KR20150060860A - 기판 프로세싱 시스템들에서의 온도 제어 - Google Patents
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Abstract
기판을 플라즈마 프로세싱하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 프로세싱 챔버, 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지부, 및 프로세싱 챔버에 커플링된 덮개 조립체를 포함한다. 덮개 조립체는 전력 소스에 커플링된, 페이스 플레이트와 같은 전도성 가스 분배기, 및 전도성 가스 분배기에 커플링된 히터를 포함한다. 구획된 블록커 플레이트는 전도성 가스 분배기에 커플링되고, 냉각식 가스 캡은 구획된 블록커 플레이트에 커플링된다. 튜닝 전극은, 플라즈마의 접지 경로를 조정하기 위해서, 전도성 가스 분배기와 챔버 본체 사이에 배치될 수 있다. 제 2 튜닝 전극이 기판 지지부에 커플링될 수 있고, 또한 바이어스 전극이 기판 지지부에 커플링될 수 있다.
Description
[0001]
본원에 설명된 실시예들은 반도체 제조 장치 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본원에 설명된 실시예들은 반도체 기판들을 위한 플라즈마 프로세싱 챔버들에 관한 것이다.
[0002]
50년 이상 동안, 집적 회로 상에 형성되는 트랜지스터들의 개수는 대략 매 2년마다 두배가 되었다. 반도체 칩들 상에 형성되는 디바이스들이 20 내지 30 nm의 현재 임계 치수로부터 현재 설계중인 미래의 제조 프로세스들에서는 100옹스트롬 미만으로 축소되면서, 무어의 법칙(Moore's Law)으로 또한 알려져 있는 이러한 2-년-두배 경향이 계속될 것으로 예측된다(projected). 디바이스 기하 형태들이 축소됨에 따라, 제조 기하 형태들은 성장한다. 수년 전에 300 mm 웨이퍼가 200 mm 웨이퍼를 대체했던 것과 같이, 300 mm 웨이퍼는 곧 400 mm 웨이퍼로 대체될 것이다. 대면적 반도체 기판의 프로세싱이 정교함 측면에서 성장하면서, 논리 칩들(logic chips)을 위한 더욱 더 큰 제조 기하 형태들이 가까이에 있을 수 있다(within reach).
[0003]
프로세싱 조건들의 균일성은 반도체 제조에 항상 중요해 왔으며, 디바이스의 임계 치수들이 계속 감소하고 제조 기하 형태들이 증가할수록, 불균일성에 대한 허용 오차가 또한 감소한다. 제조 프로세스들의 화학작용(chemistry) 및 물리적 현상(physics), 장비 피쳐들, 및 디바이스 특성들과 관련될 수 있는 다수의 원인들로부터 불균일성이 나타난다. Moore의 법칙에 따라 반도체 제조 산업이 진보하면서, 매우 균일한 프로세싱을 할 수 있는 제조 프로세스들 및 장비에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
[0004]
본원에 설명된 실시예들은 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공하고, 장치는, 프로세싱 챔버, 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지부, 및 전력 소스에 커플링된 전도성 가스 분배기 및 전도성 가스 분배기와 접촉하는 히터를 포함하는 덮개 조립체를 구비한다. 덮개 조립체는 또한, 프로세싱 챔버의 내부 내로의 프로세스 가스들을 위한 다수의 분리된 경로들을 제공하는, 전도성 가스 분배기에 커플링된 구획된 블록커(zoned blocker) 플레이트를 가질 수 있다. 가스 캡은 다양한 가스 경로들에 대한 포탈들(portals)을 제공하고, 유체를 순환시키기 위한 열 제어 도관을 포함한다.
[0005]
전극은 전도성 가스 분배기와 프로세싱 챔버의 본체 사이에 포지셔닝될 수 있다. 전극은 챔버의 플라즈마 상태들을 조정하기 위한 튜닝 전극(tuning electrode)일 수 있고, 프로세싱 용적의 일부분을 둘러싸는 환형 부재일 수 있다. 전극은 튜닝 회로(tuning circuit)에 커플링될 수 있고, 튜닝 회로는 가변 캐패시터와 같은 전자 제어기를 포함하는 LLC 회로일 수 있으며, 전자 제어기는 프로세싱 챔버의 접지 경로(ground pathway)를 조정하는 데에 사용될 수 있다. 전극(108)의 전기 상태를 모니터링하기 위해 전자 센서가 사용될 수 있고, 전자 센서는 실-시간 폐쇄-루프 제어를 위해 전자 제어기에 커플링될 수 있다.
