KR20220131285A - 고전력, 고압 프로세스들을 위한 세그먼트화된 (segment) 가스 분배 플레이트 - Google Patents

고전력, 고압 프로세스들을 위한 세그먼트화된 (segment) 가스 분배 플레이트 Download PDF

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Abstract

기판 프로세싱 시스템을 위한 가스 분배 플레이트는 방사상으로 내측 표면 상에 단차형 계면 (stepped interface) 을 포함하는 외측 링 및 N 개의 내측 링들을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다. N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화되고 (segment) 그리고 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면을 포함한다. N 개의 내측 링들 중 방사상으로 외측의 내측 링의 외측 단차형 계면은 외측 링의 내측 단차형 계면 상에 놓이고 (rest) 그리고 외측 링의 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 (mate) 구성된다. 중심 부분은 N 개의 내측 링들 중 방사상으로 내측의 내측 링의 내측 단차형 계면 상에 놓이고 그리고 내측 링의 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 구성되는 방사상으로 외측 표면 상의 외측 단차형 계면을 포함한다.

Description

고전력, 고압 프로세스들을 위한 세그먼트화된 (segment) 가스 분배 플레이트
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 기판 프로세싱 시스템들을 위한 방사상으로 그리고 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화된 (segment) 가스 분배 플레이트들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들 상에 막을 에칭하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 프로세싱 챔버, 가스 분배 디바이스 및 기판 지지부를 포함한다. 프로세싱 동안, 기판은 기판 지지부 상에 배치된다. 상이한 가스 혼합물들이 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있고 무선 주파수 (radio frequency; RF) 플라즈마가 화학 반응들을 활성화하도록 사용될 수도 있다.
현재 마이크로전자기계 (microelectromechanical; MEMs) 프로세스들은 TCP (transformer coupled plasma) 를 사용하여 기판 프로세싱 시스템들에서 수행될 수도 있다. 이들 기판 프로세싱 시스템들에서, 하나 이상의 코일들이 챔버 외부에 배치된다. 윈도우 (window) 는 코일과 챔버 사이에 배치된다. 가스 혼합물이 챔버로 공급된다. RF 전력은 코일들에 공급되고, 챔버 내에서 RF 플라즈마를 스트라이킹하고 (strike) 유지하는 자기장을 생성한다.
플라즈마 프로세싱은 도입되는 높은 열적 변화량들 (gradients) 로 인해 전력-제한되고, 이는 윈도우 파손을 야기할 수 있다. 윈도우는 저 유전 손실 (low dielectric loss) 특성들을 갖는 불활성, RF-투과 (RF-transparent) 재료로 이루어져야 한다. 이에 더하여, 윈도우는 통상적인 에칭 화학 물질들 (예를 들어, 불소, 염소, 등과 같은 할로겐 종을 포함하는 가스 혼합물들) 에 응답하여 부식되지 않아야 한다. 윈도우는 또한 열적 및/또는 압력 사이클링에 응답하여 바람직하지 않은 부산물들을 탈기하지 (outgas) 않아야 한다.
상기 기준이 주어지면, 윈도우를 위한 재료 선택은 일반적으로 옥사이드 세라믹스, 석영 및 일부 나이트라이드 세라믹스로 제한된다. 옥사이드 세라믹스의 단점들은 상대적으로 높은 열 팽창 계수들 (coefficients of thermal expansion; CTEs) 과 커플링된 (couple) 높은 열 절연 특성들을 포함한다. 옥사이드 세라믹스가 심각한 열적 변화량들 및/또는 충격을 받을 때, 옥사이드 세라믹스는 치명적인 파손을 겪기 쉽다. 옥사이드 세라믹스와 비교하여, 석영은 낮은 열 팽창 계수 (CTE) 로 인해 보다 높은 치수 안정성을 갖는다. 그러나, 석영은 실리콘-기반이고 따라서 매우 빠르게 부식되고, 이는 석영의 사용 비용을 엄청나게 고가로 만든다. 알루미늄 나이트라이드는 충분한 성능을 제공하지만 매우 높은 비용을 갖고 상대적으로 적은 공급자들이 요구되는 큰 직경의 블랭크들 (blanks) 을 생성할 수 있다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2020년 1월 28일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 62/966,816 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
기판 프로세싱 시스템을 위한 가스 분배 플레이트는 방사상으로 내측 표면 상에 단차형 계면 (stepped interface) 을 포함하는 외측 링 및 N 개의 내측 링들을 포함하고, 여기서 N은 0보다 큰 정수이다. N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화되고 (segment) 그리고 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면을 포함한다. N 개의 내측 링들 중 방사상으로 외측의 내측 링의 외측 단차형 계면은 외측 링의 내측 단차형 계면 상에 놓이고 (rest) 그리고 외측 링의 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 (mate) 구성된다. 중심 부분은 N 개의 내측 링들 중 방사상으로 내측의 내측 링의 내측 단차형 계면 상에 놓이고 그리고 내측 링의 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 구성되는 방사상으로 외측 표면 상의 외측 단차형 계면을 포함한다.
다른 특징들에서, N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 복수의 가스 쓰루 홀들 (through holes) 을 포함한다. N 개의 내측 링들 각각은 C 개의 원주 부분들을 포함하고, 여기서 C는 1보다 큰 정수이다. C 개의 원주 부분들 각각은 제 1 아치형 (arcuate) 부분 및 제 2 아치형 부분을 갖는 바디 (body) 를 포함한다. 제 1 아치형 부분은 제 2 아치형 부분에 대해 방사상으로 그리고 원주 방향으로 오프셋된다 (offset).
다른 특징들에서, 제 1 아치형 부분은 내경 및 외경을 갖는다. 제 2 아치형 부분은 내경 및 외경을 갖는다. 제 1 아치형 부분의 내경은 제 2 아치형 부분의 내경보다 보다 크고 그리고 제 2 아치형 부분의 외경보다 보다 작다. 외측 링, N 개의 내측 링들 및 중심 부분은 RF 투과성인 (RF transparent) 재료로 이루어진다.
