KR102581226B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼를 지지하는 정전 척(electrostatic chuck), 상기 웨이퍼를 둘러싸도록 배치된 포커스 링(focus ring) 및 상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸도록 배치된 절연 링, 및 상기 포커스 링 및 상기 절연 링의 하부를 지지하고, 상기 정전 척과 이격되어 상기 정전 척의 외주면을 둘러싸는 엣지 링(edge ring)을 포함하되, 상기 엣지 링은, 내부에 유체를 수용하는 유로를 포함한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 내부에 유체가 수용되는 유로가 형성된 엣지 링을 포함하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
최근 플라즈마(Plasma)를 사용하여 원하는 화학적 반응(성막, 에칭 등)을 가속화 시키는 시스템이 반도체 LCD, LED 등의 산업에서 다양하게 이용되고 있다.
플라즈마를 이용하는 시스템은 일반적으로 공정이 수행되는 챔버(Chamber), 플라즈마를 발생시키는 소스(Source), 챔버 내부의 고진공을 유지시키기 위한 펌프 및 압력 제어 시스템, 그리고 피처리 대상물을 지지, 고정시키면서 피처리 대상물의 온도 및 플라즈마 에너지를 조절하기 위한 지지 링, 정전 척(Electrostatic Cheuc: ESC), 전극(electrode) 등으로 구성된다. 피처리 대상물, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 가장자리의 외곽에 포커스 링(Focus Ring)과, 포커스 링의 외주면을 둘러싸는 절연 링(insulation ring)이 배치될 수 있다.
정전 척의 몸체 내부에 냉매(coolant)의 순환 흐름을 위한 냉각 유로에 의해 플라즈마 처리 공정 중 반도체 웨이퍼의 온도 조절이 수행된다. 그런데, 포커스 링 또는 절연 링의 온도 제어를 위한 별도의 수단이 구비되지 않아 플라즈마에 노출 시 급격하게 온도가 상승할 수 있고, 이는 포커스 링 또는 절연 링과 근접한 웨이퍼의 가장자리 부분의 식각량에 영향을 미쳐 공정 불량이 발생할 수 있다.
한편, 플라즈마를 발생시키는 하부 전극과 상부 전극 사이의 정전 척, 포커스 링 및 엣지 링 등의 구성 요소는 하나의 커패시터 경로(capacitive path)를 구성할 수 있다. 플라즈마 처리 공정이 진행되면서, 이러한 커패시터 경로에 발생하는 커패시턴스 변화를 보상하여 전체 공정의 균일도를 유지하는 것이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유체가 수용되는 유로가 형성된 엣지 링을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼를 지지하는 정전 척(electrostatic chuck), 상기 웨이퍼를 둘러싸도록 배치된 포커스 링(focus ring) 및 상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸도록 배치된 절연 링, 및 상기 포커스 링 및 상기 절연 링의 하부를 지지하고, 상기 정전 척과 이격되어 상기 정전 척의 외주면을 둘러싸는 엣지 링(edge ring)을 포함하되, 상기 엣지 링은, 내부에 유체를 수용하는 유로를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마가 공급되는 플라즈마 챔버, 상기 플라즈마 내에 배치되고, 웨이퍼를 지지하는 정전 척, 상기 정전 척과 이격되어 상기 정전 척의 외주면을 둘러싸고, 내부에 유체를 수용하는 유로를 포함하는 엣지 링, 상기 웨이퍼의 외주면을 둘러싸고, 상기 엣지 링 상에 배치되는 포커스 링, 및 상기 엣지 링의 유로에 수용되는 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 엣지 링과 상기 정전 척은 커패시터를 형성하고, 상기 제어부는, 상기 엣지 링에 수용되는 유체의 양과 온도를 제어한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼를 지지하는 정전 척, 상기 웨이퍼의 외주면을 둘러싸는 포커스 링, 상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸고, 상기 포커스 링과 서로 다른 물질을 포함하는 절연 링 및 상기 포커스 링과 상기 절연 링의 적어도 일부와 접촉하는 엣지 링을 포함하되, 상기 엣지 링은, 내부에 냉매를 수용하는 유로를 포함하고, 상기 웨이퍼에 대한 플라즈마 공정 중 상기 냉매에 의해 상기 포커스 링과 상기 엣지 링의 온도를 제어한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 엣지 링의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 엣지 링의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 도 5의 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로의 포커스 링의 식각에 의한 상태 변화를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 엣지 링 내부의 유로를 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1과 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 지지하는 정전 척(electrostatic chuck, 10), 정전 척(10)을 둘러싸는 엣지 링(edge ring, 40), 엣지 링(40)과 적어도 일부가 접촉하는 포커스 링(focus ring, 20)과 상기 포커스 링(20)을 둘러싸는 절연 링(insulation ring, 30), 챔버(chamber, 60) 등을 포함할 수 있다.
정전 척(10)은 피처리 대상, 즉 반도체 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 더욱 구체적으로, 정전 척(10)의 하부에 전압을 인가하고, 정전 척(10) 상에 정전기력을 생성할 수 있다. 웨이퍼(W)는 정전 척(10) 상부에 형성되는 정전기력에 의하여 정전 척(10) 상에 안착될 수 있다.
정전 척(10)은 웨이퍼(W)와 유사한 형상일 수 있으며, 구체적으로 정전 척(10)은 웨이퍼(W)와 같은 원형으로 형성될 수 있다.
한편, 웨이퍼(W)는 정전 척(10)의 외주 방향으로 적어도 일부가 돌출되어 정전 척(10) 상에 배치될 수 있다. 이는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정에서 정전 척(10)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 플라즈마 처리 장치가 발생시킨 플라즈마는 웨이퍼(W) 상면에는 제공되나, 정전 척(10)의 상면에는 제공되지 않을 수 있다.
정전 척(10)은 웨이퍼(W)와 대향하는 상부(11)와, 아이솔레이터(50)와 대향하는 하부(12)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 상부(11)와 하부(12)의 직경은 서로 다를 수 있으며, 예를 들어 하부(12)의 직경은 상부(11)의 직경보다 클 수 있다. 하부(12)의 직경이 상부(11)의 직경보다 큰 경우, 도 1과 같이 정전 척(10)은 단차를 가지며 배치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 정전 척(10)의 상부(11)의 직경과 하부(12)의 직경은 동일하여 별도의 단차를 포함하지 않을 수도 있다.
정전 척(10)은 웨이퍼(W)의 하면을 지지하는 동시에, 플라즈마 처리되는 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있다. 웨이퍼(W) 상으로 플라즈마가 공급되면, 웨이퍼(W)의 표면이 식각됨과 동시에 웨이퍼(W)의 표면 온도는 급격하게 상승할 수 있다. 웨이퍼(W)의 표면 온도가 과도하게 상승하는 경우, 웨이퍼(W)에 변형 또는 손상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 정전 척(10)은 내부에 냉매(coolant)가 흐르는 유로가 형성되고, 유로에 냉매가 흐름으로써 정전 척(10) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 표면 온도를 제어할 수 있다. 정전 척(10)의 표면에는, 예를 들어, 헬륨(He) 등이 사용될 수 있으나 본 발명이 이제 제한되는 것은 아니다.
