KR101580511B1 - 기판의 양면 스퍼터 에칭을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

패터닝된 미디어 디스크를 에칭하는 시스템이 제공된다. 이동가능한 전극이 스퍼터 에칭을 수행하기 위해 활용된다. 이 전극은 디스크에 RF 에너지를 커플링하기 위해, 기판에 가깝거나 기판을 약간 터치하도록 이동한다. 에칭될 재료는 금속, 예를 들어, Co/Pt/Cr 또는 유사한 금속일 수도 있다. 기판은 캐리어에서 수직으로 홀딩되고 양측이 순차적으로 에칭된다. 즉, 일측이 일 챔버에서 에칭된 후, 다음 챔버에서 제 2 측이 에칭된다. 차단 밸브가 2개의 챔버 사이에 배치되며, 디스크 캐리어는 디스크를 챔버 사이에서 이동시킨다. 캐리어는 예를 들어, 자화된 휠 및 선형 모터를 사용하는 선형 드라이브 캐리어일 수도 있다.

Description

기판의 양면 스퍼터 에칭을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DUAL-SIDED SPUTTER ETCH OF SUBSTRATES}

본 발명은 기판의 마이크로-제조의 기술에 관한 것으로, 특히, 하드 디스크 드라이브용 하드 디스크와 같은 기판의 패터닝에 관한 것이다.

기판의 마이크로-제조는, 예를 들어, 반도체, 플랫 패널 디스플레이, 발광 다이오드 (LED), 하드 디스크 드라이브 (HDD) 용 하드 디스크 등에 이용되는 널리 공지된 기술이다. 널리 공지되어 있는 바와 같이, 반도체, 플랫 패널 디스플레이 및 LED 의 제조는 기판을 패터닝하는 다양한 단계들을 수반한다. 한편, 종방향 기록 기술이라 일반적으로 칭하는 종래의 하드 디스크의 제조는 패터닝을 수반하지 않는다. 유사하게는, 수직 기록 기술에 대한 디스크의 제조는 패터닝을 수반하지 않는다. 오히려, 균일한 층이 증착되며 메모리 셀이 패터닝되지 않은 자기 층내의 그레인의 자연적 발생에 의해 일반적으로 정의된다.

패터닝되지 않은 디스크는, 다른 형태의 저장부와의 경쟁력을 유지하기 위해, 비용 및 면적 비트 밀도에 관한 시장의 필요성을 충족시키지 못한다는 것이 입증되어 있다. 그 결과, 차세대 디스크는 패터닝되어야 한다는 것이 제안되었다. 현재, 리소그래피 기술이 상업화될 수도 있는 확실성이 존재하지 않으며, 패터닝된 미디어의 상업적 제조에 이용가능한 상업적 시스템이 아직 없지만, 패터닝 프로세스가 포토리소그래피를 활용할 수도 있다는 것이 고려되고 있다. 포토리소그래피에 대한 후보 중에는, 간섭 포토리소그래피, 근접장 리소그래피 및 나노-임프린트 리소그래피 (NIL) 가 있다. 활용된 리소그래피 기술과 관계없이, 포토레지스트가 노광되고 현상되면, 디스크는 에칭될 필요가 있다. 그러나, 현재까지, 상업적으로 실행가능한 환경에서 디스크를 에칭하는 기술이 제안되지 않았다.

물론, 에칭 기술이 반도체, 플랫 패널 디스플레이, LED 등에 대해 널리 알려지고 널리 개발되었다. 그러나, 이들 애플리케이션 모두에서, 기판의 일측만이 에칭될 필요가 있고, 이것은 척이 이면으로부터 기판에 힘을 인가하고 기판을 홀딩할 수 있게 한다. 플라즈마는 전면을 에칭하기 위해 점화된다. 또한, 전극은, 전위를 인가하여 기판의 전면에 부닺히도록 플라즈마 종을 끌어당기기 위해 척에 일반적으로 포함된다.

상기의 관점에서, 패터닝된 미디어를 제공하기 위해 하드 디스크를 에칭하는 플라즈마 에칭 기술을 구성하는 방법 및 시스템이 요구된다.

다음의 요약은, 본 발명의 일부 양태들 및 특징들의 기본적 이해를 제공하기 위해 포함된다. 이러한 요약이 본 발명의 광범위한 개요는 아니며, 이와 같이, 본 발명의 중요하거나 불가결한 엘리먼트를 특별하게 식별하거나 본 발명의 범위를 서술하도록 의도되지 않는다. 유일한 목적은, 아래에 제공되는 더욱 상세한 설명에 대한 서두로서 본 발명의 일부 개념을 단순한 형태로 제공하는 것이다.

