KR20140096386A - 가요성 있는 대칭적 rf 복귀 스트랩을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버들이 제공된다. 하나의 그러한 챔버는 기판을 지지하기 위한 표면을 갖는 정전 척을 포함한다. 접지 어셈블리는 정전 척의 주변부를 둘러싸도록 제공된다. 접지 어셈블리는 제1 환형 부분 및 제2 환형 부분 및 제1 환형 부분과 제2 환형 부분 사이의 공간을 포함한다. 가요성을 갖는 도전성 스트랩이 제공된다. 도전성 스트랩은 환형이고 제1 단부와 제2 단부를 갖는 만곡된 단면 형상을 갖는다. 도전성 스트랩은 제1 단부가 제1 환형 부분에 전기적으로 연결되고 제2 단부가 제2 환형 부분에 전기적으로 연결되도록 되도록 공간에 배치된다. 만곡된 단면 형상은 환형 도전성 스트랩이 공간 내에 있는 경우 정전 척으로부터 멀어지는 개구부를 갖는다.

Description

가요성 있는 대칭적 RF 복귀 스트랩을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버{PLASMA PROCESSING CHAMBER WITH FLEXIBLE SYMMETRIC RF RETURN STRAP}
발명자: Rajinder Dhindsa
본 실시예들은 웨이퍼 프로세싱 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 웨이퍼 프로세싱 장치에서 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
집적 회로들의 제조는 미세 (submicron) 디바이스 피쳐 (feature) 들 (예를 들어, 트랜지스터들, 커패시터들 등등) 이 표면 상으로 에칭되는, 화학적 반응성 플라즈마들에 도핑된 (doped) 실리콘의 영역들을 포함하는 실리콘 기판들 (웨이퍼들) 을 침지하는 단계를 포함한다. 제1 층이 제조되면, 몇몇 절연 (유전체) 층들은, 비아 (via) 들로도 지칭된, 홀 (hole) 들과 트렌치 (trench) 들이 도전성 상호접속부들의 배치를 위해 재료 내로 에칭되는, 제1 층의 상단 상에 형성된다.
불균일 에칭은 웨이퍼 수율에 역으로 영향을 줄 수 있다. 게다가, 임계 치수의 크기가 디바이스들의 새로운 세대 각각마다 감소할수록, 그리고 웨이퍼 크기들이 동일한 웨이퍼로부터 더 많은 수의 디바이스들을 용이하게 생산하도록 증가할수록, 불균일성 (non-uniformity) 요구조건들은 보다 더 엄격해진다. 따라서, 불균일성을 제어하는 것은 보다 첨단 기술 노드들 (nodes) 이 비용-효율적 방식으로 생산되는 것을 가능하게 하는 열쇠이다.
본 발명의 실시예들이 발생하는 것은 본 문맥 내에 있다.
본 명세서의 실시예들은 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위해 사용된, 프로세스 챔버의 실시예들을 제공한다. 일 구현에서, 프로세스 챔버는, 부분들 사이에서 가요성 있는 접지 통로를 완성하도록 접지 어셈블리의 제2 부분을 갖는 접지 어셈블리의 제1 부분을 커플링하는 스트랩을 포함한다.
일 실시예에서, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버가 개시된다. 챔버는 기판을 지지하기 위한 표면을 갖는 정전 척을 포함한다. 접지 어셈블리는 정전 척의 주변부를 둘러싸도록 제공된다. 접지 어셈블리는 제1 환형 부분 및 제2 환형 부분 및 제1 환형 부분과 제2 환형 부분 사이의 공간을 포함한다. 가요성을 갖는 도전성 스트랩이 제공된다. 도전성 스트랩은 환형이고 제1 단부와 제2 단부를 갖는 만곡된 단면 형상을 갖는다. 도전성 스트랩은, 제1 단부가 제1 환형 부분에 전기적으로 연결되고 제2 단부가 제2 환형 부분에 전기적으로 연결되도록, 공간에 배치된다. 만곡된 단면 형상은, 환형 도전성 스트랩이 공간 내에 있는 경우, 정전 척으로부터 멀어지는 (face away) 개구부를 갖는다.
