KR20220035841A - 플라즈마 장치용 서셉터 어셈블리 - Google Patents

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KR20220035841A
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susceptor
reactor system
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KR1020210118624A
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샘 김
고지 다나카
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

반응기 시스템용 서셉터 어셈블리는 다양한 플라즈마 제어 이점을 제공할 수 있다. 서셉터 어셈블리는, 다양한 구현예에 따라 몸체, 히터 요소, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함한다. 몸체는 상단 표면, 측부 표면, 및 하단 표면을 가질 수 있으며, 상단 표면은 기판 지지 표면이다. 히터 요소는 몸체 내에 내장될 수 있다. 제1 및 제2 전극은 또한 서셉터 어셈블리의 몸체 내에 내장될 수 있으며, 제1 전극은 히터 요소와 몸체의 상단 표면 사이에 배치된다. 제2 전극은 일반적으로 측부 표면 및 하단 표면 중 적어도 하나에 근접하게 배치될 수 있다.

Description

플라즈마 장치를 위한 서셉터 어셈블리{SUSCEPTOR ASSEMBLY FOR PLASMA APPARATUS}
본 개시는, 일반적으로 서셉터 어셈블리를 갖는 반도체 처리 또는 반응기 시스템, 특히 플라즈마 제어를 용이하게 하는 서셉터 어셈블리를 갖는 용량성 결합 반응기 시스템에 관한 것이다.
(예를 들어, 반도체 기판 위에 다양한 재료 층을 증착하는) 반응 챔버가 그 안의 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판은 반응 챔버 내부의 서셉터 상에 배치될 수 있고, 기판 및/또는 서셉터는 원하는 온도 설정점으로 가열될 수 있다. 예시적인 기판 처리 공정에서, 하나 이상의 반응물 가스는 가열된 기판 위를 지나갈 수 있어서 기판 표면 상에 재료의 박막을 증착시킨다. 후속하는 증착, 도핑, 리소그라피, 에칭 및 기타 공정들 내내, 이들 층은 집적 회로 내에서 만들어질 수 있다.
반도체 처리는 종종 플라즈마 처리(예, 플라즈마 세정, 플라즈마 에칭 또는 플라즈마 강화 증착)를 포함한다. 플라즈마 처리는 일반적으로 하나 이상의 반응물 가스의 플라즈마를 생성하는 것을 포함하며, 플라즈마는 세정, 막 증착 및/또는 에칭을 용이하게 한다. 그러나, 종래의 플라즈마 장치는 종종 반응 챔버 내의 원하지 않는 위치에서 기생 플라즈마의 의도하지 않은 생성을 초래한다. 이러한 기생 플라즈마는 증착된 막의 두께 균일성 감소 및/또는 반응기의 표면/벽 상의 막 잔류물 증착과 같은 다양한 악영향을 가질 수 있다.
본 발명의 내용은 선정된 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이들 개념은 하기의 본 발명의 예시적 구현예의 상세한 설명에 더 상세하게 기재되어 있다. 본 발명의 내용은 청구된 요지의 주된 특징 또는 필수적인 특징을 구분하려는 의도가 아니며 청구된 요지의 범주를 제한하기 위해 사용하려는 의도 또한 아니다.
다양한 구현예에 따라, 반응기 시스템용 서셉터 어셈블리가 본원에 개시된다. 서셉터 어셈블리는, 다양한 구현예에 따라 몸체, 히터 요소, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함한다. 몸체는 상단 표면, 측부 표면, 및 하단 표면을 가질 수 있으며, 상단 표면은 기판 지지 표면이다. 히터 요소는 몸체 내에 내장될 수 있다. 제1 및 제2 전극은 또한 서셉터 어셈블리의 몸체 내에 내장될 수 있으며, 제1 전극은 히터 요소와 몸체의 상단 표면 사이에 배치된다. 제2 전극은 일반적으로 측부 표면 및 하단 표면 중 적어도 하나에 근접하게 배치될 수 있다.
다양한 구현예에서, 제2 전극은 메시 재료를 포함한다. 서셉터 어셈블리 몸체의 벌크 재료는 세라믹 재료일 수 있다. 다양한 구현예에 따라, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극이 상기 상단 표면 위에 처리 플라즈마를 작동 가능하게 생성하도록 구성되는 동안에, 상기 측부 표면 및 하단 표면 중 적어도 하나 주위에 기생 플라즈마를 억제하기 위해 전기적으로 접지되도록 구성된다. 상기 제2 전극은, 상기 히터 요소가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되도록, 상기 하단 표면에 근접하게 연장될 수 있다.
또한, 다양한 구현예에 따라, 용량 결합 플라즈마 구성을 포함하는 반응기 시스템이 본원에 개시된다. 반응기 시스템은 서셉터 어셈블리 및 하우징을 포함할 수 있다. 서셉터 어셈블리는 전술한 특징부를 포함할 수 있고, 하우징은 상부 및 하부를 포함할 수 있다. 하우징은, 또한 서셉터 어셈블리가 그 안에 배치되는 챔버를 정의할 수 있다. 상기 서셉터 어셈블리의 몸체는 일반적으로, 상기 하우징의 상부와 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 사이에 정의되는 상부 챔버, 및 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면과 상기 하우징의 하부 사이에 정의되는 하부 챔버로 분할할 수 있다. 반응기 시스템은, 또한 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 위에 배치되는 제3 전극을 포함할 수 있다.
반응기 시스템은, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 중 하나와 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 중 다른 하나와 전기적 접지되는 RF 발생기를 추가로 포함할 수 있고, 이에 의해 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 위에 처리 플라즈마를 생성한다. 다양한 구현예에 따라, 상기 제2 전극은 상기 측부 표면 및 상기 하단 표면 중 적어도 하나 주위에서 기생 플라즈마를 작동 가능하게 억제하도록 전기적 접지된다. 제3 전극은 하우징의 하부로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 다양한 구현예에서, 상기 RF 발생기는 제1 RF 발생기이고, 상기 반응기 시스템은 제2 RF 발생기를 추가로 포함한다. 상기 제1 전극은 제1 구역과 제2 구역을 포함할 수 있고, 상기 제1 RF 발생기는 상기 제1 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합될 수 있고, 상기 제2 RF 발생기는 상기 제2 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합될 수 있다.
다양한 구현예에서, 상기 제2 전극은, 상기 히터 요소가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되도록, 상기 하단 표면에 근접하게 연장된다. 이러한 구성에서, 반응기 시스템은, 상기 제2 전극에 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되는 RF 발생기를 추가로 포함하고, 상기 하우징의 하부는 전기적으로 접지됨으로써, 상기 제2 전극과 상기 하우징의 하부 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성한다. 다양한 구현예에서, 상기 RF 발생기는 제1 RF 발생기이고, 상기 반응기 시스템은 제2 RF 발생기를 추가로 포함한다. 제2 전극은 다양한 구현예에 따라, 제1 구역 및 제2 구역을 포함한다. 다양한 구현예에 따라, 상기 제1 RF 발생기는 상기 제1 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고, 상기 제2 RF 발생기는 상기 제2 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합된다.
다양한 구현예에서, 상기 반응기 시스템은, 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 상기 하부 챔버 내에 배치된 금속 플레이트를 추가로 포함하되, 상기 금속 플레이트는 상기 하우징의 하부로부터 전기적 절연되는 제4 전극을 포함한다. 세라믹 절연체는 금속 플레이트와 하우징의 하부 사이에 배치될 수 있다. 반응기 시스템은, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 중 하나와 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 중 다른 하나와 전기적 접지되는 RF 발생기를 추가로 포함할 수 있고, 이에 의해 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성한다. 상기 금속 플레이트는 돌출 표면, 압출 표면, 및 원뿔형 압출 표면 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 서셉터 어셈블리의 벌크 재료는 금속(예, 금속 재료)이다.
