KR20110008387U - 플라즈마 베벨 에칭 장치의 연장 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

플라즈마 베벨 에칭 장치의 연장 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 고안은 플라즈마 베벨 에처들에 대해 향상된 내구성 및 에칭 레이트를 가진 연장 전극에 관한 것이다. 연장 전극은 환상 알루미늄 바디 상에 플라즈마 노출된 절두형 원뿐면을 포함한다. 그 알루미늄 바디는 양극처리 이전에 조면화되고 산화이트륨과 같은 세라믹 재료로 코팅될 수 있다.

Description

플라즈마 베벨 에칭 장치의 연장 전극 및 그 제조 방법{EXTENSION ELECTRODE OF PLASMA BEVEL ETCHING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF}
본 출원은 35 U.S.C. §119(e) 하에서, 2010년 2월 22일자로 출원된 고안의 명칭이 "EXTENSION ELECTRODE OF PLASMA BEVEL ETCHING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF" 인 미국 가출원 제61/306,676호에 대해 우선권을 주장하며, 이것의 전체 내용이 여기에 참조에 의해 통합된다.
반도체 기판을 프로세싱하는데 있어서는, 기판 또는 그 기판 상에 증착된 막에 의도된 디바이스 피쳐들을 에칭하기 위해 플라즈마가 종종 이용된다. 통상적으로, 플라즈마 밀도는 기판의 에지 근방에서 더 낮은데, 이는 기판 베벨 에지의 상면과 저면 상에 부산물 층 (이를 테면, 폴리실리콘, 질화물, 금속 등) 의 축적을 야기할 수도 있다. 부산물 층은 이송 단계 및 이어서 일어나는 프로세싱 단계 동안 기판의 임계 면적 (critical areas) 상으로 종종 박리되거나 플레이크 오프 (flake off) 되어, 결과적으로 그 기판으로부터의 디바이스 수율이 낮아지게 될 수도 있다. 따라서, 기판이 다음 프로세싱 단계를 거치기 전에 기판 베벨 에지로부터 부산물을 제거하는 것이 매우 바람직하다. 한가지 매우 효과적인 프로세스는 베벨 에지 상의 퇴적된 부산물을 에칭 (etch away) 하기 위해 플라즈마를 이용하는 것이다. 이 프로세스는 플라즈마 베벨 에칭이라 명명된다. 이 프로세스를 수행하기 위한 장치는 플라즈마 베벨 에처이다. 플라즈마 베벨 에처에서, 기판 베벨 에지 주위의 전극들 (연장 전극들) 은 그 전극들 상의 부산물 퇴적을 제거하기 위해 주기적으로 세정된다.
이러한 세정은 과도한 마모 (excessive wear) 및 연장 전극들을 교체할 필요성으로 인한 높은 소모성 비용을 야기할 수도 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 플라즈마 베벨 에처 내의 연장 전극은 임의의 리세스들 또는 단차들 없이, 내향 절두형 원뿔면 (inwardly facing, truncated conical surface) 을 갖도록 플라즈마 노출면을 설계함으로써 개선된 유효 수명 (service life) 을 제공하고 있다.
바람직한 실시형태에 따르면, 연장 전극의 플라즈마 노출면은 양극처리 이전에 조면화되고 플라즈마 스프레이된 산화이트륨으로 코팅된다.
도 1 은 일 예시적인 플라즈마 베벨 에처의 개략 단면도. 단순화를 위해, 단면도의 절반만이 도시된다.
도 2 는 도 1 의 영역 A 의 확대 개략도.
도 3 은 일 실시형태에 따른, 도 1 의 영역 A 의 개선된 설계 개략도.
도 4 는 종래 기술의 플라즈마 베벨 에처 내의 연장 전극, 및 일 실시형태의 연장 전극의 오버레이를 도시한 도면.
도 5 는 일 실시형태의 연장 전극의 저면도.
도 6 은 일 실시형태의 연장 전극의 직경을 따른 단면도.
