KR20100135967A - 플라스마 프로세싱 챔버를 위한 비 평면형 면판 - Google Patents

플라스마 프로세싱 챔버를 위한 비 평면형 면판 Download PDF

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Abstract

플라스마 프로세스 중에 국부적 플라스마 밀도를 조정하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 일 실시예에서는 비 평면형 표면을 가지는 전도성 면판을 포함하는 전극 조립체를 제공한다. 비 평면형 표면은 프로세싱 중에 기판을 향하도록 구성되며, 전도성 면판은 비 평면형 표면이 전극을 가지는 기판 지지부에 대향하도록 배치된다. 전도성 면판 및 기판 지지부는 플라스마 용적을 형성한다. 비 평면형 표면은 전도성 면판과 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 전도성 면판과 전극 사이의 전기장을 조정하도록 구성된다.

Description

플라스마 프로세싱 챔버를 위한 비 평면형 면판 {NONPLANAR FACEPLATE FOR A PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 실시예는 전체적으로 반도체 기판을 프로세싱하도록 구성된 플라스마 프로세싱 챔버에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예는 비 평면형(nonplanar) 상부 표면을 구비하는 전극을 가지는 플라스마 챔버에 관한 것이다.
플라스마 환경에서 기판을 프로세싱할 때, 플라스마 강도(intensity)의 균일성은 프로세싱의 균일성에 영향을 미칠 것이다. 예를 들어, 비정질 탄소(amorphous carbon)와 같은, 첨단 패터닝 필름(advanced patterning film)(AFP)을 증착하기 위한 플라스마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스 중에, 기판 안쪽의(within-substrate) 두께는 주로 플라스마 강도 균일성에 의해 결정된다. 플라스마 강도가 높은 기판상에는 더 많은 물질이 증착되고 플라스마 강도가 낮은 기판상에는 더 적은 물질이 증착된다. 유사하게, 식각 프로세스에서는, 높은 플라스마 강도 영역에 상응하는 기판으로부터 더 많은 물질이 제거되거나 식각되기 쉽다.
따라서, 플라스마 프로세스에서의 비 균일성은 장치 성능을 심각하게 감소시키고 폐기물의 원인이 되는데, 이는 증착된 층 또는 식각된 부분이 플라스마의 비 균일성으로 인해서 기판 전역에서 일정하지 않기 때문이다.
반도체 장치가 지속적으로 더 복잡해짐에 따라, 우수한 프로세스 균일성이 점차 중요하게 되었다. 균일성은 피처-스케일(feature-scale)(< 1 마이크론) 및 웨이퍼-스케일(300 mm) 모두에 있어서 중요하다. 비 균일성은, 예를 들어, 식각 또는 부동태화(passivating) 종(species)과 같은, 프로세싱 가스의 여러 성분의 농도, 이온 충격 플럭스(ion bombardment flux) 및 에너지, 피처 프로파일 내의 온도 및 웨이퍼 전역의 온도에서의 변동과 같은 다양한 이유로부터 발생한다.
관찰된 비 균일성 중 하나는 PECVD 챔버에서의 에지 효과(edge effect)이다. 에지 효과는 기판의 에지로부터 약 15 mm 떨어진 영역 내의 더 강한 플라스마를 언급한다. 이러한 에지 효과는 APF 증착 이후에 기판의 에지 부근의 둔턱(hump) 영역에서 관찰될 수 있다.
도 1a는 에지 효과를 받기 쉬운 종래의 플라스마 반응기(100)를 개략적으로 도시한다. 플라스마 반응기(100)는 기판 지지부(102) 위에 배치되는 상부 전극(101)을 포함한다. 기판 지지부(102)는 그 위에 기판(105)을 지지하도록 구성되고, 이로써 기판(105)은 프로세싱 동안에 상부 전극(101)을 향하게 된다. 상부 전극(101)은 기판 지지부(102)와 상부 전극(101) 사이의 프로세스 용적으로 프로세싱 가스를 균일하게 분포하도록 구성된 샤워헤드일 수 있다. 하부 전극(103)은, 보통 기판 지지부(102) 내에 매설되어, 기판(105) 아래에 배치된다. RF 전력 소스(104)가 상부 전극(101)과 하부 전극(103) 사이에 인가되어 상부 전극(101)과 기판 지지부(102) 사이에 용량성 유도 플라스마(capacitive induced plasma)를 생성한다.
