KR20170137800A - 베벨 폴리머 감소를 위한 에지 링 - Google Patents

베벨 폴리머 감소를 위한 에지 링 Download PDF

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Abstract

본 개시내용의 실시예들은, 잔류 필름 층들을 기판의 베벨 또는 에지와 같은 기판 주변 영역으로부터 감소시키는 데에 활용되는 방법들 및 장치들을 포함한다. 기판 베벨, 후면, 및 기판 주변 영역의 오염은 플라즈마 프로세스 이후에 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 에지 링은 베이스 원형 링을 포함하고, 베이스 원형 링은 베이스 원형 링 상에 형성되는 중앙 개구부를 정의하는 내측 표면 및 베이스 원형 링의 둘레를 정의하는 외측 표면을 갖는다. 베이스 원형 링은 상부 본체, 및 상부 본체에 연결된 하부 부분을 포함한다. 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 그리고 베이스 원형 링의 내측 표면에 단(step)이 형성된다. 단은 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 포켓을 정의한다. 복수의 융기된(raised) 피처들이 베이스 원형 링의 제 1 상부 표면 상에 형성된다.

Description

베벨 폴리머 감소를 위한 에지 링
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은, 반도체 제조 시에 기판의 후면(backside) 또는 베벨(bevel)로부터 폴리머들을 감소시키는 데에 활용되는, 반도체 프로세싱 시스템에서 사용되는 에지 링에 관한 것이다.
[0002] 집적 회로들은, 단일 칩 상에 수백만 개의 컴포넌트들(예컨대, 트랜지스터들, 커패시터들, 및 레지스터들)을 포함할 수 있는 복합(complex) 디바이스들로 진화해왔다. 칩 설계들의 진화는 지속적으로, 더 빠른 회로 소자(circuitry) 및 더 큰 회로 밀도를 필요로 한다. 더 큰 회로 밀도에 대한 요구들은, 집적 회로 컴포넌트들의 치수들의 감소를 필요로 한다.
[0003] 집적 회로 컴포넌트들의 치수들이 (예컨대, 서브-미크론(sub-micron) 치수들로) 감소됨에 따라, 오염물질의 존재를 감소시키는 것의 중요성이 증가되었는데, 이는, 그러한 오염물질이, 반도체 제조 프로세스 동안 결함들의 생성으로 이어질 수 있기 때문이다. 예컨대, 에칭 프로세스에서, 부산물들, 예컨대, 에칭 프로세스 동안 생성될 수 있는 폴리머들은 미립자의 소스가 되어, 기판 상에 형성된 집적 회로들 및 구조들을 오염시킬 수 있다.
[0004] 높은 제조 수율 및 낮은 비용들을 유지하기 위해, 오염물질 및/또는 잔류 폴리머를 기판으로부터 제거하는 것이 점차 중요해진다. 기판 베벨 상에 존재하는 잔류 폴리머가 벗겨져서(dislodged) 기판의 전면(front side)에 접착될 수 있으며, 잠재적으로, 기판의 전면 상에 형성되는 집적 회로들을 손상시킬 수 있다. 기판 베벨 상에 존재하는 잔류 폴리머가 벗겨져서 기판의 후면에 접착되는 실시예에서, 리소그래피 노출 프로세스 동안 기판의 비평면성(non-planarity)은 리소그래피 초점 심도(depth of focus) 에러들을 초래할 수 있다.
[0005] 도 1a는, 프로세싱 챔버(130)에 배치된 페데스탈(102) 상에 포지셔닝된 기판(100)을 프로세싱하기 위한 종래의 플라즈마 프로세싱 챔버(130)를 도시한다. 플라즈마 프로세스 동안 기판(100)의 에지들/베벨(106)에 증착되는 것을 방지하기 위해, 새도우(shadow) 링(124)이, 기판(100)을 둘러싸는(circumscribing) 단일 링(126) 상에 배치된다. 그러나, 몇몇 예들에서, 새도우 링(124)이 기판(100)과 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 단일 링(126) 위에 포지셔닝된 새도우 링(124)은 종종, 일정 거리만큼 에지들/베벨(106)의 표면 위로 이격되어, 새도우 링(124)과 단일 링(126) 사이에 갭(134)을 형성한다. 새도우 링(124)과 단일 링(126) 사이에 형성된 갭(134)은, 프로세싱 동안 생성되는 플라즈마(120)가, 화살표(138)에 의해 도시된 바와 같이 갭(134) 내로 이동하여, 원치 않는 필름 층을 기판(100)의 전면 표면(110), 후면(112), 및 에지들/베벨(106) 상에 형성할 뿐만 아니라, 챔버 부분들, 예컨대, 페데스탈(102) 및 단일 링(126)을 공격하는 것을 허용할 수 있다. 일 경우에서, 기판(102)의 후면(112)은 기판(102)의 전면(110)보다 더 많은 양의 오염물질을 가질 수 있다. 게다가, 플라즈마 노출에 기인한 챔버 컴포넌트들의 부식 및 점진적인 열화는, 갭들(134)이 더 넓어지는 것을 초래하여, 챔버 부분들 및 기판 베벨/에지들(106) 양자 모두에서의 표면 결함들 및 보이드들의 열화를 초래할 수 있다.