[0006]
하나 또는 두 개의 전극들이 또한, 기판 지지부에 커플링될 수 있다. 하나의 전극은 바이어스(bias) 전극일 수 있고, 전력 소스에 커플링될 수 있다. 다른 하나의 전극은 제 2 튜닝 전극일 수 있고, 제 2 전자 센서 및 제 2 전자 제어기를 갖는 제 2 튜닝 회로에 커플링될 수 있다.
[0007]
덮개 조립체의 열 제어 도관들 및 히터는 기판 프로세싱 동안에 전도성 가스 분배기의 온도를 제어하는 데에 사용될 수 있고, 한편으로, 제 1 및 제 2 튜닝 전극들은 증착 레이트 및 두께 균일성을 독립적으로 제어하는 데에 사용될 수 있다.
[0008]
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2는 다른 실시예에 따른 장치(200)의 개략적인 평면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 4a는 도 3의 프로세스 챔버 또는 도 1의 프로세스 챔버와 함께 사용될 수 있는 전도성 가스 분배기의 평면 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 전도성 가스 분배기의 저면 사시도이다.
[0011] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 요소들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
[0009] 도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2는 다른 실시예에 따른 장치(200)의 개략적인 평면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 4a는 도 3의 프로세스 챔버 또는 도 1의 프로세스 챔버와 함께 사용될 수 있는 전도성 가스 분배기의 평면 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 전도성 가스 분배기의 저면 사시도이다.
[0011] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 요소들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에서 유리하게 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
[0012]
본원에 설명된 실시예들은 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다. 도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 본체(102), 챔버 본체(102) 내부에 배치된 기판 지지부(104), 및 챔버 본체(102)에 커플링되고 프로세싱 용적(120)의 기판 지지부(104)를 에워싸는 덮개 조립체(106)를 특징으로 한다. 기판들은 개구부(126)를 통해서 프로세싱 용적(120)에 제공되고, 개구부는 통상적으로, 프로세싱을 위해서 도어를 사용하여 밀봉될 수 있다.
[0013]
리드 조립체(106)는, 챔버 본체(102)에 인접하여 배치되고 챔버 본체(102)를 덮개 조립체(106)의 다른 컴포넌트들로부터 분리하는 전극(108)을 포함한다. 전극(108)은 환형, 또는 링-형 부재일 수 있고, 링 전극일 수 있다. 전극(108)은 프로세싱 용적(120)을 둘러싸는, 프로세싱 챔버(100)의 둘레 주위의 연속적인 루프일 수 있거나, 또는 원한다면, 선택된 위치들에서 불연속적일 수 있다. 각각이 세라믹 또는 금속 산화물, 예를 들어 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물과 같은 유전체 재료일 수 있는 한 쌍의 아이솔레이터(110 및 112)는 전극(108)과 접촉하고 전극(108)을 전도성 가스 분배기(114)로부터 전기적으로 및 열적으로 분리한다. 전도성 페이스(face) 플레이트일 수 있는 전도성 가스 분배기(114)는 히터(116)와 열 접촉하고, 그리고 물리적으로 접촉할 수 있다.
[0014]
전도성 가스 분배기(114)가 전도성 페이스 플레이트인 실시예에서, 전도성 페이스 플레이트는 실질적으로 균일한 두께를 갖는 편평한, 전도성의, 플레이트-형 부재일 수 있고, 전도성 페이스 플레이트의 표면은 기판 지지부(104)의 상부 표면과 실질적으로 평행할 수 있다. 전도성 페이스 플레이트는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속일 수 있고, 몇몇 실시예들에서는 알루미늄 산화물 또는 알루미늄 질화물과 같은 유전체 재료로 코팅될 수 있다.
