KR101410921B1 - 기판 프로세싱 챔버를 위한 링 조립체 - Google Patents

기판 프로세싱 챔버를 위한 링 조립체 Download PDF

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제니퍼 틸러
알렌 케이. 라우
마르크 오'도넬 슈발처
스티븐 브이. 샌소니
케이쓰 에이. 밀러
크리스토퍼 보이트노트
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

환형 선반 및 내측 주변 측벽을 포함하며 기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체가 제공된다. 일 버전에서, 이 링 조립체는 (ⅰ) 지지부의 환형 선반 상에 놓인 수평 레그, 및 지지부의 내측 주변 측벽과 인접하는 수직 레그를 포함하는 L-형 아이솔레이터 링, 및 (ⅱ) 아이솔레이터 링의 수평 레그를 오버래핑하는 오버랩 선반을 구비한 환형 밴드를 포함하는 증착 링을 포함한다. 다른 버전에서, 증착 링은 지지부의 환형 선반을 둘러싸며 오버래핑하는 유전체 환형 밴드, 및 브라켓과 패스너를 포함한다.

Description

기판 프로세싱 챔버를 위한 링 조립체 {RING ASSEMBLY FOR SUBSTRATE PROCESSING CHAMBER}
도 1은 기판 지지부의 환형 선반 상의 링 조립체의 일 실시예의 측단면도.
도 1a는 아이솔레이터 링 상의 레이저 텍스쳐(laser textured) 표면을 형성하는 레이저 드릴 및 아이솔레이터 링의 측단면도.
도 1b는 아이솔레이터 링의 텍스쳐 표면의 오목부의 상세한 측단면도.
도 2는 기판 지지부 상의 링 조립체의 다른 실시예의 단면도.
도 3은 링 조립체를 구비한 프로세스 챔버의 실시예의 부분 측단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 링 조립체 21 : 환형 선반
22 : 기판 지지부 24 : 기판 수용면(융기면)
삭제
25 : 기판 26 : 증착 링
29 : 아이솔레이터 링 31 : 수평 레그
32 : 오버랩 선반 33 : 수직 레그
44 : 브라켓 50 : 패스너
본 발명의 실시예는 기판 프로세스 챔버 내의 기판 지지부를 위한 링 조립체에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 및 디스플레이와 같은 기판의 프로세싱에서, 기판은 프로세스 챔버 내에 위치되며 여기 가스에 노출되어 기판 상의 재료를 증착시키거나 식각시킨다. 통상적인 프로세스 챔버는 프로세스 컴포넌트를 포함하며, 상기 프로세스 컴포넌트는 프로세스 영역을 밀폐시키는 밀폐 벽, 챔버 내에 가스를 제공하는 가스 공급원, 기판을 프로세싱하기 위해 프로세스 가스를 여기(energize)시키는 가스 에너자이저, 기판 지지부, 및 가스 배출 포트를 포함한다. 프로세스 챔버는 예를 들어, 스퍼터링 또는 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 및 식각 챔버를 포함할 수 있다. PVD 챔버에서, 타깃이 스퍼터링되어 스퍼터링된 타깃 재료가 타깃과 대면하는 기판 상에 증착되게 한다. CVD 챔버에서, 프로세스 가스는 기판 상에 재료를 증착시키기 위해서 열적으로 또는 다른 방법으로 분해된다. 식각 챔버에서, 기판은 식각 컴포넌트를 갖는 프로세스 가스로 식각된다.
프로세스 챔버는 또한 프로세스 키트를 포함할 수 있으며, 통상적으로, 상기 프로세스 키트는 예를 들어 기판의 주변부 근처에 위치되는 환형 구조물, 예를 들어 증착 링, 커버 링 및 쉐도우 링과 같이 프로세싱 동안에 기판을 고정하고 보호하는데 조력하는 컴포넌트를 포함한다. 예를 들어, PVD 및 CVD 챔버에서, 증착 링을 포함하는 링 조립체는 종종 프로세스 증착물로부터 기판 지지부의 주변 에지 및 측벽을 차폐하기 위해서 기판 근처에 제공된다. 증착 링은 통상적으로, 기판 지지부 상에 놓이며 다른 방법으로 기판 지지부의 노출된 부분 상에 증착할 프로세스 증착물을 수용하도록 제공되는 선반(ledge)을 갖춘 환형 금속 링이다. 증착 링은, 축적된 증착물을 제거하기 위해서 그것이 예를 들어 HF 및 HNO3를 통해 챔버로부터 주기적으로 제거되고 세정될 수 있기 때문에, 챔버를 위한 프로세싱 실행 시간(processing run time)을 증가시킨다. 증착 링은 또한 챔버 내의 여기 가스에 의한 지지부의 침식을 감소시킬 수 있다.
그러나, 특정 프로세스에서, 증착 링은, 그 증착 링이 프로세스 사이클 동안에 반복적으로 가열 및 냉각되기 때문에, 프로세싱 동안에 링의 휨을 야기할 수 있는 상승된 온도에 영향을 받는다. 이러한 휨은 링과 지지부 사이에 간극을 형성시키며, 그 간극은 플라즈마가 기판 상에 프로세스 증착물을 침식시키거나 형성하게 한다. 탄탈 PVD 프로세스와 같은 몇몇의 프로세스에서, 플라즈마는 링 변형에 또한 기여하는 바람직하지 않게 높은 온도까지 증착 링을 가열한다. 또한 링의 과도한 가열은, 가열 사이클 동안의 링의 팽창 및 후속적인 냉각 사이클 동안의 수축이 증착 링 상에 형성되는 프로세스 증착물의 분쇄를 야기하기 때문에, 유해하다. 또한, 과도하게 가열된 링은 기판의 주변부 주위에서 높은 온도를 생성할 수 있으며, 이는 기판 에지 상에서의 국부적인 프로세싱 온도에 바람직하지 않은 영향을 미친다. 증착 링은 또한, 세정 및 개조 동안에, 특히 세정 프로세스가 탄탈 증착물과 같이 링에 부착된 증착물을 세정하기 위해서 강한 화학물질을 이용하는 경우에, 침식될 수도 있다.
따라서, 심지어 다수의 프로세스 사이클 후에도 변형 및 휨에 견디는 링 조립체와 같은 프로세스 키트 컴포넌트를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 링이 기판 프로세싱 사이클 동안에 챔버 내에서 최소의 온도 변형 및 온도 증감을 갖는 것이 또한 바람직하다. 종래의 세정 프로세스에 의해 세정될 때 과도하게 침식되지 않는 링을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 예를 설명하고 있는 다음의 설명, 첨부된 청구항들, 및 첨부된 도면에 관련해서 본 발명의 이러한 특징, 양상 및 이점이 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 특징은 단지 특정 도면에만 관련되는 것은 아니며 일반적으로 본 발명에 이용될 수 있으며, 본 발명은 이러한 특징의 임의의 조합을 포함한다는 것이 이해될 것이다.