다른 특징들에서, 외측 링, N 개의 내측 링들 및 중심 부분은 알루미나로 이루어진다. 다른 특징들에서, 외측 링, N 개의 내측 링들 및 중심 부분은 알루미늄 나이트라이드로 이루어진다. 다른 특징들에서, 외측 링은 알루미나로 이루어지고 그리고 N 개의 내측 링들 및 중심 부분은 알루미늄 나이트라이드로 이루어진다.
다른 특징들에서, 외측 링, N 개의 내측 링들 및 중심 부분의 인터페이싱 표면들은 폴리싱된다. 다른 특징들에서, C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 제 2 아치형 부분은 C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 제 1 아치형 부분 아래에 놓인다 (lie). C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 제 2 아치형 부분은 가스 쓰루 홀들을 둘러싸는 플레넘을 규정하는 슬롯을 포함한다. 슬롯은 C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 제 2 아치형 부분으로부터 연장하는 제 2 아치형 부분의 캔틸레버형 (cantilevered) 섹션 상에 위치된다.
다른 특징들에서, 가스 분배 플레이트는 C 개의 원주 부분들 중 제 2 원주 부분의 제 1 아치형 부분 상의 가스 쓰루 홀들을 더 포함하고, C 개의 원주 부분들 중 제 2 원주 부분의 제 1 아치형 부분의 가스 쓰루 홀들은 어셈블링될 때 C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 제 2 아치형 부분의 가스 쓰루 홀들과 정렬된다.
다른 특징들에서, 함께 네스트될 (nest) 때, 외측 링, N 개의 내측 링들 및 중심 부분은 평면형 상부 표면 및 하부 표면을 규정한다.
기판 프로세싱 시스템은 기판 지지부를 포함하는 프로세싱 챔버를 포함한다. 코일은 프로세싱 챔버의 외부에 배치된다. 가스 분배 플레이트는 프로세싱 챔버와 코일 사이에 배치된다.
다른 특징들에서, N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 복수의 쓰루 홀들을 포함한다. N 개의 내측 링들 각각은 C 개의 원주 부분들을 포함하고, 여기서 C는 1보다 큰 정수이다. C 개의 원주 부분들 각각은 제 1 아치형 부분 및 제 2 아치형 부분을 갖는 바디를 포함하고, 제 1 아치형 부분은 제 2 아치형 부분에 대해 방사상으로 그리고 원주 방향으로 오프셋된다.
다른 특징들에서, 가스 분배 어셈블리가 제공되고 상단 플레이트 및 가스 분배 플레이트를 포함한다. 상단 플레이트는 가스 분배 플레이트 상에 배치된다. N 개의 내측 링들 중 하나 이상의 홀들로 가스를 통과시키기 위해 상단 플레이트와 가스 분배 플레이트 사이에 갭이 존재한다.
본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술 (description), 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 가스 분배 어셈블리를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 일 예의 기능적 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 단차형 (stepped) 외측 링 및 하나 이상의 세그먼트화된 (segment) 단차형 내측 링들을 포함하는 방사상 및 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화된 가스 분배 플레이트의 단면, 사시도이다.
도 3a는 본 개시에 따른 외측 링의 상부 표면의 사시도이다.
도 3b는 본 개시에 따른 외측 링의 측단면도이다.
도 4a는 본 개시에 따른 제 1 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 상부 표면의 사시도이다.
도 4b는 본 개시에 따른 제 1 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 2 부분의 상부 표면의 사시도이다.
도 4c는 본 개시에 따른 제 1 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 측 단면도이다.
도 5a는 본 개시에 따른 제 2 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 상부 표면의 사시도이다.
도 5b는 본 개시에 따른 제 2 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 하부 표면의 사시도이다.
도 5c는 본 개시에 따른 제 2 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 측단면도이다.
도 6a는 본 개시에 따른 제 3 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 상부 표면의 사시도이다.
도 6b는 본 개시에 따른 제 3 세그먼트화된 단차형 내측 링의 제 1 부분의 하부 표면의 사시도이다.
도 7a는 본 개시에 따른 제 4 단차형 내측 링의 제 1 부분의 상부 표면의 사시도이다.
도 7b는 본 개시에 따른 제 4 단차형 내측 링의 제 1 부분의 하부 표면의 사시도이다.
도 8은 본 개시에 따른 상단 플레이트 및 세그먼트화된 가스 분배 플레이트를 포함하는 또 다른 가스 분배 어셈블리의 단면 사시도를 도시한다.
도 9는 도 8의 세그먼트화된 가스 분배 플레이트의 단면 사시도를 도시한다.
도 10은 인접한 인터로킹하는 (interlocking) 링 세그먼트들과 플레이트들 사이의 가스 플로우 및 갭들을 예시하는 가스 분배 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
마이크로전자기계 (Microelectromechanical; MEMs) 디바이스들은 현재 고 가스 플로우들 및 압력들, 고 무선 주파수 (radio frequency; RF) 전력 및 고 프로세스 온도들을 갖는 고 에칭 레이트 프로세스들을 사용하여 생산된다. 높은 에칭 레이트들을 유지하면서 용인 가능한 균일성을 달성하기 위해, MEMs 프로세스들은 가스 분포의 위치 및 균일성에 매우 민감하다. 그 결과, 일부 MEMs 디바이스들은 TCP (transformer coupled plasma) 플라즈마와 함께 기판 프로세싱 시스템들을 사용하여 생산된다.
본 명세서에 제시된 예들은 상단 플레이트들 및 세그먼트화된 (segment) 가스 분배 플레이트들을 포함하는 가스 분배 어셈블리들을 포함한다. 상단 플레이트들 및 가스 분배 플레이트들은 생성된 RF 신호들로 하여금 프로세싱 챔버로 통과하게 하도록 RF 투과성인 (RF transparent) 윈도우들 (windows) 로서 수행한다. 본 개시에 따른 세그먼트화된 가스 분배 플레이트들 각각은 링 어셈블리이고 복수의 링들을 포함하고, 링 각각은 하나 이상의 링 세그먼트들을 포함할 수도 있다. 상이한 링 어셈블리들의 예들이 도 1 내지 도 10에 도시된다. 링들 중 적어도 일부는 방사상으로 그리고/또는 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화될 수도 있다. 링 세그먼트들은 캐스케이딩 (cascading) 단계들을 사용하여 외부로부터 인터로킹된다 (interlock). 일부 예들에서, 링 세그먼트들은 입자 생성을 감소시키도록 그리고 불확정한 (indeterminate) 가스 플로우를 억제하기 위해 간접 경로를 생성하도록 폴리싱된 (polished) 콘택트 (contact) 표면들을 갖는다. 일부 예들에서, 링 세그먼트들은 알루미나 (Al2O3) 로 이루어지지만, 알루미늄 나이트라이드 (AlN) 와 같은 다른 재료들이 사용될 수 있다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트들은 보다 높은 온도들에서, 보다 높은 전력 설정들에서 사용될 수 있고, 그리고 유사한 재료들로 이루어진 비세그먼트화된 가스 분배 플레이트들과 비교하여 보다 높은 압력들을 경험할 수 있다. 팽창을 허용하고, 응력을 감소시키고, 링 세그먼트들에 대한 손상을 방지하기 위해 링 세그먼트들 사이에 갭들이 존재한다.
