KR101280184B1 - 플라즈마 프로세싱을 위해 ｒｆ 전력 및 공정 가스를 공급하는 가스 분배 부재 - Google Patents

플라즈마 프로세싱을 위해 ｒｆ 전력 및 공정 가스를 공급하는 가스 분배 부재 Download PDF

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Abstract

플라즈마 처리 장치는 공정 가스 및 무선 주파수 (RF) 전력을 샤워헤드 전극에 공급하는 가스 분배 부재를 포함한다. 가스 분배 부재는 샤워헤드 전극의 백사이드에 있는 하나 이상의 플레넘에 동일하거나 상이한 플로우 레이트로 동일한 공정 가스 또는 상이한 공정 가스를 공급하는 복수의 가스 통로를 포함할 수 있다. 가스 분배 부재는 샤워헤드 전극과 기판이 지지되는 바닥 전극 사이의 갭에서 처리되는 반도체 기판을 건너 원하는 공정 가스 분배가 획득되는 것을 제공한다.
Figure R1020067024030
반도체 기판, 챔버, 플라즈마 처리

Description

플라즈마 프로세싱을 위해 ＲＦ 전력 및 공정 가스를 공급하는 가스 분배 부재{GAS DISTRIBUTION MEMBER SUPPLYING PROCESS GAS AND RF POWER FOR PLASMA PROCESSING}
배경
에칭, 물리적 증기 증착 (PVD), 화학적 증기 증착 (CVD), 이온 주입, 및 애싱 (ashing) 또는 레지스트 제거를 포함하는 기술에 의해 기판을 처리하는데 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 최근, 줄어드는 피쳐 크기 및 신규 재료의 구현 때문에, 플라즈마 공정의 상태를 제어하기 위한 플라즈마 처리 장치의 개선이 요구된다.
요약
샤워헤드 전극 및 샤워헤드 전극과 열적 접촉된 히터를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공되며, 여기서 히터는 샤워헤드 전극의 적어도 일부를 임계 온도 이상으로 가열하도록 동작가능하다. 또한, 탑 플레이트가 장치에 제공되어 샤워헤드 전극의 온도를 제어하거나 히터와 협력하여 샤워헤드 전극에서 소정 온도를 유지할 수도 있다.
일 실시형태에서, 샤워헤드 전극 어셈블리는 진공 챔버의 내부에 탑재되기에 적합한 샤워헤드 전극; 샤워헤드 전극에 부착되는 무선 주파수 (RF) 분배 (distribution) 부재로서, 온도 제어되는 진공 챔버의 탑 월 (top wall) 의 개구 내로 축방향으로 연장되기에 적합한 제 1 부분, 및 샤워헤드 전극 위에서 측면으로 연장되는 제 2 부분을 포함하며, 샤워헤드 전극을 통해 복수의 접촉 포인트로의 RF 경로를 제공하는 상기 무선 주파수 (RF) 분배 부재; 및 RF 분배 부재에 부착되고, 샤워헤드 전극에 진공 챔버의 탑 월과 RF 분배 부재의 제 2 부분 사이의 열 경로를 제공하도록 채택된 열 경로 부재를 포함한다. 다른 실시형태에서, RF 분배 부재는 또한, 샤워헤드 전극에 공정 가스를 공급하는 적어도 하나의 가스 통로를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 샤워헤드 전극 어셈블리는 진공 챔버의 내부에 탑재되도록 적응된 샤워헤드 전극; 샤워헤드 전극에 부착된 가스 분배 부재; 가스 분배 부재에 부착된 열 경로 부재; 및 열 경로 부재에 부착된 히터를 포함하며, 여기서 히터는 가스 분배 부재 및 열 경로 부재를 통해 샤워헤드 전극에 열을 전달한다. 다른 실시형태에서, 가스 분배 부재는 샤워헤드 전극에 RF 전력을 분배하는 전기 전도성 물질일 수 있다.
또한, 플라즈마 에칭 챔버의 히터에 전력을 인가하는 단계; 히터로부터 샤워헤드 전극으로 열을 전도함으로써 플라즈마 에칭 챔버의 샤워헤드 전극의 적어도 일부를 소정 온도로 가열하는 단계; 샤워헤드 전극을 통해 플라즈마 에칭 챔버에 공정 가스를 공급하는 단계; 및 샤워헤드 전극에 RF 전력을 인가하고 공정 가스를 플라즈마 상태로 에너지를 가함으로써 플라즈마 에칭 챔버의 반도체 기판을 에칭하는 단계를 포함하며, 히터에 인가되는 전력 및 샤워헤드 전극에 인가되는 전력은 열 경로 부재에 의해 서로 전기적으로 절연된, 플라즈마 에칭 제어 방법이 제공된 다.
도면의 간단한 설명
도 1, 2, 4, 및 5 는 샤워헤드 전극 어셈블리의 바람직한 실시형태를 나타낸다.
도 3 은 샤워헤드 전극 어셈블리의 바람직한 동작 방법을 나타낸다.
도 6 은 샤워헤드 전극의 바람직한 실시형태가 동작될 때의 온도를 나타낸다.
도 7 은 예시적인 포토레지스트 에칭 레이트에 대한 샤워헤드 전극 온도의 영향을 나타낸다.
도 8 은 C4F6/O2 에칭 가스를 이용하는 예시적인 포토레지스트 에칭 레이트에 대한 샤워헤드 전극 온도의 영향을 나타낸다.
도 9a 내지 9d 는 패터닝된 포토레지스트의 80,000x 에서 찍은 현미경사진이다.
도 10 및 도 11 은 가스 분배 부재의 바람직한 실시형태를 나타낸다.
도 12 는 서브어셈블리 부착의 바람직한 실시형태를 나타낸다.
발명의 상세한 설명
플라즈마 공정 결과를 변경하기 위해 플라즈마 화학물, 이온 에너지, 밀도, 및 분포, 전자 온도 등에 대한 제어가 요구된다. 이러한 플라즈마 파라미터 제어뿐 아니라, 플라즈마를 한정하는 플라즈마 챔버의 표면의 온도가 플라즈마 화학 물을 제어하여 웨이퍼와 같은 반도체 기판에 대한 플라즈마 공정 결과를 제어하는데 이용될 수도 있다.
플라즈마 에칭 공정 (산화물 에칭과 같은) 에 이용되는 샤워헤드 전극의 온도는 광범위하게 변경될 수 있다. 단일 웨이퍼 플라즈마 에칭 챔버에서 일련의 웨이퍼를 에칭할 때, 무선 주파수 (RF) 전력 샤워헤드 전극의 다양한 부분의 온도는 시간에 따라 변하고 샤워헤드 전극 중앙부가 RF 전력 샤워헤드 전극에 의해 생성되는 열에 의해 에지부보다 더 가열될 수 있는 것이 관측되었다. 예를 들어, 샤워헤드 전극의 중앙과 에지 사이의 온도 차이는 약 100 ℃ 이상일 수 있다. 이러한 온도 편차는 전극이 더 높은 전력 레벨 (예를 들어, 3,000 내지 6,000 와트) 에서 동작할 때 더욱 현저하고, 플라즈마 에칭의 불균일성을 유발할 수 있다. 따라서, RF 전력 샤워헤드 전극의 온도 편차를 감소시키는 것은 생산 런 동안 웨이퍼의 더욱 균일한 플라즈마 에칭을 제공할 수 있다. 또한, 생산 런 동안 RF 전력 전극의 최소 온도를 유지하는 것은 포토레지스트 선택성을 향상시킬 수 있다.
