KR20010104631A

KR20010104631A - 기판 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스분배판 조립체

Info

Publication number: KR20010104631A
Application number: KR1020010022637A
Authority: KR
Inventors: 키날드데이비드윌리엄
Original assignee: 브라이언 알. 바흐맨; 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2001-11-26
Also published as: TW498450B; EP1150331A2; EP1150331A3; KR100587629B1; US6537419B1; JP4998864B2; JP2002057146A

Abstract

처리되는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접한 처리 챔버 캐비티(20)내로의 가스 흐름을 분배하기 위하여 조절판 조립체(12)가 제공된다. 조절판 조립체(12)는, 통상적으로 평면상(狀)의 하측 조절판(16) 위에 고정적으로 배치되고 또한 처리 챔버 상벽(17)으로써 덮혀져 있는 통상적으로 평면상의 상측 조절판(14)을 포함한다. 상벽(17)과 하측 조절판은 그 사이에, 장치의 동작중에 처리 챔버 캐비티(20)내의 압력보다 더 높은 압력에서 동작하는 플리넘(plenum)을 형성한다. 최소한 하측 조절판(16)은 가스를 웨이퍼 처리 챔버로 통과시키는 자체에 형성된 개구(30)의 패턴을 구비하고 있다. 상측 조절판(14)과 하측 조절판(16)은 통상적으로 서로 평행으로 배치되고 상측 조절판(14)은 하측 조절판(16)보다 작다. 하측 조절판(16)은 저합금 (低合金) 양극 처리된 알루미늄(low-alloy anodized aluminum)으로 구성하고, 상측 조절판(14)은 사파이어 피복된 석영으로 구성하는 것이 바람직하다. 300밀리미터(mm) 실시예에서, 하측 조절판(16)의 개구(30)는 각각의 개구(30)가 어떠한 인접한 개구로부터도 등거리인 형태로 배열되어 있다. 상측 조절판(14)에는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 형성된 약간 더 큰 개구(28)가 구성되어 있다. 상측 조절판에는 또한 중앙에 위치하는 충돌판(impingement plate)(62)이 구성된다. 200mm 실시예에서, 하측 조절판(16)의 개구(30)는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 배열되고, 상측 조절판(14)에는 개구가 없다. 조절판 조립체의 200mm와 300mm 실시예는 공통의 처리 챔버 플랫폼에 조립되도록 교체할 수 있다.

Description

기판 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체{GAS DISTRIBUTION PLATE ASSEMBLY FOR PROVIDING LAMINAR GAS FLOW ACROSS THE SURFACE OF A SUBSTRATE}

다음의 미합중국 특허출원, 즉,년 월 일출원되고, 출원번호가제 호이며, 발명의 명칭이 "Actively-Cooled Distribution Plate for Reducing Reactive Gas Temperature in a Plasma Processing System"인 출원을 충분히 설명된 참조로서 여기에 포함한다.

본 발명은 통상적으로 포토레지스트 애셔(photoresist asher) 등 반도체 플라즈마 처리 시스템 분야, 및 더욱 상세하게는, 기판 표면에 걸쳐서 층류(層流; laminar)의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체에 관한 것이다.

집적회로 제조에서, 실리콘 웨이퍼 등의 기판상(上)에 집적회로 패턴을 형성하는 데에 광식각(光蝕刻; photolithography) 기술을 사용한다. 통상적으로, 기판은 포토레지스트로써 피복되고, 이 부분이 마스크를 통하여 자외선(UV) 방사에 노출되어서 포토레지스트상(上)에 필요한 회로 패턴을 결상(結像)한다. UV 방사에 대하여 노출되지 않고 남아있는 포토레지스트 부분은 처리 용액에 의해서 제거되고, 노출된 부분만이 기판상에 남는다. 이 잔류된 노출 부분은 광안정화 공정 동안에 소성(燒成)되어서 포토레지스트가 후속 처리에 견딜 수 있게 한다.

집적회로 부품이 형성되는, 이러한 처리 후에, 일반적으로 소성된 포토레지스트를 웨이퍼에서 제거할 필요가 있다. 통상적으로, 포토레지스트는 애싱(ashing)되거나 버닝(burning)되며, 애싱 또는 버닝된 포토레지스트는 잔류물과 함께 기판 표면에서 "박리되거나" "제거된다".

