KR102662977B1 - 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템 - Google Patents

상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템에 관한 것이다. 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템은 공정 챔버(C)의 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈(11); 공정 챔버(C)의 위쪽 부분에 결합되는 리드(12); 리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b); 및 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)와 상부 전극 모듈(11)을 연결하는 연결 수단을 포함한다.

Description

상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템{A System for Controlling a Slope and location of a Upper Electrode}
본 발명은 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 하부 전극에 대한 상부 전극의 위치 또는 경사의 조절에 의하여 공정 공간의 조절이 가능한 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 높은 집적도와 고효율 구조의 형성을 위하여 패턴은 점차 미세하게 변화하고, 이에 따라 다양한 물질의 적용을 통하여 반도체 소자의 제조를 위한 성능이 발전되고 있다. 이와 같은 발전에 따라 패턴이 점차 세밀해지고, 구조가 복잡하고 깊어지면서 전체 공정의 수와 각각의 공정 난이도는 빠르게 높아지고 있다. 생산력을 고려하여 고난이도 공정을 진행하기 위하여 웨이퍼의 수율을 유지 및 향상을 시키는 것이 필수 불가결 하고, 이에 따라 전체 공정의 균일도, 단위 시간당 생산량, 공정 프로파일(Profile) 형성과 같은 공정 인자가 공정 장비의 경쟁력으로써 급부상하고 있다. 여러 반도체 장비 제조사는 해당 주요 성능을 향상시키기 위하여 온도의 균일성 향상, 플라즈마의 밀도 조정, 시스(Sheath) 영역의 조정과 같은 다양한 고정 요소의 다양한 개발에 노력을 기울이고 있다. 특히 최근에 하나의 공정 내의 다수의 식각 단계에서 상이한 프로세스 가스의 사용과 다양한 영역대의 RF 출력을 사용하는 것과 같은 점차 복잡한 공정이 필요해지는 상황에서 기존의 제어 노브(Control Knob)에서 한계점이 드러나고 있어 추가적인 제어 노브(Control Knob)의 활용이 불가피하다고 할 수 있다. 반도체 제조 과정에 공정 인자의 개선과 관련하여 국제공개번호 WO 2005/022623은 기판 상에 에칭될 레이어 내에 마스크를 통해서 고에스펙트비 피처를 에칭하는 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2011-0014520은 플라즈마 챔버에 이용되는 RF 파워 공급기(RF power supplier) 및 매칭 네트워크에 대하여 개시한다. 공정 식각의 균일도의 향상 및 공정 갭(gap) 제어를 위하여 예를 들어 상부 전극과 하부 전극 사이의 간격 또는 상부 전극 또는 하부 전극 사이에 형성되는 공간 구조가 조절될 필요가 있다. 그러나 선행기술 또는 공지 기술은 이를 조절할 수 있는 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 국제공개번호 WO 2005/022623(램 리써치 코포레이션, 2006.03.10. 공개) 다양한 주파수의 RF 전력 변조를 이용하는 고에스팩트비 에칭 선행기술2: 특허공개번호 10-2011-0014520(어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드 아시아, 2011.02.11. 공개) 스위칭 가능한 바이어스 파워를 구비하는 플라즈마 챔버 및 이를 위한 스위칭 가능한 주파수 RF 매치 네트워크
본 발명의 목적은 전동 모터를 활용하여 상부 전극의 실시간 위치 및 기울기의 조정이 가능하고, 이에 의하여 공정 식각의 균일도 향상 및 고정 갭 제어(Process Gap Control)을 통한 식각 프로파일(Profile)의 제어 노브(Control Knob)로 활용될 수 있도록 하는 모터에 의한 상부 전극 기울기 및 위치의 조정이 가능한 조절 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템은 공정 챔버의 하부 전극 모듈과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈; 공정 챔버의 위쪽 부분에 결합되는 리드; 리드의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터; 및 적어도 세 개의 모터와 상부 전극 모듈을 연결하는 연결 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 세 개의 모터에 의한 연결 수단의 작동에 의하여 상부 전극 모듈의 기울기 또는 상하 위치가 조절된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 연결 수단은 벨로우즈 구조의 유도 관로를 통하여 상부 전극 모듈에 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 세 개의 모터는 리드의 가장자리에 서로 분리되어 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 세 개의 모터는 리드의 중앙 부분에 서로 분리되어 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 세 개의 모터는 하나의 유도 홀을 통하여 연결 수단에 의하여 상부 전극 모듈과 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상부 전극 모듈의 아래쪽에 배치되는 샤워 헤드를 포함하고, 샤워 헤드는 바깥쪽으로 경사진 경사 유도 부분을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상부 전극 모듈의 둘레 면에 형성되는 퍼지 갭을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상부 전극 모듈의 둘레 면에 결합되는 접지 링을 더 포함하고, 접지 링은 원형의 링 베이스 및 링 베이스를 따라 형성된 다수 개의 유동 홀을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 접지 링은 신축성을 가진다.