사용 도중 생성되는 열에 의한 RF 전력 샤워헤드 전극의 온도의 변동의 관점에서, 히터는 RF 전력 샤워헤드 전극의 중앙부 및 에지부를 요구되는 온도 범위 내로 유지하기 위해, 바람직하게는, 중앙으로부터 에지까지의 온도 편차가 25 ℃ 보다 작게 유지하기 위해 히터가 제공된다. RF 전력 샤워헤드 전극을 가열하는 것과 함께 챔버의 탑 월 (탑 플레이트) 과 같은 온도 제어 부재를 냉각함으로써, 플라즈마 처리 장치의 동작 동안 RF 전력 샤워헤드 전극에 바람직한 온도 분포가 제공될 수도 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 샤워헤드 전극의 중앙부와 에지부 사이의 온도 차이는 실리콘 산화물과 같은 유전 물질의 플라즈마 에칭 고 종횡비 개부와 같은 플라즈마 공정의 균일성을 향상시키는데 유효한 범위에서 유지될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 플라즈마 처리 장치는 히터, 온도 제어되는 열 싱크, 및 RF 전력 샤워헤드 전극을 포함한다. 이 실시형태의 플라즈마 처리 장치는 샤워헤드 전극의 온도가 샤워헤드 전극의 액티브 가열 및 액티브 냉각에 의해 제어될 수 있게 한다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른, 히터 및 상부 샤워헤드 전극 온도 제어 시스템을 포함하는 플라즈마 처리 장치 (100) 의 단면도이다. 도 1 에서, 플라즈마 처리 장치 (100) 는 진공 챔버 (150) 내에 히터 (700) 가 제공되고, 온도 제어기 (900) 가 제공된다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 에칭 챔버와 같은 진공 챔버 (150) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 및 기판 지지대 (300) 를 내부에 포함하고, 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 기판 지지대 (300) 는 갭 (400) 에 의해 분리되어 있고, 그 갭 (400) 내에서 기판이 처리된다. 상부 샤워헤드 전극 (200) 은 기판의 노출된 표면에 반응 가스를 분배하기 위해 구멍난 또는 투과성의 평면 또는 비평면 표면을 포함한다. 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 상부에는 가스 분배 부재 (500) 가 제공되며, 가스 분배 부재 (500) 는 진공 챔버 (150) 외부의 가스 공급원 (550) 으로부터 상부 샤워헤드 전극 (200) 으로 공정 가스를 공급한다. 또한, 가스 분배 부재 (500) 는 전도성이고 진공 챔버 (150) 외부의 RF 전력 공급원 (570) 으로부터 상부 샤워헤드 전극 (200) 으로 RF 전력을 공급한다.
또한, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 히터 (700) 는 가스 분배 부재 (500) 의 수평으로 연장되는 부분 상에 위치하여, 히터 (700) 는 열전도성 절연체 (600) 및 가스 분배 부재 (500) 를 통해 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 열을 제공하며, 여기서 절연체 (600) 는 히터 (700) 와 가스 분배 부재 (500) 사이에 제공된다. 절연체 (600) 는, 히터 (700) 로부터의 열은 가스 분배 부재 (500) 로 전도되게 하는 반면 히터 (700) 를 가스 분배 부재 (500) 로부터 전기적으로 절연시키는 기능을 하는 열전도성의 전기적 절연체이다. 따라서, 가스 분배 부재 (500) 를 통해 전송되는 RF 전력은 히터 (700) 로 공급되는 전력으로부터 전기적으로 절연되어 있고, 반면, 히터 (700) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이의 열전도는 여전히 허용한다.
상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 제어하기 위해, 상부 샤워헤드 전극 (20) 의 온도 (T) 를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서 (950) 와 같은 임의의 적합한 온도 모니터링 배열을 이용하는 온도 제어기 (900) 가 제공된다. 온도 센서 (950) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 근접하여 위치되는 광섬유 온도 감지 소자를 포함할 수 있고, 또는 온도 센서 (950) 가 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 열적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 온도 센서 (950) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 에지부의 부근에 위치된다. 온도 제어기 (900) 는, 온도 센서 (950) 에 의해 제공되는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도 T 를 나타나는 데이터/신호에 기초하여, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도가 소정 온도 (Tp) 로 증가되어야 하는지 여부를 판정하는데 이용될 수 있다. T 가 Tp 보다 작은 경우, 온도 제어기 (900) 는 전력 공급원 (550) 을 활성화시켜 히터 (700) 에 전력을 공급하여 히터 (700) 의 온도를 증가시키고, 차례로 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 증가시키도록 동작가능하다.
히터 (700) 는 교류 전류 (AC) 또는 직류 전류 (DC) 전력 공급원 (250) 에 의해 전력을 공급받을 수도 있고, AC 또는 DC 전력 공급원 (250) 은 전술한 바와 같이 온도 제어기 (900) 에 의해 제어된다.
또한, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 히터 (700) 는 챔버의 진공 밀봉된 상부 월을 형성하는 온도 제어 탑 플레이트 (800) 에 의해 지지된다. 탑 플레이트 (800) 는 전기적으로 접지되고, 역시 온도 제어 장치 (900) 에 의해 제어되고 탑 플레이트 (800) 를 따라 흐르는 유체를 냉각시키기 위한 온도 냉각기를 포함할 수 있는 유체 제어 장치 (850) 를 제공받을 수 있다. 또는, 탑 플레이트 (800) 는 유체 제어 장치 (850) 없이 연속적 또는 불연속적 방식으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 유체 제어 장치 (850) 를 이용하지 않고 물이 탑 플레이트 (800) 를 통해 연속적으로 흐를 수도 있다.
온도 제어기 (900) 가 이용되는 경우, 탑 플레이트의 온도는 원하는대로 조절될 수 있다. 예를 들어, T 가 Tp 보다 높을 경우, 온도 제어기 (900) 는 유체 제어 장치 (850) 가 냉각 유체를 탑 플레이트 (800) 를 통해 흘리게 하여 히터 (700) 를 냉각시키고, 그 후, 히터 (700) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 대한 열 싱크로 작용하여, 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 냉각시키며, 이에 대해서는 후술하도록 한다. 탑 플레이트 (800) 를 통해 통과하는 그러한 유체는 연속적으로 순환될 수 있고, 온도 제어기 (900) 의 지시에 기초하여, 유체의 온도가 선택적으로 증가되거나 감소될 수 있고, 그리고/또는 유체의 플로우 레이트가 증가되거나 감소될 수 있다.
또한, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 상부 전기 절연체 (630) 가 탑 플레이트 (800) 를 가스 분배 부재 (500) 로부터 전기적으로 절연시키기 위해 이용된다. 또한, 상부 샤워헤드 전극 (200) 및 가스 분배 부재 (500) 를 감싸는 측면 전기 절연체 (620, 640) 가 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 히터 (700) 로부터 절연시키기 위해 이용된다.
기판 지지대 (300) 는 장치 (100) 의 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 대향하는 그 상부 표면 상에 하부 전극 및 선택적인 정전기 척 (ESC) 을 포함한다. 따라서, 플라즈마 처리되는 기판은 기판 지지부 (300) 의 상부 표면상에 기계적으로 또는 정전기적으로 클램핑되거나 클램핑되지 않고 지지될 수도 있다.
제 2 실시형태에서, 장치 (100) 는 히터 (700) 없이 가스 분배 부재 (500) 를 포함할 수 있으며, 여기서, 가스 분배 부재 (500) 는 장치 (100) 내에서 플라즈마 에칭 챔버의 다른 부품들로부터 RF 절연될 수 있다. 이 실시형태에서, 가스 분배 부재 (500) 는 RF 가 가스 분배 부재 (500) 를 통해 투과할 수 있도록 원하는 바와 같이 절연체 (600) 및/또는 다른 절연 부재를 이용하여 RF 절연될 수 있다.
제 2 실시형태에서 또한, 가스 분배 부재 (500) 는 플레이트 (505) 및 축방향으로 연장되는 부재 (508) 를 포함하며, 여기서 축방향으로 연장되는 부재 (508) 는 RF 전력 공급원 (570) 에 전기적으로 연결된 케이블을 수신하는 RF 연결을 포함한다. 따라서, RF 전력 공급원 (570) 으로부터 플레이트 (505) 로, 그 후 플레이트 (505) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이의 접촉 포인트를 통해 상부 샤워헤드 전극 (200) 으로 RF 전력을 공급하기 위해 부재 (508) 가 이용된다. 예를 들어, 플레이트 (505) 는 복수의 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드와 접촉하는 복수의 환상 프로젝션을 포함할 수 있다.
축방향으로 연장되는 부재 (508) 는 가스 공급원 (550) 으로부터, 플레이트 (505) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이의 하나 이상의 플래넘에 공정 가스를 분배하는 기능을 추가적으로 한다. 따라서, RF 전력 및 공정 가스 모두가 가스 분배 부재 (500) 를 통해 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 공급된다. 가스 분배 부재 (500) 를 통해 RF 전력을 공급함으로써, RF 전력이 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 보다 균일하게 공급되어, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 노출된 표면을 따라서 중앙에서 에지까지의 온도 편차를 감소시킬 수 있다. 또한, 그 부재 (500) 를 통해 공정 가스를 공급함으로써, 챔버의 하나 이상의 영역으로 원하는 플로우 레이트로 공정 가스를 전달할 수 있다.
도 3 에서, 제 3 바람직한 실시형태의 장치 (100) 를 동작시키는 바람직한 방법을 나타내었다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 방법은 웨이퍼를 기판 (300) 상에 삽입하는 단계 (1100) 에서 시작한다. 다음으로, 단계 (1200) 에서, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도 센서 (950) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 측정한다.