플라스마 반응기(100) 내의 플라스마 강도는 대체로 상부 전극(101)과 하부 전극(103) 사이의 전기장(106)의 밀도 및 프로세싱 가스의 농도에 관련된다. 상부 전극(101)과 하부 전극(103) 사이의 크기 차이 및 모난(sharp) 코너부는 에지 영역 부근에서 전기장(106)의 증가를 야기할 수 있으며, 이로써 에지 부근에서 플라스마의 강도 증가를 야기할 수 있다.
도 1b는 필름(107)이 증착된 기판(105)의 부분적인 단면도를 개략적으로 도시한다. 에지 효과의 결과로서, 둔턱(hump)(108)이 기판(105)의 에지 부근에서 관찰된다.
챔버 구조 및/또는 작업 파라미터로 인해 플라스마 프로세싱 중에 다른 비 균일성도 존재한다.
따라서, 균일성이 증가된 반도체 기판 프로세싱을 위한 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 대체로 플라스마 반응기 내의 플라스마 강도를 조정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 플라스마 강도를 조정하도록 구성된 비 평면형 상부 표면을 구비하는 전극을 가지는 플라스마 챔버에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 기판을 프로세싱하기 위한 전극 조립체를 제공한다. 이러한 전극 조립체는 프로세싱 동안에 기판을 향하도록 구성되는 비 평면형 표면을 가지는 전도성 면판을 포함하고, 상기 전도성 면판은 상기 비 평면형 표면이 전극을 가지는 기판 지지부에 대향하도록 배치되며, 상기 전도성 면판 및 기판 지지부가 플라스마 용적을 형성하며, 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이에 RF 전력 소스가 인가되며, 상기 비 평면형 표면은 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 전기장을 조정하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다. 이러한 기판 프로세싱 장치는 측벽을 가지는 챔버 본체; 상기 챔버 본체 내에 배치되며 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부로서, 전극을 포함하는 기판 지지부; 상기 챔버 본체의 측벽 상에 배치되는 덮개 조립체로서, 상기 덮개 조립체와 상기 기판 지지부가 플라스마 용적을 형성하고, 상기 기판 지지부를 향하는 비 평면형 표면을 가지는 전도성 면판을 포함하며, 상기 비 평면형 표면이 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 전극과 상기 전도성 면판 사이의 전기장을 조정하도록 구성되는, 덮개 조립체; 및 상기 전도성 면판 또는 상기 전극 중 하나에 결합되며, 상기 플라스마 용적 내에 플라스마를 생성하도록 구성되는 RF 전력 소스를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 기판을 프로세싱하기 위한 방법을 제공한다. 이러한 기판 프로세싱 방법은 프로세싱 챔버 내에 배치되는 기판 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계로서, 상기 기판 지지부가 전극을 가지는, 기판을 위치시키는 단계; 상기 프로세싱 챔버로 프로세싱 가스를 공급하는 단계; 및 상기 기판 위에 배치되는 전도성 면판과 상기 기판 지지부의 전극 사이에 RF 전력을 인가함으로써 상기 프로세싱 가스의 플라스마를 생성하는 단계로서, 상기 전도성 면판이 국부적 플라스마 밀도(local plasma density)를 조정하도록 구성되는 비 평면형 표면을 가지는, 플라스마 생성 단계를 포함한다.
상술한 본 발명의 특징이 상세히 이해될 수 있도록 하기 위하여, 위에서 간략히 요약한 본 발명의 더욱 구체적인 설명이 실시예를 참조하여 이루어지며, 이들 실시예 중 일부는 첨부된 도면에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 본 발명의 전형적인 실시예를 도시할 뿐이며, 따라서 본 발명은 균등한 다른 실시예에 대해서도 허용하고 있으므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1a는 에지 효과를 받기 쉬운 통상적인 플라스마 반응기를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 에지 효과하에서 증착된 필름을 구비하는 기판의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 반응기의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 챔버의 개략적인 측단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 개략적인 부분 측단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세싱 결과를 보여주는 개략적인 차트를 도시한다.
