KR20240031376A - 최소 rf 손실을 갖는 다중 존 히터 - Google Patents
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Abstract
예시적인 기판 지지 조립체들은 기판 시트를 정의하는 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디와 커플링된 지지 스템을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 상부 히터를 포함할 수 있다. 상부 히터는 중앙 히터 존 및 중앙 히터 존과 동심인 하나 이상의 환형 히터 존들을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에서 상부 히터 아래의 포지션에 매립된 하부 히터를 포함할 수 있다. 하부 히터는 복수의 아치형 히터 존들을 포함할 수 있다.
Description
[0001]
본 출원은 2021년 7월 9일에 출원되고 발명의 명칭이 "MULTI-ZONE HEATER WITH MINIMUM RF LOSS"인 미국 특허 출원 번호 제17/371,592호의 이익 및 우선권을 주장하며, 이는 이로써 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
[0002]
본 기술은 반도체 제조를 위한 컴포넌트들 및 장치들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술은 기판 지지 조립체들 및 다른 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0003]
집적 회로들은 기판 표면들 상에 복잡하게 패터닝된 재료 층들을 생산하는 프로세스들에 의해 가능하게 된다. 기판 상에 패터닝된 재료를 생산하는 것은 재료를 형성 및 제거하기 위한 제어되는 방법들을 요구한다. 이러한 프로세스가 발생하는 온도는 최종 제품에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 기판 온도는 종종 프로세싱 동안 기판을 지지하는 조립체로 제어 및 유지된다. 내부에 로케이팅된 가열 디바이스들은 지지부 내에서 열을 생성할 수 있고 열은 기판에 전도성으로 전달될 수 있다. 기판 지지부는 또한 기판 레벨 플라즈마를 발달시킬 뿐만 아니라 기판을 정전기적으로 지지부에 척킹하기 위해 일부 기술들에서 활용될 수 있다. 기판 근처에서 생성된 플라즈마는 컴포넌트들의 충격뿐만 아니라 챔버의 불리한 구역들에 기생 플라즈마 형성을 야기할 수 있다. 조건들은 또한 기판 지지 전극들 사이의 방전으로 이어질 수 있다. 부가적으로, 열 생성 및 플라즈마 생성 둘 모두를 위해 페데스탈을 활용하는 것은 간섭 효과들을 야기할 수 있다.
[0004]
다양한 동작 프로세스들이 증가된 온도뿐만 아니라 기판 레벨 플라즈마 형성을 활용할 수 있기 때문에, 기판 지지부의 구성 재료들은 조립체의 전기 동작들에 영향을 미치는 온도들에 노출될 수 있다. 따라서, 고품질 디바이스들 및 구조들을 생성하기 위해 사용될 수 있는 개선된 시스템들 및 방법들이 필요하다. 이들 및 다른 필요성들이 본 기술에 의해 해소된다.
[0005]
예시적인 기판 지지 조립체들은 기판 시트를 정의하는 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디와 커플링된 지지 스템을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 상부 히터를 포함할 수 있다. 상부 히터는 중앙 히터 존(zone) 및 중앙 히터 존과 동심인 하나 이상의 환형 히터 존들을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에서 상부 히터 아래의 포지션에 매립된 하부 히터를 포함할 수 있다. 하부 히터는 복수의 아치형 히터 존들을 포함할 수 있다.
[0006]
일부 실시예들에서, 기판 지지 조립체들은 지지 스템을 통해 연장되는 복수의 AC 전력 로드(power rod)들을 포함할 수 있고, 복수의 히터 전력 로드들 각각은 개개의 히터 존과 전기적으로 커플링된다. 복수의 히터 전력 로드들 각각은 지지 스템 내에서 적어도 2 mm만큼 이격될 수 있다. 기판 지지 조립체들은 지지 스템을 통해 연장되고 정전 척 바디와 전기적으로 커플링되는 RF 로드를 포함할 수 있다. RF 로드는 지지 스템 내에서 복수의 히터 로드들 각각으로부터 적어도 3 mm만큼 이격될 수 있다. 기판 지지 조립체들은 중앙 히터 존 및 하나 이상의 환형 히터 존들 각각과 커플링되는 제1 히터 리턴 로드를 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 복수의 아치형 히터 존들 각각과 커플링되는 제2 히터 리턴 로드를 포함할 수 있다. 하부 히터는 상부 히터로부터 약 2 mm 내지 10 mm의 거리에 배치될 수 있다. 복수의 아치형 히터 존들 각각의 내부 에지는 기판 시트의 방사상 내측에 배치될 수 있다. 복수의 아치형 히터 존들 각각의 외부 에지는, 기판 시트의 중심으로부터 일정 거리에 배치되고 기판 시트의 주변 에지의 방사상 외측으로 정렬되거나 기판 시트의 주변 에지와 정렬될 수 있다.
[0007]
본 기술의 일부 실시예들은 또한 기판 시트를 정의하는 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디를 포함하는 기판 지지 조립체들을 포괄할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디와 커플링된 지지 스템을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에 매립된 상부 히터를 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에서 상부 히터 아래의 포지션에 매립된 하부 히터를 포함할 수 있다. 하부 히터는 복수의 하부 히터 존들을 포함할 수 있다.
[0008]
일부 실시예들에서, 복수의 하부 히터 존들 각각은 가열 코일을 포함할 수 있다. 복수의 하부 히터 존들 각각의 내부 에지는 기판 시트의 반경의 적어도 약 50%의 방사상 외측에 포지셔닝될 수 있다. 복수의 하부 히터 존들 각각은 아치형 형상 또는 쐐기형 형상을 포함할 수 있다. 복수의 하부 히터 존들은 적어도 4개의 하부 히터 존들을 포함할 수 있다. 상부 히터는 복수의 상부 히터 존들을 포함할 수 있다. 복수의 상부 히터 존들은 원형 히터 존, 및 원형 히터 존의 방사상 외측에 포지셔닝되는 적어도 2개의 환형 원형 히터 존들을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체들은 정전 척 바디 내에서 상부 히터 위에 매립된 RF 메시를 포함할 수 있다. 복수의 하부 히터 존들은 집합적으로, 개방된 중앙 구역을 정의하는 환형 형상을 형성할 수 있다.
[0009]
본 기술의 일부 실시예들은 또한, 기판을 프로세싱하는 방법들을 포괄할 수 있다. 방법들은 기판 지지 조립체 내에 매립된 상부 히터를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 기판 지지 조립체 내에서 상부 히터 아래에 매립된 복수의 하부 히터 존들 중 적어도 하나의 하부 히터 존을 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 기판 지지 조립체의 최상부 표면을 가열하는 단계를 포함한다. 방법들은 전구체를 프로세싱 챔버 내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 프로세싱 챔버의 프로세싱 구역 내에서 전구체의 플라즈마를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 기판 상에 재료를 증착하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 히터는 복수의 상부 히터 존들을 포함할 수 있다. 상부 히터를 가열하는 단계는 복수의 상부 히터 존들 중 적어도 하나를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 척킹 전압을 사용하여 기판 플랫폼의 지지 표면에 반도체 기판을 클램핑하는 단계를 포함할 수 있다.
[0010]
그러한 기술은 종래의 시스템들 및 기법들에 비해 다수의 이익들을 제공할 수 있다. 예컨대, 본 기술의 실시예들은 웨이퍼의 에지 구역들에서 막 증착을 증가시키기 위해 더 나은 에지 가열 능력들을 제공할 수 있는 기판 지지부를 제공할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은, 이들의 이점들 및 특징들 중 다수와 함께, 아래의 설명 및 첨부 도면들과 함께 더 상세히 설명된다.
[0011]
개시되는 기술의 성질 및 이점들의 추가적인 이해는 본 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조함으로써 실현될 수 있다.
[0012] 도 1a는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 도구의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0013] 도 1b는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0014] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 프로세싱 시스템의 이송 섹션의 개략적인 등각도를 도시한다.
[0015] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 반도체 프로세싱 챔버의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0016] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 조립체의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0017] 도 5는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 상부 히터의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0018] 도 6은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 하부 히터의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0019] 도 7은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 스템의 개략적인 부분 평면 단면도를 도시한다.
[0020] 도 8은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 프로세싱 방법의 예시적인 동작들을 도시한다.
[0021] 도면들 중 몇몇 도면들은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이며, 실척대로인 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 실척대로인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되며, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시적인 목적들을 위해 과장된 자료를 포함할 수 있다.
[0022] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피처들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 유사한 컴포넌트들을 구별하는 문자를 참조 라벨에 뒤따르게 함으로써 구별될 수 있다. 본 명세서에서 제1 참조 라벨만이 사용된 경우, 설명은, 문자와 무관하게, 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 하나에 적용 가능하다.
[0012] 도 1a는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 도구의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0013] 도 1b는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 프로세싱 시스템의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0014] 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 프로세싱 시스템의 이송 섹션의 개략적인 등각도를 도시한다.
[0015] 도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 반도체 프로세싱 챔버의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0016] 도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 조립체의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
[0017] 도 5는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 상부 히터의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0018] 도 6은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 하부 히터의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0019] 도 7은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판 지지 스템의 개략적인 부분 평면 단면도를 도시한다.
[0020] 도 8은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 프로세싱 방법의 예시적인 동작들을 도시한다.
[0021] 도면들 중 몇몇 도면들은 개략도들로서 포함된다. 도면들은 예시적인 목적들을 위한 것이며, 실척대로인 것으로 구체적으로 명시되지 않는 한, 실척대로인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 개략도들로서, 도면들은 이해를 돕기 위해 제공되며, 현실적인 표현들과 비교하여 모든 양상들 또는 정보를 포함하지 않을 수 있고, 예시적인 목적들을 위해 과장된 자료를 포함할 수 있다.
[0022] 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 및/또는 피처들은 동일한 참조 라벨을 가질 수 있다. 추가로, 동일한 타입의 다양한 컴포넌트들은, 유사한 컴포넌트들을 구별하는 문자를 참조 라벨에 뒤따르게 함으로써 구별될 수 있다. 본 명세서에서 제1 참조 라벨만이 사용된 경우, 설명은, 문자와 무관하게, 동일한 제1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 하나에 적용 가능하다.
