KR101592061B1 - 플라즈마 프로세싱 챔버의 하부 전극 어셈블리 - Google Patents

플라즈마 프로세싱 챔버의 하부 전극 어셈블리 Download PDF

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Abstract

플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리는 금속 베이스 및 상부 및 하부 에지 링들을 포함한다. 금속 베이스는 함께 납땜되고 그 금속 베이스의 하측면 상의 납땜선, 하측면으로부터 내측으로 수평으로 연장하는 에지 링 지지면 및 에지 링 지지면 위의 상측면을 형성하는 금속판들을 포함한다. 상부 에지 링은 에지 링 지지면 상에 장착된 하면을 포함하고, 하부 에지 링은 상부 에지 링과 하부 에지 링의 대향면들 사이 및 금속 베이스의 외주부와 하부 에지 링 사이의 갭을 갖고 금속 베이스의 하측면을 둘러싼다. 갭은 납땜선의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 평균 갭 폭에 대한 총 갭 길이의 종횡비를 갖는다.

Description

플라즈마 프로세싱 챔버의 하부 전극 어셈블리{LOWER ELECTRODE ASSEMBLY OF PLASMA PROCESSING CHAMBER}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에서 2008년 10월 31일자로 출원된 미국 가출원 제61/193,151호에 대한 우선권을 주장하고, 그 전체 내용은 여기에 참조로 통합된다.
배경기술
상세한 설명에서는 특정 구조들 및 방법들에 대하여 참조가 이루어지지만, 이러한 참조는 적용가능한 법조항 하에서 이들 구조들 및 방법들이 종래 기술로서 간주된다는 용인으로 반드시 해석되지 않아야 한다. 본 출원인들은 임의의 참조된 대상이 종래 기술을 이루고 있지 않다는 것을 입증할 권리를 갖는다.
도체 (금속) 프로세싱의 분야에서, 플라즈마 프로세싱 챔버들은 통상적으로 기판에 형성된 하나 이상의 층들을 에칭하는데 사용된다. 에칭 동안에, 기판은 챔버 내의 기판 지지면에서 지지된다. 기판 지지체들은 플라즈마를 기판 위의 볼륨으로 한정하고/하거나 기판 지지체가 플라즈마에 의해 부식되는 것으로부터 보호하기 위해 기판 지지체 주위에 (즉, 기판 주위에) 위치되는 에지 링들을 포함할 수 있고, 그 기판 지지체는 통상적으로 클램핑 메커니즘을 포함한다. 때때로 포커스 링들이라고 지칭되는 에지 링들은 희생적 (즉, 소모적) 부품들일 수 있다. 전도성 및 비전도성 에지 링들은 공동 소유의 미국 특허 제5,805,408호; 제5,998,932호; 제6,013,984호; 제6,039,836호 및 제6,383,931호에 기재되어 있다.
플라즈마 에칭 동안에, 낮은 압력에서 다량의 에너지를 가스 (또는 가스 혼합물) 에 부가함으로써 기판의 표면 위에 플라즈마가 형성된다. 플라즈마는 높은 운동 에너지를 갖는 이온, 자유 래디칼, 및 중성 종을 포함할 수도 있다. 기판의 전위를 조정함으로써, 플라즈마로 하전된 종이 기판의 표면 위에서 충돌하도록 지향되어 기판의 표면으로부터 재료 (예를 들어, 원자) 를 제거할 수 있다.
플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리는 금속 베이스 및 상부 및 하부 에지 링들을 포함한다. 금속 베이스는 함께 납땜되고 그 금속 베이스의 하측면 상의 납땜선, 하측면으로부터 내측으로 수평으로 연장하는 에지 링 지지면 및 에지 링 지지면 위의 상측면을 형성하는 금속판들을 포함한다. 상부 에지 링은 에지 링 지지면 상에 장착된 하면을 포함하고, 하부 에지 링은 상부 에지 링과 하부 에지 링의 대향면들 사이 및 금속 베이스의 외주부와 하부 에지 링 사이의 갭을 갖고 금속 베이스의 하측면을 둘러싼다. 갭은 납땜선의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 평균 갭 폭에 대한 총 갭 길이의 종횡비 (aspect ratio) 를 갖는다.
