KR101659095B1 - 측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 ｒｆ 플라즈마 반응기 - Google Patents

측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 ｒｆ 플라즈마 반응기 Download PDF

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Abstract

플라즈마 처리 챔버는 캔틸레버 어셈블리, 및 대기 로드를 소멸시키도록 구성되는 적어도 하나의 진공 분리 부재를 포함한다. 챔버는, 내부 영역을 둘러싸고 개구부가 형성된 벽을 포함한다. 캔틸레버 어셈블리는 챔버 내에 기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 포함한다. 캔틸레버 어셈블리는 일부가 챔버 외부에 위치되도록 개구부를 통해 확장된다. 챔버는 벽에 대해 캔틸레버 어셈블리를 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘을 포함한다.

Description

측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 ＲＦ 플라즈마 반응기{ADJUSTABLE GAP CAPACITIVELY COUPLED RF PLASMA REACTOR INCLUDING LATERAL BELLOWS AND NON-CONTACT PARTICLE SEAL}
본 출원은 2008 년 2 월 8 일 출원되고 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되고 발명의 명칭이 "ADJUSTABLE GAP CAPACITIVELY COUPLED RF PLASMA REACTOR INCLUDING LATERAL BELLOWS AND NON-CONTACT PARTICLE SEAL" 인 미국 가특허출원 제 61/006,985 호에 대해 35 U.S.C.§119 하의 우선권을 주장한다.
다음 세대의 디바이스 제조에서, 감소하는 피쳐 사이즈 및 새로운 재료의 구현은 플라즈마 처리 장비에 대해 새로운 요건을 요구하고 있다. 더 작은 디바이스 피쳐, 더 큰 기판 사이즈 및 새로운 처리 기술들 (듀얼 다마신 에칭과 같은 멀티스텝 레시피) 은 더 양호한 디바이스 수율을 위해 웨이퍼 전체에 걸쳐 양호한 균일성을 유지해야 하는 시도를 증가시키고 있다.
플라즈마 처리 장치의 일 실시형태는, 내부 영역을 둘러싸고 개구부를 갖는 측벽을 포함하는 챔버; 측벽의 개구부를 통해 연장되고 내부 영역 외부에 위치된 외곽부를 갖는 암 유닛, 및 내부 영역 내에 배치되고 암 유닛 상에 있는 기판 지지부를 포함하는 캔틸레버 어셈블리; 암 유닛의 외곽부에 커플링되고 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘; 및 암 유닛과 측벽 사이에 진공 밀봉을 제공하는 벨로우 장치를 포함한다.
플라즈마 처리 장치의 다른 실시예에 따르면, 암 유닛은 내부 캐비티를 포함하고, 챔버는 내부 캐비티 내에 위치되고, RF 전원에 커플링된 일단을 가져서 일단을 통해 RF 전원으로부터 RF 전력을 전송하도록 동작하는 RF 튜브 및 RF 튜브의 타단에 커플링되고, RF 전력을 집전하여 RF 전력을 기판 지지부로 전송하도록 동작하는 RF 도전체를 더 포함한다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, RF 전원은 암 유닛의 외곽부 상에 탑재되어, RF 전원은 작동 메커니즘에 의해 캔틸레버 어셈블리와 함께 이동된다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 개구부를 둘러싸는 측벽 상에 비접촉 입자 밀봉을 더 포함하고, 비접촉 입자 밀봉은 암 유닛으로부터 수직으로 연장되는 고정형 판을 포함하고, 측벽은 고정형 판을 수용하는 슬롯을 포함하여, 고정형 판이 슬롯에 접촉하지 않고, 고정형 판의 외부가 암 유닛의 모든 수직 위치에서 슬롯 내에 유지된다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 암 유닛이 최상위 위치로 이동하는 경우, 벨로우의 상부는 압축되고 벨로우의 하부는 팽창되고, 암 유닛이 최하위 위치로 이동하는 경우, 벨로우의 상부는 팽창되고 벨로우의 하부는 압축된다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 벨로우는 이동가능한 벨로우 실드판 및 고정형 벨로우 실드를 포함하고, 이동가능한 벨로우 실드판은 암 유닛의 제 2 말단으로부터 연장되고, 고정형 벨로우 실드는 측벽 상에 탑재된다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 상부 전극 어셈블리는 갭에 처리 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 배플 (baffle) 을 포함하고, RF 전원은 하부 전극 어셈블리에 RF 전력을 공급하여 처리 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하도록 동작할 수 있다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 기판 지지부는 RF 구동 하부 전극을 포함하고, 암 유닛은 제 2 말단에 하우징을 포함하고, 하우징은 전극에 RF 매칭을 제공하는 회로를 포함한다. 암 유닛은 기판 지지부에 탑재된 기판에 배면 냉각제를 공급하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 가스 라인을 포함한다. 지지 암은 기판 지지부에 위치된 센서로부터의 신호를 전송하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 전기 접속부를 포함한다. 그리고/또는 지지 암은 기판 지지부 내에 열전달액을 순환시키도록 동작할 수 있는 유체 통로를 포함한다.
