KR20230071166A

KR20230071166A - 플로팅 (Floating) TCP 챔버 가스 플레이트를 위한 캐리어 링

Info

Publication number: KR20230071166A
Application number: KR1020237013459A
Authority: KR
Inventors: 고든 펑; 암바리쉬 차트리; 크레이그 로스리; 댄 마롤; 데이비드 세튼
Original assignee: 램 리써치 코포레이션
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-05-23
Also published as: WO2022060688A1; TW202231136A; US20230402264A1; JP2023543423A; EP4214746A1; CN116235275A

Abstract

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버를 위한 가스 분배 어셈블리는 가스 혼합물을 프로세싱 챔버의 내부로 공급하도록 구성된 복수의 홀들을 포함하는 가스 플레이트 및 가스 플레이트를 지지하도록 구성된 캐리어 링을 포함한다. 캐리어 링은 환형 바디 및 방사상 내향으로 돌출하는 부분을 포함한다. 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 제 1 내경을 갖고 그리고 환형 바디는 제 1 내경보다 더 큰 제 2 내경을 갖고, 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 선반 (ledge) 을 규정하고, 그리고 가스 플레이트는 캐리어 링의 선반 상에 배치된다 (arrange). 유전체 윈도우는 가스 플레이트가 캐리어 링과 유전체 윈도우 사이에 지지되도록 가스 플레이트 및 캐리어 링 위에 배치된다.

Description

플로팅 (Floating) TCP 챔버 가스 플레이트를 위한 캐리어 링

본 개시는 기판 프로세싱 시스템들을 위한 가스 분배 디바이스들에 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.

반도체 웨이퍼들과 같은 기판들의 제작 동안, 에칭 프로세스들 및 증착 프로세스들은 프로세싱 챔버 내에서 수행될 수도 있다. 기판은 프로세싱 챔버 내에서 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 또는 페데스탈과 같은 기판 지지부 상에 배치된다. 프로세스 가스들은 가스 분배 디바이스를 통해 도입되고 그리고 플라즈마는 프로세싱 챔버 내에서 스트라이킹된다 (strike).

일부 기판 프로세싱 시스템들은 DSiE (deep silicon etch) 프로세싱 및/또는 에칭 프로세스와 증착 프로세스 사이에서 신속한 스위칭을 포함하는 RAP (rapid alternating process) 를 수행하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, RAP는 MEMS (microelectromechanical system) 에칭, DSiE 프로세싱, 등에 사용될 수도 있다.

관련 출원들에 대한 교차 참조

본 출원은 2020년 9월 21일 출원된 미국 가출원 번호 제 63/081,252 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.

다른 특징들에서, 환형 바디의 제 2 내경은 가스 플레이트의 직경보다 더 크다. 환형 바디의 제 2 내경은 선반의 방사상 내향 주변부에서 수직 표면에 대응하고, 그리고 가스 플레이트의 두께는 수직 표면의 높이보다 더 크다. 캐리어 링은 세라믹을 포함한다. 캐리어 링은 알루미나를 포함한다. 캐리어 링은 가스 플레이트와 동일한 재료를 포함한다. 캐리어 링은 가스 플레이트와 동일한 열 팽창 계수 (coefficient of thermal expansion; CTE) 를 갖는 재료로 구성된다. 캐리어 링은 이트륨 옥사이드 코팅을 갖는다.

다른 특징들에서, 캐리어 링의 외측 주변부는 환형 홈 (groove) 을 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 캐리어 링의 외측 주변부 둘레에 배치된 리프터 링 (lifter ring) 을 더 포함하고, 그리고 리프터 링은 캐리어 링의 환형 홈 내로 내향으로 연장하는 환형 돌출부를 포함한다. 가스 플레이트는 리프터 링과 직접적으로 콘택트하지 않는다. 프로세싱 챔버는 가스 분배 어셈블리를 포함하고, 프로세싱 챔버의 상부 부분은 리세스를 포함하고 그리고 가스 분배 어셈블리는 리세스 내에 배치되고, 그리고 가스 플레이트는 프로세싱 챔버와 직접적으로 콘택트하지 않는다.