AlN으로 형성된 링 세그먼트들은 Al2O3로 형성된 링 세그먼트들에 비해 개선된 열 전도도 및 열 팽창 계수들 (coefficients of thermal expansion) 을 갖는다. 그 결과, AlN으로 형성된 링 세그먼트들을 포함하는 대응하는 링 어셈블리는 보다 작은 온도 변화량들 (gradients), 미리 결정된 동작 온도 변화량에 대해 보다 적은 응력을 경험하고, 따라서 보다 내구성 있는 구조를 갖는다. 일부 실시 예들에서, 링 어셈블리의 링 세그먼트들 중 하나 이상은 Al2O3로 형성되고 그리고 하나 이상의 다른 링 세그먼트들은 AlN으로 형성된다. 일 실시 예에서, 방사상 최외측 하나 이상의 링 세그먼트들은 Al2O3로 형성되고 그리고 방사상 최내측 하나 이상의 링 세그먼트들은 AlN으로 형성된다.
가스 분배 플레이트들을 방사상으로 그리고 원주 방향으로 세그먼트화하는 것은, 균열이 발생할 수 있는 응력 지점들을 생성하는 것과 반대로 열 에너지를 방향 전환 (divert) 및 변위시키는, 캐스케이딩 세그먼트들 사이에 팽창 갭들을 제공한다. 세그먼트들의 방사상 부분들은 가스 전달 존들 (zones) 을 제어하기 위해 쓰루 홀들 (through-holes) 을 위한 랜딩들 (landings) 을 포함할 수도 있는 반면, 최외측 링의 최외측 링 세그먼트들은 진공 무결성 (vacuum integrity) 을 위해 O-링 시일링 (sealing) 을 위한 홈들 (grooves) 을 포함할 수도 있다.
이제 도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템 (110) 의 일 예가 도시된다. 기판 프로세싱 시스템 (110) 은 코일 구동 회로 (111) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 코일 구동 회로 (111) 는 RF 소스 (source) (112) 및 튜닝 회로 (113) 를 포함한다. 튜닝 회로 (113) 는 하나 이상의 유도 TCP 코일들 (116) 에 직접 연결될 수도 있다. 대안적으로, 튜닝 회로 (113) 는 선택 가능한 (optional) 역전 회로 (reversing circuit) (115) 에 의해 TCP 코일들 (116) 중 하나 이상에 연결될 수도 있다.
튜닝 회로 (113) 는 RF 소스 (112) 의 출력을 목표된 주파수 및/또는 목표된 위상으로 튜닝하고, TCP 코일들 (116) 의 임피던스를 매칭시키고 TCP 코일들 (116) 사이에 전력을 분할한다. 역전 회로 (115) 는 TCP 코일들 (116) 중 하나 이상을 통한 전류의 극성을 선택적으로 스위칭하도록 사용된다. 일부 예들에서, 코일 구동 회로 (111) 는 TCP 코일들 (116) 을 구동하기 위해 TCCT (Transformer Coupled Capacitive Tuning) 매칭 네트워크를 구현한다. 예를 들어, 스위칭된 커패시터들을 갖는 TCCT 매칭 네트워크를 사용하는 프로세싱 챔버들은 공동으로 양도된 미국 특허 번호 제 9,515,633 호에 도시되고 기술되고, 이는 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된다.
프로세싱 챔버 (128) 의 상단 부분 (124) 은 상단 플레이트 (123) 및 가스 쓰루 홀들을 갖는 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (120) (이하 도 2에 도시됨) 를 포함하는 가스 분배 어셈블리 (121) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 가스 분배 어셈블리 (121) 의 방사상 최외측 부분은 챔버 벽, 또는 리테이너 (retainer) (125) 의 일부에 의해 지지될 수도 있다. 가스 플레넘 (plenum) (127) 은 상단 플레이트 (123) 의 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (120) 위에 배치된다. 상단 플레이트 (123) 및 가스 분배 플레이트 (120) 는 TCP 코일들 (116) 과 프로세싱 챔버 (128) 사이에 배치된다. 일부 예들에서, 프로세스 가스들은 가스 노즐, 가스 밸브들, 분배 (disbursement) 플레이트, 도관, 등을 사용하여 가스 플레넘 (127) 에 공급된다. 프로세싱 챔버 (128) 는 기판 지지부 (또는 페데스탈) (132) 를 더 포함한다. 기판 지지부 (132) 는 정전 척 (electrostatic chuck; ESC), 또는 기계적 척 또는 다른 타입의 척을 포함할 수도 있다.
프로세스 가스는 가스 분배 어셈블리 (121) 를 통해 프로세싱 챔버 (128) 로 공급된다. 플레넘 (127) 에 수용된 가스는 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (120) 내의 홀들로 분배된다. RF 전력은 TCP 코일들 (116) 에 공급된다. 플라즈마 (140) 는 프로세싱 챔버 (128) 내부에서 생성되고 유지된다. 예를 들어, TCP 코일들 (116) 에 의해 생성된 자기장은 상단 플레이트 (123) 를 통해 프로세싱 챔버 (128) 내로 이동한다. 자기장은 플라즈마 (140) 를 생성하기 위해 프로세싱 챔버 (128) 내의 가스 분자들을 여기시킨다 (excite). 플라즈마 (140) 는 기판 (134) 의 노출된 표면을 처리 (에칭, 증착, 세정, 등) 하기 위해 사용될 수도 있다. RF 소스 (150) 및 바이어스 매칭 회로 (152) 가 이온 에너지를 제어하기 위한 동작 동안 기판 지지부 (132) 를 바이어싱하도록 (bias) 사용될 수도 있다. 일 예로서, TCP 코일들 (116) 은 방사상으로 배치된 내측 코일 및 내측 코일을 둘러싸는 방사상으로 배치된 외측 코일을 포함할 수도 있다.