[0006] 도 1b는, 원치 않는 필름 층(110)이 기판(100)의 에지들/베벨(106) 상에 축적된 이후의 기판(100)의 종래의 예를 도시한다. 플라즈마가 갭(134)을 통해 이동할 때, 원치 않는 필름 층들이 기판의 주변 영역들(108)의 베벨(106) 상에, 기판(100)의 전면(102)으로부터 심지어 후면(104)까지 연장되어 형성될 수 있다. 기판(100)의 후면(104) 및/또는 베벨(106) 상에 존재하는 잔류 폴리머 또는 원치 않는 필름 층들은 또한, 로봇 이송 프로세스, 기판 운송 프로세스, 후속 제조 프로세스들 등등 동안에 벗겨져서 플레이킹 오프될(flaked off) 수 있고, 이로써, 이송 챔버들, 기판 카세트들, 프로세스 챔버들, 및 회로 컴포넌트 제조 프로세스에서 이후에 활용될 수 있는 다른 프로세싱 장비에서 오염을 초래할 수 있다. 게다가, 폴리머 또는 잔류 필름 층들의 플레이크들은, 기판 프로세싱 동안 미립자 오염의 원인이 될 수 있다. 프로세싱 장비의 오염은 증가된 툴 유휴시간을 초래하고, 이에 의해, 총 제조 비용을 부정적으로 증가시킨다.
[0007] 그러므로, 기판 전면 상에 형성된 구조들의 무결성(integrity)을 유지하면서 기판 베벨로부터 기판 후면으로의 최소의 잔류물 증착으로 증착 효율을 개선하는 장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
[0008] 본 개시내용의 실시예들은, 잔류 필름 층들을 기판의 베벨 또는 에지와 같은 기판 주변 영역으로부터 감소시키는 데에 활용될 수 있는 방법들 및 장치들을 포함한다. 기판 베벨, 후면, 및 기판 주변 영역의 오염은 플라즈마 프로세스 이후에 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 에지 링은 베이스 원형 링을 포함하고, 베이스 원형 링은 베이스 원형 링 상에 형성되는 중앙 개구부를 정의하는 내측 표면 및 베이스 원형 링의 둘레를 정의하는 외측 표면을 갖는다. 베이스 원형 링은 상부 본체, 및 상부 본체에 연결된 하부 부분을 포함한다. 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 그리고 베이스 원형 링의 내측 표면에 단(step)이 형성된다. 단은 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 포켓을 정의한다. 복수의 융기된(raised) 피처들이 베이스 원형 링의 제 1 상부 표면 상에 형성된다.
[0009] 다른 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 챔버는, 기판 지지 조립체를 둘러싸는 에지 링, 에지 링 위에 배치된 새도우 링, 및 에지 링과 새도우 링 사이에 형성된 공동(cavity)을 포함하고, 에지 링의 상부 표면 상에 형성된 복수의 융기된 피처들이 새도우 링을 에지 링으로부터 리프팅 업하여(lift up) 그 사이에 공동을 형성한다.
[0010] 또 다른 실시예에서, 기판 베벨 오염을 감소시키기 위한 방법은, 플라즈마 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지 조립체의 주변 영역을 둘러싸는 에지 링과 새도우 링 사이에 공동을 형성하는 단계를 포함하고, 공동은, 에지 링으로부터 새도우 링을 리프팅 업하여 그 사이에 공동을 형성하는, 에지 링의 상부 표면 상에 형성된 복수의 융기된 피처들에 의해 형성되며, 공동은 기판 지지 조립체 위에 정의된 플라즈마 영역으로부터, 플라즈마 프로세싱 챔버에 배치된 펌프로의 개방 유체 연통(open fluid communication)을 허용한다.
[0011] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다.
