KR20140116849A - 기판 프로세싱을 위한 웨지―형상 평행 플레이트 플라즈마 반응기의 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

기판 프로세싱을 위한 웨지―형상 평행 플레이트 플라즈마 반응기의 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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램 리써치 코포레이션
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Abstract

플라즈마 프로세스 챔버는 상단 전극; 및 상기 상단 전극에 대향 배치된 하단 전극을 포함하며, 상기 하단 전극은 기판을 지지할 수 있다. 플라즈마 프로세스 챔버는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 을 규정하는 플라즈마 컨테인먼트 구조체를 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판의 전체 표면보다 작다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 상기 기판에 대해서 회전하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판에 대한 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체의 상기 회전 전체에 걸쳐서 상기 기판의 중앙 지점 (center point) 을 포함한다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 다수의 갭들을 포함한다. 진공 소스가 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들에 연결된다. 기판을 프로세싱하는 방법이 또한 개시된다.

Description

기판 프로세싱을 위한 웨지―형상 평행 플레이트 플라즈마 반응기의 시스템, 방법 및 장치{SYSTEM, METHOD AND APPARATUS OF A WDEGE-SHAPED PARALLEL PLATE PLASMA REACTOR FOR SUBSTRATE PROCESSING}
본 발명은 전반적으로 플라즈마 프로세싱 챔버들에 관한 것이며, 보다 구체적으로 프로세싱되는 표면의 총 면적보다 작은 프로세싱 면적들을 갖는 플라즈마 반응 챔버들을 위한 방법들, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
도 1a는 통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 의 측면도이다. 도 1b는 통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 에서 프로세싱되는 기판 (102) 의 평면도이다. 통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 상단 전극 (104), 및 프로세싱되는 기판을 지지하는 하단 전극 (106) 을 포함한다. 상단 전극 (104) 은 통상적으로 다수의 유입 포트들 (ports) (109) 을 갖는 샤워헤드 타입 전극이다. 다수의 유입 포트들 (109) 은 프로세스 가스들 (110) 이 프로세싱 챔버 (100) 내에서 이 챔버의 폭에 걸쳐서 있게 한다.
통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버 (100) 는 라운드형 (round) 평면형 기판들을 프로세싱하는데 사용된다. 통상적인 프로세스들은 유전체 에칭 프로세스 및 다른 에칭 프로세스이다. 이러한 플라즈마 반응기들은 통상적으로 중성 종들의 내재적 중앙-대-에지 불균일성을 경험한다.
이러한 중성 종들의 내재적 중앙-대-에지 불균일성은 기판의 에지에서 존재하는 플로우 속도, 유효 가스 잔류 시간, 및 가스 화학 조성에 비하여, 기판의 중앙에서 존재하는 플로우 속도, 유효 가스 잔류 시간, 및 가스 화학 조성 중 하나 이상에서의 차이로 인해서 발생한다. 가스 화학 조성은 주입된 가스 혼합물들의 조성 및 플로우; 가스상 (gas-phase) 해리, 교환 및 재결합 반응들; 및 표면 매개된 에칭으로부터의 재결합 산물 및 부산물에 의해서 영향을 받을 수 있다.
예시적으로, 프로세스 가스들이 프로세싱 챔버의 폭에 걸쳐서 도입된 때에, 플라즈마 (112) 가 상단 전극 (104) 과 하단 전극 (106) 간에서 형성된다. 플라즈마 부산물들 (118) 은 가스상에서의 플라즈마 라디칼들 및 중성들의 반응 및/또는 이들의 기판 (102) 의 표면과의 반응에 의해서 형성된다. 플라즈마 부산물들 (118) 은 기판의 측들 (sides) 로 이송되고 여기서 플라즈마를 나가며 결국에는 펌프들 (108) 에 의해서 챔버로부터 제거된다. 플라즈마 부산물들은 하나 이상의 해리 반응들 (예를 들어서, CF4 + e-→ CF3 + F + e-) 및/또는 하나 이상의 이온화들 (예를 들어서, CF4 + e-→ CF3+ + F) 및/또는 하나 이상의 여기들 (예를 들어서, Ar + e-→ Ar* + e-) 및/또는 하나 이상의 어태치먼트 (attachments) (예를 들어서, CF4 + e-→ CF3 + F-) 및/또눈 하나 이상의 바어너리 반응들 (binary reactions) (예를 들어서, CF3 + H→ CF2 + HF) 로부터의 산물들을 포함할 수 있다.
플라즈마 부산물들 (118) 은 또한 SiF2, SiF4, CO, C02, 및 CN을 포함하는 기판 에칭 부산물들을 포함할 수 있다. 에칭 부산물들은 다른 종들을 형성하도록 플라즈마 (112) 내에서 해리 및 반응할 수 있다.
재결합이 또한 플라즈마 프로세싱 동안에 발생한다. 재결합은 단일 분자, 재결합 산물 (120) 을 형성하도록 2 개의 중성 종들이 결합되는 화학적 반응이다. 재결합은 통상적으로 플라즈마 (112) 로부터의 중성 종들 및 라디칼들이 상단 전극 (104) 의 하단 표면와 같은 표면들에서 상호작용할 때에 발생한다. 재결합 산물 (120) 은 플라즈마 부산물 (118) 과 마찬가지로, 기판 (102) 의 측 (side) 으로부터 펌프 (108) 로 이송 제거될 수 있다. 플라즈마 재결합 산물 (120) 은 하나 이상의 벽 또는 표면 바이너리 반응들 (예를 들어서, F + CF→ CF2, 및/또는 H + H→ H2, 및/또는 O + 0→ 02, 및/또는 N + N→ N2) 으로부터 발생할 수 있다. 플라즈마-표면 상호작용들은 또한 챔버 (100) 의 내측 표면 또는 벽 상의 막들의 증착을 포함할 수 있으며, CFx 라디칼들은 폴리머 막을 증착할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 명료성을 위해서. 플라즈마 부산물들은 기판 (102) 의 일 측으로부터 제거되고 재결합 산물 (120) 은 기판 (102) 의 대향 측으로부터 제거되는 것이 주목되어야 한다. 실제의 경우에, 재결합 산물 (120) 및 플라즈마 부산물 (118) 은 서로 혼합되고 기판 (102) 의 양 측들로부터 펌프들 (108) 로 제거된다는 것을 본 기술 분야의 당업자는 이해할 것이다.