플라즈마 처리 장치의 또 다른 실시예에 따르면, 플라즈마 처리 장치는 챔버 외부에 위치된 이동가능한 지지판을 더 포함하고, 이동가능한 지지판은 지지 암의 일단에 부착되고 지지 암의 서비스 개구부에 수평으로 정렬된 복수의 서비스 개구부를 갖고, 이동가능한 지지판은 선형 가이드를 따라 챔버의 측벽의 외부면을 따라 슬라이딩하는 이동가능한 환형판에 부착되고, 환형판은 벨로우가 위치되는 지지 암 주위에 외곽 공간을 정의한다.
기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 챔버의 캔틸레버 어셈블리를 위한 측방향 벨로우 유닛의 일 실시형태는 측벽이 챔버의 내부를, 측벽의 개구부를 통해 유체 소통되는 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키고, 측방향 벨로우 유닛은 챔버의 측벽 상에 탑재되는 고정형 환형판으로서, 환형판의 개구부는 측벽의 개구부를 둘러싸는, 고정형 환형판, 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 외부에서 암 유닛의 일단에 부착되는 이동가능한 판으로서, 암 유닛은 측벽의 개구부를 통해 수평으로 확장되어 제 1 말단은 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 벨로우에 의해 정의되는 제 2 영역에 있도록 구성되고, 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 이동가능한 판 및 고정형 환형판과 이동가능한 판 사이에 연장되는 벨로우로서, 고정형 환형판에서, (a) 암 유닛이 최상위 위치로 이동하는 경우, 벨로우의 상부는 압축되고 벨로우의 하부는 팽창되고, (b) 암 유닛이 최하위 위치로 이동하는 경우, 벨로우의 상부는 팽창되고 벨로우의 하부는 압축되는, 벨로우를 포함한다.
측방향 벨로우 유닛의 다른 실시예에 따르면, 벨로우는 테이퍼링되고, 챔버의 측벽에 밀봉된 말단에서 더 큰 직경을 갖는다.
도 1a 내지 도 1c 는, 측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 한정된 RF 플라즈마 반응기의 일 실시형태를 도시한다.
도 2 는, 하부 전극이 조정가능한 갭 플라즈마 반응기 챔버에 대해 수직으로 변환될 수 있게 하는 캔틸레버가 탑재된 RF 바이어스 하우징의 일 실시형태를 도시한다.
도 3 은 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 측방향 벨로우의 일 실시형태의 부분 단면도를 도시한다.
도 4 는 이동가능한 벨로우 실드판 및 고정형 벨로우 실드의 세부사항을 도시하는, 도 3 의 박스 Q 의 세부 확대도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b 는, 하부 전극이 중간 위치 (중간 갭) 에 있는 경우 래비린스 밀봉의 일 실시형태에 대한 부분 단면도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b 는, 하부 전극이 로우 위치 (큰 갭) 에 있는 경우 도 5a 및 도 5b 의 실시형태에 대한 부분 단면도를 도시한다.
도 1a 내지 도 1c 는, 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 한정된 RF 플라즈마 반응기의 일 실시형태를 도시한다. 도시된 바와 같이, 진공 챔버 (602) 는, 하부 전극 (606) 을 하우징하는 내부 공간을 둘러싼 챔버 하우징 (604) 을 포함한다. 챔버 (602) 의 상부에서, 상부 전극 (608) 은 하부 전극 (606) 으로부터 수직방향으로 이격되어 위치된다. 상부 전극 (608) 및 하부 전극 (606) 의 평탄한 표면은 실질적으로 평행하고, 전극 사이의 수직 방향에 대해 수직한다. 바람직하게는, 상부 전극 (608) 및 하부 전극 (606) 은 원형이고 수직축에 대해 동축이다. 상부 전극 (608) 의 하부 표면은 하부 전극 (606) 의 상부 표면과 대면한다. 이격되어 대면하는 전극 표면들은 그 사이에 조정가능한 갭 (610) 을 정의한다. 동작 동안, 하부 전극 (606) 에는 RF 전원 (매칭) (620) 에 의해 RF 전력이 공급된다. RF 전력은 RF 공급 도관 (622), RF 스트랩 (624) 및 RF 전력 부재 (626) 를 통해 하부 전극 (606) 에 공급된다. 접지된 실드 (636) 는 RF 전력 부재 (626) 를 둘러싸서, 하부 전극 (606) 에 더 균일한 RF 필드를 제공할 수도 있다. 공동 소유되어 계류중이고 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 출원 공보 제 2008/0171444 호에 기술된 바와 같이, 웨이퍼는 웨이퍼 포트 (682) 를 통해 삽입되고, 처리를 위해 하부 전극 (606) 상의 갭 (610) 에서 지지되고, 처리 가스가 갭 (610) 에 공급되고 RF 전력에 의해 플라즈마 상태로 여기된다. 상부 전극 (608) 은 전력공급되거나 접지될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c 에 도시된 실시형태에서, 하부 전극 (606) 은 하부 전극 지지판 (616) 상에 지지된다. 하부 전극 (606) 과 하부 전극 지지판 (616) 사이에 개재되는 절연링 (614) 은 하부 전극 (606) 을 지지판 (616) 으로부터 절연시킨다.