[0015]
히터(116)는, 열을 복사(radiate)하도록 설계된 전기 전도체와 같은 저항성 요소일 수 있거나, 또는 가열 유체를 위한 도관과 같은 전도성 요소일 수 있는 가열 요소(176)를 포함한다. 전도성 가스 분배기(114)는 프로세싱 용적(120) 내로 프로세스 가스를 허용하기 위한 개구부들(118)을 특징으로 한다. 전도성 가스 분배기(114)의 엣지 부분(180)은, RF 생성기와 같은 전력 소스(142)에 대한 전도성 가스 분배기(114)의 커플링을 허용하기 위해서, 프로세싱 챔버(100)의 측부(side)를 따라 액세스 가능하다. DC 전력, 펄스형 DC 전력, 및 펄스형 RF 전력이 또한 사용될 수 있다.
[0016]
구획된 제 1 플레이트(152) 및 구획된 제 2 플레이트(158)를 포함하는 구획된 블록커 플레이트는 전도성 가스 분배기(114)와 접촉하고, 덮개 조립체(106)를 통하는 다수의 가스 경로들을 제공한다. 도 1에 도시된 실시예는 그러한 구획된 블록커 플레이트의 일 구성의 예이지만, 2개 초과의 구획된 플레이트들을 갖는 구성들을 포함하는, 구획된 블록커 플레이트의 다른 구성들이 고려 가능하다. 구획된 제 1 플레이트(152)는, 전도성 가스 분배기(114)의 개구부들(118)과 유체 연통하는, 구획된 제 1 플레이트의 개구부들(156)을 통한 프로세싱 용적(120)으로의 분배를 위해, 제 1 경로를 통해 프로세스 가스들을 순환시키기 위한 하나 또는 그 초과의 플레넘들(154)을 갖는다. 또한, 구획된 제 2 플레이트(158)는, 구획된 제 1 플레이트(152)의 패스-스루(pass-through) 개구부들(162) 및 전도성 가스 분배기(114)의 개구부들(118)과 유체 연통하는, 구획된 제 2 플레이트의 개구부들(178)을 통한 프로세싱 용적(120)으로의 분배를 위해, 제 2 경로를 통해 프로세스 가스들을 순환시키기 위한 하나 또는 그 초과의 플레넘들(160)을 갖는다.
[0017]
가스 캡(164)은 구획된 제 2 플레이트(158)와 접촉하여 배치되고, 구획된 제 1 플레이트(152)의 플레넘들(154) 및 구획된 제 2 플레이트(158)의 플레넘들(160)로 프로세스 가스들을 분리하여 유동시키기 위한 포탈들을 제공하며, 이는, 프로세스 가스들이 프로세싱 용적(120)에 도착하기 전에는 서로 접촉하지 않으면서 프로세싱 용적(120)으로 유동하는 것을 허용한다. 가스 캡(164)은 또한, 원한다면 제 3 가스 경로를 통해 프로세싱 용적(120) 내로 직접 프로세스 가스를 통과시키기 위해, 구획된 제 1 플레이트(152) 및 구획된 제 2 플레이트(158)의 패스-스루 개구부(168), 및 개구부들(118) 중 하나와 유체 연통하는 포탈(166)을 특징으로 한다. 가스 캡(164)은 또한, 가스 캡(164)을 통해 유체를 순환시키기 위한 도관(170)을 특징으로 한다. 유체는 냉각 유체와 같은 열 제어 유체일 수 있다. 사용될 수 있는 냉각 유체의 예는 물이지만, 또한, 다른 유체들, 액체들 및 고체가 사용될 수 있다. 열 제어 유체는 유입구(172)를 통해서 도관(170)에 제공되고 배출구(174)를 통해서 도관(170)으로부터 회수된다(withdrawn). 가스 캡(164)은 구획된 제 1 및 제 2 플레이트들(152 및 158)과, 그리고 전도성 가스 분배기(114)와 열적으로 연통한다. 히터(116) 및 열 제어되는 가스 캡(164)은, 함께, 기판으로부터 기판으로 그리고 중앙으로부터 엣지에 이르기까지 온도 균일성을 허용하기 위해서, 전도성 가스 분배기(114)에 대한 열 제어를 제공한다. 가스들은 프로세싱 용적(120)으로부터 포탈(178)을 통해서 진공배기되고, 포탈(178)은 진공 소스(도시되지 않음)에 커플링될 수 있고, 진공 소스는 챔버 본체를 따라서 임의의 편리한 위치에 로케이팅될 수 있으며, 원한다면 펌핑 플레넘과 결합(associated)될 수 있다.
