KR20140140514A

KR20140140514A - 반도체 제품을 제조하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20140140514A
Application number: KR1020140065073A
Authority: KR
Inventors: 올리버 안셀; 브라이언 키어난; 토비 제프리; 막심 바르바라
Original assignee: 에스피티에스 테크놀러지스 리미티드
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-12-09
Also published as: CN104217943A; EP2808886A1; JP2014232877A; TW201511069A; TWI654645B; KR102244575B1; US20140352889A1; JP2019110346A; EP2808886B1; JP6559932B2; GB201309583D0; CN104217943B

Abstract

본 발명에 의하면, 하기의 구성;
제 1플라즈마 생성 소스 및 제 1 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 제 1 기체공급을 갖는 제 1 챔버;
제 2플라즈마 생성 소스 및 제 2 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 것으로, 상기 제 1 기체공급과 독립적으로 제어되는 제 2 기체공급을 갖는 제 2 챔버;
상기 제 2 챔버에 위치한 반도체 제품 지지대; 및
상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;
를 포함하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치가 제공된다.

Description

반도체 제품을 제조하기 위한 장치 {APPARATUS FOR PROCESSING A SEMICONDUCTOR WORKPIECE}

본 발명은 반도체 제품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

플라즈마 에칭은 반도체 장치의 제조에 광범위하게 사용되고 있다. 경제적으로 장치를 제조하기 위해서는 제조된 웨이퍼의 내부 및 그들 간에 소비자가 특정한 균일성(에칭속도 및 선택성과 같은)을 유지하면서 필요한 층을 제거하는 플라즈마 에칭 시스템이 필요하다. 많은 경우에 제조 과정 내에서 에칭 속도가 증가할 경우 균일성은 떨어지게 되므로, 평균 에칭 속도 및 균일성을 서로 절충하는 것이 빈번하다.

실리콘 웨이퍼 내 대상에 대한 고속 이방성 플라즈마 에칭은 전형적으로 "Bosch process"[US 5501893] 또는 환상 증착/에칭 공정[US 8133349]에 의해 달성된다. 증착 및 에칭 단계는 마스크에 의해 보호되지 않는 실리콘을 상대적으로 높은 속도로 제거할 수 있도록 플라즈마 에칭 수단 내에서 주기적으로 수행된다. 이러한 유형의 공정은 널리 퍼진 상업화된 장치를 가지며, MEMS(micro electro mechanical systems), 자이로스코프, 가속도계, 센서, 실리콘 관통전극(TSVs)의 제조 및 웨이퍼 스크라이빙(scribing) 또는 시닝(thinning)에 사용된다. 모든 경우, 경제성의 이유 때문에 가능한 빠르게 제조하는 것이 필요하며, 그 결과 실리콘 에칭 속도를 빠르게 하는 공정 및 하드웨어를 개발하는데 막대한 노력이 들어가게 되었다.

한편, 균일화 공정 또한 매우 중요한 고려대상이다. 대부분, 다수의 부분(다이)는 웨이퍼 상에 패턴화되어 있으며, 모든 부분으로부터 제거된 재료의 양은 비슷해야한다. 재료의 양은 같은 것이 이상적이나, 실질적으로 동일한 조건을 실현하는 것은 매우 어렵다. 웨이퍼의 중앙 부분 및 엣지 부분은 최대 수율을 유지하기 위해서 유사한 방식으로 제조되어야 한다. 또한 모든 웨이퍼를 통해 에칭 속도는 동일하거나 유사할 것이 요구된다. 만일 일 부분이 다른 부분에 우선하여 먼저 완성되는 경우가 아니라면, 어떤 경우에서 이는 일 부분에 유해하다는 점이 드러나게 된다. 더 나아가, 플라즈마 균일성은 마스크된 실리콘 웨이퍼 내로 에칭된 대상의 각도에 영향을 준다. 종종 웨이퍼의 엣지에서 몇몇 이온은 정상 입사 각도(normal incidence)가 아닌 각도에서 웨이퍼 표면과 부딪친다. 이는 에칭된 이방성 특징 내에서 약간의 틸트(tilt)를 야기한다. 미국등록특허 제5683548호는 기체의 제어와 독립적인 ICP 반응기 및 동심 채널의 시리즈에 적용 가능한 RF를 개시하고 있다. 동심 채널(일반적으로 동일한 면 내에서)을 사용함으로써 채널 근방에서 반지름 방향(radial) 플라즈마 비-균일성의 정도가 감소될 수 있다. 그러나 비균일성은 웨이퍼 표면 가까이에서 여전히 존재할 수 있다.