웨이퍼(W)의 외주면을 둘러싸도록, 포커스 링(20)이 배치될 수 있다. 포커스 링(20)은 웨이퍼(W)가 배치되는 정전 척(10)의 일부를 둘러쌀 수 있다. 즉, 포커스 링(20)은 정전 척(10)의 상부(11)를 둘러쌀 수 있다. 이와 동시에, 포커스 링(20)은 정전 척(10)의 하부(12)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
포커스 링(20)은 정전 척(10)을 둘러싸도록 구멍이 형성된 링(ring) 형태를 가질 수 있다. 포커스 링(20) 및 정전 척(10)의 상면 방향(도 1 및 도 2의 수직 아래 방향)으로 내려보았을 때, 포커스 링(20)에 형성된 구멍 내부에 정전 척(10)이 삽입된 구조를 가질 수 있다.
포커스 링(20)은 웨이퍼(W)의 가공을 위한 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼(W)의 표면을 확장시키는 역할을 할 수 있다. 플라즈마 처리 공정 중, 웨이퍼의 말단, 즉 외주면에 플라즈마가 집중되는 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해 웨이퍼(W) 상에 고르게 건식 식각이 수행되지 않고, 식각의 정도가 불균형을 이룰 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 외주면을 둘러싸도록 포커스 링(20)을 배치함으로써, 웨이퍼(W)의 표면 영역을 확장시킬 수 있다. 포커스 링(20)으로 인하여, 웨이퍼(W)의 외주면에 플라즈마가 집중되어 식각 불균형이 일어나지 않을 수 있다. 플라즈마 공정 중, 포커스 링(20)의 상면에도 플라즈마가 제공되어 포커스 링(20)의 일부가 식각될 수 있다.
포커스 링(20)이 웨이퍼(W)의 표면 영역을 확장시키기 위하여, 웨이퍼(W)가 포함하는 물질과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(20)은 실리콘을 포함할 수 있다.
포커스 링(20)이 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 공정 시 플라즈마의 일부를 제공받기 때문에, 포커스 링(20)의 온도가 상승할 수 있다. 상술한 것과 같이, 정전 척(10) 내부에는 웨이퍼(W)를 냉각시키기 위한 냉매가 흐르는 유로가 설치된다. 이를 이용하여 플라즈마 공정 중 웨이퍼(W)의 온도 상승을 제어할 수 있으나, 포커스 링(20)의 상면은 냉각되지 않을 수 있다. 포커스 링(20)의 상면이 냉각되지 않아 웨이퍼(W)의 표면과 서로 다른 온도를 가지는 경우, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(20)의 표면으로 제공되는 플라즈마에 불균형이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 냉각시키는 정전 척(10) 내부의 냉매 유로와 같이, 포커스 링(20)을 냉각시킬 수 있는 별도의 냉각 수단을 구비할 수 있으며, 이는 엣지 링(40)에 포함될 수 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술한다.
한편, 포커스 링(20)은 웨이퍼(W)와 동일한 물질, 예를 들어 실리콘을 포함하는 경우, 전기가 흐르는 도체로서 전극(electrode)의 성질을 가질 수 있다. 따라서 포커스 링(20)과 플라즈마 챔버(60) 내부에는, 일종의 커패시터가 형성될 수 있다. 포커스 링(20)이 플라즈마 공정 도중에 식각되는 경우, 포커스 링(20)의 상면의 레벨이 낮아지게 되고, 포커스 링(20)과 플라즈마 챔버(60)가 형성하는 커패시터의 커패시턴스(capacitance)도 변화할 수 있다. 포커스 링(20)과 플라즈마 챔버(60)가 형성하는 커패시터의 커패시턴스가 변화하면, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(20)의 상면의 전기장 분포가 변화하여, 웨이퍼(W)에 제공되는 플라즈마의 분포가 달라질 수 있다.
이러한 변화에 의한 공정 불균형을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 엣지 링(40)에 포함된 유로(45)에 공급되는 유체를 제어하여, 포커스 링(20)과 플라즈마 챔버(60) 사이의 커패시턴스 변화를 보상할 수 있다. 이에 관한 자세한 사항은 후술한다.
상부(11)와 하부(12)를 포함하여 단차를 이루는 정전 척(10)과 유사하게, 포커스 링(20)의 외주면은 단차를 이룰 수 있다. 이러한 단차는 포커스 링(20)의 상면에 제공되는 플라즈마가 하부의 엣지 링(40)에 까지 도달하는 것을 방지할 수 있다.
포커스 링(20)은 엣지 링(40)과 제1 패드(21)를 매개로 연결될 수 있다. 포커스 링(20)의 온도를 제어하기 위하여 엣지 링(40)에 유체가 제공되면, 엣지 링(40)의 상면과 접촉하는 제1 패드(21)를 통하여 포커스 링(20) 내부의 열이 엣지 링(40)으로 제공될 수 있다. 따라서, 제1 패드(21)는 열 전도율이 좋은 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 제1 패드(21)는 실리콘 계열의 접착 물질을 포함할 수 있다.
제1 패드(21)를 통하여, 포커스 링(20)의 하부가 엣지 링(40)에 의해 지지될 수 있다.
정전 척(10)의 하부(12)와 포커스 링(20) 사이에, 갭(gap, 16)이 형성될 수 있다. 포커스 링(20)과 하부(12) 사이의 갭(16)에 의하여, 포커스 링(20)과 정전 척(10) 사이에 커패시턴스가 형성될 수 있다. 이와 관련한 자세한 설명은 후술한다.
절연 링(30)은, 포커스 링(20)의 외주면을 둘러싸도록 배치된다. 절연 링(30)은, 포커스 링(20)과는 다른 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 절연 링(30)은 플라즈마 처리 공정으로 수행되는 식각 공정에서 포커스 링(20)에 비하여 식각 내성을 가진 물질을 포함할 수 있다.
또한, 절연 링(30)은 절연 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 포커스 링(20)이 실리콘을 포함하는 경우 절연 링(30)은 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 절연 링(30)은 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정 중, 제공되는 플라즈마에 대하여 식각 내성을 가질 수 있으면 충분하다.
상술한 것과 같이, 포커스 링(20)은 웨이퍼(W)와 동일한 물질을 포함하여, 일종의 전극으로서 기능할 수 있다. 그런데, 포커스 링(20)이 엣지 링(40), 지지 링(35)의 상면을 모두 덮도록 직경이 늘어나는 경우, 포커스 링(20)이 형성하는 전극의 면적 또한 증가하게 된다.
포커스 링(20)이 형성하는 전극의 면적이 지나치게 증가하는 경우, 웨이퍼(W) 및 포커스 링(20) 상에 형성되는 전기장의 분포 또는 크기를 변화시킴으로써 웨이퍼(W)의 식각 공정에 영향을 줄 수 있다.