기판 프로세싱 챔버 내에 형성된 기판-프로세싱 환경에서 기판 지지부(22)의 적어도 일부분을 덮거나 보호하는데 사용될 수 있는 링 조립체(ring assembly; 20)의 예시적인 버전이 도 1에 도시되어 있다. 기판 지지부(22)는 프로세싱 동안에 기판(25)을 수용하여 지지하는 융기된 기판-수용면(24)을 갖고, 그 융기면(24)은 주변 측벽(perimeter sidewall; 27)을 가지며, 주변 측벽은 기판(25)의 돌출 에지 아래에 놓인다. 또한, 지지부(22)는 융기면(24)의 내측 주변 측벽(27)의 원주를 둘러싸는 환형 선반(21)을 갖는다. 기판 지지부(22)는 예를 들면, 정전척(electrostatic chuck; 23)(미도시), 진공척 또는 기계식 척을 포함할 수 있다.
링 조립체(20)는 L-형 아이솔레이터 링(29)을 둘러싸는 내측 주변(28)을 갖는 증착 링(26)을 포함한다. 증착 링(26)과 아이솔레이터 링(29)은 지지부(22)의 주변 에지(30)를 보호하도록 협력하여, 챔버 내의 프로세스 가스 환경에서 그 주변 에지의 침식을 감소시키며 또한 지지부(22) 상에 프로세스 증착물의 축적을 제한한다.
아이솔레이터 링(29)은 면취된 모서리를 갖는 수직 레그(vertical leg; 33)에 결합된 수평 레그(horizontal leg; 31)를 갖는 L-형이다. 수평 레그(31)는 지지부(22)의 환형 선반(annular ledge; 21) 상에 놓이며, 환형 선반(21)의 길이보다 작은 사이즈의 길이를 갖는다. 예를 들면, 수평 레그(31)의 길이는 환형 선반(21)의 길이의 약 80% 미만의 사이즈일 수 있어서, 수평 레그는 선반(21)의 원주 에지 보다 짧은 상태로 중단된다. 예를 들어, 환형 선반(21)의 길이가 약 10mm 내지 약 15mm인 경우, 수평 레그(31)의 길이는 약 6mm 내지 약 11mm이다. 수직 레그(33)는 지지부(22)의 내측 주변 측벽(27)과 접하며, 내측 주변 측벽(27)의 높이보다 작은 사이즈의 길이, 예를 들면, 내측 주변 측벽(27)의 높이의 약 90% 미만의 높이를 갖는다. 예를 들어, 내측 주변 측벽(27)의 높이가 약 5.5mm 내지 약 6.5mm인 경우, 수직 레그(33)의 길이는 약 5.2mm 내지 약 6.2mm이다.
아이솔레이터 링(29)은 세라믹, 예를 들면 알루미늄 산화물 또는 실리콘 산화물과 같은 유전체 재료로 이루어진다. 세라믹으로 이루어진 아이솔레이터 링(29)은 상응하는 금속 구조물보다 더 강성이며, 유리하게, 그 아이솔레이터 링은 심지어 다수의 프로세싱 사이클 후에도 잔여 응력으로 인해 휘지 않고 본래의 형상을 유지한다. 또한, 아이솔레이터 링(29)은 챔버의 프로세스 환경에서 침식에 대해 내성을 갖도록 선택되는 세라믹 재료로 제조된다. 이로써, 아이솔레이터 링(29)은 종래의 링 조립체를 통해서와 같은, 플라즈마 환경에서 침식으로부터 아이솔레이터 링을 보호하기 위한 추가의 보호 표면 코팅을 필요로 하지 않는다. 보호 코팅은 종종 이러한 구조물 내의 잔여 응력의 원인이 되고, 이는 플라즈마 프로세스 사이클로의 노출로 인한 구조물의 휨 또는 변형을 초래한다. 금속 링의 주요 응력원은 기계가공으로부터의 잔여 응력이다. 챔버 내에서 링이 가열되는 경우, 응력은 경감되고, 컴포넌트는 휜다. 예를 들면, 아이솔레이터 링(29)은, 프로세싱 환경이 아르곤의 플라즈마를 포함하는 경우, 알루미늄 산화물로 제조된다.
증착 링(26)은 환형 밴드(43)를 포함하고, 그 환형 밴드는 아이솔레이터 링(29)을 둘러싸고 오버래핑하며, 지지부(22)의 주변 에지(30)를 보호하도록 밀폐시키기 위해 지지부(22)의 주변 에지(30)를 적어도 부분적으로 덮는다. 증착 링(26)은, 아이솔레이터 링(29)의 수평 레그(31)의 일부에 오버래핑하고 수직 레그(33)보다 짧은 상태로 중단되는 오버랩 선반(32)을 포함한다. 따라서, 오버랩 에지는 아이솔레이터 링(29)의 수평 레그(31)의 길이보다 더 작은 길이, 예를 들면 10% 이상 더 작은 길이를 갖는다. 증착 링(26)의 오버랩 선반(32)의 내측 주변(28) 및 바닥면(34)은 아이솔레이터 링(29)의 상부면(35)에 일치하여, 지지부(22)의 주변 에지(30)에 대한 부유 프로세스 증착물 및 플라즈마의 유입을 방지하도록 그 사이에 복잡한 미로를 형성한다.
증착 링(26)은 기부판(footing; 36)을 더 포함하며, 기부판(36)은 밴드(43)를 지지하기 위해 증착 링(26)으로부터 하방으로 연장되어 지지부(22)의 환형 선반(21) 상에 놓인다. 기부판(36)은 지지부(22)에 균열 또는 파단을 실질적으로 야기하지 않으면서 기판 지지부(22)에 가압되도록 하는 형상 및 사이즈를 가진다. 예를 들면, 도시되어 있는 바와 같이, 기부판(36)은 증착 링(26)의 오버랩 선반(32)으로부터 하방으로 연장되는 실질적으로 수직인 기둥을 포함할 수 있다. 기부판(36)은, 선반(21)의 파단 가능도를 감소시키도록 수평으로 지향된 응력을 최소화하면서 선반(21) 상에 압축 응력을 가한다. 기부판(36)의 양쪽 근처의 절단부 또는 오목한 섹션은, 기부판(36)이 선반(21)의 외측 모서리(40)에 접촉 또는 가압하여 그 외측 모서리(40)가 균열 또는 칩화(chip)될 가능도를 감소시킨다. 증착 링(26)은 하부 측벽(37)을 더 포함하며, 하부 측벽(37)은 지지부(22)의 주변 에지(30)를 넘어 하방으로 연장된다.
또한, 증착 링(26)의 환형 밴드(43)는 상부 웨지(upper wedge; 38)를 구비하며, 상부 웨지(38)는 수직 상방으로 연장되고 내측 주변(28)에 연결되어 프로세스 사이클에서 프로세스 증착물을 수집하는 역할을 하는 완만한 경사면(39)을 형성한다. 통상적으로 경사면(39)의 각도는 약 5°이상이며, 심지어 최대 약 25°까지일 수 있다. 완만한 경사면은 예를 들면, 통상적으로 보다 집중되거나 가변적인 열 응력 영향으로 인해 증착물이 파단 및 파쇄되게 하는 날카로운 모서리 또는 에지를 갖는 표면상에 축적될 수 있는 두께 레벨보다 더 높은 두께 레벨까지 평탄한 연속 경사면(39) 상에 프로세스 증착물이 축적되게 한다. 때때로 프로세스 증착물이 축적되는 함몰부에 인접한 범프를 갖는 종래 기술의 증착 링과 대조적으로, 증착 링(26)의 경사면(39)에는 실질적으로 이러한 범프 또는 다른 돌기가 없다. 유리하게, 평탄하고 연속적인 경사면은 범프 상에서보다 상기 경사면 상에 더 높은 두께의 프로세스 증착물이 축적될 수 있게 하는데, 이는 범프의 가변적인 두께가 증착물을 벗겨서 파쇄시키는 불균일한 열 팽창 응력을 초래하기 때문인 것으로 결정되었다. 특히 범프는 탄탈 막의 증착에 바람직하지 않은 것으로 밝혀졌는데, 이는 두께 압축성 인장 탄탈 증착물이 이러한 범프 부분을 용이하게 박리할 수 있음이 밝혀졌기 때문이다. 또한, 환형 밴드(43)는 편평하고 경사지지 않은 상부면을 가질 수 있다.