[0012] 도 1a-1b는, 기판의 베벨 상에 잔류 오염이 형성되는 종래의 플라즈마 프로세싱 챔버의 부분을 예시하고;
[0013] 도 2는, 베벨 잔류 오염을 최소화할 수 있는 에지 링을 갖는 장치의 개략적인 등각도를 예시하며;
[0014] 도 3은, 도 2의 장치에서 사용되는 에지 링의 개략적인 등각도를 예시하고; 그리고
[0015] 도 4a-4c는, 도 2의 장치에서 활용될 수 있는 에지 링들의 상이한 예들을 예시한다.
[0016] 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내기 위해, 동일한 참조번호들이 사용되었다.
[0018] 본 개시내용의 실시예들은, 잔류 필름 층들을 기판의 베벨 또는 에지와 같은 기판 주변 영역으로부터 감소시키는 데에 활용될 수 있는 방법들 및 장치들을 포함한다. 기판 베벨, 후면, 및 기판 주변 영역의 오염은 플라즈마 프로세스 이후에 감소될 수 있다. 실시예에서, 장치는 에지 링을 포함할 수 있고, 에지 링은 기판 베벨, 에지 링, 및 에지 링 위에 포지셔닝된 새도우 링 사이에 공동을 정의할 수 있다. 공동은, 기판 베벨을 가로질러 공동 내로 이동하는 플라즈마가 기판 베벨 근처에 남아서 원치 않는 잔류 필름 층들을 기판 베벨 상에 또는 기판의 후면 상에 형성하기보다는 장치로부터 효율적으로 펌핑될 수 있도록, 장치의 펌프와 개방 연통된다.
[0019] 도 2는, 잔류 필름 층들이 기판 베벨 상에 형성될 가능성을 감소시키기 위해, 본 개시내용의 실시예들과 함께 사용될 수 있는 프로세싱 챔버(200)의 개략적인 등각도를 도시한다. 프로세싱 챔버(200)는 캘리포니아 주 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 DPS II TSV 프로세싱 챔버, 또는 다른 적합한 진공 챔버들일 수 있다. 프로세싱 챔버(200)는, 다중-챔버 모듈형 시스템(도시되지 않음)의 부분으로서 전형적으로 채용되는 종류의 전자동(fully automated) 반도체 플라즈마 프로세싱 챔버일 수 있다. 프로세싱 챔버(200)는, 최대 12인치(300mm), 18인치(450mm), 또는 다른 직경의 직경 크기를 갖는 기판(220)을 수용하도록 구성될 수 있는 프로세싱 용적(210)을 갖는 챔버 본체(215)를 포함한다.
[0020] 프로세싱 챔버(200)는, 챔버 본체(215) 상에 배치된 제 1 엔클로저(211) 내에 존재하는 전력 생성 장치와 연통하는 플라즈마 전력 소스(202) 및 매칭 네트워크(201)를 포함한다. 플라즈마 전력 소스(202) 및 매칭 네트워크(201)는, 전형적으로 약 12MHz 내지 약 13.5MHz 범위의 주파수(이러한 특정 프로세싱 챔버는 이러한 주파수에서 동작하지만, 사용될 수 있는 다른 프로세싱 챔버들은 최대 60MHz의 범위의 소스 전력 주파수들에서 동작함) 및 0.1kW 내지 약 5kW 범위의 전력에서 동작한다. 유도 코일들(204, 206)은 제 1 엔클로저(211)와 챔버 본체(215) 사이에 배치된 제 2 엔클로저(213) 내에 로케이팅된다. 유도 코일들(204, 206)은, 챔버 본체(215)에 배치된 기판 지지 조립체(207) 상에 배치된 기판(220)에 대해 플라즈마 프로세스를 수행하기 위해, 프로세싱 용적에서 RF 유도 결합 플라즈마를 생성할 수 있다. 균일한 제어된 가스 유동 분배를 제공하기 위해, 프로세싱 소스 가스가 가스 교환 노즐(214)을 통해 프로세싱 용적(210) 내에 도입될 수 있다.
[0021] 챔버 본체(215) 내에 존재하는 프로세싱 용적(210)은 하부 프로세싱 챔버(217)와 연통한다. 하부 프로세싱 챔버(217)는, 터보(turbo) 펌프(216) 위에 로케이팅되고 터보 펌프(216)와 연통하는 스로틀 밸브(219)와 연통하며, 터보 펌프(216)는 러핑(roughing) 펌프(226) 위에 로케이팅되고 러핑 펌프(226)와 연통한다. 동작 시에, 플라즈마 소스 가스는 프로세싱 용적(210)에 제공되고, 프로세싱 부산물들은 스로틀 밸브(219), 터보 펌프(216), 및 러핑 펌프(226)를 통해 프로세싱 용적(210)으로부터 펌핑된다. 프로세싱 챔버(200)로의 기판(220)의 진입 및 프로세싱 챔버(200)로부터의 제거를 용이하게 하기 위해, 기판 진입 포트(212)가 챔버 본체(215)에 형성된다.
