KR102392065B1 - 개선된 유동 균일성/가스 컨덕턴스로 가변 프로세스 볼륨을 처리하기 위한 대칭적 챔버 본체 설계 아키텍처 - Google Patents

개선된 유동 균일성/가스 컨덕턴스로 가변 프로세스 볼륨을 처리하기 위한 대칭적 챔버 본체 설계 아키텍처 Download PDF

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Abstract

본 개시는 일반적으로, 가변 프로세스 볼륨과 개선된 유동 컨덕턴스 및 균일성을 제공하기 위한 모듈러 설계를 갖는 프로세스 챔버들에 관한 것이다. 본 개시에 따른 모듈러 설계는 단순화된 챔버 구조로 개선된 프로세스 균일성 및 대칭성을 달성한다. 모듈러 설계는 본 개시에 따른 모듈러 프로세스 챔버에서 하나 또는 그보다 많은 모듈들을 교체함으로써, 다양한 프로세스들을 수행하거나 다양한 크기들의 기판들을 프로세싱하는 융통성을 추가로 제공한다.

Description

개선된 유동 균일성/가스 컨덕턴스로 가변 프로세스 볼륨을 처리하기 위한 대칭적 챔버 본체 설계 아키텍처{SYMMETRIC CHAMBER BODY DESIGN ARCHITECTURE TO ADDRESS VARIABLE PROCESS VOLUME WITH IMPROVED FLOW UNIFORMITY/GAS CONDUCTANCE}
[0001] 본 개시의 실시예들은 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시의 실시예들은, 가변 프로세스 볼륨과 개선된 유동 컨덕턴스 및 균일성을 제공하기 위한 모듈러 설계를 갖는 프로세스 챔버에 관한 것이다.
[0002] 평판 디스플레이들 및 집적 회로들과 같은 전자 디바이스들은 흔히, 기판 상에 층들이 증착되고 증착된 재료가 원하는 패턴들로 에칭되는 일련의 프로세스들에 의해 제조된다. 프로세스들은 흔히 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 무선 주파수(radio frequency) 전력(RF 전력)을 인가하여 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 여기(excite)하는 것을 포함한다. 플라즈마는 가스 혼합물을 원하는 증착 또는 에칭 프로세스들을 수행할 이온 종으로 분해한다.
[0003] 플라즈마 프로세스들 동안 접하게 되는 한 가지 문제점은 프로세싱 동안 기판 표면 위에 균일한 플라즈마 밀도를 안정시키는(establish) 것과 연관된 어려움인데, 이는 기판의 중심 영역과 에지 영역들 사이의 불균일한 프로세싱으로 이어진다. 균일한 플라즈마 밀도를 안정시키는 데 있어서의 어려움은, 물리적 프로세스 챔버 설계의 비대칭성들로 인한, 자연 전류, 가스 유동 및 열 분포의 왜곡들이 원인이 될 수도 있다. 이러한 왜곡들은 불균일한 플라즈마 밀도를 야기하는 것은 물론, 다른 프로세싱 변수들 또는 "노브(knob)들"을 사용하여 중심-에지 플라즈마 균일성을 제어하는 것을 어렵게 한다.
[0004] 프로세스 볼륨, 기판과 가스 분배 샤워헤드 간의 거리와 같은 최적 프로세스 파라미터들은 일반적으로 프로세스들마다 서로 다르다. 예를 들어, 컨덕터 층을 에칭하거나, 유전체 층을 에칭하거나 또는 포토레지스트 층을 스트립핑할 때 서로 다른 프로세스 볼륨들이 바람직하다. 서로 다른 프로세스들을 충족시키기 위해, 다수의 프로세스 챔버들이 필요할 수도 있으며, 이는 소유 비용을 증가시킨다.
[0005] 따라서 가변 프로세스 볼륨, 개선된 유동 컨덕턴스 및 개선된 프로세스 균일성을 가능하게 하는 프로세스 챔버에 대한 필요성이 존재한다.
[0006] 본 개시의 실시예들은, 가변 프로세스 볼륨, 개선된 유동 컨덕턴스 및 개선된 프로세스 균일성을 제공하기 위한 모듈러 설계를 갖는 프로세스 챔버에 관한 것이다.