포토레지스트 및 잔류물을 제거하는 한 가지 방법은 포토레지스가 피복된 기판을 진공 챔버에서 적외선 복사(輻射)로써 미리 설정된 온도로 급속하게 가열하고, 가열된 기판 표면을 향하여 마이크로웨이브로 활성화된 반응 가스(즉, 플라즈마)를 방사하는 것이다. 결과적인 처리에서, 반응 플라즈마는 포토레지스트와 반응하여 포토레지스트를 이후에 기판으로부터 제거하기 위하여 애싱한다.

애싱 처리는 웨이퍼 표면에 걸쳐서 대체로 동일한 속도로 이루어지는 것이 중요하다. 이러한 포토레지스트의 균일한 애싱을 보장하기 위해서 처리 조건을 정확하게 제어하여야 한다.

기판을 향하여 활성화된 플라즈마를 방사하는 공지된 가스 분배판 또는 조절판(baffle plate)은, 높은 처리 온도에 견딜 수 있는 온도로 인하여 통상적으로 석영으로 제조한다. 그러나, 석영의 사용으로써는 만족스러운 웨이퍼 온도 및 처리온도의 균일성를 취득하기가 어렵다. 온도 비균일성은 석영의 열등한 열 전도성으로 인하여 석영판의 표면에 걸쳐서 발생하는 큰 열 경사(thermal gradient)에 의한 것이다. 또한, 석영의 바람직하지 않은 적외선(IR; infrared) 파장 흡수 특성이 조절판에 의해서 흡수된 열 에너지에 추가된다. 결과적으로, 처리 균일성 및 시스템 처리량은 역으로 영향을 받는다.

정확한 온도 제어에 추가하여, 포토레지스트와 반응하는 활성화 플라즈마는, 일정한 가스 흐름 속도를 유지하면서 웨이퍼에 걸쳐서 균일하게 분포되어야 한다. 장(Chang) 등에게 부여한 미합중국 특허 제5,449,410호에 개시된 것 등의 공지된 조절판은 주변의 개구를 포함하고 중앙 근처에는 아무런 개구도 없는 구성으로써 활성화 가스를 처리 챔버내에 공급한다(Chang의 도 2 참조). 그러나, 개시된 것 등의 공지된 조절판은, 특히 대응하는 높은 처리 속도를 달성하기 위하여 높은 가스 흐름 속도가 제공될 때에도, 층류(laminar flow) 등의 방식으로 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 가스를 균등하게 분배할 수 없으므로 불리하다.

따라서, 플라즈마 처리 시스템에서 처리중인 기판의 표면에 걸쳐서 활성화된 가스의 층류를 가능하게 하는 메커니즘을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 가스의 흐름은 높은 가스 흐름 속도에서도 균일한 반응 속도를 제공하는 방식으로 웨이퍼의 표면에 반응성 화학종(化學種;reactive species)을 공급하는 형태의 흐름이다. 이 것은 분사 팽창(jet expansion)에 대한 층류의 분사 중심 속도의 비를, 단위 면적 당 균일한 질량 흐름 속도가 웨이퍼 표면에 부여되도록, 구성함으로써 달성된다. 또한, 웨이퍼의 표면에 반응성 화학종을 공급하면, 반응이 일어남에 따라서 기판의 표면으로부터 발산하는 반응 유출물이 생성된다. 이러한 시스템에서 웨이퍼마다의 처리 균일성을 향상시키는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다. 이러한 시스템에서 가스 분배 또는 조절판의 표면에 걸쳐서 비교적 평탄한 온도 프로파일 (profile)을 제공함으로써, 웨이퍼에 걸쳐서 열 경사를 최소화하는 메커니즘을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

도 1은 본 발명에 따라서 구성된 제1실시예의 조절판 조립체가 설치된 포토레지스트 애셔 챔버의 부분 절개 사시도.

도 2는 수냉식 실시예로 나타낸, 도 1의 조절판 조립체의 하측 조절판 부분의 부분 절개 사시도.

도 3은 수냉식 실시예로 나타낸, 도 1에 도시한 조절판 조립체의 평면도.

