KR100463070B1 - 반도체공정 체임버용 체임버라이너 - Google Patents

반도체공정 체임버용 체임버라이너 Download PDF

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KR100463070B1
KR100463070B1 KR10-2001-7003776A KR20017003776A KR100463070B1 KR 100463070 B1 KR100463070 B1 KR 100463070B1 KR 20017003776 A KR20017003776 A KR 20017003776A KR 100463070 B1 KR100463070 B1 KR 100463070B1
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윌리암 엠. 쥬니어 덴티
마이클 바네스
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램 리서치 코포레이션
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Abstract

본 발명은 반도체공정 체임버에 사용되는 체임버라이너와 이 체임버라이너를 포함하는 반도체공정 체임버에 관한 것으로, 상기 공정 체임버는 반도체 웨이퍼의 공정작업 동안 진공이 형성되는 체임버를 구획하는 내측면을 갖춘 하우징을 포함하고, 상기 체임버라이너(116)는 다수의 구멍(116e)을 갖춘 플라즈마 밀폐덮개(116c)를 구비하며, 외측벽(116b)은 상기 플라즈마 밀폐덮개(116c)로부터 위로 연장되고, 외측플랜지(116a)는 이 외측플랜지(116a)가 체임버를 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되도록 외측벽(116b)으로부터 위로 연장되고, 상기 체임버라이너(116)는 바람직하게는 상기 플라즈마 밀폐덮개(116c)로부터 위로 연장되는 내측벽(116d)을 더 포함하고, 상기 플라즈마 밀폐덮개(116c)와 상기 내측벽(116d)과 외측벽(116b) 및 상기 외측플랜지(116a)는 바람직하게는 서로 일체로 형성되어 있다.

Description

반도체공정 체임버용 체임버라이너 {Chamber liner for semiconductor process chambers}
반도체제조에서, 플라즈마에칭(plasma etching)은 통상 전도성이 있고 유전성이 있는(dielectric) 재료들을 에칭하는 데에 사용된다. 플라즈마에칭이 갖는 문제들 중 하나는 다중의 웨이퍼가 체임버내에서 처리될 때 시간이 경과되어 공정 체임버의 벽에 필름이 생성된다는 점으로서, 이러한 필름의 생성은 다음 두가지 중 하나의 문제를 발생시킬 수 있다. 우선, 필름은 벽을 벗겨내어 체임버내로 입자들을 유입할 수 있는 바, 집적회로장치의 최소배선폭(feature size)들이 계속 감소될 때 공정작업 동안 내성이 형성될 수 있는 입자들의 정도(degree)는 급격히 저하되므로, 공정작업 동안 입자들을 없애는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 둘째로, 필름은 RF접지경로를 변경시킴에 따라 웨이퍼에 획득된 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이들 조건 중 하나가 발생된다는 것은 바람직하지 않으며, 공정 체임버가 이 체임버의 벽이 물리적으로 마찰되어 생성되는 필름을 없애도록 하는 습식세척작업(wet cleaning operation)을 수행하도록 신호를 보낸다.
공정 체임버의 습식세척은 공정모듈이 라인을 벗어나 생산량을 감소시키기 때문에 상용 반도체제조에는 바람직하지 않다. 습식세척에 대한 필요성을 피하기 위한 노력으로, 일부 공정 체임버는 체임버의 벽을 보호하는 라이너를 구비하는 바, 라이너가 필름생성이 발생될 때 최소의 가동정지시간으로 용이하게 대체될 수 있으므로 라이너의 사용은 바람직하다.
하지만, 현재 공정 체임버에 사용되는 원통형 라이너들은 적어도 2가지의 큰 단점을 갖는 바, 첫번째 단점은 진공상태에 놓인 라이너 전체가 진공에서의 열전달이 미약하기 때문에 적당한 열소통이 부족하다는 점이다. 그 결과로서, 라이너의 온도는 RF동력이 순환되고 순환이 멈출 때 효과적으로 변동된다. 두번째 단점은 만족스러운 RF접지 복귀경로를 제공하는 진공의 라이너에 전기를 소통시키기 어렵다는 점으로, 예컨대 스테인리스강 스크류, 동 스트랩핑(strapping), 베릴륨동 핑거와 같이 이러한 목적에 통상 사용되는 재료들은, 이들이 체임버내의 반응물질 즉, 플라즈마반응에 적합하지 않으므로 웨이퍼에 오염물질들을 발생시킨다.
