KR20100137565A - 플라즈마 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전반적으로 가스 소스로부터 격리된 위치에서 후면판과 결합되는 RF 전력 소스를 구비하는 플라즈마 강화 기상 증착(PECVD) 처리 챔버를 포함하고 있다. 공정 챔버 내의 RF 전력으로부터 격리된 위치로 가스를 공급함으로써, 공정 챔버에서 유발되는 가스 튜브 내의 와류 플라즈마 형성이 감소될 수 있다. 가스는 챔버의 다수의 위치에 공급될 수 있다. 각 위치에서, 가스가 RF 초크 또는 RF 저항기뿐만 아니라 리모트 플라즈마 소스를 거처셔 지나가도록 함으로써, 가스가 가스 소스로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 전반적으로 가스 공급부로부터 격리된 영역에서 공정 챔버와 결합되는 전력 공급부를 구비하는 공정 챔버와 관련된 것이다.
더 큰 평판 디스플레이 및 태양전지 패널에 대한 요구가 계속하여 증대함에 따라, 더 큰 기판, 그리고 더 큰 공정 챔버에 대한 요구 또한 증대되고 있다. 공정 챔버의 크기가 증가하면서, RF 전류가 RF 소스로부터 떨어져서 흐름에 따라 발생하는 RF 전류의 손실을 상쇄하기 위하여 때로는 더 높은 RF 전류가 요구된다. 평판 디스플레이 및 태양전지 패널용 기판 상에 물질을 증착하는 한 가지 방법으로는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor depositon; 이하 PECVD)법이 있다. PECVD에서, 공정 가스는 샤워헤드를 거쳐서 공정 챔버 내로 도입되며 샤워헤드에 인가된 RF 전류에 의하여 플라즈마로 점화된다. 기판의 크기가 증가함에 따라, 샤워헤드에 인가되는 RF 전류 또한 함께 증가할 수 있다. RF 전류의 증가하면서, 샤워헤드 위에서 와류(parasitic) 플라즈마 형성의 가능성이 증가하는 것처럼, 가스가 샤워헤드를 거쳐 지나가기에 앞서 조기 가스 방전파괴(premature gas breakdown)의 가능성이 증가하고 있다.
이에 충분한 RF 전류의 운반이 가능토록 하는 한편 와류 플라즈마 형성을 감소시킬 수 있는 장치에 대한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전반적으로 가스 소스로부터 격리된 영역에서 후면판에 결합되는 RF 전력 소스를 구비하는 PECVD 공정 챔버를 포함하고 있다. 공정 챔버 내의 RF 전류 소스로부터 격리된 영역에 가스를 공급함으로써, 공정 챔버에서 유발되는 가스 튜브 내의 와류 플라즈마 형성이 감소될 수 있다. 가스는 챔버의 다수의 위치로 공급될 수 있다. 각 위치에서, 가스는, RF 초크(choke) 또는 RF 저항기는 물론 리모트 플라즈마 소스를 거쳐 지나감으로써 가스 소스로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 플라즈마 공정 장치가 개시된다. 장치는 가스 분배판 및 대체로 직사각형 형상인 후면판을 구비하는 공정 챔버, 하나 이상의 제1 위치에서 후면판과 결합되는 하나 이상의 전력 소스 및 하나 이상의 제1 위치로부터 각각 격리된 서로 다른 세 위치에서 후면판과 결합되는 하나 이상의 가스 소스를 포함한다. 세 위치 중 하나는 후면 판의 평행한 두 측면 사이에서 실질적으로 동일한 거리를 두고 배치된다.
다른 실시예에서, PECVD 장치가 개시된다. 장치는 적어도 하나의 벽을 관통하는 슬릿(slit) 밸브 개방부를 구비하는 공정 챔버 및 공정 챔버 내부에 배치되며 기판 지지대로부터 이격된 가스 분배 샤워헤드를 포함한다. 장치는 또한 가스 분배 샤워헤드 배후에 배치되며 가스 분배 샤워 헤드로부터 이격된 후면판을 포함할 수 있다. 후면판은 세 위치에서 후면판을 관통하는 세 개방부를 구비할 수 있다. 세 위치 중 제1 위치는 다른 두 위치보다 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 배치될 수 있다. 장치는 또한 세 위치에서 후면판과 결합되는 하나 이상의 가스 소스 및 세 위치로부터 이격된 위치에서 후면판과 결합되는 RF 전력 소스를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서는, 방법이 개시된다. 방법은 제1 위치를 거쳐서 챔버 내로 가스를 도입하는 단계, 공정 가스를 플라즈마로 점화시키는 단계 및 기판 상에 물질을 증착하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스 내로 세정 가스를 도입하는 단계, 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스 내에서 세정 가스를 플라즈마로 점화시키는 단계 및 원거리에서 점화된 세정 가스 플라즈마로부터의 라디칼을 제1 위치 및 제1 위치와 격리된 하나 이상의 다른 위치를 거쳐서 챔버로 흘리는 단계를 포함할 수 있다.
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, 본 발명은 균등한 다른 실시예에 대해서도 허용하고 있으므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(100)에 결합되는 전력 소스(102) 및 가스 소스(104)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(200)의 개략적인 단면도이다.
도 2B는 RF 전류의 경로를 개략적으로 표시한 도 2A의 챔버(200)의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(300)의 후면판(302)의 개략적인 등각 투영도(isometric view)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버와 리모트 플라즈마 소스 사이의 결합을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 가스 공급을 위한 세 위치를 보여주는 일 실시예에 따른 공정 챔버(500)의 후면판(502)의 등각 투영도이다.
도 6은 가스 도입 통로에 대응하는 위치를 나타내는 기판 지지대의 개략적인 평면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 장치(700)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 장치(800)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 장치(900)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이해를 돕기 위하여, 가능한, 도면 상의 공통적인 동일한 구성요소를 가리키기 위하여 동일한 참조 번호가 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 구성요소는 특별한 부가 설명 없이 다른 실시예에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(100)에 결합되는 전력 소스(102) 및 가스 소스(104)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(200)의 개략적인 단면도이다.
도 2B는 RF 전류의 경로를 개략적으로 표시한 도 2A의 챔버(200)의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(300)의 후면판(302)의 개략적인 등각 투영도(isometric view)이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버와 리모트 플라즈마 소스 사이의 결합을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 가스 공급을 위한 세 위치를 보여주는 일 실시예에 따른 공정 챔버(500)의 후면판(502)의 등각 투영도이다.
도 6은 가스 도입 통로에 대응하는 위치를 나타내는 기판 지지대의 개략적인 평면도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 장치(700)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 장치(800)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 장치(900)를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이해를 돕기 위하여, 가능한, 도면 상의 공통적인 동일한 구성요소를 가리키기 위하여 동일한 참조 번호가 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 구성요소는 특별한 부가 설명 없이 다른 실시예에서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 전반적으로 가스 소스와 격리된 위치에서 후면판과 결합되는 RF 전력 소스를 구비하는 PECVD 공정 챔버를 포함하고 있다. 공정 챔버 내의 RF 전력 소스와 격리된 위치에 가스를 공급함으로써, 공정 챔버에서 유발되는 가스 튜브내의 와류 플라즈마(parasitic plasma) 형성이 감소될 수 있다. 가스는 챔버 내의 다수의 위치로 공급될 수 있다. 각 위치에서, 가스는, RF 초크 또는 RF 저항기는 물론 리모트 플라즈마 소스를 거쳐 지나감으로써, 가스 소스로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다.
본 발명은 아래에서, 캘리포니아의 산타 클라라에 위치하는 어플라이드 머터리얼 산하의 AKT America에서 구입할 수 있고, 큰 면적의 기판을 처리하는, PECVD 시스템 같은 화학 기상 증착 시스템과 관련하여 설명적으로 개시된다. 그러나, 본 발명의 장치 및 방법이, 원형의 기판을 처리하도록 구성된 시스템을 포함하는 다른 시스템 구성에도 도움이 될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(100)에 결합되는 전력 소스(102) 및 가스 소스(104)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 소스(102)는 가스 소스(104)가 공정 챔버(100)와 결합되는 위치(108A, 108B)와는 다른 공정 챔버(100)의 위치(106)에 결합된다.
비록 도 1에서 가스 소스(104)와 공정 챔버(100)가 두 위치(108A, 108B)에서 결합하는 것으로 도시되어 있으나, 그 위치(108A, 108B) 수가 두 개로 제한되지 아니함은 자명하다 할 것이다. 하나의 위치(108A, 108B)가 이용될 수도 있다. 대안적으로는, 두 개보다 많은 위치(108A, 108B)가 이용될 수도 있다. 다수의 위치(108A, 108B)가 가스 소스(104)와 공정 챔버(100)가 결합하는데 이용되는 경우, 가스는 공통의 가스 소스(104)로부터 공정 챔버(100)의 다수의 위치(108A, 108B)로 흐를 수 있다. 일 실시예에서, 가스가 흐르는 공정 챔버(100)의 각 위치(108A, 108B)는 자신만의 전용 가스 소스(104)를 구비할 수 있다.