변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 프로세싱을 수행하도록 구성된 기판 프로세싱 시스템을 위한 프로세싱 챔버는 프로세싱 챔버의 상부 부분에 규정된 리세스 및 리세스 내에 배치된 캐리어 링을 포함한다. 캐리어 링은 환형 바디 및 방사상 내향으로 돌출하는 부분을 포함하고, 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 제 1 내경을 갖고, 환형 바디는 제 1 내경보다 더 큰 제 2 내경을 갖고, 그리고 돌출하는 부분은 선반을 규정한다. 가스 플레이트가 캐리어 링의 선반 상에 배치되고, 가스 플레이트는 프로세싱 챔버의 내부로 가스 혼합물을 공급하도록 구성된 복수의 홀들을 포함한다. 유전체 윈도우는 가스 플레이트가 캐리어 링과 유전체 윈도우 사이에 지지되도록 가스 플레이트 및 캐리어 링 위에 배치된다. 가스 플레이트는 프로세싱 챔버의 상부 부분과 직접적으로 콘택트하지 않는다.

다른 특징들에서, 환형 바디의 제 2 내경은 가스 플레이트의 직경보다 더 크다. 환형 바디의 제 2 내경은 선반의 방사상 내향 주변부에서 수직 표면에 대응한다. 가스 플레이트의 두께는 수직 표면의 높이보다 더 크다. 캐리어 링의 외측 주변부는 환형 홈을 포함한다. 프로세싱 챔버는 캐리어 링의 외측 주변부 둘레에 배치된 리프터 링을 더 포함한다. 리프터 링은 캐리어 링의 환형 홈 내로 내향으로 연장하는 환형 돌출부를 포함한다. 가스 플레이트는 리프터 링과 직접적으로 콘택트하지 않는다.

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 더 완전히 이해될 것이다.
도 1a는 본 개시에 따른 가스 분배 디바이스를 위한 예시적인 캐리어 링을 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 기능적 블록도이다.
도 1b는 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 캐리어 링을 포함하는 예시적인 가스 분배 어셈블리를 예시한다.
도 1c는 도 1b의 예시적인 캐리어 링 및 가스 플레이트의 확대도를 도시한다.
도 2는 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 캐리어 링을 포함하는 예시적인 가스 분배 어셈블리의 등각도이다.
도 3은 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 캐리어 링을 포함하는 가스 분배 어셈블리의 분해도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.

기판 프로세싱 시스템들은 프로세싱 챔버의 상부 표면 또는 리드 (lid) 내에 배치된 (arrange) 가스 분배 디바이스 (예를 들어, 샤워헤드) 를 포함할 수도 있다. 변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 프로세싱을 수행하도록 구성된 프로세싱 챔버들에서, 가스 분배 디바이스는 프로세싱 챔버의 내부를 향하도록 배치된 가스 플레이트 (예를 들어, 샤워헤드 플레이트) 및 가스 플레이트 위에 배치된 유전체 윈도우를 포함하는 어셈블리에 대응할 수도 있다. 일부 예들에서, 플레넘은 가스 플레이트와 유전체 윈도우 사이에 규정된다. 프로세스 가스는 가스 분배 디바이스를 통해 프로세싱 챔버로 공급되고 그리고 플라즈마는 프로세싱 챔버 내부에서 생성된다. 예를 들어, RF 신호가 TCP 코일들로부터 유전체 윈도우를 통해 프로세싱 챔버의 내부로 송신된다.

고전력 프로세스 및 고온 프로세스는 시간이 흐름에 따라 가스 분배 디바이스의 컴포넌트들에 손상 및 마모 (wear) 를 유발할 수도 있다. 예를 들어, 가스 플레이트는 유전체 윈도우와 프로세싱 챔버의 바디 (예를 들어, 벽들의 상부 단부들) 사이에 제한된다 (restrain). 따라서, 고전력 프로세스들에 의한 열적 팽창이 제한된다. 또한, 표면 온도 기울기들 (gradients) 은 가스 플레이트에 걸친 응력 (예를 들어, 가스 플레이트의 중심으로부터 방사상 거리에 따라 증가하는 후프 또는 실린더 응력) 을 유발한다. TCP 전력이 상승함에 따른 열적 팽창 및 응력은 가스 플레이트 및/또는 유전체 윈도우의 손상 (예를 들어, 크랙킹) 을 유발할 수도 있다. 또한, 가스 플레이트의 열은 프로세싱 챔버의 바디 및/또는 기판 프로세싱 시스템의 다른 컴포넌트들로 전도될 수도 있고, 이는 증가된 마모 및/또는 다른 오동작들 (malfunctions) (예를 들어, 과열 조건들로 인한 인터록들 (interlocks) 의 트리핑 (tripping)) 을 유발할 수도 있다. 가스 플레이트의 표면들 및/또는 에지들에 대한 손상 (예를 들어, 마모 (abrasion) 또는 칩핑 (chipping)) 은 또한 반복된 제거 및 재조립 (reassembly) 에 의해 유발될 수도 있다.