플라즈마 프로세싱 동안에, 화학적 종들의 농도들은 기판 (102) 의 중앙으로부터 기판 (102) 의 에지로 변한다. 이 종들은 재결합 산물 (120), 플라즈마 부산물 (118) 및 개질되지 않은 (unmodified) 주입된 가스들을 포함한다. 화학 종분화 (chemical speciation) 에서의 이러한 불균일성 및 기판 표면 온도, 이온 플럭스, 이온 에너지 등과 같은 다른 가능한 불균일성 조건들로 인해서, 구조체 내의 목표 막의 에칭과 같은, 기판의 유효 플라즈마 프로세싱은 기판 (102) 의 중앙으로부터 에지까지 변할 수 있다.
예시적으로, 플라즈마 라디칼 종들은 기판 (102) 의 중앙 부분 (102A) 위에서 플라즈마 프로세싱 영역 (114A 및 116A) 내에서 기판 (102) 의 중앙에서 가장 집중될 수 있다. 또한, 플라즈마 라디칼 종들은 기판 (102) 의 중간 부분 (102B) 위에서 중간의 플라즈마 프로세싱 영역 (114B 및 116B) 내에서 약간 덜 집중될 수 있다. 또한, 플라즈마 라디칼의 농도는 기판 (102) 의 에지 부분 (102C) 위에서 에지 플라즈마 프로세싱 영역 (114C 및 116C) 내에서 가장 덜 집중될 수 있다.
따라서, 본 실례에서, 국부적 라디칼 밀도가 플라즈마-유도된 에칭 레이트를 제어하면, 기판 (102) 의 중앙 부분 (102A) 위에서 중앙 플라즈마 프로세싱 영역 (114A 및 116A) 내에서 가장 높은 에칭 레이트는 발생하며, 기판 (102) 의 중간 부분 (102B) 위에서 중간의 플라즈마 프로세싱 영역 (114B 및 116B) 내에서 다소 낮은 에칭 레이트가 발생하고, 기판 (102) 의 에지 부분 (102C) 위에서 에지 플라즈마 프로세싱 영역 (114C 및 116C) 내에서 매우 더 낮은 에칭 레이트가 발생한다. 이로써, 프로세싱 후에 기판 (102) 막 두께의 중앙-대-에지 불균일성이 초래될 수 있다. 에칭 레이트 및 증착 레이트에서의 라디칼 편차는 웨이퍼들과 같은 라운드형 편평한 기판들에 적용되는 상업적인 플라즈마 프로세싱 시스템들에서 통상적인 문제들이다.
이러한 중앙-대-에지 불균일성은 매우 큰 종횡비를 갖는 소형 체적 제품 플라즈마 프로세싱 챔버들에서 악화된다. 예를 들어서, 매우 큰 종횡 비는 기판의 폭 W이 플라즈마 프로세싱 영역의 높이 H의 약 4 배 이상인 경우로서 규정된다. 플라즈마 프로세싱 영역의 매우 큰 종횡비는 중성 종들을 혼합시키기 위한 가스상 확산의 수행성을 제약하며 따라서 플라즈마 프로세싱 영역들 (114A 내지 116C) 내에서의 플라즈마 부산물 (118) 및 재결합 산물 (120) 의 불균일성을 악화시키는 경향이 있다.
종성 종들의 이러한 중앙-대-에지 불균일성이 오직 중앙-대-에지 프로세스 불균일성의 원인이지는 않지만, 수많은 유전체 에칭 애플리케이션들에서, 이는 불균일성에 크게 기여한다. 구체적으로, 게이트 또는 비트라인 마스크 개방, 로우-k 막들에 걸친 포토레지스트 (PR) 스트리핑 (strip), 매우 선택적인 컨택트/셀 및 듀얼-다마신 (DD) 비아 에칭과 같은 중성종-민감한 프로세스는 이러한 효과들에 특히 민감할 수 있다. 유사한 문제들이 웨이퍼 유전체 에칭에서 사용되는 것들 이외에, 다른 평행-플레이트 플라즈마 반응기들에서 적용될 수 있다.
전술한 바를 고려하면, 플라즈마 에칭 프로세스에서 중앙-대-에지 화학적 종들 균일성을 개선하는 것이 필요하다.
넓게 말하자면, 본 발명은 개선된 평행 플레이트 플라즈마 프로세싱 챔버를 제공함으로써 상기 필요들을 만족시킨다. 본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 컴퓨터 판독가능한 매체, 또는 디바이스를 포함하여 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 창의적인 실시예들이 이하에서 기술된다.
일 실시예는 플라즈마 프로세스 챔버를 제공하며, 이 챔버는 플라즈마 프로세스 챔버는 상단 전극; 및 상기 상단 전극에 대향 배치된 하단 전극을 포함하며, 상기 하단 전극은 기판을 지지할 수 있다. 플라즈마 프로세스 챔버는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 을 규정하는 플라즈마 컨테인먼트 구조체를 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판의 전체 표면보다 작다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 상기 기판에 대해서 회전하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판에 대한 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체의 상기 회전 전체에 걸쳐서 상기 기판의 중앙 지점 (center point) 을 포함한다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 다수의 갭들을 포함한다. 펌핑된 진공 영역이 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들에 연결된다.
상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 컨테인먼트 링 및 내측 컨테인먼트부 (inner containment) 를 포함할 수 있다. 상기 상단 전극은 상단 전극 바이어스 전위에 접속되며, 상기 하단 전극은 하단 전극 바이어스 전위에 접속될 수 있다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 하나 이상의 프로세스 가스의 보다 높은 제 1 압력 및 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 보다 낮은 제 2 압력을 결정할 수 있다. 상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력의 적어도 2 배일 수 있다.
