KR20210072122A - 자기 하우징 시스템들 - Google Patents

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KR20210072122A
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스리니바스 간디코타
차-징 궁
사무엘 이. 고트하임
티모시 조셉 프랭클린
프라미트 만나
에스와라난드 벤카타수브라마니안
에드워드 헤이우드
스티븐 씨. 가너
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 막의 증착 프로파일에 영향을 미치도록 PECVD 챔버의 프로세스 볼륨에서 생성되는 플라즈마의 밀도 프로파일을 제어하기 위한 방법 및 자기 및 전자기 시스템들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 복수의 유지 브래킷들이 자기 하우징 시스템들의 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들은 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖는다. 복수의 자석들은, 회전 자기 하우징이 둥근 중앙 개구 주위로 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성된다.

Description

자기 하우징 시스템들
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 생성된 플라즈마의 특성들을 제어하기 위한 자기 하우징 시스템들, 및 이를 갖는 플라즈마 강화 증착 시스템들에 관한 것이다.
[0002] 기판, 이를테면, 반도체 웨이퍼 상에 막을 증착하기 위해, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)가 일반적으로 이용된다. 플라즈마 에칭은 일반적으로, 기판 상에 배치된 막을 에칭하는 데 이용된다. PECVD 및 플라즈마 에칭은, 기판을 포함하는 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로 하나 이상의 가스들을 유입시킴으로써 달성된다. 하나 이상의 가스들은 챔버의 최상부 근처에 위치된 확산기에서 혼합되고, 확산기의 복수의 홀들 또는 노즐들을 통해 프로세스 볼륨 내로 주입된다. PECVD 및 플라즈마 에칭 동안, 프로세스 볼륨 내의 하나 이상의 가스들의 혼합물은, 챔버에 커플링된 하나 이상의 RF(radio frequency) 소스들로부터의 RF 에너지를 챔버에 인가함으로써 플라즈마를 생성하도록 에너자이징된다(energized)(예컨대, 여기됨(excited)). 프로세스 볼륨에 존재하는 하나 이상의 가스들의 혼합물의 원자들이 이온화되어 전자들을 방출하도록, 전기장이 프로세스 볼륨 내에 생성된다. PECVD에서 기판 지지부로 가속된 이온화된 원자들은 기판 상의 막의 증착을 가능하게 한다. 플라즈마 에칭에서 기판 지지부로 가속된 이온화된 원자들은 기판 상에 배치된 막의 에칭을 가능하게 한다.
[0003] 프로세스 볼륨 내에 생성된 플라즈마는 밀도 프로파일과 같은 특성들을 갖는다. 불균일한 밀도 프로파일은 기판 상의 막의 불균일한 증착 또는 에칭을 야기할 수 있다. 특히, 플라즈마의 밀도 프로파일은 기판의 표면에 걸친 막의 증착 두께 또는 에칭 프로파일에 영향을 미친다. 따라서, PECVD 챔버의 프로세스 볼륨 내에 생성되는 플라즈마의 특성들을 제어하기 위한 시스템들 및 방법이 당해 기술 분야에서 필요하다.
[0004] 일 실시예에서, 시스템이 제공된다. 시스템은 회전 자기 하우징(rotational magnetic housing)을 포함하며, 회전 자기 하우징은, 상부 플레이트, 외측 측벽, 둥근 중앙 개구(round central opening)를 정의하는 내측 측벽, 및 하부 플레이트를 갖는다. 복수의 유지 브래킷(retaining bracket)들이 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들은 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖는다. 복수의 자석들의 각각의 자석은 복수의 자석들의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 개개의 유지 브래킷에 유지되고, 복수의 자석들은, 회전 자기 하우징이 둥근 중앙 개구 주위로 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성된다.
[0005] 다른 실시예에서, 챔버가 제공된다. 챔버는, 챔버 바디, 가스 분배 조립체를 갖는 챔버 덮개, 가스 분배 조립체에 대향하게 포지셔닝되어 프로세스 볼륨을 정의하는 기판 지지부 ― 프로세스 볼륨은 중심 축을 가짐 ―, 기판 지지부 내에 배치된 전극에 커플링되도록 동작가능한 RF(radio frequency) 소스, 및 챔버에 커플링된 회전 자기 하우징을 갖는 회전 자기 하우징 시스템을 포함한다. 회전 자기 하우징은, 상부 플레이트, 외측 측벽, 둥근 중앙 개구를 정의하는 내측 측벽, 및 하부 플레이트를 갖는다. 복수의 유지 브래킷들이 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들은 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖는다. 복수의 자석들의 각각의 자석은 복수의 자석들의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 개개의 유지 브래킷에 유지되고, 복수의 자석들은, 회전 자기 하우징이 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성된다.
[0006] 또 다른 실시예에서, 챔버가 제공된다. 챔버는, 챔버 바디, 가스 분배 조립체를 갖는 챔버 덮개, 가스 분배 조립체에 대향하게 포지셔닝되어 프로세스 볼륨을 정의하는 기판 지지부 ― 프로세스 볼륨은 중심 축을 가짐 ―, 기판 지지부 내에 배치된 전극에 커플링되도록 동작가능한 RF(radio frequency) 소스, 및 전자석 자기 하우징 시스템을 포함한다. 전자석 자기 하우징 시스템은 챔버에 커플링된 전자석 하우징을 포함한다. 전자석 하우징은, 상부 플레이트, 외측 측벽, 둥근 중앙 개구를 정의하는 내측 측벽, 하부 플레이트, 및 2개 이상의 전도성 와이어들을 갖는다. 전도성 와이어들 각각은 전자석 하우징의 개개의 부분들에서 1회 이상 코일링된다. 전도성 와이어들 각각은 전력 소스에 개별적으로 연결되도록 동작가능하다.
[0007] 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. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0008] 도 1a는 일 실시예에 따른, 회전 자기 하우징이 챔버 외부에 배치되는 회전 자기 하우징 시스템을 갖는 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 1b는 일 실시예에 따른 회전 자기 하우징 시스템의 개략적인 평면도이다.
[0010] 도 1c는 일 실시예에 따른, 전자석 자기 하우징이 챔버 외부에 배치되는 전자석 하우징 시스템을 갖는 PECVD 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0011] 도 1d는 일 실시예에 따른 전자석 하우징 시스템의 개략적인 평면도이다.
