KR100587629B1

KR100587629B1 - 기판 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스분배판 조립체

Info

Publication number: KR100587629B1
Application number: KR1020010022637A
Authority: KR
Inventors: 키날드데이비드윌리엄
Original assignee: 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US6537419B1; TW498450B; EP1150331A2; JP4998864B2; EP1150331A3; KR20010104631A; JP2002057146A

Abstract

처리될 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접한 처리 챔버 캐비티(20) 내로 가스 흐름을 분배하기 위하여 배플판 조립체(12)가 제공된다. 배플판 조립체(12)는 일반으로 평면의 하부 배플판(16) 위에 고정적으로 배치되고 또한 처리 챔버 상벽(17)에 의해 커버되는 일반적으로 평면의 상부 배플판(14)을 포함한다. 상벽(17)과 하부 배플판은 자신들 사이에 플리넘(plenum)을 형성하는데, 상기 플리넘은 장치의 동작중에 처리 챔버 캐비티(20)내의 압력보다 더 높은 압력에서 동작한다. 적어도 하부 배플판(16)은 가스가 개구를 통과하여 웨이퍼 처리 챔버로 통과하도록 하는 내부에 형성된 개구(30)의 패턴을 갖는다. 상부 배플판(14)과 하부 배플판(16)은 일반적으로 서로 평행하게 배치되고 상부 배플판(14)은 하부 배플판(16)보다 작다. 하부 배플판(16)은 저합금 양극 처리된 알루미늄으로 구성되고, 상부 배플판(14)은 사파이어 코팅된 석영으로 구성되는 것이 바람직하다. 300밀리미터(mm) 실시예에서, 하부 배플판(16)의 개구(30)는 각각의 개구(30)가 임의의 인접한 개구로부터 등거리가 되도록 하는 형태로 배열되어 있다. 상부 배플판(14)에는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 형성된 다소 더 큰 개구(28)가 설치된다. 상부 배플판에는 또한 중앙에 위치하는 충돌판(62)이 설치된다. 200mm 실시예에서, 하부 배플판(16)의 개구(30)는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 배열되고, 상부 배플판(14)에는 개구가 없다. 배플판 조립체의 200mm와 300mm 실시예는 공통의 처리 챔버 플랫폼에 조립되도록 교체될 수 있다.

Description

기판 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체{GAS DISTRIBUTION PLATE ASSEMBLY FOR PROVIDING LAMINAR GAS FLOW ACROSS THE SURFACE OF A SUBSTRATE}

도 1은 본 발명에 따라서 구성된 제1실시예의 배플판 조립체가 설치되는 포토레지스트 애셔 처리 챔버의 부분 절개 사시도.

도 2는 수냉식 실시예로 도시된, 도 1의 배플판 조립체의 하부 배플판 부분의 부분 절개 사시도.

도 3은 수냉식 실시예로 도시된, 도 1에 도시된 배플판 조립체의 평면도.

도 4는 라인 4-4에서 따라 취해진, 도 3의 배플판 조립체의 단면도.

도 5는 도 1의 포토레지스트 애셔 처리 챔버 내에 설치할 수 있는, 본 발명에 따라서 구성된 제2실시예의 배플판 조립체의 평면도.

도 6은 라인 6-6에 따라 취해진, 도 5의 배플판 조립체의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 애셔 처리 챔버 12 : 배플판 조립체

14 : 상부 배플판 16 : 하부 배플판

17 : 처리 챔버 상벽 18 : 처리 챔버 하부

20 : 캐비티 22 : 웨이퍼

23 : 밀봉재 24 : 입/출구 통로

25 : 홈 26 : 구멍

28, 30 : 개구 32, 40 : 냉각 통로

34, 42 : 유입구 36, 44 : 유출구

38 : 하부 벽 48 : 플랜지

50 : 평면 부분 52, 56 : 장착 구멍

54 : 지지대 62 : 충돌판

64 : 스크류

다음의 미합중국 특허출원, 즉, 년 월 일 출원되고, 출원번호가 제 호이며, 발명의 명칭이 "Actively-Cooled Distribution Plate for Reducing Reactive Gas Temperature in a Plasma Processing System"인 출원을 충분히 설명된 참조로서 본원에 포함한다.

