KR101971312B1 - 다중 존 가스 주입 상부 전극 시스템 - Google Patents

다중 존 가스 주입 상부 전극 시스템 Download PDF

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마이크 켈로그
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Abstract

플라즈마 프로세싱 시스템 및 방법은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함한다. 플라즈마 챔버는, 기판 지지부; 및 기판 지지부에 대향하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 복수의 동심 (concentric) 가스 주입 존들을 갖는다.

Description

다중 존 가스 주입 상부 전극 시스템{MULTI ZONE GAS INJECTION UPPER ELECTRODE SYSTEM}
본 발명은 전반적으로 플라즈마 프로세싱 방법들 및 시스템들에 관한 것이며, 특히 플라즈마 챔버 내의 상부 전극 상의 다수의 가스 주입 존들 (zones) 을 갖기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
도 1a는 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 의 측면도이다. 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 는 단일 샤워헤드 타입 상부 전극 (102), 및 기판 (130) 이 플라즈마 (150) 에 의해서 프로세싱되는 동안에 기판 (130) 을 지지하기 위한 기판 지지부 (140) 를 갖는다.
도 1b는 통상적인 플라즈마 챔버 (100) 내의 통상적인 상부 전극의 보다 상세한 도면이다. 단일 샤워헤드 타입 상부 전극 (102) 은 몇 개의 층들 (104, 110, 120, 125) 을 포함한다. 표면 층 (104) 은 노출된 플라즈마 표면 (104A) 및 다수의 유출 포트들 (106) 을 포함한다. 노출된 플라즈마 표면 (104A) 은 플라즈마 (150) 에 노출된 표면 층의 표면이다. 유출 포트들 (106) 은 프로세스 가스들의 균일한 분배를 유지하도록 플라즈마 챔버 (100) 에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포된다.
표면 층 (104) 후방에 가스 분배 층 (110) 이 존재한다. 가스 분배 층 (110) 은 프로세스 가스들을 균일하게 유출 포트들 (106) 로 표면 층 (104) 에 걸쳐서 분배하도록 다수의 가스 통로들 (112,114) 을 포함한다. 다수의 가스 통로들 (112,114) 은 도시되지 않은 하나 이상의 외부 프로세스 가스 소스들에 연통된다. 다수의 가스 통로들 (112,114) 이 유출 포트들 (106) 각각에 프로세스 가스들을 균일하게 분배하고 이로써 플라즈마 챔버 (100) 전체에 걸쳐서 균일하게 분배하는 것을 보장하기 위해서 다수의 가스 통로들 (112,114) 의 세부 설계에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
가스 분배 층 (110) 후방에 온도 제어 층 (120) 이 존재한다. 온도 제어 층 (120) 은 엘리먼트들 (122) 을 포함한다. 엘리먼트들 (122) 은 상부 전극 (102) 의 온도를 제어하도록 필요에 따라서 온도 제어 층 (120) 을 냉각 또는 가열시킬 수 있다. 상부 전극 (102) 의 온도는 플라즈마 챔버 (100) 에서 발생하는 플라즈마 프로세싱을 제어하는 일 측면으로서 제어된다. 표면 층 (104) 에 걸쳐서 균일한 온도를 유지하기 위해서 온도 제어 층 (120) 의 세부 설계에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
공교롭게도, 다양한 이유들로 인해서, 플라즈마 프로세싱은 기판 (130) 의 중앙에서 에지에 걸쳐서 언제나 균일한 것은 아니다. 전술한 바를 고려하면, 기판 (130) 의 중앙으로부터 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템이 필요하다.
넓게 말하면, 본 발명은 기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템을 제공함으로써 위의 필요들을 채운다. 본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 컴퓨터 판독가능한 매체와 같은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 창의적인 실시예들이 이하에서 기술된다.
일 실시예는 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공하며, 이 시스템은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함한다. 플라즈마 챔버는, 기판 지지부; 및 기판 지지부에 대향하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 복수의 동심 가스 주입 존들을 갖는다.
복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 복수의 가스 피드들 (gas feeds) 을 포함하며, 복수의 가스 피드들은 대응하는 가스 주입 존들에 걸쳐서 (around) 균일하게 분포된다. 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 복수의 가스 피드들은 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 복수의 가스 피드들과 정렬될 수 있다. 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 복수의 가스 피드들은 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 복수의 가스 피드들과 시계방향으로 오프셋 (offset) 된다.
복수의 가스 피드들 중 적어도 하나는 플라즈마 어레스터 (plasma arrestor) 를 포함한다. 플라즈마 어레스터는 플라즈마를 지지하기에는 너무 작은 폭을 갖는 복수의 소형 채널들을 포함한다. 플라즈마 어레스터는 접지 전극을 포함한다.
복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 복수의 동심 가스 배관 (plenum) 링들을 포함한다. 대응하는 동심 가스 주입 존 내의 상기 동심 가스 배관 링들은 복수의 가스 채널들에 의해서 함께 연통된다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 복수의 유출 포트들을 포함할 수 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템은 내측 상부 전극에 접속된 RF 소스를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예는 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공하며, 이 시스템은 플라즈마 챔버; 및 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함한다. 플라즈마 챔버는, 기판 지지부; 및 기판 지지부에 대향하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 복수의 동심 가스 주입 존들 (gas injection zones) 을 갖는다. 복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 복수의 가스 피드들 (gas feeds) 을 포함한다. 복수의 가스 피드들은 대응하는 가스 주입 존들에 걸쳐서 (around) 균일하게 분포된다. 복수의 가스 피드들 중 적어도 하나는 플라즈마 어레스터 (plasma arrestor) 를 포함한다. 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 복수의 가스 피드들은 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 복수의 가스 피드들과 시계방향으로 오프셋 (offset) 된다.
또 다른 실시예는 다수의 동심 가스 주입 존들을 갖는 상부 전극을 사용하여서 에칭 레이트를 선택하는 방법을 제공하며, 이 방법은 플라즈마 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 단계; 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 에칭 레이트를 감소시키는 단계로서, 상기 제 1 동심 가스 주입 존 내에 튜닝 가스 (tuning gas) 를 주입하는 단계를 포함하는, 상기 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 에칭 레이트를 감소시키는 단계; 및 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 에칭 레이트를 감소시키는 단계로서, 상기 제 2 동심 가스 주입 존 내에 튜닝 가스 (tuning gas) 를 주입하는 단계를 포함하는, 상기 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 에칭 레이트를 감소시키는 단계를 포함한다.
