KR20010089376A

KR20010089376A - 전력을 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템내의 제품을 통하여연결하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20010089376A
Application number: KR1020017005382A
Authority: KR
Inventors: 브래들리 오. 스팀슨; 미츠히로 카부라키; 존 씨. 포스터; 에릭 델라우렌티스; 프라부람 고팔라자; 패트리시아 로드리구에즈; 아난타 서브라마니
Original assignee: 조셉 제이. 스위니; 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-10-06
Also published as: US6723214B2; WO2000026939A1; US7163607B2; JP2002529594A; US20020053513A1; US20040173156A1

Abstract

본 발명은 기판을 통한 전력 연결을 개선하기 위해 프로세스 챔버 내에서 반도체 웨이퍼와 같은 기판을지지하기 위한 장치이다. 장치는 받침대 어셈블리 및 받침대 어셈블리의 상면 위로 위치되고 받침대 어셈블리를 전기적으로 격리시키기 위해 받침대 어셈블리를 둘러싸는 받침대 커버를 포함한다. 받침대 커버는 웨이퍼 프로세스 영역에서 전도성 막 증착을 감소시킨다. 그래서, 받침대 어셈블리로부터의 RF 웨이퍼 바이어싱 전력은 프로세싱의 동안 기판을 통해 연결되도록 유지된다.

Description

전력을 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템내의 제품을 통하여 연결하기 위한 장치{APPARATUS FOR COUPLING POWER THROUGH A WORKPIECE IN A SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING SYSTEM}

플라즈마-강화 반응들 및 프로세스들은 정밀하게 제어된 박막 증착을 제공하면서 반도체 산업에 있어 점점 중요해져 왔다. 예를 들어, 고온 물리 기상 증착(PVD) 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에서 플라즈마 반응기(reactor)는 작용 가스(working gas)를 포함하기 위한 반응 챔버, 챔버 내에 전기장을 생성시키기 위해 고 전력 DC 전압에 의해 구동되는 간격이 떨어진 전극들(음극 및 양극)의 쌍 및 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 받침대 또는 기판 지지대를 일반적으로 포함한다. 양극이 전형적으로 접지된 챔버 구성요소인 반면, 음극은 전형적으로 기판 위로 증착 또는 스퍼터되는 타겟 물질이다. 전기장은 전자들이 음극 표면 근처에서 포획되는 반응 영역을 생성한다. 이 조건은, 전자들이 작용가스 중성 원자들과 가지는 이온화 충돌들의 숫자를 증가시키고, 이에 의해 작용가스를 플라즈마로 이온화시킨다. 가시적인 글로우 방전(visible glow)의 특징을 갖는 플라즈마는 양이온들, 중성자들 및 마이너스인 전자들의 혼합으로서 형성된다. 플라즈마로부터의 이온들은 마이너스로 바이어스된 타겟에 충돌하여 증착 물질을 방출시킨다. 그래서, 받침대 표면상에서 보유되고 지지되는 기판 상에 증착된 막이 형성된다. 또한, 원하지 않는 위치들에서 증착이 발생하는 것을 방지하기 위하여 하드웨어가 사용된다. 예를 들어, 폐기(waste) 링 및 커버 링은 증착 물질이 기판 및 프로세스 실드들 이외의 표면들 상에 증착되는 것을 방지한다.

PVD 시스템의 특정 타입인 이온 금속화 시스템(ion metallization system)에서 증착을 더 강화하기 위해, 기판 및 받침대가 플라즈마에 대해 마이너스로 바이어스된다. 이것은 받침대에 RF 전력을 제공함으로써 수행된다. 플라즈마내의 양이온들과 비교하여 더 빠른 전자들의 이동도의 결과로 마이너스 DC 오프셋이 받침대상에 축적된다. 중성 타겟 물질이 타겟으로부터 스퍼터되고 플라즈마에 들어가는 일부 프로세스들에서, 타겟 물질은 플러스로 이온화된다. 받침대에서의 마이너스 DC 오프셋으로 인해, 플러스로 이온화된 타겟 물질은 거의 수직으로 기판으로 끌어당겨지고 그 위에 증착된다. 그것은, 수직 성분이 강화되는 반면, 양이온의 가속 및/또는 속도의 수평 성분은 감소된다는 것이다. 그래서, "스텝 커버리지(step coverage)"로 알려진 증착 특성이 개선된다. 보통, 받침대를 바이어스하기 위해 400KHz AC 소스가 사용되지만, 13.56MHz 소스와 같은 다른 주파수 소스들도 역시 사용될 수 있다.

