KR20170042727A - 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐 - Google Patents

균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐 Download PDF

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Abstract

균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다.

Description

균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐{NOZZLE FOR UNIFORM PLASMA PROCESSING}
본 출원은 2014년 8월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐(NOZZLE FOR UNIFORM PLASMA PROCESSING)"인 선행 미국 진특허 출원 제14/461,318호의 혜택을 주장하며, 이 진특허 출원은 이로써 완전히 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명의 실시예들은 전자 디바이스 제조 분야에 관한 것이며, 구체적으로는 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 제조하는 것에 관한 것이다.
현재, 다수의 전자 시스템, 예를 들어 고전압 집적 회로(IC), 마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems)(MEMS), 광전자 공학, 및 다른 전자 시스템은 고종횡비의 비아들 및 트렌치들을 요구한다. 일반적으로, 전자 컴포넌트들, 예를 들어, 비아들, 트렌치들, 필러들(pillars)의 제조는 반도체 기판의 에칭을 수반한다. 전형적으로, 고종횡비의 관통 실리콘 비아들(through silicon vias)(TSV들) 및 트렌치들은 플라즈마 에칭 모드와 퇴적 모드 사이에 반복적으로 교대하는 보쉬 프로세스(Bosch process)를 이용하여 제조된다. 전형적으로, 보쉬 프로세스는 수직 방향으로 비아를 에칭하면서 폴리머 측부 표면 패시베이션 층을 생성하기 위해 플라즈마 퇴적 모드와 에칭 모드를 교대로 반복하는 것을 이용한다.
현재, 퇴적되는 폴리머 패시베이션 층은 바람직하지 않은 불균일한 프로파일을 갖는다. 비아 제조는 현재 기존의 표준 노즐로 인해 제한된다.
일반적으로, 웨이퍼에 걸친 플라즈마 에칭 및 퇴적의 불균일성은 전자 컴포넌트들(예를 들어, 필러들, 비아들, 및 트렌치들)의 프로파일들의 편차들을 초래한다. 즉, 플라즈마 퇴적 및 에칭 동작들 중 임의의 것에서의 임의의 불균일성은 비아 깊이 균일성뿐만 아니라 웨이퍼에 걸친 프로파일 균일성에도 상당히 영향을 미칠 수 있다. 추가적으로, 웨이퍼에 걸친 플라즈마 에칭 및 퇴적의 불균일성은 전자 디바이스 결함들(예를 들어, 줄무늬(striations), 보잉(bowing), 및 테이퍼링)을 도입할 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼에 걸친 플라즈마 에칭 및 퇴적의 불균일성은 수율에 영향을 미치고, 전자 디바이스 제조 비용을 증가시킨다.
균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 제공하는 방법들 및 장치들이 설명된다. 일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부(inlet portion) 및 유출부(outlet portion)를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 소정 각도로 연장된다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 공동이 유입부와 유출부 사이에 있다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 볼록한 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 오목한 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 적어도 하나의 스텝(step)을 포함한다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 수직 축에 대해 소정 각도로 연장되는 측부 표면을 포함한다.
일 실시예에서, 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 크다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스(workpiece)를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 소정 각도로 연장된다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 공동이 유입부와 유출부 사이에 있다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 볼록한 형상을 갖는다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 오목한 형상을 갖는다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 적어도 하나의 스텝을 포함한다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 수직 축에 대해 소정 각도로 연장되는 측부 표면을 포함한다.
실시예에서, 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버, 플라즈마 소스, 및 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 플라즈마 소스에 결합된 노즐을 포함한다. 처리 챔버는 기판을 포함하는 워크피스를 유지하기 위한 페디스털을 포함한다. 노즐은 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함한다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 크다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 소정 각도를 이룬다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 공동이 유입부와 유출부 사이에 형성된다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 볼록한 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 오목한 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 크다.
일 실시예에서, 복수의 가스 채널을 포함하는 노즐의 유입부가 형성된다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부에 결합된 유출부가 형성된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 유출부는 적어도 하나의 스텝을 포함한다.
본 발명의 다른 피쳐들은 다음의 상세한 설명으로부터 그리고 첨부 도면들로부터 명백해질 것이다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 실시예들은 첨부 도면들에서 제한이 아니라 예로서 예시되어 있으며, 첨부 도면들에서 유사한 참조번호들은 유사한 요소들을 표시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다.
도 6은 플라즈마 처리의 균일성을 증가시키기 위한 플라즈마 시스템의 일 실시예의 블록도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버의 3차원 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버에 배치된 웨이퍼 위의 노즐을 통한 가스 유동의 속도 분포들을 예시한다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 구조물의 측면도를 도시한다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 개구(904) 내에 패시베이션 층(908)을 퇴적하는 것을 예시하는, 도 9a와 유사한 도면(910)이다.
도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라 개구(904)의 바닥 상의 패시베이션 층을 통해 디바이스 층의 일부를 에칭하는 것을 예시하는, 도 9b와 유사한 도면(920)이다.
도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 9b 및 도 9c에서 설명된 바와 같은 에칭 및 퇴적 동작들이 다수회 반복된 이후의 도면(930)이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 노즐 설계들에 대한 가스 속도 플롯을 도시한다.
다음의 설명에서, 본 발명의 실시예들 중 하나 이상의 철저한 이해를 제공하기 위해서 다수의 구체적인 상세, 예컨대 구체적인 재료들, 화학물질들, 요소들의 치수들 등이 제시된다. 그러나, 본 발명의 하나 이상의 실시예는 이러한 구체적인 상세 없이 실시될 수 있다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 본 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해서 반도체 제조 프로세스들, 기술들, 재료들, 장비 등은 상세하게 설명되지 않았다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 포함되어 있는 설명을 이용하여, 과도한 실험 없이 적절한 기능성을 구현할 수 있을 것이다.
본 발명의 특정 예시적인 실시예들이 첨부 도면들에 도시되고 설명되지만, 이러한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시적일 뿐이며, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 수정들이 떠오를 수 있기 때문에, 본 발명은 도시되고 설명된 구체적인 구성들 및 배열들에 제한되지는 않는다는 점이 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예", "다른 실시예", 또는 "실시예"에 대한 언급은 이 실시예와 관련하여 설명된 특정 피쳐, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 장소들에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 어구들의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 피쳐들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 양태들은 단일의 개시된 실시예의 피쳐들 전부보다 적은 것에 있다. 따라서, 본 상세한 설명에 후속하는 청구항들은 이로써 이러한 상세한 설명에 명백하게 포함되며, 각각의 청구항은 본 발명의 별개의 실시예로서 자립한다. 본 발명은 수개의 실시예들에 관하여 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 본 발명은 설명된 실시예들에 제한되지는 않으며, 첨부 청구항들의 사상 및 범위 내에서 수정 및 변경하여 실시될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 따라서, 본 설명은 제한하는 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
플라즈마 처리를 위해 웨이퍼에 실질적으로 평행한 균일성을 증가시키기 위한 샤워 노즐을 제공하는 방법들 및 장치들이 설명된다. 기존의 가스 노즐들은 제한된 개수의 수평 및 수직 가스 채널을 가지며, 웨이퍼에 걸쳐 균일한 가스 유동 속도 분포를 제공하지 않는다.