본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 가스 분배 어셈블리는 가스 플레이트와 프로세싱 챔버 사이에서, 가스 플레이트 아래에 배치된 캐리어 링을 포함한다. 가스 플레이트는 캐리어 링 내에 장착되고, 그리고 유전체 윈도우는 가스 플레이트 및 캐리어 링 위에 배치된다. 가스 플레이트는 프로세싱 챔버와 직접적으로 콘택트하지 않는다. 유전체 윈도우는 가스 플레이트 또는 캐리어 링에 고정적으로 부착되지 않고 그리고 대신 가스 플레이트 상에 느슨하게 지지된다. 또한, 가스 플레이트의 외측 주변부와 캐리어 링 사이의 측방향으로 작은 갭 (gap) 이 제공된다. 예를 들어, 갭은 대략 0.001" 또는 0.025 ㎜ (예를 들어, 0.00075" 내지 0.00125", 또는 0.019 ㎜ 내지 0.032 ㎜) 이다. 따라서, 가스 플레이트의 측방향으로의 열적 팽창은 제한되지 않는다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 링의 외측 주변부는 리프터 링 (lifter ring) 과 인터페이싱하도록 구성된 홈 (groove) 을 포함한다.

캐리어 링은 가스 플레이트와 동일한 재료 또는 상이한 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 캐리어 링은 알루미나 또는 알루미늄 옥사이드 (Al₂O₃), 알루미늄 나이트라이드 (AlN), 등과 같은 세라믹으로 구성될 수도 있다. 캐리어 링의 재료는 가스 플레이트의 재료와 동일하거나 유사한 열 팽창 계수 (coefficient of thermal expansion; CTE) 를 갖도록 선택될 수도 있다. 캐리어 링은 이트륨 옥사이드와 같은 에칭 및 프로세싱 챔버 내 부산물 재료들에 대한 내성을 갖는 재료로 코팅될 수도 있다. 따라서, 캐리어 링은 반응성 플라즈마 분위기에 의해 유발된 부식에 내성이 있다.

캐리어 링은 가스 플레이트의 외측 주변부에서 열적 브레이크 (thermal break) (예를 들어, 열 싱크 (heat sink)) 로서 기능한다. 열적 기울기들이 가스 플레이트의 외측 주변부에서 가장 심하기 때문에, 캐리어 링은 열적 팽창에 의해 유발된 손상의 가능성을 상당히 감소시킨다. 또한, 캐리어 링은 가스 링으로부터 프로세싱 챔버의 바디로의 열 전달의 양을 감소시키고, 이는 주변 컴포넌트들의 마모를 감소시키고 (그리고 서비스 수명을 증가시키고), 인터록들의 트리핑의 가능성을 감소시키는 등을 한다. 리프터 링을 포함하는 실시 예들에서, 리프터 링은 가스 플레이트 대신 캐리어 링과 인터페이싱한다. 따라서, 캐리어 링은 가스 플레이트, 유전체 플레이트, 및 어셈블리의 다른 컴포넌트들에 대한 부하 베어링 (load bearing) 콘택트로서 기능한다. 이러한 방식으로, 제거 및 재조립 동안 가스 플레이트 및 유전체 플레이트에 대한 손상의 가능성이 최소화된다. 캐리어 링이 마모되거나 손상되면, 캐리어 링은 가스 플레이트 또는 어셈블리의 다른 컴포넌트들을 교체하지 않고 교체될 수 있다.

