KR102204229B1 - 저압 리프트 핀 캐비티 하드웨어 - Google Patents

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마이클 토마스 니콜스
임매드 유시프
존 앤서니 3세 오'말레이
스티븐 이. 바바얀
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템에 관한 것이다. 펌핑 시스템은, 제1 펌프 경로, 제2 펌프 경로, 제1 밸브, 및 제2 밸브를 포함한다. 제1 펌프 경로는, 프로세싱 챔버의 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 배기 포트에 커플링한다. 제2 펌프 경로는, 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 진공배기 구역에 커플링한다. 제1 밸브는 제1 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제1 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 밸브는 제2 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제2 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다.

Description

저압 리프트 핀 캐비티 하드웨어
[0002] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 플라즈마 프로세싱 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템(pumping system)에 관한 것이다.
[0004] 전자 디바이스들, 이를테면, 평판 디스플레이들 및 집적 회로들은 보통, 기판 상에 층들이 증착되고 증착된 재료가 원하는 패턴들로 에칭되는 일련의 프로세스 단계들에 의해 제조된다. 프로세스 단계들은 보통, 물리 기상 증착(PVD: physical vapor deposition), 화학 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition), 플라즈마 강화 CVD(PECVD: plasma enhanced CVD), 및 다른 플라즈마 프로세싱을 포함한다. 구체적으로, 플라즈마 프로세스는 진공 챔버에 프로세스 가스 혼합물을 공급하는 것, 그리고 전기 또는 전자기 전력(RF 전력)을 인가하여 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 여기(excite)시키는 것을 포함한다. 플라즈마는 가스 혼합물을, 원하는 증착 또는 에칭 프로세스를 수행하는 이온 종(ion species)으로 분해한다.
[0005] 소정의 에칭 애플리케이션들에서, 프로세싱 장치는 매우 높은 바이어스 전력들로 구동되며, 그 매우 높은 바이어스 전력들은 기판을 지지하도록 구성된 하부 전극에서 큰 RF 전압들의 전개를 유발한다. 하부 전극은 하부 전극에 형성된 개구를 포함하며, 그 개구는 하부 전극을 통해 리프트 핀들이 통과하는 것을 가능하게 한다. 높은 RF 전압들은, 개구 내에서 높은 압력과 조합될 때, 하부 전극에서 원하지 않는 플라즈마 방전(즉, "점화(light up)") 또는 아킹(arcing)을 초래할 수 있으며, 이는 치명적인 장애를 야기할 수 있다. 종래의 시스템들은 프로세싱 동안에 개구 내의 압력을 낮추기 위해 개구와 펌프 사이에 펌프 경로를 형성한다. 그러나, 그러한 연속적인 펌핑은, 이를테면, 기판이 더 이상 존재하지 않을 때, 챔버 컴포넌트들의 부식을 초래할 수 있는 플라즈마 부산물들의 펌핑을 초래한다.
[0006] 따라서, 개선된 펌핑 시스템이 필요하다.
[0007] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템에 관한 것이다. 펌핑 시스템은, 제1 펌프 경로, 제2 펌프 경로, 제1 밸브, 및 제2 밸브를 포함한다. 제1 펌프 경로는 프로세싱 챔버의 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 배기 포트(exhaust port)에 커플링한다. 제2 펌프 경로는 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 진공배기 구역(evacuation region)에 커플링한다. 제1 밸브는 제1 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제1 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 밸브는 제2 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제2 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다.
[0008] 다른 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 장치가 본원에서 개시된다. 플라즈마 프로세싱 장치는, 덮개 어셈블리(lid assembly), 챔버 바디, 기판 지지 어셈블리, 배기 어셈블리, 배기 포트, 및 펌핑 시스템을 포함한다. 덮개 어셈블리와 챔버 바디는 프로세싱 구역을 인클로징한다. 기판 지지 어셈블리는 챔버 바디 내에 배치된다. 기판 지지 어셈블리는 기판 지지 어셈블리에 형성된 개구를 갖는다. 배기 어셈블리는 챔버 바디 내에 진공배기 구역을 정의한다. 챔버 바디는, 프로세싱 구역을 진공배기 구역과 유동적으로(fluidly) 연결시키는, 기판 지지 어셈블리의 중심 축을 중심으로 대칭적으로 배치된 복수의 통로들을 포함한다. 배기 포트는 챔버 바디를 통해 형성된다. 펌핑 시스템은, 제1 펌프 경로, 제2 펌프 경로, 제1 밸브, 및 제2 밸브를 포함한다. 제1 펌프 경로는 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 배기 포트에 커플링한다. 제2 펌프 경로는 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 진공배기 구역에 커플링한다. 제1 밸브는 제1 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제1 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 밸브는 제2 펌프 경로에 포지셔닝된다. 제2 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능하다.
[0009] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 본원에서 개시된다. 플라즈마 프로세싱 장치의 기판 지지 어셈블리의 개구와 플라즈마 프로세싱 장치의 배기 포트 사이에 정의된 제1 펌프 경로가 개방된다. 프로세싱 단계는 기판 상에서 수행된다. 제1 펌프 경로는 폐쇄되고, 그리고 기판 지지 어셈블리의 개구와 플라즈마 프로세싱 장치의 진공배기 구역 사이에 정의된 제2 펌프 경로가 개방된다. 세정 프로세스가 플라즈마 프로세싱 장치에서 수행된다.