절연 링(30)은 포커스 링(20)과 다른 물질, 구체적으로 절연 물질을 포함하고, 엣지 링(40)과 지지 링(35)의 상면을 덮도록 배치됨으로써, 포커스 링(20)이 형성하는 전극의 크기를 어느 정도 제한할 수 있다.
한편, 절연 링(30) 또한 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정 중 상면에 플라즈마가 제공될 수 있다. 플라즈마를 제공받은 절연 링(30)의 온도는 상승될 수 있다. 포커스 링(20)의 경우와 마찬가지로 절연 링(30)이 가열되는 경우 웨이퍼(W)의 상면 온도와 불균형이 나타날 수 있고, 웨이퍼(W)와 절연 링(30)의 표면으로 제공되는 플라즈마에 불균형이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 웨이퍼(W)를 냉각시키는 정전 척(10) 내부의 냉매 유로와 같이, 절연 링(30)을 냉각시키는 별도의 냉각 수단을 구비할 수 있으며, 이는 엣지 링(40)에 포함될 수 있다. 이에 관한 자세한 내용은 후술한다.
절연 링(30)은 정전 척(10)과 포커스 링(20)을 둘러싸도록 구멍이 형성된 링 형태를 가질 수 있다. 절연 링(30) 및 정전 척(10)의 상면 방향(도 1 및 도 2의 수직 아래 방향)으로 내려보았을 때, 절연 링(30)에 형성된 구멍 내부에 정전 척(10)과 포커스 링(20)이 삽입된 구조를 가질 수 있다.
절연 링(30)은 엣지 링(40)과 제2 패드(31)를 매개로 연결될 수 있다. 즉, 제2 패드(21)를 통하여, 절연 링(30)의 하부가 엣지 링(40)에 의하여 지지될 수 있다.
절연 링(30)의 온도를 제어하기 위하여 엣지 링(40)에 유체가 제공되면, 엣지 링(40)의 상면과 접촉하는 제2 패드(22)를 통하여 절연 링(30) 내부의 열이 엣지 링(40)으로 제공될 수 있다. 따라서, 제2 패드(22)는 열 전도율이 좋은 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제2 패드(22)는 실리콘 계열의 접착 물질을 포함할 수 있다.
절연 링(30)은 또한, 지지 링(35)에 의하여 지지될 수 있다. 지지 링(35)는 절연 링(30)의 하부를 제어하고, 엣지 링(40)의 측부에 플라즈마가 제공되는 것을 차단할 수도 있다. 도 1에 도시된 것과 같이, 지지 링(35)는 엣지 링(40)과 일정 간격 이격되면서, 엣지 링(40)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 지지 링(35)는 플라즈마 식각 가스에 식각 내성이 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 쿼츠(quartz)를 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 지지 링(35)는 아이솔레이터(50)와 적어도 일부가 접촉할 수 있으며, 아이솔레이터(50)에 의하여 지지될 수도 있다.
아이솔레이터(50)는 정전 척(10), 엣지 링(40) 및 지지 링(35)의 하부에 배치될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 아이솔레이터(50)는 정전 척(10), 엣지 링(40) 및 지지 링(35)를 지지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 처리 공정 중, 정전 척(10)에는 제2 전원(90)에 의하여 RF 전력이 인가될 수 있다. 제1 전원(80)에 의하여 상부 전극(70)에 인가된 RF 전력과 함께, 정전 척(10)에 인가된 RF 전력에 의하여 주입구(101)로 제공된 소오스 가스(source gas)는 플라즈마로 여기될 수 있다. 플라즈마에 포함되는 라디칼 및 이온은 정전 척(10) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 식각할 수 있다.
아이솔레이터(50)는 엣지 링(40)으로 제공되는 유체가 흐르는 통로(46)에 의하여 관통될 수 있다. 따라서 엣지 링(40)으로 제공되는 유체는 아이솔레이터(50)의 일부분을 통과할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 아이솔레이터(50)는 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 세라믹을 포함할 수 있다.
엣지 링(40)은 정전 척(10)의 외주면을 둘러쌀 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 것과 같이 엣지 링(40)은 정전 척(10)의 하부(12)의 외주면을 둘러쌀 수 있다. 즉, 엣지 링(40)은 정전 척(10)의 하부(12)와 수평으로 오버랩(overlapped)될 수 있다.
다만 본 발명이 이에 제산되는 것은 아니며, 포커스 링(20) 또는 엣지 링(30)의 위치 관계에 따라 엣지 링(40)은 정전 척(10)의 상부(11)의 적어도 일부와 수평으로 오버랩될 수도 있다.
엣지 링(40)은 정전 척(10)과 갭(15)을 사이에 두고 수평 방향으로 이격될 수 있다. 여기서 '수평 방향'은 정전 척(10) 또는 정전 척(10) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 외주 방향을 의미할 수 있다. 따라서 엣지 링(40)은 정전 척(10)의 외주 방향으로 일정 거리만큼 갭(15)을 사이에 두고 이격되어 정전 척(10)의 외주면을 둘러쌀 수 있다.
엣지 링(40)이 정전 척(10)과 갭(15)을 사이에 두고 이격되므로, 정전 척(10) 및 상부 전극(70)으로부터 RF 전력이 인가되어 플라즈마 공정이 시작될 때, 엣지 링(40)과 정전 척(10)이 각각 전극으로 작용하는 커패시터(도 5의 C1)를 형성할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 엣지 링(40)과 정전 척(10) 사이의 커패시터(도 5의 C1)는 조절 가능하도록 제어될 수 있다. 더욱 구체적으로, 엣지 링(40) 내부의 유로(45)를 흐르는 유체의 온도 또는 양에 따라 엣지 링(40)과 정전 척(10) 사이에 형성되는 커패시터(도 5의 C1)의 커패시턴스의 크기가 제어될 수 있다. 이에 관한 자세한 설명은 후술한다.
엣지 링(40)은 정전 척(10)을 둘러싸도록 구멍이 형성된 링 형태를 가질 수 있다. 엣지 링(40) 및 정전 척(10)의 상면 방향(도 1 및 도 2의 수직 아래 방향)으로 내려보았을 때, 엣지 링(40)에 형성된 구멍 내부에 정전 척(10)이 삽입된 구조를 가질 수 있다.
엣지 링(40)은 포커스 링(20)과 제1 패드(21)를 매개로 접촉할 수 있다. 즉, 포커스 링(20)은 엣지 링(40) 상에 배치되되, 제1 패드(21)를 통하여 엣지 링(40)에 의하여 지지될 수 있다. 제1 패드(21)는 엣지 링(40)에 의한 냉각 효과를 포커스 링(20)에 전달할 수 있다. 즉, 플라즈마 처리 공정 중 발생한 포커스 링(20)의 열은 제1 패드(21)를 통해 엣지 링(40)으로 전달될 수 있다.
