KR101826376B1 - 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트 - Google Patents

플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트 Download PDF

Info

Publication number
KR101826376B1
KR101826376B1 KR1020130062278A KR20130062278A KR101826376B1 KR 101826376 B1 KR101826376 B1 KR 101826376B1 KR 1020130062278 A KR1020130062278 A KR 1020130062278A KR 20130062278 A KR20130062278 A KR 20130062278A KR 101826376 B1 KR101826376 B1 KR 101826376B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vacuum chamber
semiconductor substrate
tubular support
electrode assembly
support arms
Prior art date
Application number
KR1020130062278A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130135158A (ko
Inventor
제럴 켄트 안톨릭
옌-쿤 빅터 왕
존 홀란드
Original Assignee
램 리써치 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 램 리써치 코포레이션 filed Critical 램 리써치 코포레이션
Publication of KR20130135158A publication Critical patent/KR20130135158A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101826376B1 publication Critical patent/KR101826376B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/023—Means for mechanically adjusting components not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

플라즈마 처리 장치에서 사용을 위한 반도체 기판 서포트는 플레넘 및 플레넘과 상기 척 바디의 외주부 사이에 연장된 3 개의 방사상으로 연장되는 보어들 (bores) 을 갖고, 적어도 450 mm 의 직경을 갖는 반도체 기판을 지지하도록 사이징된 척 바디를 포함한다. 반도체 기판 서포트는 척 바디의 상기 외주부로부터 방사상으로 외부로 연장되는 제 1 섹션, 및 상기 제 1 섹션으로부터 수직으로 연장되는 제 2 섹션을 포함하는 3 개의 관형 서포트 아암들을 포함한다. 관형 서포트 아암들은 상기 척 바디의 각각의 보어와 연통하는 통로를 제공한다. 각각의 관형 서포트 아암의 제 2 섹션은 플라즈마 처리 챔버의 내부에서 척 바디의 수직 병진운동 및 평탄화를 달성하도록 동작가능한 챔버 외부의 각각의 구동 메커니즘과 맞물리도록 구성된다.