RF 바이어스 하우징 (630) 은 RF 바이어스 하우징 보울 (632) 상에서 하부 전극 (606) 을 지지한다. 보울 (632) 은 챔버 벽 판 (618) 의 개구부를 통해 RF 바이어스 하우징 (630) 의 암 (634) 에 의해 도관 지지판 (638) 에 연결된다. 바람직한 실시형태에서, RF 바이어스 하우징 보울 (632) 및 RF 바이어스 하우징 암 (634) 은 하나의 컴포넌트로서 일체형으로 형성되지만, 암 (634) 및 보울 (632) 은 또한 서로 결속되거나 결합되는 2 개의 별개의 컴포넌트일 수 있다.
RF 바이어스 하우징 암 (634) 은 진공 챔버 (602) 의 외부로부터 하부 전극 (606) 의 배면 상의 공간에서 진공 챔버 (602) 의 내부로, 가스 냉각제, 액체 냉각제, RF 에너지, 리프트 핀 제어용 케이블, 전기 모니터링 및 작동 신호와 같은 RF 전력 및 퍼실러티를 통과시키기 위한 하나 이상의 공동 (hollow) 통로를 포함한다. RF 공급 도관 (622) 은 RF 바이어스 하우징 암 (634) 으로부터 절연되고, RF 바이어스 하우징 암 (634) 은 RF 전력에 대해 RF 전원 (620) 으로의 리턴 경로를 제공한다. 퍼실러티 도관 (640) 은 퍼실러티 컴포넌트들을 위한 통로를 제공한다. 퍼실러티 컴포넌트들에 대한 자세한 세부사항은 미국 특허 제 5,948,704 호, 및 공동소유된 계류중인 미국 특허 출원 공보 제 2008/0171444 호에 개시되어 있으며, 설명의 단순화를 위해 여기서는 나타내지 않는다. 갭 (610) 은 바람직하게는 한정 링 어셈블리 (미도시) 에 의해 둘러싸이고, 그 세부사항은 본 명세서에 참조로서 통합되고 공동 소유된 미국 공개 특허 공보 제 2007/0284045 호에서 공통으로 발견될 수 있다.
도관 지지판 (638) 은 작동 메커니즘 (642) 에 부착된다. 작동 메커니즘의 세부사항은 본 명에서에 참조로서 통합되고 공동 소유되고 계류중인 미국 특허 공보 제 2008/0171444 호에 개시되어 있다. 서보 미케니컬 모터, 스테퍼 모터 등과 같은 작동 메커니즘 (642) 은, 예를 들어, 볼 스크류와 그 볼 스크류를 회전시키기 위한 모터와 같은 스크류 기어 (646) 에 의해 수직 선형 베어링 (644) 에 부착된다. 갭 (610) 의 사이즈를 조정하기 위한 동작 동안, 작동 메커니즘 (642) 은 수직 선형 베어링 (644) 을 따라 이동한다. 도 1a 는 작동 메커니즘 (642) 이 선형 베어링 (644) 상의 하이 위치에 있어서 작은 갭 (610a) 이 형성되는 구성을 도시한다. 도 1b 는 작동 메커니즘 (642) 이 선형 베어링 (644) 상의 중간 위치에 있는 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 하부 전극 (606), RF 바이어스 하우징 (630), 도관 지지판 (638), RF 전원 (620) 모두는 챔버 하우징 (604) 및 상부 전극 (608) 에 대해 더 아래로 이동하여 중간 사이즈의 갭 (610b) 을 형성한다.
도 1c 는 작동 메커니즘 (642) 이 선형 베어링 상의 로우 위치에 있는 큰 갭 (610c) 을 도시한다. 바람직하게는, 상부 전극 및 하부 전극 (608, 606) 은 갭 조정 동안 동축으로 유지되고, 갭을 통한 상부 전극과 하부 전극의 대면하는 표면은 평행하게 유지된다.