본 발명은 일반적으로 포토레지스트 애셔(photoresist asher)와 같은 반도체 플라즈마 처리 시스템 분야에 관한 것이며, 특히, 기판 표면에 걸쳐서 층류(層流; laminar)의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체에 관한 것이다.

집적 회로 제조에서, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 집적 회로 패턴을 형성하는데 포토리스그래피 기술이 사용된다. 전형적으로, 기판은 포토레지스트로 코팅되고, 포토레지스트의 부분들이 마스크를 통하여 자외선 방사에 노출되어 포토레지스트 상에 원하는 회로 패턴을 이미지화한다. UV 방사에 노출되지 않은 채 남겨진 포토레지스트 부분들은 처리 용액에 의해서 제거되고, 노출된 부분만이 기판상에 남겨진다. 이 남아있는 노출 부분은 광안정화 공정 동안에 베이킹(baking)되어 포토레지스트가 후속 처리에 견딜 수 있도록 한다.

집적회로 부품이 형성되는 이와 같은 처리 이후에, 일반적으로 베이킹된 포토레지스트를 웨이퍼에서 제거하는 것이 필요로 된다. 게다가, 에칭과 같은 공정을 통하여 기판 표면상에 도입되었던 잔류물은 제거되어야만 한다. 전형적으로, 포토레지스트는 애싱(ashing)되거나 버닝(burning)되며, 애싱 또는 버닝된 포토레지스트는 잔류물과 함께 기판 표면에서 "스트립핑되거나" "제거된다".

포토레지스트 및 잔류물을 제거하는 하나의 방법은 포토레지스트-코팅된 기판을 진공 챔버에서 적외선 복사에 의해 미리 설정된 온도로 고속 가열하고, 가열된 기판 표면을 향하여 마이크로웨이브로-활성화된 반응성 가스(즉, 플라즈마)를 지향시키는 것이다. 결과적인 공정에서, 반응성 플라즈마는 포토레지스트와 반응하여 포토레지스트를 이후에 기판으로부터 제거하도록 애싱한다.

애싱 공정이 웨이퍼 표면에 걸쳐서 실질적으로 동일한 속도로 이루어지는 것이 중요하다. 이와 같은 포토레지스트의 균일한 애싱을 보장하기 위해서 공정 조건이 정확하게 제어되어야만 한다. 이렇게 제어되어야만 되는 공정 조건은 처리 챔버의 온도 및 웨이퍼의 온도를 포함한다.

웨이퍼를 향하여 활성화된 플라즈마를 지향시키는 공지된 가스 분배 또는 배플판(baffle plate)은 높은 공정 온도에 견딜 수 있는 그것들의 성능으로 인하여 전형적으로 석영으로 제조된다. 그러나, 석영의 사용으로 수용 가능한 웨이퍼 온도 및 처리 온도의 균일성를 달성하기 어렵다. 온도 비균일성은 석영의 양호하지 않은 열 전도성으로 인하여 석영판의 표면에 걸쳐서 발생할 수 있는 큰 열 경사(thermal gradient)에 기인한다. 또한, 석영의 바람직하지 않은 적외선(IR) 파장 흡수 특성이 배플판에 의해서 흡수된 열 에너지에 추가된다. 결과적으로, 처리 균일성 및 시스템 처리량은 악영향을 받는다.

정확한 온도 제어 이외에, 포토레지스트와 반응하는 활성화된 플라즈마는 일정한 가스 흐름 속도를 유지하면서 웨이퍼에 걸쳐서 균일하게 분포되어야 한다. 장(Chang) 등에게 부여한 미합중국 특허 제5,449,410호에 개시된 것과 같은 공지된 배플판은 주변의 개구를 포함하고 중앙 부근에는 개구가 없는 구성에 의해 활성화된 가스를 처리 챔버내에 분배한다(Chang의 도 2 참조). 그러나, 개시된 것과 같은 공지된 배플판은 특히 대응하는 높은 처리 속도를 달성하기 위하여 높은 가스 흐름 속도가 제공될 때, 층류(laminar flow)와 같은 방식으로 웨이퍼의 표면에 걸쳐 가스를 균일하게 분배할 수 없어서 불리하다.