바람직하게 증착 링(26)은 금속으로 제조되는데, 이는 복잡한 기하학적구조의 증착 링(26)을 세라믹보다는 금속으로 제조하는 것이 용이하기 때문이다. 링 조립체(20)의 내부 부분은 아이솔레이터 링(29)에 의해 형성된 별도의 구조물을 포함하기 때문에, 결과적으로 증착 링(26)의 더 작은 방사상 길이는, 하나의 금속편을 포함하는 종래의 증착 링으로부터 기인한 변형 및 휨의 양을 감소시킨다. 또한, 세라믹으로 제조되는 아이솔레이터 링(29)은 열에 견딜 수 있다. 증착 링(26)은 여기된 프로세스 가스에 의한 침식으로부터 지지부(22)의 덮혀진 표면을 보호하며, 이러한 표면 상에 프로세스 증착물의 축적을 감소시킨다. 적절한 금속은, 예를 들면, 알루미늄, 스테인리스 강 및 티타늄을 포함하며, 이 중에서 통상적으로 스테인리스 강이 사용된다.
일 버전에서, 증착 링(26)의 경사면(39)은 텍스쳐 특징들(texture features)을 갖도록 설계되는 텍스쳐 코팅(42)을 포함하는데, 프로세스 증착물들이 상기 텍스쳐 특징들에 용이하게 부착되며, 그에 따라 보다 높은 두께로 축적될 수 있다. 텍스쳐 코팅(42)은 인터로킹 메커니즘에 의해 프로세스 증착물들을 물리적으로 부착시킬 수 있는 형상 및 사이즈로 구성된 특징들(52)을 포함한다. 적합한 텍스쳐 코팅은 예를 들어, 2004년 6월 28일자로 싸이(Tsai) 등에 의해 출원되어 어플라이드 머티어리얼스 사에 양도되었으며 본원에 그 전체가 참조로서 포함된 미국 특허 출원 시리얼 번호 10,880,235호에 설명되어 있는 바와 같은, 어플라이드 머티어리얼스로부터의 라바코트(LAVACOATTM) 코팅이다. 선택적으로 아이솔레이터 링(29)의 노출된 표면은 또한 이러한 코팅으로 코팅될 수 있다.
링 조립체(20)는 지지부(22)의 환형 선반(21) 상에 가해지는 압력 또는 응력의 양을 감소시키도록 또한 설계되는 브라켓(bracket; 44)을 더 포함한다. 예를 들어, 브라켓(44)은 실질적으로 단지 압축력만으로 환형 선반(21)에 대해 가압하는 융기 립(rib; 46), 및 임의의 열 응력에 의해 유도된 압력을 바닥 모서리(49)에 인가하는 것을 제한하도록 선반(21)의 바닥 모서리(49)에 간극을 제공하는 인접한 오목부(48)를 포함할 수 있다. 브라켓(44)과 증착 링(26)의 기부판(36)은 또한 이들 컴포넌트 중의 어느 하나에 의해 환형 선반(21)에 가해지는 클램핑력이 다른 컴포넌트에 의해 적어도 부분적으로 반작용되도록 상보적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 브라켓(44)은 실질적으로 기부판(36)이 가압하고 있는 바로 아래에서 환형 선반(21)에 대해 가압할 수 있어서, 선반(21) 상의 힘이 선반(21)의 위 및 아래에서 실질적으로 동일해 진다. 이러한 링 조립체(20)는 환형 선반(21)의 모서리(40,49)와 같이 쉽게 균열이 발생하거나 칩화되는 지지부(22)의 부분들에 대해 실질적으로 가압하지 않고, 실질적으로는 단지 지지부(22)의 환형 선반(21) 상에 수직의 압축 응력을 가함으로써, 기판 지지부(22)의 균열이나 파단을 감소시킨다.
일 버전에서, 링 조립체(20)는 또한 증착 링(26)을 기판 지지부(22)에 클램핑 고정하는 패스너(50)를 포함할 수 있다. 증착 링(26)을 지지부(22)에 고정하는 것은 클램핑 고정된 증착 링(26)과 지지부(22) 사이에 더욱 양호한 열교환이 발생할 수 있기 때문에 적어도 부분적으로 개선된 프로세싱 결과를 제공한다. 그러한 고정이 없으면, 증착 링(26)은, 예를 들어 증착 링(26)의 경사면(39)이 주변 플라즈마로부터의 플라즈마 종(species)의 강력한 충돌에 노출되기 때문에, 기판 프로세싱 동안에 과도하게 뜨거워진다. 설명한 바와 같이, 증착 링(26)의 과도한 가열은 증착 링(26)과 그 위의 프로세스 증착물 사이에 열 팽창 응력을 유도하여 프로세스 증착물이 경사면(39)으로부터의 박리를 유발함으로써 기판(25)을 잠재적으로 오염시킬 수 있다. 증착 링(26)을 지지부(22)에 고정하는 것은 밴드(43)와 지지부(22) 사이에 더욱 양호한 열 교환을 가능하게 하여 증착 링(26)의 온도를 감소시킨다. 이외에도, 지지부(22)는 또한, 예를 들어, 도 3에 도시된 예에 도시된 바와 같이, 지지부(22) 내에 냉각 도관(123)을 갖춘 온도 제어식 냉각 판(127)을 제공함으로써 온도가 제어될 수 있다. 증착 링(26)을 지지부(22)에 클램핑 고정하는 것은 또한 지지부(22)의 보다 확실한 커버리지(coverage) 및 보호를 제공한다.
패스너(50)는 증착 링(26)의 경사면(39)으로부터 밴드의 바닥면으로 연장되는 개구(54)를 통해 연장된다. 패스너(50)는, 증착 링(26)의 개구(54)를 통해 통과하고 추가로 브라켓(44)의 개구(54)를 통해 통과하여 증착 링(26)을 지지부(22)에 클램핑 고정하게 하는 형상 및 사이즈를 갖는 패스너(50)를 포함한다. 패스너(50)는 예를 들어, 스크류, 클립, 스프링 또는 너트일 수 있다. 예를 들어, 일 버전에서, 패스너(50)는, 증착 링(26) 내의 개구(54)를 통해 끼워 맞춰지고, 상보적인 나사부를 가지는 브라켓(44) 내의 개구(54)를 적어도 부분적으로 통과함으로써, 패스너(50)의 회전 시 브라켓(44)이 지지부(22)에 조여질 수 있게 하는, 나사 형성된 스크류를 포함한다. 또한, 원하는 수의 개구(54)와 패스너(50)가 증착 링(26)을 지지부(22)에 고정시키는데 제공될 수 있으며, 예를 들어 링 조립체(20)는 증착 링(26) 근처에 원하는 구성으로 위치되는 약 3 개 내지 약 24 개의 개구(54), 이를 테면 약 8 개의 개구를 포함할 수 있다.
