KR102498895B1 - 에지 균일성 제어를 위한 조정가능한 연장되는 전극 - Google Patents

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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트가 본원에서 개시된다. 프로세스 키트는, 제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는 링, 조정가능한 튜닝 링, 및 작동 메커니즘을 포함한다. 제1 링 컴포넌트는, 제2 링 컴포넌트가 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱된다. 조정가능한 튜닝 링은 링 아래에 위치되고, 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉한다. 조정가능한 튜닝 링의 상단 표면은 제2 링 컴포넌트와 접촉한다. 작동 메커니즘은 조정가능한 튜닝 링의 바닥 표면과 인터페이싱된다. 작동 메커니즘은, 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성된다.

Description

에지 균일성 제어를 위한 조정가능한 연장되는 전극{ADJUSTABLE EXTENDED ELECTRODE FOR EDGE UNIFORMITY CONTROL}
본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 기판 프로세싱 장치를 위한 개선된 프로세스 키트(process kit)에 관한 것이다.
반도체 기술 노드들이 디바이스 기하형상들의 사이즈가 감소되면서 진보됨에 따라, 기판 에지 임계 치수 균일성 요건들은 더 엄격하게 되고 다이 수율들에 영향을 미친다. 상업용 플라즈마 반응기들은, 예컨대 온도, 가스 유동, RF 전력 등과 같은, 기판에 걸친 프로세스 균일성을 제어하기 위한 다수의 튜닝가능한 노브(tunable knob)들을 포함한다. 전형적으로, 에칭 프로세스들에서, 실리콘 기판들은 정전 척에 정전적으로 클램핑되면서 에칭된다.
프로세싱 동안에, 기판 지지부 상에 놓인 기판은, 종종 연속적으로 또는 교번하는 프로세스들에서, 기판 상에 재료를 증착하고 기판으로부터 재료의 부분들을 제거 또는 에칭하는 프로세스를 받을 수 있다. 전형적으로, 기판의 표면에 걸쳐 균일한 증착 및 에칭 레이트들을 갖는 것은 유익하다. 그러나, 종종, 프로세스 불-균일성들이 기판의 표면에 걸쳐 존재하고, 기판의 둘레 또는 에지에서 현저할 수 있다. 둘레에서의 이들 불-균일성들은 전기장 종단(electric field termination) 효과들에 기인할 수 있고, 종종 에지 효과(edge effect)들이라고 지칭된다. 증착 또는 에칭 동안에, 종종, 적어도 증착 링을 포함하는 프로세스 키트가 기판 둘레 또는 에지에서의 균일성에 유리하게 영향을 미치도록 제공된다.
따라서, 기판 프로세싱 장치를 위한 개선된 프로세스 키트에 대한 필요성이 계속 존재한다.
본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 기판 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트가 본원에서 개시된다. 프로세스 키트는 링, 조정가능한 튜닝 링, 및 작동 메커니즘을 포함한다. 링은 제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는다. 제1 링 컴포넌트는, 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 제2 링 컴포넌트가 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱된다. 조정가능한 튜닝 링은 링 아래에 위치되고, 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉한다. 조정가능한 튜닝 링은 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는다. 조정가능한 튜닝 링의 상단 표면은 제2 링 컴포넌트와 접촉한다. 작동 메커니즘은 조정가능한 튜닝 링의 바닥 표면과 인터페이싱된다. 작동 메커니즘은, 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 프로세싱 챔버가 본원에서 개시된다. 프로세싱 챔버는 기판 지지 부재 및 프로세스 키트를 포함한다. 기판 지지 부재는 기판을 지지하도록 구성된다. 프로세스 키트는 기판 지지 부재에 의해 지지된다. 프로세스 키트는 링, 조정가능한 튜닝 링, 및 작동 메커니즘을 포함한다. 링은 제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는다. 제1 링 컴포넌트는, 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 제2 링 컴포넌트가 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱된다. 조정가능한 튜닝 링은 링 아래에 위치되고, 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉한다. 조정가능한 튜닝 링은 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는다. 조정가능한 튜닝 링의 상단 표면은 제2 링 컴포넌트와 접촉한다. 작동 메커니즘은 조정가능한 튜닝 링의 바닥 표면과 인터페이싱된다. 작동 메커니즘은, 제1 링 컴포넌트와 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 본원에서 개시된다. 기판은 기판 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지 부재 상에 위치된다. 플라즈마가 기판 위에 생성된다. 에지 링의 컴포넌트의 높이는, 기판의 에지에서의 이온들의 방향을 변화시키기 위해, 컴포넌트와 인터페이싱된 조정가능한 튜닝 링을 작동시킴으로써 조정된다.
