KR101369616B1 - 유전체 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을갖는 공동을 갖는 정전 척 어셈블리, 그 사용 방법 및그것을 포함한 장치 - Google Patents
유전체 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을갖는 공동을 갖는 정전 척 어셈블리, 그 사용 방법 및그것을 포함한 장치 Download PDFInfo
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Abstract
유전체를 갖고, 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공동 을 갖는 정전 척 어셈블리가 개시된다. 정전 척 어셈블리는 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층을 포함한다. 유전체 층 또는 삽입물은 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 위치한다. 공동은 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 위치할 수 있다. 임베드된 폴 패턴은 정전 척 어셈블리에 선택적으로 포함될 수 있다. 정전 척 어셈블리의 제조 방법은 플라즈마 프로세싱 공정 동안 워크피스 상부의 플럭스 필드의 균일성을 개선시키기 위한 방법으로 개시된다.
정전 척 어셈블리, 플라즈마 프로세싱 장치, 공동
Description
본 개시는 반도체 디바이스를 제조하는 방법 및 장치와 일반적으로 관련되어 있다. 더 구체적으로 본 개시는 예를 들어, 플라즈마 장치에서 반도체 웨이퍼를 지지하는, 유전체 삽입물 및/또는 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공동을 갖는 정전 척 어셈블리, 플라즈마 프로세스에서의 정전 척 어셈블리의 사용방법 및 정전 척 어셈블리를 포함하는 장치와 관련된다.
후술할 사항의 경우, 참조는 특정 구조들 및/또는 방법들에 대해 언급한다. 그러나 후술할 참조로 이들 구조들 및/또는 방법들이 선행 기술을 구성하는 것으로 파악되어서는 안된다. 출원인은 그러한 구조들 및/또는 방법들이 본 발명에 대한 선행 기술로서 자격을 갖지 않는다고 말할 권리가 있다.
정전 척, 및/또는 서셉터는 반도체 장치 생산과정에서, 웨이퍼, 기판 또는 다른 타입의 워크피스를 지지하기 위해 사용된다. 전형적인 정전 척은 페디스털 (pedistal) 에 장착되고 재치된 표면으로 덮힌 전기적 전도성 전극을 포함한다. 스퍼터에칭 (sputter-etching) 및 이온 충격과 같은 고온 프로세스들은, 오염을 줄이기 위해 재치된 표면으로 고순도 세라믹 물질을 쓴다. 다른 재치된 표면은, 전기적 절연성, 유전체, 고순도 세라믹, 산화철 및 사파이어 (단결정, Al2O3) 와 같은 다른 물질을 포함한다. 상이한 타입의 정전 척은 척 내의 쌍전극에 기초한 바이폴라 디자인을 포함하고, 단일 전극을 갖는 단극성 척을 포함한다.
플라즈마 프로세싱 장치에서 제조 프로세스 중에, 워크피스는 재치된 표면 위에 재치되고, 전원은 전극을 전기적으로 바이어스하게 해서 전극과 재치된 표면에 전하가 누적되도록 한다. 인가된 전압은 역시 워크피스의 반대 표면에 동일한 크기의 반대 극성의 전하를 유도한다. 누적된 전하는 정전 척의 재치된 표면으로 워크피스를 끌어당기고 클램프 (clamp) 되도록 정전기력을 생성한다.
워크피스가 클램프되는 동안, 화학적 증기 증착, 이온 주입, 이온 빔 압착 (milling) 및 반응 이온 에칭과 같은 다양한 프로세스들이 적용될 수 있다. 다양한 프로세스 중, 기판의 온도는 워크피스의 뒤쪽에 흐르는, 헬륨과 같은 정제된 가스에 의해 조절된다.
요약
플라즈마 프로세싱 장치에 대한 정전 척 어셈블리의 실시형태는, 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터와 동작적으로 연결되어 있는 전도성 지지대, 적어도 제 1 경계면의 제 1 영역과 반도체 기판의 재치를 위한 제 2 반대 표면에서 전도성 지지대와 접촉하는 제 1 표면을 갖는 정전 척 세라믹 층, 제 1 경계면의 제 2 영역의 전도성 지지대 내의 공동 (cavity), 및 공동 내 삽입된 유전체 삽입물을 포함한다.
플라즈마 프로세싱 장치에 대한 정전 척 어셈블리의 실시형태는 제 1 표면 및 제 2 표면을 가지는 전도성 지지대, 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터와 동작적으로 연결되어 있는 제 1 표면, 제 1 경계면을 형성하기 위해 전도성 지지대의 제 2 표면에 접촉한 유전체 층, 및 제 2 경계면에서 유전체 층과 접촉한 제 1 표면을 갖는 정전 척 세라믹 층을 포함한다. 전도성 지지대, 유전체 층 및 상기 정전 척 세라믹 층은 다중층 구조를 형성한다.
플라즈마 프로세싱 장치에 대한 정전 척 어셈블리의 다른 실시형태는 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터와 동작적으로 연결되고 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 전도성 지지대, 제 1 경계면을 형성하기 위해 전도성 지지대의 제 2 표면에 접촉하는 제 1 표면을 갖고 워크피스를 수용하기 위한 제 2 표면을 갖는 정전 척 세라믹 층, 및 제 2 표면 내 공동을 포함한다.
정전 척 어셈블리를 제조하는 예시적인 방법은, 정전 척 세라믹 층 및 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결된 전도성 지지대를 포함하는 정전 척은, 정전 척 세라믹 층과 접촉한 전도성 지지대의 표면 영역 내 공동을 형성하고, 그리고 공동 내에 유전체를 포함하는 것을 포함한다.
정전 척 어셈블리를 제조하는 또 다른 예시적인 방법은, 정전 척 세라믹 층 및 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결된 전도성 지지대를 포함하는 정전 척은, 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층을 포함하는 다중층 구조를 형성하고, 그리고 정전 척 세라믹 층의 자유표면의 영역에 공동을 형성 및 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이의 유전체 층을 적어도 형성하는 것을 포함한다.
플라즈마 프로세싱 공정 중에 워크피스 상부의 플럭스 필드 (flux field) 의 균일성을 개선하기 위한 예시적인 방법은 정전 척 어셈블리의 영역에 유전체를 포함하고, 정전 척 어셈블리에 워크피스를 장착하고, 그리고 워크피스 상부의 플럭스 필드를 형성하는 것을 포함한다. 플라즈마 프로세싱 공정 중에 포함된 유전체의 영역 상부의 플럭스 필드의 값은 유전체를 포함하지 않은 정전 척 어셈블리의 플럭스 필드의 본래 값보다 작다. 포함된 유전체를 갖는 영역은, 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터와 동작적으로 연결되어 있는 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층 사이에 존재한다.