[0023]
플라즈마 강화 증착 프로세스들은 하나 이상의 구성 전구체들을 에너자이징(energize)하여 기판 상의 막 형성을 용이하게 할 수 있다. 전도성 및 유전체 막들뿐만 아니라 재료들의 이송 및 제거를 용이하게 하기 위한 막들을 포함하는 반도체 구조들을 개발하기 위해 임의의 수의 재료 막들이 생성될 수 있다. 예컨대, 하드마스크 막들은 패터닝되지 않으면 유지될 하부 재료들을 보호하면서, 기판의 패터닝을 용이하게 하도록 형성될 수 있다. 다수의 프로세싱 챔버들에서, 다수의 전구체들이 가스 패널에서 혼합되고 기판이 배치될 수 있는 챔버의 프로세싱 구역으로 전달될 수 있다. 리드 스택의 컴포넌트들이 프로세싱 챔버로의 유동 분포에 영향을 미칠 수 있지만, 다수의 다른 프로세스 변수들이 증착의 균일성에 유사하게 영향을 미칠 수 있다.
[0024]
디바이스 피처들이 크기 면에서 감소함에 따라, 기판 표면에 걸친 공차가 감소될 수 있고 막에 걸친 재료 성질 차이들이 디바이스 실현 및 균일성에 영향을 미칠 수 있다. 다수의 챔버들은 기판에 걸쳐 잔여 불균일성을 생성할 수 있는 특성 프로세스 시그니처를 포함한다. 온도 차이들, 유동 패턴 균일성 및 다른 프로세싱 양상들은 기판 상의 막들에 영향을 주어, 생산되거나 제거된 재료들에 대해 기판에 걸친 막 균일성 차이를 생성할 수 있다. 예컨대, 난류 증착 가스 유동 및/또는 차단기 플레이트의 애퍼처들 가스 박스의 페이스플레이트의 오정렬은 증착 가스의 불균일한 유동으로 이어질 수 있다. 일부 경우들에서, 차단기 플레이트는 기판의 에지 구역들로의 전구체들의 유동을 균일하게 분배하지 않을 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들에서, 기판이 배치되는 기판 지지부 또는 히터는 기판을 가열하기 위한 하나 이상의 가열 메커니즘들을 포함할 수 있다. 열이 기판의 구역들 사이에서 상이하게 전달되거나 손실되는 경우, 막 증착이 영향을 받을 수 있으며, 여기서 예컨대, 기판의 더 따뜻한 부분들이 더 차가운 부분들에 비해 더 두꺼운 증착 또는 상이한 막 속성들을 특징으로 할 수 있다. 이러한 온도 불균일성은 예컨대, 페데스탈의 샤프트 주위의 온도 변동들에 기인할 수 있으며 특히 기판들의 에지 구역들에 영향을 미칠 수 있다.
[0025]
본 기술은 각각 다수의 히터 존들을 포함할 수 있는 다수의 히터들을 포함하는 기판 지지 조립체들을 통합할 수 있다. 예컨대, 본 기술의 일부 실시예들에 따른 기판 지지 조립체들은 방사상 막 두께 불균일성을 완화하도록 설계된 다수의 히터 존들을 갖는 상부 히터 및 방위각 막 두께 불균일성들을 완화하도록 설계된 다수의 히터 존들을 갖는 하부 히터를 포함할 수 있다. 각각의 히터 존은 독립적으로 제어 가능하여, 웨이퍼에 걸친 막 균일성을 개선하도록 핫 스팟 및 콜드 스팟을 최소화하기 위해 기판 지지 조립체에 걸친 온도 분포가 면밀하게 제어되는 것을 가능하게 할 수 있다. 부가적으로, 실시예들은 RF 커플링 손실 및/또는 DC 누설 전류를 최소화하기에 충분히 멀리 히터들을 서로 그리고 RF 메시로부터 이격시킬 수 있다.
[0026]
나머지 개시내용은 개시되는 기술을 활용하는 특정 증착 프로세스들을 관례대로 식별할 것이지만, 시스템들 및 방법들은 다른 증착, 에칭 및 세정 챔버들뿐만 아니라 설명된 챔버들에서 발생할 수 있는 바와 같은 프로세스들에 동일하게 적용 가능하다는 것이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 이 기술은 이러한 특정 증착 프로세스들 또는 챔버들에 대해서만 사용되는 것으로 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다. 본 개시내용은 본 기술의 실시예들에 따라 이 시스템에 대한 부가적인 변동들 및 조정들이 설명되기 이전에 본 기술의 실시예들에 따른 페데스탈들을 포함할 수 있는 하나의 가능한 시스템 및 챔버를 논의할 것이다.
[0027]
도 1a는 본 기술의 일부 실시예들에 따른, 증착, 에칭, 베이킹, 및 경화 챔버들의 기판 프로세싱 도구 또는 프로세싱 시스템(100)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 도면에서, 일 세트의 전면 개방 단일화 포드(front-opening unified pod)들(102)은 로봇 암들(104a 및 104b)에 의해 팩토리 인터페이스(103) 내에 수용되고 챔버 시스템들 또는 쿼드 섹션들(109a-109c)에 포지셔닝된 기판 프로세싱 구역들(108) 중 하나에 전달되기 전에 로드록 또는 저압 홀딩 영역(106)에 배치된 다양한 크기들의 기판들을 공급하며, 이 챔버 시스템들 또는 쿼드 섹션들(109a-109c) 각각은 복수의 프로세싱 구역들(108)과 유체적으로 커플링된 이송 구역을 갖는 기판 프로세싱 시스템일 수 있다. 쿼드 시스템이 예시되지만, 자립형 챔버들, 트윈 챔버들 및 다른 다중 챔버 시스템들을 통합하는 플랫폼들이 본 기술에 의해 동등하게 포괄된다는 것이 이해되어야 한다. 이송 챔버(112)에 하우징된 제2 로봇 암(110)은 기판 웨이퍼들을 홀딩 영역(106)으로부터 쿼드 섹션들(109)로 그리고 그 반대로 운송하는 데 사용될 수 있고, 제2 로봇 암(110)은 쿼드 섹션들 또는 프로세싱 시스템들 각각이 연결될 수 있는 이송 챔버에 하우징될 수 있다. 각각의 기판 프로세싱 구역(108)은 순환 층 증착, 원자 층 증착, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착을 포함하는 임의의 수의 증착 프로세스들뿐만 아니라 에칭, 사전 세정, 어닐링, 플라즈마 프로세싱, 디개싱, 배향 및 다른 기판 프로세스들을 포함하는 다수의 기판 프로세싱 동작들을 수행하도록 장비될 수 있다.
[0028]
각각의 쿼드 섹션(109)은 제2 로봇 암(110)으로부터 기판들을 수용하고 제2 로봇 암(110)으로 기판들을 전달할 수 있는 이송 구역을 포함할 수 있다. 챔버 시스템의 이송 구역은 제2 로봇 암(110)을 갖는 이송 챔버와 정렬될 수 있다. 일부 실시예들에서 이송 구역은 로봇에 대해 측방향으로 액세스 가능할 수 있다. 후속 동작들에서, 이송 섹션들의 컴포넌트는 기판들을 위에 놓인 프로세싱 구역들(108)로 수직으로 병진이동시킬 수 있다. 유사하게, 이송 구역들은 또한 각각의 이송 구역 내의 포지션들 사이에서 기판들을 회전시키도록 동작 가능할 수 있다. 기판 프로세싱 구역들(108)은 기판 또는 웨이퍼 상에 재료 막을 증착, 어닐링, 경화, 및/또는 에칭하기 위한 임의의 수의 시스템 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일 구성에서, 쿼드 섹션(109a 및 109b)의 프로세싱 구역들과 같은 프로세싱 구역들의 2개의 세트들은 기판 상에 재료를 증착하는 데 사용될 수 있고 쿼드 섹션(109c) 내 프로세싱 챔버들 또는 구역들과 같은 프로세싱 챔버들의 제3 세트는 증착된 막들을 경화, 어닐링 또는 처리하는 데 사용될 수 있다. 다른 구성에서, 예시된 모든 12개의 챔버들과 같은 챔버들의 3개의 세트들 모두는 기판 상에 막을 증착 및/또는 경화시키도록 구성될 수 있다.
[0029]
도면에 예시된 바와 같이, 제2 로봇 암(110)은 다수의 기판들을 동시에 전달 및/또는 리트리브하기 위한 두 개의 암들을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 쿼드 섹션(109)은 이송 구역의 하우징의 표면을 따라, 제2 로봇 암과 측방향으로 정렬될 수 있는 2개의 액세스들(107)을 포함할 수 있다. 액세스들은 이송 챔버(112)에 인접한 표면을 따라 정의될 수 있다. 예시된 바와 같은 일부 실시예들에서, 제1 액세스는 쿼드 섹션의 복수의 기판 지지부들 중 제1 기판 지지부와 정렬될 수 있다. 부가적으로, 제2 액세스는 쿼드 섹션의 복수의 기판 지지부들 중 제2 기판 지지부와 정렬될 수 있다. 제1 기판 지지부는 제2 기판 지지부에 인접할 수 있고, 2개의 기판 지지부들은 일부 실시예들에서 기판 지지부들의 제1 행을 정의할 수 있다. 예시된 구성에 도시된 바와 같이, 기판 지지부의 제2 행은 이송 챔버(112)로부터 측방향으로 외측으로 기판 지지부들의 제1 행 뒤에 포지셔닝될 수 있다. 제2 로봇 암(110)의 두 개의 암들은 이송 구역 내의 기판 지지부들에 하나 또는 두 개의 기판들을 전달하거나 리트리브하기 위해 두 개의 암들이 쿼드 섹션 또는 챔버 시스템에 동시에 진입하도록 허용하기 위해 이격될 수 있다.
[0030]
설명되는 이송 구역들 중 임의의 하나 이상은 상이한 실시예들에서 보여진 제작 시스템으로부터 분리된 부가적인 챔버들과 통합될 수 있다. 재료 막들을 위한 증착, 에칭, 어닐링, 및 경화 챔버들의 부가적인 구성들이 프로세싱 시스템(100)에 의해 고려된다는 것이 인식될 것이다. 부가적으로, 특정 동작들 중 임의의 것, 이를테면 기판 움직임을 수행하기 위한 이송 시스템들을 통합할 수 있는 임의의 수의 다른 프로세싱 시스템들이 본 기술과 함께 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 언급된 홀딩 및 이송 영역들과 같은 다양한 섹션들에서 진공 환경을 유지하면서 다수의 프로세싱 챔버 구역들에 대한 액세스를 제공할 수 있는 프로세싱 시스템들은 별개의 프로세스들 사이에 특정 진공 환경을 유지하면서 다수의 챔버들에서 동작들이 수행되도록 허용할 수 있다.