이상적으로, 프로세싱의 동안 기판(즉, 반도체 웨이퍼)에서의 전압 크기는 안정하게 유지되고, 전체 프로세싱 사이클에 거쳐 웨이퍼에서 웨이퍼로 재생 가능하다. 그것은, 타겟 물질이 웨이퍼 상으로 증착될 때, 웨이퍼에서의 전압 레벨이 일정하게 유지된다는 것이다. 웨이퍼에서의 안정한 전압 레벨은 이온화된 증착 물질이 웨이퍼로 균일하게 끌리도록 한다. 균일한 증착 막층은 반도체 웨이퍼 제조 산업에 있어서 매우 바람직한 특성이다. 또한, 각 새로운 웨이퍼가 프로세스될 때, 동일한 안정한 전압 크기가 재생 또는 발생되어야 한다. 부적절하게 프로세스된 웨이퍼들의 양을 감소시키고 일군의 웨이퍼들 사이에서 웨이퍼막 증착의 정확성을 개선시키므로, 각 새 웨이퍼를 위한 동일한 안정한 전압 크기를 재생하는 것은 또한 바람직하다. 그래서, 제조된 제품의 전체 질은 증가된다.

웨이퍼가 플라즈마와 직접 접촉하는 유일한 전기 전도체일 때, 전압 안정성 및 재현성의 특성들은 최적화 된다. 그것은, 웨이퍼가 RF 전력이 연결될 최소 저항성의 경로를 형성할 때, 전압 안정성 및 재현성이 유지된다는 것이다. 현존하는 받침대 구조들은 전압 안정성이 타협된 다양한 전기 경로들을 가능케 한다. 특히, 플라즈마로 다중 경로들을 통하여 연결되는 전력의 이력(hysteresis) 효과로 인하여 안정성은 타협된다. 한 그러한 전기 경로는 프로세스 챔버내의 전술한 링들 중 하나를 통해 만들어진다. (받침대와 전기적으로 접촉된)링들은 받침대/웨이퍼 결합의 임피던스보다 낮은 순간 임피던스 값들을 가진 전도성 물질(즉, 스테인레스 스틸)로 만들어진다. 그래서, RF 전력은 웨이퍼를 통한 경로 대신 또는 이에 추가하여 하나 이상의 링들을 통하여 플라즈마로 연결된다. 링이 최소 저항의 순간 경로가될 때, 시스템내의 에너지 손실들 및 웨이퍼에서의 불안정성이 발생한다. 결과의 웨이퍼 전압 불안정성은 전술한 웨이퍼상의 불균일한 막증착을 야기한다. 예를 들어, 웨이퍼상의 특정 부분(즉, 트렌치(trench))의 하부의 커버리지는 측면벽들만큼 두껍지 않다. 전술한 바람직하지 않은 바람직하지 않은 조건들의 결과로 프로세스 반복가능성(다수의 개별적으로 프로세스된 웨이퍼들을 위해 동일한 프로세스 조건들을 반복하는 능력)이 또한 손상된다.

따라서, 전기적으로 강화하고 이에 의해 받침대로부터 웨이퍼를 통하여 플라즈마까지 주요 전도성 경로를 형성할 필요가 있다. 그러한 경로를 형성하는 것은 웨이퍼 전압을 안정화시키고 이에 의해 증착 프로세스를 개선한다. 그러므로, 웨이퍼 전압 안정성 및 프로세스 조건 재현성을 최적화하기 위해 전력을 받침대로부터 웨이퍼를 통하여 플라즈마로 최적으로 전달하는 장치가 당업계에 필요하다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에서 일반적으로는 반도체 웨이퍼들의 플라즈마-강화 프로세싱에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 제품(workpiece)상의 전압 안정성 및 플라즈마와 제품 사이의 전기적 결합을 개선시키기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명의 내용들은 아래의 상세한 설명과 첨부되는 도면들을 참작함으로써 쉽게 이해될 수 있다.

도 1은 종래 기술의 웨이퍼 프로세싱 챔버 내의 받침대의 단면도이다.

도 2는 발명 장치의 단면도이다.

도 3은 발명 장치의 상세한 단면도이다.

도 4는 발명 장치의 제 2 실시예의 상세한 단면도이고 대상 발명의 추가적인 특징들을 나타낸다.

이해를 돕기 위해, 도면들에 공통된 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해서는, 가능한 한, 동일한 참조 번호들이 사용되었다.