다음으로, 단계 (1300) 에서, 온도 제어기 (900) 는 측정된 온도 (T) 를 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 대해 원하는 온도에 상응하는 소정 온도 범위 (Tp) 와 비교한다. T 가 Tp 보다 낮은 경우, 단계 (1320) 에서, 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 소정 양만큼 가열하기 위해 히터로 전력이 제공되고, 그 후, 히터 (700) 에 공급된 전력량이 적당한지를 판정하기 위해 단계 (1200) 이 반복된다. T 가 Tp 보다 높은 경우, 단계 (1340) 에서, 냉각 유체가 탑 플레이트를 통해 흐르고, 탑 플레이트 (800) 를 통해 흐른 냉각 유체의 양이 적당한지 여부를 판정하기 위해 단계 (1200) 이 반복된다. T 가 Tp 와 대략 동일한 경우, 단계 (1400) 에서 웨이퍼가 처리되고, 단계 (1500) 에서 제거되며, 그 후, 단계 (1600) 에서, 다른 웨이퍼가 처리될지 여부가 판정된다. 처리될 웨이퍼가 없는 경우, 공정은 단계 (1700) 에서 종료하지만, 처리될 다른 웨이퍼가 있는 경우, 공정이 반복되고 단계 (1100) 에서 웨이퍼가 삽입된다.
온도 제어기는 독립형 (stand-alone) 컴퓨터 또는 내부 논리 스위치와 같은, 임의의 타입의 정보 프로세서일 수 있다.
또한, 제공되는 전력 및 냉각 유체의 양은 공정 및 동작 상태에 따라 원하는 만큼 변경될 수 있다. 예를 들어, T 가 Tp 에 비해 많이 낮은 경우, T 가 Tp 보다 약간 낮은 경우에 비해서, 단계 (1320) 에서 히터 (700) 에 더 많은 전력이 제공될 수 있다.
도 4 에 제 3 실시형태를 나타내었다. 도 4 에서, 제 1 실시형태의 구성요소에 추가적으로, 상부 샤워헤드 전극 (200) 이 (전극 (200) 에 결합되는 그래파 이트 플레이트 엘라스토머와 같은) 백킹 부재 (220) 와 함께 나타나 있으며, 여기서 가스 분배 부재 (500) 는 백킹 부재 (220) 에 부착된다 (예를 들어, 부재 (500) 는 부재 (220) 에 볼트 또는 다른 고정수단으로 고정될 수 있다). 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 백킹 부재 (220) 는 전극 (200) 의 구조적 지지를 향상시키기 위해 제공될 수도 있으며, 가스 분배 부재 (500) 에 접촉 볼트 (225) 에 의해 부착될 수 있다. 또한, 전술한 측면 전기적 절연체 (630, 640) 외에, 전기적으로 절연을 하는 보조 절연체 (650) 가 축방향으로 연장되는 부재 (508) 의 외부 측면 영역과, 히터 (700) 및 탑 플레이트 (800) 의 내부 측면 영역에 제공된다.
제 3 실시형태에서, 백킹 부재 (220) 는 바람직하게는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 엘라스토머 결합에 의해 부착된다 (예를 들어, 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함되는, 공동 양도된 미국 특허 제 6,194,322 B1 및 6,073,577 참조). 부재 (220) 는 갭 (400) 내부로 가스 플로우를 제공하기 위해 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 가스 통로 (206) 와 정렬되는 가스 통로 (226) 를 포함한다. 탑 플레이트 (800) 는 장치 (100) 의 제거가능하고 진공 밀봉된 탑 월을 형성하고, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 제어하기 위해 히터 (700) 와 협력하는 열 싱크로 기능한다.
백킹 부재 (220) 는 바람직하게는, 공정 챔버에서 반도체 기판을 처리하는데 이용되는 공정 가스에 화학적 내구성을 가지고, 전극 재료의 열팽창 계수와 근사적으로 매칭되는 열팽창 계수를 가지고, 그리고/또는 전기적 및 열적으로 전도성인 재료로 형성된다. 백킹 부재 (220) 를 형성하는데 이용될 수 있는 바람직한 재 료는 이에 제한되는 것은 아니지만 그래파이트 및 탄화 규소 (SiC) 를 포함한다.
제 3 실시형태도 또한 전극 (200) 을 둘러싼 접지 전극 (250) 을 특징으로 한다. 이 외부 전극 부재 (250) 는 300 ㎜ 웨이퍼와 같은 대형 웨이퍼 공정에 유용하며, 외부 전극 부재 (250) 에는 또한, 절연체 (600) 및 측면 전기적 절연체 (640) 에 인접하게 외부 전극 부재 (250) 상에 위치하는 백킹 링 (260) 및 전기적으로 접지된 링 (270) 이 제공된다. 이 전극 배열의 보다 상세한 사항은 공동 양도된 미국 특허 출원 제 10/645,665 에서 찾을 수 있으며, 그 관련 사항은 본 명세서에 참조로 포함된다. 필요한 경우, 챔버는 플라즈마 유폐 배열 포위 갭 (400) 을 포함할 수 있으며, 그 상세한 사항은 공동 양도된 미국 특허 제 6,602,381 B1 및 미국 특허 제 5,534,751 에서 찾을 수 있고, 이 발명들은 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
또한, 도 4 의 확대된 부분인 도 5 에 나타낸 바와 같이, 백킹 부재 (220) 와 가스 분배 부재 (500) 사이의 접촉 포인트 (520) 들이 가스 분배 부재 (500) 로부터 상부 샤워헤드 전극 (200) 및 백킹 부재 (220) 에 대향하는 돌출부로서 나타나 있다. 접촉 포인트 (520) 는 도 5 의 단면에서 가스 분배 부재 (500) 로 부터 돌출된 동심 링으로 나타나 있다. 그러나, 접촉 포인트 (520) 는 연속적이거나 불연속적인 링, 이격된 개별 포인트, 또는 RF 전력 전송 및 열 전도가 가능한 임의의 다른 형상의 부재일 수도 있다. 연속적인 접촉 포인트 링이 이용되는 경우, 링과 샤워헤드 전극의 백사이드 사이에 형성된 플래넘들 사이에 가스 유통을 가능하게 하기 위해 링에 채널이 제공될 수 있다. 한편, 상호-유통이 필요하지 않은 경우 채널은 생략될 수도 있으며, 따라서, 접촉 포인트의 일측의 가스가 링의 다른측의 가스와 분리될 것이 의도된다. 예를 들어, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 가스 분배 부재 (500) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이에 3 개의 동심 링이 제공된다.
가스 분배 부재 (500) 의 접촉 포인트 (520) 각각은, 요구되는 RF 및 열 전도성 정도와, 가스 분배 부재 (500) 로부터 상부 샤워헤드 전극 (200) 으로 가스를 공급하기 위해 필요한 면적에 의존하는 접촉 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 가스 분배 부재 (500) 와 백킹 부재 (220) 사이의 플래넘은 그 사이의 가스 통로를 가능하게 하고, 접촉 포인트 (520) 는 RF 및 열 전도성을 가능하게 한다.
바람직하게는, 가스 분배 부재 (500) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이의 접촉 포인트 (520) 에 의해 제공되는 접촉 영역은, 가스 분배 부재 (500) 의 전체 표면적의 0.1 % 내지 99.9 %, 예를 들어, 1 내지 5 %, 5 내지 15 %, 15 내지 30 %, 30 내지 45 %, 45 내지 60 %, 60 내지 75 %, 75 내지 90 % 또는 90 내지 99.9 % 의 차수이다.
예시적인 실시형태에서, 접촉 포인트 (520) 는 집적되어 형성된 4 개의 연속적인 링으로서 제공되며, 그 각각의 넓이는 0.5 인치이다. 이 실시형태에서, 외부 직경이 약 12.2”인 가스 분배 부재 (500) 상에서, 제 1 링은 약 2.5”의 내부 직경과 3”의 외부 직경을 가지고, 제 2 링은 약 5”의 내부 직경과 5.5”의 외부 직경을 가지고, 제 3 링은 약 8”의 내부 직경과 8.5”의 외부 직경을 가지고, 제 4 링은 약 11”의 내부 직경과 11.5”의 외부 직경을 가지며, 여기서 상부 샤워헤드 전극 (200) 은 가스 분배 부재 (500) 와 실질적으로 동일한 직경을 가진다. 이 실시형태에서, 콘택트 면적은 가스 분배 부재 (500) 의 전체 면적의 15 내지 20 % 이다.