하드 디스크에 대한 플라즈마 에칭 기술의 애플리케이션을 고려하여, 본 발명자들은, 표준 플라즈마 에칭 기술이 패터닝된 하드 디스크를 에칭하는데 문제가 있다는 것을 인식하였다. 반도체 및 다른 애플리케이션과 다르게, 디스크는 양측상에서 에칭될 필요가 있다. 따라서, 일측상에서만 플라즈마 에칭을 갖는 종래의 시스템은 하드 디스크에 대해 실행가능하지 않다. 또한, 디스크의 양측이 제조되기 때문에, 지지부상에 디스크를 척킹하기 위해 디스크의 표면에 클램핑력 (clamping force) 을 인가하도록 허용될 수 있는 제조 머신의 엘리먼트는 없다. 따라서, 종래의 척을 활용하는 종래 기술의 시스템은 그들이 이면으로부터 디스크를 지지하기 위해 척킹력 (chucking force) 을 인가하기 때문에 하드 디스크를 프로세싱하기 위해 사용될 수 없다. 이것은, 척이 디스크를 홀딩하기 위해 사용될 수 없는 경우에, 플라즈마의 종 (species) 으로 하여금 디스크의 표면에 부딪히게 하기 위해 바이어스 전위가 어떻게 인가될 수 있는지? 의 다른 문제점을 발생시킨다.

본 발명자들은 상기 문제점에 대한 솔루션을 제공하였고 상업적으로 실행가능한 환경에서 디스크의 에칭을 가능하게 하는 에칭 시스템 및 방법을 개발하였다. 본 발명의 실시형태들은 디스크의 어떠한 표면에도 척킹력을 인가하지 않고, 디스크의 양측의 플라즈마 에칭을 가능하게 한다. 본 발명의 실시형태들은 또한, 디스크를 척에 부착하지 않고 플라즈마 종으로 하여금 디스크의 표면에 부딪히게 하기 위해 바이어스 전위를 인가하는 것을 가능하게 한다. 플라즈마는 예를 들어, 용량적으로 또는 유도적으로 커플링된 RF 전력을 사용하여 서스테인되며, 자기장을 사용하여 강화 및/또는 정형될 수도 있다.

본 명세서에 통합되며 그 일부를 구성하는 첨부한 도면은 본 발명의 실시형태들을 예시하며, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하고 예시하도록 기능한다. 도면은 예시적인 실시형태들의 주요 특징들을 도식적인 방식으로 예시하도록 의도된다. 도면은 실제 실시형태들의 모든 특징을 도시하도록 의도되지 않으며 도시된 엘리먼트의 상대적 치수를 도시하도록 의도되지 않고, 스케일링하도록 도시되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따라 패터닝된 하드 디스크를 제조하는 시스템의 일부를 예시한다.
도 2 는 도 1 에서의 라인 A-A 를 따른 단면을 예시한다.
도 3 은 도 1 에서의 라인 B-B 를 따른 단면을 예시한다.
도 4a 는 말단의 위치, 즉, 디스크로부터 이격된 이동가능한 전극을 도시하는 부분 등각투영도이고, 도 4b 는 인접한 위치, 즉, 디스크에 근접하거나 디스크를 약간 터치하는 이동가능한 전극을 도시하는 부분 등각투영도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 따른 디스크 에칭 챔버를 예시한다.
도 6 은 교번하는 에칭 챔버와 냉각 스테이션을 갖는 시스템의 실시형태를 예시한다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따른 프로세스의 흐름을 예시한다.
도 8 은 본 발명에 따른 시스템의 대안의 실시형태를 예시한다.
도 9 는 본 발명의 실시형태들에 따른 특정한 대안의 특징들을 예시한다.
도 10 은 본 발명의 실시형태에 따른 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태에 따른 특정한 대안의 특징들을 예시한다.

본 발명의 실시형태들에 따르면, 패터닝된 미디어 디스크를 에칭하는 시스템이 제공된다. 하드 디스크 드라이브 (HDD) 에서 사용된 하드 디스크의 스퍼터링에 특히 유용한 스퍼터 에칭을 수행하기 위해 이동가능한 전극이 활용된다. 본 발명은 패터닝된 미디어라 일반적으로 칭하는 타입의 디스크상에서 금속 에칭을 위해 특히 유용하다. 이 전극은 디스크에 RF 에너지를 커플링하기 위해 기판과 거의 접촉하거나 약간 접촉하도록 이동하지만, 척킹력을 디스크에 인가하지는 않는다. 전극이 디스크에 거의 접촉하여 홀딩되는 구현에서, 전극과 디스크 사이의 갭은, 디스크와 전극 사이에서 서스테인하는 플라즈마를 회피하기 위해 플라즈마 다크 공간 보다 작게 유지되어야 한다. 에칭될 재료는 금속, 예를 들어, Co/Pt/Cr 또는 유사한 금속일 수도 있다. 기판은 캐리어에서 수직으로 홀딩되며 양측은 에칭되어야 한다. 일 실시형태에서, 일측이 일 챔버에서 에칭된 후, 제 2 측이 다음 챔버에서 에칭된다. 차단 밸브 (isolation valve) 가 2개의 챔버 사이에 위치되며, 디스크 캐리어는 챔버들 사이에서 디스크를 이동시킨다. 캐리어는 예를 들어, 자화 휠 및 선형 모터를 사용하는 선형 드라이브 캐리어일 수도 있다.