또한, 다양한 구현예에 따라, 용량성 결합 플라즈마 장치가 본원에 개시된다. 용량성 결합 플라즈마 장치는, 위에 소개된 바와 같이, 서셉터 어셈블리, 하우징, 및 제3 전극을 포함할 수 있다. 용량성 결합 플라즈마 장치는, 상기 제2 전극에 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되는 RF 발생기를 추가로 포함할 수 있고, 상기 하우징의 하부는 전기적으로 접지됨으로써, 상기 제2 전극과 상기 하우징의 하부 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성한다.
본 개시 및 종래 기술에 대해 달성된 장점을 요약하기 위한 목적으로, 본 개시의 특정 목표 및 장점이 본원에 전술되어 있다. 물론, 이러한 모든 목적 및 이점이 본 개시의 임의의 특정 구현예에 따라 반드시 달성되는 것이 아니라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 예들 들어 당업자는, 본원에 개시된 구현예는, 본원에 교시 또는 제안될 수 있는 다른 목적들 또는 장점들을 반드시 달성하지 않고서, 본원에 교시되거나 제시된 바와 같은 하나의 장점 또는 여러 장점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
이들 구현예 모두는 본 개시의 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 본 개시는 논의된 임의의 특정 구현예(들)에 제한되지 않으며, 이들 및 다른 구현예는 첨부된 도면을 참조하는 특정 구현예의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 분명해질 것이다.
본 명세서는 본 개시의 구현예로 간주되는 것을 특별히 지적하고 명백하게 주장하는 청구범위로 결론을 내지만, 본 개시의 구현예의 장점은 첨부한 도면과 관련하여 읽을 때 본 개시의 구현예의 특정 예의 설명으로부터 더욱 쉽게 확인될 수 있다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소 번호를 갖는 요소는 동일한 것으로 의도된다.
도 1은 다양한 구현예에 따른 예시적인 반응기 시스템의 개략도이다.
도 2a는 다양한 구현예에 따라, 하부 위치에 배치된 서셉터를 갖는 예시적인 반응 챔버의 개략도이다.
도 2b는 다양한 구현예에 따라, 하부 위치에 배치된 서셉터를 갖는 예시적인 반응 챔버의 개략도이다.
도 3a는 다양한 구현예에 따라, 히터 요소 및 전극을 갖는 서셉터 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리 및 용량성 결합 플라즈마 구성을 갖는 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 4a는 다양한 구현예에 따라, 히터 요소, 제1 전극, 및 제2 전극을 갖는 서셉터 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 4b는 다양한 구현예에 따라, 히터 요소, 제1 전극, 및 제2 전극을 갖는 서셉터 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 5a는 다양한 구현예에 따라, 기생 플라즈마를 작동 가능하게 억제하도록 구성된 제2 전극을 갖는 서셉터 어셈블리를 포함한 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 5b는 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리 아래에 플라즈마를 생성하기 위한 용량성 결합 플라즈마 구성 및 서셉터 어셈블리를 포함하는 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 6은 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리 아래에 플라즈마를 생성하기 위한 용량성 결합 플라즈마 구성, 금속 플레이트, 및 서셉터 어셈블리를 포함하는 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 7a, 7b 및 7c는 다양한 구현예에 따라, 반응기 시스템의 금속 플레이트의 다양한 구현예의 다양한 표면 특징부의 개략적인 단면도이다.
도 8은 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리 아래에 다중 구역 플라즈마를 생성하기 위한 다중-구역 용량성 결합 플라즈마 구성 및 서셉터 어셈블리를 포함하는 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 9는 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리 위에 다중 구역 플라즈마를 생성하기 위한 다중-구역 용량성 결합 플라즈마 구성 및 서셉터 어셈블리를 포함하는 반응기 시스템의 개략적인 단면도이다.
특정 구현예 및 실시예가 아래에 개시되었지만, 당업자는 본 개시가 구체적으로 개시된 구현예 및/또는 본 개시의 용도 및 이들의 명백한 변형물 및 균등물을 넘어 확장된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 범주는 본원에 설명된 특정 구현예에 의해 제한되지 않도록 의도된다.
본원에 제시된 예시는 임의의 특정한 재료, 장치, 구조, 또는 소자의 실제 뷰를 의도하려 하는 것은 아니며, 단지 본 개시의 구현예를 설명하기 위해 사용되는 표현이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기판"은, 사용될 수 있는, 또는 그 위에 소자, 회로, 또는 막이 형성될 수 있는, 임의의 하부 재료 또는 재료들을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "원자층 증착"(ALD)은 기상 증착 공정을 지칭할 수 있고, 여기서 증착 사이클은, 바람직하게는 복수의 연속 증착 사이클은 공정 챔버에서 수행된다. 일반적으로, 각각의 사이클 중에 전구체는 증착 표면(예, 기판 표면, 또는 이전 ALD 사이클로부터의 물질과 같은 이전에 증착된 하부 표면)에 화학 흡착되고, 추가적인 전구체와 쉽게 반응하지 않는(즉, 자기 제한적 반응) 단층 또는 서브 단층을 형성한다. 그 후 필요한 경우, 증착 표면 상에서 화학 흡착된 전구체를 원하는 재료로 전환시키는 용도로, 반응물(예를 들어, 다른 전구체 또는 반응 가스)이 후속해서 공정 챔버에 유입될 수 있다. 일반적으로, 이러한 반응물은 전구체와 더 반응할 수 있다. 각각의 사이클 중에 공정 챔버로부터 과잉의 전구체를 제거하고/하거나, 화학 흡착된 전구체의 변환 후 공정 챔버로부터 과잉의 반응물 및/또는 반응 부산물을 제거하기 위해 퍼지 단계들이 더 활용될 수도 있다. 추가로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "원자층 증착"은 전구체 조성물(들), 반응 가스, 및 퍼지(예, 불활성 캐리어) 가스의 교번 펄스로 수행되는 경우, "화학 기상 원자층 증착", "원자층 에피택시" (ALE), 분자 빔 에피택시(MBE), 가스 공급원 MBE, 또는 유기금속 MBE, 및 화학적 빔 에피택시와 같은 관련 용어들에 의해 지정된 공정을 포함하는 것을 또한 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "화학 기상 증착(CVD)"은 원하는 증착을 생성시키기 위해 기판의 표면 상에서 반응 및/또는 분해되는 하나 이상의 휘발성 전구체에 기판이 노출되는 임의의 공정을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "막" 및 "박막"은 본원에 개시된 방법에 의해 증착된 임의의 연속적인 또는 비연속적인 구조 및 재료를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "막" 및 "박막"은 2D 재료, 나노막대, 나노튜브, 또는 나노입자 또는 심지어는 부분 또는 전체 분자층 또는 부분 또는 전체 원자층 또는 원자 및/또는 분자 클러스터를 포함할 수 있다. "막" 및 "박막"은 핀홀을 포함하는 재료 또는 층을 포함할 수 있지만, 여전히 적어도 부분적으로 연속적일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "오염물"은 반응 챔버에 배치된 기판의 순도에 영향을 끼칠 수 있는, 반응 챔버 내에 배치된 원하지 않는 임의의 물질을 지칭할 수 있다. "오염물"이라는 용어는, 반응 챔버 내에 배치된 불필요한 증착물, 금속 및 비금속 입자, 불순물, 기생 플라즈마 및 폐기물을 지칭할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다양한 구현예에 따라, 플라즈마 제어를 용이하게 하도록 일반적으로 구성되는 반응기 시스템의 서셉터 어셈블리가 본원에 개시된다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템은 플라즈마 장치이고, 서셉터 어셈블리는 반응 챔버 내에서 기생 플라즈마를 억제하기 위해 플라즈마 생성에 영향을 미치는 하나 이상의 전극을 포함한다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 용어 "기생 플라즈마"는 기판 처리에 악영향을 미치는 플라즈마를 지칭한다. 예를 들어, "기생 플라즈마"는 서셉터의 아래 또는 측면과 같이, 반응 챔버 내의 원하지 않는 위치 또는 영역에서 생성된 플라즈마를 지칭할 수 있다. 다양한 구현예에서, 본원에 개시된 서셉터 어셈블리 및 이와 연관된 반응기 시스템은 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 용량성 결합 플라즈마의 제어를 용이하게 하도록 일반적으로 구성된다.
