KR101573947B1 - 샤워헤드 전극 어셈블리들 및 이를 포함하는 플라즈마 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 플라즈마 프로세싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 프로세싱에 사용되는 플라즈마 프로세싱 챔버 (chamber) 와 전극 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 열적적 제어판, 실리콘 기반의의 샤워헤드 전극, 시큐어링 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리가 제공되며, 상기 실리콘-기반의의 샤워헤드 전극은 상기 실리콘-기반의의 샤워헤드 전극의 백사이드에 형성된 복수의 부분적 리세스들 (recesses) 과 상기 부분적 리세스들 내에 위치하는 백사이드 인서트들 (inserts) 들을 포함한다. 상기 열적적 제어판은 시큐어링 하드웨어가 상기 백사이드 인서트들에 맞물림할 수 있도록 허락하는 시큐어링 하드웨어 통로들을 포함한다. 상기 시큐어링 하드웨어와 상기 백사이드 인서트들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의샤워헤드의 맞물림을 유지하도록 설정되어 있고, 떨어져 있는 동안의 시큐어링 하드웨어와의 마찰맞물림으로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 실리콘-기반의 전극 물질을 차단시키는 동안 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드의 비맞물림을 허락하도록 설정되어 있다.

Description

샤워헤드 전극 어셈블리들 및 이를 포함하는 플라즈마 챔버 {SHOWERHEAD ELECTRODE ASSEMBLIES AND PLASMA PROCESSING CHAMBERS INCORPORATING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 플라즈마 프로세싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 프로세싱에 사용되는 플라즈마 프로세싱 챔버 (chamber) 와 전극 어셈블리에 관한 것이다. 플라즈마 프로세싱 장치는, 에칭, 물리적 증기 증착, 화학적 증기 증착, 이온 주입, 레지스트 (resist) 제거 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아닌, 다양한 기술로 기질을 프로세스 하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 프로세싱 챔버의 일 형식은 일반적으로, 샤워헤드 전극으로 언급되는 상부 전극과 하부 전극을 포함한다. 해당 전극 사이에는 전기장이 형성되어 반응 챔버에서 기질을 프로세스 하기 위해서 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 흥분시킨다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 온도 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 시큐어링 하드웨어 (securing hardware) 를 포함하는 전극 어셈블리가 제공되며, 해당 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드에 형성된 복수의 부분적 리세스들 (partial recesses) 과 상기 부분적 리세스들에 위치한 백사이드 인서트 (backside insert) 를 포함한다. 열적 제어판은 시큐어링 하드웨어 통로를 포함하고 있어, 시큐어링 하드웨어가 백사이드 인서트에 접속하는 것을 허락할 수 있도록 설정되어 있다. 시큐어링 하드웨어와 백사이드 인서트는 온도 제어판과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림을 유지하고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 실리콘-기반의 전극 물질을, 떨어져 있는 동안 발생하는 시큐어링 하드웨어와의 마찰로부터 차단시키는 동안에는 열적 제어판과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 떨어짐을 허락하도록 설정되어 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 따르면, 진공 소스, 프로세스 가스 공급, 플라즈마 전원 공급, 기질 공급, 그리고 본 발명의 일 또는 그 이상의 양태를 포함하기 위해 제작된 상부 전극 어셈블리를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 열적 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 그리고 시큐어링 하드웨어를 포함하며, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 복수 의 나사산이 있는, 부분적 리세스들이 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드에 형성되어있는, 전극 어셈블리가 제공된다. 온도 제어판은, 시큐어링 하드웨어가 나사산이 있는 부분적 리세스들에 접속하는 것을 허락하도록 설정되어 있는 시큐어링 하드웨어 통로를 포함하고, 시큐어링 하드웨어는 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드에서 나사산이 있는 부분적 리세스들과 만난다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 전극 어셈블리는, 열적 제어판의 프론트사이드와 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드 사이에 위치한 열적으로 전도성 있는 개스킷 (gasket) 을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 진공 소스, 프로세스 가스 공급부, 플라즈마 전원 공급부, 기판 지지부, 그리고 상부 전극 어셈블리를 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버로서, 진공 소스는 상기 플라즈마 프로세싱 챔버를 적어도 부분적으로 비우도록 구성되고, 기판 지지부는 플라즈마 프로세싱 챔버의 비워진 부분에 위치하며 상부 전극 어셈블리와 떨어져 있는 기판 전극을 포함하고, 기판 전극과 상부 전극 어셈블리는 플라즈마 전원 공급부와 동작가능하게 연결되어 있고, 상부 전극 어셈블리는 열적 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 및 시큐어링 하드웨어를 포함하고, 열적 제어판은 백사이드, 프론트사이드, 그리고 프로세스 가스 공급부로부터 열적 제어판의 프론트사이드로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 가스 통로들을 포함하고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 백사이드, 프론트사이드, 및 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드로부터 