KR101727337B1 - 대형 표면적을 갖는 접지된 컨파인먼트 링 - Google Patents
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Abstract
드라이버 및 재료 공급 소스와 함께 사용되는 웨이퍼 처리 시스템이 제공된다. 드라이버는 구동 신호를 생성하도록 동작 가능하다. 재료 공급 소스는 재료를 공급하도록 동작 가능하다. 이 웨이퍼 처리 시스템은 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척을 포함한다. 상부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면을 갖는다. 하부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부와 접촉하면서 분리 가능하게 배치되어 있다. 하부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면을 갖는다. 컨파인먼트 링은 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면 및 하부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면에 접촉하면서 제거 가능하게 배치되어 있다. 컨파인먼트 링은 컨파인먼트 링 내부 표면을 갖는다. 정전척은 정전척 상부 표면을 가지며 구동 신호를 수신하도록 배치된다. 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척은 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면, 하부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면, 컨파인먼트 링 내부 표면 및 정전척 상부 표면이 상기 재료를 수용할 수 있는 플라즈마 형성 공간을 둘러싸도록 배치된다. 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척은 정전척이 구동 신호를 수신할 때에 상기 재료를 플라즈마로 변형시키도록 동작 가능하다. 컨파인먼트 링은 비 직사각형의 단면을 갖는다.
Description
본 출원은 2009년 4월 6일자에 출원된 미국 특허 가출원 제61/166,980호에 대한 우선권을 35 U.S.C.§119 (e) 에 따라서 주장하고 있으며, 이 가출원의 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 통합된다.
반도체 제조 산업은 계속 줄어들고 있는 이득 마진을 보상하기 위해서 비용 절감에 중요한 역점을 두고 있다. 높은 종횡비의 컨택트 식각 장비의 개발은 기판 표면에서의 매우 높은 이온 에너지를 필요로 한다.
플라즈마 식각 공정에서 매우 높은 이온 에너지를 사용하는 요구조건은 플라즈마 반응기 부품들의 유지 비용을 최소화시키면서 처리량을 최대화하는 것의 문제를 복잡하게 한다. 구체적으로, 웨이퍼 표면에 충격을 가하기 위해서 높은 에너지 이온들이 반응기에서 사용되는 경우, 이 플라즈마에 노출된 반응기의 내부 역시 높은 에너지 이온들에 의해 충격을 받게 되고, 이에 따라 반응기 부품들의 마모율을 증가시킨다.
도 1은 종래의 소용적 (small volume) 챔버 식각 공정 동안의 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다. 시스템 (100) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 분리 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108), ESC (electro-static chuck; 106), ESC (106) 에 접속된 무선 주파수 (RF) 드라이버 (110) 및 배기부 (114) 를 포함하는 직사각형 단면을 갖는다. 플라즈마 형성 공간 (112) 은 ESC (106), 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 분리 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 에 의해서 경계지어진다.
접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 는 화살표로 표시된 바와 같이, 경계 (120) 에서 그 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 로부터 분리 가능하게 배치될 수 있다. 그것이 분리되었을 때에, 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 이 제공되거나 교체될 수 있고, 또한 웨이퍼가 처리를 위해 ESC (106) 상에 배치될 수도 있다.
플라즈마가 전극 또는 벽과 같은 음으로 바이어싱된 (biased) 표면과 접촉하게 되는 경우, 강한 국부형 전계가 이 플라즈마와 그 표면 사이에 나타나게 된다. "플라즈마 쉬스(plasma sheath)" 로 지칭되는, 이러한 경계층은 매우 낮은 전자 밀도의 영역이며, 이온들을 플라즈마로부터 전극 또는 벽 표면으로 가속시키기 위한 매체로서 기능한다. 이온들이 플라즈마 쉬스를 통해서 가속됨에 따라서 얻게 되는 에너지는 플라즈마를 둘러싸고 있는 표면들에서의 물리적 프로세스 및 화학적 프로세스 모두를 조절한다.
식각 공정 동안에, 두께 t1 (122) 의 플라즈마 쉬스 (118) 가 플라즈마 (116) 와 플라즈마 형성 공간 (112) 에 노출된 주위 고체 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108), 및 ESC (106)) 사이에 형성된다. 설명의 간략화를 위해, 소용적 웨이퍼 처리 시스템 (100) 에 있어서, ESC (106) 의 전극 면적은 플라즈마 형성 공간 (112) 에 노출된 접지된 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108)) 의 전극 면적과 대략 동일한 것으로 가정한다. ESC (106) 및 플라즈마 형성 공간 (112) 에 노출된 접지된 표면들 사이의 상대적 전극 면적들이 매우 상이한 경우, 플라즈마 (116) 와 ESC (106) 사이의 플라즈마 쉬스는 플라즈마 (116) 와 이 접지된 표면들 사이의 플라즈마 쉬스와 상이해질 것이다. 플라즈마 쉬스를 결정하는데 있어서 전극 면적의 역할은 이후에서 더 상세하게 논의될 것이다.
