KR20190102098A - 무선 주파수 (ｒｆ) 접지 복귀 장치들 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 한정하기 위한 장치가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 기판을 지지하기 위한 하부 전극 및 하부 전극 위에 배치된 상부 전극을 포함한다. 장치는 한정 링 (confinement ring) 으로서, 한정 링의 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션을 포함한다. 하부 수평 섹션은 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함한다. 한정 링은 한정 링의 내측 상부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션, 및 하부 수평 섹션을 상부 수평 섹션과 통합적으로 연결하는 수직 섹션을 더 포함한다. 하부 수평 섹션의 연장 섹션은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 하부 전극을 둘러싸도록 구성된다.

Description

무선 주파수 (ＲＦ) 접지 복귀 장치들 {RADIO FREQUENCY (RF) GROUND RETURN ARRANGEMENTS}
플라즈마 프로세싱에서의 진보들이 반도체 산업에서의 성장을 위해 제공되어 왔다. 오늘날의 경쟁 시장에서, 제조 회사는 낭비를 최소화하고 고 품질 반도체 디바이스들을 생산할 수 있어야 한다. 기판 프로세싱 동안, 챔버의 상태들은 기판 프로세싱에 영향을 줄 수도 있다. 기판들의 플라즈마 프로세싱에 영향을 미칠 수도 있는 중요한 파라미터는 무선 주파수 (RF) 전류의 흐름이다.
논의를 용이하게 하기 위해, 도 1은 프로세싱 챔버 (100) 를 구비한 용량 결합 (capacitively-coupled) 플라즈마 프로세싱 시스템의 단순한 블록 다이어그램을 나타낸다. 예를 들어 기판 (106) 이 프로세싱 챔버 (100) 내부에서 프로세싱되고 있는 상황을 고려해 보자. 기판 (106) 을 에칭하기 위한 플라즈마를 점화하기 위해, 가스는 RF 전류와 상호작용할 수도 있다. 전류는 기판 프로세싱 동안 RF 공급부 (122) 로부터 케이블 (124) 을 따라 RF 매칭부 (120) 를 통하여 프로세싱 챔버 (100) 로 흐를 수도 있다. RF 전류는 경로 (140) 를 따라 이동하여, 가스 반응물과 결합하여, 하부 전극 (bottom electrode; 104) 위에 위치된 프로세싱 기판 (106) 을 위한 한정된 챔버 볼륨 (confined chamber volume; 110) 내에서 플라즈마를 생성할 수도 있다.
플라즈마 형성을 제어하기 위해 및 프로세싱 챔버 벽들을 보호하기 위해, 한정 링 (confinement ring) 들의 세트 (112) 가 채용될 수도 있다. 한정 링들의 세트 (112) 는 실리콘, 폴리실리콘, 탄화 실리콘 (silicon carbide), 탄화 붕소 (boron carbide), 세라믹, 알루미늄, 기타 등등과 같은 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 보통, 한정 링들의 세트 (112) 는 플라즈마가 형성될 한정된 챔버 볼륨 (110) 의 외연 (periphery) 을 둘러싸도록 구성될 수도 있다. 한정 링들의 세트 (112) 이외에도, 한정된 챔버 볼륨 (110) 의 외연은 또한 상부 전극 (upper electrode; 102), 하부 전극 (104), 절연체 링들 (116 및 118), 에지 링 (114) 및 하부 전극 지지 구조체 (lower electrode support structure; 128) 에 의해 정해진다.
한정 영역 (confinement region) (한정된 챔버 볼륨 (110)) 으로부터 중성 가스 종 (neutral gas species) 을 배기시키기 위해, 한정 링들의 세트 (112) 는 (슬롯들 (126a, 126b, 및 126c) 과 같은) 복수의 슬롯들을 포함할 수도 있다. 중성 가스 종은, 터보 펌프 (134) 를 통해 프로세싱 챔버 (100) 로부터 펌핑되기 전에 한정된 챔버 볼륨 (110) 으로부터 프로세싱 챔버 (100) 의 외부 영역 (132) (외측 챔버 볼륨) 으로 횡단할 수도 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 비한정된 플라즈마가 불안정한 프로세싱 환경을 초래할 수도 있다는 것을 알고 있다. 이상적으로, 기판 프로세싱 동안 형성된 플라즈마는 한정된 챔버 볼륨 (110) 내에서 형성된다. 그러나, 어떤 상태들 하에서는, 플라즈마가 한정된 챔버 볼륨 (110) 의 외측에서 점화될 수도 있다. 예에서, 고 압력인 환경이 주어진다면, (한정된 챔버 볼륨 (110) 으로부터 프로세싱 챔버 (100) 의 외부 영역 (132) 으로 배기되고 있는) 중성 가스 종은 RF 필드/자기 필드를 접할 수도 있다. 외측 챔버에 RF 전류의 존재는 비한정된 플라즈마 (150) 의 형성을 초래할 수도 있다.
통상의 프로세싱 환경에서, RF 전류는 RF 발생기로부터 한정된 챔버 볼륨 (110) 으로 흐른다. 본 기술분야의 기술자는 프로세싱 챔버 (100) 로 흐르는 RF 전류가 보통 그 RF 소스로 복귀하려고 한다는 것을 알고 있다. 통상의 종래 기술 구성에서, RF 복귀 경로 (142) 는 한정 링들의 세트 (112) 의 내측을 따라 흐르는 RF 복귀 전류를 포함할 수도 있다. 지점 (152) 에서, RF 복귀 전류는 프로세싱 챔버 (100) 의 내측 벽 표면과 연결하기 (bridge) 위해 한정 링들 (112) 의 외측을 따라 흐를 수도 있다. 챔버 벽으로부터, RF 복귀 전류는 스트랩 (strap) 들의 세트 (130) 에서 하부 전극 지지 구조체 (128) 까지 따라갈 수도 있다. 하부 전극 지지 구조체 (128) 의 표면으로부터, RF 복귀 전류는 RF 매칭부 (120) 를 경유해 RF 소스 (122) 로 되돌아 흐를 수도 있다.
전술한 바로부터 알 수 있듯이, 경로 (142) 를 따라감으로써, RF 전류는 RF 소스 (122) 로 되돌아 가는 길 상에서 한정된 챔버 볼륨 (110) 의 외측에서 흐른다. 결과적으로, 자기 필드 또는 RF 필드가 외측 챔버 영역에서 생성될 수도 있다. RF 필드/자기 필드의 존재는 비한정된 플라즈마 (150) 가 프로세싱 챔버 (100) 의 외부 영역 (132) 에서 형성되도록 초래할 수도 있다.