도 1 은 종래의 플라즈마 프로세싱 장치의 일 예시이다.
도 2 는 비교예의 하부 전극 어셈블리의 일 예시이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 베이스플레이트의 단면의 일 예시이다.
도 4 는 도 2 에 도시된 어셈블리의 상부 및 하부 에지 링들의 상세를 도시한다.
도 5 는 바람직한 실시형태에 따른 미로형 에지 링 어셈블리의 상세를 도시한다.
도 6a 내지 도 6f 는 미로형 에지 링 어셈블리들의 실시형태들을 도시한다.
플라즈마 챔버들은 하나 이상의 가스를 포함하는 에칭 가스를 플라즈마 챔버에 공급하고 에칭 가스에 에너지를 공급하여 그 에칭 가스를 플라즈마 상태로 활성화 (energize) 함으로써 기판들 상의 재료들의 층들을 에칭하는데 일반적으로 사용된다. RF (radio frequency) 에너지, 마이크로파 에너지 및/또는 자기장이 중밀도 또는 고밀도의 플라즈마를 생성 및 지속시키는데 이용될 수 있는 다양한 플라즈마 챔버 설계가 공지되어 있다.
이러한 플라즈마 프로세싱 챔버들에 있어서, 프로세싱 가스가 샤워헤드 전극 또는 가스 주입 시스템과 같은 적합한 장치를 통해 공급되고, 하부 전극 상에서 지지된 반도체 기판이 RF 에너지를 프로세스 가스에 공급함으로써 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 에칭된다.
금속 에칭 프로세스의 경우, 변압기 결합형 플라즈마 (TCP™) 리액터에 하부 전극 어셈블리가 통합될 수 있다. RF 에너지가 리액터 내에서 유도 결합되는 변압기 결합형 플라즈마 리액터들은 캘리포니아 프레몬트 소재의 램 리써치 코포레이션 (Lam Research Corporation) 으로부터 입수가능하다. 고밀도의 플라즈마를 제공할 수 있는 고유동 (high-flow) 플라즈마 리액터의 일 예는 공동 소유의 미국 특허 제5,948,704호에 개시되어 있고, 그 개시물은 여기에 참조로 통합된다.
평행판 플라즈마 에칭 리액터가 도 1 에 예시되어 있다. 플라즈마 에칭 리액터 (100) 는 챔버 (110), 인렛 로드락 (112), 및 옵션적 아웃렛 로드락 (114) 을 포함하고, 그 추가의 상세는 공동 소유의 미국 특허 제6,824,627호에 기재되어 있으며, 그 미국 특허는 여기에 참조로 완전히 통합된다.
(제공되었다면) 로드락들 (112 및 114) 은 웨이퍼 공급기 (162) 로부터, 챔버 (110) 를 통해 웨이퍼 리셉터클 (164) 로 웨이퍼들과 같은 기판들을 이송하기 위한 이송 디바이스들을 포함한다. 로드락 펌프 (176) 는 원하는 진공 압력을 로드락들 (112 및 114) 에 제공할 수 있다.
터보 펌프와 같은 진공 펌프 (172) 는 챔버에 원하는 압력을 유지하도록 구성된다. 플라즈마 에칭 동안, 챔버 압력이 제어되고, 바람직하게는 플라즈마를 지속시키기에 충분한 레벨로 유지된다. 너무 높은 챔버 압력은 에칭 정지에 불리하게 기여할 수 있으나, 너무 낮은 챔버 압력은 플라즈마 소멸을 초래할 수 있다. 평행판 리액터와 같은 중밀도의 플라즈마 리액터에서, 챔버 압력은 약 200 mTorr 미만의 압력 (예를 들어, 100 mTorr 보다 작거나 50 mTorr 보다 작은 압력) 으로 유지되는 것이 바람직하다.
