JP7053809B2 - 堆積の均一性を改善するための、様々なプロファイルを有する側部を有するシャドーフレーム - Google Patents

Description

［０００１］本開示の実施形態は、一般に、プラズマ処理チャンバ内で使用するためのシャドーフレームに関する。

［０００２］現代の半導体デバイスは、ガラス基板から導電体、半導体、および誘電体材料の複数の層を堆積および除去することによる、ＯＬＥＤ、トランジスタ、および低誘電率誘電体膜などのフィーチャの形成を必要とする。ガラス基板処理技術は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチングなどを含む。プラズマ処理は、膜を堆積させるために必要な比較的低い処理温度と、プラズマプロセスを使用することから生じることができる良好な膜質のため、フラットパネルデバイスの製造において広く使用されている。

［０００３］一般に、プラズマ処理は、真空チャンバ内に配置された支持部材（しばしば、サセプタまたはヒータと呼ばれる）上に基板を位置決めし、基板の露出上面に隣接してプラズマを形成することを含む。プラズマは、１種以上のプロセスガスをチャンバ内に導入し、電界でガスを励起して、ガスを荷電粒子および中性粒子に解離させることによって形成される。プラズマは、誘導的に、例えば誘導ＲＦコイルを用いて、および／または容量的に、例えば平行平板電極を用いて、またはマイクロ波エネルギーを用いることによって生成されてもよい。

［０００４］処理中、ガラス基板の縁部および裏面、ならびに内部のチャンバ構成要素は、堆積から保護されなければならない。典型的には、堆積マスキング装置、すなわちシャドーフレームが、処理ガスまたはプラズマが基板の縁部および裏面に到達するのを防止し、処理中に基板を支持部材上に保持するために、基板の周囲に配置される。シャドーフレームは、支持部材が上昇処理位置に移動されると、シャドーフレームがピックアップされ、基板の縁部分に接触するように、処理チャンバ内で支持部材の上方に位置決めされてもよい。その結果、シャドーフレームは、基板の上面の周囲部の数ミリメートルを覆い、それによって、シャドーフレームによって覆われた基板の部分上での裏面および縁部の堆積を防止する。

［０００５］シャドーフレームを使用する利点を考慮するとともに、現在のシャドーフレーム設計にはいくつかの欠点がある。従来技術のシャドーフレームは、典型的には、基板の縁部の内側の堆積と比較して、シャドーフレームの縁部近くの基板の覆われていない縁部上の堆積を減少させる。この堆積の不均一性は、基板のコーナーでより大きくなる。

［０００６］したがって、基板の周囲部により多くの堆積を提供するシャドーフレームが当該技術分野において必要とされている。

［０００７］本開示の実施形態は、一般に、コーナーブラケットによって全体として結合された、２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材を含むシャドーフレームに関し、コーナーブラケットは、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーを含む。

［０００８］別の実施形態では、結合インターフェース部においてコーナーブラケットによって全体として結合された、２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材を含むシャドーフレームが開示されており、各コーナーブラケットは、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーを含み、各コーナーブラケットは、丸みを帯びたコーナーを含む。

［０００９］別の実施形態では、凹み領域を含む結合インターフェース部においてコーナーブラケットによって全体として結合された、２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材を含むシャドーフレームが開示されており、各コーナーブラケットは、丸みを帯びたコーナーと、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーとを含み、コーナーインレーは、平面上面と、平面上面の平面から角度を付けられている傾斜した平面表面とを含み、ノッチが、凹み領域の中心に形成されている。

［００１０］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照することによって得ることができ、そのいくつかを添付の図面に示す。ただし、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示は他の同等に有効な実施形態を認め得るので、範囲を限定するものと見なされるべきではないことに、留意されたい。

一実施形態によるシャドーフレームを有する例示的な処理チャンバの概略断面図である。 図１の基板支持体および一実施形態によるシャドーフレームの等角図である。 図２の基板支持体およびシャドーフレームの拡大等角図である。 コーナーブラケットの分解等角図である。 図４の線５－５に沿った、フレーム部材の側面断面図である。 図４の線６－６に沿った、コーナーインレーの側面断面図である。