RF 복귀 전류는 저 임피던스 경로를 물색하는 경향이 있기 때문에, 스트랩들의 세트는 도 2 에서 나타낸 바와 같이 (챔버 벽을 따르는) 경로 (142) 보다 더 짧은 RF 복귀 경로를 생성함으로써 저 임피던스 경로를 제공하도록 채용될 수도 있다. 예에서, 스트랩들의 세트 (230) 는 프로세싱 챔버 (200) 내에서 한정 링 (212) 을 하부 전극 지지 구조체 (228) 에 결합하도록 채용될 수도 있다. 따라서, (경로 (242) 를 따라 흐르는) RF 복귀 전류가 한정 링 (212) 의 외부 벽의 하부 측을 따라 흐를 때, RF 복귀 전류는 스트랩들의 세트 (230) 를 접할 수도 있다. 스트랩들의 세트 (230) 는 한정 링 (212) 의 외부 표면보다 더 낮은 임피던스 경로를 제공하기 때문에, RF 복귀 전류는 스트랩들의 세트 (230) 를 경유해 하부 전극 지지 구조체 (228)에 연결될 수도 있다. 하부 전극 지지 구조체 (228) 로부터, FR 복귀 전류는 RF 매칭부 (220) 를 경유해 RF 소스 (222) 로 앞으로 계속할 수도 있다.
전술한 바로부터 알 수 있듯이, RF 복귀 전류 경로 (242) 는 도 1의 경로 (142) 보다 상당히 짧다. 그러나, 자기 필드/RF 필드가 스트랩들의 세트 (230) 와 한정 링 (212) 사이의 영역 (244) 에서 형성될 수도 있다. 결과적으로, (가스 반응물들, 충분한 고압 볼륨, 및 RF 필드/자기 필드와 같은) 적절한 상태가 주어진다면 플라즈마는 한정된 챔버 볼륨의 외측에서 (영역 (244) 내에서) 점화될 수도 있다.
따라서, 비한정된 플라즈마의 점화를 방지하면서 짧은 RF 복귀 경로를 제공하는 장치가 바람직하다.
일 실시형태는 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 한정하기 위한 장치에 있어서, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버는 기판을 지지하기 위한 하부 전극 및 상기 하부 전극 위에 배치된 상부 전극을 포함하고, 상기 장치는, 한정 링 (confinement ring) 으로서, 상기 한정 링의 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션으로서, 상기 하부 수평 섹션은 상기 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 상기 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함하는, 상기 하부 수평 섹션; 상기 한정 링의 내측 상부 반경과 상기 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션; 및 상기 하부 수평 섹션을 상기 상부 수평 섹션과 통합적으로 연결하는 수직 섹션을 포함하고, 상기 하부 수평 섹션의 상기 연장 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성되는, 상기 한정 링을 포함하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치이다. 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 의한 프로세싱 동안 플라즈마를 한정하도록 구성되는 C-형상 구조체를 규정할 수 있다. 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션에 의해 규정된 상기 한정 링은 실리콘, 또는 폴리실리콘, 또는 탄화 실리콘 (silicon carbide), 또는 탄화 붕소 (boron carbide), 또는 세라믹, 또는 알루미늄 중 하나로 이루어진 연속적인 구조체일 수 있다. 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 규정된 챔버 볼륨의 방사상으로 외측에 있는 한정된 챔버 볼륨의 부분을 형성할 수 있다. 상기 하부 수평 섹션의 상기 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션에 대해 90 도 각도일 수 있다. 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션과 통합하여 규정될 수 있다. 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션의 하부 표면 아래로 연장할 수 있다. 상기 수직 섹션은 상기 하부 수평 섹션의 두께보다 큰 두께를 갖을 수 있다. 상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 한정 링의 내부이고 상기 한정 링의 상기 내측 하부 반경과 상기 외측 반경 사이인, 영역의 상기 하부 수평 섹션에 배치될 수 있다. 상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버가 동작 중일 때, 상기 한정 링에 의해 형성된 한정된 볼륨으로부터의 가스들을 위한 경로를 규정하도록 구성될 수 있다. 상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 하부 전극과 상부 전극 사이의 분리 거리와 동일한 분리 거리만큼 상기 하부 수평 섹션과 상기 상부 수평 섹션을 분리할 수 있다. 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션의 외측 표면은 상기 한정 링에 의해 가능한 한정된 챔버 볼륨에 대한 외부 영역을 규정할 수 있다.
다른 실시형태는 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션으로서, 상기 하부 수평 섹션은 상기 내측 하부 반경에서 하향 배향되는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 상기 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함하는, 상기 하부 수평 섹션; 상기 한정 링의 내측 상부 반경과 상기 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션; 및 상기 C-형상을 완성하기 위해 상기 하부 수평 섹션을 상기 상부 수평 섹션과 통합적으로 연결하는 수직 섹션을 포함하고, 상기 하부 수평 섹션의 상기 연장 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 상기 하부 전극의 영역을 둘러싸도록 구성되는, 상기 C-형상을 갖는 한정 링을 포함하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치이다. 상기 한정 링의 상기 C-형상은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 의한 프로세싱 동안 플라즈마를 한정하도록 구성될 수 있다. 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션에 의해 규정된 상기 한정 링은 실리콘, 또는 폴리실리콘, 또는 탄화 실리콘 (silicon carbide), 또는 탄화 붕소 (boron carbide), 또는 세라믹, 또는 알루미늄 중 하나로 이루어진 연속적인 구조체일 수 있다. 상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 규정된 챔버 볼륨의 방사상으로 외측에 있는 한정된 챔버 볼륨의 부분을 형성될 수 있다. 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션에 대해 90 도 각도일 수 있다. 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션과 통합될 수 있다. 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션의 하부 표면 아래로 연장할 수 있다. 의 슬롯들 각각은 상기 한정 링의 내부이고 상기 한정 링의 상기 내측 하부 반경과 상기 외측 반경 사이인, 영역의 상기 하부 수평 섹션에 배치되고, 그리고 상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버가 동작 중일 때, 상기 한정 링에 의해 형성된 한정된 볼륨으로부터의 가스들을 위한 경로를 규정하도록 구성될 수 있다. 상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 하부 전극과 상부 전극 사이의 분리 거리와 동일한 분리 거리만큼 상기 하부 수평 섹션과 상기 상부 수평 섹션을 분리할 수 있다. 상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션의 외측 표면은 상기 한정 링에 의해 가능한 한정된 챔버 볼륨에 대한 외부 영역을 규정할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면들 (drawings) 의 도 (figure) 들에서 한정하는 의미가 아닌 예시로서 도시되었으며, 도면들에서 유사 참조 번호들은 유사한 엘리먼트들 나타낸다.
도 1 은 프로세싱 챔버를 구비한 용량 결합 (capacitively-coupled) 플라즈마 프로세싱 시스템의 단순한 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 2 는 스트랩 구동 (strap-driven) RF 복귀 경로를 구비한 프로세싱 챔버의 단순한 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 실시형태들에서, RF 접지 복귀 장치의 단순한 다어그램들을 나타낸다.
도 4, 도 5, 도 6, 및 도 7 은 본 발명의 실시형태들에서, 조정가능-갭 (adjustable-gap) 프로세싱 챔버를 위한 RF 접지 복귀 장치들을 나타낸다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들에서 도시되는 바와 같은 몇 개의 실시형태를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 하기의 설명에서, 다수의 구체적인 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하도록 제시된다. 그러나, 본 기술분야의 기술자에게는 본 발명이 일부 또는 모든 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 단계들 및/또는 구조들은 본 발명을 불필요하게 불명료하지 않도록 상세하게 설명되지는 않았다.