이제 도 1a를 참조하면, 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 기판 프로세싱 시스템 (10) 의 일 예가 도시된다. 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 코일 구동 회로 (11) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 코일 구동 회로 (11) 는 RF 소스 (12) 및 튜닝 회로 (13) 를 포함한다. 튜닝 회로 (13) 는 하나 이상의 유도 TCP 코일들 (16) 에 직접 연결될 수도 있다. 대안적으로, 튜닝 회로 (13) 는 선택 가능한 (optional) 역전 회로 (reversing circuit) (15) 에 의해 코일들 (16) 중 하나 이상에 연결될 수도 있다. 튜닝 회로 (13) 는 RF 소스 (12) 의 출력을 목표된 주파수 및/또는 목표된 위상으로 튜닝하고, 코일들 (16) 의 임피던스를 매칭시키고 TCP 코일들 (16) 사이에 전력을 분할한다. 역전 회로 (15) 는 TCP 코일들 (16) 중 하나 이상을 통한 전류의 극성을 선택적으로 스위칭하도록 사용된다. 일부 예들에서, 코일 구동 회로 (11) 는 TCP 코일들 (16) 을 구동하기 위해 변압기 커플링 용량 튜닝 (transformer coupled capacitive tuning; TCCT) 매칭 네트워크를 구현한다.

가스 분배 디바이스 또는 어셈블리 (18) 는 샤워헤드 (예를 들어, 가스 플레이트) (20) 및 유전체 윈도우 (24) 를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 플레넘은 가스 플레이트 (20) 와 유전체 윈도우 (24) 사이에 규정될 수도 있다. 가스 플레이트 (20) 는 유전체 윈도우 (24) 와 프로세싱 챔버 (28) 사이에 배치된다. 일부 실시 예들에서, 유전체 윈도우 (24) 는 세라믹을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 가스 플레이트 (20) 는 세라믹 또는 또 다른 유전체 재료를 포함한다. 프로세싱 챔버 (28) 는 기판 지지부 (또는 페데스탈) (32) 를 더 포함한다. 기판 지지부 (32) 는 정전 척 (electrostatic chuck; ESC), 또는 기계적 척 또는 다른 타입의 척을 포함할 수도 있다.

동작 시, 프로세스 가스는 가스 플레이트 (20) (예를 들어, 가스 플레이트를 통과하는 복수의 홀들) 를 통해 프로세싱 챔버 (28) 로 공급되고 그리고 플라즈마 (40) 는 프로세싱 챔버 (28) 의 내부에 생성된다. 예를 들어, RF 신호는 TCP 코일들로부터 유전체 윈도우 (24) 를 통해 프로세싱 챔버 (28) 의 내부로 송신된다. RF 신호는 플라즈마 (40) 를 생성하기 위해 프로세싱 챔버 (28) 내의 가스 분자들을 여기시킨다. 플라즈마 (40) 는 기판 (34) 의 노출된 표면을 에칭한다. RF 소스 (50) 및 바이어스 매칭 회로 (52) 가 이온 에너지를 제어하기 위한 동작 동안 기판 지지부 (32) 를 바이어싱하도록 사용될 수도 있다.

가스 전달 시스템 (56) 이 프로세싱 챔버 (28) 로 프로세스 가스 혼합물을 공급하도록 사용될 수도 있다. 가스 전달 시스템 (56) 은 프로세스 및 불활성 가스 소스들 (57) (예를 들어, 증착 가스들, 에칭 가스들, 캐리어 가스들, 불활성 가스들, 등을 포함함), 밸브들 및 플로우 비 제어기들 (flow ratio controllers; FRCs) (예를 들어, 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFCs)) 과 같은 가스 계량 시스템들 (58-1 및 58-2), 및 각각의 매니폴드들 (59-1 및 59-2) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 가스 계량 시스템 (58-1) 및 매니폴드 (59-1) 는 에칭 동안 프로세싱 챔버 (28) 에 에칭 가스 혼합물들을 제공하도록 구성될 수도 있는 한편, 가스 계량 시스템 (58-2) 및 매니폴드 (59-2) 는 증착 동안 프로세싱 챔버 (28) 에 증착 가스 혼합물들을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 에칭 및 증착 가스 혼합물들은 코일 (16) 을 통해 그리고 유전체 윈도우 (24) 의 각각의 통로들을 통해 가스 플레이트 (20) 의 플레넘들에 제공될 수도 있다. 히터/냉각기 (64) 가 기판 지지부 (32) 를 미리 결정된 온도로 가열/냉각하도록 사용될 수도 있다. 배기 시스템 (65) 이 퍼지 또는 배기에 의해 프로세싱 챔버 (28) 로부터 반응 물질들을 제거하기 위한 밸브 (66) 및 펌프 (67) 를 포함한다.