전술된 점으로 미루어 볼 때, 열안정성과, 적당한 RF접지 복귀경로 및, 최소의 가동정지시간을 제공하는 반도체공정 체임버용 체임버라이너를 제공할 필요가 있다.
본 발명은 일반적으로 반도체제조, 특히 반도체공정 체임버에 사용되는 체임버라이너에 관한 것이다.
본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 본 발명의 실시예들을 예시하며, 본 발명의 원리들을 설명하는 상세한 설명과 함께 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 체임버라이너를 구비한 반도체공정 체임버의 단면을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 체임버라이너의 내측벽의 상세한 단면도,
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체임버라이너의 내측벽의 상세한 단면도,
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 체임버라이너의 사시도,
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체임버라이너의 사시도,
도 4a는 본 발명 체임버라이너의 플라즈마 밀폐덮개의 간략한 평면도로서, 점선으로 표시된 참조부호 130이 플라즈마 밀폐덮개인 도면,
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 밀폐덮개에 형성된 구멍들을 도시한 것으로서, 구멍들이 플라즈마 밀폐덮개의 전체에 형성되어 있지만, 용이하게 도시하기 위해 단지 플라즈마 밀폐덮개의 제한된 영역 즉, 도 4a의 점선으로 표시된 참조부호 130의 영역만을 도시한 도면,
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 밀폐덮개에 형성된 구멍들을 도시한 것으로서, 구멍들이 플라즈마 밀폐덮개의 전체에 형성되어 있지만, 용이하게 도시하기 위해 단지 플라즈마 밀폐덮개의 제한된 영역 즉, 도 4a의 점선으로 표시된 참조부호 130의 구역만을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 체임버라이너가 공정 체임버에 장착되는 방식을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어진 체임버라이너의 외측플랜지의 윗면을 나타낸 평면도로서, 외측플랜지의 윗면이 실질적으로 산화피막이 형성되지 않은 전기접촉구역을 제공함을 도시한 도면이다.
개략적으로 설명하자면, 본 발명은 열안정성과, RF접지 복귀경로로 작용하는 격자가 형성된 형상 및, 세척을 통해 용이한 제거를 제공하도록 된 상부의 체임버라이너를 제공함으로써 상기 필요성을 충족시킨다. 또, 본 발명은 상부의 체임버라이너를 포함하는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버를 제공한다.
본 발명의 특징은 반도체제조에 사용되는 공정 체임버를 제공하는 것으로, 이러한 공정 체임버는 반도체 웨이퍼의 공정작업 동안 진공이 형성되는 체임버를 형성하는 내측면을 갖춘 하우징을 포함한다. 또, 공정 체임버는 다수의 구멍을 갖춘 플라즈마 밀폐덮개를 갖는 상부의 체임버라이너(chamber liner)를 포함하고, 외측벽은 플라즈마 밀폐덮개로부터 위로 연장된다. 외측플랜지는 이 외측플랜지가 체임버를 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되도록 외측벽으로부터 바깥으로 연장되고, 상부의 체임버라이너는 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개로부터 위로 연장되는 내측벽을 더 포함한다. 플라즈마 밀폐덮개와, 내측벽과 외측벽 및, 외측플랜지는 바람직하게는 서로 일체로 형성되고, 공정 체임버는 상부의 체임버라이너에 의해 덮이지 않는 하우징의 내면을 보호하는 하부의 체임버라이너를 더 포함한다.
바람직한 일실시예에서, 플라즈마 밀폐덮개는 내측 둘레와 외측 둘레를 구획하는 고리형상부(annular configuration)를 갖는 바, 이 바람직한 실시예에서 외측벽과 내측벽은 원통형상으로 되어 있다. 원통형상의 외측벽은 외측 둘레로부터 소정의 제1 높이만큼 위로 연장되고, 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개와 실질적으로 직각을 이룬다. 원통형상의 내측벽은 내측 둘레로부터 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이만큼 위로 연장되고, 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개와 실질적으로 직각을 이룬다. 바람직하게는 원통형상의 내측벽은, 실질적으로는 외측플랜지가 연장되는 방향과 반대되는 방향의 안쪽으로 연장되는 내측플랜지를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상부의 체임버라이너는 제 1RF개스킷이 외측플랜지의 윗면과 접촉되고 제 2RF개스킷이 외측플랜지의 아랫면과 접촉되도록 공정 체임버에 장착된다. 상부의 체임버라이너가 산화피막이 형성된(anodized) 알루미늄으로 이루어질 때, 제 1RF개스킷과 제 2RF개스킷은 각각 실질적으로는 산화피막이 형성되지 않은 외측플랜지의 윗면 및 아랫면의 일부와 접촉된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너가 제공되는 바, 이 체임버라이너는 다수의 구멍을 갖춘 플라즈마 밀폐덮개를 포함한다. 플라즈마 밀폐덮개와 일체를 이루는 외측벽은 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개로부터 위로 연장되고, 외측벽과 일체를 이루는 외측플랜지는 바람직하게는 외측벽으로부터 바깥으로 연장된다. 외측플랜지는 공정 체임버의 내부 진공영역을 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장된다. 체임버라이너는 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개로부터 위로 연장되는 내측벽을 더 포함하고, 이 내측벽은 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개와 일체를 이룬다.