본 발명에 따른 상부 전극 기울기 및 위치 조정이 가능한 조절 시스템은 식각 균일 제어 노브(Etch Uniformity Control Knob)로 기능을 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 조절 시스템은 균등한 플라즈마 밀도 형성을 위하여 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 전극을 가지고 구성하는 경우 상부 전극의 접지(Ground) 면적이 최대가 되도록 설계하여 하부 기판과 전극 사이의 플라즈마 영역을 확대하고, 플라즈마 밀도가 균일하도록 한다. 또한 Shower Head의 Gas 분사구를 구역별로 나누어 설계 특성상 Gas 분사의 차이가 발생하는 경우 추가적인 Gas 비율 변경 혹은 Tuning Gas의 추가로 Plasma Uniformity를 보다 수월하게 조정 가능하도록 한다. 이외에도 하부 기판을 고정하는 정전척의 온도 균일성을 유지하기 위해 구역 별 온도 조정이 가능하도록 히터와 냉매라인을 구성하는 등 다양한 방법을 연구하고 사용하고 있다. 식각 프로파일(Etch Profile)의 경우 주로 기판의 외곽부에 발생하고, 배출(Exhaust)에 의한 기체 유동(Gas Flow)의 변화, 외곽에서의 시스 면적(Sheath Area)의 기울기 형성, 기판과 에지 링(Edge Ring)의 온도 차이와 같은 다양한 원인으로 인하여 변형된다. 이에 따라 이와 같은 현상의 제어를 위하여 시스(Sheath) 영역의 기울기 변형을 목적으로 상부 외곽 전극의 형상은 안쪽 메인 전극에 대비하여 돌출되도록 설계될 수 있다. 그리고 평면 형태(flat from)의 시스 영역이 기판 외곽부에 형성될 수 있도록 한다. 추가로 DC를 인가하는 것과 같은 부수적인 동작을 통하여 하부 시스 영역의 기울기를 제어한다. 또한 하부 기판 외곽에 존재하는 에지 링 또는 포커스 링의 재질을 기판 재질과 동일한 실리콘으로 제작하여 웨이퍼가 보다 넓게 펼쳐진 것과 같은 형상으로 보이도록 하고 실제 시스 영역의 기울기가 발생되는 부분을 에지 링 방향으로 이동시켜 기판 전체가 평면 형상의 시스 영역이 되도록 한다. 추가로 에지 링과 기판의 온도 차이에 따라 플라즈마의 라디칼 이온의 방향이 변할 수 있으므로 기판 외곽에서의 식각 프로파일에 따라 에지 링 온도를 기판 온도와 대비하여 올리고 낮추는 방식으로 조절한다. 이와 같이 다양한 방법을 통하여 식각의 균일성 및 프로파일 제어를 수행하지만 설계 공차 혹은 제조 공차에 따른 식각 맵의 편향과 같은 공정 결과의 차이가 발생할 경우 보정을 할 수 있는 방법은 제한될 수 있고, 대부분의 경우 기판 중심을 기준으로 원형적인 조정만 가능할 뿐 기판에서 좌우측의 편차 등을 개선할 방법은 보다 제한적이다. 본 발명에 따른 조절 시스템은 설계 공차 또는 제조 공차의 편향이 실시간으로 보정될 수 있도록 한다. 구체적으로 모터를 이용하여 공정 과정에서 실시간으로 상부 전극의 기울기 형성 또는 상하 움직임이 가능하여 공정별 또는 단일 공정 내 여러 식각 과정에서 균일성 또는 프로파일의 제어가 가능하도록 한다. 이에 따라 본 발명에 따른 조절 시스템은 공정 결과를 결정하는 주된 매개변수로 적용되어 실시간 제어 노브로 활용될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 상부 전극 기울기 및 위치의 조정이 가능한 조절 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 조절 시스템을 위한 모터 배치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 조절 시스템에서 중심 모터 제어 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조절 시스템에서 측면 벽 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 조절 시스템에서 기체 퍼지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 조절 시스템에서 전극 접지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 상부 전극 기울기 및 위치의 조정이 가능한 조절 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템은 공정 챔버(C)의 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈(11); 공정 챔버(C)의 위쪽 부분에 결합되는 리드(12); 리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b); 및 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)와 상부 전극 모듈(11)을 연결하는 연결 수단을 포함한다.
