KR20210140778A - 정전식 척킹 프로세스 - Google Patents

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KR20210140778A
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pedestal
voltage
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사라 미셸 보벡
벤카타 샤라트 찬드라 파리미
프라샨트 쿠마르 쿨쉬레쉬타
광덕 더글라스 이
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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Abstract

본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 시스템에서 사용되는 정전 척에 기판을 척킹하고/정전 척으로부터 기판을 디-척킹하기 위한 방법들에 관한 것이다. 일반적으로, 본 명세서에 설명된 실시예들에서, 방법은, (1) 직류(DC) 전력 소스로부터 페디스털 내에 배치된 전극으로 제1 전압을 인가하는 단계; (2) 프로세스 챔버 내로 프로세스 가스들을 도입하는 단계; (3) RF(radio frequency) 전력 소스로부터 샤워헤드로 전력을 인가하는 단계; (4) 기판에 대해 프로세스를 수행하는 단계; (5) RF 전력의 인가를 중지하는 단계; (6) 프로세스 챔버로부터 프로세스 가스들을 제거하는 단계; 및 (7) DC 전력을 인가하는 것을 중지하는 단계를 포함한다.

Description

정전식 척킹 프로세스
[0001] 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 시스템들에 관한 것으로, 더 상세하게는, 반도체 프로세싱 시스템에서 사용되는 정전 척에 기판을 척킹하고/정전 척으로부터 기판을 디-척킹하기 위한 방법들에 관한 것이다.
[0002] 정전 척들로서 일반적으로 알려진 정전식 척킹(ESC) 페디스털(pedestal)들은 정전식 척킹력을 사용하여 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨 내의 프로세싱 포지션에 기판을 안전하게 유지하도록 반도체 디바이스 제조에서 사용된다. 척킹력은 페디스털의 유전체 재료에 매립된 척킹 전극에 제공되는 DC 전압과 유전체 재료의 표면 상에 배치된 기판 사이의 전위의 함수이다.
[0003] 반도체 디바이스들의 제조에서, 집적 회로들은 단일 칩 상에 수 백만 개의 트랜지스터들, 커패시터들, 및 저항기들을 포함할 수 있는 복잡한 디바이스들로 진화되었다. 칩 설계들의 진화는 더 큰 회로 밀도를 지속적으로 요구하며, 이는 멀티-스택 구조의 증가된 기판 휘어짐(bow)을 초래할 것이다. 페디스털의 표면에 대해 기판을 평탄화하는 것은 플라즈마 프로세스들 동안 기판을 고정시키는 것을 용이하게 하고, 챔버 수명(longevity) 및 균일한 막 증착을 위해 접지에 대한 정확한 RF(radio frequency) 커플링을 보장한다. 척킹의 손실은 척킹 전극으로부터의 기판의 거리가 증가함에 따라 위험이 된다. 그러므로, 기판을 페디스털 표면에 클램핑하기 위해 더 높은 정전식 척킹 전압이 필요하다. 더 높은 정전식 척킹 전압은 기판에 인접한 DC 플라즈마 방전을 야기할 수 있다. DC 플라즈마 방전은 프로세싱 동안 기판을 손상시킬 수 있다.
[0004] 더욱이, 칩 설계들의 진화는, 기판이 페디스털 표면과 접촉하는 다수의 지점들(일반적으로 포스트(post)들로 지칭됨)을 포함하는 개질된 페디스털 표면 설계들로 이어졌다. 그러나, 포스트들이 기판 후면 상의 입자 결함들을 최소화하기 위해 바람직하게는 반복가능한 접촉을 제공하지만, 페디스털 표면의 개질된 구조로 인해, 종래의 프로세스들에서, 기판은 종종 손상되거나 파손될 수 있다. 포스트들은 증가된 정전식 척킹 전압의 경우 그리고 기판의 포지션이 적절하게 제어되지 않을 때 더 높은 레이트로 손상을 유도할 수 있다. 포스트들에서의 기판 후면 상의 손상들은 리소그래피 디포커스(defocus)을 초래하고, 생산 수율에 상당한 영향을 준다.
[0005] 따라서, 후면 손상들을 제거함으로써 리소그래피 디포커스 및 수율 손실을 감소시키는, 정전 척에 기판을 척킹 및 디-척킹하는 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
[0006] 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 시스템에서 사용되는 정전 척에 기판을 척킹하고/정전 척으로부터 기판을 디-척킹하기 위한 방법들에 관한 것이다.
[0007] 일 실시예에서, 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, 페디스털 내에 배치된 전극에 직류를 인가하는 단계 －기판은 프로세스 챔버 내에서 페디스털 상에 배치됨 －; 전극에 직류를 인가한 것에 후속하여 프로세스 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시키는 단계; 프로세스 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시킨 것에 후속하여, 프로세스 챔버 내의 샤워헤드에 RF(radio frequency) 전력을 인가하는 단계; RF 전력을 인가한 것에 후속하여 기판을 프로세싱하는 단계; 기판을 프로세싱한 것에 후속하여 RF 전력의 인가를 중지하는 단계; RF 전력의 인가를 중지한 것에 후속하여 프로세스 챔버로부터 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거하는 단계; 및 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거한 것에 후속하여 DC 전력의 인가를 중지하는 단계를 포함한다.
[0008] 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, (a) 페디스털의 표면 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계 ― 페디스털은 샤워헤드로부터 제1 간격에 있음 ―, (b) 페디스털 내에 배치된 전극에 제1 DC 전압 레벨로 DC 전압을 인가하는 단계, (c) 샤워헤드를 통해 프로세스 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시키는 단계, (d) 프로세스 챔버 내의 샤워헤드에 제1 RF 전력 레벨로 RF 전력을 인가하는 단계, (e) 기판의 프로세싱 전에, 기판의 프로세싱 동안에, 또는 둘 모두에서 DC 전압 및 RF 전력을 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가시키는 단계, (f) 기판의 프로세싱 이후 DC 전압 및 RF 전력을 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨로 감소시키는 단계, (g) 프로세스 챔버 내에서 페디스털을 샤워헤드로부터 제2 간격으로 이동시키는 단계, (h) 샤워헤드에 대한 RF 전력의 인가를 중지하는 단계, (i) 프로세스 챔버로부터 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거하는 단계, 및 (j) 전극에 대한 DC 전압의 인가를 중지하는 단계를 포함한다.