플라즈마 프로세싱 공정 중에 워크피스 상부의 플럭스 필드 (flux field) 의 균일성을 개선하기 위한 다른 예시적인 방법은 정전 척 어셈블리의 정전 척 세라믹 층의 외부 표면에 공동을 형성하고, 워크피스에 의해 공동이 덮혀질 수 있도록 정전 척 세라믹 층의 외부 표면에 워크피스를 장착하고, 그리고 워크피스 상부에 플럭스 필드를 형성하는 것을 포함한다. 플라즈마 프로세싱 공정 중에 포함된 유전체의 영역 상부의 플럭스 필드의 값은 유전체를 포함하지 않은 정전 척 어셈블리의 플럭스 필드의 본래 값보다 작다.
우선의 실시형태를 후술할 상세한 설명은, 같은 숫자가 같은 구성요소를 가 리키는 첨부된 도면과 함께 읽을 수 있다:
도 1 은 전도성 지지대의 공동 내 유전체 삽입물 및 그 아래에 정전 척 세라믹 층을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 2 는 도 1 에서의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태를 위한 플라즈마 프로세싱 공정 내에 형성된 전기장에, 각도 (α) 의 변화로 인한 영향을 도시한 그래프이다.
도 3 은 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 유전체 층을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 4a 및 4b 는 불연속적인 경계면 (도 4a) 및 연속적인 경계면 (도 4b) 을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 5 는 도 4b 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한, 방사상 위치에 대해 테이퍼된 유전체 층의 두께의 함수를 도시한 그래프이다.
도 6 은 도 5 에서 제시된 테이퍼된 유전체 층의 두께를 가지는 도 4b 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한, 다양한 동작 주파수에서의 방사상 위치에 대해 플라즈마 프로세싱 공정에서의 정규화된 전기장의 함수를 도시한 그래프이다.
도 7 은 균일한 두께를 갖는 유전체 층을 갖는 정전 척 어셈블리의 또 다른 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 8 은 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내의 공동을 갖는 정전 척 어셈블 리의 다른 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 9 는 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내의 공동을 보여주는, 도 8 에서의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 그림이다.
도 10 은 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 도 8 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태 및 공동 없는 정전 척에 대한, 에지에 대한 방사상 거리에 대해 필드 내 변화의 함수를 도시한 그래프이다.
도 11 은 표준 정전 척 어셈블리 및 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내의 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한, 방사상 위치에 대해 산화 에칭 레이트의 함수의 그래프이다.
도 12a 및 12b 는 에칭된 워크피스의 높이의 방위 변화를 도시한다. 도 12a 는 표준 정전 척 어셈블리에서의 워크피스에 대한 결과이고, 12b 는 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내의 공동을 갖는 정전 척 어셈블리에서의 워크피스에 대한 결과이다.
도 13 은 폴 패턴의 예시적인 실시형태를 도시하는 도식적인 다이어그램이다.
도 14 는 정전 척 세라믹 층 내의 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
도 15 는 반경 치수를 가로질러 불연속적인 임베드된 폴 패턴을 정전 척 세라믹 층 내에 갖는 정전 척 어셈블리의 다양한 실시형태에 대한, 방사상 위치에 대해 정규화된 에너지 밀도의 함수의 그래프이다.
도 16 은 반경 치수를 가로질러 연속적인 임베드된 폴 패턴을 정전 척 세라믹 층 내에 갖는 정전 척 어셈블리의 다양한 실시형태에 대한, 방사상 위치에 대해 정규화된 에너지 밀도의 함수의 그래프이다.
도 17 은 플라즈마 프로세싱 장치의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다.
프로세스 가스가 샤워헤드 전극을 통해 공급되고 정전 척 어셈블리에 의해 지지되는 반도체 기판과 같은 워크피스 (workpiece) 가, 샤워헤드 전극 및/또는 정전 척 어셈블리에 공급되는 RF 에너지에 의해 생성된 플라즈마로 플라즈마 에칭되는, 평행 평판 (parallel plate) 플라즈마 에칭 반응기와 같은 플라즈마 프로세싱 장치에 있어서, 플라즈마 균일성은 하부 전극 어셈블리 및 플라즈마 사이의 RF 커플링에 의해 영향받는다. 플라즈마 균일성을 개선시키기 위해서, 정전 척 어셈블리는 변형되는데, 예를 들어, 유전체 삽입물, 유전체 층, 및/또는 정전 척 어셈블리 층에 있는 공동 (cavity) 을 포함함으로써 워크피스 상부의 전기장을 바꾸고, 그에 따라 플라즈마를 바꾼다. 정전 척 어셈블리는 전도성 지지대, 정전 척 세라믹 층, 및 유전체 삽입물, 유전체 층, 및/또는 정전 척 층 내의 공동을 포함한다. 정전 척 세라믹 층 내의 임베드된 폴 패턴은 정전 척 어셈블리 내에 선택적으로 포함될 수도 있다. 유전체 삽입물, 유전체 층, 및/또는 정전 척 어셈블리 층 내의 공동의 포함는 워크피스의 플라즈마 에칭 균일성을 증가시킬 수 있다. 정전 척 어셈블리의 다른 특징은 유전체로 형성된 기초판 (baseplate; 하부 전극으로도 불리운다) 을 포함한다. 하부 전극은 RF 매칭 등을 제공하기 위한 어텐던트 (attendant) 회로 및 RF 소스 (source) 에 의해 작동된다. 하부 전극은 가급적이면 온도가 통제되고, 열 조정을 선택적으로 포함할 수도 있다. 쿨롱 힘 타입 (유전성 절연체를 사용) 과 존슨라벡 힘 타입 (자연 저항 108 에서 1013Ω·cm 값을 갖는 반도체를 사용) 의 정전기 척 어셈블리 모두가 사용될 수 있다.
도 1 은 정전 척 어셈블리 (100) 의 예시적인 실시형태를 도시한다. 도 1 의 정전기 척 어셈블리 (100) 는 전도성 지지대 (102), 정전 척 세라믹 층 (104), 공동 (cavity; 106), 및 공동 (106) 내의 유전체 삽입물 (108) 을 포함한다. 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 이루어진 전도성 지지대 (102) 는, 정전 척 세라믹 층 (104) 에 재치된 200 mm 또는 300 mm 웨이퍼 (wafer) 인 워크피스에 플라즈마 프로세싱하는 플라즈마 프로세싱 장치 (미도시) 의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 전기적으로 연결된다.
도 1 의 정전 척 어셈블리 (100) 에서, 정전 척 세라믹 층 (104) 는, 적어도 제 1 경계면 (114) 의 제 1 영역 (112) 에서 전도성 지지대 (102) 와 접촉하는 제 1 표면 (110) 및 반도체 기판 (미도시) 의 재치를 위한 제 2 반대 표면 (116) 을 갖는다. 정전 척 세라믹 층 (104) 은, 예를 들어, 유전성 절연체 및/또는 반도체로 이루어져 있다.
정전 척 어셈블리 (100) 의 공동 (106) 은 제 1 경계면 (114) 의 제 2 영역 (120) 에서 전도성 지지대 (102) 에 형성되어 있다. 예를 들어, 공동 (106) 은 전도성 지지대 (102) 에서 압착 (mill) 되어 있다. 예시적인 실시형태에서, 공동 (106) 은 예를 들어 0 내지 0.25 인 편심반경을 갖는 실질적인 디스크 형상이고, 외부 에지 (122) 를 가진다.