일 버전에서, 패스너(50)는 브라켓(44)이 지지부(22)에 대해 정위치에서 회전되게 하여 브라켓(44)을 원하는 위치로 회전시켜 증착 링(26)을 지지부(22)에 클램핑 고정시키는 회전식(swivel) 너트를 포함한다. 회전식 패스너(50)는, 실질적으로 브라켓(44)으로부터 패스너의 제거를 필요로 하지 않고도, 심지어 실질적으로 지지부(22)의 환형 선반(21) 아래에 있는 다른 엘리먼트 또는 링 조립체(50)의 부분으로의 접근을 필요로 하지 않고도, 예를 들어 조립체의 세정을 위해 링 조립체(20)의 손쉬운 제거를 가능하게 한다.
또한, 브라켓(44)은 밴드(43)를 더욱 양호하게 고정시키기 위해 브라켓이 증착 링(26)에 "로킹(lock)" 온될 수 있게 하는 추가의 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브라켓(44)은 증착 링(26)의 하부 측벽(37) 내에 있는 주변 오목부(63)에 대해 가압하여 증착 링을 원하는 클램핑 위치에 로킹하도록 구성되는 융기된 벽(59)을 포함할 수 있다.
링 조립체(20)는 또한, 밴드(43)의 부분들을 덮고 보호하도록 증착 링(26)의 적어도 일부분들을 가로질러 연장되는 방사상 내측 방향으로 연장되는 맨틀(72)을 갖춘 커버 링(70)을 포함할 수 있다. 일 버전에서, 맨틀(72)은 예를 들어, 플라즈마 종과 프로세스 증착물들이 표면(39) 위로 유동되는 것을 억제하도록, 증착 링(26)의 경사면(39)의 적어도 일부분에 프로세스 증착물이 증착되는 것을 억제할 수 있는 형상 및 사이즈를 갖는 하방으로 연장되는 범프(74)를 포함한다. 범프(74)는 프로세스 증착물이 범프(74)를 지나 유동하는 것을 억제하는 나산형의 수축된 유동로(75)를 형성하도록 증착 링(26)의 경사면(39)의 웨지(38) 쪽으로 하방으로 연장되는 내부 직경(79)에서 정점(78)을 포함한다. 정점(78)은 커버 링(70)의 바닥면(76)으로부터 약 2mm 내지 약 5mm의 높이로 연장할 수 있다. 커버 링(70)은 예를 들어 스테인리스 강과 티타늄 중 하나 이상과 같은 금속 재료일 수 있는 침식 내성 재료로 바람직하게 제조된다. 커버 링(70)은 또한 예를 들어 알루미늄 산화물과 같은 세라믹 재료로 제조될 수 있다. 커버 링(70)은 또한 프로세스 증착물이 부착될 수 있는 텍스쳐 상부면을 포함할 수 있다.
일 버전에서, 아이솔레이터 링(29)의 상부면(35)은 도 1a에 도시한 바와 같은 레이저 텍스쳐 표면을 포함한다. 레이저 텍스쳐는 레이저(202)와 레이저 제어기(204)를 포함하는 레이저 빔 드릴(200)을 사용하여 획득된다. 레이저 빔 드릴(200)은 표면(35) 내에 오목부(206)의 패턴을 레이저 드릴링하는데 사용된다. 도 1b에 도시한 상세를 참고하면, 오목부(206)는 원형 개구(208), 측벽(210) 및 곡면의 바닥 벽(212)을 갖는 웰(well)로서 형성된다. 레이저 드릴링된 오목부(206)는 프로세스 증착물이 수집되고 아이솔레이터 링(29)에 부착된 상태로 유지되는 개구로서 기능을 함으로써 플라즈마 프로세스에서 형성되는 프로세스 증착물의 부착을 개선한다. 텍스쳐 표면(35)은 프로세스 증착물과 텍스쳐 표면(35) 사이의 기계적인 록킹 힘을 제공함으로써 링(29)으로부터 프로세스 증착물이 박리되는 것을 실질적으로 방지하여 프로세스 증착물을 단단히 부착시킨다. 일 버전에서, 오목부(206)는 약 25 내지 약 800미크론(1 내지 30 mils), 또는 더 바람직하게는 50 내지 100미크론(2 내지 4 mils)의 직경(a)을 갖는 개구(208)를 갖는다. 오목부(206)는 추가로, 약 25 내지 약 800미크론(1 내지 30 mils), 또는 더 바람직하게는 50 내지 400미크론(2 내지 15 mils)의 깊이(d)를 가질 수 있다. 오목부(206)는 또한, 인접 오목부(206)들의 중심점들 사이에 약 25 내지 약 1000미크론(1 내지 40 mils), 또는 더 바람직하게는 25 내지 200미크론(2 내지 8 mils), 또는 더 바람직하게는 약 125 mils(5 mils)의 간격(s)을 가질 수 있다.
오목부(206)를 형성하기 위해, 레이저 빔 드릴(200)은 레이저 빔(220)을 아이솔레이터 링(29)의 표면(35) 상으로 지향시켜서 표면의 재료를 증발시켜 깊은 오목부(206)를 생성한다. 일 실시예에서, 레이저 빔 드릴(200)은 시간에 따라 조절되는 세기를 갖는 펄스화된 레이저 빔(220)을 발생시키는 레이저 제어기(204) 및 레이저(202)를 포함한다. 펄스화된 레이저 빔(220)은 오목부(206)의 형상에 따라 더 양호한 제어를 제공하도록 열 손실을 최소화하면서 표면 재료의 증발을 개선하기 위해 피크 펄스 전력을 사용한다. 레이저 에너지는 재료로의 과도한 열전달 없이 표면(35)의 분자 층을 성공적으로 분리시킨다. 예를 들어, 레이저(202)는 약 360나노미터 미만, 예를 들어 약 355나노미터의 파장을 갖는 자외선 레이저 빔을 발생시키는 엑시머 레이저를 바람직하게 포함한다. 적합한 엑시머 레이저는 예를 들어, 미국 뉴햄프셔 나슈아 소재의 레조네틱스 인코포레이티드(Resonetics, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능하다.