도 7 은 도 6 의 영역 C 의 확대도.
도 8 은 일 실시형태의 연장 전극의 상면도.
도 9 는 도 8 의 영역 D 의 확대도.
반도체 기판의 플라즈마 에칭 프로세스에서, 플라즈마 내의 자유 라디칼 (free radical) 은 기판 및/또는 그 기판 상에 증착된 막들과 화학적으로 반응한다. 반응 생성물은 완성된 기판 상에서 불필요하며, 배기관으로 이송되어야 한다. 그러나, 불필요한 생성물 (부산물) 이 플라즈마를 빠져나올 때, 그 불필요한 생성물은 기판의 베벨 에지와 같은 노출면들 상에 다시 퇴적되기 쉽다. 부산물 퇴적은, 그 부산물 퇴적이 과도해지기 전에 제거되어야 하며, 그렇지 않으면 그 부산물 퇴적이 기판 상의 임계 면적을 박층분리 (delaminate) 하고 기판 상의 임계 면적에 떨어져, 디바이스 수율을 저하시킬 것이다. 부산물 퇴적은 또한 플라즈마 에칭 프로세스의 효율의 저감 (즉, 더 낮은 에칭 레이트) 을 야기할 수 있다.
플라즈마 베벨 에처에서, 연장 전극들은 기판의 베벨 에지를 따라 배열되는 전극들이다. 플라즈마 베벨 에처는 여기에 참조에 의해 통합되는, 공동 양도된 미국 특허출원공보 제2008/0227301호에 기재되어 있다. 연장 전극들은 산화이트륨 코팅을 가진 양극처리된 알루미늄일 수 있다. 플라즈마 응용을 위한 산화이트륨 코팅은 여기에 참조에 의해 통합되는, 공동 양도된 미국 특허 제7,311,797호, 미국 특허 제7,300,537호 및 미국 특허 제7,220,497호에 기재되어 있다. 연장 전극들의 위치로 인해, 그 연장 전극들은 종종 많은 부산물 퇴적을 수용하고, 주기적으로 세정되어야 한다. 부산물 퇴적의 제거는 용이한 태스크 (task) 가 아니다. 이러한 부산물에서는 알루미늄 불화물 및 폴리머와 같은 부착 화학종들이 공통된다. 효과적인 세정은 종종 엄격한 연마 (rigorous abrasion) 를 수반하는데, 이는 산화이트륨 코팅에 대한 손상 및 높은 소모성 비용을 야기할 수 있다. 세정 프로세스를 용이하게 하기 위해서는, 산화이트륨 코팅의 부착 강도를 증가시키고, 연장 전극들의 플라즈마 노출면의 기하학적 형상을, 상세하게는, 코너들, 단차들 등 없이 단순하게 만드는 것이 매우 바람직하다.
플라즈마 노출된 산화이트륨 코팅에 대한 향상된 부착력 및 단순화된 기하학적 구조를 가진 새롭고 개선된 연장 전극이 본원에 설명된다.
도 1 은 기판 (101) 의 베벨 에지를 세정하기 위한 종래 기술의 베벨 에처 (100) 의 개략 단면도이다. 베벨 에처 (100) 는 일반적으로 선대칭 형상을 갖지만 이것으로 제한되지는 않으며, 간략화를 위해, 도 1 에는 측단면도의 절반만이 도시된다. 도시한 바와 같이, 베벨 에처 (100) 는, 기판 (101) 이 로딩 및 언로딩되는 로딩 게이트 (103) 를 갖는 챔버 벽 (102); 상부 전극 어셈블리 (104); 상부 전극 어셈블리 (104) 가 서스펜드되는 지지체 (105); 및 하부 전극 어셈블리 (106) 를 포함한다. 지지체 (105) 는 기판 (101) 을 로딩/언로딩하기 위해 상부 전극 어셈블리 (104) 를 상하로 (이중 화살표의 방향으로) 이동시킨다. 지지체 (105) 에는 정밀 구동 메커니즘 (도 1 에는 미도시) 이 부속되어, 상부 전극 어셈블리 (104) 와 기판 (101) 사이의 갭이 정확하게 제어된다.
