KR20230022228A

KR20230022228A - 라디오 주파수 접지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20230022228A
Application number: KR1020237000792A
Authority: KR
Inventors: 가오솅 푸; 투안 안 응우옌; 아밋 쿠마르 반살
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2023-02-14
Also published as: WO2021252135A1; CN115917040A; US11443921B2; JP2023530081A; US20210391147A1; TW202213429A

Abstract

본 개시내용은 내부에 볼륨(volume)을 정의하는, 챔버 바디와 덮개를 포함하는 장치를 제공한다. 장치는 볼륨에서 덮개 맞은편에 배치된 기판 지지부를 포함한다. 기판 지지부는 스템 상에 배치된 지지부 바디, 및 지지부 바디와 스템 사이에 배치된 접지 플레이트를 포함한다. 최상부 플랜지는 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되고, 바닥 플랜지는 챔버 바디의 바닥에 커플링된다. 바닥 플랜지 및 최상부 플랜지는 복수의 스트랩들에 의해 서로 커플링되며, 스트랩들 각각은 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 갖는다.

Description

라디오 주파수 접지 시스템 및 방법

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 디바이스를 제조하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 라디오 주파수 접지 경로를 제공하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

[0002] PECVD(Plasma Enhanced CVD)는 반도체 기판과 같은 기판 상에 막을 증착하는 데 사용되는 프로세스들이다. CVD는 기판을 보유하는 프로세스 챔버 내로 프로세스 가스들을 도입함으로써 달성된다. 프로세스 가스들은 가스 분배 조립체를 통해 프로세스 챔버 내 프로세스 볼륨 내로 지향된다.

[0003] RF(radio frequency) 전력은 플라즈마를 생성하기 위해 프로세스 챔버에서 프로세스 가스들을 활성화하는 데 사용된다. RF 전력은 소스로 리턴된다. 일부 경우들에서, 프로세스 챔버에서 RF 전력으로부터 아킹(arcing)이 발생하며, 이는 챔버 및 챔버의 컴포넌트들을 손상시킨다. RF 전력을 프로세스 챔버의 컴포넌트들로부터 멀어지도록 유도하여 그 컴포넌트들에 대한 손상을 방지하고 프로세스 챔버에서 아킹의 발생을 감소시키도록 시도하는 접지 경로가 제공된다. 그러나 현재의 접지 경로 설계들은 복잡하고 비용이 많이 들며 시간이 지남에 따라 유지보수가 많이 이루어지며, 프로세스 챔버 내 아킹을 완전히 해결하지 못한다.

[0004] 따라서 단순하고 비용이 적게 들고 유지보수가 적으며 효과적인 RF 리턴 경로 설계에 대한 필요성이 존재한다.

[0005] 일부 실시예들에서, 내부에 볼륨을 정의하는, 챔버 바디와 덮개를 포함하는 장치가 제공된다. 장치는 볼륨에서 덮개 맞은편에 배치된 기판 지지부를 포함한다. 기판 지지부는 스템(stem) 상에 배치된 지지부 바디, 및 지지부 바디와 스템 사이에 배치된 접지 플레이트를 포함한다. 최상부 플랜지는 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되고, 바닥 플랜지는 챔버 바디의 바닥에 커플링된다. 바닥 플랜지 및 최상부 플랜지는 복수의 스트랩(strap)들에 의해 서로 커플링되며, 스트랩들 각각은 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 갖는다.

[0006] 일부 실시예들에서, 기판을 프로세싱하는 방법이 제공되며, 이 방법은 기판을 프로세싱 챔버의 볼륨 내 기판 지지부 상에 포지셔닝하는 것을 포함하고, 기판 지지부는 볼륨에서 덮개 맞은편에 배치된다. 기판 지지부는 스템 상에 배치된 지지부 바디, 지지부 바디와 스템 사이에 배치된 접지 플레이트, 및 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되는 최상부 플랜지를 포함한다. 프로세싱 챔버는 챔버 볼륨의 바닥에 커플링된 바닥 플랜지, 및 복수의 스트랩들을 포함하고, 스트랩들 각각은 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 갖는다. 기판 지지부는 볼륨의 상부 부분을 형성하는 상승된 포지션으로 상승된다. 방법은 볼륨의 상부 부분에 가스를 도입하고 라디오 주파수를 사용하여 가스를 활성화하는 것을 포함한다.

[0007] 일부 실시예들에서, 최상부 플랜지 상부 표면 및 최상부 플랜지 하부 표면을 갖는 최상부 플랜지를 포함하는 접지 조립체가 제공된다. 접지 조립체는 바닥 플랜지 상부 표면 및 바닥 플랜지 하부 표면을 포함하는 바닥 플랜지를 포함한다. 바닥 플랜지는 바닥 플랜지의 내경으로부터 방사상 내향으로 연장되는 하부 부분을 갖고, 하부 부분은 나사(screw)들을 수용하도록 구성된 하나 이상의 애퍼처들을 갖는다. 접지 조립체는 복수의 스트랩들을 포함하고, 스트랩들 각각은 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 포함한다.