각종 실시형태들이 방법들과 기법들을 포함하여 하기에서 설명된다. 본 발명은 본 진보적인 기법의 실시형태들을 실시하는 컴퓨터 판독가능 명령들이 저장되는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조의 물품들을 또한 포함할 수도 있다는 것이 유념 되어야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들어 반도체, 자기, 광자기, 광학, 또는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하는 다른 형태들의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시형태들을 실시하는 장치들을 또한 포함할 수도 있다. 그러한 장치는 본 발명의 실시형태들에 관련된 작업들을 실시하도록 전용으로 사용되는 및/또는 프로그램가능한 회로들을 포함할 수도 있다. 그러한 장치의 예들은 적절하게 프로그래밍될 때의 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하며, 본 발명의 실시형태들과 관련된 각종 작업들에 위해 구성되는 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스 및 전용/프로그램가능한 회로들의 조합을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 한정하기 위한 장치가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 기판을 지지하기 위한 하부 전극 및 하부 전극 위에 배치된 상부 전극을 포함한다. 장치는 한정 링 (confinement ring) 으로서, 한정 링의 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션을 포함한다. 하부 수평 섹션은 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함한다. 한정 링은 한정 링의 내측 상부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션, 및 하부 수평 섹션을 상부 수평 섹션과 통합적으로 연결하는 수직 섹션을 더 포함한다. 하부 수평 섹션의 연장 섹션은 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 하부 전극을 둘러싸도록 구성된다.
본 발명의 실시형태들에 따른, 무선 주파수 (RF) 접지 복귀 장치들이 제공된다. 본 발명의 실시형태들은, 한정 링과 하부 전극 지지 구조체 사이에 (RF 콘택-인에블된 (contact-enabled) 컴포넌트를 통해) 직접 RF 콘택을 제공함으로써 RF 복귀 전류를 위한 짧은 RF 복귀 경로를 구축하는 것을 포함한다
이 문서에서는, 각종 구현형태들이 예시로서 단일 한정 링을 사용하여 논의될 수도 있다. 그러나, 본 발명은 단일 한정 링에 제한되는 것이 아니고, 하나 이상의 한정 링들을 구비한 플라즈마 프로세싱 시스템에 적용될 수도 있다. 대신에, 본 논의는 예들로서 의도된 것이고, 본 발명은 제시된 예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치들이, 자기 필드/RF 필드가 한정 영역의 외측 (한정 링의 외연에 의해 정해지는 영역) 에 구축되는 가능성을 실질적으로 제거하면서 RF 소스로 되돌아가는 RF 복귀 경로를 구축하는데 제공된다. 실시형태에서는, RF 접지 복귀 장치들은 용량 결합 플라즈마 (CCP) 프로세싱 시스템 내에서 구현될 수도 있다. 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치들은 고정된 또는 이동가능한 하부 전극 지지 구조체를 구비한 프로세싱 챔버 내에서 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치는 RF 개스킷 (gasket) 으로 구현될 수도 있다. RF 개스킷은 도전성 재료로 이루질 수도 있다. 실시형태에서, RF 개스킷은 한정 링 및 (접지 링과 같은) 하부 전극 지지 구조체와 전기적 콘택 상태이다.
고정된 하부 전극 지지 구조체를 구비한 프로세싱 챔버를 위한, RF 개스킷은 상대적으로 작을 수도 있으며 유연성을 가지거나 (compliant) 또는 비유연할 수도 있다. 그러나, 이동가능 하부 전극 지지 구조체를 구비한 프로세싱 챔버에서, RF 개스킷은 하부 전극 지지 구조체가 수직 방향으로 이동될 때 접지 링의 이동을 수용하는 모양 및 디멘션 (dimension) 을 갖도록 구성된다. 실시형태에서, RF 개스킷의 모양은 큰 만곡 (curvature) 디자인 (예를 들어 뒤집힌 또는 옆으로 향한 C 모양의 가요성 도전체 RF 개스킷) 이도록 구성되어, 접지 링이 한정 링과 RF 콘택을 계속할 수 있게 한다. 달리 말하면, RF 개스킷의 사이즈는 한정 링의 하부 방향 표면과 접지 링의 상부 방향 표면 사이의 갭의 사이즈와 적어도 동등하다. 또한, RF 개스킷은 유연성을 가져, RF 개스킷의 모양을 접지 링이 이동함에 따라 변화할 수 있게 한다. 예를 들어, 접지 링이 위로 이동할 때 (접지 링과 한정 링 사이의 갭이 좁아짐) RF 개스킷은 평평해 진다. 그러나, 접지 링이 한정 링으로부터 최 원거리에 있을 때, RF 개스킷은 반 도넛 (half-donut) 모양 이상을 가질 수도 있다.
다른 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치는 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치 (spring-loaded sliding contact arrangement) 를 이용하여 구현될 수도 있다. 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치는 한정 링에 결합된 스프링 부재를 포함할 수도 있다. 스프링 부재는 접지 링의 벽을 향해 바이어싱 되어 있다. 실시형태에서, 스프링 부재는 콘택 지점을 통해 접지 링의 벽과 전기적 콘택 상태에 있다. 따라서, 접지 링이 상하로 이동할 때, 접지 링은 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치를 통해 한정 링과 RF 콘택 상태로 남아 있다.
또 다른 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치는 연장체 (extension) 를 구비한 한정 링을 포함할 수도 있다. 연장체는 아래쪽으로 연장될 수도 있으며 접지 링의 측벽과 평행이다. 실시형태에서, 연장체는 접지 링에 아주 근접하게 위치되어, 연장체와 접지 링 사이의 갭을 좁힌다. 접지 링에 대한 연장체의 근접은 대용량 캐패시턴스 구역을 생성한다. 임피던스는 캐패시턴스에 역으로 비례하기 때문에, 대용량 캐패시턴스 구역은 RF 복귀 전류를 위한 저 임피던스 복귀 경로를 생성할 수도 있다.
실시형태에서, 다른 RF 접지 장치는 한정 링 및 접지 링과 전기적 콘택 상태의 RF 도전성 로드 (rod) 를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, RF 도전성 로드는 도전성 액체 내에 배치되며, 도전성 액체는 접지 링의 리세스 (recess) 구역 내에 상주한다. 따라서, 접지 링이 수직으로 이동할 때, RF 도전성 로드의 일부는 접지 링의 도전성 액체에 남아 있다. 결과적으로, RF 콘택이 RF 도전성 로드를 통해 한정 링과 접지 링 사이에 지속되어 RF 복귀 전류에 저 임피던스 경로를 제공한다.