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 프론트사이드까지 연장된 복수의 샤워헤드 통로들을 포함하고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드 내에 형성된 복수의 부분적 리세스들을 더 포함하며, 부분적 리세스들을 부분적 리세스와 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 프론트사이드 사이에 일 두께의 실리콘-기반의 전극 물질을 남기고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 따라 부분적 리세스들에 위치하는 인서트들을 더 포함하고, 열적 제어판은, 시큐어링 하드웨어가 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 따라 부분적 리세스들에 위치하는 백사이드 인서트들에 접속하게끔 하도록 구성된 시큐어링 하드웨어 통로들 더 포함하고, 열적 제어판의 프론트사이드가 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 향하고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 내 샤워헤드 통로들이 열적 제어판 내 프로세스 가스 통로들과 정렬하며, 그리고 시큐어링 하드웨어 통로들이 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 따라 부분적 리세스들에 위치하는 백사이드 인서트들과 정렬하도록, 열적 제어판과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극들이 맞물리고, 시큐어링 하드웨어는 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 따라 부분적 리세스들에 위치하는 백사이드 인서트들과 맞물리도록 열적 제어판 내 시큐어링 하드웨어 통로들로 통해서 적어도 부분적으로 연장되고, 그리고 시큐어링 하드웨어와 백사이드 인서트들은 열적 제어판과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림을 유지하도록 그리고, 맞물림해제 동안 시큐어링 하드웨어와의 마찰접촉으로부터 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 실리콘-기반의 전극 물질을 분리시키면서 열적 제어판과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림해제를 허용하도록 구성되고, 실리콘-기반의 전극 물질은 단결정 실리콘을 포함하고, 부분적 리세스들은 단결정 실리콘 내에 형성된, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 토크 (torque) 수신 슬롯들은 백사이드 인서트의 회전축과 평행한 방향을 따라 점진적으로 비수렴성의 (non-constrictive) 단면 프로파일을 구성하는, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극이 제공된다.
도 1 은 본 발명의 일부 실시형태들의 특정 양태를 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 백사이드의 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 일부를 도시한 것이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 샤워헤드 전극의 등축도법에 따른 백사이드와 두께 관점들을 도시한 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시큐어링 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 6, 7, 8a, 및 9 는 본 발명의 다른 선택적인 실시형태에 따른 시큐어링 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리의 단면을 도시한 것이다.
도 8b 및 8c 는 도 8a 에 도시된 구조와 동작을 명확하게 하기 위해 제공된 도면이다.
도 10 및 11 은 본 발명의 추가적인 선택적 실시형태에 있어서 전극 어셈블리의 시큐어링 하드웨어와 상호보완적으로 기계화된 부분을 도시한 것이다.
드 (82) 로부터 프론트사이드 (84) 까지 연장되어 있는 복수의 샤워헤드 통로들 (86) 을 포함한다. 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 추가로 전극 (80) 의 백사이드 (82) 에 형성된 복수의 부분적 리세스들 (88) 을 포함한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 부분적 리세스들 (88) 은 전극 (80) 의 프론트사이드 (84) 와 부분적 리세스 (88) 사이에 두께
Figure 112013082448756-pct00001
의 실리콘-기반의 전극 물질을 남긴다. 백사이드 인서트들 (90) 은 전극 (80) 의 백사이드 (82) 를 따라 부분적 리세스들에 위치한다. 부분적 리세스 (88) 와 샤워헤드 전극 (80) 의 프론트사이드 (84) 사이의 실리콘-기반의 전극 물질은 백사이드 인서트들 (90) 과 시큐어링 하드웨어 (60) 를 플라즈마 챔버 내의 리엑티브 스피시즈 (reactive species) 들과 차단시킴으로써 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 포텐셜 소스 (potential source) 의 오염을 최소화 한다. 전극 (80) 의 수명 동안, 전술한 차단이 유지되도록 하기 위해서, 두께
Figure 112013082448756-pct00002
는 적어도 약 0.25cm 되어야 하며, 다른 상태라면, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 총 두께의 적어도 대략 25% 정도의 두께가 되어야 한다.
도 1 에 따르면, 이와 같은 차단의 효과는, 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 이 밀폐된 플라즈마 파티션 (partition) 을 규정하도록 배열되어 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 내의 진공 부분 (15) 내의 가스와 리엑티브 스피시즈들이 시큐어링 하드웨어 (60) 와 인서트들에 도달하지 않도록 함으로써 향상될 수 있다. 플라즈마 파티션 (65) 이 정의되는 특정 방법들은 열적 제어판 (70) 과 샤워헤드 전극 (80) 각각의 배열에 따라 다양할 것이다. 다수의 경우에 열적 제어판 (70) 과 샤워헤드 전극 (80) 을 형성하는 각각의 물질들이 파티션의 대부분을 정의하는 것으로 고려된다. 추가적으로, 특히 열적 제어판 (70) 과 샤워헤드 전극 (80) 이 서로 접하고 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 의 다른 요소들과 접하는 다양한 봉합 맴버 (sealing member) 가 사용될 수 있음이, 파티션을 향상시킴에 있어 고려된다.