도면에서, 웨이퍼 (124) 는 정전기력을 통해 ESC (106) 상에 유지되고 있다. ESC (106) 와 접지된 부분들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 및 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108)) 사이에는, RF 드라이버 (110) 를 통해, 전압차가 제공되는 한편, 플라즈마 형성 공간 (112) 내에서는 압력이 감소된다. 또한, 식각 재료는 식각 재료 소스 (미도시) 를 통해서 플라즈마 형성 공간 (112) 내로 공급된다. 플라즈마 형성 공간 (112) 내에 공급된 식각 재료가 플라즈마 (116) 를 생성하도록 플라즈마 형성 공간 (112) 내의 압력 및 RF 드라이버 (110) 에 의해서 생성되는 전압 차가 설정된다. 플라즈마 (116) 는 웨이퍼 (124) 를 포함하는 플라즈마 형성 공간 (112) 내의 재료를 식각한다.
전술한 바와 같이, 두께 t1 (122) 의 플라즈마 쉬스 (118) 가 플라즈마 (116) 와 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 의 바닥 표면 (126) 사이, 플라즈마 (116) 와 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 의 내부 표면 (128) 사이, 플라즈마 (116) 와 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 의 최상부 표면 (130) 사이, 및 플라즈마 (116) 와 ESC (106) 사이에서 확장된다. RF 전압이 전극 (106) 에 인가됨에 따라, 플라즈마가 형성되고 플라즈마 (116) 내의 이온들은 플라즈마 쉬스 (118) 를 통해 가속됨으로써 식각 공정을 수행한다.
식각 공정 동안에, 매우 높은 이온 에너지가 통상적으로 필요하다. 이러한 매우 높은 이온 에너지는 RF 드라이버 (110) 에 의해서 공급됨에 따라 ESC (106) 로 인가되는 RF 전압을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 플라즈마 (116) 의 이온 에너지는 웨이퍼 (124) 와 플라즈마 (116) 사이의 전위 차에 의해 규정된다. 웨이퍼 DC 바이어스는 ESC (106) 와 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 사이의 전극 면적 비와 연관되어 있다. 또한, DC 바이어스는 접지된 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104))에 대한 플라즈마 (116) 의 전위와 웨이퍼 (124) 에 대한 플라즈마 (116) 의 전위 사이의 차와 직접적으로 연관되어 있다. 전극 면적 및 이에 대응하는 웨이퍼 DC 바이어스는 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것이다.
접지된 표면들의 총 전극 면적에 대한 전력이 공급되는 전극의 총 전극 면적의 비는 통상적으로 전극 면적 비로 지칭된다. 이 전극 면적 비는 물리적 표면의 면적의 함수이고 또한 물리적 표면의 재료의 전기적 특성의 함수이다. 시스템 (100) 의 부품들을 위해 상이한 재료들을 사용하는 것은, ESC (106) 와 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 사이의 임피던스를 변화시킴으로써 그것들의 전기적 특성을 변화시킬 수도 있다. 이러한 측면에서, 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 은 제거 가능하게 배치되고 그와 상이한 전기적 특성을 가지면서 그것을 전기적으로 플로팅 (floating) 하거나 접지되게 하는 다른 플로팅 컨파인먼트 링으로 대체될 수 있다. 이러한 대체는 시스템 (100) 의 전기적 특성을 변화시킬 수 있고 이에 따라 전극 면적 비를 변화시키며 궁극적으로는 ESC (106) 와 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 사이 및 ESC (106) 와 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 사이의 DC 바이어스를 변화시키게 된다.
높은 종횡비 (HAR) 식각은 통상적으로 웨이퍼 (124) 의 표면에서의 매우 높은 이온 에너지를 요구하며, 따라서 RF 드라이버 (110) 로부터의 증가된 시간 주기 동안의 증가된 구동 전압을 필요로 할 수 있다. 이들 증가된 구동 전압은 플라즈마 형성 공간 (112) 내에서의 더 높은 플라즈마 전위를 초래하고, 따라서 웨이퍼 (124) 의 표면 뿐만아니라 접지된 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 의 바닥 표면 (126), 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 의 내부 표면 (128) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 의 최상부 표면 (130))도 충격하는 더 높은 에너지 이온들을 초래하게 된다.
시스템 (100) 의 부품들의 가속된 마모를 최소화하기 위해, ESC (106) 와 접지된 부분들, 즉 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 사이의 전극 면적 비를 증가시킴으로써 플라즈마 전위, 및 따라서 t1 쉬스 전위가 조절될 수 있다. 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 의 적어도 하나의 물리적 표면적을 증가시키거나 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 및 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 의 적어도 하나의 전기적 특성을 변화시킴으로써 전극 면적 비가 증가될 수 있다.
아래에서 더욱 상세하게 논의될, 종래의 대용적 (large volume) 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 전술한 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템에 비해서 증가된 전극 면적 비를 갖는다. 구체적으로, 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 플라즈마 형성 공간과 비교하여 매우 더 큰 플라즈마 형성 공간을 가지는데, 여기서 플라즈마 형성 공간은 접지된 표면들에 의해서 그 경계가 지어진 것이다. 따라서, 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 접지된 표면적과 비교하여 매우 더 큰 접지된 표면적을 갖는다. 이로써, 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템과 비교하여 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 갖게 된다. 큰 그라운드-투-파워드(ground-to-powered) 전극 면적 비는 웨이퍼 표면에서의 이온 에너지를 증가시킬 뿐만 아니라 플라즈마 전위를 감소시키고, 이에 따라 플라즈마를 접하고 있는 접지된 챔버 부품들의 마모율도 감소시킨다.