[0031]
도 1b는 본 기술의 일부 실시예들에 따라, 이를테면 챔버 시스템을 통한 예시적인 프로세싱 도구의 일 실시예의 개략적인 단면 입면도를 도시한다. 도 1b는 임의의 쿼드 섹션(109) 내 임의의 2개의 인접한 프로세싱 구역들(108)을 통한 단면도를 예시할 수 있다. 입면도는 이송 구역(120)과 하나 이상의 프로세싱 구역들(108)의 구성 또는 유체 커플링을 예시할 수 있다. 예컨대, 연속적인 이송 구역(120)은 이송 구역 하우징(125)에 의해 정의될 수 있다. 하우징은 다수의 기판 지지부들(130)이 배치될 수 있는 개방 내부 볼륨을 정의할 수 있다. 예컨대, 도 1a에 예시된 바와 같이, 예시적인 프로세싱 시스템들은 이송 구역 주위의 하우징 내에 분배된 복수의 기판 지지부들(130)을 포함하여, 4개 이상의 기판 지지부들(130)을 포함할 수 있다. 기판 지지부들은 예시된 바와 같이 페데스탈일 수 있지만, 다수의 다른 구성들이 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 페데스탈들은 이송 구역(120)과 이송 구역 위에 있는 프로세싱 구역들 사이에서 수직으로 병진이동 가능할 수 있다. 기판 지지부들은 챔버 시스템 내의 제1 포지션과 제2 포지션 사이의 경로를 따라 기판 지지부의 중앙 축을 따라 수직으로 병진이동 가능할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 각각의 기판 지지부(130)는 하나 이상의 챔버 컴포넌트들에 의해 정의된 위에 놓인 프로세싱 구역(108)과 축방향으로 정렬될 수 있다.
[0032]
개방 이송 구역은 캐러셀과 같은 이송 장치(135)가 다양한 기판 지지부들 사이에서 기판들과 이를테면 회전식으로 맞물려서(engage) 기판들을 이동시키는 능력을 제공할 수 있다. 이송 장치(135)는 중앙 축을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 이는 프로세싱 시스템 내의 프로세싱 구역들(108) 중 임의의 프로세싱 구역 내에서의 프로세싱을 위해 기판들이 포지셔닝되도록 허용할 수 있다. 이송 장치(135)는 기판 지지부들 주위에서의 움직임을 위해 기판들의 외부 에지들과 맞물릴 수 있거나 위, 아래로부터 기판들과 맞물릴 수 있는 하나 이상의 엔드 이펙터들을 포함할 수 있다. 이송 장치는 이전에 설명된 로봇(110)과 같은 이송 챔버 로봇으로부터 기판들을 수용할 수 있다. 그 후 이송 장치는 부가적인 기판들의 이송을 용이하게 하기 위해 기판 지지부들을 교번시키도록 기판들을 회전시킬 수 있다.
[0033]
일단 포지셔닝되고 프로세싱을 기다리면, 이송 장치는 기판 지지부들 사이에 엔드 이펙터들 또는 암들을 포지셔닝할 수 있으며, 이는 기판 지지부들이 이송 장치(135)를 지나 상승되고, 이송 구역으로부터 수직으로 오프셋될 수 있는 프로세싱 구역들(108)로 기판들을 전달하도록 허용할 수 있다. 예컨대, 그리고 예시된 바와 같이, 기판 지지부(130a)는 기판을 프로세싱 구역(108a) 내로 전달할 수 있는 반면, 기판 지지부(130b)는 기판을 프로세싱 구역(108b) 내로 전달할 수 있다. 이는 다른 두 개의 기판 지지부들 및 프로세싱 구역들뿐만 아니라, 부가적인 프로세싱 구역들이 포함되는 실시예들에서 부가적인 기판 지지부들 및 프로세싱 구역들에서도 발생할 수 있다. 이러한 구성에서, 기판 지지부들은, 이를테면 제2 포지션에서 기판들을 프로세싱하기 위해 동작상 맞물릴 때 아래로부터 프로세싱 구역(108)을 적어도 부분적으로 정의할 수 있고, 프로세싱 구역들은 연관된 기판 지지부와 축방향으로 정렬될 수 있다. 프로세싱 구역들은 페이스플레이트(140)뿐만 아니라 다른 덮개 스택 컴포넌트들에 의해 위로부터 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 프로세싱 구역은 개별 덮개 스택 컴포넌트들을 가질 수 있지만, 일부 실시예들에서, 컴포넌트들은 다수의 프로세싱 구역들(108)을 수용할 수 있다. 이러한 구성에 기초하여, 일부 실시예들에서 각각의 프로세싱 구역(108)은 챔버 시스템 또는 쿼드 섹션 내에서 각각의 다른 프로세싱 구역으로부터 위로부터 유체적으로 격리될 수 있으면서, 이송 구역과 유체적으로 커플링될 수 있다.
[0034]
일부 실시예들에서, 페이스플레이트(140)는 프로세싱 구역(108) 내에 로컬 플라즈마를 생산하기 위한 시스템의 전극으로서 동작할 수 있다. 예시된 바와 같이, 각각의 프로세싱 구역은 별개의 페이스플레이트를 활용하거나 통합할 수 있다. 예컨대, 페이스플레이트(140a)는 프로세싱 구역(108a)을 위로부터 정의하기 위해 포함될 수 있고, 페이스플레이트(140b)는 프로세싱 구역(108b)을 위로부터 정의하기 위해 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부는 페이스플레이트와 기판 지지부 사이에 용량 커플링 플라즈마를 생성하기 위한 동반 전극으로서 동작할 수 있다. 펌핑 라이너(145)는 볼륨 기하학적 구조에 의존하여 측방향으로 또는 방사상으로 프로세싱 구역(108)을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 재차, 각각의 프로세싱 구역에 대해 별개의 펌핑 라이너들이 활용될 수 있다. 예컨대, 펌핑 라이너(145a)는 프로세싱 구역(108a)을 적어도 부분적으로 방사상으로 정의할 수 있고, 펌핑 라이너(145b)는 프로세싱 구역(108b)을 적어도 부분적으로 방사상으로 정의할 수 있다. 차단기 플레이트(150)는 실시예들에서 덮개(155)와 페이스플레이트(140) 사이에 포지셔닝될 수 있고, 각각의 프로세싱 구역 내에서 유체 분배를 용이하게 하도록 별개의 차단기 플레이트들이 재차 포함될 수 있다. 예컨대, 차단기 플레이트(150a)는 프로세싱 구역(108a)을 향한 분배를 위해 포함될 수 있고, 차단기 플레이트(150b)는 프로세싱 구역(108b)을 향한 분배를 위해 포함될 수 있다.
[0035]
덮개(155)는 각각의 프로세싱 구역에 대한 별개의 컴포넌트일 수 있거나, 하나 이상의 공통 양상들을 포함할 수 있다. 덮개(155)는 일부 실시예들에서 시스템의 두 개의 별개의 덮개 플레이트들 중 하나일 수 있다. 예컨대, 제1 덮개 플레이트(158)는 이송 구역 하우징(125) 위에 안착될 수 있다. 이송 구역 하우징은 개방 볼륨을 형성할 수 있고, 제1 덮개 플레이트(158)는 위에 놓인 볼륨을 특정 프로세싱 구역들로 분리하는 덮개 플레이트를 통과하는 다수의 애퍼처들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예시된 바와 같이, 덮개(155)는 제2 덮개 플레이트일 수 있고, 개별 프로세싱 구역들로의 유체 전달을 위한 다수의 애퍼처들(160)을 정의하는 단일 컴포넌트일 수 있다. 예컨대, 덮개(155)는 프로세싱 구역(108a)으로의 유체 전달을 위한 제1 애퍼처(160a)를 정의할 수 있고, 덮개(155)는 프로세싱 구역(108b)으로의 유체 전달을 위한 제2 애퍼처(160b)를 정의할 수 있다. 포함될 때, 각각의 섹션 내의 부가적인 프로세싱 구역들에 대해 부가적인 애퍼처들이 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 쿼드 섹션(109) 또는 4개보다 많거나 적은 기판들을 수용할 수 있는 다중 프로세싱 구역 섹션은 플라즈마 유출물들을 프로세싱 챔버 내로 전달하기 위한 하나 이상의 원격 플라즈마 유닛들(165)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별 플라즈마 유닛들이 각각의 챔버 프로세싱 구역을 위해 통합될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 더 적은 원격 플라즈마 유닛들이 사용될 수 있다. 예컨대, 예시된 바와 같이, 단일 원격 플라즈마 유닛(165)은 다수의 챔버들, 이를테면 특정 쿼드 섹션에 대한 2개, 3개, 4개 이상의 챔버들로부터 모든 챔버들까지 사용될 수 있다. 파이핑(piping)은 본 기술의 실시예들에서 프로세싱 또는 세정을 위한 플라즈마 유출물들의 전달을 위해 원격 플라즈마 유닛(165)으로부터 각각의 애퍼처(160)까지 연장될 수 있다.
[0036]
일부 실시예들에서, 퍼지 채널(170)은 각각의 기판 지지부(130) 부근 또는 근처의 이송 구역 하우징을 통해 연장될 수 있다. 예컨대, 복수의 퍼지 채널들은 이송 구역 내로 전달되도록 유체적으로 커플링된 퍼지 가스에 대한 유체 액세스를 제공하기 위해 이송 구역 하우징을 통해 연장될 수 있다. 퍼지 채널들의 수는 프로세싱 시스템 내의 기판 지지부들의 수보다 더 적거나 많은 것을 포함하여, 그와 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, 퍼지 채널(170)은 각각의 기판 지지부 아래의 이송 구역 하우징을 통해 연장될 수 있다. 2개의 기판 지지부들(130)이 예시되는 경우, 제1 퍼지 채널(170a)은 하우징 근접 기판 지지부(130a)를 통해 연장될 수 있고, 제2 퍼지 채널(170b)은 하우징 근접 기판 지지부(130b)를 통해 연장될 수 있다. 임의의 부가적인 기판 지지부들이 퍼지 가스를 이송 구역에 제공하기 위해 이송 구역 하우징을 통해 연장되는 배관형 퍼지 채널(plumbed purge channel)을 유사하게 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0037]
퍼지 가스가 하나 이상의 퍼지 채널들을 통해 전달될 때, 퍼지 가스는 프로세싱 시스템으로부터의 모든 배기 경로들을 제공할 수 있는 펌핑 라이너들(145)을 통해 유사하게 배기될 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 프로세싱 전구체들 및 퍼지 가스들 둘 모두가 펌핑 라이너들을 통해 배기될 수 있다. 퍼지 가스들은 연관된 펌핑 라이너로 위측으로 유동할 수 있으며, 예컨대, 퍼지 채널(170b)을 통해 유동되는 퍼지 가스는 펌핑 라이너(145b)를 통해 프로세싱 시스템으로부터 배기될 수 있다.