예시적인 실시형태에서, 유전체 삽입물 (108) 은 공동 (106) 에 위치하고, 예를 들어, 공동 (106) 에 포개어진다. 유전체 삽입물을 형성 및/또는 장착하는 다른 방법들은, 공동에 직접 증착 (deposition) 하는, 예를 들어, 플라즈마 스프레이 코팅, 화학적 증기 증착, 또는 다른 물리적이고 화학적인 증기 증착 기술을 포함한다. 유전체 삽입물 (108) 은 어떠한 적절한 형상 및/또는 프로파일 (profile) 일 수 있다. 예를 들어, 유전체 삽입물 (108) 은 실질적으로 공동 (106) 의 전체 부피를 차지할 수 있고, 제 1 경계면 (114) 과 연속적인 제 1 표면 (130) 을 가질 수 있다. 다른 예로, 유전체 삽입물 (108) 은 방사상으로 상이한 단면의 두께를 가진다. 또 다른 예로, 공동 (106) 및 유전체 삽입물 (108) 은 실질적으로 동일한 형상이다. 한 적절한 형상은 디스크 형상 또는, 예를 들어 0 내지 0.25 인 편심반경을 갖는 실질적인 디스크 형상을 포함한다.
또 다른 예로, 유전체 삽입물 (108) 의 실시형태는 제 2 경계면 (134) 에서 공동 (106) 의 외부 에지 (122) 와 만나는 외부 에지 (132) 를 갖는다. 제 2 경계면 (104) 은, 제 1 경계면 (114) 을 포함하는 면과 각도 (α) 를 형성하는 평균 경사도를 갖는다. 각도 (α) 는 어떤 실시형태에서는, 예를 들어 평균 경사도와 제 1 경계면이 수직인, 90 도일 수 있고, 그리고, 또 다른 실시형태에서 예를 들어, 평균 경사도와 제 1 경계면이 비수직인, 90 도에서 벗어날 수 있다. 우선의 실시형태에서, 각도 (α) 는 0 초과 45도 이하 범위의 각도를 갖고, 선택적으로 15도 미만, 선택적으로 6 도 미만, 선택적으로 3 도 미만이다. 여기 보여진 바와 같이, 각도는 플라즈마 프로세싱 공정에서 형성되는 전기장의 형상에 영향을 준다.
도 2 는 플라즈마 프로세싱 공정에서 형성되는 전기장에서 각도 (α) 의 변화에 따른 영향을 보여주는 그래프 (200) 이다. 전기장 ΕZ(r)/ΕZ(0.15) 은 도 1 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한 방사상의 위치 (반경) 에 대한 함수로 묘사된다. 도 2 에서, 필드는 방사상 거리 15 cm 의 필드로 정규화되었다. 그래프 (200) 의 다른 파라미터들은, 5 cm 의 공동 반경 (공동 바닥에서 측정한 공동 반경), 2 mm 의 유전체 삽입물의 두께, 및 9 의 정전 척 파워 공급 장치 (electrostatic chuck power supply; eps) 를 포함한다. 곡선 (202) 는 유전체 삽입물 및 공동이 없는 정전 척 어셈블리에 대한 전기장이다. 곡선 (204) 는 각도 (α) 가 90 도인 유전체 삽입물 및 공동을 갖는 정전 척 어셈블리에 대한 전기장이다. 곡선 (204) 는, 유전체 삽입물의 제 1 표면이 공동의 바닥과 동일한 반경 치수를 가지는, 예를 들어, 수직이거나 90 도의 각도 (α) 를 갖는 유전체 삽입물 및 공동을 갖는 정전 척 어셈블리에 대한 전기장이다. 곡선 (206) 는 유전체 삽입물의 제 1 표면이 공동의 바닥의 반경 치수보다 0.5 cm 더 큰 반경 치수를 가지는, 예를 들어, 비수직이거나 6 도 미만, 선택적으로 3 도 미만 각도 (α) 를 갖는 유전체 삽입물 및 공동을 갖는 정전 척 어셈블리에 대한 전기장이다. 곡선 (208) 은 유전체 삽입물의 제 1 표면이 공동의 바닥의 반경 치수보다 1 cm 더 큰 반경 치수를 가지는, 예를 들어, 비수직 각도이거나 3 도 미만, 선택적으로 1.5 도 미만 각도 (α) 를 갖는, 유전체 삽입물 및 공동을 갖는 정전 척 어셈블리에 대한 전기장이다. 도 2 에서 보여진 바와 같이, 비수직 각도인 경우보다 수직 각도인 경우에 전기장의 스텝 변화가 급격함을 알 수 있다.
가급적이면, 유전체 삽입물 (108) 은 하나의 유전체로부터 형성된다. 그러나, 어떤 실시형태에서, 예를 들어, 선택된 물질의 유전율이 플라즈마 프로세싱 공정의 필드에 반대 영향을 주지 못할 정도로 충분히, 실질적으로 유사한 하나 이상의 유전체가 사용될 수 있고, 그리고 또 다른 실시형태에서 예를 들어, 선택된 물질의 유전율이 플라즈마 프로세싱 공정의 필드를 충분히 변화시킬 정도로 상이한, 실질적으로 상이한 하나 이상의 유전체가 사용될 수 있다. 우선의 실시형태에서, 유전체 삽입물 (108) 은 질화붕소 또는 질화알루미늄으로부터 형성된다.
예로서 및 15 cm 반경의 정전 척 어셈블리에서, 유전체 삽입물의 예시적인 실시형태는 직경이 약 12 cm 이하, 선택적으로 약 10 cm 이하, 및 두께가 약 5 mm 이하, 선택적으로 약 2 mm 이하인 실질적인 디스크 형상을 갖는다. 상이한 반경을 갖는 정전 척 어셈블리에 대하여 유사하거나 관련된 값이 사용될 수 있다.
도 3 은 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 절연체 층을 갖는 정전 척 어셈블리 (300) 의 또 다른 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다. 정전 척 어셈블리 (300) 의 예시적인 실시형태는 전도성 지지대 (304), 유전체 층 (302), 및 정천 척 세라믹 층 (306) 을 포함한다. 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 이루어진 전도성 지지대 (304) 는, 정전 척 세라믹 층 (306) 에 재치된 200 mm 또는 300 mm 반도체 웨이퍼인 워크피스를 플라즈마 프로세싱하는 플라즈마 프로세싱 장치 (미도시) 의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결된다.
도 3 의 예시적인 실시형태에서, 전도성 지지대 (304), 유전체 층 (302) 및 정전 척 세라믹 층 (306) 은 다중층을 형성한다. 예를 들어, 전도성 지지대 (304) 는 제 1 표면 (310) 및 제 2 표면 (312) 를 갖는다. 제 1 표면 (310) 은 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결된다. 유전체 층 (302) 은, 제 1 경계면 (314) 을 형성하기 위해 전도성 지지대 (304) 의 제 2 표면 (312) 에 접촉한다. 정전 척 세라믹 층 (306) 의 제 1 표면 (316) 은 제 2 경계면 (318) 에서 유도체 층 (302) 과 접촉한다.