비록 도 1에서 하나의 위치(106)에서 전력 소스(102)가 공정 챔버(100)와 결합하는 것으로 도시되어 있으나, 전력 소스(102)는 공정 챔버(100)와 다수의 위치(106)에서 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 전력 소스(102)는 RF 전력 소스를 포함할 수 있다. 추가적으로, 비록 도 1에서 전력 소스(102)가 공정 챔버(100)와 공정 챔버(100)의 실질적인 중심에 상응하는 위치(106)에서 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 전력 소스(102)는 공정 챔버(100)와 공정 챔버(100)의 실질적인 중심에 상응하지 아니하는 위치(106)에서 결합될 수도 있다.
비록 도 1에서 가스 소스(104)가 공정 챔버(100)와 공정 챔버(108)의 중심으로부터 실질적으로 떨어져서 배치되는 위치(108A, 108B)에서 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 그 위치(108A, 108B)는 특별하게 제한되지 아니한다. 그 위치(108A, 108B)는 전력 소스(102)가 공정 챔버(100)와 결합하는 위치(106) 보다 공정 챔버(100)의 중심에 더 가까이 있을 수 있다.
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(200)의 개략적인 단면도이다. 공정 챔버(200)는 PECVD 챔버이다. 공정 챔버(200)는 챔버 바디(208)를 구비한다. 챔버 바디 내에서, 서셉터(204)는 가스 분배 샤워헤드(210)에 대향하여 위치되도록 배치될 수 있다. 기판(206)은 서셉터(204) 상에 배치될 수 있다. 기판(206)은 시트 밸브 개방부(222)를 통하여 공정 챔버(200)에 들어갈 수 있다. 기판(206)의 이동 및/또는 삽입 공정 동안, 기판(206)은 서셉터(204)에 의하여 승강 또는 하강될 수 있다.
샤워헤드(210)는 샤워헤드(210)의 상향 측면(218)에서부터 하향 측면(220)까지 관통하는 다수의 가스 통로(212)를 구비할 수 있다. 샤워헤드(210)의 상향 측면(220)은 공정 동안 기판(206)을 향해 있는 샤워헤드의 측면이다.
샤워헤드(210)는 기판(206)으로부터 공정 공간(216)을 가로질러 공정 챔버(200)에 배치된다. 샤워헤드(210) 배후에는, 플래넘(214)이 위치된다. 플래넘(214)은 샤워헤드(210)와 후면판(202) 사이에 위치된다.
샤워헤드(210)로의 전력은 공급 라인(226)을 경유하여 후면판(202)과 결합되는 전력 소스(224)에 의해서 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 전력 소스(224)는 RF 전력 소스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공급 라인(226)은 후면판(202)과 후면판(202)의 실질적인 중심에 상응하는 위치에서 결합하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 전력 소스(224)가 후면판(202)과 다른 위치에서도 결합할 수 있음은 자명하다 할 것이다.
공정 가스는 가스 소스(234)로부터 후면판(202)을 거쳐서 공정 챔버(200)로 운송될 수 있다. 가스 소스(234)로부터의 가스는, 플라즈마 챔버(200)에 이르기에 앞서, 리모트 플라즈마 소스(228)를 거쳐서 흐를 수 있다. 일 실시예에서, 공정 가스는 증착을 위해 리모트 플라즈마 소스(228)를 거쳐서 지나갈 수 있으며, 이때에 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(228) 내에서 플라즈마로 점화하지 아니한다. 다른 실시예에서, 가스 소스(234)로부터의 가스는 리모트 플라즈마 소스(228) 내에서 플라즈마로 점화되고 그 이후에 공정 챔버(200)로 보내질 수 있다. 리모트 플라즈마 소스(228)로부터의 플라즈마는 공정 챔버(200) 및 공정 챔버(200) 내부에 있는 구성 요소들을 세정할 수 있다. 추가적으로, 플라즈마는 냉각 블록(230) 및 가스가 리모트 플라즈마 소스(228) 다음에 거쳐서 지나가는 초크 또는 저항기(232)를 세정할 수 있다
플라즈마가 리모트 플라즈마 소스(228) 내에서 점화될 때, 리모트 플라즈마 소스(228)는 상당히 고온의 상태로 될 수 있다. 따라서, 초크 또는 저항기(232)가 리모트 플라즈마 소스(228)의 높은 온도로 인해 크래킹(craking) 되지 않도록 하기 위하여, 초크 또는 저항기(232)와 리모트 플라즈마 소스(228) 사이에 냉각 블록(230)이 배치될 수 있다.
비록 도 2A에서 두 개의 격리된 가스 소스(234)가 도시되어 있으나, 리모트 플라즈마 소스(228)가 공통의 가스 소스(234)를 공유할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, 비록 도 2A에서 각 가스 소스(234)와 후면판 사이에 리모트 플라즈마 소스(228)가 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 더 많거나 더 적은 수의 리모트 플라즈마 소스(228)가 공정 챔버(200)에 결합될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도 2B는 RF 전류의 경로를 개략적으로 표시한 도 2A의 챔버(200)의 단면도이다. RF 전류는, RF 전류가 전기적 전도성이 있는 물체의 외면에서 흐르고 일정한 깊이로 물체를 꿰뚫기만 하는, 소위 스킨 이펙트(skin effect)를 가진다. 따라서, 충분히 두꺼운 물체의 경우, 물체의 외면에서 RF 전류가 흐르게 되는 반면 물체 내부에서 탐지될 수 있는 RF 전류 값은 0(zero)이 되어, 물체의 외면이 소위 RF 핫(hot) 상태가 될 수 있다.
화살표 A는 RF 전류가 전력 소스(224)로부터 샤워헤드(210)까지 취하는 경로를 나타내고 있다. RF 전류는 전력 소스(224)에서부터 공급 라인(226)을 따라 흐른다. 도 2B의 위치 236에서, RF 전류는 후면판(202)과 마주치고 후면판(202)의 후면을 따라서 샤워헤드(210)의 상향 표면(220) 아래로 흐른다.
가스는 위치 238에서 후면판(202)을 거쳐 공정 챔버(200)로 들어간다. 화살표 B는, 가스가 공정 챔버(200)로 들어가는 위치(238)와 RF 전류가 후면판(202)과 마주치는 위치(236) 사이에서의 노정을 나타내고 있다. RF 전류가 흐름에 따라, RF 전류는 방산하기 쉽다. 다시 말하여, 전력 소스(224)에서 출발하는 RF 전류는 더 아래 라인의 전력 레벨과 비교해 볼 때 더 높은 전력 레벨을 가질 수 있다. 도 2B에 도시된 일 실시예에서, 가스가 공정 챔버(200)로 들어가는 위치(238)를 지남에 따라, 위치 236에서의 RF 전류는 후면판(202)을 따라 흐르는 RF 전류와 비교해 볼 때 더 높은 전력 레벨을 가질 수 있다. 도 2B의 위치 236에 비해 위치 238에서 전력의 양이 더 낮기 때문에, 공정 챔버(200)로 들어가는 가스를 포함하는 튜브(240) 내에서 가스가 점화될 가능성이 감소될 수 있다. 튜브(240) 내에서 공정 가스가 점화될 가능성이 감소되기 때문에, 튜브(238), 초크 및 저항기(232), 냉각 블록(230), 리모트 플라즈마 소스(228) 및 샤워헤드(210) 배후의 플래넘(214) 내에서의 와류 플라즈마 형성이 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 튜브(240)는 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버(300)의 후면판(302)의 개략적인 등각 투영도(isometric view)이다. 위치 324에서 RF 전력 소스(304)가 후면판(302)과 결합함으로써, RF 전력은 챔버(300)에 공급될 수 있다. 비록 도 3에서 위치 324가 후면판(302)의 실질적인 중심과 상응하는 위치인 것으로 도시되어 있으나, 위치 324가 후면판(302) 상의 다양한 다른 지점일 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, 상기의 위치(324)로는 하나 이상이 동시에 이용될 수도 있다.
공통의 가스 소스(308)는 공정 챔버(300)로 가스를 공급할 수 있다. 비록 도 3에서 하나의 가스 소스(308)가 도시되고 있으나, 다양한 개수의 가스 소스(308)가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 가스 소스(308)로부터의 가스는 가스 튜브(310)를 거쳐서 리모트 플라즈마 소스(306)로 공급될 수 있다. 비록 도 3에서 리모트 플라즈마 소스(306)가 네 개인 것으로 도시되고 있으나, 더 많거나 더 적은 수의 리모트 플라즈마 소스(306)가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, 도 3에서 리모트 플라즈마 소스(306)가 후면판(302) 위에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 리모트 플라즈마 소스(306)가 후면판(302) 부근에 배치될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
가스 소스(308)로부터의 가스는 가스 튜브(310)를 거쳐서 리모트 플라즈마 소스(306)를 지난다. 공정 챔버(300)가 세정 모드로 작동하고 있다면, 리모트 플라즈마 소스(306)의 가스는 플라즈마로 점화되고 냉각 블록(314)과 초크 및 저항기(322)를 거쳐서 공정 챔버(300)로 공급될 수 있다. 그러나, 공정 챔버(300)가 증착 모드로 작동하고 있다면, 가스는 플라즈마로 점화되는 일 없이 리모트 플라즈마 소스(306)를 거쳐서 지나갈 것이다. 플라즈마로 점화되지 아니한다면, 세정 가스는 비-플라즈마 상태로 공정 챔버로 들어가게 되며, 이는 공정의 비효율성을 야기할 수 있을 것이다.