종전 기술과 관련된 여기까지의 단점들은 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에서 웨이퍼를 통한 전력의 연결을 최적화하기 위한 장치에 의해 극복된다. 발명 장치는 받침대 어셈블리 및 받침대 어셈블리의 상면 위로 위치되고 받침대 어셈블리를 전기적으로 격리시키기 위해 그에 외접하는 받침대 커버를 가진다. 받침대 어셈블리는, 하부 실드 부재, 하부 실드 부재상에 배치된 절연판 부재로서 받침대가 절연판 부재상에 배치된 절연판 부재 및 하부 실드 부재의 외부 플랜지(flange) 부분상에 배치된 절연 분리 링을 또한 포함해서, 상기 분리 링의 하부, 수평 부분은 받침대의 아래에 떨어져 있다. 받침대 어셈블리내의 다수의 비어있는 부분들 내에 제공되고 받침대 커버내의 다수의 개구들을 관통하는 다수의 지지(rest) 버튼들은 받침대 커버 위로 웨이퍼를 지지한다.

요컨대, 웨이퍼의 프로세싱 동안, 받침대 커버는 RF 웨이퍼 바이어싱 전력을 연결하기 위한 전도성 경로를 형성한다. 적절한 주파수들 및 받침대 커버 물질들을 선택함으로써, RF 웨이퍼 바이어싱 전력은, 순간 전도 특성들을 보일 수 있는 인접하는 받침대 구성요소들이 아니라 오직 웨이퍼를 통하여서만 연결된다. 이와 같이, 웨이퍼에서의 전압 안전성 및 프로세스 조건 재현성은 유지되며, 이것은 플라즈마로부터의 이온 증착을 개선시킨다.

도 1은 종래의 PVD 웨이퍼 프로세싱 챔버(100)의 중간의 간략화된 단면도를나타낸다. 챔버(100)는 웨이퍼(104)를 챔버(100)내에서 지지하고 유지시키기 위해 사용되는 종래의 받침대 어셈블리(102)를 포함한다. 받침대 어셈블리(102)는 웨이퍼(104)를 지지하는 표면(114)을 가지는 받침대(106)를 포함한다. 특히, 웨이퍼는 웨이퍼(104)가 놓이는 버튼들(126)의 배열을 가지는 원판 모양 표면상에 지지된다. 챔버(100)상의 챔버 덮개(110)는 증착 타겟 물질(예, 티탄)을 포함하고 음극을 형성하기 위해 DC 전원(119)에 의해 마이너스로 바이어스되어 있다. 대안으로, 별개의 타겟이 챔버 덮개(110)에 매달릴 수 있다. 챔버 덮개(110)는 챔버(110)의 나머지로부터 전기적으로 절연되어 있고 챔버(100)는 접지 상태이다. 특히, 절연 링(112)은 양극을 형성하는 접지된 환형 실드(shield) 부재(134)로부터 챔버 덮개(110)를 전기적으로 격리시킨다.

DC 전원(119)이 온되면, 전기장이 음극 챔버 덮개(110)와 양극 실드 부재(134) 사이의 반응 영역(108)에서 유도된다. 작용 가스(working gas)가 작용 프로세스 가스 공급원(미도시)으로부터 반응 영역(108)으로 제공된다. DC 전원(119)에 의해 형성된 전기장은 작용 가스를 전리시키고 균일하고 고밀도인 저온 플라즈마(116)를 생성한다.

또한, 웨이퍼 프로세싱의 동안, 전극(130)은 추가적인 전력을 전도하는 추가적인 전극으로서의 역할을 한다. 이상적으로, 전체 받침대 어셈블리(102)는 전도성 물질(즉, 스테인레스 스틸)로 제작되고 음극으로서 기능한다. 대안으로, 전극이 받침대(106)의 절연 물질에 내장된 전도성 물질일 수 있거나(예, 폴리이미드에 밀봉되고 받침대(106)의 표면(114)에 부착된 얇은 구리 층), 받침대가 내장된 전극을가지는 절연물질(세라믹)로 제작된다. 전극(130)(또는 받침대(102) 자체)은 커넥터(132)를 통해 RF 전원(136)에 전기적으로 연결된다. RF 전원(136)은 막 증착을 개선시키기 위해 웨이퍼를 바이어스하기 위해 전력을 제공한다. 즉, 이전에 설명된 바와 같이, 마이너스 DC 바이어스가 웨이퍼상에 형성된다. 이 DC 바이어스는 웨이퍼상에 증착시키는 타겟 물질의 스퍼터된 이온들을 끌어당기는 국부적인 효과를 가진다.