또한, 레이저 빔 드릴(200)은 광학 시스템(230)을 포함할 수 있으며, 그 광학 시스템은 레이저(202)와 링(29)의 표면(35) 사이의 거리를 결정하고 적절히 레이저 빔(220)을 포커싱하는 자동-포커싱 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자동-포커싱 메커니즘은 표면(35)으로부터 광 빔을 반사할 수 있고, 반사된 광 빔을 검출하여 표면까지의 거리를 결정할 수 있다. 검출된 광 빔은 예를 들어 간섭측정 방식에 의해 분석될 수 있다. 레이저 빔 드릴(200)은 가스 스트림(242)을 레이저 드릴링되는 표면 영역을 향해 지향시키는 가스 제트 공급원(240)을 더 포함할 수 있다. 가스 스트림은 영역으로부터 증발된 물질을 제거하여 드릴링의 속도 및 균일성을 개선시키고 광학 시스템(230) 상의 증발된 물질의 증착을 방지하거나 감소시킨다. 가스는 예를 들어 불활성 가스를 포함할 수 있다. 가스 제트 공급원(240)은 링(29)으로부터 약간 이격된 거리에 있는 노즐을 포함하여, 스트림 내의 가스를 표면(35) 상으로 포커싱하고 지향시킨다. 레이저 드릴링되는 링(29)이 통상적으로 이동식 스테이지(248) 상에 장착되어 레이저 빔(220)이 아이솔레이터 링(29)의 표면(35) 상에서 상이한 지점에 위치됨으로써 오목부(206)를 드릴링하도록 한다. 예를 들어, 적절한 스테이지(248)는 4~5축의 모션 시스템일 수 있으며, 이 모션 시스템은 ±0.5미크론의 분해도 및 50mm/초의 최대 속도로 X, Y, Z 방향으로 ±1미크론의 증분 모션이 가능하다. 레이저 제어기(204) 또한 이동식 스테이지(248)를 작동시킨다.
오목부(206)는, 펄스화된 레이저 빔(220)을 아이솔레이터 링(29)의 표면(35) 상의 위치를 향하도록 지향시킴으로써 레이저 드릴링되어, 구조물의 일부를 증발시킨다. 이후, 펄스화된 레이저 빔(220)이 링(29)의 표면(35) 상의 다른 위치로 지향되어 표면의 다른 부분을 증발시켜서 다른 오목부(206)를 형성한다. 이러한 단계들이 반복되어 아이솔레이터 링(29)의 표면(35) 내에 오목부(206)의 패턴을 생성한다. 레이저 빔 드릴(200)은, 레이저 빔(220)의 피크 펄스 전력, 펄스 지속기간 및 펄싱 주파수를 설정할 수 있는 레이저 제어기(204)에 의해 제어된다. 펄스화된 레이저 빔(220)은 원하는 깊이의 재료를 제거할 수 있을 만큼 충분히 높은 피크 전력 레벨에서 작동된다. 예를 들어, 텍스쳐 표면(35)을 형성하도록, 펄스화된 레이저 빔(220)이 링의 전체 두께를 통해 드릴링하지 않고도 아이솔레이터 링(29)에서 종료하는 곡면의 바닥 벽(212)을 갖는 오목부(205)를 형성할 만큼 충분히 높은 미리 선택된 전력 레벨에서 작동될 수 있다. 레이저 빔(220)은 오목부(29)가 형성될 표면(35) 상의 지점에 포커싱되어, 그 지점에 있는 재료를 충분히 높은 온도로 가열함으로써 그 재료를 액상 및/또는 기상으로 변환시킨다. 원하는 오목부 구조물은, 그 장소로부터 액상 및 기상의 제거에 의해 펄스마다 형성된다. 예를 들어, UV 펄스화된 엑시머 레이저를 포함하는 레이저(202)는 약 10 내지 약 30 나노초의 펄스 폭(각각의 펄스의 시간), 약 10 내지 약 400Watts의 평균 전력 레벨, 및 약 100Hz 내지 약 10,000Hz의 펄싱 주파수에서 작동될 수 있다. 10 내지 30 나노초의 펄스화된 레이저 작동 동안, 고상으로부터 액상 및 기상으로의 재료의 변환이 충분히 빨라서, 실질적으로 매우 짧은 시간에 링(29)의 바디 내로 열이 전달되는데, 그렇지 않다면 구조물의 국부적인 미세 균열을 야기할 수 있다.
지지부(22) 근처의 링 조립체(20a)의 다른 버전은, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지부(22)의 환형 선반(21) 상에 놓인 단일(unitary) 증착 링(80)을 포함한다. 증착 링(80)은 기판(25) 아래에 있는 지지부(22)의 내측 주변 측벽(27)과 바로 인접한 내측 주변(82)을 구비한다. 증착 링(80)은 예를 들어 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 질화물인 세라믹 물질과 같은 유전체 재료로 제조된다. 증착 링(80)이 세라믹 재료로 제조되기 때문에 이러한 버전은 별도의 아이솔레이터 링을 갖지 않는다. 그 대신, 세라믹 증착 링(80)이 지지부(22)의 주변 에지(30)를 보호하도록 성형되는 단일 구조체를 포함하여, 챔버 내에서 프로세스 가스 환경에서의 그것의 침식을 감소시키고 또한 지지부(22) 상의 프로세스 증착물의 축적을 제한한다. 강성 세라믹으로 제조된 증착 링(80)은, 심지어 수회의 프로세싱 사이클 이후에도 잔여 응력으로 인해 휘지 않고 본래의 형상을 유지하기 때문에 바람직하다. 또한, 세라믹 재료는 챔버의 프로세스 환경에서 침식에 대해 내성을 갖도록 선택된다. 또한, 증착 링(80)은 알루미늄의 아크 스프레이 코팅으로 코팅될 수 있다. 알루미늄 아크 스프레이 코팅이 증착 링(80)에 도포되어, 작동 동안 링 상의 프로세스 증착물의 부착을 개선시킨다.
증착 링(80)은 환형 선반(21)을 둘러싸고 오버래핑하는 환형 밴드(83)를 포함하여, 지지부(22)의 주변 에지(30)를 보호하도록 밀폐시킨다. 환형 밴드(83)는 오버랩 선반(85)을 포함하는데, 그 오버랩 선반은 환형 선반(21)을 오버래핑하고 지지부(22)의 내측 주변 측벽(27)보다 짧은 상태로 중단된다. 통상적으로, 오버랩 에지는 환형 선반의 길이의 약 90% 미만의 길이를 갖는다. 오버랩 선반(85)의 내측 주변(82) 및 바닥면(86)은 환형 선반(21)의 상부면(88)과 일치하여, 지지부(22)의 주변 에지(30)에 플라스마가 도달하는 것을 방지하도록 그 사이에 복잡한 미로(maze)를 형성한다. 증착 링(80)은, 밴드(43)를 지지하기 위해 지지부(22)의 환형 선반(21)상에 놓이도록 환형 밴드(83)로부터 하방으로 연장하는 실질적으로 수직인 기둥과 같은 기부판(89)을 더 포함한다. 기부판(89)의 양쪽 근처의 절단된 섹션은 환형 선반(21)의 외측 모서리(40)에 대한 기부판 가압의 가능도를 감소시킨다. 증착 링(80)은 추가로 하부 측벽(90)을 포함하며, 그 하부 측벽은 지지부(22)의 주변 에지(30)를 넘어 하방으로 연장된다.