도 5 에 따르면, 전술한 백사이드 인서트들 (90) 과 시큐어링 하드웨어 (60) 를 플라즈마 챔버 (10) 내의 리엑티브 스피시즈로부터 차단하는 것은, 부분적 리세스 (88) 에 백사이드 인서트 (90) 를 위치시킴으로써 더욱 향상될 수 있으며, 이는 적어도 그들이 실리콘-기반의 전극 (80) 에 대해서 인세트 (inset) 이거나, 적어도 같은 높이이기 때문이다. 유사하게, 시큐어링 하드웨어 (60) 는 열적 제어판 (70) 내 시큐어링 하드웨어 통로들 (78) 에 위치할 수 있으며, 이는 적어도 시큐어링 하드웨어가 인세트 (inset) 이거나 적어도 실리콘-기반의 전극 (80) 에 대해서 같은 높이이기 때문이다.
프로세스 가스 통로 (76) 에 부가하여, 열적 제어판 (70) 은 시큐어링 하드웨어 (60) 가 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 백사이드 (82) 를 따라서 위치하는 부분적 리세스 (88) 에 접속을 허락하도록 배열되어 있는 시큐어링 하드웨어 통로 (78) 를 포함한다. 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 은 시큐어링 하드웨어 (60) 와 백사이드 인서트들 (90) 을 이용하여 접합할 수 있다. 접합하는 단계에서, 열적 제어판 (70) 의 프론트사이드 (74) 는 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 백사이드 (82) 를 향하고, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 샤워헤드 통로들 (86) 은 열적 제어판 (70) 내의 프로세스 가스 통로들 (76) 과 나란하게 된다. 나아가서, 시큐어링 하드웨어 통로들 (78) 은 전극 (80) 의 백사이드 (82) 에 따라 위치하는 부분적 리세스 (88) 내에 위치하는 백사이드 인서트들 (90) 과 나란히 위치한다. 결과적으로, 시큐어링 하드웨어 (60) 는 열적 제어판 (70) 내 시큐어링 하드웨어 통로들 (78) 에 걸쳐 연장되어 전극 (80) 의 백사이드 (82) 를 따라서 위치하는 부분적 리세스 (88) 내 위치하는 백사이드 인서트들 (90) 에 닿을 수 있다.
시큐어링 하드웨어 (60) 와 백사이드 인서트들 (90) 은 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 이 맞물림을 유지할 수 있도록 설정된다. 추가적으로, 시큐어링 하드웨어 (60) 와 백사이드 인서트들 (90) 은 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 이 맞물림을 유지하지 않도록 설정된다. 도 5 에서의 실시형태에서, 그리고 여기서 설명된 다른 실시형태에서, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 실리콘-기반의 전극 물질은, 맞물림, 떨어지는 도중에 백사이드 인서트들 (90) 의 상대적으로 회복력 있는 물질을 통해서 시큐어링 하드웨어 (60) 와의 마찰로부터 차단된다. 백사이드 인서트들 (90) 에 의해서 제공되는 이러한 차단은, 플라즈마 챔버 (10) 의 오염의 근원이 되는 시큐어링 하드웨어 (60) 에 의한 실리콘-기반의 전극 물질의 긁힘을 제거한다. 백사이드 인서트들 (90) 의 회복성은 반복적이고 파괴적이지 않은 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 맞물림과 비맞물림을 가능하게한다.
비록, 열적가소성 플라스틱 또는 다른 종류의 플라스틱, 인조 고무, 세리믹들, 금속들, 또는 물질들의 합성 층으로 된 인서트들 등을 포함하는 다양한 물질들이 백 사이드 인서트 (90) 의 형성을 위해 선택될 수 있지만, 본 발명의 특정 실시형태들에 따르면, 백사이드 인서트들 (90) 의 경도가 실리콘-기반의 전극 물질의 경도를 초과하지 않도록 만들어지고 제조된 상당한 분량의 PEEK (polyetheretherketone) 으로 구성되어 있다. 추가적인 후보 물질들은 등록상표 Delrin 또는 채워지거나 채워지지 않은 단독중합체 또는 혼성중합체로 제조된 다른 아세탈 수지 공업 플라스틱들 (acetal resin engineering plastics), 나일론, PTFE (polytetrafluorethylene) 또는 이들의 조합 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는다.