[0007] 일 실시예는 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다. 이 장치는 프로세스 영역을 둘러싸는 프로세스 모듈, 및 프로세스 모듈에 부착된 유동 모듈을 포함한다. 유동 모듈은 진공배기(evacuation) 채널들 및 대기 볼륨(atmosphere volume)을 한정(define)한다. 진공배기 채널들은 유동 모듈에 부착된 배기 시스템과 프로세스 모듈의 프로세스 영역을 연결한다. 이 장치는 추가로, 지지판 및 샤프트를 포함하는 기판 지지 어셈블리를 포함한다. 지지판은 그 지지판 내에 기판을 지지하도록 프로세스 영역에 배치되고, 샤프트는 프로세스 모듈의 프로세싱 영역에서부터 유동 모듈의 대기 볼륨까지 연장한다.
[0008] 다른 실시예는 프로세스 챔버에 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈을 제공한다. 유동 모듈은 프로세스 챔버의 챔버 본체와 연결되도록 형상화된 외벽(outer wall), 내벽(inner wall), 외벽과 내벽 사이에 연결된 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽(radial wall)들, 및 바닥벽(bottom wall)을 포함한다. 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 내벽과 외벽 사이에 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들이 한정된다. 바닥벽은 내벽 및 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 커플링된다. 내벽, 바닥벽 및 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 대기 볼륨이 한정된다.
[0009] 다른 실시예는 플라즈마 프로세스 챔버를 제공한다. 플라즈마 프로세스 챔버는 프로세스 영역을 둘러싸는 챔버 본체를 포함하는 프로세스 모듈, 중심축을 따라 배치되는 기판 지지 어셈블리를 포함한다. 플라즈마 프로세스 챔버는 프로세스 영역 위에서 챔버 본체 위에 배치된 소스 모듈을 더 포함한다. 소스 모듈은 기판 지지 어셈블리와 대향하는 상부 전극을 포함한다. 플라즈마 프로세스 챔버는 프로세스 모듈 아래에 배치된 유동 모듈 및 유동 모듈에 부착된 배기 모듈을 더 포함한다. 유동 모듈은 진공배기 채널들 및 대기 볼륨을 한정한다. 진공배기 채널들은 프로세스 모듈의 프로세스 영역에 연결된다. 대기 볼륨은 기판 지지 어셈블리의 샤프트를 수용한다. 배기 모듈은 유동 모듈의 진공배기 채널들과 유체 소통한다.
[0010] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나 첨부된 도면들은 본 개시의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 1b는 프로세스 모듈과 유동 모듈을 보여주는, 도 1a의 플라즈마 프로세스 챔버의 개략적인 부분 분해도이다.
[0013] 도 1c는 기판 지지 어셈블리가 제거된, 프로세스 모듈과 유동 모듈의 개략적인 상면도이다.
[0014] 도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 유동 모듈의 개략적인 상면 사시도이다.
[0015] 도 2b는 도 2a의 유동 모듈의 개략적인 저면 사시도이다.
[0016] 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 섀시(chassis)의 개략적인 사시도이다.
[0017] 도 4a - 도 4c는 본 개시의 실시예들에 따른, 다양한 모듈들로부터 조립된 프로세스 챔버들의 개략적인 단면도들이다.
[0018] 이해를 쉽게 하기 위해, 가능한 경우에는 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하는 데 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 엘리먼트들은 특정한 설명 없이 다른 실시예들에 유리하게 이용될 수도 있다는 점이 고려된다.
[0019] 본 개시는 일반적으로, 가변 프로세스 볼륨들, 개선된 유동 컨덕턴스 및/또는 프로세스 균일성을 제공하기 위한 모듈러 설계를 갖는 프로세스 챔버들에 관한 것이다. 본 개시에 따른 모듈러 설계는 단순화된 챔버 구조로 개선된 프로세스 균일성 및 대칭성을 달성한다. 모듈러 설계는 모듈러 프로세스 챔버의 하나 또는 그보다 많은 모듈들을 교체함으로써, 다양한 프로세스들을 수행하거나 다양한 크기들의 기판들을 프로세싱하기 위한 융통성을 추가로 제공한다.
[0020] 도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 플라즈마 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 플라즈마 프로세스 챔버(100)는 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 이온 주입 챔버, 또는 다른 적당한 진공 프로세싱 챔버일 수도 있다.