챔버(100)는 또한 스퍼터된 이온들이 챔버 구성요소들(예, 받침대(106))상에 예기치 않게 증착되는 것을 방지하기 위해 링 어셈블리(118)를 가진다. 특히, 하나 이상의 링들은 받침대 어셈블리(102)를 둘러싼다. 예를 들어, 폐기 링(waste ring;120)은 받침대(106)와 접하고 거기서부터 방사상으로 연장된다. 폐기 링(120)은 그렇지 않으면 받침대(106)상에 부적절히 증착될 수 있는 표류(stray) 타겟 물질을 포획한다. 커버 링(122)은 약간 겹치고 폐기 링(120)으로부터 방사상으로 연장된다. 또한, 환상 실드 부재(134)는 챔버 덮개(110)로부터 매달리고, 반응 영역(108)의 측면 말단들을 형성한다.

링들은 전원(136)으로부터의 RF 전력을 플라즈마(116)에 연결하기 위한 대안의 전기 전도 경로(path)를 제공하는 전도성 물질(예, 스테인레스 스틸)로 또한 제작된다. 웨이퍼(104)가 받침대(106)상에 위치될 때, 웨이퍼(104)의 외부 가장자리(128)는 폐기 링(120) 위로 튀어 나와 있다. 만일 가장 낮은 임피던스 경로가 웨이퍼(104)를 통하는 것이 아니라면, RF 전력은 다른 경로(즉, 전술한 링들 중 하나)를 통해 플라즈마에 연결된다. 그래서, 웨이퍼(104)상의 전압은 불안정하고 재생산이 불가능하게 된다. 플라즈마내의 스퍼터된 이온들은 웨이퍼 밖으로 향하고 그것에 의해 웨이퍼상에 비균일 막 증착을 형성한다. 부가적으로, 링으로부터의 금속은 오염을 야기하면서 웨이퍼상으로 스퍼터될 수 있다.

도 2의 본 발명의 장치는 확대도로서, 그 접근된 상세도는 도 3에 나타난다. 도 2 및 도 3이 동시에 참조된다. 고밀도, 플라즈마 강화 반응 챔버(200)가 기판들, 즉, 반도체 웨이퍼를 프로세싱 하기 위해 묘사된다. 챔버(200)는, 도 1에서 나타난 챔버(100)와 유사한, 반도체 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 모든 필요한 엘리먼트들을 가진다. 예를 들어, 타겟 물질을 포함하는 챔버 덮개(202)는 DC 전원(204)에 의하여 마이너스로 바이어스되고, 추가적인 챔버 구성요소들로부터 절연된다. 그러한 다른 구성요소들은 절연체(208)에 의하여 덮개(202)로부터 절연되는 접지된 환형 실드 부재(206)를 포함하지만 그에 한정되지 않는다. 반도체 웨이퍼(210)는 받침대 어셈블리(212)에 의해 지지되고 보유된다. 받침대 어셈블리(212)는 RF 전력이 받침대 어셈블리(212)를 통하여 웨이퍼, 챔버(200)내에서 발생된 플라즈마(214) 및 접지된 챔버 구성요소를 통하여 결국 그라운드에 연결되기 위한 잘 형성된 전기 경로를 형성하기 위해 디자인되고 설비된다.

축(shaft;216)이 받침대 어셈블리(212)를 지지하기 위해 챔버 플로어(미도시)로부터 상승된다. 또한, 축(216)은 축과 함께 존재하는 분위기 조건들로부터 챔버(200)를 실링하기 위해 벨로우즈(bellows;218)내에 둘러싸인다. 절연체 슬리브(sleeve;282)가 축(216) 안쪽으로 방사상으로 배치된다. 절연체 슬리브(282)는 축(216)을 아래에서 설명되는 전원들로부터 절연되도록 유지시킨다. 바람직하게는 절연체 슬리브는 세라믹 또는 테플론과 같은 절연 물질로 제조된다. 하부 실드 부재(220)는 나머지 받침대 어셈블리 구성요소가 설치되는 플랫폼을 형성하기 위해 축(216) 및 벨로우즈(218)에 연결된다. 이전에 설명되었듯이, 플라즈마 프로세싱의 동안 마이너스 DC 오프셋이 받침대 어셈블리에 나타난다. 이 오프셋은 후에 마이너스로 대전된 표면상에 증착되는 플러스로 이온화된 타겟 물질을 끌어들인다. 하부 실드 부재(220)는 받침대 어셈블리(212)상의 표류 플라즈마 증착에 대해 전기적 실드로 역할하기 위해 접지된다.