공정 챔버(C)는 진공 챔버가 될 수 있고, 플라즈마에 의하여 웨이퍼에 대한 식각 공정과 같은 반도체 공정이 이루어지는 공간이 될 수 있다. 공정 챔버(C)의 내부에 위쪽에 정전 척(Electrostatic Chuck)(131)이 위치하는 하부 전극 모듈(13)이 배치될 수 있다. 그리고 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 공정 챔버(C)의 위쪽에 상부 전극 모듈(11)이 배치될 수 있다. 하부 전극 모듈(13)은 하부 전극, 하부 전극의 위쪽에 배치되는 정전 척(131); 정전 척(131)의 내부에 배치되어 공정 과정에서 웨이퍼의 온도를 조절하는 히터(132); 에지 링(133); 및 에지 링 히터(134)를 포함할 수 있다. 하부 전극에 서로 다른 주파수를 가진 RF 전력이 제어기(17)를 통하여 인가될 수 있고, 냉각기(18)에 의하여 정전 척(131)의 온도를 정해진 범위로 유지하기 위한 냉각수(coolant)가 공급될 수 있다. 또한 필터 유닛(19)을 경유하여 전력이 공급되어 히터(132)가 작동될 수 있다. 공정 챔버(C)의 위쪽에 리드(12)가 결합되어 공정 챔버(C)가 밀폐될 수 있고, 리드(12)는 공정 챔버(C)의 위쪽 부분을 둘러싸는 테두리 블록(121)에 결합되는 원판 형상이 될 수 있다. 리드(12)의 아래쪽에 상부 전극 모듈(11)이 배치될 수 있고, 상부 전극 모듈(11)은 리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)와 구조적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)의 작동에 의하여 상부 전극 모듈(11)의 상하 위치가 조절되거나, 상부 전극 모듈(11)의 기울기가 조절될 수 있다. 리드(12)는 원판 형상이 될 수 있고, 리드(12)의 위쪽 면의 서로 다른 위치에 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)가 배치될 수 있다. 예를 들어 세 개의 모터(14a, 14b)가 리드(14a, 14b)의 가장자리를 따라 120도의 원주각을 가지면서 분리되어 배치될 수 있다. 또는 세 개의 모터(14a, 14b)가 리드(12)의 중앙 부분에 120도의 원주각을 가지도록 배치될 수 있다. 각각의 모터(14a, 14b)에 대응되도록 리드(12)에 유도 홀(122)이 형성될 수 있고, 유도 홀(122)을 통하여 챔버(C)의 내부로 작동 축(141a, 141b)이 유입될 수 있다. 작동 축(141a, 141b)의 한쪽 끝은 모터(14a, 14b)와 연결되고, 작동 축(141a, 141b)의 다른 끝은 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면에 결합될 수 있다. 예를 들어 각각의 모터 축에 피니언 기어가 결합되고, 작동 축(141a, 141b)의 랙 기어 구조가 될 수 있다. 그리고 각각의 모터(14a, 14b)의 작동에 의하여 작동 축(141a, 141b)이 상하로 이동될 수 있다. 모터(14a, 14b)와 작동 축(141a, 141b)은 다양한 방법으로 서로 연결되어 상부 전극 모듈(11)을 상하로 이동시킬 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
유도 홀(122)은 챔버(C)의 내부에 대하여 밀폐가 될 필요가 있고, 이를 위하여 유도 홀(122)을 둘러싸는 형태로 유도 관로(15a, 15b)가 형성될 수 있고, 유도 관로(15a, 15b)는 리드(12)의 아래쪽 면과 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면을 연결하는 구조를 가질 수 있다. 유도 관로(15a, 15b)는 상하로 신축성을 가진 구조로 만들어질 수 있고, 예를 들어 벨로우즈 구조 또는 주름 관 구조로 만들어질 수 있다. 이에 따라 작동 축(141a, 141b)의 상하 이동에 따라 유도 관로(15a, 15b)의 상하 길이가 조절될 수 있다. 유도 관로(15a, 15b)의 아래쪽 끝 부분이 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면과 접촉되는 부분은 밀폐 유닛(16a, 16b)에 의하여 밀폐가 되어 유도 관로(15a, 15b)가 챔버(C)의 내부에 대하여 차단될 수 있다. 