본 발명은, 적어도 몇몇의 구체예에서, 상기한 문제에 대하여 언급한다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면,

제 1플라즈마 생성 소스 및 제 1 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 제 1 기체공급을 갖는 제 1 챔버;

제 2플라즈마 생성 소스 및 제 2 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 것으로, 상기 제 1 기체공급과 독립적으로 제어되는 제 2 기체공급을 갖는 제 2 챔버;

상기 제 2 챔버에 위치한 반도체 제품 지지대; 및

상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;를 포함하는 반도체 제품을 제조하기 위한 장치가 제공된다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면,

상기 제 2 챔버에 위치한 반도체 제품 지지대; 및

상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;를 포함하는 반도체 제품을 제조하기 위한 장치;가 제공된다.

상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 환상 웨이퍼 엣지 보호 장치일 수 있다.

상기 보조부는 1 이상의 배플(baffle)을 포함할 수 있다. 상기 1 이상의 배플은 환상 배플일 수 있다.

상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부의 내부의 너머에 위치할 수 있다.

상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부의 외부의 너머에 위치할 수 있다.

상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽의 안쪽으로 반지름 방향으로(radially) 확대될 수 있다.

상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽으로부터 아래쪽으로 확대될 수 있다.

상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 2~80mm, 바람직하게는 5~50mm, 가장 바람직하게는 15~25mm의 차이로 정의되는 간격만큼 떨어질 수 있다.

상기 기체 유로는 상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 반도체 제품으로부터 바깥쪽으로 반지름 방향으로 확대될 수 있다.

상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 반도체 제품은 운반부에 의해 지지되고, 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 상기 운반부를 보호할 수 있다. 상기 운반부는 테이프 및 프레임 류일 수 있다. 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 상기 테이프 및/또는 프레임을 보호할 수 있다.

상기 제 1 플라즈마 생성 소스는 상기 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 상기 제 1 챔버 내로 에너지를 커플링하기 위한 구성을 포함하고, 상기 제 2 플라즈마 생성 소스는 상기 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 상기 제 2 챔버 내로 에너지를 커플링하기 위한 구성을 포함하며, 여기에서 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마와 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마가 서로 분리될 수 있도록 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 구성과 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 구성은 서로 떨어져 공간을 가질 수 있다. 상기 장치는 커플링 에너지를 위한 상기 구성으로부터 제 1 챔버가 상기 제 2 플라즈마로 커플링 될 수 있도록 에너지가 없거나, 거의 미미한 수준의 에너지가 설정될 수 있다. 대신, 또는 부가적으로, 상기 장치는 커플링 에너지를 위한 상기 구성으로부터 제 2 챔버가 상기 제 1 플라즈마로 커플링될 수 있도록 에너지가 없거나, 거의 미미한 수준의 에너지가 설정될 수 있다. 이러한 방식에서, 상기 플라즈마들은 서로 분리될 수 있다. 상기 제 1 챔버 및 제 2 챔버 내로 커플링하기 위한 상기 구성은 RF 코일일 수 있다. 상기 제 1 챔버는 연합된 레벨을 갖는 계면에서 제 2 챔버를 만나며, 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 1 이상의 구성 및 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 1 이상의 구성은 상기 레벨로부터 떨어져 공간을 가질 수 있다.