[0018]
전극(108)은 프로세싱 챔버(100)의 접지 경로를 제어하는 튜닝 회로(128)에 커플링될 수 있다. 튜닝 회로(128)는 전자 센서(130), 및 가변 캐패시터일 수 있는 전자 제어기(134)를 포함한다. 튜닝 회로(128)는 하나 또는 그 초과의 인덕터들(132)을 포함하는 LLC 회로일 수 있다. 전자 센서(130)는 전압 또는 전류 센서일 수 있고, 프로세싱 용적(120) 내부의 플라즈마 상태들의 폐쇄-루프 제어도를 제공하기 위해서 전자 제어기(134)에 커플링될 수 있다.
[0019]
제 2 전극(122)은 기판 지지부(104)에 커플링될 수 있다. 제 2 전극(122)은 기판 지지부(104) 내에 매립(embedded)될 수 있거나 또는 기판 지지부(104)의 표면에 커플링될 수 있다. 제 2 전극(122)은 플레이트, 천공형 플레이트, 메쉬, 와이어 스크린, 또는 임의의 다른 분배형 배열체일 수 있다. 제 2 전극(122)은 튜닝 전극일 수 있고, 기판 지지부(104)의 샤프트(144)에 배치된 도관(146), 예를 들어, 50Ω과 같은 선택된 저항을 갖는 케이블에 의해서 제 2 튜닝 회로(136)에 커플링될 수 있다. 제 2 튜닝 회로(136)는 제 2 전자 센서(138), 및 제 2 가변 캐패시터일 수 있는 제 2 전자 제어기(140)를 가질 수 있다. 제 2 전자 센서(138)는 전압 또는 전류 센서일 수 있고, 프로세싱 용적(120)에서의 플라즈마 상태들에 대한 추가적인 제어를 제공하기 위해 제 2 전자 제어기(140)에 커플링될 수 있다.
[0020]
바이어스 전극일 수 있는 제 3 전극(124)이 기판 지지부(104)에 커플링될 수 있다. 제 3 전극은 임피던스 매칭 회로일 수 있는 필터(148)를 통해서, 제 2 전력 소스(150)에 커플링될 수 있다. 제 2 전력 소스(150)는 DC 전력, 펄스형 DC 전력, RF 전력, 펄스형 RF 전력, 또는 이들의 조합일 수 있다.
[0021]
도 1의 덮개 조립체(106) 및 기판 지지부(104)는 플라즈마 또는 열 프로세싱을 위한 임의의 프로세싱 챔버와 함께 사용될 수 있다. 덮개 조립체(106) 및 기판 지지부(104)가 함께 유익하게 사용될 수 있는 플라즈마 프로세싱 챔버의 일 예는 미국 캘리포니아 산타 클라라 소재의 Applied Materials, Inc. 로부터 입수 가능한 PRODUCER® 플랫폼 및 챔버들이다. 또한, 다른 제조업자들로부터의 챔버들이 상기 설명된 컴포넌트들과 함께 사용될 수 있다.
[0022]
동작 시에, 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 용적(120)에서의 플라즈마 상태들의 그리고 덮개 조립체(106)에서의 온도의 실-시간 제어를 제공한다. 기판은 기판 지지부(104) 상에 배치되고, 프로세스 가스들은 임의의 원하는 유동 계획에 따라 덮개 조립체(106)를 통해 유동된다. 온도 설정점은 전도성 가스 분배기에 대해서 설정되고, 히터(116)의 동작에 의해서 그리고 도관(170)을 통한 냉각 유체의 순환에 의해서 제어된다. 프로세싱 용적(120)에서 플라즈마를 생성하기 위해서 전력이 전도성 가스 분배기(114)에 커플링된다. 전도성 가스 분배기(114)의 온도가 제어되기 때문에, 전도성 가스 분배기(114) 및 덮개 조립체(106)의 다른 컴포넌트들의 가열을 통해 더 적은 전력이 소산되며(dissipate), 전도성 가스 분배기(114)의 온도는, 프로세싱 챔버(100)에서 프로세싱되는 제 1 기판에서 시작해서, 기판으로부터 기판으로 그리고 중앙으로부터 엣지에 이르기까지 안정화된다. 기판은, 원한다면, 제 3 전극(124)을 사용하여 전기 바이어싱을 겪을 수 있다.