[0009] 또 다른 실시예에서, 기판을 프로세싱하기 위한 방법은, 페디스털의 표면 상에 기판을 포지셔닝시키는 단계 ― 페디스털은 프로세스 챔버 내의 샤워헤드로부터 제1 간격에 있음 ―; 페디스털 내에 배치된 전극에 제1 DC 전압 레벨로 DC 전압을 인가하는 단계; 제1 DC 전압 레벨의 DC 전압의 인가 이후 샤워헤드를 통해 프로세스 챔버 내로 제1 프로세스 가스를 유동시키는 단계; 프로세스 챔버 내의 샤워헤드에 제1 RF(radio frequency) 전력 레벨로 RF 전력을 인가하는 단계; 페디스털을 샤워헤드로부터 제2 간격으로 이동시키는 단계 ― 제2 간격은 제1 간격보다 샤워헤드에 더 가까움 ―; 샤워헤드를 통해 프로세스 챔버 내로 제2 프로세스 가스 혼합물을 유동시키는 단계; 기판에 대한 프로세스의 수행 이전에, 기판에 대한 프로세스의 수행 동안에, 또는 둘 모두에서 DC 전압 및 RF 전력을 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가시키는 단계; 기판에 대한 프로세스를 수행한 이후 DC 전압 및 RF 전력을 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨로 감소시키는 단계; 기판에 대한 프로세스를 수행한 이후 프로세스 챔버로부터 제2 프로세스 가스 혼합물을 제거하는 동안 샤워헤드를 통해 프로세스 챔버 내로 제1 프로세스 가스를 유동시키는 단계; 프로세스 챔버 내에서 페디스털을 샤워헤드로부터 제3 간격으로 이동시키는 단계; RF 전력의 인가를 중지하는 단계; RF 전력의 인가를 중지한 이후 프로세스 챔버로부터 제1 프로세스 가스를 제거하는 단계; 및 프로세스 챔버로부터 제1 프로세스 가스를 제거한 이후 DC 전력의 인가를 중지하는 단계를 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 개시내용의 통상적인 실시예들만을 예시하는 것이므로, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 상기 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1은 본 명세서에 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 2a는 본 명세서에 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 도 1의 페디스털의 패터닝된 표면의 상면도이다.
[0013] 도 2b는 본 명세서에 설명되는 적어도 하나의 실시예에 따른 도 2a의 페디스털의 단면도이다.
[0014] 도 3a 내지 도 3b는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른 방법들(300A 및 300B)을 도시한다.
[0015] 도 4는 본 명세서에 개시된 방법들 내의 동작들에서의 프로세스 파라미터 관계들을 예시하는 그래프이다.
[0016] 다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 개시내용의 실시예들의 더 완전한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상이 이들 특정 세부사항들 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 본 개시내용의 실시예들 중 하나 이상을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 잘-알려진 특징들은 설명되지 않았다.
[0017] 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 시스템에서 사용되는 정전 척에 기판을 척킹하고/정전 척으로부터 기판을 디-척킹하기 위한 방법들에 관한 것이다. 본 명세서에 설명되는 실시예들에서, 프로세스 챔버들 내의 페디스털들은, 기판이 페디스털 표면과 접촉하는 다수의 지점들(일반적으로 포스트들로 지칭됨)을 포함하는 개질된 페디스털 표면들을 갖는다. 개질된 페디스털 표면에 기판을 척킹하기 위한 종래의 방법들에서, 제1 프로세스 가스가 프로세스 챔버 내로 도입된다. 이어서, RF(radio frequency) 전력이 RF 전력 소스로부터 생성되어, 프로세스 챔버 내에서 RF 플라즈마를 생성한다. 그 후, 직류(DC) 정전식 척킹 바이어스를 인가하여, 정전식 척킹력을 통해 페디스털 표면에 기판을 척킹하기 위해 DC 전력 소스로부터 페디스털 내에 배치된 전극으로 DC 전압이 생성된다. 기판의 척킹에 후속하여, 프로세스 챔버 내의 기판에 대해 프로세스가 수행된다. 프로세스에 후속하여, DC 정전식 척킹이 턴 오프되고, 이어서 RF 전력이 턴 오프된다. 일단 DC 정전식 척킹 및 RF 전력이 오프되면, 프로세스 챔버 내로의 가스 유동이 중지된다.
[0018] 그러나, 위에서 설명된 종래의 방법들은, 척킹력이 존재하지 않으면 가스들의 도입 시에 기판에 대한 높은 정도의 이동을 생성하며, 이는 기판 파손으로 이어질 수 있다. 부가적으로, 종래의 방법들에서, 페디스털 표면 상의 포스트들에 대해 기판을 이동시키는 힘을 기판이 경험할 때, 후면 손상들이 발생할 수 있다. 힘은 이동으로 인한 것이거나 또는 열 팽창으로 인한 것일 수 있다. 열 팽창의 경우, 기판과 포스트들에서의 페디스털 표면의 온도 사이의 차이는, 기판이 페디스털 표면에 대해 팽창 또는 수축됨에 따라, 국부화된 손상들을 야기할 수 있다.
[0019] 본 명세서의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 개질된 페디스털 표면에 기판을 척킹하기 위한 방법들에서, 직류(DC) 전력 소스로부터 페디스털 내에 배치된 전극으로의 DC 전압이 먼저 생성되어, 정전식 척킹력을 통해 페디스털 표면에 기판을 척킹한다. 기판이 정전 척킹력으로 척킹된 이후, 제1 프로세스 가스가 프로세스 챔버 내로 도입될 수 있다. 제1 프로세스 가스가 도입된 이후, RF 전력이 RF 전력 소스로부터 생성되어, 프로세스 챔버 내에서 RF 플라즈마를 생성한다. RF 플라즈마 생성 전에 척킹력을 인가하는 것은 기판의 포지션을 유리하게 제어하여, 제1 프로세스 가스의 도입 동안 페디스털 표면 상에서의 기판의 의도하지 않은 이동에 의해 기판이 파손되거나 손상되는 것을 방지한다. 부가적으로, 척킹력을 먼저 인가하는 것은 후면 손상들을 제거함으로써 리소그래피 디포커스를 감소시킴으로써 수율을 개선시킨다.
[0020] RF 플라즈마를 생성하기 위해 RF 전력이 인가된 이후, 프로세스가 기판에 대해 수행된다. 프로세스는 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 플라즈마 처리, 또는 다른 프로세스일 수 있다. 기판에 대한 프로세스의 수행에 후속하여, RF 전력이 턴 오프된다. RF 전력이 턴 오프된 이후, 제1 프로세스 가스는 프로세스 챔버 내로 유동되는 것을 중단한다. 가스 유동의 중단에 후속하여, 프로세싱 챔버로부터의 기판의 제거 전에 정전식 척킹력이 턴 오프된다.
[0021] 전반적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들에서, 방법들은 일반적으로 다음의 시퀀스를 적용하며: (1) 직류(DC) 전력 소스로부터 페디스털 내에 배치된 전극에 제1 전압을 인가하고; (2) 프로세스 챔버 내로 프로세스 가스들을 도입하고; (3) RF 전력 소스로부터 제2 전압을 인가하고; (4) 기판에 대해 증착(또는 다른) 프로세스를 수행하고; (5) RF 전력 소스로부터 제2 전압을 인가하는 것을 중지하고; (6) 프로세스 챔버로부터 프로세스 가스들을 제거하고; 그리고 (7) DC 전력 소스로부터 DC 전력을 인가하는 것을 중지한다.
[0022] 도 1은 본 명세서에 설명되는 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)이지만, 다른 프로세스 챔버들이 본 명세서에 설명되는 양상들로부터 이익을 얻을 수 있다는 것이 고려된다. 본 명세서에 설명되는 실시예들로부터 이익을 얻을 수 있는 예시적인 프로세스 챔버는, 캘리포니아 산타클라라 소재의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 PRODUCER® 시리즈의 PECVD 가능 챔버들이다. 다른 제조사들로부터의 프로세스 챔버들을 포함하여, 다른 유사하게 장착된 프로세스 챔버들이 또한, 본 명세서에 설명되는 실시예들로부터 이익을 얻을 수 있다는 것이 고려된다.