이하, 도 2를 참조하여 예시적인 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템을 설명하도록 한다.
도 2는 종래의 대용적 챔버 식각 공정 동안의 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다. 시스템 (200) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (202), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (204), 접지된 챔버 벽부 (208), ESC (206) 및 ESC (206)에 접속된 RF 드라이버 (210) 를 포함한다. 플라즈마 형성 공간 (212) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (202), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (204), ESC (206) 및 접지된 챔버 벽부 (208) 에 의해서 경계지어 진다.
웨이퍼 (220) 는 정전기력을 통해 ESC (206) 상에서 유지된다. 위에서 논의된 방식과 마찬가지로, RF 드라이버 (210) 가 RF 신호를 ESC (206) 에 제공하여서 플라즈마 형성 공간 (212) 내에 플라즈마 (224) 를 형성한다. 두께 t2 (226) 의 플라즈마 쉬스 (218) 가 플라즈마 (224) 와 접지된 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (202), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (204) 및 접지된 챔버 벽부 (208)) 사이에 존재한다. 여기서는 전력이 공급되는 전극 (ESC (206))의 전극 면적이 접지된 전극들의 면적과 상이하기 때문에, 플라즈마 (224) 와 웨이퍼 (220) 사이에 더 큰 두께를 갖는 상이한 플라즈마 쉬스 (미도시) 가 존재한다. 이러한 플라즈마 쉬스들의 차이는 (더 두꺼운 플라즈마 쉬스 및 더 높은 플라즈마 쉬스 전위에 대응하는) 높은 에너지 이온들이 웨이퍼 (220) 의 표면에 제공되는 한편, (더 얇은 플라즈마 쉬스 및 더 낮은 플라즈마 쉬스 전위에 대응하는) 낮은 에너지를 갖는 이온들이 접지된 챔버 부분들에 제공되는 것을 허용한다.
플라즈마 형성 공간 (212) 은, 플라즈마 형성 공간 (214) 이외에, 도 1의 시스템 (100) 을 참조하여 위에서 논의된 바와 같은 플라즈마 형성 공간 (112) 에 대응하는 제 1 플라즈마 형성 공간 부분 (216) 을 포함한다. 플라즈마 형성 공간 (112) 에 비해 큰 플라즈마 형성 공간 (212) 을 갖기 때문에, 시스템 (200) 은 시스템 (100) 의 접지된 표면적에 비해 더 큰 접지된 표면적을 갖게 된다. 구체적으로: 시스템 (200) 의 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (202) 는 시스템 (100) 의 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 보다 큰 표면적을 가지며; 시스템 (200) 의 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (204) 는 시스템 (100) 의 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 보다 큰 표면적을 가지며; 또한 시스템 (200) 의 접지된 챔버 벽부 (208) 는 시스템 (100) 의 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 보다 큰 표면적을 갖는다.
위에서 설명한 증가된 표면적은 ESC (206) 와 접지된 챔버 부분들 (본 경우에는 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (202), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (204) 및 접지된 챔버 벽부 (208) 를 포함함) 사이의 더 큰 면적 비를 제공한다. 전술한 바와 같이, 이러한 더 큰 면적 비는 웨이퍼 (220) 에서의 이온 에너지를 증가시키는 반면 접지에 대한 플라즈마 (224) 의 전위를 감소시키고 또한 플라즈마 쉬스 (218) 의 두께 t (226) 를 감소시킨다. 플라즈마 쉬스 (218) 의 전위는 플라즈마 쉬스 (118) 의 전위보다 작으며, 따라서 접지된 챔버 부분들에 제공되는 더 낮은 이온 에너지를 초래하고, 이에 따라 더 낮은 마모율을 초래한다. 쉬스 (218) 의 전위와 쉬스 (118) 의 전위 사이의 차는 시스템 (200) 의 전극 면적 비와 시스템 (100) 의 전극 면적 비에서의 차와 연관되어 있다. 그러므로, 시스템 (200) 은 시스템 (100) 보다 자신의 접지된 챔버 부분들에 대해 더 작은 플라즈마 쉬스 전위를 제공할 수 있다 (이에 따라 더 작은 이온 에너지를 제공할 수 있다).
웨이퍼 (220) 에서의 증가된 이온 에너지는 시스템 (100) 에 비해 시스템 (200) 의 식각율을 증가시킨다. 이것은 종래의 소용적 챔버와 비교한 종래의 대용적 챔버의 이점이다.
도 1에 나타낸 종래의 소용적 챔버와는 달리, 도 2에 도시된 종래의 대용적 챔버는 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링을 포함하지 않는다. 따라서, 도 1에 나타낸 종래의 소용적 챔버와는 달리, 도 2의 챔버의 전기적 특성은 면적 비를 조절하여서 궁극적으로 웨이퍼 DC 바이어스를 조절 및 최적화할 수 있도록 쉽게 변경되지 않을 수 있다.