가스 전달 시스템 (156) 이 프로세싱 챔버 (128) 로 프로세스 가스 혼합물을 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 가스 전달 시스템 (156) 은 (예를 들어, 증착 가스들, 에칭 가스들, 캐리어 가스들, 불활성 가스들, 등을 포함하는) 프로세스 가스 소스 및 불활성 가스 소스 (157), 밸브들 및 플로우 제어기들 (예를 들어, 질량 유량 제어기들 (Mass Flow Controllers; MFCs)) 과 같은 가스 계량 시스템 (158) 및 매니폴드 (159) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 가스 계량 시스템 (158) 및 매니폴드 (159) 는 에칭 동안 프로세싱 챔버 (128) 에 에칭 가스 혼합물들을 제공하도록 구성될 수도 있다.
히터/냉각기 (164) 가 기판 지지부 (132) 를 미리 결정된 온도로 가열/냉각하기 위해 사용될 수도 있다. 배기 시스템 (165) 은 퍼지 또는 배기에 의해 프로세싱 챔버 (128) 로부터 반응 물질들을 제거하기 위한 밸브 (166) 및 펌프 (167) 를 포함한다.
제어기 (154) 가 에칭 프로세스를 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 제어기 (154) 는 시스템 파라미터들을 모니터링하고, 가스 혼합물의 전달, 플라즈마의 스트라이킹 (strike), 유지 및 소화, 반응 물질들의 제거, 등을 제어한다. 부가적으로, 제어기 (154) 는 코일 구동 회로 (111), RF 소스 (150) 및 바이어스 매칭 회로 (152), 등의 다양한 양태들을 제어할 수도 있다. 일부 예들에서, 기판 지지부 (132) 는 온도-튜닝 가능하다 (temperature-tunable). 일 예에서, 온도 제어기 (168) 가 기판 지지부 (132) 에 배치된, 열 제어 엘리먼트들 (Thermal Control Elements; TCEs) 과 같은, 복수의 가열 엘리먼트들 (170) 에 연결될 수도 있다. 온도 제어기 (168) 는 기판 지지부 (132) 및 기판 (134) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 가열 엘리먼트들 (170) 을 제어하도록 사용될 수도 있다.
이제 도 2를 참조하면, 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 적어도 일부가 방사상으로 그리고/또는 원주 방향으로 세그먼트화된 복수의 네스트된 (nested) 링 세그먼트들을 포함한다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 도 1의 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (120) 를 대체할 수도 있다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 외측 링 (210) 을 포함한다. 일부 예들에서, 외측 링 (210) 은 외측 링 (210) 의 하부 표면 둘레에서 부분적으로 또는 완전히 연장하는 환형 슬롯 (214) 을 포함한다. 하나 이상의 부가적인 환형 슬롯들 (214) 이 외측 링 (210) 의 하부 표면 상의 이격된 방사상 위치들에 배치될 수 있다. 환형 슬롯들은 인접한 영역들에서 열 에너지 전달을 제한하기 위해 열 초크들 (chokes) 로서 포함될 수도 있고 수행될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 도 8 내지 도 10의 실시 예와 같이, 환형 슬롯들 (214) 은 포함되지 않는다.
일부 예들에서, 하나 이상의 환형 슬롯들 (또는 홈들) (215) 은 외측 링 (210) 의 상부 표면 상에 위치될 수 있다. 슬롯들 (215) 은 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 와 도 1의 상단 플레이트 (123) 와 같은, 상단 플레이트 사이에 진공 기밀 시일 (tight seal) 을 제공하기 위해 O-링을 포함할 수도 있다.
제 1 단차형 (stepped) 내측 링 (220) 이 외측 링 (210) 의 방사상으로 내부에 배치되고 그리고 외측 링 (210) 과 메이팅한다 (mate). 제 1 단차형 내측 링 (220) 은 그 사이에 규정된 단차형 계면 (interface) (222) 상에 놓인다 (rest). 일부 실시 예들에서, 제 1 단차형 내측 링 (220) 은 (226) 에 도시된 바와 같이 2 개 이상의 세그먼트들로 원주 방향으로 세그먼트화된다.
제 2 단차형 내측 링 (230) 은 제 1 단차형 내측 링 (220) 의 방사상으로 내부에 배치되고 그리고 제 1 단차형 내측 링 (220) 과 메이팅한다. 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 그 사이의 단차형 계면 (232) 상에 놓인다. 일부 실시 예들에서, 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 (236) 에 도시된 바와 같이 2 개 이상의 세그먼트들로 원주 방향으로 세그먼트화된다. 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연장하는 하나 이상의 가스 쓰루 홀들 (238) 을 포함할 수도 있다.
제 3 단차형 내측 링 (240) 은 제 2 단차형 내측 링 (230) 의 방사상으로 내부에 배치되고 그리고 제 2 단차형 내측 링 (230) 과 메이팅한다. 제 3 단차형 내측 링 (240) 은 그 사이의 단차형 계면 (242) 상에 놓인다. 일부 실시 예들에서, 제 3 단차형 내측 링 (240) 은 (246) 에 도시된 바와 같이 2 개 이상의 세그먼트들로 원주 방향으로 세그먼트화된다.