리드(12)의 중앙 부분에 중심 홀(CH)이 형성될 수 있고, 중심 홀(CH)에 중심 유도 관로(15c)가 형성될 수 있다. 중심 유도 관로(15c)는 유도 관로(15a, 15b)와 유사한 구조를 가질 수 있고, 중심 유도 관로(15c)의 위쪽 끝은 리드(12)의 아래쪽 면에 접촉되고, 중심 유도 관로(15c)의 아래쪽 끝은 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면에 결합될 수 있다. 중심 유도 관로(15c)의 아래쪽 끝과 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면이 접하는 부분에 중심 밀폐 유닛(16c)이 형성될 수 있다. 또한 중심 유도 관로(15c)는 상하로 신축성을 가진 구조로 만들어질 수 있고, 예를 들어 벨로우즈 구조 또는 주름 관 구조로 만들어질 수 있다. 이와 같이 형성된 중심 유도 관로(15c)를 통하여 냉각수 라인이 상부 전극 모듈(11)로 유도될 수 있다. 또한 상부 전극 모듈(11)의 내부에 배치된 히터 유닛에 전력을 공급하기 위한 전력선이 유도될 수 있고, 기체(G)가 중심 유도 관로(15c)를 통하여 주입될 수 있다. 이와 같은 유도 관로(15a, 15b) 및 중심 유도 관로(15c)의 구조에 의하여 상부 전극 모듈(11)의 상하 이동이 가능하게 된다. 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)에 의하여 작동되는 적어도 세 개의 작동 축(141a, 141b)에 의하여 상부 전극 모듈(11)의 상하 위치가 결정되어 상부 전극 모듈(11)과 하부 전극 모듈(13) 사이의 간격이 조절될 수 있다. 또한 적어도 하나의 모터(14a, 14b)에 의하여 작동되는 적어도 하나의 작동 축(141a, 141b)의 상하 이동에 의하여 상부 전극 모듈(11)의 경사가 조절될 수 있다. 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)는 리드(12)의 위쪽 면에 다양하게 배치될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 조절 시스템을 위한 모터 배치 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)가 리드(12)의 가장자리 부분에 120도의 원주각을 가지도록 서로 분리되어 배치될 수 있다. 이와 같은 배치 구조에서 각각의 모터(14a, 14b, 14c)를 위하여 리드(12)에 유도 홀이 형성되어야 하고, 각각이 유도 홀을 기준으로 세 개의 유도 관로가 형성되어야 한다. 이에 비하여 중앙 분리 위치(21a, 21b, 21c)에 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)가 배치되는 경우 하나의 중심 유도 홀(22)이 형성되고, 하나의 중심 유도 홀에 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)에 의하여 작동되는 세 개의 작동 축이 배치될 수 있다. 그러므로 본 발명의 하나의 실시 예에 있어서, 세 개의 중앙 분리 위치(21a, 21b, 21c)에 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)가 배치될 수 있다. 세 개의 중앙 분리 위치(21a, 21b, 21c)는 중심 유도 홀(22)의 가장자리를 따라 120도의 원주각을 가지도록 서로 분리되어 배치될 수 있고, 아래에서 이와 같은 배치 구조를 기준으로 본 발명이 설명된다. 다만 모터(14a, 14b, 14c)는 세 개 또는 그 이상이 될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 조절 시스템에서 중심 모터 제어 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 세 개의 모터(14a, 14b)가 중앙 분리 위치에 배치될 수 있고, 세 개의 모터(14a, 14b)의 중심에 중심 유도 홀(22)이 형성될 수 있고, 중심 유도 홀(22)을 기준으로 하나의 유도 관로(15a)가 형성될 수 있다. 유도 관로(15a)는 상하 방향으로 신축성을 가진 구조로 만들어질 수 있고, 예를 들어 벨로우즈 구조 또는 주름 관 구조로 만들어질 수 있다. 