당업자는 상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽에 덧붙여진 것으로, 상기 벽으로부터 돌출될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면,

제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 제 1 챔버 내로 에너지를 커플링하는 구성 및 제 1 챔버 내로 기체 공급을 도입하기 위한 제 1 기체 공급을 포함하는 제 1 플라즈마 생성 소스를 갖는 제 1 챔버;

제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 제 2 챔버 내로 에너지를 커플링하는 구성 및 제 2 챔버 내로 기체 공급을 도입하기 위한 제 2 기체 공급을 포함하며, 상기 제 2 기체 공급은 상기 제 1 기체 공급과 독립적으로 제어되는 제 2 챔버; 및

상기 제 2 챔버 내에 위치한 제품 지지대;를 포함하며,

여기에서 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마와 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마가 서로 분리될 수 있도록 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 구성과 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 구성은 서로 떨어져 공간을 가질 수 있는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치가 제공된다;

본 발명의 제 3 측면에 따르면,

배플을 갖는 챔버;

상기 챔버 내 위치한 제품 지지대;

1 이상의 플라즈마 생성 소스; 및

상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;

를 포함하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치가 제공된다.

본 발명의 제 4 측면에 따르면,

본 발명의 제 1 측면 또는 제 2 측면에 따라 반도체 제조를 위한 장치를 제공하는 단계;

제 1 챔버 및/또는 제 2 챔버 내 클리닝(cleaning) 플라즈마를 발생하는 단계; 및

상기 장치의 특정 영역에 플라즈마를 적용하여 선택적으로 클리닝하는 단계;

를 포함하는, 장치의 챔버를 클리닝하는 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면 웨이퍼의 균일성이 유지되면서도 에칭 속도가 강화될 수 있다.

본 발명에 의하면 개선된 플라즈마 클리닝 공정이 가능하다.

도 1은 본 발명의 장치의 제 1 구현예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 장치의 제 2 구현예를 나타낸다.
도 3은 도 1의 장치의 제 2 챔버(a) 및 제 1 챔버(b)의 플라즈마 클리닝을 나타낸다.
도 4는 싱글 RF 소스 배치방식(single RF source configuration) 및 듀얼 RF 소스 배치방식(dual RF source configuration)에 대한 반지름 방향 웨이퍼 위치(radial wafer position)의 기능에 따라 정규화시킨 에칭 속도를 나타낸다.
도 5는 기체 공급을 갖는 싱글 RF 소스 배치방식(single RF source configuration) 및 분리된 기체 공급을 갖는 듀얼 RF 소스 배치방식(dual RF source configuration)에 대한 반지름 방향 웨이퍼 위치(radial wafer position)의 기능에 따라 정규화시킨 에칭 속도를 나타낸다.
도 6은 200mm 블랭크(blank) 실리콘 웨이퍼의 엣지부에서 경로를 제한하는 기체 컨덕턴스도(gas conductance)를 갖거나 갖지 않는 경우의 에칭 속도 균일성을 나타낸다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면,

상기 제 2 챔버에 위치한 반도체 제품 지지대; 및

상기 보조부는 1 이상의 배플을 포함할 수 있다. 상기 1 이상의 배플은 환상 배플일 수 있다.

상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽의 안쪽으로 반지름 방향으로 확대될 수 있다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면,

상기 제 2 챔버 내에 위치한 제품 지지대;를 포함하며,

본 발명의 제 3 측면에 따르면,

벽을 갖는 챔버;

상기 챔버 내 위치한 제품 지지대;

1 이상의 플라즈마 생성 소스; 및

본 발명의 제 4 측면에 따르면,

제 1 챔버 및/또는 제 2 챔버 내 클리닝 플라즈마를 발생하는 단계; 및

를 포함하는, 장치의 챔버를 클리닝하는 방법이 제공된다.