한두 개의 리모트 플라즈마 소스(306)가 작동 불능 되거나 효율적으로 작동하지 아니한다면, 리모트 플라즈마 소스(306)의 가동은 중단될 수 있다. 다른 리모트 플라즈마 소스(306)가 원하는 대로 작동한다면, 비-기능 리모트 플라즈마 소스(306)를 거쳐 공정 챔버(300)로 흐르는 세정 가스는 공정 챔버(300)에 들어가기에 앞서 점화하지 아니할 것이다. 이런 시나리오에서는, 공정 챔버(300) 세정은 효율적으로 진행되지 못할 수 있다.
표 1
표 1은 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스(이하 RPS)가 작동하지 아니하는 때의 챔버 세정 효과를 나타내고 있다. 챔버는 SiN 증착 후에 세정되었다. 표 1의 데이터에서, RPS가 작동하지 아니할 때, 가스는 챔버의 RPS 유닛을 계속 거쳐서 흐른다. 표 1로부터 알 수 있듯이. 하나 이상의 RPS 유닛이 기능하는 것을 중단하였으나 세정 가스가 RPS 유닛을 계속 거쳐서 흐르게 될 때, 세정 시간은 증가된다. 그러나, RPS 유닛이 작동 불능 되었지만 작동 불능된 RPS 유닛으로의 가스 공급이 중단되었을 때, 세정 시간은 증가하지 않을 수 있다.
표 2
표 2에서 보여지는 바와 같이, 작동 불능된 RPS 유닛으로의 가스 공급을 중단함으로써, 세정 비율이 실질적으로 유지될 수 있다. 그러므로, 세정 가스가 비-작동 리모트 플라즈마 소스(306)를 거쳐서 흐르고 리모트 플라즈마 소스(306) 내에서 플라즈마로 변환되는 일 없이 공정 챔버(300)로 들어가는 것을 막기 위하여, 가스 라인(310)의 밸브(312)를 닫는 것은 유익할 수 있다. 이처럼, 밸브(312)를 닫음으로써, 가스의 흐름이 비-작동 리모트 플라즈마 소스(306)로부터 다른 곳으로 전환될 수 있다. 그러므로, 이후에 공정 챔버(300)는 후면판(302)과 결합되는 더 적은 수의 리모트 플라즈마 소스(306)를 이용하여 세정될 수 있다. 일 실시예에서, 밸브(312)는 리모트 플라즈마 소스(306)를 지나서 위치될 수 있다.
리모트 플라즈마 소스(306)를 거쳐서 지난 후에, 가스는 냉각 블록(314)을 거쳐서 지날 수 있다. 냉각 블록(314)은 냉각 튜브(318)를 통하여 냉각 블록(314)으로 냉각 유체를 흘리는 냉각 소스(316)와 결합될 수 있다. 냉각 유체는 냉각 튜브(320)를 거쳐서 냉각 블록(314) 외부로 그리고 냉각 유체 소스(316)로 다시 흐를 수 있다. 냉각 블록(314)은, 초크 또는 저항기(322)의 크래킹이 감소될 수 있도록, 리모트 플라즈마 소스(306)와 초크 또는 저항기(322) 사이에 인터페이스(interface)를 제공한다.
냉각 블록을(314)을 거쳐서 지난 후에, 가스는 초크 또는 저항기(322)를 거쳐서 지난다. 일 실시예에서, 초크 또는 저항기(322)는 세라믹 같은 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다. 전기적 절연 물질은 가스가 흐르는 경로를 따라 이동하는 RF 전력을 차단할 수 있다. 가스는 위치 326에서 후면판(302)을 거쳐 공정 챔버(300)로 들어갈 수 있다. 비록 도 3에서 위치 326이 네 개인 것으로 도시되어 있으나, 더 많은 또는 더 적은 수의 위치 326이 공정 챔버(300)로 가스를 도입시키는데 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, 위치 326은 후면판의 코너 부근에 위치될 필요는 없다. 예를 들면, 위치 326은 후면판의 중심에 가까이 위치될 수 있다.
추가적으로, RF 전력이 후면판(302)과 결합하는 위치 324와 가스가 공정 챔버(300)로 들어가는 위치 326은 도 3에 도시된 바로 한정되지 아니한다. 위치 324는 후면판(302)의 에지에 가까이 위치될 수 있으며, 가스 공급 위치 326은 하나 이상으로 후면판(302)의 중심에 상응하는 영역에 위치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버와 리모트 플라즈마 소스 사이의 결합을 개략적으로 나타내는 도면이다. 초크 또는 저항기(400)는 냉각 블록(402)과 연결 블록(404) 사이에서 결합될 수 있다. 도 4에 저항기(400)가 도시되고 있는데, 이는 초크를 대신하여 이용되는 것으로 이해되어야 한다. 초크를 구성하기 위해서, 구리 코일과 같은 금속 코일이 저항기(400) 외면 주위를 감싼다. 연결 블록(404)은 초크 또는 저항기(400)를 거쳐서 흐르는 가스를 후면판 내부로 흐르게 하는 튜브(406)와 결합된다. 일 실시예에서, 튜브(406)는 세라믹을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일 실시예에서, 연결 블록(404)은 세라믹을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 연결 블록(404)은 스테인리스 스틸을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 연결 블록(404)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 연결 블록(404)이 금속을 포함할 때, 전기적 절연 물질이 초크 또는 저항기(400)의 튜브(412)와 연결되는 튜브 및 챔버의 튜브(406)를 위해서 이용될 수 있다. 연결 블록(402)은 금속을 포함할 수 있다.
초크 또는 저항기(400)는 가스가 챔버에까지 이르기 위하여 거쳐서 흐르는 내부 튜브(412)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 내부 튜브(412)는 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 튜브(412)는 세라믹을 포함할 수 있다. 내부 튜브(412)는 케이스(414) 내부에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(414)는 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 케이스(414)는 세라믹을 포함할 수 있다. 전기적 절연 물질은 공정 가스가 RF 전류에 노출되는 일 없이 튜브 내부로 흐르도록 한다.
케이스(414) 및 튜브(412)는, 일 단부(410)에서 연결 블록(404)과 연결될 수 있으며, 다른 단부(408)에서 냉각 블록(402)과 연결될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 여러 실시예에서 전기적 전도 물질이 케이스(414) 주위에 감겨질 수 있다. 전기적 전도 물질은, 필요에 따라 그라운드로의 추가적인 RF 전류 경로를 제공하는데 이용될 수 있다.
도 5는 가스 공급을 위한 세 위치를 보여주는 일 실시예에 따른 공정 챔버(500)의 후면판(502)의 등각 투영도이다. 세 위치는 실질적으로, 가상적으로 세 실질적으로 동등한 영역으로 분할되는 기판 상의 중심에 있을 수 있다. 도 5의 점선은 세 실질적으로 동등한 영역을 분할하고 있다. 위치 524에서 RF 전력 소스(504)가 후면판(502)과 결합함으로써, RF 전력이 챔버(500)로 공급될 수 있다. 비록 도 5에서 위치 524가 후면판(502)의 실질적인 중심에 상응하는 것으로 도시되어 있으나, 위치 524가 후면판(502)의 다양한 다른 지점일 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, 하나 이상의 위치 524가 동시에 이용될 수 있다.
공통의 가스 소스(508)는 공정 챔버(500)로 가스를 공급할 수 있다. 비록 도 5에서 가스 소스(508)가 하나인 것으로 도시되어 있으나, 다수의 가스 소스(508)가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 가스 소스(508)로부터의 가스는 가스 튜브(510)를 거쳐서 리모트 플라즈마 소스(506)로 공급될 수 있다. 비록 도 5에서 리모트 플라즈마 소스(506)가 후면판(502) 위에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 리모트 플라즈마 소스(506)가 후면판(502) 부근에 배치될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
가스 스소(508)로부터의 가스는 가스 튜브(510)를 거쳐서 리모트 플라즈마 소스(506)로 공급될 수 있다. 공정 챔버(500)가 세정 모드로 작동한다면, 리모트 플라즈마 소스(506) 내의 가스는 플라즈마로 점화된 이후에 냉각 블록(514) 및 초크 또는 저항기(522)를 거쳐서 공정 챔버(500)로 공급될 수 있다. 그러나, 공정 챔버가 증착 모드로 작동한다면, 가스는 플라즈마로 점화되는 일 없이 리모트 플라즈마 소스(506)를 거쳐서 지나갈 것이다. 플라즈마로 점화되지 아니한다면, 세정 가스는 비-플라즈마 상태로 공정 챔버로 들어가게 되며, 이는 공정의 비효율성을 야기할 수 있을 것이다.
