KR20180099776A - 웨이퍼 에지 링 리프팅 솔루션 - Google Patents

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마이클 알. 라이스
요가난다 사로드 비쉬와나트
수닐 스리니바산
라진더 딘드사
스티븐 이. 바바얀
올리비에 루어
데니스 엠. 쿠사우
임마드 유시프
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

높이-조절가능 에지 링을 포함하는 장치들, 및 이를 사용하기 위한 방법들이 본원에 설명된다. 일 예에서, 기판 지지 조립체는 높이-조절가능 에지 링을 포함하고, 기판 지지 조립체는 프로세스 챔버 내에 로케이팅된다. 기판 지지 조립체는, 정전 척, 정전 척의 일부분 상에 포지셔닝되는 에지 링, 및 하나 이상의 푸시 핀들을 통해 에지 링의 높이를 조절하기 위한 하나 이상의 액추에이터들을 포함한다. 높이-조절가능 에지 링은, 시간 경과에 따른 에지 링의 침식을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 높이-조절가능 에지 링은, 프로세스 챔버를 통기시키고 개방하지 않고도 슬릿 밸브 개구를 통해 프로세스 챔버로부터 제거될 수 있다. 높이-조절가능 에지 링은, 기판의 에지에서의 방위각 균일성을 개선하기 위해, 하나 이상의 액추에이터들에 의해 기울어질 수 있다.

Description

웨이퍼 에지 링 리프팅 솔루션
[0001] 본 개시내용의 예들은 일반적으로, 기판들, 이를테면 반도체 기판들을 프로세싱하기 위한 장치들에 관한 것이다. 더 상세하게는, 프로세스 키트(kit), 및 이를 사용하기 위한 방법들이 개시된다.
[0002] 기판들, 이를테면 반도체 기판들 및 디스플레이 패널들의 프로세싱에서, 기판은 프로세스 챔버 내의 지지부 상에 배치되는 한편, 기판의 표면들 상에서 층들을 증착, 에칭, 형성하거나 기판의 표면들을 달리 처리하기 위한 임의의 적절한 프로세스 조건들이 프로세스 챔버 내에 유지된다. 에칭 프로세스들 동안, 에칭 프로세스를 드라이빙(drive)하는 플라즈마는 기판 표면에 걸쳐 균일하게 분포되지 않을 수 있다. 불균일성은 기판 표면의 에지(edge)에서 특히 현저하다. 이러한 불균일성은 불량한 프로세싱 결과들의 원인이 된다. 따라서, 일부 프로세스 챔버들은, 플라즈마 균일성을 증가시키고 프로세스 수율을 개선하기 위해, 프로세스 키트 링(ring)으로 또한 지칭될 수 있는 에지 링들을 사용한다.
[0003] 그러나, 종래의 에지 링들은 시간이 경과함에 따라 침식된다. 에지 링이 침식됨에 따라, 기판 표면에 걸친 플라즈마 균일성이 감소됨으로써, 기판 프로세싱에 부정적인 영향을 미친다. 프로세싱되는 기판들의 품질과 플라즈마 균일성 간에 직접적인 상관 관계가 존재하므로, 종래의 프로세스 챔버들은 플라즈마 균일성을 유지하기 위해 에지 링들의 빈번한 교체를 요구한다. 그러나, 에지 링들의 빈번한 교체는 예방 유지보수(preventative maintenance)를 위한 바람직하지 않은 작동 불능 시간(downtime)을 초래하며, 에지 링들과 같은 소모성 컴포넌트들에 대한 증가된 비용들을 유발한다.
[0004] 따라서, 플라즈마 균일성을 개선하는 방법들 및 장치들에 대한 필요성이 당업계에 존재한다.
[0005] 일 예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 장치는, 기판 지지부; 기판 지지부 상에 배치되는 정전 척(electrostatic chuck); 및 정전 척을 둘러싸는 프로세스 키트를 포함한다. 정전 척은, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함한다. 프로세스 키트는, 정전 척의 제3 부분의 표면 상에 배치되는 지지 링; 정전 척의 제2 부분의 표면 상에 배치되는, 지지 링에 대해 독립적으로 이동가능한 에지 링; 및 지지 링 상에 배치되는 커버(cover) 링을 포함하며, 커버 링은, 지지 링과 접촉하는 제1 표면을 갖는다.
[0006] 다른 예에서, 기판 지지 조립체(assembly)는, 제1 표면을 갖는 제1 부분, 제2 표면을 갖는 제2 부분, 및 제3 표면을 갖는 제3 부분을 포함하는 정전 척; 및 프로세스 키트를 포함한다. 프로세스 키트는, 정전 척의 제3 부분의 제3 표면 상에 배치되고 그리고 정전 척의 제2 부분을 둘러싸는 지지 링; 정전 척의 제2 부분의 제2 표면 상에 배치되는 에지 링; 및 지지 링 상에 배치되는 커버 링을 포함하며, 커버 링은 에지 링을 둘러싼다. 기판 지지 조립체는, 에지 링을 상승시키도록 포지셔닝(position)되는 하나 이상의 푸시 핀(push pin)들; 및 하나 이상의 푸시 핀들에 커플링되는 하나 이상의 액추에이터(actuator)들을 더 포함하며, 하나 이상의 액추에이터들은, 하나 이상의 푸시 핀들의 높이를 제어하도록 동작가능하다.
[0007] 다른 예에서, 방법은, 에지 링을 프로세스 챔버 내의 제1 포지션에 유지하면서 제1 개수의 기판들을 프로세싱하는 단계; 에지 링을 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 상승시키는 단계; 및 제1 개수의 기판들 전부가 프로세스 챔버로부터 제거된 후에 로봇에 의해 프로세스 챔버로부터 에지 링을 제거하는 단계를 포함한다. 제1 개수의 기판들 중 제1 기판을 프로세싱하는 동안, 제1 기판은 정전 척의 제1 부분의 제1 표면 상에 배치되고, 에지 링은 정전 척의 제2 부분의 제2 표면 상에 배치되고 그리고 에지 링은 지지 링 상에 배치되는 커버 링에 의해 둘러싸이고, 그리고 지지 링은 정전 척의 제3 부분의 제3 표면 상에 배치된다.
[0008] 본 개시내용의 상기 인용된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 본 개시내용의 양상들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 양상들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 하지만, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 통상적인 양상들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 유의되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 양상들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 일 예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 횡단면 측면도이다.
[0010] 도 2a-2b는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 1의 프로세스 챔버의 기판 지지 조립체의 확대된 개략적인 횡단면 측면도들이다.
[0011] 도 3은 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체의 확대된 개략적인 횡단면 부분 측면도이다.
[0012] 도 4는 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체의 확대된 개략적인 횡단면 부분 측면도이다.
[0013] 도 5는 본원에 설명된 예들에 따른 방법의 흐름도이다.
[0014] 도 6a-6c는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 5의 방법의 다양한 스테이지들에서의 기판 표면들을 개략적으로 예시한다.
[0015] 도 7은 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체의 개략적인 횡단면 부분 측면도이다.
[0016] 도 8a-8b는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 7의 기판 지지 조립체의 개략적인 횡단면 부분 측면도들이다.
[0017] 도 9는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 7의 기판 지지 조립체의 개략적인 평면도이다.
[0018] 도 10a는 본 개시내용의 일 예에 따른 에지 링의 개략적인 평면도이다.
[0019] 도 10b는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 10a의 에지 링의 일부분의 개략적인 측면도이다.
[0020] 도 11a는 본 개시내용의 일 예에 따른 지지 링의 개략적인 평면도이다.
[0021] 도 11b는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 11a의 지지 링의 일부분의 확대된 개략적인 평면도이다.
[0022] 도 12는 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체의 개략적인 횡단면 부분 측면도이다.
