KR100603682B1 - 플라즈마 한정용 웨이퍼 영역 압력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 한정용 웨이퍼 영역 압력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 영역 압력 제어를 개선시킨 플라즈마 공정 챔버가 제공된다. 플라즈마 공정 챔버는 플라즈마를 발생시키고 유지하기 위해 연결된 장치를 가진 진공 챔버이다. 이 장치의 일부는 에칭 기체 소스와 배기 포트이다. 웨이퍼 위 영역을 한정 고리가 형성한다. 웨이퍼 영역 압력은 한정 고리 간 압력 강하에 따라 좌우된다. 한정 고리는 100%보다 큰 웨이퍼 영역 압력 제어를 제공하는 웨이퍼 영역 압력 제어 장치의 일부이다. 이러한 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는 홀더 상에 놓인 세 개의 이동식 한정 고리와 한개의 한정 블록일 수 있고, 이는 바람직한 웨이퍼 영역 압력 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다.

Description

플라즈마 한정용 웨이퍼 영역 압력 제어 장치 및 방법{WAFER AREA PRESSURE CONTROL FOR PLASMA CONFINEMENT}
본 발명은 반도체 기반 소자의 제작을 위한 처리 장비에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 플라즈마 공정 챔버 내 플라즈마의 압력을 한정하고 제어하기 위한 개선된 기술에 관한 것이다.
반도체 기반 소자(가령, 집적 회로나 플랫 패널 디스플레이 소자)의 제작에서, 물질층들이 기판 표면에 증착되고 기판 표면으로부터 에칭되곤 한다. 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, 증착된 층들의 에칭은 플라즈마-강화 에칭을 포함한 다양한 기술에 의해 이루어질 수 있다. 플라즈마-강화 에칭에서, 기판 위 증착층들의 에칭은 플라즈마 공정 챔버 내에서 발생한다. 에칭 중, 마스크로 덮히지 않은 기판 위 증착층 영역을 에칭하는 데 적절한 에칭 기체 소스로부터 플라즈마가 형성되어, 요망 패턴을 남기게 된다.
여러 다른 종류의 플라즈마 에칭 시스템 중에서, 기판 바로 위의 공간으로 플라즈마를 한정하는 방법을 이용하는 에칭 시스템들이 효율적 생산에 매우 적합하고 기판 위의 계속 줄어드는 특징부(ever-shrinking features)를 형성하는 데 매우 적합하다는 것이 증명되었다. 이러한 시스템의 한 예가 미국특허 5,534,751 호에 기재되어 있으며, 본 발명에서 참고로 인용된다. 플라즈마 한정이 플라즈마 공정 시스템의 성능에 상상한 개선을 가져옴에도 불구하고, 현재의 구현방식들이 개선될 수 있다. 특히, 기판 전달을 위한 플라즈마 공정 공간의 접근성과 한정된 플라즈마의 압력 제어로 개선이 이루어진다.
설명을 돕기 위해, 도 1A는 현재 구현되는 바와 같이, 한정 고리(102)를 포함하는 일례의 플라즈마 공정 챔버(100)를 도시한다. 플라즈마 공정 챔버(100) 내에는 기판(106)이 하부 전극(104) 위에 놓인다. 하부 전극(104)은 기판(106)을 고정시키기 위한 적절한 기판 척 메커니즘(가령, 정전식, 기계적 조임식, 등)을 포함한다. 반응기 상판(110)은 하부 전극(104) 바로 맞은편에 놓이는 상부 전극(112)을 포함한다. 상부 전극(112), 하부 전극(104), 그리고 한정 고리(102)는 한정된 플라즈마 공간(116)을 형성한다. 에칭 기체 소스(114)에 의해 한정된 플라즈마 공간(116)에 기체가 공급되며, 기체는 한정된 플라즈마 공간(116)으로부터 한정 고리(102)를 통해 진공 펌프에 의해 배기 포트(120)로 배출된다. 한정된 플라즈마 공간 내에서의 적절한 압력과 기체 흐름으로, 상부 전극(112)을 접지시키면서 RF 소스(108)에 의해 하부 전극에 RF 전력을 공급함으로서 이 공간 내에 플라즈마가 형성된다. 대안으로, 당 분야에 잘 알려진 바와 같이, RF 전력을 하부 전극(104)과 상부 전극(112) 모두에 공급함으로서, 또는 하부 전극(104)을 접지시키고 RF 전력을 상부 전극(112)에 공급함으로서 플라즈마가 형성될 수도 있다.