도 4는 선분 4-4에서 본, 도 3의 조절판 조립체의 단면도.

도 5는 도 1의 포토레지스트 애셔 처리 챔버내에 설치할 수 있는, 본 발명에 따라서 구성된 제2실시예의 조절판 조립체의 평면도.

도 6은 선분 6-6에서 본, 도 5의 조절판 조립체의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 애셔 처리 챔버 12 : 조절판 조립체

14 : 상측 조절판 16 : 하측 조절판

17 : 처리 챔버 상벽 18 : 처리 챔버 하측 부분

20 : 캐비티 22 : 웨이퍼

23 : 밀봉재 24 : 입구/출구 통로

25 : 홈 26 : 구멍

28, 30 : 개구 32, 40 : 냉각 통로

34, 42 : 유입구 36, 44 : 유출구

38 : 하측 벽 48 : 플랜지

50 : 평면상 부분 52, 56 : 장착 구멍

54 : 지지대 62 : 충돌판

64 : 스크류

처리되는 반도체 웨이퍼를 포함하는 인접한 처리 챔버 내로의 가스 흐름을 분배하기 위하여 조절판 조립체가 제공된다. 조절판 조립체는 통상적으로 평면상의 하측 조절판 위에 고정적으로 배치된 통상적으로 평면상의 상측 조절판을 포함한다. 하측 조절판과, 처리 챔버 뚜껑 또는 상벽과의 사이에 플리넘(plenum)이 형성된다. 하측 조절판은 처리 챔버에 밀봉되고, 처리 챔버 상벽은 하측 조절판에 부착되어서, 이 플리넘내에서 더 높은 압력의 영역을 생성한다(처리 챔버 압력에 비해서). 최소한 하측 조절판은 가스를 웨이퍼 처리 챔버로 통과시키는 자체에 형성된 개구의 패턴을 구비하고 있다. 상측 조절판과 하측 조절판은 통상적으로 서로 평행으로 배치되고 상측 조절판은 하측 조절판보다 작다. 하측 조절판은 저합금(低合金) 양극 처리된 알루미늄(low-alloy anodized aluminum)으로 구성하고, 상측 조절판은 사파이어 피복된 석영으로 구성하는 것이 바람직하다.

300밀리미터(mm) 실시예에서, 하측 조절판의 개구는 각각의 개구가 어떠한 인접한 개구로부터도 등거리인 형태로 배열되어 있다. 상측 조절판에는 동심원의다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 형성된 약간 큰 개구가 구성되어 있다. 상측 조절판에는 또한 중앙에 위치하는 충돌판(impingement plate)이 구성된다. 200mm 실시예에서, 하측 조절판의 개구는 동심원의 다중 원형(반경 방향의) 패턴으로 배열되고, 상측 조절판에는 개구가 없다.

도면을 참조하면, 도 1은 제1실시예의 가스 분배 또는 조절판 조립체(12)를 포함하는 애셔 처리 챔버(10)를 나타낸다. 내부에 설치된 조절판 조립체(12)를 구비한 애셔 처리 챔버(10)는 300밀리미터(mm) 웨이퍼 처리 시스템용에 적합하다. 본 발명은 포토레지스트 애셔내에서 실시되는 것으로 나타나 있지만, 잔류물 제거, 박리 및 등방성(等方性)의 에칭 장비 등, 기타의 반도체 제조 장비에 사용될 수도 있다.

조절판 조립체(12)는 통상적으로 서로 평행으로 배치되고 서로 분리되어 있는, 상측의 개구가 형성된 조절판(14)과 비교적 더 큰 하측의 개구가 형성된 조절판(16)을 포함한다. 조절판 조립체는 처리할 웨이퍼(22)가 장착되는 캐비티(20)를 포함하는 처리 챔버의 하부(18)에 부착된다. 서로 평행으로 되어 있는 것에 추가하여, 조절판(14 및 16)은 또한 처리되는 웨이퍼에 평행으로 되어 있다.