[0023]
프로세싱 용적(120)에서 플라즈마를 에너자이징함에 따라, 플라즈마와 제 1 전극(108) 사이에 전위차가 생성된다. 또한, 전위차는 플라즈마와 제 2 전극(122) 사이에 생성된다. 그런 다음에 전자 제어기들(134 및 140)은 2개의 튜닝 회로들(128 및 136)로 표시되는 접지 경로들의 유동 특성들을 조정하는 데에 사용될 수 있다. 증착 레이트 및 중앙으로부터 엣지에 이르기까지의 플라즈마 밀도 균일성의 독립적인 제어를 제공하기 위해 설정점이 제 1 튜닝 회로(128) 및 제 2 튜닝 회로(136)에 전달될 수 있다. 전자 제어기들이 양자 모두 가변 캐패시터들인 실시예들에서, 전자 센서들은 독립적으로 증착 레이트를 최대화하고 두께 불-균일성을 최소화하기 위해 가변 캐패시터들을 조정할 수 있다.
[0024]
도 2는 다른 실시예에 따른 장치(200)의 개략적인 평면도이다. 장치(200)는 이송 챔버(208) 및 로드-록 조립체(204)에 커플링된 프로세싱 챔버들의 집합이고, 이러한 프로세싱 챔버들 모두는 도 1의 프로세싱 챔버(100)의 실시예들일 수 있다. 프로세싱 챔버들(100)은 일반적으로, 탠덤형(tandem) 유닛들(202)로 그룹화되고, 챔버들의 각각은 프로세스 가스들의 단일 공급부(212)를 갖는다. 텐덤형 유닛들(202)은 이송 챔버(208) 주위에 포지셔닝되고, 이송 챔버는 전형적으로, 기판들을 조작하기 위한 로봇(210)을 갖는다. 로드-록 조립체(204)는, 또한 탠덤형 배열로 되어 있는 2개의 로드-록 챔버들(206)을 특징으로 할 수 있다.
[0025]
도 3은 다른 실시예에 따른, 프로세싱 챔버(300)의 개략적인 단면도이다. 도 3의 프로세스 챔버(300)는, 전도성 가스 분배기(114)와 히터(116)를 포함하여, 도 1의 프로세스 챔버(100)와 대부분의 측면들에서 유사하다. 프로세스 챔버(300)는 제 2 전극(122)에 커플링된 상이한 튜닝 회로(302)를 갖는다. 튜닝 회로(302)는, 제 1 인덕터(306) 및 제 2 전자 제어기(140)에 병렬로 커플링된, VI 센서일 수 있는 센서(138)를 특징으로 한다. 제 2 전자 제어기는 제 2 인덕터(304)에 커플링된다. 제 1 및 제 2 인덕터들(306 및 304)은 둘 다 접지된다. 튜닝 회로(302)는 가변 캐피시터 또는 가변 인덕터와 같은 가변 컴포넌트를 구비한 LLC 회로일 수 있고, 튜닝 회로(128)와 유사할 수 있거나 또는 그와 동일할 수 있다. 도 1 및 도 3 실시예들의 상이한 튜닝 회로들은, 상이한 전자 특성들을 갖는 챔버들에 대한 플라즈마 프로파일의 튜닝을 제공하도록 설계된 상이한 정적(static) 컴포넌트 및 가변 컴포넌트를 갖는 상이한 실시예들을 위해서 튜닝 회로들이 안출될 수 있음을 보여준다.
[0026]
도 4a는 프로세스 챔버(300) 또는 프로세스 챔버(100)와 함께 사용될 수 있는 전도성 가스 분배기(400)의 평면 사시도이다. 전도성 가스 분배기(400)는 디스크-형 기판들을 프로세싱 하기 위해서 원통형 기하 형태를 갖는 챔버에서 사용하기 위한 디스크-형상 부재이다. 가스는 동심의 열들(concentric rows)로 배열된 복수의 가스 통로들(402)을 통해 유동한다. 도 4a의 실시예에서, 분배기(400)는, 분배기(400)의 반경의 약 25% 내지 약 95%, 예를 들어 약 40% 내지 약 60%의 반경을 갖는 3열들의 가스 통로들을 갖는다. 복수의 개구들(404)이 분배기(400)의 주변부 영역에 포지셔닝된다. 개구부들(404)은 약 x 내지 약 y 의 직경을 가질 수 있고, 그리고 분배기(400)의 둘레를 따라서 규칙적인 각도의 간격들로 이격될 수 있다. 개구부들(404)은 부착 개구들(attachment openings), 기구 개구들(instrumentation openings), 또는 가스 유동 개구들(gas flow openings)일 수 있다.