[0021] 플라즈마 프로세스 챔버(100)는 다수의 모듈들로부터 조립될 수 있다. 모듈러 설계는 플라즈마 프로세스 챔버(100)가 다양한 프로세스 요건들을 충족할 수 있게 한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세스 챔버(100)는 소스 모듈(102), 프로세스 모듈(104), 유동 모듈(106) 및 배기 모듈(108)을 포함할 수 있다. 소스 모듈(102), 프로세스 모듈(104) 및 유동 모듈(106)이 단체로 프로세싱 영역(112)을 둘러싼다. 동작 중에, 기판(116)이 기판 지지 어셈블리(118) 상에 포지셔닝되어, 프로세싱 영역(112)에서 발생되는 플라즈마와 같은 프로세스 환경에 노출될 수 있다. 플라즈마 프로세스 챔버(100)에서 수행될 수 있는 예시적인 프로세스는 에칭, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 주입, 플라즈마 어닐링, 플라즈마 처리, 저감(abatement), 또는 다른 플라즈마 프로세스들을 포함할 수도 있다. 유동 모듈(106)에 의해 한정된 진공배기 채널들(114)을 통한 배기 모듈(108)로부터의 흡입에 의해 프로세싱 영역(112)에서 진공이 유지될 수 있다.
[0022] 프로세싱 영역(112)과 진공배기 채널들(114)은 대칭적인 전류, 가스 유동 및 열 유동을 제공하여 균일한 프로세스 상태들을 안정시키도록 중심축(110)에 관해 실질적으로 대칭이다.
[0023] 도 1a에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 소스 모듈(102)은 용량 결합 플라즈마 소스일 수도 있다. 소스 모듈(102)은, 절연체(122)에 의해 프로세스 모듈(104)로부터 절연되어 프로세스 모듈(104)에 의해 지지되는 상부 전극(120)(또는 애노드)을 포함할 수 있다. 상부 전극(120)은 전열판(130)에 부착된 샤워헤드판(128)을 포함할 수 있다. 상부 전극(120)은 가스 유입구 튜브(126)를 통해 가스 소스(132)에 연결될 수 있다. 샤워헤드판(128), 전열판(130) 및 가스 유입구 튜브(126)는 모두, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 무선 주파수(RF) 전도성 재료로 제조될 수 있다. 상부 전극(120)은 전도성 가스 유입구 튜브(126)를 통해 RF 전원(124)에 커플링될 수 있다. RF 전력과 프로세싱 가스들 모두가 대칭적으로 제공되도록 전도성 가스 유입구 튜브(126)는 플라즈마 프로세스 챔버(100)의 중심축(110)과 동축일 수도 있다.
[0024] 위에서는 용량성 플라즈마 소스가 설명되지만, 소스 모듈(102)은 프로세스 요건에 따라 임의의 적당한 가스/플라즈마 소스일 수도 있다. 예를 들어, 소스 모듈(102)은 유도 결합 플라즈마 소스, 원격 플라즈마 소스 또는 마이크로파 플라즈마 소스일 수도 있다.
[0025] 프로세스 모듈(104)은 소스 모듈(102)에 커플링된다. 프로세스 모듈(104)은 프로세스 영역(112)을 둘러싸는 챔버 본체(140)를 포함할 수 있다. 챔버 본체(140)는 프로세싱 환경들에 대해 저항력이 있는 전도성 재료, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스 스틸로 제조될 수 있다. 기판 지지 어셈블리(118)는 챔버 본체(140) 내에서 중앙에 배치되어 프로세스 영역(112)에서 중심축(110)에 관해 대칭적으로 기판(116)을 지지하도록 포지셔닝될 수 있다.
[0026] 기판(116)의 통과들을 가능하게 하도록 챔버 본체(140)를 관통해 슬릿 밸브 개구(142)가 형성될 수 있다. 슬릿 밸브 개구(142)를 선택적으로 개폐하도록 챔버 본체(140) 바깥쪽에 슬릿 밸브(144)가 배치될 수도 있다.
[0027] 일 실시예에서, 챔버 본체(140)의 상단 부분 내에 상부 라이너 어셈블리(146)가 배치되어 프로세스 환경으로부터 챔버 본체(140)를 차폐할 수도 있다. 상부 라이너 어셈블리(146)는 챔버 본체(140) 안에 형성된, 슬릿 밸브 개구(142)에 대응하는 개구(148)를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 상부 라이너 어셈블리(146)는 슬릿 밸브 개구(142)에 의해 야기된 챔버 본체(140)의 비대칭성을 보상하여, 플라즈마 프로세스 챔버(100) 내에서 프로세스 영역(112)의 대칭성을 야기하도록, 중심축(110)에 관해 대칭적으로 형성된 둘 또는 그보다 많은 개구들(148)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 라이너 어셈블리(146)는 서로 120도 떨어져 형성된 3개의 동일한 개구들(148)을 갖는 원통형 벽일 수도 있다. 상부 라이너 어셈블리(146)는 프로세스 호환성이 있는 전도성 재료, 예컨대 알루미늄, 스테인리스 스틸 및/또는 산화이트륨(예를 들어, 산화이트륨 코팅 알루미늄)으로 구성될 수도 있다.