Description

플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트{SUBSTRATE SUPPORT PROVIDING GAP HEIGHT AND PLANARIZATION ADJUSTMENT IN PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 플라즈마 처리 장치들에 관한 것으로서, 여기서 반도체 기판 서포트는 기판의 갭 높이 및 평탄화가 조정가능하도록 진공 챔버의 내부에서 이동가능하다.
집적 회로들은 통상 패터닝된 마이크로일렉트로닉스 층들이 형성되는 기판으로부터 형성된다. 기판의 처리에 있어서, 플라즈마는 종종 기판 상에 막들을 퇴적하거나 막들의 의도된 부분들을 에칭하기 위해 사용된다. 축소되고 있는 피쳐 사이즈들 및 차세대 마이크로일렉트로닉스 층들에서의 새로운 재료들의 구현은 플라즈마 처리 장비에 대해 새로운 요구를 요청해왔다. 더 작은 피쳐들, 더 큰 기판 사이즈 및 새로운 처리 기술들은 원하는 수율들을 달성하기 위해 플라즈마 밀도 및 에칭 균일성과 같은 플라즈마 파라미터들의 제어에 대한 추가적인 요구들을 생성한다.
용량 결합된 RF 플라즈마 리액터들에서, 기판 전극에 대향하는 전극은 일반적으로 상부 전극으로 불린다. 상부 전극은 접지될 수 있거나 그것에 부착된 하나 이상의 무선 주파수 (RF) 전력 소스들을 갖는다. 기판 전극은 일반적으로 하부 전극으로 불린다. 용량 결합 플라즈마 처리 챔버에서의 하부 전극에 대한 기계적 배열은 챔버의 사이드로부터 하부 전극을 포함하는 어셈블리를 캔틸레버링하는 것을 수반할 수도 있다. 이러한 캔틸레버링된 하부 전극은 상부 전극으로부터 고정된 거리일 수도 있거나 상부 전극으로부터 가변 거리를 위해 설계될 있다. 다른 경우, 하부 전극의 평탄화는 늘어짐 (sag) 에 의해 영향을 받을 수도 있고 척으로의 서비스 도관들이 캔틸레버 서포트 아암의 내부에 위치되는 경우 RF 간섭이 발생할 수 있다.
상부 전극과 하부 전극 사이의 평탄도 제어를 증가시키는 캔틸레버링된 하부 전극 어셈블리가 공동으로 소유된 US 특허 공보 제 2009/0199766 호에 개시되어 있고, 그의 개시는 여기에 참조로써 포함된다. '766 공보는 더 작은 기판 피쳐들, 더 큰 기판 사이즈들 및 새로운 처리 기술들을 다루기 위한 필요로 인해, 개선된 측벽 지지된 기판 서포트를 개시하지만, 기판을 가로지르는 에칭 균일성을 증가시키기 위해 상부 전극과 하부 전극 사이의 개선된 갭 높이 및 평탄도 제어에 대한 필요가 존재한다.
플라즈마 처리 장치에서 사용을 위한 반도체 기판 서포트가 여기에 개시된다. 반도체 기판 서포트는 플레넘 및 그 플레넘과 척 바디 (chuck body) 의 외주부 사이에 연장된 3 개의 방사상으로 연장되는 보어들 (bores) 을 갖는 척 바디를 포함하며, 여기서 척 바디는 적어도 450 mm 의 직경을 갖는 반도체 기판을 지지하도록 사이징된다. 반도체 기판 서포트는 척 바디의 외주부로부터 방사상으로 외부로 연장되는 제 1 섹션, 및 제 1 섹션으로부터 수직으로 연장되는 제 2 섹션을 포함하는 관형 서포트 아암들을 더 포함하며, 여기서 관형 서포트 아암들 각각은 방사상으로 연장되는 보어들 중 하나와 연통하는 통로를 규정한다. 각각의 관형 서포트 아암의 제 2 섹션은 척 바디의 수직 병진운동 및 평탄화를 실행하도록 동작가능한 각각의 구동 메커니즘과 맞물리도록 구성된다.
반도체 기판 서포트는 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 진공 챔버의 내부에 위치된다. 용량 결합 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버의 상단 벽에 의해 지지되는 상부 샤워헤드 전극 어셈블리, 및 반도체 기판 서포트에 통합되는 하부 전극 어셈블리를 더 포함한다. 하부 전극 어셈블리는 하부 전극 및 단일의 반도체 기판이 지지되는 서포트 표면을 갖는 정전 척을 포함한다. 관형 서포트 아암들의 제 2 섹션들은 진공 챔버의 외벽의 3 개의 개구부들에 위치되며, 여기서 이들은 3 개의 구동 메커니즘들에 커플링된다. 3 개의 구동 메커니즘들은 진공 챔버의 외벽 상에 위치되며 관형 서포트 아암들을 상방 및 하방으로 이동시키도록 독립적으로 동작가능하다. 용량 결합 플라즈마 처리 장치는 적어도 하나의 진공 펌프에 연결된 적어도 하나의 진공 포트, 및 진공 챔버에 처리 가스를 공급하는 가스 소스를 더 포함한다.
도 1 은 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 실시형태의 개략 단면도를 도시한다.
도 2 는 도 1 에 도시된 용량 결합 플라즈마 처리 장치를 통한 단면도를 도시한다.
도 3 은 도 1 에 도시된 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 상단 벽의 상면도를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4c 는 도 1 에 도시된 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 분리가능한 컴포넌트들을 도시한다.
도 5 는 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 대안의 실시형태의 단면도를 나타내며, 여기서 서포트 아암들은 하단 벽을 통해 연장된다.
도 6a 및 도 6b 는 도 5 에 도시된 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 대안적인 실시형태의 진공 챔버 및 반도체 기판 서포트의 컴포넌트들을 도시한다.
도 7 은 도 5 에 도시된 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 대안의 실시형태의 하단도를 도시한다.
도 8 은 바람직한 운동 마운트 구성의 개략도를 도시한다.
도 9 는 제어 시스템에 전자적으로 연결된 용량 결합 플라즈마 처리 장치의 실시형태의 단면도를 도시한다.
기판 서포트 및 플라즈마 처리 챔버가 첨부하는 도면들에 도시된 바와 같은 그들의 몇몇의 실시형태들을 참조하여 이제 상세히 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정의 상세들은 여기에 개시된 실시형태들의 철저한 이해를 제공하기 위해 진술된다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게는 여기에 개시된 실시형태들이 이들 특정의 상세들의 일부 또는 전부가 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 기지의 처리 단계들 및/또는 구조들이 여기에 개시된 실시형태들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
플라즈마 처리 장치의 진공 챔버 내부의 반도체 기판 서포트의 기계적 조정을 통해 반도체 기판에 걸친 플라즈마 에칭 균일성을 개선하는 기판 서포트 및 플라즈마 처리 챔버가 여기에 개시된다. 반도체 기판 서포트는 진공 챔버의 상단 벽에 의해 지지되는 상부 전극 어셈블리의 하단면과 반도체 기판 서포트의 상단면 사이의 갭 높이 및 평탄화에 대해 미세하게 조정가능하다. 반도체 기판 서포트는 반도체 기판의 에칭 균일성을 최적화하기 위해 갭 높이 및 평탄화에 대한 반도체 기판의 인-시츄 조정들을 허용한다.
도 1 은 이온 플라즈마 밀도 분포 제어 능력을 위해 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 를 갖는, 드라이 처리 리액터 시스템을 위한, 제어 시스템 (145) 에 전자적으로 연결된 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 실시형태의 개략 단면도이다. 가스 소스 (140) 는 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 를 통해 처리 가스를 공급하고, 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 와 하부 전극 어셈블리 (250) 사이의 갭에 플라즈마를 생성하기 위해 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 에 RF 전력을 제공하는 RF 전력 소스 (160) 를 통해 플라즈마로 여기된다. 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 는 드라이 에칭, 화학적 기상 증착 (CVD), 또는 반도체 기판 (50) 의 다른 처리와 같은 여러 반도체 처리들을 수행하는 반도체 제조에서 사용될 수도 있다.
도 2 는 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 실시형태의 길이를 통한 단면도를 나타낸다. 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 는 진공 챔버 (110), 진공 챔버 (110) 의 내부 (113) 의 하부 전극 어셈블리 (250) 를 포함하는 반도체 기판 서포트 (200), 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 에 의해 지지되는 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350), 미리결정된 진공 압력에서 진공 챔버 (110) 를 유지하도록 동작가능한 이중 진공 펌프들 (150a), 및 진공 챔버 (110) 에 처리 가스들을 공급하도록 동작가능한 가스 소스 (도시하지 않음) 를 포함한다. 처리 가스들은 하나 이상의 소스 가스 유입구들을 통해 진공 챔버 (110) 로 도입될 수도 있고, 소비된 처리 가스들 및 에천트 부산물들은 이중 진공 포트들 (150) 을 통해 진공 챔버 (110) 로부터 배출될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 처리 가스들은 약 5 내지 약 50,000 sccm (standard cubic centimeters per minute), 및 바람직하게는 약 10 내지 약 5,000 sccm 의 유량으로 진공 챔버 (110) 로 도입될 수도 있다.