도 1의 시스템 (100) 과 비교한 도 2의 시스템 (200) 에 대한 전체적인 트레이드 오프는, 시스템 (200) 이 시스템 (100) 의 웨이퍼 DC 바이어스에 비해 웨이퍼 DC 바이어스에서의 증가를 갖는 반면에, 시스템 (200) 은 더 비싼 전체 운영비를 갖고 또한 대체 가능한 플로팅 컨파인먼트 링을 구비하고 있지 않기 때문에 융통성 (flexibility) 이 떨어진다.
따라서, 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템에 비해 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 갖는 한편 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템보다 적은 운영 비용을 제공하는 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템에 비해 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 갖는 한편 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템보다 적은 운영 비용을 제공하는 챔버 웨이퍼 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 드라이버 및 재료 공급 소스와 함께 사용되는 웨이퍼 처리 시스템이 제공된다. 드라이버는 구동 신호를 생성하도록 동작 가능하다. 재료 공급 소스는 재료를 공급하도록 동작 가능하다. 이 웨이퍼 처리 시스템은 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척을 포함한다. 상부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면을 갖는다. 하부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부와 접촉하면서 분리 가능하게 배치되어 있다. 하부 컨파인먼트 챔버부는 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면을 갖는다. 컨파인먼트 링은 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면 및 하부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면에 접촉하면서 제거 가능하게 배치되어 있다. 컨파인먼트 링은 컨파인먼트 링 내부 표면을 갖는다. 정전척은 정전척 상부 표면을 가지며 구동 신호를 수신하도록 배치되어 있다. 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척은 상부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면, 하부 컨파인먼트 챔버부 내부 표면, 컨파인먼트 링 내부 표면 및 정전척 상부 표면이 상기 재료를 수용할 수 있는 플라즈마 형성 공간을 둘러싸도록 배치되어 있다. 상부 컨파인먼트 챔버부, 하부 컨파인먼트 챔버부, 컨파인먼트 링 및 정전척은 정전척이 구동 신호를 수신할 때에 상기 재료를 플라즈마로 변형시키도록 동작 가능하다. 컨파인먼트 링은 비 직사각형의 단면을 갖는다.
본 발명의 추가적인 장점 및 신규한 특징들이 부분적으로 다음의 상세한 설명에 제시되어 있고, 부분적으로는 다음의 상세한 설명의 검토시에 본 기술 분야의 당업자에게 명백해지거나 본 발명의 실시에 의해서 학습될 수 있다. 본 발명의 장점들은 첨부된 청구 범위에서 구체적으로 규정된 수단 및 조합에 의해서 실현 및 달성될 수 있다.
본 명세서의 일부를 형성하고 본 명세서에 통합되는 첨부 도면들은 본 발명의 예시적인 실시형태들을 나타내고, 다음의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 소용적 챔버 식각 공정 동안의 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 2는 종래의 대용적 챔버 식각 공정 동안의 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 3은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 4는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 3의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템과 비교하여 도 1의 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템을 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 필터를 사용하는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 6은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 7은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 8은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 9는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 1은 종래의 소용적 챔버 식각 공정 동안의 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 2는 종래의 대용적 챔버 식각 공정 동안의 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 3은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 4는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 3의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템과 비교하여 도 1의 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템을 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 필터를 사용하는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 6은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 7은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 8은 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
도 9는 예시적인 웨이퍼 식각 공정 동안에 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 변형된 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링을 사용하는 도 5의 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템의 단면도이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 컨파인먼트 링의 표면적보다 증가된 표면적을 갖도록 형상화된 컨파인먼트 링을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 컨파인먼트 링은 전력이 인가되는 전극과 접지된 표면 사이의 증가된 면적 비를 제공함으로써 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 제공한다. 그러므로, 본 발명에 따른 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템에 비해 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 제공하는 한편 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템보다 더 낮은 운영 비용을 제공한다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 예시적인 양태들을 설명하도록 한다.
웨이퍼 처리 공정 (식각) 동안의, 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 도 3을 참조하여 이제 설명된다.
본 도면에서, 시스템 (300) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308), ESC (106), ESC (106) 에 접속된 RF 드라이버 (110) 및 배기부 (114) 를 포함한다. 플라즈마 형성 공간 (312) 은 ESC (106) 의 상부 표면 (132), 상부 컨파인먼트 챔버부 (102) 의 접지된 바닥 표면 (126), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 의 상부 표면 (130) 및 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 의 내부 표면 (302) 에 의해서 경계지어 진다.
웨이퍼 (320) 는 정전기력을 통해 ESC (106) 상에서 유지된다. 도 3을 참조하여 위에서 논의한 방식과 유사하게, RF 드라이버 (110) 가 RF 신호를 ESC (106) 에 제공하여서 플라즈마 형성 공간 (312) 내에 플라즈마 (316) 를 형성한다. 두께 t3 (326) 의 플라즈마 쉬스 (318) 가 플라즈마 (316) 와 접지된 표면들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308)) 사이에 존재한다.
제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 이 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 의 직사각형 단면에 비해서 직사각형이 아닌 단면을 가지기 때문에, 시스템 (300) 은 시스템 (100) 의 접지된 표면적에 비해 큰 접지된 표면적을 가지게 된다.