[0023] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 모든 경우에, 도면들에 대해 공통된 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 예의 엘리먼트들은, 본원에서 설명되는 다른 예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
[0024] 높이-조절가능 에지 링을 포함하는 장치들, 및 이를 사용하기 위한 방법들이 본원에 설명된다. 일 예에서, 기판 지지 조립체는 높이-조절가능 에지 링을 포함하고, 기판 지지 조립체는 프로세스 챔버 내에 로케이팅(locate)된다. 기판 지지 조립체는, 정전 척, 정전 척의 일부분 상에 포지셔닝되는 에지 링, 및 하나 이상의 푸시 핀들을 통해 에지 링의 높이를 조절하기 위한 하나 이상의 액추에이터들을 포함한다. 높이-조절가능 에지 링은, 시간 경과에 따른 에지 링의 침식을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 높이-조절가능 에지 링은, 프로세스 챔버를 통기(venting)시키고 개방하지 않고도 슬릿 밸브(slit valve) 개구를 통해 프로세스 챔버로부터 제거될 수 있다. 높이-조절가능 에지 링은, 기판의 에지에서의 방위각(azimuthal) 균일성을 개선하기 위해, 하나 이상의 액추에이터들에 의해 기울어질(tilt) 수 있다.
[0025] 도 1은 본 개시내용의 일 예에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세스 챔버(100)는, 챔버 바디(body)(101) 및 그 상부에 배치되는 리드(lid)(103)를 포함하며, 이들은 함께 내측 볼륨(volume)을 정의한다. 챔버 바디(101)는 통상적으로 전기 접지(107)에 커플링된다. 기판 지지 조립체(111)는, 프로세싱 동안 그 상부에 기판(109)을 지지하도록 내측 볼륨 내에 배치된다. 프로세스 챔버(100)는 또한, 프로세스 챔버(100) 내에 플라즈마를 생성하기 위한 유도성으로(inductively) 커플링된 플라즈마 장치(102), 및 프로세스 챔버(100)의 예들을 제어하도록 적응되는 제어기(155)를 포함한다.
[0026] 기판 지지 조립체(111)는, 프로세싱 동안 기판(109)의 바이어싱을 가능하게 하기 위해 매칭 네트워크(120)를 통해 바이어스 소스(119)에 커플링되는 하나 이상의 전극들(153)을 포함한다. 바이어스 소스(119)는 예시적으로는, 예컨대 대략적으로 13.56 MHz의 주파수에서의 최대 약 1000 W(그러나 약 1000 W로 제한되지는 않음)의 RF 에너지의 소스일 수 있지만, 특정 애플리케이션에 대해 원하는 대로 다른 주파수들 및 전력들이 제공될 수 있다. 바이어스 소스(119)는, 연속적인 전력 또는 펄스형(pulsed) 전력 중 어느 하나 또는 이 둘 모두를 생성하는 것이 가능할 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(119)는 DC 또는 펄스형 DC 소스일 수 있다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(119)는 다수의 주파수들을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 하나 이상의 전극들(153)은 척킹(chucking) 전력 소스(160)에 커플링되어 프로세싱 동안 기판(109)의 척킹을 가능하게 할 수 있다. 기판 지지 조립체(111)는, 기판(109)을 둘러싸는 프로세스 키트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프로세스 키트의 다양한 실시예들이 아래에 설명된다.
[0027] 유도성으로 커플링된 플라즈마 장치(102)는 리드(103) 위에 배치되며, 프로세스 챔버(100) 내에 플라즈마를 생성하기 위해, RF 전력을 프로세스 챔버(100)에 유도성으로 커플링시키도록 구성된다. 유도성으로 커플링된 플라즈마 장치(102)는, 리드(103) 위에 배치되는, 제1 및 제2 코일들(110, 112)을 포함한다. 각각의 코일(110, 112)의 상대적인 포지션, 직경들의 비, 및/또는 각각의 코일(110, 112)의 권수(number of turn)들은 각각, 형성되는 플라즈마의 프로파일 또는 밀도를 제어하기 위해 원하는 대로 조절될 수 있다. 제1 및 제2 코일들(110, 112) 각각은, RF 피드 구조(106)를 지나 매칭 네트워크(114)를 통해 RF 전력 공급부(108)에 커플링된다. RF 전력 공급부(108)는 예시적으로는, 50 kHz 내지 13.56 MHz의 범위 내의 튜닝가능한(tunable) 주파수에서 최대 약 4000 W(그러나 약 4000 W로 제한되지는 않음)를 생성하는 것이 가능할 수 있지만, 특정 애플리케이션에 대해 원하는 대로 다른 주파수들 및 전력들이 활용될 수 있다.
[0028] 일부 예들에서, 개개의 제1 및 제2 코일들에 제공되는 RF 전력의 상대적인 양을 제어하기 위해, RF 피드(feed) 구조(106)와 RF 전력 공급부(108) 사이에 전력 분배기(105)(이를테면, 분배 커패시터)가 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 전력 분배기(105)는 매칭 네트워크(114)에 통합될 수 있다.
[0029] 프로세스 챔버(100)의 내부를 가열하는 것을 가능하게 하기 위해 리드(103) 최상부에 가열기 엘리먼트(113)가 배치될 수 있다. 가열기 엘리먼트(113)는, 리드(103)와 제1 및 제2 코일들(110, 112) 사이에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 가열기 엘리먼트(113)는 저항성 가열 엘리먼트를 포함할 수 있고, 원하는 범위 내로 가열기 엘리먼트(113)의 온도를 제어하기에 충분한 에너지를 제공하도록 구성되는 전력 공급부(115)(이를테면, AC 전력 공급부)에 커플링될 수 있다.
[0030] 동작 동안, 기판(109), 이를테면 플라즈마 프로세싱에 적절한 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판이 기판 지지 조립체(111) 상에 배치되며, 가스 패널(116)로부터 유입 포트(entry port)들(117)을 통해 챔버 바디(101)의 내측 볼륨 내로 프로세스 가스들이 공급된다. 프로세스 가스들은, RF 전력 공급부(108)로부터의 전력을 제1 및 제2 코일들(110, 112)에 인가함으로써 프로세스 챔버(100) 내의 플라즈마(118)로 점화된다. 일부 예들에서, 바이어스 소스(119), 이를테면 RF 또는 DC 소스로부터의 전력이 또한 매칭 네트워크(120)를 통해 기판 지지 조립체(111) 내의 전극들(153)에 제공될 수 있다. 프로세스 챔버(100) 내부 내의 압력은 밸브(121) 및 진공 펌프(122)를 사용하여 제어될 수 있다. 챔버 바디(101)의 온도는, 챔버 바디(101)를 통해 이어지는 액체-함유 도관(conduit)들(도시되지 않음)을 사용하여 제어될 수 있다.
[0031] 프로세스 챔버(100)는, 프로세싱 동안 프로세스 챔버(100)의 동작을 제어하기 위한 제어기(155)를 포함한다. 제어기(155)는, 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(123), 메모리(124), 및 CPU(123)를 위한 지원 회로들(125)을 포함하며, 프로세스 챔버(100)의 컴포넌트들의 제어를 가능하게 한다. 제어기(155)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장(industrial setting)에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(124)는, 본원에 설명된 방식으로 프로세스 챔버(100)의 동작을 제어하기 위해 실행 또는 인보크(invoke)될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 오브젝트 코드)를 저장한다.
[0032] 도 2a 및 도 2b는 본원에 설명된 일 예에 따른 프로세스 챔버(100)의 기판 지지 조립체(111)의 개략적인 확대도들이다. 기판 지지 조립체(111)는, 프로세스 키트(203), 기판 지지부(205), 및 정전 척(229)을 포함한다. 정전 척(229)은, 기판 지지부(205)의 최상부 표면 상에 배치되고 그리고 프로세스 키트(203)에 의해 둘러싸인다. 기판 지지부(205)는, 절연 플레이트(227)를 둘러싸는 접지 플레이트(226), 및 수직 스택(stack)으로 조립된 설비(facilities) 플레이트(228)를 포함한다. 기판 지지부(205)는, RF 고온 정전 척(229)을 접지 플레이트(226)로부터 절연시키기 위해 설비 플레이트(228) 및 정전 척(229)을 외접하여 둘러싸는 슬리브(sleeve)(230)를 더 포함한다. 슬리브(230)는 석영으로 제조될 수 있다. 프로세스 키트(203)는, 커버 링(246), 제1 에지 링(242), 및 제2 에지 링(244)을 포함한다. 커버 링(246)은 접지 플레이트(226)의 수직 에지의 상부 표면 상에 포지셔닝되며, 슬리브(230)와 맞물리기 위한 리세스(recess)를 포함한다. 커버 링(246)은, 석영 또는 임의의 다른 플라즈마 내성 재료로 제조될 수 있다.