반도체 기판 서포트 (200) 는, 반도체 기판 서포트 (200) 와 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 사이의 갭 높이 및 평탄화가 조정될 수 있도록 3 개의 독립적인 구동 메커니즘들 (300) 에 의해 상승 및 하강된다. 반도체 기판 서포트 (200) 는 하부 전극 어셈블리 (250) 를 포함하는 척 바디 (210), 플레넘 (211), 및 플레넘 (211) 과 척 바디 (210) 의 외주부 (213) 사이에 연장되는 3 개의 방사상으로 연장되는 보어들 (212) 을 포함한다. 3 개의 관형 서포트 아암들 (220) 각각은 척 바디 (210) 의 외주부 (213) 로부터 방사상으로 외부로 연장되는 제 1 섹션 (220a), 및 제 1 섹션 (220a) 으로부터 수직으로 연장되는 제 2 섹션 (220b) 을 포함한다. 제 2 섹션 (220b) 은 반도체 기판 서포트 (200) 의 수직 병진운동 및 평탄화를 실행하도록 동작가능한, 진공 챔버 (110) 의 외부에 위치된 각각의 구동 메커니즘 (300) 과 맞물리도록 구성된다.
관형 서포트 아암들 (220) 의 제 1 섹션들 (220a) 은 척 바디 (210) 의 중심을 관통하는 수직 축에 수직이거나 소정의 각도로 외부로 연장될 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 1 섹션들 (220a) 은 척 바디 (210) 로부터 상방으로 기울어져 있다. 다른 실시형태에서, 제 1 섹션들 (220a) 은 척 바디 (210) 의 중심을 통과하는 수직축에 수직인 각도로 척 바디 (210) 로부터 수평으로 연장된다 (도 6b 에 도시됨).
관형 서포트 아암들 (220) 의 제 1 및 제 2 섹션들 (220a, 220b) 은 대체로 직사각형 관 형상 및/또는 대체로 원통형 관 형상과 같은 임의의 원하는 단면 형상을 가질 수 있다. 관형 서포트 아암들 (220) 각각은 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 1 단부들 (221a) 과 제 2 단부들 (221b) 사이에 연장되는 내부 통로 (223) 를 포함한다. 관형 서포트 아암들 (220) 은 척 바디 (210) 에 기밀 시일링된 제 1 단부 (221a) 및 각각의 구동 메커니즘 (300) 에 커플링된 제 2 단부 (221b) 를 가져서 각각의 방사상으로 연장된 보어들 (212) 및 관형 서포트 아암들 (220) 의 통로들 (223) 이 진공 챔버 (110) 의 외부로부터 척 바디 (210) 의 플레넘 (211) 으로의 액세스를 허용하도록 한다.
관형 서포트 아암들 (220) 은 단일 피스 (piece) 의 재료, 또는 함께 기계적으로 부착 또는 접착 (예를 들어, 용접) 된 복수의 별개의 부분들로부터 형성될 수 있다. 관형 서포트 아암들은, 척 바디 (210) 에 기밀하게 시일링되도록 반도체 기판 서포트 (200) 에 부착 또는 접착될 수 있다.
척 바디 (210) 의 하부 전극 어셈블리 (250) 는 하부 전극 (251) 및 정전척 (ESC) (252) 의 서포트 표면 (253) 상의 제위치에 반도체 기판 (50) 을 유지하기 위한 ESC (252) 를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 척은 진공 또는 기계적 척일 수 있다. 진공 챔버 (110) 는 측벽 (119) 에 (도 6a 에 도시된 바와 같은) 개구부 (130) 를 가져 반도체 기판 (50) 이 챔버로 이송되고, ESC (252) 의 서포트 표면 (253) 상에 및 서포트 표면 (253) 상으로부터 로드 및 언로드되도록 한다. 또한, 기판을 리프트하기 위한 리프트 핀 메커니즘, 광학 센서들, 및 하부 전극 어셈블리 (250) 를 냉각시키기 위한 냉각 메커니즘과 같은 다른 적합한 메커니즘들이 하부 전극 어셈블리 (250) 에 부착되거나 하부 전극 어셈블리 (250) 의 부분들을 형성한다. 바람직한 실시형태에서, 하부 전극 어셈블리 (250) 는 온도 제어된 베이스 플레이트 (254) 를 더 포함한다.
각각의 관형 서포트 아암 (220) 은 각각의 방사상으로 연장되는 보어 (212) 를 통해 척 바디 (210) 로 관형 서포트 아암 (220) 을 통해 연장되는 서비스 도관들 (163) 을 수용하기 위한 통로 (223) 를 제공한다. 서비스 도관들 (163) 은 열 전달 가스, 온도 제어된 액체 냉각제, RF 에너지, 가압된 공기, 전기적 모니터링 신호들, 또는 전기적 구동 신호들 중 적어도 하나를 척 바디 (210) 로 또는 척 바디 (210) 로부터 공급하도록 구성된다. 예를 들어, 서비스 도관은 하부 전극 어셈블리 (250) 내의 리프트 핀 메커니즘의 공압식 액츄에이터에 가압된 가스를 공급하는데 사용될 수 있다. 다른 서비스 도관들 (163) 은 또한 기판 서포트 (200) 의 온도 또는 백사이드 냉각 가스의 압력을 모니터링하는 것, 서비스 비아 외부에 습기를 유지하기 위해 질소, 헬륨 또는 청정 건조 공기 ("CDA") 를 공급하는 것, 및/또는 기판 서포트 (200) 의 컴포넌트들에 전력을 공급하는 것과 같은 여러 기능들을 위해 제공될 수 있다.
서비스 도관들 (163) 은 관형 서포트 아암들 (220) 의 통로들 (223) 을 통해 하부 전극 어셈블리 (250) 아래에 위치된 설비 컴포넌트들로 연장된다. 통로들 (223) 이 대기에 개방되어 있지만, 플레넘 (211) 내의 대기압의 총합은 기판 서포트 상에 임의의 대기 부하를 산출하지 않는다.
관형 서포트 아암들 (220) 은 바람직하게는 알루미늄 또는 양극산화 처리된 알루미늄과 같은 도전 재료로 형성된다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 외주부들 (222a) 은 각각의 처리 가스들에 노출되기 때문에, 관형 서포트 아암들 (220) 은 처리 가스들과 양립할 수 있는, 열 스프레이된 이트리아, 또는 다른 재료와 같은 외부 보호 코팅을 가질 수 있다.
진공 챔버 (110) 의 상단 또는 하단 벽 (114, 115) 은 RF 매치 (118) 를 지지할 수 있다. RF 전송 부재 (162) 는 동작 동안 하부 전극 어셈블리 (250) 로 RF 에너지를 공급한다. RF 전송 부재 (162) 는 바람직하게는 하나의 관형 서포트 아암 (220) 및 각각의 방사상으로 연장된 보어 (212) 를 통해 척 바디 (210) 의 플레넘 (211) 으로 RF 에너지를 공급하며, 여기서 그것은 하부 전극 (251) 에 커플링된다. RF 에너지는 예를 들어 약 2 MHz 내지 약 100 MHz 중 적어도 하나의 주파수, 예를 들어 27 MHz 및/또는 60 MHz 를 가질 수 있다. 13.56, 27, 및/또는 60 MHz 와 같은 더 높은 주파수들은 상부 전극과 하부 전극 (353, 251) 사이의 갭에 플라즈마를 생성하기 위해 처리 가스를 여기시키는데 사용될 수 있는 반면, 하부 전극에 공급된 RF 에너지의 다른 주파수, 예를 들어 2 MHz 는 기판에 RF 바이어스를 제공할 수 있다. RF 전송 부재 (162) 는 적합한 도전 재료로 형성된다. 각각의 관형 서포트 아암 (220) 의 제 1 단부 (221a) 근처에 위치된 RF 연결 (도시하지 않음) 은 RF 전송 부재 (162) 를 통해 송신된 RF 에너지를 수집하고 그 RF 에너지를 하부 전극 어셈블리 (250) 로 전달한다.
RF 공급장치와 RF 도체 사이의 RF 매칭의 레벨은 RF 전송 부재 (162) 의 치수들에 의존한다. 적어도 하나의 관형 서포트 아암 (220) 을 통해 연장되는 RF 전송 부재 (162) 의 길이들 및 직경들은 바람직하게는 RF 전송 부재 (162) 를 통해 전달된 RF 전력이 넓은 RF 주파수 범위에서 최적이도록 최적의 값들을 갖는다. 도시된 실시형태에서, RF 전송 부재 (162) 및 RF 매치 (118) 양자 모두는 갭 조정 동안 함께 이동된다. 따라서, 일단 RF 전송 부재 (162) 가 그것의 최적의 구성으로 설정되면, 그 구성은 플라즈마 처리 동안 상이한 갭 높이들을 사용하는 경우 추가의 조정 없이 유지될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, RF 전송 부재 (162) 는 척 바디 (210) 로 피딩되는 공급장치들의 나머지로부터 고립된다. RF 전송 부재 (162) 는 공급장치들의 나머지, 즉 히터 전력, ESC 전력, 및 가스 공급장치들로부터 RF 공급장치를 전기적으로 고립시키기 위해, 하나의 관형 서포트 아암 (220) 을 통해 척 바디 (210) 내로 연장될 것이다. 그러한 전기적 고립은 간섭을 야기시키는 RF 에너지에 커플링할 수도 있는 RF 전송 부재 (162) 로부터 잔류 RF 를 필터링할 필요를 완화시킬 것이다.
도 3 은 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 상단 벽 (114) 의 상면도를 도시한다. 상단 벽 (114) 은 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 의 상단면 (114a) 상에 원주방향으로 이격된 3 개의 개구부들 (112) 을 가지며, 여기서 관형 서포트 아암 (220) 의 제 2 섹션들 (220b) 은 이동가능하게 위치된다. 바람직한 어셈블리에서, 3 개의 개구부들 (112) 은 그들 사이에 3 개의 각도들을 형성하면서 이격되어 있으며, 그 각도들 중 2 개는 120 도와 165 도 사이이고, 제 3 각도는 35 도와 120 도 사이이다.