[0038]
언급된 바와 같이, 프로세싱 시스템(100), 또는 더 구체적으로 프로세싱 시스템(100) 또는 다른 프로세싱 시스템들과 통합된 쿼드 섹션들 또는 챔버 시스템들은 예시된 프로세싱 챔버 구역들 아래에 포지셔닝된 이송 섹션들을 포함할 수 있다. 도 2는 본 기술의 일부 실시예들에 따라 예시적인 챔버 시스템(200)의 이송 섹션의 개략적인 등각도를 도시한다. 도 2는 위에서 설명된 이송 구역(120)의 부가적인 양상들 또는 양상들의 변동들을 예시할 수 있고, 설명된 컴포넌트들 또는 특성들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예시된 시스템은 다수의 컴포넌트들이 포함될 수 있는 이송 구역을 정의하는 이송 구역 하우징(205)을 포함할 수 있다. 이송 구역은 부가적으로, 도 1a의 쿼드 섹션들(109)에 예시된 프로세싱 챔버 구역들(108)과 같이 이송 구역과 유체적으로 커플링된 프로세싱 챔버들 또는 프로세싱 구역들에 의해 위로부터 적어도 부분적으로 정의될 수 있다. 이송 구역 하우징의 측벽은 위에서 논의된 바와 같이, 이를테면 제2 로봇 암(110)에 의해 기판들이 전달되고 리트리브될 수 있게 하는 하나 이상의 액세스 로케이션들(207)을 정의할 수 있다. 액세스 로케이션(207)은 일부 실시예들에서 이송 구역 하우징(205) 내에 밀폐 환경을 제공하기 위해 도어들 또는 다른 밀봉 메커니즘들을 포함하는 슬릿 밸브들 또는 다른 밀봉 가능한 액세스 포지션들일 수 있다. 2개의 이러한 액세스 로케이션들(207)로 예시되지만, 일부 실시예들에서, 이송 구역 하우징의 다수의 측들 상의 액세스 로케이션들뿐만 아니라 단일 액세스 로케이션(207)만이 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예시된 이송 섹션은 임의의 수의 기하학적 구조들 또는 형상들을 특징으로 하는 기판들을 포함하여 200 mm, 300 mm, 450 mm 또는 더 크거나 작은 기판들을 포함하는 임의의 기판 크기를 수용하도록 크기가 정해질 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
[0039]
이송 구역 하우징(205) 내에는 이송 구역 볼륨 주위에 포지셔닝된 복수의 기판 지지부들(210)이 있을 수 있다. 4개의 기판 지지부들이 예시되지만, 임의의 수의 기판 지지부들이 본 기술의 실시예들에 의해 유사하게 포함된다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 본 기술의 실시예들에 따르면, 약 3개, 4개, 5개, 6개, 8개 이상, 또는 그 초과의 기판 지지부들(210)이 이송 구역들에 수용될 수 있다. 제2 로봇 암(110)은 액세스들(207)을 통해 기판 지지부들(210a 또는 210b) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 기판을 전달할 수 있다. 유사하게, 제2 로봇 암(110)은 이들 로케이션들로부터 기판들을 리트리브할 수 있다. 리프트 핀들(212)은 기판 지지부들(210)로부터 돌출할 수 있고, 로봇이 기판들 아래에서 액세스하도록 허용할 수 있다. 리프트 핀들은 기판 지지부 상에 또는 기판 지지부들이 아래로 리세싱할 수 있는 로케이션에 고정될 수 있거나, 리프트 핀들은 부가적으로 일부 실시예들에서 기판 지지부를 통해 상승 또는 하강될 수 있다. 기판 지지부들(210)은 수직으로 병진이동 가능할 수 있고, 일부 실시예들에서는 이송 구역 하우징(205) 위에 포지셔닝된 프로세싱 챔버 구역들(108)과 같은 기판 프로세싱 시스템들의 프로세싱 챔버 구역들까지 연장될 수 있다.
[0040]
이송 구역 하우징(205)은 정렬 시스템들을 위한 액세스(215)를 제공할 수 있으며, 이 정렬 시스템들은, 예시된 바와 같이 이송 구역 하우징의 애퍼처를 통해 연장될 수 있고 인접 애퍼처를 통해 전달되거나 그로부터 튀어나오는 레이저, 카메라 또는 다른 모니터링 디바이스와 함께 동작할 수 있고, 병진이동되는 기판이 적절하게 정렬되었는지를 결정할 수 있는 정렬기를 포함할 수 있다. 이송 구역 하우징(205)은 또한 다양한 기판 지지부들 사이에서 기판들을 이동시키고 기판들을 포지셔닝하기 위한 다양한 방식들로 동작될 수 있는 이송 장치(220)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 이송 장치(220)는 기판 지지부들(210a 및 210b) 상의 기판을 기판 지지부들(210c 및 210d)로 이동시킬 수 있으며, 이는 부가적인 기판들이 이송 챔버 내로 전달되도록 허용할 수 있다. 부가적인 이송 동작들은 위에 놓인 프로세싱 구역들에서 부가적인 프로세싱을 위해 기판 지지부들 사이에서 기판들을 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
[0041]
이송 장치(220)는 이송 챔버 내로 연장되는 하나 이상의 샤프트들을 포함할 수 있는 중앙 허브(225)를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터(235)가 샤프트와 커플링될 수 있다. 엔드 이펙터(235)는 중앙 허브로부터 방사상으로 또는 측방향으로 외측으로 연장되는 복수의 암들(237)을 포함할 수 있다. 암들이 연장되는 중앙 바디로 도시되지만, 엔드 이펙터는 부가적으로 다양한 실시예들에서 샤프트 또는 중앙 허브와 각각 커플링되는 별개의 암들을 포함할 수 있다. 임의의 수의 암들이 본 기술의 실시예들에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 암들(237)의 수는 챔버에 포함된 기판 지지부들(210)의 수와 유사하거나 동일할 수 있다. 따라서, 예시된 바와 같이, 4개의 기판 지지부들에 대해, 이송 장치(220)는 엔드 이펙터로부터 연장되는 4개의 암들을 포함할 수 있다. 암들은 직선 프로파일들 또는 아치형 프로파일들과 같은 임의의 수의 형상들 및 프로파일들을 특징으로 할뿐만 아니라 후크들, 링들, 포크들 또는 기판을 지지하고 그리고/또는 이를테면 정렬 또는 맞물림을 위해 기판에 대한 액세스를 제공하기 위한 다른 설계들을 포함하는 임의의 수의 원위 프로파일을 포함할 수 있다.
[0042]
엔드 이펙터(235), 또는 엔드 이펙터의 컴포넌트들 또는 부분들은 이송 또는 움직임 동안 기판들과 접촉하는 데 사용될 수 있다. 이러한 컴포넌트들뿐만 아니라 엔드 이펙터는 전도성 및/또는 절연 재료를 포함하는 다수의 재료들로 만들어지거나 이들을 포함할 수 있다. 재료들은 일부 실시예들에서 위에 놓인 프로세싱 챔버로부터 이송 챔버로 전달될 수 있는 전구체들 또는 다른 화학 물질들과의 접촉을 견디도록 코팅되거나 도금될 수 있다.
[0043]
부가적으로, 재료들은 온도와 같은 다른 환경 특성들을 견디도록 제공되거나 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부들은 지지부 상에 배치된 기판을 가열하도록 동작 가능할 수 있다. 기판 지지부들은 표면 또는 기판 온도를 약 100℃ 이상, 약 200℃ 이상, 약 300℃ 이상, 약 400℃ 이상, 약 500℃ 이상, 약 600℃ 이상, 약 700℃ 이상, 약 800℃ 이상, 또는 그 초과의 온도들로 증가시키도록 구성될 수 있다. 이러한 온도들 중 임의의 것은 동작들 동안 유지될 수 있으며, 따라서 이송 장치(220)의 컴포넌트들은 이러한 언급되거나 포괄된 온도들 중 임의의 것에 노출될 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 재료들 중 임의의 것은 이러한 온도 체제들을 수용하도록 선택될 수 있으며 상대적으로 낮은 열팽창 계수들 또는 다른 유익한 특성들을 특징으로 할 수 있는 재료들, 이를테면 세라믹들 및 금속들을 포함할 수 있다.
[0044]
컴포넌트 커플링들은 또한 고온 및/또는 부식성 환경들에서의 동작을 위해 구성될 수 있다. 예컨대, 엔드 이펙터들 및 단부 부분들이 각각 세라믹인 경우 커플링은 프레스 피팅들, 스냅 피팅들 또는 온도에 따라 팽창 및 수축할 수 있고 세라믹들에서 균열을 야기할 수 있는 부가적인 재료들, 이를테면 볼트들을 포함하지 않을 수 있는 다른 피팅들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단부 부분들은 엔드 이펙터들과 연속적일 수 있고, 엔드 이펙터들과 모놀리식으로 형성될 수 있다. 동작 또는 동작 동안의 저항을 용이하게 할 수 있는 임의의 수의 다른 재료들이 활용될 수 있으며 유사하게 본 기술에 의해 포괄된다.
[0045]
도 3은 본 기술의 일부 실시예들에 따른 예시적인 반도체 프로세싱 챔버(300)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다. 도 3은 도 2와 관련하여 위에서 논의된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 그 챔버에 관련된 추가 세부사항들을 예시할 수 있다. 챔버(300)는 이전에 설명된 바와 같이 유전체 재료들의 스택의 증착을 포함하는 반도체 프로세싱 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 챔버(300)는 반도체 프로세싱 시스템의 프로세싱 구역의 부분 뷰를 보여줄 수 있고, 챔버(300)의 일부 실시예들에 통합되는 것으로 이해되는 모든 컴포넌트들, 이를테면 이전에 설명된 부가적인 리드 스택 컴포넌트들을 포함하진 않을 수 있다.