이 실시형태는, 예를 들어, 300 mm 웨이퍼 또는 평판 디스플레이와 같은 큰 직경의 기판을 통해 균일한 에칭을 유지하기 위해, 멀티-스텝 처리 레시피 (BARC, HARC 및 STRIP 등) 동안 CCP 챔버 (602) 내의 하부 전극 (606) 과 상부 전극 (608) 사이의 갭 (610) 이 조정될 수 있게 한다. 더 상세하게는, 이 실시형태는 하부 전극 (606) 과 상부 전극 (608) 사이에 조정가능한 갭을 제공하는데 필요한 선형 운동을 용이하게 하는 기계적 구성과 관련된다.
도 1a 는 챔버 벽 판 (618) 의 계단형 플랜지 (628) 에 대한 말단 및 도관 지지판 (638) 에 대한 근접 말단에서 밀봉되어 측방향으로 휘어진 벨로우 (650) 를 도시한다. 계단형 플랜지의 내부 직경은, RF 바이어스 하우징 암 (634) 이 관통하는 챔버 벽 판 (618) 내의 개구부 (612) 를 정의한다.
측방향으로 휘어진 벨로우 (650) 는 RF 바이어스 하우징 (630), 도관 지지판 (638) 및 작동 메커니즘 (642) 의 수직 이동을 허용하면서 진공 밀봉을 제공한다. RF 바이어스 하우징 (630), 도관 지지판 (638) 및 작동 메커니즘 (642) 을 캔틸레버 어셈블리라고 할 수 있다. 바람직하게는, RF 전원 (620) 은 캔틸레버 어셈블리와 함께 이동하고, 도관 지지판 (638) 에 부착될 수 있다. 도 1b 는 캔틸레버 어셈블리가 중간 위치에 있는 경우 중립 위치에 있는 벨로우 (650) 를 나타낸다. 도 1c 는 캔틸레버 어셈블리가 로우 위치에 있는 경우 측방향으로 휘어진 벨로우 (650) 를 나타낸다.
래비린스 밀봉 (648) 은 벨로우 (650) 와 플라즈마 처리 챔버 하우징 (604) 의 내부 사이에 입자 배리어를 제공한다. 고정형 실드 (656) 는 챔버 벽 판 (618) 에서 챔버 하우징 (604) 의 내부벽 안에 이동불가능하게 부착되어, 캔틸레버 어셈블리의 수직 이동을 수용하기 위해 이동가능한 실드판 (658) 이 수직으로 이동하는 래비린스 그루브 (660; 슬롯) 를 제공한다. 이동가능한 실드판 (658) 의 외곽부는 하부 전극 (606) 의 모든 수직 위치에서 슬롯 내에 남는다.
도시된 실시형태에서, 래비린스 밀봉 (648) 은, 래비린스 그루브 (660) 를 정의하는 챔버 벽 판 (618) 내의 개구부 (612) 주위에서 챔버 벽 판 (618) 의 내부 표면에 부착된 고정형 실드 (656) 를 포함한다. 이동가능한 실드판 (658) 은 RF 바이어스 하우징 암 (634) 에 부착되어 그로부터 방사상으로 확장되고, 암 (634) 은 챔버 벽 판 (618) 내의 개구부 (612) 를 관통한다. 이동가능한 실드판 (658) 은 제 1 갭 (도 4 의 채널 "B") 만큼 고정형 실드 (656) 로부터 이격되고 제 2 갭 (도 4 의 채널 "C") 만큼 챔버 벽 판 (618) 의 내부 표면으로부터 이격되어 래비린스 그루브 (660) 로 확장되어, 캔틸레버 어셈블리가 수직으로 이동할 수 있게 한다. 래비린스 밀봉 (648) 은 벨로우 (650) 로부터 쪼개진 입자의 이동이 진공 챔버 내부 (605; 도 2) 로 진입하는 것을 차단하고, 후속적으로 쪼개지는 퇴적물을 형성할 수 있는, 처리 가스 플라즈마로부터의 라디칼이 벨로우 (650) 로 이동하는 것을 차단한다.
도 1a 는, 캔틸레버 어셈블리가 하이 위치 (작은 갭 (610a)) 에 있는 경우, RF 바이어스 하우징 암 (634) 위의 래비린스 그루브 (660) 내에서 더 상위의 위치에 있는 이동가능한 실드판 (658) 을 도시한다. 도 1c 는, 캔틸레버 어셈블리가 로우 위치 (큰 갭 (610c)) 에 있는 경우, RF 바이어스 하우징 암 (634) 위의 래비린스 그루브 (660) 내에서 더 하위의 위치에 있는 이동가능한 실드판 (658) 을 도시한다. 도 1b 는, 캔틸레버 어셈블리가 중간 위치 (중간 갭 (610b)) 에 있는 경우, 래비린스 그루브 (660) 내에서 중립 또는 중간 위치에 있는 이동가능한 실드판 (658) 을 도시한다. 래비린스 밀봉 (648) 은 RF 바이어스 하우징 암 (634) 을 중심으로 대칭인 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서, 래비린스 밀봉 (648) 은 RF 바이어스 암 (634) 을 중심으로 비대칭일 수도 있다.