중심 부분 (250) 은 제 3 단차형 내측 링 (240) 의 방사상으로 내부에 배치되고 그리고 제 3 단차형 내측 링 (240) 과 메이팅한다. 중심 부분 (250) 은 그 사이의 단차형 계면 (252) 상에 놓인다. 중심 부분 (250) 은 원주 방향으로 세그먼트화되지 않는다. 단일 단차형 외측 링, 3 개의 단차형 내측 링들 및 중심 부분이 도시되지만, 부가적인 또는 보다 적은 단차형 내측 링들이 사용될 수도 있다. 제 2 단차형 내측 링 (230) 이 가스 쓰루 홀들 (238) 을 포함하는 것으로 도시되지만, 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 부가적인 쓰루 홀들을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제 1 단차형 내측 링, 제 3 단차형 내측 링 및/또는 중심 부분은 또한 가스 쓰루 홀들 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 의 상부 표면 및 하부 표면은 (환형 슬롯 (214) 외에) 일반적으로 평면이다.
세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 가 3 개의 내측 링들을 포함하는 것으로 도시되지만, 가스 분배 플레이트 (200) 는 하나 이상의 내측 링들을 포함할 수도 있다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 Al2O3 및/또는 AlN으로 형성될 수도 있다. 일 실시 예에서, 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 Al2O3로 형성된다. 또 다른 실시 예에서, 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (200) 는 AlN으로 형성된다. 또 다른 실시 예에서, 링 (210) 은 Al2O3로 형성되고 그리고 내측 링들 (예를 들어, 링들 (220, 230, 240)) 및 중심 부분 (250) 중 하나 이상은 AlN으로 형성된다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 2의 외측 링 (210) 이 보다 상세히 도시된다. 외측 링 (210) 은 편평한, 환형 링 형상을 갖는 환형 바디 (body) (308) 를 포함한다. 환형 바디 (308) 는 상부 표면 (310) 및 하부 표면 (314) 을 포함한다. 외측 링 (210) 은 상부 표면 (310) 상에 위치된 환형 슬롯 (320) 을 더 포함한다. 외측 링 (210) 의 방사상으로 내측 표면은 단차형 계면 (330) 을 규정한다. 즉, 하부 표면 (314) 은 단차를 형성하기 위해 상부 표면 (310) 에 대해 방사상 내측으로 연장한다. 일부 예들에서, 제 1 단차형 내측 링 (220) 은 단차형 계면 (330) 상에 놓인다.
이제 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 도 2의 제 1 단차형 내측 링 (220) 이 보다 상세히 도시된다. 도 4a에서, 제 1 단차형 내측 링 (220) 은 방사상으로 그리고 원주 방향 모두로 세그먼트화된다. 제 1 단차형 내측 링 (220) 이 2 개의 원주 세그먼트들을 갖는 것으로 도시되지만, 부가적인 원주 세그먼트들이 사용될 수도 있다.
제 1 단차형 내측 링 (220) 은 상부 표면 (410) 및 하부 표면 (414) 을 갖는 바디 (408) 를 포함하는 제 1 원주 부분 (406) 을 포함한다. 바디 (408) 는 제 2 아치형 부분 (418) 에 대해 회전되는 제 1 아치형 부분 (416) 을 포함한다. 즉, 제 1 아치형 부분 (416) 및 제 2 아치형 부분 (418) 은 유사하지만 오프셋된 (offset) 아치형 길이들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (416) 및 제 2 아치형 부분 (418) 은 방사상 방향으로 유사한 두께들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (416) 의 내경은 제 2 아치형 부분 (418) 의 내경보다 보다 크고 그리고 제 2 아치형 부분 (418) 의 외경보다 보다 작다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (416) 및 제 2 아치형 부분 (418) 은 단일의, 모놀리식 (monolithic) 재료로 이루어진다. 다른 예들에서, 제 1 아치형 부분 (416) 및 제 2 아치형 부분 (418) 은 별개로 제조되고 그리고 이어서 함께 부착되거나 본딩된다 (bond).
제 1 아치형 부분 (416) 의 단부 (422) 는 제 2 아치형 부분 (418) 의 대응하는 단부 (423) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 유사하게, 제 2 아치형 부분 (418) 의 단부 (426) 는 제 1 아치형 부분 (416) 의 대응하는 단부 (427) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 도 4b에서, 제 1 단차형 내측 링 (220) 은 제 1 원주 부분 (406) 과 유사한 제 2 원주 부분 (440) 을 포함한다. 제 1 아치형 부분 (416) 및 제 2 아치형 부분 (418) 은 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면 (430) 을 규정한다.
이제 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 도 2의 제 2 단차형 내측 링 (230) 이 보다 상세히 도시된다. 도 5a에서, 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 방사상으로 그리고 원주 방향 모두로 세그먼트화된다. 제 2 단차형 내측 링 (230) 이 2 개의 원주 세그먼트들을 갖는 것으로 도시되지만, 부가적인 원주 세그먼트들이 사용될 수도 있다.
제 2 단차형 내측 링 (230) 은 상부 표면 (510) 및 하부 표면 (514) 을 갖는 바디 (508) 를 포함하는 제 1 원주 부분 (506) 을 포함한다. 바디 (508) 는 제 2 아치형 부분 (518) 에 대해 회전되는 제 1 아치형 부분 (516) 을 규정한다. 즉, 제 1 아치형 부분 (516) 및 제 2 아치형 부분 (518) 은 유사하지만 오프셋된 아치형 길이들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (516) 및 제 2 아치형 부분 (518) 은 방사상 방향으로 유사한 두께들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (516) 의 내경은 제 2 아치형 부분 (518) 의 내경보다 보다 크고 그리고 제 2 아치형 부분 (518) 의 외경보다 보다 작다.
제 2 아치형 부분 (518) 의 단부 (522) 는 제 1 아치형 부분 (516) 의 대응하는 단부 (523) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 유사하게, 제 1 아치형 부분 (516) 의 단부 (526) 는 제 2 아치형 부분 (518) 의 대응하는 단부 (527) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 제 1 아치형 부분 (516) 및 제 2 아치형 부분 (518) 은 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면 (530) 을 규정한다.
제 2 단차형 내측 링 (230) 은 복수의 쓰루 홀들 (532) 을 포함한다. 단부들 (522 및 526) 중 하나 또는 모두 (이의 캔틸레버형 (cantilevered) 섹션들) 는 쓰루 홀들 (532) 중 하나 이상의 둘레에 플레넘을 규정하는 슬롯 (528) 을 포함할 수도 있다. 도 5b에서, 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 제 1 원주 부분 (506) 과 유사한 제 2 원주 부분 (540) (반전되어 도시됨) 을 포함한다.