[0022] 기판 지지 조립체(207)는, 프로세싱 동안 기판(220)을 지지하기 위해, 챔버 본체(215) 내에 배치된다. 기판 지지 조립체(207)는, 기판 지지 조립체(207)의 적어도 일부가 프로세스 바이어스 캐소드로서 역할을 할 수 있고 전기 전도성인 종래의 기계 또는 정전 척일 수 있다. 기판 지지 조립체(207)의 온도를 원하는 범위에서 유지하기 위해 냉각 유체를 기판 지지 조립체(207)에 공급하도록 구성된 냉각 유체 공급 유입구(224)가 기판 지지 조립체(207)에 커플링될 수 있다. 기판 지지 조립체(207) 상에 배치된 기판들은, 기판 지지 조립체(207) 상으로의 그리고 그로부터의 기판의 이송을 용이하게 하기 위해, 웨이퍼 리프트 핀들(도시되지 않음)에 의해 상승되고 하강될 수 있다.
[0023] 새도우 링(250)은 기판 지지 조립체(207)의 주변 영역을 둘러싸는 에지 링(252) 상에 배치된다. 에지 링(252)은, 새도우 링(250) 아래에 포지셔닝될 때 에지 링(252) 위에 공동(261)을 정의하는 방식으로 성형된다. 정의된 그대로의 공동(261)은, 플라즈마가, 축적되어 기판 베벨 또는 후면 상에 잔류 필름 층을 형성하기보다는, 기판 베벨로부터 멀어지는 방향으로 유동하고, 링들(250, 252) 사이에 정의된 공동(261)을 통해 프로세싱 챔버로부터 스로틀 밸브(219)를 통해 터보 펌프(216) 및 러핑 펌프(226)로 펌핑되는 것을 효율적으로 허용할 수 있다. 에지 링(252)의 배치 및 구성들에 관한 세부 사항들은 도 3-4c에 관하여 이하에서 더 설명될 것이다.
[0024] 제어기(290)는, 프로세스 시퀀스를 제어하고 프로세싱 챔버(200)에서 수행되는 플라즈마 프로세스 및 가스 유동들을 조절하는 데에 활용되는 CPU(central processing unit)(292), 메모리(294), 및 지원 회로(296)를 포함한다. CPU(292)는 산업 현장(industrial setting)에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 이하에서 설명되는 에칭 프로세스와 같은 소프트웨어 루틴들(routines)은 메모리(294), 예컨대, 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 저장소에 저장될 수 있다. 지원 회로(296)는 통상적으로 CPU(292)에 커플링되고, 캐쉬, 클럭 회로들, 입력/출력 시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 프로세싱 챔버(200)의 다양한 컴포넌트들과 제어기(290) 사이의 양방향 통신들은, 통칭하여 신호 버스들(298)로 지칭되는 다수의 신호 케이블들을 통해 취급되며, 이들 중 일부가 도 2에 예시된다.
[0025] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(200)에 제공된 기판(220)은, 기판 지지 조립체(207)에 커플링된 매칭 네트워크(221)를 통해 RF 바이어스 전력 소스(222)로부터 RF 전력을 제공하는 것에 의해 바이어싱된다. RF 바이어스 전력 소스(222)에 의해 제공되는 RF 전력은 100kHz 내지 13.56MHz 범위 내, 예컨대, 100kHz 내지 2MHz 범위 내일 수 있다. 플라즈마 전력 소스(202) 및 기판 RF 바이어스 전력 소스(222)는 제어기(290)에 의해 독립적으로 제어된다. 특히, RF 바이어스 전력 소스(222)는, "듀티 사이클(duty cycle)"로 지칭되는, 전력이 온(on)인 시간의 백분율(percentage)을 제공하기 위해, 시스템 제어기들에 의해 설정된 발전기 펄싱 능력(generator pulsing capability)을 사용하여 펄싱된다. 펄싱된 바이어스 전력의 온 시간 및 오프(off) 시간은 기판 프로세싱 내내 균일하다. 이 경우에, 예컨대, 전력이 3밀리초 동안 온이고 15밀리초 동안 오프라면, "듀티 사이클"은 16.67%일 것이다. 초 당 사이클들에서의 펄싱 주파수(Hz)는, 초 단위의 온 및 오프 시간 기간들의 합으로 1.0을 나눈 것과 동일하다. 예컨대, 전력이 3밀리초 동안 온이고 15밀리초 동안 오프일 때, 총 18밀리초 동안, 초 당 사이클들에서의 펄싱 주파수는 55.55Hz이다. 특정 필요들에 대해 기판 프로세싱 동안 온/오프 타이밍이 변화되는 특수화된 펄싱 프로파일을 사용하는 것이 가능할 것이다.