지지체 (105) 가 챔버 벽 (102) 에 대하여 수직 운동 (vertical motion) 을 하는 것을 허용하면서 챔버 벽 (102) 과 지지체 (105) 사이의 진공 밀봉 (vacuum seal) 을 형성하기 위해 금속 벨로우즈 (metal bellows) (114) 가 이용된다. 지지체 (105) 는 중심 가스 공급부 (center gas feed) (115) 및 에지 가스 공급부 (edge gas feed) (107) 를 갖는다. 가스 공급부들 (115 및 107) 은 베벨 에지 에칭에 이용되는 가스들을 제공한다. 중심 가스 공급부 (115) 는 기판 (101) 위로 질소와 같은 퍼지 가스 (purge gas) 를 흐르게 하는데 이용될 수 있고, 에지 가스 공급부 (107) 는 플라즈마 에칭 가스를 기판의 베벨 에지 근방의 반응 구역 (reaction zone) 에 공급하는데 이용될 수 있다. 동작 동안, 플라즈마는 기판 (101) 의 베벨 에지 주위에 형성되며, 일반적으로 링 형상을 갖는다. 플라즈마가 기판 (101) 의 중앙부에 도달하고 디바이스 다이 영역에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 상부 전극 어셈블리 (104) 내의 절연체 판 (109) 과 기판 (101) 사이의 공간은 작으며, 가스는 중심 가스 공급부 (115) 로부터, 바람직하게는 단차식 (stepped) 홀 (110) 을 통하여 공급된다. 그 후, 가스는 상부 전극 어셈블리 (104) 와 기판 (101) 사이의 갭을 기판의 방사상 방향 (radial direction) 으로 통과한다. 배기 가스들은 챔버 공간 (108) 으로부터 회수된다. 베벨 에칭 동작 동안, 챔버 압력은 통상적으로 진공 펌프 (111) 에 의해 500mTorr 내지 2Torr 의 범위로 유지된다.
상부 전극 어셈블리 (104) 는, 상부 유전체 판 (109); 및 적절한 패스닝 (fastening) 메커니즘에 의해 지지체 (105) 에 고정되고 그 지지체 (105) 를 통해 접지되는 상부 금속 컴포넌트 (112) 를 포함한다. 상부 금속 컴포넌트 (112) 는 금속, 이를 테면, 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하며, 양극처리될 수도 있다. 가스 공급부들 (107 및 115) 은 상부 금속 컴포넌트 (112) 를 통하여 라우팅된다. 상부 유전체 판 (109) 은 상부 금속 컴포넌트 (112) 에 부속되고, 유전체 재료, 바람직하게는 세라믹 (예를 들어, 알루미나) (그러나, 이것으로 제한되지는 않음) 으로 형성된다. 원한다면, 상부 유전체 판 (109) 은 산화이트륨의 코팅을 가질 수도 있다. 상부 유전체 판 (109) 이 단일의 중심 홀 (110) 을 갖는 것으로 도시되지만, 상부 유전체 판 (109) 은 임의의 적절한 수의 유출구들 (outlets) 을 가질 수도 있으며, 예를 들어, 그 유출구들은 원한다면 샤워헤드 홀 패턴으로 배열될 수 있다.
하부 전극 (106) 은 베벨 에칭 동작 동안 기판 (101) 을 적소에 유지하기 위한 진공 또는 정전 척 (그 척의 상세는 도시되지 않음) 으로서 동작가능하다. 하부 전극 (106) 은 무선 주파수 (RF) 전력을 수용하기 위해 RF 전원 (113) 에 커플링된다. 동작 동안, RF 전원 (113) 은 RF 전력을 제공하여 가스 공급부들 (115 및 107) 중 적어도 하나의 가스 공급부를 통하여 제공되는 가스를 플라즈마로 에너자이징하며, 여기서 RF 전력은 대략 2MHz 내지 대략 60MHz 의 범위 (그러나 이것으로 제한되는 않음) 의 하나 이상의 주파수들에서 공급되는 것이 바람직하다.