[0033] 설비 플레이트(228)는, 접지 플레이트(226)의 하부 부분 위에 그리고 절연 플레이트(227)와 정전 척(229) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 정전 척(229)은, 절연 재료(236)에 매립된(embedded) 복수의 전극들(153)(4개가 도시됨)을 포함할 수 있다. 전극들(153)은 척킹 전력 소스(160)(도 1에 도시됨)에 커플링되어 정전 척(229)의 상부 표면에 대한 기판(109)의 척킹을 가능하게 한다. 프로세싱 동안 기판(109)의 온도 제어를 가능하게 하기 위해 하나 이상의 가열 또는 냉각 채널들이 절연 재료(236)에 선택적으로 형성될 수 있다. 일부 양상들에서, 전극들(153)은, 매칭 네트워크(120)를 통해 바이어스 소스(119)(도 1에 도시됨)에 커플링되는 캐소드(cathode)들이다.
[0034] 제1 에지 링(242)은 정전 척(229) 상에 포지셔닝된다. 제1 에지 링(242)은, 기판(109)의 반경방향-외측 에지들을 둘러싸고 그에 접한다. 제1 에지 링(242)은, 프로세싱 동안 기판(109)의 에지들의 보호를 가능하게 하고, 부가적으로, 프로세싱 동안 기판(109)에 대한 측방향 지지를 제공한다. 제1 에지 링(242)은, 프로세싱 동안 기판(109)에 대해 고정식(stationary)일 수 있다.
[0035] 제2 에지 링(244)은, 제1 에지 링(242)의 반경방향 외측에서 그 위에 포지셔닝된다. 제2 에지 링(244)의 반경방향 외측 에지(202)뿐만 아니라 제2 에지 링(244)의 최하부 표면(204)은 커버 링(246)과 접촉한다. 제2 에지 링(244)은, 제1 에지 링(242) 및 기판(109)에 대해 동심으로 포지셔닝된다. 제2 에지 링(244)은, 기판(109)에 측방향 지지를 제공하고 그리고 기판(109)의 반경방향 외측 에지들에서의 바람직하지 않은 재료 에칭 또는 재료 증착을 감소시키는 데 있어 제1 에지 링(242)을 보조한다.
[0036] 기판 지지 조립체(111)는 또한, 다른 것들 중에서도, 하나 이상의 액추에이터들(247)(하나가 도시됨), 이를테면 스텝퍼(stepper) 모터 또는 선형 액추에이터를 포함할 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 액추에이터들(247)은 접지 플레이트(226) 내에 배치된다. 그러나, 액추에이터(247)는 기판 지지 조립체(111)의 외부에 포지셔닝될 수 있는 것으로 고려된다. 각각의 액추에이터(247)는, 하나 이상의 푸시 핀들(248)과 맞물리거나 그와 인터페이싱(interface)하도록 적응된다. 하나 이상의 푸시 핀들(248)은, 접지 플레이트(226)로부터 설비 플레이트(228) 및 슬리브(230)를 통해 연장되어 커버 링(246)과 접촉한다. 하나 이상의 푸시 핀들(248)의 액추에이션(actuation)은, 기판(109)의 상부 표면 및/또는 제1 에지 링(242)에 대한 커버 링(246) 및 제2 에지 링(244)의 수직 액추에이션 또는 변위를 초래한다. 일부 양상들에서 제1 에지 링(242)은 생략될 수 있는 것으로 고려된다. 제2 에지 링(244)의 포지션은, 프로세싱 동안 기판 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 증가시키기 위해, 제2 에지 링(244)의 침식을 수용하는 높이로 조절될 수 있다.
[0037] 프로세스 챔버(100)(도 1에 도시됨) 내의 입자 오염을 감소시키기 위해, 하나 이상의 푸시 핀들(248) 각각 주위에 하나 이상의 벨로우즈(bellows)(도 7에 도시됨)가 포지셔닝될 수 있다. 부가적으로, 하나 이상의 푸시 핀 가이드(guide)들(239), 이를테면, 가이드 슬리브 또는 베어링(bearing)이 각각의 푸시 핀(248) 주위에서 슬리브(230) 내에 포지셔닝되어 각각의 푸시 핀(248)의 액추에이션을 가능하게 할 수 있다. 푸시 핀 가이드들(239)은 푸시 핀들(248)에 대한 베어링 표면들을 제공한다. 일 예에서, 하나 이상의 액추에이터들(247), 하나 이상의 푸시 핀들(248), 커버 링(246), 및 제2 에지 링(244)은 높이-조절가능 에지 링 조립체(249)로 지칭될 수 있다. 일 예에서, 에지 링 조립체(249)는 추가로 제어기(155)(도 1에 도시됨)와 인터페이싱할 수 있고 그리고 제어기(155)에 의해 동작가능하게 제어될 수 있다. 다른 예에서, 에지 링 조립체(249)에서 커버 링(246)이 생략될 수 있다. 그러한 예에서, 하나 이상의 푸시 핀들(248)이 제2 에지 링(244)과 직접 접촉하여 제2 에지 링(244)을 액추에이팅(actuate)할 수 있다.
[0038] 일 예에서, 제1 에지 링(242)은 실리콘으로 제조될 수 있다. 일 예에서, 제2 에지 링(244)은 실리콘으로 제조될 수 있다. 특정 예에서, 제2 에지 링(244)은 실리콘 카바이드(SiC)로 제조될 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 액추에이터들(247)은 마이크로-스텝퍼 모터들이다. 다른 예에서, 하나 이상의 액추에이터들(247)은 압전(piezo-electric) 모터들이다. 일 예에서, 하나 이상의 푸시 핀들(248)은 석영 또는 사파이어로 제조된다. 일 예에서, 제어기는, 소프트웨어를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 범용 컴퓨터일 수 있다. 소프트웨어는, 제2 에지 링(244)의 침식을 검출한 다음 하나 이상의 푸시 핀들(248)을 상승시키도록 하나 이상의 액추에이터들(247)에 지시함으로써 제2 에지 링(244)이 원하는 높이로 상승되게 하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.
[0039] 도 3은 다른 예에 따른 기판 지지 조립체(311)의 개략적인 부분 확대도이다. 기판 지지 조립체(111)와 유사하게, 기판 지지 조립체(311)는, 프로세스 키트(304), 기판 지지부(306), 및 정전 척(303)을 포함한다. 정전 척(303)은, 기판 지지부(306)의 최상부 표면 상에 배치되고 그리고 프로세스 키트(304)에 의해 둘러싸인다. 기판 지지부(306)는, 접지 플레이트(226), 절연 플레이트(227), 설비 플레이트(228), 및 슬리브(305)를 포함한다.