[0023] 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(chamber body)(102), 챔버 바디(102) 내부에 배치된 페디스털(104), 및 챔버 바디(102)에 커플링되고 프로세싱 구역(120)에서 페디스털(104)을 둘러싸는 덮개 조립체(lid assembly)(106)를 포함한다. 덮개 조립체(106)는 가스 분배기(112)를 포함한다. 기판(107)은 챔버 바디(102)에 형성된 개구(126), 이를테면 슬릿 밸브를 통해 프로세싱 구역(120)에 제공된다.
[0024] 세라믹 또는 금속 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물과 같은 유전체 재료인 아이솔레이터(isolator)(110)는 챔버 바디(102)로부터 가스 분배기(112)를 분리시킨다. 가스 분배기(112)는 프로세싱 구역(120) 내로의 프로세스 가스들의 입장을 허가하기 위한 개구들(118)을 포함한다. 프로세스 가스들은 도관(114)을 통해 프로세스 챔버(100)에 공급되고, 프로세스 가스들은 개구들(118)을 통해 유동하기 전에 가스 혼합 구역(116)에 진입한다. 배기부(152)는 페디스털(104) 아래의 위치에서 챔버 바디(102)에 형성된다. 배기부(152)는 프로세스 챔버(100)로부터 미반응 종 및 부산물들을 제거하기 위해 진공 펌프(도시되지 않음)에 연결될 수 있다.
[0025] 가스 분배기(112)는 RF 생성기와 같은 전력 소스(141)에 커플링된다. 전력 소스(141)는 연속적인 그리고/또는 펄스형 RF 전력을 가스 분배기(112)에 공급한다. 프로세싱 구역(120)에서 플라즈마의 형성을 용이하게 하기 위해 가스 분배기(112)에 전력을 공급하기 위한 동작 동안 전력 소스(141)가 턴 온된다.
[0026] 페디스털(104)은 세라믹 재료, 예컨대 금속 산화물 또는 질화물 또는 산화물/질화물 혼합물, 이를테면 알루미늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 또는 알루미늄 산화물/질화물 혼합물로 형성된다. 페디스털(104)은 샤프트(143)에 의해 지지된다. 페디스털(104)은 전기적으로 접지된다. 전극(128)은 페디스털(104)에 매립된다. 전극(128)은 플레이트, 천공된 플레이트, 메시, 와이어 스크린, 또는 임의의 다른 분산형 어레인지먼트(arrangement)일 수 있다. 전극(128)은 연결(130)을 통해 전기 전력 소스(132)에 커플링된다. 전기 전력 소스(132)는 전극(128)에 전력을 공급한다. 일부 실시예들에서, 전극(128)은 기판(107)의 정전식 척킹을 용이하게 하여, 페디스털(104)이 정전 척으로서 기능하게 한다. 전극(128)이 정전 척으로서 기능할 때, 전기 전력 소스(132)는 프로세싱 구역(120)에 형성된 플라즈마의 속성들을 제어하거나 또는 프로세싱 구역(120) 내에서의 플라즈마의 생성을 용이하게 하기 위해 이용될 수 있다. 페디스털(104)은 기판(107)을 지지하기 위한 패터닝된 표면(142)을 포함한다. 페디스털(104)은 또한 포켓(140)을 포함한다. 대안적으로, 포켓(140)은 에지 링일 수 있다. 기판(107) 및 포켓(140)은 페디스털(104)의 표면(142) 상에 동심으로 배치된다.
[0027] 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132)는 모두 제어기(150)에 연결될 수 있다. 제어기(150)는 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132) 각각에 대한 전력의 인가를 제어한다. 제어기(150)는 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132) 각각에 공급되는 전력을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 제어기(150)는 전력 소스(141), 페디스털(104) 및 전기 전력 소스(132)의 이용을 통합할 수 있어서, 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132) 각각으로의 전력의 공급이 조정되게 한다. 일부 실시예들에서, 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132) 각각은 개별 제어기들(150)에 연결될 수 있다. 전력 소스(141), 페디스털(104), 및 전기 전력 소스(132) 각각이 상이한 제어기들에 연결되는 실시예에서, 제어기들(150) 각각은 유선 연결 또는 무선 연결 중 어느 하나를 통해 서로 통신할 수 있다.
[0028] 도 2a는 패터닝된 표면(142)의 일 실시예를 갖는 도 1의 페디스털(104)의 상면도이다. 도 2a에 도시된 페디스털(104)은 포켓(140)에 의해 둘러싸인 주변 레지(ledge)(202)를 포함한다. 패터닝된 표면(142)은 2개의 별개의 구역들, 이를테면 주변 구역(205)에 의해 둘러싸인 중앙 구역(200)을 포함한다. 패터닝된 표면(142)은 기판 수용 표면(220)을 정의하는 상부 표면(215)을 갖는 복수의 포스트들(210)을 포함한다. 중앙 구역(200) 내의 포스트들(210)은 주변 구역(205) 내의 포스트들(210)과 상이한 높이들을 가질 수 있다. 복수의 포스트들(210) 각각의 상부 표면(215)은 실질적으로 동일 평면 상에 있다. 중앙 구역(200) 및 주변 구역(205) 내의 포스트들(210)의 상대적인 높이들은 도 2b에서 더 상세히 도시된다.
[0029] 복수의 포스트들(210) 각각은 평면도에서 직사각형인 것으로 도시되지만, 포스트들(210)은 평면도에서 원형, 타원형, 육각형, 또는 다른 형상일 수 있다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 중앙 구역(200)은 주변 구역(205)의 표면적보다 작은 표면적을 갖는다. 예컨대, 패터닝된 표면(142)의 직경이 약 12 인치이면, 주변 구역(205)의 표면적은 약 113 제곱 인치이고, 중앙 구역(200)의 표면적은 약 11 제곱 인치이다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 주변 구역(205)의 표면적은 중앙 구역(200)의 표면적보다 약 900% 더 크다. 복수의 포스트들(210) 각각의 상부 표면(215)은 약 20 마이크로 인치 내지 약 60 마이크로 인치, 이를테면 약 30 마이크로 인치 내지 약 50 마이크로 인치 또는 약 35 마이크로 인치 내지 약 45 마이크로 인치의 표면 거칠기(평균 표면 거칠기 또는 Ra)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 포스트들(210) 각각의 상부 표면(215)은 약 40 마이크로 인치의 표면 거칠기를 포함한다. 패터닝된 표면(142)은 또한 리프트 핀 홀들(212)을 포함한다. 리프트 핀 홀들(212)은 패터닝된 표면(142)의 주변 구역 내에 포지셔닝되고, 포스트들(210) 사이에서 이격된다. 리프트 핀 홀들(212)은 프로세스 챔버(100)로의/로부터의 이송 동안 기판을 하강 및 상승시키기 위해 개개의 리프트 핀들(도시되지 않음)과 함께 사용된다.