이러한 버전에서, 증착 링(80)은 자신의 방사상 외측 주변(92)에 있는 외측 림(91)과 내측 림(93)을 구비하며, 외측 림은 환형 밴드(83)로부터 상방으로 수직 연장되며, 내측 림은 또한 환형 밴드(83)의 내측 주변(82)으로부터 상방으로 연장된다. 외측 및 내측 림들(91, 93)은 오목면(97)에 의해 연결되며, 그 오목면은 프로세스 사이클 동안 프로세스 증착물을 수집하는 기능을 한다. 오목면(97)은 약 50°이상의 반경으로 또는 심지어 약 30° 내지 약 80°의 반경으로 굴곡진다. 오목면(97)은, 세정을 위해 증착 링(80)이 제거되어야 하기 이전에 보다 높은 두께 레벨로 프로세스 증착물이 축적되도록 하는 함몰부를 제공한다. 오목면(97)은 날카로운 모서리 또는 에지를 구비한 표면 상에서 발생하는 축적된 증착물 상의 응력을 감소시키도록 완만히 굴곡진다. 이전 버전과 같이, 증착 링(80)의 오목면(97)은 또한, 위에 놓여있는 증착물의 박리(flaking) 또는 파쇄(spalling)를 야기하는 불균일한 열 응력을 발생시키는 범프 또는 다른 돌기가 실질적으로 존재하지 않는다.
전술한 바와 같이, 링 조립체(20a)는 또한 브라켓(44)을 포함하며, 그 브라켓은 지지부(22)의 환형 선반(21) 상에 가해지는 응력 또는 압력의 양을 감소시키도록 또한 설계된다. 증착 링(80)의 기부판(89) 및 브라켓(44)은, 이러한 컴포넌트에 의해 지지부(22)의 환형 선반(21)에 가해지는 클램핑 힘에 대해 적어도 부분적으로 반작용하는 상보적 위치에 배열된다.
또한, 링 조립체(20a)는 증착 링(80)을 기판 지지부(22)에 클램핑 고정하는 패스너(50)를 포함한다. 지지부(22)에 대한 증착 링(80)의 고정은, 더 양호한 열 교환이 (전형적으로, 금속 재료와 비교하여 불량한 열 전도체인) 증착 링(80)의 유전체 재료와 지지부(22) 사이에서 일어날 수 있기 때문에, 적어도 부분적으로 개선된 프로세싱 결과를 제공한다. 이러한 고정이 없다면, 유전체 증착 링(80)은 프로세싱 동안 상당히 뜨겁게 되어, 증착 링(80)과 위에 놓여있는 프로세스 증착물 사이에 열 팽창 응력을 초래한다. 또한, 지지부(22)에 대한 증착 링(80)의 고정은 지지부(22)의 보다 확실한 커버리지 및 보호를 제공한다. 패스너(50)는 증착 링(80)의 외측 림(91)으로부터 연장된 개구(94)를 통해 연장된다. 예를 들어, 패스너(50)는, 증착 링(80) 내의 개구(94)를 통해 끼워 맞춰지고 상보적인 나사부를 가지는 브라켓(44) 내의 개구(54)를 적어도 부분적으로 통과함으로써 패스너(50)의 회전 시 브라켓(44)이 지지부(22)에 조여질 수 있게 하는, 나사 형성된 스크류일 수 있다. 브라켓(44)은, 하부 측벽(37) 내의 주변 오목부(63)에 대해 가압하도록 구성되는 융기된 벽(59)을 포함하고, 밴드(43)를 보다 양호하게 고정시키도록 증착 링(80)에 대해 브라켓이 "로킹"온될 수 있도록 하는 추가적인 특징들을 포함할 수 있다.
링 조립체(20a)는 또한 증착 링(80)의 적어도 일부를 가로질러 연장되는 방사상 내측 방향으로 연장되는 맨틀(72)을 갖춘 커버 링(70)을 포함할 수 있다. 커버 링(70)은 플라즈마 및 프로세스 증착물 형성이 범프(74)를 지나 유동하는 것을 억제하는 나산형의 수축된 유동로(95)를 형성하도록 증착 링(80)의 외측 림(91) 쪽으로 하방으로 연장되는 내부 직경(79)에서 정점(78)을 갖는 하방으로 연장되는 범프(74)를 포함한다.
지지부(22) 근처에, 증착 링(26) 및 아이솔레이터 링(29)을 갖춘 링 조립체(20)를 구비하는 프로세스 챔버(106)를 포함하는 적합한 기판 프로세싱 장치(100)의 예시가 도 3에 도시된다. 또한, 챔버(106)는 (도시되지 않은) 증착 링(80)을 갖춘 링 조립체(20a)를 구비할 수 있다. 챔버(106)는 상이한 챔버들 사이에 기판(25)을 전달하는 로봇 암 메커니즘에 의해 연결된, 상호 연결된 챔버들의 클러스터를 구비한 (도시되지 않은) 멀티-챔버 플랫폼의 일부일 수 있다. 도시된 버전에서, 프로세스 챔버(106)는 물리 기상 증착 또는 PVD 챔버로 지칭되는 스퍼터 증착 챔버를 포함할 수 있으며, 이는 탄탈륨, 탄탈륨 질화물, 티타늄, 티타늄 질화물, 구리, 텅스텐, 텅스텐 질화물, 및 알루미늄 중 하나 또는 그 이상과 같은 재료를 기판(25)상에 스퍼터 증착할 수 있다. 챔버(106)는 프로세스 구역(109)을 밀폐시키는 밀폐 벽(118)을 포함하며, 밀폐 벽은 측벽(164), 바닥벽(166) 및 천장(168)을 포함한다. 지지 링(130)은 측벽(164)과 천장(168) 사이에 배치되어 천장(168)을 지지할 수 있다. 다른 챔버 벽은 하나 또는 그 이상의 차폐부(120)를 포함할 수 있고, 그 차폐부는 스퍼터링 환경으로부터 밀폐 벽(118)을 차폐한다.
챔버(106)는 기판(25)을 지지하기 위한 지지부(22)를 포함한다. 기판 지지부(22)는 전기적으로 플로팅할 수 있거나, RF 전원과 같은 전원(172)에 의해 바이어싱되는 전극(170)을 가질 수 있다. 기판 지지부(22)는 또한, 기판(25)이 존재하지 않을 때 지지부(22)의 상부면(134)을 보호할 수 있는 이동식 셔터 디스크(133)를 포함할 수 있다. 작동 중, 기판(25)은 챔버(106)의 측벽(164) 내의 기판 로딩 유입구(도시안됨)를 통하여 챔버(106)로 유입되어 지지부(22) 상에 배치된다. 지지부(22)는 지지 리프트 벨로우즈에 의해 상승 또는 하강될 수 있으며, 리프트 핑거 조립체(도시안됨)는 챔버(106) 내로 및 챔버 밖으로의 기판(25)의 운반 동안 지지부(22) 상의 기판을 상승 및 하강시키기 위해 이용될 수 있다.
챔버(106)는 지지부(22)의 온도와 같은, 챔버(106) 내의 하나 또는 그 이상의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템(119)을 더 포함할 수 있다. 일 버전에서, 온도 제어 시스템(119)은 유체 공급원(121)으로부터 지지부(22)로 열 교환 유체를 제공하도록 구성되는 유체 공급원을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 도관(123)은 유체 공급원(121)으로부터 지지부(22)로 열 교환 유체를 전달한다. 지지부(22)는 예를 들면 금속 냉각판(127) 내의 채널(125)과 같은 하나 또는 그 이상의 채널(125)을 그 안에 포함할 수 있으며, 이 채널을 통하여 열 교환 유체가 지지부(22)와의 열 교환을 위해 그리고 지지부(22)의 온도를 제어하기 위해 유동한다. 적절한 열 교환 유체는 예를 들면 물일 수 있다. 지지부(22)의 온도를 제어함으로써, 지지부(22)와 양호하게 열 접촉되는 엘리먼트, 예를 들면 지지부(22)의 표면(134) 상의 기판(25), 및 또한 링 조립체(20)의 클램핑 고정된 부분과 같은 엘리먼트의 양호한 온도를 또한 제공할 수 있다.