[0040] 프로세스 키트(304)는, 제1 에지 링(342), 제2 에지 링(344), 및 커버 링(346)을 포함한다. 제1 에지 링(342)은, 기판(109)의 반경방향 외측 에지들에 인접하게 포지셔닝되어 기판(109)의 에지에서의 바람직하지 않은 프로세싱 효과들을 감소시킨다. 제2 에지 링(344)은, 제1 에지 링(342)의 반경방향 외측에서 그 위에 포지셔닝된다. 제2 에지 링(344)은, 커버 링(346)의 반경방향 내측에서 그 위에 포지셔닝될 수 있다. 최하부 포지션에서, 제2 에지 링(344)은, 제1 에지 링(342), 슬리브(230), 및 커버 링(346) 중 하나 이상과 접촉하는 하부 표면(302)을 가질 수 있다. 최하부 포지션에서, 제2 에지 링(344)은, 동일 평면 상의 상부 표면을 커버 링(346)과 공유할 수 있다. 기판 지지 조립체(311)는 기판 지지 조립체(111)와 유사할 수 있지만, 하나 이상의 푸시 핀들(248)이 제2 에지 링(344)과 접촉하도록 포지셔닝된다. 제2 에지 링(344)은, 제2 에지 링(244)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 하나 이상의 푸시 핀들(248)은, 커버 링(346)의 액추에이션을 통해 간접적으로가 아니라 제2 에지 링(344)을 직접 액추에이팅한다. 그러한 예에서, 커버 링(346)은, 제2 에지 링(344)의 높이 조절 동안 정지상태로 유지된다. 기판 지지 조립체(311)는, 기판 지지 조립체(111) 대신 사용될 수 있다.
[0041] 기판 지지 조립체(311)는, 하나 이상의 액추에이터들(247), 하나 이상의 푸시 핀들(248), 및 제2 에지 링(344)을 포함하는 높이-조절가능 에지 링 조립체(349)를 포함한다. 에지 링 조립체(349)는 에지 링 조립체(249)와 유사할 수 있지만, 에지 링 조립체(349)의 하나 이상의 푸시 핀들(248)은 접지 플레이트(226)의 수직 벽들을 통해 그리고 커버 링(346)을 통해 포지셔닝된다. 따라서, 에지 링 조립체(349)의 푸시 핀들(248)은 절연 플레이트(227) 및 슬리브(230)를 통해 이동하지 않으며, 이에 의해, 절연 플레이트(227) 및 슬리브(230)를 통해 형성되는 보어(bore)들이 제거된다. 더욱이, 에지 링 조립체(349)가 제2 에지 링(344)을 액추에이팅하고 커버 링(346)이 정지상태로 유지되게 하기 때문에, 기판 지지 조립체(311)는 감소된 수의 이동식 부품들에 기인하여 입자 생성을 감소시킬 수 있다. 제1 에지 링(342)은, 제1 에지 링(242)과 동일한 재료로 제조될 수 있다.
[0042] 도 4는 다른 예에 따른 기판 지지 조립체(411)의 개략적인 부분 확대도이다. 기판 지지 조립체(411)는, 기판 지지 조립체(311)와 유사할 수 있고 그리고 그 대신 사용될 수 있다. 기판 지지 조립체(411)는, 프로세스 키트(414), 기판 지지부(416), 및 정전 척(303)을 포함한다. 정전 척(303)은, 기판 지지부(416)의 최상부 표면 상에 배치되고 그리고 프로세스 키트(414)에 의해 둘러싸인다. 기판 지지부(416)는, 접지 플레이트(226), 절연 플레이트(227), 설비 플레이트(228), 및 슬리브(418)를 포함한다. 프로세스 키트(414)는, 제1 에지 링(442), 제2 에지 링(444), 및 커버 링(446)을 포함한다. 제1 에지 링(442)은, 정전 척(303)의 반경방향 외측 상부 표면(402) 상에 포지셔닝된다. 제2 에지 링(444)은, 제1 에지 링(442)의 반경방향 외측에서 상방에 포지셔닝된다. 제2 에지 링(444)의 하부 표면(404)은, 제1 에지 링(442)의 표면(406) 및 슬리브(418)의 제1 부분의 상부 표면(408)과 접촉하게 포지셔닝될 수 있다. 커버 링(446)은, 제2 에지 링(444)의 반경방향 외측에서 슬리브(418)의 제2 부분의 상부 표면(410)뿐만 아니라 접지 플레이트(226)의 수직 부분의 상부 표면(412)과 접촉하게 포지셔닝된다.
[0043] 기판 지지 조립체(411)는 높이-조절가능 에지 링 조립체(449)를 포함한다. 에지 링 조립체(449)는, 하나 이상의 액추에이터들(247), 하나 이상의 푸시 핀들(248), 및 제2 에지 링(444)을 포함한다. 하나 이상의 액추에이터들(247)은, 하나 이상의 푸시 핀들(248)을 액추에이팅하여, 기판(109)의 상부 표면에 대해, 그리고 그 뿐만 아니라 제1 에지 링(442) 및 커버 링(446) 대해 제2 에지 링(444)을 상승시킨다. 기판 지지 조립체(311)와 유사하게, 제2 에지 링(444)이 상승되는 동안 커버 링(446)은 정지상태로 유지된다. 감소된 수의 이동식 컴포넌트들에 기인하여, 프로세싱 동안 입자 생성의 가능성이 감소된다. 그러나, 기판 지지 조립체(311)와는 달리, 기판 지지 조립체(411)의 푸시 핀들(248)은 절연 플레이트(227) 및 슬리브(418)를 통해 배치된다. 하나 이상의 푸시 핀들(248)은, 액추에이터(247)로부터 제2 에지 링(444)으로 이동을 전달하기 위해, 제2 에지 링(444)의 하부 표면(404)과 접촉한다. 일 예에서, 제1 에지 링(442)은 실리콘으로 제조될 수 있다. 일 예에서, 제2 에지 링(444)은 실리콘으로 제조될 수 있다. 특정 예에서, 제2 에지 링(444)은 실리콘 카바이드(SiC)로 제조될 수 있다.
[0044] 도 5는 본원에 설명된 예들에 따른 방법(550)의 흐름도이다. 도 6a-6c는, 본원에 설명된 방법(550)의 다양한 스테이지들에서의, 기판 지지 조립체(660)의 일부분에서 기판 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 도시한다. 도 5 및 도 6a-6c는, 높이-조절가능 에지 링(이를테면, 제2 에지 링들(244, 344, 444))의 높이를 조정하여 에지 링의 침식을 보상하기 위한 프로세스들을 추가적으로 설명하기 위해 함께 논의될 것이다. 방법은, 제어기, 이를테면 제어기(155)에 의해 저장 및 실행될 수 있다.
[0045] 방법(550)은 동작(552)에서 시작된다. 동작(552)에서, 제1 개수의 기판들이 프로세싱된다. 제1 개수의 기판들을 프로세싱하는 동안, 도 6a에 도시된 바와 같이, 에지 링(644)의 최상부 표면(602)은 기판(109)의 최상부 표면(604)과 동일 평면 상에 있다. 에지 링(644)은 제2 에지 링(244, 344, 444)일 수 있다. 에지 링(644)의 최상부 표면(602) 및 기판(109)의 최상부 표면(604)이 동일 평면 상에 있을 때, 플라즈마는, 플라즈마 시스(sheath)(662)가 기판(109)의 최상부 표면(604)과 평행하게 이어지도록 기판(109) 위에 균일하게 분포된다.
[0046] 제1 개수의 기판들을 프로세싱한 후에, 에지 링(644)은 도 6b에 도시된 바와 같이 침식될 수 있다. 에지 링(644)이 침식됨에 따라, 에지 링(644)의 총 두께가 감소되고, 에지 링(644)의 최상부 표면(602)은 더 이상 기판(109)의 최상부 표면(604)과 동일 평면 상에 있지 않다. 대신, 에지 링(644)의 최상부 표면(602)은 기판(109)의 최상부 표면(604) 아래에 있다. 에지 링(644)의 최상부 표면(602)이 기판(109)의 최상부 표면(604)과 동일 평면 상에 있지 않을 때, 플라즈마는 기판(109)의 최상부 표면(604)에 걸쳐 불균일하게 분포되게 된다. 더 구체적으로, 에지 링(644)의 최상부 표면(602)이 기판(109)의 최상부 표면(604) 아래에 있을 때, 플라즈마 시스(662)에 의해 도시된 바와 같이, 기판(109)의 에지(606)에서 플라즈마 "롤 오프(roll off)"가 존재한다. 다시 말해서, 플라즈마 시스(662)는 더 이상 기판(109)의 최상부 표면(604)과 평행하지 않다. 기판 에지(606)에서의 이러한 플라즈마 불균일성은 불균일한 프로세스 조건들을 야기하며, 이는, 디바이스들이 위에 형성될 수 있는 기판(109)의 프로세스 수율을 감소시킨다.