다른 실시예에서, 챔버가 개시된다. 챔버는 기판을 지지하기 위한 표면을 갖는 정전 척을 포함한다. 또한, 정전 척의 주변부를 둘러싸는 초점 링 어셈블리와 초점 링 어셈블리의 주변부를 둘러싸는 접지 어셈블리가 포함된다. 접지 어셈블리는 제1 환형 부분 및 제2 환형 부분 및 제1 환형 부분과 제2 환형 부분 사이의 공간을 포함한다. 가요성을 갖는 도전성 스트랩이 제공된다. 도전성 스트랩은 환형이고 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 만곡된 단면 형상을 갖는다. 도전성 스트랩은 제1 단부가 제1 환형 부분에 전기적으로 연결되고 제2 단부가 제2 환형 부분에 전기적으로 연결되도록 공간에 배치된다. 만곡된 단면 형상은 환형 도전성 스트랩이 공간 내에 있는 경우, 정전 척으로부터 멀어지는 개구부를 갖는다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 도전성 스트랩은 복수의 핑거 (finger) 들을 포함하고, 핑거 각각은 만곡된 단면 형상의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장한다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 만곡된 단면 형상의 제1 단부와 제2 단부는 접지 어셈블리의 제1 환형 부분과 제2 환형 부분에 개별적으로 클램핑 (clamp) 된다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 접지 어셈블리의 제1 환형 부분은 수직으로 이동하도록 형성되고, 가요성을 갖는 도전성 스트랩은 제1 환형 부분이 아래로 이동하는 경우 가압할 것이고 제1 환형 부분이 위로 이동하는 경우 연장할 것이고, 만곡된 단면 형상의 제1 단부는 제1 환형 부분에 나사 (screw) 들에 의해 클램핑되고 만곡된 단면 형상의 제2 단부는 제2 환형 부분에 나사들에 의해 클램핑된다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 도전성 스트랩은 판금 구리 (sheet metal copper) 로부터 정의된다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 도전성 스트랩은, 플라즈마의 영역에 근접한 제1 환형 부분과 챔버의 챔버 벽의 접지에 커플링하는 제2 환형 부분 사이의 도전성 통로 (path) 를 제공한다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 제1 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고 제2 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고, L 형상들의 장측부는 관형부 (tubular portion) 들을 정의하고 L 형상들의 단측부는 정전 척으로부터 멀어지는 연장부들을 정의하고, 공간은 연장부들을 정의한 L 형상의 단측부들 사이에 있다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 제1 환형 부분과 제2 환형 부분의 관형부들은 초점 (focus) 링 어셈블리의 유전체 링들에 평행하고, 초점 링 어셈블리는 정전 척을 즉시 둘러싸고 접지 어셈블리는 초점 링 어셈블리를 둘러싼다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, 접지 어셈블리의 제1 환형 부분과 제2 환형 부분은 천공형 플라즈마 한정 링 아래에 배치된다.
일 실시예에서, 챔버가 제공되고, RF 전력은 정전 척에 공급되고 RF 전류는 접지 어셈블리와 도전성 스트랩에 의해 적어도 부분적으로 복귀된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플라즈마 반응기의 단면을 도시한다.
도 2는 챔버의 2개의 도전성 부분들 사이에 삽입 (fit) 되도록 설계되고 가요성 있는 (flexible) RF 복귀 스트랩 (strap) 과 RF 복귀 스트랩의 윤곽 형상의 보다 상세한 도면을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, RF 복귀 스트랩의 다른 상세한 다이어그램을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른, RF 복귀 스트랩의 다른 단면도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른, 천공형 (perforated) 플라즈마 한정 (confinement) 링 영역의 부분 도면과 상부 전극의 다른 상세한 다이어그램을 도시한다.
본 명세서의 실시예들은 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위해 사용되는, 프로세스 챔버의 실시예들을 제공한다. 일 구현에서, 프로세스 챔버는 반응기로서 지칭된다. 일 구성은 하단 전극의 맞은편에 부가적인 전극을 포함하고, 이는 실질적으로 대칭적인 RF 접지 전극에 의해 둘러싸인다. 일 실시예에서, 상단 전극 상의 저 무선 주파수 (RF; radio frequency) 전력은 반응기 벽들 뿐만 아니라 상단 챔버 상에서의 이온 에너지를 제어한다. 이는 플라즈마 케미스트리 (chemistry) 를 제어하는 것을 돕고 단계 대 단계 제어가 레시피 (recipe) 들에서 전력 설정을 조정하는 것을 가능하게 한다.
상단 전극 표면 상에서 온도를 더 제어하도록, 이중 구역 온도 제어가, 내측 및 외측 상단 전극 온도들이 프로세스 동안 독립적으로 제어될 수 있도록, 반응기의 상단 영역에 설계된다. 게다가, 다중 구역 가스 공급 시스템이 바람직한 방사상 균일도를 달성하도록 다양한 구역들을 통해 튜닝 (tuning) 가스와 다양한 프로세스 가스 비율들을 주입하도록 구현된다.
또한, 다른 실시예에서, 하단부에서의 주변부 RF 공급부는 고 RF 주파수에서의 RF 전달에서 방위각 에칭 비율 균일도를 개선시키도록 설계된다. 정전 척 (ESC; electrostatic chuck) 히터와 ESC 전극에서의 AC 및 DC 케이블들은 RF 공급부를 통해 라우팅되고 (routed) RF 매칭에서 통합된 RF 필터 내에서 종결된다.
일 실시예에서, 대칭적 RF 접지 복귀는 C-형상 가요성 금속 유닛, 예를 들어, RF 복귀 스트랩 (101) 을 통해 구현된다. 이 금속 스트랩은, 균일하게 분포된 상단 및 하단 전극들 사이의 RF 복귀 통로를 유지하면서, 프로세스 동안의 갭 조정을 허용한다. 갭 조정 동안, RF 복귀 스트랩 (101) 은 보다 폐쇄된 C 형상으로 구부러지거나 보다 개방된 C 형상이 되도록 펴진다. 일반적으로, C 형상은 개구부를 갖는 만곡된 형상이고, 개구부는 만곡된 형상의 단부들 또는 부착 포인트들에 의해 이동되는 경우 더 개방되거나 더 폐쇄될 수도 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, RF 복귀 스트랩 (101) 은 정전 척의 주변부를 둘러싸고, 접지된 컴포넌트들에 연결되고, 정전 척 주위에 대칭적으로 분포된 접지에 더 균일한 통로를 제공한다.