조절판 조립체(12)와 처리 챔버의 하부(18)와의 사이의 접촉면에 밀봉재(23)가 제공되어서, 하측 조절판(16)의 홈(25)내에 위치한다(도 2 참조). 웨이퍼는 입구/출구 통로(24)를 통하여 로드로크(load lock) 메커니즘(도면에 나타내지 않음)으로써 처리 챔버내에 인입되고 처리 챔버로부터 제거된다. 처리 챔버의 하부(18) 아래에 위치한 히터 장치(도면에 나타내지 않음)는 처리하는 동안 웨이퍼의 하측을필요로 하는 온도로 가열한다.

도 1의 애셔 처리 챔버(10)는 통상적으로 애셔내의, 히터 조립체(하측)와 플라즈마 튜브 조립체(상측, 도면에 나타내지 않음)와의 중간의 구멍(26) 위치에 설치된다. 플라즈마 튜브는 통상적으로 불소 화합물을 에칭 또는 기타의 열화(劣化)없이 수용하도록 알루미나(Al₂O₃) 또는 사파이어로 제조한다. 동작에 있어서, 필요한 가스 혼합물은 가스 박스로부터 플라즈마 튜브내에 유입된다.

필요로 하는 가스 혼합물의 한 가지 예는 성형 가스(forming gas)(주로 적은 비율의 수소를 갖는 질소)와 산소이다. 특정 처리에 대하여 애싱 율(ashing rate)을 증가시키기 위하여 4불화 탄소(CF₄) 등 불소 함유 가스를 가스 혼합물에 첨가할 수도 있다. 필요한 가스 혼합물은 마이크로웨이브 출력 발생기 조립체에 의해서 플라즈마 튜브내에서 활성화되어서, 처리 챔버 캐비티(20) 내에 위치하는 웨이퍼상의 포토레지스트를 애싱하는 반응 플라즈마를 형성한다. 활성화된 플라즈마는 플라즈마 튜브를 떠나서 대략 1.6torr의 대기압과 약 150℃의 온도의 처리 챔버 (10)내에 진입한다. 통상적으로 튜브를 통하여 플라즈마를 하측으로 향하게 하여 처리 챔버(10) 방향으로 향하게 하는 플라즈마 튜브의 길이를 따라서 압력이 강하된다.

플라즈마 튜브를 떠난 활성화된 플라즈마(가스)는 조절판 조립체(12)에 도달한다. 플라즈마는 상측 조절판(14)의 개구(28)와 하측 조절판(16)의 개구(30)를 통하여 처리 챔버 캐비티(20)내에 공급된다. 하측 조절판(16)은 유입구(34)와 유출구 (36)를 경유하여 내부 냉각 통로(32)를 통하여 흐르는 냉매로써 능동적으로 냉각될수도 있다(도 2 참조). 처리 챔버의 하부(18)의 벽(38)도 또한 유입구(42)와 유출구(44)를 경유하여 내부 냉각 통로(40)를 통하여 흐르는 냉매로써 능동적으로 냉각될 수도 있다.

도 2의 부분 절개 사시도에 나타낸 바와 같이, 하측 조절판(16)은 외측 플랜지(48)와, 개구(30)를 포함하는 통상적으로 평면상의 부분(50)을 포함한다. 지지대 (54)(도 4 및 도 6에 나타낸)로써 상측 조절판(14)을 장착하기 위하여 하측 조절판 (16)에 장착 구멍(52)이 형성되어 있다. 상측 조절판과 하측 조절판과의 사이의 거리는 조절판 조립체(12)를 통하는 가스 흐름의 패턴을 어느 정도 결정한다.

도 3은 도 1에 나타낸 300mm 조절판 조립체의 평면도이고, 도 4는 본 실시예의 조절판 조립체의 단면도이다. 이 도면들에 도시한 바와 같이, 조절판 조립체는 하측 조절판 플랜지(48)의 장착 구멍(56)을 통하여 처리 챔버의 하부(18)에 장착된다. 하측 조절판(16)의 통상적으로 평면상의 부분(50)은 반경 방향으로 내측 부분 (58)과 반경 방향으로 외측 부분(60)을 포함한다.