일 실시형태에서, 챔버는 일 측상에 샤워헤드 및 타측상에 이동가능한 전극을 갖는다. 샤워헤드는 접지되거나 바이어스될 수도 있으며, 가스, 예를 들어, CxFy, Cl₂, Br₂ 등과 같은 반응 가스, 아르곤을 챔버로 전달하는 공급부를 갖는다. 챔버는 또한, 선형 드라이브 디스크 캐리어용 가이드 또는 레일을 갖는다. 디스크 캐리어가 프로세싱 위치를 가정할 때, 전극은 디스크에 근접하게 이동되고 디스크를 약간 터치하지만, 디스크상에 어떠한 척킹력도 인가하지 않고, 즉, 디스크는 캐리어에 의해 적절히 유지된다. RF 전력, 예를 들어, 13.56 MHz 가 디스크에 용량적으로 커플링되는 전극에 커플링된다. 그 후, 플라즈마가 디스크와 샤워헤드 사이의 보이드에서 점화되어서, 디스크의 면으로부터 재료를 스퍼터링한다. 플라즈마는 용량적으로 커플링된 RF 전력 또는 개별의 유도적으로 커플링된 RF 전력에 의해 점화되고 서스테인될 수도 있다. 또한, 플라즈마는 자기장을 사용하여 강화 및/또는 정형될 수도 있다. 다음 챔버에서, 반대의 대면하는 순서를 제외하고 정확한 배치가 제공되어서, 디스크의 반대면이 에칭된다. 냉각 챔버가 2개의 챔버 사이에, 또는 2개의 챔버 이후에 개재될 수도 있다.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명할 것이다. 도 1 은 본 발명의 실시형태에 따라 패터닝된 하드 디스크를 제조하는 시스템의 일부를 예시한다. 도 1 에서, 3개의 프로세싱 챔버 (100, 105 및 110) 가 도시되어 있지만, 각 측면에서의 3개의 점은, 임의의 수의 챔버가 사용될 수도 있다는 것을 나타낸다. 또한, 여기에 3개의 특정한 챔버가 도시되어 있지만, 여기에 도시된 챔버 배열이 이용되는 것이 필요하지는 않다. 오히려, 다른 챔버 배열이 사용될 수도 있으며, 다른 타입의 챔버가 도시된 바와 같이 챔버들 사이에 개재될 수도 있다.

예시를 위해, 도 1 의 예에서, 3개의 챔버 (100, 105, 및 110) 는 자체 진공 펌프 (102, 104, 106) 에 의해 각각 배기되는 에칭 챔버이다. 프로세싱 챔버 각각은 전달 섹션 (122, 124 및 126), 및 프로세싱 섹션 (132, 134 및 136) 을 갖는다. 디스크 (150) 가 디스크 캐리어 (120) 상에 탑재된다. 이러한 실시형태에서, 양 표면이 양측을 패터닝하도록 제조될 때, 디스크는 그것의 외연에 홀딩되고, 즉, 어떠한 표면도 터치하지 않는다. 디스크 캐리어 (120) 는 (도 1 에는 도시되지 않은) 트랙상에서 움직이는 휠 (121) 의 세트를 갖는다. 일 실시형태에서, 휠은 더 양호한 마찰과 안정성을 제공하도록 자화된다. 디스크 캐리어 (120) 는 디스크를 프로세싱 섹션에 위치시키기 위해 전달 섹션에 제공된 레일상에서 움직인다. 일 실시형태에서, (도 1 에는 도시되지 않은) 선형 모터 장치를 사용하여 디스크 캐리어 (120) 에 외부적으로 원동력이 제공된다.

도 2 는 도 1 에서의 라인 A-A 를 따른 단면을 예시한다. 단순화를 위해, 도 2 에서, 디스크 (250) 는 그것의 캐리어 없이 예시되지만, 디스크가 도 1 의 시스템에서 수행된 프로세싱 전반적으로 디스크 캐리어상에 남아 있으며, 도 2 에 화살표로 예시된 바와 같이 디스크 캐리어에 의해 챔버로부터 챔버로 이송된다는 것을 이해해야 한다. 이러한 예시적인 실시형태에서, 각 챔버 (200, 205 및 210) 에서, 디스크는 일측상에서 제조된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 디스크가 챔버로부터 챔버로 이동할 때, 디스크는 교번하는 측상에서 제조되지만, 표면 제조의 순서가 변화될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 제조 동안 각 챔버를 차단하는 차단 밸브 (202, 206) 가 도 2 에 도시되어 있다. 각 챔버는 이동가능한 지지부 (242', 244', 246) 상에 탑재된 이동가능한 전극 (이 예에서는 캐소드) (242, 244, 246), 및 샤워헤드와 같은 프로세싱 가스 전달 장치 (262, 264, 266) 을 포함한다.

