KR20220018978A - 플라즈마 아크가 감소된 프로세스 챔버 - Google Patents

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압둘 아지즈 카자
성원 하
비네이 케이. 프라바카르
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Abstract

프로세싱 시스템은 챔버 바디, 기판 지지부 및 덮개 조립체를 포함한다. 기판 지지부는 챔버 바디에 로케이팅되고, 제1 전극을 포함한다. 덮개 조립체는 챔버 바디 위에 포지셔닝되고 프로세싱 볼륨을 정의한다. 덮개 조립체는 페이스플레이트, 페이스플레이트와 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 제2 전극, 및 제2 전극과 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝된 절연 부재를 포함한다. 전력 공급 시스템이 제1 전극 및 페이스플레이트에 커플링되고, 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 생성하도록 구성된다.

Description

플라즈마 아크가 감소된 프로세스 챔버
[0001] 본원에서 설명되는 실시예들은 반도체 제조 장치 및 방법들에 관한 것이다. 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들은 반도체 기판들을 위한 플라즈마 프로세스 챔버들에 관한 것이다.
[0002] 많은 프로세싱 시스템들은, 프로세싱 시스템의 챔버 바디 상에 포지셔닝된 하나 이상의 전극들 및 하나 이상의 절연 링들의 스택을 포함하는 덮개 조립체를 이용한다. 프로세싱 동안, 증착 재료는 절연 링들 상에, 전극들 상에 그리고/또는 전극들과 절연 링들 사이의 갭들에 축적될 수 있다. 증착 재료의 두께가 증가함에 따라, 국부적인 높은 전기장이 증가되어, 챔버 바디 내에서 아킹(arcing)을 초래한다. 예컨대, 프로세싱 시스템 내에서 프로세싱을 겪는 기판의 표면 상에 축적된 전하는 전극과 절연 링 사이의 갭 근처에 증착된 재료에 아크(arc)를 발생시킬 수 있다. 따라서, 프로세스 챔버 내에서 아킹이 발생한다. 아킹은 기판 프로세싱에 유해하게 영향을 미칠 수 있고, 그 결과 프로세스 챔버가 오프-라인이 된다. 따라서, 프로세싱 시스템의 다운타임이 증가되고, 생산 레이트가 감소된다.
[0003] 따라서, 아킹이 감소된 개선된 프로세싱 시스템이 필요하다.
[0004] 일 예에서, 프로세스 챔버는 챔버 바디, 챔버 바디에 배치된 기판 지지부, 및 챔버 바디 위에 배치되고 프로세싱 볼륨을 정의하는 덮개 조립체를 포함한다. 덮개 조립체는 페이스플레이트, 전극 및 절연 부재를 포함한다. 절연 부재는 전극과 프로세스 챔버의 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝된다. 추가로, 전극은 페이스플레이트와 챔버 바디 사이에 포지셔닝된다.
[0005] 일 실시예에서, 프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체는 페이스플레이트, 전극, 절연 링 및 절연 부재를 포함한다. 절연 부재는 전극 및 절연 링과 프로세싱 시스템의 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝된다. 전극은 페이스플레이트와 프로세싱 시스템의 챔버 바디 사이에 포지셔닝된다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세스 챔버는 챔버 바디, 기판 지지부, 및 덮개 조립체를 포함한다. 기판 지지부는 챔버 바디에 로케이팅되고, 제1 전극을 포함한다. 덮개 조립체는 챔버 바디 위에 로케이팅되고 챔버 바디 내에 프로세싱 볼륨을 정의한다. 덮개 조립체는 페이스플레이트, 페이스플레이트와 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 제2 전극, 및 절연 부재를 포함한다. 절연 부재는 제2 전극과 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝된다.
[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 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들만을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 2a는 일 실시예에 따른 프로세싱 시스템의 일부의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2b는 일 실시예에 따른 절연 부재의 저면도이다.
[0011] 도 3은 일 실시예에 따른 프로세싱 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 4는 일 실시예에 따른 프로세싱 시스템의 일부의 개략적인 단면도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에 개시된 엘리먼트들은 구체적인 언급이 없이도 다른 실시예들에서 유익하게 활용될 수 있음이 고려된다.