[0030] 도 2b는 도 2a의 페디스털(104)의 단면도이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 복수의 포스트들(210)은 주변 구역(205)에 복수의 제1 포스트들(225A)을 포함하고, 중앙 구역(200)에 복수의 제2 포스트들(225B)을 포함한다. 복수의 제1 포스트들(225A) 각각의 높이(230)는 복수의 제2 포스트들(225B)의 높이(235)보다 크다. 높이(230) 및 높이(235)는 페디스털(104)의 상부 표면 또는 베이스 표면(232)으로부터 측정된다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 포스트들(225A) 각각의 높이(230)는 약 0.002 인치 내지 약 0.0024 인치, 이를테면 약 0.0022 인치이다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 제2 포스트들(225B) 각각의 높이(235)는 약 0.0005 인치 내지 약 0.0007 인치, 이를테면 약 0.0006 인치이다. 포스트들(210)의 2개의 상이한 높이들(즉, 높이(230) 및 높이(235))만이 도시되지만, 패터닝된 표면(142)은 높이(230) 및 높이(235)와 상이한 높이의 다른 복수의 포스트들을 포함할 수 있다.
[0031] 높이들(230 및 235)의 차이, 및/또는 중앙 구역(200) 및 주변 구역(205)의 표면적들의 차이는 페디스털(104)과 페디스털(104) 위에 받쳐지는 것(pedestaled) 사이의 열 전달 레이트들을 변화시킨다. 수정된 열 전달 레이트들은 기판의 온도 프로파일을 수정한다. 일부 실시예들에서, 높이들(230 및 235)의 차이, 및/또는 중앙 구역(200) 및 주변 구역(205)의 표면적들의 차이는 기판의 온도 균일성을 개선시키며, 이는 기판 상의 증착 균일성을 개선시킨다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 포스트들(225A) 각각의 높이(230)보다 작은, 복수의 제2 포스트들(225B) 각각의 높이(235)를 갖는 것은 기판의 중심의 온도를 증가시킨다. 기판의 중심의 온도를 증가시키는 것은 전체 기판의 온도 균일성을 개선시킬 수 있으며, 이는 기판 상의 증착 균일성을 개선시킨다.
[0032] 포스트들(210)의 높이들(230 및 235)은 페디스털(104)의 베이스 표면(232)을 멀티-레벨 구조로 만든다. 예컨대, 중앙 구역(200)의 베이스 표면(232)은 주변 구역(205)의 베이스 표면(232)과 비교하여 융기 표면(240)을 정의하며, 이는 융기 표면(240)과 비교하여 오목 표면(245)으로서 참조된다. 도 2b에 도시된 페디스털(104)의 융기 표면(240) 및 오목 표면(245)은 프로파일, 이를테면 뒤집힌 또는 역 U자형 프로파일(250)을 정의한다.
[0033] 도 3a는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른 방법(300A)을 도시한다. 동작(302)에서, 기판(107)은 프로세스 챔버(100)에서 페디스털(104) 상에 포지셔닝된다. 페디스털(104) 상의 기판(107)의 포지셔닝 동안, 페디스털(104)은 기판 수용 포지션에 있고, 기판(107)은 프로세스-전 포지션에 있다. 페디스털(104)이 기판 수용 포지션에 있을 때, 페디스털은 약 3500 mils 내지 약 5000 mils, 이를테면 약 3750 mils 내지 약 4750 mils, 이를테면 약 4000 mils 내지 약 4500 mils의 거리로 가스 분배기로부터 이격된다. 기판(107)이 페디스털(104) 상에 포지셔닝되고 있는 동안, 프로세스 챔버(100)는 제1 프로세스 가스를 사용하여 퍼징(purge)된다. 프로세스 챔버(100)를 퍼징하는 것은 프로세스 볼륨으로부터 원하지 않는 가스들 및 오염물들을 제거하고, 높은 임계 에너지의 이온화를 갖는 제1 프로세스 가스로 프로세스 챔버를 채운다. 제1 프로세스 가스는 약 1000 sccm 내지 약 3000 sccm, 이를테면 약 1500 sccm 내지 약 2500 sccm의 레이트로 도입된다. 제1 프로세스 가스의 도입은, 동작(302)의 종료 무렵에 그리고 기판(107)이 페디스털(104) 상에 배치된 이후, 점점 줄어들고(tapered), 이어서 중지된다.
[0034] 동작(304)에서, 동작(302) 이후 전기 전력 소스(132)가 턴 온된다. 동작(304)에서, 프로세스 챔버(100)는 동작(302)으로부터의 헬륨 가스와 같은 제1 프로세스 가스로 채워진다. 전기 전력 소스(132)는, 페디스털(104) 내의 전극(128)에 DC 전압을 인가하고 기판(107)을 패터닝된 표면(142)에 척킹하는 DC 전력 소스이다. DC 전압은 약 300 볼트 내지 약 1000 볼트, 이를테면 약 300 볼트 내지 약 600 볼트, 이를테면 약 300 볼트 내지 약 500 볼트, 이를테면 약 350 볼트 내지 약 450 볼트, 이를테면 약 400 볼트의 제1 DC 전압 레벨일 수 있다. 이러한 방법에서 후속 동작들 전에 기판(107)을 척킹하는 것은 기판(107)의 포지션을 제어하는 장점을 제공하고, 기판(107)이 이동되는 것을 방지하는 것을 돕는다. 기판(107)의 안정성은, 기판(107)이 이동될 때 발생할 수 있는 후면 손상들(이는, 이동이 기판(107)과 패터닝된 표면(142) 상의 포스트들(210) 사이에 힘을 야기하기 때문임)을 방지한다. 본 명세서에서 개시되는 DC 전압들은, 특히 가스 조성, 챔버 내부 압력, 및 기판 간격과 같은 다른 개시된 프로세스 파라미터들과 조합하여, 프로세스 챔버 내의 그리고 동작(306)에서 추가로 도입되는 제1 프로세스 가스들의 바람직하지 않은 정전기 방전을 완화시킨다.
[0035] 동작(306)에서, 하나 이상의 제1 프로세스 가스들은 가스 분배기(112)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 유동된다. 동작(306)은 동작(304) 이후 수행된다. 제1 프로세스 가스들은 헬륨 또는 다른 유사한 프로세스 가스들을 포함할 수 있다. 헬륨 가스를 사용하는 것은, 패터닝된 표면(142) 상의 국부적인 온도 변동들을 평탄화하는 것을 돕는 더 높은 열 전도도를 갖는 장점을 제공하며, 이는 균일한 열 팽창을 통해 후면 손상들을 방지하는 것을 도울 수 있다. 제1 프로세스 가스로서 헬륨 대신 이용될 수 있는 다른 프로세스 가스들이 존재한다는 것이 고려된다. 제1 프로세스 가스들은 기판 척킹 동안 이온화를 제거하기 위해 높은 임계 에너지를 갖는다. 헬륨 가스는 DC 방전들을 위한 높은 바이어스 항복 매질(bias breakdown medium)을 제공하며, 이는 페디스털(104)이 가스 분배기(112)로부터 더 멀리 이격될 때 안정성을 개선시킨다. 헬륨은 본 명세서에 설명된 것들과 유사한 프로세스 조건들 하에서 비교될 때, 아르곤과 같은 가스들보다 극적으로 더 높은 바이어스 항복 전압을 갖는 것으로 나타났다. 헬륨을 사용하는 동안의 기판 상의 결함들의 양을 비교할 경우, 기판 상의 결함들의 수가 제1 프로세스 가스로서 아르곤을 사용하는 것과 비교할 때 90% 내지 95%만큼 감소될 수 있다는 것이 판명되었다.