제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 에칭 레이트를 감소시키는 단계는, 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 기판 온도 또는 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 상부 전극 온도 중 적어도 하나를, 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 기판 온도 또는 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 상부 전극 온도 중 적어도 하나보다 높은 온도로 설정하는 단계를 포함한다.
제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 에칭 레이트를 증가시키는 단계는 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 기판 온도 또는 제 1 동심 가스 주입 존 내의 제 1 상부 전극 온도 중 적어도 하나를, 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 기판 온도 또는 제 2 동심 가스 주입 존 내의 제 2 상부 전극 온도 중 적어도 하나보다 낮은 온도로 설정하는 단계를 포함한다.
튜닝 가스는 프로세싱되는 기판의 표면에서의 탄소/불소 비를 감소시킨다. 튜닝 가스는 산소 또는 다른 적합한 튜닝 가스들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태들 및 장점들은 본 발명의 원리들을 예시적으로 설명하는 다음의 상세한 설명을 첨부 도면들과 함께 취함으로써 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부 도면들과 함께 다음의 상세한 설명 부분에 의해서 용이하게 이해될 것이다.
도 1a는 통상적인 플라즈마 챔버의 측면도이다.
도 1b는 플라즈마 챔버 내의 통상적인 상부 전극의 보다 상세한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버이다.
도 3a은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 챔버의 에지 영역의 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른, 이온들 및 중성종들의 밀도의 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판의 반경에 걸친 상대적 에칭 레이트들의 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 상단의 일부의 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른, 이중 온도 존 상부 전극을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른, 상부 전극의 설정점 온도 (set point temperature) 를 유지할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극의 개략도들이다.
도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 가스 주입 존들 각각에서의 튜닝 가스 주입들의 효과의 그래프다.
도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른, 튜닝 가스 및 프로세스 가스의 상대적 밀도들의 그래프들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극을 갖는 플라즈마 챔버의 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예들에 따른, 분배된 가스 공급 피드 (feed) 의 개략도이다.
도 7b 내지 도 7f는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 어레스터 (arrestor) 의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 분포된 가스 존들을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 10a는 발명의 실시예들에 따른, 가열된 에지 링의 개략도이다.
도 10b 및 도 10c는 발명의 실시예들에 따른, 캠 록 (cam lock) 의 개략도들이다.
도 10d 및 도 10e는 발명의 실시예들에 따른, 가열기들로의 전기적 접속부들의 개략도들이다.
도 10f는 발명의 실시예들에 따른, 광학적 온도 센서의 개략도이다.
기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 방법 및 시스템에 대한 몇몇 예시적인 실시예들이 이제 기술될 것이다. 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 세부사항 전부 또는 일부 없이도 실시될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 자명하다.
기판의 중앙에서 에지에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 일 방식은 기판의 중앙 (130A) 으로부터 에지 (130B) 에 걸쳐서 상부 전극의 온도를 변화시키는 것이다. 기판의 중앙 (130A) 에서 에지 (130B) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 다른 방식은 기판의 중앙 (130A) 으로부터 에지 (130B) 에 걸쳐서 프로세스 가스 농도를 조작하는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 (200) 이다. 도 2의 챔버는 각기 RF 주파수 f1, f2, f3를 갖는 RF 전력 소스들 (220, 222 및 224) 을 포함하며, 이 RF 전력 소스들은 대응하는 매칭 네트워크들을 통해서 하단 전극 (108) 에 접속된다. 상부 전극 (201) 은, 스위치 (244) 및 매칭 네트워크 (246) 를 통해서, RF 주파수 f4를 갖는 제 4 RF 전력 소스 (242) 에 접속된다.
또한, 챔버는 상부 전극 (201) 을 매칭 네트워크 (246) 를 통해서 접지 접위 또는 RF 전력 소스 (242) 에 접속시키는 스위치 (244) 를 포함한다. 제 1 가열기 (218) 가 상부 전극 (201) 위에 위치하며, 제 2 가열기 (216) 가 접지 전극 (248) 위에 위치한다. 이 가열기들은 알루미늄 질화물 재료 층에 의해서 상부 전극 (201) 및 접지 전극으로부터 격리되지만, 다른 절연체들이 이러한 격리를 위해서 또한 사용될 수도 있다. 가열기 (216) 는 접지 전극의 외측 구역 내의 온도를 제어하고, 가열기 (218) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 제어한다. 각 가열기는 기판 프로세싱 동작 동안에 독립적으로 턴 온 또는 언 오프되도록 동작가능하다.
상부 전극의 온도를 제어하는 것은 챔버의 응답을 조절하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 온도를 제어하는 것은 온도가 신속하게 변할 수 있다는 한계를 갖는다. 따라서, 온도 제어는 챔버 내의 변화에 대한 저속 응답을 제공한다. 상부 전극 (201) 의 온도 제어를 사용하여서 각 기판-프로세싱 동작을 제어하는 것은 용이하지 않다. 또한, 챔버 (200) 내에서 실리콘 표면들에 인가될 수 있는 온도의 상한치가 존재한다.
웨이퍼 프로세싱 장치는 시스템 제어기 (202), 상부 전극 전력 제어기 (206), 가열기 제어기 (208) 및 각기 주파수 f1, f2, f3용 전력 제어기들 (210, 212 및 214) 을 더 포함한다. 시스템 제어기 (202) 는 챔버 상에서 수행되는 상이한 동작들에 대한 인스트럭션들을 포함하는 플라즈마 레시피 (204) 를 수신한다. 웨이퍼 프로세싱은 다수의 동작들로 수행될 수 있으며, 각 동작은 챔버 내의 상이한 설정사항들을 요구한다. 예를 들어서, 일 동작 시에, 모든 4 개의 RF 전력 소스들은 턴 온되는데 반해서, 다른 동작에서는, 오직 3 개, 또는 2 개 또는 1 개의 RF 전력 소스만이 턴 온된다.