[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 일 실시예에 따른, 개선된 펌핑 시스템을 갖는 프로세싱 챔버의 단면도를 예시한다.
[0012] 도 2는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 간략화된 도면을 예시한다.
[0013] 도 3은 일 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하는 방법의 흐름도이다.
[0014] 도 4는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 플랫폼을 예시한다.
[0015] 명확성을 위해, 도면들 사이에서 공통적인 동일한 엘리먼트들을 가리키기 위해 적용가능한 경우 동일한 도면부호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들은, 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
[0016] 도 1은 일 실시예에 따른, 리프트 핀 볼륨에 커플링된 펌핑 시스템(150)을 갖는 플라즈마 프로세싱 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 장치(100)는, 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 이온 주입 챔버 또는 다른 적절한 진공 프로세싱 챔버, 이를테면, 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 Sym3 프로세싱 챔버일 수 있다.
[0017] 플라즈마 프로세싱 장치(100)는 일반적으로, 소스 모듈(110), 챔버 바디 어셈블리(140), 및 배기 어셈블리(190)를 포함하며, 이들은 집합적으로, 프로세싱 구역(102) 및 진공배기 구역(104)을 인클로징한다. 실제로, 프로세싱 가스들은 프로세싱 구역(102) 내로 도입되고, RF 전력을 사용하여 플라즈마로 점화된다. 기판(105)은 기판 지지 어셈블리(160) 상에 포지셔닝되며, 기판(105) 상에서 플라즈마 프로세스, 이를테면, 에칭, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 주입, 플라즈마 어닐링, 플라즈마 처리, 저감, 또는 다른 플라즈마 프로세스들을 수행하기 위해 프로세싱 구역(102) 내에 생성된 플라즈마에 노출된다. 사용된(spent) 프로세싱 가스들 및 부산물들을 플라즈마 프로세스로부터 진공배기 구역(104)을 통해 제거하는 배기 어셈블리(190)에 의해 프로세싱 구역(102) 내에 진공이 유지된다.
[0018] 일 실시예에서, 소스 모듈(110)은 유도성으로 커플링된 플라즈마 소스일 수 있다. 소스 모듈(110)은 일반적으로, 챔버 바디 어셈블리(140)로부터 격리되고 챔버 바디 어셈블리(140)에 의해 지지되는 상부 전극(112)(또는 애노드) 및 상부 전극(112)을 인클로징하는 챔버 덮개(114)를 포함한다. 상부 전극(112)은 외측 코일 어셈블리(120) 및 내측 코일 어셈블리(122)를 포함할 수 있다. 외측 코일 어셈블리(120) 및 내측 코일 어셈블리(122)는 라디오 주파수(RF; radio frequency) 전력 소스(124)에 연결될 수 있다. 가스 유입 튜브(126)는 챔버 바디 어셈블리(140)의 중심 축(CA; central axis)을 따라 배치될 수 있다. 가스 유입 튜브는 프로세싱 구역(102)에 하나 이상의 프로세싱 가스들을 공급하기 위해 가스 소스(132)와 커플링될 수 있다.
[0019] 챔버 바디 어셈블리(140)는 프로세싱 환경들에 내성이 있는 전도성 재료로 제조된 챔버 바디(142)를 포함한다. 기판 지지 어셈블리(160)는 챔버 바디(142) 내에서 중심에 배치된다. 기판 지지 어셈블리는, 프로세싱 구역(102) 내에서, 중심 축을 중심으로 대칭적으로 기판(105)을 지지하도록 포지셔닝된다.
[0020] 프로세싱 구역(102)은, 기판(105)의 진입 및 제거를 가능하게 하는, 챔버 바디(142)에 배치된 슬릿 밸브 터널(141)을 통해 액세스된다. 상부 라이너 어셈블리(144)는 상부 라이너 어셈블리(144)를 통해 배치된 슬롯(151)을 가지며, 슬롯(151)은 슬릿 밸브 터널(141)과 매칭되어, 슬릿 밸브 터널(141)을 통한 기판(105)의 통과를 가능하게 한다. 챔버 바디 어셈블리(140)는 슬릿 밸브 도어 어셈블리(191)를 포함하며, 슬릿 밸브 도어 어셈블리(191)는, 슬릿 밸브 터널(141) 및 슬롯(151)을 밀봉하고 슬릿 밸브 도어(153)를 수직으로 후퇴(retract)시켜 슬릿 밸브 터널(141) 및 슬롯(151)을 통한 액세스를 가능하게 하기 위해, 슬릿 밸브 도어(153)를 수직으로 연장시키도록 포지셔닝되고 구성된 액추에이터(152)를 포함한다. 백킹 라이너들이 상부 라이너 어셈블리(144)의 슬롯들에 제공되고, 상부 라이너 어셈블리(144)의 슬롯들에 부착되고, 그리고 상부 라이너 어셈블리(144)의 슬롯들을 커버할 수 있다. 백킹 라이너들은 또한, 상부 라이너 어셈블리(144)와의 전기적 및 열적 접촉을 유지하게 위해 상부 라이너 어셈블리(144)와 전도성 접촉된다.