ALD, CVD 및/또는 기타에 사용되는 반응기 시스템은, 기판 표면 상에 재료를 증착 및 에칭하는 것을 포함하는 다양한 응용에 사용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 도 1을 참조하여, 반응기 시스템(50)은 반응 챔버(4), 공정 처리 중에 기판(30)을 유지하기 위한 서셉터(6), 하나 이상의 반응물을 기판(30)의 표면에 분배하기 위한 유체 분배 시스템(8)(예, 샤워헤드), 하나 이상의 반응물 공급원(10, 12), 및/또는 라인(16 내지 20) 및 밸브 또는 제어기(22 내지 26)를 통해 반응 챔버(4)에 유체 결합되는 캐리어 및/또는 퍼지 가스 공급원(14)을 포함할 수 있다. 시스템(50)은 또한 반응 챔버(4)에 유체 결합된 진공원(28)을 포함할 수 있다.
아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 본 개시의 구현예와 다양한 세부 사항은 ALD, CVD, 금속유기 화학 기상 증착(MOCVD), 분자 빔 에피탁시(MBE) 및 물리 기상 증착(PVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 및 플라즈마 에칭을 포함하나 이에 제한되지 않는 다수의 증착 공정을 위해 구성된 반응 챔버에서 활용될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시의 구현예는 반응성 전구체로 기판을 처리하도록 구성된 반응 챔버에서 활용될 수도 있으며, 예를 들어 반응성 이온 에칭(RIE), 용량성 결합 플라즈마 에칭(CCP) 및 전자 싸이클로트론 공명 에칭(ECR)과 같은 에칭 공정을 포함할 수도 있다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템은, 플라즈마를 생성하기 위해 반응 챔버 내의 분위기에 무선 주파수(RF) 전력을 인가하는 것을 이용하는, 용량성 결합 플라즈마 구성과 같은 플라즈마 구성을 갖는다. 따라서, 반응기 시스템은 용량성 결합 플라즈마 반응기(본원에서는 용량성 결합 플라즈마 장치로도 지칭됨)일 수 있고, 도 3b를 참조하여 아래에 더욱 상세히 설명되는 바와 같다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 구현예는 반응기 시스템(100) 내의 기판을 처리하기 위해 이용될 수 있는 반응기 시스템 및 방법을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(100)은 기판을 처리하기 위한 반응 챔버(110)를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응 챔버(110)는 하나 이상의 기판을 처리하도록 구성될 수 있는 반응 공간(112)(즉, 상부 챔버) 및/또는 하부 챔버 공간(114)(즉, 하부 챔버)을 포함할 수 있다. 하부 챔버 공간(114)은, 반응 챔버로부터 기판을 로딩 및 언로딩하고/하거나 하부 챔버 공간(114)과 반응 공간(112) 사이에 압력 차이를 제공하도록 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 반응 공간(112) 및 하부 챔버 공간(114)은 반응 챔버(110) 내에 배치된 서셉터(130)에 의해 분리될 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응 공간(112) 및 하부 챔버 공간(114)은 실질적으로 서로 유체 분리되거나 분리될 수 있다. 예를 들어, 서셉터(130)는, 서셉터(130)의 서셉터 외부 에지(132)에 근접하여 배치된 반응 챔버(110)의 챔버 측벽(111)과 서셉터(130) 사이에 (즉, 적어도 유체 흐름을 제한한) 적어도 부분적인 밀봉부를 생성함으로써, 반응 공간(112) 및 하부 챔버 공간(114)을 유체적으로 분리할 수 있다. 즉, 서셉터(130)와 챔버 측벽(111) 사이의 공간(108)은 서셉터(130)와 챔버 측벽(111) 사이에 유체 이동이 거의 또는 전혀 없도록 최소화되거나 제거될 수 있다.
다양한 구현예에서, 서셉터(130)와 챔버 측벽(111) 사이의 유체 흐름을 방지하거나 감소시키기 위해, 하나 이상의 밀봉 부재(예, 밀봉 부재(129))는, 서셉터(130)로부터(예를 들어, 서셉터 외부 에지(132)로부터) 및/또는 반응 챔버(110)의 챔버 측벽(111)으로부터 다른 곳으로 연장되어, 서셉터(130)와 챔버(111) 사이에 (즉, 유체 흐름을 제한 또는 방지한) 적어도 부분적인 밀봉부를 생성할 수 있다. 하부 챔버 공간(114)으로부터의 반응 공간(112)의 적어도 부분적인 밀봉부는, 기판(150)의 공정 처리에 이용되는 전구체 가스 및/또는 다른 유체가 반응 챔버(110)의 하부 챔버 공간(114)으로 진입 및/또는 접촉하는 것을 방지하거나 감소시키기 위해 바람직할 수 있다. 예를 들어, 반응 공간에서 기판을 공정 처리하기 위해 활용되는 전구체 가스는, 하부 챔버 공간(114)과 접촉할 수 있는 부식성 증착 전구체를 포함할 수 있으며, 원하지 않는 증착물/오염물/입자를 생성하여 반응 공간(112)으로 재유입될 수 있음으로써, 반응 공간에 배치된 기판에 오염원을 제공한다.
다양한 구현예에서, 비록 서셉터(130)와 반응 챔버(110)의 챔버 측벽(111) 사이에서 연장된 밀봉 부재(129) 및/또는 반응 챔버(110)의 챔버 측벽(111)과 서셉터(130) 사이의 직접 접촉에 의해 형성된 적어도 부분적인 밀봉부가, 공간(108)을 통해 반응 공간(112)과 하부 챔버 공간(114) 사이의 유체 연통을 제한하거나 실질적으로 방지할 수 있지만, 소량의 전구체 가스가 확산에 의해 하부 챔버 공간(114)으로 진입하는 것이 여전히 가능할 수 있고, 이는 반응기 시스템의 반응 챔버의 하부 챔버에서 부식 가능성, 원치 않는 증착 및 오염 물질을 생성할 수 있다.
다양한 구현예에서, 서셉터(130)는 하나 이상의 핀 구멍(137)을 포함할 수 있다. 각각의 핀 구멍(137)은, 서셉터(130)의 상부 표면(예, 기판(150)이 공정 처리를 위해 배치될 수 있는 기판 지지 표면(135))으로부터 서셉터(130)의 하부 표면(136)까지, 서셉터(130)를 관통해 걸칠 수 있다. 서셉터 상부 표면(예, 기판 지지 표면(135))은 반응 챔버(110)의 반응 공간(112)에 근접한 서셉터(130)의 표면일 수 있다. 서셉터 하부 표면(136)은 반응 챔버(110)의 하부 챔버 공간(114)에 근접한 서셉터(130)의 표면일 수 있다. 핀 구멍(137) 내에 배치된 리프트 핀이 없는 경우, 반응 공간(112)과 하부 챔버 공간(114)은 핀 구멍(137)을 통해 서로 유체 연통할 수 있다. 즉, 핀 구멍(들)(137)은 반응 공간(112) 및 하부 챔버 공간(114)과 유체 연통할 수 있다.
리프트 핀(140)(또는 다른 유사한 객체)은 각각의 핀 구멍(137) 내에 배치될 수 있다. 각각의 리프트 핀은, 핀 구멍(137)에 배치될 때 핀 구멍(137)의 적어도 일부에 걸쳐 있도록 구성되는, 리프트 핀 몸체를 포함할 수 있다. 리프트 핀 몸체는 핀 구멍(137)의 단면 형상에 상보적인 단면 형상을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 각각의 리프트 핀 상단 표면은 기판(150)과 접촉하여 서셉터(130)에 대해 기판(150)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 리프트 핀(들)(140)은 기판(150)이 서셉터(130)에 대해 위 또는 아래로 이동시킬 수 있다(즉, 기판(150)과 서셉터(130) 사이의 공간을 증가시키거나 감소시킴). 리프트 핀 상에 기판을 배치하는 것은, 예를 들어 챔버 측벽 내의 개구(예 개구(98))를 통해 반응 챔버로부터 기판의 로딩 또는 언로딩을 용이하게 할 수 있다.