[0046]
언급된 바와 같이, 도 3은 프로세싱 챔버(300)의 일부를 예시할 수 있다. 챔버(300)는 샤워헤드(305)뿐만 아니라 기판 지지 조립체(310)를 포함할 수 있다. 챔버 측벽들(315)과 함께, 샤워헤드(305) 및 기판 지지부(310)는 플라즈마가 생성될 수 있는 기판 프로세싱 구역(320)을 정의할 수 있다. 기판 지지 조립체는 정전 척 바디(325)를 포함할 수 있으며, 정전 척 바디(325)는 바디 내에 매립되거나 배치된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 최상부 퍽(top puck) 내에 통합된 컴포넌트들은 일부 실시예들에서 프로세싱 재료들에 노출되지 않을 수 있고 완전히 척 바디(325) 내에 유지될 수 있다. 정전 척 바디(325)는 기판 지지 표면(327)을 정의할 수 있고, 척 바디의 특정 기하학적 구조에 의존한 두께 및 길이 또는 직경을 특징으로 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 척 바디는 타원형일 수 있고, 중앙 축으로부터 척 바디를 통한 하나 이상의 방사상 치수들을 특징으로 할 수 있다. 최상부 퍽은 임의의 기하학적 구조일 수 있고, 방사상 치수들이 논의될 때 방사상 치수들은 척 바디의 중앙 포지션으로부터 임의의 길이를 정의할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0047]
정전 척 바디(325)는, 척 바디를 지지할 수 있고 척 바디(325)의 내부 컴포넌트들에 커플링될 수 있는 전기 및/또는 유체 라인들을 전달 및 수용하기 위한 채널들을 포함할 수 있는 스템(330)과 커플링될 수 있다. 척 바디(325)는 정전 척으로서 동작하기 위한 연관된 채널들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있지만, 일부 실시예들에서, 조립체는 진공 척 또는 임의의 다른 타입의 척킹 시스템으로서 동작하거나 이를 위한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 스템(330)은 기판 지지 표면에 대향하는 척 바디의 제2 표면 상에서 척 바디와 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 정전 척 바디(325)는 전도성 재료(이를테면, 알루미늄과 같은 금속 또는 열적으로 및/또는 전기적으로 전도성일 수 있는 임의의 다른 재료)로 형성될 수 있고, 정전 척 바디(325)가 전극으로서 동작하는 것을 가능하게 하도록 임피던스 매칭 회로일 수 있는 필터를 통해 전력 소스(이를테면, DC 전력, 펄싱된 DC 전력, RF 바이어스 전력, 펄싱된 RF 소스 또는 바이어스 전력, 또는 이들 또는 다른 전력 소스들의 조합)와 커플링될 수 있다. 다른 실시예들에서, 정전 척 바디(325)의 최상부 부분은 유전체 재료로 형성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 정전 척 바디(325)는 별개의 전극들을 포함할 수 있다. 예컨대, 정전 척 바디(325)는 척 바디 내에서 기판 지지 표면에 근접하게 매립될 수 있는 제1 바이폴라 전극(335a)을 포함할 수 있다. 전극(335a)은 DC 전력 소스(340a)와 전기적으로 커플링될 수 있다. 전력 소스(340a)는 전기 전도성 척 전극(335a)에 에너지 또는 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 이는 반도체 프로세싱 챔버(300)의 프로세싱 구역(320) 내에서 전구체의 플라즈마를 형성하도록 동작될 수 있지만, 다른 플라즈마 동작들이 유사하게 유지될 수 있다. 예컨대, 전극(335a)은 또한 샤워헤드(305)와 전기적으로 커플링된 RF 소스(307)를 포함하는 용량성 플라즈마 시스템을 위한 전기 접지로서 동작하는 척킹 메시일 수 있다. 예컨대, 전극(335a)은 RF 소스(307)로부터의 RF 전력에 대한 접지 경로로서 동작할 수 있으면서, 기판 지지 표면에 대한 기판의 정전 클램핑을 제공하기 위해 기판에 대한 전기 바이어스로서 또한 동작할 수 있다. 전력 소스(340a)는 필터, 전력 공급부, 및 척킹 전압을 제공하도록 구성된 다수의 다른 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
[0048]
정전 척 바디는 또한 기판 지지 표면에 근접한 척 바디 내에 또한 매립될 수 있는 제2 바이폴라 전극(335b)을 포함할 수 있다. 전극(335b)은 DC 전력 소스(340b)와 전기적으로 커플링될 수 있다. 전력 소스(340b)는 전기 전도성 척 전극(335b)에 에너지 또는 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예들에 따른 바이폴라 척들에 대한 전기 컴포넌트들 및 세부사항들은 아래에서 추가로 설명될 것이며, 설계들 중 임의의 것이 프로세싱 챔버(300)로 구현될 수 있다. 예컨대, 부가적인 플라즈마 관련 전력 공급부들 또는 컴포넌트들이 통합될 수 있다.
[0049]
동작 시에, 기판은 정전 척 바디의 기판 지지 표면과 적어도 부분적으로 접촉할 수 있으며, 이는 접촉 갭을 생성할 수 있고 본질적으로 페데스탈의 표면과 기판 사이에 용량성 효과를 생성할 수 있다. 접촉 갭에 전압이 인가될 수 있으며, 이는 척킹을 위한 정전기력을 생성할 수 있다. 전력 공급부들(340a 및 340b)은 전극으로부터, 전하가 축적될 수 있는 기판 지지 표면으로 이동하는 전하를 제공할 수 있으며, 이는 기판에서 반대 전하와의 쿨롱 인력(Coulomb attraction)을 갖는 전하 층을 생성할 수 있고, 척 바디의 기판 지지 표면에 대해 기판을 정전기적으로 홀딩할 수 있다. 이러한 전하 이동은 존슨-라벡 타입 척킹(Johnsen-Rahbek type chucking)을 위한 유전체 내의 유한 저항에 기초하여 척 바디의 유전체 재료를 통해 흐르는 전류에 의해 발생할 수 있으며, 이는 본 기술의 일부 실시예들에서 사용될 수 있다.
[0050]
척 바디(325)는 또한 기판이 배치될 수 있는 리세싱된 포켓을 제공할 수 있는 기판 지지 표면 내의 리세싱된 구역(345)을 정의할 수 있다. 리세싱된 구역(345)은 최상부 퍽의 내부 구역에 형성될 수 있고 프로세싱을 위해 기판을 수용하도록 구성될 수 있다. 리세싱된 구역(345)은 예시된 바와 같이 정전 척 바디의 중앙 구역을 둘러쌀 수 있고, 임의의 다양한 기판 크기들을 수용하도록 크기가 정해질 수 있다. 기판은 리세싱된 구역 내에 안착될 수 있고 기판을 둘러쌀 수 있는 외부 구역(347)에 의해 봉쇄될 수 있다. 일부 실시예들에서, 외부 구역(347)의 높이는 기판이 외부 구역(347)에서 기판 지지 표면의 표면 높이와 동일하거나 그 아래로 리세싱되도록 이루어질 수 있다. 리세싱된 표면은 프로세싱 동안 에지 효과들을 제어할 수 있으며, 이는 일부 실시예들에서 기판에 걸친 증착의 균일성을 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 링은 최상부 퍽의 주변부 주위에 배치될 수 있고, 기판이 안착될 수 있는 리세스를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 일부 실시예들에서, 척 바디의 표면은 실질적으로 평면일 수 있고, 에지 링은 기판이 안착될 수 있는 리세스를 완전히 정의할 수 있다.
[0051]
일부 실시예들에서, 정전 척 바디(325) 및/또는 스템(330)은 절연성 또는 유전성 재료들일 수 있다. 예컨대, 산화물들, 질화물들, 탄화물들 및 다른 재료들이 컴포넌트들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 재료들은 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 실리콘 탄화물, 텅스텐 탄화물, 및 임의의 다른 금속 또는 전이 금속 산화물, 질화물, 탄화물, 붕소화물, 또는 티타네이트뿐만 아니라 이들 재료들 및 다른 절연성 또는 유전체 재료들의 조합들을 포함하는 세라믹들을 포함할 수 있다. 특정 온도 범위들에서 동작하도록 구성된 합성물들을 제공하기 위해 상이한 등급들의 세라믹 재료들이 사용될 수 있고, 이에 따라 일부 실시예들에서, 유사한 재료들의 상이한 세라믹 등급들이 최상부 퍽 및 스템을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도펀트들이 또한 전기적 성질들을 조정하기 위해 통합될 수 있다. 예시적인 도펀트 재료들은 이트륨, 마그네슘, 규소, 철, 칼슘, 크롬, 나트륨, 니켈, 구리, 아연, 또는 세라믹 또는 유전체 재료 내에 통합되는 것으로 알려진 임의의 수의 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다.
[0052]
정전 척 바디(325)는 또한 척 바디 내에 포함된 매립된 히터(350)를 포함할 수 있다. 히터(350)는 실시예들에서 저항성 히터 또는 유체 히터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극(335)은 히터로서 동작될 수 있지만, 이들 동작들을 디커플링함으로써, 보다 개별적인 제어가 제공될 수 있고, 플라즈마 형성을 위한 구역을 제한하면서 확장된 히터 커버리지가 제공될 수 있다. 히터(350)는 척 바디 재료와 본딩 또는 커플링된 중합체 히터를 포함할 수 있지만, 전도성 엘리먼트가 정전 척 바디 내에 매립되고 최상부 퍽을 가열하도록 AC 전류와 같은 전류를 수신하게 구성될 수 있다. 전류는 위에서 논의된 DC 전력과 유사한 채널을 통해 스템(330)을 통해 전달될 수 있다. 히터(350)는 연관된 척 바디 및/또는 기판의 가열을 용이하게 하기 위해 저항성 가열 엘리먼트에 전류를 제공할 수 있는 전력 공급부(365)와 커플링될 수 있다. 히터(350)는 실시예들에서 다수의 히터들을 포함할 수 있고, 각각의 히터는 척 바디의 존과 연관될 수 있고, 따라서 예시적인 척 바디들은 히터들과 유사한 수 또는 더 많은 수의 존들을 포함할 수 있다. 만약 존재한다면, 척킹 메시 전극들(335)은 일부 실시예들에서, 히터(350)와 기판 지지 표면(327) 사이에 포지셔닝될 수 있고, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 일부 실시예들에서, 척 바디 내의 전극과 기판 지지 표면 사이에 거리가 유지될 수 있다.
[0053]
히터(350)는 정전 척 바디(325)뿐만 아니라 기판 지지 표면(327) 상에 상주하는 기판에 걸친 온도를 조정할 수 있을 수 있다. 히터는 척 바디 및/또는 기판을 약 100℃ 이상으로 가열하기 위한 동작 온도들의 범위를 가질 수 있고, 히터는 약 125℃ 이상, 약 150℃ 이상, 약 175℃ 이상, 약 200℃ 이상, 약 250℃ 이상, 약 300℃ 이상, 약 350℃ 이상, 약 400℃ 이상, 약 450℃ 이상, 약 500℃ 이상, 약 550℃ 이상, 약 600℃ 이상, 약 650℃ 이상, 약 700℃ 이상, 약 750℃ 이상, 약 800℃ 이상, 약 850℃ 이상, 약 900℃ 이상, 약 950℃ 이상, 약 1000℃ 이상, 또는 그 초과로 가열하도록 구성될 수 있다. 히터는 또한 이들 언급된 숫자들 중 임의의 2개 사이에 포함되는 임의의 범위 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 내에 포함되는 더 작은 범위들에서 동작하도록 구성될 수 있다.