일 실시예에서, RF 복귀 스트랩은, 스트랩의 단부들 사이에서 커플링된 부분들의 이동의 정도에 대해 가요성이 있는, 구리 재료로 제조된다. 일 실시예에서, 구리는 스트립 (strip) 들 또는 핑거 (finger) 들을 정의하기 위한 형상으로 펀칭 (punch) 될 수 있고 가요성 있는 판금 구리이다. 다른 실시예들에서, 구리는 형상으로 기계화되거나 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 부분들은 도전성 금속 부분들이고, 스트랩은 스트랩의 일 단부에서 일 부분에 연결되고 스트랩의 다른 단부에서 다른 부분에 연결된다. 하부 전극의 주변 주위의 접촉 포인트들은 챔버로부터 다시 RF 공급부부들 아래로 접지하도록 복귀 통로의 균일한 분포를 제공한다.
본 실시예들은 프로세스, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 방법과 같은, 수많은 방법들로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 실시예들은 아래 설명된다.
2개의 전극들 사이에 전기장을 여기하는 것은 에칭 챔버에서 RF 가스 방전을 획득하는 방법들 중 하나이다. 진동 전압이 전극들 사이에 인가되는 경우, 획득된 방전은 용량성 커플링된 플라즈마 (CCP; capacitive coupled plasma) 방전으로 지칭된다.
플라즈마는 전자-중성자 충돌들에 의해 야기된 다양한 분자들의 해리에 의해 생성된 매우 다양한 화학적 반응성 부산물들을 획득하도록 안정된 공급 원료 가스들을 이용하여 생성될 수 있다. 에칭의 화학적 양태는 중성 가스 분자들과 에칭될 표면의 분자들을 갖는 그들의 해리된 부산물들과의 반응 및 펌핑 (pump) 될 수 있는, 휘발성 분자들을 생산하는 것을 포함한다. 플라즈마가 생성되는 경우, 양이온들은, 웨이퍼의 표면으로부터 재료를 제거하기에 충분한 에너지로 웨이퍼 표면에 충격을 가하도록, 플라즈마를 벽들로부터 분리하는 공간 전하 시스 (sheath) 에 걸쳐 플라즈마로부터 가속된다.
일 실시예에서, CF4 및 C-C4F8과 같은, 플루오르화 탄소 (Fluorocarbon) 가스들은 플루오르화 탄소 가스들의 이방성 및 선택적 에칭 능력들로 유전체 에칭 프로세스에서 사용되지만, 본 명세서에서 설명된 원리들은 다른 플라즈마-생성 가스들에 적용될 수 있다. 플루오르화 탄소 가스들은 더 작은 분자 및 원자 라디칼들로 용이하게 해리된다. 이 화학적 반응성 부산물들은, 일 실시예에서 저-k 디바이스들에 대해 SiO2 또는 SiOCH일 수 있는, 유전체 재료를 에칭한다. 에칭의 최종 프로세스는 집적 회로 디바이스들을 만드는데 사용된 많은 에칭 단계들 중 하나로 간주될 수 있다. 그 후, 집적 회로 디바이스들은 다양한 전기적 디바이스들로 포장된다. 또한, 디바이스들은 완성된 집적 회로 디바이스들로 정의될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 플라즈마 반응기의 단면도를 도시한다. 반응기는 주변 (surrounding) 챔버 벽 (12) 에 의해 정의된 주변 챔버 (10), 상단 전극 어셈블리 (16) 와 하부 척 어셈블리 (18) 에 의해 정의된 플라즈마 한정 (confinement) 영역 (14) 을 포함한다. 척 어셈블리 (18) 는 척 어셈블리의 상단 측부 상에 기판 지지 표면을 제공하는 정전 척 (20) 을 포함하고, 정전 척의 기판 지지 표면에 기판의 정전 클램핑 (clamping) 을 제공한다. 기능판 (22) 은 (예를 들어, 웨이퍼를 지지하기 위한) 기판 지지 표면의 맞은편 측부 상의 정전 척 (20) 에 커플링된다. 다양한 기능 컴포넌트들은, 가열, 냉각, 승강 핀들의 제어, 및 정전 클램핑에 관한 컴포넌트들과 같은, 기능판 (22) 에 커플링된다.
도시된 바와 같이, 상단 전극 어셈블리 (16) 는 플라즈마 한정 영역 (14) 내로 프로세스 가스를 공급하기 위한 샤워헤드 (11) 를 포함한다. 또한, 상단 전극 어셈블리는 플라즈마 한정 영역 (14) 을 정의하도록 척 어셈블리 (18) 와 인게이지 (engage) 하고 상단 전극 어셈블리 (16) 에 연결되는, 장막 (shroud) (13) 을 포함한다. 천공들 (15) 은 플라즈마 한정 영역 (14) 을 여기하는 가스 유동으로 정의된다. 천공들은, 여전히 가스 유동을 허용하면서, 영역 (14) 에서 플라즈마를 한정하도록 기능하는 링에서 정의된다.