하부 실드 부재(220)는 하부 컵 부분(222) 및 외부 플랜지(flange) 부분(224)을 가진다. 절연 판 부재(226)는 실드 부재(220)의 하부 컵 부분(222)내에 배치된다. 바람직하게는, 판 부재는 절연 물질이고 이상적으로는 세라믹이다. O-링 개스킷(gasket;228)은 대기 조건들로부터 받침대 어셈블리(212)를 더 실링하기 위해 하부 실드 부재(220)의 하부 컵 부분(222)의 리세스(270)내에 배치된다. 받침대(230)는 절연 판 부재(226) 위로 배치되고, 수직 및 방사상으로 하부 실드 부재(220)의 플랜지 부분(224) 위로 연장된다. 분리 링(isolator ring;240)은 실드 부재(220)의 외부 플랜지 부분(224)상에 배치된다. 특히, 분리 링(240)은 L-형상인데, 링(242)의 하부, 수평 부분은 실드 부재(220)의 외부 플랜지 부분(224) 위로 돌출한 받침대(230)의 부분으로부터 떨어지고 아래에 위치한다. 분리 링(240)의 수직 부분(246)은 또한 받침대(230)로부터 떨어지고 방사상으로 외부에 위치한다. 바람직하게는 분리 링(240)은 전기적 절연 물질로 만들어지고, 바람직한 실시예에서는 세라믹, 알루미나 또는 알루미늄 질화물과 같은 절연 물질이다.

받침대(230)는, 전원 공급 로드(power source feed rod;284)를 통하여 RF 전원(276)에 연결된 하나 이상의 전기 접합부(contact)들, 및 받침대(230)와 그 위의 웨이퍼를 가열하기 위한 하나 이상의 코일들(234), 받침대의 리세스(238)내에 배치된 냉각 튜브 어셈블리(236)와 같은 그러나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 반도체 웨이퍼 프로세싱을 수행하기 위해 필요한 부속물(accessory)들을 포함할 수 있다. 다수의 지지 버튼들(rest buttons;234)은 받침대(230)의 외부 가장자리(250)에 근접한 받침대(230)상에 배치된다(도 3). 최소량의 웨이퍼 후면 오염을 제공하면서(즉, 외부 증착 물질 또는 다중 포인트 접합부들로부터의 스크레칭), 지지 버튼(248)은 받침대 어셈블리(212)상에서 웨이퍼(210)를 지지한다. 승강핀(lift pin;미도시)이 접촉하는 챔버의 하부로부터 반도체 웨이퍼까지의 통로를 형성하기 위하여 지지 버튼들(248)은 비었고 받침대(230) 및 분리 링(240)의 다수의 빈 부분들(280)내에 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 세 지지 버튼들이 받침대상에서 바람직하게는 약 2-3.5㎝ 직경의 원상에서 서로 등거리로 떨어져 있다. 지지 버튼들(248)은 절연 물질; 바람직하게는 절연체 링(240;즉, 알루미나 또는 알루미늄 질화물과 같은 세라믹)과 동일한 물질로 만들어진다. 개스킷(gasket;252)은 받침대(230)의 주위 립(circumferential lip(254))상에 배치된다. 개스킷(252)은 금속 및 바람직하게는 구리와 같은 부드럽고, 가단성(malleable)의 물질이다. 부가적인 개스킷(252)들은 주변 립의 방사상 내부로 배치되고 도 2에 나타나 있다.

받침대 커버(256)는 받침대(230) 위로 배치되고 받침대를 덮는다. 특히, 받침대 커버(256)는 개스킷(252)과 접촉한다. 지지 버튼들이 관통하도록 하고 받침대 웨이퍼(210)를 받침대 커버 위로 지지하기 위해 다수의 개구들(278)이 받침대 커버(256)내에 제공된다. 바람직하게는, 상응하는 개구들(278)과 같은 수의 지지 버튼들이 있다. 받침대 커버(256)는 바람직하게는, 스테인레스 스틸과 같은 전도성 물질로 만들어진다. 추가적인 전기적 특성 및 받침대 커버의 특징들은 아래에서 논의된다. 받침대 커버(256)는 받침대 커버(256)를 받침대(230)에 고정시키기 위한 고정 부재(fastening member)들이 배치될 수 있는 하나 이상의 리세스들(258)을 또한 제공받는다. 바람직한 본 발명의 실시예에서, 받침대 커버(256)에 네개의 리세스들이 형성된다. 이러한 리세스들은, 고정 수단, 즉 스터드들(studs), 나사들 등이 받침대 커버(256)를 받침대(230)에 고정시키기 위해 연결되는 받침대(230)에서 하나 이상의 구멍들(bores;260)과 정렬된다.