논의된 바와 같이, 기판(150) 및 서셉터(130)는 서로에 대해 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 다양한 구현예에서, 하나 이상의 리프트 핀(140)은, 기판(150)을 서셉터(130)로부터 분리시킬 수 있고 기판(150)을 서셉터(130)와 접촉하게(즉, 지지될 수 있도록) 배치시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 서셉터(130)는, 서셉터(130)가 기판(150)에 대해 이동하도록, 예를 들어 서셉터 엘리베이터(104)를 통해 위 또는 아래로 이동할 수 있다. 다양한 구현예에서, 리프트 핀(140)은, 기판(150)이 서셉터(130)에 대해 이동하도록, 예를 들어 리프트 핀 엘리베이터/플랫폼(142)을 통해 위 또는 아래로 이동할 수 있다. 다양한 구현예에서, 서셉터(130) 및/또는 리프트 핀(140)은, 다른 하나가 이동하는 동안에 고정될 수 있다. 다양한 구현예에서, 서셉터(130) 및/또는 리프트 핀(140)은 다른 것에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 반응기 시스템은 서셉터(예, 서셉터(130))를 포함할 수 있다. 기판(예, 기판(150))은 공정 처리를 위해 서셉터의 상단(예, 서셉터(130)의 기판 지지 표면(135) 상)에 바로 배치될 수 있다. 다양한 구현예에서, 서셉터의 상단 표면은 기판 지지 표면(135)과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 다양한 구현예에서, 기판 지지 표면은, 서셉터의 상단 표면에 오목부가 있도록 서셉터 안으로 오목하게 될 수 있다. 기판 지지 표면(135)을 포함한 오목부는, 기판(150) 높이의 적어도 일부가 오목부 내에 배치되도록 하는 높이를 포함할 수 있다. 오목부는, 기판이 기판 지지 표면 상에 그리고 오목부 내에 배치되는 경우에 기판의 상단 표면이 서셉터의 상단 표면과 동일 평면 상에 있도록 하는, 높이를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 일단 기판(150)이 리프트 핀(140) 상에 배치되면, 기판(130)은 로딩 위치(103)로부터 처리 위치(106)로 이동할 수 있고, 이러한 이동 동안에 기판(150)을 수용할 수 있다. 이러한 구현예에서, 리프트 핀(140)의 핀 상부 말단 및/또는 핀 헤드는 핀 구멍(137)에 의해 수용될 수 있고, 따라서 기판(150)은 서셉터(130)와 바로 접촉할 수 있다. 다양한 구현예에서, 일단 기판(150)이 리프트 핀(140) 상에 배치되면, 리프트 핀(140)은 서셉터(130) 내로 하향 이동할 수 있어서, 기판(150)은 서셉터(130)에 의해 (즉, 기판(150)이 기판 지지 표면(135) 상에 놓이도록) 수용된다. 이에 응답하여, 핀 상부 말단은 기판 지지 표면(135)과 동일 평면 및/또는 그 아래에 있을 수 있다. 기판(150)은 후속하여 반응 챔버 내에서 처리될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 3a를 참조하면, 서셉터 어셈블리(330)는 상기 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335) 내에 내장된 제1 전극(331)과 히터 요소(339)를 구비한다. 서셉터 어셈블리(330)는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 전술한 서셉터(6, 130)와 동일하거나 유사할 수 있거나, 서셉터 어셈블리(330)는 적어도 전술한 서셉터(6, 130)의 특징의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 일반적으로, 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)는, 다양한 구현예에 따라, 기판(본원에서 기판 지지 표면으로도 지칭됨)을 지지하기 위한 상단 표면(336), 측부 표면(337), 및 하단 표면(338)을 포함한다. 제1 전극(331)은 일반적으로 히터 요소(339)와 상단 표면(336) 사이의 몸체(335) 내에 배치될 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 제1 전극(331)은 일반적으로 용량성 결합 회로의 하나의 전극으로서 작동하도록 구성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 전극이 구성 요소에 결합되거나 그 내부에 내장되는 경우, 전극은 상기 구성 요소의 적어도 특정 부분에 근접하여 점유되거나, 걸치거나, 또는 일반적으로 배치될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 전극을 포함하는 반응기 시스템은, 반응기 시스템의 섹션, 세그먼트 또는 부분에 결합되거나 이에 포함된 다수의 전극을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 전극은 서셉터의 상이한 부분 및/또는 서셉터의 기판 지지 표면의 상이한 부분에 걸치거나 이에 또는 이에 근접하게 배치될 수 있다. 전극은 동일한 평면(예, 기판의 기판 지지 표면에 근접하고, 인접하고, 평행하고/평행하거나 접하는 평면)을 따라 걸칠 수 있다. 전극이 걸쳐 있는 평면이 서셉터 몸체 내에서 서셉터의 기판 지지 표면으로부터 대략 0.1 센티미터(cm) 이격되도록(여기서 대략 이와 같은 맥락에서 ±0.05 cm임), 전극은 서셉터 내에 배치될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 3b를 참조하면, 반응기 시스템(300)은, 도 3a의 서셉터 어셈블리(330)와, 일반적으로 서셉터 어셈블리(330)가 그 안에 배치되는 반응 공간 또는 챔버를 정의한 하우징(310)을 구비한다. 반응기 시스템(300)은, 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 전술한 반응기 시스템(50, 100)과 동일하거나 유사할 수 있거나, 반응기 시스템(300)은 전술한 반응기 시스템(50, 100)의 일부 또는 전부를 적어도 포함할 수 있다. 예를 들어, 도해의 다양한 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 나머지 도면에는 기판이 도시되지 않지만, 작동시 기판은 서셉터 어셈블리에 의해 지지될 것이다. 다양한 구현예에 따라, 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)는, 일반적으로 하우징(310)의 상부(316)와 서셉터 어셈블리(330) 몸체(335)의 상단 표면(336) 사이에 정의되는 상부챔버(312), 및 서셉터 어셈블리(330) 몸체(335)의 하단 표면(338)과 하우징(310)의 하부(318) 사이에 정의되는 하부 챔버(314)로 분할한다.
다양한 구현예에서, 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)는 세라믹 재료를 포함한다. 다르게 말하면, 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)의 벌크 재료는 세라믹 재료일 수 있다. 예를 들어, 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)의 재료는, 무엇보다도 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화실리콘(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 이트륨 산화물(Y2O3), 및 붕소 질화물(BN)을 포함하는 재료의 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 구현예에서, 본 개시의 서셉터 어셈블리의 몸체의 재료는, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화실리콘(SiO2), 실리콘 탄화물(SiC), 이트륨 산화물(Y2O3), 및 붕소 질화물(BN))로 이루어진 재료로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본원에 개시된 전극은 금속 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 전극(들)의 재료는 무엇보다도 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 및 실리콘(Si)을 포함하는 재료의 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 구현예에서, 본 개시의 전극(들)의 재료는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 및 실리콘(Si)으로 이루어진 재료 군으로부터 선택된다.
반응기 시스템(300)은 두 개의 회로 요소(342, 344)를 포함할 수 있으며, 이들은 두 구성 요소 사이의 분위기에서 플라즈마를 작동 가능하게 생성하기 위해, 반응기 시스템(300)의 두 구성 요소에 각각 결합된다. 도 3b는, 일반적으로 서셉터 어셈블리(330)의 상단 표면(336) 위에 (예를 들어, 상부 챔버(312) 내에서) 처리 플라즈마(322)의 생성을 도시한다. 전술한 바와 같이, 기생 플라즈마(325)는 하우징(310) 내의 다양한 위치에서 바람직하지 않게 생성될 수 있고, 이러한 기생 플라즈마(325)는 기판 처리에 다양하게 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 기생 플라즈마(325)는 서셉터 어셈블리의 몸체(335)의 측면 및/또는 아래에 생성될 수 있다. 예를 들어, 기생 플라즈마(325)는 히터 요소 및/또는 제1 전극으로/제1 전극으로부터의 유선 전력 전달에 응답하여 부주의하게 생성될 수 있다. 즉, 서셉터 어셈블리(330)를 통해 제1 전극(331) 및/또는 히터 요소(339)로/이들로부터 연장되는 와이어는. 기생 플라즈마(325)의 생성을 촉진하는 전기장을 생성할 수 있다. 따라서, 도 3b는 본 개시가 완화하고자 하는 처리 조건을 도시할 수 있다.