이해를 돕기 위하여 도면에서 공통되는 동일한 구성요소를 표시하는 데 있어서는 가능한 한 동일한 참조부호가 사용되었다. 일 실시예의 구성요소 및 특징들은 다른 언급이 없더라도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 대체로 플라스마 반응기 내의 플라스마 강도를 조정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 플라스마 강도를 조정하도록 구성된 비 평면형 상부 표면을 구비하는 전극을 가지는 플라스마 챔버에 관한 것이다.
일 실시예에서, 전극의 비 평면형(nonplanar) 상부 표면은 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 제1 전극과 제2 전극 사이의 전기장을 조정하도록 구성된다. 일 실시예에서는, 기판의 에지 영역에 대응하는 면판상에 요부(recess)가 형성되어 에지 영역 부근에서의 플라스마 강도를 감소시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 반응기(200)의 개략적인 측단면도이다. 플라스마 반응기(200)는 기판 지지부(202) 위에 배치된 전극 조립체(201)를 포함한다. 기판 지지부(202) 및 전극 조립체(201)는 대체로 진공 챔버(213) 내에 배치된다. 기판 지지부(202) 및 전극 조립체(201)는 실질적으로 평행하며 그 사이에 플라스마 용적(206)을 형성한다.
기판 지지부(202)는 그 위에 기판(205)을 지지하고 플라스마 용적(206) 내에 기판(205)을 위치시키도록 구성된다. 제2 전극(203)은 플라스마 용적(206) 아래에 배치되어 전극 조립체(201)와 반응함으로써 플라스마 용적(206) 내에 전기장을 인가하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제2 전극(203)은 기판 지지부(202) 내에 매설된다.
플라스마 반응기(200)는 추가로, 플라스마 용적(206) 내에 용량성 유도 플라스마(capacitively induced plasma)를 생성하도록 구성되는 RF 전력 소스(204)를 포함한다. 일 실시예에서는, RF 전력 소스(204), 전극 조립체(201), 및 제2 전극(203)이 접지된다. (도시되지 않은) 다른 실시예에서는, RF 전력 소스(204)가 제2 전극(203)에 인가되고 전극 조립체(201)는 접지될 수 있다.
전극 조립체(201)는 플라스마 용적(206)을 향하는 상부 표면(208)을 가지는 전도성 면판(conductive faceplate)(212)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 표면(208)은, 기판(205)과 전도성 면판(212) 사이의 간격(spacing)(207)이 플라스마 용적(206)에 걸쳐 변화하도록 비 평면형이다. 공간(207)의 변화는 플라스마 용적(206) 내의 플라스마 강도를 조정하도록 구성된다.
일 실시예에서는, 상부 표면(208)이 하나 또는 다수의 오목한 부분(concaved portion)을 포함할 수 있으며, 이러한 오목한 부분은 오목한 부분 부근의 국부적인 플라스마 강도를 감소시키도록 구성된다. 다른 실시예에서는, 상부 표면(208)이 부근의 국부적 플라스마 강도를 증가시키도록 구성되는, 하나 또는 다수의 볼록한 부분(convex portion)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상부 표면(208)이 플라스마 용적(206)에 걸쳐 원하는 플라스마 강도 프로파일을 얻기 위하여 오목한 그리고 볼록한 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서는, 전도성 면판(212)의 상부 표면(208)이 오목한 부분, 볼록한 부분 및/또는 이들을 함께 부드럽게 연결하는 평면형 부분을 구비하는 비 평면형일 수 있다.