[0027]
분배기(400)의 측부(406)는 내부에 형성된 복수의 지지부 삽입 개구부들(408)을 갖는다. 지지부 삽입 개구부들(408)은, 분배기(400)를 덮개 스택에 클램핑하기 위해서 그리고/또는 분배기(400)를 편리하게 이동시키기 위해서, 지지 부재가 삽입되는 것을 허용한다. 지지부 삽입 개구부들(408)은 계란형 또는 타원형 형상을 가질 수 있거나, 또는 실질적으로 일직선 측부들을 갖는 연신된(stretched) 원 형상일 수 있다. 개구부들(408)은 전형적으로, 분배기(400)의 두께의 적어도 약 1/3의 횡단 치수(transverse dimension)를 갖고, 개구부들(408)의 자오선(meridian)은 전형적으로, 분배기(400)의 자오선과 일치한다. 즉, 개구부들(408)은 전형적으로, 분배기(400)의 두께를 따라 센터링된다(centered). 도 4a의 실시예에서, 개구부들(408)은, 분배기(400)의 둘레를 따라 측정된, 약 1.75"의 긴 치수(major dimension)를 갖지만, 긴 치수는 약 0.25" 내지 약 3"일 수 있거나 또는 그 초과일 수 있다. 도 4a의 실시예에서, 개구부들(408)은 약 0.5"의 짧은(minor), 또는 횡단 치수를 갖는다. 도 4a의 분배기(400)는 약 0.25" 내지 약 3", 예컨대 약 1"의 두께를 가질 수 있다. 개구부들(408)은 분배기(400)의 둘레 주위에 균등하게 이격될 수 있다. 도 4a의 실시예는 120도의 각도들로 분배된 3개의 지지부 삽입 개구부들(408)을 특징으로 하지만, 임의의 유용한 개수의 지지부 삽입 개구부들(408)이 제공될 수 있다.
[0028]
복수의 기구 개구부들(410)이 분배기(400)의 일 측부 상에 제공된다. 기구 개구부들(410)은 임의의 유용한 파라미터를 측정하기 위해서 기구들 또는 프로브들을 삽입하는 데에 사용될 수 있다. 온도는 일반적으로, 열전대들과 같은 온도 프로브들을 기구 개구부들(410) 중 하나 또는 그 초과에 삽입함으로써 측정된다. 기구 개구부들(410)은 임의의 편리한 직경을 가질 수 있다. 도 4a의 실시예에서, 기구 개구부들은 약 0.2"의 직경을 갖는다. 기구 개구부들(410)은, 기구의 삽입을 수용하는 거리만큼 분배기(400) 내로 연장하는 도관(도시되지 않음)에 커플링될 수 있다. 도 4a의 실시예에서, 도관은 분배기(400)의 반경을 따라서 분배기(400) 내로 약 1.5" 연장한다. 도관은 분배기(400) 내로 임의의 원하는 방향으로 연장할 수 있고, 그러한 방향은 분배기(400)의 현(chord) 또는 분배기(400)의 반경을 따른다. 도관은 삽입될 기구의 유형 및 이루어질 측정의 유형에 기초하여 선택된 프로파일을 갖는다. 도 4a의 실시예에서, 열전대가 기구 개구부들(410) 내로 삽입되고, 이에 의해, 각각의 개구부(410)에 커플링된 도관은, 온도 측정을 용이하게 하기 위해서 분배기(400)의 표면들을 열전대와 긴밀하게 근접하도록 하면서 열전대를 수용하는 프로파일을 갖는다. 기구 개구부들(410)은 분배기(400)의 둘레를 따라서 임의의 편리한 각도의 간격을 가질 수 있다. 도 4a에서, 기구 개구부들(410) 중 2개는 90도 떨어진 각도 거리만큼 이격된다.