본 발명은 상기 개시한 바와 동시에, 상기에서 개시한 특징들, 또는 다음의 설명, 도면 또는 청구항에서 개시한 특징들의 어떠한 발명적 조합에도 확장될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 구현예는 다음의 도면에서 개시될 것이다:

도 1은 본 발명의 장치의 제 1 구현예를 나타낸다;

도 2는 본 발명의 장치의 제 2 구현예를 나타낸다;

도 3은 도 1의 장치의 제 2 챔버(a) 및 제 1 챔버(b)의 플라즈마 클리닝을 나타낸다;

도 4는 싱글 RF 소스 배치방식(single RF source configuration) 및 듀얼 RF 소스 배치방식(dual RF source configuration)을 위한 반지름 방향 웨이퍼 위치(radial wafer position)의 기능에 따라 정규화시킨 에칭 속도를 나타낸다;

도 5는 기체 공급을 갖는 싱글 RF 소스 배치방식(single RF source configuration) 및 분리된 기체 공급을 갖는 듀얼 RF 소스 배치방식(dual RF source configuration)을 위한 반지름 방향 웨이퍼 위치(radial wafer position)의 기능에 따라 정규화시킨 에칭 속도를 나타낸다;

도 6은 200mm 블랭크(blank) 실리콘 웨이퍼의 엣지부에서 경로를 제한하는 기체 컨덕턴스(gas conductance)를 갖거나 갖지 않는 경우의 에칭 속도 균일성을 나타낸다;

ICP(Inductively Coupled Plasma) 에칭 장비는 밀도가 높은 플라즈마를 생성하기 위하여 세라믹 벨 자(ceramic bell jar)의 주면에 위치한 RF 안테나를 주로 이용한다. 중심 기체 공급은 상기 벨 자(bell jar)로부터 상기 기체가 고립되도록 하고, 플라즈마 비-균일성은 플라스마 소스 및 웨이퍼 플레이튼(platen) 어셈블리의 사이에 위치한 넓은 직경 챔버인 "확산 챔버"의 사용에 따라 감소된다. 상기 확산 챔버는 상기 웨이퍼의 엣지 너머까지 플라즈마가 확대되도록 한다. 기체는 게이트 밸브를 통해 상기 챔버로부터 시스템의 바닥까지 펌핑된다. 상기 플레이튼(platen) 어셈블리는 일반적으로 웨이퍼로부터 열을 제거하는 것을 돕기 위한 전기적으로 안정한 척(chuck) 및 에칭/증착 공정을 돕기 위한 RF 바이어스를 구비한다. 본 발명은 ICP 플라즈마 에칭 장비에 한정되지 않으나, 본 발명의 설명을 위한 목적으로 이 형태의 에칭 장비와 관련되어 이하 설명하기로 한다.

RF 측면을 기반으로, 함께 한 도면에 개시된 본 발명의 ICP 플라즈마 에칭 장비의 특징은 다음과 같다; a) 제 1 소스(the primary source)가 메인 챔버의 직경보다 작은 직경을 갖는 상부 벨 자에 위치한 2개의 동심 RF 소스; b) 하나는 상기 제 1 소스에, 다른 하나는 메인 챔버의 상부에 환상으로 배열된 2개의 기체 투입구(feeds); 및 c) 웨이퍼 엣지에서 기체의 흐름을 감소시키기 위한, 웨이퍼의 엣지에서의 컨덕턴스 한계로(conductance limiting path).

이러한 요소들 하나 이상을 신중하게 제어함으로써 허용가능한 수준에서 균일성이 유지되면서도 에칭 속도가 강화될 수 있다. 이러한 특징들은 도 1에서 도해한 바에서 볼 수 있다.