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 단지 본 개시내용의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 단면도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 확대된 부분적인 단면도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 확대된 부분적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 2개의 캐패시턴스 경로들을 도시하는, 도 1의 프로세싱 챔버의 부분의 간략화된 단면도이다.
도 4a는 본 개시내용의 다른 이점을 예시하는, 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 부분의 간략화된 단면도이다.
도 4b는 본 개시내용의 다른 이점을 예시하는, 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 부분의 간략화된 단면도이다.
명료성을 위해, 도면들 사이에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 적용가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들이 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서 활용하도록 유리하게 적응될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 조정가능한 튜닝 링(150)을 갖는 프로세싱 챔버(100)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 기판(101)과 같은 기판을 에칭하는데 적합한 에칭 챔버이다. 본 개시내용으로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 프로세싱 챔버들의 예들은 Sym3® 프로세싱 챔버, C3® 프로세싱 챔버, 및 MesaTM 프로세싱 챔버이고, 이들은 캘리포니아, 산타클라라에 위치된 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능하다. 증착 챔버들 및 다른 제조자들로부터의 프로세싱 챔버들을 포함하는 다른 프로세싱 챔버가 본 개시내용으로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있다는 것이 고려된다.
프로세싱 챔버(100)는 다양한 플라즈마 프로세스들을 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 하나 또는 그 초과의 에칭제들을 이용하여 건식 에칭을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 프로세싱 챔버는 전구체 CxFy(여기에서, x 및 y는 상이한 허용되는 조합들일 수 있음), O2, NF3, 또는 이들의 조합들로부터의 플라즈마의 점화를 위해 사용될 수 있다.
프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(body)(102), 덮개 조립체(104), 및 지지 조립체(106)를 포함한다. 덮개 조립체(104)는 챔버 바디(102)의 상부 단부에 위치된다. 지지 조립체(106)는 챔버 바디(102)에 의해 정의된 내부 볼륨(108)에 있는 것으로 제시된다. 챔버 바디(102)는 챔버 바디(102)의 측벽에 형성된 슬릿 밸브 개구(110)를 포함한다. 슬릿 밸브 개구(110)는 기판 핸들링 로봇(미도시)에 의한 내부 볼륨(108)으로의 접근을 허용하도록 선택적으로 개방 및 폐쇄된다.
챔버 바디(102)는 지지 조립체(106)를 둘러싸는 라이너(112)를 더 포함할 수 있다. 라이너(112)는 서비싱 및 세정을 위해 제거가능하다. 라이너(112)는 금속, 이를테면 알루미늄, 세라믹 재료, 또는 임의의 다른 프로세스 양립가능한 재료로 제조될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 라이너(112)는 라이너(112)에 형성된 펌핑 채널(116) 및 하나 또는 그 초과의 구멍들(114)을 포함하는데, 펌핑 채널(116)은 진공 포트(118)와 유체 연통한다. 구멍들(114)은 가스들을 위한 펌핑 채널(116) 내로의 유동 경로를 제공한다. 펌핑 채널(116)은 챔버(100) 내의 가스들을 위한 진공 포트(118)로의 출구를 제공한다.
진공 시스템(120)이 진공 포트(118)에 커플링된다. 진공 시스템(120)은 진공 펌프(122) 및 스로틀 밸브(124)를 포함할 수 있다. 스로틀 밸브(124)는 챔버(100)를 통하는 가스들의 유동을 조절한다. 진공 펌프(122)는 내부 볼륨(108)에 배치된 진공 포트(118)에 커플링된다.
덮개 조립체(104)는 적어도 2개의 적층된 컴포넌트들을 포함하는데, 적어도 2개의 적층된 컴포넌트들은 이들 사이에 플라즈마 볼륨 또는 공동을 형성하도록 구성된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 덮개 조립체(104)는 제2 전극(128)("하부 전극") 위에 수직으로 배치된 제1 전극(126)("상부 전극")을 포함한다. 상부 전극(126)과 하부 전극(128)은 이들 사이에 플라즈마 공동(130)을 한정한다. 제1 전극(126)은 RF 전력 공급부와 같은 전력 소스(132)에 커플링된다. 제2 전극(128)이 접지에 연결되어, 2개의 전극들(126, 128) 사이에 캐패시턴스가 형성된다. 상부 전극(126)은 가스 유입구(134)와 유체 연통한다. 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들(134)의 제1 단부는 플라즈마 공동(130)으로 개방된다.
덮개 조립체(104)는 또한, 제2 전극(128)으로부터 제1 전극(126)을 전기적으로 격리시키는 아이솔레이터 링(136)을 포함할 수 있다. 아이솔레이터 링(136)은 알루미늄 산화물 또는 임의의 다른 절연성 프로세싱 양립가능한 재료로 제조될 수 있다.