도 4a 는 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 섹션들 (220b) 이 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 에서의 3 개의 각각의 개구부들 (112) 에 이동가능하게 위치된 바람직한 실시형태를 도시한다. 일 실시형태에서, 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 단부들 (221b) 은 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 의 상단면 (114a) 에 위치된 각각의 구동 메커니즘들 (300) 에 부착되어, 구동 메커니즘들 (300) 이 상단 벽 (114) 의 개구부들 (112) 을 통해 서포트 아암들을 수직으로 이동시킴으로써 반도체 기판 서포트 (200) 의 수직 병진운동을 수행할 수 있도록 한다. 대안의 실시형태에서, 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 단부들 (221b) 은 진공 챔버 (110) 의 하단벽 (115) 의 하단면 (115a) 에 위치된 각각의 구동 메커니즘들 (300) 에 부착되어, 구동 메커니즘들 (300) 이 하단벽 (115) 의 개구부들 (112) 을 통해 서포트 아암들을 수직으로 이동시킴으로써 반도체 기판 서포트의 수직 병진운동을 수행할 수 있도록 한다 (도 6b 참조).
3 개의 구동 메커니즘들 (300) 은 각각 플랜지 (303) 에 커플링된 스텝퍼 모터 (302) 를 포함할 수 있으며, 플랜지 (303) 는 각각의 관형 서포트 아암 (220) 의 각각의 제 2 단부 (221b) 를 지지한다. 바람직한 실시형태에서, 구동 메커니즘들 (300) 은 운동 마운팅 배열 (304) 을 통해 플랜지들 (303) 에 커플링된다.
"운동 마운팅" 은 서로에 대한 물체들의 매우 정확하고, 재생가능한 포지셔닝을 산출하도록 단단한 물체를 다른 단단한 물체에 대해 제거가능하게 마운팅하는 기법을 의미한다. 제 1 물체의 포지션은 제 2 물체와의 접촉의 6 개의 포인트들에 의해 규정된다. 이들 6 개의 포지션들은 제 1 물체의 포지션을 과도하게 또는 부족하게 제약하지 않아야 한다. 운동 마운팅의 하나의 통상적인 형태에서, 제 1 물체 상의 3 개의 볼들 (315) 은 제 2 물체 상에서 각각 원추형 오목부 (310), V 자 형상부 (또는 그루브) (311), 및 평탄한 접촉부 (312) 와 같은 피쳐들과 접촉한다. 3 개의 볼들 (315) 은 이들 사이에 3 개의 각도들을 형성하면서 3 개의 피쳐들 (310, 311, 312) 내에 꼭 맞게 끼워맞춰지고, 여기서 그 각도들 중 2 개는 120 도와 165 도 사이이고, 제 3 각도는 35 도와 120 도 사이이다. 바람직한 실시형태에서, 이들 사이에 형성된 3 개의 각도들은 120 도와 140 도 사이에 2 개의 각도들을 갖고, 제 3 각도는 80 도와 120 도 사이이다 (도 8 참조). 상술한 것은 마운팅 배열들의 단지 예들이며; 다수의 다른 운동 마운팅 배열들이 또한 사용될 수 있다.
도 4a 는 도 8 에 개략적으로 도시된 피쳐들을 포함하는 반도체 기판 서포트 (200) 를 지지하는 운동 마운팅 배열 (304) 의 바람직한 실시형태를 도시한다. 운동 마운팅 배열 (304) 은 3 개의 티어 드롭 플랜지들 (303a,b,c) 에 커플링된 3 개의 스텝퍼 모터들 (302) 을 포함한다. 각각의 플랜지 (303a,b,c) 는 제 1 티어 드롭 플랜지 (303a) 가 원추형 오목부 (310) 를 포함하고, 제 2 티어 드롭 플랜지 (303b) 가 V 자 형상부 (311) 를 포함하며, 제 3 티어 드롭 플랜지 (303c) 가 평탄한 접촉부 (312) 를 포함하는 피쳐를 포함한다. 각각의 스텝퍼 모터 (302) 는 볼-팁 스크류 (ball-tipped screw) (도시하지 않음) 를 구동하며, 여기서 하나의 스크류는 각각의 개별 플랜지 (303a,b,c) 를 지지하며, 각각의 플랜지 (303a,b,c) 의 각각의 개별 피쳐와 접촉한다. 플랜지 (303a,b,c) 는 각각의 관형 서포트 아암들 (220) 의 통로들 (223) 및 각각의 방사상으로 연장되는 보어들 (212) 과 함께 서비스 도관들 (163) 의 통로를 위한 개구부 (305) 를 포함한다.
스텝퍼 모터들 (302) 은 제어 시스템 (145) 에 의해 독립적으로 제어된다 (도 1 참조). 스텝퍼 모터들 (302) 은 반도체 기판 서포트 (200) 의 경사, 피치, 및 고도를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 스텝퍼 모터들의 독립적인 제어를 통해 갭 높이 및 평탄화를 변화시키는 운동 마운팅 어셈블리 (304) 는 안정성을 증가시킬 뿐아니라 구동 메커니즘들 (300) 의 열 팽창을 수용한다.
도 4b 에 도시된 바와 같이, 진공 챔버 (110) 는 원통형 내부 벽 (116) 으로 연장되는 3 개의 수직 채널들 (117) 을 갖는 원통형 내부 벽 (116) 을 포함한다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 각각의 제 2 섹션 (220b) 은 각각의 채널들 (117) 에서 위치되며 이동가능하다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 섹션들 (220b) 은 바람직하게는 6 포인트 운동 마운팅 배열 (304) 에 의해 생성된 운동 정렬에 의해 수직 채널들 (117) 에 센터링되어, 수직 채널들 (117) 의 표면과 관형 서포트 아암들 (220) 의 외주부들 (222a) 사이에 러빙 (rubbing) 이 발생하지 않도록 한다. 또한, 진공 챔버 (110) 는 측벽 (119) 에 개구부 (130) 를 포함하며, 여기서 반도체 기판들은 그 개구부 (130) 를 통해 로드/언로드될 수도 있다.
도 4c 는 진공 펌프들 (150a) 이 에칭 부산물들을 제거하고 진공 챔버 (110) 의 내부 (113) 에 낮은 압력을 유지할 수 있는 이중 진공 포트들 (150) 을 도시한다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 는 바람직하게는 상부 전극 (353) 및 상부 전극 (353) 에 고정된 선택적 백킹 부재 (도시하지 않음) 를 포함하는 샤워헤드 전극, 열 제어 플레이트 (352), 및 상부 플레이트를 포함한다. 상부 플레이트는 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 진공 챔버 (110) 의 제거가능한 상단 벽 (114) 을 형성할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 는 또한 냉각 플레이트 (351) 및 C 자 형상 한정 링 (354) 을 포함할 수 있다. C 자 형상 한정 링 (354) 의 추가적인 상세들은 그 전체가 참조로써 여기에 포함되는, 공동으로 소유된 미국 특허 제 6,974,523 호에서 발견될 수 있다.
상부 전극 (353) 은 예를 들어 실리콘 또는 실리콘 카바이드로 구성될 수 있다. 상부 전극 (353) 은 바람직하게는 진공 챔버 (110) 에 가스를 분배하기 위한 가스 주입 홀들 (도시하지 않음) 을 포함하는 샤워헤드 전극이다. 상부 전극 (353) 은 일-피스 (one-piece) 전극 (예를 들어, 가스 주입 홀들을 갖는 디스크 형상 샤워헤드 전극), 또는 다중-피스 (multi-piece) 전극 (예를 들어, 가스 주입 홀들을 갖지 않는 연속적이거나 세그먼트화된 링과 같은 외부 전극에 의해 둘러싸인 내부 디스크 형상 샤워헤드 전극) 일 수 있다.
다중-피스 배열에서, 내부 전극 부재는 바람직하게는 원통형 플레이트 (예를 들어, 단결정 실리콘) 이다. 내부 전극 부재는 처리될 450 mm 반도체 기판 (50) 보다 작거나, 같거나, 큰 직경을 가질 수 있다. 대안적인 실시형태들에서, 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 및 척 바디 (210) 를 포함하는 반도체 기판 서포트 (200) 는 진공 챔버 (110) 내에서 제거가능하게 마운팅될 수 있다.
상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 는 바람직하게는 갭 내의 중성 가스 구성성분들이 대체로 수평인 방향으로 갭들을 통과하는 것을 허용하면서 상부 및 하부 전극 어셈블리들 (350, 250) 에 의해 둘러싸인 공간으로 플라즈마를 한정하기 위한 C 자 형상 한정 링 (354) 을 포함한다. 그 후, 중성 가스 구성성분들은 진공 챔버 (110) 의 내부 원통형 벽 (116) 과 C 자 형상 한정 링 (354) 의 외부 표면 사이의 공간으로 흐른다. C 자 형상 한정 링 (354) 은 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 와 하부 전극 어셈블리 (250) 사이의 전극간 볼륨의 실질적으로 전부를 인클로징한다. C 자 형상 한정 링 (354) 은 복수의 개구부들을 포함할 수 있으며, 각각의 개구부는 제 1 및 제 2 전극들의 평탄한 표면들 사이의 전극간 갭의 길이를 실질적으로 연장하며, 상부 및 하부 전극 어셈블리들 (350, 250) 사이의 갭으로부터 진공 펌프 (150) 까지의 가스 흐름을 용이하게 한다.
전극간 갭에서의 압력은 진공 챔버 (110) 의 하단 벽 (115) 의 하단 표면 (115a) 에 부착된 진공 펌프 어셈블리에 의해 제어된다. 이와 같이, C 자 형상 한정 링 (354) 은 진공 챔버 (110) 의 남아있는 내부 (113) 로부터 플라즈마 여기를 위한 갭을 분리한다. 일반적으로, 갭의 볼륨은 진공 챔버 (110) 의 볼륨에 비해 작다. 반도체 기판 (50) 의 에칭 레이트는 갭 내의 플라즈마에 의해 직접 영향을 받기 때문에, C 자 형상 한정 링 (354) 은 진공 챔버 (110) 에 대한 주요한 물리적 변경 없이 갭의 전체 범위에 걸쳐 작은 볼륨 압력 제어 및 플라즈마 한정을 가능하게 한다. 갭의 볼륨이 작기 때문에, 플라즈마 조건들은 빠르고 정확하게 제어될 수 있다.