예시적인 실시형태에서. 유도체 층 (302) 은 중심축 (320) 으로부터 외부 에지 (322) 로 방사상으로 상이해지는 두께 (t) 를 가진다.
예를 들어, 유전체 층 (302) 은 유전체 층 (302) 으로 형성되는 하나의 유전체를 포함할 수 있고, 또는 각 유전체가 실질적으로 유사한 유전율을 갖는 하나 이상의 유전체를 포함할 수 있다. 유전체 층 (302) 이 방사상으로 상이한 유전율을 갖기 위해, 유전체 층 (302) 의 실시형태는 단면으로 세 영역을 갖는다. 방사상의 상이함은 실질적으로 연속적이거나 불연속적일 수 있다.
도 4a 에서 도식적으로 묘사된 한 예에서, 유전체 층 (302) 은, 방사상의 중심 영역 (330) 이 방사상의 제 1 에지 영역 (332) 또는 방사상의 제 2 에지 영역 (334) 모두보다 두껍다. 방사상의 중심 영역 (330) 과, 방사상의 제 1 에지 영역 (332) 또는 방사상의 제 2 에지 영역 (334) 사이의 경계면에서, 유전체 층 (302) 은 두께를 변화할 수 있어 결과적으로 불연속적인 경계면이 된다. 변화된 두께는, 유전율 및 전기장에 요구된 효과에 따라, 예를 들어 수 밀리미터 또는 적은 거리로 갑작스러울 수 있고, 수 센티미터 또는 적은 거리로 점진적일 수 있다.
도 4b 에서 도식적으로 묘사된 또 다른 예에서, 유전체 층 (302) 은 테이퍼된 표면 (340) 및 평평한 표면 (342) 을 가지고 있다. 테이퍼된 표면 (340) 은, 예를 들어, 연속적으로 테이퍼될 수 있고, 중심 영역 외부를 향해 실질적으로 연속적으로 테이퍼될 수 있다. 도 3 은 연속적으로 테이퍼된 표면의 예를 도시하고, 도 4b 는 실질적으로 연속적으로 테이퍼된 표면의 예를 도시한다. 도 4b 에서 테이퍼된 표면 (340) 은 균일한 두께의 제 1 영역 (344) 및 두께가 상이하고 테이퍼된 제 2 영역 (346) 을 갖고 실질적으로 연속적으로 테이퍼된다. 전도성 지지대 (304) 의 제 2 표면 (312) 은, 제 1 경계면 (314) 에서의 유전체 층 (302) 의 테이퍼된 표면 (340) 및 제 2 경계면 (318) 에서의 정전 척 세라믹 층 (306) 의 제 1 표면 (316) 에 접촉하는 유전체 층 (302) 의 평평한 표면 (342) 에 들어맞게 상보적으로 형상되었다. 테이퍼된 표면 (340) 을 따라 변화하는 것은 일반적으로 연속적이고, 연속적인 표면을 생산한다.
상술된 각 예에서, 유전체 층 (302) 을 따라 상이한 방사상 지점에서의 두께는, 유전율의 원하는 값을 얻은 것이다. 더 균일한 전기장의 개발에 의한 것과 같은, 플라즈마 프로세싱 공정에 연속적인 영향을 갖는 유전율이 전기장에 대해 갖는 영향에 기초해, 적어도 일부분은, 값이 선택된다. 예를 들어, 방사상의 중심 영역에 있는 유전체 층의 유전율의 값은, 방사상의 제 1 에지 영역 및 방사상의 제 2 에지 영역에 있는 유전체 층의 유전율보다 작을 수 있다. 낮은 유전율은, 낮은 캐패시티의 커플링 및 억제된 에칭 레이트와 서로 관련된다. 달리 말하면, 방사상의 중심 영역 내의 유전체 층의 유전율 값은 방사상의 제 1 에지 영역 내의 유전체 층의 유전율 값 또는 방사상의 제 2 에지 영역 내의 유전체 층의 유전율 값보다 낮다. 또 다른 변화는 예를 들어, 각각의 영역들의 유전율이 동일, 유사, 및/또는 비유사한 값을 갖는 방사상의 에지 영역을 포함할 수 있다. 상이한 영역에서의 유전율의 값의 변화는, 특정한 두께에서 상이한 유전율을 갖는 물질의 선택, 동일하거나 실질적으로 동일한 유전율을 갖는 물질의 선택, 두께를 변화시키는 것 중 하나 이상을 선택함으로써 변경될 수 있다.
도 5 는 도 3 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한 방사상의 위치에 대해 연속적으로 테이퍼된 유전층의 두께의 함수를 도시하는 그래프 (500) 이다. 도 5 의 그래프에서, 방사상 위치는 0 (중심 축 위치를 가리키는) 에서 16 cm (외부 에지까지) 으로 변화하고, 두께 (z) 는 외부 에지에서 약 0 에서 중심 축 위치에서 약 0.25 mm 로 변화한다. 방사상의 위치에 대해 테이퍼된 유전체 층 두께의 함수를 위한 예시적인 관계는, 비록 불연속적인 관계를 포함하는 다른 관계가 사용될 수도 있더라도, 일반적으로 대수적이고 연속적이다.
도 6 은, 도 4 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한 상이한 동작 주파수에서의 방사상 위치 (r) 에 대해 플라즈마 프로세싱 공정에서 형성된 정규화된 전기장 Ez(r)/Ez(0) 에 대한 함수를 도시하고, 도 5 에서 제시된 테이퍼된 유전체 층의 두께를 갖는 그래프이다. 도 6 의 그래프 (600) 에서, 2 MHz 내지 100 MHz 의 범위의 주파수에 대한 트레이스 (trace) 를 제시한다. 2 MHz 트레이스 (602) 는 방사상 위치가 방사상의 중심 축으로부터 외부 에지로 외부로 나아갈 때 필드의 지수적 (exponential) 으로 증가를 도시한다. 2 MHz 에서 73.5 MHz 로 주파수가 증가함에 따라, 지수적인 증가도 트레이스 (604) 가 73.5 MHz 에서, Ez(r)/Ez(0) 
0 로 대략 평평해질 때까지 감소한다. 73.5 MHz 초과부터 100 MHz 로 주파수가 증가함에 따라 필드는 지수적으로 음의 값을 갖는다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 유전체 층 (302) 은 방사상으로 중심축 (320) 으로부터 외부 에지 (322) 로 균일한 두께 (t) 를 갖는다.