[0047] 따라서, 동작(554)에서, 에지 링(644)은, 에지 링(644)의 제1 양의 침식에 기반하여, 에지 링(642) 위의 제1 포지션으로부터 에지 링(642) 위의 제2 포지션으로 상승된다. 에지 링(642)은 제1 에지 링(242, 342, 442)일 수 있다. 에지 링(644)은 제2 에지 링(244, 344, 444)일 수 있다. 에지 링(644)은, 도 6c에 도시된 바와 같이, 선형 플라즈마 시스(662)를 유지하도록(즉, 플라즈마 시스(662)를 기판(109)의 최상부 표면(604)과 평행하게 유지하도록) 상승된다. 일 예에서, 에지 링(644)은, 침식된 상태에서의 에지 링(644)의 최상부 표면(602)이 기판(109)의 최상부 표면(604)과 실질적으로 동일 평면 상에 있도록 하는 포지션으로 상승될 수 있다. 에지 링(644)이 조절될 수 있는 높이는, 제어기, 이를테면 도 1에 도시된 제어기(155)를 사용하여 결정될 수 있다. 제어기는, 에지 링(644)의 제1 양의 침식을 검출하는 데 사용될 수 있다. 그런 다음, 제어기는, 제1 양의 침식을 보상하기 위해 하나 이상의 푸시 핀들을 통해 에지 링(644)의 높이를 상승시키도록 하나 이상의 액추에이터들(247)에 지시할 수 있다. 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 거리는 약 0.05 밀리미터 내지 약 5 밀리미터일 수 있다.
[0048] 대안적으로, 에지 링(644)에 대한 침식량을 검출하는 대신, 에지 링(644)은, 경험적으로 결정된 개수의 기판들이 프로세싱된 이후에 조절될 수 있다. 대안적으로, 에지 링(644)은, 플라즈마 시스 변형의 측정에 대한 응답으로 조절될 수 있다.
[0049] 동작(556)에서, 에지 링(644)을 조절된 포지션에 유지하면서 제2 개수의 기판들이 프로세싱된다. 조절된 포지션에 있는 동안, 에지 링(644)은, 기판(109)의 최상부 표면(604)과 동일 평면 배향으로 플라즈마 시스(662)를 포지셔닝한다. 제2 개수의 기판들을 프로세싱한 후에, 방법(550)은, 에지 링(644)의 제2 양의 침식을 검출하는 단계, 및 에지 링(644)을 제2 포지션으로부터 제3 포지션으로 상승시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 포지션과 제3 포지션 사이의 거리는 약 0.05 밀리미터 내지 약 5 밀리미터일 수 있다. 방법(550)의 동작들은, 더 많은 기판들이 프로세싱되고 에지 링(644)의 추가적인 침식이 발생함에 따라 반복될 수 있다.
[0050] 도 7은 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체(700)의 개략적인 횡단면 측면도이다. 기판 지지 조립체(700)는, 도 1에 도시된 기판 지지 조립체(111)일 수 있다. 기판 지지 조립체(700)는, 프로세스 키트(703), 기판 지지부(705), 정전 척(712), 캐소드 라이너(liner)(726), 및 차폐부(728)를 포함한다. 정전 척(712)은, 기판 지지부(705)의 최상부 표면 상에 배치되고 그리고 프로세스 키트(703)에 의해 둘러싸인다. 기판 지지부(705)는, 베이스(702), 베이스(702) 상에 배치되는 접지 플레이트(704), 접지 플레이트(704) 상에 배치되는 절연 플레이트(706), 절연 플레이트(706) 상에 배치되는 설비 플레이트(708), 설비 플레이트(708) 상에 배치되는 냉각 플레이트(710), 및 설비 플레이트(708), 냉각 플레이트(710), 및 정전 척(712)을 둘러싸며 절연 플레이트(706) 상에 배치되는 슬리브(724)를 포함할 수 있다. 슬리브(724)는 석영으로 제조될 수 있다. 정전 척(712)은, 본딩(bonding) 재료로 냉각 플레이트(710)에 본딩될 수 있다. 정전 척(712) 내에 복수의 전극들(714)이 매립될 수 있다. 정전 척(712)은, 기판을 지지하기 위한 제1 표면(718)을 갖는 제1 부분(716), 및 제1 부분(716)으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 제2 부분(720)을 포함할 수 있다. 제2 부분(720)은 제2 표면(722)을 포함할 수 있다.
[0051] 프로세스 키트(703)는, 지지 링(730), 에지 링(732), 및 커버 링(734)을 포함한다. 지지 링(730)은 정전 척(712)의 제2 부분(720)의 제2 표면(722) 상에 배치되고 그리고 지지 링(730)은 정전 척(712)의 제1 부분(716)을 둘러싼다. 지지 링(730)은 실리콘 또는 SiC로 제조될 수 있다. 지지 링(730)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716)에 대해 동심으로 포지셔닝될 수 있다. 지지 링(730)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716)의 반경보다 큰 100 미크론 미만의 내측 반경을 가질 수 있다. 에지 링(732)은 지지 링(730) 상에 배치될 수 있고 그리고 에지 링(732)은 실리콘, SiC, 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 에지 링(732)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716)에 대해 동심으로 포지셔닝될 수 있다. 커버 링(734)은 슬리브(724) 상에 배치될 수 있고 그리고 커버 링(734)은 에지 링(732) 및 지지 링(730)을 둘러쌀 수 있다.
[0052] 기판 지지 조립체(700)는, 하나 이상의 액추에이터들(736)(하나가 도시됨)(이를테면, 스텝퍼 모터), 하나 이상의 핀 홀더(pin holder)들(737)(하나가 도시됨), 하나 이상의 벨로우즈(735)(하나가 도시됨), 및 하나 이상의 푸시 핀들(733)(하나가 도시됨)을 더 포함한다. 푸시 핀들(733)은, 석영, 사파이어, 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 각각의 핀 홀더(737)는 대응하는 액추에이터(736)에 커플링되고, 각각의 벨로우즈(735)는 대응하는 핀 홀더(737)를 둘러싸고, 그리고 각각의 푸시 핀(733)은 대응하는 핀 홀더(737)에 의해 지지된다. 각각의 푸시 핀(733)은, 접지 플레이트(704), 절연 플레이트(706), 및 슬리브(724) 각각에 형성된 개구를 통해 포지셔닝된다. 하나 이상의 푸시 핀 가이드들, 이를테면, 도 2b에 도시된 푸시 핀 가이드들(239)이 접지 플레이트(704), 절연 플레이트(706), 및/또는 슬리브(724)의 개구들 주위에 포지셔닝될 수 있다. 하나 이상의 액추에이터들(736)은, 하나 이상의 핀 홀더들(737) 및 하나 이상의 푸시 핀들(733)을 상승시킬 수 있고, 이는 결국, 에지 링(732)을 상승시키거나 기울어지게 한다.