일 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 상부 전극, 무선 주파수 (RF) 소스와 접속되는 하부 전극, 상부 부분, 측면 부분 및 하부 부분으로 구성되는 한정 링(confinement ring)으로서, 상기 상부, 측면 및 하부 부분들은 일체로 구성되어 상기 상부, 측면 및 하부 부분 사이에 내부 공간이 배치되고, 상기 하부 부분은 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 한정 링의 상기 내부 공간은 상기 상부 및 하부 전극들의 외연을 지나 한정된 챔버 볼륨으로 연장된, 상기 한정 링, 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성된 절연 링으로서, 상기 한정 링의 상기 하부 부분은 상기 절연 링에 인접하도록 배치되고, 상기 절연 링의 상부 표면, 상기 하부 전극의 상부 표면 및 상기 하부 부분의 내부 상부 표면은 실질적으로 동일 평면상에 있는, 상기 절연 링, 전기적으로 접지에 접속된 하부 전극 지지 구조체로서, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링 밑에 구성되고, 상기 절연 링을 둘러싸며, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링의 내측 직경에서 상기 하부 부분의 외부 하부 표면에 무선 주파수(RF) 콘택(contact)을 제공하는 수직 연장체(extension)를 가지고, 상기 복수의 슬롯들은 상기 한정 링의 상기 내측 직경의 외부에 존재하는 상기 하부 부분의 직경들에 위치되는, 상기 하부 전극 지지 구조체, 및 상기 한정 링의 상기 하부 부분 밑에서 그리고 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체의 위에서 구성된 RF 콘택-인에블된 (contact-enabled) 컴포넌트로서, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체와 상기 한정 링의 상기 하부 부분의 외부 하부 표면 사이에서 RF 결합(coupling)을 제공하는, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트를 포함할 수 있다.
상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 RF 개스킷이고, 상기 RF 개스킷은 한정된 챔버 볼륨 (confined chamber volume) 외부의 플라즈마를 지속(sustain) 시킬 수 있는 구역을 캡슐화하지 않고, 직접 RF 복귀 경로를 정의할 수 있다.
또한, 상기 RF 콘택 인에블된 컴포넌트는 도전성 재료로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 수직 연장체를 포함하는 링일 수 있다.
또한, 상기 상부 부분 및 상기 하부 부분은 수평이고, 상기 측면 부분은 수직일 수 있다.
다른 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 상부 전극, 무선 주파수 (RF) 소스와 접속되는 하부 전극, 상부 부분, 측면 부분 및 하부 부분으로 구성되는 한정 링(confinement ring)으로서, 상기 상부, 측면 및 하부 부분들은 일체로 구성되어 상기 상부, 측면 및 하부 부분 사이에 내부 공간이 배치되고, 상기 하부 부분은 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 한정 링의 상기 내부 공간은 상기 상부 및 하부 전극들의 외연을 지나 한정된 챔버 볼륨으로 연장된, 상기 한정 링, 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성된 절연 링으로서, 상기 한정 링의 상기 하부 부분은 상기 절연 링에 인접하도록 배치되고, 상기 절연 링의 상부 표면, 상기 하부 전극의 상부 표면 및 상기 하부 부분의 내부 상부 표면은 실질적으로 동일 평면상에 있는, 상기 절연 링, 전기적으로 접지에 접속된 하부 전극 지지 구조체로서, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 절연 링 밑에서 구성되고, 상기 절연 링의 외측 직경을 둘러싸며, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 절연 링의 둘러쌈을 제공하고, 상기 한정 링의 내측 직경에서 상기 하부 부분의 외부 하부 표면에 무선 주파수(RF) 콘택을 제공하는 수직 연장체(extension)를 가지는, 상기 하부 전극 지지 구조체, 및 상기 한정 링의 상기 하부 부분 밑에서 그리고 상기 하부 전극 지지 구조체의 수직 연장체의 위에서 구성된 RF 콘택-인에블된 (contact-enabled) 컴포넌트로서, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체와 상기 한정 링의 상기 하부 부분의 외부 하부 표면 사이에서 RF 결합(coupling)을 제공하는, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트를 포함할 수 있다.
상기 하부 전극 지지 구조체는 이동가능 구조체이고, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 RF 개스킷이고, 상기 RF 개스킷은 유연성을 가져 상기 하부 전극 지지 구조체가 이동하는 경우, 상기 하부 전극 지지 구조체가 상기 한정 링과 RF 콘택을 유지하도록 할 수 있다.
*상기 하부 부분의 상기 슬롯들은 상기 무선 주파수(RF) 콘택의 외측 주변부의 외측에 배치될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는 상부 전극, 무선 주파수 (RF) 소스와 접속되는 하부 전극, 상부 부분, 측면 부분 및 하부 부분으로 구성되는 한정 링(confinement ring)으로서, 상기 상부, 측면 및 하부 부분들은 일체로 구성되어 상기 상부, 측면 및 하부 부분 사이에 내부 공간이 배치되고, 상기 하부 부분은 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 한정 링의 상기 내부 공간은 상기 상부 및 하부 전극들의 외연을 지나 한정된 챔버 볼륨으로 연장된, 상기 한정 링, 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성된 절연 링으로서, 상기 한정 링의 상기 하부 부분은 상기 절연 링에 인접하도록 배치되고, 상기 절연 링의 상부 표면, 상기 하부 전극의 상부 표면 및 상기 하부 부분의 내부 상부 표면은 실질적으로 동일 평면상에 있는, 상기 절연 링, 전기적으로 접지에 접속된 하부 전극 지지 구조체로서, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링 밑에서 구성되고, 상기 절연 링을 둘러싸며, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링의 내측 직경에서 상기 하부 부분의 외부 하부 표면에 무선 주파수(RF) 콘택을 제공하는 수직 연장체(extension)를 가지고, 상기 복수의 슬롯들은 상기 한정 링의 상기 내측 직경의 외부에 존재하는 상기 하부 부분의 직경들에 위치되는, 상기 하부 전극 지지 구조체, 및 상기 한정 링의 상기 하부 부분 밑에서 그리고 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체의 위에서 구성된 RF 콘택-인에블된 (contact-enabled) 컴포넌트로서, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체와 상기 한정 링의 상기 하부 부분의 외부 하부 표면 사이에서 RF 결합(coupling)을 제공하는, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트를 포함할 수 있다.
상기 RF 콘택 인에블된 컴포넌트는 스프링 로딩된 콘택 슬라이딩 장치 (spring-loaded contact sliding arrangement) 이며, 상기 스프링 로딩된 콘택 슬라이딩 장치는 상기 한정 링들의 세트에 부착된 스프링 부재 (spring member) 를 포함하며, 상기 스프링 부재는 상기 하부 전극 지지 구조체의 측벽에 대항하여 바이어싱 (bias) 되며 상기 하부 전극 지지 구조체가 수직으로 이동할 때 스프링 콘택 지점을 통해 상기 하부 전극 지지 구조체와 콘택 상태로 유지되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 스프링 부재는 스프링 리프 (leaf) 일 수 있다.
또한, 상기 RF 콘택 인에블된 컴포넌트는 RF 로드 (rod) 일 수 있다.
또한, 상기 절연 링은 절연 물질의 하나 이상의 링으로 구성되고, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 절연 물질의 상기 하나 이상의 링 밑에 배치된 하부 구간을 포함할 수 있다.