[0028] 일 실시예에서는, 챔버 본체(140) 및 상부 라이너 어셈블리(146)에 대한 온도 제어를 제공하여 플라즈마 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 대칭성 및 프로세스 영역(112)에 제공되는 플라즈마의 대칭성을 강화하도록 챔버 본체(140)에 냉각 채널들(150)이 형성될 수도 있다.
[0029] 유동 모듈(106)이 프로세스 모듈(104)에 부착된다. 유동 모듈(106)은 프로세스 모듈(104)에 한정된 프로세스 영역(112)과 배기 모듈(108) 사이에 유동 경로들을 제공한다. 유동 모듈(106)은 또한, 기판 지지 어셈블리(118)와 플라즈마 프로세스 챔버(100) 외부의 대기 환경 간의 인터페이스를 제공한다.
[0030] 도 1b는 프로세스 모듈(104)과 유동 모듈(106)의 어셈블리를 보여주는 플라즈마 프로세스 챔버(100)의 개략적인 부분 분해도이다. 도 1c는 기판 지지 어셈블리(118)가 제거된, 프로세스 모듈(104)과 유동 모듈(106)의 개략적인 상면도이다. 유동 모듈(106)은 높이(107)를 갖는다. 높이(107)는 프로세스 요건들에 의해 지시된 가변 볼륨의 정도 또는 수직 이동의 양에 따라 선택될 수 있다. 이에 따라, 특정 프로세스를 위한 프로세스 챔버를 만들어낼 때, 프로세스 요건들을 충족하도록 적당한 높이를 갖는 유동 모듈이 선택될 수 있다. 유동 모듈은, 다른 프로세스를 위한 프로세스 챔버를 구성할 때, 다른 높이를 갖는 다른 유동 모듈로 교체될 수도 있다.
[0031] 유동 모듈(106)은 외벽(160), 내벽(162), 내벽(162)과 외벽(160)을 연결하는 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164), 및 내벽(162)과 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164)에 부착된 바닥벽(166)을 포함한다. 외벽(160)은 각각의 쌍의 방사벽들(164) 사이에 형성된 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들(170)을 포함할 수 있다. 내벽(162)과 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164) 위에 섀시(154)가 밀봉하여 배치될 수 있다. 관통 홀들(170)은 내벽(162)에 의해 한정된 대기 볼륨(168)을 외부 환경과 연결하여, 전기 연결, 가스 연결, 냉각 유체 연결과 같은 유틸리티 연결들을 제공한다. 섀시(154)는 기판 지지 어셈블리(118)를 수용하기 위한 중심 개구(158) 포함할 수 있다.
[0032] 유동 모듈(106)의 외벽(160)은 프로세스 모듈(104)의 챔버 본체(140)와 매칭하도록 형상화된다. 일 실시예에서, 외벽(160)은 챔버 본체(140) 상의 플랜지(134)에 대응하는 플랜지(136)를 포함할 수 있다. 플랜지(134)와 플랜지(136)를 고정하여 유동 모듈(106)을 프로세스 모듈(104)에 커플링하는 데 복수의 볼트들(138)이 사용될 수 있다. 일 실시예에서는, 챔버 본체(140)의 플랜지(134)와 외벽(160)의 플랜지(136) 사이에 시일(seal)(152)이 배치되어 그 사이에 진공 시일을 형성할 수도 있다. 시일(152)은 o-링 또는 다른 타입의 시일일 수도 있다. 일 실시예에서는, 균일하고 대칭적인 RF 접지 귀로를 위해 유동 모듈(106)과 프로세스 모듈(104) 사이에 RF 접지 개스킷(172)이 배치되어 이들 사이의 솔리드 접촉을 제공할 수도 있다.
[0033] 내벽(162), 바닥벽(166), 방사벽들(164) 및 섀시(154)는 외벽(160) 내의 볼륨을 진공배기 채널들(114)과 대기 볼륨(168)으로 나눈다. 진공배기 채널들(114)은 프로세스 모듈(104)의 프로세스 영역(112)과 연결된다. 섀시(154)의 아랫면(154a)은, 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164)과 내벽(162)의 윗면(164a) 상에 형성된 (도 1c에 도시된) 홈(164b)과 매칭하는 홈(154b)을 포함할 수 있다. 홈들(154b, 164b)에는 시일(156)이 배치되어 진공배기 채널들(114)과 대기 볼륨(168) 사이의 진공 시일을 제공할 수도 있다. 시일(156)은 o-링 또는 다른 타입의 시일일 수도 있다.