받침대 커버(256)의 대안의 실시예는 도 4에서 제공된다. 특히, 지지 버튼들(248)은 받침대(230)와 직접 접촉하지 않는다. 대신, 다수의 개구들(278)이 다수의 등급별 직경 개구들로 대체된다. 제 1 등급의 직경(402)은 제일 크고 받침대 커버(256)의 상면(272)으로부터 아래로 연장된다. 제 1 등급의 직경 개구(402)는 제 2 등급의 직경 개구(404)로 변천한다. 마지막으로, 제 2등급의 직경 개구(404)는 제 3 등급의 직경 개구(406)로 변천한다. 제 1 등급의 직경 개구(402) 및 지지 버튼들(248)의 측면벽들(410)은 도 3에서 나타나고 아래에서 설명되는 갭(300)에 유사한 미로(labyrinth) 같은 갭(408)을 형성한다. 지지 버튼들(248)은 실제 제 2 등급 직경 개구(404)에 의해 형성되는 하부 받침대 커버 표면상(412)에 배치된다. 제 3 등급 직경 개구 (406)는 아래의 승강핀들(미도시)이 웨이퍼(210)에접근하도록 해준다.

도 4는 본 발명의 다른 특징을 또한 보여준다. 특히, 패스너(fastener;420)는 일부 구성요소들을 고정시키기 위해 받침대 어셈블리(212)에서 제공된다. 패스너(420)는 바람직하게는, 판 부재(226) 및 받침대(230)를 절연하면서 이러한 구성요소들을 서로 고정시키기 위하여 볼트 또는 하부 실드 부재(220)에 연결되는 유사한 디바이스이다. 패스너(420)는 받침대(230)와 접해있기 때문에, "RF hot"이다. 패스너와 다른 도체(즉, 챔버의 하부 영역들 내의 표류 플라즈마) 사이의 전기적 접촉을 막기 위해, 실드(422)가 제공된다. 실드는 하부 실드 부재(220)내에 증착된 절연 칼라(collar)(424), 패스너(420)의 헤드(423) 위로 위치된 절연 캡(cap)(426), 절연 칼라의 외부로 방사상으로 배치되고 홈파진(threaded) 외부 표면(427)을 가지는 칼라 스커트(skirt)(425) 및 칼라 스커트(425) 위로 홈을 가지는 실드 캡(428)을 포함하는 다수의 부분들을 구성된다.

도 3으로 돌아가서, 폐기 링(262)은 받침대 커버(256)와 외접하고 분리 링(240)의 상부에 배치된다. 바람직하게는, 폐기 링은 절연 물질이고 본 발명의 바람직한 실시예에서는 분리 링(240)과 동일한 물질, 즉, 알루미나 또는 알루미늄 질화물이다. 폐기 링(262)은, 분리 링상의 노치(notch;266)와 만나고 연결되는 인덱싱 탭(indexing tab;264)이 또한 제공된다. 인덱싱 탭(264) 및 노치(266)는 두 구성요소들 사이에 플러스 배향(orientation)를 제공하고 챔버가 동작하는 동안 구성요소들의 이동을 제거한다. 커버 링(268)은 폐기 링(262) 및 분리 링(240)의 방사상으로 외부에 배치된다. 특히, 커버링(268)은 폐기 링(262) 및 분리 링(240)의 부분에 접촉한다. 커버 링은 폐기 링(262)과 인접하는 180°휘어진 면(304)으로 변천하는 상면(302)을 가진다. 휘어진 면(304)은 이때 커버 링(268)의 아래(310)에서 노치(308)로 변천한다.