한정 고리(102)는 이 공간(106)에 플라즈마를 한정시키고 플라즈마 압력을 제어하는 역할을 한다. 이 공간(116) 내로 플라즈마를 한정시키는 것은, 한정 고리(102)간의 간격, 한정 고리 외부의 공간 압력과 플라즈마 압력, 기체 종류 및 기체 유속, 그리고 RF 전력의 정도 및 주파수를 포함하는 수많은 인자의 함수이다. 효과적인 플라즈마 한정을 위해, 한정 고리(102) 바깥의 압력은 가능한 낮아야 하며, 30밀리토르 미만이 선호된다. 플라즈마 한정은 한정 고리(102)간 간격이 매우 작을 경우 보다 용이하게 달성된다. 통상적으로, 한정을 위해 0.15 인치 이하의 간격이 요구된다. 그러나, 한정 고리의 간격은 플라즈마 압력을 또한 결정하며, 플라즈마를 유지하면서 최적 처리 성능을 위해 요구되는 압력을 얻기 위해 간격이 조절될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 참고로 인용되는 Eric H. Lenz의 2000년 2월 1일자 미국특허 US 6,019,060 호,"Can-Based Arrangement for Positioning Confinement Rings In A Plasma Processing Chamber"에서는 한정 고리 사이의 압력 강하가 대략 수식 1/(X2+Y2+Z2)에 비례한다는 사실을 제시하며, 이때 X, Y, Z는 도 1B에 도시되는 한정 고리간 거리이다. Lenz는 단일 한개의 단일 이동식 고리와 한개의 고정식 고리를 제공한다(도 1B에서 X=상수, Y+Z=상수). Lenz의 특허에서처럼 단일 이동식 한정 고리를 이동시킴으로서 거리 Y와 Z를 조절하면, 플라즈마 압력 제어 범위를 얻을 수 있다. 도 2는 여러 고정 간격 X에 대해 단일 고리를 이동시킴으로서 얻어지는 상기 수식에 의해 예측되는 상대적 압력을 도시한다. 이 수식은 도 2에 도시되는 바와 같이 67~100%의 제어 범위를 얻을 수 있다는 것을 예측하며, 실험을 통해 이 범위들을 반까지 줄일 수 있다는 것이 발견되었다. 여러 경우에, 동일 처리 시스템 내 에서 여러 종류의 박막 및 소자에 대해 최적의 처리 결과를 얻기 위해 더 넓은 플라즈마 압력 범위가 요구된다.
추가적으로, Lenz가 제시한 방법에서는 한정 고리(102)가 상부 전극 및 하부 전극 장치에 의해 제약되고, 따라서, 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 전극간 공간에 대한 접근을 제한할 수 있다. 도 1C에 도시되는 바와 같이, 한정 고리(102)를 최상위 위치로 들어올려도, 전극간 공간에 대한 접근은 간격 W 이하로 제한된다. 간격 W는 한정 고리들의 조합된 두께보다 작은 총 전극간 공간의 차이이다.
따라서, 플라즈마 한정을 유지하면서도 압력 제어 범위를 증가시키는 것이 바람직하다. 플라즈마 공정 시스템으로부터 기판의 배치 및 제거를 더 원활하게 하는 한정 고리를 제공하는 것이 또한 바람직하다.
앞서의 목적 및 그 외 다른 목적을 달성하기 위한, 그리고 본 발명의 용도에 따르는 플라즈마 공정 장치가 제공된다. 공정 장치에는 진공 챔버가 제공되고, 진공 챔버에 배기 포트가 제공되며, 진공 챔버에 유체가 드나들도록 연결되는 진공 펌프가 제공된다. 진공 챔버 내에는 500%보다 큰 웨이퍼 영역 압력 제어 범위를 제공하기 위해 웨이퍼 영역 압력 제어 소자가 위치한다.
추가적으로, 본 발명은 웨이퍼 영역 압력을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 일반적으로, 기판은 진공 챔버 내에 위치한다. 진공 챔버에 기체 소스가 제공되며, 기체는 또한 진공 챔버로부터 배출된다. 500%보다 큰 웨이퍼 영역 압력 제어 범위를 제공하기 위해 한개 이상의 고리가 이동한다.
도 1은 공지 기술 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 2는 공지 기술로 얻은 상대적 압력을 보여주는 그래프.