[0008] 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 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 개략도를 묘사한다.
[0010] 도 2a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 하강된 포지션의 접지 조립체를 묘사한다.
[0011] 도 2b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 상승된 포지션의 접지 조립체를 묘사한다.
[0012] 도 2c는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 설치 이전의 접지 조립체 및 지그를 묘사한다.
[0013] 도 3a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 접지 조립체의 예시적인 바닥 플랜지의 평면도를 묘사한다.
[0014] 도 3b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 바닥 플랜지의 단면도를 묘사한다.
[0015] 도 4a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 접지 조립체의 예시적인 스트랩의 평면도를 묘사한다.
[0016] 도 4b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 접지 조립체의 바닥 플랜지에 고정된 스트랩의 단부를 묘사한다.
[0017] 도 5a는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 접지 조립체의 예시적인 최상부 플랜지의 저면도를 묘사한다.
[0018] 도 5b는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 접지 조립체의 예시적인 최상부 플랜지의 평면도를 묘사한다.
[0019] 도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 기판을 프로세싱하는 예시적인 방법의 흐름도를 묘사한다.
[0020] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있는 것으로 고려된다.

[0021] 본 명세서에 제시된 실시예들은 프로세스 챔버들에서의 RF(radio frequency) 접지에 관한 것이다. 프로세스 챔버는, 내부에 볼륨을 정의하는, 챔버 바디와 덮개를 포함한다. 기판 지지부는 볼륨에서 덮개 맞은편에 배치되고 접지 조립체에 커플링된다. 기판 지지부는 스템 상에 배치된 지지부 바디를 포함한다. 접지 조립체는 지지부 바디와 스템 사이에 배치된 접지 플레이트에 커플링된다. 최상부 플랜지는 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되고, 바닥 플랜지는 챔버 바디의 바닥에 커플링된다. 최상부 플랜지 및 바닥 플랜지는 금속 스트랩들에 의해 서로 커플링된다. 스트랩들 각각은 제1 단부 상에서 바닥 플랜지에 커플링되고 각각의 스트랩의 제2 단부 상에서 최상부 플랜지에 커플링된다.

[0022] 도 1은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략도를 묘사한다. 프로세스 챔버(100)는 챔버 바디(102) 및 챔버 바디(102) 상에 배치된 덮개 조립체(104)를 포함한다. 챔버 바디(102)와 덮개 조립체(104)는 내부에 상부 볼륨(110) 및 하부 볼륨(111)을 정의한다. 챔버 바디(102)의 바닥(148)은 덮개 조립체(104)를 향한다. 덮개 조립체(104)는 덮개(104)에 커플링된 가스 소스(130)로부터 가스를 공급하기 위한 복수의 구멍들(134)이 관통하여 형성되어 있는 면판(faceplate)(106)을 포함한다. 가스 소스(130)로부터의 가스는 덮개(104)와 면판(106)에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 플레넘(132) 내로 유동한다. 플레넘(132)은 복수의 구멍들(134)을 통해 상부 볼륨(110)과 유체 연통한다. 면판(106)을 관통해 형성된 복수의 구멍들(134)은 상부 볼륨(110)으로의 가스의 실질적으로 균일한 분배를 가능하게 한다. RF 전원과 같은 전원(170)은 기판 바디(112)에 커플링되고 상부 볼륨(110) 내의 가스 소스(130)로부터의 가스를 에너자이징(energize)하는 데 사용된다.

[0023] 채널(124)은 덮개(104)를 통해 형성된다. 채널(124)은 상부 볼륨(110)의 적어도 일부를 둘러싼다. 채널(124)은 배기 펌프(미도시)와 유체 연통한다. 채널(124)은 기판 상에 증착된 막에 대한 손상 또는 오염을 방지하기 위해 상부 볼륨(110)으로부터 가스 및 입자들이 제거되는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 채널(124)은 대신에, 챔버 바디(102)의 측벽에 이전에 형성될 수 있다는 것이 고려된다.

[0024] 개구(126)가 챔버 바디(102)를 관통해 형성되고 기판이 개구(126)를 통해 기판 지지부(105)(예컨대, 페데스탈)의 지지 표면(150) 상으로 로딩되는 것을 가능하게 한다. 지지 표면(150)은 덮개 조립체(104)와 실질적으로 평행하고 덮개 조립체(104)를 향한다.

[0025] 기판 지지부(105)는 프로세스 챔버(100)에 배치된다. 기판 지지부(105)는 지지부 바디(112), 격리 플레이트(122), 접지 플레이트(146) 및 스템(108)을 포함한다. 격리 플레이트(122)는 지지부 바디(112)와 접지 플레이트(146) 사이에 포지셔닝되며, 이들은 스템(108) 상에 함께 배치된다. 격리 플레이트(122)는 기판 바디(112) 및 접지 플레이트(146)를 전기적으로 격리하기 위해 전기 절연 재료, 이를테면, 유전체 재료 또는 세라믹, 이를테면, 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물로 제조된다. 지지부 바디(112)는 정전 척 또는 진공 척과 같은 척일 수 있고, 챔버 바디(102)의 바닥(148)을 향하는 바닥 표면(156)을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 지지부 바디(112)는 단일 부재이다. 스템(108)은 챔버 바디(102)의 바닥(148)을 통해 측방향으로 연장된다. 스템(108)은 바닥(148)에 실질적으로 수직이다. 바닥(148)은 면판(106)에 실질적으로 평행하다. 전도성 로드(conductive rod)(114)는 스템(108)에 배치되고 스템(108)을 통해 연장되며 접지 플레이트(146)에 전기적으로 커플링된다.