[0012] 도 1e는 일 실시예에 따른 전자석 시스템을 갖는 PECVD 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0013] 도 2는 일 실시예에 따른, PECVD 챔버의 프로세스 볼륨에 형성된 플라즈마의 밀도 프로파일을 제어하는 방법의 흐름도이다.
[0014] 도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 프로세스 볼륨 내의 플라즈마의 밀도 프로파일을 예시하는 그래프들이다.
[0015] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.
[0016] 본원에서 설명되는 실시예들은 막의 증착 특성들에 영향을 미치도록 PECVD 챔버의 프로세스 볼륨 내에 생성된 플라즈마의 특성들을 제어하기 위한 방법 및 자기 및 전자기 하우징 시스템들을 제공한다. 일 실시예에서, 복수의 유지 브래킷들이 자기 하우징 시스템들의 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 회전 자기 하우징에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들은 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖는다. 복수의 자석들의 각각의 자석은 복수의 자석들의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 개개의 유지 브래킷에 유지되고, 복수의 자석들은, 회전 자기 하우징이 둥근 중앙 개구 주위로 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성된다.
[0017] 도 1a, 도 1c, 및 도 1e는 다양한 실시예들에 따른 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 시스템(100)의 개략적인 단면도들이다. 시스템(100)의 일 예는 캘리포니아, 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.에 의해 제조된 PRODUCER® 시스템이다. 아래에서 설명되는 시스템은 예시적인 챔버이며, 다른 제조사들로부터의 시스템들을 포함하는 다른 시스템들이 본 개시내용의 양상들에 사용되거나 또는 본 개시내용의 양상들을 달성하기 위해 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 시스템(100)은 챔버(101a)(예컨대, 제1 챔버) 및 챔버(101b)(예컨대, 제2 챔버)를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 챔버들(101a, 101b)은 자원들을 공유한다. 예컨대, 챔버들(101a, 101b)은 적어도 하나 이상의 가스 소스들(144), 장착 플레이트(112), 및 펌프(150)를 공유할 수 있다. 챔버들(101a, 101b)은 유사하게 구성된다. 그러나, 챔버들(101a, 101b) 각각이 전용 자원들을 갖는 것이 또한 고려된다.
[0018] 도 1a의 실시예들에서, 각각의 챔버(101a, 101b)는, 회전 자기 하우징(104)이 챔버(101a, 101b) 외부에 배치되는 회전 자기 하우징 시스템(102)을 갖는다. 도 1c의 실시예들에서, 각각의 챔버(101a, 101b)는, 전자석 하우징(172)이 챔버(101a, 101b) 외부에 배치되는 전자석 하우징 시스템(170)을 갖는다. 도 1e의 실시예들에서, 각각의 챔버(101a, 101b)는 챔버 덮개 조립체(108)의 스페이서(114)에 배치된 전자석 시스템(171)을 갖는다. 챔버(101a)의 양상들이 논의되지만, 챔버(101b)도 유사하게 장착된다는 것이 이해되어야 한다. 도 1a, 도 1c, 및 도 1e에서 명확성을 위해 챔버(101b)에 대한 참조 번호들이 생략될 수 있다.
[0019] 챔버(101a, 101b)는 챔버 바디 조립체(106) 및 챔버 덮개 조립체(108)를 갖는다. 도 1a 및 도 1c의 실시예들의 챔버 바디 조립체(106)는 장착 플레이트(112)에 커플링된 챔버 바디(110)를 포함한다. 도 1a 및 도 1c의 실시예들의 챔버 덮개 조립체(108)는, 장착 플레이트(112)에 커플링된 제1 플랜지(118)를 갖는 스페이서(114) 및 스페이서(114)의 제2 플랜지(120)에 커플링된 챔버 덮개(116)를 포함한다. 도 1e의 실시예들의 챔버 덮개 조립체(108)는, 챔버 바디(110)에 커플링된 제1 플랜지(118)를 갖는 스페이서(114) 및 스페이서(114)의 제2 플랜지(120)에 커플링된 챔버 덮개(116)를 포함한다. 챔버 덮개(116)는 가스 분배 조립체(122)를 포함한다. 가스 분배 조립체(122)는 기판 지지 조립체(124)에 대향하게 포지셔닝되어, 가스 분배 조립체(122)와 기판 지지 조립체(124) 사이에 프로세스 볼륨(126)을 정의한다. 도 1a 및 도 1c의 실시예들의 프로세스 볼륨(126)은 추가로, 챔버 덮개(116), 스페이서(114)의 내부 벽(128), 장착 플레이트(112), 및 챔버 바디(110)에 의해 정의된다. 도 1e의 실시예들의 프로세스 볼륨(126)은 추가로, 챔버 덮개(116), 스페이서(114)의 내부 벽(128), 및 챔버 바디(110)에 의해 정의된다.
[0020] 기판 지지 조립체(124)는 프로세스 볼륨(126) 내에 배치된다. 기판 지지 조립체(124)는 기판 지지부(130) 및 스템(stem)(132)을 포함한다. 기판 지지부(130)는 기판(165)을 지지하기 위한 지지 표면(134)을 갖는다. 기판 지지부(130)는 전형적으로 가열 엘리먼트(도시되지 않음)를 포함한다. 기판 지지부(130)는 챔버 바디(110)를 관통해 연장되는 스템(132)에 의해 프로세스 볼륨(126) 내에 이동가능하게 배치되며, 스템(132)은 기판 지지부 구동 시스템(136)에 연결된다. 기판 지지부 구동 시스템(136)은, 챔버 바디(110)를 관통해 형성된 슬릿 밸브(138)를 통한 프로세스 볼륨(126)으로의 그리고 프로세스 볼륨(126)으로부터의 기판 이송을 가능하게 하는 하강된 포지션과 엘리베이팅된 프로세싱 포지션(도시된 바와 같음) 사이에서 기판 지지부(130)를 이동시킨다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 기판 지지부 구동 시스템(136)은 스템(132) 및 기판 지지부(130)를 회전시킨다.
[0021] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 가스 분배 조립체(122)는, 기판 지지 조립체(124)의 기판 지지부(130) 상에 포지셔닝된 기판(165) 상에 막, 이를테면, 진보된 패터닝 막의 증착을 가능하게 하기 위해, 챔버(101a, 101b)의 프로세스 볼륨(126) 내로 가스들을 균일하게 분배하도록 구성된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 가스 분배 조립체(122)는, 기판 지지 조립체(124)의 기판 지지부(130) 상에 포지셔닝된 기판(165) 상에 배치된 막, 이를테면, 진보된 패터닝 막의 에칭을 가능하게 하기 위해, 챔버(101a, 101b)의 프로세스 볼륨(126) 내로 가스들을 균일하게 분배하도록 구성된다.