진공 펌프는 리액터의 벽에서 아웃렛에 연결될 수 있고, 챔버에서의 압력을 제어하기 위하여 밸브 (173) 에 의해 조절될 수 있다. 바람직하게는, 진공 펌프는 에칭 가스들이 챔버 내로 흐르는 동안에 200 mTorr 보다 낮은 챔버 내의 압력을 유지시키는 것이 가능하다.
챔버 (110) 는 상부 전극 (125) (예를 들어, 샤워헤드 전극) 을 포함하는 상부 전극 어셈블리 (120), 및 베이스플레이트 (즉, 하부 전극) (160) 및 그 상면에 형성된 기판 지지면 (150) 을 포함하는 하부 전극 어셈블리 (140) 를 포함한다. 상부 전극 어셈블리 (120) 는 상부 하우징 (130) 에 장착된다. 상부 하우징 (130) 은 상부 전극 (125) 과 기판 지지면 (150) 사이의 갭을 조정하기 위하여 메커니즘 (132) 에 의해 수직으로 이동될 수 있다.
에칭 가스 소스 (170) 는 하나 이상의 가스를 포함하는 에칭 가스를 상부 전극 어셈블리 (120) 에 전달하기 위해 상부 하우징 (130) 에 연결될 수 있다. 바람직한 에칭 리액터에서, 상부 전극 어셈블리는 가스 분배 시스템을 포함하고, 그 가스 분배 시스템은 반응물 및/또는 캐리어 가스들을 기판의 표면에 근접한 영역으로 전달하는데 사용될 수 있다. 하나 이상의 가스 링들, 인젝터들 및/또는 샤워헤드들 (예를 들어, 샤워헤드 전극들) 을 포함할 수 있는 가스 분배 시스템들은 공동 소유의 미국 특허 제6,333,272호; 제6,230,651호; 제6,013,155호 및 제5,824,605호에 개시되어 있고, 그 개시물들은 여기에 참조로 통합된다.
상부 전극 (125) 은 샤워헤드 전극을 포함하는 것이 바람직하고, 그 샤워헤드 전극은 개구들 (미도시) 을 포함하여 그 개구들을 통해 에칭 가스를 분배한다. 샤워헤드 전극은 원하는 에칭 가스의 분배를 촉진할 수 있는 하나 이상의 수직으로 이격된 배플 플레이트들을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 전극들은 그래파이트, 규소, 탄화 규소, 알루미늄 (예를 들어, 양극산화된 알루미늄), 또는 그 조합물과 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 열 전달 액체 소스 (174) 는 상부 전극 어셈블리 (120) 에 연결될 수 있고, 다른 열 전달 액체 소스는 베이스플레이트 (160) 에 연결될 수 있다.
평행판 리액터가 상술되었지만, 유도 결합형 플라즈마 챔버들과 같은 다른 플라즈마 프로세싱 시스템들에 에지 링 어셈블리가 사용될 수 있다.
도 2 는 기판 (S) 이 지지되는 베이스플레이트 (202), 베이스플레이트 (202) 를 둘러싸는 하부 에지 링 (204), 및 상부 에지 링 (206) 을 포함하는 기판 지지체 (200) 를 도시한다. 상부 에지 링 (206) 은 하부 에지 링의 상측 단부와 정합하는 상부 에지 링의 하면 상의 스텝을 포함한다.
도 3 은 바람직하게는 6061-T6 과 같은 알루미늄 합금의, 상판 (302), 중판 (304) 및 하판 (306) 을 포함하는 베이스플레이트 (300) 를 도시하고 있다. 중판 (304) 은 인렛 (310) 을 통과하는 냉각재가 공급되는 냉각재 통로들 (308) 을 포함한다. 베이스플레이트를 통해 순환되는 냉각재는 아웃렛 (미도시) 을 통해 빠져나간다. 통로들 (308) 은 6061 과 같은 알루미늄 판에서 기계가공될 수 있고, 하판 (306) 은 채널들을 둘러싸기 위하여 중판 (304) 에 대하여 납땜선 (312) 에서 진공 납땜된다.