[0026] 접지 플레이트(146)는 접지 조립체(160)에 커플링된다. 접지 조립체(160)는 접지 플레이트(146) 및 격리 플레이트(122)를 통해 지지부 바디(112)에 커플링된다. 접지 플레이트(146)는 전기 전도성 재료, 예컨대, 알루미늄과 같은 금속으로 제조되고 격리 플레이트(122)에 커플링된다. 격리 플레이트(122)는 지지부 바디(112)의 바닥 표면(156)에 커플링된다. 대안적으로, 접지 플레이트(146) 및 격리 플레이트(122)는 중앙 개구를 포함하고, 이 중앙 개구를 통해 스템(108)이 배치되어, 스템(108)과 바닥 표면(156)의 중앙 부분 사이의 접촉을 허용한다. 지지부 바디는 프로세스 챔버(100)의 내부를 분할하여 상부(또는 프로세스) 볼륨(110) 및 하부 볼륨(111)을 포함한다. 액추에이터(116)는 상부 또는 상승된 프로세싱 포지셔닝 및 하강된 로딩 포지션 사이에서 기판 지지부(105)를 이동시킨다.

[0027] 복수의 스트랩들(121)을 포함하는 접지 조립체(160)는 접지 플레이트(146)를 챔버 바디의 바닥(148)에 물리적으로 그리고 전기적으로 커플링한다. 접지 조립체(160)는 최상부 플랜지(118), 바닥 플랜지(119), 및 이들 사이에서 연장되는 가요성 스트랩들과 같은 복수의 스트랩들(121)을 포함한다. RF 리턴 경로는 RF 소스(170)로부터 기판 바디(112)로 제공되고, 상부 볼륨(110)에서 플라즈마를 지나 다시 아래로 챔버 벽들을 따라 챔버 바닥(148)으로, 스트랩들(121) 위 접지 플레이트(146)로, 최상부 플랜지(118)로, 접지 플레이트(146)로 그리고 전도성 로드(114)를 통해 접지로 진행한다.

[0028] 접지 조립체(160)의 최상부 플랜지(118)는 접지 플레이트(146)의 하부 주변 표면(142)을 따라 배치되고, 패스너들, 용접, 브레이징 또는 전도성 페이스트를 사용하여 거기에 고정 또는 부착된다. 최상부 플랜지(118)는 지지 표면(150)에 실질적으로 평행한 평면에 배치된다. 최상부 플랜지(118)는 지지부 바디(112)의 방사상 외부 표면(144)과 정렬되도록 접지 플레이트(146)의 하부 표면(142)을 따라 연장된다. 최상부 플랜지(118)는 링 형상이고 전도성 재료, 이를테면, 금속, 이를테면, 알루미늄 또는 강철, 이를테면, 스테인리스 강으로 제조된다. 최상부 플랜지(118)는 복수의 스트랩들(121)을 통해 바닥 플랜지(119)에 전기적으로 커플링된다. 최상부 플랜지(118)는 액추에이터(116)가 지지부 바디(112)를 하강 및 상승시킬 때 하강된 포지션과 상승된 포지션 사이에서 기판 지지부 바디(112)와 함께 이동하도록 구성된다. 작동 동안, 스트랩들(121)은 지지부 바디(112)의 움직임을 수용하기 위해 예컨대, 내향으로 휘어진다.

[0029] 바닥 플랜지(119)는 챔버 바디의 바닥(148)에 커플링된다. 바닥 플랜지(119)는 최상부 플랜지(118)와 축방향으로 정렬되는 링이다. 최상부 플랜지는 지지 표면(150)의 외경과 실질적으로 동일하고 바닥 플랜지(119)의 외경과 실질적으로 동일한 외경을 갖는다. 일 예에서, 바닥 플랜지(119) 및 최상부 플랜지(118)는 동일한 치수들을 갖는다. 바닥 플랜지(119)는 전도성 재료, 이를테면, 알루미늄 또는 스테인리스 강과 같은 금속으로 제조된다. 바닥 플랜지(119)는 지지부 바디(112)의 움직임 동안 제 포지션에 고정된다. 바닥 플랜지(119)는 RF 소스로부터 멀어지는 RF 전류의 흐름을 용이하게 한다. RF 전류 경로는 RF 소스(170)로부터 기판 바디(112)로 제공되고, 상부 볼륨(110)에서 플라즈마를 지나 다시 아래로 챔버 벽들을 따라 챔버 바닥(148)으로, 스트랩들(121) 위 접지 플레이트(146)로, 최상부 플랜지(118)로, 접지 플레이트(146)로 그리고 전도성 로드(114)를 통해 접지로 진행한다.

[0030] 도 2a는 하강된 포지션, 예컨대, 압축된 포지션의 접지 조립체(160)를 묘사하고, 도 2b는 상승된 포지션, 예컨대, 확장된 포지션의 접지 조립체(160)를 묘사한다. 하강된 포지션에서, 스트랩들(121)은 도 2a에 묘사된 바와 같이 방사상 내향으로 압축된다. 상승된 포지션에서, 스트랩들(121)은 도 2b에 묘사된 바와 같이 연장된다. 하강된 포지션에서, 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면과 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면 사이의 갭은 충분히 커서, 최상부 플랜지(118)의 나사들이 바닥 플랜지(119)의 나사들과 접촉하지 않는다.