이제 도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 도 2의 제 3 단차형 내측 링 (240) 이 보다 상세히 도시된다. 도 6a에서, 제 3 단차형 내측 링 (240) 은 방사상으로 그리고 원주 방향 모두로 세그먼트화된다. 제 3 단차형 내측 링 (240) 이 2 개의 원주 세그먼트들을 갖는 것으로 도시되지만, 부가적인 원주 세그먼트들이 사용될 수도 있다.
제 3 단차형 내측 링 (240) 은 상부 표면 (610) 및 하부 표면 (614) 을 갖는 바디 (608) 를 포함하는 제 1 원주 부분 (606) 을 포함한다.
바디 (608) 는 제 2 아치형 부분 (618) 에 대해 회전되는 제 1 아치형 부분 (616) 을 규정한다. 즉, 제 1 아치형 부분 (616) 및 제 2 아치형 부분 (618) 은 유사하지만 오프셋된 아치형 길이들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (616) 및 제 2 아치형 부분 (618) 은 방사상 방향으로 유사한 두께들을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 아치형 부분 (616) 의 내경은 제 2 아치형 부분 (618) 의 내경보다 보다 크고 그리고 제 2 아치형 부분 (618) 의 외경보다 보다 작다.
제 1 아치형 부분 (616) 의 단부 (622) 는 제 2 아치형 부분 (618) 의 대응하는 단부 (623) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 제 2 아치형 부분 (618) 의 단부 (626) 는 제 1 아치형 부분 (616) 의 대응하는 단부 (627) 에 대해 원주 방향으로 연장한다. 도 6b에서, 제 2 단차형 내측 링 (230) 은 제 1 원주 부분 (606) 과 유사한 제 2 원주 부분 (640) (반전되어 도시됨) 을 포함한다. 제 1 아치형 부분 (616) 및 제 2 아치형 부분 (618) 은 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면 (630) 을 규정한다.
이제 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 도 2의 중심 부분 (250) 이 더 상세히 도시된다. 중심 부분 (250) 은 상부 표면 (710) 및 하부 표면 (714) 을 갖는 바디 (708) 를 포함한다. 바디 (708) 의 상부 부분 (722) 은 실린더 형상 및 제 1 직경을 갖는다. 바디 (708) 의 하부 부분 (724) 은 실린더 형상 및 제 1 직경보다 보다 작은 제 2 직경을 갖는다.
도 8은 상단 플레이트 (802) 및 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 를 포함하는 가스 분배 어셈블리 (800) 를 도시한다. 가스 분배 어셈블리 (800) 는 도 1의 가스 분배 어셈블리 (121) 를 대체할 수도 있다. 상단 플레이트 (802) 는 중심 홀 (808) 을 갖는, 가스를 수용하기 위한 중심에 위치된 플레넘 (806) 을 포함한다. 플레넘 (806) 에서 수용된 가스는 중심 홀 (808) 을 통해 지향되고 그리고 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 의 하나 이상의 링들 (810) 로 상단 플레이트 (802)와 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 사이에 분배된다.
링들 (810) 은 지지 링 (820), 하나 이상의 내측 (또는 중간) 링들 (예를 들어 3 개의 중간 링들 (822, 824, 826) 이 도시됨) 및 중심 부분 (또는 단차형 원형-형상 플러그) (828) 을 포함할 수도 있다. 단차형 계면들 (830, 832, 834) 은 링들 (820, 822, 824, 826) 사이에 존재한다. 단차형 계면 (836) 은 링 (826) 과 중심 부분 (828) 사이에 존재한다. 링 (820) 은 링 (822) 을 지지하고, 결국 링 (824) 을 지지한다. 링 (824) 은 링 (826) 을 지지하고, 결국 중심 부분 (828) 을 지지한다. 중간 링들 각각은 세그먼트화될 수도 있고 링 세그먼트들을 포함할 수도 있고, 예시적인 링 세그먼트들 (840, 842, 844, 846, 848, 850, 852, 854) 이 링들 (822, 824, 826) 에 대해 도시된다. 링 세그먼트들 (840, 842, 844, 846, 848, 850, 852, 854) 은 도 8에서 상단 플레이트 (802) 를 통해 보이는 것으로 도시되지만, 실제로는 상단 플레이트 (802) 를 통해 보이지 않는다.
링 (820) 은 환형 슬롯 (예컨대 도 2의 슬롯 (214)) 을 포함하지 않지만, 상단 플레이트 (802) 와 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 사이에 환형 진공 시일을 제공하기 위해 O-링 (미도시) 이 내부에 배치될 수 있는 환형 홈 (860) 을 포함한다.
상단 플레이트 (802) 및 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 는 Al2O3 및/또는 AlN으로 형성될 수도 있다. 일 실시 예에서, 상단 플레이트 (802) 및 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 는 Al2O3로 형성된다. 또 다른 실시 예에서, 상단 플레이트 (802) 및 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 는 AlN으로 형성된다. 또 다른 실시 예에서, 상단 플레이트 (802) 및 링 (820) 은 Al2O3로 형성되고, 그리고 하나 이상의 중간 링들 (예를 들어, 링들 (822, 824, 826)) 및 중심 부분 (828) 은 AlN으로 형성된다.
가스 분배 어셈블리 (800) 는 도 9 및 도 10에 대해 이하에 더 기술된다. 도 9는 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 를 도시한다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 는 링들 (820, 822, 824, 826) 및 중심 부분 (828) 을 포함한다. 링 (820) 은 환형 홈 (860) 을 포함한다. 링들 (820, 822, 824, 826) 은 링 세그먼트들 (840, 842, 844, 846, 848, 850, 852, 854) 과 같은 링 세그먼트들을 포함한다. 원형-형상 계면들 (900, 902, 904) 이 링들 (820, 822, 824, 826) 사이에 도시된다. 원형-형상 계면 (906) 이 링 (826) 과 중심 부분 (828) 사이에 도시된다. 방사상으로 연장하는 계면들 (910, 912, 914, 916, 918, 920, 922) 이 링들 (822, 824, 826) 의 링 세그먼트들 사이에 도시된다.