제어기 (54) 가 에칭 프로세스를 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (54) 는 시스템 파라미터들을 모니터링하고, 가스 혼합물의 전달, 플라즈마의 스트라이킹 (striking), 유지, 및 소화, 반응 물질들의 제거, 등을 제어한다. 부가적으로, 제어기 (54) 는 코일 구동 회로 (11), RF 소스 (50), 및 바이어스 매칭 회로 (52), 등의 다양한 양태들을 제어할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 기판 지지부 (32) 는 온도-튜닝 가능하다 (temperature-tunable). 특정한 실시 예들에서, 온도 제어기 (68) 는 기판 지지부 (32) 에 배치된, 열적 제어 엘리먼트들 (thermal control elements; TCEs) 과 같은, 복수의 가열 엘리먼트들 (70) 에 연결될 수도 있다. 온도 제어기 (68) 는 기판 지지부 (32) 및 기판 (34) 의 온도를 제어하기 위해 복수의 가열 엘리먼트들 (70) 을 제어하도록 사용될 수도 있다.

본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 가스 분배 어셈블리 (18) 는 이하에 보다 상세히 기술된 바와 같이 가스 플레이트 (20) 와 프로세싱 챔버 (28) 의 바디 사이에 배치된 캐리어 링 (100) 을 포함한다.

도 1a에 대한 참조에 계속해서 이제 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 캐리어 링 (100) 을 포함하는 가스 분배 어셈블리 (18) 가 더 상세히 기술된다. 캐리어 링 (100) 은 가스 플레이트 (20) 아래에, 가스 플레이트 (20) 와 프로세싱 챔버 (28) 의 상부 부분 (104) 사이에 배치된다. 예를 들어, 프로세싱 챔버 (28) 의 상부 부분 (104) 은 가스 분배 어셈블리 (18) 를 수용하도록 구성된 리세스 또는 포켓 (108) 을 규정하는 프로세싱 챔버 (28) 의 외측 벽들, 리드, 또는 상부 표면에 대응할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 링 (100) 은 리세스 (108) 내의 단차 (step) 또는 선반 (ledge) (112) 상에 지지되고 그리고 가스 플레이트 (20) 는 캐리어 링 (100) 내에 장착된다. 예를 들어, 방사상 내향으로 돌출하는 부분 (114) 은 제 1 내경 (116) 을 갖는다. 돌출하는 부분 (114) 은 제 1 내경 (116) 보다 더 큰 제 2 내경 (120) 을 갖는 환형 바디 (118) 로부터 내향으로 돌출한다. 캐리어 링 (100) 의 제 1 내경 (116), 제 2 내경 (120), 및 돌출하는 부분 (114) 은 단차 또는 선반 (124) 을 규정하고 그리고 가스 플레이트 (20) 는 선반 (124) 상에 배치된다.

작은 갭 (128) 은 캐리어 링 (100) 의 제 2 내경 (120) (즉, 선반 (124) 의 방사상 내향 주변부에 위치된 수직 표면) 과 가스 플레이트 (20) 의 외측 주변부 (132) 사이에 측방향으로 제공된다. 즉, 캐리어 링 (100) 의 제 2 내경 (120) 은 가스 플레이트 (20) 의 직경보다 더 크다. 일부 실시 예들에서, 갭 (128) 은 대략 0.025" (예를 들어, 0.020" 내지 0.030") 또는 0.635 ㎜ (예를 들어, 0.508 ㎜ 내지 0.762 ㎜) 이다. 따라서, 가스 플레이트 (20) 는 캐리어 링 (100) 과 유전체 윈도우 (24) 사이에서 "플로팅 (float)"하고 그리고 가스 플레이트 (20) 의 측방향으로의 열적 팽창은 제한되지 않는다. 유전체 윈도우 (24) 는 가스 플레이트 (20) 및 캐리어 링 (100) 위에 배치된다. 일부 실시 예들에서, 유전체 윈도우 (24) 는 가스 플레이트 (20) 또는 캐리어 링 (100) 에 고정적으로 부착되지 않고 그리고 대신 가스 플레이트 (20) 상에 느슨하게 지지된다. 즉, 유전체 윈도우 (24) 는 (예를 들어, 접착제, 기계적 패스너들, 등을 사용하여) 본딩되지 않는다. 따라서, 유전체 윈도우 (24) 는 가스 플레이트 (20) 의 열적 팽창을 방해하지 (impede) 않는다.