본 발명의 이러한 양태에 따른 증가된 접지된 표면적은, 도 1에 대해 위에서 논의한 종래의 시스템에 비해서, ESC (106) 와 접지된 챔버 부분들 (접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 포함함) 사이의 더 큰 면적 비를 제공한다. 이러한 더 큰 면적 비는 웨이퍼 DC 바이어스를 증가시키고 또한 웨이퍼 (320) 에서의 이온 에너지를 증가시키게 된다. 또한, 이러한 더 큰 면적 비는, 도 1에 대해 위에서 논의한 종래의 시스템에 비해, 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 대한 플라즈마 (316) 에 더 작은 플라즈마 전위를 제공한다. 구체적으로, 감소된 플라즈마 전위 때문에, 플라즈마 쉬스 (318) 의 두께 t3 (326) 가 도 1의 시스템 (100) 에 의해서 제공된 플라즈마 쉬스 (118) 의 두께 t1 (122) 보다 작아지게 된다.
따라서, 직사각형의 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 과는 대조적인 예를 들어 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하여 컨파인먼트 링의 표면적을 증가시킴으로써, 결과적으로 생성되는 플라즈마 쉬스의 두께는 두께 t1 (122) 에서 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 주변의 두께 t3 (326) 로 감소하게 된다.
플라즈마 쉬스 (318) 의 두께 t3 (326) 는 플라즈마 쉬스 (118) 의 두께 t1 (122) 보다 작지만, 두께 t3 (326) 는 플라즈마 쉬스 (218) 의 두께 t2 (226) 만큼 작지 않다는 것을 주목해야 한다. 따라서, 시스템 (300) 은 시스템 (100) 보다 자신의 접지된 챔버 부분들에 대해 더 큰 웨이퍼 DC 바이어스 및 더 작은 플라즈마 전위를 갖는 플라즈마 (316) 를 생성하지만, 시스템 (200) 보다 자신의 접지된 챔버 부분들에 대해 더 작은 웨이퍼 DC 바이어스 및 더 큰 플라즈마 전위를 갖는 플라즈마 (316) 를 생성하도록 동작할 수 있다.
도 4는 식각 공정 동안 웨이퍼 표면에서의 최대 이온 에너지 (전자-볼트로 측정됨) 를 나타내는 x 축 및 최대 플라즈마 전위 (볼트로 측정됨) 를 나타내는 y 축을 가진 그래프이다. 이 그래프에서, 함수 (402) 는 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 에 대하여 측정된 결과에 대응한다. 또한, 함수 (404) 는 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 에 대하여 측정된 결과에 대응한다.
함수 (402) 와 함수 (404) 를 비교하는 것에 의해 명확히 표시된 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 은 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 의 것보다 소정의 최대 플라즈마 전위에 대해 웨이퍼에서 매우 더 큰 최대 이온 에너지를 제공한다.
예를 들어, 함수 (402) 상의 데이터 지점 (406) 은 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 이 대략 3400 eV (일렉트론 볼트) 의 웨이퍼에서의 최대 이온 에너지에 있어서 대략 1100 볼트의 최대 플라즈마 전위를 제공한다는 것을 나타낸다. 이와 대조적으로, 함수 (404) 상의 데이터 지점 (408) 은 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 이 대략 4600 eV의 웨이퍼에서의 최대 이온 에너지에 있어서 대략 1100 볼트의 최대 플라즈마 전위를 제공한다는 것을 나타낸다.
유사하게, 함수 (402) 상의 데이터 지점 (410) 은 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 이 대략 4200 eV의 웨이퍼에서의 최대 이온 에너지에 있어서 대략 1600 볼트의 최대 플라즈마 전위를 제공한다는 것을 나타낸다. 이와 대조적으로, 함수 (404) 상의 데이터 지점 (412) 은 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 이 대략 5300 eV의 웨이퍼에서의 최대 이온 에너지에 있어서 대략 1600 볼트의 최대 플라즈마 전위를 제공한다는 것을 나타낸다.
달리 말하면, 동일한 최대 플라즈마 전위에 있어서, 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 은, 웨이퍼에서의 최대 이온 에너지에 있어서 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 에 비하여 대략 30 % 증가를 제공한다. 웨이퍼 표면에서의 증가된 이온 에너지는 증가된 식각율을 발생시킨다. 따라서, 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 것은 제거 가능한 플로팅 컨파인먼트 링 (108) 을 사용하는 시스템 (100) 에 비해 증가된 식각율을 제공한다.
그럼에도 불구하고, 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 것은, 어떠한 컨파인먼트 링도 포함하지 않는 시스템 (200) 에 비해 감소된 이온 에너지를 제공할 것이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 시스템 (300) 은 시스템 (100) 과 유사한 체적의 챔버를 갖는다. 따라서, 시스템 (300) 은 시스템 (200) 에 비해서 각각의 처리된 웨이퍼 이후에 세정되어야 할 표면적이 매우 작게 된다. 따라서, 본 발명의 일 양태에 따른 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 을 사용하는 시스템 (300) 은 시스템 (200) 에 비해서 감소된 운영 비용, 즉 운영을 위한 감소된 전력, 비용, 시간 및 재료를 갖게 된다.