도 2 는, 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링된 한정된 RF 플라즈마 반응기 내의 캔틸레버 어셈블리의 컴포넌트들에 대한 일 실시형태를 도시한다. 컴포넌트들은 설명의 용이함을 위해 다른 컴포넌트없이 부분적으로 절단되어 도시되어 있다. 이 도면에서, RF 바이어스 하우징 (630) 은 챔버 외부에 위치된 도관 지지판 (638) 에 의해 진공 챔버 (602) 내부에서 지지된다. RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 근접 말단은 도관 지지판 (638) 에 부착된다. 도관 지지판 (638) 내의 서비스 개구부는, RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 내부를 통해 축방향으로 하부 전극 (606) 뒤의 공간까지 통과하는 퍼실러티 도관 (640) 및 RF 공급 도관 (622) 으로의 액세스를 가능하게 한다. RF 공급 도관 (622) 및 퍼실러티 도관 (640) 은 대기압과 같은 제 1 압력이고, 진공 챔버 (602) 의 내부는 진공 포털 (680) 을 통한 진공 펌프로의 연결에 의해 감소된 압력과 같은 제 2 압력이다. 벨로우 (650) 는 캔틸레버 어셈블리의 수직 이동을 허용하면서 진공 밀봉을 제공한다.
도관 지지판 (638) 은, 선형 베어링 (644) 을 따라 진공 챔버 (602) 에 대해 상하로 수직으로 이동하는 작동 메커니즘 (642) 에 부착된다. 선형 베어링 (644) 은, 진공 챔버 (602) 의 측벽을 제공하는 챔버 벽 판 (618) 에 부착된다. 챔버 벽 판 (618) 은 작동 메커니즘 (642) 의 동작 동안 이동하지 않지만, 진공 챔버 (602) 에 릴리스가능하게 부착되어, RF 바이어스 하우징 (630) 및 하부 전극 어셈블리의 진공 챔버 (602) 로의 탈부착을 용이하게 할 수도 있다. 작동 메커니즘 (642) 이 진공 챔버 (602) 에 대해 수직으로 이동하는 경우, 도관 지지판 (638) 및 RF 바이어스 하우징 (630) 또한 도 2 의 화살표 A-A' 에 의해 표시된 방향으로 수직으로 이동한다.
챔버 벽 판 (618) 은 챔버 하우징 (604) 으로의 개구부를 형성하는 계단형 플랜지 (628) 를 갖는다. RF 바이어스 하우징 암 (634) 은 그 계단형 플랜지 (628) 의 내부 직경에 의해 정의된 개구부 (612) 를 통해 챔버 하우징 (604) 의 내부로 통과한다. 개구부 (612) 를 정의하는 계단형 플랜지 (628) 의 내부 직경은 RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 바깥쪽 횡단 치수보다 커서, 암 (634) 이 수직 방향 A-A' 으로 이동할 수 있게 한다. RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 근접 말단은, RF 바이어스 하우징 암 (634) 이 챔버 벽 판 (618) 에 대해 수직으로 이동할 수도 있게 하는 방식으로 도관 지지판 (638) 에 부착되어 도관 지지판 (638) 을 밀봉한다. 벨로우 (650) 는, 이하 도 3 을 참조하여 상세히 설명하는 바와 같이, RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 근접 말단을 챔버 벽 판 (618) 에 밀봉하는 진공 밀봉을 생성한다.
도 3 은 RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 근접 말단과 챔버 벽 판 (618) 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 형성하는 벨로우 (650) 를 나타낸다. 벨로우 (650) 의 아코디언 형상은 여기에 도시하지 않는다. 벨로우 (650) 의 세부사항은 공동 소유되고 계류된 미국 특허 공개 공보 제 2008/0171444 호에 더 상세히 기술되어 있다. 벨로우 (650) 의 근접 말단 (650a) 은, 그 근접 말단 (650a) 의 더 작은 직경의 말단을 클램프 에지 (654) 와 도관 지지판 (638) 사이에 개재시키는 O-링에 의해 RF 바이어스 하우징 암 (634) 의 클램프 에지 (654) 아래에 클램핑된다. 벨로우 (650) 의 더 큰 직경의 말단은, 계단형 플랜지 (628) 의 내부 직경에 인접한 개구부 (612) 의 주변부 주위에서 챔버 벽 판 (618) 의 외부 벽에 대해 밀봉을 형성하는 클램프 링 (652) 아래에 클램핑된다. 클램프 링 (652) 은 바람직하게는 챔버 벽 판 (618) 에 결속된다.