세정 가스가 비-작동 리모트 플라즈마 소스(506)를 거쳐서 흐르고 리모트 플라즈마 소스(506) 내에서 플라즈마로 변환되는 일 없이 공정 챔버(500)로 들어가는 것을 막기 위하여, 가스 라인(510)의 밸브(512)를 닫는 것은 유익할 수 있다. 이처럼, 밸브(512)를 닫음으로써, 가스의 흐름이 비-작동 리모트 플라즈마 소스(506)로부터 다른 곳으로 전환될 수 있다. 그러므로, 이후에 공정 챔버(500)는 후면판(502)과 결합되는 더 적은 수의 리모트 플라즈마 소스(506)를 이용하여 세정될 수 있다. 일 실시예에서, 밸브(512)는 리모트 플라즈마 소스(506)를 지나서 위치될 수 있다.
리모트 플라즈마 소스(506)를 거쳐서 지난 후에, 가스는 냉각 블록(514)을 거쳐서 지날 수 있다. 냉각 블록(514)은 냉각 튜브(518)를 통하여 냉각 블록(514)으로 냉각 유체를 흘리는 냉각 소스(516)와 결합될 수 있다. 냉각 유체는 냉각 튜브(520)를 거쳐서 냉각 블록(514) 외부로 그리고 냉각 유체 소스(516)로 다시 흐를 수 있다. 냉각 블록(514)은, 초크 또는 저항기(522)의 크래킹이 감소될 수 있도록, 리모트 플라즈마 소스(506)와 초크 또는 저항기(522) 사이에 인터페이스를 제공한다.
냉각 블록을(514)을 거쳐서 지난 후에, 가스는 초크 또는 저항기(522)를 거쳐서 지난다. 일 실시예에서, 초크 또는 저항기(522)는 세라믹 같은 전기적 절연 물질을 포함할 수 있다. 전기적 절연 물질은 가스가 흐르는 경로를 따라 이동하는 RF 전력을 차단할 수 있다. 가스는 위치 526에서 후면판(502)을 거쳐 공정 챔버(500)로 들어갈 수 있다.
추가적으로, RF 전력이 후면판(502)과 결합하는 위치 524와 가스가 공정 챔버(500)로 들어가는 위치 526은 도 5에 도시된 바로 한정되지 아니한다. 위치 524는 후면판(502)의 에지에 가까이 위치될 수 있으며, 가스 공급 위치 526은 하나 이상으로 후면판(502)의 중심에 상응하는 영역에 위치될 수도 있다.
도 6은 가스 도입 통로에 대응하는 위치를 나타내는 서셉터의 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 서셉터는 길이(L1-L3)와 넓이(W1-W3)가 실질적으로 동일한 세 실질적으로 동일한 영역으로 분할된다. 각 영역의 센터(602)는 가스 도입 통로가 후면판을 관통하여 형성되는 상부 위치에 대응한다. 센터(602), 따라서 가스 도입 통로들은 가상의 삼각형(점선에 의하여 도시됨)이 실질적으로 동일한 두개의 각도들 (α) 및 각도 (α)와 동일할 수도 혹은 동일하지 않을 수도 있는 하나의 각도 (β)를 가지도록 배열된다. 각도 (β)가 각도 (α)와 동일한 지 여부는 서셉터의 레이아웃(layout)에 의해 결정될 수 있다.
비록 도 6에서 서셉터에 대하여 도시하고 있으나, 가스 통로가 서셉터 상에 배치되는 기판의 세 실질적으로 동일한 영역 상의 중심에 위치하도록 위에서 설명된 배열이 기판에 동일하게 적용될 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 통로가 후면판의 세 실질적으로 동일한 영역의 중심에 관통하며 위치하도록 위에서 설명된 배열이 후면판 자체에 동일하게 적용될 수 있다. 추가적으로, 가스 통로가 샤워헤드 또는 전극의 세 실질적으로 동일한 영역 상의 중심에 위치하도록 위에서 설명된 배열이 샤워헤드 또는 전극에 동일하게 적용될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 장치(700)를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 장치(700)는 PECVD 장치일 수 있다. 장치(700)는 후면판(702) 을 포함한다. 가스 소스(704)는 공정 챔버에 공정 가스뿐만 아니라 세정 가스도 공급할 수 있다. 비록 도 7에서 가스 소스(704)가 하니인 것으로 도시되고 있으나, 다수의 가스 소스가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
증착 동안, 공정 가스는 가스 소스(704)로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다. 공정 가스는, 개방부(724, 726, 728; 가상으로 표시됨)에서 후면판(702)을 거쳐서 공정 챔버로 들어가기 이전에, 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710), 냉각 블록(712, 714, 716) 및 가스 공급 블록(718, 720, 722)을 거쳐서 흐를 수 있다. 냉각 블록(712, 714, 716)은 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710)와 가스 공급 블록(718, 720, 722) 사이의 연결을 제공하는데 이용된다. 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710)는 플라즈마에 의해 너무 높은 온도에 이르기 때문에, 가스 공급 블록(718, 720, 722)과 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710) 사이의 온도 차이에 의해서 어느 한쪽의 작동 불능이 야기될 수 있다. 냉각 블록(712, 714, 716)은 시스템 작동 불능의 가능성을 감소시킬 수 있다.
RF 전력은 매칭 네트워크(732)를 통하여 후면판(702)과 결합하는 전력 소스(730)로부터 공정 챔버에 공급될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전력 소스(730)는 후면판(702)의 실질적인 중심(732)에서 후면판(702)과 결합될 수 있다. 후면판(702)의 중심(734) 외의 다른 위치에서 또는 후면판(702)의 중심(734)을 대체하는 다른 위치에서 후면판(702)과 전력 소스(730)가 결합될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, RF 전력은 약 10 내지 100MHz 사이의 주파수에서 운반될 수 있다. RF 전력이 운반되는 위치와 가스가 운반되는 위치는 서로 이격되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가스가 후면판(702)을 거쳐서 공정 챔버로 들어오면서 거치게 되는 개방부(724, 726, 728)는, 전력 소스(730)와 후면판(702)이 결합되는 위치로부터 격리된 공정 챔버의 위치로 가스가 들어가도록, 후면판(702)의 중심(734)과 이격되어 있다. 도 7에 도시된 일 실시예에서, 개방부(724, 726, 728)는 각각 후면판(702)의 중심(734)으로 부터 실질적으로 동일하게 이격된다. 이처럼, 개방부(724, 726, 728)는 점선(740)에 의하여 도시된 공통 반지름(748, 750, 752)의 중심으로부터 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 개방부(724, 726, 728)는 후면판(702)의 중심(734)으로부터 약 25 내지 30 인치 정도로 이격될 수 있다.
RF 공급 위치로부터 개방부(724, 726, 728)를 이격시킴으로써, 공정 챔버의 외면에 위치하는 가스 공급 블록(718, 720, 722) 또는 냉각 블록(712, 714, 716) 내부에서 또는 근처에서 와류 플라즈마의 점화 가능성이 감소될 수 있다. RF의 전위 차이가 챔버 내부의 RF가 챔버로 들어가는 위치에서 가장 큰데, 이는 RF 전류가 벽을 따라서 리턴함에 의하여 RF 리턴 경로가 매우 가깝기 때문이다. 가스가 챔버 내로 공급되는 위치로부터 떨어져서 RF 전력이 챔버와 결합되는 위치를 가짐으로써, 개방부(724, 726, 728)는 RF의 전위 차이가 감소될 수 있는 위치에 있게 된다. 이에 따라, 와류 플라즈마의 형성 가능성이 감소될 수 있다.
추가적으로, 개방부(724, 726, 728)는 미리 정하여진 각도 α로 간격을 두고 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 각도는 120°이다. 도 7의 화살표 C 및 D에 의하여 도시되는 바와 같이, 세 개의 개방부(724, 726, 728) 중 제1 개방부(724)가 후면판(702)의 두 측면(754, 756)으로부터 실질적으로 동일하게 이격되고 있다. 제1 개방부(724)는 중심(734)으로부터 이격되며, 따라서 측면 736과 측면 738 사이의 중심에 위치되지 아니한다. 다른 두 개방부(726, 724)는 어떠한 측면(736, 738, 754, 756) 사이의 중심에도 위치되지 아니한다.
세 개의 개방부(724, 726, 728)가 있기 때문에, 후면판(702)을 거쳐서 공정챔버 내로 흐르는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 조절하는 것이 가능 하다. 예를 들면, 밸브(742, 744, 746)는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬이 미리 정하여진 방법으로 개방부(724, 726, 728)를 거쳐서 공정 챔버로 들어가도록 선택적으로 개방되고 닫힐 수 있다. 예를 들면, 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬은, 다른 개방부(724, 726, 728)를 거쳐서 운반되는 일 없이 하나의 개방부(724, 726, 728)를 거쳐서 선택적으로 운반될 수 있다. 실질적으로, 공정 챔버 내의 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 교반하기 위하여, 가스가 챔버로 들어갈 때에 거치는 개방부(724, 726, 728)는 계속적으로 스위칭(switching) 될 수 있다. 공정 가스를 위하여, 챔버 내부에서 점화되는 플라즈마는 이러한 과정에 의하여 교반될 수 있다. 유사하게, 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710)로부터 운반될 수 있는 라디칼은 교반될 수 있다.