비록 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 이 본 발명의 일관된 사상에 의해서 다양한 방법으로 맞물림할 수 있더라도, 도 5 와 7 - 11 에서 설명된 실시형태들에서 백사이드 인서트들 (90) 은 전극 (80) 의 백사이드 (82) 를 따라서 위치하는 부분적 리세스 (88) 에서 앵커 (anchor) 와 같이 설정될 수 있다. 더욱 분명하게, 도 5 에서의 실시형태에서, 백사이드 인서트들 (90) 은 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 물질 내에서 나사산이 있는 부분을 제공함으로써 부분적 리세스에 고정될 수 있다. 인서트 (90) 이 위치함에 따라, 예를 들어 나사산이 있는 스크류나 볼트를 포함할 수 있는 시큐어링 하드웨어 (60) 는 열적 제어판 (70) 에 샤워헤드 전극 (80) 을 고정 (secure) 하기 위해 백사이드 인서트들 (90) 과 맞물림한다. 도 7 의 실시형태에서 백사이드 인서트는 본딩 에이전트 (bonding agent) 를 통해서 부분적 리세스에 고정된다. 도 8a - 8c 에서 설명된 실시형태에서, 부분적 리세스 (88) 는 언더컷 부분 (89) 을 포함하도록 머쉰드 (machined) 되고 백사이드 인서트 (90) 는 인서트 (90) 를 부분적 리세스 (88) 에 주입하고, 이를 부분적 리세스 (88) 의 언더컷 부분 (89) 에 회전하여 넣음으로써 부분적 리세스 (88) 에 고정된다.
도 9 에 따르면, 백사이드 인서트 (90) 는 열적 제어판 (70) 내의 시큐어링 하드웨어 통로들 (78) 의 하나로 연장되도록 설정된 백사이드 익스텐션 (92) 을 포함하는 스터드 (stud) 로 설정될 수 있다. 특정한 경우, 시큐어링 하드웨어 (60) 는 시큐어링 하드웨어 통로 (78) 내에 있는 백사이드 인서트 (90) 의 백사이드 익스텐션 (92) 에, 예를 들어 나사산이 있는 맞물림을 통해 닿도록 설정될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 백사이드 인서트들 (90) 을 사용하고 있는, 여기 개시된 그 어떠한 실시형태들도 시큐어링 하드웨어 (60), 백사이드 인서트들 (90), 그리고 부분적 리세스 (88) 은, 열적 로딩 중에 있고 시큐어링 하드웨어 (60) 와 백사이드 인서트 (90) 가 맞물림 상태에 있을 때, 리세스에서 벗어나지 않고 백사이드 인서트가 시큐어링 하드웨어와 함께 부분적 리세스 (88) 내에서 움직일 수 있도록 설정될 수 있다는 것을 고정하는 것이 간혹 이로울 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 10 - 11 에서 설명된 본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 도 8a - 8c 에서 설명된 언더컷 (undercut) 부분 실시형태에 대한 개량으로서, 백사이드 인서트 (90) 는, 샤워헤드 전극 (80) 의 전극 물질 내 형성된 언더컷 부분 (89) 을 보완하도록 설정된 탭들 (tabs) (95) 과 함께 제공된다. 인서트 (90) 는 전극 (80) 내 해당하는 틀 (groove) 들 (85) 에 탭들 (95) 을 나란히 하고, 인서트 (90) 를 리세스 (88) 에 주입하고, 틀 (85) 에 의해 정의된 바에 따라 인서트 (90) 를 회전하여 리세스 (88) 내에 고정될 수 있다.
도 10 및 11 에서의 실시형태에서, 인서트 (90) 는 스프링-로딩 상태에서, 인서트 (90) 의 묻힌 끝 부분 (96) 의 감소된 직경 영역 (94) 과 인서트 (90) 의 바깥 직경의 크기에 대해 스프링을 제공하고 스프링이 로딩된 상태에서 부분적 리세스 (88) 내에서 인서트 (90) 가 움직일 수 있도록 탭들 (95) 의 크기와 모양이 선택되어, 인서트 (90) 는 리세스 (88) 에 고정될 수 있다. 결과적으로, 현재의 전형적인 플라즈마 프로세싱으로서 열적적 로딩 도중에 백사이드 인서트 (90) 는 리세스 (88) 에서 벗어나지 않고, 시큐어링 하드웨어 (60) 와 인서트 (90) 의 결합을 저하시키지 않고 부분적 리세스 (88) 내에서 시큐어링 하드웨어 (60) 와 함께 움직일 수 있다.
