기 척과 상기 결합링 사이의 간격이고, 상기 제 2 간격은, 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 간격이고, 상기 제 3 간격은 상기 에지링과 상기 플라즈마 시스 사이의 간격인, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키는 단계는, 상기 결합링을 이동시킬 때 상기 에지링을 정지상태로 유지시키는 단계를 포함하는, 복수의 기판을 프로세스하는 방법.
  19. 복수의 기판을 프로세스하기 위한 하나 이상의 플라즈마 프로세스 챔버를 갖는 플라즈마 프로세스 시스템으로서,
    상기 플라즈마 프로세스 시스템은,
    상기 프로세스 동안 기판을 지지하도록 구성된 척;
    상기 척을 둘러싸는 외주면을 갖는 에지링 (edge ring) 으로서, 상기 프로세스 동안, 생성되는 플라즈마와 연관된 플라즈마 시스와 상기 척 사이의 용량성 경로에 따라 배치되는, 상기 에지링; 및
    상기 척과 상기 에지링 사이의 전류 경로를 제공하기 위해, 상기 에지링과 상기 척의 적어도 일부 사이에 배치된 결합링을 포함하고,
    상기 결합링은 상기 에지링 하부에 배치되며 상기 용량성 경로에 따라 배치되고, 또한 상기 결합링은, 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 커패시턴스를 조절하기 위해 축을 따라 이동가능하며, 상기 축은 상기 에지링의 표면에 수직인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합링은, 상기 커패시턴스를 감소시키기 위해 상기 에지링으로부터 이격하여 다시 위치되도록 구성되는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    세라믹 링을 더 포함하고,
    상기 결합링은 상기 척과 상기 세라믹 링 사이에 이동가능한, 플라즈마 프로세스 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키기 위해, 상기 결합링에 결합된 하나 이상의 구동기를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  23. 제 19 항에 있어서,
    세라믹 링; 및
    상기 결합링을 이동시키는 구동기를 더 포함하고,
    상기 결합링은 상기 척과 상기 세라믹 링 사이에 이동가능하며, 상기 구동기는, 상기 세라믹 링에 대해 앵커링 (anchor) 되는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 구동기는 선형 구동기인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 구동기는 스크류 구동기인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 커패시턴스는, 상기 용량성 경로에 따라, 상기 에지링 박화 손실 (thinning damage) 로 인한 커패시턴스 증가를 오프셋하기 위해 상기 결합링이 이동할 때, 감소되는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  27. 제 19 항에 있어서,
    제 1, 제 2 및 제 3 간격 중 하나 이상에 배치된 이동가능한 인서트를 더 포함하고,
    상기 제 1 간격은 상기 척과 상기 결합링 사이의 간격이고, 상기 제 2 간격은 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 간격이고, 상기 제 3 간격은 상기 에지링과 상기 플라즈마 시스 사이의 간격인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  28. 제 19 항에 있어서,
    제 1, 제 2 및 제 3 간격 중 하나에 배치된 이동가능한 인서트를 더 포함하고,
    상기 제 1 간격은 상기 척과 상기 결합링 사이의 간격이고, 상기 제 2 간격은 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 간격이고, 상기 제 3 간격은 상기 에지링과 상기 플라즈마 시스 사이의 간격인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 에지링의 커패시턴스 변화를 오프셋하는 가변형 임피던스 장치를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  30. 복수의 기판을 프로세스하기 위한 하나 이상의 플라즈마 프로세스 챔버를 갖는 플라즈마 프로세스 시스템으로서,
    상기 플라즈마 프로세스 시스템은,
    상기 프로세스 동안 기판을 지지하기 위한 척;
    상기 척을 둘러싸는 외주면을 갖는 에지링 (edge ring) 으로서, 상기 프로세스 동안 생성되는 플라즈마와 연관된 플라즈마 시스 (sheath) 와 상기 척 사이의 용량성 경로를 따라 배치되는, 상기 에지링;
    상기 척과 상기 에지링 사이의 전류 경로를 제공하기 위해, 상기 에지링과 상기 척의 적어도 일부 사이에 배치된 결합링; 및
    제 1, 제 2 및 제 3 간격 중 하나에 배치된 이동가능한 인서트를 포함하고,
    상기 결합링은 상기 에지링 하부에 배치되며 상기 용량성 경로에 따라 배치되고, 또한 상기 결합링은, 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 커패시턴스를 조절하기 위해 축을 따라 이동가능하며, 상기 축은 상기 에지링의 표면에 수직이고,
    상기 제 1 간격은 상기 척과 상기 결합링 사이의 간격이고, 상기 제 2 간격은 상기 결합링과 상기 에지링 사이의 간격이고, 상기 제 3 간격은 상기 에지링과 상기 플라즈마 시스 사이의 간격인, 플라즈마 프로세스 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 결합링을 이동시키기 위해 상기 결합링에 결합된 구동기를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 결합링과 상기 척 사이의 가변형 임피던스를 제공하는 가변형 임피던스 장치를 더 포함하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 이동가능한 인서트는 상기 제 1 간격에 위치하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 이동가능한 인서트는 상기 제 2 간격에 위치하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 이동가능한 인서트는 상기 제 3 간격에 위치하는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 커패시턴스는, 상기 용량성 경로에 따라, 상기 에지링 박화 손실 (thinning damage) 로 인한 커패시턴스 증가를 오프셋하기 위해 상기 결합링이 이동할 때, 감소되는, 플라즈마 프로세스 시스템.
  37. 제 30 항에 있어서,
    상기 커패시턴스는, 상기 용량성 경로에 따라, 상기 프로세스로부터의 상기 에지링 상의 재료의 빌드업으로 인한 커패시턴스 감소를 오프셋하기 위해 상기 결합링이 이동할 때, 증가되는, 플라즈마 프로세스 시스템.
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