[0014] 본원에서 설명되는 실시예들은 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다. 많은 경우들에서, 기판을 프로세싱할 때, 하나 이상의 재료 층들이 기판의 표면 상에 그리고 또한 프로세싱 시스템의 다른 표면들 상에 증착된다. 예컨대, 덮개 조립체의 전극, 덮개 조립체의 절연 링 및/또는 전극과 절연 링 사이의 갭 상에 재료가 증착될 수 있다. 시간의 경과에 따라, 프로세싱 챔버의 다양한 표면들 상에 증착되는 재료의 두께가 증가되어, 프로세싱 챔버 내에서 아킹이 발생할 확률이 증가된다. 아킹은 기판 프로세싱 및/또는 하드웨어 컴포넌트들에 대한 유해한 영향들을 야기하여, 폐기되는 기판들의 빈도 및 유지보수 다운타임을 증가시킨다. 추가로, 대응하는 프로세싱 시스템이 오프-라인이 되게 하는 것은 프로세싱 시스템의 생산 레이트 감소 및 대응하는 생산 비용들의 증가를 초래한다.
[0015] 전극 및 절연 링 상의 증착 두께가 약 1.8 ㎛ 이상일 때 아킹이 발생할 수 있다. 많은 경우들에서, 그러한 프로세싱 시스템에 대한 증착 능력은 또한 약 1.8 ㎛이다. 따라서, 그러한 프로세싱 시스템들에서, 아킹이 발생할 확률이 높다. 그러나, 1.8 ㎛ 이하의 증착 능력은 많은 현대 반도체 디바이스들의 생성에 대해 난제들을 제시하기 때문에, 아킹을 감소시키기 위해 증착 두께를 제한하는 것은 어렵다.
[0016] 그러나, 전극 및 절연 링과 프로세싱 시스템의 프로세싱 볼륨 사이에 절연 부재를 포함시킴으로써, 전극, 절연 링, 및 전극과 절연 링 사이의 갭 상의 재료 축적이 감소되거나 제거된다. 따라서, 프로세싱 시스템 내의 아킹의 발생이 감소되어, 프로세싱 시스템의 다운타임이 감소되고, 프로세싱 시스템의 생산 레이트가 증가된다. 추가로, 대응하는 프로세싱 시스템의 증착 능력이 또한 증가된다.
[0017] 도 1은 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세싱 시스템의 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세스 챔버(100)는, 챔버 바디(102), 챔버 바디(102) 내부에 배치된 기판 지지부(104), 및 챔버 바디(102)에 커플링되고 프로세싱 볼륨(120) 내에 기판 지지부(104)를 인클로징(enclosing)하는 덮개 조립체(106)를 특징으로 한다. 기판들(105)은 개구(126)를 통해 프로세싱 볼륨(120)에 제공되며, 개구(126)는 밸브 조립체(미도시)의 도어를 사용하여 프로세싱 동안 밀봉될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 특히, CVD(chemical vapor deposition) 프로세스 챔버, ALD(atomic layer deposition) 프로세스 챔버, MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition) 프로세스 챔버, PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 프로세스 챔버, 또는 PEALD(plasma-enhanced atomic layer deposition) 프로세스 챔버 중 하나일 수 있다.
[0018] 챔버 바디(102)는 챔버 벽(103)을 포함한다. 추가로, 이후에 라이너(101)가 챔버 벽(103)과 프로세싱 볼륨(120) 사이에 있도록, 라이너(101)가 챔버 벽(103) 상에 로케이팅될 수 있다. 라이너(101)는 알루미늄으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 라이너(101)는 다른 전도성 또는 절연성 재료들로 구성될 수 있다.
[0019] 덮개 조립체(106)는 전극(108), 절연 링(110), 및 페이스플레이트(112)를 포함한다. 추가로, 덮개 조립체(106)는 절연 링(110) 및 전극(108)의 반경방향 내측에 포지셔닝된 절연 부재(111)를 포함한다. 예컨대, 절연 부재(111)는, 절연 링(110) 및 전극(108)의 표면들이 프로세싱 볼륨(120)에 노출되지 않도록, 절연 링(110) 및 전극(108)과 프로세싱 볼륨(120) 사이에 포지셔닝된다. 덮개 조립체(106) 및 기판 지지부(104)는 플라즈마 또는 열적 프로세싱을 위해 구성된 프로세스 챔버와 함께 사용될 수 있다.