또한 유도 관로(15a)의 아래쪽 끝이 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면과 결합되는 부분에 밀폐 유닛(16a)이 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 하나의 유도 관로(15a)를 따라 각각의 모터(14a, 14b)와 연결되는 작동 축(141a, 141b)이 연장될 수 있고, 각각의 작동 축(141a, 141b)의 아래쪽 끝은 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면에 접촉될 수 있다. 유도 관로(15a)의 내부를 따라 냉각수 라인(CL)이 유도될 수 있고, 상부 전극 모듈(11)에 배치되는 히터(113)에 전력을 공급하는 히터 라인(HL)이 유도 관로(15a)를 따라 상부 전극 모듈(11)로 유도될 수 있다. 프로세스 진행을 위한 기체(G)가 유도 관로(15a)를 통하여 챔버 내부로 주입될 수 있다. 또한 퍼지(Purge)를 위한 기체가 리드(12)에 형성된 퍼지 홀(PH)을 통하여 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면을 통하여 챔버 내부로 주입될 수 있다. 상부 전극 모듈(11)은 전극 기능을 가지는 샤워 헤드(111); 사워 헤드(111)의 위쪽에 배치된 히터 블록(112); 샤워 헤드(111)의 위쪽 면에 배치되는 헤드 히터(113); 및 히터 블록(112)에 배치된 다수 개의 냉각수 경로(141_1 내지 141_N)로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면이 중심을 기준으로 세 개의 서로 다른 위치에 세 개의 작동 축(141a, 141b)의 아래쪽 끝 부분이 정삼각형의 꼭짓점이 되는 위치에 접촉되어 상부 전극 모듈(11)을 상하로 이동시킬 수 있다. 또한 세 개의 작동 축(141a, 141b)이 선택적으로 작동되어 상부 전극 모듈(11)의 기울기가 조절될 수 있다. 세 개의 모터(14a, 14b)는 독립적으로 작동될 수 있고, 이에 의하여 세 개의 작동 축(141a, 141b)은 독립적으로 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면의 서로 다른 위치에 동일하거나, 서로 다른 힘을 인가할 수 있다. 세 개의 작동 축(141a, 141b)에 의하여 인가되는 힘에 따라 상부 전극 모듈(11)의 상하 위치 또는 기울기가 결정될 수 있다. 이에 따라 세 개의 작동 축(141a, 141b)에 의하여 인가되는 힘 또는 이동 길이를 측정하는 수단이 만들어질 필요가 있다. 예를 들어 각각의 작동 축(141a, 141b)의 이동 거리는 선형 측정 수단(linear scaler)을 적용하여 광학 수단에 의하여 탐지될 수 있다. 광학 수단에 의하여 탐지된 각각의 작동 축(141a, 141b)의 이동 거리에 의하여 하부 전극 모듈에 대한 상부 전극 모듈(11)의 상대적인 거리가 측정될 수 있고, 이와 함께 상부 전극 모듈(11)의 평행 상태가 확인될 수 있다. 상부 전극 모듈(11)의 위치 또는 기울기는 다양한 방법으로 탐지될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 조절 시스템에서 측면 벽 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 상부 전극 모듈(11)의 아래쪽에 배치되는 샤워 헤드(111)를 포함하고, 샤워 헤드(111)는 바깥쪽으로 경사진 경사 유도 부분(111a)을 포함한다. 상부 전극 모듈(11)은 샤워 헤드(111)는 전체적으로 원판 형상이 될 수 있다. 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 부분의 기체가 상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 형성된 갭(gap)을 따라 퍼지(purge)가 될 필요가 있고, 기체가 빠르게 배출이 되면서 공정 공간에 영향을 미치지 않도록 샤워 헤드(111)의 가장자리가 위쪽으로부터 아래쪽으로 경사질 수 있고, 이에 의하여 샤워 헤드(111)의 가장자리 부위에 경사 유도 부분(111a)이 형성될 수 있다. 