도 2 는 도 1 의 영역 A 의 확대 개략도를 도시한다. 저부 유전체 링 (201) 이 유전체 재료, 이를 테면, 세라믹 (예를 들어, 알루미나) 으로 형성되며, 하부 전극 (106) 을 챔버 벽 (102) 과 전기적으로 분리한다. 기판 (101) 은 하부 전극 (106) 상에 탑재된다. 기판 (101) 의 직경은 하부 전극 (106) 의 상부면의 직경보다 크다. 베벨 에지는, 하부 전극 (106) 과 상부 유전체 판 (109) 을 각각 둘러싸는, 하부 플라즈마 배제 구역 (PEZ) 링 (202) 과 상부 PEZ 링 (203) 사이에 샌드위치된다. PEZ 란 용어는 플라즈마가 배재되는 기판 (101) 위의 영역을 지칭한다.
상부 PEZ 링 (203) 은 하부 외측 플랜지 (203a) 를 갖는다. 상부 환상 전극 (205) (연장 전극) 은, 상부 연장 전극 (205) 의 내측 부분 (205c) 이 상부 PEZ 링 (203) 의 외측 플랜지 (203a) 상방에 배치되어, 상부 PEZ 링 (203) 을 둘러싼다. 상부 PEZ 링 (203) 은 가스 공급부 (107) 를 통한 가스 흐름을 허용하기 위한 갭에 의해 상부 연장 전극 (205) 과 분리된다. 상부 연장 전극 (205) 은 하부 플라즈마 노출면 상에 단차 (205a) 를 갖는다. 단차 (205a) 는, 상부 연장 전극 (205) 의 기판 베벨 에지까지의 전체 거리를 감소시키고 따라서 베벨 에지 에칭 레이트를 증가시키도록 구성된, 두꺼운 (thickened) 외측 부분 (205b) 을 형성한다. 상부 연장 전극 (205) 은, 상부 연장 전극 (205) 의 상부면 (205d) 내의 홀들에 결합되는 복수의 볼트들 (207) 에 의해 상부 금속 컴포넌트 (112) 에 패스닝된다. 상부 금속 컴포넌트 (112) 와 접촉되는 상부 연장 전극 (205) 의 상부면 (탑재면) (205d) 은 내측 단차 (205f) 및 외측 단차 (205e) 를 포함한다. 외측 단차 (205e) 및 내측 단차 (205f) 는 상부 금속 컴포넌트 (112) 의 외측 단차 및 내측 단차와 각각 짝을 이룬다.
하부 PEZ 링 (202) 은 상향으로 연장하는 외측 플랜지 (202a) 를 갖는다. 하부 연장 전극 (204) 은, 하부 연장 전극 (204) 의 내측 부분 (204c) 이 하부 PEZ 링 (202) 의 외측 플랜지 (202a) 하방에 배치되어, 하부 PEZ 링 (202) 을 둘러싼다. 하부 연장 전극 (204) 은 상부 플라즈마 노출면 상에 단차 (204a) 를 갖는다. 단차 (204a) 는 두꺼운 외측 부분 (204b) 을 형성한다. 하부 연장 전극 (204) 은, 하부 연장 전극 (204) 의 하부면 (204d) 내의 홀들에 결합되는 복수의 볼트들 (209) 에 의해 챔버 벽 (102) 에 패스닝된다. 챔버 벽 (102) 과 접촉되는 하부 연장 전극 (204) 의 하부면 (탑재면) (204d) 은 내측 단차 (204f) 및 외측 단차 (204e) 를 포함한다. 외측 단차 (204e) 및 내측 단차 (204f) 는 챔버 벽 (102) 의 외측 단차 및 내측 단차와 각각 짝을 이룬다.