도 3은 발명의 한 실시예에 따르는 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 4는 발명의 선호되는 실시예의 동작의 순서도.
도 5는 한정 고리들이 최상위 위치에 놓일 때 도 3에 도시되는 플라즈마 공정 챔버의 단면도.
도 6은 한정 고리들이 낮추어졌을 때 도 5에 도시되는 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 7은 맨 아래의 간격을 최소로 감소시키도록 한정 고리들이 더욱 낮추어질 때 도 6에 도시되는 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 8은 중간 간격을 최소로 감소시키도록 한정 고리들이 더욱 낮추어질 때 도 7에 도시되는 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 9는 가장 위의 간격을 최소로 감소시키도록 한정 고리들이 더욱 낮추어질 때 도 8에 도시되는 플라즈마 공정 챔버의 도식적 도면.
도 10은 간격 크기의 합에 대한 압력의 그래프.
도 11은 최소 간격 크기의 여러 다양한 값에 대해 간격 크기의 합에 대한 압력의 그래프.
도 12는 발명의 또다른 실시예의 플라즈마 고정 챔버의 도식적 도면.
도 13은 발명의 또다른 실시예의 일부분 도면.
설명을 돕기 위해, 도 3은 플라즈마 공정 챔버의 단면도이다. 챔버는 상판(212)과 하판(214), 그리고 상판(212)에서 하판(214)으로 뻗어가는 챔버벽(216)을 가진다. 챔버의 한쪽 측면에는 척(204)이 고정되는 하부 전극 하우징(218)이 캔틸레버를 구축하고 있다. 척(204)은 에칭 중 기판(206)이 위치하는 소재 고정장치이다. 척(204)은 어떤 적절한 척 기술(가령, 정전식, 기계적 조임식, 진공식 등)에 의해 구현될 수 있다. 반응기 상판(212)은 상부 전극(224)을 지지하며, RF 전력 공급 장치에 전기연결될 수 있다. 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)을 포함하는 한정 메커니즘이 공정 챔버(200) 내에 배치된다. 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)을 지지하기 위해 홀더(240)가 사용될 수 있다. 홀더(2400에 연결된 콘트롤러(242)는 홀더(240)의 움직임을 제어하며, 따라서 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)을 제어한다. 발명의 선호되는 실시예에서, 홀더(240)는 계단식으로 만들어지며, 한정 고리나 블록이 각각의 계단에 내려앉는 형태를 취한다. 이 계단들은 한정 고리와 블록간 최대 간격을 제공하며, 이는 선호되는 실시예에서 0.09~0.15인치(2.28~3.81mm) 사이이다. 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 그리고 이동식 제 3 한정 고리(234) 각각은 스페이서(238)에 의해 고정되며, 이 스페이서(238)들은 각각의 한정 고리와 블록 간의 최소 간격을 고정 시킨다. 본 실시예에서, 스페이서는 0.005~0.060 인치(0.13~1.52mm) 사이의 최소 간격을 제공하는 크기를 가진다. 에칭 기체 소스(250)가 챔버에 기체를 제공한다. 압력 센서(262)는 기판(206) 위 공간의 압력, 즉, "웨이퍼 영역 압력", 또는 "WAP"를 측정한다. 챔버(200)는 배기 포트(260)를 가진다.
본 실시예의 동작에서, 콘트롤러(242)는 도 3에 도시되는 바와 같이, 그리고 도 5에 더욱 상세하게 도시되는 바와 같이, 홀더(240)를 가장 높은 위치로 상승시킨다. 이러한 위치는 제 1 한정 고리(23)의 하부와 척(204)의 평면 사이 간격이 기판(206)을 척(204) 위에 로봇방식으로 위치시키기에 충분한 크기인 간격이면서 최소가 되도록 하는 높이로 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)을 들어올린다. 선호되는 실시예에서, 이 간격은 0.5 인치(12mm) 수준이다.