도 1b를 참조하면, 일부 실시 예들에서, 시일링 부재들 (sealing members) (136 및 140) (예를 들어, O-링들 (136 및 140)) 은 캐리어 링 (100) 과 프로세싱 챔버 (28) 의 상부 부분 (104) 사이에 그리고 캐리어 링 (100) 과 유전체 윈도우 (24) 사이에 각각 배치된다. 예를 들어, 시일링 부재들 (136 및 140) 은 캐리어 링 (100), 프로세싱 챔버 (28) 의 상부 부분 (104) 및 유전체 윈도우 (24) 의 각각의 표면들의 홈들 (144) 내에 배치된다. 시일링 부재들 (136 및 140) 은 진공 무결성을 유지하도록 프로세싱 챔버 (28) 를 시일링한다. 홈들 (144) 중 하나가 캐리어 링 (100) 의 하부 표면에 도시되지만, 다른 실시 예들 (미도시) 에서 홈 (144) 은 상부 부분 (104) 의 상부 표면에 위치될 수도 있다 (미도시). 유사하게, 홈들 (144) 중 하나가 유전체 윈도우 (24) 의 하부 표면에 도시되지만, 다른 실시 예들 (미도시) 에서 홈 (144) 은 캐리어 링 (100) 의 상부 표면에 위치될 수도 있다 (미도시).

일부 실시 예들에서, 캐리어 링 (100) 의 외측 주변부는 리프터 링 (152) 과 인터페이싱하도록 구성된 환형 홈 (148) 을 포함한다. 리프터 링 (152) 은 캐리어 링 (100) 및 가스 분배 어셈블리 (18) 를 리프터 링 (152) 내에 유지하도록 홈 (148) 내로 연장하는 환형 돌출부 (156) 를 포함한다. 가스 분배 어셈블리 (18) 는 리프터 링 (152) 을 하강시키고 상승시킴으로써 프로세싱 챔버 (28) 내로 설치되고 그리고 프로세싱 챔버로부터 제거될 수 있다. 가스 플레이트 (20) 는 리프터 링 (152) 또는 프로세싱 챔버 (28) 의 벽들/연장부들과 직접적으로 콘택트하지 않는다. 대신, 캐리어 링 (100) 은 리프터 링 (152) 그리고 프로세싱 챔버 (28) 의 벽들/연장부들과 직접적으로 콘택트한다. 따라서, 캐리어 링 (100) 은 리프터 링 (152) 이 가스 분배 어셈블리 (18) 를 제거하도록 사용될 때 가스 플레이트 (20) 및 유전체 윈도우 (24) 에 대한 부하 베어링 콘택트로서 기능한다.

캐리어 링 (100) 은 가스 플레이트 (20) 와 동일한 재료로 구성되거나 또는 상이한 재료로 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 링 (100) 은 알루미나 또는 알루미늄 옥사이드 (Al₂O₃), 알루미늄 나이트라이드 (AlN), 등과 같은 세라믹으로 구성될 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 링 (100) 의 재료는 가스 플레이트 (20) 의 CTE와 동일하거나 유사한 (예를 들어, 5 ％ 이내인) CTE를 가질 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 캐리어 링 (100) 은 이트륨 옥사이드와 같은, 에칭 및 프로세싱 챔버 내 부산물 재료들에 대한 내성을 갖는 재료로 코팅될 수도 있다. 따라서, 캐리어 링 (100) 은 반응성 플라즈마 분위기에 의해 유발된 부식에 내성이 있다.