도 2 의 연장 전극들 (204 및 205) 은 알루미늄의 머시닝 링들 (machined rings) 인 것이 바람직하다. 알루미늄은 반도체 프로세싱 양립가능한 합금인 것이 바람직하다. 유효 수명을 연장하고 오염을 최소화하기 위해, 연장 전극들 (204 및 205) 은 양극처리되고 산화이트륨으로 코팅된다.
연장 전극들 (204 및 205) 의 플라즈마 노출면들은 통상적으로 많은 부산물 퇴적을 수용한다. 그 결과, 연장 전극들 (204 및 205) 은, 부산물 퇴적이 과도해질 때 주기적 연마 세정 또는 교체를 요구한다. 산화이트륨 코팅된 연장 전극들 (204 및 205) 의 높은 제조 비용으로 인해, 그 전극들을 경제적인 이유로 세정 및 재사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 세정은 산화이트륨 코팅의 손상 및 마모를 야기할 수 있다. 연장 전극들 (204 및 205) 에서, 단차들 (204a 및 205a) 은 세정을 보다 어렵게 만들며, 단차들 (204a 및 205a) 의 외측 코너들에 있는 산화이트륨 코팅의 궁극적 손실 (eventual loss) 로 인해 훨씬 더 높은 손상율을 야기한다.
본원에 설명된 실시형태들은, 산화이트륨 코팅의 부착력이 향상되고, 상부 연장 전극의 형상이 세정을 용이하게 하기 위해 최적화된다는 점에서, 도 2 에 도시한 바와 같은 종래 기술의 상부 연장 전극 (205) 에 대해 개선을 제공한다.
도 3 은 일 실시형태에 따른, 플라즈마 베벨 에처 챔버에서의 기판 베벨 에지의 부근의 개략 단면도를 도시한다. 도 3 에 도시된 컴포넌트들은, 상부 연장 전극 (305) 이 절두형 원뿔 형상을 갖는 플라즈마 노출면 (305a) 을 포함하고 하부 연장 전극 (304) 이 평탄한 플라즈마 노출면 (304a) 을 포함한다는 것 이외는 도 2 의 컴포넌트들에 대응한다. 상기 노출면들 (304a 및 305a) 은 임의의 단차들 또는 리세스들을 갖지 않는 연속면들 (304a 및 305a) 이다. 상부 연장 전극 (205) 이 점선들로 도시되는 도 4 에는, 상부 연장 전극 (305) 과 그 대응물 (205) 이 중첩된다. 상부 연장 전극 (305) 은, 동일한 에칭 레이트를 유지하기 위하여, 바람직하게는 연장 전극 (205) 보다 약 2mm (본원에 사용한 바와 같이 "약" 은 ±10% 를 의미한다) 더 두꺼운 외측 부분 및 상부 연장 전극 (205) 에 비해 기판 (101) 에 약 0.5mm 더 가까운 하부 내측 코너를 갖는다.
도 5 는 상부 연장 전극 (305) 의 저면도를 도시한다. 상부 연장 전극 (305) 의 외경은 약 14.2 인치인 것이 바람직하며, 내경은 약 11.8 인치인 것이 바람직하다. 플라즈마 노출면 (305a) 은 약 1.2 인치의 폭을 갖는다.
도 6 은 상부 연장 전극 (305) 의 직경을 따른 단면도를 도시한다.