[0026] 도 3은, 도 1에 도시된 에지 링(252)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 에지 링(252)은 베이스 원형 링(306)을 포함하고, 베이스 원형 링(306)은 상부 표면(309), 및 상부 표면(309) 상에 배치된 융기된 피처들(304)을 갖는다. 에지 링(252)이 프로세싱 챔버, 예컨대, 도 2에 도시된 프로세싱 챔버(200)에 구현될 때, 에지 링(252)의 중앙 부분에 배치되는 기판을 수용하기 위해, 중앙 개구부 또는 보어(bore)(314)가 에지 링(252)의 중앙 부분에 형성된다. 베이스 원형 링(306)은, 베이스 원형 링(306)의 내측 직경(317)을 정의할 뿐만 아니라 중앙 개구부 또는 보어(314)의 외측 원주를 정의하는 내측 표면(316)을 갖는다. 베이스 원형 링(306)은 또한, 베이스 원형 링(306)의 외측 직경(319)(예컨대, 둘레)을 정의하는 외측 표면(310)을 포함한다. 바닥부 부분(311)은 에지 링(252)의 바닥부 표면(도시되지 않음)에 부착된다.
[0027] 단(315)이 베이스 원형 링(306)의 내측 표면(316)에 형성되고, 측벽을 내측 표면(316)과 공유한다. 단(315)은, 외측 표면(310)을 향하여 외측 방향으로 연장되는 미리 결정된 폭을 갖는다. 단(315)은 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309)의 살짝 위로 단-높이를 정의할 수 있다. 베이스 원형 링(306) 및 단(315)의 구성들에 관한 세부 사항들은 도 4a-4c에 관하여 이하에서 더 설명될 것이다.
[0028] 일 예에서, 복수의 융기된 피처들(304)이 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 상에 형성된다. 융기된 피처들(304)은, 내측 표면(316)으로부터 외측 표면(310)으로 연장되는, 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309)의 폭을 따라 연장되는 선형 융기된 표면(305)(예컨대, 정상부 표면)을 포함할 수 있다. 선형 융기된 표면(305)은 실질적으로, 새도우 링(250)의 바닥부 표면과 평행하게 대면하는 평면 표면이다. 융기된 피처(304)는 중앙 개구부 또는 보어(314)를 향하는 제 1 단부(312)를 갖고, 이로써, 기판이 중앙 개구부 또는 보어(314) 내에 포지셔닝될 때, 제 1 단부(312)는 기판을 원하는 포지션 내로 안내하거나 정렬하기 위해 안내 부재로서 역할을 할 수 있다. 게다가, 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 상에 형성된 융기된 피처들(304)은 또한, 새도우 링(250)과 맞물리고, 융기된 피처들(304)의 융기된 표면(305)(예컨대, 정상부 표면)에 의해 새도우 링(250)을 리프팅할 수 있으며, 새도우 링(250)이 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309)과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그렇게 함으로써, 공동(261)이 새도우 링(250)과 에지 링(252) 사이에 효율적으로 생성되어, 링들(252, 250) 사이에서 방사상 외측으로 기판 베벨로부터 멀어지게 유동하는 것을 허용할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 3개의 융기된 피처들(304)이 존재한다. 새도우 링(250)을 베이스 원형 링(306)으로부터 이격시키는 융기된 피처들(304)의 개수들, 형상들, 치수들, 및 구성들이, 상이한 프로세스 및 장비 요건들에 대해 필요에 따라 임의의 형태 또는 임의의 개수들일 수 있다는 것이 주목된다.
[0029] 도 4a는, 도 3에 도시된 절취선(A-A')에 따른, 에지 링(252)의 단면도를 도시한다. 새도우 링(250)은 융기된 피처들(304)(도 4a에 도시되지 않음)에 의해 에지 링(252) 위로 이격된다. 설명 및 예시의 용이함 및 간결성을 위해, 새도우 링(250)은 오직 도 4a에만 도시되고, 도 4b 및 4c에서는 제거된다는 점이 주목된다. 에지 링(252)은 하부 부분(311)(도시되고, 점선(355)에 의해 분할됨)에 연결된 상부 본체(371)를 갖는 베이스 원형 링(306)을 포함하며, 함께 일체형 본체를 형성한다. 베이스 원형 링(306)은 기판 지지 조립체(207)의 측벽에 근접하여 포지셔닝된 내측 표면(316)을 포함한다. 도 4a에 도시된 일 예에서, 내측 표면(316)은 기판 지지 조립체(207)의 측벽(381)에 근접하여 포지셔닝되지만 기판 지지 조립체(207)와 접촉하지는 않고, 그 사이에 갭(373)을 남겨둔다.