하측 조절판의 반경 방향으로 내측 부분(58)에는 개구(30)들이 형성되어 있고, 반경 방향으로 외측 부분(60)에는 형성되어 있지 않다. 이 개구(30)는 반경 방향으로 내측 부분(58)에 부분적으로만 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 실제로 내측 부분 전체에 형성된다(도 2 참조). 반경 방향으로 내측 부분(58)의 표면적은 그 아래에 위치한 웨이퍼(22)를 덮기에 충분하다(도 1 참조). 개구들은 모든 방향으로 서로 등거리에 위치한다. 즉, 서로에 대하여 상호 직접적으로 인접한 어떠한 3개의 개구도 등변(等邊) 3각형을 형성한다. 상측 조절판(14)의 개구(28)는 반경방향의(또는 동심원의 다중 원형의) 패턴으로 배열된다. 상측 조절판은 사파이어가 피복된 용융 실리카(fused silica) 또는 석영(SiO₂)으로 구성된다. 상측 조절판(14)의 개구(28)는 하측 조절판(16)의 개구(30)보다 약간 더 크다. 상측 조절판의 중앙에는 사파이어 충돌판(62)이 위치하고, 이 것은 스크류(64)를 사용하여 상측 조절판에 부착된다. 사파이어 충돌판(62)은, 플라즈마 튜브로부터 발산하는 활성화된 가스를 상측 조절판(14)의 나머지 개구가 형성된 영역으로의 반경 방향 외측으로 방향을 전환시켜서, 처리중인 웨이퍼(22)의 반경 방향 내측 부분이 과열되는 것을 방지한다.

도 5 및 도 6은 200mm 웨이퍼 처리에 사용하기 위해서, 도 1의 포토레지스트 애셔 처리 챔버내에 설치할 수 있는, 제2실시예의 조절판 조립체(12)를 나타낸다. 이 제2실시예에서, 하측 조절판(16)은 반경 방향 내측 부분(58)에 반경 방향의(또는 동심원의 다중 원형의) 패턴으로 형성된 개구(30)를 구비하고 있다. 반경 방향으로 내측 부분(58)의 표면적은 그 아래의 처리 챔버에 위치한 웨이퍼(22)를 덮기에 충분하다.

도 5 및 도 6의 본 발명의 200mm 실시예에서, 상측 조절판(14)에는 개구가 없다. 중앙에 위치한 사파이어 충돌판(62)은 본 실시예에서 그대로 남아 있다. 본 실시예의 상측 조절판은, 300mm 실시예와 마찬가지로, 사파이어가 피복된 용융 실리카(석영)로 구성된다.

200mm 실시예 또는 300mm 실시예의 어느 실시예에서든, 하측 조절판(16)은,공지된 석영 조절판보다 조절판의 열 전달 특성과 내부식성을 상당히 향상시키는 단일 편(片)의 저합금 양극 처리된 알루미늄(예로서, Alcoa type C-276)으로 구성하는 것이 바람직하다. 알루미늄을 사용하면 또한 냉각 통로에 직접 구멍을 뚫거나 가공할 수 있으므로, 조절판이 가열 시스템의 불일치에 대하여 덜 민감하게 되고, 기판 표면의 처리가 대체로 균일한 온도에서 이루어지게 된다. 알루미늄을 사용하면 또한, 온도 제어를 더욱 어렵게 하고 웨이퍼 소자 손상을 일으킬 수도 있는, 가열 시스템으로부터 발산하는 높은 비율의 자외선(UV) 에너지를 차단한다.

200mm 실시예 또는 300mm 실시예의 어느 실시예에서든, 본 발명의 하측 조절판 조립체(16)는 플라즈마 튜브로부터 받은 반응 플라즈마를 원하는 처리 결과를 달성하도록 처리중인 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 분배한다. 본 발명의 조절판 조립체는 처리중에 웨이퍼 표면을 통과하는 플라즈마 이온과 라디칼(radical) 밀도의 균일성을 향상시켜서, 높은 웨이퍼 처리 속도를 유지하면서 처리 균일성을 향상시킨다. 응용 기체 역학, 재료 공학 및 처리 데이터로써 개별적인 조절판 및 조절판 조립체의 설계가 결정되어서, 처리 챔버내의 정확한 압력, 가스 흐름 및 온도 경사를 보장한다. 조절판 조립체는 처리 챔버(10)내에서 1인치 수직 공간 이하를 필요로 하는 정도로 컴팩트하다.