[0036] 제1 가스는 약 1 sccm 내지 약 10,000 sccm, 이를테면 약 1 sccm 내지 약 4000 sccm, 이를테면 약 1000 sccm 내지 약 3000 sccm, 이를테면 약 2000 sccm의 레이트로 도입된다. 일부 실시예들에서, 동작(306) 동안의 프로세스 챔버(100) 내로의 프로세스 가스의 유량은 약 0 sccm의 초기 유량으로부터 위의 범위들 중 하나에서 설명된 최종 유량으로 램핑 업(ramp up)될 수 있다. 프로세스 가스의 램핑은 기판 이동을 추가로 최소화한다.
[0037] 동작(306) 동안, 챔버 내의 압력은 약 5 Torr 내지 약 15 Torr, 이를테면 약 6 Torr 내지 약 12 Torr, 이를테면 약 7 Torr 내지 약 10 Torr의 압력으로 증가된다. 챔버 내의 압력은 기판 프로세싱 동안 그 압력으로 유지된다.
[0038] 동작(308)에서, 전기 전력 소스(141)가 턴 온된다. 동작(308)은 동작(306) 이후 수행된다. 전기 전력 소스(141)는 가스 분배기(112)에 RF 전력을 인가하는 RF 생성기일 수 있다. RF 전력은 제1 RF 전력 레벨일 수 있으며, 약 100 와트 내지 약 6000 와트, 이를테면 약 150 와트 내지 약 3000 와트, 이를테면 약 200 내지 약 2000 와트, 이를테면 약 250 내지 약 500 와트의 범위이고, 이를테면 약 350 와트이다. 제1 RF 전력 레벨의 범위가 약 6000 와트 초과, 이를테면 약 7000 와트 초과, 이를테면 약 8000 와트 초과, 이를테면 약 9000 와트 초과, 이를테면 약 10000 와트 초과일 수 있다는 것이 고려된다. 일부 실시예들에서, 제1 RF 전력 레벨은 약 100 와트 초과, 이를테면 약 150 와트 초과, 이를테면 약 200 와트 초과, 이를테면 약 250 와트 초과이다. 일부 실시예들에서, 제1 RF 전력 레벨의 범위는 약 100 와트 내지 8000 와트, 이를테면 약 150 와트 내지 약 6000 와트, 이를테면 약 200 와트 내지 약 5000 와트, 이를테면 약 250 와트 내지 2000 와트이다.
[0039] 동작(314)에서, 기판 프로세싱이 기판(107)에 대해 수행될 때, DC 전압 및 RF 전력 둘 모두가 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가된다. 기판 프로세싱은 증착 프로세스들 또는 처리 프로세스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(107)은 산화 프로세스를 겪는다. 동작(310)(도 3b) 및 동작(312)(도 3b)이 이용되는 실시예들에서, DC 전압 및 RF 전력은 동작(310) 또는 동작(312) 중 어느 하나에 후속하여 증가될 수 있다. 동작(310) 및 동작(312)이 이용되지 않는 실시예들에서, DC 전압 및 RF 전력은 동작(308)에 후속하여 증가될 수 있다. 제2 DC 전압 레벨은 약 800 볼트 내지 약 1100 볼트, 이를테면 약 900 볼트 내지 약 1050 볼트, 이를테면 950 볼트 내지 약 1000 볼트이다. 일부 실시예들에서, 제2 DC 전압 레벨은 약 980 볼트일 수 있다. RF 전력은 제2 RF 전력 레벨로 증가된다. 제2 RF 전력 레벨은 약 1000 와트 내지 약 6000 와트, 이를테면 약 1000 와트 내지 약 4000 와트, 이를테면 약 2000 와트 내지 약 3000 와트, 이를테면 약 2250 와트 내지 약 2750 와트이다. 일부 실시예들에서, 제2 RF 전력 레벨은 약 2450 와트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 RF 전력 레벨은 약 6000 와트 초과, 이를테면 약 7000 와트 초과, 이를테면 약 8000 와트 초과, 이를테면 약 9000 와트 초과, 이를테면 약 10000 와트 초과이다. 일부 실시예들에서, RF 전력의 범위는 약 1000 와트 내지 약 5000 와트, 이를테면 약 1500 와트 내지 약 5000 와트, 이를테면 약 2000 와트 내지 약 4000 와트이다. 기판 프로세싱은, DC 전압 및 RF 전력이 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가되는 동안 또는 그 이후 수행된다. 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱은 DC 전압 및 RF 전력이 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가되는 동안은 물론 그 이후에도 수행된다.
[0040] 동작(316)에서, DC 전압 및 RF 전력 둘 모두가 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨로 감소된다. DC 전압 및 RF 전력의 감소는 동작(314)에서 기판(107)에 대해 수행되는 기판 프로세싱의 중단을 동반한다. 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, DC 전압 및 RF 전력은, 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨이 동작(314)의 제1 DC 전압 레벨 및 제1 RF 전력 레벨과 동일한 DC 전압 레벨 및 RF 전력 레벨에 있도록, 기판 프로세싱이 수행된 이후 감소된다. 제3 DC 전압 레벨은 약 300 볼트 내지 약 1000 볼트, 이를테면 약 300 볼트 내지 약 600 볼트, 이를테면 약 300 볼트 내지 약 500 볼트, 이를테면 약 350 볼트 내지 약 450 볼트, 이를테면 약 400 볼트이다. 제3 RF 전력 레벨은 약 100 와트 내지 약 6000 와트, 이를테면 약 150 와트 내지 약 3000 와트, 이를테면 약 200 내지 약 2000 와트, 이를테면 약 250 내지 약 500 와트, 이를테면 약 350 와트이다. 제3 RF 전력 레벨의 범위가 약 6000 와트 초과, 이를테면 약 7000 와트 초과, 이를테면 약 8000 와트 초과, 이를테면 약 9000 와트 초과, 이를테면 약 10000 와트 초과일 수 있다는 것이 고려된다. 이들 실시예들에서, 방법(300)의 이러한 스테이지에서, 공급되는 RF 전력의 양은 종래의 방법들에서 공급되는 RF 전력보다 높으며, 이는 기판 프로세스들이 수행될 때 사용되는 더 높은 RF 전력으로부터의 더 안정적인 전환을 제공한다. 이는 후면 손상들을 방지하기 위해, 개선된 온도 안정화를 가능하게 한다.
[0041] 동작(322)에서, 전력 소스(141)가 턴 오프되어, 가스 분배기(112)에 대한 RF 전력의 인가가 중단된다. RF 전력을 턴 오프시킴으로써, 프로세스 챔버(100) 내에서의 플라즈마 생성이 중단될 수 있다.