[0031] 도 2c는 프로세스 챔버(100)에의 접지 조립체의 설치 이전의 접지 조립체(160)를 묘사한다. 접지 조립체(160)는 압축된 포지션에 있고 지그(202)는 최상부 플랜지(118)와 바닥 플랜지(119) 사이에 배치된다. 도 2c는 단일 지그(202)를 묘사하지만, 최상부 플랜지(118)와 바닥 플랜지(119) 사이에 배치된 하나 이상의 지그들(202)이 있다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 약 1 내지 약 6개의 지그들, 이를테면, 약 2 내지 약 4개의 지그들, 이를테면, 약 3개의 지그들이 있다. 지그들(202)은 최상부 플랜지(118)의 최상부 표면으로부터 지그(202)를 통해 그리고 부분적으로 바닥 플랜지(119)의 최상부 부분을 통해 이어지는 스테인리스 나사와 같은 나사(204)에 의해 최상부 플랜지(118)와 바닥 플랜지(119) 사이에서 제 자리에 고정된다. 나사(204)가 제거되고 설치 동안, 접지 조립체(160)가, 지그들(202)이 제자리에 있는 채로 챔버에 설치된다. 최상부 플레이트(118)가 접지 플레이트(146)에 고정되면, 지그들(202)은 최상부 플랜지(118)와 바닥 플랜지(119) 사이에서 측면으로부터 제거된다.

[0032] 도 3a는 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317)을 도시하는 바닥 플랜지(119)의 평면도를 묘사하고 도 3b는 바닥 플랜지(119)의 L-형상 단면도를 묘사한다. 바닥 플랜지(119)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 L-형상 단면을 갖는 링이다. 최상부 표면(317)을 포함하는 바닥 플랜지(119)의 상부 부분(324)의 제1 폭(312)은 외주 에지(305)와 제1 내주 에지(303)에 의해 정의되며, 각각의 에지는 동심으로 정렬된 표면들을 갖는다. 제1 폭(312)은 약 20 mm 내지 약 30 mm, 이를테면, 약 25 mm이다. 바닥 플랜지(119)의 바닥 표면(319)을 포함하는 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 제2 폭(314)은 외주 에지(305)와 제2 내주 에지(306)에 의해 정의되며, 각각의 에지는 동심으로 정렬된 표면들을 갖는다. 제2 폭(314)은 약 30 mm 내지 약 40 mm, 이를테면, 약 35 mm이다. 제2 폭(314)은 제1 폭(312)보다 약 5% 내지 약 30%, 이를테면, 약 5% 내지 약 25%, 이를테면, 약 10% 내지 약 20% 더 넓을 수 있다.

[0033] 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)은 제1 표면(예컨대, 바닥 플랜지의 바닥 표면(319)) 및 제2 표면(318)을 갖고, 제2 표면(318)은 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 제1 표면(319)과 평행하게 포지셔닝된다. 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 높이(332)는 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 제1 표면(319)과 제2 표면(318) 사이의 거리이다. 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 높이(332)는 약 4 mm 내지 약 6 mm, 이를테면, 약 4 mm 내지 약 5 mm이다. 바닥 플랜지(119)의 전체 높이(334)는 바닥 플랜지(119)의 제1 표면(319)과 최상부 표면(317) 사이의 거리이다. 바닥 플랜지(119)의 전체 높이(334)는 약 20 mm 내지 약 50 mm, 이를테면, 약 30 mm 내지 약 45 mm, 이를테면, 약 43 mm이다. 하부 부분(322)의 높이(332)는 바닥 플랜지(119)의 전체 높이(334)의 약 2% 내지 약 30%, 이를테면, 약 4% 내지 약 20%, 이를테면, 약 5% 내지 15%이다. 바닥 플랜지(119)의 높이(332)는 접지 조립체(160)를 설치하기 위해, 이를테면, 지그들(202)의 제거를 허용하기 위해 챔버에서 이용 가능한 공간에 기초하여 선택된다. 바닥 플랜지(119)의 외경은 기판 바디(112)의 외경 및 최상부 플랜지(118)의 외경과 실질적으로 동일하게 크기가 정해진다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 바닥 플랜지(119) 및 최상부 플랜지(118) 중 하나 또는 둘 모두의 외경은 약 300 mm 내지 약 400 mm, 이를테면, 약 350 mm 내지 약 370 mm이다.

[0034] 바닥 플랜지(119)의 하부 부분(322)의 제2 표면(318)은 제2 표면(318)을 통해 배치된 복수의 애퍼처들(308)(4개가 도시됨)을 포함한다. 복수의 애퍼처들(308)은 바닥 플랜지(119)를 챔버 바디의 바닥(148)에 커플링하기 위해 패스너들(416)(도 4b)을 수용하도록 구성된다. 일 예에서, 복수의 애퍼처들(308)의 각각의 애퍼처(308)는 서로 각도 거리만큼 균등하게 이격된다. 예컨대, 4개의 애퍼처들(308)을 활용할 때, 애퍼처들(308)은 서로 약 90도 이격된다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 바닥 플랜지 주위의 애퍼처들(308) 각각 사이의 각도 간격은 약 18도 내지 약 36도, 이를테면, 약 30도이다. 애퍼처들(308)은 스트랩들(121)이 리프트 핀 스탠드오프(lift pin standoff)들과 물리적으로 접촉하지 않도록 하나 이상의 리프트 핀 스탠드오프들과 엇갈리도록 배열된다. 애퍼처들(308)은 챔버 내 전류 제공 구멍과 엇갈리도록 배열된다.