도 3 은 도 1 에서의 라인 B-B 을 따른 단면을 예시한다. 캐리어 (320) 상에 탑재된 디스크 (350) 가 도시되어 있다. 캐리어 (320) 는 트랙 (324) 상에서 움직이는 휠 (321) 을 갖는다. 휠 (321) 은 자석일 수도 있고, 이 경우에 트랙 (324) 은 상자성체로 이루어질 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 다른 원동력 및/또는 장치가 사용될 수도 있지만, 캐리어는 선형 모터 (326) 에 의해 이동된다. 챔버가 배기되면, 프로세스 가스는 예를 들어, 샤워헤드 (364) 를 통해 챔버에 공급된다. 이러한 특정한 예에서, 샤워헤드는 접지될 수도 있다. 플라즈마는, RF 바이어스 에너지를 이동가능한 캐소드 (344) 에 인가함으로써 점화되고 유지된다. 플라즈마를 점화하고 유지하는 다른 수단이 활용될 수도 있지만, 이동가능한 캐소드는 플라즈마 종을 끌어당기고 디스크로부터 재료를 스퍼터링하기 위해 이들을 디스크를 향해 가속하기 위해 필요한 바이어스 에너지를 제공한다. 즉, 이동가능한 캐소드 (344) 가 인접한 위치로 이동될 때, RF 바이어스 에너지를 디스크에 용량적으로 커플링하여서, 플라즈마 종은 반대 표면을 에칭하기 위해 디스크를 향해 가속된다. 특히, 본 설명 전반적으로, 용어 인접한 위치는 디스크의 일 표면에 매우 근접하거나, 디스크의 일 표면을 약간 터치하지만, 어떠한 척킹력도 디스크에 인가하지 않는 전극의 위치로서 정의된다. 도 3 이 이동가능한 캐소드 (344) 에 관하여 설명하지만, 도 9 에 관하여 설명할 바와 같이, 이동가능한 애노드를 사용함으로써 동일한 효과가 달성될 수 있다.

도 4a 는 말단의 위치, 즉, 디스크로부터 이격된 이동가능한 전극을 도시하는 부분 등각투영도이고, 도 4b 는 인접한 위치, 즉, 디스크에 근접하거나 디스크를 약간 터치하는 이동가능한 전극을 도시하는 부분 등각투영도이다. 도 4a 는, 디스크가 챔버에 막 삽입되거나 챔버를 벗어나려 하며, 프로세싱이 수행되지 않는 상황을 예시한다. 도 4b 는 프로세싱 동안, 즉, 디스크의 에칭 동안 챔버의 상황을 예시한다. 디스크 (450) 는 캐리어 (420) 의 칩 (423) (이 예에서는 4개의 칩이 활용됨) 에 의해 그것의 주연에 홀딩된다. 이동가능한 전극 어셈블리 (444) 는 전극 하우징 (441), 전극 커버 (443), 및 전극 (447) 을 포함한다. 이러한 예에서, 전극 커버 (443) 는 클립 (423) 에 매칭하는 노치 (449) 를 가져서, 도 4b 에 도시된 그것의 근접한 위치에서, 커버는 클립을 터치하지 않는다. 또한, 약간 불명료하지만, 전극 자체는, 디스크의 형상에 매칭하는, 즉, 디스크의 중심 홀에 매칭하는 중심 홀을 갖는 와셔 형상에 있다.

도 5 는 본 발명의 실시형태에 따른 에칭 챔버를 예시한다. 도 5 에서, 실시형태의 이해와 관련되는 엘리먼트를 노출시키기 위해 일부 엘리먼트는 절단되어 있고 일부는 제거되어 있다. 전체 어셈블리는, 캐리어 이송을 위한 이송 챔버로서 기능하는 하위 부분 (522) 및 디스크 제조, 즉, 에칭에 전용되는 상위 부분 (532) 을 갖는 메인 챔버 바디 (500) 상에 탑재된다. 이러한 도면에서, 이송 챔버 (522) 에 일반적으로 상주하는 트랙 및 선형 모터는 더 명확한 도면을 제공하기 위해 제거되었다. 프로세스 가스 전달은 메인 챔버 바디 (500) 의 일측으로부터 행해지며, RF 에너지 커플링이 타측으로부터 제공된다. 이러한 실시형태에서, 프로세스 가스는 샤워헤드 어셈블리 (562) 를 사용하여 챔버에 전달된다. RF 에너지 커플링은 디스크에 매우 근접하거나 디스크를 약간 터치하는 이동가능한 전극 어셈블리를 사용하여 달성된다. 전극 어셈블리는 디스크 모션 동안은 접힌 모드에 그리고 에칭 동안은 펼친 모드에 있도록 모션 어셈블리 (585) 를 사용하여 이동된다 (도 4a 및 4b 참조).