상측 조절판(14) 바로 위로부터 하측 조절판(16) 바로 아래까지의 점차적인 압력 강하와 함께, 조절판 조립체 구성은, 처리되는 웨이퍼(22)의 상측 표면에 걸쳐서 분배되는 가스의 층류의 생성에 도움을 준다. 조절판 조립체(12)는 판의 표면에 수직인 방향으로 하측 조절판의 표면에 걸쳐서 단위 면적 당 질량 흐름 속도 경사를 최소화한다. 이 것은 상측 판과 처리 챔버 상벽(17)(도 1 참조)과의 사이, 상측 판과 하측 판과의 사이의 반경 방향의 압력 강하 효과, 및 하측 조절판에 의해서 형성되는 평면에 걸친 압력 강하 효과의 결합에 의해서 이루어진다. 이 효과는 웨이퍼의 표면에 반응성 화학종의 균일한 분배를 부여하고 반응이 발생함에 따라서 웨이퍼의 표면으로부터 발산하는 반응 유출물을 생성하게 하는 것이다. 조절판 조립체(12)에서 사파이어가 피복된 석영 상측 판(14)과 알루미늄 하측 판(16)의 조합은, CF₄등 부식성 가스를 사용할 때에도, 포토레지스트 제거에 사용된 처리 챔버에서 발견된 가혹한 조건에서 사용하기에 적합한 것으로 확인되었다.

동작에 있어서, 조절판 조립체는 이하와 같은 기능을 한다. 플라즈마 튜브의 끝으로부터 출력되는 활성화된 가스(대략 1.6torr의)는 분 당 약 5-7리터(lpm)의 유속으로 흐른다. 상측 조절판(14)상의 사파이어 충돌판(62)은 우선 반응 가스를 반경 방향 외측으로 분배하여 반경 방향의 압력 강하를 일으키는 기능을 한다. 반경 방향의 압력 강하는, 상측 조절판과 하측 조절판과의 사이의 간격, 이 들 조절판에서의 개구의 크기와 패턴, 및 이 들 조절판의 크기와 형상의 함수이다. 상측 조절판(14)은 또한 플라즈마에 의한 손상으로부터 하측 조절판(16)을 보호한다.

충돌판(62)과 상측 조절판(14)의 표면에서의 압력은 대략 1.5torr이다. 상측 조절판과 하측 조절판과의 사이의 영역(66)의 압력은 대략 1.2-1.3torr이다. 처리 챔버 캐비티(20)내에서, 하측 조절판(16) 아래의 압력은 1.0torr 정도이다. 플라즈마 튜브 출구로부터 처리 챔버 캐비티(20)까지의 점차적인 압력 강하는 가스의 하측 방향의 흐름을 보장하고, 조절판 조립체 구성은 이 하측 방향으로 흐르는 가스에 층류 특성을 부여한다. 점차적인 수직 방향의 압력 강하는 상측 및 하측 조절판의 개구의 수와 크기, 개구 위치, 및 조립체 배열 구조의 함수이다. 하측 조절판에 걸쳐서 압력 강하가 있으므로, 본 발명의 조절판 조립체에 의해서 처리된 애싱된 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 최대 5%의 애싱 율의 비균일성이 달성되었다.

따라서, 플라즈마 처리 시스템에서의 기판의 표면에 걸쳐서 층류의 가스 흐름을 제공하는 가스 분배판 조립체의 바람직한 실시예를 설명하였다. 그러나, 상기의 설명을 염두에 두고, 본 설명은 예로서만 이루어진 것이며, 본 발명은 여기에서 설명한 특정 실시예에 한정되지 않고 또한 이하의 청구범위 등에 의해서 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 상기 설명에 대한 각종 재구성, 변형 및 대체가 실시될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

플라즈마 처리 시스템에서 처리중인 기판의 표면에 걸쳐서 활성화된 가스의 층류를 가능하게 하는 메커니즘이 제공된다. 가스의 흐름은 높은 가스 흐름 속도에서도 균일한 반응 속도를 제공하는 방식으로 웨이퍼의 표면에 반응성 화학종(化學種)을 공급하는 형태의 흐름이다. 또한, 이러한 시스템에서 웨이퍼마다의 처리 균일성을 향상시키고, 가스 분배 또는 조절판의 표면에 걸쳐서 비교적 평탄한 온도 프로파일(profile)을 제공함으로써, 웨이퍼에 걸쳐서 열 경사를 최소화하는 메커니즘이 제공된다.