[0021] 기판 지지 어셈블리(160)는 일반적으로, 하부 전극(161)(또는 캐소드) 및 중공 페디스털(162)을 포함한다. 기판 지지 어셈블리(160)는, 중심 구역(156) 내에 배치되고 그리고 챔버 바디(142)에 의해 지지되는 중심 지지 부재(157)에 의해 지지된다. 하부 전극(161)은, 페디스털(162)을 통해 라우팅되는 매칭 네트워크(도시되지 않음) 및 케이블(도시되지 않음)을 통해 RF 전력 소스(124)에 커플링된다. RF 전력이 상부 전극(112) 및 하부 전극(161)에 공급될 때, 상부 전극(112)과 하부 전극(161) 사이에 형성되는 전기장은 프로세싱 구역(102) 내에 존재하는 프로세싱 가스들을 플라즈마로 점화시킨다.
[0022] 중심 지지 부재(157)는, 이를테면, 패스너들 및 O-링들(도시되지 않음)에 의해, 챔버 바디(142)에 밀봉된다. 하부 전극(161)은, 이를테면, 벨로우즈에 의해 중심 지지 부재(157)에 밀봉된다. 따라서, 중심 구역(156)은 프로세싱 구역(102)으로부터 밀봉되고, 대기압에서 유지될 수 있는 한편, 프로세싱 구역(102)은 진공 컨디션들에서 유지된다.
[0023] 작동 어셈블리(actuation assembly)(163)는 중심 구역(156) 내에 포지셔닝되고, 챔버 바디(142) 및/또는 중심 지지 부재(157)에 부착된다. 작동 어셈블리(163)는 액추에이터(164)(예컨대, 모터), 리드 스크루(lead screw)(165), 및 페디스털(162)에 부착된 너트(nut)(166)를 포함한다. 실제로, 액추에이터(164)는 리드 스크루(165)를 회전시키고, 이는 결국, 너트(166), 및 따라서 페디스털(162)을 상승시키거나 하강시킨다. 하부 전극(161)이 페디스털(162)에 의해 지지되기 때문에, 작동 어셈블리(163)는 챔버 바디(142), 중심 지지 부재(157), 및 상부 전극(112)에 대한 하부 전극(161)의 수직 이동을 제공한다. 프로세싱 구역(102) 내에서의 하부 전극(161)의 그러한 수직 이동은 하부 전극(161)과 상부 전극(112) 사이에 가변 갭(variable gap)을 제공하며, 이는, 하부 전극(161)과 상부 전극(112) 사이에 형성되는 전기장의 증가된 제어를 가능하게 하여서, 결과적으로, 프로세싱 구역(102) 내에서 형성되는 플라즈마의 밀도의 더 큰 제어를 제공한다. 게다가, 기판(105)이 하부 전극(161)에 의해 지지되기 때문에, 기판(105)과 샤워헤드 플레이트(116) 사이의 갭이 또한 변화되어서, 기판(105)에 걸친 프로세스 가스 분포의 더 큰 제어를 유발한다.
[0024] 기판 지지 어셈블리(160) 및 벨로우즈(158)를 프로세싱 구역(102) 내의 플라즈마로부터 보호하기 위해, 하부 전극(161)에 의해 지지되고 그리고 상부 라이너 어셈블리(144)의 내측 벽(149)과 중첩되는 플라즈마 스크린(159)이 또한 제공된다. 플라즈마 스크린(159)이 페디스털(162)에 커플링되고 페디스털(162)과 함께 수직으로 이동하기 때문에, 상부 라이너 어셈블리(144)의 내측 벽(149)과 플라즈마 스크린(159) 사이의 중첩은, 플라즈마 스크린(159)과 상부 라이너 어셈블리(144)가 결합해제(disengage)되게 하지 않으면서 그리고 페디스털(162) 아래의 구역의 노출이 프로세스 가스들에 노출되게 하지 않으면서, 페디스털(162)이 전체 범위의 모션을 겪게 하기에 충분하다.