링 세그먼트들 (848, 850) 및 중간 링 (824) 의 다른 링 세그먼트들은 가스 홀들 (920) 을 포함할 수도 있고, 이들 중 일부가 도시된다. 중간 링 (824) 의 링 세그먼트들이 가스 홀들을 갖는 것으로 도시되지만, 링들 (822, 826) 의 링 세그먼트들은 가스 홀들을 포함할 수도 있다. 가스는 홀들에서 수용되고 그리고 대응하는 프로세싱 챔버 내로 통과된다.
도 10은 플레이트들 (802, 804) 과 인터로킹하는 (interlocking) 링 세그먼트들 사이의 가스 플로우 및 갭들을 예시하는 가스 분배 어셈블리 (800) 를 도시한다. 상단 플레이트 (802) 는 플레넘 (806) 및 중심 홀 (808) 을 포함한다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트 (804) 는 환형 계면들 (830, 832, 834, 836) 을 포함하는 링들 (820, 822, 824, 826) 및 중심 부분 (828) 을 포함한다.
공칭 갭 (G1) 은 (i) 상단 플레이트 (802) 와 (ii) 링들 (824, 826) 및 중심 부분 (828) 사이에 존재한다. 갭 (G1) 은 상단 플레이트 (802) 의 원형 리세스된 (recessed) 부분을 통해 제공될 수도 있다. 이에 더하여 또는 대안으로서, 링들 (824, 826) 및 중심 부분 (828) 은 갭 (G1) 을 제공하기 위해 링들 (820, 822) 보다 보다 짧을 수도 있다. 플레이트들 (802, 804) 사이의 그리고 갭 (G1) 과 연관된 영역은 중심 부분 (828), 링 (826) 및 링 (824) 의 일부를 가로 질러 방사상으로 내측으로 그리고 홀들 (1000) 까지 연장될 수도 있다.
도시된 예에서, 가스는 플레넘 (806) 에서 수용되고, 홀 (808) 을 통해 수직으로 통과되고, 갭 (G1) 내에서 링 (824) 의 홀들 (예를 들어, 홀들 (1000) 또는 도 9의 홀들 (920)) 로 방사상으로 분배되고, 그리고 홀들을 통해 프로세싱 챔버 내로 수직으로 통과된다. 이는 화살표들 (1002) 로 예시된다. 일 실시 예에서, 갭 (G1) 은 0.011 인치 (또는 대략 0.28 ㎜) 내지 0.023 인치 (또는 대략 0.58 ㎜) 이다. 또 다른 실시 예에서, 갭 (G1) 은 0.017 인치 (또는 대략 0.43 ㎜) 이거나 약 0.017 인치 (또는 대략 0.43 ㎜) 이다. 도시된 예에서, 링 (822) 과 상단 플레이트 (802) 사이에 어떤 갭도 존재하지 않지만, 링 (822) 이 가스 홀들을 포함한다면 갭이 존재할 수도 있다.
환형 계면들 (830, 832, 834, 836) 은 각각의 상부 수직 부분들 (1010, 1012, 1014, 1016), 중심 수평 부분들 (1020, 1022, 1024, 1026) 및 하부 수직 부분들 (1030, 1032, 1034, 1036) 을 포함한다. 상부 수직 부분들 (1010, 1012, 1014, 1016) 은 도 10에서 (G2) 로 지칭되는, 동일한 사이즈의 갭을 가질 수도 있다. 하부 수직 부분들 (1030, 1032, 1034, 1036) 은 도 10에서 (G3) 으로 지칭되는, 동일한 사이즈의 갭을 갖는다. 계면 (834) 에 대해서만 (G2 및 G3) 이 도시되지만, 계면들 (830, 832 및 836) 의 수직 부분들의 갭들이 또한 (G2 및 G3) 으로 지정될 수도 있다. 일 실시 예에서, 갭들 (G2, G3) 은 각각 0.010 인치 (또는 대략 0.25 ㎜) 내지 0.025 인치 (또는 대략 0.61 ㎜) 이다. 또 다른 실시 예에서, 갭들 (G2 및 G3) 은 각각 0.013 인치 (또는 대략 0.33 ㎜) 이거나 약 0.013 인치 (또는 대략 0.33 ㎜) 이다. 수직 부분들 (1010, 1012, 1014, 1016, 1030, 1032, 1034, 1036) 의 갭들 (G2 및 G3) 은 링들 (820, 822, 824, 826) 및 중심 부분 (828) 의 팽창을 허용하기 위해 제공된다. 중심 수평 부분들 (1020, 1022, 1024, 1026) 각각은 대응하는 중심 부분 또는 내측 링이 대응하는 외측 링 상에 놓이기 때문에 갭을 갖지 않는다.
일 실시 예에서, 환형 계면들 (830, 832, 834, 836) 과 연관된 링들 (820, 822, 824, 826) 및 중심 부분 (828) 의 메이팅되는 표면들은 가스 시일들을 제공하기 위해 폴리싱된다. 가스 시일들은 가스가 링들 (820, 822, 824, 826) 사이 및/또는 링 (826) 과 중심 부분 (828) 사이를 통과하는 것을 방지하기 위해 제공된다.
세그먼트화된 가스 분배 플레이트들은 석영과 같은 타협적인 재료들 또는 나이트라이드 세라믹스와 같은 고 비용 재료들에 의지하지 않고 극단적인 열 입력들로 인한 파손에 내성이 있다. 세그먼트화된 가스 분배 플레이트들은 패시브 (passive), 유지 보수가 필요 없는 (maintenance-free) 디바이스이고, 그리고 종래의 방법들을 통해 제조될 수 있다. 알루미늄 옥사이드로 이루어진 세그먼트화된 가스 분배 플레이트를 사용하는 것은 초기 비용을 감소시킬뿐만 아니라 혹독한 (harsh) 프로세스 조건들에서 가스 분배 플레이트의 수명을 연장시킨다. 알루미늄 나이트라이드로 이루어진 세그먼트화된 가스 분배 플레이트는 개선된 내구성을 제공한다.
전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시 예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시 예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 또 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 관계 및 기능적 관계는, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)" 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구들 "A, B, 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"는 비배타적 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "A 중 적어도 하나, B 중 적어도 하나 및 C 중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템들 또는 시스템의 서브 파트들 또는 다양한 컴포넌트들을 제어할 수도 있는 "제어기 (controller)"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), ASICs (Application Specific Integrated Circuits) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 모듈, CVD 챔버 또는 모듈, ALD 챔버 또는 모듈, ALE (Atomic Layer Etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.