덮개 조립체는 또한, 가스 분배 플레이트(138) 및 블로커 플레이트(140)를 포함할 수 있다. 제2 전극(128), 가스 분배 플레이트(138), 및 블로커 플레이트(140)는 챔버 바디(102)에 커플링된 덮개 림(142) 상에 적층 및 배치될 수 있다.
하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제2 전극(128)은 복수의 가스 통로들(144)을 포함할 수 있는데, 복수의 가스 통로들(144)은 플라즈마 공동(130)으로부터의 가스가 그 복수의 가스 통로들(144)을 통해 유동하게 허용하도록 플라즈마 공동(130) 아래에 형성된다. 가스 분배 플레이트(138)는 복수의 구멍들(146)을 포함하는데, 복수의 구멍들(146)은 그 복수의 구멍들(146)을 통해 가스들의 유동을 분배하도록 구성된다. 블로커 플레이트(140)는 선택적으로, 제2 전극(128)과 가스 분배 플레이트(138) 사이에 배치될 수 있다. 블로커 플레이트(140)는 제2 전극(128)으로부터 가스 분배 플레이트(138)로의 복수의 가스 통로들을 제공하기 위해 복수의 구멍들(148)을 포함한다.
지지 조립체(106)는 지지 부재(180)를 포함할 수 있다. 지지 부재(180)는 프로세싱을 위해 기판(101)을 지지하도록 구성된다. 지지 부재(180)는 챔버 바디(102)의 바닥 표면을 통해 연장되는 샤프트(184)를 통해 리프트 메커니즘(182)에 커플링될 수 있다. 리프트 메커니즘(182)은 샤프트(184) 주위로부터의 진공 누설을 방지하는 벨로즈(186)에 의해 챔버 바디(102)에 유연하게 밀봉될 수 있다. 리프트 메커니즘(182)은 지지 부재(180)가 챔버 바디(102) 내에서 하부 이송 부분과 다수의 상승된 프로세스 위치들 사이에 수직으로 이동되게 허용한다. 부가적으로, 하나 또는 그 초과의 리프트 핀들(188)이 지지 부재(180)를 통해 배치될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 리프트 핀들(188)은 기판(101)이 지지 부재(180)의 표면으로부터 상승될 수 있도록 지지 부재(180)를 통해 연장되도록 구성된다. 하나 또는 그 초과의 리프트 핀들(188)은 리프트 링(190)에 의해 활성화될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른, 프로세싱 챔버(100)에서 지지 부재(180) 상에 배치된 프로세스 키트(200)를 예시하는, 프로세싱 챔버(100)의 부분의 부분적인 단면도이다. 지지 부재(180)는 정전 척(202), 냉각 플레이트(또는 캐소드)(204), 및 베이스(206)를 포함한다. 냉각 플레이트(204)는 베이스(206) 상에 배치된다. 냉각 플레이트(204)는 복수의 냉각 채널들(미도시)을 포함할 수 있는데, 복수의 냉각 채널들은 그 복수의 냉각 채널들을 통해 냉각제를 순환시키기 위한 것이다. 냉각 플레이트(204)는 접착제 또는 임의의 적합한 메커니즘에 의해 정전 척(202)과 맞물릴 수 있다. 하나 또는 그 초과의 전력 공급부들(208)이 냉각 플레이트(204)에 커플링될 수 있다. 정전 척(202)은 하나 또는 그 초과의 가열기들(미도시)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 가열기들은 독립적으로 제어가능할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 가열기들은 정전 척(202)이 기판(101)의 바닥 표면으로부터 원하는 온도로 기판을 가열할 수 있게 한다.