일 실시예에서, 플라즈마 처리를 위해 웨이퍼에 실질적으로 평행한 균일성을 증가시키기 위한 샤워 노즐은 유입부 및 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 유입부는 복수의 가스 채널을 포함한다. 유출부는 유입부에 결합된다. 유출부는 복수의 유출구를 포함한다. 유출구들 중 적어도 하나는 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다. 실시예에서, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐은 기존의 노즐 설계들보다 상당히 더 균일한 가스들의 샤워를 웨이퍼를 향하여 분배하고, 유리하게도 웨이퍼에 실질적으로 평행한 플라즈마 처리의 균일성을 증가시킨다.
실시예에서, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐은 유리하게도 노즐에서의 국소화된 플라즈마 점화를 방지한다. 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 명세서에 설명된 노즐의 실시예들은 기존의 플라즈마 챔버 리드 상으로 쉽게 조립되고 설치될 수 있어, 유리하게도 제조 비용을 절약한다. 실시예에서, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐은 웨이퍼의 중심에서 기존의 노즐 설계들의 속도보다 큰 속도를 갖는 가스 유동을 제공한다. 실시예에서, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 노즐은 유리하게도 웨이퍼의 중심에서 기존의 노즐 설계들의 속도보다 큰 속도를 갖는 가스 유동을 출력한다.
일반적으로, 플라즈마 처리를 위한 노즐은 플라즈마 처리 챔버에서의 가스 유동의 특성들(예를 들어, 레이트, 속도, 방향, 질량, 형상, 압력, 또는 이들의 임의의 조합)을 제어하도록 설계된 디바이스이다. 실시예에서, 플라즈마 퇴적 및 에칭 균일성은 챔버에서의 가스 분포(gas distribution)에 종속한다. 실시예에서, 에칭 균일성은 챔버에서의 가스 분포보다 유도 결합된 플라즈마(inductively coupled plasma)(ICP) 전력 분포에 더 종속하는 한편, 폴리머 퇴적 균일성은 ICP 전력 분포에 의한 것보다 가스 분포에 의해 더 많이 영향을 받는다. 실시예에서, 기존의 노즐들의 단점들을 식별하고 플라즈마 처리 챔버에서의 웨이퍼에 걸친 균일한 가스 유동 분포를 위한 노즐을 개발하기 위해서 CFD(Computational Fluid Dynamic)에 기초한 모델링이 이용된다.
실시예에서, 아래에 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같이 유입부 및 유출부를 포함하는 노즐은, 노즐의 유출부(outlet nozzle portion)가 웨이퍼 상으로 가스들의 균일한 샤워를 분배하므로 이점을 제공한다. 실시예에서, 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 노즐의 가스 채널 설계는 유리하게도 노즐에서의 국소화된 플라즈마 점화를 방지한다. 실시예에서, 아래에 도 3 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 2 부분 노즐(two parts nozzle)은, 웨이퍼를 향하여 평활한 샤워 유사 유동(smooth shower like flow)을 출력하도록 유입부와 유출부 사이의 공동 내에 가스들이 축적되는 것을 허용하므로 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다. 도면(100)은 노즐의 상부 3차원 도면이다. 도면(110)은 노즐의 하부 3차원 도면이다. 도면(120)은 A-A' 축에 실질적으로 평행한 노즐의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐은 유입부(101) 및 유출부(106)를 포함한다. 유출부(106) 및 유입부(101)는 공동 없이 단일의 연속 부분을 형성한다. 유입부(101)는 수직 Y 축(112)에 실질적으로 평행한 측부 표면(104)을 포함한다. 실시예에서, 유입부(101)는 원통 형상을 갖는다. 실시예에서, 유출부(106)는 원통 형상을 갖는다. 유입부는 수평 X 축(111)에 실질적으로 평행한 최상부 표면(105)을 갖는다. 실시예에서, 최상부 표면(105)은 처리 챔버의 기존의 리드 설계와의 호환성을 제공하도록 구성된다. 유입부는 최상부 표면(105)을 통과하여 유출부(106)까지 아래로 내려가는 가스 채널들(102 및 103)과 같은 복수의 가스 채널을 포함한다. 최상부 표면(105)을 통과하는 가스 채널들은 도면(100)에서 복수의 유입 홀에 의해 표현된다. 도면(120)에 도시된 바와 같이, 가스 채널들 중 적어도 하나, 예를 들어 가스 채널(102)은 수직 Y 축에 대해 소정 각도(123)로 연장된다. 도면(120)에 도시된 바와 같이, 가스 채널들 중 적어도 하나, 예를 들어 가스 채널(103)은 수직 Y 축에 실질적으로 평행하게 연장된다.
유출부(106)는 유입부(101) 아래에 있다. 유출부(106)는 유출부(106)의 바닥을 통과하는 가스 유출구(107), 가스 유출구(108) 및 가스 유출구(126)와 같은 복수의 가스 유출구를 포함한다. 외측 부분(106)의 바닥을 통과하는 가스 유출구들은 도면(110)에서 복수의 유출 홀에 의해 표현된다. 도면들(110 및 120)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(107)는 유출부의 바닥의 중심 주위에 위치되는 가스 유출구들 중 하나이다. 가스 유출구들(108 및 126)은 측부 표면(124)을 통과한다. 도면들(120 및 110)에 도시된 바와 같이, 측부 표면(124)은 수직 Y 축에 대해 소정 각도(125)로 연장된다. 실시예에서, 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 직각(90도) 외의 각도들로 유출부에서 연장된다. 실시예에서, 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축에 실질적으로 평행하게 유출부에서 연장된다. 도 1의 도면(120)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(108)는 하향 방향(114)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 예각(121)(90도 각도보다 작은 각도)을 이루고, 상향 방향(112)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 둔각(127)(90도보다 큰 각도)을 이룬다. 가스 유출구(108)는 우측 방향(111)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 예각(122)을 이루고, 좌측 방향(115)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 둔각(128)을 이룬다. 도면(120)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(126)는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 90도 각도 외의 각도들을 이룬다.
실시예에서, 최상부 표면(105)을 통과하는 가스 채널들과 연관된 유입 홀들의 개수는 유출부(106)의 외측 표면을 통과하는 유출구들과 연관된 홀들의 수와 동일하다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀들의 개수는 약 16개이고, 유출 홀들의 개수는 약 16개이다. 실시예에서, 유출부(106)의 유출 홀들의 개수는 유입부(101)의 유입 홀들의 개수보다 크다.