중공 RF 공급부 (24) 은 기능판 (22) 의 에지 (edge) 에 RF 전력을 전달하도록, 기능판 (22) 의 주변부에 커플링된다. 이 구성은, 기능판에 커플링된 컴포넌트들이 RF 전류의 통로에 있지 않도록, RF 전류가 기능판 (22) 의 내부 부분을 우회할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 척 어셈블리 상에 위치된 기판으로의 RF 전달은 높은 방위각 균일도로 달성된다.
중공 RF 공급부 (24) 은 기능판 (22) 에 연결되는 제1 부분 (26A), 및 척 어셈블리 (18) 로부터 측면으로 멀리 연장하는 제2 부분 (26B) 을 포함한다. 도시된 실시예에서 도시된 바와 같이, 중공 RF 공급부의 반대편 단부에서 기능판으로부터 RF 소스로 멀리 연장되는 동안, 중공 RF 공급부 (24) 은 일 단부에서 기능판 (22) 의 주변부에 접합된다. 기능판에 연결되는 제1 부분 (26A) 은 척 어셈블리로부터 멀리 연장하는 관형부인 제2 부분 (26B) 보다 실질적으로 더 큰 직경을 갖는 사발 (bowl) -형상부이다. 제2 부분 (26B) 은 인터페이스 (25) 에서 제1 부분 (26A) 에 의해 정의된 사발-형상부 내의 홀 (hole) 에 연결된다. 따라서, 기능판에 커플링된 다양한 자 (child) 기능 컴포넌트들은 중공 RF 공급부의 제1 부분 (26A) 의 내부 내에 포함된다.
게다가, 접지 쉴드 (shield) (28) 는 척 어셈블리 (18) 의 일부로 제공된다. 접지 쉴드 (28) 는 그 위에서 흐르는 전류에 대해 실질적으로 대칭적 RF 복귀 형상을 용이하게 한다. 접지 쉴드 (28) 는 제1 부분 (26A) 과 제2 부분 (26B) 이 연결된 중공 RF 공급부 (24) 의 영역을 둘러싸도록 정의된다. 따라서, 접지 쉴드 (28) 는 중공 RF 공급부 (24) 의 제2 부분 (26B) 과 제1 부분 (26A) 사이의 배리어 (barrier) 를 정의한다. 접지 쉴드 (28) 는, RF 접지 어댑터 (adapter) 튜브 (32) 가 접지로 연장하는 곳으로부터, 척 어셈블리 벽 (30) 에 연결된다. 또한, 척 어셈블리 벽 (30), 접지 쉴드 (28), 및 중공 RF 공급부 튜브 (24) 를 통해 전달된 RF 전류에 대한 복귀 통로로부터의 RF 접지 어댑터 튜브 (32) 가 있다. 중공 RF 공급부의 제2 부분 (26B) 의 일부는 RF 접지 어댑터 튜브 (32) 의 내부 내에서 정의된다는 것에 대해 유의해야 할 것이다. 중공 RF 공급부의 제2 부분 (26B) 의 일부와 RF 접지 어댑터 튜브 (32) 는 함께 동축부 (coaxial section) 를 정의한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, C-형상 구성으로 구성된, RF 복귀 스트랩 (101) 을 더 도시한다. 도시된 바와 같이, RF 복귀 스트랩 (101) 의 C-형상은 하부 전극의 도전성 부분 (103) 과 상부 전극 어셈블리의 도전성 부분 (102) 사이의 전기적 접촉을 제공하도록 그리고 하부 전극의 도전성 부분 (103) 과 상부 전극 어셈블리의 도전성 부분 (102) 내에 삽입 (fit) 되도록 설계된다. 도전성 부분들 (102 및 103) 은 정전 척을 둘러싸는 접지 어셈블리의 일부를 형성한다. 도전성 부분 (102) 은 제1 환형 부분이고 도전성 부분 (103) 은 제2 도전성 부분이다. 접지 어셈블리는 하나 이상의 유전체 부분들에 의해 정전 척으로부터 전기적으로 절연된다.
도 1의 구성에서, 접지 어셈블리는 초점 링 어셈블리 (160) 의 외부에 있는 주변부 측부 벽 상에서 정전 척 (20) 을 둘러싸도록 구성되고, 부분들 (102 및 103) 을 포함한다. 초점 링 어셈블리 (160) 는 정전 척 (20) 을 둘러싼다. 초점 링 어셈블리 (160) 는 영역 (14) 에서 플라즈마와 대면하는 (face) 석영 링 (160a) 을 포함할 수 있다. 또한, 초점 링 어셈블리 (160) 는, 접지에 커플링된 도전체인, 부분 (103) 으로부터 정전 척 (20) 을 전기적으로 고립시키고 석영 링 (160b) 아래에 놓이는 다수의 유전체 링들 (160c) (도 3 참조) 을 포함할 것이고, 접지 어셈블리의 부분을 형성할 것이다. 도전성 부분 (102 및 103) 은 (정전 척에 근접한 절연 부분들을 포함하는) 정전 척보다 더 큰 직경을 갖는 환형 형상을 갖는다. 환형 형상은 도전성 부분 (102 및 103) 이 접지로의 RF 복귀 스트랩 (101) 에 대한 균일하고 대칭적 연결을 제공하도록 허용한다.