엣지 링(40)은 절연 링(30)과 제2 패드(31)를 매개로 접촉할 수 있다. 즉, 절연 링(30)은 엣지 링(40) 상에 배치되되, 제2 패드(31)를 통하여 엣지 링(40)에 의하여 지지될 수 있다. 제2 패드(31)는 엣지 링(40)에 의한 냉각 효과를 절연 링(30)에 전달할 수 있다. 즉, 플라즈마 처리 공정 중 발생한 엣지 링(30)의 열은 제2 패드(31)를 통해 엣지 링(40)으로 전달될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 엣지 링(40)과 포커스 링(20)과의 접촉 면적과, 엣지 링(40)과 절연 링(30)과의 접촉 면적은 다를 수 있다. 즉, 엣지 링(40)과 포커스 링(20) 사이의 제1 패드(21)의 면적과, 엣지 링(40)과 절연 링(30) 사이의 제2 패드(31)의 면적은 서로 다를 수 있다. 상술한 것과 같이 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 재질은 서로 다를 수 있다. 따라서 플라즈마 처리 공정 중 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 온도를 서로 동일하게 유지하기 위해서, 엣지 링(40)이 포커스 링(20)과 절연 링(30)에 제공하는 냉각 효과, 즉 냉각력은 서로 다를 수 있다.
본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 엣지 링(40)과 포커스 링(20)과의 접촉 면적은 서로 동일하고, 제1 패드(21)의 두께와 제2 패드(31)의 두께가 서로 다를 수 있다. 또는 제1 패드(21)와 제2 패드(31)의 두께와 면적은 동일하고, 제1 패드(21)와 제2 패드(31)를 구성하는 물질이 서로 다를 수 있다. 이에 관한 자세한 사항은 후술한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 엣지 링(40)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 엣지 링(40)은 알루미늄을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 엣지 링(40)이 금속성 물질을 포함함에 따라, 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 공급되는 유체의 온도 변화에 따라, 엣지 링(40)의 부피가 상대적으로 팽창 또는 수축할 수도 있다.
엣지 링(40)의 내부에, 유체가 수용되는 유로(45)가 형성될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 유로(45)에 수용되는 유체는 냉매(coolant)일 수 있다. 구체적으로, 상기 냉매는 액체 또는 기체일 수 있으며, 냉매가 기체인 경우 예를 들어 헬륨(He) 가스를 포함하고, 냉매가 액체인 경우 예를 들어 물을 포함할 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 온도 제어가 가능한 냉매는 제한없이 사용될 수 있다는 것은 통상의 기술자에게 자명하다.
냉매는 공급부(130)로부터 펌프(120, 121)를 거쳐 유로(45)에 공급될 수 있다. 공급부(130)와 유로(45) 사이에는 통로(46)가 형성될 수 있다. 통로(46)는 아이솔레이터(50)와 엣지 링(40)을 각각 관통하여, 유로(45)와 공급부(130)를 연결할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 유로(45)에 공급되는 유체는 정전 척(10)에 공급되는 냉매와 동일한 것일 수 있다. 즉, 플라즈마 처리 공정 중 정전 척(10) 상에 배치되는 웨이퍼(W)의 냉각을 위해 냉매가 정전 척(10)에 공급되고, 동일한 냉매가 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 공급될 수도 있다. 따라서 엣지 링(40)과 정전 척(10)은 동일한 공급부(130)로부터 냉매를 공급받아 포커스 링(20), 절연 링(30) 및 웨이퍼(W)를 냉각시킬 수 있다.
제어부(110)는 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 공급되는 유체의 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 공급 경로(47) 상의 펌프(120, 121)를 조절하여 공급부(130)로부터 유로(45)에 공급되는 유체의 양을 조절할 수 있다. 뒤에서 설명하는 것과 같이, 유로(45)에 공급되는 유체의 양을 조절함으로써, 엣지 링(40)과 정전 척(10) 사이의 커패시터(도 5의 C1)의 커패시턴스를 조절할 수 있다. 이와 관련된 자세한 사항은 후술한다.
또한, 제어부(110)는 유로(45)에 공급되는 유체의 온도를 제어할 수도 있다. 유로(45)에 공급되는 유체는 공급부(130)에 의하여 냉각된 상태로 공급 경로(47)로 제공될 수 있다. 제어부(110)는 유로(45)에 공급되는 유체의 온도를 제어함으로서, 포커스 링(20) 및 절연 링(30)의 온도를 제어할 수 있다. 공급부(130)에는 제어부(110)의 제어에 따라 내부의 유체의 온도를 제어할 수 있는 냉각 수단을 포함할 수 있으며, 이러한 냉각 수단은 예를 들어 열전 소자(thermoelectric device)를 포함할 수 있다.
또한, 유체를 공급받는 엣지 링(40)의 내부 온도 또한 유체의 온도에 따라 변화할 수 있다. 엣지 링(40)의 내부 온도가 변화하면, 엣지 링(40)의 부피 또한 변화할 수 있다. 제어부(110)는 유체의 온도를 제어함으로써, 엣지 링(40)의 부피 팽창 또는 수축을 제어하고, 엣지 링(40)과 정전 척(10) 사이의 갭(15)의 폭을 조절할 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 공정, 예를 들어 건식 식각 공정을 수행하는 공간을 제공하는 챔버(60)를 포함할 수 있다.
챔버(60)는 제어에 따라 선택적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 주입구(101)와, 배출구(100)를 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 사용되는 소오스 가스는 주입구(101)를 통해 챔버(60) 내로 공급될 수 있다. 플라즈마 처리 공정에 의해 발생한 부산물(by-product)는 배출구(100)를 통해 배출될 수 있다. 도 1에는 챔버(60)에 각각 하나씩의 주입구(101)와 배출구(100)가 형성되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 챔버(60)는 복수의 주입구(101)와 배출구(100)를 각각 포함할 수도 있다.
상부 전극(70)은 챔버(60)의 상부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 1에는 예시적으로 챔버(60) 상에 7개의 상부 전극(70)이 배치되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 설계 의도에 따라 상부 전극(70)의 개수는 얼마든지 변화할 수 있다.
상부 전극(70)은 제1 전원(80)으로부터 RF 전력을 공급받고, 하부 전극(80)과 동기화되어 챔버(60) 내부로 공급된 소오스 가스를 플라즈마로 여기시킬 수 있다.
도 1에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(60) 내에 전기장 측정 장치를 포함할 수도 있다. 상기 전기장 측정 장치는 플라즈마 처리 장치에 의해 수행되는 플라즈마 처리 공정 중, 챔버(60) 내에 전기장 분포 및 이에 의한 플라즈마의 분포를 계측할 수 있다. 계측된 플라즈마 또는 전기장 분포는 제어부(110)에 제공되고, 제어부(110)는 계측 결과를 기초로 하여 엣지 링(40)으로 제공되는 유체의 온도 또는 양을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 여기된 플라즈마가 공급되고 웨이퍼(W) 상에 패턴(PT)을 형성하기 위한 식각 공정이 수행된다. 도 3에서, P는 웨이퍼(W) 및 포커스 링(20), 절연 링(30)의 상면에 공급되는 플라즈마의 분포를 개략적으로 도시한 것이다.