상기 상단 전극은 적어도 하나의 프로세스 가스 소스에 연결되고, 상기 상단 전극은 복수의 가스 유입 포트들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 가스 유입 포트들 중 제 1 부분은 개방되고 상기 복수의 가스 유입 포트들 중 제 2 부분은 폐쇄되며, 상기 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내에 배치되며, 상기 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에 배치될 수 있다.
상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들의 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체와 상기 하단 전극 간에 형성될 수 있다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들의 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내에 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 내측 컨테인먼트부 연장부를 더 포함하며, 상기 내측 컨테인먼트부 연장부는 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체로부터 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에서 상기 상단 전극와 상기 하단 전극 간에서 연장될 수 있다. 상기 플라즈마 프로세스 챔버는 상기 플라즈마 프로세스 챔버에 연결된 통합형 시스템 제어기를 포함하는 통합형 시스템 (integrated system) 내에 포함되며, 상기 통합형 시스템 제어기는, 사용자 인터페이스; 상기 플라즈마 프로세스 챔버를 모니터링 및 제어하기 위한 로직; 및 상기 플라즈마 프로세스 챔버로부터의 데이터를 수집, 저장, 디스플레이 및 분석하기 위한 로직을 포함할 수 있다.
다른 실시예는 플라즈마 프로세스 챔버를 제공하며, 이 챔버는 상단 전극; 및 상기 상단 전극에 대향 배치된 하단 전극을 포함하며, 상기 하단 전극은 기판을 지지할 수 있다. 플라즈마 프로세스 챔버는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 을 규정하는 플라즈마 컨테인먼트 구조체를 더 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판의 전체 표면보다 작으며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 상기 기판에 대해서 회전하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판에 대한 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체의 상기 회전 전체에 걸쳐서 상기 기판의 중앙 지점 (center point) 을 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함한다. 플라즈마 프로세스 챔버는 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 복수의 갭들을 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 하나 이상의 프로세스 가스의 보다 높은 제 1 압력 및 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 보다 낮은 제 2 압력을 결정할 수 있다. 진공 소스가 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들에 연결될 수 있다.
또 다른 실시예는 기판을 프로세싱하는 방법을 제공하며, 이 방법은 기판을 프로세싱 챔버 내에 로딩하는 단계르 포함하며, 상기 기판은 하단 전극 상에 지지되며, 상기 프로세싱 챔버는 상기 하단 전극와 대향하는 상단 전극을 포함한다. 이 방법은 상기 기판의 표면의 선택된 부분의 플라즈마 컨테인먼트 영역을 규정하도록 상기 기판의 표면의 상기 선택된 부분에 걸쳐서 플라즈마 컨테인먼트 구조체를 배치하는 단계, 및 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내로 하나 이상의 프로세스 가스를 주입하는 단계를 포함한다. 상기 상단 전극 및 상기 하단 전극이 바이어스된다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역으로부터 프로세스 부산물들이 배출된다. 상기 기판의 전체 표면에 걸쳐서 선택적으로 이동하도록 상기 기판에 대해서 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역이 이동된다.
상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 상기 적어도 프로세스 가스의 제 1 압력은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 제 2 압력의 적어도 2 배이다. 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 내측 컨테인먼트부 연장부를 더 포함하며, 상기 내측 컨테인먼트부 연장부는 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체로부터 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에서 상기 상단 전극와 상기 하단 전극 간에서 연장된다.
상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함한다. 상기 상단 전극은 적어도 하나의 프로세스 가스 소스에 연결되며, 상기 상단 전극은 복수의 유입 포트들을 포함하며, 상기 복수의 유입 포트들 중 제 1 부분은 개방되고 상기 복수의 유입 포트들 중 제 2 부분은 폐쇄되며, 상기 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내에 배치되며, 상기 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에 배치된다.
상기 상단 전극 바이어스 전위 및 상기 하단 전극 바이어스 전위 중 적어도 하나는 오직 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 각각의 상단 전극 및 하단 전극에 인가된다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들이 본 발명의 원리를 예시적으로 설명하는 다음의 상세한 설명 부분을 첨부 도면들과 함께 취함으로써 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여서 다음의 상세한 설명에 의해서 용이하게 이해될 것이다.
도 1a는 통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버의 측면도이다.
도 1b는 통상적인 평행-플레이트 용량성 플라즈마 프로세싱 챔버에서 프로세싱되는 기판의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 측 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버의 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버의 평면도이다.
도 2d는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 사시도이다.
도 2e는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버의 평면도이다.
도 2f는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버의 평면도이다.
도 2g는 본 발명의 실시예에 따른, 프로세싱 챔버의 전기적 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 측 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버의 평면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 측 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버의 방법 동작들의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버들 중 하나 이상을 포함하는 통합형 시스템의 블록도이다.
개선된 평행 플레이트 플라즈마 프로세싱 챔버에 대한 몇몇 예시적인 실시예들이 이제 기술된다. 본 발명은 본 명세서에서 제시된 특정 세부사항 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명은 평행-플레이트 웨이퍼 에칭 시에 통상적으로 사용되는 원형 대칭성을 제거함으로써 중성 종들 밀도들에서의 중앙-대-에지 차를 저감시킨다. 반응기의 일 웨지-형상 (wedge-shaped) 영역에서, 웨이퍼가 예를 들어서 용량성 방전 플라즈마와 같은 플라즈마에 의해서 프로세싱된다. 이 웨지는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 으로 지칭된다. 이 컨테인먼트 영역 외측의 프로세싱 챔버의 대응하는 (complementary) 웨지 또는 부분에서는, 어떠한 플라즈마도 존재하지 않거나 거의 존재하지 않으며, 이로써 이 "비-에칭" 영역에서의 기판 프로세싱의 정도는 상기 컨테인먼트 영역에 비해서 최소가 된다. 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 프로세싱 챔버의 부분은 배출물을 위한 효율적인 가스 전달 경로를 제공한다. 이 영역이 언제나 기판의 중앙 영역에 근접하게 구성되기 때문에, 이 중앙으로부터의 가스들의 효과적인 펌핑도가 통상적인 원형 플라즈마 구성에 비해서 증가한다. 플라즈마 컨테인먼트 영역 내에 있지만 이 컨테인먼트 영역의 선단 근처에 있는 기판의 중앙 영역은 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 기판의 에지 근처의 영역만큼 거의 효율적으로 펌핑된다. 이러한 개선된 중앙 영역 가스 제거는 라운드형 평면형 기판들에 대한 통상적인 평행-플레이트 기하구조에서의 중앙 펌핑의 내재적인 불균일성을 실질적으로 균일하게 할 수 있다. 기판 및/또는 웨지-기반 상부 하드웨어는 기판의 모든 구역들이 일 사이클 동안에 실질적으로 동일한 회수로 플라즈마에 노출되도록 보장하기 위해서 회전될 수 있으며, 이로써 다수의 회전들에 걸쳐서 평균될 때에, 방위각적으로 균일한 프로세스 결과들을 제공할 수 있다.