RF 복귀 스트랩 (101) 은 클램핑 구조물 (104) 에 의해 도전성 부분 (102) 및 클램핑 구조물 (106) 에 의해 도전성 부분 (103) 에 연결된다. 일 실시예에서, 클램핑 구조물들은 양호한 전기적 연결을 확보하도록 도전성 부분들 (102 및 103) 에 RF 복귀 스트랩을 압축하는 링 형상 구조물일 수 있다. 링 형상 구조물은 클램핑 압력을 촉진시키는, 나사들 (109) (도 3 참조) 에 의해 클램핑되거나 부착될 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 나사들은 스트랩에 직접 적용될 수 있거나 스트랩은 나사로 조여진 중간 블록 (block) 에 의해 연결되거나 클램핑될 수 있다.
위에서 유의된 바와 같이, RF 복귀 스트랩은, RF 복귀 스트랩의 상부 접촉 표면과 하부 접촉 표면 사이에서 원주 전체 주위에 복수의 접촉 포인트들 (121) 을 제공하는, 구리와 같은, 도전성 재료로 정의된다. 일 실시예에서, C-형상 스트랩이 도전성 부분들에 접촉하는 주변 원주에 따라 있는 접촉 포인트들의 수는 약 10 내지 500 접촉 포인트들 사이, 또는 약 50 내지 300 접촉 포인트들 사이, 또는 약 100 내지 200 접촉 포인트들 사이, 또는 약 150 접촉 포인트들의 범위 내에 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 접촉 포인트들은 스트랩에 대한 하나의 단일 접촉 포인트로 향하는 (making for) 원주를 따라 함께 연결될 수 있다. 그러한 설계에서, 스트랩은 여전히 스트립부 (120) 들 (도 2의 스트랩 세부사항을 참조) 사이의 갭들을 가질 수 있으나, 스트립부 각각의 상단과 하단은 위치들 (122) 에서 함께 접합될 수 있다.
RF 복귀 스트랩 (101) 은 도 1에서 도시된 플라즈마 프로세스 영역 (14) 내에서 생성되는 플라즈마로부터 접지로 복귀 통로를 제공하도록 설계된다. 복귀 통로는, 플라즈마 영역 (14) 사이에, 상단 전극을 통해 위에, (예를 들어, 실리콘 또는 다른 도전성 재료로 만들어진) C-장막을 따라, 도전성 부분 (102) 에, RF 복귀 스트랩 (101) 을 통해 아래에, 도전성 부분 (103) 에, 그리고 하부 전극의 도전성 하우징에 있도록 설계된다. 본 발명의 일 실시예에서, 챔버 (12) 는 접지된다. 도시된 바와 같이, 챔버는 하부 전극에 RF 전력으로 제공되고, RF 전력은 하나 이상의 RF 전력 생성기들을 통해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 3개의 RF 전력 생성기들은 3개의 상이한 주파수들에서 전력을 전달하도록 제공될 수 있다. RF 전력은 예를 들어, 2MHz, 27MHz, 60MHz, 또는 그 주파수들의 조합들에서 전달될 수 있다.
게다가, 챔버는 상단 전극에 커플링되는 다른 RF 전력으로 제공될 수 있거나, 상단 전극이 접지될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력이 상단 전극에 커플링되는 경우, 전력은 저 주파수 전력 생성기에 의해 제공된다. 일 실시예에서, RF 전력은 20kHz 내지 2MHz 사이의 범위로부터 선택된다. 일 실시예에서, RF 전력은 약 400kHz로 설정된다. 또 다른 실시예에서, 상단 RF 전력은, 상단 RF 전력이 완전히 턴오프 (turn off) 되고 접지될 경우 하드 (hard) 접지 스위치를 제공할 수 있는, 스위치에 커플링될 수 있고, 챔버는 하단 RF 전력 활성화만으로 작동하도록 설계된다. 물론, 구성은 표적 프로세스 어플리케이션과 프로세스 파라미터들에 종속될 것이다.
도 2는 접지 어셈블리를 정의하는, 챔버의 2개의 도전성 부분들 (102 및 103) 사이에 적합하도록 설계되고 가요성 있는 (flexible) RF 복귀 스트랩 (strap) 과 RF 복귀 스트랩의 윤곽 형상의 보다 상세한 도면을 도시한다. 또한, 접지 어셈블리는, 접지된 챔버 벽 (12) 에 연결된, 접지 지지부 (112) 에 연결된 것으로 도시된다. 접지 어셈블리의 도전성 부분 (103) 은 (접지 어셈블리의 단면에서) L 형상을 갖고, 스트랩은 L의 하단에 연결되고 L의 후측은 초점 링 어셈블리 (160) 위와 옆으로 연장한다. 또한, 부분 (102) 은 부분 (104) 에서 스트랩 (101) 에 연결 포인트를 제공하고 링 (15) 위로 연장하는 (부분의 단면에서) 더 작은 L 형상을 갖는다. 부분 (102 및 103) 의 2개의 L 형상 단면들 사이에서, 스트랩은 C 형상 구성으로 배치될 것이다.