도 7 은 도 6 의 영역 C 의 확대도를 도시한다. 상부 연장 전극 (305) 은 탑재면 (305b) 상에 외측 단차 (701), 16 개의 탭핑된 (tapped) 탑재 홀들 (703) 및 내측 단차 (702) 를 포함한다. 외측 단차 (701) 는 약 14.1 인치의 내경 및 약 14.2 인치의 외경을 갖는 것이 바람직하다. 외측 단차 (701) 는 바람직하게는 약 0.04 인치 연장되는 수직면 (701a) 및 약 0.1 인치 연장되는 수평면 (701b) 을 갖는다. 내측 단차 (702) 는 약 11.8 인치의 내경 및 13.0 인치의 외경을 갖는 것이 바람직하다. 내측 단차 (702) 는 바람직하게는 약 0.2 인치 연장되는 수직면 (702a) 및 약 0.6 인치 연장되는 수평면 (702b) 을 갖는다. 탭핑된 탑재 홀들 (703) 의 깊이는 약 0.4 인치인 것이 바람직하다. 그 탑재 홀들은 약 0.1 인치 내지 0.4 인치의 직경을 갖는다.
상부 연장 전극 (305) 은 또한 하부 절두형 원뿔면 (305a) 을 포함한다. 최상부면 (704) 과 절두형 원뿔면 (305a) 상의 최저점 (705) 사이에서 측정된, 상부 연장 전극 (305) 의 외측 두께는 약 0.6 인치인 것이 바람직하다. 내주면 (inner periphery) (720) 의 코너에 있는 내측 단차 (702) 의 수평면 (702b) 과 절두형 원뿔면 (305a) 사이에서 측정된, 내측 두께는 약 0.3 인치인 것이 바람직하다. 모든 외향 코너들은, 바람직하게는 약 0.1 인치의 반경으로 만곡 (round) 되는, 절두형 원뿔면 (305a) 과 외주면 (outer periphery) (710) 사이의 코너 (705) 를 제외하고는, 0.02 인치와 0.04 인치 사이의 반경으로 만곡되는 것이 바람직하다. 절두형 원뿔면 (305a) 의 접평면 (tangent plane) 과 상부 연장 전극 (305) 의 방사상 평면 (radial plane) (또는 수평면 (702b)) 사이의 각도는 30°까지일 수 있으며, 2°내지 8°(예를 들어, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°) 인 것이 바람직하며, 5°인 것이 보다 바람직하다.
도 8 은 상부 연장 전극 (305) 의 상면도를 도시한다. 16 개의 탭핑된 탑재 홀들 (703) 은, 이웃하는 탭핑된 탑재 홀들 (703) 의 각 쌍 사이에서 22.5°만큼 오프셋된, 상부 연장 전극 (305) 의 중심축으로부터 약 6.78 인치의 반경에서 방사상으로 정렬되는 것이 바람직하다. 상부 연장 전극 (305) 은 탑재면 (305b) 상에 정렬 핀 홀들, 이를 테면, 제 1 정렬 핀 홀 (750) 및 제 2 정렬 핀 홀 (760) (이들 양자는 각각의 정렬 핀의 수용을 위한 홀들임) 을 더 포함한다. 제 1 정렬 핀 홀 (750) 은, 탭핑된 탑재 홀 (703) 로부터 반시계방향으로 10°만큼 오프셋된, 상부 연장 전극 (305) 의 중심축으로부터 약 6.6 인치에 위치되는 것이 바람직하다. 제 1 정렬 핀 홀 (750) 은 약 0.12 인치의 직경 및 약 0.24 인치의 깊이를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 정렬 핀 홀 (750) 에 대한 입구는 폭이 약 0.02 인치인 45°챔퍼 (chamfer) 를 갖는다. 제 1 정렬 핀 홀 (750) 은 매끄러운 (나삿니가 없는) 홀이다. 도 9 는 도 8 의 영역 D 의 확대도로 제 2 정렬 핀 홀 (760) 의 상세를 도시한다. 제 2 정렬 핀 홀 (760) 은, 제 1 정렬 핀 홀 (750) 로부터 180°만큼 오프셋된, 바람직하게는 상부 연장 전극 (305) 의 중심축으로부터 약 6.78 인치에 위치되는 중심, 및 상부 연장 전극 (305) 의 방사상 방향의 길이방향축 (760a) 을 가진 가늘고 긴 (elongated) 매끄러운 (나삿니가 없는) 홀인 것이 바람직하다. 제 2 정렬 핀 홀 (760) 은 약 0.24 인치의 깊이, 그 길이방향축 (760a) 과 수직인 약 0.119 인치의 폭, 및 그 길이방향축 (760a) 과 평행인 약 0.139 인치의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 정렬 핀 홀 (760) 에 대한 입구는 약 0.02 인치의 45°챔퍼를 갖는 것이 바람직하다.