상판 (302) 은 He 와 같은 열 전달 가스가 공급되는 하나 이상의 가스 채널 (314) 을 포함할 수 있다. 상판 (302) 의 밑면 내에 기계가공된 하나 이상의 방사상으로 연장하는 채널들 (316) 은 리프트 핀 홀들 (318) 과 교차할 수 있고, 그 리프트 핀 홀들 (318) 을 통해 리프트 핀들 (미도시) 이 수직으로 이동하여 웨이퍼들을 베이스플레이트의 상면 (320) 위로 상승하게 하고 베이스플레이트의 상면 (320) 에서 하강하게 한다. 원주상으로 이격되고 축방향으로 연장하는 가스 통로들 (미도시) 은 가스 채널 (314) 의 He 를 웨이퍼의 밑면에 보낸다. 상판 (302) 은 가스 채널 (314) 및 가스 통로 (316) 를 둘러싸기 위하여 중판 (304) 의 상면에 대하여 납땜선 (322) 에서 진공 납땜된다.
중판에 대하여 상판 및 하판을 납땜한 후에, ESC 세라믹 라미네이트 (미도시) 가 상판 (302) 의 상면에 본딩되고, 베이스플레이트 어셈블리가 기계가공되어 평활 표면을 제공하며, 그 어셈블리는 양극산화된다. 그 양극산화는 납땜선 (312, 322) 에서 약 0.001 인치 (25 ㎛) 의 상승된 두께를 야기한다.
도 4 는 베이스플레이트 (300) 의 외주부 주위에 끼워맞춰지도록 설계된 에지 링 어셈블리를 도시한다. 그러나, 알루미늄 또는 다른 도전층들과 같은 도전재의 플라즈마 에칭 동안에, 유도 결합형 플라즈마 챔버에서 웨이퍼를 지지하는데 사용될 때, 45 시간 후에 진공 납땜 조인트들 (312, 322) 주위의 다수의 위치에서 아크발생 스폿들 (arcing spots) 이 관찰되었다. 이 에지 링 어셈블리는 0.003 인치 내지 0.047 인치의 범위에 이르는 갭 높이 (H) 및 약 0.6 인치의 갭 길이 (L) 를 갖는 환형 수평 갭을 갖는 상부 링 (404) 및 하부 링 (414) 을 포함한다. 갭 높이는 상부 에지 링과 하부 에지 링의 대향면들의 끼워맞춤을 허용하기 위해 허용 오차를 갖는 기계가공된 표면의 제조로 인해 0.003 인치 내지 0.047 인치의 범위를 갖는다. 예를 들어, 그 링들은 300 ㎜ 웨이퍼들을 지지하는데 적합한 베이스플레이트들에 사용하기 위한 약 12 인치 이상의 내측 직경을 갖는 기계가공된 석영 링들일 수 있다. 예를 들어, 상부 에지 링은 약 12 인치의 내측 직경을 가질 수 있고, 하부 에지 링의 내측 직경은 약 12.6 인치일 수 있다. 0.011 인치 내지 0.030 인치의 갭 범위 및 약 1 인치의 길이를 갖는 환형 수직 갭은 베이스플레이트의 외측 외주부로부터 하부 에지 링의 내측 외주부를 분리시킨다.
도 2 의 에지 링 어셈블리를 참조하면, 상부 에지 링의 하면에 단일의 작은 스텝을 갖는 그 상부 에지 링은 베이스플레이트 어셈블리의 납땜선들에서의 아크발생을 방지하는데 효과가 없다는 것을 발견하였다. 대조적으로, 큰 스텝, 다수의 스텝 또는 갭의 종횡비를 증가시키기 위한 다른 변형을 갖는 상부 에지 링은 납땜선들에서의 아크발생을 방지할 수 있다. 특히, 도 4 는 상부 에지 링 (402) 이 0.6 인치의 높이 (H), 13.820 인치의 외측 직경 (OD), 12.0 인치의 내측 직경 (ID), 1.820 인치의 폭 (W) 을 갖고, 스텝 (404) 이 하면 (406) 에 약 0.1 인치의 오프셋을 제공하는 하나의 스텝의 에지 링 어셈블리 (400) 의 단면을 도시하고 있다. 베이스플레이트의 상면 위로 돌출하는 웨이퍼의 에지를 달성하기 위하여, 오목부 (408) 는 내측 외주부 (412) 로부터 내측으로 상면 (410) 아래로 0.108 인치를 연장한다. 하부 에지 링 (414) 은 오목부 (404) 와 정합하는 상측 단부 (416) 를 포함한다. 오목부 (418) 는 베이스플레이트 (300) 바로 밑의 유전체 부재와 정합한다.