일 실시예에서는, 상부 표면(208)이 플라스마 용적(206)의 중앙 부분에 상응하는 내부 평면형 부분(210), 상기 내부 평면형 부분(210)으로부터 바깥쪽에 형성되는 요부(209), 그리고 상기 요부(209)로부터 바깥쪽에 형성되는 외부 평면형 부분(211)을 포함한다. 일 실시예에서, 요부(209)는 에지 효과를 감소시키기 위해 기판(205)의 에지 영역에 대응하는 영역 내에 형성될 수 있다. 내부 평면형 부분(210), 요부(209), 및 외부 평면형 부분(211)은 스파크(spark)의 생성을 방지하기 위하여 라운딩된 코너부(rounded corners)를 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에서는, 요부(209)가 외부 경사면(209a) 및 내부 경사면(209b)에 의해 형성될 수 있다. 외부 경사면(209a)은 외부 평면형 부분(211)으로부터 시작하여 내측으로 연장한다. 내부 경사면(209b)은 내부 평면형 부분(210)으로부터 시작하여 외측으로 연장한다. 내부 경사면(209b) 및 외부 경사면(209a)은 서로 부드럽게 연결된다.
요부(209)는 기판(206)의 형태에 따라서 원형, 또는 직사각형 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 플라스마 반응기(200)는 약 150 mm의 반경을 가지는 원형 기판을 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 요부(209)는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm의 깊이를 가질 수 있다. 요부(209)는 약 130 mm 내지 약 140 mm의 반경을 가지는 원(circle)일 수 있다. 내부 경사면(209b)은 약 80 mm 내지 약 100 mm의 반경을 가지며 요부(209)에 동심인 원으로부터 개시될 수 있다. 외부 경사면(209a)은 약 140 mm 내지 약 145 mm 의 반경을 가지며 요부(209)에 동심인 원으로부터 개시될 수 있다.
일 실시예에서, 전도성 면판(212)에는 다수의 가스 분배 구멍이 형성될 수 있으며 플라스마 용적(206)으로 프로세싱 가스를 분배하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스마 반응기(300)의 개략적인 측단면도이다. 플라스마 반응기(300)는 그 내부에서 기판(304)을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 챔버(302)를 포함한다.
프로세싱 챔버(302)는 챔버 측벽(328), 챔버 바닥(327), 및 덮개 조립체(329)를 포함한다. 일 실시예에서, 덮개 조립체(329)는 헤지(hedges)에 의해서 챔버 측벽(328)에 연결될 수 있다. 챔버 측벽(328), 챔버 바닥(327), 및 덮개 조립체(329)는 프로세싱 용적(318)을 형성한다.
프로세싱 동안에 기판(304)을 지지하도록 구성되는 기판 지지부(306)가 프로세싱 용적(318) 내에 배치된다. 기판 지지부(306)는 프로세싱 동안에 수직 이동 및 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(306)는 프로세싱 동안에 기판(304)을 능동적으로 유지하는 통상적인 정전 척(electrostatic chuck)일 수 있다.
기판 지지부(306)는 그 위에 기판(304)을 지지하도록 구성되는 지지 표면(365)을 가진다. 일 실시예에서, 기판 지지부(306)는 또한 지지 표면(365)의 외측에 형성되고 에지 링(367)을 유지하도록 구성되는 요부(373)를 가진다. 에지 링(367)은 기판(304)의 에지 영역을 커버하여 기판(304)의 경사진 에지(bevel edge) 상에서의 어떠한 증착도 방지하도록 구성된다.
일 실시예에서, 기판 지지부(306)는 지지 표면(365) 아래에 배치되는 전극(363)을 포함한다. 전극(363)은 기판(304)과 크기 및 형태에 있어서 실질적으로 유사하다. 일 실시예에서, 기판(304)은 정합 회로(matching circuit)(364)를 통해 접지될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 지지부(306)는 기판 지지부(306)를 원하는 온도로 냉각 및 가열하도록 구성되는 온도 제어기(361)에 의해서 온도가 제어될 수 있다. 온도 제어기(361)는 매설된 저항성 가열 부재(360), 또는 열 교환기에 결합되는 유체 냉각 채널과 같은 통상적인 수단을 이용할 수 있다.