[0025] 기판 지지 어셈블리(160)는 기판(105)의 로딩 및 언로딩을 가능하게 하기 위해 리프트 핀 어셈블리(167)를 더 포함한다. 리프트 핀 어셈블리(167)는 리프트 핀 플레이트(169)에 부착된 리프트 핀들(168)을 포함한다. 리프트 핀 플레이트(169)는 하부 전극(161) 내의 개구(170) 내에 배치되고, 리프트 핀들(168)은 개구(170)와 프로세싱 구역(102) 사이에 배치된 리프트 핀 홀들(171)을 통해 연장된다. 리프트 핀 플레이트(169)는, 하부 전극(161)의 애퍼처(173)를 통해 그리고 중공 페디스털(162) 내로 연장되는 리드 스크루(172)에 커플링된다. 액추에이터(195)(예컨대, 모터)는 페디스털(162) 상에 포지셔닝될 수 있다. 액추에이터(195)는 너트를 회전시키며, 이는 리드 스크루(172)를 전진(advance) 또는 후퇴(retract)시킨다. 리드 스크루(172)는 리프트 핀 플레이트(169)에 커플링된다. 따라서, 액추에이터(195)가, 리드 스크루(172)로 하여금 리프트 핀 플레이트(169)를 상승 또는 하강시키게 하기 때문에, 리프트 핀들(168)은 연장되거나 또는 후퇴된다. 따라서, 액추에이터(195)는, 하부 전극(161)의 수직 포지셔닝과 관계없이, 리프트 핀들(168)이 연장되거나 후퇴되는 것을 가능하게 한다. 리프트 핀들(168)의 그러한 별개의 작동을 제공함으로써, 기판(105)의 수직 포지셔닝은, 하부 전극(161)의 수직 포지셔닝과 별개로 변경되어, 기판(105)의 로딩 및 언로딩 둘 모두 동안뿐만 아니라 기판(105)의 프로세싱 동안에, 예컨대, 배면 가스(backside gas)가 기판 아래로부터 벗어나는(escape) 것을 가능하게 하기 위해 프로세싱 동안에 기판을 리프팅함으로써, 포지셔닝의 더 큰 제어를 가능하게 할 수 있다.
[0026] 기판 지지 어셈블리(160)는 펌핑 시스템(150)을 더 포함한다. 펌핑 시스템(150)은, 리프트 핀 홀들(171)을 통해 개구(170) 내로 누출될 수 있는 임의의 프로세싱 가스들을 펌핑하도록 구성된다. 소정의 에칭 애플리케이션들에서, 프로세싱 장치는 매우 높은 바이어스 전력들로 구동되는데, 그 매우 높은 바이어스 전력들은 하부 전극(161)에서 큰 RF 전압들의 전개를 초래한다. 높은 RF 전압들은, 개구(170) 내에서 높은 압력과 조합될 때, 하부 전극(161)에서 원하지 않는 플라즈마 방전(즉, "점화") 또는 아킹을 초래할 수 있으며, 이는 치명적인 장애를 야기할 수 있다. 종래의 펌핑 시스템들은, 개구(170)로부터 진공배기 구역(104)으로의 또는 개구(170)로부터 배기 포트(196)로의 단일 펌프 경로를 제공한다. 에칭 애플리케이션들에서 필요한 높은 바이어스 전력들 때문에, 개구(170) 내의 압력은 개구(170) 내의 기생 플라즈마의 형성을 최소화하도록 변조될 수 있다.
[0027] 제1 종래의 펌핑 시스템에서, 펌프 라인은, 개구(170) 내의 높은 압력으로부터 배기 포트(196)의 낮은 압력으로 저압 펌핑 경로를 생성하기 위해, 개구(170)와 배기 포트(196) 사이에 포지셔닝되었다. 이것이 저압 개구(170)를 적절하게 보장하였지만, 개구(170)로부터 배기 포트(196)로의 계속적인 펌핑은, (예컨대, 세정 프로세스들 동안) 기판이 더 이상 하부 전극 상에 존재하지 않을 때, 플라즈마 부산물들이 하부 전극(161)을 통해 펌핑되는 것을 초래하였다. 하부 전극(161)을 통한 플라즈마 부산물들의 펌핑은, 챔버 컴포넌트들, 이를테면, 밀봉부들, 하부 전극 그 자체, 및 펌프 경로를 따르는 밀봉 표면의 부식을 초래하였다.
[0028] 제2 종래의 펌핑 시스템에서, 배기 라인(vent line)은 개구(170)와 진공배기 구역(104) 사이에 포지셔닝되었다. 이것이 간략화된 펌핑 경로를 생성하였지만, 이러한 펌프 라인은 기판 프로세싱 동안에 개구(170) 내의 압력을 낮추는 문제를 해결하지 못했다. 예컨대, 개구(170)와 진공배기 구역(104) 사이에 펌프 라인을 커플링하는 것은, 기판이 존재하지 않는 프로세스들 동안에만 유익하였다. 그러한 구성은, 플라즈마 프로세싱 장치(100) 내의 압력이 더 이상 균등화되지 않을 때, 플라즈마 아킹 및 "점화들"을 초래하였다.
[0029] 개선된 펌핑 시스템(150)은, 제1 및 제2 종래의 펌핑 시스템들 둘 모두의 부작용들 없이, 제1 및 제2 종래의 펌핑 시스템들의 포지티브(positive)들을 달성한다. 도 2는 간략화된 버전의 플라즈마 프로세싱 장치(100)에 커플링된 개선된 펌핑 시스템(150)의 개략도를 예시한다. 개선된 펌핑 시스템(150)은 펌프 라인(174), 제1 밸브(202), 및 제2 밸브(204)를 포함한다. 펌프 라인(174)은 개구(170)와 제1 밸브(202)와 제2 밸브(204) 사이에 펌프 경로를 생성한다. 제2 펌프 라인(206)은 제1 밸브(202)와 배기 포트(196) 사이에서 연장되어, 제1 평행 펌프 경로(208)를 형성한다. 제1 밸브(202)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 제3 펌프 라인(214)은 제2 밸브(204)와 진공배기 구역(104) 사이에서 연장되어, 제2 평행 펌프 경로(212)를 형성한다. 제2 밸브(204)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 개선된 펌핑 시스템(150)은, 제1 밸브(202) 및 제2 밸브(204)에 커플링된 제어기(290)를 더 포함한다. 제어기(290)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 제1 밸브(202) 및 제2 밸브(204)의 스위칭을 제어하도록 구성된다.