따라서, 본 발명의 목적은 플라즈마 처리 시스템에서 처리되고 있는 기판의 표면에 걸쳐 활성화된 가스의 층류를 가능하게 하는 메커니즘을 제공하는 것이다. 가스의 흐름은 높은 가스 흐름 속도에서도 균일한 반응 속도를 제공하는 방식으로 웨이퍼의 표면에 반응성 종(reactive species)을 공급하도록 하게 된다. 이것은 단위 면적당 균일한 질량 흐름 속도가 웨이퍼 표면에 제공되도록 층류의 분사 중심 속도 대 분사 팽창(jet expansion)의 비를 제공함으로써 달성된다. 또한, 웨이퍼의 표면에 반응성 화학종을 공급하면, 반응이 발생함에 따라서 기판의 표면으로부터 발산하는 반응의 유출물이 생성된다. 본 발명의 부가적인 목적은 이와 같은 시스템에서 웨이퍼마다 처리 균일성을 향상시키는 것이다. 본 발명의 또 다른 부가적인 목적은 이와 같은 시스템에서 가스 분배 또는 배플판의 표면에 걸쳐서 비교적 평탄한 온도 프로파일 (profile)을 제공함으로써, 웨이퍼에 걸쳐서 열 경사를 최소화하는 메커니즘을 제공하는 것이다.

처리되는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접한 처리 챔버 내로 가스 흐름을 분배하기 위하여 배플판 조립체가 제공된다. 배플판 조립체는 일반적으로 평면의 하부 배플판 위에 고정적으로 배치된 일반적으로 평면의 상부 배플판을 포함한다. 하부 배플판과 처리 챔버 리드(process chamber lid) 또는 상벽 사이에 플리넘(plenum)이 형성된다. 하부 배플판은 처리 챔버에 밀봉되고, 처리 챔버 상벽은 하부 배플판에 부착되어서, 이 플리넘 내에서 (처리 챔버 압력에 비해서) 더 높은 압력 영역을 생성한다. 적어도 하부 배플판은 가스를 개구를 통과하여 웨이퍼 처리 챔버 내로 통과시키는 내부에 형성된 개구의 패턴을 갖는다. 상부 배플판과 하부 배플판은 일반적으로 서로 평행하게 배치되고, 상부 배플판은 하부 배플판보다 작다. 하부 배플판은 저합금 양극 처리된 알루미늄(low-alloy anodized aluminum)으로 구성되고, 상부 배플판은 사파이어 코팅된 석영으로 구성되는 것이 바람직하다.

300밀리미터(mm) 실시예에서, 하부 배플판의 개구는 각각의 개구가 임의의 인접한 개구로부터 등거리가 되도록 하는 패턴으로 배열된다. 상부 배플판에는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 내부에 형성된 다소 큰 개구가 설치된다. 상부 배플판에는 또한 중앙에 위치된 충돌판(impingement plate)이 설치된다. 200mm 실시예에서, 하부 배플판의 개구는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 배열되고, 상부 배플판에는 개구가 없다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 제1실시예의 가스 분배 또는 배플판 조립체(12)가 포함되는 애셔 처리 챔버(10)를 도시한 것이다. 내부에 설치된 배플판 조립체(12)를 가지는 애셔 처리 챔버(10)는 300밀리미터(mm) 웨이퍼 처리 시스템에서 사용하는데 적합하다. 본 발명은 포토레지스트 애셔 내에서 구현되는 것으로 도시되어 있을지라도, 잔류물 제거, 스트립핑과 같은 다른 반도체 제조 장비, 및 등방성 에칭 장비에서 사용될 수 있다.

배플판 조립체(12)는 일반적으로 서로 평행으로 배치되고 서로 분리되어 있는 상부 개구된 배플판(14) 및 비교적 더 큰 하부 개구된 배플판(16)을 포함한다. 배플판 조립체는 처리될 웨이퍼(22)가 배치되는 캐비티(20)를 포함하는 처리 챔버의 하부(18)에 부착된다. 서로 평행으로 되어 있는 것 이외에, 배플판(14 및 16)은 또한 처리되는 웨이퍼와 평행하게 되어 있다.