도 4는 발명의 선호되는 실시예에 따른 동작의 순서도이다. 동작 시에, 홀더는 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)을 도 5에 도시되는 위치로 상승시킨다(단계 302). 척(204) 위에 기판(206)을 올려놓는 데 로봇 메커니즘이 사용될 수 있다(단계304). 콘트롤러(242)는 웨이퍼 영역 압력 제어 시점으로 홀더(240)를 낮춘다(단계 306). 웨이퍼 영역 압력 제어 시점은, 공정 중 충분한 한정을 유지하면서도 최소의 압력 강하를 가능하게 하는, 이동식 제 1 한정 고리(230), 이동식 제 2 한정 고리(232), 이동식 제 3 한정 고리(234), 그리고 한정 블록(236)의 위치일 수 있다. 본 실시예에서, 웨이퍼 영역 압력 제어 시점은 도 6에 도시되는 바와 같이, 이 동식 제 1 한정 고리(230)가 하부 전극 하우징(218)에 기대기 시작할 때일 수 있다. 에칭 기체 흐름이 개시되며(단계 308), 압력 센서(252)에 의해 측정되는 웨이퍼 영역 내 압력이 요망 설정값과 비교된다(단계 310). 웨이퍼 영역 압력이 증가될 필요가 있을 경우(단계 312), 콘트롤러(242)는 홀더(240)를 더욱 낮출 수 있다(단계 316). 도 7은 제 1 한정 고리(230)의 스페이서(238)에 제 2 한정 고리(232)가 기대는 지점으로 홀더(240)가 낮추어진 챔버(200)를 도시한다. 도 8은 제 2 한정 고리(232)의 스페이서(238)에 제 3 한정 고리(234)가 기대는 지점으로 홀더(240)가 더욱 낮추어진 챔버(200)를 도시한다. 도 9는 제 3 한정 고리(234)의 스페이서(238)에 한정 블록(236)이 기대는 지점으로 홀더(240)가 더욱 낮추어진 챔버(200)를 도시한다. 이는 가장 낮은 웨이퍼 영역 제어 위치이며, 홀더(240)는 더 이상 낮추어지지 않는다.
웨이퍼 영역 압력이 감소할 필요가 있을 경우, 콘트롤러(242)는 홀더(240)를 상승시킬 수 있다(단계 314). 홀더(240)가 가장 높은 웨이퍼 영역 압력 제어 위치에 도달하면(도 6), 홀더(24)는 웨이퍼 영역 압력 제어 단계 중 더 이상 올라가지 않는다. 웨이퍼 영역 압력이 요망 설정값과 같으면, 플라즈마가 개시된다(단계 318). 웨이퍼 영역 압력은 다시 설정점과 비교되고(단계 320), 플라즈마 공정이 완료된 것으로 간주될 때까지(단계 330) 요망 압력을 얻고 유지하기 위해 홀더(240)를 상승시키거나 하강시킴으로서(단계322, 324, 326) 한정 고리의 위치가 조정된다. 플라즈마 공정이 완료되면(단계 330) 홀더(240)가 가장 높은 위치로 상승되고(단계 332), 로봇 메커니즘이 기판 제거에 사용되어(단계 334), 공정을 반복할 수 있다.
선호되는 실시예에서, 홀더가 도 6의 가장 높은 제어 위치에서 도 9의 가장 낮은 제어 위치까지 낮추어짐에 따라 한정 고리간 압력 강하의 변화는 300~800%만큼 변할 수 있다. 웨이퍼 영역 압력을 증가시키기 위해 홀더가 하향으로 이동하고 압력을 감소시키기 위해 홀더가 상향으로 이동하도록 압력 강하의 제어가 이루어진다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 한정 블록(236)의 상판 위에서 유체가 이동함으로서 웨이퍼 영역을 빠져나가는 것을 방지하기 위해 한정 블록(236)의 상판이 상부 전극(224)의 최저 하부 위에 놓이도록 하기에 충분한 두께를 한정 블록(236)이 가진다.
본 실시예에 사용될 수 있는 크기의 예에서, 한정 블록(236)과, 한정 블록(236)으로 둘러싸이는 상부 전극(224)간의 간격은 0.0125~0.0500 인치(0.32~1.27mm) 사이일 수 있다. 특히, 0.025 인치(0.63mm)의 간격이 선호된다. 이동식 제 1, 2, 3 한정 고리(230, 232, 234)의 두께는 0.045~0.180 인치(1.14~4.57mm) 사이이다. 특히, 두께가 0.09인치(2.29mm)인 것이 선호된다. 상부 전극(224)과 하부 전극(204)간의 거리는 0.4~3.0인치(10~76.2mm) 사이일 수 있다. 특히 선호되는 거리는 0.6인치(15mm)이다.