［００１７］理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素は、可能であれば同一の参照番号を使用して示してある。１つの実施形態において開示された要素は、特定の記載なしに他の実施形態において有益に利用され得ることが、企図されている。

［００１８］本開示の実施形態は、一般に、処理チャンバ内で使用するためのシャドーフレームに関する。以下に説明する１つ以上の実施形態では、シャドーフレームは、マルチピースシャドーフレーム本体として形成される。

［００１９］シャドーフレームは、エッジリップが狭いため、したがって基板のシャドーイングが少ないため、アモルファスシリコンの均一性を高める。電気絶縁材料の均一な配置もまた、アモルファスシリコン堆積の均一性に役立つ。本開示の実施形態は、以下の図面を参照して、より明確に説明される。

［００２０］図１は、一実施形態による、シャドーフレームを有する例示的な処理チャンバ１０の概略断面図である。本開示から利益を得るように適合され得る処理チャンバの一例は、カリフォルニア州サンタクララに所在する、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．の子会社であるＡＫＴ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰＥＣＶＤ処理チャンバである。他の製造業者からのプラズマ処理チャンバを含む他のプラズマ処理チャンバが、本開示を実施するように適合され得ることが、企図される。

［００２１］処理チャンバ１０は、チャンバ本体１２と、その上に配置されたバッキングプレート１４とを備える。チャンバ本体１２は、処理領域１６を有する。チャンバ本体１２および処理チャンバ１０の関連する構成要素の寸法は、限定されておらず、一般に、処理される基板２９のサイズよりも比例的に大きい。任意の適切な基板サイズを処理することができる。適切な基板サイズの例には、約５，５００平方センチメートル以上（例えば約２５，０００平方センチメートル以上、例えば約５０，０００平方センチメートル以上）の表面積を有する基板が含まれる。一実施形態では、約１００，０００平方センチメートル以上の表面積を有する基板が、処理されてもよい。

［００２２］ガス分配プレート１８がバッキングプレート１４に取り付けられ、処理領域１６の上側境界を画定する。複数の孔２０が、ガス分配プレート１８に形成されて、それを通る処理ガスの供給を可能にしている。処理ガスを均等に分配するために、従って、ガス分配プレート１８を通して処理ガスを均一に供給するために、ガス源４０が、ガス分配プレート１８とバッキングプレート１４との間に形成されたプレナムにガスを供給することができる。電源４２が、ガス分配プレート１８に電気的に結合されて、孔２０を通って流れる処理ガスからプラズマを生成する。基板支持体３２は、ガス分配プレート１８に対する対電極として機能するように、ほぼ完全にアルミニウムまたは別の導電性金属から作られている。電源４２は、ＲＦ電源などの、ＰＥＣＶＤチャンバで使用される任意のタイプの電源とすることができる。シャドーフレーム２２が、基板支持体３２上に配置されて示されている。シャドーフレーム２２は、フレーム部材２６が取り付けられたシャドーフレーム本体２４を含む。

［００２３］チャンバ本体１２はまた、基板支持体３２の周りに環状に形成されたシャドーフレーム支持体４４を含む。基板支持体３２が下降位置にあるとき、シャドーフレーム２２は、シャドーフレーム支持体４４によって支持される。

［００２４］サセプタまたはヒータとも呼ばれる基板支持体３２は、処理チャンバ１０内に配置され、モータ３３によって作動される。上昇処理位置において、基板支持面３４上に基板２９が配置された基板支持体３２は、シャドーフレーム２２のシャドーフレーム本体２４を支持し、基板２９が処理領域１６内に配置されるように、処理領域１６の下側境界を画定する。シャドーフレーム本体２４が基板支持面３４上に載置されている間、フレーム部材２６は、基板２９の一部を覆って延び、かつ基板２９の一部に接触している。