[0029]
기구 개구부(410)는 분배기(400)의 측부 상의 접합면(abutment face)(412)에 로케이팅될 수 있다. 분배기(400)의 모든 기구 개구부(410)는 접합면(412)과 연관될 수 있다. 접합면(412)은 기구의 완전한 삽입을 위해서 기구 개구부(410) 주위에 편평한 마진(margin)을 제공한다. 접합면(412)은 기구의 맞물림을 위한 공간을 제공하기 위해서 기구 개구부(410)의 면적보다 더 큰 면적을 갖는다. 접합면(412)의 둘레 치수 대 기구 개구부(410)의 직경의 비율은 약 3:1 내지 약 10:1, 예를 들어 약 7.5:1일 수 있다. 도 4a에서, 접합면(412)은 둘레 방향으로 약 .75" 내지 약 2.0", 예를 들어 약 1.5"의 치수를 갖는다. 접합면(412)은 횡단 방향으로 분배기(400)의 두께에 이르기까지의 치수를 가질 수 있다. 분배기(400)의 두께 대 접합면(412)의 횡단 치수의 비율은 약 3:1 내지 약 1:1일 수 있다.
[0030]
분배기(400)는 분배기(400)의 측부 상에 RF 연결부(414)를 갖는다. RF 연결부(414)는 접합면(418)에 로케이팅된 2개의 개구부들(416)을 포함한다. 2개의 개구부들(416)은 각각, RF 연결기로부터 RF 전극을 수용하고, 접합면(418)은 RF 연결기의 완전한 맞물림을 위해 편평한 표면을 제공한다. 개구부들(416)은 약 0.5" 내지 약 1.5", 예컨대 약 0.75"의 중앙-대-중앙 거리만큼 분리될 수 있다. 2개의 개구부들(416)은 각각, RF 소스로의 연결을 위한 임의의 편리한 직경을 가질 수 있다. 도 4a의 실시예에서, 개구부들(416)은 약 0.4"의 최소 엣지-대-엣지 간격(separation)을 갖고, 각각의 개구부(416)는 약 0.35"의 직경을 갖는다.
[0031]
도 4b는 전도성 가스 분배기(400)의 저면 사시도이다. 분배기(400)는 분배기(400)의 엣지(422)에 형성된 복수의 포지셔닝 노치들(420)을 갖는다. 포지셔닝 노치들(420)은, 챔버(300) 또는 챔버(100)의 인접한 컴포넌트 상의 포지셔닝 피쳐와 분배기(400)를 합치(register)시키기 위한 수단을 제공한다. 노치들(420)은, 분배기를 챔버(100 또는 300)의 실질적으로 일정한 센터링된 포지션에 유지시키면서, 분배기(400)의 방사상 열 이동을 허용하기 위해서 방사상 외측 방향으로 개방될 수 있다. 노치들(420)은 약 0.1" 내지 약 1", 예를 들어 약 0.3"의 방사상 깊이, 및 분배기(400)의 바닥부 표면(422)으로부터 약 0.1" 내지 약 0.5", 예를 들어 약 0.11"의 깊이를 가질 수 있다. 노치들(420)은 분배기(400)의 둘레 주위에 불규칙하게 또는 규칙적으로 이격될 수 있고, 그리고 임의의 편리한 개수의 노치들(420)이 사용될 수 있다. 도 4b에서, 3개의 노치들(420)이 분배기(400)의 둘레 주위에 120도의 각도 간격들로 이격된다.
[0032]
도 4b의 노치들(420)은 지지부 삽입 개구부들(408)에 대한, 약 5도 내지 약 30도, 예컨대 약 16도인 각변위(angular displacement)를 갖는다. 지지부 삽입 개구부들(408)의 횡단 치수 및 노치들(420)의 깊이에 따라서, 노치들(420)은 지지부 삽입 개구부들(408)과 정렬될 수 있다. 노치들(420) 중 하나의 경계(424)와 지지부 삽입 개구부들(408) 중 하나의 경계(426) 사이의 거리가 약 0.1"보다 크다면, 노치들(420)과 개구부들(408)은 정렬될 수 있거나 겹칠 수 있다. 그렇지 않으면, 임의의 편리한 각변위가 사용될 수 있다.