도 10은 이동식 제 1, 2 한정 고리(230, 232)간 거리, 이동식 제 2, 3 한정 고리(232, 234)간 거리, 그리고 이동식 제 3 한정고리(234)와 한정 블록(236)간 거리의 합에 대한 웨이퍼 영역 압력의 그래프이다. 본 예에서, 300 sccm으로 아르곤이 챔버(200)에 유입될 때 압력이 측정된다. 사각형 데이터 점(902)은 웨이퍼 영역 압력을 나타내고, 이는 한정 고리들 내의 압력이다. 마름모꼴 데이터점(904)은 챔버(200)의 압력을 나타낸다. 섹션(I)은 도 6에 도시되는 위치로부터 도 7에 도시되는 위치까지 한정 고리들의 이동에 해당한다. 섹션(II)는 도 7의 위치에서 도 8의 위치까지 한정 고리들의 이동에 해당한다. 섹션(III)은 도 8의 위치에서 도 9의 위치까지 한정 고리들의 이동에 해당한다.
도 11은 도 10의 섹션(II)와 섹션(III)에 해당하는 간격의 합에 대한 웨이퍼 영역 압력의 그래프이다. 스페이서(236)에 의해 설정되는 바와 같이 최소 간격 값을 달리한 점이 도 10과 구별된다. 곡선 a)에서, 스페이서(236)에 의한 최소 간격은 이동식 제 1, 2 한정 고리(230, 232)의 간격에 대해 0.007인치, 이동식 제 2, 3 한정 고리(232, 234) 간 간격에 대해 0.007 인치이다. 곡선 b)에서, 스페이서(236)에 의해 설정되는 최소 간격은 이동식 제 1, 2 한정 고리(203, 232)간 거리에 대하여 0.030 인치이며, 이동식 제 2, 3 한정 고리(232, 234)간 간격에 대해 0.007인치이다. 곡선 c)에서, 스페이서(236)에 의해 설정되는 최소 간격 거리는 이동식 제 1, 2 한정 고리(230, 232)간 간격에 대해 0.38인치, 그리고 제 2, 3 한정 고리(232, 234)간 간격에 대해 0.030 인치이다. 곡선 d)에서, 스페이서(236)에 의해 설정되는 최소 간격은 제 1, 2 한정 고리(230, 232)간 간격에 대해 0.038 인치이고, 제 2, 3 한정 고리(232, 234)간 간격에 대해 0.038 인치이다. 곡선 e)에서, 스페이서(236)에 의해 설정되는 최소 간격은 제 1, 2 한정 고리(230, 232)간 간격에 대해 0.062 인치이고, 제 2, 3 한정 고리(232, 234)간 간격에 대해 0.062 인치이다. 도 11에 도시되는 그래프로부터, 압력 제어 범위와 압력 제어의 기울기가 최 소 간격을 변화시키기 위해 여러 다른 스페이서(236)를 이용함으로서 변경될 수 있다는 것을 알 수 있다.
홀더는 콘트롤러로 하여금 한정 고리와 한정 블록을 상향 및 하향으로 움직이게 하는 임의의 장치일 수 있다. 상승된 위치에서는 홀더가 한정 고리와 한정 블록 사이에 최대 간격을 유지하며, 낮추어진 위치에서는 홀더가 제한 고리와 제한 블록으로 하여금 최소 간격을 이루도록 한다. 간격이 최소화될 때까지 홀더가 한개의 간격을 한번에 감속시키게 할 수 있다. 간격이 최소화되면 또다른 간격이 감소된다. 도 5의 홀더(240)는 홀더(240)가 콘트롤러(242) 아래에 놓이기 때문에 행거(hanger) 종류이다. 또다른 실시예에서, 홀더(240)는 콘트롤러(242) 위에 놓이도록 설정될 수 있고, 홀더(240)는 새로운 종류의 플랫폼이다.
세 개의 한정 고리와 한개의 한정 블록이 선호되는 실시예에서 도시되었으나, 다른 숫자의 한정 고리와 블록들이 사용될 수도 있다. 선호되는 실시예에서, 한정 고리와 한정 블록의 수와 간격은, 최고 위치에서 최저 한정 고리의 일부 이상이 상부 전극의 최저부보다 위에 놓이도록, 그리고 웨이퍼 영역 압력 제어 초기 위치에 대하여 최저 한정 고리가 하부 전극과 동평면인 표면에 의지하도록, 그리고 한정 고리들과 한정 블록 일부가 상부 전극 아래에 놓이도록, 주어진다. 본 실시예는 침체점(stagnation point) 방지를 도우며, 이는 증착된 폴리머 필름의 누적을 일으킬 수 있다.