외부로 연장하는 L의 하단 부분이 정전 척으로부터 멀리 연장하는 연장부로 간주될 수 있는 반면, 그의 환형 구조로 인해, 부분 (103) 의 L 형상의 후측은 관형부로 간주될 수 있다. 또한, 외부로 연장하는 L의 하단 부분이 정전 척으로부터 멀리 연장하는 연장부로 간주될 수 있는 반면, 부분의 환형 구조로 인해, 부분 (102) 의 L 형상의 후측은 관형부로 간주될 수 있다. 부분 (102 및 103) 의 연장부들 사이는, 스트랩이 연결될 수 있는 공간을 정의할 것이다. 일 실시예에서, 접지로부터 여전히 전기적 전도를 유지하는 동안, 부분 (102) 은 상하로 이동할 수 있고, 스트랩 (101) 의 이 가요성은 이 이동을 허용한다.
접지 어셈블리를 정의하는, 부분들 (102 및 103) 은, 초점 링 어셈블리 (160) 부분적으로 아래에 있고 외부에 있는 위치에서, 부분들이 정전 척 (20) 의 외측 주변부를 실질적으로 둘러싸는 것을 허용하도록 환형 형상을 가질 것이다. 다른 부분들 사이에서, 초점 링 어셈블리 (160) 는 핫 (hot) 에지 링 (160b) 을 둘러싸는 석영 링 (160a) 을 포함한다. 핫 에지 링 (160b) 은 정전 척 (20) 위로 웨이퍼를 받아들일 지지 표면에 가장 인접하게 위치되도록 설계된다. 도 2는 정전 척 (20) 의 표면을 도시하지만, 정전 척 상에 위치된 웨이퍼를 도시하지 않는다. 웨이퍼가 정전 척 (20) 의 지지 표면 위에 위치되는 경우, 웨이퍼의 상단 표면은 초점 링 어셈블리 (160) 의 석영 링 (160a) 과 핫 에지 링 (160b) 의 상단 표면과 대략 동일 평면 상에 있을 것이다.
도시된 바와 같이, 접지로의 복귀 통로에 대한 전기적 접촉을 유지하는 동안, C 구성 또는 형상으로 RF 복귀 스트랩 (101) 을 위치시킴으로써, 챔버 일부들이 상하로 이동하도록 가요성을 제공하는 것이 가능하다. 천공형 플라즈마 한정 링 (15) 을 통과하는, 프로세스 영역의 밖으로의 가스들의 전도도는, 스트랩이 유동의 통로를 방해하게 하지 않고도 여전히 발생할 수 있다. 스트랩이 실질적으로 내부에 삽입된 경우, 스트랩은 유동의 통로 (즉, 가스의 전도도) 를 방해하지 않을 것이고, 스트랩은 챔버의 도전성 부분들 (102 및 103) 사이에 샌드위치 (sandwich) 된다. 이 도면에서, 접지된 도전성 부분 (102) 도 102a를 향해 그리고 102a 위로 도전성 있다는 것도 도시될 수 있다. 이 구성은 부분 (102) 의 위치를 천공형 플라즈마 한정 링 (15) 근처로 허용하고, 또한, 플라즈마가 링 (15) 을 통해 접지에 커플링할 수도 있는 표면을 제공한다.
도 3은 챔버의 도전성 부분들 (102 및 103) 에 커플링되는 경우, RF 복귀 스트랩의 다른 상세한 다이어그램을 도시한다. 상단과 부분들 (102 및 103) 사이의 전기적 전도도를 여전히 유지하는 동안, 챔버의 도전성 부분들 (102 및 103) 은 스트랩이 클램핑 도전성 블록들 (104 및 106) 으로 클램핑되도록 허용한다. 일 실시예에서, RF 복귀 스트랩 (101) 은 구리로 제조된다. 사용된 구리는 만곡된 형상을 유지하도록 충분히 두껍게 형성되거나, 만들어지는 경우 형상으로 복귀되거나 형상을 홀드하도록 형성된 얇은 구리 판들로 있을 수도 있으나, 압축되거나 연장된 경우 구부리거나/이동하기에 충분한 가요성이 있다. 다른 실시예에서, RF 전력이, 접지로의 RF 전력의 복귀를 허용하도록 챔버의 두 도전성 조각들 사이에서 연통될 수 있는 한, RF 복귀 스트랩 (101) 은 다른 도전성 재료로 만들어질 수 있다.