또한, 상부 샤워헤드 전극 (200) 은, 리액터 및/또는 그 안에서 수행되는 공정에 따라 임의의 필요한 치수 또는 구성의 몇 개의 가스 출구 또는 다수의 가스 출구를 가질 수 있으며, 갭 (400) 은 임의의 필요한 스페이싱, 예를 들어, 1”내지 10”, 2”내지 5” 또는 3”내지 6”일 수 있다. 예를 들어, 갭이 6 ㎝ 이상으로 큰 경우, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 중앙에 단지 소수의 가스 출구가 제공될 수 있는 반면, 가스 분배 부재 (500) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이에서 예를 들어 99 % 와 같이 90 % 이상의 높은 접촉 면적을 제공한다.
또한, 접촉 볼트 (225) 를 나타내었으며, 접촉 볼트 (225) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 및 백킹 부재 (220) 를 가스 분배 부재 (500) 에 고정하며, 여기서 가스 분배 부재 (500) 는 백킹 부재 (220) 및 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 지지한다. 예를 들어, 부재 (500) 를 통과하는 접촉 볼트 (225) 는 부재 (220) 의 스레드된 (threaded) 구멍에 스레드될 수 있다.
전극 (200) 의 온도는, 히터 (700), 탑 플레이트 (800), 온도 센서 (950), 전력 공급원 및 온도 제어기 (900) 를 이용하는 것 외에도 히터 (900) 와 탑 플레이트 (800) 사이의 온도 전도를 제어함으로써 더욱 제어될 수 있다.
예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 히터 (700) 가 열 초크 (750) 를 형 성하는 프로젝션을 포함할 수도 있고, 또는 장치 (100) 가 히터 (700) 와 분리된 열 초크 (750) 를 포함할 수도 있으며, 바람직하게는 열 초크 (750) 는 초크 링이다. 두 가지 형태의 열 초크 (750) 도 열 흐름에 대한 저항을 제공하고 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 사이의 열 전도를 억제하며, 여기서 열 흐름을 제어하기 위해 열 초크 (750) 의 크기 및 재료는 조정될 수 있다. 예를 들어, 더 낮은 열 흐름이 필요한 경우 열 초크 (750) 는 더 좁을 수 있고, 또는 열 전도성이 낮은 재료로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 열 전도성을 제어하기 위해 열 초크 (750) 의 크기가 정해지며, 열 초크 (750) 와 히터 (700) 사이의 접촉 면적은 히터 면적의 1 % 내지 100 % 의 범위, 예를 들어, 1 내지 5 %, 5 내지 15 %, 15 내지 30 %, 30 내지 45 %, 45 내지 60 %, 60 내지 75 %, 75 내지 90 % 또는 90 내지 100 % 의 범위일 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 열 초크 (750) 는 각각 1 인치의 넓이인 3 개의 별개의 연속적인 링으로 제공된다. 이 실시형태에서, 3”의 내부 직경 및 16.7”의 외부 직경을 가지는 히터 (700) 상에서, 제 1 링은 3”의 내부 직경 및 4”의 외부 직경을 가지고, 제 2 링은 10.5”의 내부 직경 및 11.5”의 외부 직경을 가지고, 제 3 링은 15.6”의 내부 직경 및 16.6”의 외부 직경을 가진다. 이 실시형태에서, 열 초크 (750) 와 히터 (700) 사이의 접촉 면적은 히터 (700) 의 전체 면적의 20 내지 25 % 의 범위이다.
열 초크 (750) 는 임의의 재료로 제조될 수 있으나, 바람직하게는 히터 (700) 및/또는 탑 플레이트 (800) 에 이용되는 재료와 동일하거나 그보다 낮은 열 전도성을 갖는 재료로 제조된다. 예를 들어, 열 초크 (750) 는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸로 제조될 수 있으나, 바람직하게는 히터 (700) 및 탑 플레이트 (800) 가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 경우 더 낮은 열 전도성을 가지는 스테인레스 스틸로 제조된다.
또한, 열 초크 (750) 가 히터 (700) 와 집적되는 경우, 히터 (700) 는, 탑 플레이트 (800) 의 오버사이즈된 개구 (미도시) 를 통해 열 초크 (750) 의 표면의 스레드된 개구로 연장될 수도 있는 고정수단으로 탑 플레이트 (800) 에 부착될 수도 있다. 열 초크 (750) 가 히터 (700) 와 별개 피스인 경우, 전술한 바와 같이 열 초크 (750) 는 탑 플레이트 (800) 에 부착될 수 있고, 열 초크 (750) 의 개구를 통과하는 추가적인 볼트가 히터 (700) 의 스레드된 개구 내로 스레드될 수 있다.
부착 볼트가 탑 플레이트의 외부에서 밀봉되지 않은 경우, 열 초크, 히터 및 샤워헤드 어셈블리의 부착 포인트는 진공 밀봉된 영역으로 한정될 수 있다. 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 그러한 진공 밀봉된 영역이 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 사이에서 O-링 (95) 에 의해 제공될 수도 있다. O-링은 또한 다양한 구성요소 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, O-링 (95) 은 탑 플레이트 (800) 와 히터 (700) 사이, 히터 (700) 와 절연체 (600) 사이, 절연체 (600) 와 가스 분배 플레이트 (500) 사이, 및/또는 히터 (700) 와 전기 접지 링 (270) 사이에 진공 밀봉된 영역을 생성하기 위해 이용될 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상부 샤워헤드 전극 (200) 은 바람직하게는 RF 에 의해 전력공급된다. 그러나, 상부 샤워헤드 전극 (200) (및 하부 전극) 은 전지적으로 접지되었거나 전력공급될 수도 있으며, 여기서 바람직하게는, 무선 주파수 (RF) 또는 직류 전류 (DC) 전력 공급원에 의해 전력이 제공된다. 플라즈마 공정을 위해 바람직하게는, 하나의 전극이 2 개 이상의 주파수 (예를 들어, 2 ㎒ 및 27 ㎒) 의 RF 전력에 의해 RF 전력공급되며, 그 동안 다른 전극은 접지된다. 예를 들어, 공동 양도된 미국 특허 제 6,391,787 호를 참조하고, 그 전체 개시가 본 명세서에 참조로서 포함된다.
제 4 실시형태에서, 예를 들어, 실리콘 산화물과 같은 층에서 피쳐, 예를 들어 높은 종횡비 접촉 (HARC) 과 같은 피쳐를 에칭하는데 이용되는, 패터닝된 포토레지스트 (PR) 의 개구에 형성되는 스트라이에이션 (striation) 을 최소화하도록 상부 샤워헤드 전극의 온도 제어된다. 좁은 피쳐를 에칭하는데 발생하는 문제점의 하나는 위에 놓인 PR 사이드월에 스트라이에이션이 생길 수도 있다는 것이다. 스트라이에이션은 거친 PR 사이드월을 야기하는 수직으로 연장되는 불규칙성이다. 에칭에서 PR 이 마스크로서 이용되고 있기 때문에, 그러한 불규칙성은 밑에 놓인 층으로 전도된다. 실리콘 산화물과 같은 밑에 놓인 층의 스트라이에이션은 금속과 같은 재료를 에칭된 피쳐내로 채우는 것을 어렵게 만들고 불규칙 형상 피쳐로 인해 신뢰성 및 성능 문제를 야기할 수도 있다. 이러한 이유로, 포토레지스트에 선택적이고, 에칭 스톱을 생성하지 않고, 스트라이에이션의 발생을 감소시키는 산화물 에칭 공정을 제공할 것이 요구된다.
PR 의 에칭 레이트를 최소화하여 PR 의 손실 및 PR 에서 스트라이에이션의 정도를 최소화하기 위해, 상부 샤워헤드 전극의 온도는 상승된 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 히터 (700) 를 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 함께 이용함으로써, 약 75℃ 로부터 약 225℃ 로의 예시적인 상부 샤워헤드 전극의 온도 증가는 PR 상에 중합체의 증착 및 중합체 빌드업, 즉, 약 20 Å/분으로부터 약 마이너스 540 Å/분으로의 에칭 레이트의 감소를 야기하며, 여기서 음의 에칭 레이트는 PR 상의 중합체의 증착 및 중합체 빌드업에 상응한다.