이러한 특정 예에서, RF 에너지 커플링은 도전성 전극으로부터 디스크로 그리고 거기서부터 플라즈마로 용량적으로 행해진다. 전극 어셈블리는 도전성 재료로 이루어지고 디스크의 표면을 보충하도록 형성된 전극 (544) 을 포함한다. 전극 커버 (543) 가 전극 주위에 제공되며, 전극 (544) 을 넘어 확장하여, 전극의 인접한 가압된 위치에 있을 때, 전극 커버 (543) 는 디스크의 에지를 커버한다. 이러한 위치에서, 전극 커버 (543) 는 플라즈마 종이 디스크의 측면을 공격하는 것을 방지하며, 플라즈마가 디스크의 이면에 도달하는 것을 방지하고, 즉, 플라즈마가 전극에 대면하는 표면과 전극 사이의 공간에 접근하는 것을 방지한다. 또한, 전극과 디스크 사이의 갭은 디스크와 전극 사이에서 플라즈마를 서스테인하는 것을 회피하기 위해 플라즈마 다크 공간보다 작게 유지되어야 한다.

비반응성 에칭에 대해, 프로세스 가스는 예를 들어, 아르곤일 수도 있다. 자기 디스크에 대해 일반적으로 활용된 자기 금속이 스퍼터링함으로써 물리적으로 에칭될 수도 있기 때문에, 아르곤이 적합한 프로세스 가스이다. 프로세싱 동안, 챔버는 특정한 프로세스가 1mT 내지 10 torr 의 압력에서 수행될 수도 있지만 감소된 압력, 예를 들어, 10 내지 80 밀리토르 (mT) 에서 유지될 수도 있다. RF 에너지는 예를 들어, 13.56 MHz 의 주파수에서 예를 들어, 100 내지 3000 와트로 설정될 수도 있다. 도 5 의 예에서, 구성은 RF 매치 (580) 를 에칭 챔버에 커플링함으로써 컴팩트하게 이루어진다. 매치 (580) 로부터의 RF 전력은 도전성 전극 (544) 에 커플링된다. 일 실시형태에서, 유체 파이프 (547) 는 전극 (544) 을 냉각 또는 가열하기 위한 열 교환 매체로서 유체를 제공한다. 유사하게는, 유체 파이프 (569) 는 열 교환 유체를 샤워헤드에 제공할 수도 있다.

RF 에너지를 디스크에 효율적으로 커플링하기 위해, 전극 (544) 은 디스크에 매우 근접하게 위치되거나 디스크를 약간 터치해야 한다. 예시된 실시형태에서, 디스크와 전극 사이의 거리는 0.02" (인치) 내지 0.75" 사이로 설정될 수도 있다. 이들 예에서, 배치는 ±0.005" 의 정확도로 행해질 수도 있다. 일 예에서, 배치 정확도는 예를 들어, 하나 이상의 광학 센서와 같은 근접 센서를 사용함으로써 가능해진다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 광 섬유 (582) 가 전극 (544) 으로부터 광학 센서 (584) 까지의 광학 경로를 제공한다. 복수의 광 섬유 및 대응하는 센서가 사용될 수도 있으며, 다양한 광학 기술이 배치 정확도를 강화하고 디스크와의 충돌을 방지하기 위해 활용될 수도 있다.

일 예에서, 전극 및 샤워헤드 모두는 하드 양극처리된 알루미늄으로 이루어진다. 특히, 종래의 에칭 챔버와 다르게, 여기서 전극의 도전성 표면은 노출되며 절연체로 커버되지 않는다. 다른 예에서, 샤워헤드는 접지되며 고정되고, 즉 이동가능하지 않다. 절연 부분은 알루미늄 (여기서 플라즈마에 대한 노출이 발생할 수도 있음) 또는 울템 (Ultem) 으로 이루어질 수도 있다. 설명한 바와 같은 실시형태들로, 초 당 10nm 보다 높은 에칭 레이트가 달성될 수도 있다.