밀봉재(23)는 배플판 조립체(12)와 처리 챔버의 하부(18)와의 사이의 인터페이스에 제공되고, 하부 배플판(16)의 홈(25) 내에 존재한다(도 2 참조). 웨이퍼는 입/출구 통로(24)를 통하여 로드 록(load lock) 메커니즘(도면에 도시되지 않음)을 통하여 처리 챔버 내에 인입되고 처리 챔버로부터 제거된다. 처리 챔버의 하부(18)에 위치된 히터 메커니즘(도면에 도시되지 않음)은 처리하는 동안 웨이퍼의 하측을 원하는 온도로 가열한다.

도 1의 애셔 처리 챔버(10)는 전형적으로 애셔 내에서, 히터 조립체(하부)와 플라즈마 튜브 조립체(상부, 도면에 도시되지 않음) 중간에 구멍(26) 위치에서 설치된다. 플라즈마 튜브는 전형적으로 에칭 또는 다른 열화 없이, 불소 성질을 수용하도록 알루미나(Al₂O₃) 또는 사파이어로 이루어진다. 동작시에, 원하는 가스 혼합물은 가스 박스로부터 플라즈마 튜브내에 유입된다.

원하는 가스 혼합물의 하나의 예는 성형 가스(forming gas)(주로 적은 비율의 수소를 갖는 질소), 및 산소이다. 어떤 처리에 대하여 애싱 비율(ashing rate)을 증가시키기 위하여 4불화 탄소(CF₄)와 같은 불소 함유 가스가 가스 혼합물에 부가될 수 있다. 원하는 가스 혼합물은 마이크로웨이브 출력 발생기 조립체에 의해서 플라즈마 튜브에서 활성화되어, 처리 챔버 캐비티(20) 내에 존재하는 웨이퍼 상의 포토레지스트를 애싱하는 반응성 플라즈마를 형성한다. 활성화된 플라즈마는 플라즈마 튜브를 떠나서 대략 1.6torr의 대기압과 대략 150℃의 온도로 처리 챔버(10)내로 지향된다. 전형적으로 튜브를 통하여 아래로 그리고 처리 챔버(10)를 향하여 플라즈마를 지향시키는 플라즈마 튜브의 길이를 따라서 압력 강하가 존재한다.

플라즈마 튜브를 떠난 활성화된 플라즈마(가스)는 배플판 조립체(12)에 도달한다. 플라즈마는 상부 배플판(14)의 개구(28) 및 하부 배플판(16)의 개구(30)를 통하여 처리 챔버 캐비티(20) 내에 분배된다. 하부 배플판(16)은 유입구(34)와 유출구(36)를 경유하여 내부 냉각 통로(32)를 통하여 흐르는 냉매로써 능동적으로 냉각될 수 있다(도 2 참조). 처리 챔버의 하부(18)의 벽(38)이 또한 유입구(42)와 유출구(44)를 경유하여 내부 냉각 통로(40)를 통하여 흐르는 냉매로 능동적으로 냉각될 수 있다.

도 2의 부분 절개 사시도에 도시된 바와 같이, 하부 배플판(16)은 외부 플랜지(48), 및 개구(30)를 포함하는 일반적으로 평면의 부분(50)을 포함한다. 지지대 (54)(도 4 및 도 6에 도시됨)에 의해 상부 배플판(14)을 장착하기 위하여 하부 배플판(16)에 장착 구멍(52)이 형성되어 있다. 상부 배플판과 하부 배플판 사이의 거리는 배플판 조립체(12)를 통하는 가스 흐름의 패턴을 부분적으로 결정한다.

도 3은 도 1에 도시된 300mm 배플판 조립체의 평면도이고, 도 4는 본 실시예의 배플판 조립체의 단면도이다. 이러한 도면들에 도시된 바와 같이, 배플판 조립체는 하부 배플판 플랜지(48)의 장착 구멍(56)을 통하여 처리 챔버의 하부(18)에 장착된다. 하부 배플판(16)의 일반적으로 평면의 부분(50)은 반경 방향의 내부 부분(58)과 반경 방향의 외부 부분(60)을 포함한다.