도 2는 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 캐리어 링(204) 을 포함하는 예시적인 가스 분배 어셈블리 (200) 의 등각도이다. 캐리어 링 (204) 은 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 상기 기술된 바와 같이 가스 플레이트 (208) 를 지지하도록 구성된다. 유전체 윈도우 (212) 는 가스 플레이트 (208) 가 캐리어 링 (204) 과 유전체 윈도우 (212) 사이에 지지되도록 캐리어 링 (204) 및 가스 플레이트 (208) 위에 배치된다.

일부 실시 예들에서, 유전체 윈도우 (212) 는 유입구 또는 개구부 (216) 를 포함한다. 플라즈마 프로세싱 동안, 가스 혼합물은 유전체 윈도우 (212) 의 개구부 (216) 를 통해 가스 분배 어셈블리 (200) 를 통해 프로세싱 챔버에 공급된다. 예를 들어, 플레넘 (220) 이 유전체 윈도우 (212) 와 가스 플레이트 (208) 사이에 규정된다. 개구부 (216) 를 통해 공급된 가스 혼합물은 플레넘 (220) 전반에 걸쳐 (throughout) 그리고 복수의 홀들 (224) 을 통해 프로세싱 챔버 내로 분배된다.

도 3은 본 개시의 특정한 실시 예들에 따른 캐리어 링 (304), 가스 플레이트 (308), 및 유전체 윈도우 (312) 를 포함하는 가스 분배 어셈블리 (300) 의 분해도이다. 프로세싱 챔버의 상부 부분 (316) 은 가스 분배 어셈블리 (300) 를 수용하도록 구성된 리세스 (320) 를 규정한다. 캐리어 링 (304) 은 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 상기 기술된 바와 같이 가스 플레이트 (308) 를 지지하도록 구성된다. 유전체 윈도우 (312) 는 가스 플레이트 (308) 가 캐리어 링 (304) 과 유전체 윈도우 (312) 사이에 지지되도록 캐리어 링 (304) 및 가스 플레이트 (308) 위에 배치된다.

리프터 링 (324) 은 캐리어 링 (304) 의 외측 주변부 둘레에 배치된다. 예를 들어, 리프터 링 (324) 은 캐리어 링 (304) 의 외측 주변부의 환형 홈 내로 내향으로 연장하는 환형 돌출부 (예를 들어, 도 1c에 도시된 환형 돌출부 (156)) 를 포함한다. 프로세싱 챔버의 상부 부분 (316) 내 리세스 (320) 내에 어셈블되고 설치될 때, 가스 플레이트 (308) 는 프로세싱 챔버의 상부 부분 (316) 또는 리프터 링 (324) 중 어느 하나와 직접적으로 콘택트하지 않는다.

전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들 (teachings) 은 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, 구 A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B 및 적어도 하나의 C"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 전자 장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자 장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기 (controller)"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 위치 및 동작 설정들, 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 가능하게 하고, 엔드포인트 측정들을 가능하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (digital signal processors; DSPs), 주문형 집적 회로들 (application specific integrated circuits; ASICs) 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 설정들 (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 조합으로될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (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 설정들의 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 이산 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 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제작 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