에칭 영역은 원 (circle) 의 약 270도보다 큰 영역을 둘러싸는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (즉, 웨지) 을 가질 수 있다. 이는 종래 기술에 비하여서 합리적으로 높은 프로세싱 레이트를 보장한다. 플라즈마 컨테인먼트 영역의 외측에 있는, 플라즈마 프로세싱 챔버의 부분 내의 대응하는 비-에칭 영역은 이 비-에칭 영역으로부터 플라즈마를 배제하도록 방사상 경계들 모두를 따라서 있는 플라즈마 컨테인먼트부 (plasma confinement) 를 포함할 것이다.
플라즈마 컨테인먼트 영역으로부터 비-에칭 영역으로의 가스 이송은 컨테인먼트 구조체를둘러서 그리고 이를 통해서 제공된다. 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 이하에서 상세하게 기술될 바와 같이 플라즈마를 배제하면셔 상당한 가스 전달을 가능하게 한다. 기판의 에지에 비해서, 기판의 중앙 근처 (예를 들어서, 비-에칭 웨지의 선단) 에서의 가스 제거는 비-에칭 웨지의 선단 근처의 상부 표면 내에 있으면서 진공 펌프로 이어지는 펌핑-배출 포트 (pump-out port) 를 포함시킴으로써 증진될 수 있다.
기판과 상단 표면 간의 갭의 방사상 변화치 및 방위각 변화치는 컨테인먼트 영역 내에서의 최적의 중성 종 균일성을 전달하도록, 가스 전달도 대 반경을 조절하는데 사용될 수 있다. 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 또한 컨테인먼트 구조체 내의 압력과 컨테인먼트 영역 외부의 압력 간의 압력 차를 제공할 수 있다. 이 압력 차는 플라즈마 유지 상태가 컨테인먼트 영역 내에서 존재하는 동안에 비-에칭 영역에서는 비-플라즈마 상태를 유지하는 것을 지원한다.
RF 바이어스 전력이 가핀에 인가되고 상단 전극이 컨테인먼트 영역 내에서 접지될 수 있다. 갭, 압력, 표면 온도, 및 플라즈마 밀도를 포함하는 컨테인먼트 영역의 국부적 상태들은 통상적인 종래 기술 평행-플레이트 플라즈마 반응기들과 유사하게 목표화될 수 있다.
통상적인 평행-플레이트 웨이퍼 프로세싱 또는 임의의 알려진 변경예들에 비해서 보다 균일한 중앙-대-에지 중성 종분화가 생성된다. 통상적으로, 중앙 대 에지 중성 종 균일성을 개선하기 위한 일 방법은 반응기 갭을 증가시키는 것이다. 그러나, 이는 이 문제를 제거하지 못하며, 단지 확산에 의해서 편차를 줄일 뿐이며 통상적으로 플라즈마 균일도 편차를 줄이기 위해서, 플라즈마 밀도가 더 낮아지고, 가스 잔류 시간이 더 길어지는 것과 같은 부정적인 절충이 발생한다.
기판이 프로세스 챔버의 상부 전극에 대해서 움직이는 다른 구성들이 고려될 수 있지만, 본 발명에서는, 기판 상의 모든 지점들이 실질적으로 동일한 시간 양 동안에 플라즈마에 노출된다. 이는 웨지 형상 및 기판 및/또는 컨테인먼트 (containment) 구조체의 회전에서 따라온다.
본 발명은 라인에 수직인 선형 움직임을 갖는 라인 형상 플라즈마 소스들에 비해서 우수한데, 그 이유는 기판이 플라즈마 라인에 걸쳐서 스캐닝하는 동안에 프로세싱된 영역의 폭이 변할 때에 가능한 플라즈마 로딩 (loading) 불균일성을 피하기 때문이다. 본 발명은 상단 플레이트 내에 펌핑 포트들을 부가하는 통상적인 평행-플레이트 기판 프로세싱 방식들보다 우수한데, 그 이유는 이 통상적인 방식은 펌프 포트들 근처에서 따라오는 플라즈마 및 중성종 불균일성으로 이어지며, 펌프 포트들 근처에서의 플라즈마 한정을 요구하기 때문이다. 본 발명의 방식은 이러한 문제를, 프로세스 챔버의 컨테인먼트 영역이 실질적으로 균일한 플라즈마 및 중성종 분위기를 갖고 상단부에서 국부적인 하드웨어 효과들이 존재하지 않음으로써, 피할 수 있다. 또한, 본 발명은 상단 하드웨어 내의 선택적인 펌핑-배출 포트들로부터 플라즈마 컨테인먼트부를 분리하므로 양 기능의 엔지니어링을 단순화시킬 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (200) 의 측 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (200) 는 컨테인먼트 구조체 (containment structure) 를 포함한다. 이 컨테인먼트 구조체는 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 포함한다. 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 기판 (102) 의 표면의 선택된 부분 (102E) 에 걸쳐서 플라즈마 (201) 를 한정한다. 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 임의의 적합한 유전체 재료들 (예를 들어서, 세라믹, 실리콘 이산화물, 석영 등) 및 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다.
플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 은 기판 (102) 의 에지에 실질적으로 근접하며 기판의 에지와 컨테인먼트 링 간에 오직 상대적으로 작은 갭 (203) 을 남긴다. 갭 (203) 은 약 0.2 mm 와 약 4 mm 간에 있다. 이로써, 플라즈마 부산물들 (118) 및 재결합 부산물 (120) 이 플라즈마 프로세싱 영역으로부터 상대적으로 작은 갭 (203) 을 통해서 펌프들 (108) 로 빠져나간다.