본 발명의 두번째 장점은 개선된 플라즈마 클리닝 공정이 가능하다는 점이다. 플라즈마 클리닝 공정은 챔버 벽으로부터 증착된 물질을 제거하는데 사용될 수 있다. 이는 시간에 따른 웨이퍼의 균일성을 유지하기 위하여 제어되어야 하는 매우 중요한 요소이다. 본 발명의 장점은 두개의 플라즈마 소스가 각각 독립적으로 작동되기 때문에 작동기가 챔버의 특정 목적하는 영역이 깨끗하게 운영되도록 할 수 있다(ICP는 오직 메인 반응 챔버에 대해서만/ 고밀도 플라즈마는 오직 벨 자에 대해서만). 또한 본 발명은 상기 소스의 조합을 이용하여 플라즈마 쉬프트(shift)가 가능하게 할 수 있다. 클리닝을 효율적으로 할수록 생산수율의 장점이 될 것이다.

도 1은 10에서 일반적으로 볼 수 있다시피, 본 발명의 장치의 제 1 배치형태를 나타낸다. 제 1 기체 투입구(12)가 제 1 이온화 소스(16)를 갖는 제 1 챔버(14)(-7~12cm 직경 유전체 실린더)에 들어간다. RF 안테나(18)는 13.56MHz ICP 소스로서 작용한다. 플라즈마의 억류를 변경하는데 DC 코일(20)이 도움이 될 수 있다. 패러데이 차폐(21)는 전기 용량적 커플링을 감소시키기 위하여 DC 코일(20)과 제 1 챔버의 벽의 사이에 제공될 수 있다. 제 1 소스에서 발생된 플라즈마는 웨이퍼(24)가 놓여있는 웨이퍼 지지대(26)가 위치한, 정전 척인 메인 챔버(22)로 들어간다. 본 발명의 범위 내에서 더 큰 웨이퍼의 공정이 가능하지만, 웨이퍼 크기는 기본 생산 장치에서 300mm까지 가능하다. 웨이퍼(24)의 엣지는 엣지 비드(bead)가 제거된 웨이퍼 엣지에서 과도한 실리콘의 손실이 발생하는 것을 피하기 위하여 웨이퍼 엣지 보호 장치(28)에 의해 보호된다. (제 2)메인 챔버(22)는 상기 챔버 벽(22a) 가까이 제 2 플라즈마를 제공하도록 메인 챔버(22) 주변에 위치한 제 2 RF 코일(32)을 갖는 제 2 이온화 소스(30)를 갖는다. 또한 RF 코일(32)은 13.56MHz 또는 1~2MHz과 같은 낮은 주파수에서 작동될 수 있다. 패러데이 차폐는 RF 코일(32)과 메인 챔버(22)의 벽의 사이에 포함될 수 있다. 제 1 챔버(14)의 근접하여 위치한 패러데이 차폐(21)에 추가적으로 더 가능하다. 선택적으로, 메인 챔버(22)에 근접하여 위치한 상기 패러데이 차폐는 패러데이 차폐(21)를 대신할 수도 있고, 패러데이 차폐는 존재하지 않을 수도 있다. 환상 기체 분배 시스템(34)는 제 2 플라즈마에 대하여 독립적인 기체 소스를 제공하기 위하여 메인 챔버(22)에 내장된다. 컨덕턴스 한계로는 웨이퍼 엣지에서 도입된다. 기체는 게이트 밸브(39)를 통해 펌프(38)를 향해 방사 형식으로 웨이퍼 엣지 보호부의 상부 및 환상 배플(baffle: 36)의 하부를 지나 흐른다. 제한은 없지만 일반적인 해당 간격(gap)은 5~50mm이다. 컨덕턴스 한계로는 웨이퍼 엣지에서 활성 가스종의 체류 시간을 증가시킬 수 있고, 따라서 공정 균일성을 향상시킨다.