도 2 및 도 3의 근접 도면에서 나타난 바와 같이, 나타나고 설명된 방식으로 모든 구성요소들이 어셈블될 때, 많은 미로 같은 갭들이 생성된다. 특히, 나타난 바와 같이 커버 링(268)이 폐기 링(262)의 상부 상에 배치된 채, 제 1 미로같은 갭(300)이 이 두 구성요소들 사이에서 생성된다. 제 2 미로같은 갭(308)은 폐기 링(262)의 상부로부터 받침대(230) 및 절연체 판(226)이 서로 접촉하는 위치로 연장된다. 이러한 복잡한 경로들은 받침대 어셈블리의 전도성 부분과 비전도성 부분 사이에 전도성 경로 형성을 야기할 수 있는 표류 증착 축적의 가능성을 감소시킨다. 예를 들어, 스퍼터된 불질이 RF 전력 표면(즉, 웨이퍼 또는 받침대 커버 링)으로부터 전도성 경로를 쉽게 형성할 수 없다면, 폐기 링 또는 커버 링은 RF 전력에 연결되지 않는다. 커버 링(268)에 미로같은 갭을 형성하기 위해 단지 단일한 노치만이 사용되지만, 전도성 경로를 생성할 수 있는 스퍼터된 물질의 축적을 감소시키기 위해 필요한 갭을 형성하기 위하여, 어떤 수 또는 타입의 표면 특징들도 커버 링, 폐기 링, 분리 링 또는 다른 어떤 받침대 어셈블리 구성요소에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 특징들은 집적된 미로 표면들을 가진 다층(multi-layer) 링 구조들, 단일 링 구조상의 다수의 노치들 또는 그런 종류의 다른 것을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

종래 기술 챔버(100)에서의 플라즈마 형성에 유사하게, 반응 영역(274)에서프로세스 가스의 이온화에 의해 플라즈마(214)는 서브젝트(subject) 챔버(200) 내에서 생성된다. 또한, 웨이퍼(210)는 전극(들)(232) 및 RF 전원(276)을 통하여 마이너스로 바이어스된다. RF 전력을 위한 최적의 전도성 경로는 받침대(230)로부터 웨이퍼(210)를 통하여 플라즈마(214), 그리고 접지된 챔버 구성요소(즉, 실드 부재(206))로이다. 링들(240, 262 및 268)을 통하여 연결되는 RF 웨이퍼 바이어싱 전력의 양은 상당히 감소된다. 그래서, 전력은 받침대 커버(256)를 통해 더 쉽게 연결된다. 그것은, 웨이퍼(210)가 지지 버튼들(248)상에 놓일 때, 갭이 웨이퍼의 하부와 받침대 커버(256)의 상면(272) 사이에서 생성된다는 것이다. 갭은 전술한 바람직하지 않은 전도성 막 축적을 방지한다. 그래서, RF 전력은 다른 전도성 경로를 찾지 못하고 웨이퍼(210)를 통해 연결된 채로 남는다.

받침대 커버(256)는 웨이퍼 프로세싱 동안 사용될 RF 바이어싱 전력의 주파수에 따라 높은 전도성 물질 또는 반도체 물질로 제작된다. 낮은 주파수들에서(f<1MHz), 웨이퍼에서의 임피던스 레벨들은 높게 유지된다. 낮은 주파수들에서 받침대로부터의 RF 전력을 웨이퍼를 통하여 최적 결합시키기 위해서, 높은 전도성의 경로가 바람직하다. 이러한 조건들 하에서, 받침대 커버(256)는 높은 전도성 경로를 제공하기 위해 완전히 높은 전도성 물질(즉, 스테인레스 스틸)로 제작될 수 있다. 높은 주파수(f>10MHz) RF 전원이 사용된다면, 받침대 커버(256)는 완전히 반도체 물질(즉, 세라믹 또는 석영)로 제작될 수 있다. 높은 주파수들에서, 다른 챔버 구성요소들에서 뿐만 아니라 웨이퍼에서도 임피던스 레벨들은 낮다. RF 전력이 다른 잠재적으로 낮은 임피던스 경로들(즉, 커버 링(268))을 통해 결합하는것을 방지하기 위해 장벽(barrier)이 설치되어야 한다. 반도체 물질로부터 받침대 커버(256)를 제작하는 것은, 의도된 경로(즉, 받침대(230)로부터, 받침대 커버 및 웨이퍼를 통해, 플라즈마(214) 및 접지된 챔버 구성요소(즉, 실드 부재(206)) 및 다른 경로들(즉, 링들(240, 262 및 268) 사이에 전기 장벽을 제공한다.

받침대 커버 부분들을 제작하기 위한 물질들이 공개되었지만, 이것은 다른 타입의 물질들을 사용하는 것이나 다른 물질들을 동일한 받침대 커버로 결합하는 것을 배제할 수 없다. 예를 들어, 높은 주파수 적용들을 위해, 받침대 커버가 완전히 반도체 물질로 제작될 수 있다는 것은 공개되었다. 높은 주파수 적용의 대안의 실시예에서, 받침대 커버는 전도성 물질(즉, 스테인레스 스틸)로 제작될 수 있다. 이 방법으로, 필요한 곳(웨이퍼)에 보다 효율적인 전력 연결이 발생하고, 필요한 곳(링들(240, 262, 268)에 절연 장벽이 제공된다.