이것을 도 8 에 더욱 상세히 나타내었으며, 예시적인 상부 샤워헤드 전극 온도의 대응하는 PR 에칭 레이트에 대한 영향을 도시하였다. 도 8 에서, 실리콘 산화물 층의 피쳐를 에칭하기 위해 패터닝된 PR 의 개구를 통해 C4F6/O2 에칭 가스가 공급되며, 여기서 상부 샤워헤드 전극은 20℃ 내지 80℃ 의 온도 범위를 가지고 샤워헤드 온도는 그 에지 영역에서 측정된 것이다. 도 8 에서, 에칭 레이트가, 20℃ 의 샤워헤드 전극을 이용할 때의 약 250 Å/분으로부터, 80℃ 의 샤워헤드 전극을 이용하면 마이너스 1000 Å/분, 즉 음의 에칭 레이트 (즉, 중합체 빌드업) 로 감소하는 것이 나타나 있다.
또한, 도 9a 내지 9d 는 에칭하는 동안 유발되는 스트라이에이션에 대한 상부 전극 온도의 영향 (도 9a 에서 70℃, 도 9b 에서 90℃, 도 9c 에서 105℃, 도 9d 에서 130℃) 을 나타내는 현미경 사진이다. 도 9 a 가 가장 낮은 온도인 70℃ 의 예이고, 도 9b 가 두번째로 낮은 온도인 90 ℃ 의 예이며, PR 의 개구의 외주 주변의 스트라이에이션이 더 높은 샤워헤드 전극 온도에서 감소되었다. 이 것은 도 9c 및 도 9d 에 더 나타나 있으며, 온도가 각각 105 ℃ 및 130 ℃ 로 점진적으로 계속 증가하며, 또한, 증가된 상부 샤워헤드 전극 온도 때문에 PR 의 개구의 외주 주변의 스트라이에이션의 감소를 나타낸다.
따라서, 증가된 온도를 갖는 상부 샤워헤드 전극은 플라즈마 에칭 동안 PR 에서 형성되는 스트라이에이션의 감소를 야기할 수 있다.
A. 히터
히터 (700) 는 임의의 타입의 액티브 히터를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 히터 (700) 는 적어도 하나의 저항 가열 소자를 갖는 금속 플레이트를 포함하며, 저항 가열 소자는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 균일한 가열을 제공하도록 플레이트를 가열한다. 임의의 히터 구성이 이용될 수도 있지만, 열 전도성 플레이트와 조합된 저항 가열 소자가 바람직하며, 여기서 플레이트는 바람직하게는 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 제조되고, 바람직하게는 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 양립가능한 형상으로 가공된다. 예를 들어, 히터 (700) 는 캐스트 알루미늄 합금의 플레이트에 적어도 하나의 저항 가열 소자를 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에서 따르면, 온도 제어기 (900) 가 전력 공급원 (250) 이 히터 (700) 에 전력을 전달하도록 동작시킬때 히터 (700) 가 열을 제공하며, 여기서 온도 제어기는 전력 공급원 (250) 의 제어를 통해 히터 사이클 타임 및 가열 상태를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 80 ℃ 내지 200 ℃, 예를 들어, 100 ℃ 내지 120 ℃, 120 ℃ 내지 140 ℃, 140 ℃ 내지 160 ℃, 또는 160 ℃ 내지 180 ℃ 의 온도를 유지하기 위해, 히터 (700) 는 10 또는 12 초 펄스 사이클로 약 7000 와트 까지 전력을 공급받을 수 있다.
히터 (700) 는 바람직하게는, 탑 플레이트 (800) 와 소정의 열 인터페이스 특성으로 열 접촉된다 (즉, 히터가 간접적으로 탑 플레이트와 접촉하거나 또는 하나 이상의 열 전도 재료가 히터와 탑 플레이트 사이에 개재될 수 있다). 이러한 열 인터페이스 특성은 히터 (700) 가 탑 플레이트 (800) 와 조합되어 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 제어할 수 있게 한다. 히터는 또한 필요한 경우 상부 샤워헤드 전극으로부터 열을 제거하기 위한 열 경로의 일부로 이용될 수도 있으며, 여기서 히터 (700) 는 반대로 탑 플레이트 (800) 에 의해 냉각될 수 있다. 히터 (700) 는 또한, 탑 플레이트 (800) 가 히터 (700) 를 지지할 수 있게 하기 위해, 챔버 외부로부터 탑 플레이트 (800) 의 개구 (미도시) 를 통해 연장될 수도 있는 고정수단으로 탑 플레이트 (800) 에 부착될 수도 있다.
히터 (700) 는 또한 기판의 플라즈마 공정 동안, 즉 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 하부 전극 사이에 플라즈마가 생성되고 있을 때 활성화될 수도 있다. 예를 들어, 플라즈마를 생성하기 위해 상대적으로 낮은 레벨의 적용 전력을 이용하는 플라즈마 공정 동작 동안, 히터 (700) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 원하는 온도 범위 내에서 유지하기 위해 활성화될 수도 있다. 유전체 물질 에칭 공정과 같이 상대적으로 높은 전력 레벨을 이용하는 다른 플라즈마 공정 동작 동안에는, 연속적인 작동 사이에 상부 샤워헤드 전극 (200) 온도가 충분히 높게 유지될 수도 있어서, 상부 샤워헤드 전극 (200) 이 최하 또는 기준 온도 미만으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 히터 (700) 가 활성화될 필요가 없다.
플라즈마 처리 장치에서 RF 전력 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 의해 생성되는 열은 히터의 이용 없이 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도 변화를 유발할 수도 있다. 바람직한 플라즈마 처리 장치에서 상부 샤워헤드 전극 (200) 기준 온도를 소정 온도 이상으로, 예를 들어, 플라즈마 공정 요구 및 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 의해 생성되는 열에 따라 80 ℃ 이상으로, 100 ℃ 이상으로, 또는 심지어 150 ℃ 이상으로 유지하기 위해 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 의 조합이 이용될 수도 있다. 바람직하게는, 생산 런의 초기 웨이퍼의 공정 전체동안 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 기준 온도를 획득하고 유지하는데, 또는 웨이퍼의 배치가 챔버에서 하나씩 처리되는 생산 런 동안 처리되는 각 웨이퍼에 대한 기준 샤워헤드 전극 온도를 유지하는데 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 의 조합이 이용될 수 있다.
상이한 열 팽창에 기인하는 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 사이의 대향 표면의 골링 (galling) 을 최소화하기 위해, 히터 (700) 와 탑 플레이트 (800) 의 대향 표면 사이에 윤활 재료 (700) 가 제공될 수 있다. 이와 다르게는, 열 초크 (750) 와 히터 (700) 의 대향 표면 사이에 그리고 열 초크 (750) 와 탑 플레이트 (800) 의 대향 표면 사이에 윤활 재료가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 윤활 재료층 (760) 이 히터 (700) 의 상부 표면과 탑 플레이트 (800) 의 하부 표면 사이에 배치될 수 있다. 윤활 재료의 바람직한 위치는 O-링 밀봉에 의해 한정되는 진공 밀봉의 대기측상이다.
바람직하게는, 윤활 재료 (760) 는 대향 표면들 사이의 움직임에 의해 유발 되는 골링을 최소화하기 위해 낮은 레벨의 접촉 저항을 가진다. 또한, 윤활 재료 (760) 는 바람직하게는, 히터 (700) 로부터 탑 플레이트 (800) 및/또는 열 초크 (750) 로의 충분한 열 전도를 제공하기 위해 충분한 열 전도성을 가진다. 또한, 윤활 재료 (760) 는 히터 (700) 와 절연체 (600) 의 대향 표면 사이, 및/또는 가스 분배 부재 (500) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이와 같이 다른 구성요소 표면에도 이용될 수 있다.
이러한 성질을 제공하는 바람직한 재료는, 미국 오하이오주 클리블랜드시의 UCAR CARBON Co., Inc. 로부터 구입 가능한 "GRAFOIL" 과 같은 그래파이트 재료이다. 바람직하게는, 윤활 재료 (760) 는 약 0.01 인치 내지 약 0.06 인치의 바람직한 두께를, 보다 바람직하게는 약 0.03 인치의 두께를 가지는 가스켓이다. 윤활 재료 (760) 는 바람직하게는, 예를 들어, 히터 (700) 와 열 초크 (750) 사이, 및/또는 열 초크 (750) 와 탑 플레이트 (800) 사이와 같이 콤포넌트의 표면상에 형성된 환상 리세스에 보유된 링 형상 가스켓이다.