본 발명의 발명자는, 리세스 (88) 근처에서 전극 물질과의 그 어떠한 거친 맞물림이라도 플라즈마 프로세싱 챔버 (10) 내에 강력한 오염의 근원을 생성할 수 있다는 것을 인식하였다. 그런 이유로, 본 발명에 따른 백사이드 인서트 (90) 가 도 10 - 11 에서의 실시형태의 경우와 같이, 스크류 드라이버 혹은 다른 잠재적인 거친 툴에 의해서 인스톨 되거나 제거되도록 설정된 경우, 스롯화 된 백사이드 인서트 (90) 의 드라이빙 헤드는 슬롯의 모퉁이들에 측면의 쉴딩 (shielding) 부분을 제공하거나 제거 툴이 짝을 이루는 다른 맞물림 부분에 제공하도록 하는 것이 고려된다. 더 일반적으로 진술하면, 백사이드 인서트 (90) 은 하나 또는 그 이상의 측면의 쉴딩 부분 (98) 이 포함되도록 설정되어 전극 물질 내 리세스의 안쪽 직경과 맞물림할 수 있는, 인서트 주변을 넘어 연장됨 없이 툴가 백사이드 인서트의 툴 맞물림 부분에 맞물림하는 것을 가능하게하도록 설정된다.
다양한 스프링-로드된 설정들은, 플라즈마 프로세싱 도중에 유도되는 열적 로딩의 결과에 따른 스트레스의 결과에 의해 시큐어링 하드웨어 (60) 가 분리되는 경향을 줄이는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 열적 제어판 (70) 과 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 의 스프링-로드된 맞물림을 제공하기 위한 설정의 일예가 도 5 - 7 에 도시되어 있다. 도 5 및 7 에서 백사이드 인서트 (90) 는 샤워헤드 전극 (80) 의 백사이드 (82) 내 형성되는 하나의 부분적 리세스 (88) 에서 앵커 (anchor) 로서 설정되고, 시큐어링 하드웨어 (60) 는 시큐어링 하드웨어 (60) 가 백사이드 인서트 (90) 에 접속하는 경우, 반대의 접속력 (force of engagement) 을 제공하도록 설정된 스프링-로드된 워셔 (washer) 형태의 스프링 요소를 포함한다. 도 6 에서는 전극 물질의 두드려진 구멍에 직접적으로 나사산이 있는 맞물림을 위해서 백사이드 인서트는 생략되어 있다. 선택적으로, 도 9 에 도시된 바와 같이, 스프링 요소는 시큐어링 하드웨어 통로 (78) 내 시큐어링 하드웨어 (60) 의 세로의 연장만큼 마련된 나선의 스프링 (64) 으로 제공될 수 있다.
비록 본 발명의 다양한 개념들이 단결정 실리콘, 폴리 실리콘, 질화실리콘, 실리콘 카바이드와 같은 실리콘-기반의 전극 물질을 맥락으로 하여 설명되었으나, 본 발명은 보론 카바이드, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 또는 이들의 조합들을 포함하는 실리콘-기반의 전극 물질을 포함하는 다양한 맥락에서 이용될 수 있다는 것을 알아야한다. 추가적으로, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 (80) 은 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 단일 조각, 원형 샤워헤드 설정들 또는 멀티-요소, 원형의 중앙 전극을 포함하고 중앙 전극의 원주에 하나 또는 그 이상의 주변 전극이 배열되어 있는 포함하는 원형 샤워헤드 설정을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 설정으로 제공될 수 있음이 고려될 것이다.
본 발명의 요소에 대한 설명이 특별한 속성 또는 기능을 구현하기 위해 "설정" 되어 있는 것은 사용하기 위한 설명이라기 보다는 구조적인 설명이라는 것을 알아야 할 것이다. 더욱 분명하게, 여기서 인용으로서 요소가 "설정" 되어있다 함은 요소의 존재하는 물리적 상태를 의미하는 것으로, 보통 말하는 요소의 구조적인 특징을 분명하게 설명하는 것으로 인식되어야 한다.
여기서 "바람직하게", "일반적으로", 그리고 "전형적으로" 라는 용어들이 사용되는 겨우, 이는 청구된 발명의 발명의 범위를 제한하거나, 특정 특징들이 필수적, 근본적, 또는 청구된 발명의 구조나 특성보다 중요하다는 것을 의미하는 것은 아니라는 것에 유의해야 한다. 더 정확히 말하면, 이러한 용어들은 단지 본 발명의 실시형태의 특정 양태를 확인하거나 본 발명의 특정 실시형태에서 사용되지 않은 선택적, 또는 추가적인 특징들을 강조하기 위함이다.