[0020] 전극(108)은 챔버 바디(102) 근처에 배치되고, 그리고 챔버 바디(102)와 덮개 조립체(106)의 다른 컴포넌트들 사이에 포지셔닝된다. 전극(108)은 환형 또는 링형 부재이고, 링 전극으로 지칭될 수 있다. 전극(108)은 프로세싱 볼륨(120)을 둘러싸는 프로세스 챔버(100)의 원주 주위의 연속적인 루프일 수 있거나, 또는 선택된 위치들에서 불연속적일 수 있다. 전극(108)은 또한, 천공된 전극, 이를테면, 천공된 링 또는 메시 전극일 수 있다. 일부 예들에서, 전극(108)은, 전극(108)과 챔버 바디(102)와 사이에 포지셔닝된 전기 절연 재료, 이를테면, 세라믹(예컨대, 도 3의 절연 링(310))에 의해 챔버 바디(102)로부터 전기적으로 분리될 수 있다.
[0021] 유전체 재료, 이를테면, 세라믹 또는 금속 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물일 수 있는 절연 링(110)은 전극(108)과 접촉하고, 전극(108)을 페이스플레이트(112)로부터 전기적으로 그리고/또는 열적으로 분리한다.
[0022] 페이스플레이트(112)는 프로세싱 볼륨(120) 내로 프로세스 가스가 유입될 수 있게 하는 개구들(118)을 특징으로 한다. 페이스플레이트는 샤워헤드로 지칭될 수 있다. 페이스플레이트(112)는 전력 공급부(142), 이를테면, RF(radio frequency) 생성기, DC(direct current) 전력 공급부, 펄스형 DC 전력 공급부, 및 펄스형 RF 전력 공급부에 커플링될 수 있다. 추가로, 전력 공급부(142)는, 펄스형 DC 신호, 펄스형 RF 신호 및 접지 전압(또는 임의의 다른 일정한 전압) 신호 중 하나로 페이스플레이트(112)를 구동시켜 프로세싱 볼륨(120)에 플라즈마를 생성한다.
[0023] 절연 부재(111)는 유전체 재료로 형성되고, 프로세싱 볼륨(120)으로부터 전극(108) 및 절연 링(110)을 차폐한다. 예컨대, 절연 부재(111)는 세라믹 또는 금속 산화물(예컨대, 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물)일 수 있다. 절연 부재(111)는 프로세스 챔버(100)의 내경 주위에 연속적인 루프를 형성하여 프로세싱 볼륨(120)을 둘러싼다. 추가로, 절연 부재(111)는 단일의 연속적인 재료로 형성된다. 대안적으로, 절연 부재(111)는 하나 이상의 재료들로 형성되어, 하나 이상의 개별 섹션들을 가질 수 있다. 추가적으로, 절연 부재(111)는 챔버 바디(102)의 라이너(101) 위에 배치된다. 예컨대, 절연 부재(111)는 라이너(101)와 페이스플레이트(112) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 추가로, 절연 부재(111)와 라이너(101) 사이의 거리는 약 1 ㎜ 내지 약 20 ㎜의 범위이다. 대안적으로, 절연 부재(111)와 라이너(101) 사이의 거리는 1 ㎜ 미만 또는 약 20 ㎜ 초과일 수 있다.
[0024] 절연 부재(111)는 배리어를 형성하여, 전극(108) 및 절연 링(110)을 프로세싱 볼륨(120)으로부터 분리시킨다. 절연 부재(111)는 프로세싱 볼륨(120) 내의 프로세스 가스들 및 열적 변화들로부터 전극(108) 및 절연 링(110)을 보호한다. 예컨대, 기판 프로세싱 동안, 전극(108) 및 절연 링(110) 대신에 절연 부재(111) 상에서 재료 증착이 발생한다. 추가로, 전극(108) 및 절연 링(110) 상에서, 또는 전극(108)과 절연 링(110) 사이의 갭에서 증착이 발생할 때, 절연 부재(111)의 존재로 인해 절연 부재(111)가 완화되며, 프로세스 챔버(100) 내에서의 아킹에 대한 전체적인 확률이 감소된다. 달리 말하면, 절연 부재(111)는 전극(108) 및 절연 링(110) 상에 또는 전극(108)과 절연 링 사이의 갭에 증착되는 재료의 두께를 감소시킨다.