[0054]
일부 실시예들에서, 챔버(300)는 퍼지 가스 소스, 이를테면 챔버 바디(315)의 바닥과 유체적으로 커플링되는 퍼지 가스 소스를 포함할 수 있다. 퍼지 가스 소스는 지지 조립체(310)와 같은 챔버(300)의 다양한 컴포넌트들 상에 증착된 임의의 막을 제거하기 위해 퍼지 가스를 챔버(300)에 공급할 수 있다.
[0055]
도 4는 본 기술의 일부 실시예들에 따른 기판 지지 조립체(400)의 개략적인 부분 단면도를 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 본 기술은 단일 챔버 내에서 막 증착들 및 경화들을 수행하기 위해 일부 실시예들에서 사용될 수 있다. 기판 지지 조립체(400)는 기판 지지 조립체들(130, 210 및/또는 310)과 유사할 수 있으며, 임의의 연관된 컴포넌트들 또는 전력 공급부들을 포함하여 위에서 설명된 지지부의 임의의 특징, 컴포넌트 또는 특성을 포함할 수 있다. 기판 지지 조립체(400)는 전도성 재료일 수 있는 지지 스템(405)을 포함할 수 있다. 바디 내에 매립되거나 배치된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수 있는 정전 척 바디(425)가 지지 스템(405)의 정상에 포지셔닝될 수 있다. 최상부 퍽(top puck) 내에 통합된 컴포넌트들은 일부 실시예들에서 프로세싱 재료들에 노출되지 않을 수 있고 완전히 척 바디(425) 내에 유지될 수 있다. 정전 척 바디(425)는 기판 지지 표면(427)을 정의할 수 있다.
[0056]
정전 척 바디(425)는 척 바디 내에서 기판 지지 표면에 근접하게 매립될 수 있는 하나 이상의 RF 전극들(430)을 포함할 수 있다. 예컨대, 전극들(430)은 샤워헤드와 전기적으로 커플링된 RF 소스를 포함하는 용량성 플라즈마 시스템을 위한 전기 접지로서 동작하는 척킹 메시를 포함할 수 있다. RF 로드(460)는 RF 전극들(430)을 전극들에 에너지 및/또는 전압을 제공하는 전력 소스(465), 이를테면 RF 전력 소스 및/또는 DC 전력 소스에 커플링할 수 있다. 예컨대, 전극들(430)은 RF 소스로부터의 RF 전력에 대한 접지 경로로서 동작할 수 있으면서, 기판 지지 표면(427)에 대한 기판의 정전 클램핑을 제공하기 위해 기판에 대한 전기 바이어스로서 또한 동작할 수 있다.
[0057]
동작 시에, 기판은 정전 척 바디(425)의 기판 지지 표면(427)과 적어도 부분적으로 접촉할 수 있으며, 이는 접촉 갭을 생성할 수 있고 본질적으로 페데스탈의 표면과 기판 사이에 용량성 효과를 생성할 수 있다. 접촉 갭에 전압이 인가될 수 있으며, 이는 척킹을 위한 정전기력을 생성할 수 있다. 전극으로부터, 전하가 축적될 수 있는 기판 지지 표면(427)으로 전하가 이동하며, 이는 기판에서 반대 전하와의 쿨롱 인력을 갖는 전하 층을 생성할 수 있고, 척 바디의 기판 지지 표면(427)에 대해 기판을 정전기적으로 홀딩할 수 있다. 이러한 전하 이동은 존슨-라벡 타입 척킹을 위한 유전체 내의 유한 저항에 기초하여 척 바디의 유전체 재료를 통해 흐르는 전류에 의해 발생할 수 있으며, 이는 본 기술의 일부 실시예들에서 사용될 수 있다.
[0058]
정전 척 바디(425)는 전도성 플레이트들 및/또는 가열 코일들과 같은 하나 이상의 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있는 상부 히터(435)를 포함할 수 있다. 단지 하나의 예로서, 기판 지지 표면(427)에 걸쳐 비교적 균일한 가열을 제공하기 위해 전도성 와이어가 정전기 척 바디(425) 내에 방사상으로 확장되는 나선형 또는 다른 빙 돌아가는(circuitous) 형상으로 제공될 수 있다. 상부 히터(435)는 다수의 상부 히터 존들(440)로 분할될 수 있고, 각각의 상부 히터 존(440)은 개개의 전도성 플레이트 및/또는 가열 코일로 형성된다. 상부 히터(435)는 임의의 수의 상부 히터 존들(440)로 분할될 수 있다. 예컨대, 상부 히터(435)는 적어도 또는 약 1개의 상부 히터 존, 적어도 또는 약 2개의 상부 히터 존들, 적어도 또는 약 3개의 상부 히터 존들, 적어도 또는 약 4개의 상부 히터 존들, 적어도 또는 약 5개의 상부 히터 존들, 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 상부 히터(435)는 3개의 상부 히터 존들(440)로 분할된다. 예컨대, 중앙 원형 히터 존(440a)은 내부 환형 상부 히터 존(440b) 및 외부 환형 상부 히터 존(440c)에 의해 둘러싸이고, 상부 히터 존들(440) 각각은 기판 지지부와 동심이다.
[0059]
상부 히터(435)는 기판 지지 표면(427)을 효과적으로 가열하기 위해 여전히 기판 지지 표면(427)에 충분히 가깝게 있으면서, RF 커플링 손실 및 DC 누설 전류를 방지하기에 충분히 먼 거리만큼 RF 전극(430) 아래에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 상부 히터(435)는 RF 전극들로부터 약 2 mm 내지 10 mm, RF 전극들(430)로부터 약 3 mm 내지 9 mm, RF 전극들(430)로부터 약 4 mm 내지 8 mm, 또는 RF 전극들(430)로부터 약 5 mm 내지 7 mm에 포지셔닝될 수 있다.
[0060]
정전 척 바디(425)는 전도성 플레이트들 및/또는 가열 코일들과 같은 하나 이상의 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있는 하부 히터(445)를 포함할 수 있다. 하부 히터(445)는 다수의 하부 히터 존들(450)로 분할될 수 있고, 각각의 하부 히터 존(450)은 개개의 전도성 플레이트 및/또는 가열 코일로 형성된다. 하부 히터(445)는 임의의 수의 하부 히터 존들(450)로 분할될 수 있다. 예컨대, 하부 히터(445)는 적어도 또는 약 1개의 하부 히터 존, 적어도 또는 약 2개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 3개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 4개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 5개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 6개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 7개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 8개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 9개의 하부 히터 존들, 적어도 또는 약 10개의 하부 히터 존들, 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 하부 히터(445)는 4개의 하부 히터 존들(450)로 분할된다. 예컨대, 각각의 하부 히터 존(440)은 아치형 형상일 수 있고, 기판 지지 표면(427)의 반경의 일부를 따라 연장될 수 있다.
[0061]
하부 히터(445)는 기판 지지 표면(427)을 효과적으로 가열하기 위해 여전히 기판 지지 표면(427)에 충분히 가깝게 있으면서, 누설 전류를 방지하기에 충분히 먼 거리만큼 상부 히터(435) 아래에 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 하부 히터(445)는 상부 히터(435)로부터 약 2 mm 내지 10 mm, 상부 히터(435)로부터 약 3 mm 내지 9 mm, 상부 히터(435)로부터 약 4 mm 내지 8 mm, 또는 상부 히터(435)로부터 약 5 mm 내지 7 mm에 포지셔닝될 수 있다. 기판 지지 표면(427)의 에지 구역들을 가열하기 위한 아치형 가열 존들이 하부 히터(445)의 일부인 것으로 도시되지만, 일부 실시예들은 하부 히터(445)로서 전체 히터 존 커버리지를 가지며 상부 히터(435)와 같은 히터 존 어레인지먼트를 활용한다.
[0062]
상부 히터(435) 및 하부 히터(445)의 각각의 가열 엘리먼트는 전력 소스(470), 이를테면 AC 및/또는 DC 전류를 개개의 히터에 전달하는 전력 소스와 커플링되어 최상부 퍽을 가열할 수 있다. 전류는 스템(405) 및 정전 척 바디(425) 내에 형성된 채널 내에 배치된 하나 이상의 로드들 또는 와이어들(437)을 통해 히터로 전달될 수 있다. 온도 센서는 일부 실시예들에서 로드들 또는 와이어들(437)을 따라 연장될 수 있다. 각각의 히터는 척 바디(425) 및/또는 기판을 약 100℃ 이상으로 가열하기 위한 동작 온도들의 범위를 가질 수 있고, 히터(435)는 약 125℃ 이상, 약 150℃ 이상, 약 175℃ 이상, 약 200℃ 이상, 약 250℃ 이상, 약 300℃ 이상, 약 350℃ 이상, 약 400℃ 이상, 약 450℃ 이상, 약 500℃ 이상, 약 550℃ 이상, 약 600℃ 이상, 약 650℃ 이상, 약 700℃ 이상, 약 750℃ 이상, 약 800℃ 이상, 약 850℃ 이상, 약 900℃ 이상, 약 950℃ 이상, 약 1000℃ 이상, 또는 그 초과로 가열하도록 구성될 수 있다. 각각의 히터는 또한 이들 언급된 숫자들 중 임의의 2개 사이에 포함되는 임의의 범위 또는 이러한 범위들 중 임의의 범위 내에 포함되는 더 작은 범위들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 개개의 히터들을 갖는 각각의 히터 존은 독립적으로 제어 ― 이는 각각의 히터 존이 방사상 및/또는 방위각 불균일성 이슈들을 해소하기 위해 자체 온도에서 동작(또는 비활성화)되도록 허용할 수 있음 ― 될 수 있지만, 일부 경우들에서, 히터 존들의 일부 또는 전부가 동일한 온도로 가열될 수 있다.
[0063]
본 명세서에 설명된 바와 같이 기판 조립체 내에 상부 히터 및 하부 히터를 제공함으로써, 기판 지지 표면의 개선된 온도 제어가 가능하다. 특히, 다양한 히터 존들의 독립적인 온도는 각각의 히터 존이 기판 지지 표면의 정상에 포지셔닝된 기판의 주어진 구역 내에서 온도(및 후속적으로 증착 레이트)를 제어하기 위한 튜닝 노브(tuning knob)로서 사용되는 것을 가능하게 함으로써 방사상 및/또는 방위각 불균일성 이슈들을 방지(combat)하는 데 사용될 수 있다. 부가적으로, RF 전극으로부터 히터들을 충분히 이격시킴으로써, RF 커플링 손실 및 DC 누설 전류가 감소 및/또는 최소화될 수 있다.