도 3에서, 천공형 링 (15)으로부터 멀어지거나 더 가깝게 위치되도록 구성된, 링 판 (130) 이 제공된다. 링 판 (130) 은 부분 (102) 에 커플링될 수도 있고, 따라서, 링 (15) 의 천공들을 통해 가스 전도도를 더 제공하도록 하강될 수 있거나 가스 유동을 멈추게 하도록 링 (15) 에 근접한 상측 위치에 제공될 수 있다. 파트 (102) 가 상하로 이동하는 경우, 양호한 전기적 전도도를 여전히 제공하면서, RF 복귀 스트랩 (101) 은 굽혀질 수 있다.
스트랩의 측부에 커플링되는, 부분 (102) 은 동작 동안 이동하도록 설계될 수도 있거나, 동작 후에, 프로세싱 동안 챔버의 밖으로 가스들의 유동을 조정하도록 설계될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 스트랩은 실질적으로 하부 전극을 둘러싸거나, 둘러싸는 스트랩 주위 전체에 복수의 핑거들 (스트립 부들 (120)) 을 갖는다. 복수의 핑거들은 2개의 부분들 (102/103) 사이의 전기적 전도도의 최대량을 제공하는 것을 도울 뿐만 아니라, 스트랩 재료의 개별적 측부들 사이에 공기 유동을 제공한다. 따라서, 가요성 있는, 스트랩은 챔버의 부분들로 이동할 수 있고, 부착 블록들 (104 및 106) 에 의해 적용되는 경우 용이한 제거를 제공할 것이다. 부분들 (102 및 103) 에 나사들에 의해 부착되는, 부착 블록들 (104 및 106) 은, 마모가 대체에 영향을 주거나 세정이 요구되는 경우, RF 복귀 스트랩의 용이한 대체를 위해 제거될 수 있다.
도 4는 RF 복귀 스트랩 (101) 의 다른 단면도를 도시한다. 이 도시에서, 챔버 내에서 발생하는 플라즈마 프로세싱은, 챔버의 구성들에 기초하여, 챔버 밖으로 가스들이 유동하게끔 할 것이다. RF 복귀 스트랩 (101) 이 가요성 있는 C-형상 내로 집어 넣어지게끔 (tucked into) 함으로써, 챔버의 2개의 도전성 부분들 (102 및 103) 사이에서, 천공형 플라즈마 한정 링을 통한 가스들의 유동은 실질적으로 방해되지 않을 것이다. 가스 유동의 방해는 에칭의 균일도에 영향을 줄 수 있는, 부정적 프로세싱 효과들을 야기할 수도 있다.
도 5는 천공형 플라즈마 한정 링 영역 (15) 의 부분 도면과 상부 전극의 다른 상세한 다이어그램을 도시한다. 상부 전극의 부분은, 가스들이 상부 전극의 샤워헤드 영역을 통해 유동하는 것을 허용하는 복수의 도관들을 포함한다. 일 실시예에서, 상부 전극의 샤워헤드 내에서의 플라즈마 점화를 방지하도록, 샤워헤드로부터 플라즈마 영역 내로의 개구부들은 최소화되도록 설계된다. 이 도시에서, 가스들이 샤워헤드로 유동되는, 상부 전극부는 알루미늄 (aluminum) 재료로부터 정의된다. 위의 알루미늄 재료는 알루미늄 나이트라이드 (nitride) 재료이고, 위의 알루미늄 나이트라이드 재료는 접지된 영역이다.
또한, 일 실시예에서, 상부 전극은 내측 및 외측 히터를 포함할 것이다. 내측 히터는 히터 1로 식별되고, 외측 히터는 히터 2로 식별된다. 챔버의 외측 영역과 챔버의 내측 영역에 별개의 히터를 제공함으로써, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에서 프로세싱 파라미터들을 보다 가깝게 제어하는 것이 가능하다. 도 1은 외측 히터와 내측 히터의 배치의 보다 상세한 도시를 제공한다.
앞선 실시예들이 이해의 명확화 목적들을 위해 몇몇 세부사항들로 설명되었더라도, 임의의 변경들과 변형들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실시될 수 있다는 것은 명백해질 것이다. 따라서, 본 실시예들은 제한적이지 않고 도시적으로 간주될 것이고, 실시예들은 본 명세서에서 주어진 세부사항들로 제한되지 않을 것이지만, 청구항들의 등가물들 및 범위 내에서 변형될 수도 있다.