히터 (700) 는, 바람직하게 금속 가열 소자이거나 중합체 재료의 대향 층 사이에 배치된 저항적으로 가열된 재료의 라미네이트일 수도 있는, 가열 소자를 포함한다. 예를 들어, 금속 가열 소자는 캐스트 금속 히터 케이스의 가열 소자이거나 히터에 형성된 채널에 위치하는 가열 소자일 수도 있다. 이와 다르게는, 라미네이트 가열 소자가 이용되는 경우, 라미네이트는 히터 (700) 에 의해 도달되는 200 ℃ 까지의 작동 온도를 견딜 수 있어야 한다. 라미네이트 가열 소자가 이용되는 경우, 라미네이트 가열 소자의 라미네이트 재료가 전기적 절연체 역할을 할 수도 있으므로, 절연체 (600) 는 선택적일 수도 있다. 라미네이트에 이용될 수도 있는 예시적인 중합체 재료는 E.I. du Pont de Nemours and Company 에서 구입 가능한 상표 Kapton® 하에 판매되는 폴리이미드이다.
히터 (700) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 건너 열적으로 균일한 가열을 제공하는 임의의 적합한 패턴으로 배열된 하나 이상의 가열 소자를 가질 수도 있다. 예를 들어, 히터 (700) 는 지그재그, 나선형, 또는 동심 패턴과 같은 통상적이거나 비통상적인 패턴을 가질 수도 있다.
B. 탑 플레이트
바람직하게는, 탑 플레이트 (800) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도를 제어하기 위해 히터 (700) 와 조합하여 작동하며, 여기서, 탑 플레이트 (800) 는 히터 (700) 를 통과하는 열 경로를 통해 히터 (700) 및/또는 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 냉각시키는데 이용될 수도 있다. 비록 임의의 열 전도성 재료가 이용될 수도 있지만, 바람직하게는, 탑 플레이트 (800) 는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조될 수도 있다. 설치되었을 때, 샤워헤드 어셈블리는 바람직하게는 챔버 내부의 탑 플레이트 (800) 의 하측을 커버한다.
탑 플레이트 (800) 는 하나 이상의 플로우 경로를 포함하고, 그것을 통해 온도 제어되는 유체가 순환될 수도 있다. 바람직하게는, 온도 제어되는 유체는 예를 들어, 탈이온화된 물과 같이 열 전달 유체 (액체 또는 가스) 이다. 또한, 탑 플레이트 (800) 는, 필요에 따라, 장치 (100), 히터 (700) 및/또는 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 대해 열 싱크 뿐 아니라 전기적 접지로 기능한다.
C. 온도 센서
장치 (100) 는 상부 샤워 헤드 전극 (200) 온도를 감시하기 위해 열전쌍 (thermocouple) 또는 광섬유 배열과 같은 하나 이상의 온도 센서 (950) 를 포함할 수도 있다. 바람직한 실시형태에서, 온도 센서(들) (950) 는, 전력 공급원 (250) 으로부터 히터 (700) 로의 전력을 제어하고 그리고/또는 감시된 온도의 함수로서 유체 제어부 (850) 로부터의 탑 플레이트 (800) 를 통한 유체 흐름을 제어하는 온도 제어기 (900) 에 의해 감시된다. 따라서, 온도 센서 (950) 에 의해 온도 제어기 (900) 로 제공되는 데이터는, 전력 공급원 (250) 또는 유체 제어부 (850) 가 온도 제어기 (900) 에 의해 활성화되어 전력 또는 냉각 유체를 연속적이거나 단속적인 방식으로 히터 (700) 및/또는 탑 플레이트 (800) 로 공급할 수 있게 하여, 각각 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 소정 온도에서 또는 소정 온도 범위에서 가열, 냉각 또는 유지할 수 있게 한다. 액티브 가열 및/또는 냉각의 결과로서, 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 온도가 소정 최저 온도 또는 기준 온도 미만으로 하강하거나 소정 최대 온도 이상으로 증가하는 것이 방지될 수도 있고, 또는 소정 온도에서 또는 소정 온도 주위에서 유지될 수도 있다.
D. 가스 분배 부재
전술한 바와 같이, 장치 (100) 는 또한, 상부 샤워헤드 전극 (200) 위에 위치하여 유체 유통중인 가스 분배 부재 (500) 를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 가스 분배 부재 (500) 와 조합하여 사용함으로써, 처리되고 있는 기판 상부의 하나 이상의 가스 분배 영역에 공정 가스가 공급된다. 또한, 가스 분배 부재 (500) 는 가스 플로우를 제어하기 위한 배플 (baffle) 을 필요로 하지 않고 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 가스를 분배하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 챔버의 영역들에 혼합 가스를 전달하는 복수의 가스 공급원 및 가스 공급 라인을 포함하는 반도체 기판 공정용 가스 분배 시스템을 개시한, 공동 양도된 미국 특허 제 6,508,913 호를 참조하며, 이는 본 명세서에 참조로 전체적으로 포함된다.
도 10 에 가스 분배 부재 (500) 의 바람직한 실시형태를 나타내었으며, 여기서 가스 분배 부재 (500) 는 방사상 또는 비스듬히 연장되는 환상 금속 플레이트 (505) 및 축방향으로 연장되는 실린더 허브 (508) 를 포함하며, 여기서 양자는 모두 바람직하게는 알루미늄으로 제조되고 접촉 면적 (170) 에서 동축으로 정렬되어, 축방향으로 연장되는 허브 (508) 에 제공되는 가스가 금속 플레이트 (505) 를 통해 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드의 하나 이상의 플레넘으로 패스될 수 있다. 허브 (508) 및 플레이트 (505) 는 단일 피스의 재료로 형성되거나, 결합 또는 기계적으로 함께 고정된 복수의 피스의 재료로 형성될 수 있다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 축방향으로 연장되는 허브 (508) 및 금속 플레이트 (505) 는 단일 피스의 재료일 수 있다. 이와 다르게는, 플레이트 (505) 는 결합 또는 기계적으로 함께 고정된 2 개의 오버랩핑된 플레이트를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 금속 플레이트 (106) 와 전극 (200) 사이의 플레넘 또는 플레넘들 내로 플레이트 (106) 의 출구를 통해 공정 가스를 공급하기 위한 그 사이의 가 스 채널을 갖는 플레이트 (505) 의 낮은 표면에 다른 금속 플레이트 (106) 가 부착될 수 있다. 이와 다르게는, 도 1 및 2 에 나타낸 바와 같이, 축방향으로 연장되는 허브 (508) 및 별개 금속 플레이트 (505) 가 가스 분배 플레이트 (500) 를 포함할 수 있다.
또한, 도 2 및 5 에 나타낸 바와 같이, 가스 분배 부재 (500) 는 RF 전력을 RF 전력 공급원 (570) 으로부터 상부 샤워헤드 전극 (200) 으로 전달하는데 이용될 수 있으며, 예를 들어, RF 생성기로부터의 RF 전력이 허브 (508) 상의 RF 입력 연결에 부착된 케이블을 통해 공급될 수 있어서, RF 전력이 축방향으로 연장되는 허브 (508), 금속 플레이트 (505) 를 통해 그리고 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 건너 공급될 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 금속 플레이트 (505) 는, 환상 분배 도관 (conduit) (151) 을 형성하기 위해 그 벌크를 통하는 크로스보어 (cross-bores) 를, 도관 (151) 과 유체 유통하는 방사상으로 연장되는 가스 통로 (160), 및 경로 (160) 와 유체 유통하는 축방향으로 연장되는 가스 출구 (115, 122, 125) 를 포함한다. 예를 들어, 도 10 및 도 11 을 참조한다. 유사하게, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 축방향으로 연장되는 허브 (508) 도 또한 바람직하게는 그 벌크를 통해 보링되어 (bored) 하나 이상의 축방향으로 연장되는 가스 피드 (110, 120) 를 형성한다. 가스 피드 (110, 120), 도관 (151), 가스 통로 (160) 및 출구 (115, 122, 125) 를 이용하여, 가스 분배 부재 (500) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 있는 하나 이상의 플레넘에 가스 분배를 제공할 수도 있으며, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 여기서 가스 통로 (160) 는 축방향으로 연장되는 허브 (508) 의 하나 이상의 가스 피드 (110, 120) 와 도관 (151) 을 통해 연결된다. 따라서, 상이한 공정 가스 화학물 및/또는 플로우 레이트가 처리되고 있는 기판에 걸쳐 하나 이상의 영역에 적용될 수 있다.