또다른 실시예에서, 홀더는 서로 다른 한정 고리를 매다는 각각의 행거를 가진 다수의 행거를 포함할 수 있다. 도 12는 이동식 제 1 한정 고리(1204), 이동식 제 2 한정 고리(1208), 이동식 제 3 한정 고리(1212), 그리고 한개의 한정 블록(1216) 부분을 도시한다. 제 1 행거(1220)가 콘트롤러(1224)로부터 매달려 있다. 한정 블록(1216)은 제 1 행거(1224)에 매달린다. 제 2 행거(1228), 제 3 행거(1232), 그리고 제 4 행거(1236)는 한정 블록(1216)에 매달린다. 제 2 행거(1228)는 이동식 제 3 한정 고리(1212)를 지지한다. 제 3 행거(1232)는 이동식 제 2 한정 고리(1208)를 지지한다. 제 4 행거(1236)는 이동식 제 1 한정 고리(1204)를 지지한다. 제 2, 3, 4 행거는 이동식 제 1, 2, 3 한정 고리로 하여금 앞서 실시예에서 상술한 바와 같이, 최저점에 도달할 때 이동을 중단시키게 한다.
또하나의 실시예에서는, 한정 고리의 형태가 조금 복잡하다. 도 13은 이동식 제 1 한정 고리(1330), 이동식 제 2 한정 고리(1332), 그리고 이동식 제 3 한정 고리(1334), 그리고 한개의 한정 블록(1336) 부분을 도시한다. 홀더(1340)가 이동식 제 1, 2, 3, 한정 고리(1330, 1332, 1334)와 한정 블록(1336)을 지지하는 데 사용될 수 있다. 홀더(1340)에 연결된 콘트롤러(1342)는 홀더(1340)의 움직임을 제어하며, 따라서, 이동식 제 1, 2, 3 한정 고리(1330, 1332, 1334)와 한정 블록(1336)의 움직임을 제어한다. 홀더(1340)는 계단형태를 취하며, 이 계단에 한정 고리들과 한정 블록이 기댄다. 이 계단들은 한정 고리들과 블록간 최대 간격을 규정한다. 이동식 제 1, 2, 3 한정 고리(1330, 1332, 1334)는 스페이서(1338)로 고정되며, 스페이서(1338)는 인접 한정 고리들간 최소 간격을 규정한다. 한정 고리(1330, 1332, 1334)와 한정 블록(1336)의 맞대는 면들은 평탄하지 않으며, 대신에, 최대 간격에서, 간격들이 "광학적으로 조밀"하도록 하는 형태를 취한다. "광학적으로 조밀"하 다는 것은 직접적 시야를 제공하지 않는다는 것으로서, 대전된 입자들이 플라즈마로부터 상기 간격을 통해 한정 고리 외부로 빠져나오는 것을 최소화함으로서 플라즈마의 한정을 개선시키는 역할을 할 수 있다. 도 13은 최대 간격의 반보다 큰 크기로 각각의 맞대는 면에 수직 이격(1344)으로 이루어지는 본 형태의 한 실시예를 도시한다. 각각의 맞대는 면에서의 수직 이격은 반경방향으로 비틀거리며 나아가서, 각각의 맞대는 면들이 서로에 인접하게 된다.