바람직한 일실시예에서, 플라즈마 밀폐덮개는 내측 둘레와 외측 둘레를 형성하는 고리형상부를 갖추고, 이 바람직한 실시예에서 외측벽과 내측벽은 원통형상으로 되어 있다. 원통형상의 외측벽은 외측 둘레로부터 소정의 제1 높이만큼 위로 연장되고, 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개와 실질적으로 직각을 이룬다. 원통형상의 내측벽은 내측 둘레로부터 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이만큼 위로 연장되고, 바람직하게는 플라즈마 밀폐덮개와 실질적으로 직각을 이룬다. 바람직하다면, 원통형 내측벽은 실질적으로는 외측플랜지가 연장되는 방향에 반대되는 방향의 안쪽으로 연장되는 내측플랜지를 포함할 수 있다.
체임버라이너는 바람직하게는 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어지고, 이 체임버라이너가 공정 체임버의 하우징에 전기적으로 접지될 수 있도록 외측플랜지의 윗면과 아랫면은 실질적으로 산화피막이 형성되지 않은 RF개스킷들을 끼울 구역을 제공한다.
본 발명의 체임버라이너 즉 상부의 체임버라이너는 다수의 중요한 기술적 장점을 제공한다. 외측플랜지는 체임버를 통과하여 대기압상태로 연장되기 때문에, 체임버라이너는 웨이퍼에 오염물질을 발생시키지 않고 공지된 RF개스킷 재료들을 이용하는 공정 체임버의 하우징에 전기적으로 접지될 수 있다. 또, 외측플랜지는 라이너의 열전도율을 증가시킴으로써 열안정성을 갖는 체임버라이너를 제공하는 바, 이는 RF동력이 순환되고 순환이 멈출 때 체임버라이너에서 발생되는 온도의 변동을 최소화시킨다. 다른 장점은 연속적인 RF개스킷들이 외측플랜지를 공정 체임버의 하우징에 전기적으로 연결하는 데에 사용될 수 있다는 것으로, 연속적인 RF개스킷들의 사용은 별개의 볼트들을 이용하는 것보다 우수한 전기접촉을 제공하므로 바람직하다. 다른 장점은, 일체 즉 하나의 체임버라이너가 라이너를 공정 체임버로부터 용이하게 분리하고 용이하게 세척한다는 점으로, 체임버라이너가 용이하게 분리되고 세척될 수 있다는 것은 일시정지시간을 최소화함으로써 웨이퍼생산량을 증가시키는 데에 도움이 된다.
상기 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시적이며 본 발명에 한정되지는 않는다.
이제 첨부도면에 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 체임버라이너를 구비한 반도체공정 체임버의 단면을 개략적으로 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 예컨대 고밀도 플라즈마에칭 체임버와 같은 공정 체임버(100)는 포트들(102a,102b)을 갖춘 하우징(102)을 포함한다. 하우징(102)의 내면은 웨이퍼 공정작업 동안 포트(102b)에 연결된 진공펌프(106)에 의해 진공이 형성되는 체임버(104)를 한정한다. 포트(102a)를 통해 체임버(104)에 적층될 수 있는 웨이퍼(108)는 그 공정작업 동안 정전척(electrostatic chuck)과 하우징부재(110) 위에 배치된다. 베이스초점링(114)에 의해 지지되는 삽입초점링(112)은 웨이퍼(108)를 둘러싸는 바, 이는 당업계의 숙련자들에게 잘 공지되어 있다. 하우징(102)의 내면은 상부라이너(116)와 하부라이너(118)의 조합체에 의해 덮이게 되는 바, 이는 아래에서 상세히 설명된다.