레시피 (204) 에 기초하여서, 시스템 제어기는 어느 RF 소스들이 턴 온되거나 턴 오프되는지, 이들의 전압 및 전력 설정사항들, 스위치 (244) 설정사항, 가열기들 (216,218) 설정사항들, 챔버 내에서 사용되는 가스들, 챔버 상의 압력, 웨이퍼-프로세싱 동작 기간 등을 포함하는 챔버의 동작 파라미터들을 설정한다. 일 실시예에서, 시스템 제어기 (202) 는 상부 전극에 대한 전력 구성을 위한 인스트럭션들을 상부 전극 전력 제어기 (206) 에 전송하며, 이러한 인스트럭션들은 상부 전극을 RF 전력 또는 접지로 접속시키도록 스위치 (244) 를 설정하기 위한 인스트럭션들 및 RF 전력 소스 (242) 를 턴 온 또는 턴 오프시키기 위한 인스트럭션들 및 RF 전력 소스 (242) 에 대한 전력 레벨을 설정하기 위한 인스트럭션들을 포함한다.
시스템 제어기 (202) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 조절하도록 가열기 제어기 (205) 와 인터페이싱한다. 가열기 제어기 (208) 는 상부 전극 (201) 의 온도를 제어하도록 가열기들 (216,218) 을 조절한다. 온도 센서 (미도시) 가 상부 전극의 하나 이상의 지점들에서 상부 전극 (201) 의 온도에 대한 정보를 가열기 제어기 (208) 에 제공한다. 이로써, 가열기 제어기 (208) 는 웨이퍼 프로세싱 동안에 목표 온도를 달성하기 위해서 가열기들을 턴 온 또는 턴 오프시킴으로써 상부 전극 (201) 상의 온도를 조절할 수 있다.
시스템 제어기 (202) 는 또한 전력 제어기들 (210, 212 및 214) 과 인터페이싱하며, 전력 제어기들은 대응하는 RF 전력 소스 (210, 222 또는 224) 가 턴 온 또는 턴 오프되는지를 조정하며, 해당 전력 소스가 턴 온되면, 그 전력 설정사항을 설정한다. 일 실시예에서, RF 전력 소스 (242) 의 주파수는 400 kHz이다. 다른 실시예에서, 이 주파수는 400 kHz 내지 2 MHz 범위이며, 또 다른 실시예에서는 이 주파수는 100 kHz 내지 10 MHz 범위이다. 몇몇 동작들에서, 3 개의 하단 RF 전력 소스들은 동시에 턴 온되지 않으며 이는 상단 RF 전력에서 보다 높은 주파수를 갖게 한다. 일 실시예에서, 상단 주파수 f4는 챔버 상의 공진을 피하기 위해서 하단 주파수들 f1, f2, f3과 상이하다.
일 실시예에서, 챔버 내의 압력은 20 mTorr 내지 60 mTorr 값을 갖는다. 다른 실시예에서, 상단 전력 소스의 전압은 수백 볼트 (예를 들어서, 100 V 내지 2000 V 이상) 범위에 있을 수 있으며, 하단 전력 소스들의 전압은 6000 V 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 전압은 1000 V이다. 다른 실시예에서, 상단 전력 소스의 전압은 100 V 내지 600 V 값을 가지며, 하단 전력 소스의 전압은 1000 V 내지 6000 V 값을 갖는다. 상단 챔버 및 하단 챔버 내의 압력은 10 mTorr 내지 500 mTorr 값을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 챔버는 15 mTorr 압력에서 동작한다.
도 2에 예시된 실시예는 예시적임이 주목된다. 다른 실시예들은 상이한 타입의 챔버들, 상이한 주파수들, 레시피에 기초한 챔버 구성에 대한 다른 타입의 조절, 챔버 내의 상이한 압력, 등을 사용할 수 있다. 예를 들어서, 일 실시예에서, 챔버는 CCP 플라즈마 챔버이다. 또한, 반도체 웨이퍼 프로세싱 장치 내의 상술한 모듈들 중 몇몇은 단일 모듈로 결합되거나, 단일 모듈의 기능이 복수의 모듈들에 의해서 수행될 수도 있다. 예를 들어서, 일 실시예에서, 전력 제어기들 (210, 212, 및 214) 은 시스템 제어기 (202) 내에 통합될 수 있지만, 다른 구성도 역시 가능하다. 도 2에 예시된 실시예는 한정적으로 해석되지 말고 예시적으로 해석되어야 한다.
이중 온도 존 상부 전극
도 3a은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 챔버 (200) 의 에지 영역의 개략도이다. 상부 전극 (201) 은 기판 에지 영역 (130B) 위의 영역들 (312A) 위의 내측 가열기 (218) 에 열적으로 연결된다. 플라즈마 한정 구조체 (252) 는 기판 에지 영역 (130B) 을 넘어서 외측으로 연장된다. 플라즈마 한정 구조체 (252) 는 다수의 한정 링들 (254) 을 포함한다.
기판 지지부 (140) 는 에지 링 (205) 을 포함한다. 에지 링 (205) 은 에지 링을 목표 에지 링 온도로 가열 또는 냉각할 수 있는 에지 링 온도 제어 메카니즘을 포함한다. 에지 링 (205) 은 기판 에지 영역 (130B) 에 인접하고 그 외측에 존재한다. 에지 링 (205) 은 에지 링 (307) 에 의해서 플라즈마로부터 전기적으로 분리된다.
플라즈마 한정 구조체 (252) 는 플라즈마 챔버의 상부 부분으로부터 하향 돌출된 돌출부 (310) 를 또한 포함한다. 이 돌출부 (310) 는 외측 가열기 (216) 에 열적으로 연결된다.
절연체 (250) 가 상부 전극 (201) 을 돌출부 (310) 로부터 그리고 내측 가열기 (218) 를 외측 가열기 (216) 로부터 전기적으로 그리고 열적으로 분리한다. 내측 가열기 (218) 는 상부 전극 (201) 을 제 1 목표 온도 T1 (즉, 내측 전극 온도) 로 가열할 수 있다. 외측 가열기 (216) 는 돌출부 (310) 를 제 2 목표 온도 T2 (즉, 외측 전극 온도) 로 가열할 수 있다. 마찬가지로, 에지 링 (205) 이 제 3 목표 온도 T3 (즉, 에지 링 온도) 로 가열될 수 있다. 기판 (130) 이 제 4 목표 온도 T4 (즉, 기판 온도) 로 가열될 수 있다.