Claims

내부에 포함한 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 챔버에 있어서,

㈎ 상벽(17)을 포함하는 벽(38)들로써 부분적으로 형성되어서, 웨이퍼가 처리를 위해서 삽입될 수 있는 웨이퍼 처리 캐비티(20)와,

㈏ 상기 웨이퍼 처리 캐비티에 인접해서 위치하여 활성화된 가스를 분배하는 조절판 조립체(12)로서, 통상적으로 평면상의 하측 조절판(16) 위에 고정적으로 배치된 통상적으로 평면상의 상측 조절판(14)을 포함하는 상기 조절판 조립체를 포함하고, 또한 상기 상벽(17)과 상기 하측 조절판(16)은 그 사이에 플리넘(plenum)을 형성하고, 상기 플리넘은 챔버(10)의 동작 동안에 상기 처리 캐비티(20)내의 압력보다 더욱 높은 압력에서 동작하고, 최소한 상기 하측 조절판(16)은 가스를 상기 플리넘으로부터 상기 웨이퍼 처리 캐비티로 통과시키는 자체에 형성된 개구(30)의 패턴을 구비한, 반도체 웨이퍼 처리용 플라즈마 처리 챔버(10).
제1항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)과 상기 하측 조절판(16)은 서로에 대하여, 또한 캐비티(20)에서 처리되는 웨이퍼에 대하여 통상적으로 평행으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제2항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)은 저합금 양극처리된 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제3항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)은 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제4항에 있어서, 상기 상측 석영 조절판(14)은 사파이어로 피복된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제2항에 있어서, 상기 챔버(10)는 대략 300밀리미터(mm)의 직경을 갖는 웨이퍼를 수용하도록 개작(改作)된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제6항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)의 상기 개구(30)는 각각의 개구(30)가 어떠한 인접한 개구로부터도 등거리인 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제6항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 가스를 통과시키는 자체에 형성되는 개구(28)가 구성되고, 상기 개구(28)는 상기 하측 조절판 개구(30)보다 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제8항에 있어서, 상기 상측 조절판 개구(28)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제8항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 중앙의, 개구가 없는 부분(62)이 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제2항에 있어서, 챔버(10)는 대략 200밀리미터(mm)의 직경을 갖는 웨이퍼를 수용하도록 개작된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제11항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)의 상기 개구(30)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
제11항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 개구가 없는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 챔버(10).
처리되는 반도체 기판을 포함하는 인접한 처리 챔버내에 가스 흐름을 분배하는 조절판 조립체(12)로서, 통상적으로 평면상의 하측 조절판(16) 위에 고정적으로 배치된 통상적으로 평면상의 상측 조절판(14)을 포함하고, 또한 상기 상측 및 하측 조절판은 그 사이에 영역(66)을 형성하고, 최소한 상기 하측 조절판(16)은 가스를 웨이퍼 처리 챔버내로 통과시키는 자체에 형성된 개구(30)의 패턴을 구비한, 가스 흐름을 분배하는 조절판 조립체(12).
제14항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)과 상기 하측 조절판(16)은 서로에 대하여 통상적으로 평행으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제15항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)은 저합금 양극처리된 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제16항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)은 석영으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제17항에 있어서, 상기 상측 석영 조절판(14)은 사파이어로 피복된 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제15항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)의 상기 개구(30)는 각각의 개구(30)가 어떠한 인접한 개구로부터도 등거리인 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제15항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 가스를 통과시키는 자체에 형성되는 개구(28)가 구성되고, 상기 개구(28)는 상기 하측 조절판 개구(30)보다 크기가 더 큰 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제20항에 있어서, 상기 상측 조절판 개구(28)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제20항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 중앙의, 개구가 없는 부분(62)이 구성되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제15항에 있어서, 상기 하측 조절판(16)의 상기 개구(30)는 동심원의 다중 원형 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).
제15항에 있어서, 상기 상측 조절판(14)에는 개구가 없는 것을 특징으로 하는 조절판 조립체(12).