지지부(22)는 또한 커버 링(70) 및 증착 링(26)과 같은 하나 또는 그 이상의 링을 포함하는 링 조립체(20)를 포함할 수 있으며, 링 조립체는 증착 링으로 지칭될 수 있으며, 지지부(22)의 침식을 억제하도록, 지지부(22)의 주변 에지(30)의 일 부분과 같은 지지부(22)의 상부면(134)의 적어도 일 부분을 덮는다. 증착 링(26)은 적어도 부분적으로 기판(25)을 둘러싸서 기판(25)에 의해 덮혀지지 않는 지지부(22)의 부분들을 보호한다. 커버 링(70)은 증착 링(26)의 적어도 일 부분을 둘러싸고 덮으며, 증착 링(26) 및 기초 지지부(22) 둘 모두로의 입자의 증착을 감소시킨다. 링 조립체(20)는 기판 지지부(22) 상에 증착 링(26)을 클램핑 고정하기 위한 패스너(50)를 더 포함한다.
스퍼터링 가스와 같은 프로세스 가스는 가스 전달 시스템(112)을 통하여 챔버(106)로 유입되며, 가스 전달 시스템은 질량 유동 제어기와 같은 가스 유동 제어 밸브(178)를 가지는 도관(176)으로 각각 피드하는 하나 또는 그 이상의 가스 공급원(174)을 포함하는 프로세스 가스 공급원을 포함함으로써 그곳을 통해 설정된 유량의 가스를 통과시킨다. 도관(176)은 가스가 혼합되어 원하는 프로세스 가스 조성물을 형성하는 혼합 매니폴드(도시 안됨)로 가스를 피드할 수 있다. 혼합 매니폴드는 챔버(106) 내의 하나 또는 그 이상의 가스 배출구(182)를 가지는 가스 분배기(180)를 피드한다. 프로세스 가스는, 타깃에 강력하게 충돌하여 타깃으로부터 재료를 스퍼터링할 수 있는, 아르곤 또는 제논과 같은 비-반응성 가스를 포함할 수 있다. 프로세스 가스는 또한, 기판(25)에 층을 형성하도록 스퍼터링된 재료와 반응할 수 있는 산소 함유 가스 및 질소 함유 가스 중 하나 또는 그 이상과 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있다. 소모된 프로세스 가스 및 부산물은 챔버(106)로부터 배출부(122)를 통하여 배출되며, 배출부는 소모된 프로세스 가스를 수용하고 그 소모된 가스를 배출 도관(186)으로 통과시키는 하나 또는 그 이상의 배출 포트(184)를 포함하며, 배출 도관에는 챔버(106) 내의 가스의 압력을 제어하기 위한 스로틀 밸브(188)가 있다. 배출 도관(186)은 하나 또는 그 이상의 배출 펌프(190)에 피드한다. 통상적으로, 챔버(106) 내의 스퍼터링 가스의 압력은 대기 중보다 낮은 레벨로 설정된다.
스퍼터링 챔버(106)는 기판(25)의 표면(105)과 대면하는 스퍼터링 타깃(124)을 더 포함하고, 예를 들면 탄탈륨 및 탄탈륨 질화물 중 하나 이상과 같은 기판(25) 상에 스퍼터링되는 재료를 포함한다. 타깃(124)은 환형 아이솔레이터 링(132)에 의해 챔버(106)로부터 전기적으로 절연되며 전원(192)에 연결된다. 스퍼터링 챔버(106)는 또한 스퍼터링 재료로부터 챔버(106)의 벽(118)을 보호하도록 차폐부(120)를 가진다. 차폐부(120)는, 챔버(106)의 상부 및 하부 영역을 차폐하는 상부 및 하부 차폐 섹션(120a, 120b)을 가지는 벽형 원통 형상부를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 버전에서, 차폐부(120)는 지지 링(130)에 장착되는 상부 섹션(120a) 및 커버 링(70)에 끼워 맞춰지는 하부 섹션(120b)을 갖는다. 클램핑 링을 포함하는 클램프 차폐부(141)는 또한 상부 및 하부 차폐 섹션(120a, 120b)을 함께 클램핑 고정하기 위해 제공될 수 있다. 내측 및 외측 차폐부와 같은 대안적인 차폐부 구성이 또한 제공될 수도 있다. 일 버전에서, 전원(192), 타깃(124), 및 차폐부(120) 중 하나 또는 그 이상이 타깃(124)으로부터 재료를 스퍼터링하도록 스퍼터링 가스를 여기할 수 있는 가스 에너자이저(116)로서 작동한다. 전원(192)은 바이어스 전압을 차폐부(120)에 대하여 타깃(target; 124)으로 인가한다. 인가된 전압으로부터 챔버(106)에서 발생되는 전기장은 스퍼터링 가스를 여기시켜 플라즈마를 형성하고, 플라즈마는 타깃(124)에 강력하게 충돌하여 충격을 가함으로써 재료를 타깃(124)으로부터 기판(25) 상으로 스퍼터링한다. 전극(170) 및 전원(172)을 가지는 지지부(22)는 또한 기판(25)을 향하여 타깃(124)으로부터 스퍼터링되는 이온화된 재료를 여기하여 가속시킴으로써 가스 에너자이저(116)의 부분으로서 작동될 수 있다. 또한, 전원(192)에 의해 전력이 공급되고 챔버(106) 내에 위치되는 가스-여기 코일(gas-energizing coil; 135)이 제공되어 개선된 여기 가스 밀도와 같은 향상된 여기 가스 특성을 제공할 수 있다. 가스-여기 코일(135)은 챔버(106) 내의 다른 벽 또는 차폐부(120)에 부착되는 코일 지지부(137)에 의해 지지될 수 있다.
챔버(106)는 제어기(194)에 의해 제어될 수 있으며, 제어기는 챔버(106)에서 기판(25)을 프로세스하기 위해 챔버(106)의 컴포넌트를 작동시키는 명령 세트를 가지는 프로그램 코드를 포함한다. 예를 들면, 제어기(194)는 기판 지지부(22) 및 챔버(106) 내에 기판(25)을 위치시키기 위한 기판 운반부 중 하나 또는 그 이상을 작동시키는 기판 위치설정 명령 세트; 챔버(106)로의 스퍼터링 가스의 유동을 설정하기 위해 유동 제어 밸브(178)를 작동시키는 가스 유동 제어 명령 세트; 챔버(106) 내의 압력을 유지하기 위해 배출 스로틀 밸브(188)를 작동시키는 가스 압력 제어 명령 세트; 가스 여기 전력 레벨을 설정하기 위해 가스 에너자이저(116)를 작동시키는 가스 에너자이저 제어 명령 세트; 챔버(106) 내의 온도를 제어하기 위해 온도 제어 시스템(119)을 제어하는 온도 제어 명령 세트; 및 챔버(106) 내의 프로세스를 모니터링하는 프로세스 모니터링 명령 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 특정한 바람직한 버전들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하였지만, 다른 버전들도 가능하다. 예컨대, 링 조립체(20 또는 20a)는 다른 버전의 증착 링(26 또는 80)을 포함할 수 있으며, 이들 버전들 각각의 특징들은 당업자에게 명확할 바와 같이 독립적으로 또는 서로 협력하여 사용될 수 있다. 링 조립체(20, 20a)는 또한 식각, CVD 또는 세정 챔버와 같은 다른 프로세스 챔버에서 사용될 수 있다. 따라서, 첨부한 청구항들의 사상과 범위는 여기에 포함된 바람직한 버전들의 설명으로 제한되지 않아야 한다.