[0035] 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317)은 내부에 형성된 복수의 리세스들(302)을 포함한다. 각각의 리세스(302)는 외부 에지(305)로부터 바닥 플랜지(119)의 상부 부분(324)의 방사상 내향 에지(303)까지 연장된다. 내향 에지(303)로부터 외부 에지(305)까지의 거리는 약 20 mm 내지 약 30 mm, 이를테면, 약 25 mm이다. 각각의 리세스(302)는 각각의 스트랩(121)의 제1 단부(410)(도 4 참조)를 수용하도록 구성되고, 각각의 스트랩(121)의 두께와 동일한 깊이로 연장될 수 있다. 예시적인 스트랩(121)이 도 4a에 묘사된다. 스트랩(121)은 제1 단부(410), 제2 단부(412) 및 제1 및 제2 단부들(410, 412) 각각에 배치된 적어도 하나의 애퍼처(414)를 포함한다. 설치 동안, 제1 단부(410)는 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317)의 리세스(302) 내에 포지셔닝된다. 애퍼처(414)는 리세스(302) 내에 형성된 애퍼처(304)와 정렬된다. 스트랩(121)의 제1 단부(410)는 도 4b에 도시된 바와 같이 패스너(416)로 리세스(302) 내에서 고정된다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스트랩(121)의 제1 단부(410)는 용접 또는 브레이징에 의해 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317)에 고정된다. 각각의 리세스(302)는 애퍼처들(308)로부터 각도 오프셋되어, 애퍼처들(304)이 또한 애퍼처들(308)로부터 각도 오프셋되게 한다. 일 예에서, 각각의 리세스(302)는 인접한 애퍼처들(308)로부터 각도적으로 등거리에 있다. 도 3a에서 애퍼처들(304)의 수는 애퍼처들(308)의 수와 동일하지만, 애퍼처들(304)의 수는 애퍼처들(308)의 수보다 크거나 작을 수 있다는 것이 고려된다.

[0036] 도 5a는 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)을 도시하는 최상부 플랜지(118)의 저면도를 묘사한다. 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)은 외주 에지(525)와 내주 에지(523)에 의해 정의되며, 각각의 에지는 동심으로 정렬된 표면들을 갖는다. 외주 에지(525)로부터 내주 에지(523)까지의 거리는 약 15 mm 내지 약 30 mm, 이를테면, 약 20 mm 내지 약 25 mm이다. 복수의 리세스들(522)이 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527) 상에 배치된다. 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527) 상의 리세스들(522)은 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317) 상의 리세스들(302)과 정렬된다. 스트랩(121)의 제2 단부(412)(도 4a에 도시됨)는 제1 단부(410)가 바닥 플랜지(119)의 최상부 표면(317)에 고정되는 것과 실질적으로 동일한 방식으로 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)에 커플링된다. 특히, 스트랩(121)은, 최상부 플랜지(118) 상에 배치된 리세스(522) 내에 제2 단부(412)를 포지셔닝하고, 스트랩(121)의 제2 단부(412)의 애퍼처(524)를 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)의 리세스(522) 내에 배치된 애퍼처(524)와 정렬하고, 패스너(416)로 스트랩(121)의 제2 단부를 고정함으로써 고정된다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스트랩(121)의 제2 단부(412)는 용접 또는 브레이징에 의해 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)에 고정된다.

[0037] 최상부 플랜지(118)의 바닥 표면(527)은 바닥 표면(527)을 통해 배치된 복수의 애퍼처들(508)(4개가 도시됨)을 포함한다. 복수의 애퍼처들(508)은 최상부 플랜지(118)를 접지 플레이트(142)에 커플링하기 위해 패스너들(416)을 수용하도록 구성된다. 부가적으로, 복수의 애퍼처들(508) 중 적어도 하나는 나사(204)를 사용하여 최상부 플랜지에 지그(202)를 고정하는 데 사용된다. 본원에서 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 애퍼처들(508)의 각각의 애퍼처(508)는 서로 각도 거리 면에서 균등하게 이격된다. 본원에서 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 각각의 리세스(522)는 인접한 애퍼처들(508)로부터 각도적으로 등거리에 있다. 도 5a에서 애퍼처들(524)의 수는 애퍼처들(508)의 수와 동일하지만, 애퍼처들(524)의 수는 애퍼처들(508)의 수보다 크거나 작을 수 있다는 것이 고려된다. 도 3a 및 도 5a는 각각 4개의 리세스들(예컨대, 302, 522)을 묘사하지만, 예시적인 접지 조립체(160)는 4개 이상, 이를테면, 약 10개 내지 약 20개, 이를테면, 약 10개 내지 약 16개 이를테면, 약 12개의 스트랩들(121)을 가질 수 있다.

[0038] 도 5b는 최상부 플랜지(118)의 최상부 표면(502)을 도시하는 최상부 플랜지(118)의 평면도를 묘사한다. 최상부 플랜지(118)의 최상부 표면(502)은 최상부 플랜지(118)의 외부 부분(532) 및 최상부 플랜지(118)의 내부 부분(530)을 분리하는, 최상부 표면(502) 주위에 배치된 채널(528)을 포함한다. 채널(528)은 최상부 플랜지(118)를 접지 플레이트(142)에 밀봉하기 위해 스테인레스 강 개스킷과 같은 개스킷을 수용하도록 구성된다. 최상부 플랜지(118)를 밀봉하는 것은 RF 전류가 하부 볼륨(111)에서 누출되는 것을 방지할 수 있다. 복수의 애퍼처들(508)은 외부 부분(532) 주위에 배치되고 복수의 애퍼처들(524)은 내부 부분(530) 주위에 배치된다. 애퍼처들(524)은 스트랩들(121)을 수용하도록 구성된다.