도 5 는 아크발생 문제를 극복한 에지 링 어셈블리를 도시한다. 에지 링 어셈블리는 상부 에지 링과 하부 에지 링의 대향면들 사이의 갭을 증가시키는 상부 에지 링의 하면에 복수의 스텝 (502, 504) 을 갖는 상부 에지 링 (508) 을 포함하여 진공 납땜선들 (312, 322) 의 위치에 대한 플라즈마의 침입을 방지한다. 이 스텝형 링에 의해, 2000 RF 바이어스 시간 후에도 아크발생이 관찰되지 않았다.
2 개의 스텝형 에지 링 어셈블리 (500) 는 내측 스텝 (502) 및 외측 스텝 (504) 을 포함한다. 내측 스텝은 0.1 인치의 깊이를 갖고, 제 2 스텝 (504) 은 상부 에지 링 (508) 의 외측 외주부 (506) 에 0.250 인치의 오목부를 제공하고 외측 외주부로부터 수직면 (510) 까지 연장된다. 하부 에지 링 (512) 은 오목부 (504) 와 정합하는 돌출부 (514) 및 내측 스텝 (502) 과 정합하는 상부 내측부 (516) 를 포함한다.
미로형 에지 링 어셈블리는 다양한 에지 링 구성으로 구현될 수 있다. 변형예 A 에서는, 상부 에지 링의 하면에 단일 스텝이 제공되나 하면으로부터의 증가된 수직 오프셋을 갖고, 하부 에지 링의 높이는 그에 따라 증가될 수 있다. 예를 들어, 오목부는 에지 링의 높이의 25% 내지 50% 연장될 수 있다. 변형예 B 에서는, 상부 에지 링의 하면에 2 개의 스텝이 제공될 수 있고, 하부 에지 링의 상면은 상부 에지 링의 하면과 정합하는 하나 이상의 돌출부를 포함한다. 변형예 C 에서는, 에지 링의 높이의 25% 내지 50% 연장되는 단일 스텝이 상부 에지 링의 하면 내로 연장되고, 하부 에지 링은 상부 에지 링에서의 오목부와 정합하는 단일 스텝을 포함한다. 변형예 D 에서는, 상부 에지 링의 하면에서의 스텝이 하면 양단의 50% 보다 크게 연장되고, 하부 에지 링은 에지 링 장착면의 외측 부분에 걸쳐 연장된 내측 돌출부를 포함한다. 변형예 D 에서의 스텝의 높이는 상부 에지 링의 높이의 30% 내지 60% 수직으로 연장된다. 변형예 E 에서, 비교예의 에지 링 어셈블리는 상부 에지 링과 하부 에지 링의 대향면들에서의 정렬된 홈들에 끼워맞춰진 유전체 배리어 링을 포함한다. 그 배리어 링은 상부 에지 링의 높이의 10% 내지 40% 의 깊이를 갖는 홈에 끼워맞춰진다. 변형예 F 에서, 상부 에지 링은 그 하면에서의 단일의 환형 오목부를 포함하고, 하부 에지 링은 오목부와 정합하는 환형 돌출부를 포함한다. 오목부는 상부 에지 링의 높이의 10% 내지 40% 연장되고 하부 에지 링의 폭의 15% 내지 60% 의 폭을 갖는다.