연장 전극들 (304 및 305) 은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 바디 (body) 로부터 머시닝되는 것이 바람직하다. 연장 전극 부식 및 기판에 대한 금속 입자 오염을 방지하기 위해, 플라즈마 노출면들 (305a 및 304a) 은 양극처리되고 플라즈마 스프레이된 산화이트륨으로 코팅된다. 연장 전극들 (304 및 305) 의 외주부 (outer perimeter) 는, 플라즈마에 직접 노출되지 않고, 따라서 플라즈마에 의해 공격을 받지 않기 때문에 그 외주부는 산화이트륨으로 코팅될 필요가 없다. 산화이트륨 코팅의 부착력을 높이기 위하여, 적어도 플라즈마 노출면들 (305a 및 304a) 은 양극처리 이전에 약 75 마이크로인치 내지 200 마이크로인치의 거칠기 (Ra) 로, 바람직하게는 약 160 마이크로인치 내지 200 마이크로인치의 거칠기로 (예를 들어, 비드 블래스팅에 의해) 조면화된다. 그 노출면들 (305a 및 304a) 은 임의의 적절한 세정 프로세스에 의해 세정되고, 바람직하게는 약 0.002 인치의 두께까지 양극처리된다. 양극처리된 표면들 (305a 및 304a) 은 그 후 임의의 적절한 세정 프로세스에 의해 세정되고, 약 0.002 인치 내지 0.008 인치의 코팅 두께를 제공하기 위해 산화이트륨으로 플라즈마 스프레이 코팅된다.
연장 전극들은 특정 하드웨어 구성 (configuration) 에 적합한 임의의 치수들을 갖도록 구성될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 조면화되고, 리세스가 없는 플라즈마 노출면들은 그의 주기적 세정 동안 개선된 내마모성을 보인다.

Claims (20)

  1. 플라즈마가 반도체 기판의 베벨 에지로부터 부산물 퇴적을 제거하는 반도체 기판 프로세싱에 이용되는 플라즈마 베벨 에처용 상부 연장 전극으로서,
    외주면, 내주면, 탑재면 및 상기 외주면으로부터 상기 내주면까지 연장하는 플라즈마 노출된 절두형 원뿔면 (plasma-exposed truncated conical surface) 을 갖는 환상 바디를 포함하며,
    상기 상부 연장 전극은, 상기 플라즈마 베벨 에처에서의 상기 반도체 기판의 상기 베벨 에지의 세정 동안 플라즈마를 생성하도록 동작가능한, 상부 연장 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외주면은 상기 내주면보다 축방향에서 더 두꺼운, 상부 연장 전극.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면의 접평면 (tangent plane) 과 상기 상부 연장 전극의 방사상 평면 (radial plane) 사이의 각도는 2.5°와 7.5°사이인, 상부 연장 전극.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내주면 및 상기 외주면과 상기 절두형 원뿔면과의 사이의 코너들은 만곡되어 있는, 상부 연장 전극.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 환상 바디는, 순수 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 머시닝 링 (machined ring) 인, 상부 연장 전극.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재면에 복수의 탭핑된 홀들을 더 포함하며,
    상기 탭핑된 홀들은 탑재 볼트들을 나사 결합하도록 구성된, 상부 연장 전극.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내주면은 적어도 8 인치의 내경을 가지며, 상기 외주면은 14.5 인치 이하의 외경을 갖는, 상부 연장 전극.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면은 양극처리되는, 상부 연장 전극.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면은 세라믹 코팅 재료로 코팅되는, 상부 연장 전극.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면은, 75 마이크로인치 내지 200 마이크로인치의 거칠기를 갖는 조면화된 양극처리면 상에 플라즈마 스프레이된 코팅을 포함하는, 상부 연장 전극.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅 재료는, 약 0.002 인치 내지 0.008 인치의 두께를 갖는 플라즈마 스프레이된 산화이트륨 코팅인, 상부 연장 전극.