[0030] 동작 시에, 기판이 하부 전극(161) 상에 포지셔닝되어 있는 동안, 제1 밸브(202)는 개방 상태에 있고, 제2 밸브(204)는 폐쇄 상태에 있다. 개방 상태에서, 제1 밸브(202)는 개구(170)로부터 배기 포트(196)로의 제1 펌프 경로(208)를 형성한다. 제1 펌프 경로(208)는, 개구(170) 내의 압력이 낮아지는 한편 높은 RF 전압들이 하부 전극(161)에서 전개되도록, 고압 개구(170)로부터 배기 포트(196) 내의 저압으로 저압 경로를 생성한다. 따라서, 플라즈마 아킹 및 점화의 기회들이 감소된다.
[0031] 기판이 더 이상 하부 전극(161) 상에 포지셔닝되어 있지 않을 때, 제어기(290)는 제1 밸브를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 스위칭하고 그리고 제2 밸브(204)를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 스위칭한다. 개방 상태에서, 제2 밸브(204)는 개구(170)로부터 진공배기 구역(104)으로의 제2 펌프 경로(212)를 형성한다. 플라즈마 부산물들을 하부 전극(161)을 통해 펌핑하기(이는 챔버 컴포넌트들의 부식을 초래할 수 있음) 보다는, 제2 펌프 경로(212)의 생성은, 개구(170)를 배기 포트(196)에 커플링함으로써, 개구(170) 내의 압력을 균등화한다.
[0032] 제1 펌프 경로(208)와 제2 펌프 경로(212) 사이의 스위칭은, 개선된 펌핑 시스템(150)이, 제1 종래의 펌프 시스템 및 제2 종래의 펌프 시스템의 모든 이익들을, 어느 시스템의 저하(downfall)들도 없이, 갖는 것을 가능하게 한다. 개선된 펌핑 시스템(150)은, 높은 RF 전압들 및 높은 압력을 갖는 에칭 프로세스들 동안에 하부 전극(161)의 개구(170) 내에서의 기생 플라즈마의 형성을 최소화하고, 그리고 기판이 챔버 내에 더 이상 존재하지 않을 때 챔버 컴포넌트들의 부식을 방지하는 둘 모두를 한다.
[0033] 도 1을 다시 참조하면, 기판 지지 어셈블리(160)는 또한, 기판 지지 어셈블리(160)를 통해 배치되고 그리고 가스 공급 라인(178)을 통해 불활성 가스 공급부(177)에 커플링되는 가스 포트(176)를 포함할 수 있다. 가스 공급부(177)는, 프로세싱 가스들이 기판(105)의 배면을 프로세싱하는 것을 방지하도록 돕기 위해, 불활성 가스, 이를테면, 헬륨을 가스 공급 라인(178) 및 가스 포트(176)를 통해 기판(105)의 배면에 공급한다. 가스 공급 라인(178)은 또한, 중공 페디스털(162)을 통해 라우팅되고, 그리고 복수의 액세스 튜브들(180) 중 하나를 통해 챔버 바디(142) 밖으로 라우팅된다.
[0034] 기판 지지 어셈블리(160)는, 프로세싱 동안에 하부 전극(161)에 온도 제어를 제공하기 위해, 열교환 유체 소스(198)로부터, 하부 전극(161) 내의 하나 이상의 열교환 채널들(도시되지 않음)로 라우팅되는 하나 이상의 유체 유입 라인들(179) 및 유체 배출 라인들(181)을 더 포함할 수 있다. 유체 유입 라인들(179) 및 유체 배출 라인들(181)은, 하부 전극(161)으로부터 중공 페디스털(162)을 통해 라우팅되고, 그리고 복수의 액세스 튜브들(180) 중 하나를 통해 챔버 바디(142) 밖으로 라우팅된다.
[0035] 하나 이상의 액세스 튜브들(180)은 챔버 바디 어셈블리(140)의 스포크(spoke)들(도시되지 않음) 내에 있다. 스포크들 및 액세스 튜브들(180)은, 도시된 바와 같은 스포크 패턴으로 플라즈마 프로세싱 장치(100)의 중심 축(CA)을 중심으로 대칭적으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 챔버 바디(142)의 외측으로부터 하부 전극(161)으로의 복수의 튜빙 및 케이블링의 공급을 가능하게 하기 위해, 3개의 동일한 액세스 튜브들(180)이 챔버 바디(142)를 통해 중심 구역(156) 내로 배치된다. 하부 전극(161)의 수직 이동을 가능하게 하기 위해, 액세스 튜브들(180) 각각을 통하는 개구(183)는 하부 전극(161)의 수직 이동과 거의 동일하다.