Claims (19)

  1. 기판을 지지하기 위한 표면을 갖는 정전 척;
    상기 정전 척의 주변부를 둘러싸는 접지 어셈블리로서, 상기 접지 어셈블리는 제1 환형 부분 및 제2 환형 부분 및 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분 사이의 공간을 포함하는, 상기 접지 어셈블리; 및
    가요성을 갖는 도전성 스트랩으로서, 상기 도전성 스트랩은 환형이고 제1 단부와 제2 단부를 갖는 만곡된 단면 형상을 갖고, 상기 도전성 스트랩은 상기 제1 단부가 상기 제1 환형 부분에 전기적으로 연결되고 상기 제2 단부가 상기 제2 환형 부분에 전기적으로 연결되도록, 상기 공간에 배치되고, 상기 만곡된 단면 형상은 상기 환형 도전성 스트랩이 상기 공간 내에 있는 경우, 상기 정전 척으로부터 멀어지는 (face away) 개구부를 갖는, 상기 도전성 스트랩을 포함하는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은 복수의 핑거 (finger) 들을 포함하고, 핑거 각각은 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장하는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부는 상기 접지 어셈블리의 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분에 개별적으로 클램핑 (clamp) 된, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 어셈블리의 상기 제1 환형 부분은 수직으로 이동하도록 구성되고, 가요성을 갖는 상기 도전성 스트랩은 상기 제1 환형 부분이 아래로 이동하는 경우 가압될 것이고 상기 제1 환형 부분이 위로 이동하는 경우 연장될 것이고, 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부는 상기 제1 환형 부분에 나사 (screw) 들에 의해 클램핑되고 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제2 단부는 상기 제2 환형 부분에 나사들에 의해 클램핑된, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은 판금 구리 (sheet metal copper) 로부터 정의된, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은, 플라즈마의 영역에 근접한 상기 제1 환형 부분과 상기 챔버의 챔버 벽의 접지에 커플링되는 상기 제2 환형 부분 사이의 도전성 통로 (path) 를 제공하는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고 상기 제2 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고, 상기 L 형상들의 장측부는 관형부 (tubular portion) 들을 정의하고 상기 L 형상들의 단측부는 상기 정전 척으로부터 멀어지는 연장부들을 정의하고, 상기 공간은 상기 연장부들을 정의하는 상기 L 형상의 단측부들 사이에 있는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분의 상기 관형부들은 초점 (focus) 링 어셈블리의 유전체 링들에 평행하고, 상기 초점 링 어셈블리는 상기 정전 척을 직접적으로 둘러싸고 상기 접지 어셈블리는 상기 초점 링 어셈블리를 둘러싸는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 접지 어셈블리의 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분은 천공형 플라즈마 한정 링 아래에 배치된, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  10. 제1 항에 있어서,
    RF 전력은 상기 정전 척에 공급되고 RF 전류는 상기 접지 어셈블리와 상기 도전성 스트랩에 의해 적어도 부분적으로 복귀되는, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  11. 기판을 지지하기 위한 표면을 갖는 정전 척;
    상기 정전 척의 주변부를 둘러싸는 초점 링 어셈블리;
    상기 초점 링 어셈블리의 주변부를 둘러싸는 접지 어셈블리로서, 상기 접지 어셈블리는 제1 환형 부분 및 제2 환형 부분 및 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분 사이의 공간을 포함하는, 상기 접지 어셈블리; 및
    가요성을 갖는 도전성 스트랩으로서, 상기 도전성 스트랩은 환형이고 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 만곡된 단면 형상을 갖고, 상기 도전성 스트랩은 상기 제1 단부가 상기 제1 환형 부분에 전기적으로 연결되고 상기 제2 단부가 상기 제2 환형 부분에 전기적으로 연결되도록, 상기 공간에 배치되고, 상기 만곡된 단면 형상은 상기 환형 도전성 스트랩이 상기 공간 내에 있는 경우, 상기 정전 척으로부터 멀어지는 개구부를 갖는, 상기 도전성 스트랩을 포함하는, 챔버.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은 복수의 핑거들을 포함하고, 핑거 각각은 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서 연장하는, 챔버.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부는 상기 접지 어셈블리의 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분에 개별적으로 클램핑된, 챔버.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 접지 어셈블리의 상기 제1 환형 부분은 수직으로 이동하도록 구성되고, 가요성을 갖는 상기 도전성 스트랩은 상기 제1 환형 부분이 아래로 이동하는 경우 가압될 것이고 상기 제1 환형 부분이 위로 이동하는 경우 연장될 것이고, 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제1 단부는 상기 제1 환형 부분에 나사 (screw) 들에 의해 클램핑되고 상기 만곡된 단면 형상의 상기 제2 단부는 상기 제2 환형 부분에 나사들에 의해 클램핑된, 챔버.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은 판금 구리로부터 정의된, 챔버.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 스트랩은, 플라즈마의 영역에 근접한 상기 제1 환형 부분과 상기 챔버의 챔버 벽의 접지에 커플링되는 상기 제2 환형 부분 사이의 도전성 통로를 제공하는, 챔버.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고 상기 제2 환형 부분은 L 형상 단면을 갖고, 상기 L 형상들의 장측부는 관형부들을 정의하고 상기 L 형상들의 단측부는 상기 정전 척으로부터 멀어지는 연장부들을 정의하고, 상기 공간은 상기 연장부들을 정의하는 상기 L 형상의 단측부들 사이에 있는, 챔버.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분의 상기 관형부들은 초점 링 어셈블리의 유전체 링들에 평행하고, 상기 초점 링 어셈블리는 상기 정전 척을 직접적으로 둘러싸고 상기 접지 어셈블리는 상기 초점 링 어셈블리를 둘러싸는, 챔버.
  19. 제11항에 있어서,
    에칭 동작은 완성된 집적 회로 디바이스의 적어도 하나의 양태를 만들도록 상기 챔버에 의해 수행되는, 챔버.
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