프로세스 키트(200)는 지지 부재(180) 상에 지지될 수 있다. 프로세스 키트(200)는 환상 바디(212)를 갖는 에지 링(210)을 포함한다. 환상 바디(212)는 2개의 에지 링 컴포넌트들(214, 216)로 분할된다. 2개의 에지 링 컴포넌트들(214, 216)은 컴포넌트(216)가 컴포넌트(214)에 대하여 이동가능할 수 있도록 서로 인터페이싱된다. 제1 에지 링 컴포넌트(214)는 상단 표면(218), 바닥 표면(220), 내측 에지(222), 및 외측 에지(224)를 포함한다. 상단 표면(218)은 바닥 표면(220)과 실질적으로 평행하다. 내측 에지(222)는 외측 에지(224)와 실질적으로 평행하고, 바닥 표면(220)에 실질적으로 수직이다. 몇몇 실시예들에서, 제1 에지 링 컴포넌트(214)는 제1 에지 링 컴포넌트(214)에 정의된 계단형 표면(226)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 계단형 표면(226)은 계단형 표면(226)이 바닥 표면(220)과 실질적으로 평행하도록 외측 에지(224)에 형성된다. 계단형 표면(226)은 제2 에지 링 컴포넌트(216)를 수용하기 위한 오목부를 정의한다. 일반적으로, 제1 에지 링 컴포넌트(214)의 높이는 정전 척(202)의 높이에 의해 제한된다. 예컨대, 제1 에지 링 컴포넌트(214)의 내측 에지(222)는 정전 척(202)의 높이 위로 연장되지 않는다. 따라서, 제1 에지 링 컴포넌트(214)는 정전 척(202)의 측을 보호한다. 몇몇 실시예들에서, 기판(101)은, 정전 척(202) 상에 위치되는 경우에, 제1 에지 링 컴포넌트(214) 위로 부분적으로 연장된다.
제2 에지 링 컴포넌트(216)는 상단 표면(228), 바닥 표면(230), 내측 에지(232), 및 외측 에지(234)를 포함한다. 상단 표면(228)은 바닥 표면(230)과 실질적으로 평행하다. 내측 에지(232)는 외측 에지(234)와 실질적으로 평행하고, 바닥 표면(230)에 실질적으로 수직이다. 일 실시예에서, 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 바닥 표면(230)을 통해 제1 에지 링 컴포넌트(214)와 인터페이싱된다. 예컨대, 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 바닥 표면(230)은 제1 에지 링 컴포넌트(214)에서의 계단형 표면(226)과 인터페이싱한다. 다른 실시예에서, 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 제2 에지 링 컴포넌트(216)에 정의된 계단형 표면(236)을 더 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 계단형 표면(236)은 계단형 표면(236)이 제1 에지 링 컴포넌트(214)의 계단형 표면(226)과 인터페이싱하도록 내측 에지(232)에 형성된다. 제1 에지 링 컴포넌트(214)와 인터페이싱되는 경우에, 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 내측 에지(232)는 기판(101)으로부터 이격된다. 예컨대, 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 내측 에지(232)는 기판(101)으로부터 약 0.02 mm 내지 약 0.1 mm만큼 이격될 수 있다.
일 실시예에서, 인터페이싱되는 경우에, 제1 에지 링 컴포넌트(214) 및 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 연속적인 바닥 표면(238) 및 연속적인 상단 표면(240)을 형성한다. 다른 실시예에서, 인터페이싱되는 경우에, 제1 에지 링 컴포넌트(214) 및 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 연속적인 바닥 표면(238) 또는 연속적인 상단 표면(240)을 형성하지 않는다. 오히려, 몇몇 실시예들에서, 제1 에지 링 컴포넌트(214)의 상단 표면(218)이 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 상단 표면(228)보다 더 높을 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 바닥 표면(230)이 제1 에지 링 컴포넌트(214)의 바닥 표면(220) 아래에 놓일 수 있다. 그에 따라, 몇몇 실시예들에서, 제1 에지 링 컴포넌트(214) 및 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 연속적인 상단 또는 바닥 표면을 형성하지 않는다.
프로세스 키트는 상단 표면(254) 및 바닥 표면(256)을 갖는 조정가능한 튜닝 링(150)을 더 포함한다. 조정가능한 튜닝 링(150)은 알루미늄과 같은 전도성 재료로 형성될 수 있다. 조정가능한 튜닝 링(150)은 에지 링(210) 아래에 배치된다. 예컨대, 조정가능한 튜닝 링(150)은 제2 에지 링 컴포넌트(216) 아래에 배치된다. 조정가능한 튜닝 링(150)은 에지 링(210)의 바닥 표면(238)과 접촉한다. 예컨대, 조정가능한 튜닝 링(150)은 제2 에지 링 컴포넌트(216)의 바닥 표면(230)과 접촉한다. 일 실시예에서, 조정가능한 튜닝 링(150)은, 조정가능한 튜닝 링(150)이 정전 척(202)과 냉각 플레이트(204)의 조합된 높이와 실질적으로 동일한 높이를 갖도록, 정전 척(202)과 냉각 플레이트(204)의 길이만큼 아래로 연장된다. 그에 따라, 조정가능한 튜닝 링(150)은 냉각 플레이트(204)로부터 에지 링(210)으로 전력을 커플링시킬 수 있다.