[0034] 외벽(160)과 내벽(162)은 동심 배열된 원통형 벽들일 수도 있다. 조립될 때, 외벽(160)과 내벽(162)의 중심축은 플라즈마 프로세스 챔버(100)의 중심축(110)과 일치한다. 내벽(162)과 외벽(160) 사이에 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164)이 배열되어 이들 사이의 공간을 진공배기 채널들(114)과 관통 홀들(170)로 나눈다. 일 실시예에서, 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들(164)은 진공배기 채널들(114)이 중심축(110)에 관해 대칭이 되도록 배열된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 유동 모듈(106)은, 서로 120도 떨어지게 배치되어 중심축(110)에 대해 대칭인 3개의 진공배기 채널들(114)을 형성하는 세 쌍의 방사벽들(164)을 포함할 수 있다. 진공배기 채널들(114)의 대칭 배열은 프로세싱 영역(112)으로부터 가스들의 대칭적인 제거를 촉진하여, 기판(116)에 걸친 가스들의 대칭적인 유동을 야기한다. 또한, 진공배기 채널들(114)과 방사벽들(164)의 대칭적인 포지셔닝은 플라즈마 프로세스 챔버(100)에서 열 분포 및 전기 컨덕턴스의 대칭성을 촉진시킨다.
[0035] 배기 모듈(108)은 대칭적 유동 밸브(180) 및 대칭적 유동 밸브(180)에 부착된 진공 펌프(182)를 포함한다. 대칭적 유동 밸브(180)는 진공배기 채널들(114)에 연결되어 플라즈마 프로세스 챔버(100)에서 대칭적이고 균일한 유동을 제공한다.
[0036] 기판 지지 어셈블리(118)는 기판(116)을 중심축(110)에 관해 대칭적으로 포지셔닝하도록 중심축(110)을 따라 포지셔닝된다. 기판 지지 어셈블리(118)는 섀시(154)에 의해 지지된다. 기판 지지 어셈블리(118)는, 프로세스 영역(112)에 배치된, 지지판(174), 기초판(176), 및 섀시(154)의 중심 개구(158)를 관통하여 배치된 중공 샤프트(178)를 포함한다. 벨로즈(bellows)(184)가 기초판(176)과 섀시(154) 사이를 연결하며 중공 샤프트(178)를 둘러쌀 수도 있다. 벨로즈(184)는 기판 지지 어셈블리(118)가 중심축(110)을 따라 수직으로 이동할 수 있게 하며 유동 모듈(106)의 대기 볼륨(168)과 프로세스 모듈(104)의 프로세스 영역(112) 사이에 진공 시일을 제공한다.
[0037] 지지판(174)은 척킹(chucking) 전극(186)을 갖는 정전 척일 수도 있다. 지지판(174)은 또한, 프로세싱 동안 기판(116)을 가열하기 위한 가열 엘리먼트(188)를 포함할 수도 있다. 기초판(176)은 그 안에 형성된 냉각 채널들(190)을 포함할 수도 있다. 척킹 전극(186)은, 중공 샤프트(178), 대기 볼륨(168) 및 관통 홀들(170) 중 하나의 관통 홀을 통해 바이어스 전원(187)에 연결될 수 있다. 가열 엘리먼트(188)는, 중공 샤프트(178), 대기 볼륨(168) 및 관통 홀들(170) 중 하나의 관통 홀을 통해 가열 전원(189)에 연결될 수 있다. 냉각 채널들(190)은, 중공 샤프트(178), 대기 볼륨(168) 및 관통 홀들(170) 중 하나의 관통 홀을 통해 냉각 유체 소스(191)에 연결될 수 있다.
[0038] 일 실시예에서는, 액추에이터 어셈블리(192)가 중공 샤프트(178)에 커플링되어 기판 지지 어셈블리(118)를 수직으로 이동시킬 수도 있다. 액추에이터 어셈블리(192)는 대기 볼륨(168)에 배치될 수도 있다. 리프트 핀 액추에이터들(194)이 대기 볼륨(168)에 배치되어 리프트 핀들(196)을 이동시킬 수도 있다.
[0039] 프로세스 영역(112)과 진공배기 채널들(114) 사이에 플라즈마 스크린(198)이 배치되어 플라즈마를 프로세스 영역(112) 내에 가둘 수 있다. 기판 지지 라이너(199)가 기판 지지 어셈블리(118) 둘레에 배치되어 프로세스 화학 작용으로부터 기판 지지 어셈블리(118)를 차폐할 수도 있다.