[0022] 가스 분배 조립체(122)는 가스 유입구 통로(140)를 포함하며, 가스 유입구 통로(140)는 하나 이상의 가스 소스들(144)에 커플링된 유동 제어기(142)로부터 행거 플레이트(148)에 매달린 확산기(146)를 통해 가스들을 전달한다. 확산기(146)는 복수의 홀들 또는 노즐들(도시되지 않음)을 포함하며, 그 복수의 홀들 또는 노즐들을 통해 가스상 혼합물들이 프로세싱 동안에 프로세스 볼륨(126) 내로 주입된다. 펌프(150)는, 프로세스 볼륨(126) 내의 압력을 제어하고 프로세스 볼륨(126)으로부터 부산물들을 배출하기 위해, 챔버 바디(110)의 배출구(152)에 커플링된다. 가스 분배 조립체(122)의 확산기(146)는 RF 리턴(또는 접지)에 연결되어, 기판 지지부(130)에 인가된 RF 에너지가 프로세스 볼륨(126) 내에 전기장의 생성을 가능하게 하며, 그 전기장은 기판(165)의 프로세싱을 위한 플라즈마를 생성하는 데 사용된다.
[0023] RF 소스(154)가, 스템(132)을 통해 배치된 전도성 로드(158)를 통해 기판 지지부(130) 내에 배치된 전극(156)에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 전극(156)은, 전극(156)의 임피던스, 전류, 및 전압과 같은 전기적 특징들을 측정하기 위한 센서 및 그 전기적 특징들을 조정하기 위한 매칭 회로를 갖는 매칭 박스(163)를 통해 RF 소스(154)에 연결된다. 매칭 회로는 센서로부터의 신호에 대한 응답으로 전압, 전류, 또는 임피던스의 조정을 가능하게 할 수 있다. RF 리턴에 연결된, 가스 분배 조립체(122)의 확산기(146), 및 전극(156)은 용량성 플라즈마 결합의 형성을 가능하게 한다. RF 소스(154)는 가스 분배 조립체(122)의 확산기(146)와 기판 지지부(130) 사이의 용량성 결합 플라즈마의 생성을 가능하게 하기 위해 기판 지지부(130)에 RF 에너지를 제공한다. RF 전력이 전극(156)에 공급될 때, 프로세스 볼륨(126) 내에서 기판 지지부(130)와 확산기(146) 사이에 존재하는 가스들의 원자들이 이온화되어 전자들을 방출하도록, 확산기(146)와 기판 지지부(130) 사이에 전기장이 생성된다. 기판 지지부(130)로 가속되는 이온화된 원자들은 기판 지지부(130) 상에 포지셔닝된 기판(165) 상의 막의 증착 또는 에칭을 가능하게 한다.
[0024] 도 3a에 도시된 바와 같이, 플라즈마는 프로세스 볼륨(126)에서 밀도 프로파일(301)을 갖는다. 밀도 프로파일(301)은 프로세스 볼륨(126) 내의 수평 평면(167) 상의 포지션(304)에서의 이온 밀도(302)(ions/au3)에 대응한다. 밀도 프로파일(301)은 이온 밀도의 최대치(305)에 대응하는 피크(303) 및 플라즈마의 직경에 대응하는 폭(307)을 포함한다. 회전 자기 하우징 시스템(102), 전자석 하우징 시스템(170), 및 전자석 시스템(171) 중 하나 및 본원에서 설명되는 방법은 증착되는 또는 에칭되는 막의 균일성 및 특성들을 튜닝하기 위해 플라즈마의 밀도 프로파일(301)의 제어를 제공한다. 도 1a의 실시예들에서, 플라즈마의 밀도 프로파일의 대응하는 조정을 가능하게 하기 위해, 자석들의 회전 속도, 자석들의 세기(Gauss), 및 자석들의 수직 포지션이 조정될 수 있다. 도 1c의 실시예들에서, 플라즈마의 밀도 프로파일의 대응하는 조정을 가능하게 하기 위해, 전자석들의 전류 흐름, 전자석들의 세기(Gauss), 및 전자석들의 수직 포지션이 조정될 수 있다. 도 1e의 실시예들에서, 플라즈마의 밀도 프로파일의 대응하는 조정을 가능하게 하기 위해, 전자석의 전류의 흐름 및 전자석의 세기가 조정될 수 있다. 예컨대, 기판에 대한 플라즈마의 수직 포지션, 밀도 프로파일의 피크 포지션, 또는 기판에 대한 특정 위치에서의 이온 밀도의 값 중 하나 이상에 대해 조정들이 이루어질 수 있다.
[0025] 도 1a에 도시된 바와 같이, 챔버(101a, 101b) 및 회전 자기 하우징 시스템(102)에 커플링된 제어기(164)는 프로세싱 동안 챔버(101a, 101b) 및 회전 자기 하우징 시스템(102)의 양상들을 제어하도록 구성된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 챔버(101a, 101b) 및 전자석 하우징 시스템(170)에 커플링된 제어기(164)는 프로세싱 동안 챔버(101a, 101b) 및 전자석 하우징 시스템(170)의 양상들을 제어하도록 구성된다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 챔버(101a, 101b) 및 전자석 시스템(171)에 커플링된 제어기(164)는 프로세싱 동안 챔버(101a, 101b) 및 전자석 시스템(171)의 양상들을 제어하도록 구성된다.
[0026] 도 3a에 도시된 바와 같이, (도 1c 및 도 1e에 도시된) 전자석의 코어 재료 및 자석들(143) 중 하나의 세기는 프로세스 볼륨(126) 내의 플라즈마의 밀도 프로파일(301)을 압축하고, 플라즈마의 시스를 챔버 바디(110)의 측벽들을 향해 연장시킨다. 플라즈마의 밀도 프로파일(301)을 압축하는 것은 균일한 증착 프로파일을 위해 기판(165)에 걸쳐(기판 위의 상대적인 높이에서) 이온들 및 라디칼들의 더 균일한 농도를 유발한다. 추가적으로, 밀도 프로파일(301)의 압축은 플라즈마 시스를 챔버 바디(110)의 측벽들을 향해 반경방향 외측으로 연장시킨다. 플라즈마의 시스를 챔버 바디(110)의 측벽들로 연장시키는 것은, RF 에너지가 측벽들로부터 접지로 전파되기 위한 짧고 대칭적인 경로를 제공한다. RF 에너지가 측벽들로부터 접지로 전파되기 위한 경로는 전류 흐름을 개선하고, 증가된 효율을 통해 기판 지지부(130)의 전극(156)에 의해 요구되는 전류량을 감소시킨다. 전극(156)에 의해 요구되는 전류량의 감소는 증가된 효율을 통해 증가된 전압을 전극(156)으로 전달하는 것을 가능하게 한다. 증가된 전압은 기판(165)의 증가된 이온 또는 라디칼 충격을 위한 플라즈마 시스의 더 큰 이온화를 유발한다. 기판(165)의 증가된 이온 또는 라디칼 충격은 증착 또는 에칭될 막의 응력을 감소시킨다. 추가적으로, 밀도 프로파일(301)의 압축 및 플라즈마 시스의 연장은 증착된 또는 에칭된 막의 응력 벡터들의 실질적으로 균일한 분포를 제공한다.