용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 바람직한 실시형태에서, 3 개의 구동 메커니즘들 (300) 은 서로에 대해 독립적으로 제어가능하다. 각 구동 메커니즘 (300) 의 독립적인 제어는 반도체 기판 서포트 (200) 의 수직 병진운동 뿐아니라 ESC (252) 의 서포트 표면 (253) 과 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 의 하단 표면 (355) 사이의 평탄화를 허용한다. ESC (252) 의 서포트 표면 (253) 의 평탄화 및 갭 레벨의 제어는 플라즈마 처리 장치 (100) 에서의 더 균일한 에칭 결과들을 제공할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c 에 도시된 실시형태에서, 3 개의 구동 메커니즘들 (300) 은 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 의 상단면 (114a) 에 위치된다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 섹션들 (220b) 은 각각 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 의 각각의 개구부 (112) 에 위치된다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 각각의 제 2 단부 (221b) 는 각각의 구동 메커니즘 (300) 에 커플링되고, 관형 서포트 아암 (220) 의 외주부 (222a) 와 진공 챔버 (110) 의 상단 벽 (114) 의 상단면 (114a) 사이에 기밀의 팽창가능한 진공 시일 (301) 을 유지한다. 각각의 기밀의 진공 시일 (301) 은, 각각의 관형 서포트 아암 (220) 이 진공 챔버 (110) 내에 원하는 진공 압력을 유지하면서 각각의 구동 메커니즘 (300) 에 의해 수직으로 변진운동될 수 있도록 팽창가능하다. RF 매치 (118) 는 상단 벽 (114) 위에 매달린 하나의 구동 메커니즘 (300) 에 커플링되어, RF 매치 (118) 가 반도체 기판 서포트 (200) 의 수직 병진운동 동안 서포트 아암과 함께 이동하도록 한다.
도 5 는 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 의 대안적인 실시형태의 길이를 통한 단면도를 나타내며, 여기서 3 개의 구동 메커니즘들 (300) 은 진공 챔버 (110) 의 하단 벽 (115) 의 하단면 (115a) 에 위치된다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 제 2 섹션들 (220b) 은 각각 진공 챔버 (110) 의 하단 벽 (115) 의 각각의 개구부 (112) 에 위치된다. 관형 서포트 아암들 (220) 의 각각의 제 2 단부 (221b) 는 각각의 구동 메커니즘 (300) 에 커플링되고, 관형 서포트 아암 (220) 의 외주부 (222a) 와 진공 챔버 (110) 의 하단벽 (115) 의 하단면 (115a) 사이에 기밀의 팽창가능한 진공 시일 (301) 을 유지한다. 각각의 기밀의 진공 시일 (301) 은, 각각의 관형 서포트 아암 (220) 이 진공 챔버 (110) 내의 원하는 진공 압력을 유지하면서 각 구동 메커니즘 (300) 에 의해 수직으로 병진운동될 수 있도록 팽창가능하다. RF 매치 (118) 는 하단 벽 (115) 아래에 매달린 하나의 구동 메커니즘 (300) 에 커플링되어, RF 매치 (118) 가 반도체 기판 서포트 (200) 의 수직 병진운동 동안 서포트 아암과 함께 이동하도록 한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 용량 결합 플라즈마 처리 장치 (100) 는 제어 시스템 (145) 에 전자적으로 연결된다. 제어 시스템 (145) 은 RF 전력 공급장치 및 RF 매치 네트워크 (118), 3 개의 구동 메커니즘들 (300), 반도체 기판들을 로딩하고 언로딩하기 위한 반도체 핸들링 시스템 (도시하지 않음), 가스 공급장치, 진공 펌프 (150), 및 냉각 시스템에 전자적으로 연결된다. 제어 시스템 (145) 은 각각의 전자 신호들을 통해 상술된 시스템들의 동작을 제어 및 조정한다. 구동 메커니즘들 (300) 은 각각 제어 시스템 (145) 에 의해 독리적으로 제어된다. 바람직한 실시형태에서, 제어 시스템 (145) 은 구동 메커니즘들 (300) 에 포함되는 각각의 스텝퍼 모터들 (302) 로의 전자 신호들의 송신을 통해 진공 챔버 (110) 의 내부 (113) 내에서 반도체 기판 서포트 (200) 를 수직으로 포지셔닝한다. 스텝퍼 모터들 (302) 과 플랜지들 (303a,b,c) 사이에 포함되는 운동 마운팅 배열 (304) 은 갭을 바람직하게는 수십분의 1 미크론으로 조정하고, 평탄화를 바람직하게는 천분의 1 미만 정도까지 조정하는데 있어서 소정의 정밀도를 달성하도록 구성된다. 대안적인 실시형태들에서, 서보 모터 배열과 같은 다른 구동 메커니즘들이 사용될 수 있다.
또한, 제어 시스템 (145) 은 바람직하게는 갭 높이 및 평탄도를 측정하기 위한 적어도 하나의 인-시츄 센서에 전자적으로 연결되어, 갭 제어 및 평탄화 제어가 피드백 제어 모드로 수행되도록 한다. 레이저, 유도성, 용량성, 음향적, 선형 가변 차동 변압기 센서들과 같은 인-시츄 검출기들의 여러 타입들이 갭 및 평탄도 센서로서 사용될 수 있고, 센서의 타입에 따라 진공 챔버 (110) 의 내부 또는 외부에 위치될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 레이저 간섭계 (164) 는 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 의 하단면 (355) 에 커플링된다. 적어도 하나의 레이저 간섭계 (164) 는 ESC (252) 의 서포트 표면 (253) 과 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 (350) 사이의 갭 높이 및 평탄화의 실시간 측정들을 실행하기 위해 제어 시스템 (145) 으로 신호들을 제공한다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 진공 챔버 (110) 는 하단벽 (115) 의 이중 진공 포트들 (150) 을 통해 진공 챔버 (110) 의 하단벽 (115) 에 위치된 진공 펌프 시스템에 커플링된다. 진공 펌프 시스템은 플라즈마 리액터 시스템들에서 통상 사용되는 종류의 터보 분자 펌프와 같은 이중 진공 펌프들 (150a) 을 포함하며, 각각의 게이트 밸브 (도시하지 않음) 는 진공 챔버 (110) 의 내부 (113) 의 진공 레벨을 제어하기 위해 반도체 기판 서포트 (200) 와 진공 펌프 (150a) 사이에 배열된다. 진공 펌프 시스템은 초기에 진공 챔버 내부 영역 (113) 아래로 펌핑하기 위해 진공 펌프 (150a) 및 진공 챔버 (110) 에 연결된 러핑 펌프 (도시하지 않음) 를 포함할 수 있다. 게이트 밸브는 전기기계적일 수 있어서 제어 시스템 (145) 으로부터의 전기적 신호를 통해 원격으로 동작될 수 있다. 진공 펌프 시스템 및 처리 가스는 함께 애플리케이션에 따라 대략 1 mTorr 와 대략 1 Torr 사이까지 챔버 내의 압력을 감소시킬 수 있다. 본 실시형태들에서의 척 바디 (210) 바로 아래의 진공 펌프 시스템의 로케이션은 관형 서포트 아암들 (220) 에 의해 가능해지고, 바람직하게는 가스의 흐름을 축방향 대칭으로 만들도록 작용한다.
여기에 개시된 실시형태들은 450 mm 웨이퍼들을 처리하기 위해 갭 높이 및 평탄화에 대한 정밀한 하부 전극 배향을 가능하게 한다. 하부 전극 갭 높이 및 평탄화의 조정은, 사용자 인터페이스들이 플라즈마 처리 챔버의 외부에 배치되기 때문에 플라즈마 시스템이 진공, 대기 및/또는 인-시츄 하에 있는 동안 발생할 수도 있다. 여기에 개시된 실시형태들은 또한 플라즈마 처리 시스템의 어떠한 분해도 없이 조정이 행해지는 것을 허용할 수도 있다. 이롭게, 전극 갭 높이 및 평탄화 조정들이 만족되는 동안, 시스템 다운 시간은 최소화될 수도 있고, 생산성은 타협될 필요가 없다.
본 발명은 특정의 실시형태들을 참조하여 상세히 기술되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고, 여러 변경들 및 수정들이 행해질 수 있고, 등가물들이 채용될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 플라즈마 처리 장치에서 사용하기 위한 반도체 기판 서포트로서,
    척 바디 (chuck body) 로서, 플레넘 및 상기 플레넘과 상기 척 바디의 외주부 사이에 연장된 3 개의 방사상으로 연장되는 보어들 (bores) 을 갖고, 반도체 기판을 지지하도록 사이징된, 상기 척 바디; 및
    상기 척 바디에 부착된 3 개의 관형 서포트 아암들로서, 상기 관형 서포트 아암들 각각은 상기 척 바디의 상기 외주부로부터 방사상으로 외부로 연장되는 제 1 섹션, 및 상기 제 1 섹션으로부터 수직으로 연장되는 제 2 섹션을 포함하고, 상기 관형 서포트 아암들 각각은 상기 보어들 중 하나와 연통하는 통로를 규정하며, 상기 제 2 섹션 각각은 상기 척 바디의 갭 높이 및 평탄화 조정을 위한 수직 병진운동을 실행하도록 동작가능한 각각의 구동 메커니즘과 맞물리도록 (engage) 구성되는, 상기 3 개의 관형 서포트 아암들을 포함하는, 반도체 기판 서포트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 서포트 아암들의 상기 제 1 섹션들은 상기 척 바디의 중심을 관통하는 수직 축에 대해 수직으로 또는 소정의 각도로 외부로 연장되는, 반도체 기판 서포트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 서포트 아암들의 상기 제 2 섹션들은, 상기 척 바디 위에서 수직으로 상기 관형 서포트 아암들의 각각의 상기 제 1 섹션들로부터 연장되거나, 상기 척 바디 아래에서 수직으로 상기 관형 서포트 아암들의 각각의 상기 제 1 섹션들로부터 연장되는, 반도체 기판 서포트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관형 서포트 아암들은 그들 사이에 3 개의 각도들을 형성하면서 원주방향으로 이격되어 있으며, 상기 각도들 중 2 개는 120 도와 165 도 사이이고, 제 3 각도는 35 도와 120 도 사이인, 반도체 기판 서포트.