이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 그리고 도 4a, 4b, 5a, 및 5b를 일시적으로 참조하면, 서셉터 어셈블리(430a, 430b)는 측부 표면(337)과 하단 표면(338) 중 적어도 하나에 인접한 몸체(335) 내에 내장된 제2 전극(432)을 포함할 수 있고, 이러한 제2 전극(432)은 다양한 플라즈마 제어 이점을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 서셉터 어셈블리의 몸체 내에 내장된 제2 전극(432)은, 1) 전기적으로 접지될 수 있고, 따라서 기생 플라즈마(325)를 작동 가능하게 억제하도록(도 3b) 구성될 수 있고/있거나 2) 제2 전극(432)은 서셉터 어셈블리의 몸체의 아래 또는 측면에(예, 하부 챔버(314) 내에) 세정 플라즈마(324)를 생성하는 데 사용될 수 있다. 서셉터 어셈블리 내에 두 개의 전극을 갖는 이러한 구성 및 이의 다양한 이점은, 도 4a를 참조 시작하여 아래에 더욱 자세히 설명된다.
도 3b 참조로 다시 돌아가면, 처리 플라즈마(322)의 더 상세한 내용이 제공된다. 전술한 바와 같이, 제1 전극(331)은 서셉터 어셈블리(330)의 몸체(335)의 상단 표면(336)에 인접하게 배치될 수 있고, 다른 전극(본원에서 제3 전극으로 지칭됨)은 서셉터 어셈블리의 몸체(335)의 상단 표면(336) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 전극은 하우징(310)의 상부(316)에 결합되거나 그 내부에 내장될 수 있다. 도 3b의 개략적인 도시를 단순화하기 위해, 상부(316)은 일반적으로 회로 요소(344)에 전기적으로 연결되는 것으로 나타나 있지만, 실제로 이러한 회로 요소(344)는 이러한 상부(316) 내에 내장된 전극에 결합되거나 상부 챔버(312) 내의 상부(316)에 결합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 상부(316)가 제3 전극인 경우에, 전기 절연체(317)는 상부(316)와 하우징(310)의 나머지 섹션/부분 사이에 배치될 수 있으므로, 제3 전극을 하우징(310)의 나머지로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 본원에 개시된 전기적 절연 섹션의 재료는, 무엇보다도 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 및 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하는 재료의 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 구현예에서, 본 개시의 전기적 절연 섹션의 재료는, 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화규소(SiO2), 및 실리콘 탄화물(SiC)로 이루어진 재료의 군으로부터 선택된다.
다양한 구현예에서, 용어 "회로 요소"(342, 344)는, 일반적으로 대향하는 전극에 전기적으로 연결되고 용량성 결합 플라즈마를 생성하도록 구성된, 와이어 및 다른 회로를 지칭한다. 다르게 말하면, 회로 요소는 전극으로/전극으로부터 전류 흐름을 위한 수단을 포함할 수 있다. 한 쌍의 전극의 회로 요소 중 하나 또는 둘 모두는 전기적으로 접지될 수 있다. 다양한 구현예에서, 회로 요소(예, 회로 요소(342)) 중 하나는 무선 주파수(RF) 발생기(345)를 포함하고, 다른 하나의 회로 요소(예, 회로 요소(344))는 전기적으로 접지되고, 따라서 전극 사이에 전기장이 생성되도록 작동 가능하게 하고, 이는 플라즈마를 발생시킨다. 따라서, 반응기 시스템(300)은, 제1 전극(331) 및 제3 전극(예, 상부(316)) 중 하나에 연통을 제공하고 전기적으로 결합되는 RF 발생기를 포함할 수 있고, 제1 전극(3331) 및 제3 전극 중 다른 하나와 전기적으로 접지됨으로써, 상부 챔버(312) 내에서 처리 플라즈마(322)의 생성을 가능하게 한다.
다양한 구현예에서, 회로 요소(들)는, 조절 가능한 전류를 제공하도록 구성된 조정 가능 회로를 포함할 수 있고, 이에 의해 생성된 용량성 결합 플라즈마를 조정시킬 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 동안에(예, 원자층 증착, 화학 기상 증착(CVD) 등 동안에), 전기장은, 전극 사이에서, 전자가 그 사이를 이동하면서 형성될 수 있고, 이들 전기장은 원하는 플라즈마 생성 파라미터를 제공하기 위해 제어되고 조정될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 4a를 참조하면, 서셉터 어셈블리(430a)는 서셉터 어셈블리(430a)의 몸체(335) 내에 내장된 제2 전극(432)을 포함한다. 제2 전극(432)은 고체 플레이트/패널일 수 있거나, 제2 전극은 메시 재료를 포함할 수 있거나, 달리 메시 구성을 가질 수 있다. 상이하게, 제2 전극(432)은 서셉터 어셈블리의 몸체의 하단 및/또는 측부 표면에 근접하게 배치되는 메시 구조를 가질 수 있다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 전극(432)은 서셉터 어셈블리(430a)의 몸체(335)의 하단 표면(338)을 따라 연장될 수 있다. 따라서, 히터 요소(339)는 제1 전극(331)과 제2 전극(432) 사이에 배치될 수 있다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 서셉터 어셈블리(430b)는 몸체(335)의 측부 표면(337)을 따라 배치된 제2 전극(432)을 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, 제2 전극(432)은, 하단 표면(338)과 측부 표면(337) 둘 다를 따라 그리고 이에 근접하게 연장되도록, 몸체(335) 내에 내장된다.
다양한 구현예에서, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제2 전극(432)을 서셉터 어셈블리에 통합하는 것의 다양한 이점이 제공된다. 하단 표면(338)에 근접한 제2 전극을 갖는 도 4a의 서셉터 시스템(430A)이 도 5a 및 도 5b의 반응기 시스템(500A, 500B)이 나타나 있는 반면에, 측부 표면(337)에 근접하게 배치된 제2 전극을 갖는 도 4b의 서셉터 어셈블리(430B) 또한 반응기 시스템(500A, 500B)에 구현될 수 있다. 위에 소개한 바와 같이, 제2 전극(432)은, 기생 플라즈마의 완화 및 세정 플라즈마의 생성을 용이하게 하는 것을 포함하는, 다양한 이점을 제공할 수 있다. 도 5a는, 다양한 구현예에 따라 기생 플라즈마 완화 이점을 제공하도록 구성된 제2 전극(432)을 갖는 반응기 시스템(500A)을 나타내고, 도 5b는, 다양한 구현예에 따라, 제2 전극을 갖는 반응기 시스템(500B)이 세정 플라즈마 이점을 제공하도록 구성되는 것을 나타낸다. 이들 구성은 상호 배타적이지 않으며, 따라서 반응기 시스템(500A, 500B)은, 기생 플라즈마 억제 모드 및 세정 플라즈마 모드와 같은 다수의 모드에 따라 작동하도록 구성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 5a를 참조하면, 제2 전극(432)은 회로 요소(544)를 통해 전기적으로 접지되도록 구성된다. 따라서, 제2 전극(432)은 서셉터 어셈블리의 몸체의 하단 표면 및 측부 표면 중 적어도 하나 주위에 기생 플라즈마를 억제하도록 전기적으로 접지될 수 있다. 다양한 구현예에서, 제2 전극(432)의 이러한 전기적 접지는 상부 챔버(312)에 플라즈마 생성(즉, 도 3b의 처리 플라즈마(322))을 격리시키는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(432)은, 서셉터 어셈블리(430A), 구체적으로 히터 요소(339)의 표면 전위를 감소시켜 기생 플라즈마를 억제하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일반적으로 RF 전력, 히터 전력, 또는 서셉터 어셈블리(430A)로/이로부터 다른 전력 연통의 부산물로서 초래될 서셉터 어셈블리(430A)의 표면 전위가, 낮아진다. 즉, 제2 전극(432)이 전기적으로 접지되면, 히터 요소(539)로부터의 히터 전력 및 ESC 전압이 차단되고, 히터 요소의 전위가 낮아진다(예, 0이 됨). 세라믹 히터의 표면 전위가 감소되는 경우에, 기생 플라즈마가 완화된다.