도 6 은 교번하는 에칭 챔버와 냉각 스테이션을 갖는 시스템의 실시형태를 예시한다. 각 측면에서 3개의 점으로 표시된 바와 같이, 장치는 자체 반복할 수도 있거나 다른 프로세스를 수행하는 다른 챔버 또는 냉각 또는 전달 챔버에 커플링될 수도 있다. 특히, 챔버 (600) 는 디스크 (650) 의 일 표면을 에칭하기 위해 위치된다. 그 후, 차단 밸브 (602) 가 개방되며, 디스크는 냉각 챔버 (600') 로 이동된다. 다음의 라운드 밸브 (602') 가 개방되고 디스크는 에칭 챔버 (605) 로 이동된다. 에칭 챔버 (605) 는 디스크의 반대측을 에칭하기 위해 위치된다. 그 후, 디스크는 다른 냉각 스테이션 (605') 으로 이동된다.

도 7 는 본 발명의 실시형태에 따른 프로세스의 흐름을 예시한다. 단계 700 에서, 차단 밸브가 개방되고, 단계 705 에서, 캐리어는 프로세싱을 위한 적절한 위치에 기판을 배치하도록 이송된다. 단계 710 에서, 차단 밸브가 폐쇄되고, 단계 715 에서, 전극은 인접한 위치, 즉, 기판에 가깝거나 기판을 약간 터치하지만, 기판에 힘을 미치지 않는 위치로 이동한다. 단계 720 에서, 가스가 챔버에 공급되고, 단계 725 에서, 플라즈마를 점화하고 유지하기 위해 RF 가 전극에 제공된다. 플라즈마를 점화하기 위해 다른 장치, 예를 들어, 유도성 코일, 원격 마이크로파 등이 사용되는 경우, 바이어스 전위를 제공하여 플라즈마 종을 기판을 향해 가속하기 위해 전극에 대한 RF 는 여전히 필요하다. 가스 및 RF 는 프로세싱이 계속되는 한은 공급되며, 단계 730 에서 프로세스가 종료될 때, 735 에서 RF 가 종료되고, 740 에서 가스 전달이 종료되며, 그 후, 전극은 말단 위치로, 즉, 기판으로부터 이격되어 이동된다. 그 후, 프로세스는 다음의 디스크를 프로세싱하고 현재의 디스크를 다른 챔버로 이동시키기 위해 반복될 수도 있다.

도 8 은 본 발명에 따른 시스템의 대안의 실시형태를 예시한다. 도 8 에서, 2개의 에칭 챔버 (800 및 805) 는 그들 사이에 어떤 냉각 챔버없이 커플링된다. 오히려, 하나의 냉각 챔버 (800' 또는 805') 가 에칭 챔버의 각 더블릿 사이에 제공되어서, 기판은 냉각 챔버에 진입하기 이전에 양측상에 에칭을 받는다.

도 9 는 본 발명의 실시형태에 따른 특정한 대안의 특징을 예시한다. 도 9 의 특징들 중 하나 이상이 구현될 수도 있다. 예시를 위해, 도 9 의 챔버는 도 3 의 챔버와 유사하고, 다음의 차이점을 강조한다. 예를 들어, 도 9 의 챔버에서, 샤워헤드를 사용하기 보다는, 하나 이상의 가스 인젝터 (972) 가 제공된다. 반대로, 챔버는 샤워헤드와 가스 인젝터 모두를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드는 일 타입의 가스, 예를 들어, 비활성 가스를 제공할 수도 있지만, 인젝터는 다른 타입의 가스, 예를 들어, 활성 가스를 제공한다. 도 9 의 챔버의 다른 특징은 이동가능한 애노드의 사용이다. 즉, 도 9 의 챔버에서, RF 전력은 샤워헤드에 포함될 수도 있거나 포함되지 않을 수도 있는 정지 전극 (964) 에 커플링된다. 이동가능한 애노드 (944) 는 접지에 커플링된다.

도 10 은 본 발명의 실시형태에 따른 프로세스를 예시하는 흐름도이다. 도 10 의 프로세스는 본 발명에 따라 구성된 임의의 챔버와 활용될 수도 있다. 단계 1000 에서, 기판은 챔버로 이동된다. 단계 1005 에서, 이동가능한 전극은 기판에 대해 인접한 위치로 이동된다. 단계 1010 에서, 가스가 챔버로 도입되며, 단계 1015 에서, 전력이 이동가능한 전극 또는 정지 전극에 커플링되어서, 단계 1020 에서, 플라즈마가 점화된다. 이러한 조건에서, 기판은 예를 들어, 물리적 및/또는 반응성 이온 에칭함으로써 프로세싱된다. 종점을 검출하거나 타이밍에 의해 프로세싱 단계가 완료될 때, RF 전력은 단계 1025 에서 턴 오프되고, 전극은 단계 1030 에서 말단 위치로 후퇴하며, 챔버는 단계 1035 에서 배기된다. 단계 1040 에서, 기판이 제거되고, 프로세스는 다른 기판을 위해 자체 반복한다. 하나의 기판을 제거하고 다른 기판을 도입하는 것이 2개의 개별 단계로서 도시되어 있지만, 이들은 동시에 행해질 수 있고, 즉, 하나의 기판이 이동해 나갈 때 제 2 기판이 이동해 들어올 수도 있다.