벨로우 (650) 는 래비린스 밀봉 (648; 도 3 및 도 4 의 박스 "Q" 참조) 에 의해 진공 챔버 (602) 내부로부터 실질적으로 분리된다. 이동가능한 실드판 (658) 이 RF 바이어스 하우징 암 (634) 으로부터 방사상으로 확장되어 캔틸레버 어셈블리에 의해 수직으로 이동한다. 챔버 벽 판 (618) 의 내부 표면 상의 계단형 플랜지 (628) 의 내부 직경의 주변부 주위의 리세스는 챔버 벽 판 (618) 의 내부 벽과 고정형 실드 (656) 사이에 래비린스 그루브 (660) 를 정의하는 고정형 실드 (656) 에 의해 커버된다. 이동가능한 실드 판 (658) 은, 래비린스 그루브 (660) 의 벽으로부터 이격되어 래비린스 그루브 내에 위치되도록, 그 이동가능한 실드판 (658) 의 일측 상의 갭에 의해 래비린스 그루브 (660) 로 확장된다. 따라서, 이동가능한 실드판 (658) 은 래비린스 그루브 (660) 를 정의하는 임의의 표면과 접촉하지 않으면서 래비린스 그루브 (660) 내에서 수직으로 이동할 수 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 래비린스 그루브 (660) 의 이러한 포지셔닝은 고정형 실드판 (656) 과 이동가능한 실드판 (658) 사이의 환형 채널 "B" 및 이동가능한 실드판 (658) 과 챔버 벽 판 (618) 의 표면 사이의 제 1 채널 "C" 를 생성한다.
래비린스 밀봉 (648) 은 진공 처리 조건하에서 측방향 벨로우의 내부 (686) 와 진공 챔버 내부 (605) 사이로의 입자 이동을 실질적으로 차단한다. 바람직하게는, 래비린스 그루브 (660) 내의 채널 "B" 및 "C" 의 두께 대 이동가능한 실드판 (658) 이 래비린스 그루브 (660) 로 돌출된 두께의 비율은 약 1:8 내지 약 1:50 의 범위이다. 예를 들어, "B" 및 "C" 채널 두께는, 일측에서는 이동가능한 실드판 (658) 과 챔버 벽 판 (618) 사이의 갭 및 다른 측에서는 이동가능한 실드판 (658) 과 고정형 실드판 (656) 사이의 갭의 사이즈이다.
캔틸레버 어셈블리가 중간 또는 중립 위치 (중간 갭 (610b)) 에 있는 경우 래비린스 밀봉 (648) 의 실시형태에 대해, 도 5a 는 길이방향 단면을 도시하고, 도 5b 는 진공 챔버 (602) 의 내부로부터의 가로방향 도면을 도시한다. RF 바이어스 하우징 암 (634) 은 계단형 플랜지 (628) 의 내부 직경에 의해 정의된 챔버 벽 판 (618) 내의 개구부를 통과한다. 이동가능한 실드판 (658) 은 래비린스 그루브 (660) 보다 더 협소하여, 이동가능한 실드판 (658) 의 외부 에지는 벨로우 (650) 의 내부 (686) 와 진공 챔버 내부 (605) 사이에 비접촉 입자 밀봉을 형성하도록 래비린스 그루브 (660) 를 관통한다. 이동가능한 실드판 (658) 은 볼트 (692) 에 의해 RF 바이어스 하우징 암 (634) 에 결속될 수도 있고, 제거가능한 접착제 등에 의해 부착될 수도 있다. 고정형 실드 (656) 는 볼트 (690) 에 의해 챔버 벽 판 (618) 의 내부 표면에 결속될 수도 있고, 접착제 또는 다른 탈착가능 조인트 등에 의해 부착될 수도 있다.
캔틸레버 어셈블리가 로우 위치 (큰 갭 (610c)) 에 있는 경우 도 5a 및 도 5b 에 도시된 래비린스 밀봉 (648) 의 실시형태에 대해, 도 6a 는 길이방향 단면을 도시하고, 도 6b 는 진공 챔버 (602) 의 내부로부터의 가로방향 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 고정형 실드 (656) 는 다수의 부분들로 구성되어, 고정형 실드 (656) 의 인스톨 및 제거와, 이동가능한 실드판 (658) 의 인스톨 및 제거를 허용할 수도 있다. 예를 들어, 고정형 실드판 (656) 은 하부 고정형 실드부 (657) 및 상부 고정형 실드부 (659) 를 포함한다.