본 발명을 정의하고 설명하기 위한 목적으로서, "대략적으로" 란 용어는 양적인 비교, 가치, 측정 또는 다른 묘사에 기인하는 어느 정도의 내재하는 불확실성을 표현하기 위해 사용되었음에 유의하여야 한다. 또한 해당 용어는, 본원의 해당 이슈에 있어서 기본적인 기능의 변화 없이도, 양적인 표현이 기술된 언급과 비교하여 어느 정도 달라질 수 있음을 나타내기 위해 사용된다.
인용과 상세한 설명을 통해서 특정 실시형태에 대해서 설명되었으나, 청구된 청구항에 의해서 정의된 발명의 범위를 벗어나지 않고 변환과 변경이 가능함은 자명하다. 더욱 분명하게, 비록 본 발명의 특정 실시형태들은 여기서 바람직하거나 유리하다고 확인되었더라도 본 발명은 이러한 본 발명의 바람직한 실시형태에 국한되는 것이 아니란 것이 고려된다.
하나 또는 그 이상의 청구항이 "어디에" 라는 용어를 과도기적 구절로서 사용한다는 것에 유의해야 한다. 본 발명을 정의하기 위한 목적으로, 청구항에서 사용되는 해당용어는 오픈-엔드 된 (open-ended) 과도기적 구절로서 사용되며, 연속적인 구조의 특징에 대한 설명을 소개하고, 오픈-엔드 전제부 용어인 "포함하는" 과 같은 방법으로 해석되어야 함에 유의해야할 것이다.

Claims (27)

  1. 열적 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 및 시큐어링 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리로서,
    상기 열적 제어판은, 백사이드, 프론트사이드, 및 상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 가스 통로를 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 백사이드, 프론트사이드, 및 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드까지 연장되는 복수의 샤워헤드 통로를 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 형성된 복수의 부분적 리세스를 더 포함하고, 상기 부분적 리세스들은 상기 부분적 리세스와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이에 일 두께의 실리콘-기반의 전극 물질을 남기고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스 내에 위치하는 백사이드 인서트들을 더 포함하고;
    상기 열적 제어판은, 시큐어링 하드웨어가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스 내에 위치하는 상기 백사이드 인서트들에 접속하게끔 하도록 구성된 시큐어링 하드웨어 통로들을 추가로 포함하고;
    상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 향하고 (face), 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 내 상기 샤워헤드 통로들이 상기 열적 제어판 내 상기 프로세스 가스 통로들과 정렬하며, 그리고 상기 시큐어링 하드웨어 통로들이 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스 내에 위치하는 상기 백사이드 인서트들과 정렬하도록, 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극이 맞물리고;
    상기 시큐어링 하드웨어는 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스 내에 위치하는 상기 백사이드 인서트들과 맞물리도록 상기 열적 제어판 내 상기 시큐어링 하드웨어 통로들을 통해서 적어도 부분적으로 연장되고;
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 백사이드 인서트들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림을 유지하도록 그리고, 맞물림해제 동안 상기 시큐어링 하드웨어와의 마찰접촉으로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 실리콘-기반의 전극 물질을 분리시키면서 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림해제를 허용하도록 구성되고; 그리고
    상기 실리콘-기반의 전극 물질은 단결정 실리콘을 포함하고, 상기 부분적 리세스들은 상기 단결정 실리콘 내에 형성된, 전극 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 백사이드 인서트들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 반복되는 맞물림과 맞물림해제, 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 비파괴적인 맞물림해제, 또는 양자 모두를 허용하도록 구성되는, 전극 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시큐어링 하드웨어, 상기 백사이드 인서트들, 그리고 상기 부분적 리세스는, 상기 시큐어링 하드웨어와 백사이드 인서트들이 맞물림 상태에 있으면서, 상기 백사이드 인서트가 상기 부분적 리세스에서 이탈됨 없이, 상기 부분적 리세스 내에서 상기 시큐어링 하드웨어와 함께 움직일 수 있도록 구성되는, 전극 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트들의 경도는 상기 실리콘-기반의 전극 물질의 경도를 초과하지 않는, 전극 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트들은, 상기 백사이드 인서트들의 경도가 상기 실리콘-기반의 전극 물질의 경도를 초과하지 않도록, 제형화 (formulated) 및 제조되는 PEEK (polyetheretherketone) 을 포함하는, 전극 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분적 리세스와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이의 상기 실리콘-기반의 전극 물질의 두께는 적어도 0.25cm 인, 전극 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분적 리세스와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이의 상기 실리콘-기반의 전극 물질의 두께는 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 전체 두께의 적어도 25 % 인, 전극 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트들은, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 대해 삽입되도록, 상기 부분적 리세스 내에 위치하는, 전극 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트는, 툴이 상기 백사이드 인서트의 주변을 넘어 연장됨 없이 상기 백사이드 인서트와 맞물리는 것을 허용하도록 구성된 하나 이상의 측면 차폐 부분들 및 툴 맞물림 부분을 포함하는, 전극 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트들 중 적어도 하나는 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 형성된 상기 부분적 리세스들 중 하나에서 앵커 (anchor) 로서 구성되는, 전극 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트는 인서트 및 회전방식으로 상기 샤워헤드 전극의 상기 전극물질에 형성된 언더컷 부분들을 보충하도록 구성되는 탭들을 포함하는, 전극 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트는 스프링-로딩된 상태에서 상기 부분적 리세스 내에서 고정되는, 전극 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트의 바깥 직경 치수와 상기 탭들의 사이즈 및 크기는 상기 스프링-로딩된 상태에서 상기 부분적 리세스 내에서 상기 인서트가 움직일 수 있도록 선택되는, 전극 어셈블리.