도 11 은 본 발명의 실시형태에 따른 특정한 대안의 특징들을 예시한다. 도 11 의 특징들 중 하나 이상이 구현될 수도 있다. 예시를 위해, 도 11 의 챔버는 도 9 의 챔버와 유사하고, 다음의 차이점을 강조한다. 도 11 의 챔버에서, 챔버의 벽은 접지되고, 천장은 RF 투과 윈도우 (1186) 를 갖는다. 윈도우 주위에 코일 (1164) 이 제공되고, RF 공급기 (1166) 가 코일 (1164) 에 커플링된다. RF 공급기 (1166) 가 가압될 때, 플라즈마를 점화하고 서스테인하기 위해 RF 에너지를 유도적으로 커플링한다. RF 공급기 (1166) 의 전력 레벨은 플라즈마 밀도를 제어하도록 제어될 수도 있다. 한편, 이온 충격은 RF 공급기 (1168) 로부터 전극 (1144) 에 인가된 전력에 의해 제어된다. 이러한 장치를 사용할 때, 유도성 커플링의 RF 주파수는이동 가능한 전극의 RF 주파수 이상이도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 유도성 커플링의 RF 주파수는 13.56 MHz 에서 설정될 수도 있고, 이동가능한 전극의 RF 주파수는 수백 KHz, 또는 수 MHz, 예를 들어, 2.2 MHz, 또는 13.56 MHz 에서 설정될 수도 있다. 유도성 플라즈마의 주파수는 예를 들어, 24 MHz, 60 MHz 등과 같이 더 높을 수도 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 도 9 의 실시형태에서는 플라즈마가 용량적으로 커플링된 RF 전력을 사용하여 서스테인되지만, 본 실시형태에서는 플라즈마는 유도적으로 커플링된 RF 전력을 사용하여 서스테인된다. 물론, 마이크로파, 원격 플라즈마 소스 등과 같은 플라즈마를 서스테인하는 다른 방법이 사용될 수도 있다.

또한, 캐소드 어셈블리 (1142) 에 포함된 자석 (1182) 이 도 11 에 도시되어 있다. 이들 자석은 플라즈마를 강화 및/또는 한정 및/또는 정형하기 위해 사용된다. 예를 들어, 자석 (1182) 은 캐소드 어셈블리 (1142) 의 에지로부터 이격하여 플라즈마를 푸시하도록 사용될 수도 있다. 다른 방법으로 또는 또한, 자석 (1184) 은 플라즈마를 강화 및/또는 한정 및/또는 정형하도록 챔버의 외부 주위에 제공될 수도 있다. 자석 (1182 및/또는 1184) 중 하나 또는 양자는 영구 자석 또는 전자석일 수도 있다.

여기에 설명된 프로세스 및 기술이 임의의 특정한 장치에 본질적으로 관련되지 않으며, 컴포넌트들의 임의의 적절한 조합에 의해 구현될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 다양한 타입의 범용 디바이스가 여기에 설명된 교시에 따라 사용될 수도 있다. 또한, 여기에 설명한 방법 단계들을 수행하기 위해 특수 장치를 구성하는 것이 바람직함을 증명할 수도 있다. 제한이기 보다는 예시인 것으로 모든 관점에 의도되는 특정한 예들과 관련하여 본 발명을 설명하였다. 당업자는 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 다수의 상이한 조합이 본 발명을 실시하는데 적합할 것이라는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다른 구현이 여기에 개시된 본 발명의 명세 및 실시의 고려로부터 당업자에게는 명백할 것이다. 설명된 실시형태들의 다양한 양태 및/또는 컴포넌트는 서버 기술에서 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수도 있다. 명세 및 예들은 예시적인 것으로서만 고려되는 것으로 의도되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 아래의 청구범위에 의해 나타낸다.

Claims (20)