일 실시형태에서, 가스 플로우의 분배는 배플의 이용 없이 성취될 수 있으며, 예를 들어, 장치 (100) 는 가스 공급원 (550) 으로부터 출구 (115, 122, 125) 로의 가스 플로우를 제어하는 제어 포인트 (128) 를 포함할 수도 있다. 이들 제어 포인트 (128) 들은 바람직하게는 제어 포인트 (128) 를 통해 흐르는, 따라서 출구 (115, 122, 125) 를 통해 흐르는 가스의 양을 제어할 수 있는 콘스트릭터 (constrictor) 플레이트이다.
바람직하게는, 가스 분배 부재 (500) 는 가스 통로를 통해 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 있는 하나 이상의 플레넘 내부로 가스를 인도하기 위해, 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 접촉된 하나 이상의 가스 밀봉 또는 배리어를 포함한다. 예를 들어, 도 10 에 나타낸 바와 같이, 금속 플레이트 (505) 의 하부측과 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드 사이의 O-링 배리어 (180) 가 금속 플레이트 (505) 와 상부 샤워헤드 전극 (200) 사이에 플레넘, 예를 들어, 중앙 플레넘 (190) 및 외부 플레넘 (195) 을 확립하는데 이용될 수 있다.
가스 공급원 (550) 은 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드에 있는 각각의 플레넘들에 하나 이상의 독립적인 가스 또는 가스 혼합물을 제공할 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판의 공정 동안 갭 (400) 에 원하는 공정 가스 분배를 달성하 기 위해, 내부 및 외부 플레넘에 상이한 플로우 레이트의 동일한 공정 가스 및/또는 상이한 가스 또는 가스 혼합물이 공급될 수 있다.
E. 절연체
또한, 장치는, 바람직하게는 열 전도체이지만 전기적 절연체이고, 보다 바람직하게는 알루미늄 질화물 또는 붕소 질화물과 같은 세라믹인, 절연체 (600) 를 포함할 수도 있다. 이 절연체 (600) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 에 인가되는 RF 전력을 히터 (700) 와 같은 다른 전력 공급원 및 다른 전력 공급원과 관련된 다른 전기 전도체로부터 절연시키는 것을 돕는데 유용하다. 따라서, 절연체 (600) 는 히터 (700) 가 전기적으로는 절연되지만 상부 샤워헤드 전극 (200) 과 열 접촉하도록 위치하게 할 수 있어, 상부 샤워헤드 전극 (200) 은 히터의 AC 또는 DC 전력과 상부 샤워헤드 전극 (200) 의 RF 전력 사이의 전기적 간섭을 감소시키며 가열될 수 있다.
절연체 (600) 는 바람직하게는 가스 분배 부재 (500) 와 히터 (700) 사이의 영역을 실질적으로 채우도록 싸이징되지만, 또한 가스 분배 부재 (500) 의 외부 에지 영역을 전기적으로 절연시키는 제 2 포션 (620) 을 포함하도록 형상화될 수 있다. 그러나, 절연체 (500) 는 가장 바람직하게는 히터 (700) 및 탑 플레이트 (800) 와 같은 다른 전기적 절연체를 상부 샤워헤드 전극 (200) 및 가스 분배 부재 (500) 와 같은 그 관련 전기적 전도성 RF 경로에 인가되는 RF 전력으로부터 전기적으로 절연하도록 형상화된다.
또한, 절연체는 바람직하게는, 소정 전력 레벨을 위한 소정 레벨의 전기적 절연을 제공하도록 싸이징된다. 예를 들어, 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에 의해 제조된 2300 ExelanTM 플라즈마 챔버에 제공되는 절연층 (600) 은 0.2 내지 1.0 인치의 두께로, 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.8 인치, 예를 들어, 0.5 내지 약 0.75 인치의 두께로 싸이징될 수 있다.
F. 서브어셈블리
장치 (100) 의 콤포넌트들을 구조적으로 지지하기 위해, 서로 상대적인 위치에 콤포넌트들을 지지하도록 기계적 고정구 (fastener) 가 채택된다. 바람직하게는 금속 볼트가 기계적 고정구로서 이용될 수 있으며, 여기서, 콤포넌트 각각을 장치 (100) 내에 고정하는데 볼트가 이용된다. 바람직하게는, 2 개의 별개의 어셈블리가 장치 (100) 의 어셈블리를 간략화하는데 이용될 수 있고, 또한 장치 (100) 내의 콤포넌트의 유지 및 교환을 촉진하기 위해 이용될 수 있다.
제 1 서브어셈블리를 형성하기 위해 상부 샤워헤드 전극 (200) 이 가스 분배 부재 (500) 에, 가스 분배 부재 (500) 를 샤워헤드 전극 (200) 의 백사이드의 스레드된 개구 또는 스레드된 인서트 (insert) 내로 통과하는 볼트에 의해 부착되며, 다음으로 절연체 (600) 를 가스 분배 부재 (500) 의 백사이드의 스레드된 개구 또는 스레드된 인서트 내로 통과하는 볼트에 의해 절연체 (600) 에 부착된다. 제 2 서브어셈블리를 형성하기 위해, 열 초크 (750) 가, 탑 플레이트 (800) 를 통해 열 초크 (750) 의 백사이드의 스레드된 개구 또는 스레드된 인서트 내로 통과하는 볼트에 의해, 탑 플레이트 (800) 에 부착된다. 그러면, 제 1 서브어셈블리는 탑 플레이트 (800) 및 히터 (700) 를 통해 절연체 (600) 의 백사이드의 스레드된 개구 또는 스레드된 인서트 내부로 통과하는 볼트에 의해 제 2 서브어셈블리에 부착될 수 있다. 일반적으로, 제 2 서브어셈블리는 제 1 서브어셈블리보다 더 긴 주기동안 이용될 것이 의도되며, 즉, 제 2 서브어셈블리가 장치에 남아있는 동안 제 1 서브어셈블리가 교체될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 바람직하게는, 장치 (100) 의 다양한 콤포넌트의 대향 표면 사이의 진공 밀봉 가능한 영역에 골링을 최소화하기 위해 윤활 재료가 제공된다.
바람직하게는, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 제 2 서브어셈블리 (1000) 는 상부 샤워헤드 전극 (200) 을 가스 분배 부재 (500) 로 고정하는 볼트 (225), 가스 분배 부재 (500) 를 절연체 (600) 로 고정하는 볼트 (930) 를 포함한다. 또한, 제 2 서브어셈블리 (1100) 는 바람직하게는 탑 플레이트 (800) 를 열 초크 (750) 에 고정하는 볼트 (940) 및 탑 플레이트 (800) 를 히터 (700) 에 고정하는 볼트 (910) 를 포함한다. 이와 다르게는, 열 초크 (750) 를 탑 플레이트 (800) 에 고정하기 이전에, 열 초크 (750) 는 볼트 (950) 에 의해 히터 (700) 에 고정될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 서브어셈블리 (1000, 1100) 의 부품은, 위에 놓이는 부품으로부터의 볼트를 정렬된 구멍을 통과하고 고정구 내로 스레드하게 하는 그 부품의 저면의 스텝핑된 개구에 위치하는 고정구 (900) 를 포함한다. 이러한 고정구의 구체적인 사항은 공동 양도된 미국 특허 출원 제 10/623,540 에 제공되며, 관련 사항 전체는 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명을 특정 실시형태에 관련하여 구체적으로 설명하였지만, 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변경 및 개정이 실시될 수도 있으며, 등가가 채택될 수도 있음이 당업자에게 명확하다.