[0027] 도 1b는 회전 자기 하우징 시스템(102)의 개략적인 평면도를 예시한다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 회전 자기 하우징 시스템(102)은, 정적 또는 동적 자기장들을 생성하기 위해 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)을 중심으로 회전하도록 구성된 회전 자기 하우징(104)을 포함한다. 자기장들은, 프로세스 볼륨(126) 내의 플라즈마의 밀도 프로파일(301)을 제어하기 위해, 플라즈마의 형상, 이온들 및 라디칼들의 농도, 및 이온들 및 라디칼들의 농도의 이동을 수정한다.
[0028] 회전 자기 하우징(104)을 갖는 회전 자기 하우징 시스템(102)은 챔버(101a, 101b) 외부에 배치된다. 회전 자기 하우징 시스템(102)은, 상부 플레이트(105), 상부 플레이트(105)에 대향하게 배치된 하부 플레이트(107), 내측 측벽(109), 내측 측벽(109)에 대향하게 배치된 외측 측벽(113), 하우징 리프트 시스템(168), 및 하우징 구동 시스템(115)을 포함한다. 내부 측(128)은 둥근 중앙 개구를 정의한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 상부 플레이트(105), 하부 플레이트(107), 및 스페이서(114) 중 적어도 하나는 회전 자기 하우징(104)의 온도 프로파일을 제어하기 위해 열 교환기(도시되지 않음)에 연결된 하나 이상의 채널들(도시되지 않음)을 포함한다. 스페이서(114)의 외부 벽(162)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE; polytetrafluoroethylene)과 같은 폴리머 재료를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 외부 벽(162)은 폴리머 재료의 시트이다. 스페이서(114)의 외부 벽(162)의 폴리머 재료는, 회전 자기 하우징(104)이 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)을 중심으로 스페이서(114) 주위를 회전하는 것을 가능하게 한다.
[0029] 회전 자기 하우징(104)은 복수의 유지 브래킷들(129)을 포함한다. 복수의 유지 브래킷들(129)의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷(129) 사이에 거리(d)를 가진 채로 회전 자기 하우징(104)에 배치된다. 복수의 유지 브래킷들(129)은, 복수의 자석들(143)이 회전 자기 하우징(104) 내에 배치되거나 또는 회전 자기 하우징(104)으로부터 제거되는 것을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 복수의 자석들(143)의 각각의 자석(143)은 복수의 자석들(143)의 각각의 자석(143) 사이에 피치(p)를 가진 채로 유지 브래킷(129)에 유지된다. 피치(p)는 복수의 자석들(143)의 각각의 인접한 자석(143) 사이의 거리에 대응한다. 피치(p)는 회전 자기 하우징(104)을 회전시킴으로써 생성되는 자기장들을 튜닝한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 유지 브래킷들(129) 각각은 트랙들(131)에 커플링된다. 유지 브래킷들(129) 각각이 반경 방향으로 트랙들(131)을 따라 슬라이딩하여 자석들(143) 각각으로부터 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)까지의 수평 거리(133)를 변화시키게 동작가능하도록, 유지 브래킷들(129)이 작동된다.
[0030] 도 1c에 도시된 바와 같이, 전자석 하우징(172)을 갖는 전자석 하우징 시스템(170)은 챔버(101a, 101b) 외부에 배치된다. 전자석 하우징(172)은 상부 플레이트(173), 상부 플레이트(173)에 대향하게 배치된 하부 플레이트(174), 내측 측벽(176), 내측 측벽(176)에 대향하게 배치된 외측 측벽(175), 및 하우징 리프트 시스템(168)을 포함한다. 내부 측(128)은 둥근 중앙 개구를 정의한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 상부 플레이트(173), 하부 플레이트(174), 및 스페이서(114) 중 적어도 하나는 전자석 하우징(172)의 온도 프로파일을 제어하기 위해 열 교환기(도시되지 않음)에 연결된 하나 이상의 채널들(도시되지 않음)을 포함한다. 전기 전도성 와이어(178)가 전자석 하우징(172)에 배치되고, 스페이서(114) 주위에 1회 이상 코일링되어, 스페이서(114)를 둘러싸는 단일 전자석을 형성한다. 전력 소스(180)가 전도성 와이어(178)에 커플링되어, 프로세스 볼륨(126)을 중심으로 원형 경로로 전류를 흐르게 한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 전도성 와이어(178)의 적어도 1회의 턴(turn)이 트랙들(181)에 커플링된다. 트랙들(181) 중 하나에 커플링된 전도성 와이어(178)의 각각의 턴이 트랙들(181)을 따라 반경 방향으로 슬라이딩하여 전도성 와이어(178)로부터 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)까지의 수평 거리(133)를 변화시키게 동작가능하도록, 트랙들(181)이 작동된다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 전기 전도성 와이어(178)는 스페이서(114)에 배치되고, 프로세스 볼륨(126)을 중심으로 1회 이상 코일링된다.
[0031] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 도 1b에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 회전 자기 하우징(104)의 제1 절반부(137)(예컨대, 약 180도를 에워쌈)는 프로세스 볼륨(126)을 향해 배향된 N극(north pole)(141)을 갖는 자석들(143)을 갖고, 회전 자기 하우징(104)의 제2 절반부(139)(예컨대, 약 180도를 에워쌈)는 프로세스 볼륨(126)에 대향하게 배향된 S극(south pole)(145)을 갖는 자석들(143)을 갖는다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 대향하게 배향된 자석들(143)을 갖는, 제1 절반부(137) 및 제2 절반부(139)는 밀도 프로파일(301)의 피크(303)의 시프팅을 제공한다. 자석들(143)의 반대 극성들은 자석들(143)을 통해 생성된 B-필드를 스큐잉(skew)한다. B-필드의 스큐잉은 밀도 프로파일(301)의 피크(303)를 시프트한다. 피크(303)의 시프팅은 플라즈마 시스의 시프팅에 대응한다. 회전 자기 하우징(104)의 회전은 스큐잉된 플라즈마 시스의 이온들 및 라디칼들에 대한 기판(165)의 더 균일한 노출을 가능하게 한다.