실시예에서, 유입 홀 직경은 유출 홀 직경보다 크다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.08 인치 내지 약 0.14 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.12 인치이다. 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.05 인치이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다. 도면(200)은 노즐의 상부도이다. 도면(210)은 노즐의 하부도이다. 도면(230)은 노즐의 3차원 도면이다. 도면(220)은 A-A' 축에 실질적으로 평행한 노즐의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노즐은 유입부(201) 및 유출부(206)를 포함한다. 유출부(206) 및 유입부(201)는 공동 없이 단일의 연속 부분을 형성한다. 유입부(201)는 수평 X 축(211)에 실질적으로 평행한 최상부 표면(205), 및 최상부 표면(205)을 통과하는 가스 채널들(202 및 203)과 같은 복수의 가스 채널을 포함한다. 실시예에서, 유입부(201)는 원통 형상을 갖는다. 유입부(201)는, 처리 챔버(도시되지 않음)의 기존의 리드 설계와의 호환성을 제공하거나 처리 챔버의 리드에 다른 방식으로 결합하기 위해 최상부 표면(205) 상에 윈도우 포켓(234)을 갖는다.
최상부 표면(205)을 통과하는 가스 채널들(202 및 203)과 같은 가스 채널들은 도면들(200 및 230)에서 복수의 유입 홀에 의해 표현된다. 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 Y 축(212)에 실질적으로 평행한 측부 표면(204)에 대해 소정 각도를 이룬다. 도면(220)에 도시된 바와 같이, 가스 채널(202)은 수직 Y 축(212)에 대해 소정 각도(223)로 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 채널(203)은 수직 Y 축(212)에 대해 예각(235)을 이룬다. 실시예에서, 유입부(201)에서의 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 Y 축에 평행하다. 유출부(206)는 유입부(201) 아래에 있다. 유출부(206)는 가변 각도들로 유출부(206)의 바닥 표면을 통과하는 가스 유출구(207) 및 가스 유출구(208)와 같은 복수의 가스 유출구를 포함한다. 외측 부분(206)의 바닥 표면을 통과하는 가스 유출구들(207 및 208)과 같은 가스 유출구들은 도면(210)에서 복수의 유출 홀에 의해 표현된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노즐의 유출부는 유출부(206)의 바닥 중심에서 제1 스텝(224), 스텝(228), 스텝(229), 및 최종 스텝(227)과 같은 동심 스텝들을 포함한다. 가스 유출구들은, 유출구들과 연관된 홀들이 스텝들 각각 상에 위치되도록 유출부(206)의 벽을 통하여 연장된다. 도면(210)에 도시된 바와 같이, 유출구(207)의 홀은 스텝(228) 상에 있고, 유출구(208)의 홀은 스텝(229) 상에 있다. 실시예에서, 유입부(201)의 가스 채널은 유출부(206)의 복수의 가스 유출구에 결합된다. 도면(220)에 도시된 바와 같이, 가스 채널(203)은 가스 유출구들(241 및 242)에 접속된다.
실시예에서, 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 90도 외의 각도들로 유출부에서 연장된다. 실시예에서, 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축에 실질적으로 평행하게 유출부에서 연장된다. 도면(220)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(208)는 하향 방향(214)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 예각(221)을 이루고, 상향 방향(212)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 둔각(231)을 이룬다. 가스 유출구(208)는 우측 방향(211)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 예각(232)을 이루고, 좌측 방향(215)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 둔각(233)을 이룬다.
도면(220)에 도시된 바와 같이, 제1 스텝(224)은 수직 Y 축에 대해 예각(225)을 이루고, 최종 스텝(227)은 수직 Y 축에 대해 소정 각도(226)를 이룬다. 실시예에서, 제1 스텝(224)은 수직 Y 축에 대해 약 30도를 이루고, 후속 스텝들은 12도 증분하여 형성되며, 최종 스텝(227)은 수직 Y 축에 대해 약 90도를 이룬다. 실시예에서, 스텝들 각각은 4개 또는 8개의 유출 홀을 포함한다. 도면(210)에 도시된 바와 같이, 스텝(227)은 4개의 유출 홀을 갖고, 스텝들(228 및 229) 각각은 8개의 유출 홀을 갖는다.
실시예에서, 최상부 표면(205)을 통과하는 가스 채널들에 대한 유입 홀들의 개수는 유출부(206)의 스텝형 바닥 표면을 통과하는 유출구들과 연관된 홀들의 수와 동일하다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀들의 개수는 약 24개이고, 유출 홀들의 개수는 약 24개이다. 실시예에서, 유출부(206)의 유출 홀들의 개수는 유입부(201)의 유입 홀들의 개수보다 크다.
실시예에서, 유입 홀 직경은 유출 홀 직경보다 크다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.08 인치 내지 약 0.14 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.12 인치이다. 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.05 인치이다.
실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼 상으로의 샤워 유사 가스 유동의 균일한 분포를 증대시키기 위한 노즐은 유전체 재료, 예를 들어 세라믹, 또는 다른 유전체 재료로 이루어진다. 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 노즐은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 제조된다. 실시예에서, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같은 노즐의 유출구들 및 가스 채널들은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다. 도면(300)은 노즐의 3차원 상부도이다. 도면(310)은 노즐의 3차원 하부도이다. 도면(320)은 A-A' 축에 실질적으로 평행한 노즐의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 노즐은 2 부분을 포함한다. 제1 부분은 유입부(301)를 포함하고, 제2 부분은 유출부(306)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유출부(306)는, 유입부(301)와 유출부(306) 사이에 공동(324)이 형성되도록 오목한 형상을 갖는다. 유출부(306)는 오목 반경(concave radius)(313)을 갖는다. 실시예에서, 유출부(306)의 오목 반경은 약 0.5 인치 내지 약 1.5 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출부(306)의 오목 반경은 약 1 인치이다.
유입부(301)는 수평 X 축(311)에 실질적으로 평행한 최상부 표면(305), 및 최상부 표면(305)을 통과하는 가스 채널들(302 및 303)과 같은 복수의 가스 채널을 포함한다. 최상부 표면(305)을 통과하는 가스 채널들(302 및 303)과 같은 가스 채널들은 도면(300)에서 복수의 유입 홀에 의해 표현된다. 유입부(301)는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면(304)을 갖는다. 실시예에서, 유입부(301)는 원통 형상을 갖는다. 유입부(301)는, 처리 챔버(도시되지 않음)의 기존의 리드 설계와의 호환성을 제공하거나 처리 챔버의 리드에 다른 방식으로 결합하기 위해 윈도우 포켓(341)을 갖는다.
실시예에서, 유입부(301)의 가스 채널들 중 적어도 하나는 측부 표면(304)에 대해 소정 각도를 갖는다. 실시예에서, 유입부(301)에서의 가스 채널들 중 적어도 하나는 수직 Y 축에 평행한 측부 표면(304)에 평행하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 채널들(302 및 303)은 수직 Y 축에 평행하다.