다양한 구현예에서, 도 5b를 참조하면, 반응기 시스템(500B)은 회로 요소(542, 544)를 포함하며, 회로 요소 중 하나는 RF 발생기(545)를 포함한다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(500B)은, 서셉터 어셈블리(430A)의 몸체(335)의 하단 표면(338) 아래에 배치된 다른 전극(본원에서 제4 전극으로 지칭됨)을 포함한다. 예를 들어, 제4 전극은 하우징(310) 하부(318)의 하부 표면에 결합되거나, 그 안에 내장되거나, 그 아래에 일반적으로 배치될 수 있다. 단순화하기 위해, 하우징(310) 하부(318)는 일반적으로 회로 요소(544)에 전기적으로 연결되는 것으로 나타나 있지만, 실제로 이러한 회로 요소(544)는 이러한 하부(318) 내에 내장된 전극에 결합되거나 하부 챔버(314) 내의 하부(318)에 결합될 수 있다(예, 도 6 참조). 다양한 구현예에서, 하우징(310) 하부(318)가 제4 전극인 경우에, 전기 절연재료는 하부(318)와 하우징(310)의 나머지 섹션/부분 사이에 배치될 수 있으므로, 제4 전극을 하우징(310)의 나머지로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
회로 요소(542) 중 하나의 RF 발생기(545)는, 제2 전극 및 제4 전극 중 하나에 결합될 수 있는 반면에, 제2 전극 및 제4 전극 중 다른 하나는 전기적으로 접지된다. 이러한 구성은, 하부 챔버(314)에서 세정 플라즈마(324)를 생성할 수 있다. 세정 플라즈마(324)는 하부 챔버(314)의 신속한 세정/에칭을 가능하게 하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 반응기 시스템(500B)이 반응기의 이러한 영역으로부터 막 잔류물 또는 다른 오염물을 신속하게 제거할 수 있게 하여, 다양한 이점에 따라 종래의 반응기(반응기의 이러한 영역/영역을 세정하는 데 더 오래 걸릴 수 있음)에 비해 처리량을 개선시킨다. 따라서, 대향하는 전극을 사용하여 하부 챔버에서 세정 플라즈마의 생성을 활성화시키는 단계를 포함하는 반응기를 세정하는 방법이 본원에 개시되며, 전극 중 하나는 서셉터의 하부 영역에 배치되고 다른 하나는 하부 챔버를 정의한 하우징의 하부에 인접하게 배치된다. 예를 들어, 제1 회로 요소(542)의 RF 발생기(545)는 제2 전극(432)에 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고, 하우징(310)의 하부(318)는 전기적으로 접지됨으로써, 제2 전극(432)과 하우징(310)의 하부(318) 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 서셉터 어셈블리(430A) 몸체(335)의 하단 표면(338) 아래에 세정 플라즈마(324)를 생성한다.
다양한 구현예에서, 도 6을 참조하면, 반응기 시스템(600)의 제4 전극은, 하우징(310)의 하부(318)에 인접하게 하부 챔버(314)에 배치된 금속 플레이트(650)일 수 있다. 즉, 금속 플레이트(650)는, 세정 플라즈마(324)가 생성될 수 있는 서셉터 어셈블리(430A)의 하단 표면(338)과 금속 플레이트(650) 사이에 갭이 정의되도록, 서셉터 어셈블리(430A)의 하단 표면(338) 아래에 배치될 수 있다. 금속 플레이트(650)의 재료는, 무엇보다 알루미늄(Al), 스테인리스 강, 티타늄(Ti), 및 실리콘(Si)을 포함하는 재료의 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 구현예에서, 금속 플레이트(650)의 재료는, 알루미늄(Al), 스테인리스 강, 티타늄(Ti), 및 실리콘(Si)으로 이루어진 재료의 군으로부터 선택될 수 있다.
다양한 구현예에서, 제1 회로 요소(642)의 RF 발생기(645)는 제2 전극(432) 및 제4 전극(예, 금속 플레이트(650)) 중 하나에 대한 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적으로 결합될 수 있으며, 제2 전극(432) 및 제4 전극(예, 금속 플레이트(650)) 중 다른 하나와는 전기적으로 접지됨으로써, 제2 전극(432)과 제4 전극 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 플라즈마(324)를 생성한다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(600)은, 금속 플레이트(650)를 하우징(310)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 금속 플레이트(650)와 하우징(310)의 하부(318) 사이에 전기 절연 층(655)을 포함할 수 있다. 이러한 전기 절연 층(655)은 세라믹 절연체일 수 있다.
제4 전극이 금속 플레이트(650)인 경우, 서셉터 어셈블리의 몸체는 (세라믹 재료 대신에) 금속 재료를 포함할 수 있다. 다르게 말하면, 서셉터 어셈블리의 몸체의 벌크 재료는 금속 재료일 수 있다. 예를 들어, 서셉터 어셈블리의 몸체의 재료는, 무엇보다 알루미늄(Al), 스테인리스 강, 및 티타늄(Ti)을 포함하는 재료의 군으로부터 선택될 수 있다. 다양한 구현예에서, 본 개시의 서셉터 어셈블리의 몸체의 재료는 알루미늄(Al), 스테인리스 강, 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 재료 군으로부터 선택된다.
다양한 구현예에서, 도 7a, 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 금속 플레이트(650)의 다양한 구현예의 다양한 표면 특징부가 제공된다. 다양한 구현예에서, 금속 플레이트(650)의 상부 표면은 돌출부의 시리즈 또는 패턴을 가져서(도 7 a) 세정 플라즈마(324)의 생성을 용이하게 한다. 다르게 말하면, 금속 플레이트(650)는 돌출된 표면을 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, 금속 플레이트(650)의 상부 표면은 오목부의 시리즈 또는 패턴을 갖는다(도 7b 및 7c 참조). 오목부는, 오목부가 평평한 하단을 갖도록 원통형 또는 직선형 측벽에 의해 정의될 수 있고(도 7b), 따라서 금속 플레이트(650)는, 압출 표면을 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, 오목부는, 오목부를 정의한 측벽이 테이퍼/경사가 지도록 원뿔형일 수 있고, 따라서 금속 플레이트(650)는 원뿔형 압출 표면을 가질 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 8을 참조하면, 반응기 시스템(800)은, 세정 플라즈마의 다수 구역(824A, 824B)을 생성하기 위한, 다중 구역 전극 구성을 포함한다. 반응기 시스템(800)은 두 개의 RF 발생기, 예컨대 제1 회로 요소(842A)의 제1 RF 발생기(845A) 및 제2 회로 요소(842B)의 제2 RF 발생기(845B)를 포함할 수 있다. 제2 전극은 제1 구역(832A) 및 제2 구역(832B)을 포함할 수 있다. 제1 RF 발생기(845A)는 제2 전극의 제1 구역(832A)과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합될 수 있고, 제2 RF 발생기(845B)는 제2 전극의 제2 구역(832B)과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합될 수 있다. 각각의 RF 전력 발생기는 개별적으로 제어되어서 세정 플라즈마를 조정하기 위해 상이한 전기장을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 세정 플라즈마의 다수의 구역이 생성될 수 있다. 예를 들어, 세정 플라즈마(824A)의 제1 구역은, 제2 전극의 제1 구역(832A)과 제4 전극(예, 회로 요소(844)를 통해 전기적으로 접지될 수 있는 하우징(310)의 하부(318)) 사이에서 생성될 수 있는 반면에, 세정 플라즈마(824B)의 제2 구역은, 제2 전극의 제2 구역(832B)와 제4 전극 사이에서 생성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 제2 전극의 제1 구역(832A)은 서셉터 어셈블리의 몸체의 하부 영역의 외부(즉, 에지) 부분에 또는 그에 근접할 수 있고, 제2 전극의 제2 구역(832B)은 서셉터의 내부(즉, 중심) 부분에 또는 이에 근접할 수 있다. 다른 예시로서, 서셉터는 사분면 또는 부분으로 분할될 수 있고, 제2 전극의 구역은 서셉터의 각각의 사분면 또는 부분에 또는 이에 근접하게 배치될 수 있거나, 그에 따라 걸칠 수 있다. 각각의 전극 구역은 그 자체의 회로 요소(예, RF 발생기)에 별도 결합될 수 있다.