시스템 (300) 의 다른 이점은 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 이 시스템 (300) 의 전기적 특성을 수정하도록 대체될 수 있다는 것이다. 따라서, 면적 비를 조절하여서 궁극적으로는 특정 응용들을 위한 웨이퍼 DC 바이어스를 조절 및 최적화하도록 전기적 특성이 용이하게 수정될 수 있다. 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 은 또한 시간이 지남에 따라 (사용을 통해) 부정적으로 영향을 받을 수 있지만, 전체 챔버를 교체하는 비용의 극히 일부만으로 대체될 수 있다. 이와 대조적으로, 시스템 (200) 은 제거 가능한 컨파인먼트 링을 구비하고 있지 않기 때문에, 챔버의 웨이퍼 DC 바이어스를 최적화할 수 있는 이러한 융통성이 없으며 마모로 인해 수선/대체될 수 없다. 이것은 시스템 (200) 의 운영 비용에 비해 시스템 (300) 의 운영 비용을 더욱 감소시킬 것이다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 양태에 따른 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템을 설명하도록 한다.
본 도면에서, 시스템 (500) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308), ESC (106), ESC (106) 에 접속된 RF 드라이버 (110) 및 배기부 (114) 를 포함한다. 시스템 (500) 은 RF 필터 (502), RF 필터 (504) 및 RF 필터 (508) 를 더 포함한다. RF 필터 (502, 504 및 508) 각각은 접지에로의 RF 전류를 제어하도록 동작할 수 있는 임의의 공지된 필터의 형태를 취할 수 있다.
임피던스의 변화는 웨이퍼 (320) 에서의 이온 에너지를 변화시킬 것이고 또한 접지에 대한 플라즈마 (516) 의 전위를 변화시킬 것이다. 따라서, 임피던스의 변화는 플라즈마 쉬스 (318) 의 두께 t3 (326) 에 비해 플라즈마 쉬스 (518) 의 두께 t4 (526) 를 변화시킬 수 있다. 그러므로, 접지된 챔버 부분들의 임피던스를 변화시킬 수 있는 것은 플라즈마 형상과 또한 이온 에너지의 조절을 허용한다.
도 3 및 도 5를 참조하여 위에서 논의한 예시적인 실시형태들에서, 접지된 컨파인먼트 링은 그 비 직사각형의 단면 형상이 "C" 자를 닮았기 때문에 "C 형상"의 접지된 컨파인먼트 링으로 지칭되었다. 그러나, 본 발명의 일 양태에 따른 접지된 컨파인먼트 링의 다른 실시형태들은 C 자를 닮지는 않지만, 직사각형의 단면 형상을 갖는 접지된 컨파인먼트 링에 비해서 여전히 증가된 표면적을 갖는 비 직사각형의 단면 형상을 갖는다. 이제, 비 직사각형의 접지된 컨파인먼트 링의 추가의 예시적인 실시형태들이 도 6 내지 도 9를 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
웨이퍼 처리 공정 (식각) 동안의, 본 발명의 일 양태에 따른 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 도 6을 참조하여 이제 설명된다.
본 도면에서, 시스템 (600) 은 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104), 제거 가능한 돌출 (protrusion) 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608), ESC (106), RF 필터 (502), RF 필터 (504), RF 필터 (508), ESC (106) 에 접속된 RF 드라이버 (110) 및 배기부 (114) 를 포함한다. 시스템 (600) 은 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 이 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608) 으로 대체되었다는 점에서 도 5를 참조하여 위에서 논의한 시스템 (500) 과 상이하다. 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608) 의 내부 표면은 복수의 돌출부 (602) 를 포함하고, 따라서 이 돌출부는 제거 가능한 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 비해 더 큰 표면적을 제공한다. 돌출부 (602) 는 임의의 형상을 취할 수 있고, 그것의 비 한정적인 예로는 길고 얇은 스파이크 (spike) 들을 포함한다.
웨이퍼 처리 공정 (식각) 동안의, 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 도 7에 도시되어 있다. 본 도면에서, 시스템 (700) 은 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608) 이 제거 가능한 핀 (fin) 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (708) 으로 대체되었다는 점에서 도 6을 참조하여서 위에서 논의한 시스템 (600) 과 상이하다. 제거 가능한 핀 (fin) 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (708) 의 내부 표면은 다수의 핀 (702) 을 포함하고, 따라서 이 핀은 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 비해 더 큰 표면적을 제공한다.
웨이퍼 처리 공정 (식각) 동안의, 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 이제 도 8을 참조하여서 설명될 것이다. 본 도면에서, 시스템 (800) 은 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608) 이 제거 가능한 스파이크 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (808) 으로 대체되었다는 점에서 도 6을 참조하여서 위에서 논의한 시스템 (600) 과 상이하다. 제거 가능한 스파이크 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (808) 의 내부 표면은 복수의 스파이크 (802) 를 포함하고, 따라서 이 스파이크는 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 비해 더 큰 표면적을 제공한다.