조정가능한 튜닝 링(150)은 냉각 플레이트(204)를 에워쌀 수 있고, 그에 따라, 측방향으로 이격된 갭(258)이 형성될 수 있다. 일 예에서, 측방향으로 이격된 갭(258)은 0 인치를 초과하고, 0.03 인치와 동일하거나 또는 그 미만이다. 조정가능한 튜닝 링(150)은 리프트 핀(260)과 인터페이싱한다. 예컨대, 리프트 핀(260)은 조정가능한 튜닝 링(150)과 동작가능하게 커플링될 수 있다. 리프트 핀(260)은 리프트 메커니즘(182)에 의해 구동된다. 몇몇 실시예들에서, 리프트 핀(260)은 리프트 메커니즘(182)과 독립적인 리프트 메커니즘(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 리프트 메커니즘(182)은 조정가능한 튜닝 링(150)이 챔버(100) 내에서 수직으로 이동되게 허용한다. 튜닝 링(150)의 수직 이동의 결과로서, 리프트 메커니즘(182)은 제2 에지 링 컴포넌트(216)를 상승시킨다. 제2 에지 링 컴포넌트(216)는 제1 에지 링 컴포넌트(214) 위로 상승될 수 있고, 그에 따라, 제1 에지 링 컴포넌트의 계단형 표면과 제2 에지 링 컴포넌트의 계단형 표면 사이에 갭(도 4b의 299)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 조정가능한 튜닝 링(150)은 조정가능한 튜닝 링(150)의 상단 표면(254) 상에 형성된 코팅(263)을 포함할 수 있다. 예컨대, 코팅(263)은 이트리아 산화물 코팅 또는 겔-형 코팅일 수 있다. 코팅(263)은 플라즈마와 조정가능한 튜닝 링(150) 사이의 화학 반응을 제한하기 위해 사용되고, 그에 따라, 입자 생성 및 링 손상을 제한한다. 다른 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 유전체 패드들(예컨대, 테플론(Teflon) 패드들)(306)이 에지 링(210)과, 에지 링(210)이 상부에 놓인 정전 척 사이에 위치된다.
도 2b에서 도시된 것과 같은 다른 실시예에서, 조정가능한 튜닝 링(150)은 수동적으로 이동될 수 있고, 그에 따라, 리프트 핀(260)에 대한 필요성이 제거될 수 있다. 튜닝 링(150)은 튜닝 링(150)에 형성된 접근 오리피스(access orifice)(264) 및 공동(262)을 포함할 수 있다. 접근 오리피스(264)는 조정가능한 튜닝 링(150)의 상단으로부터 형성되어 공동(262) 내로 아래로 연장된다. 접근 오리피스(264)는 공동(262)의 제2 직경(268)보다 더 작은 제1 직경(266)을 갖는다. 공동(262)은 접근 오리피스(264) 아래에 형성된다. 공동(262)은 튜닝 링(150)의 바닥에 이르기 까지 형성된다. 공동(262)은 스크루(270)를 하우징하도록 구성된다. 스크루(270)는, 예컨대, 접근 오리피스(264)를 통해 공동(262) 내로 연장되는 육각 키(hex key)(미도시)를 통해 터닝될 수 있고, 그에 따라, 스크루(270)가 튜닝 링(150)을 상승/하강시킬 수 있게 된다.
도 2a 및 도 2b를 함께 논의하면, 프로세스 키트(200)는 석영 링(272)을 더 포함할 수 있다. 석영 링(272)은, 상단 표면(276), 바닥 표면(278), 내측 에지(280), 및 외측 에지(282)를 갖는 환상 형상 바디(274)를 포함한다. 상단 표면(276)은 바닥 표면(278)과 실질적으로 평행하다. 내측 에지(280)는 외측 에지(282)와 실질적으로 평행하고, 바닥 표면(278)에 실질적으로 수직이다. 내측 에지(280)는 조정가능한 튜닝 링(150) 및 에지 링(210) 근처에 위치된다.