다양한 구현예에서, 도 9를 참조하면, 반응기 시스템(900)은, 처리 플라즈마의 다수 구역(922A, 922B)을 생성하기 위한, 다중 구역 전극 구성을 포함한다. 반응기 시스템(900)은 두 개의 RF 발생기, 예컨대 제1 회로 요소(942A)의 제1 RF 발생기(945A) 및 제2 회로 요소(942B)의 제2 RF 발생기(945B)를 포함할 수 있다. 제1 전극은 제1 구역(931A) 및 제2 구역(931B)을 포함할 수 있다. 제1 RF 발생기(945A)는 제1 전극의 제1 구역(931A)과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합될 수 있고, 제2 RF 발생기(945B)는 제1 전극의 제2 구역(931B)과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합될 수 있다. 각각의 RF 전력 발생기는 개별적으로 제어되어서 처리 플라즈마를 조정하기 위해 상이한 전기장을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 처리 플라즈마의 다수의 구역이 생성될 수 있다. 예를 들어, 처리 플라즈마(922A)의 제1 구역은, 제2 전극의 제1 구역(921A)과 제3 전극(예, 회로 요소(944A)를 통해 전기적으로 접지될 수 있는 하우징(310)의 상부(316)) 사이에서 생성될 수 있는 반면에, 처리 플라즈마(922B)의 제2 구역은, 제1 전극의 제2 구역(931B)와 제3 전극 사이에서 생성될 수 있다.
다양한 구현예에서, 제1 전극의 제1 구역(931A)은 서셉터 어셈블리의 본체의 상부 영역의 외부(즉, 에지) 부분에 또는 그에 근접할 수 있고, 제1 전극의 제2 구역(931B)은 서셉터의 내부(즉, 중심) 부분에 또는 이에 근접할 수 있다. 다른 예시로서, 서셉터는 사분면 또는 부분으로 분할될 수 있고, 제1 전극의 구역은 서셉터의 각각의 사분면 또는 부분에 또는 이에 근접하게 배치될 수 있거나, 그에 따라 걸칠 수 있다. 각각의 전극 구역은 그 자체의 회로 요소(예, RF 발생기)에 별도 결합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 반응기 시스템(900)은 제2 전극(932)을 전기적으로 접지하도록 구성된 다른 회로 요소(944B)를 더 포함함으로써, 처리 플라즈마 구역의 생성 동안에 기생 플라즈마를 감소시키는 전술한 이점을 제공한다.
혜택, 다른 이점, 문제에 대한 해결책은 특정 구현예와 관련하여 본원에서 설명되었다. 그러나, 혜택, 이점, 문제점에 대한 해결책, 및 임의의 혜택, 이점, 또는 해결책을 발생시키거나 더욱 두드러지게 할 수 있는 임의의 요소는, 본 개시의 중요하거나, 필요하거나, 또는 필수적인 특징부 또는 요소로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서 전반에 걸쳐 특징, 장점, 또는 유사한 언어를 언급하는 것은, 본 개시로 실현될 수 있는 특징 및 장점 모두가 본 발명의 임의의 단일 구현예여야 하거나 또는 임의의 단일 구현예임을 의미하지 않는다. 오히려, 특징 및 장점을 지칭하는 언어는, 일 구현예와 관련하여 설명된 특정 특징, 장점 또는 특성이 본원에 개시된 주제의 적어도 하나의 구현예에 포함되는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 특징 및 장점, 및 유사한 언어에 대한 논의는 동일한 구현예를 지칭할 수 있지만 반드시 그런 것은 아니다.
또한, 본 개시의 설명된 특징, 장점, 또는 특성은, 하나 이상의 구현예에서 임의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 해당 분야의 당업자는, 본 출원의 주제가 특정 구현예의 특정 특징 또는 장점 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 경우에, 본 개시의 모든 구현예에 존재하지 않을 수 있는 특정 구현예에서, 추가적인 특징 및 장점이 인식될 수 있다. 또한, 일부 경우에 있어서, 잘 알려진 구조, 재료, 또는 작동은, 본 개시의 주제의 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세히 나타내거나 설명되지 않는다. 어느 청구범위 요소도, 그 요소가 "그 수단"이라는 문구를 사용하여 명시적으로 인용되지 않는 한, 35 U.S.C. 112(f)를 적용하는 것으로 의도되지 않는다.
본 개시의 범주는 첨부된 청구범위 외의 어느 것에 의해 제한되도록 되어 있으며, 여기서 단수로 된 요소에 대한 언급은 명시적으로 언급되지 않는 한 "오직 하나만"을 의미하는 것이 아니라 오히려 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "하나", "일" 및/또는 "특정한 하나"에 대한 언급은 하나 이상의 것을 포함할 수 있고, 단수로 된 아이템에 대한 언급은 복수로 된 아이템을 포함할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 용어 "복수"는 "적어도 두 개"로서 정의될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 문구 "적어도 하나"는, 아이템의 목록과 함께 사용되는 경우에, 열거된 아이템 중 하나 이상의 상이한 조합이 사용될 수 있고, 목록 내의 아이템 중 하나만이 필요할 수 있음을 의미한다. 아이템은 특정 객체, 사물 또는 카테고리일 수 있다. 또한, "A, B, 및 C 중 적어도 하나"와 유사한 문구가 청구범위에 사용되는 곳에서, 상기 문구는 A가 단독으로 일 구현예에 존재할 수 있고, B가 단독으로 일 구현예에 존재할 수 있고, C가 단독으로 일 구현예에 존재할 수 있거나, 또는 요소 A, B 및 C의 임의 조합이 단일 구현예에 존재할 수 있고, 예를 들어, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 또는 A, B, 및 C로 존재할 수 있음을 의미하는 것으로 해석되도록 의도된다. 일부 경우에, "A 항목, B 항목, 및 C 항목 중 적어도 하나"는, 예를 들어 제한 없이, A 항목 중 두 개, B 항목 중 하나, 및 C 항목 중 열 개; B 항목 중 네 개 및 C 항목 중 일곱 개; 또는 일부 다른 적절한 조합을 의미할 수 있다.
본원에 개시된 모든 범위 및 비율 제한치가 조합될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 용어 "제1", "제2" 등은 단지 라벨로서 본원에서 사용되고, 이들 용어가 지칭하는 아이템에 대한 서수적, 위치적 또는 계층적 요건을 부과하도록 의도되지 않는다. 또한, 예를 들어 "제2" 아이템에 대한 참조는, 예를 들어 "제1" 또는 "더 낮은 번호의 아이템, 및/또는 예를 들어 "제3" 또는 더 높은 번호의 아이템의 존재를 요구하거나 배제하지 않는다.
부착된, 고정된, 연결된 등에 대한 임의의 참조는, 영구적, 제거 가능한, 일시적인, 부분적인, 완전한 및/또는 임의의 다른 가능한 부착 옵션을 포함할 수 있다. 또한, 접촉 없는(또는 유사한 문구) 임의의 참조는, 감소된 접촉 또는 최소 접촉을 포함할 수도 있다. 상기 설명에서, 특정 용어, 예컨대 "상", "하", "상부", "하부", "수평", "수직", "좌측", "우측" 등이 사용될 수 있다. 이들 용어는, 해당되는 곳에 상대적인 관계를 다루는 경우에 설명을 명확히 하기 위해 사용된다. 그러나, 이들 용어는 절대적인 관계, 위치 및/또는 배향을 암시하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 객체에 대해, "상부" 표면은 단순히 객체를 뒤집음으로써 "하부" 표면이 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이는 여전히 동일한 객체이다.