[0030] 단(315)이 상부 본체(371)의 제 1 단부(351)에 그리고 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 위에 형성된다. 단(315)은, 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309)으로부터 단-높이(336)를 정의하는 상부 표면(342)을 갖고, 단(315)의 상부 표면(342)과 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 사이를 연결하는 경사진 표면(340)을 생성한다. 단(315)의 상부 표면(342)과 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 사이에 형성된 단-높이(336)는 포켓(334)이 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309) 위에 형성되는 것을 허용한다. 포켓(334)은, 스로틀 밸브(219)를 통해 프로세싱 용적(210)과 펌프(226) 사이를 개방 유체 연통한다. 그런 후에, 포켓(334)은, 프로세싱 챔버(200)에서 구현될 때, 공동(261)을 형성하고 공동(261)으로서 역할을 할 수 있으며, 공동(261)은, 프로세싱 용적(210)으로부터 이동되는 플라즈마가, 기판 베벨 상에 축적되어 바람직하지 않게 기판 베벨 상에 잔류 필름 층을 형성하기보다는, 기판 베벨로부터 멀어져서 공동(260)으로 향하는 방향으로 기판 베벨을 바이패싱하여 유동하고 프로세싱 챔버(200)로부터 쉽게 펌핑되는 것을 허용한다. 일 예에서, 단-높이(336)는 베이스 원형 링(306)의 상부 표면(309)과 단(315)의 상부 표면(342) 사이에 정의된 약 1mm 내지 약 5mm이다.
[0031] 베이스 원형 링(306)에 형성된 단(315)은 실질적으로, 단(315)의 상부 표면(342) 위에 공간(398)을 남기고, 기판 지지 조립체(207)의 측벽(381)의 부분과 맞물리고 그 부분을 커버할 수 있다. 단(315)의 상부 표면(342) 위에 정의된 공간(398)은, 공간(398)으로 유동되는 플라즈마가, 기판 베벨로부터 멀어지는 방향으로 기판 베벨을 바이패싱하여 유동하는 것을 허용하는 개방 유체 연통 영역을 제공할 수 있으며, 플라즈마가 기판 후면 또는 베벨 상에 축적되기보다는 프로세싱 챔버로부터 펌핑되는 것을 허용하기 위한 개방 채널을 형성할 수 있다. 일 예에서, 단(315)은 약 0.5mm 내지 약 5mm의 폭(350)을 가질 수 있다. 도 4a에 도시된 예는 단(315) 위에 정의된 공간(398)을 포함하지만, 단(315) 위에 남겨진 공간(398)은, 단(315) 위에 공간이 남겨지지 않는 것 ― 이는 도 4b에 도시된 예와 유사하며 이하에서 이후에 설명될 것이다 ― 을 포함해서, 임의의 크기, 구성, 또는 임의의 치수일 수 있다는 점이 주목된다.
[0032] 리세스(345)가 베이스 원형 링(306)의 하부 부분(311)에 형성되어, 하부 부분(311)을 제 1 하부 부분(344)과 제 2 하부 부분(346)으로 분할한다. 제 1 하부 부분(344)은 내측 표면(316)의 하부 부분을 정의하는 반면, 제 2 하부 부분(346)은 외측 표면(310)의 하부 부분을 정의한다. 그에 반해서, 상부 본체(371)는, 내측 표면(316)의 상부 부분 및 외측 표면(310)의 상부 부분을 정의하는 2개의 단부들(321, 320)을 갖는다. 프로세싱 챔버(200)에 포지셔닝될 때 에지 링(252)의 포지션을 고정시키기 위해, 리세스(345)는 다른 챔버 부분들과 짝맞춤(mate)되도록 구성될 수 있다. 리세스(345)는 약 2mm 내지 약 10mm의 깊이(365)를 가질 수 있다. 제 1 하부 부분(344)은 일반적으로, 제 2 하부 부분(346)의 제 2 깊이(354)보다 더 긴 제 1 깊이(356)를 갖는다. 일 예에서, 제 1 하부 부분(344)의 제 1 깊이(356)는 제 2 하부 부분(346)의 제 2 깊이(354)보다 약 10% 내지 약 50% 더 길다. 일 예에서, 제 1 깊이(356)는 약 3mm 내지 약 10mm이고, 제 2 깊이(354)는 약 2mm 내지 약 10mm이다. 하부 부분(311)에 연결된 상부 본체(371)는 약 1mm 내지 약 15mm의 균일한 두께(352)를 갖는다.