플라즈마의 공급과 동시에, 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 유체가 공급된다. 상술한 것과 같이, 유로(45)에 공급되는 유체는 냉매일 수 있다. 유로(45)에 냉매가 공급되면, 플라즈마 처리 공정 중 발생한 포커스 링(20) 및 절연 링(30)이 냉각될 수 있다.
플라즈마 처리 공정 도중, 포커스 링(20) 및 절연 링(30)은 동일한 온도(t1)로 유지되도록 제어될 수 있다. 플라즈마 처리 공정에서 발생한 부산물(B)은 온도가 낮은 쪽으로 부착되는 경향이 강하다. 따라서 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 온도 차이가 발생하는 경우, 부산물(B)의 부착 불균형이 발생하여 공정 중 유니포미티(uniformity)를 손상시킬 수 있다. 따라서 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 공급되는 냉매에 의해 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 상면 온도를 동일한 온도(t1)로 유지하여, 유니포미티를 유지할 수 있다.
그런데, 상술한 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 포커스 링(20)과 절연 링(30)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 이로 인해 포커스 링(20)과 절연 링(30)이 갖는 열 전도율이 달라, 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 상면 온도가 동일한 온도(t1)로 유지되지 않을 수 있다. 따라서 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 동일한 온도 제어를 위해, 엣지 링(40)과 포커스 링(20), 엣지 링(40)과 절연 링(30) 사이에 개재되는 제1 패드(21)와 제2 패드(31)의 구성을 다르게 할 수 있다.
제1 및 제2 패드(21, 31)에 의한 엣지 링(40)과 포커스 링(20), 엣지 링(40)과 절연 링(30) 사이의 열류량 Q에서, Q=k × A (ΔT/L)이고 여기서 k는 열전도율(thermal conductivity), A는 제1 및 제2 패드(21, 31)의 면적, ΔT는 제1 및 제2 패드(21, 31)가 각각 접촉하는 엣지 링(40)과 포커스 링(20), 엣지 링(40)과 절연 링(30) 사이의 온도차, L은 제1 및 제2 패드(21, 31)의 두께를 의미한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 예를 들어 제1 패드(21)가 실리콘을 포함하고, 제2 패드(22)가 쿼츠를 포함하면, 실리콘의 열 전도율이 쿼츠의 열전도율보다 크다. 제1 패드(21)와 제2 패드(31)가 동일한 두께를 갖는다고 가정하면, 제1 패드(21)가 엣지 링(40)과 접촉하는 제1 면적보다, 제2 패드(31)가 엣지 링(40)과 접촉하는 제2 면적이 더 클 수 있다.
본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 제1 패드(21)와 제2 패드(31)가 엣지 링(40)과 각각 접촉하는 제1 면적과 제2 면적은 동일하고, 제1 패드(21)와 제2 패드(31)의 두께가 다를 수도 있다. 또는 제1 패드(21)와 제2 패드(31)는 열 전도율이 서로 다른 물질을 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
유로(45)를 포함하는 엣지 링(40)은 포커스 링(20)에 제1 열(H1)을 전달하고, 절연 링(30)에 제2 열(H2)를 제공하여, 포커스 링(20)과 절연 링(30) 각각에 서로 다른 냉각 효과를 가질 수 있다.
유로(45)에 공급되는 유체는 유로(45)의 내부를 순환할 수 있다. 도 3에는 유로(45)에 하나의 통로(46)가 연결되는 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 유로(45)에는 복수의 통로가 형성되고, 각각 유체의 유입구 또는 배출구로 기능할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함되는 엣지 링의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 앞서 설명한 것과 다른 형태의 엣지 링(140)을 포함할 수 있다. 엣지 링(140)은 내부에 두 개의 유로(145, 146)을 포함할 수 있다. 이하 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
제1 유로(145)는 제1 통로(112)와 연결되고, 포커스 링(20)과 수직으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 유로(145)는 제1 패드(21)와 수직으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 제1 유로(145)에 공급되는 유체는, 포커스 링(20)을 냉각하도록 제어될 수 있다.
제2 유로(146)는 제2 통로(113)와 연결되고, 절연 링(30)과 수직으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 유로(146)는 제2 패드(31)와 수직으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 제2 유로(146)에 공급되는 유체는, 절연 링(30)을 냉각하도록 제어될 수 있다.
도 4에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 공급부(도 1의 130)는 제1 유로(145) 및 제2 유로(146)와 개별적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 포커스 링(20)과 수직으로 오버랩되도록 배치된 제1 유로(145)와, 절연 링(30)과 수직으로 오버랩되도록 배치된 제2 유로(146)을 포함함으로써, 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 온도 제어를 개별적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 서로 다른 물질을 포함하는 포커스 링(20)과 절연 링(30)의 온도 제어를 수행하기 위해, 제1 유로(145) 및 제2 유로(146)에 서로 다른 종류의 유체를 공급할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에서, 제1 유로(145) 및 제2 유로(146)에 종류는 동일하나 온도가 다른 유체가 공급될 수도 있다.
제어부(110)는 제1 유로(145)와 제2 유로(146)에 수용되는 서로 다른 유체의 공급을 제어할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제어부(110)는 제1 유로(145)에 수용되는 유체의 온도와, 제2 유로(146)에 수용되는 유체의 온도가 서로 다르도록 공급부(130)를 제어할 수도 있다.
또한, 경우에 따라 제어부(110)는 포커스 링(20)의 온도(t2)와 절연 링(30)의 온도(t3)를 각각 제어할 수도 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제어부(110)에 의해 제어되는 포커스 링(20)의 온도(t2)의 온도(t3)는 서로 다를 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로를 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 도 5의 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 플라즈마가 형성하는 플라즈마 시스(plasma sheath)와 커패시터 경로(capacitive path, 250)를 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 플라즈마 처리 장치는 복수의 커패시터(C1, C2, C3, C4)를 포함하는 커패시터 경로(250)를 형성할 수 있다.
제1 커패시터(C1)는 정전 척(10)과 엣지 링(40) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속성 물질로 구성된 정전 척(10)과 엣지 링(40)은, 유전체를 사이에 두는 두 개의 전극이 되고, 정전 척(10)과 엣지 링(40) 사이의 갭(15)은 유전체로서 제1 커패시터(C1)을 구성할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 의한 플라즈마 처리 공정 중, 챔버(60) 내의 환경은 진공으로 유지된다. 따라서 갭(15) 또한 진공으로 유지될 수 있으며, 제1 커패시터(C1)는 진공을 유전체로 하는 커패시터로 구성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 제1 커패시터(C1)는 커패시턴스가 조절 가능한 가변 커패시터일 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(110)는 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 수용되는 유체의 온도 또는 양을 조절하여 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스를 조절할 수 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 후술한다.