웨이퍼 엣지 보호 장치는 연속적인 증착 사이클로 인한 증착 축적(build up)을 감소시키기 위하여 상승 온도를 유지하는 것이 요구된다. 온도 상승은 목적하는 웨이퍼가 실장되기 전에 메인 챔버(22) 내 플라즈마를 발생시켜 모든 내부를 가열함으로써 실현된다. 주된 공정 중 상기 플라즈마는 상기 보호 시스템이 85~150℃에서 지속적으로 유지될 수 있도록 한다. 엣지 보호 시스템은 웨이퍼 전체가 플라즈마에 노출될 수 있도록 웨이퍼의 직경보다 더 큰 내부 직경을 가질 수 있으나, 웨이퍼의 직경 바깥쪽은 재료가 보호된다. 이 재료는 테이프 또는 대체 운반부에 의해 지지되는 웨이퍼의 테이프 및/또는 프레임을 포함할 수 있다. 이러한 형태는 도 2에 나타낸 바와 같다. 도 2는 40에서 일반적으로 볼 수 있다시피, 본 발명의 장치의 제 2 배치형태를 나타낸다. 도 2에 나타난 대부분의 구성은 도 2에서 나타낸 구성과 동일하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다.

도 2에서 웨이퍼(24)는 테이프(42) 및 프레임(44) 배열 상에서 운반된다. 웨이퍼(24)의 직경에 가까운 내부 직경을 갖는 웨이퍼 엣지 컨덕턴스 한계 배플(46)은 웨이퍼 위치 상에 부착된다. 웨이퍼(24) (또는 웨이퍼(24) 주변 웨이퍼 지지대(26) 상에 놓인 부분) 간의 간격(gap)은 웨이퍼 지지대(26)의 옆면(side) 둘레로 에칭 가스가 펌핑되기 전에 웨이퍼(24)와 에칭가스가 상호작용할 수 있을 정도로 충분히 작아야 한다. 도 2에서 테이프(42) 및 프레임(44)을 보호하고 있는 웨이퍼 엣지 보호 장치(28)와 배플(46)간의 간격을 화살꼴(arrow)로 표시하였다. 웨이퍼로부터 에칭 생성물을 펌핑함으로써 야기되는 감소된 컨덕턴스와 혼합 간 균형이 세워져야 한다. 가이드라인에 따르면, 최적의 간격 크기는 15~25mm 이며, 다른 조건이 영향을 준다면 간격 크기는 5~50m일 수 있다. 배플은 많은 에칭 재료 및 원격 플라즈마 소스가 이용되는 공정 기체에 적용가능한 것이면 특별히 제한이 없으나, Si, GaAs, 고분자, Al, 및 불소, 염소 및 산소 기반 화합물을 포함할 수 있다.

공정 전반에 걸쳐 공정 생산성을 유지하려면 에칭 사이클 또는 웨이퍼 공정 이후 공정 챔버를 클리닝하는 것은 필수적이다. 플라즈마 클리닝 공정은 챔버 벽으로부터 증착된 물질을 제거하고 께끗한 상태로 챔버를 유지하기 위해 벤팅하는 시간 간 간격을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 각각 독립적으로 작동될 수 있으며 작동기가 챔버의 특정 목적하는 영역(ICP는 오직 메인 반응 챔버에 대해서만/ 고밀도 플라즈마는 오직 벨 자(제 1 챔버)에 대해서만)이 깨끗하게 운영되도록 하는 2개의 플라즈마 소스를 갖는 장치를 제공한다. 도 3은 본 발명의 장치를 이용한 a) 제 1 챔버(14)의 플라즈마 클리닝을 나타내며, b) 메인 챔버(22)의 플라즈마 클리닝을 나타낸다. 도 3에 나타난 장치는 도 1에 나타난 장치와 본질적으로 동일하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용되었다. 도 3의 장치는 메인 챔버(22)의 벽과 제2 RF 코일(32) 사이에 제공된 제 2 패러데이 차폐(54)를 더 포함한다. 도 3a)에서 플라즈마(50)는 제 1 챔버(14)에서 생성되고, 도 3b)에서 플라즈마(52)는 메인 챔버(22)에서 생성된다. 또한 이러한 접근은 상기 소스의 조합을 이용하여 플라즈마 쉬프트(shift)가 가능하게 할 수 있다. 클리닝을 효율적으로 할 수록 생산수율의 장점이 될 것이다.