[0033] 일 예에서, 에지 링(252)은 부식성 플라즈마 종에 대해 높은 내성을 갖는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 에지 링(252)을 제조하기 위한 적합한 재료들은 유전체 재료들, 세라믹 재료들, 금속 함유 유전체 재료를 포함한다. 일 예에서, 에지 링(252)은 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 알루미늄 나이트라이드(AlN), Y2O3, Si, 실리콘 카바이드, 아노다이징된 Al2O3, 석영, 및 이트륨 함유 재료들일 수 있다.
[0034] 도 4b는, 에지 링(402)의 상부 표면(418) 위에 형성된 단(406)의 상이한 구성을 갖는 에지 링(402)의 다른 실시예를 도시한다. 유사하게, 에지 링(402)은, 새도우 링(250)을 에지 링(402) 위로 이격시키는 융기된 피처들(304)(도 4b에는 도시되지 않음)을 포함하여, 상기 설명된 에지 링(252)과 유사한 베이스 원형 링(407)의 형태이다. 단(406)은, 베이스 원형 링(407)의 상부 표면(418)으로부터 단-높이(414)를 정의하는 상부 표면(408)을 갖고, 베이스 원형 링(407)의 상부 표면(418) 위에 포켓(416)을 생성한다. 그러나, 도 4a에서 형성된 경사진 표면(340)과 상반되게, 실질적으로 수직인 측벽(410)이 형성되어, 실질적으로 직선 측벽 프로파일을 갖는 단(406)을 정의한다. 수직 측벽(410)은 실질적으로, 단(406)의 상부 표면(408)과 베이스 원형 링(407)의 상부 표면(418) 사이에 정의된 단-높이(414)와 동일한 높이를 가질 수 있다.
[0035] 베이스 원형 링(407)에 형성된 단(406)은 실질적으로, 단(406)의 상부 표면(408) 위에 최소한의 공간을 남겨두거나 공간을 거의 남겨두지 않고, 기판 지지 조립체(207)의 측벽(381)의 대부분과 맞물리고 측벽(381)의 대부분을 커버할 수 있다. 결과적으로, 기판 지지 조립체(207)의 측벽의 대부분은, 돌출된 단(406)을 포함하여 에지 링(402)에 의해 효율적으로 커버되고, 플라즈마가 기판 지지 조립체(207)와 접촉하는 것을 효율적으로 차단하고 지지 조립체(207)가 플라즈마로부터 공격받을 가능성을 최소화한다. 에지 링(402)의 다른 구조들 및 부분들은 도 4a에 도시된 에지 링(252)과 유사하게 구성된다.
[0036] 도 4c는, 도 4a-4b에서 상기 설명된 에지 링들(252, 402)과 유사한 에지 링(500)의 또 다른 예를 도시한다. 프로세싱 챔버(200)에 포지셔닝되었을 때, 에지 링(500)이 또한, 새도우 링(250)(도 4a에 도시됨) 아래에 공동(504)을 정의한다. 그러나, 도 4a-4b에 도시된 구성들과 다르게, 에지 링(500)은 실질적으로 평면 표면(503)을 갖는데, 새도우 링(250)을 에지 링(500) 위로 이격시키는 (도 3에 도시된 바와 같은) 융기된 피처들(304)을 제외하고는, 평면 표면(503) 위에 형성된 돌출부들 또는 단들이 없다. 에지 링(500)은 기판(220), 특히, 기판 베벨에 대해 이격된 부분 관계를 갖도록 구성되며, 이로써, 에지 링(500)의 표면(503) 위에 정의된 공동(504)은, 공동(504)으로 유동되는 플라즈마가 기판 베벨 및 후면(508)을 바이패싱하고 링들(250, 500) 사이에서, 프로세싱 챔버(200)에 배치된 스로틀 밸브(219) 및 펌프들(226)을 통하여 프로세싱 챔버(200)로부터 펌핑되는 것을 허용하는 개방 유체 연통을 유지할 수 있다. 일 예에서, 도 2에 도시된 프로세싱 챔버(200)와 같은 플라즈마 프로세싱 챔버에 포지셔닝될 때, 에지 링(500)은 기판(220)의 후면(508)으로부터 약 1mm 내지 약 5mm의 거리(502)를 정의할 수 있다.