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트는 상기 실리콘-기반의 전극 물질 내에 형성된 나사산이 있는 부분에 의해서 상기 부분적 리세스에 고정되는, 전극 어셈블리.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 부분적 리세스는 언더컷 부분을 포함하고, 상기 백사이드 인서트는, 상기 부분적 리세스의 상기 언더컷 부분으로 적어도 부분적으로 연장하기 위해 상기 언더컷 부분을 위치시킴으로써 상기 부분적 리세스에 고정되는, 전극 어셈블리.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트는, 상기 열적 제어판의 상기 시큐어링 하드웨어 통로들 중 하나로 연장되도록 구성된 백사이드 익스텐션을 포함하는 스터드로서 구성되고, 상기 시큐어링 하드웨어는 상기 시큐어링 하드웨어 통로 내의 상기 백사이드 인서트의 상기 백사이드 익스텐션에 접속하도록 구성되는, 전극 어셈블리.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 백사이드 인서트들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 스프링-로딩된 맞물림을 제공하도록 구성되는, 전극 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 백사이드 인서트들 중 적어도 하나는 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 형성되는 상기 부분적 리세스들 중 하나에서 앵커로서 구성되고, 상기 시큐어링 하드웨어는 상기 시큐어링 하드웨어가 상기 백사이드 인서트에 접속할 때 제공되는 맞물림 힘에 대항하도록 구성된 스프링 소자를 포함하는, 전극 어셈블리.
  19. 삭제
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘-기반의 전극 물질은 폴리 실리콘, 질화 실리콘, 실리콘 카바이드, 보론 카바이드, 질화 알루미늄, 산화 알루미늄, 또는 이들의 조합들을 포함하는, 전극 어셈블리.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 단일 피스의 원형 샤워헤드 구성 또는 원형 중심 전극 및 상기 원형 중심전극 외주 주위에 배열된 하나 이상의 주변 전극들을 포함하는 멀티 컴포넌트의 원형 샤워헤드 구성을 포함하는, 전극 어셈블리
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는, 상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드 사이에 위치한 열적으로 전도성 있는 개스킷 (gasket) 을 더 포함하는 전극 어셈블리.
  23. 진공 소스, 프로세스 가스 공급부, 플라즈마 전원 공급부, 기판 지지부, 그리고 상부 전극 어셈블리를 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버로서,
    상기 진공 소스는 상기 플라즈마 프로세싱 챔버를 적어도 부분적으로 비우도록 구성되고;
    상기 기판 지지부는 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 비워진 부분에 위치하며 상기 상부 전극 어셈블리와 떨어져 있는 기판 전극을 포함하고;
    상기 기판 전극과 상기 상부 전극 어셈블리는 상기 플라즈마 전원 공급부와 동작가능하게 연결되어 있고;
    상기 상부 전극 어셈블리는 열적 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 및 시큐어링 하드웨어를 포함하고;
    상기 열적 제어판은 백사이드, 프론트사이드, 그리고 상기 프로세스 가스 공급부로부터 상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 가스 통로들을 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 백사이드, 프론트사이드, 및 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드까지 연장된 복수의 샤워헤드 통로들을 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드 내에 형성된 복수의 부분적 리세스들을 더 포함하며, 상기 부분적 리세스들을 상기 부분적 리세스와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이에 일 두께의 실리콘-기반의 전극 물질을 남기고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스들에 위치하는 인서트들을 더 포함하고;
    상기 열적 제어판은, 시큐어링 하드웨어가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스들에 위치하는 상기 백사이드 인서트들에 접속하게끔 하도록 구성된 시큐어링 하드웨어 통로들 더 포함하고;
    상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 향하고, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 내 상기 샤워헤드 통로들이 상기 열적 제어판 내 상기 프로세스 가스 통로들과 정렬하며, 그리고 상기 시큐어링 하드웨어 통로들이 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스들에 위치하는 상기 백사이드 인서트들과 정렬하도록, 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극들이 맞물리고;
    상기 시큐어링 하드웨어는 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 부분적 리세스들에 위치하는 상기 백사이드 인서트들과 맞물리도록 상기 열적 제어판 내 상기 시큐어링 하드웨어 통로들로 통해서 적어도 부분적으로 연장되고;
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 백사이드 인서트들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림을 유지하도록 그리고, 맞물림해제 동안 상기 시큐어링 하드웨어와의 마찰접촉으로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 실리콘-기반의 전극 물질을 분리시키면서 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림해제를 허용하도록 구성되고; 그리고
    상기 실리콘-기반의 전극 물질은 단결정 실리콘을 포함하고, 상기 부분적 리세스들은 상기 단결정 실리콘 내에 형성된, 플라즈마 프로세싱 챔버.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 열적 제어판과 상기 상부 전극 어셈블리의 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극들은 플라즈마 파티션을 정의하도록 구성되고; 그리고
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 인서트들은 상기 플라즈마 파티션에 의해서 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 비워진 부분 내 반응종 (reactive species) 으로부터 분리되는, 플라즈마 프로세싱 챔버.