플라즈마 (201) 는 내측 컨테인먼트부 (204) 와 컨테인먼트 링 (202) 간에서 한정된다. 내측 컨테인먼트부 (204) 는 플라즈마 (201) 가 기판 (102) 의 나머지 표면 구역 (102F) 에 걸쳐서 형성되는 것을 방지한다. 내측 컨테인먼트부 (204) 는 내측 컨테인먼트부와 상단 전극 (104) 간에서 그리고 내측 컨테인먼트부와 기판 (102) 의 표면 간에서 적어도 하나의 갭 (205A,205B) 을 제공한다. 갭 (205A,205B) 은 약 0.3 mm 내지 약 6 mm 간에 있을 수 있다. 이로써, 플라즈마 부산물들 (118) 및 재결합 부산물 (120) 이 플라즈마 프로세싱 영역으로부터 상대적으로 작은 갭들 (205A,205B) 을 통해서 그리고 높은 가스 전달 경로 (216) 를 통해서 펌프들 (108) 로 빠져나간다.
컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 프로세스 가스 (110) 를 집중시키고 따라서 플라즈마 (201) 가 지지될 수 있는 위치를 결정한다. 프로세스 가스들 (110) 의 최소의 농도 및/또는 압력이 플라즈마 (201) 가 상단 전극 (104) 과 하단 전극 (106) 간에서 지지될 수 있기 이전에 필요하다. 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내의 압력은 이 컨테인먼트 영역 외측의 프로세스 챔버 (200) 의 나머지 부분 (216) 의 압력의 대략 적어도 2 배이다.
플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 및 상대적으로 작은 갭들 (203, 205A, 205B) 내로의 프로세스 가스들의 플로우 레이트들의 조합은 프로세스 챔버 (200) 의 플라즈마 컨테인먼트 영역과 나머지 영역 간의 압력 차를 유지한다. 이 압력 차로 인해서, 플라즈마 (201) 는 오직 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에서만 지지될 수 있다. 따라서, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 외측의 프로세스 챔버 (200) 의 부분 (216) 내에서는 어떠한 플라즈마도 존재하지 않을 것인데, 그 이유는 프로세스 가스들 (110) 은 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 외측에서는 플라즈마를 지지할 정도로 충분한 농도로 존재하지 않기 때문이다.
플라즈마 (201) 는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 으로 또한 한정되는데, 그 이유는 프로세스 가스들 (110') 이 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 외측의 프로세스 챔버 (200) 의 부분 (216) 내로 유동하는 것이 실질적으로 중지되기 때문이다. 따라서, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 외측의 프로세스 챔버 (200) 의 부분 (216) 내에서는 프로세스 가스들의 불충분한 농도가 존재한다. 상단 전극은 프로세스 가스들 (110') 의 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 외측의 프로세스 챔버 (200) 의 부분 (216) 으로의 흐름을 제어 또는 정지하기 위한 하나 이상의 밸브들 및/또는 매니폴드 시스템 (미도시) 을 포함할 수 있다.
플라즈마 (201) 는 또한 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 으로 한정되는데, 그 이유는 상단 전극 (104) 및 하단 전극 (106) 중 하나 또는 둘이 선택적으로 바이어스될 수 있기 때문이다. 예를 들어서, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에 포함된 상단 전극 (104) 의 부분만이 바이어스되고, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에 포함되지 않은 상단 전극 (104) 의 나머지 부분은 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측에서의 플라즈마의 형성을 방지하도록 바이어스되지 않거나 상이한 방식으로 바어어스될 수 있다. 마찬가지로, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에 포함된 하단 전극 (106) 의 부분만이 바이어스되고, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에 포함되지 않은 하단 전극 (106) 의 나머지 부분은 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측에서의 플라즈마의 형성을 방지하도록 바이어스되지 않거나 상이한 방식으로 바어어스될 수 있다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극 (104) 이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버 (200) 의 평면도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 (200) 는 약 180도의 컨테인먼트 각도 (containment angle) (212) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱 영역을 포함하는 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 갖는다. 약 180 도의 컨테인먼트 각도 (212) 는 기판 (102) 의 표면의 절반보다 근소하게 큰 부분 (102E) 을 선택한다.
플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 기판 (102) 의 표면에 대해서 움직일 수 있다. 예를 들어서, 플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 일 방향 또는 양 방향 (210A, 210B) 으로 기판 (102) 의 표면에 대해서 회전할 수 있다. 이와 달리, 기판 (102) 이 플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 에 대해서 회전할 수 있다. 이와 달리, 기판 (102) 과 플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 이 서로에 대해서 회전할 수 있다.
기판 (102) 의 표면에 걸쳐서 내측 컨테인먼트부 (204) 를 움직이는 것은 움직임의 전체 사이클 동안에 기판 (102) 의 전체 표면의 플라즈마 프로세싱을 가능하게 한다. 기판 (102) 의 중앙 (102d) 은, 플라즈마 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 가 기판 (102) 의 표면에 대해서 움직일 때에, 플라즈마 프로세싱 영역 내에서 유지된다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극 (104) 이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버 (200') 의 평면도이다. 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (200') 의 사시도이다. 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 (200') 는 약 90도의 컨테인먼트 각도 (containment angle) (212) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱 영역을 포함하는 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 갖는다.
도 2e는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극 (104) 이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버 (200'') 의 평면도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (200'') 는 약 90도보다 작은, 예를 들어서, 약 30도보다 작은 각도와 약 90도 간의 컨테인먼트 각도 (containment angle) (212) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱 영역을 포함하는 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 갖는다.
도 2f는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극 (104) 이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버 (200''') 의 평면도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (200''') 는 약 180도보다 크고 360도보다 작은, 예를 들어서, 약 180도와 약 330도보다 큰 각도 간의 컨테인먼트 각도 (containment angle) (212) 에 걸쳐서 플라즈마 프로세싱 영역을 포함하는 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 갖는다. 다양한 실시예들에서, 컨테인먼트 각도 (212) 는 약 30도보다 작은 각도와 약 330도보다 큰 각도 간에 있을 수 있다.