[0033]
분배기(400)는 분배기(400)의 주변부 근처의 바닥부 표면(422)을 따라 밀봉 그루브(430)를 갖는다. 밀봉 그루브(430)는, 아이솔레이터(112)와 같은 인접한 챔버 컴포넌트와 바닥부 표면(422) 사이에 밀봉을 형성하는 탄성 부재, 예컨대 o-링을 수용한다. 밀봉 그루브(430)는 내측 반경(432)과 외측 반경(434)을 갖는다. 밀봉 그루브(430)의 벽은 내측 반경(432)에 대해서 외측 반경(434)에서 상승되고, 이에 의해, 분배기(400)의 주변부 링(436)은 인접한 챔버 컴포넌트와 접촉하여, 탄성 부재가 밀봉을 형성하기 위해서 가압되는 밀봉 계면을 제공한다. 밀봉 그루브(430)는, 밀봉 그루브(430) 내부에 탄성 부재를 유지하기 위해서 정상부에서보다 밀봉 그루브의 바닥부에서 더 넓고, 밀봉 그루브(430)의 정상부에서의 밀봉 그루브(430)의 폭은 전형적으로, 탄성 부재의 폭 미만이며, 탄성 부재는 밀봉 그루브(430)의 정상부를 통한 삽입 시에 탄성적으로 변형된다.
[0034]
밀봉 그루브(430)는 분배기(400)의 엣지(422) 근처에 있다. 밀봉 그루브(430)의 외측 반경(434)은 노치들(420)의 내측으로 약 0.1" 미만, 예컨대 약 0.08"의 거리만큼 로케이팅된다. 밀봉 그루브(430)의 바닥부에서, 밀봉 그루브(430)의 말단(extremity)은 노치(420)의 최근접 말단으로부터 0.05" 미만, 예컨대 약 0.03"의 거리에 있을 수 있다.
[0035]
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.
Claims (15)
- 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
프로세싱 챔버;
상기 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지부; 및
전력 소스에 커플링된 전도성 가스 분배기 및 상기 전도성 가스 분배기와 접촉하는 히터를 포함하는 덮개 조립체를 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 덮개 조립체는 상기 전도성 가스 분배기와 가스 캡 사이에, 구획된 블록커 플레이트(zoned blocker plate)를 더 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 가스 캡은 유체 순환 도관을 포함하고, 상기 가스 캡은 상기 전도성 가스 분배기와 열적으로 연통(thermal communication)하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 전도성 가스 분배기는 전도성 페이스(face) 플레이트인,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 전도성 가스 분배기는 개구부들을 갖고, 상기 구획된 블록커 플레이트는 개구부들을 가지며, 상기 가스 캡들은 개구부들을 갖고, 상기 가스 캡의 개구부들은 상기 전도성 가스 분배기 및 상기 구획된 블록커 플레이트의 개구부들과 유체 연통하며, 상기 구획된 블록커 플레이트의 개구부들은 상기 전도성 가스 분배기의 개구부들과 유체 연통하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
히터는 상기 전도성 가스 분배기의 주변부와 접촉하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 전도성 가스 분배기는 기구 개구부(instrumentation opening)를 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 전도성 가스 분배기는 지지부 삽입 개구부를 더 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 전도성 가스 분배기는 RF 연결부를 위한 접합 플레이트를 더 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
챔버 본체를 포함하는 프로세싱 챔버;
상기 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지부; 및
전력 소스에 커플링된 전도성 페이스 플레이트, 상기 전도성 페이스 플레이트와 접촉하는 구획된 블록커 플레이트, 상기 구획된 블록커 플레이트와 접촉하고 상기 전도성 페이스 플레이트와 열적으로 연통하는 냉각식(cooled) 가스 캡, 및 상기 전도성 페이스 플레이트와 접촉하여 배치된 가열 링을 포함하는 덮개 조립체를 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 가열 링은 상기 구획된 블록커 플레이트와 또한 접촉하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 전도성 페이스 플레이트는 기구 개구부 및 지지부 삽입 개구부를 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 가열 링은 유체 도관을 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 가열 링은 저항성 가열 요소를 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 전도성 페이스 플레이트는 RF 연결부를 위한 접합 플레이트를 더 포함하는,
반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
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