Claims (40)

  1. 진공 챔버의 내부의 온도 제어되는 탑 월 (top wall) 아래에 탑재되고 무선 주파수 (RF) 에너지에 의해 전력공급되는 샤워헤드 전극;
    상기 샤워헤드 전극에 부착되며, 상기 진공 챔버의 상기 온도 제어되는 탑 월의 개구 내부로 축방향으로 연장되는 제 1 부분 및 상기 샤워헤드 전극 위에서 측면으로 연장되는 제 2 부분을 포함하며, 상기 샤워헤드 전극을 가로질러 복수의 접촉 포인트로의 RF 경로를 제공하는 무선 주파수 (RF) 분배 부재로서, 상기 복수의 접촉 포인트는 상기 제 2 부분의 상부 및 하부 표면 사이에서 축방향으로 연장되는 측면 방향으로 스페이싱된 열 경로를 제공하고, 상기 RF 분배 부재의 상기 제 1 부분은, 상기 샤워헤드 전극의 백사이드와 상기 RF 분배 부재 사이의 분리된 중앙 및 환상 플레넘으로 공정 가스를 공급하도록 동작가능한, 축방향으로 연장되는 제 1 및 제 2 가스 통로를 포함하고, 상기 축방향으로 연장되는 제 1 가스 통로는 제 1 가스 공급원을 상기 중앙 플레넘으로 연결하게 하고, 상기 축방향으로 연장되는 제 2 가스 통로는 제 2 가스 공급원을 상기 환상 플레넘으로 연결하게 하는, RF 분배 부재; 및
    상기 RF 분배 부재에 부착되고, 상기 진공 챔버의 상기 탑 월과 상기 RF 분배 부재의 상기 제 2 부분 사이의 열 경로의 적어도 일 부분을 상기 샤워헤드 전극에 제공하는 열 경로 부재를 포함하고,
    상기 온도 제어되는 탑 월은, 상기 열 경로 부재와 결합하여, 소정의 온도 범위 내에서 상기 샤워헤드 전극의 온도를 유지하도록 하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 경로 부재는 열전도성, 전기적 절연성 바디를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 경로 부재는 질화물 재료를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 경로 부재는 알루미늄 질화물 또는 붕소 질화물의 플레이트를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 상기 온도 제어되는 탑 월과 상기 샤워헤드 전극 사이의 상기 열 경로의 적어도 일 부분을 형성하는 히터를 더 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RF 분배 부재 및 상기 샤워헤드 전극을 둘러싼 하나 이상의 전기적 절연 부재를 더 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터 및 상기 샤워헤드 전극은 온도 제어기에 연결되는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터의 상기 탑 월에 대향하는 표면상에 열 초크를 더 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터는 금속 바디 및 저항 가열 소자를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터는 중합체 재료의 대향 층들 사이에 배치된 저항적으로 가열되는 재료를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터는 교류 전류 또는 직류 전류에 의해 전력공급되는 가열 소자를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 히터와 상기 온도 제어되는 탑 월 사이의 상기 열 경로의 적어도 일부를 제공하는 복수의 열 초크를 더 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 열 경로 부재는 상기 히터 및 상기 RF 분배 부재에 접촉하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  14. 제 5 항의 샤워헤드 전극 어셈블리를 포함하는 진공 챔버로서,
    온도 제어기;
    상기 온도 제어기에 응답하여 상기 히터에 전력을 공급하는 전력 공급원;
    상기 온도 제어기에 응답하여 상기 온도 제어되는 탑 월에 유체를 공급하는 유체 제어부; 및
    상기 샤워헤드 전극의 하나 이상의 부분의 온도를 측정하고 상기 온도 제어기에 정보를 제공하는 온도 센서 배열을 더 포함하는, 진공 챔버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 상기 탑 월은 전기적으로 접지된, 진공 챔버.
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 분배 부재는 환상 금속 플레이트 및 상기 환상 금속 플레이트와 동축의 축방향으로 연장되는 허브를 포함하며,
    상기 축방향으로 연장되는 허브는, 상기 샤워헤드 전극의 백사이드에 대향하는 하나 이상의 가스 출구와 유통하는 상기 금속 플레이트에서 하나 이상의 방사상으로 연장되는 가스 통로에 공정 가스를 공급하는 상기 축방향으로 연장되는 제 1 및 제 2 가스 통로를 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 축방향으로 연장되는 제 1 가스 통로는, 상기 금속 플레이트에서 상기 방사상으로 연장되는 가스 통로의 제 1 그룹과 유통하는 중앙 도관에 공정 가스를 공급하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  19. 삭제
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 분배 부재와 상기 샤워헤드 전극 사이의 하나 이상의 가스 밀봉이 상기 중앙 플레넘을 상기 환상 플레넘으로부터 분리시키고, 상기 복수의 접촉 포인트는 상기 RF 분배 부재의 상기 제 2 부분으로부터 연장되는 복수의 연속적인 링을 포함하는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  21. 삭제
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 분배 부재는 RF 전력 입력 연결을 포함하고, 상기 RF 분배 부재와 상기 샤워헤드 전극 사이의 상기 접촉 포인트에 의해 제공되는 접촉 영역은 상기 RF 분배 부재의 전체 표면적의 15 내지 30 % 인, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  23. 삭제
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극은 단일의 RF 전력 공급원에 의해 전력공급되는, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극은, 일 측 및 그 반대측에 가스 출구를 갖는 실리콘 전극 플레이트를 포함하고 백킹 플레이트에 엘라스토머 결합된, 샤워헤드 전극 어셈블리.
  26. 제 1 항에 기재된 상기 샤워헤드 전극 어셈블리를 통해 플라즈마 에칭 챔버로 공정 가스를 공급하는 단계로서, 상기 공정 가스는 반도체 기판이 지지되는 바닥 전극과 상기 샤워헤드 전극 사이의 갭으로 유입되는, 상기 공급 단계; 및
    상기 샤워헤드 전극에 RF 전력을 인가하고 상기 공정 가스를 플라즈마 상태로 활성화시킴으로써 상기 플라즈마 에칭 챔버 내의 반도체 기판을 에칭하는 단계로서, 상기 RF 전력 및 상기 공정 가스는 상기 플라즈마 에칭 챔버의 다른 부품들로부터 전기적으로 절연된 상기 RF 분배 부재에 의해 상기 샤워헤드 전극으로 공급되는, 상기 에칭 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 80 ℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는 상기 샤워헤드 전극의 적어도 일부를 100 ℃ 이상의 온도에서 가열 및 유지하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는 상기 샤워헤드 전극의 적어도 일부를 150 ℃ 이상의 온도에서 가열 및 유지하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는 상기 반도체 기판을 에칭하는 단계 이전에 발생하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 에칭 단계는 상기 반도체 기판상의 산화물층의 개구를 에칭하는 단계를 포함하며, 상기 개구는 패터닝된 포토레지스트에 의해 정의되는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 공정 가스는 탄화플루오르 가스 및 탄화플루오로수소 (hydrofluorocarbon) 가스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는 상기 공정 가스의 플루오르 라디칼 밀도를 제어함으로써 상기 반도체 기판상의 포토레지스트의 스트라이에이션 (striation) 을 감소시키는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  33. 제 26 항에 있어서,
    상기 에칭 단계는 실리콘 산화물 층에 고 종횡비의 (high aspect ratio) 콘택트 개구를 형성하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  34. 제 26 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극으로부터 상기 RF 분배 부재, 상기 열 경로 부재, 히터, 하나 이상의 열 초크로 그리고 상기 탑 월 내부로 연장되는 열 경로를 따라 열을 전도시킴으로써 상기 샤워헤드 전극을 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  35. 제 26 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극에 전력을 인가하는 단계는 상기 플라즈마 에칭 챔버 외부의 RF 공급원으로부터 상기 RF 분배 부재를 통해 그리고 상기 RF 분배 부재와 상기 샤워헤드 전극 사이의 상기 복수의 접촉 포인트를 통해 상기 RF 분배 부재 위에 위치한 RF 입력으로 RF 전력을 공급하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  36. 제 26 항에 있어서,
    상기 공정 가스를 공급하는 단계는 상기 RF 분배 부재로부터 상기 샤워헤드 전극의 백사이드에 있는 상기 플레넘들로 가스를 공급하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  37. 제 26 항에 있어서,
    상기 공정 가스를 공급하는 단계는 상기 중앙 플레넘을 통해 상기 기판과 상기 샤워헤드 전극 사이의 갭의 중앙 영역에 제 1 가스 혼합물을 공급하는 단계, 및 상기 환상 플레넘을 통해 상기 중앙 영역을 둘러싼 상기 갭의 환상 영역에 제 2 가스 혼합물을 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 제 2 가스 혼합물은 상기 제 1 가스 혼합물과 상이하거나, 제 2 가스혼합물이 제 1 가스혼합물과 동일하지만 제 1 가스 혼합물과 상이한 플로우 레이트로 공급되는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  38. 제 26 항에 있어서,
    상기 플라즈마 에칭 챔버에서 일 군의 반도체 기판을 하나씩 에칭하는 단계를 포함하며,
    상기 샤워헤드 전극은 상기 일 군의 반도체 기판의 처리 동안 균일한 온도로 유지되는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  39. 제 27 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는, 상기 샤워헤드 전극의 중앙 부분 및 에지 부분을, 상기 샤워헤드 전극의 상기 중앙 부분과 상기 에지 부분의 온도차가 50 ℃ 미만이 되도록 가열하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
  40. 제 27 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극을 가열하는 단계는, 상기 샤워헤드 전극의 중앙 부분 및 에지 부분을, 상기 샤워헤드 전극의 상기 중앙 부분과 상기 에지 부분의 온도차가 25 ℃ 미만이 되도록 가열하는 단계를 포함하는, 플라즈마 에칭의 제어 방법.
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