도 3은 일 실시예에 따른, 2개의 캐패시턴스들을 도시하는, 도 1의 프로세싱 챔버의 부분의 간략화된 단면도이다. 전력이 캐소드(204)로부터 2개의 경로들을 따라 2개의 캐패시턴스들(302, 304)을 통해 에지 링(210)으로 커플링될 수 있다. 커플링되는 전력의 양은 링(210)과 플라즈마 사이의 캐패시턴스(305)에 비한 이들 2개의 경로들을 따르는 캐패시턴스에 따라 좌우된다. 플라즈마 조건들에 따라, 캐패시턴스(305)가 변화될 수 있다. 예컨대, 캐패시턴스(305)는 5 pF으로부터 150 pF까지 변화될 수 있다. 다른 예에서, 캐패시턴스(304)는, 조정가능한 튜닝 링(150)이 위로 그리고 아래로 이동됨에 따른, 2개의 에지 링 컴포넌트들(214, 216) 사이의 병렬 평면 캐패시터의 형성으로 인해, 약 10 pF 내지 약 500 pF에서 변화될 수 있다. 캐패시턴스(302)가 또한, 조정가능한 튜닝 링(150)이 위로 그리고 아래로 이동하는 경우에 변화될 수 있는데, 이는 조정가능한 튜닝 링(150)과 캐소드(204) 사이에 중첩의 영역이 존재하기 때문이다. 조정가능한 튜닝 링(150)과 캐소드(204)의 포지셔닝은 병렬 플레이트 캐패시터를 형성한다. 조정가능한 튜닝 링(150)이 위로 그리고 아래로 이동함에 따라, 조정가능한 튜닝 링(150)과 캐소드(204) 사이의 중첩의 영역이 변화되고, 이는 캐패시턴스(302)가 변화되게 한다. 그럼에도 불구하고, 캐패시턴스(302) 변화는 제한되는데, 이는 수직 이동의 크기(amplitude)가 캐소드(204)와 중첩되는 조정가능한 튜닝 링(150)의 길이에 비하여 작기 때문이다. 예컨대, 수직 이동의 크기는 약 0 mm 내지 약 2 mm일 수 있는 한편, 캐소드와 중첩되는 조정가능한 튜닝 링(150)의 길이는 약 3 cm이다. 결과로서, 캐패시턴스(302)는 임의의(some) 임계량을 초과하는 상태로 유지된다. 예컨대, 캐패시턴스(302)는 1000 pF을 초과하는 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 캐패시턴스들(302 및 304)의 합인, 캐소드(204)와 에지 링(210) 사이의 캐패시턴스는 항상, 캐패시턴스(305)보다 적어도 10배만큼 더 높다. 그에 따라, 에지 링(210)의 전위(VDC)는 거의 일정하게 유지된다. 예컨대, 전위 변화는 5 %를 초과하지 않을 수 있다. 에지 링(210)에 인가되는 전압(VDC)을 일정하게 유지하는 것은 기판(101) 및 에지 링(210) 주위의 플라즈마 시스의 제어를 허용한다. 그러한 플라즈마 시스의 제어의 효과는 도 4와 함께 아래에서 더 상세히 논의된다.
도 4는 본 개시내용의 다른 이점을 예시하는, 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 부분을 예시한다. 전압(VDC)은 기판 에지(406)에서의 임계 치수 균일성을 보상하기 위하여 기판(101)의 에지(406)에서의 플라즈마 시스(404) 프로파일을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 플라즈마 시스(404)는, 플라즈마의 바디를 플라즈마의 재료 경계와 연결하는, 공간 전하에 의해 형성된 강한 전기장들의 얇은 구역이다. 수학적으로, 시스 두께(d)는 칠드-랑뮈에 방정식(Child-Langmuir equation)에 의해 표현된다.
Figure 112017130053059-pat00001
여기에서, i는 이온 전류 밀도이고, ε은 진공의 유전율이고, e는 기본 전하량이고, Vp는 플라즈마 전위이고, VDC는 DC 전압이다.
에칭 반응기의 경우에, 에칭되고 있는 기판(101), 챔버 바디(102), 및 플라즈마와 접촉하는, 프로세싱 챔버(100)의 모든 각각의 다른 부분과 플라즈마 사이에 플라즈마 시스(404)가 형성된다. 플라즈마에서 생성되는 이온들은 플라즈마 시스에서 가속되고, 플라즈마 시스에 수직으로 이동한다. VDC를 제어하는 것, 즉 에지 링(210)에 인가되는 전압을 제어하는 것은 시스(404)의 두께(d)에 영향을 미친다. 시스(404)의 시스 두께(d)는 에지 링(210)에 대하여 측정될 수 있다. 예컨대, 두께(d)는 도 4a 및 도 4b에서 도시된다. 도시된 실시예에서, 조정가능한 튜닝 링(150)을 작동시키는 것은 제2 에지 링 컴포넌트(216)를 상승시킨다. VDC가 일정하게 유지되기 때문에, 에지 링(210) 위의 시스 두께는 일정하게 유지된다. 그에 따라, 조정가능한 튜닝 링(150)을 수직으로 작동시키는 것은 시스 두께에 영향을 미치지 않으면서 시스(404)를 상승시킨다. 따라서, 조정가능한 튜닝 링(150)을 이동시키는 것은 기판(101)의 에지(406)에서의 시스(404)의 형상에 영향을 미치고, 이는 결국, 플라즈마 이온들의 방향을 제어한다.