다양한 또 다른 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는, 상부 전극, 무선 주파수 (RF) 소스와 접속되는 하부 전극, 상부 부분, 측면 부분 및 하부 부분으로 구성되는 한정 링(confinement ring)으로서, 상기 상부, 측면 및 하부 부분들은 일체로 구성되어 상기 상부, 측면 및 하부 부분 사이에 내부 공간이 배치되고, 상기 하부 부분은 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 한정 링의 상기 내부 공간은 상기 상부 및 하부 전극들의 외연을 지나 한정된 챔버 볼륨으로 연장된, 상기 한정 링, 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성된 절연 링으로서, 상기 한정 링의 상기 하부 부분은 상기 절연 링에 인접하도록 배치되고, 상기 절연 링의 상부 표면, 상기 하부 전극의 상부 표면 및 상기 하부 부분의 내부 상부 표면은 실질적으로 동일 평면상에 있는, 상기 절연 링, 전기적으로 접지에 접속된 하부 전극 지지 구조체로서, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링 밑에서 구성되고, 상기 절연 링을 둘러싸며, 상기 하부 전극 지지 구조체는 도전성 유체로 채워진 리세스(recess)를 포함하는 수직 연장체(extension)를 가지는, 상기 하부 전극 지지 구조체, 및 상기 한정 링의 상기 하부 부분 밑에서 정의된 RF 로드(rod)로서, 상기 RF 로드는 플라즈마 프로세싱 챔버가 동작하는 동안 상기 도전성 유체와 접촉되도록 구성되고, 상기 RF 로드는 상기 하부 전극 지지 구조체와 상기 한정 링의 상기 하부 부분 사이에 RF 접촉을 제공하고, 상기 RF 접촉은 상기 한정 링의 내측 직경에 존재하고, 상기 복수의 슬롯들은 상기 한정 링의 상기 내측 직경의 외부에 존재하는 상기 하부 부분의 직경에 위치하고, 상기 RF 소스로부터의 직접 RF 경로는 상기 한정 링, 상기 RF 로드 및 상기 하부 전극 지지 구조체를 통해 정의되는, 상기 RF 로드를 포함할 수 있다.
또한, 개스킷이 상기 도전성 유체에 덮개 (covering) 를 제공하도록 구성되어, 상기 RF 로드가 상기 도전성 유체 내부에 배치될 때 상기 도전성 유체가 상기 한정된 챔버 볼륨으로 새어들어 가는 것을 방지할 수 있다.
상기 개스킷은 O 링 (O-ring) 일 수 있다.
다양한 또 다른 실시형태에서, 플라즈마 프로세싱 챔버가 제공된다. 플라즈마 프로세싱 챔버는, 상부 전극, 무선 주파수 (RF) 소스와 접속되는 하부 전극, 상부 부분, 측면 부분 및 하부 부분으로 구성되는 한정 링(confinement ring)으로서, 상기 상부, 측면 및 하부 부분들은 일체로 구성되어 상기 상부, 측면 및 하부 부분 사이에 내부 공간이 배치되고, 상기 하부 부분은 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 한정 링의 상기 내부 공간은 상기 상부 및 하부 전극들의 외연을 지나 한정된 챔버 볼륨으로 연장된, 상기 한정 링, 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성된 절연 링으로서, 상기 한정 링의 상기 하부 부분은 상기 절연 링에 인접하도록 배치되고, 상기 절연 링의 상부 표면, 상기 하부 전극의 상부 표면 및 상기 하부 부분의 내부 상부 표면은 실질적으로 동일 평면상에 있는, 상기 절연 링, 전기적으로 접지에 접속된 하부 전극 지지 구조체로서, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링 밑에서 구성되고, 상기 절연 링을 둘러싸며, 상기 하부 전극 지지 구조체는 상기 한정 링의 내측 직경에서 상기 하부 부분의 외부 하부 표면에 무선 주파수(RF) 콘택을 제공하는 수직 연장체(extension)를 가지고, 상기 복수의 슬롯들은 상기 한정 링의 상기 내측 직경의 외부에 존재하는 상기 하부 부분의 직경들에 위치되는, 상기 하부 전극 지지 구조체, 및 상기 한정 링의 상기 하부 부분 밑에서 그리고 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체의 위에서 구성된 RF 콘택-인에블된 (contact-enabled) 컴포넌트로서, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 상기 하부 전극 지지 구조체의 상기 수직 연장체와 상기 한정 링의 상기 하부 부분의 외부 하부 표면 사이에서 RF 접속을 제공하는, 상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트를 포함할 수 있다.
상기 RF 콘택-인에블된 컴포넌트는 상기 하부 부분 밑에서 구성된 상기 한정 링의 연장체 (extension) 일 수 있다.
또한, 상기 연장체는 상기 하부 전극 지지 구조체의 측면 표면 구역과 평행일 수 있다.
또한, 대용량 캐패시턴스 구역이 상기 연장체와 상기 하부 전극 지지 구조체 사이에 생성되도록 상기 연장체는 상기 하부 전극 지지 구조체 바로 옆에 위치되어, 상기 RF 소스로 되돌아 가는 RF 전류에 대한 직접 경로를 제공할 수 있다..
또한, 상기 RF 전류에 대한 직접 경로는 상기 한정된 챔버 볼륨의 외측에서 상기 RF 전류가 RF 필드를 발생하게 하지 않고 상기 RF 전류가 상기 RF 소스로 되돌아 가는 것을 용이하게 하여, 비한정 플라즈마의 생성이 플라즈마 프로세싱 동안 점화되는 (ignited) 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 프로세싱 챔버는 용량 결합 (capacitively-coupled) 플라즈마 프로세싱 챔버일 수 있다.
또한, 상기 하부 부분의 슬롯들은 상기 RF 로드의 외측 주변부의 외측에 배치되고, 상기 내측 직경의 외측에 배치될 수 있다.
상기로부터 이해될 수 있듯이, RF 접지 복귀 장치들은 종래 기술 장치들과 비교하여 RF 복귀 전류에게 더 짧은 RF 복귀 경로들을 제공한다. 또한, 각각의 RF 접지 복귀 장치는, RF 필드/자기 필드를 생성할 수 있고 한정 영역의 외측에서 비한정된 플라즈마를 지속 (sustain) 시킬 수 있는 구역을 캡슐에 싸지 않는다.
본 발명의 특징들 및 이점은 하기의 도면들 및 논의들을 참조하여 더욱 잘 이해될 수도 있다.
본 발명의 실시형태들에서 도 3a 및 도 3b 는 RF 접지 복귀 장치의 일 예의 단순한 다이어그램들을 나타낸다. 예를 들어 기판 (306) 이 프로세싱 챔버 (300) 내에서 프로세싱되고 있는 상황을 고려하자. 실시형태에서, 프로세싱 챔버 (300) 는 용량 결합 플라즈마 프로세싱 챔버일 수도 있다. 기판 (306) 은 하부 전극 (304) 위에 위치될 수도 있다. 기판 프로세싱 동안, 기판 (306) 을 에칭하는데 채용될 수도 있는 플라즈마 (308) 는 기판 (306) 과 상부 전극 (302) 사이에서 형성될 수도 있다.