  5. 용량 결합 플라즈마 처리 장치로서,
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 내부에 있는 제 1 항에 기재된 상기 반도체 기판 서포트;
    상기 진공 챔버의 상단 벽에 의해 지지되는 상부 샤워헤드 전극 어셈블리;
    상기 반도체 기판 서포트에 통합되는 하부 전극 어셈블리로서, 상기 하부 전극 어셈블리는 하부 전극 및 반도체 기판이 지지되는 서포트 표면을 갖는 정전 척 (ESC) 을 포함하는, 상기 하부 전극 어셈블리;
    상기 관형 서포트 아암들의 상기 제 2 섹션들이 위치되는, 상기 진공 챔버의 외벽의 3 개의 개구부들;
    상기 외벽 상에 있으며 상기 관형 서포트 아암들의 상기 제 2 섹션들에 연결된 3 개의 구동 메커니즘들로서, 상기 3 개의 구동 메커니즘들은 상기 관형 서포트 아암들을 상방 및 하방으로 독립적으로 이동시키도록 동작가능한, 상기 3 개의 구동 메커니즘들;
    상기 진공 챔버를 미리결정된 진공 압력으로 유지하도록 동작가능한 적어도 하나의 진공 펌프에 연결된, 하단 벽에서의 적어도 하나의 진공 포트; 및
    상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리를 통해 상기 진공 챔버에 처리 가스를 공급하도록 동작가능한 가스 소스를 포함하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    관형 서포트 아암 각각이 상기 진공 챔버의 내부를 대기 압력에 노출시키지 않고 각각의 구동 메커니즘에 의해 수직으로 병진운동될 수 있도록 팽창가능한 진공 시일이 상기 외벽의 각각의 개구부를 시일링하고 관형 서포트 아암 각각의 외주부와 상기 외벽 사이에 진공 밀폐 시일을 유지하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 3 개의 구동 메커니즘들은, 상부 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 ESC 의 상기 서포트 표면 사이의 미리결정된 갭 높이, 및 상기 ESC 의 상기 서포트 표면의 미리결정된 평탄화를 달성하도록, 서로에 대해 독립적으로 제어가능한, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 구동 메커니즘은 상기 진공 챔버의 상기 외벽 상의 마운트에 커플링된 스텝퍼 모터를 포함하고,
    상기 마운트는, 상기 관형 서포트 아암이 상기 진공 챔버의 상기 외벽의 각각의 개구부에 이동가능하게 위치되도록, 각각의 관형 서포트 아암에 부착되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 3 개의 구동 메커니즘들은 상기 진공 챔버의 상기 상단 벽의 상단면에 위치되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 3 개의 구동 메커니즘들은 상기 진공 챔버의 상기 하단 벽의 하단면에 위치되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 상기 챔버의 상기 하단 벽에 2 개의 진공 포트들을 포함하고,
    상기 하단 벽은 개방된 영역만큼 상기 반도체 기판 서포트로부터 분리되며,
    상기 진공 포트들은 상기 진공 챔버의 상기 내부로부터 가스들을 제거하고 상기 진공 챔버의 상기 내부를 500 mTorr 아래의 압력으로 유지하는 2 개의 진공 펌프들에 연결되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 기판 서포트는 방사상으로 연장되는 보어들을 통해 척 바디 내로 상기 관형 서포트 아암들의 통로들 중 하나 이상을 통해 연장되는 복수의 서비스 도관들을 포함하고,
    상기 서비스 도관들은 상기 척 바디로 또는 상기 척 바디로부터 열 전달 가스, 온도 제어된 액체 냉각제, RF 에너지, 가압된 공기, 전기 모니터링 신호들 또는 전기 구동 신호들 중 적어도 하나를 공급하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 상기 관형 서포트 아암들 중 하나를 통해 연장되는 RF 전송 부재를 통해 무선 주파수 (RF) 전력 공급장치에 커플링되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    단지 상기 RF 전송 부재만이 상기 관형 서포트 아암들 중 하나에 위치되고,
    상기 척 바디로 또는 상기 척 바디로부터 열 전달 가스, 온도 제어된 액체, 가압된 공기, 전기 모니터링 신호들 또는 전기 구동 신호들 중 적어도 하나를 공급하기 위한 서비스 도관들은 다른 관형 서포트 아암들 중 하나 이상에 위치되는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 샤워헤드 전극 어셈블리는 상기 진공 챔버 내의 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리 및 상기 하부 전극 어셈블리 주위에 위치된 C 자 형상 한정 링을 포함하며,
    상기 C 자 형상 한정 링은 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 하부 전극 어셈블리 사이의 전극간 볼륨의 실질적으로 전부를 인클로징하고, 복수의 개구부들을 포함하고,
    상기 개구부들 각각은 상기 상부 샤워헤드 전극과 상기 ESC 의 서포트 표면의 평탄한 표면들 사이의 전극간 갭의 길이를 실질적으로 연장하며, 전극간 볼륨으로부터 상기 진공 챔버의 나머지 볼륨으로의 가스 배출을 용이하게 하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 하부 전극 어셈블리는 온도 제어된 베이스 플레이트를 더 포함하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 5 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 원통형 내부 벽으로 연장되는 3 개의 수직 채널들을 갖는 원통형 내부 벽을 포함하고,
    상기 관형 서포트 아암들이 상기 채널들에 위치되어 상기 채널들에서 수직으로 이동가능한, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 5 항에 있어서,
    갭 높이 및 평탄화를 제어하기 위해 상기 구동 메커니즘들과 전기 통신하는 제어 시스템을 더 포함하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 레이저 간섭계를 더 포함하고,
    상기 레이저 간섭계는, 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 ESC 의 상기 서포트 표면 사이의 갭 높이 및 평탄화의 실시간 측정들을 달성하도록, 상기 제어 시스템에 신호들을 제공하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 적어도 하나의 레이저 간섭계에 의해 취해진 측정들에 기초하여 상기 반도체 기판의 균일한 에칭을 달성하기 위해 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리와 상기 ESC 의 상기 서포트 표면 사이의 갭 높이 및 평탄화를 인 시츄로 조정하도록, 상기 구동 메커니즘들을 제어하는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 5 항에 기재된 플라즈마 처리 장치에서 반도체 기판을 에칭하는 방법으로서,
    상기 진공 챔버 내에 상기 ESC 의 상기 서포트 표면 상에 반도체 기판을 배치하는 단계;
    상기 반도체 기판과 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리의 하단면 사이의 미리결정된 갭 높이를 달성하기 위해 상기 반도체 기판 서포트를 수직으로 병진운동시키는 단계;
    상기 기판과 상부 샤워헤드 전극 사이에 원하는 평탄화가 존재하는지를 결정하도록 상기 반도체 기판과 상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리의 상기 하단면 사이의 평탄화를 측정하는 단계;
    상기 상부 샤워헤드 전극 어셈블리의 상기 하단면에 대한 상기 반도체 기판의 상기 평탄화를 인 시츄로 조정하는 단계;
    가스 공급장치로부터 상기 진공 챔버로 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 가스를 플라즈마 상태로 에너자이징하고 상기 플라즈마로 상기 반도체 기판을 에칭하는 단계를 포함하는, 반도체 기판 에칭 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 인 시츄 평탄화는 플라즈마 에칭 동안 조정되는, 반도체 기판 에칭 방법.
KR1020130062278A 2012-05-31 2013-05-31 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트 KR101826376B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/485,166 2012-05-31
US13/485,166 US8895452B2 (en) 2012-05-31 2012-05-31 Substrate support providing gap height and planarization adjustment in plasma processing chamber