[0032] 회전 자기 하우징(104)은 하우징 구동 시스템(115)에 커플링된다. 하우징 구동 시스템(115)은 벨트(147) 및 모터(149)를 포함한다. 회전 자기 하우징(104)은 회전 자기 하우징(104)의 외측 측벽(113)에 형성된 복수의 홈(groove)들(151)을 포함한다. 복수의 홈들(151)의 각각의 홈은 벨트(161)의 복수의 러그(lug)들(155) 중 하나의 러그(155)에 대응한다. 벨트(161)는 회전 자기 하우징(104) 주위에 배치되도록 구성되고, 브러시리스 DC 전기 모터와 같은 모터(149)에 커플링된다. 하우징 구동 시스템(115)은 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)을 중심으로 회전 자기 하우징(104)을 일정 회전 레이트로 회전시키도록 구성된다. 회전 레이트는 수정된 자기장들로부터 비롯되는 기판(165)의 전류를 제어한다. 일 예에서, 챔버들(101a, 101b) 각각은 개별적인 하우징 구동 시스템들(115)을 포함하는 것으로 고려된다. 다른 예에서, 챔버들(101a, 101b) 각각은 하우징 구동 시스템(115)을 공유하는 것으로 고려된다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 도 1c 및 도 1e의 일부 실시예들에서, 전도성 와이어(178)는, 전도성 와이어(178)의 코어 재료 내의 에어 갭들, 코어 재료의 가변 단면적, 및 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 가변 거리 중 적어도 하나를 포함한다. 전도성 와이어(204)의 제1 절반부(예컨대, 약 180도를 에워쌈)의 코어 재료는 전도성 와이어(178)의 제2 절반부(예컨대, 약 180도를 에워쌈)보다 더 많은 에어 갭들을 가질 수 있다. 전도성 와이어(178)의 제1 절반부의 코어 재료는 전도성 와이어(178)의 제2 절반부의 단면적보다 더 큰 단면적을 가질 수 있다. 제1 절반부의 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 거리는 제2 절반부의 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 거리보다 더 작을 수 있다. 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 공기 갭들, 단면적, 및 거리 중 적어도 하나의 조정은 전도성 와이어(178)를 통한 전류 흐름(flow current)을 통해 생성된 B-필드를 스큐잉한다. 전류의 순환 흐름은, 스큐잉된 플라즈마 시스의 이온들 및 라디칼들에 대한 기판(165)의 더 균일한 노출을 가능하게 한다.
[00100] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 도 1c 및 도 1e의 다른 실시예들에서, 전자석 하우징(172)(도 1c) 및 전자석 시스템(171)(도 1e)은 2개 이상의 전기 전도성 와이어들(178)을 포함한다. 전자석 하우징(172)의 전도성 와이어들(178) 각각은 전자석 하우징(172)의 개개의 부분에 배치된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 전도성 와이어들(178)은 전자석 하우징(172)에서 서로 동일하게 이격된다. 전자석 시스템(171)의 전도성 와이어들(178) 각각은 스페이서(110)의 개개의 부분에 배치된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 전도성 와이어들(178)은 스페이서(110)에서 서로 동일하게 이격된다. 전력 소스들(180)(도 1d에 도시된 180a, 180b, 180c, 및 180d)은 전도성 와이어들(178) 각각에 개별적으로 커플링된다. 전기적으로 동작가능한 전력 소스들(180)은 제어기(164)에 연결가능하다. 제어기(164)는, 전도성 와이어들(178) 각각으로의 전력의 공급을 제어하기 위해, 전력 소스들(180) 각각을 순차적으로 턴 온 또는 턴 오프시키도록 그리고 전력 소스들(180) 각각을 동시에 턴 온 또는 턴 오프시키도록 동작가능하다. 전력 소스들(180) 각각을 동시에 턴 오프시키는 것은 전자석들에 의해 생성된 자기장들의 션팅(shunting)을 가능하게 한다. 일 예에서, 제1 전도성 와이어는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제1 절반부에 대응하는 전자석 하우징(172)(도 1c) 또는 스페이서(110)(도 1e)의 제1 절반부에 배치되어, 제1 전자석을 형성한다. 제2 전도성 와이어는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제2 절반부에 대응하는 전자석 하우징(172)(도 1c) 또는 스페이서(110)(도 1e)의 제2 절반부에 배치되어, 제2 전자석을 형성한다. 제1 전자석과 제2 전자석은 반대 극성들을 가질 수 있다.
[0034] 전자석 하우징 시스템(170)의 개략적인 평면도인 도 1d에 도시된 바와 같이, 일 예에서, 제1 전도성 와이어(178a)가 90도 이하의 앵귤러 아크(angular arc)를 갖는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제1 사분면(126a)에 대응하는 전자석 하우징(172)의 제1 사분면(179a)에 배치되어, 제1 전자석을 형성한다. 제2 전도성 와이어(178b)가 90도 이하의 앵귤러 아크를 갖는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제2 사분면(126b)에 대응하는 전자석 하우징(172)의 제2 사분면(179b)에 배치되어, 제2 전자석을 형성한다. 제3 전도성 와이어(178c)가 90도 이하의 앵귤러 아크를 갖는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제3 사분면(126c)에 대응하는 전자석 하우징(172)의 제3 사분면(179c)에 배치되어, 제3 전자석을 형성한다. 제4 전도성 와이어(178d)가 90도 이하의 앵귤러 아크를 갖는 반원형으로 1회 이상 코일링되고, 프로세스 볼륨(126)의 제4 사분면(126d)에 대응하는 전자석 하우징(172)의 제4 사분면(179d)에 배치되어, 제4 전자석을 형성한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 전자석들은 교번하는 극성들을 가질 수 있다.