플라즈마 형성을 제어하기 위해 및 프로세싱 챔버 벽들을 보호하기 위해, 한정 링들의 세트 (312) 가 채용될 수도 있다. 한정 링들의 세트 (312) 는 복수의 한정 링들을 포함할 수도 있고 또는 하나의 쭉 이어진 링일 수도 있다. 한정 링들의 세트 (312) 는 실리콘, 폴리실리콘, 탄화 실리콘, 탄화 붕소, 세라믹, 알루미늄, 기타 등등과 같은 도전성 재료로 이루어질 수도 있다.
보통, 한정 링들의 세트 (312) 는 플라즈마 (308) 가 형성될 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외연을 둘러싸도록 구성될 수도 있다. 한정 링들의 세트 (312) 이외에도, 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외연은 또한 상부 전극 (302), 하부 전극 (304), 절연체 링들 (316 및 318), 에지 링 (314) 및 하부 전극 지지 구조체 (328) 에 의해 정해 질 수도 있다.
기판 프로세싱 동안, 가스는 가스 분배 시스템 (미도시) 으로부터 한정된 챔버 볼륨 (310) 으로 흐를 수도 있고 플라즈마 (308) 를 생성하기 위해 RF 전류와 상호작용할 수도 있다. RF 전류는 RF 소스 (322) 로부터 케이블 (324) 을 경유하여 RF 매칭부 (320) 로 흐를 수도 있다. RF 매칭부 (320) 로부터, RF 전류는 경로 (340) 을 따라 하부 전극 (304) 을 통하여 흘러 한정된 챔버 볼륨 (310) 내에서 가스와 상호작용하여 플라즈마 (308) 를 형성할 수도 있다.
중성 가스 종을 한정 영역 (한정된 챔버 볼륨 (310)) 으로부터 배기하기 위해 한정 링들의 세트 (312) 는 (슬롯들 (326a, 326b, 및 326c) 과 같은) 복수의 슬롯들을 포함할 수도 있다. 한정 링들의 세트 (312) 상의 슬롯들의 수 및 사이즈는 요구되는 도전성의 비율에 따라 변할 수도 있다. 중성 가스 종은, 터보 펌프 (334) 를 통해 프로세싱 챔버 (300) 로부터 펌핑되기 전에 한정된 챔버 볼륨 (310) 으로부터 슬롯들을 통하여 프로세싱 챔버 (300) 의 외부 영역 (332) (외측 챔버 볼륨) 으로 횡단할 수도 있다.
종래 기술에서, 한정 영역의 외측에 RF 필드의 존재는 RF 전류로 하여금 가스 반응물들과 상호작용하여 플라즈마를 점화하도록 할 수도 있다. 종래 기술과 달리, 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외측에서 플라즈마의 생성을 실질적으로 제거하는 RF 접지 복귀 장치가 제공된다.
실시형태에서, RF 개스킷 (350) (도 3b 참조) 은 한정 링 (312) 과 (접지 링 또는 RF 소스 (322) 에 전기적으로 연결되는 다른 구조체와 같은) 하부 전극 지지 구조체 (328) 사이에 RF 콘택을 생성하도록 채용될 수도 있다. 실시형태에서, RF 개스킷 (350) 은 예를 들어 스테인레스 강 및 베릴륨 동 (beryllium copper) 과 같은 도전성 재료로 이루어진다. RF 개스킷 (350) 은 원형 디자인으로 나타나 있지만, RF 개스킷 (350) 은 반 도넛 모양, 정사각형 모양, 직사각형 모양, 및 기타 등등과 같은 다른 구성들을 가질 수도 있다. 상기로부터 이해될 수 있듯이, RF 개스킷이 한정 링들 (312) 의 세트와 하부 전극 지지 구조체 (328) 사이에 요구되는 RF 콘택을 제공하는 한, RF 개스킷의 모양은 제조자의 선호도에 기초하여 다를 수도 있다.
종래 기술과 달리, RF 개스킷 (350) 은 자기 필드 또는 RF 필드가 형성될 수도 있는 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외측에서 영역을 생성함 없이 RF 복귀 전류를 위한 경로 (342) 를 생성한다. 달리 말하면, 경로 (342) 는 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외연에 남아 있으며, 플라즈마 주위에 패러데이 차폐 (Faraday shield) 를 효율적으로 생성하여 이로써 플라즈마 비한정을 방지한다. 따라서, RF 접지 복귀 장치는, 한정된 챔버 볼륨 (310) 의 외측에서 플라즈마를 지속시킬 수 있는 영역을 캡슐에 싸지 않고서, 짧은 RF 복귀 경로를 제공한다.
도 3a 및 도 3b의 RF 접지 복귀 장치는 고정된 하위 전극 컴포넌트를 구비한 프로세싱 챔버 내에서 구현될 수도 있다. 이동가능한 하위 전극 컴포넌트들을 가진 프로세싱 챔버에 대해서는, RF 접지 복귀 장치가 도 4, 도 5, 도 6, 및 도 7에서 나타낸 바와 같이 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시형태에서, 도 4 는 조정가능-갭 프로세싱 챔버 (400) 를 위한 RF 접지 복귀 장치를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b와 유사하게, RF 개스킷 (402) 은, 한정 링 (412) 과 이동가능 하부 전극 지지 구조체의 일부인 접지 링 (428) 사이에 RF 콘택을 구축하도록 채용된다. 실시형태에서, RF 개스킷 (402) 은 스테인레스 강과 같은 가요성 있는 도전성 재료로 이루어진다. 실시형태에서, RF 개스킷 (402) 은, 하부 전극 지지 구조체가 수직으로 이동될 때 접지 링 (428) 이 여전히 한정 링 (412) 과 RF 콘택 상태에 남아 있도록, 큰 만곡 영역을 제공할 정도로 충분히 큰 디멘션을 갖는 (도 4에서 나타낸 뒤집힌 C 모양, 옆으로 향한 C 모양 RF 개스킷, 또는 임의의 다른 곡선인 RF 개스킷 디자인과 같은) 반 도넛 모양을 가질 수도 있다. 도 3의 RF 개스킷 (350) 과 유사하게, RF 콘택이 접지 링 (428) 과 한정 링 (412) 사이에서 지속되고 이로써 한정된 챔버 볼륨 내에서 플라즈마를 한정하면서 짧은 RF 복귀 경로 (442) 를 제공하는 한, RF 개스킷 (402) 의 모양은 제조자의 선호도에 기초하여 다를 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시형태에서 RF 접지 복귀 장치를 구비한 조정가능 갭 프로세싱 챔버 (500) 의 단순한 부분적인 다이어그램의 실시형태를 나타낸다. 이 구성에서, 하부 전극 지지 구조체는 이동가능하다. 하부 전극 지지 구조체는 접지 링 (528) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 하부 전극 지지 구조체가 상하로 이동할 때, 접지 링 (528) 은 또한 동일 방향으로 이동한다.