상부라이너(116)는 외측플랜지(116a)와, 외측벽(116b), 플라즈마 밀폐덮개(116c) 및, 내측벽(116d)을 포함한다. 플라즈마 밀폐덮개(116c)는 다수의 구멍(116e)을 구비하고 체임버(104)의 상부 구역 즉, 아래에서 더 상세히 설명될 플라즈마 밀폐덮개(116c) 위의 체임버(104) 일부에 플라즈마를 가두도록 작용한다. 외측벽(116b)은 플라즈마 밀폐덮개(116c)로부터 위로 연장되고 일반적으로는 하우징(102)의 내면에 들어맞는다. 이와 같이 외측벽(116b)은 웨이퍼 공정작업 동안 생성된 폴리머잔류물을 모아, 이에 의해 덮이는 하우징(102) 내면의 일부에 대해 보호벽으로 작용한다. 외측플랜지(116a)는 이 외측플랜지(116a)의 실제 일부가 체임버(104)를 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되도록 외측벽(116b)으로부터 바깥으로 연장된다. 내측벽(116d)은 플라즈마 밀폐덮개(116c)로부터 위로 연장되고 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 웨이퍼(108)에 결합효율을 증진시키도록 작용한다. 일반적으로 하우징(102)의 내면에 들어맞는 하부라이너(118)는, 웨이퍼 공정작업 동안 생성된 폴리머잔류물을 모아 이에 의해 덮이는 하우징(102)의 내면 일부에 대해 보호벽으로 작용한다.
외측플랜지(116a)의 기능은 상부라이너(116)를 공정작업 동안 진공상태에 있는 체임버(104)내로부터 대기압에 꺼내어 노출시키는 것이다. 대기압에 노출되는 외측플랜지(116a)에 의해, 열전달이 진공에서보다 대기압에서 더 효과적이므로 상부라이너(116)의 열전도율은 증가된다. 이렇게 증가된 열전도율은 라이너(116)의온도가 RF동력이 순환되고 순환이 정지될 때 플라즈마로부터 열유동에 의해 크게 변동되지 않도록 열안정성을 갖는 상부라이너(116)를 제공한다. 열안정성을 제공하는 것 외에, 외측플랜지(116a)는 라이너(116)가 웨이퍼(108)에 오염물질을 발생시키지 않고 하우징(102)에 전기적으로 접지되게도 한다. 특히, 라이너(116)는 아래에서 더 상세히 설명될 2개의 RF개스킷 사이에 외측플랜지(116a)를 배치함으로써 하우징(102)에 전기적으로 접지될 수 있다. RF개스킷들은 외측플랜지(116a)가 체임버의 외부로 연장되므로 체임버(104)내의 플라즈마반응에 노출되지는 않는다. 따라서, RF개스킷들은 이들이 체임버(104)내의 플라즈마반응에 적합하지 않은 재료로 이루어진다 하더라도 웨이퍼(108)에 오염물질을 발생시키지는 않는다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 상부라이너(116)의 내측벽(116d)의 형상을 더 상세히 나타낸 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 일반적으로 도 1에서 단일요소로 도시된 정전척과 하우징부재(110)는 뒷부분의 냉각과 압력유니트가 구비될 수 있는 정전척(120)과, 하부절연체(124), 하우징(102)의 연장부인 전극하우징(102')을 포함한다. RF동력이 정전척(120)에 작용될 때, RF동력은 웨이퍼(108)를 통해 효과적으로 안내되어야 한다. 내측벽(116d)은 정전척(120)에 대해 예컨대 패러데이덮개와 같은 덮개로 작용하고, 이에 의해 RF동력이 플라즈마와 다른 손실경로를 연결하지 못하게 한다. 그 결과로서, 내측벽(116d)은 바람직하게는 웨이퍼(108)에 연결효율을 증진시키고, 도 2에 도시된 바와 같이 내측벽(116d)의 상부는 웨이퍼(108)의 약간 아래에 위치된다. 하지만, 이러한 상대적인 위치설정은 내측벽(116d)의 상부가 웨이퍼(108)와 균등하거나 약간 위에 위치되도록 변경될 수있다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부라이너(116')의 내측벽(116d') 형상을 더 상세히 도시한 도면이다. 이 실시예에서 내측벽(116d')은 내측플랜지(116f)를 포함하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 내측플랜지(116f)는 내측벽(116d')에서 정전척과 하우징부재(110)쪽으로 안쪽으로 연장된다. 도 1에 도시된 내측벽(116d)에 대해, 내측벽(116d')은 내측플랜지(116f)가 삽입초점링(112)을 통해 발생할 수 있는 플라즈마와 RF동력의 실제 연결을 막기 때문에, RF손실에 대해 더 효과적인 덮개가 될 수 있다. 