[0064]
도 5는 본 기술의 실시예들에 따른 상부 히터(500)의 개략적인 평면도를 예시한다. 상부 히터(500)는 이전에 설명된, 이를테면 기판 지지 조립체(400) 또는 임의의 다른 수의 페데스탈들 또는 척들에 포함된 히터들 중 임의의 것일 수 있다. 상부 히터(500)는 알루미늄 질화물을 포함하는 세라믹과 같은 위에서 설명된 바와 같이 퍽 또는 척 바디에 매립될 수 있으며, 임의의 기판 지지부에 대해 위에서 논의된 바와 같은 특징들, 구성들 또는 특성들 중 임의의 것을 특징으로 할 수 있다. 상부 히터(500)는 다수의 상부 히터 존들(505)로 분할될 수 있다. 예컨대, 상부 히터(500)는 3개의 상부 히터 존들(505)로 분할될 수 있다. 예컨대, 중앙 원형 히터 존(505a)은 내부 환형 상부 히터 존(505b) 및 외부 환형 상부 히터 존(505c)에 의해 둘러싸이고, 상부 히터 존들(505) 각각은 서로 동심이다. 상부 히터 존들(505)의 이러한 어레인지먼트는 기판 지지 표면 및 기판의 온도의 방사상 튜닝을 가능하게 할 수 있다.
[0065]
상부 히터 존들(505) 각각의 크기는 특정 애플리케이션의 요구들을 충족하도록 조정될 수 있다. 특정 실시예에서, 중앙 히터 존(505a)은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 30%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 40%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 50%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 60%, 또는 그 초과까지 방사상 외측으로 연장될 수 있다. 내부 환형 상부 히터 존(505b)의 내경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 30%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 40%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 50%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 60%, 또는 그 초과에서 시작할 수 있다. 내부 환형 히터 존(505b)의 외경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 60%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 65%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 70%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 75%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 80%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 85%, 또는 그 초과까지 방사상 외측으로 연장될 수 있다. 외부 환형 상부 히터 존(505c)의 내경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 70%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 75%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 80%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 85%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 90%, 또는 그 초과에서 시작할 수 있다. 외부 환형 히터 존(505c)의 외경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 100%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 105%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 110%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 115%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 120%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 125%, 또는 그 초과까지 방사상 외측으로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 히터 존들(505) 중 일부 또는 전부는 서로 접촉할 수 있는 반면, 다른 실시예들에서, 상부 히터 존들(505) 중 하나 이상은 작은 갭들에 의해 분리될 수 있다. 이러한 갭들은 폭이 약 15 mm 이하, 폭이 약 10 mm 이하, 폭이 약 5 mm 이하, 또는 그 미만일 수 있다.
[0066]
도 6은 본 기술의 실시예들에 따른 하부 히터(600)의 개략적인 평면도를 예시한다. 하부 히터(600)는 이전에 설명된, 이를테면 기판 지지 조립체(400) 또는 임의의 다른 수의 페데스탈들 또는 척들에 포함된 히터들 중 임의의 것일 수 있다. 하부 히터(600)는 알루미늄 질화물을 포함하는 세라믹과 같은 위에서 설명된 바와 같이 퍽 또는 척 바디에 매립될 수 있으며, 임의의 기판 지지부에 대해 위에서 논의된 바와 같은 특징들, 구성들 또는 특성들 중 임의의 것을 특징으로 할 수 있다. 하부 히터(600)는 다수의 하부 히터 존들(605)로 분할될 수 있다. 예컨대, 하부 히터(600)는 4개의 하부 히터 존들(605)로 분할될 수 있다. 예컨대, 하부 히터 존들(605) 각각은 아치형 형상일 수 있으며, 하부 히터 존들(605)은 집합적으로, 개방 내부를 정의하는 환형 형상을 형성한다. 하부 히터(600)의 이러한 구성은 기판 지지 표면의 안쪽 부분과 독립적으로 기판 지지 표면의 에지 구역들의 온도가 가열되는 것을 가능하게 할 수 있으며, 이는 특히 주변 에지 구역들에 근접하여 방사상 막 두께 불균일성 이슈들이 완화되는 것을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 기판 지지 표면의 에지 구역들에 근접한, 기판 지지 표면의 하나 이상의 작동 구역들에 부가적인 열을 공급하도록 하부 히터 존들(605) 중 하나 이상에 전력이 공급될 수 있다. 부가적으로, 호 형상 하부 히터 존들(605)의 사용은 기판 지지 표면 및 기판의 온도의 방위각 튜닝을 가능하게 할 수 있다.
[0067]
하부 히터 존들(605) 각각의 크기는 특정 애플리케이션의 요구들을 충족하도록 조정될 수 있다. 예컨대, 복수의 아치형 히터 존들 각각의 내부 에지는 기판 시트의 방사상 내측에 배치된다. 특정 실시예들에서, 각각의 하부 히터 존(605)의 내경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 50%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 60%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 70%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 80%, 또는 그 초과에서 시작할 수 있다. 하부 히터 존들 각각의 외부 에지는, 기판 시트의 중심으로부터 일정 거리에 배치되고 기판 시트의 주변 에지의 방사상 외측으로 정렬되거나 기판 시트의 주변 에지와 정렬될 수 있다. 예컨대, 각각의 하부 히터 존(605)의 외경은 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 100%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 105%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 110%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 115%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 120%, 기판 지지 표면의 방사상 거리의 적어도 또는 약 125%, 또는 그 초과까지 방사상 외측으로 연장될 수 있다.
[0068]
4개의 하부 히터 존들로 도시되지만, 다양한 실시예들에서, 더 많거나 더 적은 수의 하부 히터 존들이 제공될 수 있으며, 더 많은 수의 히터 존들이 기판 지지 표면의 보다 작고 보다 한정된 방사상 및/또는 방위각 구역들에서 온도를 제어하기 위한 더 뛰어난 입도를 제공한다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 하부 히터 존들은 아치형 형상들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 쐐기 형상 존들과 같은 다른 형상들이 활용될 수 있다. 기판 지지 표면의 온도의 보다 방사상 제어를 가능하게 하도록 하부 히터 존들의 하나 이상의 부가적인 행들이 제공될 수 있다. 하부 히터 존들의 일부 또는 전부는 기판 지지 표면의 중심까지 완전히 그리고/또는 그렇지 않고, 중심의 방사상 거리의 내부 50% 내에서 연장될 수 있다.
[0069]
도 7은 본 기술의 실시예들에 따른 기판 지지 스템(700)의 개략적인 평면 단면도를 예시한다. 스템(700)은 이전에 설명된, 이를테면 기판 지지 조립체(400) 또는 임의의 다른 수의 페데스탈들 또는 척들에 포함된 히터들 중 임의의 것을 지지하는 데 사용될 수 있다. 스템(700)은 전력 소스로부터 다양한 히터 존들로 전력을 전달할 수 있는 다수의 히터 와이어들 또는 로드들(705)을 포함할 수 있다. 예컨대, 메인 히터 로드들(705a)은 각각 다수의 상부 히터 존들 중 하나에 커플링되고 그에 전력을 전달할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나의 상부 히터 존에 이를테면 도 5에 도시된 구성의 상부 히터에 대해 전력을 각각 공급하는 3개의 메인 히터 로드들(705a)이 제공된다. 2차 히터 로드들(705b)은 각각 다수의 하부 히터 존들 중 하나에 커플링되고 그에 전력을 전달할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나의 하부 히터 존에 이를테면 도 6에 도시된 구성의 하부 히터에 대해 전력을 각각 공급하는 4개의 2차 히터 로드들(705a)이 제공된다. 스템(700)은 히터들 중 하나 이상에 대한 전류 리턴 연결들로서 사용될 수 있는 하나 이상의 히터 리턴 로드들(710)을 포함할 수 있다. 예컨대, 스템(700)은 상부 가열 존들 각각에 커플링될 수 있는 단일 메인 리턴 로드(710a)를 포함할 수 있다. 단일의 2차 리턴 로드(710a)가 하부 가열 존들 각각에 커플링될 수 있다. 스템(700)은, 플라즈마 형성을 용이하게 하고 그리고/또는 기판 지지부의 기판 지지 표면에 척킹력을 생성하기 위해 RF 전력 소스에 RF 메시 또는 기판 지지부의 다른 전극을 각각 커플링할 수 있는 하나 이상의 RF 로드들(715)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 연결들이 포함될 수 있다. 예컨대, 스템(700)은 기판 지지부의 히터 존들 중 하나 이상에서 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 열전대들(720)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 퍼지 가스를 기판의 후면에 공급하는 데 사용될 수 있는 퍼지 채널(725)이 제공될 수 있다.
[0070]
AC/DC 및/또는 RF 전류 누설을 방지하기 위해, 다양한 로드들이 최소 간격 요건들을 충족시킬 수 있다. 예컨대, 히터/RF 로드들 각각은 적어도 또는 약 8 mm 떨어진(중심선으로부터 중심선까지), 적어도 또는 약 9 mm 떨어진, 적어도 또는 약 10 mm 떨어진, 적어도 또는 약 11 mm 떨어진, 적어도 또는 약 12 mm 떨어진, 적어도 또는 약 13 mm 떨어진, 적어도 또는 약 14 mm 떨어진, 적어도 또는 약 15 mm 떨어진, 또는 그 초과로 떨어진 거리에 유지될 수 있다. 각각의 AC 로드(705) 및/또는 리턴 로드(710)의 임의의 부분 사이의 거리는 적어도 또는 약 2 mm, 적어도 또는 약 3 mm, 적어도 또는 약 4 mm, 적어도 또는 약 5 mm, 또는 그 초과일 수 있다. RF 로드(715) 및 히터 로드(705) 및/또는 리턴 로드(710)의 임의의 부분 사이의 거리는 적어도 또는 약 3 mm, 적어도 또는 약 4 mm, 적어도 또는 약 5 mm, 적어도 또는 약 6 mm, 또는 그 초과일 수 있다.
[0071]
스템(700) 내의 로드들의 레이아웃은 단지 레이아웃의 일 예일 뿐이며 수많은 변동들이 존재한다는 것이 인지될 것이다. 스템(700)의 구성은 특정 애플리케이션의 요건들을 충족하도록 수정될 수 있다. 예컨대, 더 많거나 더 적은 히터 존들을 갖는 기판 지지부들에 대해, 레이아웃은 더 많거나 더 적은 히터 로드들 및/또는 리턴 로드들을 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 리턴 로드들을 공유하기 보다는, 각각의 히터 존은 전용 리턴 로드를 가질 수 있다. 전류 누설을 방지하기 위해 로드들 사이의 최소 간격을 유지하기 위해, 스템의 크기는 더 많은 수의 히터 존들을 수용하도록 확장될 수 있다.