또한, 하나의 요소가 다른 요소에 "결합"되는 본 명세서의 경우는, 직접 및 간접 결합을 포함할 수 있다. 직접 결합은, 다른 요소에 결합되고 다른 요소와 일부 접촉하는 하나의 요소로서 정의될 수 있다. 간접 결합은, 서로 직접 접촉하지는 않지만 결합된 요소 사이에 하나 이상의 추가 요소를 갖는 두 개의 요소 사이의 결합으로서 정의될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 하나의 요소를 다른 요소에 고정시키는 것은 직접 고정 및 간접 고정을 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, "인접한"은 반드시 접촉을 나타내지는 않는다. 예를 들어, 하나의 요소는 그 요소와 접촉하지 않고 다른 요소에 인접할 수 있다.
본 개시의 예시적인 구현예가 본원에 명시되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다. 예를 들어, 반응기 시스템은 다양한 특정 구조와 관련하여 설명되었지만, 본 개시는 반드시 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본원에 기재된 시스템 및 방법의 다양한 변형, 변화 및 개선이 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
본 개시의 요지는 본원에 개시된 다양한 시스템, 구성 요소, 및 구조, 및 다른 특징, 기능, 행위 및/또는 성질의 모든 신규하고 비자명한 조합 및 하위 조합뿐만 아니라 임의의 그리고 모든 이들의 균등물을 포함한다.

Claims (20)

  1. 반응기 시스템용 서셉터 어셈블리로서, 상기 서셉터 어셈블리는,
    기판 지지 표면인 상단 표면, 측부 표면, 및 하단 표면을 포함하는 몸체;
    상기 몸체 내에 내장된 히터 요소;
    상기 히터 요소와 상기 상단 표면 사이에서 상기 몸체 내에 내장된 제1 전극; 및
    상기 측부 표면 및 상기 하단 표면 중 적어도 하나에 근접하게 상기 몸체 내에 내장된 제2 전극을 포함하는, 서셉터 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은 메시 재료인, 서셉터 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 벌크 재료는 세라믹 재료를 포함하는, 서셉터 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은, 상기 제1 전극이 상기 상단 표면 위에 처리 플라즈마를 작동 가능하게 생성하도록 구성되는 동안에, 상기 측부 표면 및 하단 표면 중 적어도 하나 주위에 기생 플라즈마를 억제하기 위해 전기적으로 접지되도록 구성되는, 서셉터 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 전극은, 상기 히터 요소가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되도록, 상기 하단 표면에 근접하게 연장되는, 서셉터 어셈블리.
  6. 용량성 결합 플라즈마 구성을 포함하는 반응기 시스템으로서, 상기 반응기 시스템은,
    서셉터 어셈블리(상기 서셉터 어셈블리는,
    기판 지지 표면인 상단 표면, 측부 표면, 및 하단 표면을 포함하는 몸체;
    상기 몸체 내에 내장된 히터 요소;
    상기 히터 요소와 상기 상단 표면 사이에서 상기 몸체 내에 내장된 제1 전극; 및
    상기 측부 표면 및 상기 하단 표면 중 적어도 하나에 근접하게 상기 몸체 내에 내장된 제2 전극을 포함함);
    상부 및 하부를 포함하는 하우징(상기 하우징은 상기 서셉터 어셈블리가 배치되는 챔버를 정의하며, 상기 서셉터 어셈블리의 몸체는, 일반적으로 상기 챔버를, 상기 하우징의 상부와 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 사이에 정의되는 상부 챔버, 및 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면과 상기 하우징의 하부 사이에 정의되는 하부 챔버로 분할함); 및
    상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 위에 배치되는 제3 전극을 포함하는, 반응기 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 중 하나와 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 중 다른 하나와 전기적으로 접지되는 RF 발생기를 추가로 포함하고, 이에 의해 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 위에 처리 플라즈마를 생성하는, 반응기 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 측부 표면 및 상기 하단 표면 중 적어도 하나 주위에서 기생 플라즈마를 작동 가능하게 억제하도록 전기적으로 접지되는, 반응기 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 전극은 메시 구성을 포함하는, 반응기 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제3 전극은 상기 하우징의 하부로부터 전기적으로 절연되는, 반응기 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 RF 발생기는 제1 RF 발생기이고, 상기 반응기 시스템은 제2 RF 발생기를 추가로 포함하고,
    상기 제1 전극은 제1 구역 및 제2 구역을 포함하고,
    상기 제1 RF 발생기는 상기 제1 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고, 상기 제2 RF 발생기는 상기 제2 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합되는, 반응기 시스템.
  12. 제6항에 있어서, 상기 제2 전극은, 상기 히터 요소가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되도록, 상기 하단 표면에 근접하게 연장되는, 반응기 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 전극에 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되는 RF 발생기를 추가로 포함하고, 상기 하우징의 하부는 전기적으로 접지됨으로써, 상기 제2 전극과 상기 하우징의 하부 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성하는, 반응기 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 RF 발생기는 제1 RF 발생기이고, 상기 반응기 시스템은 제2 RF 발생기를 추가로 포함하고,
    상기 제2 전극은 제1 구역 및 제2 구역을 포함하고,
    상기 제1 RF 발생기는 상기 제1 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고, 상기 제2 RF 발생기는 상기 제2 구역과의 연통을 제공하고 RF 전력으로 별도로 전기적 결합되는, 반응기 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 상기 하부 챔버 내에 배치된 금속 플레이트를 추가로 포함하되, 상기 금속 플레이트는 상기 하우징의 하부로부터 전기적으로 절연되는 제4 전극을 포함하는, 반응기 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 금속 플레이트와 상기 하우징의 하부 사이에 배치된 세라믹 절연체를 추가로 포함하는 반응기 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 중 하나와 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되고 상기 제2 전극 및 상기 제4 전극 중 다른 하나와 전기적으로 접지되는 RF 발생기를 추가로 포함하고, 이에 의해 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성하는, 반응기 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 돌출 표면, 압출 표면, 및 원뿔형 압출 표면 중 적어도 하나를 포함하는, 반응기 시스템.
  19. 제15항에 있어서, 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 벌크 재료는 금속을 포함하는, 반응기 시스템.
  20. 용량성 결합 플라즈마 장치로서,
    서셉터 어셈블리(상기 서셉터 어셈블리는,
    기판 지지 표면인 상단 표면, 측부 표면, 및 하단 표면을 포함하는 몸체;
    상기 몸체 내에 내장된 히터 요소;
    상기 히터 요소와 상기 상단 표면 사이에서 상기 몸체 내에 내장된 제1 전극; 및
    상기 히터 요소가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되도록, 상기 하단 표면에 근접하여 상기 몸체 내에 내장된 제2 전극을 포함함);
    상부 및 하부를 포함하는 하우징(상기 하우징은 상기 서셉터 어셈블리가 배치되는 챔버를 정의하며, 상기 서셉터 어셈블리의 몸체는, 일반적으로 상기 챔버를, 상기 하우징의 상부와 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 사이에 정의되는 상부 챔버, 및 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면과 상기 하우징의 하부 사이에 정의되는 하부 챔버로 분할함);
    상기 서셉터 어셈블리 몸체의 상단 표면 위에 배치되는 제3 전극; 및
    상기 제2 전극에 연통을 제공하고 RF 전력으로 전기적 결합되는 RF 발생기를 추가로 포함하고, 상기 하우징의 하부는 전기적으로 접지됨으로써, 상기 제2 전극과 상기 하우징의 하부 사이에 전기장을 작동 가능하게 생성하여 상기 서셉터 어셈블리 몸체의 하단 표면 아래에 세정 플라즈마를 생성하는, 용량 결합형 플라즈마 장치.
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