도 2b에 도시된 베이스초점링(114')의 형상은 내측플랜지(116f)를 수용하도록 도 2a에 도시된 베이스초점링(114)의 형상에 대응하여 수정된다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 상부라이너(116)의 사시도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이 플라즈마 밀폐덮개(116c)는 내측 둘레와 외측 둘레를 구획하는 고리형상부를 갖는다. 이 간략한 도면에서, 플라즈마 밀폐덮개(116)의 구멍(116e;도 1참조)들은 명료함을 위해 생략되어 있다. 외측벽(116b)은 원통형상으로 되어 있고 플라즈마 밀폐덮개(116c)로부터 소정의 제1 높이보다 낮은 제2 높이만큼 그 내측 둘레에서 위로 연장된다. 바람직하게는, 외측벽(116b)과 내측벽(116d)은 실질적으로는 플라즈마 밀폐덮개(116c)와 직각을 이룬다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 외측벽(116b)은 웨이퍼 적층포트(126)와 3개의 진단포트(128)를 구비한다. 웨이퍼 적층포트(126)는 웨이퍼가 로봇팔을 사용하는 체임버(104;도 1참조)의 안팎으로 통과되도록 한다. 따라서, 웨이퍼 적층포트(126)는 웨이퍼와 로봇팔을 수용하도록 충분히 크게 형성되어야 한다. 이 제약에 의해, 웨이퍼 적층포트(126)의 크기는 바람직하게는 웨이퍼 위의 플라즈마 형상의 파열방지를 최소화시킨다. 진단포트(128)들은 체임버(104)내의 공정상태를 감시하는 데에 사용될 수 있는 바, 예컨대 진단포트(128)들은 체임버(104)내의 압력을 탐침하고 특정한 공정의 말단을 시각적으로 탐지하는 데에 사용될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 진단포트(128)들은 체임버(104)내에 플라즈마를 가두기 위해 6각형태로 배열된 다수의 구멍으로 이루어진다. 당업계의 숙련자들은 진단포트(128)들의 수와 형상이 특정한 공정의 요구조건에 맞도록 변경될 수 있음을 알 것이다.
외측플랜지(116a)는 외측벽(116b)으로부터 바깥으로 연장되고 바람직하게는 외측벽과 실질적으로 직각을 이룬다. 도 3a에 도시된 것과 같이, 외측플랜지(116a)는 일반적으로 직사각형 형상이고 공정 체임버의 상부라이너(116)를 용이하게 장착하도록 다수의 절단부와 구멍을 구비한다. 외측플랜지(116a)의 형상이 상부라이너(116)가 사용되는 공정 체임버에 맞도록 변경될 수 있음은 당업계의 숙련자들에게는 자명하다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부라이너(116')의 사시도로서, 상부라이너(116')는 안쪽으로 연장되는 내측플랜지(116f)를 구비하는 내측벽(116d')을 포함한다. 내측플랜지(116f)가 내측벽(116d')으로부터 연장되는 방향은 실질적으로는 외측플랜지(116a)가 외측벽(116b)으로부터 연장되는 방향에 반대되고, 내측플랜지(116f)는 바람직하게는 내측벽(116d')과 실질적으로 직각을 이룬다. 도 2b의 설명과 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 내측플랜지(116f)는 내측벽을 도 3a에 도시된 내측벽(116d)보다 RF손실에 대해 더 효과적인 덮개로 만들 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 구멍(116e)들을 더 상세히 나타내는 바, 도 4a는 구역(130)이 점선으로 표시되는 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 간략한 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 구역(130)에 형성된 구멍(116e)들을 나타낸다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 구멍(116e)들은 일반적으로 6각형상으로 배열되는 일반적으로 원형의 구멍들이다. 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 구역(130)에 형성된 구멍(116e')들을 나타낸다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 구멍(116e')들은 플라즈마 밀폐덮개(116c) 둘레에 방사형태로 배열된 슬롯들로서, 이 슬롯들은 바람직하게는 그 길이방향축이 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 내측 둘레와 외측 둘레에 실질적으로는 직각이 되도록 방위설정된다. 