[0072]
도 8은 본 기술의 일부 실시예들에 따라 반도체 프로세싱의 예시적인 방법(800)의 동작들을 도시한다. 방법은 본원에서 설명된 기판 지지 조립체(130, 210, 310 및/또는 400)와 같은 본 기술의 실시예들에 따른 기판 지지 조립체들을 포함할 수 있는 위에서 설명된 프로세싱 시스템(100) 또는 챔버(300)를 포함하여, 다양한 프로세싱 챔버들에서 수행될 수 있다. 방법(800)은 다수의 선택적인 동작들을 포함할 수 있으며, 그 다수의 선택적인 동작들은 본 기술에 따른 방법들의 일부 실시예들과 구체적으로 연관될 수 있거나 또는 구체적으로 연관되지 않을 수 있다.
[0073]
방법(800)은 하드마스크 막을 형성하기 위한 동작들 또는 다른 증착 동작들을 포함할 수 있는 프로세싱 방법을 포함할 수 있다. 방법은 방법(800)의 개시 이전에 선택적 동작들을 포함할 수 있거나, 방법은 부가적인 동작들을 포함할 수 있다. 예컨대, 방법(800)은 예시된 것과 상이한 순서들로 수행되는 동작들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(800)은 동작(805)에서 기판 지지 조립체의 최상부 표면을 가열하기 위해, 기판 지지 조립체 내에 매립된 상부 히터를 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 정전척 바디의 최상부 부분을 가열하도록, 상부 히터를 형성하는 하나 이상의 가열 엘리먼트들에 AC 또는 DC 전류가 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 히터는 동작(805) 동안 각각 가열될 수 있는 다수의 히터 존들을 포함할 수 있다. 예컨대, 상부 히터는 하나 이상의 환형 히터 존들에 의해 둘러싸인 원형 중앙 히터 존을 포함할 수 있다. 동작(810)에서, 방법(800)은 기판 지지 조립체 내에서 상부 히터 아래에 매립된 복수의 하부 히터 존들 중 적어도 하나의 하부 히터 존을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 가열될 하부 히터 존(들)을 구성하는 가열 엘리먼트에 AC 또는 DC 전류가 공급될 수 있다. 하부 히터 존들은 일부 실시예들에서 아치형 형상일 수 있고, 하부 히터 존들은 집합적으로, 기판 지지 표면의 주변 에지 구역들에 부가적인 열을 공급하는 데 사용될 수 있는 환형 형상 하부 히터를 형성할 수 있다. 다양한 상부 및/또는 하부 가열 존들은 특정 증착 프로세스의 필요에 의존하여 동일하고 그리고/또는 상이한 온도로 가열될 수 있다.
[0074]
일부 실시예들에서, 방법(800)은 척킹 전압을 사용하여 기판 플랫폼의 지지 표면에 반도체 기판을 클램핑하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전구체들이 동작(815)에서 프로세싱 챔버 내로 유동될 수 있다. 예컨대, 전구체는 챔버 내로 유동될 수 있는데, 이를테면 챔버(300)에 포함될 수 있다. 동작(820)에서, 이를테면 플라즈마를 생성하기 위해 페이스플레이트에 RF 전력을 제공함으로써, 프로세싱 구역 내에서 전구체들의 플라즈마가 생성될 수 있다. 플라즈마에 형성된 재료는 동작(825)에서 기판 상에 증착될 수 있다.
[0075]
이전의 설명에서, 설명의 목적들로, 본 기술의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항들이 제시되었다. 그러나, 이들 세부사항 중 일부가 없이, 또는 부가적인 세부사항들과 함께, 특정 실시예들이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
[0076]
여러 실시예들에 개시되었지만, 실시예들의 사상으로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 수정들, 대안적인 구조들, 및 등가물들이 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인식될 것이다. 부가적으로, 본 기술을 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해, 다수의 잘-알려진 프로세스들 및 엘리먼트들이 설명되지 않았다. 따라서, 위의 설명은 본 기술의 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.
[0077]
값들의 범위가 주어진 경우, 그러한 값들의 범위의 상위 한계값과 하위 한계값 사이에 존재하는 각각의 값은, 문맥상 달리 명백히 표시되어 있지 않은 한, 하위 한계값의 최소 자릿수의 단위 값의 10분의 1까지 또한 구체적으로 기재된 것으로 해석된다. 명시된 범위 내의 임의의 명시된 값들 또는 그 범위에 속하는 명시되지 않은 값들과 그러한 명시된 범위 내의 임의의 다른 명시된 값 또는 그 범위에 속하는 다른 값 사이에 존재하는 임의의 소범위가 포함된다. 이러한 소범위의 상위 한계값과 하위 한계값은 독립적으로 그러한 범위에 포함되거나 그러한 범위에서 제외될 수 있고, 각각의 범위는, 상위 한계값과 하위 한계값 중 하나 또는 둘 모두가 그러한 소범위에 포함되든지 둘 모두가 그러한 소범위에서 제외되든지 간에, 구체적으로 제외된 임의의 한계값이 명시된 범위에 있는 한, 또한 본원의 기술에 포함된다. 명시된 범위가 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 포함된다.
[0078]
본원 및 첨부 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들의 표현은 문맥상 명확히 다르게 지시되지 않는 한, 복수의 지시대상들을 포함한다. 따라서, 예컨대, "히터"에 대한 지칭은 복수의 그러한 히터들을 포함하고, "돌출부"에 대한 지칭은 하나 이상의 돌출부들, 및 당업자에게 알려져 있는 그 돌출부들의 등가물들에 대한 지칭을 포함하는 식이다.
[0079]
또한, 본 명세서에서 그리고 다음의 청구항들에서 사용되는 경우, "포함한다(comprise(s))", "포함하는(comprising)", "함유한다(contain(s))", "함유하는(containing)", "포함한다(include(s))", 그리고 "포함하는(including)"이란 단어들은 진술된 특징들, 인티저(integer)들, 컴포넌트들 또는 동작들의 존재를 특정하는 것으로 의도되지만, 이들은 하나 이상의 다른 특징들, 인티저들, 컴포넌트들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Claims (20)
- 기판 지지 조립체로서,
기판 시트(substrate seat)를 정의하는 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디;
상기 정전 척 바디와 커플링되는 지지 스템(support stem);
상기 정전 척 바디 내에 매립된 상부 히터 ― 상기 상부 히터는 중앙 히터 존(zone) 및 상기 중앙 히터 존과 동심인 하나 이상의 환형 히터 존들을 포함함 ―; 및
상기 정전 척 바디 내에서 상기 상부 히터 아래의 포지션에 매립된 하부 히터 ― 상기 하부 히터는 복수의 아치형 히터 존들을 포함함 ― 를 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 지지 스템을 통해 연장되는 복수의 히터 전력 로드(power rod)들을 더 포함하고,
상기 복수의 히터 전력 로드들 각각은 개개의 히터 존과 전기적으로 커플링되는,
기판 지지 조립체. - 제2 항에 있어서,
상기 복수의 히터 전력 로드들 각각은 상기 지지 스템 내에서 적어도 2 mm만큼 이격되는,
기판 지지 조립체. - 제2 항에 있어서,
상기 지지 스템을 통해 연장되고 상기 정전 척 바디와 전기적으로 커플링되는 RF 로드를 더 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제4 항에 있어서,
상기 RF 로드는 상기 지지 스템 내에서 상기 복수의 AC 로드들 각각으로부터 적어도 3 mm만큼 이격되는,
기판 지지 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 중앙 히터 존 및 상기 하나 이상의 환형 히터 존들 각각과 커플링되는 제1 히터 리턴 로드; 및
상기 복수의 아치형 히터 존들 각각과 커플링되는 제2 히터 리턴 로드를 더 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 하부 히터는 상기 상부 히터로부터 약 2 mm 내지 10 mm의 거리에 배치되는,
기판 지지 조립체. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 아치형 히터 존들 각각의 내부 에지는 상기 기판 시트의 방사상 내측에 배치되고, 그리고
상기 복수의 아치형 히터 존들 각각의 외부 에지는, 상기 기판 시트의 중심으로부터 일정 거리에 배치되고 상기 기판 시트의 주변 에지의 방사상 외측으로 정렬되거나 상기 기판 시트의 주변 에지와 정렬되는,
기판 지지 조립체. - 기판 지지 조립체로서,
기판 시트를 정의하는 기판 지지 표면을 정의하는 정전 척 바디;
상기 정전 척 바디와 커플링되는 지지 스템;
상기 정전 척 바디 내에 매립된 상부 히터; 및
상기 정전 척 바디 내에서 상기 상부 히터 아래의 포지션에 매립된 하부 히터 ― 상기 하부 히터는 복수의 하부 히터 존들을 포함함 ― 를 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 복수의 하부 히터 존들 각각은 가열 코일을 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 복수의 하부 히터 존들 각각의 내부 에지는 상기 기판 시트의 반경의 적어도 약 50%의 방사상 외측에 포지셔닝되는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 복수의 하부 히터 존들 각각은 아치형 형상 또는 쐐기형 형상을 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 복수의 하부 히터 존들은 적어도 4개의 하부 히터 존들을 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 상부 히터는 복수의 상부 히터 존들을 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제14 항에 있어서,
상기 복수의 상부 히터 존들은 원형 히터 존, 및 상기 원형 히터 존의 방사상 외측에 포지셔닝되는 적어도 2개의 환형 원형 히터 존들을 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 정전 척 바디 내에서 상기 상부 히터 위에 매립된 RF 메시를 더 포함하는,
기판 지지 조립체. - 제9 항에 있어서,
상기 복수의 하부 히터 존들은 집합적으로, 개방된 중앙 구역을 정의하는 환형 형상을 형성하는,
기판 지지 조립체. - 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
기판 지지 조립체 내에 매립된 상부 히터를 가열하는 단계;
상기 기판 지지 조립체 내에서 상기 상부 히터 아래에 매립된 복수의 하부 히터 존들 중 적어도 하나의 하부 히터 존을 가열하는 단계;
상기 기판 지지 조립체가 배치되는 프로세싱 챔버 내로 전구체를 유동시키는 단계;
상기 프로세싱 챔버의 프로세싱 구역 내에서 상기 전구체의 플라즈마를 생성하는 단계; 및
상기 기판 상에 재료를 증착하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법. - 제18 항에 있어서,
상기 상부 히터는 복수의 상부 히터 존들을 포함하고, 그리고
상기 상부 히터를 가열하는 단계는 상기 복수의 상부 히터 존들 중 적어도 하나를 가열하는 단계를 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법. - 제18 항에 있어서,
척킹 전압을 사용하여 기판 플랫폼의 지지 표면에 반도체 기판을 클램핑하는 단계를 더 포함하는,
기판을 프로세싱하는 방법.
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