[0025] 페이스플레이트(112)는 전도성 가스 분배기 또는 비-전도성 가스 분배기이다. 페이스플레이트(112)는 전도성 및/또는 비-전도성 컴포넌트들로 제조된다. 플라즈마 프로세스 챔버에서, 페이스플레이트(112)는, 예컨대 전력 공급부(142)에 의해 전력을 공급받을 수 있거나, 페이스플레이트(112)는 접지에 커플링될 수 있다.
[0026] 절연 부재(111)는 페이스플레이트(112)와 접촉할 수 있다. 대안적으로, 절연 부재(111)는, 예컨대 세라믹 스페이서에 의해 페이스플레이트(112)로부터 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 절연 부재(111)는 절연 링(110)과 페이스플레이트(112) 사이에 포지셔닝된 반경방향 연장 립(radially extending lip)(204)을 포함한다. 립(204)은 프로세싱 볼륨(120) 내에 절연 부재(111)를 유지한다. 다른 실시예들에서, 절연 부재(111)는, 예컨대 패스너들을 사용하여 덮개 조립체(106)의 페이스플레이트(112) 또는 다른 부분에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 절연 부재(111)는 프로세스 챔버(100) 내에서의 절연 부재(111)의 포지션을 유지하기 위해 프로세스 챔버(100)의 다른 부분 상에 놓일 수 있다.
[0027] 전극(108)은 전력 공급부(128)에 커플링될 수 있다. 전력 공급부(128)는 전력 신호로 전극(108)을 구동시킬 수 있다. 전력 신호는 RF 소스 또는 DC 소스를 포함할 수 있다. 전력 신호는 조정가능할 수 있다. 예컨대, 전력 신호의 전압의 크기 및/또는 전압의 부호가 변화될 수 있다. 추가로, 전력 신호의 전압은 포지티브 또는 네거티브일 수 있다.
[0028] 전극(122)은 기판 지지부(104)의 일부이다. 전극(122)은 기판 지지부(104) 내에 매립되거나(embedded), 또는 기판 지지부(104)의 표면에 커플링된다. 전극(122)은 플레이트, 천공된 플레이트, 메시, 와이어 스크린, 또는 임의의 다른 분산형 어레인지먼트일 수 있다. 추가로, 전극(122)은 기판 지지부(104)의 샤프트(144)에 배치된 도관, 예컨대 케이블에 의해 전력 공급부(136)에 커플링된다.
[0029] 전력 공급부(136)는 가변 커패시터일 수 있는 전자 제어기 및 전자 센서를 포함한다. 전자 센서는 전압 또는 전류 센서일 수 있고, 프로세싱 볼륨(120)에서의 플라즈마 조건들에 대한 추가적인 제어를 제공하기 위해 전력 공급부(136)의 전자 제어기에 커플링될 수 있다. 전력 공급부(136)는, 펄스형 DC 신호, 펄스형 RF 신호 및 접지 전압(또는 임의의 다른 일정한 전압) 신호 중 하나로 전극(122)을 구동시켜 프로세싱 볼륨(120)에 플라즈마를 생성한다. 추가로, 전극(122)은 프로세싱 볼륨(120)에 용량성-커플링 플라즈마를 생성하기 위해 페이스플레이트(112)와 상이하게(예컨대, 반대로) 구동될 수 있다. 예컨대, 페이스플레이트(112) 및 전극(122) 중 하나는 펄스형 RF 신호로 구동되고, 페이스플레이트(112) 및 전극(122) 중 다른 하나는 접지 전압 신호로 구동된다. 전력 공급부들(142 및 136)은 전력 공급 시스템을 형성하도록 결합될 수 있다. 전력 공급 시스템은 전력 공급부들(142 및 136) 및 다른 전력 공급부들을 포함할 수 있다.