장치(700)는 공정 챔버 내부에 기판이 공정 챔버로 들어가고 나갈 수 있도록 하는 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 도 7에 도시된 실시예에서, 장치의 측면(736)은 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 그러므로, 개방부(724)는 개방부(726, 728)보다 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 떨어져서 배치될 수 있다.
챔버의 슬릿 밸브 개방부는 챔버 내부에서의 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽이 다른 세 개의 벽과는 다르기 때문에, 슬릿 밸브 개방부는 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 후면판(702)에 인가되는 RF 전류는 그것의 전력 소스(730)로 리턴하려고 한다. 그렇게 리턴할 때에, RF 전류는 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(730)로 흐른다. 플라즈마의 RF 전위 대 벽의 RF 전위의 차이 때문에 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(730)로 흐르는 RF 전류는 플라즈마에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽은 다른 벽과는 다르기 때문에, RF 전위 차이로 인하여 슬릿 밸브 개방부에 의해 플라즈마 분배는 영향을 받을 수 있다. 불균일한 플라즈마 분배는 기판 상에의 불균일한 증착을 야기할 수 있다.
챔버 내부의 공정 가스 유동 또한 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 플라즈마의 더 높은 농도는, 재료의 더 큰 증착을 가져올 수 있다. 놀랍게도, 공정 가스가 세 개의 모든 개방부(724, 726, 728)을 거쳐서 공정 챔버로 운반될 때에, 다른 영역에서보다 기판의 중심 영역에서의 증착 양이 더 큰 사실이 발견되었다. 따라서, 증착 물질은 소위 센터 하이(center high) 상태가 된다. 그러나, 다른 개방부(726, 728)를 거치는 유동을 차단하고 공정 가스가 오직 하나의 개방부(724)를 거쳐서 공정 챔버로 공급될 때에, 기판 상에서의 증착은 더 균일하였다. 이처럼, 다른 개방부(726, 728)를 통하지 않고 오직 하나의 개방부(724)를 통하는 공정 가스의 공급은 센터 하이(center high) 효과를 감소시킬 수 있다.
개방부 726 또는 개방부 728를 통하지 않고 개방부 724를 통하여 공급하는 것은, 개방부(724)가 실질적으로, X 방향이 아닌 Y 방향의 측면(754, 756) 사이의 중심에 위치되기 때문에 유익하다. 반면에, 개방부(726, 728)는 X 또는 Y 방향의 어느 중심에도 위치되지 아니한다. 개방부(724)는 측면 754와 측면 756 사이의 중심에 위치되기 때문에, Y 방향에서의 가스 분배가 실질적으로 균일할 것이 예상된다. 개방부 724는 X 방향의 중심인 734에서 벗어나 있기 때문에, 가스 분배가 X 방향으로 균일하지 아니할 수 있다. 이처럼, 개방부 726, 728과는 대조적으로, 개방부 724는 적어도 한 차원의 제어 가능성을 제공한다. 공정 가스가 오직 개방부 724를 통하여 운반되도록 하기 위하여, 밸브(742, 746)는 증착 동안 닫혀있을 수 있다.
반면에, 챔버를 세정하는 동안, 공정 챔버를 효율적으로 세정하기 위해, 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710) 내에서 생성된 플라즈마로부터 운반되는 라디칼은 세 개의 모든 개방부(724, 726, 728)를 통하여 들어갈 수 있다.
일 실시예에서, 장치(700)는 아래와 같이 작동할 수 있다. 밸브 742 및 746은 공정 가스가 개방부(726, 728)을 거쳐서 공정 챔버 내부로 들어가는 것을 차단하기 위해 닫힐 수 있다, 따라서, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(708, 710), 냉각 블록(714, 716) 또는 가스 공급 블록(722, 724)을 거쳐서 지나가지 아니한다. 밸브 744는 개방될 것이고, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(706), 냉각 블록(712) 및 가스 공급 블록(718)을 거치고 개방부 724를 더 거쳐서 공정 챔버 내부로 흐를 수 있다. 공정 가스는 플라즈마로 점화되는 일 없이 리모트 플라즈마 소스(706)를 거쳐서 흐를 수 있다. 하나의 개방부(724) 만을 통하여 공정 챔버 내부로 가스를 공급함으로써, 공정 가스의 양은 제어되고 중심에서 높은 증착이 이루어지는 것이 감소될 수 있다. 가스가 세 개의 모든 개방부(724, 726, 728)를 거쳐서 공급된다면, 증착은 불균일할 수 있으며 중심에서 높은 증착이 발생될 수 있다.
RF 전류는, 전력 소스(730)로부터 매칭 네트워크(732)를 거쳐서 운반되어 후면판(702)으로, 개방부(724, 726, 728)와 이격된 위치에 공급될 수 있다. RF 전류는 기판 상에 물질을 증착하기 위하여 공정 가스를 플라즈마로 점화시킬 수 있다. 공정 이후에, 기판은 제거될 수 있으며 공정 가스는 배기될 수 있다. 이후에, 공정 챔버는 세정될 수 있다. 밸브 742 및 746은 개방되며, 세정 가스는 가스 소스(704)로부터 세정 가스가 플라즈마로 점화되는 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710)로 운반된다. 리모트 플라즈마 소스(706, 708, 710)로부터의 라디칼은 냉각 블록(712, 714, 716) 및 가스 공급 블록(718, 720, 722)을 거친 이후에 개방부(724, 726, 728)를 거쳐서 공정 챔버 내로 들어간다. 세정 가스는 이후에 공정 챔버의 노출된 표면으로부터 오염 물질을 제거하거나 에칭할 수 있다.
세정하는 동안, 세정 가스의 양은 큰 걱정이 되지 아니한다. 사실상, 더 많은 세정 가스가 챔버를 적당히 세정하기에 더 좋다. 따라서, 세정 가스는 세 개의 모든 개방부(724, 726, 728)를 통하여 공급될 수 있다. 증착에서와 같이, 균일성이 세정에서 요구될 수 있으나, 챔버의 표면은 상대적으로 세정 가스 라디칼에 반응하지 않아 챔버 표면에 증착된 물질이 주로 제거될 수 있다. 챔버의 어느 부분이 제거될 가능성은 거의 없다. 따라서, 더 많은 세정 가스 라디컬이 더 좋다. 가능한 많은 세정 라디칼을 보장하기 위하여, 세 개의 모든 개방부(724, 726, 728)가 이용될 수 있다. 지금 막 논의된 실시예에 따르면, 세정 동안, 공급 지점의 위치나 수 역시 챔버에 들어가는 가스에 적합하게 변경될 수 있다. 세정 이후에, 공정 챔버는 배기될 수 있으며, 공정 챔버는 다시 증착을 위하여 사용될 준비를 할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 장치(800)를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 장치(800)는 PECVD 장치일 수 있다. 장치(800)는 후면판(802)을 포함한다. 가스 소스(804)는 공정 챔버에 공정 가스뿐만 아니라 세정 가스도 공급할 수 있다. 비록 도8에 가스 소스(804)가 하나인 것으로 도시되어 있으나, 다수의 가스 소스가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
증착 동안, 공정 가스는 가스 소스(804)로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다. 공정 가스는, 개방부(824, 826, 828; 가상으로 표시됨)에서 후면판(802)을 거쳐서 공정 챔버로 들어가기 이전에, 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810), 냉각 블록(812, 814, 816) 및 가스 공급 블록(818, 820, 822)을 거쳐서 흐를 수 있다. 냉각 블록(812, 814, 816)은 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810)와 가스 공급 블록(818, 820, 822) 사이의 연결을 제공하는데 이용된다. 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810)는 플라즈마에 의해 너무 높은 온도에 이르기 때문에, 가스 공급 블록(818, 820, 822)과 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810) 사이의 온도 차이에 의해서 어느 한쪽의 작동 불능이 야기될 수 있다. 냉각 블록(812, 814, 816)은 시스템 작동 불능의 가능성을 감소시킬 수 있다.
RF 전력은 매칭 네트워크를 통하여 후면판(802)과 결합하는 다수의 전력 소스(830, 832, 860, 862)로부터 공정 챔버에 공급될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전력 소스(830, 832, 860, 862)는 후면판(802)의 실질적인 중심(834)으로부터 이격되어 후면판과 결합될 수 있다. 후면판(802)의 중심(834)은 물론 후면판(802)의 다른 위치에서도 후면판(802)과 전력 소스(830, 832, 860, 862)가 결합될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, RF 전력은 약 10 내지 100MHz 사이의 주파수에서 운반될 수 있다. RF 전력이 운반되는 위치와 가스가 운반되는 위치는 서로 이격되어 있다. 추가적으로, 다른 전력 소스(830, 832, 860, 862)에 의하여 운반되는 전력의 위상은 서로 다를 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 가스가 후면판(802)을 거쳐서 공정 챔버로 들어오면서 거치게 되는 개방부(824, 826, 828)는, 전력 소스(830, 832, 860, 862)와 후면판(802)이 결합되는 위치로부터 격리된 공정 챔버의 위치로 가스가 들어가도록, 후면판(802)의 중심(834)으로부터 이격되어 있다. 도 8에 도시된 일 실시예에서, 개방부(824, 826, 828)는 각각 후면판(802)의 중심(834)으로 부터 실질적으로 동일하게 이격된다. 이처럼, 개방부(824, 826, 828)는 점선(840)에 의하여 도시된 공통 반지름(848, 850, 852)의 중심으로부터 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 개방부(824, 826, 828)는 후면판(802)의 중심(834)으로부터 약 25 내지 30 인치 정도로 이격될 수 있다.
