플라즈마 프로세싱 시스템용 여러 조각으로 된 배플플레이트 어셈블리 document_id A220623044113

집적 회로의 제조에서, 사진 석판 기술(photolithography techniques)은 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 집적 회로 패턴을 구성하기 위해서 사용된다. 전형적으로, 기판은 포토레지스트(photoresist)로 코팅되고, 이들의 일부는 마스크를 통해 자외선(UV)에 노출되어 포토레지스트 상에 희망하는 회로 패턴의 상을 만든다. UV에 노출되지 않게 남겨진 포토레지스트 일부는 프로세싱 용액에 의해서 제거되어, 기판상에서 단지 노출된 일부를 남긴다. 이런 남아있는 노출된 부분은 포토레지스트가 다음의 프로세싱을 견딜 수 있게 하기 위해서 포토스타빌리제이션 프로세스(photostabilization process) 동안에 베이크(bake)될 수 있다. 집적 회로 소자가 구성되는 이런 프로세싱 이후에, 일반적으로 웨이퍼로부터 구워진 포토레지스트를 제거할 필요가 있다. 게다가, 에칭과 같은 프로세스를 통해 기판 표면상에 도입되어온 잔여물이 제거되어야만 한다. 전형적으로, 포토레지스트는 "애싱(ash)"되거나 "버닝(burn)"되고 애싱되거나 버닝된 포토레지스트는 잔여물과 함께 기판의 표면으로부터 "스트립(strip)"되거나 "소거된다(clear)". 포토레지스트 및 잔여물을 제거하는 한 방법은 적외선 방사에 의한 현재 온도로 진공 챔버 내에서 포토레지스트로 덮여진 기판을 재빨리 가열하고, 마이크로파로 에너자이징(energize)되거나 무선 주파수(RF)로 에너자이징된 반응 가스(즉, 플라즈마)가 가열된 기판 표면을 향하게 하는 것이다. 결과적인 프로세스에서, 반응 플라즈마는 포토레지스트에 반응하여, 포토레지스트를 애싱함으로써, 웨이퍼로부터 연속적인 제거하게 된다. 애싱 프로세스는 실질적으로 동일한 레이트로 웨이퍼의 표면에 걸쳐 발생시키는 것이 중요하다. 포토레지스트의 이런 동일한 애싱을 보장하기 위해서, 프로세스 환경은 정확하게 제어되어야만 한다. 그렇게 제어되어야만 하는 프로세스 환경은 프로세스 챔버의 온도 및 웨이퍼의 온도를 포함한다. 에너자이징된 플라즈마가 균일하게 웨이퍼 표면을 향하기 위해서 공지된 가스 분배 또는 배플 플레이트가 하나 또는 두 개의 평행한 구멍난 플레이트를 포함하는데, 이는 석영으로 만들어지거나, 두 개의 평행한 플레이트의 경우에 최상부는 석영 플레이트로 만들어지고 최하부는 메탈 플레이트로 만들어진다. 석영은 일반적으로 높은 프로세스 온도를 견디도록 그의 성능이 선택된다. 그러나 석영의 사용은 허용 가능한 웨이퍼 및 프로세스 온도 균일성을 달성하기 어렵게 한다. 온도 비-균일성은 석영의 양호하지 않은 열전도 특성으로 인해서 석영 플레이트의 표면에 걸쳐 발생할 수 있는 큰 온도 기울기에 의해 야기될 수 있다. 게다가, 석영의 바람직하지 않은 적외선(IR) 파장 흡수 특성이 배플 플레이트에 의해 흡수되는 열에너지에 더해진다. 결과적으로, 프로세스 균일성 및 시스템 작업 처리량에 불리하게 영향을 미친다. 플루오르 화학 물질(fluorine chemistries)의 사용을 필요로 하는 플라즈마 툴에 대해서, 최상부 석영 플레이트는 사파이어 코팅으로 더 코팅될 수 있다. 사파이어 코팅의 존재는, 반응 플루오르 종에 대한 노출에 따른 플레이트의 에칭을 보호한다. 견고한, 단일 플레이트는 전체적으로 사파이어로 만들어질 수 있지만; 이는 일반적으로 엄청나게 비싼 비용일 것이라고 당업자에게 인식된다. 게다가 사파이어로 코팅된 석영 플레이트는 세라믹 재료로 구성된 중앙 충돌 디스크를 포함하여, 프로세스 챔버 플레늄(process chamber plenum)에 주입되는 도입 플라즈마를 편향시키고 또한 코팅된 사파이어 재료가 고온에 노출되는 것을 감소시킨다. 이런 유형의 배플 플레이트에 대한 몇몇 문제점이 존재한다는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 사파이어로 코팅된 플레이트에 대해서, 사파이어 코팅은 오래 사용된 후에 얇은 조각으로 떨어지는 경향이 있는데, 이는 플레이트의 최상부 및 최하부 표면에 배치된 구멍에 대해 동일하지 않고 등각이 아닌 측벽 코팅으로 인한 것으로 여겨진다. 또한, 사파이어로 코팅된 플레이트 및/또는 세라믹 디스크의 주기적인 교환은, 사파이어 코팅은 석영 플레이트에 상당한 비용을 부가하기 때문에 최종 비용이 더 높아진다. 견고한 세라믹 배플 플레이트는 종래 기술에 직면한 다수의 문제점을 해결하는데 사용될 수 있다. 그러나 플라즈마 프로세스 챔버에서 사용되는 크기의 견고한 세라믹 플레이트가 플라즈마의 동작 동안 열적 변화를 겪는 것은 엄청난 실패를 가져올 수 있다. 5인치 이상의 배플 플레이트 반지름에서, 플레이트 내의 소위 "후프" 스트레스(hoop stress)는 세라믹 재료의 성능을 넘어서서 플레이트에 균열이 가게 한다. 플레이트의 균열은 유독하게 입자를 발생하는 결과를 가져올 뿐만 아니라 프로세스 챔버를 오염시킴으로써, 비용이 많이 드는 정지 시간, 수리 및 교체를 필요로 한다. 따라서, 종래 기술에서는 플라즈마 균일성을 유지하고 플라즈마 프로세스 동안에 사용되는 다양한 환경을 견딜 수 있는 즉, 열적 기울기에 관련된 스트레스를 견딜 수 있는 것이고/이거나, 경제적인 실용성이고/이거나, 플루오르 화학 물질과 양립할 수 있는 개선된 배플 플레이트 어셈블리에 대한 요구가 있다.