[0030] 바이어스 전극 및/또는 정전 척킹 전극일 수 있는 전극(124)은 기판 지지부(104)의 일부이다. 전극(124)은 기판 지지부(104) 내에 매립되거나, 또는 기판 지지부(104)에 커플링된다. 추가로, 전극(124)은 전력 공급부(150)에 커플링된다. 예컨대, 전극(124)은 임피던스 매칭 회로일 수 있는 필터를 통해 전력 공급부(150)에 커플링된다. 전력 공급부(150)는 DC 전력, 펄스형 DC 전력, RF 전력, 펄스형 RF 전력 중 하나 이상을 제공한다.
[0031] 동작 시에, 프로세스 챔버(100)는 프로세싱 볼륨(120) 내의 플라즈마 조건들의 실시간 제어를 제공할 수 있다. 기판(105)은 기판 지지부(104) 상에 포지셔닝되고, 프로세스 가스들은 임의의 원하는 유동 계획에 따라 가스 공급부(160)로부터의 유입구(114)를 사용하여 덮개 조립체(106)를 통해 유동된다. 가스들은 배출구(152)를 통해 프로세스 챔버(100)에서 빠져나간다. 예컨대, 진공 펌프가 배출구(152)에 커플링될 수 있다.
[0032] 도 1의 실시예는, 절연 링(110), 전극(108) 및 절연 부재(111)를 포함하는 덮개 조립체(106)를 예시하지만, 전극(108) 및 절연 링(110)이 생략될 수 있다는 것이 고려된다.
[0033] 도 2a는 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세스 챔버(100)의 부분(106)의 개략적인 단면도이다. 절연 부재(111)는 표면(202), 표면(203), 및 립(204)을 포함한다. 표면(203)은 전극(108) 및 절연 링(110)을 향하고, 예컨대 표면(203)은 반경방향 외측으로 배향된다. 추가로, 표면(203)은 전극(108) 및 절연 링(110)과 접촉하지 않아서, 표면(203)과 전극(108)과 절연 링(110) 사이에 작고 균일한 갭이 형성된다. 표면(202)은 프로세싱 볼륨(120)을 향하고, 예컨대 표면(202)은 반경방향 내측으로 배향된다. 표면(203)과 전극(108) 및 절연 링(110) 사이의 갭은 약 1 ㎜ 미만이다. 추가로, 표면(203)과 전극(108) 및 절연 링(110) 사이의 갭은 약 0.5 ㎜ 미만일 수 있다. 예컨대, 갭은 약 0.1 ㎜ 내지 약 0.5 ㎜일 수 있다. 일 실시예에서, 표면(203)과 전극(108) 및 절연 링(110) 사이의 갭은 생략되고, 표면(203)은 전극(108) 및 절연 링(110)과 접촉한다. 표면(203)과 전극(108) 및 절연 링(110) 사이의 갭은 프로세싱 동안의 열 팽창을 수용한다. 표면(203)과 전극(108) 및 절연 링(110) 사이의 갭의 크기는 프로세싱 가스들이 전극(108) 및 절연 링(110)과 접촉하는 것을 완화시켜, 전극(108) 및 절연 링(110) 상의 재료들의 증착으로 인해 발생할 수 있는 아킹을 완화시킨다. 그러한 방식으로, 절연 부재(111)는 증착 차폐부로서 기능한다.
[0034] 절연 부재(111)의 립(204)은 절연 링(110)과 페이스플레이트(112) 사이에 포지셔닝된다. 립(204)은 프로세스 챔버(100)의 프로세싱 볼륨(120) 내에 절연 부재(111)를 유지하는 것을 돕는다. 하나 이상의 실시예들에서, 립(204)은 생략될 수 있다. 다른 예에서, 립(204)은 그 상부 또는 하부 표면들 상에 하나 이상의 돌출부들을 포함할 수 있다. 돌출부들은 절연 링의 상부 표면 및/또는 페이스플레이트(112)의 하부 표면에 형성된 대응하는 리세스들과 인덱싱될 수 있다.