RF 공급 위치로부터 개방부(824, 826, 828)를 이격시킴으로써, 공정 챔버의 외면에 위치하는 가스 공급 블록(818, 820, 822) 또는 냉각 블록(812, 814, 816) 내부에서 또는 근처에서 와류 플라즈마의 점화 가능성이 감소될 수 있다. RF의 전위 차이가 챔버 내부의 RF가 챔버로 들어가는 위치에서 가장 큰데, 이는 RF 전류가 벽을 따라서 리턴함에 의하여 RF 리턴 경로가 매우 가깝기 때문이다. 가스가 챔버 내로 공급되는 위치로부터 떨어져서 RF 전력이 챔버와 결합됨으로써, 개방부(824, 826, 828)는 RF의 전위 차이가 감소될 수 있는 위치에 있게 된다. 이에 따라, 와류 플라즈마의 형성 가능성이 감소될 수 있다.
추가적으로, 개방부(824, 826, 828)는 미리 정하여진 각도 α로 갈라져서 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 각도 RF 전력이 챔버와 결합되는 위치는 120°이다. 도 8의 화살표 E 및 F에 의하여 도시되는 바와 같이, 세 개의 개방부(824, 826, 828) 중 제1 개방부(824)가 후면판(802)의 두 측면(854, 856)으로부터 실질적으로 동일하게 이격되고 있다. 제1 개방부(824)는 중심(834)으로부터 이격되며, 따라서 측면 836과 측면 838 사이의 중심에 위치되지 아니한다. 다른 두 개방부(826, 824)는 어떠한 측면(836, 838, 854, 856) 사이의 중심에도 위치되지 아니한다.
세 개의 개방부(824, 826, 828)가 있기 때문에, 후면판(802)을 거쳐서 공정챔버 내로 흐르는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 조절하는 것이 가능하다. 예를 들면, 밸브(842, 844, 846)는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬이 미리 정하여진 방법으로 개방부(824, 826, 828)를 거쳐서 공정 챔버로 들어가도록 선택적으로 개방되고 닫힐 수 있다. 예를 들면, 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬은, 다른 개방부(824, 826, 828)를 거쳐서 운반되는 일 없이 하나의 개방부(824, 826, 828)를 거쳐서 선택적으로 운반될 수 있다. 실질적으로, 공정 챔버 내의 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 교반하기 위하여, 가스가 챔버로 들어갈 때에 거치는 개방부(824, 826, 828)는 계속적으로 스위칭(switching) 될 수 있다. 공정 가스를 위하여, 챔버 내부에서 점화되는 플라즈마는 이러한 과정에 의하여 교반될 수 있다. 유사하게, 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810)로부터 운반될 수 있는 라디칼은 교반될 수 있다.
장치(800)는 공정 챔버 내부에 기판이 공정 챔버로 들어가고 나갈 수 있도록 하는 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 도 8에 도시된 실시예에서, 장치의 측면(836)은 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 그러므로, 개방부(824)는 개방부(826, 828)보다 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 떨어져서 배치될 수 있다.
챔버의 슬릿 밸브 개방부는 챔버 내부에서의 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽이 다른 세 개의 벽과는 다르기 때문에, 슬릿 밸브 개방부는 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 후면판(802)에 인가되는 RF 전류는 그것의 전력 소스(830, 832, 860, 862)로 리턴하려고 한다. 그렇게 리턴할 때에, RF 전류는 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(830, 832, 860, 862)로 흐른다. 플라즈마의 RF 전위 대 벽의 RF 전위의 차이 때문에 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(830, 832, 860, 862)로 흐르는 RF 전류는 플라즈마에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽은 다른 벽과는 다르기 때문에, RF 전위 차이로 인하여 슬릿 밸브 개방부에 의해 플라즈마 분배는 영향을 받을 수 있다. 불균일한 플라즈마 분배는 기판 상에의 불균일한 증착을 야기할 수 있다.
챔버 내부의 공정 가스 유동 또한 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 플라즈마의 더 높은 농도는, 재료의 더 큰 증착을 가져올 수 있다. 놀랍게도, 공정 가스가 세 개의 모든 개방부(824, 826, 828)을 거쳐서 공정 챔버로 운반될 때에, 다른 영역에서보다 기판의 중심 영역에서의 증착 양이 더 큰 사실이 발견되었다. 따라서, 증착 물질은 소위 센터 하이(center high) 상태가 된다. 그러나, 다른 개방부(826, 828)를 거치는 유동을 차단하고 공정 가스가 오직 하나의 개방부(824)를 거쳐서 공정 챔버로 공급될 때에, 기판 상에서의 증착은 더 균일하였다. 이처럼, 다른 개방부(826, 828)를 통하지 않고 오직 하나의 개방부(824)를 통하는 공정 가스의 공급은 센터 하이(center high) 효과를 감소시킬 수 있다.
개방부 826 또는 개방부 828를 통하지 않고 개방부 824를 통하여 공급하는 것은, 개방부(824)가 실질적으로, X 방향이 아닌 Y 방향의 측면(854, 856) 사이의 중심에 위치되기 때문에 유익하다. 반면에, 개방부(826, 828)는 X 또는 Y 방향의 어느 중심에도 위치되지 아니한다. 개방부(824)는 측면 854와 측면 856 사이의 중심에 위치되기 때문에, Y 방향에서의 가스 분배가 실질적으로 균일할 것이 예상된다. 개방부 824는 X 방향의 중심인 834에서 벗어나 있기 때문에, 가스 분배가 X 방향으로 균일하지 아니할 수 있다. 이처럼, 개방부 826, 828과는 대조적으로, 개방부 824는 적어도 한 차원의 제어 가능성을 제공한다. 공정 가스가 오직 개방부 824를 통하여 운반되도록 하기 위하여, 밸브(842, 846)는 증착 동안 닫혀있을 수 있다.
반면에, 챔버를 세정하는 동안, 공정 챔버를 효율적으로 세정하기 위해, 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810) 내에서 생성된 플라즈마로부터 운반되는 라디칼은 세 개의 모든 개방부(824, 826, 828)를 통하여 들어갈 수 있다.
일 실시예에서, 장치(800)는 아래와 같이 작동할 수 있다. 밸브 842 및 846은 공정 가스가 개방부(826, 828)을 거쳐서 공정 챔버 내부로 들어가는 것을 차단하기 위해 닫힐 수 있다, 따라서, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(808, 810), 냉각 블록(814, 816) 또는 가스 공급 블록(822, 824)을 거쳐서 지나가지 아니한다. 밸브 844는 개방될 것이고, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(806), 냉각 블록(812) 및 가스 공급 블록(818)을 거치고 개방부 824를 더 거쳐서 공정 챔버 내부로 흐를 수 있다. 공정 가스는 플라즈마로 점화되는 일 없이 리모트 플라즈마 소스(806)를 거쳐서 흐를 수 있다. 하나의 개방부(824) 만을 통하여 공정 챔버 내부로 가스를 공급함으로써, 공정 가스의 양은 제어되고 중심에서 높은 증착이 이루어지는 것이 감소될 수 있다. 가스가 세 개의 모든 개방부(824, 826, 828)를 거쳐서 공급된다면, 증착은 불균일할 수 있으며 중심에서 높은 증착이 발생될 수 있다.
RF 전류는, 전력 소스(830, 832, 860, 862)로부터 매칭 네트워크(832)를 거쳐서 운반되어 후면판(802)으로, 개방부(824, 826, 828)와 이격된 위치에 공급될 수 있다. RF 전류는 기판 상에 물질을 증착하기 위하여 공정 가스를 플라즈마로 점화시킬 수 있다. 공정 이후에, 기판은 제거될 수 있으며 공정 가스는 배기될 수 있다. 이후에, 공정 챔버는 세정될 수 있다. 밸브 842 및 846은 개방되며, 세정 가스는 가스 소스(804)로부터 세정 가스가 플라즈마로 점화되는 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810)로 운반된다. 리모트 플라즈마 소스(806, 808, 810)로부터의 라디칼은 냉각 블록(812, 814, 816) 및 가스 공급 블록(818, 820, 822)을 거친 이후에 개방부(824, 826, 828)를 거쳐서 공정 챔버 내로 들어간다. 세정 가스는 이후에 공정 챔버의 노출된 표면으로부터 오염 물질을 제거하거나 에칭할 수 있다.