실시형태에서, 접지 링 (528) 은 예를 들어 수은과 같은 도전성 액체 (506) 로 채워진 리세스 (recess; 504) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어 알루미늄과 같은 도전성 재료로 이루어진 RF 도전성 로드 (RF conductive rod; 508) 는 도전성 액체 (506) 내에 배치된다. 실시형태에서, RF 도전성 로드 (508) 는 적어도 한정 링 (512) 을 접지 링 (528) 에 결합하도록 구성된다. 달리 말하면, RF 콘택은 RF 도전성 로드 (508) 를 통해 한정 링 (512) 과 접지 링 (528) 사이에 구축된다. 도전성 액체 (506) 를 한정된 챔버 볼륨에 노출하는 잠재성을 최소화하기 위해, (O-링과 같은) 개스킷 (510) 이 채용될 수도 있다.
따라서, 하부 전극 지지 구조체를 수직으로 이동함으로써 한정된 챔버 볼륨이 조정될 때, RF 도전성 로드 (508) 의 일부분은 도전성 액체 (506) 내에 계속하여 배치되며, 이로써 한정 링 (512) 와 접지 링 (528) 사이의 RF 콘택이 계속된다. 결과적으로, 플라즈마를 지속시킬 수 있는 외측 챔버 볼륨에서 구축되는 영역을 실질적으로 방지하면서 그 경로가 종래 기술보다 상당히 더 짧은 RF 복귀 경로 (542) 가 RF 복귀 전류에 제공된다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에서 조정가능 갭 프로세싱 챔버 (600) 를 위한 다른 RF 접지 복귀 장치를 나타낸다. 도 4 및 도 5 와 유사하게, 하부 전극 지지 구조체는 이동가능하며 접지 링 (602) 을 포함할 수도 있다. 따라서, 하부 전극 지지 구조체가 수직으로 이동할 때, 접지 링 (602) 은 또한 동일한 방향으로 이동한다.
본 발명의 실시형태에서, RF 접지 복귀 장치는 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치 (spring-loaded sliding contact arrangement) 를 포함한다. 실시형태에서, 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치는 강 (steel) 과 같은 도전성 재료로 이루어질 수도 있다. 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치는 스프링 부재 (604) 를 포함할 수도 있다. 스프링 부재 (604) 는 예를 들어 스프링 리프 (leaf) 일 수도 있다. 스프링 부재 (604) 는 고정된 지점 (606) 에서 한정 링 (612) 에 고정될 수도 있다. 실시형태에서, 스프링 부재 (604) 는 접지 링 (602) 의 표면 (610) 에 대항하여 바이어싱된 콘택 지점 (608) 을 포함할 수도 있다.
따라서, 하부 전극 지지 구조체가 수직으로 이동할 때, 접지 링 (602) 은 또한 한정 링 (612) 과 RF 콘택을 지속하면서 상하로 이동한다. 스프링 로딩된 슬라이딩 콘택 장치를 이용하여, RF 복귀 전류가 한정 링 (612) 의 내측을 따라 RF 소스로 되돌아 가는 길 상의 접지 링 (602) 으로 횡단할 때 짧은 RF 복귀 경로 (642) 가 제공된다.
도 7 은 실시형태에서 조정가능 갭 프로세싱 챔버 (700) 를 위한 다른 RF 접지 복귀 장치를 나타낸다. 실시형태에서, 한정 링 (712) 은 연장체 (702) 를 포함할 수도 있다. 연장체 (702) 는, 이동가능 하부 전극 지지 구조체의 일부인 접지 링 (706) 의 측면 표면 벽 (704) 에 평행할 수도 있다.
연장체 (702) 는 한정 링 (712) 과 접지 링 (706) 사이에 대용량 캐패시턴스 구역을 생성하도록 채용된다. 본 기술분야에서의 기술자는 캐패시턴스가 임피던스와 반비례한다는 것을 알고 있다. 따라서, 캐패시턴스 값이 높을수록 임피던스 값은 낮아진다.
(예를 들어 10 나노패러드 (nanofarod) 에서 100 나노패러드의 캐패시턴스를 갖는 구역과 같은) 높은 캐패시턴스 구역을 생성하기 위해, 연장체 (702) 는 접지 링 (706) 과 아주 근접함 내에 위치되며, 왜냐하면 구역의 캐패시턴스는 면적에 정비례하고 연장체 (702)와 접지 링 (706) 사이의 거리에 반비례하기 때문이다. 높은 캐패시턴스를 구비한 연장체 (702) 와 접지 링 (706) 사이의 갭 (gap; 710) 은 RF 단락 (short) 으로서 행동하며, RF 복귀 전류가 한정 링 (712) 으로부터 접지 링 (706) 으로 횡단할 수 있게 한다. 달리 말하면, 연장체 (702) 및 접지 링 (706) 은 낮은 임피던스 경로를 생성한다. RF 복귀 전류는 최저의 임피던스를 갖는 최단 경로를 횡단하는 경향이 있기 때문에, (갭 (710) 을 통해) 연장체 (702) 에 의해 제공되는 바와 같은 RF 복귀 경로 (742) 는 종래 기술 도 1의 경로 (142) 에 비해 바람직하다. 따라서, 플라즈마가 한정 챔버 볼륨 내에 한정되면서 더 짧은 RF 복귀 경로가 제공된다.
상기로부터 이해될 수 있듯이, 본 발명의 하나 이상의 실시형태들은, RF 필드가 프로세싱 챔버의 외측 챔버 볼륨에 구축되는 것을 실질적으로 방지하면서 짧은 RF 복귀 경로들을 구축하도록 구성된 RF 접지 링 장치들을 제공한다. 상대적으로 낮은 임피던스를 구비한 RF 복귀 경로들을 생성함으로써, RF 복귀 전류는 RF 접지 복귀 장치들에 의해 제공되는 바와 같은 더욱 바람직한 RF 복귀 경로들을 사용하여 RF 소스로 되돌아 가기가 더욱 쉽다. 프로세싱 챔버의 외부 영역으로부터 멀리 떨어져 있는 RF 복귀 경로들을 이용하여, 한정된 챔버 볼륨의 외측에서 비한정된 플라즈마를 점화할 가능성이 실질적으로 제거된다.
본 발명이 몇 가지의 바람직한 실시형태들의 견지에서 설명되었지만, 변형물들, 치환물들 및 균등물들이 있으며, 이들은 본 발명의 범위 내에 해당한다. 각종 예들이 여기서 제공되지만, 이러한 예들은 예시적이며 본 발명과 관련하여 제한하는 것이 아닌 것이 의도된다. 또한, 본 발명은 용량 결합 플라즈마 (CCP) 프로세싱 세스템과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 또한 유도 결합 (inductively-coupled) 플라즈마 프로세싱 시스템 또는 하이브리드 플라즈마 프로세싱 시스템과 관련하여 적용될 수도 있다.