[0035] 도 2b는 절연 부재(111)의 평면도이다. 도 2b에 예시된 바와 같이, 절연 부재(111)는 원형 형상을 갖고, 립을 갖는 실린더를 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 절연 부재(111)는 절연 부재(111)의 둘레를 따라 포지셔닝된 립(204)을 포함한다. 립(204)은 평면에 배치된 링-형상 부재이다. 립(204)은 프로세스 챔버(100) 내에 절연 부재(111)를 고정시키는 데 활용된다. 예컨대, 절연 부재(111)의 립(204)은 절연 링(110)(또는 절연 링을 생략한 실시예들에서는 전극(108))과 페이스플레이트(112) 사이에 포지셔닝된다. 립(204)은 절연 부재(111)의 실린더(205)의 원위 단부에서 실린더로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 립(204)은 실린더(예컨대, 실린더의 측벽 또는 축방향 중심선)에 대해 직각으로 포지셔닝된다.
[0036] 기판 프로세싱 동안, 전극(108) 및 절연 링(110), 및 전극(108)과 절연 링(110) 사이의 갭 대신에 절연 부재(111)의 표면(202) 상에 재료 증착이 발생한다. 따라서, 전극(108)과 절연 링(110) 사이에 증착되는 재료의 축적이 감소되어, 전극(108)과 절연 링(110) 사이의 갭에 걸쳐 전기장이 아크를 발생시키고 방전될 확률이 감소된다. 절연 부재(111)는 프로세싱 볼륨(120) 내의 프로세스 가스들 및 열적 변화들로부터 전극(108) 및 절연 링(110)을 보호한다. 추가적으로, 표면(202)은, 표면(202) 상에서 발생하는 임의의 재료 증착이 균일하고 세정 사이클 동안 제거될 수 있도록 평활하다. 표면(202)은, 증착되는 재료의 축적이 표면(202)에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 평활할 수 있다. 표면(202)은 적어도 약 8 Ra의 조도(roughness)를 갖는다. 추가적으로, 표면(202)은 약 250 Ra 미만의 조도를 갖는다. 따라서, 절연 부재(111) 상의 상이한 지점들 사이의 국부적인 높은 전기장들의 증가는 발생하지 않는다. 표면(202)은 연속적이다. 전극(108) 및 절연 링(110) 대신에 절연 부재(111) 상에서 임의의 증착이 발생하기 때문에, 대응하는 전기장의 증가가 완화되어, 프로세싱 챔버 내의 아킹이 감소된다. 추가적으로, 표면들(202 및 203)은, 표면들(202 및 203) 사이의 거리가 절연 부재(111) 전체에 걸쳐 실질적으로 동일하도록, 적어도 실질적으로 서로 동심이다.
[0037] 절연 부재(111)의 높이(210)는, 전극(108)의 높이(214)와 절연 링(110)의 높이(212)의 조합과 적어도 동일하다. 대안적으로, 절연 부재(111)의 높이(210)는 높이들(212 및 214)의 조합보다 더 높을 수 있다. 그러한 예에서, 절연 부재(111)는 라이너(101)와 적어도 부분적으로 중첩하고, 그에 따라, 전극(108)의 최하부 표면과 절연 부재(111)의 최하부 표면은 동일 평면에 있지 않다. 절연 부재(111)의 높이는 약 10 ㎜ 내지 약 120 ㎜의 범위이다. 대안적으로, 절연 부재(111)의 높이는 약 10 ㎜ 미만 또는 약 120 ㎜ 초과이다. 추가로, 높이들(212 및 214)은 서로 유사할 수 있거나, 높이들(212 및 214) 중 하나가 높이들(212 및 214) 중 다른 하나보다 더 높을 수 있다. 추가적으로, 절연 부재(111)의 폭(220)은 약 1 ㎜ 내지 약 7 ㎜의 범위이다. 대안적으로, 절연 부재(111)의 폭은 약 1 ㎜ 미만 또는 약 7 ㎜ 초과일 수 있다.
[0038] 절연 부재(111)는 라이너(101)로부터 일정 거리(예컨대, 수직 및/또는 수평 거리)에 포지셔닝된다. 예컨대, 거리는 약 1 ㎜ 미만일 수 있다. 대안적으로, 라이너(101)의 두께 및 포지셔닝에 따라, 거리는 약 1 ㎜ 초과일 수 있다.