도 2g는 본 발명의 실시예에 따른, 프로세싱 챔버 (200) 의 전기적 개략도이다. S1은 상단 전극 (104) 에 인가되는 바이어스 신호이다. S2는 하단 전극 (106) 에 인가되는 바이어스 신호이다. 커패시터 C1는 통상적인 조건들에서 용량성 부하와 유사하게 거동할 수 있는 플라즈마 (201) 의 유효 커패시턴스를 나타낸다. 커패시터 C2는 플라즈마 (201) 컨테인먼트 영역 (214) 외측의 상단 전극 (104) 과 하단 전극 (106) 간의 커패시턴스를 나타낸다. 커패시터 C1와 커패시터 C2는 내측 컨테인먼트부 (214) 에 의해서 서로 분리된다. 플라즈마 (201) 의 커패시턴스 C1는 커패시터 C2의 커패시턴스보다 매우 큰데, 그 이유는 커패시턴스 C2가 주로 챔버 갭에 의해서 결정되는 반면에, 커패시턴스 C1는 주로 챔버 갭보다 매우 작은 폭들을 갖는, 직렬로 된 상단 플라즈마 시스 (sheath) 및 하단 플라즈마 시스에 의해서 결정되기 때문이다. 이로써, 커패시터 C1의 임피던스는 커패시터 C2의 임피던스보다 작다. 따라서, 상단 전극 (104) 과 하단 전극 (106) 간의 전류 흐름 벌크는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내의 플라즈마 (201) 를 통해서이다. 이는 공급된 전류의 효율적인 사용을 보장한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (300) 의 측 단면도이다. 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른, 상단 전극 (104) 이 도시되지 않은 플라즈마 프로세싱 챔버 (300) 의 평면도이다. 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (300) 의 사시도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (300) 는 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 를 갖는다. 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 는 기판 (102) 의 표면의 선택된 부분 (102E) 에 걸쳐서 플라즈마 (201) 를 한정한다. 내측 컨테인먼트부 (204) 는 내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 를 포함한다.
내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 는 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 으로부터 외측으로 기판 (102) 의 나머지 부분에 걸쳐서 실질적으로 연장된다. 내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 는 기판 (102) 의 나머지 부분에 걸쳐서 플라즈마의 형성을 더 방지한다. 내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 는 도시된 바와 같이 라운드형 단부 (302A) 와 같은 가스 전달도 개선형 형상들을 가질 수 있으며, 다른 테이퍼형, 곡선형, 및/또는 맞춤형이 사용되어서 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 으로부터의 가스들 (118,120) 의 흐름을 개선시킬 수 있다. 내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 는 플라즈마 형성을 방지하는데 필요할 정도라만 임의의 두께 (306) 를 가질 수 있다. 예를 들어서, 내측 컨테인먼트부 연장부 (302) 는 챔버 갭 (플라즈마 프로세싱 영역의 높이 H) 의 약 20 퍼센트와 약 80 퍼센트 간의 두께 (306) 를 가질 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (400) 의 측 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버 (400) 는 에지 컨테인먼트 링 (402) 및 내측 컨테인먼트부 (404) 를 갖는다. 에지 컨테인먼트 링 (202) 및 내측 컨테인먼트부 (204) 와 관련하여서 상술한 바와 같이, 에지 컨테인먼트 링 (402) 및 내측 컨테인먼트부 (404) 는 기판 (102) 의 표면의 선택된 부분 (102E) 에 걸친 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내로 플라즈마 (201) 를 한정한다.
내측 컨테인먼트부 (404) 는 보다 얇은 여러 층들의 컨테인먼트 요소들로 형성될 수 있다. 내측 컨테인먼트부 (404) 의 요소들 간에 목표된 스페이서들 (미도시) 을 설치함으로써 목표하는 크기 및 개수의 갭들 (405) 이 내측 컨테인먼트부 (404) 의 요소들 간에 선택적으로 형성될 수 있다.
마찬가지로, 에지 컨테인먼트 링 (402) 도 보다 얇은 여러 층들의 컨테인먼트 요소들로 형성될 수 있다. 에지 컨테인먼트 링 (402) 의 요소들 간에 목표된 스페이서들 (미도시) 을 설치함으로써 목표하는 크기 및 개수의 갭들 (403) 이 에지 컨테인먼트 링 (402) 의 요소들 간에 선택적으로 형성될 수 있다. 예를 들어서 갭들 (403,405) 은 약 0.2 mm와 약 3 mm 간에 있을 수 있다.
플라즈마 부산물 (118) 및 재결합 산물 (120) 은 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 으로부터 갭들 (403,405) 을 통해서 펌프들 (108) 로 이동한다. 갭들 (403,405) 의 크기 및 개수는 프로세싱 챔버 (400) 의 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 과 나머지 부분 간의 압력 차를 제어하도록 선택될 수 있다. 에지 컨테인먼트 링 (402) 및 내측 컨테인먼트부 (404) 각각에 1 개 내지 6 개의 갭들 (403,405) 이 존재할 수 있다. 에지 컨테인먼트 링 (402) 이 내측 컨테인먼트부 (404) 보다 많은 개수 또는 보다 적은 개수의 갭들을 가질 수 있다. 에지 컨테인먼트 링 (402) 내의 갭들 (403) 은 내측 컨테인먼트부 (404) 내의 갭들 (405) 과 정렬되거나 오프셋될 수 있다. 에지 컨테인먼트 링 (402) 및 내측 컨테인먼트부 (404) 내의 갭들 (403,405) 각각은 상이한 크기 또는 동일한 크기일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버 (200, 200', 200'', 200''', 300, 400) 의 방법 동작들의 흐름도이다. 본 명세서에서 예시되는 동작들을 예시적이며, 따라서 몇몇 동작들은 하위-동작들을 가질 수 있으며, 다른 경우에서는, 본 명세서에서 기술된 특정 동작들은 예시된 동작들 내에 포함되지 않을 수도 있음이 이해되어야 한다. 이를 염두해두고, 방법 동작들 (500) 이 이제 기술된다.