[0039] 패스너들(416)은 니켈 함량이 높은 스테인레스 강 나사들과 같은 임의의 적합한 나사이다. 나사들은 전도성 재료, 이를테면, 강철과 같은 합금으로 만들어진다. 본원에서 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 나사들에는 구리가 없다. 스트랩들(121)은 전도성 재료, 이를테면, 강철과 같은 합금으로 만들어진다. 스트랩들(121)의 재료는 탄소, 크롬, 니켈, 망간, 실리콘, 질소, 인, 황, 스테인리스 강, 인코넬 재료, 이들의 합금들, 또는 이들의 조합들을 포함한다. 복수의 스트랩들(121)은 접지 조립체(160)에 묘사된 바와 같이 프로세스 챔버에서 대칭 RF 리턴 경로를 제공하기 위해 최상부 플랜지 및 바닥 플랜지 각각에 대해 대칭적으로 배치된다. 스트랩들(121)이 충분히 대칭적이지 않은 경우, 프로세스 균일성 및 디바이스 품질이 영향을 받는다는 것이 발견되었다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 바닥 플랜지 주위의 복수의 스트랩들(121) 각각 사이의 각도 간격은 약 18도 내지 약 36도, 이를테면, 약 30도이다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 2개의 인접한 스트랩들(121) 사이의 각도 간격은 나머지 인접한 스트랩들(121)에 대해 5% 미만으로 변동된다. 스트랩들(121)은 스트랩들(121)이 리프트 핀 스탠드오프들과 물리적으로 접촉하지 않도록 하나 이상의 리프트 핀 스탠드오프들과 엇갈리도록 배열된다.

[0040] 각각의 스트랩(121)의 두께는 약 0.12 mm 내지 약 0.30 mm, 이를테면, 약 0.15 mm 내지 약 0.2 mm이다. 스트랩(121)의 길이는 약 180 mm 내지 약 195 mm, 이를테면, 약 180 mm 내지 약 190 mm, 이를테면, 약 195 mm이다. 스트랩(121)의 폭은 약 8 mm 내지 약 15 mm, 이를테면, 약 9 mm 내지 약 11 mm, 이를테면, 약 10 mm이다. 스트랩(121)은 약 17 lb/in 초과, 이를테면, 약 17 lb/in 내지 약 20 lb/in, 이를테면, 약 18 lb/in 내지 약 19 lb/in, 이를테면, 약 18.4 lb/in 내지 약 18.8 lb/in의 스프링 상수를 갖는다. 각각의 스트랩은 SS302 또는 인코넬 재료와 같은 스테인리스 강으로 구성된다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스트랩의 재료는 충분한 스프링 상수 및 내부식성을 제공하는 임의의 재료이다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스트랩은 기계적 장애의 증거 없이 스트랩을 약 200,000 번 내지 2백만 번 구부림으로써 기계적으로 사이클링된다.

[0041] 본원에서 사용되는 바와 같은 접지 조립체(160)는 스트랩들(121)을 교체하지 않고 수많은 실행(run)들 동안 사용된다. 대조적으로, 이전 접지 조립체들은 통상적으로 스프링 상수 오버타임 시의 손실로 인해 정기적으로 교체되거나 유지보수된다. 이러한 접지 조립체들은 프로세싱 동안 항상 접지 플레이트에만 커플링되는 접지 컴포넌트를 갖는 설계를 포함한다. 더욱이, 기판 바디(112)가 프로세싱 동안 상승된 포지션에 있을 때 접지 컴포넌트는 단지 기판 덮개의 시일과 접촉하게 된다. 이들 종래의 접지 조립체들을 이용한 프로세싱하는 동안, 기판 바디(112)는 반복적으로 상승 및 하강되며, 이는 접지 컴포넌트의 다중 압축 및 팽창에 의존한다. 접지 컴포넌트의 다중 압축 및 팽창은 과도한 사용으로 인한 탄성 또는 스프링 상수 오버타임 시에 감소로 이어지며 접지 컴포넌트는 일상적으로 교체된다. 대조적으로, 본원에서 설명된 접지 조립체(160)는 동작 동안 항상 접지 플레이트에 그리고 항상 챔버의 바닥에 커플링된다. 따라서, 기판 바디(112)의 상승 및 하강은 챔버 바디에 대한 접지 조립체(160)의 접촉을 감소시키지 않는다. 더욱이, 본 개시내용의 스트랩들(121)은 각각의 단부에서 최상부 플랜지(118) 및 바닥 플랜지(119)에 체결되기 때문에, 스트랩들(121)은 형태(form)로 리턴하기 위해 상속된 스프링 상수에 의존하지 않는다. 오히려, 기판 지지부(105)의 작동은 스트랩들(121)을 원하는 포지션으로 리턴한다. 따라서, 종래의 접근법들에서 문제가 되는 스프링 상수의 저하와 관련된 이슈들이 본 개시내용에 의해 해결된다.

[0042] 도 6은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따라, 기판을 프로세싱하는 예시적인 방법(600)의 흐름도를 묘사한다. 동작(602)에서, 기판은 프로세싱 챔버(100)의 상부 볼륨(110)에서 기판 지지부(105) 상에 포지셔닝된다. 기판은 챔버 바디(102)를 관통해 형성된 개구(126)를 통해 그리고 기판 지지부(105)(예컨대, 페데스탈)의 지지 표면(150) 상으로 로딩된다. 기판 지지부(105)는 본원에서 설명된 접지 플레이트(146)를 통해 예시적인 접지 조립체(160)에 커플링된다. 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 것은 지지부 바디(112) 상에 기판을 포지셔닝하는 것을 포함한다.