[0036] 하부 전극(161)으로의 케이블 라우팅을 추가로 가능하게 하기 위해, 케이블 라우팅은 복수의 액세스 튜브들(180) 사이에서 분할된다. 따라서, 하부 전극(161)의 이동을 가능하게 하기 위해 적절한 간극을 제공하면서 액세스 튜브들(180)의 사이즈를 최소화하기 위해, 챔버 바디(142) 외측으로부터 하부 전극(161)으로의 케이블링의 수 및 볼륨은 액세스 튜브들(180) 사이에서 분할된다.
[0037] 진공배기 통로들은, 중심 축(CA)을 중심으로 대칭적으로 상부 라이너 어셈블리(144)에 포지셔닝된다. 진공배기 통로들(188)은, 프로세싱 구역(102)으로부터 진공배기 구역(104)을 통해, 그리고 배기 포트(196)를 통해 챔버 바디(142) 밖으로, 가스들의 진공배기를 가능하게 한다. 배기 포트(196)는 챔버 바디 어셈블리(140)의 중심 축(CA)을 중심으로 센터링되어서, 가스들이 진공배기 통로들(188)을 통해 균등하게 인출(draw)된다. 진공배기 라이너들(187)은, 진공배기 동안에 챔버 바디(142)를 프로세싱 가스들로부터 보호하기 위해, 챔버 바디(142)에 제공된 진공배기 채널들(188)의 진공배기 통로들(188) 각각의 아래에 각각 포지셔닝될 수 있다. 진공배기 라이너들(187)은, 위에서 설명된 바와 같이, 상부 라이너 어셈블리(144)의 재료들과 유사한 재료들로 구성될 수 있다.
[0038] 배기 어셈블리(190)는 챔버 바디(142)의 최하부의 진공배기 구역(104) 근처에 포지셔닝된다. 배기 어셈블리는 진공 펌프(194)에 커플링된 스로틀 밸브(192)를 포함할 수 있다. 스로틀 밸브(192)는, 프로세싱 구역(102)으로부터 진공배기 통로들(188)을 통해, 그리고 중심에 로케이팅된 배기 포트(196)를 통해 챔버 밖으로 배기 가스들을 대칭적으로 인출되게 함으로써 프로세싱 구역(102) 내의 진공 컨디션들을 제어하여, 추가로, 프로세싱 구역(102) 내의 플라즈마 컨디션들의 더 큰 제어를 제공하기 위해, 진공 펌프(194)와 함께 사용되는 포핏 스타일 밸브(poppet style valve)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포핏 스타일 밸브는, 진공배기 가스들이 배기 포트(196)를 통해 인출되게 하는 균일한 360° 갭을 제공한다. 대조적으로, 종래의 댐퍼-스타일 스로틀 밸브들은 진공배기 가스들의 유동을 위해 불균일 갭을 제공한다. 예컨대, 댐퍼-스타일 밸브가 개방될 때, 밸브의 일 측은 밸브의 다른 측보다 더 많은 가스가 인출되게 한다. 따라서, 포핏 스타일 스로틀 밸브는, 플라즈마 프로세싱 챔버들 내에서 종래에 사용된 종래의 댐퍼-스타일 스로틀 밸브보다 가스 전도성을 스큐잉(skewing)하는 것에 대해 더 적은 영향을 미친다.
[0039] 플라즈마 프로세싱 장치(100)는 제어기(136)를 더 포함한다. 제어기(136)는 플라즈마 프로세싱 장치(100)의 프로세스 파라미터들을 제어하는 것을 돕도록 구성된다. 예컨대, 제어기(136)는, 프로세싱될 기판에 대해 최종 사용자에 의해 업로딩된 프로세스 레시피를 수행하도록 구성될 수 있다. 제어기(136)는 제어기(290)와 통신할 수 있어서, 펌핑 시스템(150)뿐만 아니라 프로세스 파라미터들의 효율적인 제어가 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(136) 및 제어기(290)는, 프로세스 파라미터들 및 펌핑 시스템(150) 둘 모두를 관리하도록 구성된 단일 제어기로 결합될 수 있다.
[0040] 도 3은 일 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 장치(예컨대, 플라즈마 프로세싱 장치(100)) 내에서 기판을 프로세싱하는 방법(300)을 예시하는 흐름도이다. 방법(300)은 블록(302)에서 시작되며, 블록(302)에서, 기판은 이미 플라즈마 프로세싱 장치(100) 내에 포지셔닝되어 있다. 프로세스 단계를 시작하기 전에, 제어기(290)는 제1 밸브(202)를 개방 포지션으로 구성하고 제2 밸브(204)를 폐쇄 포지션으로 구성한다. 따라서, 제어기(290)는, 고압 개구(170)로부터 저압 배기 포트(196)로의 제1 펌프 경로(208)를 개방하는 반면 개구(170)로부터 진공배기 구역(104)으로의 제2 펌프 경로(212)를 폐쇄한다. 그러한 구성은 개구(170) 내의 압력을 감소시키는 것을 돕는 한편, 높은 RF 전압들은 프로세스 단계 동안에 하부 전극(161)에서 전개된다.