[0035] 하우징 구동 시스템(115) 및 회전 자기 하우징(104)은 하우징 리프트 시스템(168)에 커플링된다. 하우징 구동 시스템(115) 및 회전 자기 하우징(104)을 하우징 리프트 시스템(168)에 커플링하는 것은 기판(165)에 대한 회전 자기 하우징(104)의 수직 조정을 가능하게 한다. 전자석 하우징(172)을 하우징 리프트 시스템(168)에 커플링하는 것은 기판(165)에 대한 전자석 하우징(172)의 수직 조정을 가능하게 한다. 예컨대, 자석들(143) 각각의 중심을 통해 기판(165)까지 형성된 평면에 의해 정의되는 수직 거리(135)는, 대응하는 챔버(101a 또는 101b) 내에 유지되는 플라즈마의 특성들을 조정하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 예컨대, 전도성 와이어(178)의 중심을 통해 형성된 평면에 의해 정의되는 수직 거리(182)는, 대응하는 챔버(101a 또는 101b) 내에 유지되는 플라즈마의 특성들을 조정하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 하우징 리프트 시스템(168)은 회전 자기 하우징(104) 및 하우징 구동 시스템(115)을 동시에 상승 및 하강시키도록 동작가능하지만, 개별적인 작동이 또한 고려된다. 기판(165)으로부터의 수직 거리(135, 182)를 상승 및 하강시키는 것은 기판(165)까지의 플라즈마 시스의 거리의 조정을 제공하고, 그에 따라, 이온들 및 라디칼들의 농도의 이동을 제어하여, 증착되는 또는 에칭되는 막의 균일성 및 특성들, 이를테면, 응력을 제어한다. 수직 작동을 가능하게 하기 위해, 하우징 리프트 시스템(168)은 장착 플레이트(112)에 대한 수직 작동을 가능하게 하기 위한 하나 이상의 액추에이터들, 이를테면, 전기 모터들, 스테퍼 모터들, 나사산형성된 로드(threaded rod)들을 갖는 스크루 드라이브들 등을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 모터(149)는 마운트(157)에 의해 하우징 리프트 시스템(168)에 커플링된다.
[0036] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 외측 측벽(113, 175)은 두께(159)를 갖는다. 외측 측벽(113, 175)의 재료들 및 두께(159)는, 외측 측벽(113, 175)의 자기 투과성을 제어함으로써 프로세스 볼륨(126)에 대한 자기장들의 한정을 제공한다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 전도성 와이어(178)와 정렬되고 스페이서(114)의 외부 벽(162)에 커플링된 차폐부(184)의 두께 및 재료들은 프로세스 볼륨(126)에 대한 자기장들의 한정을 제공한다. 프로세스 볼륨(126)에 대한 자기장들의 한정은 인접한 프로세스 챔버들의 인근 프로세스 볼륨들에 대한 자기장들의 영향을 완화시켜서, 프로세스 균일성을 개선한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 도 1a 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 챔버(101a, 101b)는 작동식 차폐부(186)를 포함하며, 작동식 차폐부(186)는, 작동식 차폐부(186)의 바디(188)의 개구(190)가 자석들(143) 및 전도성 와이어(178) 중 하나와 정렬되게, 상승 및 하강하도록 동작가능하다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 챔버(101a, 101b)는 차폐부(192)를 포함하며, 차폐부(192)는 전도성 와이어와 정렬된 차폐부(192)의 바디(194)의 개구(196)를 갖는다. 작동식 차폐부(186) 및 차폐부(192)의 재료들 및 두께는 프로세스 볼륨(126)에 대한 자기장들의 한정을 제공한다.
[0037] 도 2는 PECVD 챔버의 프로세스 볼륨(126)에 형성된 플라즈마의 밀도 프로파일(301)을 제어하는 방법(200)의 흐름도이다. 설명을 용이하게 하기 위해, 도 2는 도 1a - 도 1e를 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 시스템(100) 이외의 PECVD 시스템들이 방법(200)과 함께 활용될 수 있다는 것이 주목되어야 하며, 회전 자기 하우징 시스템(102) 이외의 자기 하우징 조립체들이 방법(200)과 함께 활용될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0038] 동작(201)에서, 기판(165)이 기판 지지부(130)의 지지 표면(134) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 기판은 챔버 바디(110)를 관통해 형성된 슬릿 밸브(138)를 통해 챔버(101a, 101b) 내로 이송되고 기판 지지부(130) 상에 배치된다. 그런 다음, 기판 지지부(130)는 기판 지지부 구동 시스템(136)에 의해 프로세스 볼륨(126) 내의 엘리베이팅된 프로세싱 포지션으로 상승된다.
[0039] 동작(202)에서, 하나 이상의 가스들이 챔버(101a, 101b)의 프로세스 볼륨(126) 내로 일정 유량으로 제공된다. 일 실시예에서, 유동 제어기(142)는 하나 이상의 가스 소스들(144)로부터 확산기(146)로 하나 이상의 가스들을 전달한다. 하나 이상의 가스들은 혼합되어 확산기(146)의 복수의 홀들 또는 노즐들을 통해 프로세스 볼륨(126) 내로 주입된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 가스들은 확산기(146)에 연속적으로 제공되고, 확산기(146)에서 혼합되고, 프로세스 볼륨(126) 내로 주입된다. 다른 실시예에서, 펌프(150)는 프로세스 볼륨 내의 압력을 유지한다. 펌프(150)가 챔버들(101a, 101b) 둘 모두에 커플링된 것으로 도 1a에 도시되어 있지만, 챔버들(101a, 101b) 각각은 별개의 펌프(150)를 활용할 수 있는 것으로 고려된다.
[0040] 동작(203)에서, 하나 이상의 가스들의 혼합물에 RF 전력이 인가된다. 일 실시예에서, RF 소스(154)는 가스 분배 조립체(122)의 확산기(146)와 기판 지지부(130) 사이의 용량성 결합 플라즈마의 생성을 가능하게 하기 위해 기판 지지부(130)에 RF 에너지를 제공한다. 프로세스 볼륨(126) 내에서 기판 지지부(130)와 확산기(146) 사이에 존재하는 가스들의 원자들이 이온화되어 전자들을 방출하도록, RF 전력이 전극(156)에 공급되고 확산기(146)와 기판 지지부(130) 사이에 전기장이 생성된다. 이온화된 원자들은 기판 지지부(130) 상에 포지셔닝된 기판(165) 상의 막의 증착 또는 에칭을 가능하게 하기 위해 기판 지지부(130)로 가속된다.