Claims (21)

  1. 기판 프로세싱 시스템을 위한 가스 분배 플레이트에 있어서,
    방사상으로 내측 표면 상에 단차형 계면 (stepped interface) 을 포함하는 외측 링;
    N 개의 내측 링들로서,
    N은 0보다 큰 정수이고,
    상기 N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 원주 방향으로 (circumferentially) 세그먼트화되고 (segment) 그리고 내측 단차형 계면 및 외측 단차형 계면을 포함하고, 그리고
    상기 N 개의 내측 링들 중 방사상으로 외측의 내측 링의 상기 외측 단차형 계면은 상기 외측 링의 상기 내측 단차형 계면 상에 놓이고 (rest) 상기 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 (mate) 구성되는, 상기 N 개의 내측 링들; 및
    상기 N 개의 내측 링들 중 방사상으로 내측의 내측 링의 상기 내측 단차형 계면 상에 놓이고 상기 내측 단차형 계면과 메이팅하도록 구성된, 방사상으로 외측 표면 상에 외측 단차형 계면을 포함하는 중심 부분을 포함하는, 가스 분배 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 복수의 가스 쓰루 홀들 (through holes) 을 포함하는, 가스 분배 플레이트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    함께 네스트될 (nest) 때, 상기 외측 링, 상기 N 개의 내측 링들 및 상기 중심 부분은 평면형 상부 표면 및 하부 표면을 규정하는, 가스 분배 플레이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    N은 2인, 가스 분배 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    N은 3인, 가스 분배 플레이트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 N 개의 내측 링들 각각은 C 개의 원주 부분들을 포함하고, 상기 C는 1보다 큰 정수이고, 그리고
    상기 C 개의 원주 부분들 각각은 제 1 아치형 (arcuate) 부분 및 제 2 아치형 부분을 갖는 바디 (body) 를 포함하고,
    상기 제 1 아치형 부분은 상기 제 2 아치형 부분에 대해 방사상으로 그리고 원주 방향으로 오프셋되는 (offset), 가스 분배 플레이트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    C는 2인, 가스 분배 플레이트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 아치형 부분은 내경 및 외경을 갖고,
    상기 제 2 아치형 부분은 내경 및 외경을 갖고, 그리고
    상기 제 1 아치형 부분의 상기 내경은 상기 제 2 아치형 부분의 상기 내경보다 보다 크고 그리고 상기 제 2 아치형 부분의 상기 외경보다 보다 작은, 가스 분배 플레이트.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 C 개의 원주 부분들 중 제 1 원주 부분의 상기 제 2 아치형 부분은 상기 C 개의 원주 부분들 중 상기 제 1 원주 부분의 상기 제 1 아치형 부분 아래에 놓이고,
    상기 C 개의 원주 부분들 중 상기 제 1 원주 부분의 상기 제 2 아치형 부분은 가스 쓰루 홀들을 둘러싸는 플레넘을 규정하는 슬롯을 포함하고, 그리고
    상기 슬롯은 상기 C 개의 원주 부분들 중 상기 제 1 원주 부분의 상기 제 2 아치형 부분으로부터 연장하는 상기 제 2 아치형 부분의 캔틸레버형 (cantilevered) 섹션 상에 위치되는, 가스 분배 플레이트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 C 개의 원주 부분들 중 제 2 원주 부분의 상기 제 1 아치형 부분 상의 가스 쓰루 홀들을 더 포함하고, 상기 C 개의 원주 부분들 중 상기 제 2 원주 부분의 상기 제 1 아치형 부분의 상기 가스 쓰루 홀들은 어셈블링될 때 상기 C 개의 원주 부분들 중 상기 제 1 원주 부분의 상기 제 2 아치형 부분의 상기 가스 쓰루 홀들과 정렬되는, 가스 분배 플레이트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 링, 상기 N 개의 내측 링 및 상기 중심 부분은 무선 주파수 (radio frequency; RF) 투과성인 (transparent) 재료로 이루어지는, 가스 분배 플레이트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 링, 상기 N 개의 내측 링 및 상기 중심 부분은 알루미나로 이루어지는, 가스 분배 플레이트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 링, 상기 N 개의 내측 링들 및 상기 중심 부분은 알루미늄 나이트라이드로 이루어지는, 가스 분배 플레이트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 링은 알루미나로 이루어지고; 그리고
    상기 N 개의 내측 링들 및 상기 중심 부분은 알루미늄 나이트라이드로 이루어지는, 가스 분배 플레이트.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 링, 상기 N 개의 내측 링들 및 상기 중심 부분의 인터페이싱하는 (interfacing) 표면들은 폴리싱되는, 가스 분배 플레이트.
  16. 상단 플레이트; 및
    제 1 항에 기재된 가스 분배 플레이트를 포함하고,
    상기 상단 플레이트는 상기 가스 분배 플레이트 상에 배치되고, 그리고
    상기 N 개의 내측 링들 중 하나 이상의 홀들로 가스의 통과를 위해 상기 상단 플레이트와 상기 가스 분배 플레이트 사이에 갭 (gap) 이 존재하는, 가스 분배 어셈블리.
  17. 기판 지지부를 포함하는 프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버의 외부에 배치된 코일; 및
    상기 프로세싱 챔버와 상기 코일 사이에 배치된 제 1 항에 기재된 가스 분배 플레이트를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 N 개의 내측 링들 중 적어도 하나는 복수의 쓰루 홀들을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    N은 2인, 기판 프로세싱 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 N 개의 내측 링들 각각은 C 개의 원주 부분들을 포함하고, C는 1보다 큰 정수이고, 그리고
    상기 C 개의 원주 부분들 각각은 제 1 아치형 부분 및 제 2 아치형 부분을 갖는 바디를 포함하고, 상기 제 1 아치형 부분은 상기 제 2 아치형 부분에 대해 방사상으로 그리고 원주 방향으로 오프셋되는, 기판 프로세싱 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    C는 2인, 기판 프로세싱 시스템.

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