도 4b는 제2 에지 링 컴포넌트(216)가 상승된 위치에 있는, 도 4a의 프로세싱 챔버(100)의 부분을 예시한다. 도 4a에서 예시되고 논의된 바와 같이, 조정가능한 튜닝 링(150)을 상승시키는 것은 제2 에지 링 컴포넌트(216)를 상승시키고, 이는 결국, 시스(404)를 상승시킨다. 거의 고정된 캐패시턴스(302)의 결과로서 전위(VDC)가 거의 일정하게 유지되기 때문에, 시스(404)의 두께(d)가 전반에 걸쳐 일정하게 유지된다.
다시 도 1을 참조하면, 조정가능한 튜닝 링의 제어는 제어기(191)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(191)는, 메모리(194) 및 대용량 저장 디바이스와 동작가능한 프로그래머블 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(192), 입력 제어 유닛, 및 디스플레이 유닛(미도시), 이를테면, 기판 프로세싱의 제어를 용이하게 하기 위해 프로세싱 시스템의 다양한 컴포넌트들에 커플링된, 전력 공급부들, 클록들, 캐시, 입력/출력(I/O) 회로들, 및 라이너를 포함한다.
위에서 설명된 챔버(100)의 제어를 용이하게 하기 위하여, CPU(192)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나, 이를테면 프로그래머블 로직 제어기(PLC)일 수 있다. 메모리(194)는 CPU(192)에 커플링되고, 메모리(194)는 비-일시적이고, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 근거리 또는 원거리의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소와 같은 쉽게 이용가능한 메모리 중 하나 또는 그 초과일 수 있다. 지원 회로들(196)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(192)에 커플링된다. 일반적으로, 대전된 종 생성, 가열, 및 다른 프로세스들이 전형적으로 소프트웨어 루틴으로서 메모리(194)에 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU(192)에 의해 제어되고 있는 프로세싱 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제2 CPU(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
메모리(194)는, CPU(192)에 의해 실행되는 경우에 챔버(100)의 동작을 용이하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체의 형태이다. 메모리(194)에서의 명령들은 본 개시내용의 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나를 준수할 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터-판독가능 저장 매체들 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에서 설명되는 방법들을 포함하는) 실시예들의 기능들을 정의한다. 예시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, (i) 정보가 영구적으로 저장되는 비-기록가능 저장 매체들(예컨대, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 고체-상태 비-휘발성 반도체 메모리와 같은, 컴퓨터 내의 판독-전용 메모리 디바이스들); 및 (ii) 변경가능한 정보가 저장되는 기록가능 저장 매체들(예컨대, 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들, 또는 하드-디스크 드라이브, 또는 임의의 타입의 고체-상태 랜덤-액세스 반도체 메모리)을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않는다). 그러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, 본원에서 설명되는 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터-판독가능 명령들을 보유하는 경우에, 본 개시내용의 실시예들이다.
전술한 바가 특정한 실시예들에 관한 것이지만, 다른 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트로서,
    제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는 링 ― 상기 제1 링 컴포넌트는, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 상기 제2 링 컴포넌트가 상기 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 상기 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱됨(interfaced) ―;
    상기 링 아래에 위치되고, 상기 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉하는 조정가능한 튜닝 링 ― 상기 조정가능한 튜닝 링은, 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는 환상 바디, 상기 환상 바디의 바닥 표면 내에 형성되는 공동, 및 상기 환상 바디 내에 형성되는 접근 오리피스(access orifice)를 갖고, 상기 접근 오리피스는 상기 환상 바디의 상단 표면으로부터 상기 공동 내로 연장하고, 상기 환상 바디의 상단 표면은 상기 제2 링 컴포넌트와 접촉함 ―; 및
    상기 조정가능한 튜닝 링의 상기 환상 바디의 바닥 표면과 인터페이싱된 작동 메커니즘
    을 포함하며,
    상기 작동 메커니즘은, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 상기 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성되는,
    프로세스 키트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정가능한 튜닝 링은 전도성 재료로 형성되는,
    프로세스 키트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 링 컴포넌트는,
    상기 제1 링 컴포넌트에 형성된 계단형 표면(stepped surface)을 포함하는,
    프로세스 키트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 링 컴포넌트는,
    상기 제2 링 컴포넌트에 형성된 계단형 표면을 포함하며,
    상기 제2 링 컴포넌트의 계단형 표면은 상기 제1 링 컴포넌트의 계단형 표면과 인터페이싱하는,
    프로세스 키트.