2개의 독립적인 소스 - 활성 기체의 주된 해리가 일어나는 작은 세라믹/절연 용기 내 챔버의 꼭대기에서의 제 1 소스 - 제 1 소스 및 웨이퍼 간의 제 2 보조 소스 - 이상적으로 웨이퍼에 가까운 - 를 이용함으로써 웨이퍼 엣지에 가까운 반지름 방향 비-균일성은 상기 보조 소스에 의해 보상된다. 하나의 소스를 이용할 때 공정 챔버의 중앙에서 플라즈마 농도는 엣지에서보다 높은 경향을 나타낸다. 이는 특히 제 1 챔버로서 직경이 작은 튜브를 사용하는 경우 더 그렇다. 안테나에 적용되는 RF 파워가 증가하면, 비-균일성도 증가할 수 있다. 도 4에서 200mm 웨이퍼에 대하여 개선된 균일성 뿐만 아니라 제 2 RF 소스의 사용에 의하여 고-정규화(higher normalized)된 에칭 속도를 확인할 수 있다. 데이터 두개 모두 제 1 소스에 대한 RF 파워가 3kW로 유지되었지만, "혼성(hybrid) 소스" 측정을 위한 제 2 소스에는 1.5kW 파워가 사용되었다. 기체는 제 1 소스에만 공급되었다.

제 2 RF 소스에 대하여 독립적인 환상 기체 공급부를 갖는 효과는 도 5에서 볼 수 있다. 제 1 소스만 단독으로 기체 흐름으로 할 때와, 제 1 소스 및 제 2 소스의 비율을 2:1로 하여 공급할 때 300mm 웨이퍼에 대하여 정규화된 에칭 속도를 볼 수 있다. 환상 기체 공급으로 메인 챔버로 기체 흐름을 증가시킬 경우 플라즈마의 균일성을 향상시키고, 이로써 에칭 균일성이 향상된다.

도 6은 웨이퍼의 엣지에서 컨덕턴스 한계 유로(배플/웨이퍼 엣지 보호 채널)을 활용한 경우의 장점을 나타낸다. 웨이퍼 주변에서 활성종의 소모가 감소하거나, 이온의 수가 감소됨에 따라 균일성은 향상된다. 이는 웨이퍼 전반에 걸쳐 균일성을 향상시키며, 이로써 또한 정상적으로 균일성을 저하시킬 수 있는 다른 공정 파라미터의 적용에 의해서 주어진 균일성에 대하여 높은 에칭 속도를 나타낼 수 있게 한다.

본 발명은 반도체 웨이퍼, 운반부 상 웨이퍼 또는 프레임 내 웨이퍼에 적용할 수 있다. 주된 적용은 엣지 균일성을 형상시키기 위하여 컨덕턴스 한계 유로가 조절될 수 있도록 웨이퍼 엣지 보호부 및 배플의 위치를 선정하는 것이다. 프레임 내 웨이퍼의 경우 웨이퍼 엣지 보호부는 프레임과 노출된 테이프의 상당 부분을 덮을 것이나, 웨이퍼 엣지는 덮지 않는다.

본 발명의 범위 내에서 상기한 구체예의 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 패러데이 차폐 대신, 표류(stray)하는 전기 결합을 감소시키기 위하여 세그멘트 코일과 같은 대체 수단이 사용될 수 있다. 이러한 코일 구조는 US 6495963에 개시된 바와 같이, 챔버 내부에 실장될 수 있다. 대체적 자력 플라즈마 억류 수단이 DC 코일의 자리에 사용될 수 있고, 또 다른 구체예에서 자력 플라즈마 억류 수단이 전혀 사용되지 않을 수도 있다. RF 소스의 주파수는 같을 필요는 없고 적절한 주파수의 조합이 이용될 수 있다. 제한없이 가능한 주파수 범위는 1 ~ 13.56MHz이다.