동작 (505) 에서, 기판 (102) 이 프로세싱 챔버 (200) 내에 로딩된다. 동작 (510) 에서, 플라즈마 컨테인먼트 링 (202,402) 및 내측 컨테인먼트부 (204,204A,204B,404) 가 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 을 규정하도록 기판 (102) 의 선택된 부분에 걸쳐서 배치된다. 기판 (102) 의 선택된 부분은 기판의 전체 표면보다 작다.
동작 (515) 에서, 프로세스 가스들이 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내로 주입된다. 동작 (520) 에서, 상단 전극 (104) 및/또는 하단 전극 (106) 이 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 내에서 플라즈마 (201) 를 형성하도록 바이어스된다.
동작 (525) 에서, 플라즈마 프로세스 부산물들이 플라즈마 컨테인먼트 링 (202,402) 및 내측 컨테인먼트부 (204,204A,204B,404) 주변으로 또는 이를 통해서 펌프들 (108) 로 배출된다.
동작 (530) 에서, 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 이 기판의 전체 표면에 걸쳐서 이동하도록 플라즈마 컨테인먼트 링 (202,402) 및 내측 컨테인먼트부 (204,204A,204B,404) 가 기판 (102) 에 대해서 회전한다.
총 프로세스 시간은 기판 (102) 의 표면에 대한 플라즈마 컨테인먼트 영역 (214) 의 회전 주기들의 적분 값이다. 여기서, T (총 프로세스 시간) = n × T (주기). 에칭 시간은 T (총 프로세스 시간) >> T (주기) 를 유지하게 조절될 수 있으며, n이 클수록 에칭 시간의 보다 세밀한 조절을 제공한다. T (총 프로세스 시간)은 애플리케이션마다 변할 수 있다. 예를 들어서, 이 시간은 약 20 초보다 작은 시간과 약 600 초보다 많은 시간 간에 있을 수 있다. 그러나, T (주기) 가 크면 과잉 각 모멘텀 또는 마찰력 등과 같은 기계적 사항들을 떨어뜨릴 수 있다. 예를 들어서, T (주기) 는 약 0.1 초보다 큰 시간과 약 5.0 초보다 작은 시간 간에 있을 수 있다. 다른 실례에서, T (주기) 는 약 0.2 초보다 큰 시간과 약 2.0 초보다 작은 시간 간에 있을 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 플라즈마 프로세싱 챔버들 (200, 200', 200'', 200''', 300, 400) 중 하나 이상을 포함하는 통합형 시스템 (600) 의 블록도이다. 통합형 시스템 (600) 은 플라즈마 프로세싱 챔버들 (200, 200', 200'', 200''', 300, 400) 중 하나 이상 및 이 프로세싱 챔버(들)에 연결된 통합형 시스템 제어기 (610) 를 포함한다. 통합형 시스템 제어기 (610) 는 사용자 인터페이스 (614) 를 포함하거나 (무선 또는 유선 네트워크 (612) 를 통해서) 인터페이스에 연결된다. 사용자 인터페이스 (614) 는 사용자 판독가능한 출력들 및 표시사항들을 제공하고 사용자 입력들을 수신하고 통합형 시스템 제어기 (610) 로의 사용자 액세스를 제공한다.
통합형 시스템 제어기 (610) 는 특정 목적용 컴퓨터 또는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 통합형 시스템 제어기 (610) 는 플라즈마 챔버(들)에 대한 데이터들 (618) (예를 들어서, 수행 이력, 수행 또는 디펙트 분석, 오퍼레이터 로그 (log) 사항, 및 이력 등) 을 모니터링, 제어, 수집 및 저장하도록 컴퓨터 프로그램 (616) 을 실행시킬 수 있다. 예를 들어서, 통합형 시스템 제어기 (610) 는 수집된 데이터가 그의 동작에 대한 조절을 지시하면 플라즈마 챔버(들) 및 그 내의 컴포넌트들의 동작들 (예를 들어서, 에지 한정 링, 압력, 플로우 레이트, 바이어스 신호, 기판 (102) 의 로딩 및 언로딩 등) 을 조절할 수 있다.
위의 실시예들을 염두하면서, 본 발명은 컴퓨터 시스템들 내에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터 구현형 동작들을 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 동작들은 물리적 정량들의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 정량들은 저장, 전달, 조합, 비교 및 이와 달리 조작될 수 있는 전기적 신호 또는 자기적 신호의 형태를 취할 수 있다. 또한, 수행되는 조작들은 생성, 식별, 결정 또는 비교와 같은 용어들로 또한 지칭된다.
본 발명은 또한 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 컴퓨터 판독가능한 코드 및/또는 로직으로서 실시될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해서 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 실례들은 하드 드라이브, NAS (network attached storage), 로직 회로들, ROM, RAM, CD-ROM, CD-RW, 자기 테이프, 및 다른 광학 데이터 저장 디바이스 및 비광학 데이터 저장 디바이스를 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 배포되는 방식으로 저장 및 실행되도록 네트워크 접속된 컴퓨터 시스템들을 통해서 또한 배포될 수도 있다.
본 발명의 일부를 형성하는 본 명세서에서 기술된 동작들 중 임의의 것은 유용한 머신 동작들이다. 본 발명은 또한 이러한 동작들을 수행하기 위한 장치 또는 디바이스와 관련된다. 장치는 요구되는 목적을 위해서 특별하게 구성되거나, 컴퓨터 내에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해서 선택적으로 활성화 또는 구성될 수 있는 범용 컴퓨터일 수 있다. 특히, 범용 머신들은 본 명세서에서의 교시 사항들에 따라서 기록된 컴퓨터 프로그램들과 함께 사용될 수 있거나, 요구된 동작들을 수행하도록 보다 특정화된 장치를 구성하는 것이 보다 편리할 수 있다.
위의 도면들에서 동작들에 의해서 표현된 인스트럭션들은 예시된 순서로 수행될 필요는 없으며 동작들에 의해서 표현되는 프로세싱 모두가 본 발명을 실시하는데 필요하지 않을 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 또한, 위의 도면들 중 임의의 도면에서 기술된 프로세스들은 또한 RAM, ROM 또는 하드 디스크 드라이브 중 임의의 것 또는 이들의 조합 내에 저장된 소프트웨어로 구현될 수도 있다.