유출부(306)는 유입부(301) 아래에 있다. 도면(320)에 도시된 바와 같이, 유출부(306)는 가변 각도들로 외측 부분(306)의 오목한 바닥 벽을 통과하는 가스 유출구(307) 및 가스 유출구(308)와 같은 복수의 가스 유출구를 포함한다. 외측 부분(306)의 오목한 바닥 벽을 통과하는 가스 유출구들(307 및 308)과 같은 가스 유출구들은 도면들(310 및 320)에서 복수의 유출 홀에 의해 표현된다. 실시예에서, 유출부의 오목한 바닥 벽을 통과하는 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 90도 각도 외의 각도들을 이룬다. 실시예에서, 유출부의 오목한 바닥 벽을 통과하는 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축에 실질적으로 평행하다. 실시예에서, 수직 Y 축에 실질적으로 평행한 가스 유출구들 중 적어도 하나는 유출부의 오목한 바닥 벽의 중심을 통과한다. 도면(320)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(308)는 하향 방향(314)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 예각(321)을 이룬다. 가스 유출구(308)는 좌측 방향(315)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 예각(331)을 이룬다.
실시예에서, 최상부 표면(305)을 통과하는 가스 채널들과 연관된 유입 홀들의 개수는 오목한 유출부(306)를 통과하는 유출구들과 연관된 홀들의 개수보다 작다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀들의 개수는 약 24개이고, 유출 홀들의 개수는 약 84개이다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 유출 홀 직경보다 크다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.08 인치 내지 약 0.14 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.12 인치이다. 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.05 인치이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다. 도면(400)은 노즐의 3차원 도면이다. 도면(410)은 노즐의 3차원 하부도이다. 도면(420)은 A-A' 축에 실질적으로 평행한 노즐의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 노즐은 2 부분을 포함한다. 제1 부분은 유입부(401)를 포함하고, 제2 부분은 유출부(406)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유출부(406)는, 유입부(401)와 유출부(406) 사이에 공동(424)이 형성되도록 볼록한 형상을 갖는다. 유출부(406)는 볼록 반경(convex radius)(413)을 갖는다. 실시예에서, 볼록 반경(413)은 약 0.8 인치 내지 약 1.8 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 볼록 반경(413)은 약 1.24 인치 내지 약 1.25 인치이다.
유입부(401)는 수평 X 축(411)에 실질적으로 평행한 최상부 표면(405), 및 최상부 표면(405)을 통과하는 가스 채널들(402 및 403)과 같은 복수의 가스 채널을 포함한다. 최상부 표면(405)을 통과하는 가스 채널들(402 및 403)과 같은 가스 채널들은 도면(400)에서 복수의 유입 홀에 의해 표현된다. 유입부(401)는 수직 Y 축(412)에 실질적으로 평행한 측부 표면(404)을 갖는다.
실시예에서, 유입부(401)는 원통 형상을 갖는다. 유입부(401)는, 처리 챔버(도시되지 않음)의 기존의 리드 설계와의 호환성을 제공하거나 처리 챔버의 리드에 다른 방식으로 결합하기 위해 윈도우 포켓(434)을 갖는다.
실시예에서, 유입부(401)의 가스 채널들 중 적어도 하나는 측부 표면(404)에 대해 소정 각도를 갖는다. 실시예에서, 유입부(401)에서의 가스 채널들 중 적어도 하나는 측부 표면(404)에 평행하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 채널들(402 및 403)은 측부 표면(404)에 평행하다.
유출부(406)는 유입부(401) 아래에 있다. 유출부(406)는 가변 각도들로 유출부(406)의 볼록한 바닥을 통과하는 가스 유출구(407) 및 가스 유출구(408)와 같은 복수의 가스 유출구를 포함한다. 외측 부분(406)의 볼록한 바닥을 통과하는 가스 유출구들(407 및 408)과 같은 가스 유출구들은 도면들(410 및 420)에서 복수의 유출 홀에 의해 표현된다. 유입부(401)와 유출부(406) 사이의 공동(424)에는 지지 피쳐(431)가 있다. 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 90도 각도 외의 각도들로 유출부 벽을 통과한다. 도면(420)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(408)는 하향 방향(414)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 예각(421)을 이룬다. 가스 유출구(408)는 우측 방향(411)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 예각(432)을 이룬다.
실시예에서, 최상부 표면(405)을 통과하는 가스 채널들과 연관된 유입 홀들의 개수는 유출부(406)의 볼록한 바닥을 통과하는 유출구들과 연관된 홀들의 개수보다 작다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀들의 개수는 약 24개이고, 유출 홀들의 개수는 약 110개이다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 유출 홀 직경보다 크다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.08 인치 내지 약 0.14 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.10 인치 내지 약 0.12 인치이다. 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.05 인치이다.
실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 유입부(401) 및 유출부(406)를 포함하는 2 부분 노즐 설계에서, 노즐의 유출부는 웨이퍼 상으로 가스들의 균일한 샤워를 분배한다. 2 부분 노즐 설계는, 웨이퍼를 향하여 평활한 샤워 유사 유동을 출력하기 이전에 유입부와 유출부 사이의 공동 내에 가스들이 축적되는 것을 허용하므로 이점을 제공한다.
실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼 상으로의 샤워 유사 가스 유동의 균일한 분포를 증대시키기 위한 노즐은, 웨이퍼 상으로의 샤워 유사 가스 유동의 균일한 분포를 증대시키기 위해 유전체 재료, 예를 들어 세라믹, 또는 다른 유전체 재료로 이루어진다.
실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 2 부분 노즐은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 제조된다. 실시예에서, 도 3 및 도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 노즐의 유출구들 및 가스 채널들은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 형성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 도시한다. 도면(500)은 노즐의 3차원 상부도이다. 도면(510)은 A-A' 축에 실질적으로 평행한 노즐의 단면도이다. 도면(520)은 노즐의 3차원 하부도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐은 2 부분을 포함한다. 내측 부분(501)은 외측 부분(506) 내에 배치된다. 내측 부분(501)은 유입부를 표현하고, 외측 부분(506)은 유출부를 표현한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 외측 부분(506)의 바닥 벽은 유입부와 유출부 사이에 공동(534)이 형성되도록 볼록한 형상을 갖는다. 외측 부분(506)의 바닥 벽은 볼록 반경(513)을 갖는다. 실시예에서, 볼록 반경(513)은 약 0.8 인치 내지 약 1.8 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 볼록 반경은 약 1.24 인치 내지 약 1.25 인치이다.