1. 기판들을 에칭하기 위한 에칭 챔버로서,
   메인 챔버 바디;
   상기 메인 챔버 바디에 커플링된 프로세스 가스 전달 어셈블리;
   기판을 지지하는 기판 포지셔닝 장치;
   플라즈마 전력 어플리케이터 (applicator); 및
   상기 메인 챔버 바디의 측면상에 커플링되고, 상기 기판의 이송 동안 전극이 상기 기판으로부터 이격된 말단 위치를 취하도록 하고, 에칭 프로세싱 동안 상기 기판과 전극 사이의 거리를 0.02" 내지 0.75" 사이로 설정하도록 동작가능한, 이동가능한 전극 어셈블리를 포함하며,
   상기 전극은 도전성 전극을 포함하며,
   상기 도전성 전극은 상기 기판에 대면하는 노출 표면을 갖고, RF 바이어스 에너지를 상기 기판에 용량적으로 커플링하기 위해 상기 기판의 모양을 보충하도록 형성되어, 플라즈마 종 (plasma species) 이 상기 기판을 향해 가속되도록 하는, 에칭 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 전력 어플리케이터는, 이동가능한 전극에 커플링된 RF 전력 공급기를 포함하는, 에칭 챔버.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 전력 어플리케이터는,
   상기 메인 챔버 바디의 측면상에 제공된 RF 투과 윈도우,
   상기 RF 투과 윈도우 주위에 제공된 코일, 및
   상기 코일에 커플링된 RF 전력 공급기를 포함하는, 에칭 챔버.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 전력 어플리케이터는 마이크로파 또는 원격 플라즈마 소스 중 하나를 포함하는, 에칭 챔버.
5. 제 1 항에 있어서,
   플라즈마를 강화하거나 정형 (shaping) 하도록 위치된 자석들을 더 포함하는, 에칭 챔버.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 자석들은 상기 이동가능한 전극 어셈블리내에 임베디드되는, 에칭 챔버.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 자석들은 상기 메인 챔버 바디의 외부 주위에 제공되는, 에칭 챔버.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 플라즈마 전력 어플리케이터는,
   상기 메인 챔버 바디의 측면상에 제공된 RF 투과 윈도우,
   상기 RF 투과 윈도우 주위에 제공된 코일,
   상기 코일에 커플링된 제 1 RF 전력 공급기, 및
   전극에 커플링된 제 2 RF 전력 공급기를 포함하는, 에칭 챔버.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 2 RF 전력 공급기의 RF 주파수는 상기 제 1 RF 전력 공급기의 RF 주파수 이하로 설정되는, 에칭 챔버.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 챔버 바디의 일 측상에 제공된 입구 차단 밸브, 및
    상기 메인 챔버 바디의 반대측상에 제공된 출구 차단 밸브를 더 포함하는, 에칭 챔버.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 포지셔닝 메카니즘은,
    상기 입구 차단 밸브와 상기 출구 차단 밸브 사이에 위치된 트랙들, 및
    상기 트랙들상에서 움직이는 기판 캐리어를 포함하는, 에칭 챔버.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 전극 어셈블리는,
    이동가능한 지지부; 및
    상기 이동가능한 지지부에 커플링된 모션 어셈블리를 포함하는, 에칭 챔버.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동가능한 전극 어셈블리는, 상기 도전성 전극 주위에 제공되고 상기 도전성 전극의 상기 노출 표면을 노출시키는 전극 커버를 더 포함하는, 에칭 챔버.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 전극은 중심 홀을 갖는 와셔 형상인, 에칭 챔버.
15. 기판들을 에칭하는 시스템으로서,
    복수의 에칭 챔버들; 및
    상기 에칭 챔버들 사이에서 기판 캐리어의 이송을 가능하게 하는 일련의 트랙들을 포함하며,
    각 에칭 챔버는,
    메인 챔버 바디,
    상기 메인 챔버 바디에 커플링된 프로세스 가스 전달 어셈블리,
    기판을 지지하는 기판 포지셔닝 장치,
    RF 전력 어플리케이터, 및
    상기 메인 챔버 바디의 측면상에 커플링되고, 상기 기판의 이송 동안 상기 기판으로부터 이격된 말단 위치를 취하도록 전극이 이동하도록 하고, 에칭 프로세싱 동안 상기 기판과 상기 전극 사이의 거리를 0.02" 내지 0.75" 사이로 설정하도록 동작가능한 이동가능한 전극 어셈블리를 포함하며,
    상기 전극은 도전성 전극을 포함하며,
    상기 도전성 전극은 상기 기판에 대면하는 노출 표면을 갖고, RF 바이어스 에너지를 상기 기판에 용량적으로 커플링하기 위해 상기 기판의 모양을 보충하도록 형성되어, 플라즈마 종 (plasma species) 이 상기 기판을 향해 가속되도록 하는, 기판들을 에칭하는 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 에칭 챔버들 중에 개재된 복수의 냉각 챔버를 더 포함하는, 기판들을 에칭하는 시스템.
17. 제 16 항에 있어서,
    하나의 냉각 챔버가 2개의 에칭 챔버들 사이에 개재되는, 기판들을 에칭하는 시스템.
18. 제 16 항에 있어서,
    하나의 냉각 챔버가 2개의 연속 접속된 에칭 챔버들과 인접하여 위치되는, 기판들을 에칭하는 시스템.
19. 제 15 항에 있어서,
    플라즈마 전력 어플리케이터는, 용량적으로 커플링된 RF 소스, 유도적으로 커플링된 RF 소스, 및 마이크로파 소스 중 하나를 포함하는, 기판들을 에칭하는 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 플라즈마 전력 어플리케이터는 자석들을 더 포함하는, 기판들을 에칭하는 시스템.

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