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버를 위한 가스 분배 어셈블리에 있어서,
프로세싱 챔버의 내부로 가스 혼합물을 공급하도록 구성된 복수의 홀들을 포함하는 가스 플레이트;
상기 가스 플레이트를 지지하도록 구성된 캐리어 링으로서, 상기 캐리어 링은 환형 바디 및 방사상 내향으로 돌출하는 부분을 포함하고, 상기 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 제 1 내경을 갖고 그리고 상기 환형 바디는 상기 제 1 내경보다 더 큰 제 2 내경을 갖고, 상기 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 선반 (ledge) 을 규정하고, 그리고 상기 가스 플레이트는 상기 캐리어 링의 상기 선반 상에 배치되는 (arrange), 상기 캐리어 링; 및
상기 가스 플레이트가 상기 캐리어 링과 상기 유전체 윈도우 사이에 지지되도록 상기 가스 플레이트 및 상기 캐리어 링 위에 배치된 유전체 윈도우를 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 환형 바디의 상기 제 2 내경은 상기 가스 플레이트의 직경보다 더 큰, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 환형 바디의 상기 제 2 내경은 상기 선반의 방사상 내향 주변부에서 수직 표면에 대응하고, 그리고 상기 가스 플레이트의 두께는 상기 수직 표면의 높이보다 더 큰, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링은 세라믹을 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링은 알루미나를 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링은 상기 가스 플레이트와 동일한 재료를 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링은 상기 가스 플레이트와 동일한 열 팽창 계수 (coefficient of thermal expansion; CTE) 를 갖는 재료로 구성되는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링은 이트륨 옥사이드 코팅을 갖는, 가스 분배 어셈블리.
제 1 항에 있어서,
상기 캐리어 링의 외측 주변부는 환형 홈 (groove) 을 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 9 항에 있어서,
상기 캐리어 링의 상기 외측 주변부 둘레에 배치된 리프터 링 (lifter ring) 을 더 포함하고, 상기 리프터 링은 상기 캐리어 링의 상기 환형 홈 내로 내향으로 연장하는 환형 돌출부를 포함하는, 가스 분배 어셈블리.
제 10 항에 있어서,
상기 가스 플레이트는 상기 리프터 링과 직접적으로 콘택트하지 않는, 가스 분배 어셈블리.
제 11 항에 기재된 가스 분배 어셈블리를 포함하는 프로세싱 챔버에 있어서,
프로세싱 챔버의 상부 부분은 리세스를 포함하고 그리고 상기 가스 분배 어셈블리는 상기 리세스 내에 배치되고, 그리고 상기 가스 플레이트는 상기 프로세싱 챔버와 직접적으로 콘택트하지 않는, 프로세싱 챔버.
변압기 커플링 플라즈마 (transformer coupled plasma; TCP) 프로세싱을 수행하도록 구성된 기판 프로세싱 시스템을 위한 프로세싱 챔버에 있어서,
프로세싱 챔버의 상부 부분에 규정된 리세스;
상기 리세스 내에 배치된 캐리어 링으로서, 상기 캐리어 링은 환형 바디 및 방사상 내향으로 돌출하는 부분을 포함하고, 상기 방사상 내향으로 돌출하는 부분은 제 1 내경을 갖고, 상기 환형 바디는 상기 제 1 내경보다 더 큰 제 2 내경을 갖고, 그리고 상기 돌출하는 부분은 선반을 규정하는, 상기 캐리어 링;
상기 캐리어 링의 상기 선반 상에 배치된 가스 플레이트로서, 상기 가스 플레이트는 상기 프로세싱 챔버의 내부로 가스 혼합물을 공급하도록 구성된 복수의 홀들을 포함하는, 상기 가스 플레이트; 및
상기 가스 플레이트가 상기 캐리어 링과 상기 유전체 윈도우 사이에 지지되도록 상기 가스 플레이트 및 상기 캐리어 링 위에 배치된 유전체 윈도우를 포함하고,
상기 가스 플레이트는 상기 프로세싱 챔버의 상기 상부 부분과 직접적으로 콘택트하지 않는, 프로세싱 챔버.
제 13 항에 있어서,
상기 환형 바디의 상기 제 2 내경은 상기 가스 플레이트의 직경보다 더 큰, 프로세싱 챔버.
제 13 항에 있어서,
상기 환형 바디의 상기 제 2 내경은 상기 선반의 방사상 내향 주변부에서 수직 표면에 대응하고, 그리고 상기 가스 플레이트의 두께는 상기 수직 표면의 높이보다 더 큰, 프로세싱 챔버.
제 13 항에 있어서,
상기 캐리어 링의 외측 주변부는 환형 홈을 포함하는, 프로세싱 챔버.
제 16 항에 있어서,
상기 캐리어 링의 상기 외측 주변부 둘레에 배치된 리프터 링을 더 포함하고, 상기 리프터 링은 상기 캐리어 링의 상기 환형 홈 내로 내향으로 연장하는 환형 돌출부를 포함하는, 프로세싱 챔버.
제 17 항에 있어서,
상기 가스 플레이트는 상기 리프터 링과 직접적으로 콘택트하지 않는, 프로세싱 챔버.