도면(510)에 도시된 바와 같이, 내측 부분(501)은 상부 부분(518) 및 하부 부분(519)을 포함한다. 상부 부분(518)의 직경은 하부 부분(519)의 직경보다 크다. 상부 부분(518)은 외부 부분(506)의 내측 측벽으로부터 돌출하는 지지 피쳐(517)에 배치된다. 내측 부분(501)은 수평 X 축(511)에 실질적으로 평행한 최상부 표면(505), 및 최상부 표면(505)을 통과하는 복수의 가스 채널을 갖는다. 최상부 표면(505)을 통과하는 가스 채널들(502 및 503)과 같은 가스 채널들은 도면(500)에서 복수의 유입 홀에 의해 표현된다. 내측 부분(501)은 수직 축(512)에 실질적으로 평행한 측부 표면(504)을 갖는다. 실시예에서, 내측 부분(501)은 원통 형상을 갖는다. 내측 부분(501)은, 처리 챔버(도시되지 않음)의 기존의 리드 설계와의 호환성을 제공하거나 처리 챔버의 리드에 다른 방식으로 결합하기 위해 윈도우 포켓(531)을 갖는다.
도면(510)에 도시된 바와 같이, 가스 채널들(502 및 503) 각각은 측부 표면(504)에 대해 소정 각도를 이룬다. 실시예에서, 내측 부분(501)에서의 가스 채널들(도시되지 않음) 중 적어도 하나는 측부 표면(504)에 평행하다. 외측 부분(506)은 가변 각도들로 외측 부분(506)의 볼록한 바닥 벽을 통과하는 가스 유출구(507) 및 가스 유출구(508)와 같은 복수의 가스 유출구를 포함한다. 외측 부분(506)의 볼록한 벽을 통과하는 가스 유출구들(507 및 508)과 같은 가스 유출구들은 도면(520)에서 복수의 유출 홀에 의해 표현된다. 내측 부분(501)의 바닥과 외측 부분(506)의 볼록한 벽 사이의 공동(534)에는 지지 피쳐(522)가 있다. 가스 유출구들 중 적어도 하나는 수직 Y 축 및 수평 X 축에 대해 90도 각도 외의 각도들로 연장된다. 도면(510)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(507)는 하향 방향(514)으로 연장되는 수직 Y 축에 대해 예각(521)을 이룬다. 가스 유출구(507)는 우측 방향(511)으로 연장되는 수평 X 축에 대해 예각(524)을 이룬다. 도면(520)에 도시된 바와 같이, 가스 유출구(516)는 외측 부분의 바닥의 중심을 통과한다.
실시예에서, 최상부 표면(505)을 통과하는 가스 채널들과 연관된 유입 홀들의 개수는 외측 부분(506)의 볼록한 벽을 통과하는 유출구들과 연관된 홀들의 개수보다 작다. 더 구체적인 실시예에서, 가스 채널들과 연관된 유입 홀들의 개수는 약 24개이고, 유출 홀들의 개수는 약 114개이다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 유출 홀 직경보다 크다. 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.08 인치 내지 약 0.14 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유입 홀 직경은 약 0.10 인치 내지 약 0.12 인치이다. 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.03 인치 내지 약 0.07 인치이다. 더 구체적인 실시예에서, 유출 홀 직경은 약 0.05 인치이다.
실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 내측 유입부(501) 및 외측 유출부(506)를 포함하는 2 부분 노즐 설계에서, 노즐의 외측 유출부는 웨이퍼 상으로 가스들의 균일한 샤워를 분배한다. 2 부분 노즐 설계는, 웨이퍼를 향하여 평활한 샤워 유사 유동을 출력하기 이전에 내측 유입부와 외측 유출부 사이의 공동 내에 가스들이 축적되는 것을 허용하므로 이점을 제공한다.
실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같은 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐은, 웨이퍼 상으로의 샤워 유사 가스 유동의 균일한 분포를 증대시키기 위해 유전체 재료, 예를 들어 세라믹, 또는 다른 유전체 재료로 이루어진다.
실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같은 2 부분 노즐은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 제조된다. 실시예에서, 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 노즐의 유출구들 및 가스 채널들은 소결, 그라인딩 및 드릴링 프로세스, 또는 노즐 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 기술들을 통해 형성된다.
도 6은 플라즈마 처리의 균일성을 증가시키기 위한 플라즈마 시스템(600)의 일 실시예의 블록도를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 처리 챔버(601)를 갖는다. 워크피스(603)를 유지하기 위한 이동가능한 페디스털(602)이 처리 챔버(601)에 배치된다. 페디스털(602)은 정전 척("ESC"), ESC 내로 매립된 DC 전극, 및 냉각/가열 베이스를 포함한다. 실시예에서, 페디스털(602)은 이동 캐소드의 역할을 한다. 실시예에서, ESC는 Al2O3 재료, Y2O3, 또는 전자 디바이스 제조의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 세라믹 재료들을 포함한다. DC 전력 공급부(604)가 페디스털(602)의 DC 전극에 접속된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 워크피스(603)가 개구(608)를 통해 로딩되고 페디스털(602) 상에 배치된다. 실시예에서, 워크피스(603)는 수평 축(111)에 실질적으로 평행하게 페디스털(602) 상에 배치된다. 실시예에서, 워크피스는, 도 9와 관련하여 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 기판 상의 마스크 층을 포함한다. 워크피스는 반도체 웨이퍼 상의 마스크를 포함할 수 있거나, 또는 전자 디바이스 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 워크피스일 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 워크피스는 집적 회로, 수동(예를 들어, 커패시터, 인덕터) 및 능동(예를 들어, 트랜지스터, 광 검출기, 레이저, 다이오드) 마이크로전자 디바이스 중 임의의 것을 만들기 위한 임의의 재료를 포함한다.
워크피스는 이러한 능동 및 수동 마이크로전자 디바이스들을 그것들의 최상부에 형성되는 전도성 층 또는 층들로부터 분리하는 절연성(예를 들어, 유전체) 재료들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 워크피스는 하나 이상의 유전체 층, 예를 들어 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 사파이어, 및 다른 유전체 재료들을 포함하는 반도체 기판 위의 마스크를 포함한다. 일 실시예에서, 워크피스는 하나 이상의 층을 포함하는 웨이퍼 스택 상의 마스크를 포함한다. 워크피스의 하나 이상의 층은 전도성 층, 반도체성(semiconducting) 층, 절연성 층, 또는 이러한 층들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
시스템(600)은 질량 유동 제어기(mass flow controller)(611)를 통해 플라즈마 소스(613)에 하나 이상의 프로세스 가스(612)를 입력하기 위한 유입구를 포함한다. 샤워 노즐(614)을 포함하는 플라즈마 소스(613)는, 하나 이상의 가스(612)를 수취하고 이러한 가스들로부터 플라즈마(615)를 발생시키기 위해 처리 챔버(601)에 결합된다. 실시예에서, 샤워 노즐(614)은 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 설명된 샤워 노즐들 중 하나를 표현한다. 샤워 노즐(614)은 워크피스(603) 위에 위치된다.