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180012080A Division KR102009595B1 (ko) 2012-05-31 2018-01-31 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130135158A KR20130135158A (ko) 2013-12-10
KR101826376B1 true KR101826376B1 (ko) 2018-02-06

Family

ID=49670718

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130062278A KR101826376B1 (ko) 2012-05-31 2013-05-31 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트
KR1020180012080A KR102009595B1 (ko) 2012-05-31 2018-01-31 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180012080A KR102009595B1 (ko) 2012-05-31 2018-01-31 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트

Country Status (4)

Country Link
US (2) US8895452B2 (ko)
KR (2) KR101826376B1 (ko)
SG (2) SG195469A1 (ko)
TW (2) TWI622120B (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8895452B2 (en) 2012-05-31 2014-11-25 Lam Research Corporation Substrate support providing gap height and planarization adjustment in plasma processing chamber
JP6293499B2 (ja) * 2014-01-27 2018-03-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
US9290843B2 (en) 2014-02-11 2016-03-22 Lam Research Corporation Ball screw showerhead module adjuster assembly for showerhead module of semiconductor substrate processing apparatus
CN112366128B (zh) * 2014-04-09 2024-03-08 应用材料公司 用于在处理腔室中提供对称的流动路径的流动模块
US11333246B2 (en) 2015-01-26 2022-05-17 Applied Materials, Inc. Chamber body design architecture for next generation advanced plasma technology
US10049862B2 (en) * 2015-04-17 2018-08-14 Lam Research Corporation Chamber with vertical support stem for symmetric conductance and RF delivery
US10533251B2 (en) 2015-12-31 2020-01-14 Lam Research Corporation Actuator to dynamically adjust showerhead tilt in a semiconductor processing apparatus
US9852889B1 (en) * 2016-06-22 2017-12-26 Lam Research Corporation Systems and methods for controlling directionality of ions in an edge region by using an electrode within a coupling ring
US10269545B2 (en) * 2016-08-03 2019-04-23 Lam Research Corporation Methods for monitoring plasma processing systems for advanced process and tool control
US20180073143A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Toshiba Memory Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
US10403476B2 (en) * 2016-11-09 2019-09-03 Lam Research Corporation Active showerhead
US10504738B2 (en) * 2017-05-31 2019-12-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Focus ring for plasma etcher
US11670490B2 (en) 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
DE102017126448A1 (de) 2017-11-10 2019-05-16 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zur Nachjustierung eines Gaseinlassorgans in einem Reaktorgehäuse
WO2020068343A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Applied Materials, Inc. Coaxial lift device with dynamic leveling
CN111326389B (zh) * 2018-12-17 2023-06-16 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种电容耦合等离子体刻蚀设备
FI130051B (en) * 2019-04-25 2023-01-13 Beneq Oy DEVICE AND METHOD
CN111725111B (zh) * 2020-06-24 2023-08-18 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备的反应腔室及半导体工艺设备
KR102417422B1 (ko) * 2020-07-09 2022-07-06 주식회사 한화 플라즈마 전극부를 구비한 기판 처리 장치
CN114446748B (zh) * 2020-10-30 2024-05-10 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置及其工作方法
CN114649178A (zh) * 2020-12-18 2022-06-21 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种下电极组件及等离子体处理装置
US12014910B2 (en) * 2021-03-19 2024-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and system for adjusting location of a wafer and a top plate in a thin-film deposition process
KR20240000350A (ko) * 2021-04-26 2024-01-02 램 리써치 코포레이션 기판 지지부와 가스 분배 디바이스 사이의 갭을 측정하기 위한 장치들
US20230069081A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and system for adjusting the gap between a wafer and a top plate in a thin-film deposition process