그리고 이와 같은 경사 유도 부분(111a)에 의하여 테두리 블록(121)과 샤워 헤드(111)의 둘레를 따라 경사 유도 갭(GP)이 형성될 수 있다. 그리고 이와 같은 경사 유도 갭(GP)에 의하여 기체의 배출이 신속하게 이루어지면서 공정 공간에 영향을 미치지 않을 수 있다. 경사 유도 갭(GP)은 다양한 연장 길이를 가질 수 있고, 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 조절 시스템에서 기체 퍼지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 형성되는 퍼지 갭을 더 포함한다. 중심 유도 홀(22)을 따라 유입된 프로세스 기체는 유도 관로(15a)를 따라 유동되어 샤워 헤드(111)을 통하여 챔버 내부로 유입될 수 있다. 또한 퍼지 기체는 리드(12)에 형성된 퍼지 홀(PH)을 따라 주입되어 상부 전극 모듈(11)과 리드(12) 사이로 유동되어 상부 전극 모듈(11)과 챔버 측벽의 내부 면 사이에 형성된 퍼지 갭(GP)을 따라 유동될 수 있다. 예를 들어 질소 또는 아르곤과 같이 반응성이 낮은 비활성 기체가 중심 유도 홀(22)을 통하여 주입되어 유도 관로(15a)를 따라 유동될 수 있다. 이에 의하여 진공 챔버 내부의 기체 또는 플라즈마가 위쪽으로 유동되는 것이 방지되면서 식각 과정에서 발생되는 중간 생성물이 상부 공간에 증착되는 것이 방지되어 입자(particle)의 발생이 방지되도록 한다. 이를 위하여 샤워 헤드의 가장자리가 위에서 설명된 것처럼 경사지도록 형성될 수 있다. 또는 아래에서 설명되는 것처럼, 접지 링이 샤워 헤드의 둘레 면에 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 조절 시스템에서 전극 접지 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 결합되는 접지 링(61)을 더 포함하고, 접지 링(61)은 원형의 링 베이스(611) 및 링 베이스(61)를 따라 형성된 다수 개의 유동 홀(612_1 내지 612_N)을 포함한다. 샤워 헤드(111)의 가장자리 부분에 경사 유도 부분(111a)이 형성될 수 있고, 샤워 헤드(111)의 위쪽 면의 둘레에 접지 링(ground ring)(61)이 배치될 수 있다. 접지 링(61)은 원형 링 형상이 될 수 있고, 원형의 링 베이스(611) 및 링 베이스(61)를 따라 형성된 다수 개의 유동 홀(612_1 내지 612_N)로 이루어질 수 있다. 링 베이스(611)는 사각형 단면을 가지는 링 형상이 될 수 있고, 링 베이스(611)의 안쪽 면을 따라 기체 유동이 가능한 다수 개의 유동 홀(612_1 내지 612_N)이 형성될 수 있다. 접지 링(61)은 샤워 헤드(111)의 가장자리와 챔버 측면 벽의 내부 면 사이에 형성된 퍼지 갭에 위치하도록 배치될 수 있다. 중심 유도 홀(22)을 따라 유입된 기체(G)는 유도 관로(15a)를 따라 유동되어 샤워 헤드(111)를 통하여 챔버 내부로 유입될 수 있다. 또한 퍼지 기체(PG)는 퍼지 홀(PH)을 통하여 상부 전극 모듈(11)의 위쪽으로 유입될 수 있다. 이후 퍼지 기체(PG)는 상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 형성된 퍼지 갭을 따라 유동되면서 접지 링(61)의 유동 홀(612_1 내지 612_N)을 관통하여 경사 유도 부분(111a)을 따라 유동될 수 있다. 접지 링(61)은 신축성 또는 탄성을 가진 소재로 만들어질 수 있고, 이에 의하여 상부 전극 모듈(11)에 대한 결합 위치에 따라 크기가 조절될 수 있다. 접지 링(61)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 상부 전극 모듈 12: 리드
13: 하부 전극 모듈 14a, 14b: 모터
15a, 15b: 유도 관로 22: 유도 홀
61: 접지 링 ` 111: 샤워 헤드
111a: 경사 유도 부분 612_1 내지 612_N: 유동 홀

Claims (10)

  1. 공정 챔버(C)의 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈(11);
    공정 챔버(C)의 위쪽 부분에 결합되는 리드(12);
    리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c); 및