내측 영역 (312A) 및 외측 영역 (312B) 에서의 중성 분자들 (302) 및 이온들 (304) 의 밀도가 상대적 온도들 (T1, T2, T3 및 T4) 에 의해서 선택될 수 있다. 중성 분자들 (302) 은 에칭된 표면과 이온들 (304) 간의 반응성을 완충시킬 수 있다. 중성 분자들 (302) 은 상대적 온도들 (T1, T2, T3 및 T4) 의 열적 구배 시에 확산되고 이 상대적 온도들의 최저 온도 표면에 부착되는 경향이 있다. 중성 분자들 (302) 과 이온들 (304) 의 상대적 밀도가 에칭 레이트를 선택하도록 조작될 수 있다.
예시적으로, T1 > T2이면, 중성 분자들 (302) 의 상대적 밀도는 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 외측 플라즈마 영역 (312B) 에 비해서 내측 플라즈마 영역 (312A) 내에서 증가할 수 있다. 이로써, 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 이온들 (304) 의 반응성이 감소한다. 이러한 감소된 이온들 (304) 반응성은 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 의 에칭 레이트가 그에 따라서 감소되게 한다.
마찬가지로, T2 > T1이면, 중성 분자들 (302) 의 상대적 밀도는 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 외측 플라즈마 영역 (312B) 에 비해서 내측 플라즈마 영역 (312A) 내에서 감소할 수 있다. 이로써, 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 상에서 이온들 (304) 의 반응성이 증가한다. 이러한 증가된 이온들 (304) 반응성은 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 의 에칭 레이트가 그에 따라서 증가되게 한다.
이로써, 각각의 플라즈마 영역들 (312A,312B) 내의 각각의 온도를 선택함으로써, 대응하는 에칭 레이트가 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 에서 증가하거나 감소할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른, 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 밀도의 그래프 (350) 이다. 그래프 (350) 는 수평 축이 기판의 반경이며 수직 축이 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 상대적 밀도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예들에 따른, 기판 (130) 의 반경에 걸친 상대적 에칭 레이트들의 그래프 (370) 이다. 그래프 (370) 는 수평 축이 기판의 반경이며 다수의 에칭 반복의 에칭 레이트들이 수직 축에 나타난다.
기판 (130) 의 중앙 영역 (130A) 내에서, 이온들 (304) 및 중성종들 (302) 의 상대적 밀도는 대략적으로 동일하며, 대응하는 에칭 레이트는 기판의 이 동일한 부분에서는 대략적으로 동일하다.
기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 으로 향하면, 상대적 밀도는 강하 라인 (drop-off line) (352) 에서 변하는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 상대적 온도들 (T1, T2, T3) 을 조작하는 것은 강하 라인 (352) 을 그래프 상에서 우측 또는 좌측으로 이동시킬 수 있다. 이상적으로는, 상술한 바와 같이, 상대적 온도들 (T1, T2, T3) 을 조작하는 것은 강하 라인 (352) 을 기판 (130) 의 에지 영역 (130B) 을 넘어서 우측으로 이동시킬 수 있다.
도 3d는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 챔버 상단의 일부의 개략도이다. 상단은 내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 접지 전극 (248), 가스 분배 플레이트 (610) 및 절연체 플레이트 (382) (알루미늄 질화물 또는 다른 적합한 절연체) 를 포함한다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 인가된 RF 신호를 가지며, 따라서 통상적인 써모커플들은 효과적으로 기능하기 위해서 필터 네트워크들을 필요로 한다. 이 때문에, 가스 분배 플레이트 (610) 의 온도를 모니터링하기 위해서 광학적 온도 센서 (384) 가 사용될 수 있다.
광학적 온도 센서 (384) 는 가스 분배 플레이트 (610) 의 적합한 광학적 뷰 (optical view) 을 제공하는 임의의 배향 및 위치로 위치할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 광학적 온도 센서 (384) 는 절연체 플레이트 (382) 를 통해서 가스 분배 플레이트의 온도를 모니터링할 수 있다. 접지 전극 (248) 이 또한 플레이트 가열기를 포함할 수 있다.
내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 가열된 에지 링 (205) 및 정전 척 (140) 내의 가열 및 냉각 시스템들은 플라즈마 챔버 내에서 열적 램프 업 시간 (thermal ramp up time) 을 줄이도록 개별적으로 그리고 서로 조합하여서 사용될 수 있다. 내측 가열기 (218), 외측 가열기 (216), 가열된 에지 링 (205) 및 정전 척 (140) 내의 가열 및 냉각 시스템들은 플라즈마 프로세싱 동안에 통상적으로 플라즈마 챔버의 다양한 부분들에서 발생하는 중간의 부분적 냉각을 최소화하고 심지어 실질적으로 제거하도록 개별적으로 그리고 서로 조합하여서 사용될 수 있다. 이러한 중간의 부분적 냉각을 줄이거나 제거하는 것은 프로세싱 속도를 개선하며 플라즈마 챔버 내의 목표된 표면들에 걸쳐서 시간에 따라서 보다 일정한 온도로 플라즈마 챔버를 유지할 수 있다. 이러한 중간의 부분적 냉각을 줄이거나 제거하는 것은, 고온 스팟 (spot) 및 인터벌 (interval) 및 저온 스팟 및 인터벌이 챔버 내에 존재하는 생성물들에 의해서 다양한 가스들 및 플라즈마의 분압 (partial pressure) 에 영향을 줄 수 있기 때문에, 화학적 프로세스들의 일관성을 개선시킨다.
도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른, 이중 (dual) 온도 존 (zone) 상부 전극을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들 (400) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (400) 이 이제 기술될 것이다.
동작 (405) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (410) 에서, 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (415) 에서 계속된다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (420) 에서 계속된다.