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4908095A (en) 1988-05-02 1990-03-13 Tokyo Electron Limited Etching device, and etching method
US5210466A (en) 1989-10-03 1993-05-11 Applied Materials, Inc. VHF/UHF reactor system
US5448399A (en) 1992-03-13 1995-09-05 Park Scientific Instruments Optical system for scanning microscope
US5900103A (en) 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
US5716534A (en) 1994-12-05 1998-02-10 Tokyo Electron Limited Plasma processing method and plasma etching method
US5948704A (en) 1996-06-05 1999-09-07 Lam Research Corporation High flow vacuum chamber including equipment modules such as a plasma generating source, vacuum pumping arrangement and/or cantilevered substrate support
US5820723A (en) 1996-06-05 1998-10-13 Lam Research Corporation Universal vacuum chamber including equipment modules such as a plasma generating source, vacuum pumping arrangement and/or cantilevered substrate support
US5904487A (en) 1996-10-08 1999-05-18 Advanced Micro Devices, Inc. Electrode reshaping in a semiconductor etching device
US6075792A (en) 1997-06-16 2000-06-13 Interdigital Technology Corporation CDMA communication system which selectively allocates bandwidth upon demand
US6229264B1 (en) 1999-03-31 2001-05-08 Lam Research Corporation Plasma processor with coil having variable rf coupling
JP4578651B2 (ja) 1999-09-13 2010-11-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置、プラズマエッチング方法
US6377437B1 (en) * 1999-12-22 2002-04-23 Lam Research Corporation High temperature electrostatic chuck
US6350317B1 (en) 1999-12-30 2002-02-26 Lam Research Corporation Linear drive system for use in a plasma processing system
US6364958B1 (en) 2000-05-24 2002-04-02 Applied Materials, Inc. Plasma assisted semiconductor substrate processing chamber having a plurality of ground path bridges
WO2002059933A2 (en) 2001-01-22 2002-08-01 Tokyo Electron Limited Vertically translatable chuck assembly and method for a plasma reactor system
US6974523B2 (en) 2001-05-16 2005-12-13 Lam Research Corporation Hollow anode plasma reactor and method
US7713432B2 (en) 2004-10-04 2010-05-11 David Johnson Method and apparatus to improve plasma etch uniformity
KR20060079341A (ko) * 2004-12-30 2006-07-06 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 공정챔버의 수평 조절용 보조장치 및 이를 이용한수평 조절방법
US7431797B2 (en) 2006-05-03 2008-10-07 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with a dynamically adjustable plasma source power applicator
US7520999B2 (en) 2006-05-03 2009-04-21 Applied Materials, Inc. Method of processing a workpiece in a plasma reactor with dynamic adjustment of the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7419551B2 (en) 2006-05-03 2008-09-02 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with apparatus for dynamically adjusting the plasma source power applicator and the workpiece relative to one another
US7829815B2 (en) 2006-09-22 2010-11-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Adjustable electrodes and coils for plasma density distribution control
US7750818B2 (en) * 2006-11-29 2010-07-06 Adp Engineering Co., Ltd. System and method for introducing a substrate into a process chamber
US7732728B2 (en) 2007-01-17 2010-06-08 Lam Research Corporation Apparatuses for adjusting electrode gap in capacitively-coupled RF plasma reactor
JP2009054630A (ja) 2007-08-23 2009-03-12 Tokyo Electron Ltd シリンダ停止位置可変機構及びそれを備えた基板処理装置
US20090120584A1 (en) 2007-11-08 2009-05-14 Applied Materials, Inc. Counter-balanced substrate support
KR101659095B1 (ko) * 2008-02-08 2016-09-22 램 리써치 코포레이션 측방향 벨로우 및 비접촉 입자 밀봉을 포함하는 조정가능한 갭이 용량적으로 커플링되는 ｒｆ 플라즈마 반응기
US8257548B2 (en) 2008-02-08 2012-09-04 Lam Research Corporation Electrode orientation and parallelism adjustment mechanism for plasma processing systems
KR100994497B1 (ko) 2008-11-17 2010-11-15 엘아이지에이디피 주식회사 기판합착장치 및 이를 이용한 기판합착방법
US8313612B2 (en) * 2009-03-24 2012-11-20 Lam Research Corporation Method and apparatus for reduction of voltage potential spike during dechucking
US8597462B2 (en) * 2010-05-21 2013-12-03 Lam Research Corporation Movable chamber liner plasma confinement screen combination for plasma processing apparatuses
US8826855B2 (en) 2010-06-30 2014-09-09 Lam Research Corporation C-shaped confinement ring for a plasma processing chamber
US8895452B2 (en) 2012-05-31 2014-11-25 Lam Research Corporation Substrate support providing gap height and planarization adjustment in plasma processing chamber

Also Published As

Publication number Publication date
SG195469A1 (en) 2013-12-30
TW201405700A (zh) 2014-02-01
KR20130135158A (ko) 2013-12-10
SG10201509785VA (en) 2015-12-30
US8895452B2 (en) 2014-11-25
TWI663686B (zh) 2019-06-21
KR102009595B1 (ko) 2019-08-09
US20130323860A1 (en) 2013-12-05
TW201814827A (zh) 2018-04-16
USRE47275E1 (en) 2019-03-05
KR20180018614A (ko) 2018-02-21
TWI622120B (zh) 2018-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101826376B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버에서 갭 높이 및 평탄화 조정을 제공하는 기판 서포트
US11393710B2 (en) Wafer edge ring lifting solution
KR100392549B1 (ko) 플라즈마처리장치
US8858754B2 (en) Plasma processing apparatus
US12094752B2 (en) Wafer edge ring lifting solution
KR20190039896A (ko) 진공 처리 장치의 조립 방법
US7547860B2 (en) Microwave plasma processing apparatus for semiconductor element production
KR20190005750A (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102174730B1 (ko) 진공 처리 장치
US20050263070A1 (en) Pressure control and plasma confinement in a plasma processing chamber
CN103681304A (zh) 电容耦合等离子体处理装置中的喷头电极组件
US12049961B2 (en) Chamber body design architecture for next generation advanced plasma technology
US20220293452A1 (en) Lift pin mechanism
KR20210089787A (ko) 온도에 민감한 프로세스들을 위해 열적 커플링이 개선된 정전 척
TWI718674B (zh) 電漿處理裝置
KR20200051505A (ko) 배치대 및 기판 처리 장치
US20150041062A1 (en) Plasma processing chamber with removable body
JP6235293B2 (ja) プラズマ処理装置
KR100683255B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 배기 장치
TW202427553A (zh) 電漿處理裝置
KR20230092685A (ko) 포커스 링을 포함하는 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right