하부 배플판의 반경 방향의 내부 부분(58)에는 개구(30)가 제공되며, 반경 방향의 외부 부분(60)에는 제공되지 않는다. 개구(30)는 반경 방향의 내부 부분(58)을 단지 부분적으로 커버하는 것으로 도시되어 있을지라도, 실제로 이 내부 부분 전체를 커버한다(도 2 참조). 반경 방향의 내부 부분(58)의 표면적은 그 아래에 존재하는 웨이퍼(22)를 커버할만큼 충분하다(도 1 참조). 개구는 모든 방향으로 서로 등거리로 위치된다. 즉, 서로 직접적으로 인접한 임의의 세 개의 개구가 등변(等邊) 3각형을 형성한다. 상부 배플판(14)의 개구(28)는 반경 방향의(또는 동심원의 다중 원형의) 패턴으로 배열된다. 상부 배플판은 사파이어가 코팅된 용융 실리카(fused silica) 또는 석영(SiO₂)으로 구성된다. 상부 배플판(14)의 개구(28)는 하부 배플판(16)의 개구(30)보다 다소 더 크다. 상부 배플판의 중앙에는 사파이어 충돌판(62)이 위치되고, 이것은 스크류(64)를 사용하여 상부 배플판에 부착된다. 사파이어 충돌판(62)은 플라즈마 튜브로부터 발산하는 활성화된 가스를 상부 배플판(14)의 나머지 개구된 영역으로 반경 방향 외측으로 전환시켜서, 처리중인 웨이퍼(22)의 반경 방향의 내부 부분이 과열되지 않도록 한다.

도 5 및 도 6은 200mm 웨이퍼 처리 용도로 도 1의 포토레지스트 애셔 처리 챔버 내에 설치할 수 있는, 제2실시예의 배플판 조립체(12)를 도시한 것이다. 이 제2실시예에서, 하부 배플판(16)은 반경 방향의(또는 동심원의 다중 원형의) 패턴으로 반경 방향의 내부 부분(58)에 형성된 개구(30)를 갖는다. 반경 방향의 내측 부분(58)의 표면적은 아래의 처리 챔버에 존재하는 웨이퍼(22)를 커버할만큼 충분하다.

도 5 및 도 6의 본 발명의 200mm 실시예에서, 상부 배플판(14)에는 개구가 없다. 중앙에 위치한 사파이어 충돌판(62)은 본 실시예에서 유지된다. 본 실시예의 상부 배플판은 300mm 실시예와 마찬가지로, 사파이어가 코팅된 용융 실리카(석영)로 구성된다.

200mm 실시예 또는 300mm 실시예 중 하나에서, 하부 배플판(16)은 공지된 석영 배플판에 비하여 배플판의 열 전달 특성과 내부식성을 상당히 개선시키는 단편의 저합금 양극 처리된 알루미늄(예로서, Alcoa type C-276)으로 구성되는 것이 바람직하다. 알루미늄을 사용하면 또한 냉각 통로에 직접 구멍을 뚫거나 가공할 수 있으므로, 배플판이 가열 시스템의 불일치에 대하여 덜 민감하게 되고, 기판 표면의 처리가 대체로 균일한 온도에서 이루어지도록 한다. 알루미늄을 사용하면 또한, 온도 제어를 더 어렵게 하고 웨이퍼 소자 손상을 초래하는 가열 시스템으로부터 발산하는 높은 비율의 자외선(UV) 에너지가 차단된다.

200mm 실시예 또는 300mm 실시예의 중 하나에서, 본 발명의 하부 배플판 조립체(16)는 플라즈마 튜브로부터 받은 반응성 플라즈마를 처리되는 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 균일하게 분배하여 원하는 처리 결과를 달성한다. 본 발명의 배플판 조립체는 처리 중에 웨이퍼 표면을 통과하는 라디칼 밀도(radical density) 및 플라즈마 이온의 균일성을 개선시켜, 높은 웨이퍼 처리 속도를 유지하면서 개선된 처리 균일성을 제공한다. 개별적인 배플판 및 배플판 조립체의 설계는 응용 기체 역학, 재료 공학 및 처리 데이터에 의해 결정되어, 처리 챔버 내의 정확한 압력, 가스 흐름 및 온도 경사를 보장한다. 배플판 조립체는 처리 챔버(10)내에서 1인치보다 적은 수직 공간을 필요로 할 정도로 소형이다.