덮개 조립체(329)는 일반적으로 덮개 조립체(329) 상에 밀봉식으로(sealingly) 배치되는 덮개 본체(341)를 포함한다. 덮개 조립체(329)는 또한 서로 밀봉식으로 결합되는, 가스 분배 플레이트(344)에 결합되는 면판(343)을 더 포함한다. 면판(343)은 덮개 본체(341)의 개구(341a) 내에 배치된다. 일 실시예에서는, 면판(343)을 덮개 본체(341) 및 챔버 측벽(328)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해서, 면판(343)과 덮개 본체(341) 사이에 절연체(342)가 배치될 수 있다.
일 실시예에서는, 면판(343)이 전방 플레이트(351), 측벽(352), 및 플랜지(353)를 포함한다. 플랜지(353)는 면판(343)이 개구(341a) 내에 걸칠 수 있게 한다. 덮개 조립체(329)가 폐쇄되면, 전방 플레이트(351)는 기판 지지부(306)의 지지 표면(365)과 실질적으로 평행하게 위치한다.
면판(343)은 대체로 전도성 물질로 형성되며, 전방 플레이트(351)는 전극(363)에 대향하는 전극이 되도록 구성된다. 일 실시예에서, 면판(343)은 정합 회로(357)를 통해 RF 전력 소스(358)에 연결될 수 있다. 면판(343)에 RF 전력이 인가되면, 프로세싱 용적(318) 내에서 기판 지지부(306)와 면판(343) 사이에 플라스마가 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 면판(341)은 기판(304)과 면판(341) 사이의 간격(spacing)(312)이 기판(304)에 걸쳐 변화되도록 비 평면형 상부 표면(356)을 가질 수 있다. 간격(312)에서의 변화는 프로세싱 용적(318) 내부의 플라스마 강도를 조정하도록 구성된다.
일 실시예에서는, 상부 표면(356)이 하나 또는 다수의 오목한 부분(concaved portion)을 포함할 수 있으며, 이러한 오목한 부분은 오목한 부분 부근의 국부적인 플라스마 강도를 감소시키도록 구성된다. 다른 실시예에서는, 상부 표면(356)이 부근의 국부적 플라스마 강도를 증가시키도록 구성되는, 하나 또는 다수의 볼록한 부분(convex portion)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상부 표면(356)이 플라스마 용적(318)에 걸쳐 원하는 플라스마 강도 프로파일을 얻기 위하여 오목한 그리고 볼록한 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상부 표면(356)은 도 2의 전도성 면판(212)의 상부 표면(208)과 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 표면(356)은 오목한 영역 부분, 볼록한 영역 부분, 평면부 영역 부분, 또는 서로 부드럽게 연결된 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 4는 면판(343)의 부분적인 측단면도를 개략적으로 도시한다. 일 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 표면(356)이 기판(304)의 중앙 부분에 상응하는 내부 평면형 부분(372), 상기 내부 평면형 부분(372)으로부터 바깥쪽에 형성되는 요부(373), 그리고 상기 요부(373)로부터 바깥쪽에 형성되는 외부 평면형 부분(371)을 포함한다. 일 실시예에서, 요부(373)는 에지 효과를 감소시키기 위해 기판(304)의 에지 영역에 대응하는 영역 내에 형성될 수 있다. 내부 평면형 부분(372), 요부(373), 및 외부 평면형 부분(371)은 스파크(spark)의 생성을 방지하기 위하여 라운딩된 코너부(rounded corners)를 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에서는, 요부(373)가 외부 경사면(374) 및 내부 경사면(375)에 의해 형성될 수 있다. 외부 경사면(374)은 외부 평면형 부분(3711)으로부터 시작하여 내측으로 연장한다. 내부 경사면(375)은 내부 평면형 부분(372)으로부터 시작하여 외측으로 연장한다. 내부 경사면(375) 및 외부 경사면(374)은 서로 부드럽게 연결된다.