[0041] 블록(304)에서, 플라즈마 프로세싱 장치(100) 내에 포지셔닝된 기판은 프로세스 단계를 겪는다. 예컨대, 기판은, 플라즈마 에칭 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 물리 기상 증착 프로세스, 플라즈마 처리 프로세스, 이온 주입 프로세스, 또는 임의의 다른 적절한 반도체 제조 프로세스 중 하나를 겪을 수 있다.
[0042] 블록(306)에서, 프로세스 단계가 완료된 후에, 기판은 디-척킹 프로세스를 겪는데, 디-척킹 프로세스는 기판을 하부 전극(161)으로부터 기계적으로 제거하는 것을 수반한다. 디-척킹 프로세스 동안, 제어기(290)는 제1 펌프 경로(208)와 제2 펌프 경로(212) 사이를 스위칭한다. 따라서, 제어기(290)는 제1 밸브(202)를 개방 포지션으로부터 폐쇄 포지션으로 구성하고, 제2 밸브(204)를 폐쇄 포지션으로부터 개방 포지션으로 구성한다. 따라서, 개구(170) 내의 압력은 균등화된다.
[0043] 블록(308)에서, 기판이 플라즈마 프로세싱 장치(100)로부터 제거된 후에, 장치는 세정 프로세스를 겪는다. 제어기(290)는 제1 밸브(202)를 폐쇄 포지션으로 그리고 제2 밸브(204)를 개방 포지션으로 유지한다. 따라서, 펌핑 시스템(150)은 플라즈마 부산물들을 하부 전극(161)을 통해 펌핑하지 않는다. 이는, 유동 경로 내의 챔버 컴포넌트에 대한 부식을 방지하는 것을 돕는다.
[0044] 제1 펌프 경로(208)와 제2 펌프 경로(212) 사이의 스위칭은, 개선된 펌핑 시스템(150)이, 제1 종래의 펌프 시스템 및 제2 종래의 펌프 시스템의 모든 이익들을, 어느 시스템의 저하들도 없이, 갖는 것을 가능하게 한다. 개선된 펌핑 시스템(150)은, 높은 RF 전압들 및 높은 압력을 갖는 에칭 프로세스들 동안에 하부 전극(161)의 개구(170) 내에서의 기생 플라즈마의 형성을 최소화하고, 그리고 기판이 챔버 내에 더 이상 존재하지 않을 때 챔버 컴포넌트들의 부식을 방지하는 둘 모두를 한다.
[0045] 도 4는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 플랫폼(400)을 예시한다. 컴퓨팅 플랫폼(400)은 제어기(290) 및 제어기(136)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제어기(290)는 프로세서(402), 메모리(404), 저장소(406), 및 네트워크 인터페이스(408)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기(290)는 제어기(290)에 커플링된 하나 이상의 I/O 디바이스들(410)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(402)는, 단일 프로세서, 다수의 프로세서들, 다수의 프로세싱 코어들을 갖는 단일 프로세서 등을 나타내도록 포함된다.
[0046] 메모리(404)는 프로그램 코드(422)를 포함한다. 프로그램 코드(422)는 펌핑 시스템(150)을 관리하는 명령들을 수행하도록 구성된다. 예컨대, 프로그램 코드(422)는, 플라즈마 프로세싱 장치(100)의 상태에 기반하여 제1 펌프 경로(208)와 제2 펌프 경로(212) 사이의 스위칭을 수행하도록 구성된다. 예컨대, 제어기(290)는 그러한 상태를 결정하기 위해 제어기(136)와 통신할 수 있다.
[0047] 저장소(406)는 디스크 드라이브 저장소일 수 있다. 단일 유닛으로서 도시되어 있지만, 저장소(406)는 고정형 및/또는 제거가능 저장 디바이스들, 이를테면, 고정형 디스크 드라이브들, 제거가능 메모리 카드들, 광학 저장소, 네트워크 부착 저장소(NAS; network attached storage), 또는 저장-영역-네트워크(SAN; storage-area-network)의 조합일 수 있다. 네트워크 인터페이스(408)는, 제어기가 네트워크(405)를 통해 다른 컴퓨터들, 이를테면, 예컨대, 제어기(136)와 통신하는 것을 가능하게 하는 임의의 타입의 네트워크 통신들일 수 있다.
[0048] 제어기(136)는 프로세서(452), 메모리(454), 저장소(456), 및 네트워크 인터페이스(458)를 포함한다. 프로세서(452)는 메모리(454)에 저장된 프로그래밍 명령들, 이를테면, 프로그램 코드(462)를 리트리브하고 실행한다. 프로세서(452)는, 단일 프로세서, 다수의 프로세서들, 다수의 프로세싱 코어들을 갖는 단일 프로세서 등을 나타내도록 포함된다.
[0049] 메모리(454)는 프로그램 코드(462) 및 프로세스 레시피(464)를 포함한다. 프로그램 코드(422)는 메모리(454)에 저장된 프로세스 레시피(464)를 수행하도록 구성된다. 예컨대, 프로그램 코드(462)는, 플라즈마 에칭 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 물리 기상 증착 프로세스, 플라즈마 처리 프로세스, 이온 주입 프로세스, 또는 임의의 다른 적절한 반도체 제조 프로세스 중 하나에 관한 프로세스 레시피(464)를 수행하도록 구성된다.