상부 배플판(14) 바로 위로부터 하부 배플판(16) 바로 아래까지의 점진적인 압력 강하와 함께, 배플판 조립체 구성은 처리되는 웨이퍼(22)의 상부면에 걸쳐 분배되는 가스의 층류의 생성에 도움을 준다. 배플판 조립체(12)는 상기 판의 표면에 수직인 방향으로 하부 배플판의 표면에 걸쳐 단위 면적 당 질량 흐름 속도 경사를 최소화한다. 이것은 상부 판과 처리 챔버 상벽(17)(도 1 참조) 사이, 상부 및 하부 판 사이의 반경 방향의 압력 강하 효과, 및 하부 배플판에 의해서 형성되는 평면에 걸친 압력 강하 효과를 결합함으로써 달성된다. 이 효과는 웨이퍼의 표면에 반응성 종의 균일한 분배를 제공하고 반응이 발생함에 따라서 웨이퍼의 표면으로부터 발산하는 반응성 유출물을 생성하도록 하는 것이다. 배플판 조립체(12)에서 사파이어 코팅된 석영 상부 판(14)과 알루미늄 하측 판(16)을 결합하면 CF₄ 등 부식성 가스가 사용될 때에도, 포토레지스트 제거에 사용되는 처리 챔버에서 발견된 가혹한 조건에서 사용하는데 적합한 것으로 확인되었다.

동작시에, 배플판 조립체는 다음과 같은 기능을 한다. 플라즈마 튜브의 당부로부터 출력되는 (대략 1.6torr의) 활성화된 가스는 분당 약 5-7리터(lpm)의 속도로 흐른다. 상부 배플판(14)상의 사파이어 충돌판(62)은 우선 반응성 가스를 반경 방향 외부으로 분배하여, 반경 방향의 압력 강하를 발생시키는 기능을 한다. 반경 방향의 압력 강하는 상부 배플판과 하부 배플판 사이의 간격, 이러한 판들에서의 개구의 크기와 패턴, 및 이러한 판들의 크기와 형상의 함수이다. 상부 배플판(14)은 또한 플라즈마에 의한 손상으로부터 하부 배플판(16)을 보호한다.

충돌판(62)과 상부 배플판(14)의 표면에서의 압력은 대략 1.5torr이다. 상부 배플판과 하부 배플판과의 사이의 영역(66)의 압력은 대략 1.2-1.3torr이다. 처리 챔버 캐비티(20)내에서, 하부 배플판(16) 아래의 압력은 1.0torr 정도이다. 플라즈마 튜브 출구로부터 처리 챔버 캐비티(20)까지의 점진적인 압력 강하는 가스의 하부 방향의 흐름을 보장하고, 배플판 조립체 구조는 이 하부 방향으로 흐르는 가스에 층류 특성을 부여한다. 점진적인 수직 방향의 압력 강하는 상부 및 하부 배플판의 개구의 수와 크기, 개구 위치, 및 조립체 기하구조의 함수이다. 하부 배플판에 걸쳐서 압력 강하가 공지되어 있기 때문에, 본 발명의 배플판 조립체에 의해서 처리된 애싱된 웨이퍼의 표면에 걸쳐 최대 5%의 애싱 비율의 비균일성 달성되었다.

따라서, 플라즈마 처리 시스템에서의 기판의 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체의 바람직한 실시예를 설명하였다. 그러나, 상기의 설명에 있어서, 설명은 단지 예이며, 본 발명은 본원에 설명된 특정 실시예에 국한되지 않고 이하의 청구범위 등에 의해서 규정된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술된 설명과 관련된 다양한 재구성, 변형 및 대체가 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

플라즈마 처리 시스템에서 처리중인 기판의 표면에 걸쳐 활성화된 가스의 층류를 가능하게 하는 메커니즘이 제공된다. 가스의 흐름은 높은 가스 흐름 속도에서도 균일한 반응 속도를 제공하는 방식으로 웨이퍼의 표면에 반응성 종을 제공하는 형태의 흐름이다. 또한, 이러한 시스템에서 웨이퍼마다의 처리 균일성을 향상시키고, 가스 분배 또는 배플판의 표면에 걸쳐 비교적 평탄한 온도 프로파일(profile)을 제공함으로써, 웨이퍼에 걸쳐서 열 경사를 최소화하는 메커니즘이 제공된다.