동작 (415) 에서, 온도 T1 및/또는 T4가 온도 T2 및 T3보다 높게 되게 조절되고, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다.
동작 (420) 에서, 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트를 증가시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 증가될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (425) 에서 계속된다. 에지 영역 (130B) 위의 에칭 레이트가 증가되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다.
동작 (425) 에서, 온도 T2 및/또는 T3가 온도 T1 및 T4보다 높게 되게 조절되고, 이 방법 동작들은 동작 (430) 에서 계속된다.
동작 (430) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (410) 에서 계속된다.
상부 전극 (201) 의 이중 존 온도 제어를 갖는 다른 양태는 상부 전극이 인가된 RF를 가지며 이로써 열이 상부 전극에서 생성되고 RF가 인가되지 않을 때에는 냉각되는 경우이다. 가열기들 (218,216) 이 상부 전극 (201) 의 이중 존 온도 제어를 제공하며 이로써 상부 전극 (201) 의 중앙 부분은 RF가 인가된 때에는 냉각되게 하고 RF가 인가되지 않은 때에는 가열되게 하여서 목표 설정점 온도가 유지되게 한다.
본 발명의 다른 양태는 이중 존 온도 제어 상부 전극이 제공하기 위해서 (예를 들어서, 세정을 위해서) 전극 (201) 의 나머지 부분으로부터 제거가능한 상부 전극 (201) 의 비도전성 표면 (201A) 을 가질 수 있는 것이다.
도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른, 상부 전극 (201) 의 설정점 온도 (set point temperature) 를 유지할 시에 수행되는 방법 동작들 (405) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (450) 이 이제 기술될 것이다.
동작 (452) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (454) 에서, RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가될지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (456) 에서 계속된다. RF 전력이 상부 전극 (201) 에 인가되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (458) 에서 계속된다.
동작 (456) 에서, 설정점 온도를 유지하도록 온도 T1이 감소되고, 이 방법 동작들은 동작 (460) 에서 계속된다. 동작 (458) 에서, 설정점 온도를 유지하도록 온도 T1이 증가되고, 이 방법 동작들은 동작 (460) 에서 계속된다.
동작 (460) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (454) 에서 계속된다.
다중 존 가스 주입 상부 전극
기판의 중앙 (130A) 에서 에지 (130B) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱을 조작하는 다른 방식은 기판의 중앙으로부터 에지에 걸쳐서 방사상으로 프로세스 가스 농도를 조절하는 것이다. 상부 전극 (501) 으로부터의 다중-존 가스 주입은 튜닝 가스 (tuning gas) (예를 들어서, 산소 가스 또는 다른 튜닝 가스) 가 기판 (130) 의 중앙으로부터 방사상 외측으로 상이한 존들 내로 주입되게 한다. 튜닝 가스는 기판 (130) 의 표면에서의 탄소/불소 비를 변화시키고 이로써 이온 밀도 및 이에 대응하는 에칭 레이트를 변화시킨다.
본 명세서에서 기술되는 예시적인 실시예는 상부 전극 (501) 에서 3 개의 가스 주입 존들을 포함하지만, 3 개보다 많은 가스 존들 (예를 들어서, 4 개 또는 그 이상의 존들) 이 사용될 수도 있음이 이해되어야 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 의 개략도들 (500, 550) 이다. 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 은 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 을 포함한다. 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 은 동심이다.
중앙 가스 주입 존 1 (502) 은 중앙 가스 공급 피드 (552) 를 갖는다. 동심 가스 주입 존들 (504, 506) 각각은 각각의 원주를 따라서 실질적으로 균일하게 분포된 각각의 가스 공급 피드들을 갖는다. 예시적으로, 가스 주입 존 2 (504) 은 4 개의 가스 공급 피드들 (554) 를 가지며, 이 피드들은 중앙 및 스포크 (central and spoke) 분포 매니폴드 (manifold) 에 의해서 공급된다. 마찬가지로, 가스 주입 존 3 (506) 은 8 개의 가스 공급 피드들 (556) 를 가지며, 이 피드들은 중앙 및 스포크 (central and spoke) 분포 매니폴드 (manifold) 에 의해서 공급된다.
균일하게 분포된 가스 공급 피드들 (554, 556) 은 그들의 각각의 가스 주입 존들 (504,506) 내에서 정렬될 수 있다. 이와 달리, 균일하게 분포된 가스 공급 피드들 (554, 556) 은 그들의 각각의 가스 주입 존들 (504,506) 내에서 오프셋될 수 있다. 가스 공급 피드들 (554, 556) 의 개수는 각 가스 주입 존 (504,506) 에서 동일하거나 각 존에서 상이할 수 있다.
가스 주입 존들 (502, 504, 506) 각각은 하나 이상의 동심 가스 배관 (plenum) 링들 (562, 564, 566) 을 포함할 수 있다. 동심 가스 배관 (plenum) 링들 (562, 564, 566) 은 각각의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 내에서 다수의 가스 채널들 (572, 574, 576) 에 의해서 서로 연통된다. 각각의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 은 상부 전극의 표면을 통해서 플라즈마 존 내로의 다수의 유출 포트들 (532, 534, 536) 을 포함한다.
도 5c는 본 발명의 실시예들에 따른, 다수의 가스 주입 존들 (502, 504, 506) 각각에서의 튜닝 가스 주입들의 효과의 그래프 (520) 이다. 그래프 (521) 는 가스 주입 존 1 (502) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다. 그래프 (522) 는 가스 주입 존 2 (504) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다. 그래프 (523) 는 가스 주입 존 3 (503) 내에 주입된 튜닝 가스의 효과이다.
그래프 (521) 를 참조하면, 가스 주입 존 1 (502) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 2 (504) 및 가스 주입 존 3 (506) 내에서보다 가스 주입 존 1 (502) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다 (즉, 보다 선형적으로 예측가능하다). 그래프 (522) 를 참조하면, 가스 주입 존 2 (504) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 1 (502) 또는 가스 주입 존 3 (506) 내에서보다 가스 주입 존 2 (504) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다. 그래프 (523) 를 참조하면, 가스 주입 존 3 (504) 내에 주입된 튜닝 가스는 가스 주입 존 1 (502) 또는 가스 주입 존 2 (504) 내에서보다 가스 주입 존 3 (506) 에 걸쳐서 보다 일정하게 (consistently) 작용한다.