[0050] 저장소(456)는 디스크 드라이브 저장소일 수 있다. 단일 유닛으로서 도시되어 있지만, 저장소(456)는 고정형 및/또는 제거가능 저장 디바이스들, 이를테면, 고정형 디스크 드라이브들, 제거가능 메모리 카드들, 광학 저장소, 네트워크 부착 저장소(NAS), 또는 저장-영역-네트워크(SAN)의 조합일 수 있다. 네트워크 인터페이스(458)는, 제어기(136)가 네트워크(405)를 통해 다른 컴퓨터들, 이를테면, 예컨대, 제어기(290)와 통신하는 것을 가능하게 하는 임의의 타입의 네트워크 통신들일 수 있다.
[0051] 전술한 바가 특정 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템으로서,
    프로세싱 챔버의 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 프로세싱 챔버의 배기 포트(exhaust port)에 커플링하는 제1 펌프 경로;
    상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 프로세싱 챔버의 진공배기 구역(evacuation region)에 커플링하는 제2 펌프 경로;
    상기 제1 펌프 경로에 포지셔닝된 제1 밸브 ― 상기 제1 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능함 ―; 및
    상기 제2 펌프 경로에 포지셔닝된 제2 밸브를 포함하며,
    상기 제2 밸브는 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 구성가능한,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 커플링하는 제1 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 밸브를 상기 플라즈마 프로세싱 장치의 배기 포트에 커플링하여 제1 펌프 경로를 형성하는 제2 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 밸브를 상기 프로세싱 챔버의 진공배기 구역에 커플링하여 제2 펌프 경로를 형성하는 제2 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 상기 제1 상태에 있고 그리고 상기 제2 밸브는 상기 제2 상태에 있는,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 상태는, 상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 배기 포트에 유동적으로(fluidly) 커플링하는 개방 상태이고, 그리고 상기 제2 상태는, 상기 기판 지지 어셈블리와 상기 진공배기 구역 사이의 유체 연통(fluid communication)을 허용하지 않는 폐쇄 상태인,
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템.
  7. 플라즈마 프로세싱 장치로서,
    프로세싱 구역을 인클로징하는, 덮개 어셈블리(lid assembly) 및 챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 배치된 기판 지지 어셈블리 ― 상기 기판 지지 어셈블리는 상기 기판 지지 어셈블리에 형성된 개구를 가짐 ―;
    상기 챔버 바디 내에 진공배기 구역을 정의하는 배기 어셈블리 ― 상기 챔버 바디는, 상기 프로세싱 구역을 상기 진공배기 구역과 유동적으로 연결시키는, 상기 기판 지지 어셈블리의 중심 축을 중심으로 대칭적으로 배치된 복수의 통로들을 포함함 ―;
    상기 챔버 바디를 통해 형성된 배기 포트; 및
    플라즈마 프로세싱 장치를 위한 펌핑 시스템을 포함하며,
    상기 펌핑 시스템은,
    상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 프로세싱 챔버의 배기 포트에 커플링하는 제1 펌프 경로;
    상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 프로세싱 챔버의 진공배기 구역에 커플링하는 제2 펌프 경로;
    상기 제1 펌프 경로에 포지셔닝된 제1 밸브 ― 상기 제1 밸브는 제1 상태와 제2 상태 사이에서 구성가능함 ―; 및
    상기 제2 펌프 경로에 포지셔닝된 제2 밸브를 포함하며,
    상기 제2 밸브는 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 구성가능한,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기판 지지 어셈블리는,
    지지 페디스털; 및
    하부 전극을 포함하며,
    상기 개구는 상기 하부 전극에 형성되는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 커플링하는 제1 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 밸브를 상기 플라즈마 프로세싱 장치의 배기 포트에 커플링하여 제1 펌프 경로를 형성하는 제2 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 밸브를 상기 프로세싱 챔버의 진공배기 구역에 커플링하여 제2 펌프 경로를 형성하는 제2 펌프 라인을 더 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 커플링된 제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 제1 밸브를 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 스위칭하도록 그리고 상기 제2 밸브를 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 스위칭하도록 구성되는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 밸브는 상기 제1 상태에 있고 그리고 상기 제2 밸브는 상기 제2 상태에 있는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 상태는, 상기 기판 지지 어셈블리의 개구를 상기 배기 포트에 유동적으로 커플링하는 개방 상태이고, 그리고 상기 제2 상태는, 상기 기판 지지 어셈블리와 상기 진공배기 구역 사이의 유체 연통을 허용하지 않는 폐쇄 상태인,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  15. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    플라즈마 프로세싱 장치의 기판 지지 어셈블리의 개구와 상기 플라즈마 프로세싱 장치의 배기 포트 사이에 정의된 제1 펌프 경로를 개방하는 단계;
    상기 기판 상에서 프로세싱 단계를 수행하는 단계;
    상기 제1 펌프 경로를 폐쇄하고, 그리고 상기 기판 지지 어셈블리의 개구와 상기 플라즈마 프로세싱 장치의 진공배기 구역 사이에 정의된 제2 펌프 경로를 개방하는 단계; 및
    상기 플라즈마 프로세싱 장치에서 세정 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
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