실시예에서, 노즐(614)은 위에서 설명된 바와 같이 유입부 및 유입부에 결합된 유출부를 포함한다. 유입부는 수직 Y 축(612)에 실질적으로 평행한 측부 표면을 갖는다. 하나 이상의 가스는, 워크피스(603)에 걸친 균일한 분포를 위해 노즐(614)의 유입부의 복수의 가스 채널을 통해 노즐(614)의 유출부의 복수의 유출구로 공급된다. 실시예에서, 노즐(614)의 가스 유출구들 중 적어도 하나는 위에서 설명된 바와 같이 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룬다.
플라즈마 소스(613)는 RF 소스 전력(610)에 결합된다. 플라즈마 소스(613)는, 샤워 노즐(614)을 통해, 고주파수 전기장을 이용하여, 하나 이상의 프로세스 가스(612)로부터 처리 챔버(601)에서 플라즈마(615)를 발생시킨다. 플라즈마(615)는 이온들, 전자들, 라디칼들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 플라즈마 입자들을 포함한다. 실시예에서, 전원(610)은 플라즈마(615)를 발생시키기 위해 13.56 MHz의 주파수에서 약 0W 내지 약 7500W의 전력을 공급한다. 플라즈마에 에너지를 공급하기 위해 RF 정합부(607)를 통해 페디스털(602)(예를 들어, 캐소드)에 플라즈마 바이어스 전력(605)이 결합된다.
실시예에서, 플라즈마 바이어스 전력(605)은 400 KHz의 주파수에서 3000W 이하의 바이어스 전력을 제공한다. 실시예에서, 예를 들어 약 2 MHz 내지 약 60 MHz의 주파수에서 1000W 이하의 다른 바이어스 전력을 제공하기 위해 플라즈마 바이어스 전력(606)이 또한 제공될 수 있다. 실시예에서, 플라즈마 바이어스 전력(606) 및 바이어스 전력(605)은 이중 주파수 바이어스 전력을 제공하기 위해 RF 정합부(607)에 접속된다. 실시예에서, 페디스털(602)에 인가되는 총 바이어스 전력은 약 10W 내지 약 3000W이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 압력 제어 시스템(609)이 처리 챔버(601)에 압력을 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 챔버(601)는 챔버에서의 처리 동안 생성되는 휘발성 생성물들을 배기하기 위해 하나 이상의 배기 유출구(616)를 통해 배기된다. 실시예에서, 플라즈마 시스템(600)은 유도 결합된 플라즈마("ICP") 시스템이다. 실시예에서, 플라즈마 시스템(600)은 용량 결합된 플라즈마("CCP") 시스템이다.
제어 시스템(617)이 챔버(601)에 결합된다. 제어 시스템(617)은 프로세서(618), 프로세서(618)에 결합된 온도 제어기(619), 프로세서(618)에 결합된 메모리(620), 및 프로세서(618)에 결합된 입력/출력 디바이스들(621)을 포함한다. 실시예에서, 프로세서(618)는, 플라즈마 입자들을 발생시키고 이러한 플라즈마 입자들을 워크피스(603)에 걸쳐 균일하게 분배하기 위해 노즐(614)을 통해 하나 이상의 가스를 공급하는 것을 제어하기 위한 구성을 갖는다.
실시예에서, 프로세서(618)는, 도 9와 관련하여 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 플라즈마 입자들을 이용한 워크피스의 기판의 에칭을 제어하기 위한 구성을 갖는다. 실시예에서, 프로세서(618)는, 도 9와 관련하여 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 플라즈마 입자들을 이용하여 기판 상에 하나 이상의 층을 퇴적하는 것을 제어하기 위한 구성을 갖는다.
실시예에서, 메모리(620)는, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 기판 상의 하나 이상의 층의 퇴적을 제어하고 기판의 에칭을 제어하기 위해 압력, 소스 전력, 바이어스 전력, 가스 유동, 또는 온도 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 파라미터를 저장한다. 제어 시스템(617)은 본 명세서에 설명된 바와 같은 방법들을 수행하도록 구성되고, 소프트웨어나 하드웨어 또는 이 둘의 조합일 수 있다.
플라즈마 시스템(600)은, 에칭기(etcher), 세정기, 노(furnace), 또는 전자 디바이스들을 제조하기 위한 임의의 다른 플라즈마 시스템과 같지만 이에 제한되지는 않는, 본 기술분야에 알려져 있는 임의의 유형의 고성능 반도체 처리 플라즈마 시스템들일 수 있다. 실시예에서, 시스템(600)은 플라즈마 시스템들 중 하나, 예를 들어, 캘리포니아주 산타 클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.에 의해 제조된 Etch Silva Chamber 시스템, 또는 임의의 다른 플라즈마 시스템을 표현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 챔버(700)의 3차원 도면이다. 플라즈마 처리 챔버(700)는 워크피스를 유지하기 위한 ESC가 배치되는 챔버 바디(701)를 포함한다. 리드(703)가 챔버 바디(701) 상에 배치된다. 실시예에서, 리드(703)는 절연성 재료, 예를 들어 세라믹, 또는 다른 절연성 재료로 이루어진다. 가열 패드들(704)이 리드(703) 상에 있다. 위에서 설명된 바와 같은 샤워 노즐(도시되지 않음)을 리드(703)에 클램핑하여 챔버 바디(701) 내의 워크피스(도시되지 않음) 위에 배치하기 위해 클램프(705)가 이용된다. 위에서 설명된 바와 같은 플라즈마 처리의 균일성을 증대시키기 위한 샤워 노즐은 챔버 리드(703) 상의 윈도우 포켓 및 피드 허브(feed hub) 상으로 쉽게 조립되고 설치된다. 챔버(700)는, 휘발성 생성물들을 배기하고 챔버 내에서 진공을 유지하기 위해 챔버 바디(701)에 부착된 배기 유출구(702)를 포함한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버에 배치된 웨이퍼 위의 노즐을 통한 가스 유동의 속도 분포들을 예시한다. 맵(801)은 웨이퍼 위의 1 밀리미터(mm)의 거리에서의 가스 유동 속도의 분포를 도시한다. 맵(802)은 웨이퍼 위의 10mm의 거리에서의 가스 유동 속도의 분포를 도시한다. 맵(803)은 웨이퍼 위의 5mm의 거리에서의 가스 유동 속도의 분포를 도시한다. 실시예에서, 플라즈마 프로세스 챔버 내의 웨이퍼 위의 가스 유동 속도 분포를 분석하기 위해 CFD 모델링 기술이 이용된다. 실시예에서, 노즐로부터 공급되는 가스는 SF6, C4F8, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, SF6 가스의 유량은 약 400 sccm(standard cubic centimeters per minute)이다. 실시예에서, C4F8 가스의 유량은 약 400 sccm이다.