웨이퍼 처리 공정 (식각) 동안의, 본 발명의 일 양태에 따른 또 다른 예시적인 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템이 이제 도 9를 참조하여서 설명될 것이다. 본 도면에서, 시스템 (900) 은 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608) 이 볼록부 (902) 를 갖는 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (908) 으로 대체되었다는 점에서 도 6을 참조하여서 위에서 논의한 시스템 (600) 과 상이하다. 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (908) 의 내부 표면은 볼록부 (902) 를 포함하고, 따라서 이 볼록부는 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 비해 더 큰 표면적을 제공한다.
위에서 논의된 바와 같이, 도 6의 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608), 도 7의 제거 가능한 핀 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (708), 도 8의 제거 가능한 스파이크 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (808) 및 도 9의 볼록부 (902) 를 갖는 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (908) 각각은 도 5의 C 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (308) 에 비해 더 큰 표면적을 제공한다. 따라서, 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608), 제거 가능한 핀 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (708), 제거 가능한 스파이크 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (808) 및 볼록부 (902) 를 갖는 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (908) 각각은 도 5의 시스템 (500) 에 비해 접지된 전극의 더 큰 총 표면적을 갖는다. 따라서, 제거 가능한 돌출 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (608), 제거 가능한 핀 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (708), 제거 가능한 스파이크 형상의 접지된 컨파인먼트 링 (808) 및 볼록부 (902) 를 갖는 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (908) 각각은 도 5의 시스템 (500) 에 비해 더 큰 웨이퍼 DC 바이어스를 제공할 수 있다. 더 큰 웨이퍼 DC 바이어스는 웨이퍼 (320) 에서의 증가된 이온 에너지를 초래하고 또한 접지된 전극에 대한 감소된 플라즈마의 전위를 초래한다. 따라서, 시스템 (600) 의 플라즈마 쉬스 (618) 의 두께 t5 (626), 시스템 (700) 의 플라즈마 쉬스 (718) 의 두께 t6 (726), 시스템 (800) 의 플라즈마 쉬스 (818) 의 두께 t7 (826) 및 시스템 (900) 의 플라즈마 쉬스 (918) 의 두께 t8 (926) 는 각각 시스템 (500) 의 플라즈마 쉬스 (518) 의 두께 t4 (526) 보다 작게 된다.
시스템 (500, 600, 700, 800 및 900) 의 전반적인 이점은 비 직사각형 단면을 갖는 접지된 컨파인먼트 링의 추가된 물리적 면적으로 인한 증가된 면적 비이다. 시스템 (600), 시스템 (700), 시스템 (800) 및 시스템 (900) 각각이 시스템 (500) 에 비해 웨이퍼 (320) 에서의 증가된 이온 에너지를 제공할 수 있지만, 시스템 (600), 시스템 (700), 시스템 (800) 및 시스템 (900) 각각은 자동 세정될 필요가 있는 증가된 면적으로 인한 증가된 운영 비용을 가질 수도 있다. 그러나, 접지된 컨파인먼트 링의 표면 상의 폴리머 퇴적은 식각 공정 동안에 접지된 컨파인먼트 링의 상승된 온도를 높임으로써 제어될 수 있다.
두께 t5 (626), 두께 t6 (726), 두께 t7 (826) 및 두께 t8 (926) 각각은 두께 t3 (326) 보다 작은 플라즈마 쉬스 (518) 의 두께 t4 (526) 보다 작다. 또한, 시스템 (500, 600, 700, 800 및 900) 은 WAC 프로세스를 감소시키는 소용적 챔버 시스템의 이점을 유지할 수 있고, 이에 따라 시간, 에너지 및 비용을 절감할 수 있는 한편 접지된 상부 컨파인먼트 챔버부 (102), 접지된 하부 컨파인먼트 챔버부 (104) 및 제거 가능한 접지된 컨파인먼트 링 (308, 608, 708, 808 및 908) 의 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 양태들에 따른 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템은 종래의 소용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템 (100) 에 비해 증가된 웨이퍼 DC 바이어스를 가지며 종래의 대용적 챔버 웨이퍼 처리 시스템 (200) 보다 적은 운영 비용을 제공한다.
본 발명의 다양한 바람직한 실시형태들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 본 발명은 그 개시된 정확한 형태로 완전하게 하거나 한정하려는 것을 의도하는 것이 아니며, 명백하게 수많은 수정 및 변형이 상기의 교시를 고려하여 가능하다. 전술한 예시적인 실시형태들은 본 발명의 원리 및 그의 실제적 응용을 최상으로 설명하여서 당업자가 다양한 실시형태들 및 생각될 수 있는 특정 용도에 적합한 다양한 수정들을 가지고 본 발명을 최상으로 구현하도록 하기 위해서 선택 및 설명되었다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 규정될 것이 의도된다.