세정하는 동안, 세정 가스의 양은 큰 걱정이 되지 아니한다. 사실상, 더 많은 세정 가스가 챔버를 적당히 세정하기에 더 좋다. 따라서, 세정 가스는 세 개의 모든 개방부(824, 826, 828)를 통하여 공급될 수 있다. 증착에서와 같이, 균일성이 세정에서 요구될 수 있으나, 챔버의 표면은 상대적으로 세정 가스 라디칼에 반응하지 않아 챔버 표면에 증착된 물질이 주로 제거될 수 있다. 챔버의 어느 부분이 제거될 가능성은 거의 없다. 따라서, 더 많은 세정 가스 라디컬이 더 좋다. 가능한 많은 세정 라디칼을 보장하기 위하여, 세 개의 모든 개방부(824, 826, 828)가 이용될 수 있다. 지금 막 논의된 실시예에 따르면, 세정 동안, 공급 지점의 위치나 수 역시 챔버에 들어가는 가스에 적합하게 변경될 수 있다. 세정 이후에, 공정 챔버는 배기될 수 있으며, 공정 챔버는 다시 증착을 위하여 사용될 준비를 할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 장치(900)를 개략적으로 나타내는 정면도이다. 장치(900)는 PECVD 장치일 수 있다. 장치(900)는 후면판(902)을 포함한다. 가스 소스(904)는 공정 챔버에 공정 가스뿐만 아니라 세정 가스도 공급할 수 있다. 비록 도 9에 가스 소스(904)가 하나인 것으로 도시되어 있으나, 다수의 가스 소스가 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
증착 동안, 공정 가스는 가스 소스(904)로부터 공정 챔버로 공급될 수 있다. 공정 가스는, 개방부(924, 926, 928; 가상으로 표시됨)에서 후면판(902)을 거쳐서 공정 챔버로 들어가기 이전에, 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910), 냉각 블록(912, 914, 916) 및 가스 공급 블록(918, 920, 922)을 거쳐서 흐를 수 있다. 냉각 블록(912, 914, 916)은 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910)과 가스 공급 블록(918, 920, 922) 사이의 연결을 제공하는데 이용된다. 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910)는 플라즈마에 의해 너무 높은 온도에 이르기 때문에, 가스 공급 블록(918, 920, 922)과 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910) 사이의 온도 차이에 의해서 어느 한쪽의 작동 불능이 야기될 수 있다. 냉각 블록(912, 914, 916)은 시스템 작동 불능의 가능성을 감소시킬 수 있다.
RF 전력은 매칭 네트워크(932)를 통하여 여러 위치에서 후면판(902)과 결합하는 전력 소스(930)로부터 공정 챔버에 공급될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전력 소스(930)는 후면판(902)의 실질적인 중심(932)으로부터 이격된 위치에서 후면판(902)과 결합될 수 있다. 후면판(902)의 중심(934)을 포함함은 물론, 후면판(902)의 중심(934)과 다른 위치에서도 후면판(902)과 전력 소스(930)가 결합될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 추가적으로, RF 전력은 약 10 내지 100MHz 사이의 주파수에서 운반될 수 있다. RF 전력이 운반되는 위치와 가스가 운반되는 위치는 서로 이격되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 가스가 후면판(902)을 거쳐서 공정 챔버로 들어오면서 거치게 되는 개방부(924, 926, 928)는, 전력 소스(930)와 후면판(902)이 결합되는 위치로부터 격리된 공정 챔버의 위치로 가스가 들어가도록, 후면판(902)의 중심(934)과 이격되어 있다. 도 9에 도시된 일 실시예에서, 개방부(924, 926, 928)는 각각 후면판(902)의 중심(934)으로부터 실질적으로 동일하게 이격된다. 이처럼, 개방부(924, 926, 928)는 점선(940)에 의하여 도시된 공통 반지름(948, 950, 952)의 중심으로부터 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 개방부(924, 926, 928)는 후면판(902)의 중심(934)으로부터 약 25 내지 30 인치 정도로 이격될 수 있다.
RF 공급 위치로부터 개방부(924, 926, 928)를 이격시킴으로써, 공정 챔버의 외면에 위치하는 가스 공급 블록(918, 920, 922) 또는 냉각 블록(912, 914, 916) 내부 또는 근처에서의 와류 플라즈마의 점화 가능성이 감소될 수 있다. RF의 전위 차이는 챔버 내부의 RF가 챔버로 들어가는 위치에서 가장 큰데, 이는 RF 전류가 벽을 따라서 리턴함에 의하여 RF 리턴 경로가 매우 가깝기 때문이다. 가스가 챔버 내로 공급되는 위치로부터 떨어져서 RF 전력이 챔버와 결합됨으로써, 개방부(924, 926, 928)는 RF의 전위 차이가 감소될 수 있는 위치에 있게 된다. 이에 따라, 와류 플라즈마의 형성 가능성이 감소될 수 있다.
추가적으로, 개방부(924, 926, 928)는 미리 정하여진 각도 α로 갈라져서 이격될 수 있다. 일 실시예에서, 각도 RF 전력이 챔버와 결합되는 위치는 120°이다. 도 9의 화살표 G 및 H에 의하여 도시되는 바와 같이, 세 개의 개방부(924, 926, 928) 중 제1 개방부(924)가 후면판(902)의 두 측면(954, 956)으로부터 실질적으로 동일하게 이격된다. 제1 개방부(924)는 중심(934)으로부터 이격되며, 따라서 측면 936과 측면 938 사이의 중심에 위치되지 아니한다. 다른 두 개방부(926, 924)는 어떠한 측면(936, 938, 954, 956) 사이의 중심에도 위치되지 아니한다.
세 개의 개방부(924, 926, 928)가 있기 때문에, 후면판(902)을 거쳐서 공정챔버 내로 흐르는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 조절하는 것이 가능하다. 예를 들면, 밸브(942, 944, 946)는 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬이 미리 정하여진 방법으로 개방부(924, 926, 928)를 거쳐서 공정 챔버로 들어가도록 선택적으로 개방되고 닫힐 수 있다. 예를 들면, 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디컬은, 다른 개방부(924, 926, 928)를 거쳐서 운반되는 일 없이 하나의 개방부(924, 926, 928)를 거쳐서 선택적으로 운반될 수 있다. 실질적으로, 공정 챔버 내의 공정 가스 및/또는 세정 가스 라디칼을 교반하기 위하여, 가스가 챔버로 들어갈 때에 거치는 개방부(924, 926, 928)는 계속적으로 스위칭(switching) 될 수 있다. 공정 가스를 위해, 챔버 내부에서 점화되는 플라즈마는 이러한 과정에 의하여 교반될 수 있다. 유사하게, 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910)로부터 운반될 수 있는 라디칼은 교반될 수 있다.
장치(900)는 공정 챔버 내부에 기판이 공정 챔버로 들어가고 나갈 수 있도록 하는 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 도 9에 도시된 실시예에서, 장치의 측면(936)은 슬릿 밸브 개방부를 가진다. 그러므로, 개방부(924)는 개방부(926, 928)보다 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 떨어져서 배치될 수 있다.
챔버의 슬릿 밸브 개방부는 챔버 내부에서의 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽이 다른 세 개의 벽과는 다르기 때문에, 슬릿 밸브 개방부는 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 후면판(902)에 인가되는 RF 전류는 그것의 전력 소스(930)로 리턴하려고 한다. 그렇게 리턴할 때에, RF 전류는 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(930)로 흐른다. 플라즈마의 RF 전위 대 벽의 RF 전위의 차이 때문에 챔버 벽을 따라서 다시 전력 소스(930)로 흐르는 RF 전류는 플라즈마에 영향을 줄 수 있다. 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 벽은 다른 벽과는 다르기 때문에, RF 전위 차이로 인하여 슬릿 밸브 개방부에 의해 플라즈마 분배는 영향을 받을 수 있다. 불균일한 플라즈마 분배는 기판 상에의 불균일한 증착을 야기할 수 있다.
챔버 내부의 공정 가스 유동 또한 플라즈마 분배에 영향을 줄 수 있다. 플라즈마의 더 높은 농도는, 재료의 더 큰 증착을 가져올 수 있다. 놀랍게도, 공정 가스가 세 개의 모든 개방부(924, 926, 928)을 거쳐서 공정 챔버로 운반될 때에, 다른 영역에서보다 기판의 중심 영역에서의 증착 양이 더 큰 사실이 발견되었다. 따라서, 증착 물질은 소위 센터 하이(center high) 상태가 된다. 그러나, 다른 개방부(926, 928)를 거치는 유동을 차단하고 공정 가스가 오직 하나의 개방부(924)를 거쳐서 공정 챔버로 공급될 때에, 기판 상에서의 증착은 더 균일하였다. 이처럼, 다른 개방부(926, 928)를 통하지 않고 오직 하나의 개방부(924)를 통하는 공정 가스의 공급은 센터 하이(center high) 효과를 감소시킬 수 있다.
개방부 926 또는 개방부 928를 통하지 않고 개방부 924를 통하여 공급하는 것은, 개방부(924)가 실질적으로, X 방향이 아닌 Y 방향의 측면(954, 956) 사이의 중심에 위치되기 때문에 유익하다. 반면에, 개방부(926, 928)는 X 또는 Y 방향의 어느 중심에도 위치되지 아니한다. 개방부(924)는 측면 954와 측면 956 사이의 중심에 위치되기 때문에, Y 방향에서의 가스 분배가 실질적으로 균일할 것이 예상된다. 개방부 924는 X 방향의 중심인 934에서 벗어나 있기 때문에, 가스 분배가 X 방향으로 균일하지 아니할 수 있다. 이처럼, 개방부 926, 928과는 대조적으로, 개방부 924는 적어도 한 차원의 제어 가능성을 제공한다. 공정 가스가 오직 개방부 924를 통하여 운반되도록 하기 위하여, 밸브(942, 946)는 증착 동안 닫혀있을 수 있다.