[0042] 동작(324)에서, 프로세스 챔버 내로의 제1 가스의 유동이 중단된다. 동작(324)에서, 제1 가스가 프로세스 챔버(100)로부터 제거될 수 있다. DC 전력이 여전히 페디스털(104) 내의 전극(128)에 공급되고 있는 동안, 제1 가스가 프로세스 챔버(100)로부터 제거된다. DC 전력이 전극(128)에 공급되고 있는 동안 제1 가스의 유동을 중단시킴으로써, 프로세스 챔버(100)의 배기에 의해 야기되는 기판(107)의 이동이 최소화된다. 동작(324) 동안의 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 거의-진공 압력으로 실질적으로 감소될 수 있다. 동작(324)은 동작(322)에 후속하여 수행된다. 또한, 프로세스 챔버(100)로부터의 제1 가스의 제거 동안, 프로세스 챔버(100) 내의 압력이 감소된다. 프로세스 챔버(100) 내의 압력은 미리 결정된 압력, 이를테면 약 5 Torr 미만, 이를테면 약 3 Torr 미만, 이를테면 약 2 Torr 미만, 이를테면 약 1 Torr 미만으로 감소된다.
[0043] 동작(326)에서, 동작(324)에 후속하여 전력 소스(132)가 턴 오프된다. 전력 소스(132)가 턴 오프될 때, DC 전압의 인가가 중지되며, 패터닝된 표면 상의 기판(107)의 척킹이 중단된다. 일단 기판(107)의 척킹이 중단되면, 기판(107)은 패터닝된 표면(142)으로부터 제거될 수 있다.
[0044] 도 3b는 본 명세서에 설명되는 실시예들에 따른 방법(300B)을 도시한다. 도 3b의 방법(300B)은 도 3a의 방법(300A)과 유사하지만, 본 명세서에 설명된 바와 같은 동작(303), 동작(310), 동작(312), 동작(318), 및 동작(320)과 같은 몇몇 부가적인 프로세스 동작들을 포함할 수 있다.
[0045] 선택적인 동작(303)(도 3b)에서, 페디스털(104)은 기판 수용 포지션으로부터 가스 분배기로부터의 제1 간격으로 이동된다. 제1 간격은 가스 분배기(112)로부터 약 200 mils 내지 약 3000 mils, 이를테면 약 200 mils 내지 약 1000 mils, 이를테면 약 450 mils 내지 약 750 mils이다. 일부 실시예들에서, 페디스털(104)은 가스 분배기(112)로부터 약 550 mils 이격되지만, 다른 포지션들이 또한 가능하다. 선택된 간격은 의도하지 않은 플라즈마 생성 없이 기판의 척킹을 가능하게 한다.
[0046] 선택적인 동작(310)(도 3b)에서, 페디스털(104)은 가스 분배기(112)에 더 가깝게 포지셔닝되도록 프로세스 챔버(100) 내에서 이동된다. 동작(310)은 이전에 설명된 바와 같이 동작(308)과 동작(310) 사이에서 수행된다. 이러한 실시예에서, 페디스털(104)은 제2 간격으로 이동된다. 제2 간격은 가스 분배기(112)로부터 약 200 mils 내지 약 400 mils, 이를테면, 가스 분배기(112)로부터 약 250 mils 내지 약 350 mils, 이를테면 약 300 mils이다.
[0047] 동작(312)은 동작(310)에 후속하여 또는 그와 동시에 수행된다. 선택적인 동작(312)(도 3b)에서, 프로세스 챔버(100) 내로의 제1 프로세스 가스의 유동이 중지되는 동안 제2 프로세스 가스 혼합물이 가스 분배기(112)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 유동된다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스는 이러한 동작 동안 프로세스 챔버(100)로부터 제거될 수 있다. 제2 프로세스 가스 혼합물은 캐리어 가스들 및 프로세스/증착 가스들 중 하나 이상, 이를테면 아르곤과 프로펜의 혼합물을 포함한다. 다른 캐리어 가스들 및 프로세스/증착 가스들, 이를테면 질소, 에틸렌, 산소, 텅스텐 헥사플루오라이드, 디보란, 텅스텐, 펜타카르보닐 1-메틸부틸이소니트릴, 실란, 또는 아질산 산화물이 또한 사용될 수 있다. 제2 가스 혼합물은 약 1 sccm 내지 약 10000 sccm, 이를테면 약 1 sccm 내지 약 4000 sccm, 이를테면 약 1000 sccm 내지 약 4000 sccm, 이를테면 약 2500 sccm의 레이트로 프로세스 챔버(100) 내로 유동된다.
[0048] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 예시적인 실시예들에서, 프로세스 챔버(100) 내로의 제2 가스 혼합물 유동의 램핑은 약 10 sccm/s 내지 1000 sccm/s이다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(100) 내로의 제1 가스의 유량은 제2 가스 혼합물 유동의 유량이 증가되는 것과 동일한 레이트만큼 감소된다. 이는, 프로세스 챔버(100) 내의 압력이 제1 가스로부터 제2 가스 혼합물 유동으로의 전환 동안 일정하게 유지될 수 있게 한다.
[0049] 제2 가스 혼합물이 아르곤과 프로판의 혼합물인 실시예들에서, 프로세스 챔버(100) 내로 유동되는 아르곤 가스 대 프로판 가스의 비는 약 3:1 내지 약 10:1, 이를테면 약 4:1 내지 약 8:1, 이를테면 약 5:1 내지 약 7:1일 수 있다. 다른 전구체 가스들이 사용되는 실시예들에서, 비활성 가스 대 반응성 가스의 유사한 비가 이용될 수 있다.
[0050] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 동작(310) 및 동작(312)은, 페디스털(104)이 새로운 포지션으로 이동되는 동안 제2 가스 혼합물이 도입되도록 동시에 수행될 수 있다.
[0051] 동작(318)은 동작(316)에 후속하여 그리고 동작(320) 이전에 수행된다. 동작(318)에서, 제2 가스 혼합물이 프로세스 챔버(100)로부터 제거되는 동안, 제1 가스 혼합물이 가스 분배기(112)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 유동된다. 동작(318)이 종료될 때까지 제1 가스 혼합물 및 제2 가스 혼합물 둘 모두의 유량들은 동작(306)에서 이용되는 유량들과 동일해진다. 일부 실시예들에서, 동작(318)이 종료될 때까지 프로세스 챔버(100) 내의 제2 가스 혼합물의 유량은 약 0 sccm 또는 거의 약 0 sccm일 수 있다. 동작(318)이 종료될 때까지 제1 가스는 약 1 sccm 내지 약 10,000 sccm, 이를테면 약 1 sccm 내지 약 4000 sccm, 이를테면 약 1000 sccm 내지 약 3000 sccm, 이를테면 약 2000 sccm의 레이트로 유동될 수 있다.
[0052] 선택적인 동작(320)에서, 페디스털(104)은 제2 간격보다 가스 분배기(112)로부터 더 먼 제3 간격에 있도록 프로세스 챔버(100) 내에서 이동된다. 일부 실시예들에서, 페디스털(104)과 가스 분배기(112) 사이의 제3 간격은 가스 분배기(112)로부터 약 450 mils 내지 약 750 mils, 이를테면 약 500 mils 내지 약 700 mils, 이를테면 약 550 mils 내지 약 650 mils, 이를테면 약 600 mils이다. 동작(320)은 동작(318)에 후속하여 또는 그와 동시에 수행될 수 있다. 페디스털(104)을 제3 간격으로 이동시키는 것은 DC 플라즈마를 아크(arc)시키는 데 요구되는 항복 전위를 증가시킨다. 동작(320) 전에 페디스털(104)을 제2 간격보다 큰 제3 간격으로 이동시킴으로써, 동작(322) 전에 프로세스 챔버(100) 내에서의 플라즈마 생성이 중단되거나 감소되고, RF 전력의 인가가 중단된다.