그러므로, 주제 발명은 웨이퍼에 연결되는 불일치하고 비균일한 전압 레벨들 및 결과의 비균일한 플라즈마 조건들 및 증착층의 문제를 해결한다. 플라즈마로 RF 전력을 연결시키는 최적의 경로는 본 발명에 의해 전기적으로 고립되고 잘 형성된다. 이것은 인접 표면들 상에 RF 전력이 연결되는 것을 방지한다.

본 발명의 내용들을 포함하는 다양한 실시예들이 여기에 나타나고 상세히 설명되었지만, 당업자들은 이러한 내용들을 포함하는 많은 다른 다양한 실시예들을 쉽게 고안할 수 있을 것이다.

Claims

프로세스 챔버 내에서 기판을 통한 개선된 전력 연결을 위한 장치로서, 상기 장치는,

받침대를 가지고 상기 챔버 내에 배치된 받침대 어셈블리; 및

상기 받침대 위에 배치된 받침대 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 1항에 있어서, 상기 받침대 어셈블리는,

하부 실드 부재; 및

상기 하부 실드 부재상에 배치된 절연판 부재로서, 상기 받침대가 상기 절연판 부재상에 배치되는 절연판 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 2항에 있어서, 상기 받침대 커버에 하나 이상의 리세스들(recesses)이 더 제공되고, 상기 받침대는 하나 이상의 구멍(bore)들이 더 제공되며, 상기 리세스들과 상기 보어들은 정렬되고 상기 받침대 커버를 상기 받침대에 고정시키기 위하여 고정 수단들의 연결을 허용하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 3항에 있어서, 상기 받침대 어셈블리는 하부 실드 부재의 외부 플랜지 부분상에 배치된 분리 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 4항에 있어서, 상기 분리 링은 L-형상이어서 상기 분리 링의 하부, 수평 부분은 상기 받침대로부터 떨어진 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 5항에 있어서, 상기 받침대 어셈블리는 상기 기판을 지지하기 위한 다수의 지지 버튼(rest button)들이 더 제공되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 6항에 있어서, 상기 다수는 세 개인 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 7항에 있어서, 상기 지지 버튼들은 비어있거나 세라믹이고 받침대, 분리 링 및 하부 실들 부재의 빈 부분과 일치하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 1항에 있어서, 상기 받침대 커버는 반도체 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 9항에 있어서, 상기 받침대 커버는 석영 및 세라믹을 포함하는 그룹들로부터 선택된 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 1항에 있어서, 상기 받침대 커버는 전도성 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 11항에 있어서, 상기 받침대 커버는 스테인레스 스틸로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
프로세싱 챔버 내에서 기판을 통한 개선된 전력 연결을 위한 장치로서, 상기 장치는,

받침대 어셈블리; 및

상기 받침대 어셈블리를 전기적으로 격리시키기 위해 상기 받침대 어셈블리 위로 위치된 받침대 커버를 포함하며, 상기 받침대 어셈블리는,

하부 실드 부재;

상기 하부 실드 부재상에 배치된 절연판 부재;

상기 절연판 부재상에 배치된 받침대;

상기 하부 실드 부재의 외부 플랜지 부분상에 배치된 절연 분리 링으로서, 상기 분리 링의 하부, 수평 부분이 상기 받침대로부터 떨어진 아래에 있는 절연 분리 링;

상기 받침대의 다수의 비어있는 부분들 내에 제공되고 상기 받침대 커버내의 다수의 개구들을 관통하는 다수의 지지 버튼들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 13항에 있어서, 받침대 커버는 반도체 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 14항에 있어서, 상기 받침대 커버는 세라믹으로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 1항에 있어서, 상기 받침대 커버는 높은 전도성 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 16항에 있어서, 상기 받침대 커버는 스테인레스 스틸로 제작되는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 13항에 있어서, 상기 받침대 어셈블리는 전력 연결을 더 개선시키기 위해 상기 격리자에 인접한 하나 이상의 링들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 18항에 있어서, 상기 하나 이상의 링들은 상기 분리 링의 상부 상에 배치된 세라믹 폐기 링인 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.
제 18항에 있어서, 상기 하나 이상의 링들은 상기 분리 링의 방사상 외부에 배치되고 상기 분리 링과 접하는 커버 링인 것을 특징으로 하는 전력 연결 장치.