본 발명을 특정 실시형태를 참조하여 상세히 설명했으나, 첨부된 청구항의 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 변경예 및 변형예가 행해질 수 있고, 균등물이 이용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (19)

  1. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘; 및
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치를 포함하고,
    상기 암 유닛은 내부 캐비티를 포함하고,
    상기 챔버는,
    상기 내부 캐비티 내에 위치되고, RF 전원에 커플링된 일단을 가져서 상기 일단을 통해 상기 RF 전원으로부터 RF 전력을 전송하도록 동작하는 RF 튜브; 및
    상기 RF 튜브의 타단에 커플링되고, 상기 RF 전력을 집전하고, 상기 RF 전력을 상기 기판 지지부로 전송하도록 동작하는 RF 도전체를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 기판을 지지하도록 구성된 상단면을 갖는 하부 전극 어셈블리를 포함하고,
    상기 챔버는, 상기 기판 지지부의 상단면으로부터 이격되어 대면하는 하단면을 가져서, 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 갭을 형성하는 상부 전극 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 하부 전극 어셈블리는 상기 암 유닛에 위치된 무선 주파수 (RF) 전송 부재를 통해 RF 전원에 커플링되고,
    상기 작동 메커니즘은 상기 기판 지지부를 상기 상부 전극 어셈블리에 대해 다양한 높이로 이동시키도록 동작할 수 있어서 기판의 플라즈마 처리 동안 상기 갭의 사이즈를 조정할 수 있는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 전극 어셈블리는 플라즈마 처리 동안 상기 기판을 제 위치에 클램핑하도록 동작할 수 있는 정전 척을 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 전원은 상기 암 유닛의 외곽부 상에 탑재되어, 상기 RF 전원은 상기 작동 메커니즘에 의해 상기 캔틸레버 어셈블리와 함께 이동되는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘;
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치; 및
    상기 개구부를 둘러싸는 측벽 상에 비접촉 입자 밀봉을 포함하고, 상기 비접촉 입자 밀봉은 상기 암 유닛으로부터 수직으로 연장되는 고정형 판을 포함하고, 상기 측벽은 상기 고정형 판을 수용하는 슬롯을 포함하여, 상기 고정형 판이 상기 슬롯에 접촉하지 않고, 상기 고정형 판의 외부가 상기 암 유닛의 모든 수직 위치에서 상기 슬롯 내에 유지되는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘; 및
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치를 포함하고,
    (a) 상기 암 유닛이 최상위 위치로 이동하는 경우, 상기 벨로우의 상부는 압축되고 상기 벨로우의 하부는 팽창되고,
    (b) 상기 암 유닛이 최하위 위치로 이동하는 경우, 상기 벨로우의 상부는 팽창되고 상기 벨로우의 하부는 압축되는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘; 및
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치를 포함하고,
    상기 벨로우는 이동가능한 벨로우 실드판 및 고정형 벨로우 실드를 포함하고, 상기 이동가능한 벨로우 실드판은 상기 암 유닛의 제 2 말단으로부터 연장되고, 상기 고정형 벨로우 실드는 상기 측벽 상에 탑재되는, 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동 메커니즘은
    수직 선형 베어링;
    상기 암 유닛에 회전가능하게 고정되고, 회전하는 경우, 상기 암 유닛을 이동시키도록 동작하는 볼 스크류; 및
    상기 볼 스크류를 회전시키는 모터를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 전극 어셈블리는 상기 갭에 처리 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 배플 (baffle) 을 포함하고,
    상기 RF 전원은 상기 하부 전극 어셈블리에 RF 전력을 공급하여 상기 처리 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하도록 동작할 수 있는, 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 갭을 둘러싸고 그에 의해 상기 플라즈마를 상기 갭에 한정하도록 구성된 적어도 하나의 한정 링을 포함하는 한정 링 어셈블리를 더 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨로우는 일단이 상기 측벽의 외부에 밀봉된 측방향으로 휘어진 벨로우이고, 상기 벨로우의 내부는 상기 제 2 영역을 정의하는, 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역의 외부에 위치된 암의 제 2 말단 상에 RF 소스가 지지되는, 플라즈마 처리 장치.