  12. 8 인치 이상의 직경을 갖는 반도체 기판의 베벨 에지를 세정하는 플라즈마 베벨 에처로서,
    제 1 항에 기재된 상부 연장 전극을, 상기 반도체 기판의 외주면 상방에 배치된 상부 연장 전극으로서 포함하는, 플라즈마 베벨 에처.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반도체 기판이 지지되는 원통형 상면부를 갖는 하부 지지체;
    상기 하부 지지체의 상기 상면부 상에 지지된 하부 플라즈마 배제 구역 (PEZ) 링;
    상부 플라즈마 노출면을 갖는, 상기 하부 PEZ 링을 둘러싸는 하부 환상 전극;
    상기 하부 지지체 상방에 배치되고 상기 하부 지지체의 상기 상면부에 대향하는 원통형 저면부를 갖는 상부 유전체 컴포넌트;
    상기 상부 유전체 컴포넌트를 둘러싸고 상기 하부 PEZ 링에 대향하는 상부 PEZ 링;
    상기 상부 PEZ 링을 둘러싸는 상기 상부 연장 전극; 및
    상기 플라즈마 베벨 에처의 동작 동안 프로세스 가스의 적어도 하나의 종들을, 상기 반도체 기판의 상기 베벨 에지를 세정하기에 유용한 플라즈마로 에너자이징하도록 구성된 적어도 하나의 무선 주파수 (RF) 전원을 더 포함하는, 플라즈마 베벨 에처.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 PEZ 링은, 상기 상부 연장 전극의 상기 절두형 원뿔면을 부분적으로 오버랩하는 외측 플랜지를 갖는, 플라즈마 베벨 에처.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 상부 PEZ 링 및 상기 하부 EPZ 링의 외경은 상기 반도체 기판의 직경보다 크거나, 작거나 또는 같은, 플라즈마 베벨 에처.
  16. 제 13 항에 기재된 플라즈마 베벨 에처에서 반도체 기판의 베벨 에지를 세정하는 방법으로서,
    상기 반도체 기판을 상기 하부 지지체 상에 배치하는 단계;
    상기 상부 유전체 컴포넌트를 하강시키거나 상기 하부 지지체를 상승시키는 단계;
    상기 반도체 기판의 상기 베벨 에지를 둘러싸는 반응 구역으로 프로세스 가스를 도입하는 단계;
    상기 프로세스 가스를 에너자이징하여 상기 반응 구역에 플라즈마를 생성하는 단계; 및
    상기 베벨 에지를 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함하는, 베벨 에지의 세정 방법.
  17. 제 1 항에 기재된 상부 연장 전극을 제조하는 방법으로서,
    알루미늄 또는 알루미늄 합금의 링 상에 절두형 원뿔면 (truncated conical surface) 을 머시닝하는 단계;
    적어도 상기 절두형 원뿔면을 조면화하는 단계;
    상기 조면화된 절두형 원뿔면을 양극처리하는 단계; 및
    상기 양극처리된 절두형 원뿔면을 플라즈마 스프레이 증착을 이용하여 세라믹 재료로 코팅하는 단계를 포함하는, 상부 연장 전극의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면은, 양극처리 이전에 약 75 마이크로인치와 200 마이크로인치 사이의 거칠기 (Ra) 로 조면화되는, 상부 연장 전극의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 절두형 원뿔면은 약 0.002 인치의 두께까지 양극처리되는, 상부 연장 전극의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 산화이트륨이며, 상기 플라즈마 스프레이된 세라믹 코팅은 약 0.002 인치 내지 0.008 인치의 두께를 갖는, 상부 연장 전극의 제조 방법.
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