구멍들(116e,116e')이 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 구역(130)만이 아니라 전체에 형성되어 있음을 알 수 있고, 다른 격자가 형성된 형태 즉, 구멍들의 형태들이 플라즈마 밀폐덮개(116c)내에 형성될 수 있음은 당업계의 숙련자들에게는 자명하다. 또한, 당업계의 숙련자들은 격자가 형성된 형태가 플라즈마 밀폐와 가스 전도도의 상반되는 요구들을 조화시키게 됨을 이해할 것이다. 한편 더 작은 구멍들은 우수한 플라즈마 밀폐를 형성하고, 다른 한편으로는 더 큰 구멍들이 체임버(104;도 1참조)의 상부 구역에 적절한 진공을 유지하는 데에 요구되는 우수한 가스 전도도를 제공한다. 일반적으로, 플라즈마 밀폐덮개(116c)의 개방영역 중 약 50%와 약 80% 사이에서 형성되는 임의의 격자가 형성된 형상이 허용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 상부라이너(116)가 공정 체임버(100)에 장착되는 방식을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외측플랜지(116a)는 가스분배판(132)과 하우징(102)의 윗면 사이에 끼워진다. 예컨대 O-링과 같은 제 1진공밀봉재(133)는 외측플랜지(116a)의 윗면과 가스분배판(132) 사이에 배치되고, 제 2진공밀봉재(133)는 외측플랜지(116a)의 바닥면과 하우징(102)의 윗면 사이에 배치된다. 제 1RF개스킷(134)은 제 1진공밀봉재(133)의 직경 바깥과, 외측플랜지(116a)의 윗면과 가스분배판(132) 사이에 배치되고, 제 2RF개스킷(134)은 제 2진공밀봉재(133)의 직경 바깥과, 외측플랜지(116a)의 바닥면과 하우징(102)의 윗면 사이에 배치된다. RF개스킷(134)들은, 바람직하게는 이들이 외측플랜지(116a)의 윗면과 바닥면에 연속적으로 전기접촉되도록 연속적인 개스킷들로 이루어진다. RF분배시스템을 포함할 수 있는 윗판부재(136)는 가스분배판(132) 위에 놓여 전기적으로 접지된다.
상부라이너(116)와 하부라이너(118)는 바람직하게는 알루미늄으로, 더 바람직하게는 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서, 산화피막이 형성된 층은 일반적으로 알루미늄이 플라즈마반응에 의한 실제 침투(attack)를 충분히 방지하는 약 2∼3mm의 두께를 갖는다. 알루미늄을 많이 침투시키지 않는 플라즈마반응을 포함하는 공정에 대해, 당업계의 숙련자들은 상부라이너(116)와 하부라이너(118)가 산화피막이 형성되지 않은 알루미늄으로 이루어질 수 있음을 알 것이다. 또한, 상부라이너(116)와 하부라이너(118)는 예컨대 실리콘카바이드와 폴리이미드(Polyimide) 재료를 포함하는 알루미늄 외의 다른 재료들로이루어질 수 있는 바, 실리콘카바이드는 공정작업의 관점에서는 바람직한 재료이지만 제조에 있어서는 비용이 상승될 수 있다. 예컨대 델라웨어, 윌밍턴에 주소를 둔 이.아이. 듀폰 드 네모어스 앤 컴퍼니(E.I.duPont de Nemours and Company)의 등록상표인 VESPEL로 판매되는 재료와 같은 폴리이미드 재료들은, 공정작업의 관점에서는 바람직하지만 허용가능한 RF접지 복귀경로를 제공할 수는 없으며, RF개스킷(134)들은 예컨대 베릴륨동과 같은 공지된 RF개스킷 재료들로 이루어질 수 있다.
상부라이너(116)가 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어질 때, 외측플랜지(116a)는 바람직하게는 실질적으로 산화피막이 형성되지 않은 전기접촉영역들을 구비한다. 도 6은 전기접촉영역(138)을 제외하고는 전체면에 산화피막이 형성된 외측플랜지(116a)의 윗면을 도시한 평면도이다. 도 6을 참조하면, 전기접촉영역(138)은 연속적인 RF개스킷을 끼우는 고리형상부를 갖추며, 연속적인 RF개스킷의 일예는 도 5a에 도시된 링의 형태로 되어 있는 RF개스킷(134)이다. 이와 유사한 전기접촉영역은 외측플랜지(116a)의 아랫면에 형성되고, 외측플랜지(116a)의 윗면과 아랫면에 형성된 RF개스킷들과 전기접촉영역(138)들 사이의 접촉은 하우징(102)과 가스분배판(132)에 상부라이너(116)를 전기적으로 접지시킨다. 외측플랜지(116a)를 통해 하우징(102)과 가스분배판(132)에 접지되는 상부라이너(116)에 의해, 플라즈마 밀폐덮개(116c)는 RF접지 복귀경로를 갖고 이에 의해 플라즈마를 체임버(104)의 윗구역에 가두게 된다.