전술한 발명은 이해의 명료성을 위해서 어느 정도 세부적으로 기술되었지만, 특정 변경 및 수정이 첨부된 청구범위 내에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이면서 비한정적으로 해석되어야 하며 본 발명은 본 명세서에서 주어진 세부사항들로 한정되지 않으며 첨부된 청구항의 범위 및 균등 범위 내에서 수정될 수 있다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 프로세스 챔버로서,
    상단 전극;
    상기 상단 전극에 대향 배치된 하단 전극으로서, 상기 하단 전극은 기판을 지지할 수 있는, 상기 하단 전극;
    플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 을 규정하는 플라즈마 컨테인먼트 구조체로서, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판의 전체 표면보다 작으며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 상기 기판에 대해서 회전하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판에 대한 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체의 상기 회전 전체에 걸쳐서 상기 기판의 중앙 지점 (center point) 을 포함하는, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체;
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 복수의 갭들; 및
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들에 연결된 진공 소스를 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 컨테인먼트 링 및 내측 컨테인먼트부 (inner containment) 를 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단 전극은 상단 전극 바이어스 전위에 접속되며,
    상기 하단 전극은 하단 전극 바이어스 전위에 접속되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상단 전극 바이어스 전위 및 상기 하단 전극 바이어스 전위 중 적어도 하나는 오직 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 각각의 상단 전극 및 하단 전극에 인가되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 하나 이상의 프로세스 가스의 보다 높은 제 1 압력 및 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 보다 낮은 제 2 압력을 결정하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력의 적어도 2 배인,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상단 전극은 적어도 하나의 프로세스 가스 소스에 연결되고,
    상기 상단 전극은 복수의 가스 유입 포트들을 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 유입 포트들 중 제 1 부분은 개방되고 상기 복수의 가스 유입 포트들 중 제 2 부분은 폐쇄되며,
    상기 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내에 배치되며,
    상기 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에 배치되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들의 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체와 상기 하단 전극 간에 형성되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들의 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내에 형성되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 내측 컨테인먼트부 연장부를 더 포함하며,
    상기 내측 컨테인먼트부 연장부는 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체로부터 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에서 상기 상단 전극와 상기 하단 전극 간에서 연장되는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 프로세스 챔버는 상기 플라즈마 프로세스 챔버에 연결된 통합형 시스템 제어기를 포함하는 통합형 시스템 (integrated system) 내에 포함되며,
    상기 통합형 시스템 제어기는,
    사용자 인터페이스;
    상기 플라즈마 프로세스 챔버를 모니터링 및 제어하기 위한 로직; 및
    상기 플라즈마 프로세스 챔버로부터의 데이터를 수집, 저장, 디스플레이 및 분석하기 위한 로직을 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  14. 플라즈마 프로세스 챔버로서,
    상단 전극;
    상기 상단 전극에 대향 배치된 하단 전극으로서, 상기 하단 전극은 기판을 지지할 수 있는, 상기 하단 전극;
    플라즈마 컨테인먼트 영역 (plasma containmnet region) 을 규정하는 플라즈마 컨테인먼트 구조체로서, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판의 전체 표면보다 작으며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 상기 기판에 대해서 회전하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역은 상기 기판에 대한 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체의 상기 회전 전체에 걸쳐서 상기 기판의 중앙 지점 (center point) 을 포함하며, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함하는, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체;
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 복수의 갭들로서, 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 하나 이상의 프로세스 가스의 보다 높은 제 1 압력 및 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 보다 낮은 제 2 압력을 결정하는, 상기 복수의 갭들; 및
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체 내의 상기 복수의 갭들에 연결된 진공 소스를 포함하는,
    플라즈마 프로세스 챔버.
  15. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    기판을 프로세싱 챔버 내에 로딩하는 단계로서, 상기 기판은 하단 전극 상에 지지되며, 상기 프로세싱 챔버는 상기 하단 전극와 대향하는 상단 전극을 포함하는, 상기 기판을 로딩하는 단계;
    상기 기판의 표면의 선택된 부분의 플라즈마 컨테인먼트 영역을 규정하도록 상기 기판의 표면의 상기 선택된 부분에 걸쳐서 플라즈마 컨테인먼트 구조체를 배치하는 단계;
    상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내로 하나 이상의 프로세스 가스를 주입하는 단계;
    상기 상단 전극 및 상기 하단 전극을 바이어스하는 단계;
    상기 플라즈마 컨테인먼트 영역으로부터 프로세스 부산물들을 배출하는 단계; 및
    상기 기판의 전체 표면에 걸쳐서 선택적으로 이동하도록 상기 기판에 대해서 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역을 이동시키는 단계를 포함하는,
    기판 프로세싱 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 상기 적어도 프로세스 가스의 제 1 압력은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분의 제 2 압력의 적어도 2 배인,
    기판 프로세싱 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 내측 컨테인먼트부 연장부를 더 포함하며,
    상기 내측 컨테인먼트부 연장부는 상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체로부터 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에서 상기 상단 전극와 상기 하단 전극 간에서 연장되는,
    기판 프로세싱 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 플라즈마 컨테인먼트 구조체는 약 30 도 내지 약 330 도의 컨테인먼트 각도를 포함하는,
    기판 프로세싱 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 상단 전극은 적어도 하나의 프로세스 가스 소스에 연결되며,
    상기 상단 전극은 복수의 유입 포트들을 포함하며,
    상기 복수의 유입 포트들 중 제 1 부분은 개방되고 상기 복수의 유입 포트들 중 제 2 부분은 폐쇄되며,
    상기 제 1 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내에 배치되며,
    상기 제 2 부분은 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 외측의 상기 플라즈마 프로세스 챔버의 나머지 부분 내에 배치되는,
    기판 프로세싱 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 상단 전극 바이어스 전위 및 상기 하단 전극 바이어스 전위 중 적어도 하나는 오직 상기 플라즈마 컨테인먼트 영역 내의 각각의 상단 전극 및 하단 전극에 인가되는,
    기판 프로세싱 방법.
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