[0039] 라이너(101)는 표면(230) 및 표면(232)을 포함한다. 표면들(230 및 232)은 서로 동심이다. 예컨대, 표면들(230 및 232) 사이의 거리는 라이너(101) 전체에 걸쳐 실질적으로 동일할 수 있다. 추가로, 라이너(101)의 폭(예컨대, 230과 232 사이의 거리)은 절연 부재(111)의 폭(220)보다 더 클 수 있다.
[0040] 도 3은 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세스 챔버(300)의 개략적인 단면도이다. 프로세스 챔버(300)는 프로세스 챔버(100)와 유사하게 구성되지만, 덮개 조립체(106)는 전극(108) 및 절연 링(110)을 포함하는 한편, 덮개 조립체(306)는 절연 링(110), 전극(108) 및 절연 링(310)을 포함한다. 대안적으로, 덮개 조립체(306)는 추가적인 전극들(108)을 포함할 수 있다. 추가로, 덮개 조립체(306)는 하나 이상의 절연 링들(110), 하나 이상의 절연 링들(310) 및/또는 하나 이상의 전극들(108)을 포함할 수 있다.
[0041] 유전체 재료, 이를테면, 세라믹 또는 금속 산화물, 예컨대 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물인 절연 링(310)은 전극(108)과 접촉하고, 전극(108)을 챔버 바디(102)로부터 전기적으로 그리고 열적으로 분리한다. 추가로, 절연 링(310)은 전극(108)과 챔버 바디(102) 사이에 배치된다.
[0042] 도 3의 절연 부재(311)는 절연 부재(111)와 유사하게 구성된다. 절연 부재(311)는 절연 링(110), 전극(108), 및 절연 링(310)과 프로세싱 볼륨(120) 사이에 포지셔닝된다. 추가로, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같이, 절연 부재(311)는 절연 링들(110, 310) 및 전극(108), 및 절연 링들(110, 310) 중 임의의 것과 전극(108) 사이의(상대적인 접촉 표면들에서의) 갭 각각을 프로세싱 볼륨(120) 내의 프로세스 가스들 및 열적 변화들의 영향들로부터 보호한다. 예컨대, 절연 링들(110 및 310) 및 전극(108)(또는 이들 사이의 계면들에서의 갭들) 대신에 절연 부재(311) 상에서 임의의 재료 증착이 발생한다. 도 3의 예에서, 절연 부재(311)는 적어도, 절연 링들(110, 310)과 전극(108)의 조합된 높이에 걸쳐 있다.
[0043] 도 4는 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세스 챔버(300)의 부분(306)의 개략적인 단면도이다. 절연 부재(311)는 표면(402) 및 표면(403)을 포함한다. 표면(403)은 전극(108) 및 절연 링들(110 및 310)을 향한다. 절연 부재(111)와 유사하게, 절연 부재(311)는 절연 부재(311)의 실린더(205)의 원위 단부에서 실린더(205)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 립(204)을 포함한다. 추가로, 표면(403)은 전극(108) 및 절연 링들(110, 310)과 접촉하지 않아서, 절연 링들(110, 310) 및 전극(108)과 표면(403) 사이에 약 1 ㎜ 미만의 작은 갭이 형성된다. 일 실시예에서, 표면(403)은 전극(108) 및 절연 링들(110, 310)과 접촉하고, 갭은 생략된다. 갭을 생략하는 것은 추가로, 프로세싱 가스들이 전극(108) 및 절연 링들(110, 310)과 접촉하는 것을 방지하여, 전극(108) 및 절연 링들(110, 310) 상의 증착 재료들을 완화시킬 수 있다. 추가적으로, 표면(402)은 프로세싱 볼륨(120)을 향한다. 기판 프로세싱 동안, 전극(108) 및 절연 링들(110 및 310), 및 이들 사이의 임의의 갭들 대신에 절연 부재(311)의 표면(402) 상에서 재료 증착이 발생한다. 따라서, 절연 부재(311)는 전극(108) 및 절연 링들(110 및 310) 및 이들 사이의 임의의 대응하는 갭들을 프로세싱 볼륨(120) 내의 프로세스 가스들 및 열적 변화들로부터 보호한다. 절연 부재(311)의 높이(410)는, 전극(108)의 높이(414)와 절연 링(110)의 높이(412)와 절연 링(310)의 높이(416)의 조합과 적어도 동일하다. 대안적으로, 절연 부재(311)의 높이(410)는 높이들(412, 414 및 416)의 조합보다 더 높을 수 있다. 추가로, 높이들(412, 414 및 416)은 유사할 수 있거나, 높이들(412, 414 및 416) 중 하나 이상이 높이들(412, 414 및 416) 중 다른 하나보다 더 높을 수 있다.