도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른, 튜닝 가스 및 프로세스 가스의 상대적 밀도들의 그래프들 (580, 590) 이다. 튜닝 가스 (산소) 플로우 레이트를 증가시키면 이 플로우 레이트에 비례하여서 산소 라디칼들의 존재가 증가하게 된다. 프로세스 가스 (불소) 밀도가 실질적으로 일정한 동안이다. 프로세스 가스 (C4F8) 플로우 레이트를 증가시키면 산소 라디칼들의 상대적 밀도가 감소하게 된다. 프로세스 가스 라디칼 (불소) 은 실질적으로 프로세스 가스 플로우 레이트에 비례하여서 증가한다. 산소 라디칼의 상대적 밀도가 플라즈마 특성을 변화시키지 않으면서 폴리머 제거 정도를 제어한다. 프로세스 가스의 상대적 밀도는 낮은 체류 시간에서 효과도에 영향을 준다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 을 갖는 플라즈마 챔버 (600) 의 단면도이다. 플라즈마 챔버 (600) 의 단면도는 플라즈마 챔버의 상단 부분을 형성하는 다중-층 어셈블리를 예시한다. 다중 존 가스 주입 상부 전극 (501) 은 내측 전극 (201) 및 외측 전극 (310) 을 포함한다. 절연체 (250) 가 내측 전극 (201) 과 외측 전극 (310) 을 서로 분리시킨다. 절연체 (250) 는 석영 또는 몇몇 다른 적합한 절연성 재료일 수 있다. 내측 전극 (201) 및 외측 전극 (310) 은 인가된 서로 상이한 신호들을 가질 수 있다. 예시적으로, RF 신호가 내측 전극 (201) 에 인가되고 접지 또는 DC 전위가 외측 전극 (310) 에 인가될 수 있다.
내측 전극 (201) 은 가스 분배 플레이트 (610) 상에 분리가능하게 장착된다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 프로세스 가스 및 튜닝 가스를 상부 전극 (501) 에 걸쳐서 분배한다. 가스 분배 플레이트 (610) 는 프로세스 가스 및 튜닝 가스를 균일하게 분배하기 위해서 분배 배관들 (562, 564, 566) 및 채널들 (572, 574, 576) 을 포함한다.
가스 분배 플레이트 (610) 는 절연체 플레이트 (612) 상에 장착된다. 절연체 플레이트 (612) 는 내측 전극 (201) 을 플라즈마 챔버 (600) 의 상단부를 형성하는 다른 층들로부터 전기적으로 절연시킨다. 가스 피드들 (552, 554, 556) 은 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 을 포함할 수 있다. 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 은 가스 피드들 (552, 554, 556) 내의 점화로부터 플라즈마를 방지한다.
도 7a는 본 발명의 실시예들에 따른, 분배된 가스 공급 피드 (feed) (554, 556) 의 개략도이다. 분배된 가스 공급 피드 (feed) (554, 556) 중 하나 이상은 플라즈마 어레스터들 (arrestors) (620) 를 포함할 수 있다.
도 7b 내지 도 7f는 본 발명의 실시예들에 따른, 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 의 개략도이다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 는 분배된 가스 피드들 (554, 556) 내에서의 점화로부터 플라즈마를 실질적으로 방지한다. 시일들 (seals) (702A, 702B) 이 가스 누설을 방지한다.
플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 는 이 플라즈마 어레스터의 외측 부분을 따라서 다수의 소형 튜브들 (750) 및 세로홈형 채널 (fluted channels) (752) 을 포함할 수 있다. 이 다수의 소형 튜브들 (750) 및 세로홈형 채널 (fluted channels) (752) 은 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 충분하게 작은 폭을 갖는다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 는 또한 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620) 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 지원할 수 있는 접지성 전극 (미도시) 을 포함할 수 있다.
다른 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 는 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 충분하게 작은 폭을 갖는 나선형 채널 (spiral channel) 을 형성하는 나선형 외측 코일 (760) 을 갖는다. 나선형 외측 코일 (760) 은 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620') 에 도달한 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 지원할 수 있도록 접지될 수 있다. 플라즈마 어레스터 (arrestor) (620,620') 는 세라믹 재료 (예를 들어서, 알루미나 또는 유사한 재료) 로 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 분포된 가스 존들 (502, 504, 506) 을 사용하여서 에지 에칭 레이트를 선택할 시에 수행되는 방법 동작들 (800) 을 예시하는 흐름도이다. 본 명세서에서 예시된 동작들은 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위 동작들을 가질 수 있으며, 다른 실례에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들에 포함되지 않을 수 있다. 이를 염두하고, 방법 및 동작들 (800) 이 이제 기술될 것이다.
동작 (802) 에서, 플라즈마 (260) 가 플라즈마 챔버 (262) 내에서 생성된다. 동작 (804) 에서, 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (806) 에서 계속된다. 내측 가스 분배 존 1 (502) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (808) 에서 계속된다.
동작 (806) 에서, 튜닝 가스가 내측 가스 분배 존 1 (502) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다.
동작 (808) 에서, 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (810) 에서 계속된다. 중간 가스 분배 존 2 (504) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (812) 에서 계속된다.
동작 (810) 에서, 튜닝 가스가 중간 가스 분배 존 2 (504) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다.
동작 (812) 에서, 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트를 감소시킬지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트가 감소될 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (814) 에서 계속된다. 외측 가스 분배 존 3 (506) 에 걸친 에칭 레이트가 감소되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다.
동작 (814) 에서, 튜닝 가스가 외측 가스 분배 존 3 (506) 내로 주입되고, 이 방법 동작들은 동작 (816) 에서 계속된다.