Claims

제 1플라즈마 생성 소스 및 제 1 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 제 1 기체공급을 갖는 제 1 챔버;
제 2플라즈마 생성 소스 및 제 2 챔버 내로 기체의 공급을 도입하기 위한 것으로, 상기 제 1 기체공급과 독립적으로 제어되는 제 2 기체공급을 갖는 제 2 챔버;
상기 제 2 챔버에 위치한 반도체 제품 지지대; 및
상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;
를 포함하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항에 있어서,
상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 환상 웨이퍼 엣지 보호 장치인, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 보조부는 1 이상의 배플을 갖는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 3항에 있어서,
상기 1 이상의 배플은 환상 배플인, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부의 내부의 너머에 위치하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부의 외부의 너머에 위치하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽의 안쪽으로 반지름 방향으로 확대되는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조부는 상기 제 2 챔버의 벽으로부터 아래쪽으로 확대되는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조부는 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 2~80mm, 바람직하게는 5~50mm, 가장 바람직하게는 15~25mm의 차이로 정의되는 간격만큼 떨어진, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 유로는 상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 반도체 제품으로부터 바깥쪽으로 반지름 방향으로 확대되는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 반도체 제품은 운반부에 의해 지지되고, 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 상기 운반부를 보호하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 11항에 있어서,
상기 운반부는 테이프 및 프레임 류이며, 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부는 상기 테이프 및/또는 프레임을 보호하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 플라즈마 생성 소스는 상기 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 상기 제 1 챔버 내로 에너지를 커플링하기 위한 구성을 포함하고, 상기 제 2 플라즈마 생성 소스는 상기 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 상기 제 2 챔버 내로 에너지를 커플링하기 위한 구성을 포함하며, 여기에서 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마와 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마가 서로 분리될 수 있도록 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 구성과 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 구성은 서로 떨어져 공간을 갖는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 13항에 있어서,
상기 제 1 챔버는 연합된 레벨을 갖는 계면에서 제 2 챔버와 만나며, 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 1 이상의 구성 및 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 1 이상의 구성은 상기 레벨로부터 떨어져 공간을 갖는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 제 1 챔버 내로 에너지를 커플링하는 구성 및 제 1 챔버 내로 기체 공급을 도입하기 위한 제 1 기체 공급을 포함하는 제 1 플라즈마 생성 소스를 갖는 제 1 챔버;
제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마를 유지하기 위하여 제 2 챔버 내로 에너지를 커플링하는 구성 및 제 2 챔버 내로 기체 공급을 도입하기 위한 제 2 기체 공급을 포함하며, 상기 제 2 기체 공급은 상기 제 1 기체 공급과 독립적으로 제어되는 제 2 챔버;
상기 제 2 챔버 내에 위치한 제품 지지대;를 포함하며,
여기에서 제 2 챔버 내에서 유도된 플라즈마와 제 1 챔버 내에서 유도된 플라즈마가 서로 분리될 수 있도록 상기 제 1 플라즈마 생성 소스의 구성과 상기 제 2 플라즈마 생성 소스의 구성은 서로 떨어져 공간을 갖는,
반도체 제품을 제조하기 위한 장치.
벽을 갖는 챔버;
상기 챔버 내 위치한 제품 지지대;
1 이상의 플라즈마 생성 소스; 및
상기 반도체 제품 지지대 상에 위치한 상기 제품의 부근에서 기체 유로를 규정하기 위한 것으로, 웨이퍼의 엣지 및/또는 외관상 웨이퍼 엣지 주변부를 보호하기 위한 1 이상의 웨이퍼 엣지 영역 보호부, 및 상기 기체 유로를 정의하기 위한 상기 웨이퍼 엣지 영역 보호부로부터 떨어져 있는 1 이상의 보조부를 포함하는 복수의 기체 유로 규정부;
를 포함하는, 반도체 제품을 제조하기 위한 장치.