[0040] 동작 중에는, 가스 소스(132)로부터의 하나 또는 그보다 많은 프로세싱 가스들이 샤워헤드판(128)을 통해 프로세스 영역(112)에 들어갈 수 있다. 상부 전극(120)과 기판 지지 어셈블리(118) 사이에 RF 전력이 인가되어, 프로세스 영역(112) 내의 하나 또는 그보다 많은 프로세싱 가스들을 점화하고 유지할 수 있다. 기판 지지 어셈블리(118) 상에 배치된 기판(116)이 플라즈마에 의해 프로세싱된다. 하나 또는 그보다 많은 프로세싱 가스들이 계속해서 프로세스 영역(112)에 공급될 수 있고, 진공 펌프(182)는 대칭적 유동 밸브(180) 및 유동 모듈(106)을 통해 기판(116) 위에 대칭적이고 균일한 가스 유동을 발생시키도록 작동한다.
[0041] 개별 모듈들로 프로세스 영역(112) 및 진공배기 채널들(114)을 한정함으로써, 본 개시의 실시예들은 단순화된 챔버 구조로 균일하고 대칭적인 프로세스 환경을 제공하여, 제조 비용을 절감한다.
[0042] 도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른 유동 모듈(106)의 개략적인 상면 사시도이다. 도 2b는 유동 모듈(106)의 개략적인 저면 사시도이다. 외벽(160)은 프로세스 모듈(104)과 연결하기 위한 상단부(upper end)의 플랜지(136) 및 배기 모듈(108)과 연결하기 위한 하단부(lower end)의 플랜지(202)를 포함할 수 있다. 각각 프로세스 모듈 및 배기 모듈과 맞춰 정렬하기 위해 정렬 홀들(204, 206)이 플랜지(136) 및 플랜지(202)를 따라 균등하게 분포될 수 있다. 시일을 수용하도록 플랜지(136) 상에 홈(208)이 형성될 수 있다. 섀시(154)와 같은 섀시와 맞춰 정렬하기 위해 하나 또는 그보다 많은 정렬 홀들(210)이 윗면(164a) 상에 형성될 수도 있다.
[0043] 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 섀시(154)의 개략적인 사시도이다. 섀시(154)는 유동 모듈(106)과 같은 유동 모듈과 기판 지지 어셈블리(118)와 같은 기판 지지 어셈블리 사이의 인터페이스를 제공한다. 섀시(154)는 바깥쪽으로 연장하는 날개들(304)을 갖는 디스크형 본체(302)를 포함할 수 있다. 섀시(154)는 유동 모듈(106)과 같은 유동 모듈에 커플링되어, 유동 모듈을 진공배기용 유동 채널들 및 외부 환경에 연결된 대기 볼륨으로 나눌 수 있다. 디스크형 본체(302)는 기판 지지 어셈블리(118)와 같은 기판 지지 어셈블리를 수용하기 위한 중심 개구(158)를 포함한다. 중심 개구(158)의 하단부에 스텝(308) 형성될 수도 있다. 스텝(308)에 벨로즈가 고정되어 중심 개구(158) 둘레의 진공 시일을 달성할 수도 있다. 디스크형 본체(302)는 유동 모듈(106)의 내벽(162)의 바깥 지름에 대응하는 바깥 지름을 가질 수도 있다. 날개들(304)은 방사벽들(164)의 쌍들에 대응한다. 일 실시예에서, 3개의 날개들(304)이 120도 떨어져 포지셔닝될 수 있다. 리프트 핀 홀(306)이 각각의 날개(304)를 관통해 형성되어 그 안에 기판 리프트 핀을 수용할 수도 있다. 정렬 홀들(310)이 각각의 날개(304)를 관통해 형성되어 유동 모듈(106)의 정렬 홀들(210)과 맞춰 정렬될 수 있다.
[0044] 프로세스 대칭성 및 균일성을 개선하는 것 외에도, 본 개시의 실시예들은 또한 융통성을 제공한다. 예를 들어, 모듈들 중 하나 또는 그보다 많은 모듈을 변경함으로써, 플라즈마 프로세스 챔버가 다양한 프로세스들을 수행하도록 또는 다양한 크기들의 기판들을 프로세싱하도록 구성될 수 있다.