제2 커패시터(C2)는 정전 척(10)과 포커스 링(20) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄과 같은 금속성 물질로 구성된 정전 척(10)과, 실리콘을 포함하는 포커스 링(20)은, 진공으로 유지되는 갭(16)을 사이에 두는 전극이 되어, 제2 커패시터(C2)를 구성할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)는 병렬로 연결될 수 있다. 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스가 증가하면, 병렬로 연결된 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스의 합 또한 감소할 수 있다. 반대로, 제1 커패시터(C1)의 커패시턴스가 감소하면, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 커패시턴스의 합 또한 증가할 수 있다.
제3 커패시터(C3)는 포커스 링(30)과 플라즈마 시스(PS) 사이에 형성되는 커패시터를 의미한다. 도 5에서 도시된 플라즈마 시스(PS)는, 웨이퍼(W), 포커스 링(20) 및 절연 링(30) 상에 형성되는 전기장의 분포, 즉, 등전위선을 나타낸 것이다. 제3 커패시터(C3)는 상부 전극(70)과, 제1 및 제2 커패시터(C1, C2) 사이에 형성되는 것으로 도시되었다.
제3 커패시터(C3)는 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)와 직렬로 연결되어 커패시터 경로(25)에 포함될 수 있다.
제4 커패시터(C4)는 웨이퍼(W)와 플라즈마 시스(PS) 사이에 형성되는 커패시터를 의미한다. 제4 커패시터는 제3 커패시터(C3) 또는 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)와 병렬 연결될 수 있다.
상부 전극(70) 측에서 바라본 커패시터 경로(250)의 전체 커패시턴스 C는 다음과 같이 나타날 수 있다. 아래 식에서, C1 내지 C4는 제1 내지 제4 커패시터(C1~C4)의 커패시턴스를 각각 의미한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 구성하는 회로의 포커스 링의 식각에 의한 상태 변화를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치가 수행하는 플라즈마 처리 공정이 수행된다. 이 때, 포커스 링(20)의 상면 또한 일부 식각되어, 포커스 링(20)은 변형된 상면 프로파일(22)을 가질 수 있다. 도 7에는 포커스 링(20)의 변형된 상면 프로파일(22)과, 이로 인한 변화된 플라즈마 분포(P') 및 플라즈마 시스(PS')가 함께 도시된다.
포커스 링(20)의 변형된 상면 프로파일(22)로 인하여, 포커스 링(20)과 플라즈마 시스(PS') 사이의 제3 커패시터(C3')에 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 포커스 링(20)의 상면 프로파일(22)의 변화로 인하여 포커스 링(20)과 플라즈마 시스(PS') 사이의 거리 변화가 발생할 수 있으며, 이로 인해 포커스 링(20)과 플라즈마 시스(PS') 사이의 제3 커패시터(C3')의 커패시턴스가 변화할 수 있다.
또한, 제3 커패시터(C3')의 변화로 인하여 웨이퍼(W), 포커스 링(20) 및 절연 링(30)의 상면 상의 전기장 분포에 변할 수 있으며, 이는 변형된 플라즈마 시스(PS')로서 도 7에 도시된다. 이러한 플라즈마 시스(PS')의 변화는 플라즈마 처리 공정에서 제공되는 플라즈마 분포(P')의 불균형을 유발할 수 있으며, 공정 불량이 발생할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는, 변화한 플라즈마 시스(PS')를 보상할 수 있도록 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 공급되는 유체를 제어한다. 이하 도 8 내지 도 11에서, 유로(45)에 공급되는 유체의 제어를 통한 플라즈마 시스(PS')의 보상 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 엣지 링(40)은, 내부의 유로(45)에 수용되는 유체를 이용하여 커패시터 경로(250)의 전체 커패시턴스를 보상할 수 있다.
상술한 것과 같이, 유로(45)에 수용되는 유체는 엣지 링(40)의 온도 변화와, 이로 인한 포커스 링(20) 및 절연 링(30)의 온도 변화를 가능하게 할 수 있다. 한편, 엣지 링(40)은, 그 자체의 온도 변화로 인하여 부피의 수축 또는 팽창이 발생할 수 있다.
플라즈마 처리 공정 도중 엣지 링(40)에 제1 온도의 유체가 제공되어 포커스 링(20)과 절연 링(30)을 냉각시킨다고 가정한다. 이 때 엣지 링(40)은, 유로(45)에 수용되는 유체에 의하여 특정 온도로 유지되고, 이 때의 부피가 유지될 것이다.
그런데, 유로(45)에 수용되는 유체에 온도 변화가 발생하면, 이로 인해 엣지 링(40)이 유지되는 온도 또한 변화할 수 있다. 엣지 링(40)의 온도 변화로 인하여 엣지 링(40)의 부피 변화가 발생할 수 있다. 엣지 링(40)의 부피 변화로 인하여, 정전 척(10)과 엣지 링(40) 사이의 갭(15)의 폭(d1) 또한 변화할 수 있다. 갭(15)의 폭(d1)이 변화하면, 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스가 변화할 수 있다.
구체적으로, 엣지 링(40)의 온도가 상대적으로 높아져 엣지 링(40)이 팽창하는 경우, 갭(15)의 폭(d1)은 감소하고 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스는 증가할 수 있다.
반면에, 엣지 링(40)의 온도가 상대적으로 낮아져 엣지 링(40)이 수축하는 경우, 갭(15)의 폭(d1)은 증가하고 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스는 감소할 수 있다.
한편, 상부 전극(70) 측에서 바라본 커패시터 경로(250)의 전체 커패시턴스 C 또한 변화할 수 있다. 상술한 C에 관한 식에서, 엣지 링(40)의 수축으로 인해 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스가 감소하면 전체 커패시턴스 C는 증가할 수 있다. 반면에, 엣지 링(40)의 팽창으로 인해 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스가 증가하면, 전체 커패시턴스 C는 감소할 수 있다.
이와 같이, 플라즈마 처리 공정에 의한 전체 커패시턴스 C의 변화를 보상하기 위하여, 유로(45)에 공급되는 유체의 온도를 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 유체의 온도를 제어하는 것은 제어부(110)일 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 유로(45)에 공급되는 유체의 온도를 상대적으로 상승시켜 커패시터 경로(250) 내부의 전체 커패시턴스 C를 감소시키는 하편, 유체의 온도를 상대적으로 하락시켜 전체 커패시턴스 C를 증가시킬 수 있다.
도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 제어부(110)에 의한 유로(45)에 공급되는 유체의 온도 제어를 통해 플라즈마 시스(PS)와 플라즈마 분포(P)가 포커스 링(20)의 상면 프로파일(22)의 변화 이전과 같도록 보상할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제어부(110)는 챔버 내에 배치된 전기장 측정 장치로부터 변형된 플라즈마 분포(P') 또는 플라즈마 시스(PS')의 측정값을 제공받고, 이에 기초하여 커패시턴스 C를 보상하기 위한 엣지 링(40)의 부피 변화량 및 유체의 온도를 계산할 수 있다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 앞서 설명한 실시예에서와 마찬가지로, 플라즈마 처리 공정 중 공급된 플라즈마에 의한 영향으로, 포커스 링(20)이 변형된 상면 프로파일(22)을 가짐에 따라, 변형된 플라즈마 시스(PS') 및 플라즈마 분포(P')가 발생할 수 있다.