    상부 전극 모듈(11)을 상하로 이동시키도록 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)와 상부 전극 모듈(11)을 각각 연결하는 적어도 세 개의 작동 축을 포함하고,
    적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)는 중앙 분리 위치에 배치되고 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)의 중심에 중심 유도 홀(22)이 형성되고, 중심 유도 홀(22)을 기준으로 아래쪽 끝이 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면과 결합되도록 벨로우즈 구조로 형성된 유도 관로(15a)를 더 포함하고, 유도 관로(15a)의 내부를 따라 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c) 각각과 연결되는 작동 축이 연장되어 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 면에 접촉되고,
    유도 관로(15a)의 내부를 따라 상부 전극 모듈(11)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 라인(CL) 및 상부 전극 모듈(11)에 배치되는 히터(113)에 전력을 공급하는 히터 라인(HL)이 유도되고, 프로세스 진행을 위한 기체(G)가 유도 관로(15a)를 통하여 챔버 내부로 주입되는 것을 특징으로 하는 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 적어도 세 개의 모터(14a, 14b)에 의한 각각의 작동 축의 작동에 의하여 공정 챔버(C) 내에서의 반도체 공정 중 실시간으로 상부 전극 모듈(11)의 기울기 또는 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 공정 챔버(C)의 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈(11);
    공정 챔버(C)의 위쪽 부분에 결합되는 리드(12);
    리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c); 및
    상부 전극 모듈(11)을 상하로 이동시키도록 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)와 상부 전극 모듈(11)을 각각 연결하는 적어도 세 개의 작동 축을 포함하고,
    상부 전극 모듈(11)의 아래쪽에 배치되는 샤워 헤드(111)를 더 포함하고, 샤워 헤드(111)는 상부 전극 모듈(11)의 위쪽 부분의 기체가 상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 형성된 퍼지 갭(gap)을 따라 퍼지(purge)되도록 샤워 헤드(111)의 가장자리에서 바깥쪽으로 경사진 경사 유도 부분(111a)을 포함하는 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템.
  8. 삭제
  9. 공정 챔버(C)의 하부 전극 모듈(13)과 마주보도록 배치되는 상부 전극 모듈(11);
    공정 챔버(C)의 위쪽 부분에 결합되는 리드(12);
    리드(12)의 위쪽 면에 배치되는 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c); 및
    상부 전극 모듈(11)을 상하로 이동시키도록 적어도 세 개의 모터(14a, 14b, 14c)와 상부 전극 모듈(11)을 각각 연결하는 적어도 세 개의 작동 축을 포함하고,
    상부 전극 모듈(11)의 둘레 면에 결합되는 접지 링(61)을 더 포함하고, 접지 링(61)은 원형의 링 베이스(611) 및 링 베이스(61)를 따라 형성된 다수 개의 유동 홀(612_1 내지 612_N)을 포함하는 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 접지 링(61)은 신축성을 가지는 것을 특징으로 하는 상부 전극의 경사 및 위치 조절 시스템.
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