[0041] 동작(204)에서, 프로세스 볼륨(126)에 형성되는 플라즈마의 밀도 프로파일(301)이 조정된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 회전 자기 하우징 시스템(102)의 회전 자기 하우징(104)은 하우징 구동 시스템(115)을 통해 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)을 중심으로 일정 회전 레이트로 회전된다. 회전 레이트, 자석들(143) 각각으로부터 중심 축(103)까지의 수평 거리(133), 및 자석들(143) 각각의 중심에서 기판(165)까지의 수직 거리(135) 중 적어도 하나가 동작(204) 동안 조정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 전류는 원형 경로로 전도성 와이어(178)에 제공된다. 수직 거리(135)는, 회전 자기 하우징(104) 및 기판 지지부(130) 중 적어도 하나를 상승 및 하강시킴으로써 조정될 수 있다. 회전 자기 하우징(104)은 동적 자기장들을 생성한다. 자기장들은, 밀도 프로파일(301), 이온 밀도(302), 및 플라즈마의 직경을 제어하기 위해, 플라즈마의 형상, 이온들 및 라디칼들의 농도, 및 이온들 및 라디칼들의 농도의 이동을 수정한다. 밀도 프로파일(301), 이온 밀도(302), 및 플라즈마의 직경을 제어하는 것은 증착되는 막의 균일성 및 특성들을 튜닝한다. 복수의 자석들(143)의 각각의 자석은 복수의 자석들(143)의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 유지 브래킷에 유지된다. 피치(p)는 복수의 자석들(143)의 각각의 인접한 자석 사이의 거리에 대응한다. 피치(p)는 회전 자기 하우징(104)을 회전시킴으로써 생성되는 자기장들을 튜닝한다. 수직 거리(135)를 조정하는 것은 기판에 대한 플라즈마 시스의 거리를 수정하고, 그에 따라, 이온들 및 라디칼들의 농도의 이동을 제어하여, 증착되는 막의 균일성 및 특성들, 이를테면, 응력을 제어한다.
[0042] 다른 실시예에서, 전류, 전력, 전도성 와이어(178)로부터 중심 축(103)까지의 수평 거리(133), 및 전도성 와이어(178) 각각의 중심에서 기판(165)까지의 수직 거리(182) 중 적어도 하나가 동작(204) 동안 조정될 수 있다. 수직 거리(182)는, 전자석 하우징(172) 및 기판 지지부(130) 중 적어도 하나를 상승 및 하강시킴으로써 조정될 수 있다. 전자석 하우징(172)은 동적 자기장들을 생성한다. 자기장들은, 밀도 프로파일(301), 이온 밀도(302), 및 플라즈마의 직경을 제어하기 위해, 플라즈마의 형상, 이온들 및 라디칼들의 농도, 및 이온들 및 라디칼들의 이동을 수정한다. 밀도 프로파일(301), 이온 밀도(302), 및 플라즈마의 직경을 제어하는 것은 증착되는 막의 균일성 및 특성들을 튜닝한다. 수직 거리(182)를 조정하는 것은 기판에 대한 플라즈마 시스의 거리를 수정하고, 그에 따라, 이온들 및 라디칼들의 이동을 제어하여, 증착되는 막의 균일성 및 특성들, 이를테면, 응력을 제어한다.
[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 동작(204)에서, 회전 자기 하우징(104)의 제1 절반부(137)와 제2 절반부(139)는 대향하게 배향된 자석들(143)을 갖는다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 동작(204)에서, 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 거리, 단면적, 및 에어 갭들 중 적어도 하나의 조정이 조정될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 동작(204)에서, 반대 극성들 또는 교번하는 극성들을 갖는 2개 이상의 전자석들에 전력이 순차적으로 제공된다.
[0044] 일부 실시예들에서, 기판 지지부 구동 시스템(136)은 프로세스 볼륨(126)의 중심 축(103)을 중심으로 기판 지지부(130)를 일정 회전 레이트로 회전시킨다. 자석들(143)의 세기는 플라즈마 프로파일의 피크를 프로세싱될 기판의 표면 위의 원하는 반경방향 포지션에 포지셔닝하도록 선택된다. 대향하게 배향된 자석들(143)을 포함하는 실시예들에서, 자석들(143)을 통해 생성된 B-필드는 스큐잉된다. 전도성 와이어(178)의 각각의 턴 사이의 거리, 단면적, 및 공기 갭들 중 적어도 하나의 조정을 포함하는 실시예들에서, 전도성 와이어(178)를 통한 전류의 흐름을 통해 생성된 B-필드가 스큐잉된다. 반대 극성들 또는 교번하는 극성들을 갖는 2개 이상의 전자석들에 전력을 순차적으로 제공하는 것을 포함하는 실시예들에서, 전도성 와이어들(178)을 통한 전류의 흐름을 통해 생성된 B-필드는 스큐잉된다. B-필드의 스큐잉은 플라즈마 시스의 피크를 시프트한다. 그러나, 프로세싱 동안, 프로세스 볼륨(126)을 중심으로 하는 원형 경로에서 전도성 와이어(178)를 통한 전류 흐름 및 자석들(143)의 회전은, 스큐잉된 플라즈마 시스의 이온들 및 라디칼들에 대한 기판의 더 균일한 노출을 가능하게 한다. 다른 실시예들에서, 기판이 회전되어, 균일한 증착 프로파일을 유발한다. 대조적으로, 종래의 프로세스들은, 피크가 기판 위에 센터링되는 플라즈마 프로파일을 활용한다. 그러한 구성은, 기판의 반경방향-외측 에지들에 대한 기판의 중심에서의 증가된 이온 밀도로 인해, 심지어 기판의 회전으로도 불균일한 증착(예컨대, 중심이 무거운 증착(center-heavy deposition))을 초래한다.
[0045] 본 개시내용의 양상들은 영구 자석들, 전자석들, 또는 이들의 조합으로 활용될 수 있는 것으로 고려된다. 추가적으로, 자석들이 교번하는 극성들의 구성으로 배열될 수 있거나, 또는 유사하게-배향된 극성들의 자석들이 그룹들, 이를테면, 약 180도를 에워싸는 그룹들로 배열될 수 있다는 것이 고려된다.
[0046] 요약하면, PECVD 챔버의 프로세스 볼륨에 형성된 플라즈마의 밀도 프로파일을 제어하는 방법 및 자기 및 전자기 시스템들이 본원에서 설명된다. 일 실시예에서, 회전 자기 하우징은 정적 또는 동적 자기장들을 생성하기 위해 프로세스 볼륨의 중심 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 자기장들은, 플라즈마의 밀도 프로파일을 제어하기 위해, 플라즈마의 형상, 이온들 및 라디칼들의 농도, 및 이온들 및 라디칼들의 농도의 이동을 수정한다. 플라즈마의 밀도 프로파일을 제어하는 것은 증착되는 또는 에칭되는 막의 균일성 및 특성들을 튜닝한다.