또한, 명칭 및 개요는 여기서 편의상 제공되는 것이며 여기서의 청구항들의 범위를 해석하는데 사용되서는 않된다. 또한 요약은 상당히 축약된 형태로 기재되고 편의상 여기서 제공되며 따라서 청구항들에서 표현되는 전체적인 발명을 해석하거나 제한하는데 채용되서는 않된다. "세트" 라는 용어가 여기서 채용된다면, 그러한 용어는 영 (zero), 하나 (one), 또는 하나 이상의 부재 (member) 를 포함하는 흔하게 이해되는 수학적인 의미를 갖는 것으로 의도된다. 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 많은 대안적인 방식들이 있다는 것은 또한 유의되어야 한다. 따라서, 하기에 첨부되는 청구항들은 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 해당하는 바와 같은 모든 그러한 변형물들, 치환물들 및 균등물들을 포함하는 것으로서 해석되는 것이 의도된다.

Claims (21)

  1. 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 한정하고 한정 링 외측의 외부 영역을 둘러싸는 프로세싱 챔버 벽을 보호하기 위한 장치에 있어서,
    플라즈마 프로세싱 챔버는 기판을 지지하기 위한 하부 전극 및 상기 하부 전극 위에 배치된 상부 전극을 포함하고,
    상기 장치는,
    한정 링 (confinement ring) 으로서,
    상기 한정 링의 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션으로서, 상기 하부 수평 섹션은 상기 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 상기 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함하는, 상기 하부 수평 섹션;
    상기 한정 링의 내측 상부 반경과 상기 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션으로서, 상기 상부 수평 섹션의 상기 내측 상부 반경은 상기 상부 전극의 일부를 둘러싸도록 구성되는, 상기 상부 수평 섹션; 및
    상기 한정 링의 상기 외측 반경에서 상기 하부 수평 섹션을 상기 상부 수평 섹션에 통합적으로 이어지게 하는 (continue) 수직 섹션으로서, 상기 상부 수평 섹션은 슬롯을 포함하지 않고 상기 하부 수평 섹션의 상기 복수의 슬롯들 위에 위치하는, 상기 수직 섹션을 포함하고,
    상기 하부 수평 섹션의 상기 연장 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 상기 하부 전극을 둘러싸도록 구성되고 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 외부 영역과 한정된 챔버 볼륨을 분리하는, 상기 한정 링을 포함하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 의한 프로세싱 동안 플라즈마를 한정하도록 구성되는 C-형상 구조체를 규정하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션에 의해 규정된 상기 한정 링은 실리콘, 또는 폴리실리콘, 또는 탄화 실리콘 (silicon carbide), 또는 탄화 붕소 (boron carbide), 또는 세라믹, 또는 알루미늄 중 하나로 이루어진 연속적인 구조체인, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 규정된 챔버 볼륨의 방사상으로 외측에 있는 한정된 챔버 볼륨의 부분을 형성하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션의 상기 내측 하부 반경에서 수직으로 하향 벤딩하는 상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션에 대해 90 도 각도인, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션과 통합하여 규정되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션의 하부 표면 아래로 연장하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 한정 링의 내부이고 상기 한정 링의 상기 내측 하부 반경과 상기 외측 반경 사이인, 영역의 상기 하부 수평 섹션에 배치되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버가 동작 중일 때, 상기 한정 링에 의해 형성된 한정된 볼륨으로부터의 가스들을 위한 경로를 규정하도록 구성되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 하부 전극과 상부 전극 사이의 분리 거리와 동일한 분리 거리만큼 상기 하부 수평 섹션과 상기 상부 수평 섹션을 분리하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션의 외측 표면은 상기 한정 링에 의해 가능한 상기 한정된 챔버 볼륨에 대한 상기 외부 영역을 규정하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  12. 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 플라즈마를 한정하고 한정 링 외측의 외부 영역을 둘러싸는 프로세싱 챔버 벽을 보호하기 위한 장치에 있어서,
    플라즈마 프로세싱 챔버는 하부 전극 및 상기 하부 전극 위에 배치된 상부 전극을 포함하고,
    상기 장치는,
    C-형상을 갖는 한정 링으로서, 상기 C-형상의 개방된 부분은 상기 한정 링의 중심을 향해 대면하고, 상기 C-형상은,
    상기 한정 링의 내측 하부 반경과 외측 반경 사이에서 연장하는 하부 수평 섹션으로서, 상기 하부 수평 섹션은 상기 내측 하부 반경에서 하향 배향되는 연장 섹션을 포함하고, 그리고 상기 하부 수평 섹션은 복수의 슬롯들을 더 포함하는, 상기 하부 수평 섹션;
    상기 한정 링의 내측 상부 반경과 상기 외측 반경 사이에서 연장하는 상부 수평 섹션으로서, 상기 상부 수평 섹션의 상기 내측 상부 반경은 상기 상부 전극의 일부를 둘러싸도록 구성되는, 상기 상부 수평 섹션; 및
    상기 C-형상을 완성하기 위해 상기 한정 링의 상기 외측 반경에서 상기 하부 수평 섹션을 상기 상부 수평 섹션에 통합적으로 이어지게 하는 수직 섹션으로서, 상기 상부 수평 섹션은 슬롯을 포함하지 않고 상기 하부 수평 섹션의 상기 복수의 슬롯들 위에 위치하는, 상기 수직 섹션을 포함하고,
    상기 하부 수평 섹션의 상기 연장 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 상기 하부 전극의 영역을 둘러싸도록 구성되고 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 외부 영역과 한정된 챔버 볼륨을 분리하는, 상기 C-형상을 갖는 한정 링을 포함하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 한정 링의 상기 C-형상은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 의한 프로세싱 동안 플라즈마를 한정하도록 구성되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션에 의해 규정된 상기 한정 링은 실리콘, 또는 폴리실리콘, 또는 탄화 실리콘 (silicon carbide), 또는 탄화 붕소 (boron carbide), 또는 세라믹, 또는 알루미늄 중 하나로 이루어진 연속적인 구조체인, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 하부 수평 섹션, 상기 상부 수평 섹션 및 상기 수직 섹션은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 규정된 챔버 볼륨의 방사상으로 외측에 있는 한정된 챔버 볼륨의 부분을 형성하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션에 대해 90 도 각도인, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션과 통합되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 연장 섹션은 상기 하부 수평 섹션의 하부 표면 아래로 연장하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 한정 링의 내부이고 상기 한정 링의 상기 내측 하부 반경과 상기 외측 반경 사이인, 영역의 상기 하부 수평 섹션에 배치되고, 그리고
    상기 복수의 슬롯들 각각은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버가 동작 중일 때, 상기 한정 링에 의해 형성된 한정된 볼륨으로부터의 가스들을 위한 경로를 규정하도록 구성되는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 수직 섹션은 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 상기 하부 전극과 상부 전극 사이의 분리 거리와 동일한 분리 거리만큼 상기 하부 수평 섹션과 상기 상부 수평 섹션을 분리하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 한정 링이 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 하부 수평 섹션, 상기 수직 섹션 및 상기 상부 수평 섹션의 외측 표면은 상기 한정 링에 의해 가능한 상기 한정된 챔버 볼륨에 대한 상기 외부 영역을 규정하는, 플라즈마를 한정하기 위한 장치.
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