예를 들어, 유전체 층 (302) 은 제 1 유전체의 유전율이 제 2 유전체의 유전율과 상이한, 적어도 두 개의 유전체를 포함할 수 있다. 유전체 층 (302) 에 대한 방사상의 상이한 유전율을 갖기 위해, 유전체 층 (302) 의 실시형태는 단면의 영역들을 갖고, 상이한 유전율을 갖는 유전체들은 상이한 단면의 영역들에 위치하고 있다. 선택된 유전체에 따라, 방사상의 상이함은 실질적으로 연속적 또는 불연속적일 수 있다.
도 7 에서 도식적으로 묘사된 일 예에서, 유전체 층 (302) 은, 방사상의 중심 영역 (360), 방사상의 제 1 에지 영역 (362), 및 방사상의 제 2 에지 영역 (364) 을 포함하는 단면의 세 영역을 갖는다. 방사상의 중심 영역 (360) 내의 유전체 층 (302) 의 유전율은 방사상의 첫 번째 영역 (362) 및 두 번째 영역 (364) 내의 유전체 층 (302) 의 유전율보다 낮다.
정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에서, 유전체 층은 질화붕소 및 질화알루미늄을 포함한다. 또한, 예시적인 실시형태에서, 약 5 mm 이하, 선택적으로 약 2 mm 이하의 두께를 갖는 유전체 층을 포함할 수 있다.
도 8 은 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 다른 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습을 도시한다. 예시적인 실시형태에서, 워크피스를 위한 재치된 표면의 정전 척 세라믹 층 내 공동이 형성된다. 정전 척 어셈블리 (800) 의 예시적인 실시형태는 전도성 지지대 (802), 정전 척 세라믹 층 (804), 및 정전 척 세라믹 층 (804) 의 표면 내 공동 (806) 을 포함한다. 알루미늄과 같은 전도성 금속으로 형성된 전도성 지지대 (802) 는, 정전 척 세라믹 층 (804) 에 재치된 200mm 또는 300mm 웨이퍼인 워크피스를 플라즈마 프로세싱하는 플라즈마 프로세싱 장치 (미도시) 의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결되어 있다.
도 8 의 정전 척 어셈블리 (800) 에서, 전도성 지지대 (802) 는 제 1 표면 (810) 및 제 2 표면 (812) 을 가지고, 정전 척 세라믹 층 (804) 는 제 1 경계면 (822) 을 형성하기 위해 전도성 지지대 (802) 의 제 2 표면 (812) 과 접촉하는 제 1 표면 (820) 을 가지고, 워크피스 (826) 를 수용하기 위한 제 2 표면 (824) 를 가진다. 우선의 실시형태에서, 공동은 진공 공동이다.
도 8 에서 도식적으로, 그리고 도 9 에서 사진상으로 묘사된 것처럼, 공동 (806) 은 정전 척 세라믹 층 (804) 의 제 2 표면 (824) 에 형성된다. 공동 (806) 은 어떤 형상이든 취할 수 있다. 일 예에서, 공동 (806) 은 디스크 형상 또는 예를 들어, 0 내지 0.25 의 이심률을 갖는 실질적인 디스크 형상이다. 또 다른 예에서, 공동 (806) 은 방사상의 상이한 단면의 두께 (t) 를 갖는다.
또 다른 예에서, 공동 (806) 의 실시형태는 정전 척 세라믹 층 (804) 의 제 2 표면 (824) 을 포함하는 평면에 수직 각도 (β) 를 형성하는 평균 경사도를 갖는 외부 에지 (832) 를 갖는다. 어떤 실시 형태에서, 각도 (β) 는, 예를 들어, 평균 경사도 및 정전 척 세라믹 층 (804) 의 제 2 표면 (824) 이 수직인, 90 도일 수 있고, 그리고 예를 들어, 평균 경사도 및 정전 척 세라믹 층 (804) 의 제 2 표면 (824) 이 비수직인, 90 도를 벗어날 수 있다. 우선의 실시형태에서, 각도 (β) 는 0 초과 45 도 이하의 범위이고, 선택적으로 15 도 미만, 선택적으로 6 도 미만, 선택적으로 3 도 미만이다. 여기 보여진 바와 같이, 각도는 플라즈마 프로세싱 공정에서 형성된 전기장의 형상에 영향을 준다.
도 10 은 중심축으로부터 외부 에지로 방사상 거리 (r) 에 대해 전기장 Ez(r)/Ez(0.15) 의 변화에 대한 함수를 도시한 그래프 (1000) 이다. 그래프에서, 전기장은 15 cm 에서의 전기장의 값으로 정규화되어 있다. 그래프 (1000) 는, 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 도 8 의 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대응되는 제 1 트레이스 (1002) 에 대한 전기장을 도시하고, 공동 없는 정전 척에 대응되는 제 2 트레이스 (1004) 를 도시한다. 공동의 반경은 대략 4 cm 이고, 정전 척 세라믹 층의 반경은 대략 15 cm 이다. 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동의 포함은 전기장을 감소시키는 것으로 보인다. 도 10 에서 보여진 바와 같이, 공동의 방사상의 외부 에지에서 전기장의 스텝 변화가 일어난다. 그래프 (1000) 는, 공동 없는 정전 척 어셈블리와 비교하여, 공동의 방사상의 외부 에지로 가까이 갈 때 방사상의 위치에서의, 대략 8 % 인 전기장의 큰 변화를 도시한다.
도 11 은 표준 정전 척 어셈블리 및 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한 방사상의 위치에 대해 산화 에칭 레이트 (Å/min) 의 함수 그래프 (1100) 이다. 그래프에서, 트레이스 (1102) 는 표준 정전 척 어셈블리에 대한 것이고, 트레이스 (1104) 는 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태에 대한 것이다. 트레이스 (1102) 는 낮고 대략 일정한 에칭 레이트의 ±90 mm 내지 ±150 mm 의 외부 영역, 및 방사상의 거리 0 mm 을 중심으로 증가하는 에칭 레이트 (외부 영역의 그것보다) 를 갖는 ±90 mm 의 중심 영역을 대략 정규곡선의 형상을 갖는다. 트레이스 (1104) 는 0 내지 ±150 mm 의 전체 방사상의 거리를 가로질러 전체적으로 더 균일한 에치 레이트를 가진다. 트레이스 (1104) 는 세 영역을 나타낸다 - 중심 영역 (1110), 제 1 외부 영역 (1112) 및 제 2 외부 영역 (1114). 이 세 영역에서의 에칭 레이트는 약 1880 ± 10 Å/min 로 대략 동일하다. 각 외부 영역과 중심 영역 사이에는, 에칭 레이트 곡선에서 움푹 패인 모습을 형성하는 상대적으로 감소하는 에칭 레이트 (1120) 를 갖는 영역이 있다. 상대적으로 감소하는 에칭 레이트의 영역 (1120) 은 공동 에지의 방사상의 위치에 대응된 위치에 위치한다.