[0047] 전술한 바가 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 시스템으로서,
    회전 자기 하우징(rotational magnetic housing) ― 상기 회전 자기 하우징은,
    상부 플레이트;
    외측 측벽;
    둥근 중앙 개구(round central opening)를 정의하는 내측 측벽; 및
    하부 플레이트를 포함함 ―; 및
    상기 회전 자기 하우징에 배치된 복수의 유지 브래킷(retaining bracket)들을 포함하며,
    상기 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 상기 회전 자기 하우징에 배치되고, 상기 복수의 유지 브래킷들은 상기 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖고, 상기 복수의 자석들의 각각의 자석은 상기 복수의 자석들의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 개개의 유지 브래킷에 유지되고, 그리고 상기 복수의 자석들은, 상기 회전 자기 하우징이 상기 둥근 중앙 개구 주위로 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성되는,
    시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전 자기 하우징은 구동 시스템에 커플링되며,
    상기 구동 시스템은 벨트에 커플링된 모터를 포함하고, 상기 벨트는 상기 회전 자기 하우징 주위에 배치되고, 상기 벨트는 복수의 러그(lug)들을 갖고, 각각의 러그는 상기 회전 자기 하우징의 외측 측벽의 복수의 홈(groove)들 중 하나의 홈에 대응하는,
    시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 구동 시스템 및 상기 회전 자기 하우징은, 상기 회전 자기 하우징 및 상기 구동 시스템을 상승 및 하강시키도록 동작가능한 하우징 리프트 시스템에 커플링되는,
    시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 회전 자기 하우징은 챔버의 외부 측벽에 커플링가능한,
    시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 유지 브래킷들은 트랙들에 커플링되고, 그리고 상기 유지 브래킷들은 상기 트랙들 상에서 이동하도록 작동되는,
    시스템.
  6. 챔버로서,
    챔버 바디;
    가스 분배 조립체를 갖는 챔버 덮개;
    상기 가스 분배 조립체에 대향하게 포지셔닝되어 프로세스 볼륨을 정의하는 기판 지지부 ― 상기 프로세스 볼륨은 중심 축을 가짐 ―;
    기판 지지부 내에 배치된 전극에 커플링되도록 동작가능한 RF(radio frequency) 소스; 및
    상기 챔버에 커플링된 회전 자기 하우징을 갖는 회전 자기 하우징 시스템을 포함하며,
    상기 회전 자기 하우징은,
    상부 플레이트;
    외측 측벽;
    둥근 중앙 개구를 정의하는 내측 측벽;
    하부 플레이트; 및
    상기 회전 자기 하우징에 배치된 복수의 유지 브래킷들을 포함하며,
    상기 복수의 유지 브래킷들의 각각의 유지 브래킷은 각각의 유지 브래킷 사이에 거리(d)를 가진 채로 상기 회전 자기 하우징에 배치되고, 상기 복수의 유지 브래킷들은 상기 복수의 유지 브래킷들 내에 제거가능하게 배치된 복수의 자석들을 갖고, 상기 복수의 자석들의 각각의 자석은 상기 복수의 자석들의 각각의 자석 사이에 피치(p)를 가진 채로 개개의 유지 브래킷에 유지되고, 그리고 상기 복수의 자석들은, 상기 회전 자기 하우징이 상기 둥근 중앙 개구 주위로 회전될 때 원형 경로로 이동하도록 구성되는,
    챔버.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 회전 자기 하우징의 내측 측벽은 챔버 스페이서의 외부 벽에 커플링되며,
    상기 챔버 스페이서는,
    상기 챔버 바디의 장착 플레이트에 커플링된 제1 플랜지; 및
    상기 챔버 덮개에 커플링된 제2 플랜지를 갖는,
    챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 회전 자기 하우징은 구동 시스템에 커플링되며,
    상기 구동 시스템은 벨트에 커플링된 모터를 포함하고, 상기 벨트는 상기 회전 자기 하우징 주위에 배치되고, 상기 벨트는 복수의 러그들을 갖고, 각각의 러그는 상기 회전 자기 하우징의 외측 측벽의 복수의 홈들 중 하나의 홈에 대응하는,
    챔버.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 구동 시스템 및 상기 회전 자기 하우징은, 상기 회전 자기 하우징 및 상기 구동 시스템을 상승 및 하강시키도록 동작가능한 하우징 리프트 시스템에 커플링되는,
    챔버.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 챔버 스페이서의 외부 벽은 폴리머 재료를 포함하는,
    챔버.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 회전 자기 하우징은 상기 기판 지지부에 커플링되고, 상기 기판 지지부는 상기 프로세스 볼륨의 중심 축을 중심으로 상기 기판 지지부를 회전시키도록 구성된 기판 지지부 구동 시스템에 커플링되는,
    챔버.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 유지 브래킷들은 트랙들에 커플링되고, 그리고 상기 유지 브래킷들은 상기 트랙들 상에서 이동하도록 작동되는,
    챔버.
  13. 챔버로서,
    챔버 바디;
    가스 분배 조립체를 갖는 챔버 덮개;
    상기 가스 분배 조립체에 대향하게 포지셔닝되어 프로세스 볼륨을 정의하는 기판 지지부 ― 상기 프로세스 볼륨은 중심 축을 가짐 ―;
    기판 지지부 내에 배치된 전극에 커플링되도록 동작가능한 RF(radio frequency) 소스; 및
    상기 챔버에 커플링된 전자석 하우징을 갖는 전자석 자기 하우징 시스템을 포함하며,
    상기 전자석 하우징은,
    상부 플레이트;
    외측 측벽;
    둥근 중앙 개구를 정의하는 내측 측벽;
    하부 플레이트; 및
    2개 이상의 전도성 와이어들을 포함하며,
    상기 전도성 와이어들 각각은 상기 전자석 하우징의 개개의 부분들에서 1회 이상 코일링되고, 상기 전도성 와이어들 각각은 전력 소스에 개별적으로 연결되도록 동작가능한,
    챔버.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전도성 와이어들은 교번하는 극성들을 갖는,
    챔버.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 전도성 와이어들은 상기 전자석 하우징에서 서로 동일하게 이격되는,
    챔버.
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