상부라이너(116)와 하부라이너(118)는 공지된 메탈포밍기술에 따라 형성될수 있는 바, 본 발명의 바람직한 일실시예에서 상부라이너(116)는 맨드럴(mandrel)이 라이너의 다양한 부분들 즉, 외측플랜지(116a)와, 외측벽(116b), 플라즈마 밀폐덮개(116c), 내측벽(116d 또는 116d'), 그리고 가능하다면 내측플랜지(116f)를 형성하는 데에 사용되는 스피닝기술을 이용하는 알루미늄시트로 형성된다. 스피닝기술은 상기 설명된 상부라이너의 일부가 패스너나, 땜질(brazing)과 같은 다른 결합기술을 이용하지 않고 서로 일체로 연결되는 하나의 상부라이너를 제공하기 때문에 바람직하며, 하부라이너(118)도 바람직하게는 스피닝기술을 이용하는 하나의 라이너로 형성된다.
여기 설명된 단독으로 사용되거나 하부라이너와 조합되어 사용될 수 있는 본 발명의 상부라이너는 상부코일과, 유도결합된 플라즈마시스템, 예컨대 캘리포니아, 프레몬트에 주소를 둔 램 리서치 코퍼레이션의 TCP 9100TM플라즈마에치로와 같은 다양한 장치를 구비하는 공정 체임버의 이용에 매우 알맞다. 또, 단독으로 사용되거나 하부라이너와 조합되어 사용되는 본 발명의 상부라이너는, 예컨대 폴리실리콘과 메탈 및 산화물과 같은 전도성 또는 유전성이 있는 재료들을 에칭하도록 된 공정 체임버에 사용될 수 있다. 또한, 단독으로 사용되거나 하부라이너와 조합되어 사용되는 본 발명의 상부라이너는 플라즈마가 사용되고 예컨대 침전과 같이 RF접지가 중요한 다른 반도체제조장비에 사용될 수 있다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 외측벽(116b)의 높이는 내측벽(116d 또는 116d')의 높이보다 높다. 예컨대 가변의 높이를 갖는 척과 같이 다른 요소를 갖는 공정 체임버에서는 내측벽(116d 또는 116d')의 높이를 외측벽(116b)의 높이와 동일하거나 더 크게 되도록 조정하는 것이 바람직할 수 있다. 또 예컨대 도 3a와 3b에 도시된 바와 같이, 외측벽(116b)과 내측벽들(116d,116d')은 원통형이며, 외측벽(116b)과 내측벽들(116d,116d')이 예컨대 원추형상과 같이 다른 형상으로 될 수도 있음은 당업계의 숙련자들에게 자명하다. 또한, 외측플랜지(116a)는 외측벽(116b)과 하우징(102)의 내면 사이에 더 많은 공차를 제공하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 상부라이너는 종래의 원통형 체임버라이너들에 의해 발생된 RF접지와 열안정성 및 플라즈마의 밀폐 문제들에 대해 명확히 간단한 해결책을 제공한다. 외측플랜지는 상부라이너가 공정 체임버의 하우징에 전기적으로 고정되게 하며, 그 결과로서 상부라이너에 결합된 플라즈마 밀폐덮개는 RF시스템에 대해 전하복귀경로를 제공하고, 이에 의해 체임버의 상부내에 플라즈마를 가두도록 작용한다. 또한, 외측플랜지는 노출부를 통해 대기에 라이너의 열전도율을 증가시킴으로써 열안정성을 갖춘 상부라이너를 제공하고, 이는 웨이퍼 공정작업에 역으로 영향을 미칠 수 있는 상부라이너의 온도변동을 감소시킨다. 또한, 일체 즉 하나로 된 상부라이너 제조는 라이너의 용이한 제거와 세척을 제공하는 바, 이는 일시정지시간을 감소시킴으로써 웨이퍼생산량을 증가시키게 되므로 바람직하다.
요약하자면, 본 발명은 공정작업되는 웨이퍼에 RF동력의 결합효율을 증진시키기 위한 보호벽으로, 또 플라즈마 밀폐덮개로, 그리고 RF손실에 대한 덮개로 작용하는 체임버라이너를 제공하고, 본 발명은 수 개의 바람직한 실시예로 설명되어있다. 본 발명의 다른 실시예들은 명세서와 발명의 실시로부터 당업계의 숙련자들에게 자명해질 것이다. 예컨대 상기 도시되고 설명된 바와 같이 체임버라이너는 하나로 되는 대신 다수의 부분으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 설명된 바와 같이 플라즈마 밀폐덮개의 격자형성된 형상은 도시되고 설명된 사항으로부터 수정될 수 있다. 상기 설명된 실시예들과 바람직한 특징들은 첨부되는 청구항들로 정의되는 본 발명과 함께 예시로서 고려되어야 한다.