동작 (816) 에서, 에칭 프로세싱을 완료할지의 여부를 결정하는 질의가 행해진다. 에칭 프로세스가 완료될 것이면, 이 방법 동작들은 종료될 수 있다. 에칭 프로세스가 완료되지 않을 것이면, 이 방법 동작들은 상술한 바와 같은 동작 (804) 에서 계속된다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 컴퓨터 시스템 (900) 의 단순화된 개략도이다. 본 명세서에서 기술된 방법들은 통상적인 범용 컴퓨터 시스템과 같은 디지털 프로세싱 시스템을 사용하여서 수행될 수도 있음이 이해되어야 한다. 이와 달리, 오직 하나의 기능을 수행하도록 설계 또는 프로그래밍된 특정 목적의 컴퓨터들이 사용될 수도 있다. 컴퓨터 시스템은 버스 (910) 를 통해서 RAM (928), ROM (912) 및 대용량 저장 디바이스 (914) 로 접속되는 중앙 처리 유닛 (CPU) (904) 을 포함한다. 페이즈 제어 프로그램 (908) 은 RAM (928) 내에 상주하지만 또한 대용량 저장 디바이스 (914) 또는 ROM (912) 내에 상주할 수도 있다.
대용량 저장 디바이스 (914) 는 로컬 또는 원격일 수 있는, 고정 디스크 드라이브 또는 플로피 디스크 드라이브와 같은 영구 데이터 저장 디바이스를 나타낸다. 네트워크 인터페이스 (930) 는 네트워크 (932) 를 통한 접속을 제공하여서, 다른 디바이스들과의 통신을 가능하게 한다. CPU (904) 는 범용 프로세서, 특정 목적의 프로세서 또는 특정하게 프로그래밍된 로직 디바이스로 구현될 수 있음이 이해되어야 한다. 입출력 (I/O) 인터페이스는 상이한 주변부들과의 통신을 제공하며 CPU (904), ROM (912), RAM (928) 및 대용량 저장 디바이스 (914) 에 버스 (910) 를 통해서 접속된다. 샘플 주변부들은 디스플레이 (918), 키보드 (922), 커서 제어부 (924), 이동식 매체 디바이스 (934) 등을 포함한다.
디스플레이 (918) 는 본 명세서에서 기술된 사용자 인터페이스들을 디스플레이하도록 구성된다. 키보드 (922), 커서 제어부 (924), 이동식 매체 디바이스 (934), 및 다른 주변부들은 명령 선택 시에 정보를 CPU (904) 로 전송하기 위해서 입출력 인터페이스 (920) 에 접속된다. 외부 디바이스들로의 데이터 및 이로부터의 데이터는 입출력 인터페이스 (920) 를 통해서 전송 및 수신될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들은 유선 기반 또는 무선 네트워크를 통해서 링크된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해서 태스크들이 수행되는 분산형 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수도 있다.
도 10a는 발명의 실시예들에 따른, 가열된 에지 링 (307) 의 개략도이다. 가열기 (205) 가 에지 링 (307) 을 가열하도록 선택적으로 포함될 수 있다.
도 10b 및 도 10c는 발명의 실시예들에 따른, 캠 록 (cam lock) (1010) 의 개략도들이다. 캠 록 (1010) 은 캠 록 샤프트 (1011) 및 캠 록 헤드 (1012) 를 포함한다. 캠 록 (1010) 은 정전 척 (140) 을 설비 플레이트 (1015) 에 고정하도록 래치 (1014) 와 결합된다.
도 10d 및 도 10e는 발명의 실시예들에 따른, 가열기들 (205) 로의 전기적 접속부들 (1020, 1022) 의 개략도들이다. 전기적 접속부들 (1020, 1022) 은 전력을 가열기들 (205) 에 접속시킨다. 캠 록들 (1010) 이 정전 척 (140) 을 설비 플레이트 (1015) 에 고정시킬 때에 전기적 접속부들 (1020, 1022) 은 가열기들 (205) 에 접속된다.
도 10f는 발명의 실시예들에 따른, 광학적 온도 센서 (1030) 의 개략도이다. 광학적 온도 센서 (1030) 는 에지 링 (307) 의 온도를 모니터링하고 이 온도 데이터를 시스템 제어기에 전송한다.
위의 실시예들을 염두하면서, 본 발명은 컴퓨터 시스템들 내에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현형 동작들을 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 동작들은 물리적 정량들의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 정량들은 저장, 전달, 조합, 비교 및 이와 달리 조작될 수 있는 전기적 신호 또는 자기적 신호의 형태를 취할 수 있다. 또한, 수행되는 조작들은 생성, 식별, 결정 또는 비교와 같은 용어들로 또한 지칭된다.
본 발명은 또한 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 컴퓨터 판독가능한 코드 및/또는 로직으로서 실시될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해서 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 실례들은 하드 드라이브, NAS (network attached storage), 로직 회로들, ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, 자기 테이프, 및 다른 광학 데이터 저장 디바이스 및 비광학 데이터 저장 디바이스를 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 배포되는 방식으로 저장 및 실행되도록 네트워크 접속된 컴퓨터 시스템들을 통해서 또한 배포될 수도 있다.
위의 도면들에서 동작들에 의해서 표현된 인스트럭션들은 예시된 순서로 수행될 필요는 없으며 동작들에 의해서 표현되는 프로세싱 모두가 본 발명을 실시하는데 필요하지 않을 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 또한, 위의 도면들 중 임의의 도면에서 기술된 프로세스들은 또한 RAM, ROM 또는 하드 디스크 드라이브 중 임의의 것 또는 이들의 조합 내에 저장된 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
전술한 발명은 이해의 명료성을 위해서 어느 정도 세부적으로 기술되었지만, 특정 변경 및 수정이 첨부된 청구범위 내에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이면서 비한정적으로 해석되어야 하며 본 발명은 본 명세서에서 주어진 세부사항들로 한정되지 않으며 첨부된 청구항의 범위 및 균등 범위 내에서 수정될 수 있다.