Claims

내부에 포함된 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버(10)로서:

(i) 웨이퍼가 처리를 위해서 삽입될 수 있고, 상벽(17)을 포함하는 벽(38)에 의해 부분적으로 형성되는 웨이퍼 처리 캐비티(20);

(ii) 활성화된 가스를 내부로 분배하기 위하여 상기 웨이퍼 처리 캐비티에 인접하여 위치된 배플판 조립체(12)를 포함하며,

상기 배플판 조립체는 일반적으로 평면의 하부 배플판(16) 위에 고정적으로 배치된 일반적으로 평면의 상부 배플판(14)을 포함하며, 상기 상부 배플판은 상기 상벽(17)과 상기 하부 배플판(16) 사이에 플리넘(plenum)을 형성하도록 상기 하부 배플판보다 더 작고; 상기 상부 배플판(14)은 가스가 상기 하부 배플판으로 통과하도록 하기 위하여 내부에 형성된 개구(28)에 의해 둘러싸이는 개구가 없는 중앙부(62)를 가지고 있으며; 상기 플리넘은 챔버(10)의 동작 동안에 상기 처리 캐비티(20)내의 압력보다 더욱 높은 압력에서 동작하고; 상기 하부 배플판(16)은 가스가 상기 플리넘으로부터 그리고 상기 웨이퍼 처리 캐비티 내로 통과하도록 하기 위하여 내부에 형성된 개구(30)의 패턴을 가지는, 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제1항에 있어서, 상기 상부 배플판(14) 및 상기 하부 배플판(16)은 일반적으로 서로 그리고 캐비티(20)에서 처리되는 웨이퍼에 대하여 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제2항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)은 저합금 양극처리된 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제3항에 있어서, 상기 상부 배플판(14)은 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제4항에 있어서, 상기 상부 석영 배플판(14)은 사파이어로 코팅되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제2항에 있어서, 상기 챔버(10)는 대략 300밀리미터(mm)의 직경을 갖는 웨이퍼를 수용하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제6항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)의 상기 개구(30)는 각각의 개구(30)가 임의의 인접한 개구로부터 등거리가 되도록 하는 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제6항에 있어서, 상기 상부 배플판 개구(28)은 상기 하부 배플판 개구(30)보다 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제8항에 있어서, 상기 상부 배플판 개구(28)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제2항에 있어서, 상기 챔버(10)는 대략 200밀리미터(mm)의 직경을 갖는 웨이퍼를 수용하도록 적응되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
제10항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)의 상기 개구(30)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버.
처리될 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접한 처리 챔버 내에 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체(12)로서:

일반적으로 평면의 하부 배플판(16) 위에 고정적으로 배치된 일반적으로 평면의 상부 배플판(14)을 포함하며,

상기 상부 배플판 및 상기 하부 배플판(16)은 자신들 사이에 영역(66)을 형성하며; 상기 상부 배플판(14)은 상기 하부 배플판보다 더 작고 가스가 상기 하부 배플판으로 통과하도록 하기 위하여 내부에 형성된 개구(28)에 의해 둘러싸이는 개구가 없는 중앙부(62)를 가지고 있으며; 상기 하부 배플판(16)은 가스가 개구를 통과하고 웨이퍼 처리 챔버 내로 통과하도록 하기 위하여 내부에 형성된 개구(30)의 패턴을 가지는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제12항에 있어서, 상기 상부 배플판(14)과 상기 하부 배플판(16)은 일반적으로 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제13항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)은 저합금 양극처리된 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제14항에 있어서, 상기 상부 배플판(14)은 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제15항에 있어서, 상기 상부 석영 배플판(14)은 사파이어로 코팅되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제13항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)의 상기 개구(30)는 각각의 개구(30)가 임의의 인접한 개구로부터 등거리가 되도록 하는 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제13항에 있어서, 상기 상부 배플판 개구(28)는 상기 하부 배플판 개구(30)보다 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 배플판 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제18항에 있어서, 상기 상부 배플판 개구(28)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
제13항에 있어서, 상기 하부 배플판(16)의 상기 개구(30)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 흐름을 분배하는 배플판 조립체.
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