[0053] 도 8a-8b는 본 개시내용의 예들에 따른 기판 지지 조립체(700)의 개략적인 횡단면 부분 측면도들이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 푸시 핀(733)은 슬리브(724)의 개구(812)를 통해 포지셔닝되며, 지지 링(730)에 형성된 개구(806)를 통해 에지 링(732)과 접촉한다. 에지 링(732)은, 제1 표면(814), 및 제1 표면(814)에 대향하는 제2 표면(816)을 갖는다. 하나 이상의 캐비티(cavity)들(808)(하나가 도시됨)이 에지 링(732)의 제2 표면(816)에 형성될 수 있다. 지지 링(730)은, 에지 링(732)을 지지하기 위한 제1 표면(813), 및 제1 표면(813)에 대향하는 제2 표면(815)을 포함할 수 있다. 제2 표면(815)은, 정전 척(712)의 제2 부분(720)의 제2 표면(722)과 접촉할 수 있다. 각각의 푸시 핀(733)은 에지 링(732)의 대응하는 캐비티(808)에 포지셔닝되는 챔퍼형 팁(chamfered tip)(810)을 포함할 수 있고, 챔퍼형 팁(810)은 수평 방향 또는 반경 방향으로의 에지 링(732)의 이동을 제한할 수 있다. 게다가, 개구(806) 내부에서의 각각의 푸시 핀(733)의 반경방향 간극이 매우 작으므로(이를테면 0.0001 인치 내지 0.0010 인치, 예컨대, 약 0.0005 인치), 지지 링(730)의 수평 방향 또는 반경 방향으로의 이동이 푸시 핀들(733)에 의해 제한된다. 슬리브(724)의 개구(812) 내부에서의 각각의 푸시 핀(733)의 반경방향 간극은 개구(806) 내부에서의 푸시 핀(733)의 반경방향 간극과 유사할 수 있다. 수평 방향 또는 반경 방향으로의 에지 링(732)의 이동을 추가적으로 제한하기 위해, 지지 링(730)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716)에 인접한 내측 에지(804)를 포함할 수 있다. 내측 에지(804)는, 지지 링(730)의 나머지보다 큰 두께를 가질 수 있다. 다시 말해서, 내측 에지(804)는, 지지 링(730)의 제1 표면(813)보다 높은 높이에 있는 표면(818)을 포함한다. 에지 링(732)은 지지 링(730)의 제1 표면(813) 상에 포지셔닝될 수 있고, 에지 링(732)의 내측 표면(820)은 지지 링(730)의 내측 에지(804)와 접촉할 수 있다. 따라서, 에지 링(732)은, 지지 링(730)에 대해 수평 방향 또는 반경 방향으로 시프팅(shift)하는 것이 방지된다.
[0054] 프로세스 챔버(100) 내부에서 특정 개수의 기판들을 프로세싱한 후에, 에지 링(732)은 침식될 수 있고, 제1 표면(814)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716) 상에 배치되는 기판(이를테면, 기판(802))의 프로세싱 표면과 동일 평면 상에 있지 않다. 에지 링(732)은, 에지 링(732)의 제1 표면(814)이 정전 척(712)의 제1 부분(716) 상에 배치되는 기판(802)의 프로세싱 표면과 동일 평면 상에 있게 하기 위해, 하나 이상의 푸시 핀들(733)(이를테면, 3개의 푸시 핀들(733))에 의해 리프팅(lift)될 수 있다. 따라서, 에지 링(732)은, 프로세싱 동안 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 지지될 수 있다. 개구들(806, 812) 내부에서의 각각의 푸시 핀(733)의 반경방향 간극이 작으므로, 에지 링(732)이 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 지지됨에 따라 수평 방향 또는 반경 방향으로의 에지 링(732)의 이동이 제한된다. 수평 방향 또는 반경 방향으로의 에지 링(732)의 이동이 제한되기 때문에, 에지 링(732)은, 정전 척(712)의 제1 부분(716)에 대해 동심으로 일관되게 포지셔닝된다. 기판(802)이 정전 척(712)의 제1 부분(716)에 대해 동심으로 포지셔닝되므로, 에지 링(732)이 지지 링(730)에 의해 또는 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 지지될 때, 에지 링(732)이 또한 기판(802)에 대해 동심으로 일관되게 포지셔닝된다. 에지 링(732)이 기판(802)에 대해 동심으로 일관되게 포지셔닝되는 것 및 에지 링(732)의 제1 표면(814)이 기판(802)의 프로세싱 표면과 동일 평면 상에 있는 것은, 프로세싱 동안 기판의 프로세싱 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 개선한다.
[0055] 때때로, 기판은 기판의 에지 근처에서 방위각 불균일성을 겪을 수 있다. 방위각 에지 프로세스 결과들을 조절하기 위해, 에지 링(732)은, 하나 이상의 액추에이터들(736)에 의해 하나 이상의 푸시 핀들(733)을 통해 기울어질 수 있다. 하나 이상의 액추에이터들(736)은 하나 이상의 푸시 핀들(733)을 상이한 높이들로 상승시킬 수 있고, 에지 링(732)은 기판(802)의 프로세싱 표면에 대해 기울어진다. 에지 링(732)을 기울어지게 함으로써, 즉, 에지 링(732)으로 하여금 기판(802)의 프로세싱 표면과 비-동일 평면 상에 있게 함으로써, 기판 에지 근처의 특정 위치에서의 플라즈마 시스 및/또는 화학적 반응(chemistry)이 변경되고, 기판 에지 근처의 방위각 불균일성이 감소된다.
[0056] 에지 링(732)이 기판(802)의 프로세싱 표면과 동일 평면 상에 있는 동안 에지 링(732)을 리프팅하기 위해, 하나 이상의 액추에이터들(736)이 교정될 수 있어서, 하나 이상의 푸시 핀들(733)이 액추에이터들(736)에 의해 동일한 높이로 상승된다. 액추에이터들(736)을 교정하는 하나의 방법은, 액추에이터들(736)을 교정하는 사람이, 각각의 푸시 핀(733)이 정전 척(712)의 제1 부분(716)의 제1 표면(718) 약간 위에 있다고 느낄 때까지, 각각의 푸시 핀(733)을 느리게 상승시키는 것이다. 액추에이터들(736)을 교정하는 다른 방법은, 에지 링(732)에 대한 푸시 핀들(733)의 접촉을 청취하기 위해 음향 센서를 사용하는 것, 접촉을 감지하기 위해 에지 링(732)에 대해 가속도계를 사용하는 것, 또는 접촉을 감지하기 위해 서보(servo) 포지션 피드백(후속하는 에러 또는 서보 토크)을 살피는 것이다.
[0057] 에지 링(732)을 상승시킬 수 있는 것의 다른 이점은, 프로세스 챔버를 통기시키고 개방하지 않고도 진공 로봇 블레이드(robot blade)(도시되지 않음)가 에지 링(732) 아래의 슬릿 밸브를 통해 프로세스 챔버에 진입하여 프로세스 챔버로부터 에지 링(732)을 제거할 수 있도록 하는 충분히 높은 높이로 에지 링(732)이 상승될 수 있다는 것이다. 에지 링(732)은, 다수의 기판들이 프로세스 챔버로부터 제거된 후에, 진공 로봇에 의해 프로세스 챔버로부터 제거될 수 있다. 새로운 에지 링(732)이 진공 로봇에 의해 프로세스 챔버에 배치될 수 있다. 새로운 에지 링(732)은, 특정 프로세스의 결과들을 최적화하기 위해, 상이한 재료로 제조될 수 있거나 상이한 형상을 가질 수 있다. 게다가, 프로세스 챔버를 통기시키고 개방하지 않고도 에지 링(732)을 프로세스 챔버 안팎으로 이송하는 능력은, 비용이 많이 들고 생산성 손실을 초래하는 습식 세정 사이클들 사이에 프로세스 챔버가 더 오래 작동하는 것을 가능하게 한다.
[0058] 에지 링(732)을 제거하기 위한 예시적인 프로세스 시퀀스는, 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 기판 이송 평면 위의 일정 높이로 에지 링(732)을 리프팅하는 것으로 시작하여, 진공 로봇 블레이드를 에지 링(732) 아래의 위치에서 프로세스 챔버 내로 연장시키고, 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 진공 로봇 블레이드 상으로 에지 링(732)을 하강시키고, 상부에 에지 링(732)이 배치된 진공 로봇 블레이드를 프로세스 챔버 밖으로 그리고 로드록(loadlock) 챔버(도시되지 않음) 내로 이동시키고, 로드록 챔버 리프트(도시되지 않음)를 상승시키거나 진공 로봇 블레이드를 하강시킴으로써 진공 로봇 블레이드로부터 에지 링(732)을 떼어 내고(pick off), 로드록 챔버로부터 에지 링(732)을 제거하기 위해 팩토리 인터페이스(factory interface) 로봇(도시되지 않음)을 사용하여 로드록 챔버를 통기시키고, 그리고 에지 링(732)을 저장 위치(저장 위치는, 상이한 에지 링들 또는 유사한 에지 링들을 홀딩하는 다수의 위치들을 가질 수 있음)에 들여놓는다.