[0037] 따라서, 본 개시내용은, 플라즈마 프로세스 이후 기판의 후면 또는 베벨 상에 형성되는 잔류 필름 층들을 효율적으로 감소시킬 수 있는 에지 링을 제공한다. 에지 링은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 공동을 형성할 수 있는 포켓을 포함할 수 있고, 공동은, 공동을 통해 이동하는 플라즈마가 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 효율적으로 펌핑되도록 개방 유체 연통을 유지한다. 에지 링에 형성되는 포켓은, 에지 링의 상부 표면 상에 형성된 단에 의해 정의될 수 있다. 에지 링 위에 형성된 공동을 활용함으로써, 잔류 플라즈마는 기판 베벨 및 후면에 축적되기보다는 프로세싱 챔버로부터 효율적으로 펌핑될 수 있고, 이로써, 기판 베벨 및 후면 상에 형성될 잔류 필름 층 또는 오염에 대한 가능성이 현저하게 감소되고 제거된다.
[0038] 전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 에지 링(edge ring)으로서,
    내측 표면 및 외측 표면을 갖는 베이스 원형 링(base circular ring) ― 상기 내측 표면은, 상기 베이스 원형 링 상에 형성되는 중앙 개구부를 정의하고, 상기 외측 표면은 상기 베이스 원형 링의 둘레를 정의하며, 상기 베이스 원형 링은 상부 본체, 및 상기 상부 본체에 연결된 하부 부분을 포함함 ―;
    상기 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 그리고 상기 베이스 원형 링의 내측 표면에 형성되며, 상기 상부 본체의 제 1 상부 표면 위에 포켓(pocket)을 정의하는 단(step); 및
    상기 베이스 원형 링의 제 1 상부 표면 상에 형성된 복수의 융기된 피처들(raised features)을 포함하는,
    에지 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단은, 경사진 표면을 통해 상기 제 1 상부 표면에 연결된 제 2 상부 표면을 더 포함하는,
    에지 링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단은, 상기 단에 형성된 실질적으로 수직인 측벽을 통해 상기 제 1 상부 표면에 연결된 제 2 상부 표면을 더 포함하는,
    에지 링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 융기된 피처들은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 기판과 맞물리도록 구성되는, 상기 베이스 원형 링의 내측 표면에 연결된 제 1 단부를 갖는,
    에지 링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    융기된 피처는 상기 베이스 원형 링의 제 1 상부 표면의 폭과 실질적으로 매칭되는 길이를 갖는,
    에지 링.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 융기된 피처들은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 상기 복수의 융기된 피처들의 정상부 표면을 통해 새도우 링(shadow ring)과 맞물리도록 구성되는,
    에지 링.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 원형 링은 Al2O3, AlN, Y2O3, Si, 또는 SiC, 석영, 이트륨 함유 재료들 및 아노다이징된(anodized) Al2O3에 의해 제조되는,
    에지 링.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 원형 링의 하부 부분에 형성된 리세스(recess)를 더 포함하는,
    에지 링.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 원형 링의 내측 표면에 형성된 상기 단은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 기판 지지 조립체의 측벽의 대부분을 실질적으로 커버하도록 구성되는,
    에지 링.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 원형 링의 내측 표면에 형성된 상기 단은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 기판 지지 조립체의 측벽의 제 2 부분을 노출시키는 공간을 상기 단 위에 남겨두면서, 상기 기판 지지 조립체의 측벽의 제 1 부분을 실질적으로 커버하도록 구성되는,
    에지 링.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 단의 제 2 상부 표면은, 플라즈마 프로세싱 챔버에서 구현될 때 기판의 베벨 또는 후면과 맞물리도록 구성되는,
    에지 링.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 리세스에 의해 분할되는, 상기 베이스 원형 링의 하부 부분에 형성된 제 1 하부 부분 및 제 2 하부 부분을 더 포함하는,
    에지 링.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 하부 부분은, 상기 제 2 하부 부분의 제 2 깊이보다 약 10퍼센트 내지 약 50퍼센트 더 긴 제 1 깊이를 갖는,
    에지 링.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 포켓은, 상기 베이스 원형 링의 제 1 상부 표면과 상기 단의 제 2 상부 표면 사이에 정의된 약 1mm 내지 약 5mm의 단 높이를 갖는,
    에지 링.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 융기된 피처들의 정상부 표면은 상기 새도우 링의 바닥부와 평행하도록 구성된 평면 표면인,
    에지 링.
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