Claims (29)

  1. - 진공 챔버,
    - 진공 챔버와 유체로 연결되는 배기 포트,
    - 진공 챔버와 유체로 연결되는 기체 소스, 그리고
    - 웨이퍼 영역 압력 제어 장치
    로 구성되는 압력을 제어하기 위한 장치로서, 상기 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는,
    - 진공 챔버 내에 이동식 제 1 한정 고리,
    - 진공 챔버 내에 이동식 제 2 한정 고리,
    - 진공 챔버 내에 이동식 한정 블록, 그리고
    - 상기 제 1 한정 고리, 상기 제 2 한정 고리, 그리고 상기 한정 블록을 높이고 낮추기 위한 콘트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는 콘트롤러와, 이동식 제 1 한정 고리, 이동식 제 2 한정 고리, 그리고 이동식 한정 블록 사이에 연결되는 한개 이상의 홀더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 한개 이상의 홀더는 이동식 제 1 한정 고리, 이동식 제 2 한정 고리, 그리고 이동식 한정 블록을 이동시키는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 압력을 제어하기 위한 장치는 상부 전극을 추가로 포함하며, 이때 한개 이상의 홀더는 이동식 제 1 한정 고리, 이동식 제 2 한정 고리, 그리고 이동식 한정 블록의 일부 이상을 상부 전극의 하부면 위 위치로 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 한개 이상의 홀더가 이동식 제 1 한정 고리를 기판의 평면과 같은 평면 상의 표면에, 또는 기판의 평면 아래의 평면 상의 표면에 기대도록 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 이동식 제 1 한정 고리와 이동식 제 2 한정 고리 사이에 스페이서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 최대 간격을 형성하기 위해 제 1 한정 고리로부터 이격된 위치로부터, 이동식 제 2 한정 고리가 이동식 제 1 한정 고리에 기대는 위치인 스페이서로 이격된 위치까지, 상기 한개 이상의 홀더가 이동식 제 2 한정 고리를 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는 이동식 제 2 한정 고리와 이동식 한정 블록 사이에 위치하여 홀더에 연결되는 이동식 제 3 한정 고리를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  9. 압력을 제어하기 위한 장치로서,
    - 진공 챔버,
    - 진공 챔버와 유체로 연결되는 배기 포트,
    - 진공 챔버와 유체로 연결되는 기체 소스, 그리고
    - 웨이퍼 영역 압력 제어 장치
    로 구성되는 압력을 제어하기 위한 장치로서, 이때 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는,
    - 한개 이상의 고리,
    - 상기 한개 이상의 고리에 인접하게 위치하는 다수의 간격, 그리고
    - 상기 다수의 간격의 영역을 감소시키도록 상기 한개 이상의 고리를 이동시키기 위한 콘트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력을 제어하기 위한 장치.
  10. 웨이퍼 영역 압력을 제어하기 위한 방법으로서, 이 방법은,
    - 진공 챔버 내에 기판을 위치시키고,
    - 진공 챔버로 기체 소스를 제공하며,
    - 진공 챔버로부터 기체를 배출하고, 그리고
    - 100%보다 큰 웨이퍼 영역 압력 제어 범위를 제공하도록 한개 이상의 고리를 이동시키는 단계를 포함하며,
    상기 한개 이상의 고리를 이동시키는 상기 단계는,
    - 이동식 제 1 한정 고리, 이동식 제 2 한정 고리, 그리고 한정 블록을 웨이퍼 영역 압력 제어 시점으로 낮추고, 이때 이동식 제 1 한정 고리는 진공 챔버의 바닥에 기대고, 이동식 제 2 한정 고리는 이동식 제 1 한정 고리와 이동식 제 2 한정 고리를 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 1 한정 고리로부터 이격되며, 이때 한정 블록은 이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록을 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 2 한정 고리로부터 이격되며, 그리고
    - 이동식 제 2 한정 고리가 이동식 제 1 한정 고리에 기대어 스페이서에 의해 이동식 제 1 한정 고리로부터 이격될 때까지 이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록을 낮추며, 이때 한정 블록은 이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록을 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 2 한정 고리로부터 이격되는,
    이상의 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 영역 압력을 제어하기 위한 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 한개 이상의 고리를 이동시키는 상기 단계는,
    - 한정 블록이 이동식 제 2 한정 고리에 기대도록 한정 블록을 낮추는
    단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 이동식 제 1 한정 고리, 이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록을 낮추는 상기 단계는,
    - 이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록 사이에 이동식 제 3 한정 고리를 낮추는
    과정을 추가로 포함하며, 이때 이동식 제 3 한정 고리는 이동식 제 2 한정 고리로부터 이동식 제 3 한정 고리를 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 2 한정 고리로부터 이격되고, 한정 블록은 한정 블록으로부터 이동식 제 3 한정 고리를 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 3 한정 고리로부터 이격되며, 그리고