[0059] 도 8b는 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체(800)의 개략적인 횡단면 부분 측면도이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 기판 지지 조립체(800)는, 프로세스 키트(801), 기판 지지부(705), 및 정전 척(803)을 포함한다. 프로세스 키트(801)는 정전 척(803)을 둘러쌀 수 있다. 정전 척(803)은, 제1 부분(805), 제1 부분(805)으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 제2 부분(807), 및 제2 부분(807)으로부터 반경방향 외측으로 연장되는 제3 부분(830)을 포함할 수 있다. 제2 부분(807)은 표면(809)을 갖고, 제3 부분(830)은 표면(832)을 갖는다. 프로세스 키트(801)는, 커버 링(840), 지지 링(850), 및 에지 링(852)을 포함한다. 슬리브(724)는 하나 이상의 캐비티들(844)을 포함할 수 있고, 커버 링(840)은 하나 이상의 돌기(protrusion)들(842)을 포함할 수 있다. 지지 링(850)은 정전 척(803)의 제3 부분(830)의 표면(832) 상에 배치될 수 있고, 지지 링(850)과 슬리브(724) 사이에 갭(gap)(811)이 형성될 수 있다. 지지 링(850)은, 슬리브(724)의 표면(843) 위에 배치될 수 있다. 지지 링(850)은, 지지 링(730)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 하나 이상의 개구들(860)이 지지 링(850)에 형성될 수 있고, 하나 이상의 푸시 핀들(733)이 개구들(860)을 통해 배치될 수 있다. 에지 링(852)은, 정전 척(803)의 제2 부분(807)의 제2 표면(809) 상에 배치될 수 있다. 에지 링(852)은, 지지 링(850)과 독립적으로 조절가능할 수 있다. 에지 링(852)은, 에지 링(732)과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 에지 링(852)은, 하나 이상의 푸시 핀들(733)의 챔퍼형 팁들(810)과 맞물리기 위한 하나 이상의 캐비티들(854)을 포함할 수 있다. 챔퍼형 팁들(810)은, 수평 방향 또는 반경 방향으로의 에지 링(852)의 이동을 제한할 수 있다.
[0060] 지지 링(850)은, 커버 링(840)의 하나 이상의 돌기들(842)과 정전 척(803)의 제2 부분(807) 사이에 타이트하게(tightly) 피팅(fit)될 수 있다. 커버 링(840)은, 최상부 표면(862), 최상부 표면(862)에 대향하는 제1 표면(864), 최상부 표면(862)에 대향하는 제2 표면(866), 최상부 표면(862)에 대향하는 제3 표면(868), 및 최상부 표면(862)에 대향하는 제4 표면(870)을 포함할 수 있다. 제1 표면(864)은 지지 링(850)과 접촉하고 그에 의해 지지될 수 있는 한편, 표면들(866, 868)과 슬리브(724) 사이에 그리고 표면(870)과 차폐부(728) 사이에 갭이 형성된다. 커버 링(840)은, 표면들(866, 868)을 연결하는 제5 표면(872), 및 표면들(864, 866)을 연결하는 제6 표면(874)을 더 포함할 수 있다. 슬리브(724)의 하나 이상의 캐비티들의 각각의 캐비티(844)는, 제1 표면(876), 및 제1 표면(876)에 대향하는 제2 표면(878)을 포함할 수 있다. 제1 표면(876)과 제5 표면(872) 사이에 그리고 제2 표면(878)과 제6 표면(874) 사이에 형성되는 갭들은 작을 수 있는데(이를테면, 0.01 인치 또는 그 미만), 이는, 수평 방향 또는 반경 방향으로의 커버 링(840)의 이동을 제한한다. 지지 링(850)이 커버 링(840)의 제6 표면(874)과 정전 척(803)의 제2 부분(807) 사이에 타이트하게 피팅되므로, 수평 방향 또는 반경 방향으로의 지지 링(850)의 이동이 또한 제한된다. 에지 링(852)은, 에지 링(852)이 정전 척(803)의 제2 표면(809)에 의해 지지되거나 하나 이상의 푸시 핀들(733)에 의해 지지될 때, 기판(도시되지 않음)에 대해 동심으로 일관되게 포지셔닝될 수 있다. 에지 링(852)은, 에지 링(732)을 제거하는 것과 동일한 방법에 의해 프로세스 챔버로부터 제거될 수 있다.
[0061] 도 9는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 7의 기판 지지 조립체(700)의 개략적인 평면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 기판 지지 조립체(700)는, 커버 링(734)(또는 840)에 의해 둘러싸이는 에지 링(732)(또는 852)에 의해 둘러싸이는, 표면(718)이 있는 제1 부분(716)을 갖는 정전 척(712)을 포함한다. 차폐부(728)는 슬리브(724)를 둘러싼다(도 8a 및 도 8b). 에지 링(732)(또는 852)은, 위치들(902)에 있는 하나 이상의 푸시 핀들(733)(도 8a-8b)에 의해 상승될 수 있다. 일 예에서, 에지 링(732)(또는 852)을 상승시키기 위한 3개의 푸시 핀들(733)이 3개의 위치들(902)에 존재한다. 위치들(902) 또는 푸시 핀들(733)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 120 도 이격될 수 있고 그리고 에지 링(732)(또는 852) 상에서 동일한 반경방향 거리를 가질 수 있다. 에지 링(732)(또는 852)은, 외측 에지(904) 및 내측 에지(906)를 가질 수 있다. 내측 에지(906)는, 제1 부분(907) 및 제2 부분(908)을 포함할 수 있다. 외측 에지(904)는 실질적으로 원형일 수 있다. 내측 에지(906)의 제1 부분(907)은, 실질적으로 원형일 수 있고 그리고 외측 에지(904)와 실질적으로 평행할 수 있다. 내측 에지(906)의 제2 부분(908)은, 실질적으로 선형일 수 있고 그리고 외측 에지(904)와 실질적으로 평행하지 않을 수 있다. 제2 부분(908)은, 정전 척(712)과 로킹(lock)하기 위해 정전 척(712) 상의 선형 섹션(910)을 따를 수 있다.
[0062] 도 10a는 본 개시내용의 일 예에 따른 에지 링(732)(또는 852)의 개략적인 평면도이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 에지 링(732)(또는 852)은, 외측 에지(904), 내측 에지(906), 및 제2 부분(908)을 포함한다. 외측 에지(904)와 내측 에지(906) 사이의 거리(즉, 폭)는, 상이한 프로세스들 또는 프로세스 화학적 반응들을 최적화하기 위해 변할 수 있다. 에지 링(732)(또는 852)의 반경은 또한, 정전 척의 반경에 따라 변할 수 있다.
[0063] 도 10b는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 10a의 에지 링(732)(또는 852)의 일부분의 개략적인 측면도이다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 에지 링(732)(또는 852)은, 하나 이상의 푸시 핀들(733)의 챔퍼형 팁(810)과 맞물리기 위한 하나 이상의 캐비티들(808)(또는 854)을 포함한다. 캐비티들(808)(또는 854)은 임의의 적절한 형상을 가질 수 있다. 일 예에서, 각각의 캐비티(808)(또는 854)는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 테이퍼형(tapered) V 형상을 갖는다.