Claims (21)
- RF 드라이버 및 재료를 제공하도록 동작 가능한 재료 공급 소스와 함께 사용되는 웨이퍼 처리 시스템으로서, 상기 재료 공급 소스에 의해 제공된 재료가 플라즈마로 변형되고 웨이퍼가 플라즈마 처리될 수 있도록, 상기 RF 드라이버는 구동 신호를 생성하도록 동작 가능한, 상기 웨이퍼 처리 시스템에 있어서,
상기 웨이퍼 처리 시스템은,
수평적으로 확장하는 노출된 바닥 표면을 구비한 상부 컨파인먼트 (confinement) 챔버부;
상기 상부 컨파인먼트 챔버부와 접촉하면서 분리 가능하게 배치되는 하부 컨파인먼트 챔버부로서, 수평적으로 확장하는 노출된 상단 표면을 구비한, 상기 하부 컨파인먼트 챔버부;
상기 상부 컨파인먼트 챔버부의 상기 노출된 바닥 표면으로부터 밖으로 향하고 수평적으로 확장하는 상단 환형 벽, 상기 하부 컨파인먼트 챔버부의 상기 노출된 상단 표면으로부터 밖으로 향하고 수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽, 및 상기 수평적으로 확장하는 상단 및 바닥 환형 벽 각각의 외측 주변부들 사이에서 수직적으로 확장하는 환형 벽을 포함하는 제거 가능한 컨파인먼트 링으로서, 상기 수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽의 내측 주변부는 배기부가 노출되도록 상기 수평적으로 확장하는 상부 환형 벽의 내측 주변부로부터 방사상으로 밖으로 향하는, 상기 제거 가능한 컨파인먼트 링; 및
프로세스될 웨이퍼를 고정하도록 구성된 정전척 상부 표면을 갖는 정전척을 포함하고,
상기 상부 컨파인먼트 챔버부의 상기 노출된 바닥 표면, 상기 하부 컨파인먼트 챔버부의 상기 노출된 상단 표면, 상기 정전척 상부 표면, 및 상기 제거 가능한 컨파인먼트 링은 웨이퍼가 처리될 때, 플라즈마가 생성될 수 있는 플라즈마 형성 공간을 정의하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제거 가능한 컨파인먼트 링은 C 형상의 단면을 갖는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 내측 표면은 돌출부 (protrusion) 를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 돌출부는 핀 (fin) 을 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 돌출부는 스파이크 (spike) 를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 돌출부는 범프 (bump) 를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 플라즈마 형성 공간에서 웨이퍼를 처리하기 위한 웨이퍼 처리 시스템의 제거 가능한 컨파인먼트 (confinement) 링으로서, 상기 제거 가능한 컨파인먼트 링은,
수평적으로 확장하는 상단 환형 벽;
수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽; 및
상기 수평적으로 확장하는 상단 및 바닥 환형 벽 각각의 외측 주변부 사이에서 수직적으로 확장하는 환형 벽을 포함하고,
상기 수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽의 내측 주변부는 배기부가 노출되도록 상기 수평적으로 확장하는 상부 환형 벽의 내측 주변부로부터 방사상으로 밖으로 향하고,
상기 수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽의 상부 표면, 상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 내측 표면, 및 상기 수평적으로 확장하는 상단 환형 벽의 하부 표면은 상기 제거 가능한 컨파인먼트 링이 웨이퍼 처리 시스템 내에 설치되고, 웨이퍼가 상기 웨이퍼 처리 시스템 내에서 플라즈마 처리될 때, 플라즈마에 노출되도록 구성된, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 7 항에 있어서,
상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 상기 내측 표면은 복수의 돌출부 (protusion) 를 포함하는, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 스파이크 형상인, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 핀 형상인, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 7 항에 있어서,
상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 내측 표면은 볼록부를 포함하는, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 7 항에 있어서,
상기 제거 가능한 컨파인먼트 링은 C-형상의 단면을 갖는, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 8 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 범프 (bump) 형상인, 제거 가능한 컨파인먼트 링. - 제 1 항에 있어서,
상기 제거 가능한 컨파인먼트 링의 상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 내측 표면은 복수의 돌출부 (protrusion) 를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 스파이크 (spike) 형상인, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 핀 (fin) 형상인, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제거 가능한 컨파인먼트 링의 상기 수직적으로 확장하는 환형 벽의 내측 표면은 볼록부를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 범프 (bump) 형상인, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 하부 컨파인먼트 챔버 부의 상기 노출된 상단 표면은 상기 제거 가능한 컨파인먼트 링의 상기 수평적으로 확장하는 바닥 환형 벽의 내측을 향하여 방사상으로 위치하고, 상기 하부 컨파인먼트 챔버 부의 상기 노출된 상부 표면에 형성된 배기부를 포함하는, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 수평적으로 확장된 상단 환형 벽의 하부 표면과 상기 수평적으로 확장된 바닥 환형 벽의 상부 표면 사이의 수직 거리는 웨이퍼가 상기 웨이퍼 처리 시스템 내에서 처리될 때, 플라즈마 형성 공간의 외측 주변부에서의 플라즈마 체적을 감소시키도록 상기 정전척 상부 표면과 상기 상부 컨파인먼트 챔버부의 상기 노출된 바닥 표면 사이의 수직 거리보다 작은, 웨이퍼 처리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 수평적으로 확장된 바닥 환형 벽의 내측 표면과 상부 표면, 상기 수직적으로 확장된 환형 벽의 내측 표면, 및 상기 수평적으로 확장된 상부 환형 벽의 내측 표면과 하부 표면은 웨이퍼가 상기 웨이퍼 처리 시스템에서 처리될 때, 플라즈마에 노출되는, 웨이퍼 처리 시스템.
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