일 실시예에서, 플라스마 반응기(300)는 약 150 mm의 반경을 가지는 원형 기판을 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 요부(373)는 약 0,5 mm 내지 약 2 mm의 깊이(D1)를 가질 수 있다. 요부(373)는 약 130 mm 내지 약 140 mm의 반경(R2)을 가지는 원(circle)일 수 있다. 내부 경사면(375)은 약 80 mm 내지 약 100 mm의 반경(R1)을 가지며 요부(373)에 동심인 원으로부터 개시될 수 있다. 외부 경사면(374)은 약 140 mm 내지 약 145 mm 의 반경(R3)을 가지며 요부(374)에 동심인 원으로부터 개시될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 분배 플레이트(344)는 면판(343)의 배면(backside)에 결합된다. 면판(343)의 전방 플레이트(351), 측벽(352) 및 가스 분배 플레이트(344)는 가스 분배 용적(350)을 형성한다. 가스 분배 플레이트(344)는 면판(343)의 플랜지(353)에 밀봉식으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서는, 가스 분배 플레이트(344)가 전도성 물질로 형성될 수 있다. RF 전력 소스(358)는 가스 분배 플레이트(344)에 직접 연결될 수 있으며, RF 전력 소스(358)로부터의 RF 전력은 가스 분배 플레이트(344)를 통해 면판(343)에 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 가스 분배 플레이트(344) 및 면판(343)은 가스 패널(359)로부터 프로세싱 용적(318)으로 프로세싱 가스를 균일하게 분배하도록 구성된다. 일 실시예에서, 가스 분배 플레이트(344)는 가스 박스(gas box)(345) 및 차단 플레이트(blocker plate)(346)를 포함한다. 가스 박스(345)는 면판(343)의 플랜지(353)에 부착된다. 가스 박스(345)를 통해 유입 포트(347)가 형성된다. 유입 포트(347)는 가스 패널(359)로부터 하나 또는 그보다 많은 프로세싱 가스를 받아들이도록 구성된다.
차단 플레이트(346)는 가스 박스(345)에 부착되며 면판(343)을 향한다. 차단 플레이트(346)는 유입 포트(347)를 대체로 덮어서 유입 포트(347)로부터의 프로세싱 가스가 가스 분배 용적(350)의 전체 용적에 걸쳐 분배될 수 있게 한다. 일 실시예에서, 차단 플레이트(346)는 차단 플레이트(346) 및 가스 박스(345) 사이의 좁은 내부 용적(348)을 둘러쌀 수 있다. 유입 포트(347)는 좁은 내부 용적(348)으로 개방된다. 좁은 내부 용적(348)은 프로세싱 가스가 프로세싱 용적(318)을 향해 아래로 이동하기 전에 "확산(diffuse)" 되도록 강제한다. 차단 플레이트(346)는 관통 형성되는 다수의 관통 구멍(349)을 구비하여 좁은 내부 용적(348)과 가스 분배 용적(350) 사이의 유체 연통(fluid communication)을 제공한다.
면판(343)은 또한 관통 형성되는 다수의 가스 분배 구멍(354)을 구비하여 프로세싱 용적(318)과 가스 분배 용적(350) 사이의 유체 연통을 제공한다. 다수의 가스 분배 구멍(354)의 형태 및/또는 분포(distribution)는 프로세싱 가스의 농도를 조정하도록 배열될 수 있다.