  5. 프로세싱 챔버로서,
    기판을 지지하도록 구성된 기판 지지 부재; 및
    상기 기판 지지 부재에 의해 지지된 프로세스 키트
    를 포함하며,
    상기 프로세스 키트는,
    제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는 링 ― 상기 제1 링 컴포넌트는, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 상기 제2 링 컴포넌트가 상기 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 상기 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱됨 ―;
    상기 링 아래에 위치되고, 상기 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉하는 조정가능한 튜닝 링 ― 상기 조정가능한 튜닝 링은 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는 환상 바디, 상기 환상 바디의 바닥 표면 내에 형성되는 공동, 및 상기 환상 바디 내에 형성되는 접근 오리피스를 갖고, 상기 접근 오리피스는 상기 환상 바디의 상단 표면으로부터 상기 공동 내로 연장하고, 상기 환상 바디의 상단 표면은 상기 제2 링 컴포넌트와 접촉함 ―; 및
    상기 조정가능한 튜닝 링의 상기 환상 바디의 바닥 표면과 인터페이싱된 작동 메커니즘
    을 포함하며,
    상기 작동 메커니즘은, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 상기 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정가능한 튜닝 링은 전도성 재료로 형성되는,
    프로세싱 챔버.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 링 컴포넌트는,
    상기 제1 링 컴포넌트에 형성된 계단형 표면을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 링 컴포넌트는,
    상기 제2 링 컴포넌트에 형성된 계단형 표면을 포함하며,
    상기 제2 링 컴포넌트의 계단형 표면은 상기 제1 링 컴포넌트의 계단형 표면과 인터페이싱하는,
    프로세싱 챔버.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 작동 메커니즘은 공동에 적어도 부분적으로 배치된 스크루이며,
    상기 스크루는 상기 조정가능한 튜닝 링을 작동시키기 위해 접근 오리피스를 통해 회전되도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 공동은 제1 직경을 갖고, 상기 접근 오리피스는 제2 직경을 가지며, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 더 큰,
    프로세싱 챔버.
  13. 기판 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트로서,
    제1 링 컴포넌트 및 제2 링 컴포넌트를 갖는 링 ― 상기 제1 링 컴포넌트는, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 상기 제2 링 컴포넌트가 상기 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 상기 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱됨 ―;
    상기 링 아래에 위치되고, 상기 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉하는 조정가능한 튜닝 링 ― 상기 조정가능한 튜닝 링은, 상단 표면 및 바닥 표면을 갖고, 상기 조정가능한 튜닝 링의 상단 표면은 상기 제2 링 컴포넌트와 접촉함 ―; 및
    상기 조정가능한 튜닝 링의 바닥 표면과 인터페이싱된 작동 메커니즘
    을 포함하며,
    상기 작동 메커니즘은, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이의 갭이 변화되도록, 상기 조정가능한 튜닝 링을 작동시키도록 구성되고,
    상기 작동 메커니즘은, 플라즈마와 에지 링 사이에 형성된 플라즈마 시스(plasma sheath)를, 상기 플라즈마 시스의 두께가 거의 일정하게 유지되게 하면서, 위로 그리고 아래로 푸시(push)하도록 구성되는,
    프로세스 키트.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는,
    베이스;
    상기 베이스에 의해 지지된 냉각 플레이트; 및
    상기 냉각 플레이트의 상단 표면 상에 위치된 정전 척
    을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  15. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    기판 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지 부재 상에 상기 기판을 위치시키는 단계;
    상기 기판 위에 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 기판의 에지에서의 이온들의 방향을 변화시키기 위해, 에지 링의 제2 링 컴포넌트의 높이를, 상기 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱된 조정가능한 튜닝 링을 작동시킴으로써, 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 에지 링은 제1 링 컴포넌트 및 상기 제2 링 컴포넌트를 갖고, 상기 제1 링 컴포넌트는, 상기 제1 링 컴포넌트와 상기 제2 링 컴포넌트 사이에 갭을 형성하면서 상기 제2 링 컴포넌트가 상기 제1 링 컴포넌트에 대하여 이동가능하도록, 상기 제2 링 컴포넌트와 인터페이싱되고,
    상기 조정가능한 튜닝 링은 상기 에지 링 아래에 위치되고, 상기 제2 링 컴포넌트의 바닥 표면과 접촉하고, 상기 조정가능한 튜닝 링은 상단 표면 및 바닥 표면을 갖는 환상 바디, 상기 환상 바디의 바닥 표면 내에 형성되는 공동, 및 상기 환상 바디 내에 형성되는 접근 오리피스를 갖고, 상기 접근 오리피스는 상기 환상 바디의 상단 표면으로부터 상기 공동 내로 연장하고, 상기 환상 바디의 상단 표면은 상기 제2 링 컴포넌트와 접촉하는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
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