Claims (20)

  1. 반도체 웨이퍼의 공정작업 동안 진공이 형성되는 체임버를 구획하는 내측면을 갖춘 하우징과;
    다수의 구멍을 갖추고 내측 둘레와 외측 둘레를 구획하는 고리형상부(annular configuration)를 갖는 플라즈마 밀폐덮개와, 소정의 제1 높이만큼 상기 플라즈마 밀폐덮개의 외측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 외측벽, 소정의 제2 높이만큼 상기 플라즈마 밀폐덮개의 내측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 내측벽 및, 상기 외측벽으로부터 바깥으로 연장되고 상기 체임버를 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되는 외측플랜지를 갖추고, 상기 제1 높이가 상기 제2 높이보다 높게 형성되어 있는 체임버라이너;를 포함하여 이루어진 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 밀폐덮개와, 상기 내측벽과 외측벽 및, 상기 외측플랜지가 서로 일체로 형성되어 있는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 내측벽과 외측벽은 상기 플라즈마 밀폐덮개와 직각을 이루도록 되어 있는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 내측벽은 상기 외측플랜지가 연장되는 방향에 반대되는 방향의 안쪽으로 연장되는 내측플랜지를 포함하도록 되어 있는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  7. 제 1항에 있어서, 제 1RF개스킷은 상기 외측플랜지의 윗면과 접촉되고, 제 2RF개스킷은 상기 외측플랜지의 아랫면과 접촉되도록 되어 있는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 체임버라이너는 산화피막이 형성된(anodized) 알루미늄으로 이루어지고, 상기 제 1RF개스킷과 제 2RF개스킷은 상기 외측플랜지의 윗면과 아랫면의 영역들과 접촉하며 각각 산화피막이 형성되지 않도록 되어 있는 반도체제조에 사용되는 공정 체임버.
  9. 다수의 구멍을 갖추고 내측 둘레와 외측 둘레를 구획하는 고리형상부를 갖는 플라즈마 밀폐덮개와, 소정의 제1 높이만큼 상기 플라즈마 밀폐덮개의 외측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 외측벽, 소정의 제2 높이만큼 상기 플라즈마 밀폐덮개의 내측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 내측벽 및, 상기 외측벽으로부터 바깥으로 연장되고 상기 공정 체임버의 내부진공구역을 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되도록 된 외측플랜지를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 높이가 상기 제2 높이보다 높게 형성되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 상기 플라즈마 밀폐덮개와, 상기 내측벽과 외측벽 및, 상기 외측플랜지가 서로 일체로 형성되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  12. 삭제
  13. 제 9항에 있어서, 상기 내측벽과 외측벽은 상기 프라즈마 밀폐덮개와 직각을 이루도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 내측벽은 상기 외측플랜지가 연장되는 방향에 반대되는 방향의 안쪽으로 연장되는 내측플랜지를 포함하도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 체임버라이너는 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어지고, 상기 외측플랜지의 윗면과 아랫면은 산화피막이 형성되지 않은 RF개스킷들과 접촉하는 부분을 갖도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  16. 다수의 구멍을 갖추고 내측 둘레와 외측 둘레를 구획하는 고리형상부를 갖는 플라즈마 밀폐덮개와, 상기 플라즈마 밀폐덮개와 일체로 형성되고 소정의 제1 높이만큼 상기 외측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 외측벽, 상기 플라즈마 밀폐덮개와 일체로 형성되고 소정의 제2 높이만큼 상기 내측 둘레로부터 위로 연장되는 원통형상의 내측벽, 상기 외측벽과 일체로 형성되고 이로부터 바깥으로 연장되며 상기 공정 체임버의 내부진공구역을 통과하여 대기압상태의 공간으로 연장되도록 된 외측플랜지를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 높이가 상기 제2 높이보다 높게 형성되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  17. 삭제
  18. 제 16항에 있어서, 상기 내측벽과 외측벽은 상기 플라즈마 밀폐덮개와 직각을 이루도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 내측벽은 상기 외측플랜지가 연장되는 방향에 반대되는 방향의 안쪽으로 연장되는 내측플랜지를 포함하도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 체임버라이너는 산화피막이 형성된 알루미늄으로 이루어지고, 상기 외측플랜지의 윗면과 아랫면은 산화피막이 형성되지 않은 RF개스킷들과 접촉하는 영역들을 갖도록 되어 있는 반도체제조용 공정 체임버에 사용되는 체임버라이너.
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