[0044] 덮개 조립체의 전극 및 절연 링과 프로세싱 볼륨 사이에 절연 부재가 포지셔닝된 덮개 조립체를 갖는 프로세싱 시스템이 개시된다. 개시된 프로세싱 시스템은 전극, 절연 링, 및 전극과 절연 링 사이의 갭 상의 재료 축적 감소를 겪는다. 따라서, 프로세싱 시스템의 프로세스 챔버 내에서 아킹이 발생할 확률이 감소되어, 프로세싱 시스템의 다운타임이 감소되고, 프로세싱 시스템의 생산 레이트가 증가된다. 추가로, 전극, 절연 링, 및 전극과 절연 링 사이의 갭 상에 증착되는 재료의 두께를 감소시킴으로써, 대응하는 프로세싱 시스템의 증착 능력이 증가된다.
[0045] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 프로세스 챔버로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디에 포지셔닝된 기판 지지부; 및
    상기 챔버 바디 위에 로케이팅되고 상기 챔버 바디 내에 프로세싱 볼륨을 정의하는 덮개 조립체를 포함하며,
    상기 덮개 조립체는,
    페이스플레이트;
    상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 로케이팅된 전극; 및
    상기 전극으로부터 반경방향 내측에, 상기 전극과 상기 프로세싱 볼륨 사이에, 그리고 상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 절연 부재를 포함하는,
    프로세스 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는,
    상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 절연 링을 더 포함하는,
    프로세스 챔버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 추가로, 상기 절연 링과 상기 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝되는,
    프로세스 챔버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 챔버 바디의 표면 상에 포지셔닝된 라이너를 더 포함하며,
    상기 절연 부재는 상기 라이너로부터 분리되는,
    프로세스 챔버.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 세라믹을 포함하는,
    프로세스 챔버.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 연속적인 링을 포함하는,
    프로세스 챔버.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 부재의 두께는 약 1 ㎜ 내지 약 7 ㎜의 범위인,
    프로세스 챔버.
  8. 프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체로서,
    페이스플레이트;
    상기 페이스플레이트와 상기 프로세싱 시스템의 챔버 바디 사이에 배치된 전극; 및
    상기 전극으로부터 반경방향 내측에 포지셔닝된 절연 부재를 포함하는,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 페이스플레이트와 상기 전극 사이에 배치된 절연 링을 더 포함하는,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 추가로, 상기 절연 링으로부터 반경방향 내측에 포지셔닝되고, 그리고 일정 갭만큼 상기 전극 및 상기 절연 링으로부터 분리되는,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 세라믹을 포함하는,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 연속적인 링을 포함하는,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 절연 부재의 두께는 약 1 ㎜ 내지 약 7 ㎜의 범위인,
    프로세싱 시스템을 위한 덮개 조립체.
  14. 프로세스 챔버로서,
    챔버 바디;
    상기 챔버 바디에 로케이팅된 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는 제1 전극을 포함함 ―; 및
    상기 챔버 바디 위에 포지셔닝되고 상기 챔버 바디 내에 프로세싱 볼륨을 정의하는 덮개 조립체를 포함하며,
    상기 덮개 조립체는,
    페이스플레이트;
    상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 제2 전극; 및
    상기 제2 전극으로부터 반경방향 내측에, 상기 제2 전극과 상기 프로세싱 볼륨 사이에, 그리고 상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 절연 부재를 포함하는,
    프로세스 챔버.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 덮개 조립체는,
    상기 페이스플레이트와 상기 챔버 바디 사이에 포지셔닝된 절연 링을 더 포함하며,
    상기 절연 부재는 추가로, 상기 절연 링과 상기 프로세싱 볼륨 사이에 포지셔닝되는,
    프로세스 챔버.
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