[0064] 도 11a는 본 개시내용의 일 예에 따른 지지 링(850)의 개략적인 평면도이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 지지 링(850)(또는 도 8a에 도시된 730)은, 외측 에지(1102), 내측 에지(1104), 및 하나 이상의 개구들(860)(또는 도 8a에 도시된 806)을 포함한다. 일 예에서, 도 11a에 도시된 바와 같이 3개의 개구들(860)이 존재하며, 개구들(860)은, 외측 에지(1102)와 내측 에지(1104) 사이의 위치들에 형성된다. 외측 에지(1102)와 내측 에지(1104) 사이의 거리(즉, 폭)는, 상이한 프로세스들 또는 프로세스 화학적 반응들을 최적화하기 위해 변할 수 있다. 지지 링(850)의 반경은 또한, 정전 척의 반경에 따라 변할 수 있다.
[0065] 도 11b는 본 개시내용의 일 예에 따른, 도 11a의 지지 링(850)의 일부분의 확대된 개략적인 평면도이다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 내측 에지(1104)는 하나 이상의 돌기들(1106)을 선택적으로 포함할 수 있다. 하나 이상의 돌기들(1106)은, 하나 이상의 개구들(860)에 인접하게 로케이팅될 수 있다. 하나 이상의 돌기들(1106)은, 정전 척(712) 및 지지 링(850) 둘 모두가 프로세싱 동안 열적으로 팽창되는 경우에, 정전 척(712)에 대해 동심을 유지하는 데 사용된다.
[0066] 도 12는 본 개시내용의 다른 예에 따른 기판 지지 조립체(700)의 개략적인 횡단면 부분 측면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 푸시 핀들(733)은, 캐소드 라이너(726)에 형성된 개구(1202)를 통해 그리고 차폐부(728)에 형성된 개구(1204)를 통해 로케이팅될 수 있다. 커버 링(734)은, 하나 이상의 푸시 핀들(733)의 챔퍼형 팁들(810)과 맞물리기 위한 하나 이상의 캐비티들(1206)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 푸시 핀들(733)은, 에지 링(732 또는 852)을 상승시키는 것과 동일한 방식으로 커버 링(734)을 상승시키거나 기울어지게 할 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 푸시 핀들(733)은, 커버 링(734) 및 에지 링(732 또는 852) 둘 모두를 상승시키거나 기울어지게 하는 데 활용되어, 기판의 프로세싱 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 개선한다.
[0067] 본 개시내용의 예들은, 프로세스 챔버에서 프로세싱되는 기판의 표면에 걸친 플라즈마 균일성을 증가시키는 것을 초래한다. 플라즈마 균일성과 프로세스 수율 간에 직접적인 상관 관계가 존재하므로, 증가된 플라즈마 균일성은 프로세스 수율의 증가로 이어진다. 또한, 본 개시내용을 이용하는 프로세스 챔버들은, 에지 링들의 가용 수명을 연장시킴으로써 예방 유지보수를 위한 더 적은 작동 불능 시간을 겪는다.
[0068] 전술한 내용이 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    기판 지지부;
    상기 기판 지지부 상에 배치되는 정전 척(electrostatic chuck) ― 상기 정전 척은, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함함 ―; 및
    상기 정전 척을 둘러싸는 프로세스 키트(kit)를 포함하며,
    상기 프로세스 키트는,
    상기 정전 척의 제3 부분의 표면 상에 배치되는 지지 링(ring),
    상기 정전 척의 제2 부분의 표면 상에 배치되는, 상기 지지 링에 대해 독립적으로 이동가능한 에지(edge) 링, 및
    상기 지지 링 상에 배치되는 커버(cover) 링
    을 포함하고,
    상기 커버 링은, 상기 지지 링과 접촉하는 제1 표면을 갖는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    지지 조립체(assembly)를 통해 배치되고 그리고 상기 에지 링을 상승시키도록 동작가능한 하나 이상의 푸시 핀(push pin)들을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 푸시 핀들은, 상기 에지 링을 상승시키는 동안 상기 에지 링의 하부 표면과 맞물리도록 동작가능한, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버 링 및 상기 하나 이상의 푸시 핀들은 석영으로 제조되는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 푸시 핀들의 높이(elevation)를 제어하도록 동작가능한 하나 이상의 스텝퍼(stepper) 모터들을 더 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 절연 플레이트, 및 상기 절연 플레이트 상에 배치되는 슬리브(sleeve)를 포함하며,
    상기 지지 링과 상기 슬리브 사이에 갭(gap)이 형성되는, 기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  6. 기판 지지 조립체로서,
    제1 표면을 갖는 제1 부분, 제2 표면을 갖는 제2 부분, 및 제3 표면을 갖는 제3 부분을 포함하는 정전 척;
    프로세스 키트 ― 상기 프로세스 키트는,
    상기 정전 척의 제3 부분의 제3 표면 상에 배치되는 지지 링,
    상기 정전 척의 제2 부분의 제2 표면 상에 배치되는 에지 링, 및
    상기 지지 링 상에 배치되는 커버 링
    을 포함하며,
    상기 지지 링은 상기 정전 척의 제2 부분을 둘러싸고,
    상기 커버 링은 상기 에지 링을 둘러쌈 ―;
    상기 에지 링을 상승시키도록 포지셔닝(position)되는 하나 이상의 푸시 핀들; 및
    상기 하나 이상의 푸시 핀들에 커플링되는 하나 이상의 액추에이터(actuator)들을 포함하며,
    상기 하나 이상의 액추에이터들은, 상기 하나 이상의 푸시 핀들의 높이를 제어하도록 동작가능한, 기판 지지 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에지 링은,
    제1 표면;
    상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면;
    상기 하나 이상의 푸시 핀들과 맞물리기 위한, 상기 제2 표면에 형성되는 하나 이상의 캐비티(cavity)들;
    외측 에지 ― 상기 외측 에지는 실질적으로 원형임 ―; 및
    제1 부분 및 제2 부분을 갖는 내측 에지
    를 포함하며,
    상기 제1 부분은 실질적으로 원형이고 그리고 상기 제2 부분은 실질적으로 선형인, 기판 지지 조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 지지 링은,
    내측 에지;
    외측 에지; 및
    상기 내측 에지와 상기 외측 에지 사이에 형성되는 하나 이상의 개구들
    을 포함하는, 기판 지지 조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 에지 링은, 실리콘 또는 실리콘 카바이드로 제조되는, 기판 지지 조립체.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 커버 링은, 최상부 표면, 상기 최상부 표면에 대향하는 제4 표면, 상기 최상부 표면에 대향하는 제5 표면, 및 상기 최상부 표면에 대향하는 제6 표면을 포함하며,
    상기 제4 표면은, 상기 지지 링과 접촉하고 그리고 상기 지지 링에 의해 지지되는, 기판 지지 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5 표면과 슬리브 사이에 갭이 형성되고 그리고 상기 제6 표면과 상기 슬리브 사이에 갭이 형성되는, 기판 지지 조립체.
  12. 방법으로서,
    에지 링을 프로세스 챔버 내의 제1 포지션에 유지하면서 제1 개수의 기판들을 프로세싱하는 단계 ― 상기 제1 개수의 기판들 중 제1 기판을 프로세싱하는 동안, 상기 제1 기판은 정전 척의 제1 부분의 제1 표면 상에 배치되고, 상기 에지 링은 상기 정전 척의 제2 부분의 제2 표면 상에 배치되고 그리고 상기 에지 링은 지지 링 상에 배치되는 커버 링에 의해 둘러싸이고, 그리고 상기 지지 링은 상기 정전 척의 제3 부분의 제3 표면 상에 배치됨 ―;
    상기 제1 포지션으로부터 제2 포지션으로 상기 에지 링을 상승시키는 단계; 및
    상기 제1 개수의 기판들 전부가 상기 프로세스 챔버로부터 제거된 후에 로봇에 의해 상기 프로세스 챔버로부터 상기 에지 링을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 에지 링을 상기 제2 포지션으로 상승시키기 전에 상기 에지 링을 제3 포지션으로 상승시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 제3 포지션은, 상기 에지 링의 침식량에 대한 응답으로 선택되는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에지 링의 침식량을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 에지 링을 상승시키는 단계는,
    상기 에지 링의 하부 표면을 하나 이상의 푸시 핀들과 접촉시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 푸시 핀들을 액추에이터를 이용하여 상승시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
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