도 9에서, 유로(45) 내의 유체가 가득 차 있는 것이 도시되었다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 유로(45) 내의 유체의 양을 제어하여 커패시터 경로(250)의 전체 커패시턴스를 보상할 수 있다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 포함된 엣지 링 내부의 유로를 도시한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 엣지 링(40) 내부의 유로(45)에 유체가 일부 차 있는 양상이 도시된다. 도 10에서는 예시적으로, 유체가 액체 상태로 제1 수위(fd1)만큼 유로(45)를 채우는 것이 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에서, 진공 상태의 유로(45)에 기체 상태의 유체가 채워질 수도 있으며, 이 때 제어부(110)는 유로(45)의 부피에 대하여 공급된 유체의 부피의 비율을 연산하여, 커패시터 경로(250) 상의 커패시턴스를 계산할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 엣지 링(40)은 커패시터 경로(250) 상의 커패시터를 구성할 수 있고, 내부의 유로(45) 및 이에 수용된 유체는 상기 커패시터의 유전체를 구성할 수 있다. 상기 커패시터는, 제1 커패시터(C1)와 직렬 연결된 것으로 이해될 수 있다.
이 때, 유로(45)의 전체 깊이(fd), 유체(46)의 수위(fd1) 및 진공 부분(47)의 깊이(fd2) 사이의 비율을 조절함에 따라, 유전체의 유전율 및 커패시터의 커패시턴스가 제어될 수 있다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11을 참조하면, 제어부(110)는 유로(45) 내의 유체의 양을 연산하여, 유체(46) 및 진공 부분(47)의 비율을 제어할 수 있다. 이에 따라 엣지 링(40)이 형성하는 유전체의 유전율 및 커패시터의 커패시턴스가 변화하여, 변형된 제3 커패시터(C3') 및 이에 따른 플라즈마 시스(PS') 및 플라즈마 분포(P')를 보상할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제어부(110)는 챔버 내에 배치된 전기장 측정 장치로부터 변형된 플라즈마 분포(P') 또는 플라즈마 시스(PS')의 측정값을 제공받고, 이에 기초하여 커패시턴스 C를 보상하기 위한 유로(45)에 수용된 유체의 양을 연산할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 정전 척 20: 포커스 링
21, 22: 패드 30: 절연 링
40: 엣지 링 45: 유로
46: 통로 50: 아이솔레이터
60: 챔버 70: 상부 전극
80, 90: 전원 W: 웨이퍼
110: 제어부 130: 공급부

Claims (20)

  1. 웨이퍼를 지지하는 정전 척(electrostatic chuck);
    상기 웨이퍼의 외주면을 둘러싸도록 배치된 포커스 링(focus ring); 및
    상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸도록 배치된 절연 링(insulation ring);
    상기 포커스 링 및 상기 절연 링의 하부를 지지하고, 상기 정전 척과 이격되어 상기 정전 척의 외주면을 둘러싸는 엣지 링(edge ring);
    상기 포커스 링 및 상기 엣지 링과 접촉하는 제1 패드; 및
    상기 절연 링 및 상기 엣지 링과 접촉하고, 상기 제1 패드와 이격되는 제2 패드를 포함하되,
    상기 엣지 링은, 내부에 유체를 수용하는 유로를 포함하고,
    상기 포커스 링과 상기 절연 링은 서로 다른 물질을 포함하고,
    상기 제1 패드 및 상기 제2 패드는 서로 다른 열전도율을 갖는 물질을 포함하고,
    상기 제1 패드의 두께와 상기 제2 패드의 두께는 동일하고 상기 제1 패드와 상기 엣지 링이 접촉하는 제1 면적과 상기 제2 패드가 상기 엣지 링과 접촉하는 제2 면적과 다르거나, 상기 제1 패드의 두께와 상기 제2 패드의 두께가 다르고 상기 제1 패드와 상기 엣지 링이 접촉하는 상기 제1 면적과 상기 제2 패드가 상기 엣지 링과 접촉하는 제2 면적이 동일하여, 상기 웨이퍼에 대한 플라즈마 에칭 공정 중 상기 엣지 링 내 상기 유체에 의해 상기 포커스 링과 상기 절연 링이 서로 동일한 온도로 유지되는 플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 포커스 링과 상기 엣지 링 사이의 접촉면과 수직으로 중첩되도록 배치되는 제1 유로, 및
    상기 절연 링과 상기 엣지 링 사이의 접촉면과 수직으로 중첩되도록 배치되는 제2 유로를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 유체는, 제1 유체 및 상기 제1 유체와 다른 온도로 유지되는 제2 유체를 포함하고,
    상기 제1 유체는 상기 제1 유로에 수용되고,
    상기 제2 유체는 상기 제2 유로에 수용되는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유체는 냉매를 포함하고,
    상기 엣지 링은 상기 포커스 링과 상기 절연 링을 상기 유체를 이용하여 냉각시키는 플라즈마 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 엣지 링과 상기 정전 척 사이에 형성되는 갭을 더 포함하고,
    상기 엣지 링은 상기 유로에 수용되는 유체의 온도에 따라 상기 갭의 간격을 변화시키는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 엣지 링에 수용되는 유체의 양과 온도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 플라즈마가 공급되는 플라즈마 챔버;
    상기 플라즈마 내에 배치되고, 웨이퍼를 지지하는 정전 척;
    상기 정전 척과 이격되어 상기 정전 척의 하부의 외주면을 둘러싸고, 내부에 유체를 수용하는 유로를 포함하는 엣지 링;상기 웨이퍼의 외주면을 둘러싸고, 상기 엣지 링 상에 배치되고 상기 정전 척의 상부의 외주면을 둘러싸는 포커스 링;
    상기 엣지 링과 상기 정전 척 사이, 및 상기 정전 척과 상기 포커스 링 사이의 갭; 및
    상기 엣지 링의 유로에 수용되는 유체의 공급을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 엣지 링, 상기 정전 척 및 상기 엣지 링과 상기 정전 척 사이의 상기 갭은 커패시터를 형성하고,
    상기 제어부는, 상기 엣지 링에 수용되는 유체의 양과 온도를 제어하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 기준 온도를 초과하는 상기 유체를 공급하여 상기 엣지 링을 팽창시키고,
    상기 엣지 링의 팽창에 의해 상기 갭의 폭은 감소하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 엣지 링의 팽창에 의해 상기 커패시터의 커패시턴스가 증가하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엣지 링에 수용되는 양을 조절하여 상기 커패시터의 커패시턴스를 제어하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 정전 척은 상기 플라즈마가 형성하는 플라즈마 시스(plasma sheath)와 커패시터 경로(capacitive path)를 형성하되,
    상기 커패시터 경로는 상기 엣지 링과 상기 정전 척이 형성하는 커패시터를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸는 절연 링을 더 포함하되,
    상기 플라즈마가 공급되는 동안, 상기 포커스 링과 상기 절연 링은 상기 유로에 수용되는 유체에 의해 냉각되는 플라즈마 처리 장치.