도 12a 및 도 12b 는 에칭된 워크피스의 높이의 방위 변화를 도시한다. 도 12a 는 표준 정전 척 어셈블리의 워크피스에 대한 결과이고, 도 12b 는 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 워크피스에 대한 결과이다. 상이한 에칭 레이트는 상이한 명암을 보여준다. 표준 정전 척의 워크피스에 대한 도 12a 에서 보여진 바와 같이, 높이의 방위 변화는 187.8 nm 의 평균, 11.8 nm (6.3%) 의 3 - 시그마 값 및 17.3 nm (9.2%) 의 범위를 갖는다. 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 워크피스에 대한 도 12b 에서 보여진 바와 같이, 높이의 방위 변화는 183.1 nm 의 평균, 8.7 nm (4.7%) 의 3 - 시그마 값 및 11.4 nm (6.2%) 의 범위를 가진다. 따라서, 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 워크피스 (도 12b) 의 결과가 웨이퍼 표면 전체를 걸쳐 더 낮은 편차 및 범위의 높이를 갖는, 더 균일한 높이를 나타낸다. 일반적으로, 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 워크피스에 대한 방위 변화의 전형적인 범위는, 약 5 % 미만, 선택적으로 약 4 % 미만의 3 - 시그마 값, 및 약 7 % 미만, 선택적으로 약 5 % 미만의 범위를 갖는 것으로 예상된다.
폴 패턴은 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 정전 척 세라믹 층에 선택적으로 임베드될 수 있다.
도 13 은 폴 패턴의 예시적인 실시형태를 도시한 도식적인 다이어그램이다. 폴 패턴은 전류가 웨이퍼의 에지로부터 중심으로 흐르는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이 효과는 에칭 파워를 원하는 부분 및/또는 시스템의 패스 (path) 에 강제적으로 보내 일반적으로 중심 영역의 에칭 파워를 감소시키고, 주변 영역의 에칭 파워를 증가시키고/증가시키거나, 중심 영역에서의 에칭 파워와 주변 영역에서의 에칭 파워를 더 가까이 매칭하는데 사용될 수 있다.
도 13 에서 도시된 폴 패턴 (1300) 에서, 연속적인 라인은 방사상으로 배치된 영역들의 배열을 형성한다. 이들 방사상으로 배치된 영역들은 정전 척의 재치된 표면의 상이한 부분들 또는 영역들을 구별하는데 도움을 준다. 예를 들어, 중심이 동일한 반원 (1302) 의 제 1 반구 (1304) 는 중심이 동일한 반원 (1302) 의 제 2 반구 (1306) 와, 반구들 중 하나 내의 연속적인 라인을 연결함으로써 실질적으로 분리되고, 그 후 외부 점 (1310) 및 내부 점 (1312) 에서 반구들이 연결된다. 이는, 정전 척의 반경 치수를 가로질러 불연속적인, 예를 들어, 도 14 의 도시된 정전 척 세라믹 층 내 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면 모습에서 보여진 것처럼, 방사상 또는 원주상으로 상이한 영역들로 쪼개어져 들어가는 폴 패턴 (1320) 을 생산한다. 상이한 영역은 높은 유도 커플링에 의해 서로 커플링 될 수 있다. 불연속적인 폴 패턴 (1320) 에 덧붙여, 도 14 는 불연속적인 폴 패턴 (1320) 에 전기적으로 연결된 회로 (1322) 의 일반적인 배열을 도시한다.
폴 패턴의 예시적인 실시형태는 텅스텐을 포함한 전도성 물체로 형성되는 것을 더 선호한다. 폴 패턴이 텅스텐을 포함하는 전도성 물체로 형성될 때, 연속적인 라인의 폭은 대략 0.10 인치이다. 방사상으로 연속적 및 방사상으로 불연속적 임베드된 폴 패턴을 포함하는 다양한 폴 패턴이 사용될 수 있음을 알 수 있고, 그리고 다른 것들보다, 폴 패턴을 형성하는 전도성 물체의 구성 및 에너지 밀도의 원하는 방사상 분포에 기초하여 폴 패턴의 치수 및 배열이 변할 수 있음을 알 수 있다.
도 15 는 임베드된 폴 패턴이 반경 치수를 가로질러 불연속적인, 정전 척 세라믹 층 내에 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리들의 다양한 실시형태를 위한 방사상 위치 (mm 단위로) 에 대해 정규화된 에너지 밀도의 그래프이다. 도 15 의 그래프 (1500) 에서, 트레이스 (1502) 는 반경 치수를 가로질러 불연속적인 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리이고; 트레이스 (1504) 는 예를 들어, 도 14 와 유사한 임베드된 폴패턴을 갖는 도 8 에 유사한 정전 척 어셈블리인, 반경 치수를 가로질러 불연속적인 임베드된 폴 패턴을 가지고, 그리고 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리이고; 트레이스 (1506) 는 예를 들어, 도 14 와 유사한 임베드된 폴패턴을 갖는 도 1 에 유사한 정전 척 어셈블리인, 반경 치수를 가로질러 불연속적인 임베드된 폴 패턴을 가지고, 그리고 정전 척 세라믹 층 아래 전도성 지지대 내 형성된 공동을 갖는 정전 척 어셈블리이다. 비교를 위해, 트레이스 (1510) 는 예를 들어, 공동이 없고, 유전체 삽입물 또는 층이 없고, 임베드된 폴 패턴이 없는, 표준 정전 척의 정규화된 에너지 밀도를 도시한다.
도 15 에서 도시된 바와 같이, 방사상으로 불연속적인 임베드된 폴 패턴의 존재 자체는 에너지 밀도의 방사상의 분포에 영향을 줄 수 있다. 또한, 상이한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공동 및/또는 유전체의 조합의 방사상으로 불연속적인 임베드된 폴 패턴은 에너지 밀도의 방사상 분포에 영향을 더 줄 수 있다. 각 경우에, 이들 모습들의 단독 또는 조합된 선택은, 에너지 밀도의 맞춰진 방사상 분포를 생산하는데, 에너지 밀도의 더 균일한 방사상 분포가 선호된다.
도 16 는 임베드된 폴 패턴이 반경 치수를 가로질러 불연속적인, 정전 척 세라믹 층 내에 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리들의 다양한 실시형태를 위한 방사상 위치 (mm 단위로) 에 대해 정규화된 에너지 밀도의 그래프이다. 도 16 의 그래프 (1600) 에서, 트레이스 (1602) 는 반경 치수를 가로질러 연속적인 임베드된 폴 패턴을 갖는 정전 척 어셈블리이고; 트레이스 (1604) 는 예를 들어, 기재된 임베드된 폴패턴을 갖는 도 8 에 유사한 정전 척 어셈블리인, 반경 치수를 가로질러 연속적인 임베드된 폴 패턴을 가지고, 그리고 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 공동을 갖는 정전 척 어셈블리이고; 트레이스 (1606) 는 예를 들어, 기재된 임베드된 폴패턴을 갖는 도 1 에 유사한 정전 척 어셈블리인, 반경 치수를 가로질러 연속적인 임베드된 폴 패턴을 가지고, 그리고 정전 척 세라믹 층 아래 전도성 지지대 내 형성된 공동을 갖는 정전 척 어셈블리이다. 비교를 위해, 트레이스 (1610) 는 예를 들어, 공동이 없고, 유전체 삽입물 또는 층이 없고, 임베드된 폴 패턴이 없는, 표준 정전 척의 정규화된 에너지 밀도를 도시한다.