Claims (16)

  1. 플라즈마 프로세싱 시스템에 있어서,
    플라즈마 챔버로서,
    기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향하여 배치된 다중 존 가스 주입 상부 전극으로서, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극과 상기 기판 지지부 사이에 내측 플라즈마 영역이 규정되고, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극은 내측 전극, 상기 내측 전극을 둘러싸는 외측 전극, 및 상기 내측 전극과 상기 외측 전극을 분리하는 절연체를 포함하고, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극은 상기 절연체에 의해 둘러싸이고 가스 분배 플레이트 위에 배치된 절연체 플레이트를 포함하는 상기 가스 분배 플레이트를 포함하고, 상기 가스 분배 플레이트는 상기 절연체 플레이트와 상기 내측 전극 사이에 배치되고, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극은 내측 히터 및 외측 히터를 포함하고, 상기 내측 히터는 상기 절연체 플레이트, 상기 가스 분배 플레이트, 및 상기 내측 전극 위에 배치되고, 상기 외측 히터는 상기 외측 전극 위에 배치되고, 접지 전극이 상기 외측 히터와 상기 외측 전극 사이에 배치되고,
    상기 다중 존 가스 주입 상부 전극은 복수의 동심 가스 주입 존들을 갖고, 상기 복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 제 1 복수의 가스 유출 포트들 및 제 2 복수의 가스 유출 포트들을 포함하고, 상기 제 1 복수의 가스 유출 포트들은 제 1 가스 소스로 연결하도록 구성되고 그리고 상기 제 2 복수의 가스 유출 포트들은 제 2 가스 소스로 연결하도록 구성되는, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극; 및
    상기 내측 플라즈마 영역을 둘러싸는 한정 구조체로서, 상기 한정 구조체는 상부 수평 벽의 하부 표면이 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극의 상기 내측 전극의 하부 표면이 배치되는 레벨과 동일한 레벨로 배치되도록 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극의 상기 외측 전극과 인터페이싱하는 상기 상부 수평 벽을 갖고, 상기 한정 구조체는 상기 기판 지지부와 인터페이싱하는 하부 수평 벽을 갖고, 상기 하부 수평 벽은 천공된 (perforated) 한정 링을 포함하고, 그리고 상기 한정 구조체는 상기 상부 수평 벽으로부터 상기 하부 수평 벽으로 연장하는 수직 벽을 갖고, 상기 상부 수평 벽의 상기 하부 표면, 상기 수직 벽의 내측 표면, 및 상기 하부 수평 벽의 상부 표면 각각은 외측 플라즈마 영역의 경계를 규정하고, 상기 외측 플라즈마 영역은 상기 내측 플라즈마 영역을 둘러싸는, 상기 한정 구조체를 포함하는, 상기 플라즈마 챔버; 및
    상기 플라즈마 챔버에 연결된 제어기를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 복수의 가스 피드들을 포함하고, 상기 복수의 가스 피드들은 대응하는 동심 가스 주입 존들에 걸쳐서 균일하게 분포되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 1 동심 가스 주입 존들의 제 1 복수의 가스 피드들은 제 2 동심 가스 주입 존들의 제 2 복수의 가스 피드들과 정렬되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    제 1 동심 가스 주입 존들의 제 1 복수의 가스 피드들은 제 2 동심 가스 주입 존들의 제 2 복수의 가스 피드들로부터 시계방향으로 오프셋되는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 피드들 중 적어도 하나는 플라즈마 어레스터 (plasma arrestor) 를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 어레스터는 상기 플라즈마 어레스터에 도달하는 어떠한 플라즈마라도 소화시키도록 충분한 폭을 갖는 복수의 소형 채널들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 어레스터는 접지 전극을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 존 가스 주입 상부 전극에 연결된 RF 소스를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 벽은 상기 기판 지지부의 에지 링과 인터페이싱하는, 플라즈마 프로세싱 시스템.
  10. 플라즈마 챔버에 있어서,
    기판 지지부;
    상기 기판 지지부 위에 배치된 다중 존 가스 주입 상부 전극 어셈블리로서, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극 어셈블리는 절연체 플레이트, 상기 절연체 플레이트 아래에 배치되고 상기 절연체 플레이트에 장착된 가스 분배 플레이트, 상기 가스 분배 플레이트 아래에 배치되고 상기 가스 분배 플레이트에 장착되고 RF (radio frequency) 신호를 수신하도록 구성된 내측 전극, 상기 내측 전극을 둘러싸지만 절연체를 통해 상기 내측 전극으로부터 분리되는 외측 전극, 상기 절연체 플레이트 위에 배치되고 상기 내측 전극에 열적으로 연결된 내측 히터, 상기 외측 전극 위에 배치되고 외측 히터와 상기 외측 전극 사이에 배치되는 접지 전극을 통해 상기 외측 전극에 열적으로 연결된 상기 외측 히터, 및 복수의 동심 가스 주입 존들을 포함하고, 상기 복수의 동심 가스 주입 존들 각각은 제 1 복수의 가스 유출 포트들 및 제 2 복수의 가스 유출 포트들을 포함하고, 상기 제 1 복수의 가스 유출 포트들은 제 1 가스 소스에 연결하도록 구성되고 상기 제 2 복수의 가스 유출 포트들은 제 2 가스 소스에 연결하도록 구성되는, 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극 어셈블리; 및
    상기 다중 존 가스 주입 상부 전극 어셈블리와 상기 기판 지지부 사이에 규정된 내측 플라즈마 영역을 둘러싸는 한정 구조체로서, 상기 한정 구조체는 상부 수평 벽의 하부 표면이 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극의 상기 내측 전극의 하부 표면이 배치되는 레벨과 동일한 레벨로 배치되도록 상기 다중 존 가스 주입 상부 전극의 상기 외측 전극과 인터페이싱하는 상기 상부 수평 벽을 갖고, 상기 한정 구조체는 상기 기판 지지부와 인터페이싱하는 하부 수평 벽을 갖고, 상기 하부 수평 벽은 천공된 한정 링을 포함하고, 그리고 상기 한정 구조체는 상기 상부 수평 벽으로부터 상기 하부 수평 벽으로 연장하는 수직 벽을 갖고, 상기 상부 수평 벽의 상기 하부 표면, 상기 수직 벽의 내측 표면, 및 상기 하부 수평 벽의 상부 표면 각각은 외측 플라즈마 영역의 경계를 규정하고, 상기 외측 플라즈마 영역은 상기 내측 플라즈마 영역을 둘러싸는, 상기 한정 구조체를 포함하는, 플라즈마 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하부 수평 벽은 상기 기판 지지부의 에지 링과 인터페이싱하는, 플라즈마 챔버.
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