도 6a 는 상부 링 (602) 및 하부 링 (604) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600) 를 도시한다. 상부 링 (602) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 하면 (606), 그 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620), 외측 하면 (624) 과 외측 하측 측벽 (626) 을 포함하는 하측 스텝 (622) 을 포함한다. 하부 에지 링 (604) 은 외면 (628), 상면 (630), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602, 604) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
도 6b 는 상부 링 (602B) 및 하부 링 (604B) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600B) 를 도시한다. 상부 링 (602B) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 하면 (606B), 그 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616B), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620), 외측 하면 (624) 과 외측 하측 측벽 (626) 을 포함하는 하측 스텝 (622) 을 포함한다. 하부 에지 링 (604) 은 외면 (628), 상면들 (630B, 631B), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602B, 604B) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
도 6c 는 상부 링 (602C) 및 하부 링 (604C) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600C) 를 도시한다. 상부 링 (602C) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 내측 부분 및 지지면을 지나서 연장되는 외측 부분을 갖는 하면 (606C), 그 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616C), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620), 외측 하면 (624C) 과 외측 하측 측벽 (626C) 을 포함하는 하측 스텝 (622C) 을 포함한다. 하부 에지 링 (604C) 은 외면 (628), 상면들 (630C, 631C), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602C, 604C) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640C) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
도 6d 는 상부 링 (602D) 및 하부 링 (604D) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600D) 를 도시한다. 상부 링 (602D) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 내측 부분 및 지지면의 외측으로 연장되는 외측 부분을 갖는 하면 (606D), 그 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616D), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620), 및 하부 에지 링 (604D) 에서의 환형 홈 (652) 에 대면하는 환형 홈 (650) 을 포함한다. 유전체 링 (654) 은 홈들 (650, 652) 에 장착된다. 하부 에지 링 (604D) 은 외면 (628), 상면 (630), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602D, 604D) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640D) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 유전체 링 (654) 에 의해 연장된 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
도 6e 는 상부 링 (602E) 및 하부 링 (604E) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600E) 를 도시한다. 상부 링 (602E) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 하면 (606E), 그 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616E), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620), 외측 하면 (624E) 과 외측 하측 측벽 (626E) 을 포함하는 하측 스텝 (622E) 을 포함한다. 하부 에지 링 (604E) 은 외면 (628), 상면 (630), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602E, 604E) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640E) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
도 6f 는 상부 링 (602F) 및 하부 링 (604F) 을 포함하는 에지 링 어셈블리 (600F) 를 도시한다. 상부 링 (602F) 은 온도 제어 베이스 (610) 의 환형 면 (608) 에 지지되는 하면 (606F) 을 포함하고, 그 하면 (606F) 의 외측 부분은 하부 에지 링 (604F) 으로부터 상측으로 연장된 환형 돌출부 (658) 을 수용하는 환형 오목부, 온도 제어 베이스 (610) 의 원통 측면 (614) 에 대면하는 내측 측면 (612), 플라즈마 환경에 노출되는 외측 측면 (616F), 플라즈마 환경에 노출되는 (온도 제어 베이스 상에 지지된 기판 (S) 을 둘러싸는) 상면 (618), 기판의 외측 외주부의 아래에 배치된 상측 스텝 (620) 을 포함한다. 하부 에지 링 (604F) 은 외면 (628), 상면 (630F), 내측 측면 (632) 및 그 내벽 (632) 의 하부에서의 하측 스텝 (634) 을 포함한다. 상부 및 하부 에지 링들 (602F, 604F) 의 대향면들 사이의 0.003 인치 내지 0.055 인치의 폭 (W) 을 갖는 갭 (640F) 은 납땜 조인트 (642) 의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 길이 (L) 를 갖는다. 따라서, W/L 의 종횡비는 바람직하게는 평균 갭 폭에 대해 적어도 20 이다.
여기에 사용된 "포함하다" 및 "포함하는" 이라는 용어는 규정된 특징들, 단계들, 또는 컴포넌트들의 존재를 특정하기 위해 취해진 것이지만, 이들 용어들의 사용이 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 컴포넌트들, 또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제시키지 않는다.
상술된 참조들 모두는 개개의 참조 각각이 여기에 참조로 완전히 통합되도록 명확하게 개별적으로 표시된 경우와 동일한 범위로 여기에 참조로 완전히 통합된다.