여기에 개시된 정전 척 어셈블리들은 다양한 방법 중 어떤 하나에 의해 제조될 수 있다.
정전 척 어셈블리의 제조의 예시적인 방법은 전도성 지지대의 정전 척 세라믹 층에 접촉한 표면의 영역 내 공동을 형성하고, 그리고 공동 내에 유전체를 포함하는 것을 포함한다. 공동은 몰딩 (molding), 선택적 증착, 압착 또는 다른 제거 방법들을 포함한 여러 방법들에 의해 만들어질 수 있다.
정전 척 어셈블리의 제조의 다른 예시적인 방법은 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층을 포함하는 다중층 구조를 형성하고, 그리고 정전 척 세라믹 층의 자유 표면의 영역 내 공동을 형성하는 것과 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 유전체 층을 형성하는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 다중층은, 예를 들어 끼워넣은 압착 및 형성 동작으로, 상이한 층의 연속적인 증착에 의해 연속적으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이에 유전체 층을 형성하는 것을 포함하는 방법에서, 유전체 층은 전도성 지지대와 접촉하는 테이퍼된 표면을 갖도록 형성될 수 있다. 전도성 지지대 그 자체는 예를 들어, 압착 동작에 의해, 먼저 유전체 층을 형성하도록 보완적으로 테이퍼되고, 그리고 그 후 정전 척 세라믹 층은 압착된 테이퍼된 표면에 증착될 수 있거나 형성된 보완적으로 테이퍼된 표면을 갖고 독립적으로 형성할 수 있다. 다른 예에서, 유전체 층은 예를 들어, 스텝된 두께, 균일한 영역 및 테이퍼되거나 스텝된 영역의 조합 등의 다양한 두께의 영역을 갖는다. 전도성 지지대는 예를 들어, 압착 동작에 의해, 유전체 층으로 보완적인 표면 프로파일을 갖도록 형성되고, 정전 척 세라믹 층은 그 후 압착된 표면에 증착될 수 있거나 형성된 보완적으로 테이퍼된 표면을 갖고 독립적으로 형성할 수 있다.
여기에 개시된 정전 척 어셈블리들은 플라즈마 프로세싱 장치의 본래의 장비로 제조될 수 있다. 또한, 여기에 개시된 정전 척 어셈블리들은 여기에 개시된 형태 중 하나를 포함하도록, 예를 들어, 임베드된 폴 패턴 및/또는 유전체 및/또는 다양한 두께, 프로파일 및/또는 형상을 갖는 공동을 포함하도록, 존재하는 정전 척 어셈블리들을 갱신하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 존재하는 정전 척 어셈블리는 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면 내 형성된, 예를 들어, 압착에 의해 공동을 가질 수 있고, 그리고 원한다면 유전체 삽입물 또는 층은 증착 기술에 의해 공동에 직접 형성할 수 있거나 공동에 수행되고 결합할 수 있다.
도 17 은 플라즈마 프로세싱 장치 (1700) 의 예시적인 실시형태의 도식적인 단면을 도시한다. 도 17 의 플라즈마 프로세싱 장치 (1700) 는 반응 용기 (1706) 내에 배열된 정전 척 어셈블리의 워크피스 재치된 표면 (1704) 을 향하는 상부 샤워헤드 전극 (1702) 을 갖는 평행 평판 반응기이다. 여기에 개시된 어떠한 정전 척 어셈블리라도 플라즈마 프로세싱 장치에 결합할 수 있다.
여기에 개시되고 플라즈마 프로세싱 장치에 포함된, 어떠한 정전 척 어셈블리라도 플라즈마 프로세싱 공정 동안 워크피스 상부의 플럭스 필드 (flux field) 의 균일성을 개선시킬 수 있다.
플라즈마 프로세싱 공정 동안 워크피스 상부의 플럭스 필드의 균일성을 개선시키는 예시적인 방법은 정전 척 어셈블리 영역에 유전체를 포함하고, 정전 척 어셈블리에 워크피스를 장착하고, 그리고 워크피스 상부의 플럭스 필드를 형성시키는 것을 포함한다. 플라즈마 프로세싱 공정 동안 포함된 유전체의 영역 상부의 플럭스 필드의 값은 포함된 유전체가 없는 정전 척의 플럭스 필드의 본래 값보다 작다. 예를 들어, 도 2 는 플럭스 필드와 관련된, 에너지 밀도의 감소를 도시한다. 예시적인 방법은 정전 척 세라믹 층에 폴 패턴을 선택적으로 임베드한다.
포함된 유전체를 갖는 영역은 변화할 수 있다. 예를 들어, 그 영역은 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 연결된 전도성 지지대와 정전 척 세라믹 층 사이 영역에 있을 수 있다.
일 예에서, 포함은 전도성 지지대의 제 1 표면의 제 1 영역 내의 공동을 형성하는 것을 포함한다. 유전체는 공동 내 위치하고, 정전 척 세라믹 층은 전도성 지지대의 제 1 표면 및 유전체의 표면에 모두 접촉한다. 예시적인 실시형태에서, 유전체 삽입물은 디스크이고, 유전체는 방사상으로 상이한 단면의 두께를 갖는다. 형성된 공동의 외부 에지 및 유전체의 외부 에지는, 전도성 지지대의 제 1 표면을 포함하는 면에 각도를 갖는 경계면에서 만난다. 각도는 수직 각도이거나 비수직 각도일 수 있다.
다른 예에서, 포함은 전도성 지지대의 제 1 표면과 정전 척 세라믹 층의 제 1 표면 사이에 유전체의 층을 형성하는 것을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 층은 하나의 유전체로부터 형성되고, 두께가 중심 축으로부터 외부 에지로 나아가면서 방사상으로 상이하다.
또 다른 예에서, 포함은 전도성 지지대의 제 1 표면과 정전 척 세라믹 층의 제 1 표면 사이에 유전체의 층을 형성하는 것을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 층은 단면으로 세 영역을 갖고, 유전체 층은 방사상의 제 1 에지 영역 또는 방사상의 제 2 에지 영역 모두보다 방사상 중심 영역에서 더 두껍다.
또 다른 예에서, 포함은 전도성 지지대의 제 1 표면과 정전 척 세라믹 층의 제 1 표면 사이에 유전체의 층을 형성하는 것을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 층은 균일한 두께를 가지고, 층은 단면으로 세 영역을 갖는다. 세 영역은 방사상 중심 영역, 방사상의 제 1 에지 영역 및 방사상의 제 2 에지 영역을 갖는다. 방사상 중심 영역 내 유전체의 유전율은 방사상의 제 1 에지 영역 및 방사상의 제 2 에지 영역 내 유전체의 유전율보다 낮다.