프로세싱 가스에 대한 배출 경로를 제공하도록 구성되는 챔버 라이너(chamber liner)(330)는 챔버 측벽(328) 내부의 프로세싱 용적(318) 주위에 배치된다. 챔버 라이너(330)의 내부에는 채널(331)이 형성된다. 채널(331)은 일반적으로 진공 장치(366)에 연결된다. 다수의 관통 구멍(332)이 챔버 라이너(330)를 통해 형성되어 챔버 라이너(330)의 채널(331)을 통해 진공 장치(366)와 프로세싱 용적(318) 사이에 유체 연통을 제공한다. 화살표(313)는 프로세스 동안의 프로세싱 가스의 대략적인 경로를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세싱 결과를 보여주는 개략적인 차트이다. 도 5의 X 축은 기판의 중심으로부터의 거리를 mm 로 나타내며 Y 축은 기판상에 증착된 필름의 정규화된(normalized) 두께를 나타낸다. 곡선(501)은 평면형 면판을 가지는 통상적인 PECVD 챔버를 사용하여 증착된 APF 필름의 두께 프로파일을 개략적으로 도시한다. 곡선(501)에 도시된 바와 같이, 에지 효과로 인해 둔턱(503)이 생성되었다. 곡선(502)은 곡선(501)의 필름에서와 동일한 처리방식으로 증착되었지만 본 발명의 일 실시예에 따라 에지 영역 부근에 요부를 가지는 PECVD 챔버를 사용하여 증착된 APF 필름의 두께 프로파일을 개략적으로 도시한다. 곡선(502)은 에지 영역 부근에 어떠한 둔턱도 가지지 않으며, 기판에 걸쳐 균일성이 증가되었다.
비록 본 발명에서는 증착 프로세스에서의 개선사항이 설명되었으나, 본 발명의 실시예들은 어떠한 적절한 프로세스에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 식각 프로세스를 위한 플라스마 강도를 조정하기 위해, 또는 균일한 프로파일이 아닌 강도 프로파일을 얻기 위하여 플라스마를 조정하기 위해서도 사용될 수 있다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예에 대해 이루어졌으나, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예가 본 발명의 범위 내에서 안출될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 전극 조립체로서,
    프로세싱 동안에 기판을 향하도록 구성되는 비 평면형 표면을 가지는 전도성 면판을 포함하고,
    상기 전도성 면판은 상기 비 평면형 표면이 전극을 가지는 기판 지지부에 대향하도록 배치되며,
    상기 전도성 면판 및 기판 지지부가 플라스마 용적을 형성하며,
    상기 전도성 면판과 상기 전극 사이에 RF 전력 소스가 인가되며,
    상기 비 평면형 표면은 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 전기장을 조정하도록 구성되는,
    전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비 평면형 표면은 상기 기판의 에지 영역 부근의 전기장의 밀도를 감소시키도록 구성되며,
    상기 전도성 면판의 비 평면형 표면이:
    상기 기판의 중앙 부분에 대응하는 내부 평면형 부분;
    상기 기판의 에지 부분에 대응하여 상기 내부 평면형 부분에 대해 바깥쪽에 위치하는 요부;
    상기 요부에 대해 바깥쪽에 위치하는 외부 평면형 부분;을 포함하며,
    상기 요부가 모난 코너부 없이 상기 내부 평면형 부분 및 외부 평면형 부분에 연결되는,
    전극 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 요부는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm 사이의 깊이를 가지는,
    전극 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 요부가 제1 경사면 및 제2 경사면으로 형성되고, 상기 제1 경사면은 상기 내부 평면형 부분으로부터 바깥쪽으로 개시되고, 상기 제2 경사면은 상기 외부 평면형 부분으로부터 안쪽으로 개시되며, 상기 제1 및 제2 경사면은 상기 요부의 바닥에서 만나는,
    전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비 평면형 표면의 반대 측면 상에서 상기 전도성 면판에 결합되는 가스 분배 플레이트를 더 포함하고,
    상기 가스 분배 플레이트 및 상기 전도성 면판이 에지 영역에서 밀봉식으로 연결되며, 상기 가스 분배 플레이트와 상기 전도성 면판 사이에 내부 용적이 형성되며, 상기 전도성 면판이 상기 내부 용적과 유체 연통하는 다수의 가스 분배 구멍을 가지는,
    전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트가:
    프로세싱 가스를 받아들이도록 구성되는 유입 포트를 가지는 가스 박스; 및
    상기 가스 박스에 부착되며 상기 전도성 면판을 향하는 차단 플레이트;를 포함하며,
    상기 차단 플레이트는 상기 유입 포트와 상기 내부 용적 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성되는 다수의 관통 구멍을 가지는,
    전극 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비 평면형 표면이 국부적 전기장 밀도를 감소시키도록 구성되는 오목한 부분 및 국부적 전기장의 밀도를 증가시키도록 구성되는 볼록한 부분 중 하나 이상을 포함하는,
    전극 조립체.