    이동식 제 2 한정 고리와 한정 블록을 낮추는 단계는
    - 이동식 제 3 한정 고리를 추가로 낮추는 과정을 포함하며, 이때 이동식 제 3 한정 고리는 한정 블록으로부터 이동식 제 3 한정 고리를 이격시키는 최대 거리만큼 한정 블록으로부터 이격되고, 이동식 제 3 한정 고리는 이동식 제 2 한정 고리로부터 이동식 제 3 한정 고리를 이격시키는 최대 거리만큼 이동식 제 2 한정 고리로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 한개 이상의 고리를 이동시키는 상기 단계는,
    - 이동식 제 3 한정 고리가 이동식 제 2 한정 고리에 기대어 스페이서에 의해 이동식 제 2 한정 고리로부터 이격될 때까지 이동식 제 3 한정 고리와 한정 블록을 낮추는 과정을 추가로 포함하고,
    이때, 한정 블록으로부터 이동식 제 3 한정 고리를 이격시키는 최대거리만큼 이동식 제 3 한정 고리로부터 한정 블록이 이격되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 한개 이상의 고리를 이동시키는 상기 단계는, 한정 블록이 제 3 한정 고리에 기댈 때까지 한정 블록을 낮추는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 웨이퍼 영역 압력 제어 장치에 사용하기 위한 이동식 한정 고리 장치로서, 이때, 상기 한정 고리 장치는 이동식 한정 블록과, 이동식 한정 고리 장치 및 이동식 한정 블록를 올리고 내리기 위한 콘트롤러를 포함하며, 이때, 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는 배기 포트 및 기체 소스에 유체연결되는 진공 챔버에 사용되며, 상기 이동식 한정 고리 장치는,
    - 제 1 한정 고리, 그리고
    - 제 1 한정 고리에 부착된 제 1 스페이서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동식 한정 고리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 이동식 한정 고리 장치는 제 2 한정 고리를 추가로 포함하고, 이때, 상기 제 1 스페이서는 제 1 한정 고리와 제 2 한정 고리 사이에 간격을 제공하며, 상기 스페이서가 제 2 한정 고리에 부착되지 않는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 제 1 스페이서는 제 1 한정 고리와 제 2 한정 고리 사이에 0.005~0.060 인치의 최소 간격을 제공하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 제 1 한정 고리의 두께가 0.045~0.180 인치 사이인 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 제 2 한정 고리의 두께가 0.045~0.180 인치 사이인 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 진공 챔버는 상부 전극을 추가로 포함하고, 상기 한정 고리의 내경은 상부 전극 외경보다 커서, 한정 고리가 상부 전극을 둘러싸는 수직 높이로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 한정 고리는 한정 고리 내경과 상부 전극 외경 사이에 0.0125~0.0500 사이의 간격을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 제 2 한정 고리와 한정 블록 사이에 간격을 제공하기 위해 제 2 스페이서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  24. 제 17 항에 있어서, 제 2 한정 고리와 한정 블록 사이에 간격을 제공하기 위해 제 2 스페이서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 이동식 한정 고리 장치는,
    - 제 3 한정 고리, 그리고
    - 제 2 한정 고리와 제 3 한정 고리 사이에 간격을 제공하는 제 2 스페이서
    를 추가로 포함하고, 이때, 제 2 스페이서가 제 2 한정 고리에 부착되지만 제 3 한정 고리에는 부착되지 않는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 콘트롤러는 행거를 포함하고, 상기 제 1, 2, 3 한정 고리는 행거를 수용하도록 만들어지며, 상기 행거는 최대 간격으로부터 최소간격으로 제 1, 2, 3 한정 고리를 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  27. 제 16 항에 있어서, 제 1 스페이서가 제 1 한정 고리의 표면에 범프(bump)를 형성하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  28. 웨이퍼 영역 압력 제어 장치에 사용하기 위한 이동식 한정 고리 장치로서, 이때, 상기 이동식 한정 고리 장치는 이동식 한정 블록과, 이동식 한정 고리 장치 및 이동식 한정 블록을 올리고 내리기 위한 행거를 포함하며, 상기 웨이퍼 영역 압력 제어 장치는 배기 포트와 기체 소스에 유체 연결되는 진공 챔버에 사용되며, 상기 이동식 한정 고리 장치는,
    - 상기 행거를 수용하도록 만들어진 제 1 한정 고리,
    - 상기 행거를 수용하도록 만들어진 제 2 한정 고리로서, 이때, 행거는 제 1 한정 고리와 제 2 한정 고리간 간격을 변화시키는, 이러한 제 2 한정 고리,
    - 제 1 한정 고리에 부착되어 제 1, 2 한정 고리 사이에 배치되는 제 1 스페이서로서, 이때, 제 1 스페이서는 제 2 한정 고리에 부착되지 않으며, 상기 스페이서는 제 1, 2 한정 고리 사이에 0.005~0.060 인치의 최소 간격을 제공하는, 이러한 제 1 스페이서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 제 1 스페이서가 제 1 한정 고리의 표면으로부터 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 이동식 한정 고리 장치.
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