플라즈마 프로세싱 공정 중에 워크피스 상부의 플럭스 필드의 균일함을 개선시키기 위한 또 다른 예시적인 방법은 정전 척의 정전 척 세라믹 층의 외부 표면 내 공동을 형성하는 것, 워크피스에 의해 공동이 가려지도록 정전 척의 외부 표면에 워크피스를 장착하고, 그리고 워크피스 상부에 플럭스 필드를 형성하는 것을 포함한다. 플라즈마 프로세싱 공정 동안 포함된 유전체를 갖는 영역 상부의 플럭스 필드의 값은 포함된 유전체가 없는 정전 척의 플럭스 필드의 본래 값보다 작다. 예를 들어, 도 10 은 에너지 밀도의 감소를 도시하고 도 11 은 에칭 레이트의 변화를 도시하는데, 모두 플럭스 필드와 관련된다. 예시적인 방법은 정전 척 세라믹 층 내 폴 패턴을 선택적으로 임베드한다.
공동을 갖는 영역은 변할 수 있다. 예를 들어, 정전 척 세라믹 층의 재치된 표면에 영역이 있을 수 있다.
예를 들어, 형성된 공동은 방사상의 상이한 단면 두께를 가진다. 또 다른 예에서, 형성된 공동의 외부 에지는 정전 척 세라믹 층의 외부 표면을 포함하는 면과 각도를 형성한다. 그 각도는 수직 각도 또는 비수직 각도이다.
비록 본 발명이 우선의 실시형태와 관련지어 설명되었어도, 당업자는 첨부된 청구항에 정의된 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고, 특별히 서술되지 않은 추가, 삭제, 변형 및 대체를 할 수도 있음을 알 수 있다.
Claims (19)
- 플라즈마 프로세싱 장치에 대한 정전 척 어셈블리로서,상기 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결되는 전도성 지지대;제 1 경계면의 적어도 제 1 영역에서 상기 전도성 지지대와 접촉하는 제 1 표면 및 반도체 기판의 재치를 위한 제 2 반대 표면을 갖는 정전 척 세라믹 층;상기 제 1 경계면의 제 2 영역에서의 상기 전도성 지지대 내의 공동; 및상기 공동 내의 유전체 삽입물로서, 상기 공동의 외부 에지와 상기 유전체 삽입물의 외부 에지가 제 2 경계면에서 만나고, 상기 제 2 경계면은 상기 제 1 경계면을 포함하는 평면과 수직 각도 또는 비수직 각도를 형성하는 평균 경사도를 갖는, 상기 유전체 삽입물을 포함하는, 정전 척 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 삽입물은 본질적으로 상기 공동의 전체체적을 차지하고, 상기 제 1 경계면과 연속된 제 1 표면을 가지거나;상기 유전체 삽입물은 디스크이고, 상기 유전체 삽입물은 방사상으로 상이한 단면의 두께를 가지거나;상기 유전체 삽입물은 질화붕소 또는 질화알루미늄을 포함하거나;상기 유전체 삽입물은 12cm 이하의 직경과 5mm 이하의 두께를 갖는 실질적인 디스크 형상이거나; 또는폴 패턴이 상기 정전 척 세라믹 층에 임베드되는, 정전 척 어셈블리.
- 제 2 항에 있어서,상기 유전체 삽입물의 상기 제 1 표면은 상기 제 1 경계면과 평면이거나;상기 비수직 각도는 0도 초과 45 도 이하의 범위이거나; 또는상기 폴 패턴은 상기 정전 척의 반경 치수를 가로질러 불연속적인, 정전 척 어셈블리.
- 제 1 항에 기재된 정전 척 어셈블리를 포함하는 플라즈마 프로세싱 장치.
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- 플라즈마 프로세싱 장치에 대한 정전 척 어셈블리로서,상기 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결되고, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 전도성 지지대;제 1 경계면을 형성하도록 상기 전도성 지지대의 상기 제 2 표면과 접촉하는 제 1 표면, 및 워크피스를 수용하는 제 2 표면을 갖는 정전 척 세라믹 층; 및상기 제 2 표면 내의 공동으로서, 상기 공동의 외부 에지는 상기 제 2 표면을 포함하는 면과 수직 각도를 형성하는 평균 경사도를 가지는, 상기 공동을 포함하는, 정전 척 어셈블리.
- 제 9 항에 있어서,상기 공동은 실질적인 디스크 형상이고, 방사상으로 상이한 단면 두께를 가지거나;상기 공동의 외부 에지는 상기 제 2 표면을 포함하는 면과 비수직 각도를 형성하는 평균 경사도를 가지고, 상기 비수직 각도는 0 도 초과 45 도 이하의 각도이거나;폴 패턴이 상기 정전 척 세라믹 층에 임베드되거나; 또는폴 패턴이 상기 정전 척 세라믹 층에 임베드되고, 상기 폴 패턴이 상기 정전 척의 반경 치수를 가로질러 불연속적인, 정전 척 어셈블리.
- 제 9 항에 기재된 정전 척 어셈블리를 포함하는 플라즈마 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 기재된 정전 척 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 상기 정전 척은 플라즈마 프로세싱 장치의 RF 회로로의 연결을 위한 커넥터에 동작적으로 연결된 전도성 지지대 및 정전 척 세라믹 층을 포함하는, 상기 정전 척 어셈블리의 제조방법은:상기 전도성 지지대의, 상기 정전 척 세라믹 층과 접촉하는 표면의 영역 내에 공동을 형성하는 단계; 및유전체를 상기 공동에 포함시키는 단계를 포함하는, 정전 척 어셈블리의 제조방법.
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- 플라즈마 프로세싱 공정 동안 워크피스 상부의 플럭스 필드의 균일성을 개선하는 방법으로서,제 1 항에 기재된 정전 척 어셈블리의 정전 척 세라믹 층의 외부 표면 내에 공동을 형성하는 단계;상기 공동이 상기 워크피스에 의해 덮혀지도록 상기 정전 척 세라믹 층의 상기 외부 표면에 상기 워크피스를 장착하는 단계; 및상기 워크피스 상부에 상기 플럭스 필드를 형성하는 단계를 포함하고,상기 플라즈마 프로세싱 공정 동안에 상기 포함된 유전체를 갖는 상기 영역 상부의 상기 플럭스 필드의 값은, 상기 포함된 유전체가 없는 정전 척 어셈블리에 대한 상기 플럭스 필드의 본래 값보다 작은, 플럭스 필드의 균일성 개선 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 형성된 공동은 방사상으로 상이한 단면의 두께를 가지거나;상기 형성된 공동의 외부 에지는 상기 정전 척 세라믹 층의 상기 외부 표면을 포함하는 면과 수직 각도를 형성하거나;상기 형성된 공동의 외부 에지는 상기 정전 척 세라믹 층의 상기 외부 표면을 포함하는 면과 비수직 각도를 형성하거나; 또는상기 정전 척 세라믹 층 내에 불연속적인 폴 패턴을 임베드하는, 플럭스 필드의 균일성 개선 방법.
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