  18. 웨이퍼를 지지하는 정전 척;
    상기 웨이퍼의 외주면을 둘러싸는 포커스 링;
    상기 포커스 링의 외주면을 둘러싸고, 상기 포커스 링과 서로 다른 물질을 포함하는 절연 링;
    냉매가 흐를 수 있는 유로를 포함하는 엣지 링;
    상기 포커스 링 및 상기 엣지 링과 접촉하는 제1 패드; 및
    상기 절연 링 및 상기 엣지 링과 접촉하고, 상기 제1 패드와 이격되는 제2 패드를 포함하고,
    상기 제1 패드 및 상기 제2 패드는 서로 다른 열전도율을 갖는 물질을 포함하고,
    상기 제1 패드의 두께와 상기 제2 패드의 두께는 동일하고 상기 제1 패드와 상기 엣지 링이 접촉하는 제1 면적과 상기 제2 패드가 상기 엣지 링과 접촉하는 제2 면적과 다르거나, 상기 제1 패드의 두께와 상기 제2 패드의 두께가 다르고 상기 제1 패드와 상기 엣지 링이 접촉하는 상기 제1 면적과 상기 제2 패드가 상기 엣지 링과 접촉하는 제2 면적이 동일하여, 상기 웨이퍼에 대한 플라즈마 에칭 공정 중 상기 냉매에 의해 상기 포커스 링과 상기 엣지 링의 온도가 동일하게 유지되는 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 엣지 링은 상기 포커스 링과 상기 절연 링의 하부를 지지하는 플라즈마 처리 장치.
  20. 삭제
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3210105U (ja) * 2016-03-04 2017-04-27 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ユニバーサルプロセスキット
US20190390336A1 (en) * 2017-01-27 2019-12-26 Aixtron Se Transport ring
US10950483B2 (en) * 2017-11-28 2021-03-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for fixed focus ring processing
US10490435B2 (en) * 2018-02-07 2019-11-26 Applied Materials, Inc. Cooling element for an electrostatic chuck assembly
CN110323117A (zh) * 2018-03-28 2019-10-11 三星电子株式会社 等离子体处理设备
KR102244438B1 (ko) * 2018-12-17 2021-04-27 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 플라즈마 처리 장치에 사용되는 rf 전극 조립품 및 플라즈마 처리 장치
CN111326390B (zh) * 2018-12-17 2023-09-12 中微半导体设备(上海)股份有限公司 射频电极组件和等离子体处理设备
US11894255B2 (en) 2019-07-30 2024-02-06 Applied Materials, Inc. Sheath and temperature control of process kit
JP2021027152A (ja) * 2019-08-05 2021-02-22 キオクシア株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
CN110634727B (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 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调节方法
CN112885690B (zh) * 2019-11-29 2023-10-20 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
US20210249232A1 (en) * 2020-02-10 2021-08-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Apparatus and method for etching
KR20220040804A (ko) 2020-09-24 2022-03-31 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR20220100339A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법
WO2022245545A1 (en) * 2021-05-19 2022-11-24 Lam Research Corporation Low temperature manifold assembly for substrate processing systems
CN115621109A (zh) * 2021-07-16 2023-01-17 长鑫存储技术有限公司 等离子体处理装置
CN113921365B (zh) * 2021-09-29 2024-03-26 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其边缘保护机构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070215279A1 (en) 2006-03-17 2007-09-20 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
JP2010251723A (ja) 2009-03-27 2010-11-04 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2014187402A (ja) * 2009-02-05 2014-10-02 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
JP2014220502A (ja) 2013-05-07 2014-11-20 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ露出面上にｉｎｓｉｔｕで形成された保護層を備えるプラズマ処理チャンバのコンポーネント

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW484187B (en) 2000-02-14 2002-04-21 Tokyo Electron Ltd Apparatus and method for plasma treatment
US6896765B2 (en) 2002-09-18 2005-05-24 Lam Research Corporation Method and apparatus for the compensation of edge ring wear in a plasma processing chamber
US7244336B2 (en) 2003-12-17 2007-07-17 Lam Research Corporation Temperature controlled hot edge ring assembly for reducing plasma reactor etch rate drift
KR20070081038A (ko) * 2006-02-09 2007-08-14 삼성전자주식회사 플라즈마 장치의 정전척 어셈블리
JP2007250967A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置および方法とフォーカスリング
US7837827B2 (en) 2007-06-28 2010-11-23 Lam Research Corporation Edge ring arrangements for substrate processing
KR20090050606A (ko) * 2007-11-16 2009-05-20 주식회사 하이닉스반도체 플라즈마 식각 장치 및 그를 이용한 식각방법
JP5255936B2 (ja) 2008-07-18 2013-08-07 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング及び基板載置台、並びにそれらを備えたプラズマ処理装置
US8449679B2 (en) 2008-08-15 2013-05-28 Lam Research Corporation Temperature controlled hot edge ring assembly
US8869741B2 (en) * 2008-12-19 2014-10-28 Lam Research Corporation Methods and apparatus for dual confinement and ultra-high pressure in an adjustable gap plasma chamber
JP5357639B2 (ja) * 2009-06-24 2013-12-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR101559913B1 (ko) 2009-06-25 2015-10-27 삼성전자주식회사 플라즈마 건식 식각 장치
KR20110006932A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 세메스 주식회사 기판 고정 장치
KR20110083979A (ko) * 2010-01-15 2011-07-21 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치
JP2011181677A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及び基板載置システム
JP2012049166A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置
JP5654297B2 (ja) 2010-09-14 2015-01-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101246670B1 (ko) * 2010-10-26 2013-03-25 주식회사 템네스트 반도체 제조설비의 정전척
JP5690596B2 (ja) 2011-01-07 2015-03-25 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング及び該フォーカスリングを備える基板処理装置
JP5732941B2 (ja) * 2011-03-16 2015-06-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
JP5741124B2 (ja) * 2011-03-29 2015-07-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN202651058U (zh) * 2012-07-06 2013-01-02 中微半导体设备(上海)有限公司 一种控制基座外缘聚焦环温度的组件
CN203013674U (zh) * 2012-12-31 2013-06-19 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 等离子体刻蚀处理装置
JP6080571B2 (ja) * 2013-01-31 2017-02-15 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070215279A1 (en) 2006-03-17 2007-09-20 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
JP2014187402A (ja) * 2009-02-05 2014-10-02 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
JP2010251723A (ja) 2009-03-27 2010-11-04 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
KR101676875B1 (ko) * 2009-03-27 2016-11-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
JP2014220502A (ja) 2013-05-07 2014-11-20 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ露出面上にｉｎｓｉｔｕで形成された保護層を備えるプラズマ処理チャンバのコンポーネント

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