[0053] 동작들(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 326)은 방법(300A) 및 방법(300B)에서 서로 순차적으로 완료되는 것으로 설명된다. 대안적인 실시예들에서, 방법(300A) 및 방법(300B)의 동작들 중 몇몇은 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작(310) 및 동작(312)은 동시에 수행된다. 일부 예시적인 실시예들에서, 동작(322) 및 동작(324)은 동시에 수행된다.
[0054] RF 전력을 턴 오프시킨 이후 전력 소스(132)에 의해 공급되는 DC 척킹 전압을 턴 오프시키는 것은 동작들(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 310, 322, 및 324) 전반에 걸쳐, 패터닝된 표면(142) 상의 기판(107)의 포지션의 제어를 가능하게 한다. 포지션 제어는 패터닝된 표면(142)에 대한 기판(107)의 온도를 안정화시키는 것을 도와서, 프로세싱 동안 기판(107)의 시프팅에 의해 야기되는 후면 손상들을 방지하는 것을 돕는다. 부가적으로, RF 전력이 턴 오프된 이후, DC 척킹 전압은 동작(316)에서 설명된 DC 척킹 전압에서 상승된 상태로 유지되며, 이는 플라즈마를 방전시키지 않으면서 기판(107)을 제자리에 유지하기에 충분하다. 본 명세서에 설명된 방법들의 다른 이점은 프로세스를 완료하기 위한 경과 시간이다. 열적 평형을 획득하고 유지하는 일 양상은 시간이다. 척킹 전압이 동작들(304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 320, 322, 및 324) 전반에 걸쳐 인가되는 것으로 인해 포지션 제어가 개선된다. 개선된 포지션 제어는 기판(107)이 더 긴 시간 기간 동안 가열기에 의해 척킹되고 작용받게 허용한다. 연장된 시간은 포스트들(210) 주위의 기판(107)의 완화를 허용하고, 후면 손상들을 방지한다.
[0055] 동작들(304 내지 326)을 위해, 패터닝된 표면(142) 상의 기판(107)의 포지션을 제어하는 것이 유익하다. 기판(107)을 제2 간격으로 이동시키기 전에 기판(107)을 척킹하려는 이전의 시도들은 제1 가스의 DC 기반 정전기 방전을 초래한다. 제1 가스의 정전기 방전은 하드웨어 손상 및 기판 결함들을 초래한다. 본 명세서에서 제시된 방법들은 제1 가스의 정전기 방전을 방지하고, 방법에서 기판(107)이 더 일찍 척킹되게 허용한다.
[0056] 도 4는 본 명세서에 개시된 방법들 내의 동작들에서의 프로세스 파라미터 관계들을 예시하는 그래프(400)이다. 그래프(400)는 본 명세서에 설명된 방법의 실행 내에서 상이한 시간들 동안의 페디스털(104)과 가스 분배기(112) 사이의 간격(402), 프로세스 챔버(100) 내의 압력(404), 제1 프로세스 가스의 유량(406), 캐리어 가스의 유량(408), 제2 프로세스/증착 가스의 유량(410), 인가된 DC 척킹 전압(412), 및 인가된 RF 전력(414)에 대한 프로세스 조건들을 디스플레이한다. 그래프(400)는 동작들(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 310, 322, 324, 및 326)의 일 실시예에 대한 프로세스 파라미터들을 디스플레이한다. 그러나, 다른 프로세스 구성들이 고려된다.
[0057] 그래프(400)는, 프로세스 파라미터들, 및 각각의 프로세스 파라미터의 관계들이 어떻게 이용될 수 있는지의 단지 하나의 예시적인 실시예이다. 다른 실시예들에서, 각각의 파라미터는 시간에 걸쳐 상이한 경로를 따를 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 파라미터의 기울기는 본 명세서에 개시된 파라미터들의 기울기보다 크거나 또는 작을 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작들(302, 304, 306, 308, 310, 312, 314, 316, 318, 310, 322, 324, 및 326)은 약간 재배열될 수 있고, 그래프(400)에 개시되지 않은 일부 동작들은 동시에 수행될 수 있다.
[0058] 본 명세서에 설명된 방법들에서 이용되는 간격, 압력, 프로세스 가스, 및 척킹 전압의 조합은 기판의 도입 및 이동 동안 기판의 척킹을 허용한다. 이들 인자들의 하나 이상의 조합들은 기판에 인접한 의도하지 않은 플라즈마 형성 및 정전기 방전을 완화시킨다. 의도하지 않은 플라즈마 형성 및 정전기 방전이 하드웨어 손상 및 기판 결함들을 초래하기 때문에, 본 명세서의 방법들은 종래의 방법론들에 비해 개선된 프로세싱을 제공한다. 본 명세서에서 개시된 양상들에서, 간격, 압력, 가스 조성, 및/또는 척킹 전압은, 프로세스 가스가 아킹되고 의도하지 않게 플라즈마를 형성하는 것을 방지하도록 제어된다.