  25. 열적 제어판, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극, 및 시큐어링 하드웨어를 포함하는 전극 어셈블리로서,
    상기 열적 제어판은, 백사이드, 프론트사이드, 및 상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드로 프로세스 가스를 전달하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 가스 통로들을 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 백사이드, 프론트사이드, 및 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드까지 연장되는 복수의 샤워헤드 통로를 포함하고;
    상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극은, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 형성된 나사산이 있는 복수의 부분적 리세스들을 더 포함하며, 상기 나사산이 있는 부분적 리세스들은 상기 나사산이 있는 부분적 리세스들과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이에 일 두께의 실리콘-기반의 전극 물질을 남기고;
    상기 열적 제어판은, 시큐어링 하드웨어가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 백사이드를 따라 상기 나사산이 있는 부분적 리세스들에 접속하게끔 하도록 구성된 시큐어링 하드웨어 통로들을 추가로 포함하고;
    상기 열적 제어판의 상기 프론트사이드가 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 향하고, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극 내 상기 샤워헤드 통로들이 상기 열적 제어판 내 상기 프로세스 가스 통로들과 정렬하며, 그리고 상기 시큐어링 하드웨어 통로들이 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 나사산이 있는 부분적 리세스들과 정렬하도록, 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극이 맞물리고;
    상기 시큐어링 하드웨어는, 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 나사산이 있는 부분적 리세스들과 맞물리도록 상기 열적 제어판 내의 상기 시큐어링 하드웨어 통로들을 통해 적어도 부분적으로 연장하고;
    상기 시큐어링 하드웨어와 상기 나사산이 있는 부분적 리세스들은 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림을 유지하고, 상기 열적 제어판과 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 맞물림해제를 허용하도록 구성되고; 그리고
    상기 실리콘-기반의 전극 물질은 단결정 실리콘을 포함하고, 상기 부분적 리세스들은 상기 단결정 실리콘 내에 형성된, 전극 어셈블리.
  26. 백사이드, 프론트사이드, 복수의 샤워헤드 통로들, 복수의 백사이드 리세스들, 및 복수의 백사이드 인서트들을 포함하는 실리콘-기반의 샤워헤드 전극으로서,
    상기 복수의 샤워헤드 통로들은 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드로부터 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드까지 연장되고;
    상기 복수의 백사이드 리세스들은 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드에 형성되며, 상기 백사이드 리세스들은 상기 백사이드 리세스와 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 프론트사이드 사이에 일 두께의 실리콘-기반의 전극 물질을 남기고;
    상기 백사이드 인서트들은 상기 실리콘-기반의 샤워헤드 전극의 상기 백사이드를 따라 상기 백사이드 리세스들 내에 위치하고;
    상기 백사이드 인서트들은 나사산이 있는 바깥 지름, 나사산이 있는 안쪽 지름, 및 상기 나사산이 있는 안쪽 지름에 형성된 툴 맞물림 부분을 포함하고;
    상기 툴 맞물림 부분은, 상기 백사이드 인서트가 상기 툴 맞물림 부분과 상기 나사산이 있는 바깥 지름 사이에 하나 이상의 측면 차폐 부분을 더 포함하여 상기 백사이드 인서트의 상기 툴 맞물림 부분에 맞물리는 툴이 상기 백사이드 인서트의 상기 나사산이 있는 바깥지름을 넘어 확장되는 것을 방지하도록 형성되는, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극.
  27. 제 26 항에 있어서,
    토크 (torque) 수신 슬롯들은, 상기 백사이드 인서트의 회전축과 평행한 방향을 따라 점진적으로 비수렴성의 (non-constrictive) 단면 프로파일을 구성하는, 실리콘-기반의 샤워헤드 전극.
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