[0043] 방법(600)의 동작(604)에서, 기판 지지부는 액추에이터(116)를 사용하여 상승된 포지션으로 상승된다. 기판 지지부는 액추에이터(116)를 사용하여 상승된다. 본원에서 설명된 접지 조립체(160)는 상승된 포지션 및 하강 포지션에서 기판 지지부가 챔버 바디의 바닥 표면(148)에 커플링되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 접지 경로는 동작 동안 그리고 가변 기판 지지 포지션들(예컨대, 상이한 기판 지지 높이들)에서 수행되는 다양한 상이한 프로세스들 동안 항상 유지된다. 본원에서 설명된 프로세스들은 최상부 플랜지와 바닥 플랜지 사이에 더 큰 갭을 갖는 동작 조건들을 포함한다. 당업계에 알려진 접지 조립체들은 기판 바디(112)와 챔버의 바닥 표면(148) 사이의 좁은 간격과 같은 고정된 간격을 갖는 프로세스들에 대한 접지를 제공한다. 본원에서 설명된 접지 조립체들은 기판 바디(112)와 챔버의 바닥 표면(148) 사이에 상이한 갭들을 갖는 다수의 상이한 프로세스들에 대해 동작 동안 항상 접지 경로들을 제공한다. 챔버의 바닥 표면(148)과 기판 바디(112) 사이의 상이한 갭들에 대한 일정한 접지는 넓은 프로세스 윈도우를 허용한다. 본원에서 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 챔버의 바닥 표면(148)과 기판 바디(112) 사이의 갭은 약 6 mm 내지 약 51 mm이다. 본 개시내용에 설명된 바와 같은 일정한 접지는, 이를테면, 막의 증착 동안 대안적으로 또는 부가적으로 챔버의 플라즈마 세정 동안 안정적인 프로세싱을 가능하게 한다. 본 개시내용에 설명된 바와 같은 일정한 접지는 느슨한 접지 접촉으로 인해 생성된 임의의 비대칭 기생 플라즈마의 위험을 감소시킬 것이다. 당업계에 알려진 접지 스트랩 설계들은 접지 경로와 완전히 접촉하기 위해 스프링 상수에 의존하며, 이는 신뢰할 수 없고 빈번한 예방적 유지보수를 사용한다. 챔버의 하나 이상의 측면들에 접지 스트랩을 고정하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 어레인지먼트들은 기판 바디(112)와 바닥 챔버의 바닥 표면(148) 사이의 갭 크기가 제한된다.

[0044] 동작(606)에서, 가스가 상부 볼륨(110)으로 도입된다. 가스는 덮개(104)에 커플링된 가스 소스(130)로부터 공급되고 면판(106)을 통해 가스 소스(130)로부터 상부 볼륨(110) 내로 도입된다.

[0045] 동작(608)에서, 가스는 라디오 주파수 에너지와 같은 전자기 에너지를 이용하여 활성화되고 용량성 커플링을 통해 플라즈마를 생성한다. 활성화된 가스는 기판 상에 재료를 증착하는 데 사용된다. 라디오 주파수는 기판 지지부로부터 상부 볼륨(110) 내 플라즈마를 통해, 챔버 바디의 바닥까지, 접지 조립체(160)를 통해 접지 플레이트(146)까지 그리고 전도성 로드(114)를 통해 접지까지 RF 경로를 따른다. RF 리턴 경로는 RF 이동을 위한 바람직한 경로를 제공함으로써, RF 누설, 기생 플라즈마의 형성, 볼륨들(110, 111) 내의 아킹의 발생을 실질적으로 감소시킨다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "기생 플라즈마"라는 용어는 상부 볼륨(110) 외부의 볼륨들 내 플라즈마를 지칭한다. 특히, 볼륨의 하부 볼륨(111)에서 발견되는 플라즈마는 "기생 플라즈마"로 간주된다. 본원에서 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에서, 하부 볼륨(111)은 100 V 미만의 하부 볼륨(111)의 가스 내의 전압을 포함한다. 하부 볼륨(111)의 가스 내의 100 V 미만의 전압은 하부 볼륨(111)으로의 RF 누설이 본원에서 개시된 접지 조립체(160)로 인해 최소화됨을 입증한다. 접지 조립체(160)는 기판 지지부(105)로부터 접지까지의 RF 경로를 제공하고 하부 볼륨(111)으로의 RF 누출을 방지함으로써 하부 볼륨(111) 내의 가스의 전압을 감소시킨다. 본 개시내용의 접지 조립체(160)는 플라즈마 강화 화학 기상 증착, 에칭 프로세스, 또는 기판 바디(112)의 바닥 표면(156)에 제공된 RF 소스를 사용하는 임의의 프로세스에서 기판을 프로세싱하는 데 유용하다.