[0059] 전술한 것이 본 발명의 구현들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 및 추가적인 구현들이 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    페디스털(pedestal) 내에 배치된 전극에 직류를 인가하는 단계 － 상기 기판은 상기 프로세스 챔버 내에서 상기 페디스털 상에 배치됨 －;
    상기 전극에 상기 직류를 인가한 것에 후속하여 상기 프로세스 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시키는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내로 상기 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시킨 것에 후속하여, 상기 프로세스 챔버 내의 샤워헤드에 RF(radio frequency) 전력을 인가하는 단계;
    상기 RF 전력을 인가한 것에 후속하여 상기 기판을 프로세싱하는 단계;
    상기 기판을 프로세싱한 것에 후속하여 상기 RF 전력의 인가를 중지하는 단계;
    상기 RF 전력의 인가를 중지한 것에 후속하여 상기 프로세스 챔버로부터 상기 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거한 것에 후속하여 DC 전력의 인가를 중지하는 단계를 포함하는, 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극에 상기 직류를 인가하는 단계는 약 300 볼트 내지 약 500 볼트의 DC 전압을 인가하는 단계를 더 포함하며,
    상기 샤워헤드에 상기 RF 전력을 인가하는 단계는 약 100 와트 내지 약 6000 와트의 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는, 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세스 가스들은 헬륨을 포함하는, 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판을 프로세싱하는 동안, 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 약 5 Torr 내지 약 15 Torr이고, 상기 샤워헤드와 상기 페디스털 사이의 간격은 약 450 mils 내지 약 750 mils인, 프로세스 챔버 내에서 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  5. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    (a) 프로세스 챔버 내의 페디스털의 표면 상에 상기 기판을 포지셔닝시키는 단계 ― 상기 페디스털은 샤워헤드로부터 제1 간격에 있음 ―;
    (b) 상기 기판을 척킹하기 위해, 상기 페디스털 내에 배치된 전극에 제1 DC 전압 레벨로 DC 전압을 인가하는 단계;
    (c) 상기 샤워헤드를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 하나 이상의 프로세스 가스들을 유동시키는 단계;
    (d) 상기 프로세스 챔버 내의 상기 샤워헤드에 제1 RF 전력 레벨로 RF 전력을 인가하는 단계;
    (e) 상기 기판의 프로세싱 전에, 상기 기판의 프로세싱 동안에, 또는 상기 기판의 프로세싱 전에 그리고 상기 기판의 프로세싱 동안의 둘 모두에서, 상기 DC 전압 및 상기 RF 전력을 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가시키는 단계;
    (f) 상기 기판의 프로세싱 이후 상기 DC 전압 및 상기 RF 전력을 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨로 감소시키는 단계;
    (g) 상기 프로세스 챔버 내에서 상기 페디스털을 상기 샤워헤드로부터 제2 간격으로 이동시키는 단계;
    (h) 상기 샤워헤드에 대한 상기 RF 전력의 인가를 중지하는 단계;
    (i) 상기 프로세스 챔버로부터 상기 하나 이상의 프로세스 가스들을 제거하는 단계; 및
    (j) 상기 전극에 대한 상기 DC 전압의 인가를 중지하는 단계
    의 순차적인 동작들을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 간격은 약 450 mils 내지 약 750 mils이고, 상기 제2 간격은 약 200 mils 내지 약 400 mils인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 DC 전압 레벨은 약 300 볼트 내지 약 500 볼트인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세스 가스들은 헬륨을 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 RF 전력 레벨은 약 100 초과인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제2 DC 전압 레벨은 약 800 볼트 내지 약 1100 볼트이고, 상기 제2 RF 전력 레벨은 약 1000 와트 초과인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 기판 프로세싱 동안의 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 약 5 Torr 내지 약 15 Torr이고, 상기 제3 DC 전압 레벨은 약 300 볼트 내지 약 500 볼트인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  12. 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
    페디스털의 표면 상에 상기 기판을 포지셔닝시키는 단계 ― 상기 페디스털은 프로세스 챔버 내의 샤워헤드로부터 제1 간격에 있음 ―;
    상기 페디스털 내에 배치된 전극에 제1 DC 전압 레벨로 DC 전압을 인가하는 단계;
    상기 제1 DC 전압 레벨의 상기 DC 전압의 인가 이후 상기 샤워헤드를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 제1 프로세스 가스를 유동시키는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내의 상기 샤워헤드에 제1 RF(radio frequency) 전력 레벨로 RF 전력을 인가하는 단계;
    상기 페디스털을 상기 샤워헤드로부터 제2 간격으로 이동시키는 단계 ― 상기 제2 간격은 상기 제1 간격보다 상기 샤워헤드에 더 가까움 ―;
    상기 샤워헤드를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 제2 프로세스 가스 혼합물을 유동시키는 단계;
    상기 기판에 대한 프로세스의 수행 전에, 상기 기판에 대한 프로세스의 수행 동안에, 또는 상기 기판에 대한 프로세스의 수행 전에 그리고 상기 기판에 대한 프로세스의 수행 동안의 둘 모두에서, 상기 DC 전압 및 상기 RF 전력을 제2 DC 전압 레벨 및 제2 RF 전력 레벨로 증가시키는 단계;
    상기 기판에 대한 프로세스를 수행한 이후 상기 DC 전압 및 상기 RF 전력을 제3 DC 전압 레벨 및 제3 RF 전력 레벨로 감소시키는 단계;
    상기 기판에 대한 프로세스를 수행한 이후 상기 프로세스 챔버로부터 상기 제2 프로세스 가스 혼합물을 제거하는 동안 상기 샤워헤드를 통해 상기 프로세스 챔버 내로 상기 제1 프로세스 가스를 유동시키는 단계;
    상기 프로세스 챔버 내에서 상기 페디스털을 상기 샤워헤드로부터 제3 간격으로 이동시키는 단계;
    상기 RF 전력의 인가를 중지하는 단계;
    상기 RF 전력의 인가를 중지한 이후 상기 프로세스 챔버로부터 상기 제1 프로세스 가스를 제거하는 단계; 및
    상기 프로세스 챔버로부터 상기 제1 프로세스 가스를 제거한 이후 상기 DC 전력의 인가를 중지하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 페디스털은 상기 제1 간격에서 약 450 mils 내지 약 750 mils로 상기 샤워헤드로부터 이격되는, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 DC 전압 레벨은 약 300 볼트 내지 약 500 볼트이고, 상기 제1 프로세스 가스는 헬륨인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 DC 전압 레벨은 약 800 볼트 내지 약 1100 볼트이고, 상기 제2 프로세스 가스는 아르곤, 프로펜 중 어느 하나, 또는 아르곤과 프로펜 둘 모두를 포함하며, 상기 프로세스 챔버 내로 상기 제1 프로세스 가스를 유동시킨 것에 후속하여, 상기 기판 프로세싱 동안의 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 약 5 Torr 내지 약 15 Torr인, 기판을 프로세싱하기 위한 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022018776A (ja) * 2020-07-16 2022-01-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20220349050A1 (en) * 2021-04-30 2022-11-03 Applied Materials, Inc. Method and apparatus with high conductance components for chamber cleaning

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5997962A (en) * 1995-06-30 1999-12-07 Tokyo Electron Limited Plasma process utilizing an electrostatic chuck
US6057244A (en) * 1998-07-31 2000-05-02 Applied Materials, Inc. Method for improved sputter etch processing
US7541283B2 (en) * 2002-08-30 2009-06-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing method and plasma processing apparatus
US6897128B2 (en) * 2002-11-20 2005-05-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor device, plasma processing apparatus and plasma processing method
JP5063520B2 (ja) * 2008-08-01 2012-10-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
WO2010045153A2 (en) * 2008-10-14 2010-04-22 Applied Materials, Inc. Method for depositing conformal amorphous carbon film by plasma-enhanced chemical vapor deposition (pecvd)
JP2011168881A (ja) * 2010-01-25 2011-09-01 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
US9530626B2 (en) * 2014-07-25 2016-12-27 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for ESC charge control for wafer clamping
JP2019504481A (ja) * 2015-12-07 2019-02-14 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 静電チャックを使用した基板の固定と開放のための方法及び装置
CN107546168B (zh) * 2016-06-24 2020-04-28 北京北方华创微电子装备有限公司 一种晶片吸附方法、下电极系统和半导体处理装置
US10818502B2 (en) * 2016-11-21 2020-10-27 Tokyo Electron Limited System and method of plasma discharge ignition to reduce surface particles
JP7073098B2 (ja) * 2017-12-27 2022-05-23 株式会社日立ハイテク ウエハ処理方法およびウエハ処理装置
US11158507B2 (en) * 2018-06-22 2021-10-26 Applied Materials, Inc. In-situ high power implant to relieve stress of a thin film
CN113474483A (zh) * 2019-02-07 2021-10-01 朗姆研究公司 能时间和/或空间上调制一或更多等离子体的衬底处理

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