실시예에서, 플라즈마 챔버 내의 압력은 약 140mTorr이다. 실시예에서, 노즐을 통해 플라즈마 소스로부터 공급되는 가스 온도는 약 95℃이다. 실시예에서, 플라즈마 챔버에 배치된 ESC의 캐소드의 온도는 약 -10℃이다. 실시예에서, 리드(예를 들어, 리드(703))의 온도는 약 90℃이다. 플라즈마 챔버는 위에서 설명된 플라즈마 챔버들 중 임의의 것일 수 있다. 노즐은 위에서 설명된 노즐들 중 임의의 것일 수 있다. 실시예에서, 가스는 도 5에 도시된 바와 같은 노즐로부터 공급된다.
맵들(801, 802 및 803)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 위의 10mm, 5mm 및 1mm의 거리에서의 가스 유동 속도는 실질적으로 균일하게 유지된다. 맵(801)에 도시된 바와 같이, 중심 부분(808), 중간 부분(809) 및 에지 부분(807) 위에서, 속도는 가스 유동 분포의 실질적인 균일성을 표시하는 약 1.6 m/s로 유지된다. 기존의 노즐 설계들을 위한 웨이퍼 위의 가스 유동 속도는 도 10(곡선(1005))에 도시된 바와 같이 적어도 6배만큼 변한다.
일반적으로, 가스 데드 존(gas dead zone)은 가스 순환에 참여하지 않는 가스의 용적을 지칭한다. 실시예에서, 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 노즐들 중 임의의 것을 통해 공급되는 가스 유동은 웨이퍼까지 자유롭게 하향 유동하고, 데드 존들을 나타내지 않는다. 실시예에서, 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 노즐들 중 임의의 것을 통해 공급되는 가스 유동은 가스 유동의 균일성을 개선하기 위해 웨이퍼 위의 약 1mm의 거리에서의 재순환 구역들을 포함한다.
즉, 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 샤워 노즐 설계들을 이용한 웨이퍼의 중심 위의 약 1mm의 거리에서의 가스 분포의 균일성은 기존의 노즐 설계들과 비교하여 상당히 개선된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 노즐 설계들에 대한 가스 속도 플롯을 도시한다. 플롯(1001)은 상이한 노즐 설계들에 대해 웨이퍼 위의 약 1mm의 거리에서의 속도 크기(1004) 대 코드 길이(chord length)(1003)를 도시한다. 플롯(1002)은 플롯(1001)의 일부를 표현한다. 곡선(1005)은 기존의 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 곡선(1006)은 도 1에 도시된 바와 같은 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 곡선(1007)은 도 2에 도시된 바와 같은 스텝형 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 곡선(1008)은 도 3에 도시된 바와 같은 오목한 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 곡선(1009)은 도 4에 도시된 바와 같은 볼록한 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 곡선(1011)은 도 5에 도시된 바와 같은 볼록한 노즐에 대한 가스 속도 크기를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가스 속도 크기에서의 편차는 기존의 노즐 설계와 비교하여 상당히 개선된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가스 속도 크기에서의 편차는 기존의 설계에 대한 약 6(곡선(1005))으로부터 도 5에서 설명된 바와 같은 설계에 대한 약 1.5(곡선(1011))로 감소된다.
실시예에서, 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 보쉬 프로세스, 후면 비아 노출 에칭(backside via reveal etch), 또는 다른 퇴적 및 에칭 동작들을 위해 웨이퍼에 걸쳐 균일한 플라즈마 분포를 제공하기 위해 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 샤워 노즐이 이용된다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 디바이스 구조물(900)의 측면도를 도시한다. 전자 디바이스 구조물(900)은 기판을 포함한다. 실시예에서, 전자 디바이스 구조물(900)은 도 6에 도시된 워크피스(603)를 표현한다. 실시예에서, 기판(901)은 반도체 재료, 예를 들어 단결정질 실리콘("Si"), 게르마늄("Ge"), 실리콘 게르마늄("SiGe"), Ⅲ-Ⅴ 재료계 재료, 예를 들어 갈륨 비화물("GaAs"), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(901)은 집적 회로들을 위한 금속화 인터커넥트 층들을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(901)은 전자 디바이스들, 예를 들어 트랜지스터들, 메모리들, 커패시터들, 저항기들, 광전자 디바이스들, 스위치들, 및 전기 절연성 층, 예를 들어 층간 유전체, 트렌치 절연 층, 또는 전자 디바이스 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 임의의 다른 절연성 층에 의해 분리되는 임의의 다른 능동 및 수동 전자 디바이스들을 포함한다. 적어도 일부 실시예들에서, 기판(901)은 금속화 층들을 접속하도록 구성된 인터커넥트들, 예를 들어 비아들을 포함한다. 일 실시예에서, 기판(901)은, 벌크 하부 기판, 중간 절연 층, 및 최상부 단결정질 층을 포함하는 SOI(semiconductor-on-isolator) 기판이다. 최상부 단결정질 층은 위에서 나열된 임의의 재료, 예를 들어 실리콘을 포함할 수 있다.
디바이스 층(902)이 기판(901) 상에 퇴적된다. 실시예에서, 디바이스 층(902)은, 인접 디바이스들을 절연시키고 누설을 방지하기에 적합한 절연성 층을 포함한다. 일 실시예에서, 디바이스 층(902)은 산화물 층, 예를 들어 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물("Al2O3"), 실리콘 산화물 질화물(silicon oxide nitride)("SiON"), 실리콘 질화물 층, 이들의 임의의 조합, 또는 전자 디바이스 설계에 의해 결정되는 다른 전기 절연성 층을 포함한다. 일 실시예에서, 디바이스 층(902)은 층간 유전체(ILD), 예를 들어 실리콘 이산화물을 포함한다. 일 실시예에서, 디바이스 층(902)은 폴리이미드, 에폭시, 포토디파이너블(photodefinable) 재료들, 예컨대 벤조시클로부텐(benzocyclobutene)(BCB) 및 WPR-시리즈 재료들, 또는 스핀-온-글래스를 포함한다.
실시예에서, 디바이스 층(902)은 전도성 층을 포함한다. 실시예에서, 디바이스 층(902)은 금속, 예를 들어 구리(Cu), 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn), 납(Pb), 은(Ag), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 금(Au), 루테늄(Ru), 니켈(Ni), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 탄탈룸(Ta), 텅스텐(W), 바나듐(V), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 폴리실리콘, 전자 디바이스 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 전도성 층, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 디바이스 층(902)은 위에서 설명된 하나 이상의 층의 스택이다.
디바이스 층(902)은, 화학 기상 증착("CVD")(예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착("PECVD"), 화학 기상 증착("PVD"), 분자 빔 에피택시("MBE"), 유기 금속 화학 기상 증착("MOCVD"), 원자 층 증착("ALD"), 또는 전자 디바이스 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 퇴적 기술들과 같지만 이에 제한되지는 않는 퇴적 기술들 중 하나를 이용하여 퇴적될 수 있다.