[0046] 본 명세서에 설명된 특정 특징들, 구조들, 조성들, 재료들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합된다. 본원의 개시내용이 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 이들 실시예들은 단지 본 개시내용의 원리들 및 애플리케이션들을 예시한다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시내용의 방법 및 시스템들에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 행해질 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서 본 개시내용은 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

장치로서,
내부에 볼륨(volume)을 정의하는, 챔버 바디와 덮개;
상기 볼륨에서 상기 덮개 맞은편에 배치된 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는,
스템(stem) 상에 배치된 지지부 바디, 및
상기 지지부 바디와 상기 스템 사이에 배치된 접지 플레이트를 포함함 ―;
상기 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되는 최상부 플랜지;
상기 챔버 바디의 바닥에 커플링되는 바닥 플랜지; 및
복수의 스트랩(strap)들을 포함하고,
상기 스트랩들 각각은 상기 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 상기 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 포함하는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 스트랩들은 10 내지 20개의 스트랩들을 포함하는,
장치.
제2 항에 있어서,
상기 복수의 스트랩들은 12 내지 16개의 스트랩들을 포함하는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 스트랩들 각각은, 스테인리스 강, 인코넬, 탄소, 크롬, 니켈, 망간, 실리콘, 질소, 인, 황, 또는 이들의 조합들을 포함하는 금속으로 구성되는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 스트랩들 각각의 제1 단부는 나사(screw)들을 사용하여 상기 바닥 플랜지의 최상부 표면의 리세스 부분(recessed portion)에 커플링되고, 각각의 스트랩의 제2 단부는 나사들을 사용하여 상기 최상부 플랜지의 바닥 표면의 리세스 부분에 커플링되는,
장치.
제5 항에 있어서,
상기 나사들 각각은 스테인레스 강을 포함하는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 최상부 플랜지는, 강철, 알루미늄, 이들의 합금들, 또는 이들의 조합들을 포함하는 금속을 포함하는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 바닥 플랜지는 복수의 스테인레스 강 패스너들을 사용하여 상기 챔버의 바닥에 커플링되는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 스트랩들 각각은 상기 기판 지지부가 회수 포지션(retracted position)에 있을 때 방사상 내향으로 구부러지도록 구성되는,
장치.
제1 항에 있어서,
각각의 스트랩은 17 lb/in 내지 약 20 lb/in의 스프링 상수를 포함하는,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 최상부 플랜지와 상기 바닥 플랜지 사이의 최소 거리는 6 mm보다 큰,
장치.
제1 항에 있어서,
상기 스템을 통해 연장되는 전도성 로드(conductive rod)를 더 포함하는,
장치.
제12 항에 있어서,
상기 전도성 로드는 접지에 커플링되도록 구성되는,
장치.
기판을 프로세싱하는 방법으로서,
프로세싱 챔버의 볼륨에서 기판 지지부 상에 기판을 포지셔닝하는 단계 ― 상기 기판 지지부는 상기 볼륨에서 덮개 맞은편에 배치되고, 상기 기판 지지부는 스템 상에 배치된 지지부 바디, 상기 지지부 바디와 상기 스템 사이에 배치된 접지 플레이트, 및 상기 접지 플레이트의 하부 주변 표면에 커플링되는 최상부 플랜지를 포함하고, 상기 프로세싱 챔버는 상기 챔버 볼륨의 바닥에 커플링된 바닥 플랜지, 및 복수의 스트랩들을 포함하고, 상기 스트랩들 각각은 상기 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 상기 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 포함함 ―;
상기 볼륨의 상부 부분을 형성하는 상승된 포지션으로 상기 기판 지지부를 상승시키는 단계;
상기 볼륨의 상부 부분에 가스를 도입하는 단계; 및
라디오 주파수 에너지를 사용하여 상기 가스를 활성화하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제14 항에 있어서,
상기 볼륨의 하부 부분에는 실질적으로 플라즈마가 없는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제14 항에 있어서,
플라즈마 강화 화학 기상 증착 또는 에칭 프로세스에서 상기 기판을 프로세싱하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
제14 항에 있어서,
상기 상승된 포지션으로 상기 기판 지지부를 상승시키는 단계는 상기 접지 플레이트를 상승시키는 단계 및 상기 복수의 스트랩들 중 적어도 하나를 통해 상기 바닥 플랜지로부터 상기 접지 플레이트로의 라디오 주파수 경로를 유지하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
시스템으로서,
상기 시스템의 메모리에 저장된 알고리즘을 포함하고,
상기 알고리즘은 프로세서에 의해 실행될 때, 제14 항의 방법이 수행되게 하는 다수의 명령들을 포함하는,
시스템.
장치로서,
최상부 플랜지 상부 표면 및 최상부 플랜지 하부 표면을 포함하는 최상부 플랜지;
바닥 플랜지 상부 표면 및 바닥 플랜지 하부 표면을 포함하는 바닥 플랜지 ― 상기 바닥 플랜지는 상기 바닥 플랜지의 내경으로부터 방사상 내향으로 연장되는 하부 부분을 포함하고, 상기 하부 부분은 나사들을 수용하도록 구성된 하나 이상의 애퍼처들을 포함함 ―; 및
복수의 스트랩들을 포함하고,
상기 스트랩들 각각은 상기 바닥 플랜지에 커플링된 제1 단부 및 상기 최상부 플랜지에 커플링된 제2 단부를 포함하는,
장치.
제19 항에 있어서,
상기 최상부 플랜지 하부 표면은 상기 복수의 스트랩들 각각의 제1 단부를 수용하도록 구성된 리세스들을 포함하고 상기 바닥 플랜지 상부 표면은 상기 복수의 스트랩들 각각의 제2 단부를 수용하도록 구성된 리세스들을 포함하는,
장치.