본 발명은 바람직한 실시형태들을 참조하여 설명되었지만, 변형예 및 변경예가 당업자에게 명백한 것으로 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 변형예 및 변경예는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 고려될 것이다.

Claims (11)

  1. 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리로서,
    (a) 금속판들을 포함하는 금속 베이스로서, 상기 금속 베이스는,
    (i) 상기 금속판들을 함께 야금으로 본딩하는 납땜 (brazed) 조인트의 위치에서의 하측면 상의 납땜선;
    (ii) 상기 하측면으로부터 내측으로 수평으로 연장하는 에지 링 지지면; 및
    (iii) 상기 에지 링 지지면 위의 상측면을 포함하는, 상기 금속 베이스;
    (b) 상기 에지 링 지지면 상에 장착된 하면을 포함하는 상부 에지 링;
    (c) 상기 하측면을 둘러싸는 하부 에지 링; 및
    (d) 상기 상부 에지 링과 상기 하부 에지 링의 대향면들 사이 및 상기 금속 베이스의 외주부와 상기 하부 에지 링 사이의 갭을 포함하고,
    상기 갭은 상기 납땜선의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 평균 갭 폭에 대한 총 갭 길이의 종횡비 (aspect ratio) 를 갖고,
    상기 상부 에지 링 및 상기 하부 에지 링은 상기 대향면들에서의 대향 홈들을 포함하고, 상기 홈들에 유전체 링이 위치되는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  2. 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리로서,
    (a) 금속판들을 포함하는 금속 베이스로서, 상기 금속 베이스는,
    (i) 상기 금속판들을 함께 야금으로 본딩하는 납땜 (brazed) 조인트의 위치에서의 하측면 상의 납땜선;
    (ii) 상기 하측면으로부터 내측으로 수평으로 연장하는 에지 링 지지면; 및
    (iii) 상기 에지 링 지지면 위의 상측면을 포함하는, 상기 금속 베이스;
    (b) 상기 에지 링 지지면 상에 장착된 하면을 포함하는 상부 에지 링;
    (c) 상기 하측면을 둘러싸는 하부 에지 링; 및
    (d) 상기 상부 에지 링과 상기 하부 에지 링의 대향면들 사이 및 상기 금속 베이스의 외주부와 상기 하부 에지 링 사이의 갭을 포함하고,
    상기 갭은 상기 납땜선의 위치에서의 아크발생을 방지하기에 충분한 평균 갭 폭에 대한 총 갭 길이의 종횡비 (aspect ratio) 를 갖고,
    상기 하부 에지 링은 그 상면에 환형 돌출부를 포함하고, 상기 상부 에지 링은 상기 환형 돌출부가 수용되는 환형 오목부를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 종횡비는 적어도 20 인, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 에지 링 및/또는 상기 상부 에지 링은 유전체 재료를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전체 재료는 산화 이트륨, 산화 세륨, 알루미나, 질화 규소 및 석영으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 베이스는 상부 금속판, 중간 금속판 및 하부 금속판을 포함하고,
    상기 상부 금속판 및 상기 중간 금속판은 상측 납땜선에서 함께 진공 납땜되고,
    상기 중간 금속판 및 상기 하부 금속판은 하측 납땜선에서 함께 진공 납땜되는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 에지 링은 상기 금속 베이스의 상기 하측면에 대향되고 상기 금속 베이스의 상기 에지 링 지지면 위로 연장하는 측면을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 에지 링은 상기 에지 링 지지면의 외측 부분 위에 있는 하면을 갖는 내측으로 연장하는 돌출부를 더 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 에지 링은 그 하면에 2 개의 스텝들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
  10. 삭제
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 에지 링은 그 하면에 단일 스텝을 포함하고,
    상기 스텝은 상기 하면 내로 적어도 0.25 인치 연장하고, 상기 하부 에지 링은 상기 하부 에지 링의 상측 부분이 상기 스텝에 의해 형성된 오목부 내에 끼워맞춰지도록 상기 금속 베이스의 하측 측벽보다 높은 높이를 갖는, 플라즈마 프로세싱 챔버에 사용하는 하부 전극 어셈블리.
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