실시예에서, 디바이스 층(902)의 두께는 약 2 나노미터("nm") 내지 약 5 마이크로미터("㎛")이다. 패터닝된 마스크(903)가 디바이스 층(902) 상에 퇴적된다. 실시예에서, 마스크(903)는 하부의 디바이스 층(902)을 에칭하기 위한 하드 마스크, 예를 들어 산화물 마스크, 레지스트 마스크, 비정질 탄소 층(amorphous carbon layer)(ACL) 마스크, 또는 임의의 다른 마스크이다. 실시예에서, 마스크(903)는 캘리포니아주 산타 클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.에 의해 제조된 것과 같은 붕소 도핑된 비정질 탄소 층(boron doped amorphous carbon layer)(BACL), 또는 다른 BACL이다. 실시예에서, 마스크 층(903)의 두께는 약 2nm 내지 약 5㎛이다. 패터닝된 마스크(903)는 전자 디바이스 제조 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 퇴적 및 패터닝 기술들을 이용하여 형성될 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 개구(904)를 형성하기 위해 마스크(903)에 의해 노출되는 디바이스 층(902)의 일부를 에칭하도록 플라즈마 입자들(906)을 발생시키기 위해 가스가 노즐(905)을 통해 처리 챔버로 공급된다. 플라즈마 입자들(906)은 이온들, 전자들, 라디칼들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 노즐(905)은 도 1 내지 도 5와 관련하여 위에서 설명된 노즐들 중 하나를 표현한다. 플라즈마 챔버는 위에서 설명된 플라즈마 챔버들 중 하나, 또는 다른 플라즈마 챔버일 수 있다. 실시예에서, 플라즈마 입자들(906)을 발생시키기 위한 가스는 SF6, CF4, O2, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 에칭된 개구(904)의 깊이는 약 10nm 내지 약 300nm이다.
도 9b는 일 실시예에 따라 개구(904) 내에 패시베이션 층(908)을 퇴적하는 것을 예시하는, 도 9a와 유사한 도면(910)이다. 패시베이션 층(908)은 플라즈마 입자들(907)을 이용하여 퇴적된다. 플라즈마 입자들(907)은 이온들, 전자들, 라디칼들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 플라즈마 입자들(907)을 발생시키기 위해 노즐(905)을 통해 가스가 공급된다. 패시베이션 층(908)은 플라즈마 입자들(907)을 개구(904)의 측벽들 및 바닥(911)에 화학적으로 본딩함으로써 퇴적된다. 패시베이션 층(908)은 개구(904)의 측벽들을 추가 에칭으로부터 보호한다. 실시예에서, 플라즈마 입자들(907)을 발생시키기 위한 가스는 (CFx)n, SiFx, C4F8, C4F6, CHF3, SiF4, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시예에서, 패시베이션 층(908)은 플루오로카본((CFx)n) 층이다. 실시예에서, 패시베이션 층(908)의 두께는 약 1nm 내지 약 100nm이다.
도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라 개구(904)의 바닥 상의 패시베이션 층을 통해 디바이스 층의 일부를 에칭하는 것을 예시하는, 도 9b와 유사한 도면(920)이다. 에칭 동작 동안, 디바이스 층에 충격을 가하는 이온들, 전자들, 라디칼들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 방향성 플라즈마 입자들(directional plasma particles)은, 개구(904)의 측벽들 상의 패시베이션 층(908)은 보존하면서 개구(904)의 바닥(911)에 있는 패시베이션 층을 공격한다. 플라즈마 입자들(909)은 패시베이션 층(908)과 충돌하여, 개구의 바닥 부분(912)을 노출시킨다. 실시예에서, 노출된 부분(912)은 약 10nm 내지 약 300nm의 깊이까지 하향 에칭된다.
도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 9b 및 도 9c에서 설명된 바와 같은 에칭 및 퇴적 동작들이 다수회 반복된 이후의 도면(930)이다. 도 9b 및 도 9c에서 설명된 바와 같은 에칭 및 퇴적 동작들은 개구(913)를 형성하기 위해 개구의 측벽들을 보존하면서 개구의 바닥을 기판(901)까지 증분적으로 하향 에칭하도록 반복된다. 실시예에서, 개구(913)의 깊이는 약 몇 옹스트롬(Å) 내지 약 수백 마이크로미터이다.
전술한 명세서에서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 구체적인 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었다. 다음의 청구항들에 제시된 바와 같은 본 발명의 실시예들의 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 점이 분명할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (15)

  1. 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐로서,
    복수의 가스 채널을 포함하는 유입부(inlet portion) - 상기 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 가짐 -; 및
    상기 유입부에 결합된 유출부(outlet portion) - 상기 유출부는 복수의 유출구를 포함하고, 상기 유출구들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룸 -
    를 포함하는 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 채널들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 소정 각도로(at an angle) 연장되는, 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유입부와 상기 유출부 사이의 공동을 더 포함하는 노즐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유출부는 볼록한 형상, 오목한 형상 및 스텝(step) 중 하나를 갖는, 노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 큰, 노즐.
  6. 플라즈마 처리 시스템으로서,
    기판을 포함하는 워크피스(workpiece)를 유지하기 위한 페디스털을 포함하는 처리 챔버;
    플라즈마 소스;
    상기 처리 챔버에서 플라즈마를 발생시키기 위해 가스를 수취하도록 상기 플라즈마 소스에 결합된 노즐 - 상기 노즐은 복수의 가스 채널을 포함하는 유입부 및 상기 유입부에 결합된 유출부를 포함하고, 상기 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 포함하고, 상기 유출부는 복수의 유출구를 포함하고, 상기 유출구들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룸 -
    을 포함하는 플라즈마 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 채널들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 소정 각도로 연장되는, 플라즈마 처리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 유입부와 상기 유출부 사이의 공동을 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 유출부는 볼록한 형상, 오목한 형상 및 스텝 중 하나를 갖는, 플라즈마 처리 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 큰, 플라즈마 처리 시스템.
  11. 균일한 플라즈마 처리를 위한 노즐을 제조하는 방법으로서,
    복수의 가스 채널을 포함하는 유입부를 형성하는 단계 - 상기 유입부는 수직 축에 실질적으로 평행한 측부 표면을 가짐 -; 및
    상기 유입부에 결합된 유출부를 형성하는 단계 - 상기 유출부는 복수의 유출구를 포함하고, 상기 유출구들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 직각 외의 각도를 이룸 -
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스 채널들 중 적어도 하나는 상기 수직 축에 대해 소정 각도를 이루는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유입부와 상기 유출부 사이에 공동을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유출부는 볼록한 형상, 오목한 형상 및 스텝 중 하나를 갖는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    유출구들의 개수는 가스 채널들의 개수보다 큰, 방법.
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