  8. 기판 프로세싱 장치로서,
    측벽을 가지는 챔버 본체;
    상기 챔버 본체 내에 배치되며 기판을 지지하도록 구성되는 기판 지지부로서, 전극을 포함하는 기판 지지부;
    상기 챔버 본체의 측벽 상에 배치되는 덮개 조립체로서, 상기 덮개 조립체와 상기 기판 지지부가 플라스마 용적을 형성하고, 상기 기판 지지부를 향하는 비 평면형 표면을 가지는 전도성 면판을 포함하며, 상기 비 평면형 표면이 상기 전도성 면판과 상기 전극 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 전극과 상기 전도성 면판 사이의 전기장을 조정하도록 구성되는, 덮개 조립체; 및
    상기 전도성 면판 또는 상기 전극 중 하나에 결합되며, 상기 플라스마 용적 내에 플라스마를 생성하도록 구성되는 RF 전력 소스;를 포함하는,
    기판 프로세싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비 평면형 표면은 상기 기판의 에지 영역 부근의 전기장 밀도를 감소시키도록 구성되며,
    상기 전도성 면판의 비 평면형 표면이:
    상기 기판의 중앙 부분에 대응하는 내부 평면형 부분;
    상기 기판의 에지 부분에 대응하여 상기 내부 평면형 부분에 대해 바깥쪽에 위치하는 요부;
    상기 요부에 대해 바깥쪽에 위치하는 외부 평면형 부분;을 포함하며,
    상기 요부가 모난 코너부 없이 상기 내부 평면형 부분 및 외부 평면형 부분에 연결되는,
    기판 프로세싱 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 요부가 제1 경사면 및 제2 경사면으로 형성되고, 상기 제1 경사면은 상기 내부 평면형 부분으로부터 바깥쪽으로 개시되고, 상기 제2 경사면은 상기 외부 평면형 부분으로부터 안쪽으로 개시되며, 상기 제1 및 제2 경사면은 상기 요부의 바닥에서 만나는,
    기판 프로세싱 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 요부가 원형이며, 상기 요부의 반경 및 상기 기판의 반경 비율이 약 13:15 내지 약 14:15인,
    기판 프로세싱 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 덮개 조립체가 상기 비 평면형 표면의 반대 측면 상에서 상기 전도성 면판에 결합되는 가스 분배 플레이트를 더 포함하고,
    상기 가스 분배 플레이트 및 상기 전도성 면판이 에지 영역에서 밀봉식으로 연결되며, 상기 가스 분배 플레이트와 상기 전도성 면판 사이에 내부 용적이 형성되며, 상기 내부 용적이 상기 전도성 면판의 다수의 가스 분배 구멍을 통해 상기 플라스마 용적과 유체 연통하는,
    기판 프로세싱 장치.
  13. 기판 프로세싱 방법으로서,
    프로세싱 챔버 내에 배치되는 기판 지지부 상에 기판을 위치시키는 단계로서, 상기 기판 지지부가 전극을 가지는, 기판을 위치시키는 단계;
    상기 프로세싱 챔버로 프로세싱 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 기판 위에 배치되는 전도성 면판과 상기 기판 지지부의 전극 사이에 RF 전력을 인가함으로써 상기 프로세싱 가스의 플라스마를 생성하는 단계로서, 상기 전도성 면판이 국부적 플라스마 밀도를 조정하도록 구성되는 비 평면형 표면을 가지는, 플라스마 생성 단계;를 포함하는,
    기판 프로세싱 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비 평면형 표면이 상기 기판의 에지 부분에 대응하는 요부를 포함하는,
    기판 프로세싱 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 플라스마 생성 단계가, 국부적 플라스마 밀도를 감소시키기 위해 전도성 면판상의 오목한 부분을 이용하는 단계 및 국부적 플라스마 밀도를 증가시키기 위해 전도성 플레이트 상의 볼록한 부분을 이용하는 단계 중 하나 이상의 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 방법.
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