반면에, 챔버를 세정하는 동안, 공정 챔버를 효율적으로 세정하기 위해, 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910) 내에서 생성된 플라즈마로부터 운반되는 라디칼은 세 개의 모든 개방부(924, 926, 928)를 통하여 들어갈 수 있다.
일 실시예에서, 장치(900)는 아래와 같이 작동할 수 있다. 밸브 942 및 946은 공정 가스가 개방부(926, 928)을 거쳐서 공정 챔버 내부로 들어가는 것을 차단하기 위해 닫힐 수 있다, 따라서, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(908, 910), 냉각 블록(914, 916) 또는 가스 공급 블록(922, 924)을 거쳐서 지나가지 아니한다. 밸브 944는 개방될 것이고, 공정 가스는 리모트 플라즈마 소스(906), 냉각 블록(912) 및 가스 공급 블록(918)을 거치고 개방부 924를 더 거쳐서 공정 챔버 내부로 흐를 수 있다. 공정 가스는 플라즈마로 점화되는 일 없이 리모트 플라즈마 소스(906)를 거쳐서 흐를 수 있다. 하나의 개방부(924) 만을 통하여 공정 챔버 내부로 가스를 공급함으로써, 공정 가스의 양은 제어되고 중심에서 높은 증착이 이루어지는 것이 감소될 수 있다. 가스가 세 개의 모든 개방부(924, 926, 928)를 거쳐서 공급된다면, 증착은 불균일할 수 있으며 중심에서 높은 증착이 발생될 수 있다.
RF 전류는, 전력 소스(930)로부터 매칭 네트워크(932)를 거쳐서 운반되어 후면판(902)으로, 개방부(924, 926, 928)와 이격된 위치에 공급될 수 있다. RF 전류는 기판 상에 물질을 증착하기 위하여 공정 가스를 플라즈마로 점화시킬 수 있다. 공정 이후에, 기판은 제거될 수 있으며 공정 가스는 배기될 수 있다. 이후에, 공정 챔버는 세정될 수 있다. 밸브 942 및 946은 개방되며, 세정 가스는 가스 소스(904)로부터 세정 가스가 플라즈마로 점화되는 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910)로 운반된다. 리모트 플라즈마 소스(906, 908, 910)로부터의 라디칼은 냉각 블록(912, 914, 916) 및 가스 공급 블록(918, 920, 922)을 거친 이후에 개방부(924, 926, 928)를 거쳐서 공정 챔버 내로 들어간다. 세정 가스는 이후에 공정 챔버의 노출된 표면으로부터 오염 물질을 제거하거나 에칭할 수 있다.
세정하는 동안, 세정 가스의 양은 큰 걱정이 되지 아니한다. 사실상, 더 많은 세정 가스가 챔버를 적당히 세정하기에 더 좋다. 따라서, 세정 가스는 세 개의 모든 개방부(924, 926, 928)를 통하여 공급될 수 있다. 증착에서와 같이, 균일성이 세정에서 요구될 수 있으나, 챔버의 표면은 상대적으로 세정 가스 라디칼에 반응하지 않아 챔버 표면에 증착된 물질이 주로 제거될 수 있다. 챔버의 어느 부분이 제거될 가능성은 거의 없다. 따라서, 더 많은 세정 가스 라디컬이 더 좋다. 가능한 많은 세정 라디칼을 보장하기 위하여, 세 개의 모든 개방부(924, 926, 998)가 이용될 수 있다. 지금 막 논의된 실시예에 따르면, 세정 동안, 공급 지점의 위치나 수 역시 챔버에 들어가는 가스에 적합하게 변경될 수 있다. 세정 이후에, 공정 챔버는 배기될 수 있으며, 공정 챔버는 다시 증착을 위하여 사용될 준비를 할 수 있다.
RF 전류가 후면판과 결합하는 지점을 공정 가스가 후면판과 결합하는 위치로부터 분리함으로써, 공정 챔버로의 가스 공급 재료 내에서 와류 플라즈마 형성이 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 전술된 것 외에도, 본 발명의 또 다른 실시예들이 본 발명의 기본 범위 내에서 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 아래의 청구항에 의하여 결정될 수 있다.
Claims (20)
- 플라즈마 처리 장치로서,
가스 분배 샤워헤드 및 대체로 직사각형 형상인 후면판을 구비하는 공정 챔버;
하나 이상의 제1 위치에서 상기 후면판과 결합되는 하나 이상의 전력 소스;
상기 하나 이상의 제1 위치로부터 각각 격리된 서로 다른 세 위치에서 상기 후면판과 결합되는 하나 이상의 가스 소스 - 상기 세 위치 중 하나는 상기 후면판의 평행한 두 측면과 실질적으로 동일한 거리에 있는 제2 위치에 배치됨 -;
를 포함하는 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치인 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 전력 소스는 서로 격리된 위치에서 후면판과 결합하는 다수의 전력 소스를 포함하는 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 세 위치는 상기 제1 위치로부터 실질적으로 동일한 거리로 약 120도의 간격으로 이격된 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
적어도 하나의 상기 가스 소스와 결합되는 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치. - 제5항에 있어서,
상기 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스는 세 리모트 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 공정 챔버의 제1 벽을 관통하는 슬릿 밸브 개방부를 더 포함하는 플라즈마 처리 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제2 위치는 상기 하나 이상의 제1 위치보다 상기 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 떨어져 배치되는 플라즈마 처리 장치. - 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치로서,
하나 이상의 벽에 상기 벽을 관통하는 슬릿 밸브 개방부를 구비하는 공점 챔버;
기판 지지대로부터 이격되며 상기 공정 챔버에 배치되는 가스 분배 샤워헤드;
상기 가스 분배 샤워헤드의 배후에 그리고 상기 가스 분배 샤워헤드로부터 이격되어 배치되는 후면판 - 상기 후면판은 세 위치에서 후면판을 관통하는 세 개방부를 구비하고, 상기 세 위치 중 하나의 위치는 다른 두 위치보다 상기 슬릿 밸브 개방부로부터 더 멀리 떨어져 배치됨 -;
상기 세 위치에서 상기 후면판과 결합되는 하나 이상의 가스 소스; 및
상기 세 위치와 이격된 위치에서 상기 후면판과 결합되는 하나 이상의 RF 전력 소스
를 포함하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치. - 제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 RF 전력 소스는 상기 후면판의 실질적인 중심에서 상기 후면판과 결합되는 하나의 RF 전력 소스를 포함하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치. - 제10항에 있어서,
상기 세 위치는 각각 상기 후면판의 중심으로부터 실질적으로 동일한 방사 거리로 배치되는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치. - 제11항에 있어서,
상기 세 위치는 약 120도의 간격으로 배열되는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치. - 제9항에 있어서,
상기 세 위치 각각에서 상기 후면판과 결합되는 리모트 플라즈마 소스를 더 포함하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치. - 순차적으로,
제1 위치를 거쳐서 챔버 내로 공정 가스를 도입하는 단계;
상기 공정 가스를 플라즈마로 점화시키는 단계;
기판 상에 물질을 증착하는 단계;
하나 이상의 리모트 플라즈마 소스 내로 세정 가스를 도입하는 단계;
상기 하나 이상의 리모트 플라즈마 소스 내에서 상기 세정 가스를 플라즈마로 점화시키는 단계; 및
원거리에서 점화된 상기 세정 가스 플라즈마로부터의 라디칼을 상기 제1 위치 및 상기 제1 위치로부터 격리된 적어도 제2 위치를 거쳐서 상기 챔버로 유동시키는 단계
를 포함하는
방법. - 제14항에 있어서,
상기 챔버는 상기 챔버의 제1 벽을 관통하는 슬릿 밸브 개방부를 구비하고, 상기 라디칼이 흘려지는 상기 제2 위치는 상기 제1 위치보다 상기 슬릿 밸브 개방부에 더 가까운
방법. - 제15항에 있어서,
상기 방법은 플라즈마 강화 화학 기상 증착법인
방법. - 제16항에 있어서,
상기 챔버는 상기 점화된 세정 가스 라디칼 및 상기 세정 가스가 도입될 때에 거치는 후면판을 구비하고, 상기 제1 위치는 상기 후면판의 실질적인 중심으로부터 이격된
방법. - 제17항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다른 위치는 두 위치를 포함하고, 상기 두 위치 및 상기 제1 위치는 상기 후면판의 실질적인 중심으로부터 실질적으로 동일하게 이격된
방법. - 제18항에 있어서,
상기 두 위치 및 상기 제1 위치는 약 120도의 간격으로 이격된
방법. - 제14항에 있어서,
상기 챔버 내의 상기 제1 위치로부터 이격된 위치에서 전극에 RF 전기적 바이어스가 인가되는
방법.
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2009
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