[0045] 도 4a - 도 4c는 본 개시의 실시예들에 따른, 다양한 모듈들로부터 조립된 챔버 어셈블리들의 개략적인 단면도들이다. 챔버 어셈블리들은, 다양한 플라즈마 모듈들 및 배기 모듈들과 결합된 다양한 프로세스 챔버들을 형성할 수 있다.
[0046] 도 4a에서, 챔버 어셈블리(400)는 프로세스 모듈(402) 및 유동 모듈(404)을 포함한다. 프로세스 모듈(402)은 위에서 설명한 프로세스 모듈(104)과 비슷할 수도 있다. 유동 모듈(404)은 위에서 설명한 유동 모듈(106)과 비슷할 수도 있다. 프로세스 모듈(402)은 지름(408)을 갖는 기판을 지지하도록 설계된 기판 지지 어셈블리(403)를 포함할 수 있다. 유동 모듈(404)은, 프로세스 요건에 따라 프로세스 모듈(402)에서의 프로세스 볼륨의 변동 정도 또는 기판의 수직 이동 범위를 충족시키는 높이(406)를 가질 수 있다.
[0047] 도 4b에서, 챔버 어셈블리(410)는 프로세스 모듈(402) 및 유동 모듈(412)로부터 조립된다. 유동 모듈(412)은 챔버 어셈블리(400)의 유동 모듈(404)의 높이(406)보다 더 짧은 높이(414)를 갖는다. 프로세스가 더 짧은 높이의 기판 수직 운동을 필요로 하거나 기판이 수직으로 움직이지 않을 때는, 더 짧은 높이를 갖는 유동 모듈(412)이 사용될 수도 있다. 더 짧은 높이를 갖는 유동 모듈(412)은 더 적은 공간을 차지하여, 기술적 이점을 제공한다. 기판 수직 이동들이 없는 유동 모듈(412)은 시스템 복잡성을 상당히 감소시킬 수 있어, 제조 및 유지 비용을 절감할 수 있다.
[0048] 도 4c에서, 챔버 어셈블리(420)는 프로세스 모듈(422) 및 유동 모듈(412)로부터 조립된다. 프로세스 모듈(422)은 지름(424)을 갖는 기판을 지지하도록 설계된 기판 지지 어셈블리(426)를 포함한다. 지름(424)은 프로세스 모듈(402)의 지름(408)보다 더 크다. 더 큰 기판을 위해 설계된 프로세스 모듈을 선택함으로써, 다른 모듈들의 지름을 증가시킬 필요 없이 챔버 어셈블리(420)가, 더 큰 기판들을 프로세싱하는 데 사용될 수 있다. 이는 상대적으로 더 작은 언더 볼륨(under volume)이, 더 큰 기판들에 사용되게 함으로써, 챔버 비용을 절감할 뿐만 아니라, 펌프 크기 요건도 감소시키고, 펌핑 시간들도 감소시켜서, 더 큰 기판 스루풋을 가능하게 한다.
[0049] 본 개시의 실시예들은 용량 결합 플라즈마 챔버와 연관하여 설명되지만, 본 개시의 실시예들은 임의의 프로세싱 챔버들에서 대칭성을 개선하고 왜곡을 감소시키는 데 사용될 수도 있다.
[0050] 이상은 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시의 다른 그리고 추가 실시예들이 고안될 수도 있으며, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (18)

  1. 프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈로서,
    상기 프로세스 챔버의 챔버 본체와 연결되도록 형상화된 외벽(outer wall);
    내벽(inner wall);
    상기 외벽과 상기 내벽을 연결하는 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽(radial wall)들로서, 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 둘 또는 그보다 많은 진공배기(evacuation) 채널들이 한정되는, 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들;
    섀시(chassis)로서, 상기 섀시는 상기 유동 모듈의 상기 내벽에 밀봉식으로 커플링되고, 상기 섀시는 바깥쪽으로 연장하는 날개(wing)들을 가지는 디스크형 본체를 포함하는, 섀시; 및
    상기 내벽 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 커플링된 바닥벽(bottom wall)으로서, 상기 내벽, 상기 바닥벽, 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 대기 볼륨(atmosphere volume)이 한정되는, 바닥벽;을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섀시는 기판 지지 어셈블리의 샤프트를 수용하도록 구성된 중심 개구를 포함하는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바깥쪽으로 연장하는 날개들의 각각의 날개는 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들 중 한 쌍의 방사벽들에 부착되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 섀시는 관통하여 형성된 리프트 핀 홀들을 포함하고, 상기 리프트 핀 홀들은 리프트 핀을 수용하도록 구성되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외벽은 상부 플랜지(flange) 및 하부 플랜지를 포함하고, 상기 유동 모듈은 상기 상부 플랜지에서 상기 챔버 본체에 부착되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  6. 프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈로서,
    상기 프로세스 챔버의 챔버 본체와 연결되도록 형상화된 외벽으로서, 상기 외벽은 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 포함하고, 상기 유동 모듈은 상기 상부 플랜지에서 상기 챔버 본체에 부착되며, 상기 외벽은 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들(through holes)을 포함하는, 외벽;
    내벽;
    상기 외벽과 상기 내벽을 연결하는 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들로서, 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들이 한정되고, 각각의 관통 홀이 한 쌍의 방사벽들 사이에 포지셔닝되는, 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들; 및