본 발명에 의하면, 심지어 다수의 프로세스 사이클 후에도 변형 및 휨에 견디는 링 조립체와 같은 프로세스 키트 컴포넌트를 구비하여, 이러한 링이 기판 프로세싱 사이클 동안에 챔버 내에서 최소의 온도 변형 및 온도 증감을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 링 조립체는 세정 프로세스에 의해 세정될 때 과도하게 침식되지 않는다.

Claims (26)

  1. 기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체로서,
    상기 기판 지지부는 원주 에지를 포함하는 환형 선반(ledge) 및 내측 주변 측벽을 포함하며,
    상기 링 조립체는,
    (a) (i) 이격된 오목부들을 포함하는 레이저 텍스쳐 표면, ii) 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반 상에 놓이고, 방사상 외측 방향으로 연장되어 상기 환형 선반의 상기 원주 에지보다 짧은 상태로 중단되는 길이를 갖는 수평 레그, 및 iii) 상기 기판 지지부의 내측 주변 측벽과 인접하고, 상기 기판 지지부의 상기 내측 주변 측벽의 높이보다 작은 사이즈의 높이를 갖는 수직 레그를 포함하는 L-형 유전체 아이솔레이터 링; 및
    (b) 상기 아이솔레이터 링의 상기 수평 레그의 일부분을 오버래핑하는 오버랩 선반을 구비한 환형 밴드를 포함하는 금속 증착 링을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    (a) 상기 수평 레그의 길이는 상기 기판 지지부의 환형 선반의 길이의 80% 미만의 사이즈인 것, 및
    (b) 상기 수직 레그는 상기 내측 주변 측벽의 높이의 90% 미만의 높이를 갖는 것
    중 하나 이상인
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아이솔레이터 링은 유전체 세라믹 재료로 이루어지는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이격된 오목부들은 25 내지 800 미크론의 직경, 25 내지 800 미크론의 깊이, 및 25 내지 1000 미크론의, 인접 오목부들의 중심-지점들 사이의 간격 중 하나 이상을 갖는 개구를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 밴드는, 경사면을 형성하도록 상기 증착 링의 내측 주변에 연결되며 수직 상방으로 연장하는 상부 웨지를 구비하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사면은,
    (1) 5°이상의 각도;
    (2) 최대 25°까지의 각도; 및
    (3) 텍스쳐 코팅
    중 하나 이상을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 링은 알루미늄, 스테인리스 강 또는 티타늄으로 이루어지는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  10. 기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체로서,
    상기 기판 지지부는 환형 선반 및 내측 주변 측벽을 포함하며,
    상기 링 조립체는,
    (a) 이격된 오목부들을 포함하는 레이저 텍스쳐 표면, 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반 상에 놓이는 수평 레그 - 상기 수평 레그는 방사상 외측 방향으로 연장되어 상기 환형 선반의 원주 에지보다 짧은 상태로 중단되는 길이를 가짐 - , 및 상기 기판 지지부의 내측 주변 측벽과 인접하는 수직 레그 - 상기 수직 레그는 상기 기판 지지부의 상기 내측 주변 측벽의 높이보다 작은 사이즈의 높이를 가짐 - 를 구비한 L-형 유전체 아이솔레이터 링;
    (b) 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반을 둘러싸며 오버래핑하는 환형 밴드를 포함하는 유전체 증착 링 ― 상기 환형 밴드는 상기 기판 지지부의 상기 내측 주변 측벽과 인접하는 내측 주변, 외측 주변, 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반 상에 놓인 기부판(footing), 및 상기 환형 밴드를 관통하는 제 1 개구를 구비함 ―;
    (c) 제 2 개구를 구비하며, 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반과 접촉하는 융기 립을 갖는 브라켓; 및
    (d) 상기 기판 지지부의 환형 선반에 상기 증착 링을 고정시키기 위해 상기 브라켓의 제 2 개구 및 상기 환형 밴드의 제 1 개구를 통과하는 사이즈를 갖는 패스너를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증착 링은,
    (a) 세라믹;
    (b) 상기 환형 밴드의 상기 외측 주변으로부터 상방으로 연장되는 외측 림; 및
    (c) 상기 환형 밴드의 상기 내측 주변으로부터 상방으로 연장되는 내측 림
    중 하나 이상을 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외측 림 및 내측 림은, 30°내지 80°의 반경으로 굴곡지고 실질적으로 범프들이 없는 오목면에 의해 연결되는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 패스너는 상기 기판 지지부에 대해 상기 브라켓을 죄도록(brace) 상기 브라켓을 회전시킬 수 있는 회전식(swiveling) 패스너를 포함하는
    기판 프로세싱 챔버 내에 사용되는 기판 지지부를 위한 링 조립체.
  14. 기판-프로세싱 챔버를 위한 키트로서, 상기 키트는,
    (a) 제 1 항에 기재된 링 조립체, 증착 링을 적어도 부분적으로 덮는 커버 링, 브라켓, 및 지지부의 환형 선반에 상기 증착 링을 유지하기 위해 상기 증착 링에 상기 브라켓을 부착시키는 패스너; 또는
    (b) 제 10 항에 기재된 링 조립체, 및 상기 증착 링을 적어도 부분적으로 덮기 위한 커버 링;
    을 포함하는
    기판-프로세싱 챔버를 위한 키트.
  15. 기판-프로세싱 챔버로서,
    제 1 항 또는 제 10 항에 기재된 링 조립체를 포함하고, 그리고
    기판 지지부, 가스 전달 시스템, 가스 에너자이저 및 가스 배출구를 더 포함하는,
    기판-프로세싱 챔버.
  16. 원주 에지를 갖는 환형 선반을 포함하고 그리고 내측 주변 측벽을 구비하는 기판 지지부를 위한 아이솔레이터 링으로서,
    상기 아이솔레이터 링은 L-형 유전체 링을 포함하고, 상기 아이솔레이터 링은,
    (a) 이격된 오목부들을 포함하는 레이저 텍스쳐 표면;
    (b) 상기 기판 지지부의 상기 환형 선반 상에 놓일 수 있는 수평 레그 ― 상기 수평 레그는 방사상 외측 방향으로 연장되고 상기 환형 선반의 상기 원주 에지 보다 짧은 상태로 중단되는 길이를 가짐 ―; 및
    (c) 상기 기판 지지부의 상기 내측 주변 측벽과 인접하는 수직 레그 - 상기 수직 레그는 상기 기판 지지부의 상기 내측 주변 측벽의 높이보다 작은 사이즈의 높이를 가짐 -;
    를 구비하는
    아이솔레이터 링.
  17. 삭제
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