  14. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘; 및
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치를 포함하고,
    상기 기판 지지부는 기판을 지지하도록 구성된 상단면을 갖는 하부 전극 어셈블리를 포함하고,
    상기 챔버는, 상기 기판 지지부의 상단면으로부터 이격되어 대면하는 하단면을 가져서, 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 갭을 형성하는 상부 전극 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 하부 전극 어셈블리는 상기 암 유닛에 위치된 무선 주파수 (RF) 전송 부재를 통해 RF 전원에 커플링되고,
    상기 작동 메커니즘은 상기 기판 지지부를 상기 상부 전극 어셈블리에 대해 다양한 높이로 이동시키도록 동작할 수 있어서 기판의 플라즈마 처리 동안 상기 갭의 사이즈를 조정할 수 있으며,
    (a) 상기 기판 지지부는 RF 구동 하부 전극을 포함하고, 상기 암 유닛은 제 2 말단에 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상기 전극에 RF 매칭을 제공하는 회로를 포함하고;
    (b) 상기 암 유닛은 상기 기판 지지부에 탑재된 기판에 배면 냉각제를 공급하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 가스 라인을 포함하고,
    (c) 지지 암은 상기 기판 지지부에 위치된 센서로부터의 신호를 전송하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 전기 접속부를 포함하고, 그리고/또는
    (d) 상기 지지 암은 상기 기판 지지부 내에 열전달액을 순환시키도록 동작할 수 있는 유체 통로를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  15. 챔버의 내부를 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키는 측벽을 포함하는 챔버로서, 상기 측벽은 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에 유체 소통을 제공하는 개구부를 갖는, 상기 챔버;
    상기 개구부를 통해 수평으로 연장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 상기 제 2 영역에 있는 암 유닛을 포함하는 캔틸레버 어셈블리로서, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 캔틸레버 어셈블리;
    상기 암 유닛의 제 2 말단에 커플링되고 상기 캔틸레버 어셈블리를 수직 방향으로 이동시키도록 동작하는 작동 메커니즘;
    상기 개구부의 주변부 주위에서 상기 암 유닛과 상기 측벽 사이에 가로방향으로 이동가능한 진공 밀봉을 제공하는 측방향 벨로우 장치; 및
    상기 챔버 외부에 위치된 이동가능한 지지판을 포함하고, 상기 이동가능한 지지판은 지지 암의 일단에 부착되고 상기 지지 암의 서비스 개구부에 수평으로 정렬된 복수의 서비스 개구부를 갖고, 상기 이동가능한 지지판은 선형 가이드를 따라 상기 챔버의 측벽의 외부면을 따라 슬라이딩하는 이동가능한 환형판에 부착되고, 상기 환형판은 상기 벨로우가 위치되는 상기 지지 암 주위에 외곽 공간을 정의하는, 플라즈마 처리 장치.
  16. 반도체 기판을 처리하는 방법으로서,
    제 2 항에 기재된 플라즈마 처리 장치의 기판 지지부 상에 반도체 기판을 지지하는 단계;
    상기 상부 전극 어셈블리와 상기 하부 전극 어셈블리 사이의 공간에 플라즈마를 발생시키는 단계;
    상기 작동 메커니즘을 통해 상기 캔틸레버 어셈블리를 이동시킴으로써 상기 갭을 조정하는 단계; 및
    상기 반도체 기판을 상기 플라즈마로 처리하는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 처리하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 처리는 플라즈마 에칭을 포함하는, 반도체 기판을 처리하는 방법.
  18. 기판을 처리하기 위한 플라즈마 처리 챔버의 캔틸레버 어셈블리를 위한 측방향 벨로우 유닛으로서,
    측벽이 상기 챔버의 내부를, 상기 측벽의 개구부를 통해 유체 소통되는 제 1 영역 및 제 2 영역으로 분리시키고,
    상기 측방향 벨로우 유닛은,
    상기 챔버의 측벽 상에 탑재되는 고정형 환형판으로서, 상기 환형판의 개구부는 상기 측벽의 개구부를 둘러싸는, 상기 고정형 환형판;
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 외부에서 암 유닛의 일단에 부착되는 이동가능한 판으로서, 상기 암 유닛은 상기 측벽의 개구부를 통해 수평으로 확장되어 제 1 말단은 상기 제 1 영역에 있고 제 2 말단은 벨로우에 의해 정의되는 제 2 영역에 있도록 구성되고, 상기 제 1 말단의 상부 상에 기판 지지부가 위치되는, 상기 이동가능한 판; 및
    상기 고정형 환형판과 상기 이동가능한 판 사이에 연장되는 벨로우로서, 상기 고정형 환형판에서, (a) 상기 암 유닛이 최상위 위치로 이동하는 경우, 상기 벨로우의 상부는 압축되고 상기 벨로우의 하부는 팽창되고, (b) 상기 암 유닛이 최하위 위치로 이동하는 경우, 상기 벨로우의 상부는 팽창되고 상기 벨로우의 하부는 압축되는, 상기 벨로우를 포함하는, 측방향 벨로우 유닛.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 벨로우는 테이퍼링되고, 상기 챔버의 측벽에 밀봉된 말단에서 더 큰 직경을 갖는, 측방향 벨로우 유닛.
KR1020107017440A 2008-02-08 2009-02-06 측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 ｒｆ 플라즈마 반응기 KR101659095B1 (ko)

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