    상기 내벽 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 커플링된 바닥벽으로서, 상기 내벽, 상기 바닥벽, 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 대기 볼륨이 한정되는, 바닥벽;을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지는 관통하는 분포된 정렬 홀들을 포함하는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    홈(groove)이 상기 상부 플랜지 상에 형성되고 시일(seal)을 수용하도록 구성되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  9. 프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈로서,
    상기 프로세스 챔버의 챔버 본체와 연결되도록 형상화된 외벽으로서, 상기 외벽은 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 포함하고, 상기 유동 모듈은 상기 상부 플랜지에서 상기 챔버 본체에 부착되는, 외벽;
    내벽;
    상기 외벽과 상기 내벽을 연결하는 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들로서, 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들이 한정되는, 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들;
    상기 내벽 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 커플링된 바닥벽; 및
    상기 내벽 및 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들 위에 배치된 섀시로서, 상기 섀시는 기판 지지 어셈블리의 샤프트를 수용하도록 구성된 중심 개구를 포함하는, 섀시;를 포함하고,
    상기 내벽, 상기 바닥벽, 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 대기 볼륨이 한정되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  10. 제 1 항, 제 6 항, 또는 제 9 항 중 한 항에 있어서,
    상기 외벽 및 상기 내벽은 중심축에 대해 동심(concentric)인,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  11. 제 1 항, 제 6 항, 또는 제 9 항 중 한 항에 있어서,
    상기 외벽 및 상기 내벽은 실질적으로 원통형(cylindrical)인,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  12. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 외벽은 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들을 포함하고, 각각의 관통 홀은 한 쌍의 방사벽들 사이에 포지셔닝되며 상기 대기 볼륨에 유체 연결(fluidly connect)되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  13. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 진공배기 채널들은 상기 유동 모듈에 부착된 배기 시스템과 프로세스 영역을 연결하도록 구성되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 진공배기 채널들은 상기 유동 모듈에 부착된 배기 모듈과 상기 프로세스 챔버의 프로세스 영역을 연결하고, 상기 대기 볼륨은 상기 외벽을 통해 형성된 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들을 통해 외부 환경에 연결되는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  15. 프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈로서,
    외벽으로서, 상기 외벽은 상기 외벽으로부터 바깥쪽으로 연장하는 하부 플랜지 및 상부 플랜지를 포함하는, 외벽;
    상기 외벽의 방사상 안쪽에 배치된 내벽;
    상기 외벽과 상기 내벽을 연결하는 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들;
    상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 한정되는 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들;
    상기 외벽을 통해 배치되고 상기 방사벽들에 의해 상기 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들로부터 분리되는 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들; 및
    상기 내벽 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 커플링된 바닥벽;을 포함하고,
    대기 볼륨은 상기 내벽, 상기 바닥벽, 및 상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들에 의해 한정되고, 그리고 상기 둘 또는 그보다 많은 관통 홀들과 유체 연통하는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈
  16. 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항, 또는 제 15 항 중 한 항에 있어서,
    상기 두 쌍 또는 그보다 많은 쌍들의 방사벽들은 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 균등하게 분포되고, 그리고 상기 둘 또는 그보다 많은 진공배기 채널들은 상기 유동 모듈의 중심축에 대해 대칭인,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  17. 제 6 항, 제 9 항, 또는 제 15 항 중 한 항에 있어서,
    세 쌍의 방사벽들에 의해 형성되는 세 개의 진공배기 채널들이 있는,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 상부 플랜지 및 상기 하부 플랜지는 관통하는 분포된 정렬 홀들을 포함하고, 홈이 상기 상부 플랜지 상에 형성되고 시일을 수용하도록 구성되며, 그리고 상기 외벽 및 상기 내벽은 실질적으로 원통형인,
    프로세스 챔버에서 대칭 유동 경로를 제공하기 위한 유동 모듈.
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