［００２５］基板２９は、スリットバルブ機構（図示せず）によって選択的に密封される、チャンバ本体１２に形成された開口部３６を通って処理チャンバ１０内に導入され、そこから取り出される。リフトピン３８が、基板支持体３２を貫通してスライド可能に配置され、その上端で基板を保持するように適合させることができる。リフトピン３８は、モータ３３を使用して基板支持体３２を下降させることによって作動させることができる。

［００２６］図２は、一実施形態による、図１の基板支持体３２およびシャドーフレーム２２の等角図である。シャドーフレーム２２は、２つの対向する副側部フレーム部材２８に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材２６を含む。各主側部フレーム部材２６は、コーナーブラケット３０によって副側部フレーム部材２８に結合されている。さらに、基板支持体３２は、基板受け面５２と基板支持体３２の周囲棚５４との間の接続部にコーナーインレー５０を含む。上述したように、基板支持体３２の本体５６は、ガス分配プレート１８と共に対電極として機能するために、アルミニウムまたは他の導電性材料で作られている。しかしながら、コーナーインレー５０は、本体５６に形成されたポケット内に埋め込まれたセラミック材料で作ることができる。コーナーインレー５０は、基板が基板支持体３２の基板受け面５２に対してわずかにずれている場合に、アーク放電を減少させることができる。

［００２７］図３は、図２の基板支持体３２およびシャドーフレーム２２の拡大等角図である。コーナーインレー５０が、基板支持体３２の本体５６に形成されたポケット５８内に示されている。また、コーナーブラケット３０が、副側部フレーム部材２８を主側部フレーム部材２６と結合させているのが、示されている。コーナーブラケット３０は、アールが付けられた、または丸みを帯びたコーナー６０と、主側部フレーム部材２６の長手方向から直交して延びる脚部６２とを含む。一態様では、その両端に脚部６２を含む主側部フレーム部材２６は、「Ｃ」形状を有する。コーナーブラケット３０はまた、主側部フレーム部材２６および副側部フレーム部材２８のそれぞれの内周縁部６６、６８に結合されたコーナーインレー６４を含む。コーナーインレー６４は、ファスナ７０を用いて主側部フレーム部材２６に固定されてもよい。継ぎ目カバー７２が、主側部フレーム部材２６、コーナーインレー６４、および副側部フレーム部材２８の間のインターフェース部を覆うように含まれてもよい。ファスナ７０が、継ぎ目カバー７２を主側部フレーム部材２６に固定するために利用されてもよい。コーナーインレー６４、ファスナ７０、主側部フレーム部材２６、副側部フレーム部材２８、および継ぎ目カバー７２の全てが、セラミック材料で作られてもよい。

［００２８］図４は、コーナーブラケット３０の分解等角図である。主側部フレーム部材２６は、コーナーインレー６４を配置することができる凹み領域７４を含む。９０度のコーナーを凹み領域７４に形成することは困難であり得るので、アール部またはノッチ７６が、凹み領域７４の内縁部に設けられてもよい。開口７８が、図３に示すファスナ７０のために凹み領域７４に含まれている。

［００２９］コーナーインレー６４は、テーパの付いた、または傾斜した平面表面８２に遷移する平面表面８０を有する本体７９を含む。図３に示されるファスナ７０を受け入れるための開口７８が、本体７９に形成されている。本体７９は、互いにほぼ直交する方向に延びる２つの脚部８１および８３を含む。各脚部８１および８３上の傾斜した平面表面８２の交差部は、アールの付いたコーナー８４を含む。

［００３０］結合インターフェース部８６が、主側部フレーム部材２６を副側部フレーム部材２８に結合させるために利用される。結合インターフェース部８６は、複数のピン８８を含む。ピン８８は、主側部フレーム部材２６および副側部フレーム部材２８の縁部に形成された開口に挿入される。ファスナ９０を利用して、ピン８８を主側部フレーム部材２６および副側部フレーム部材２８内で固定することができる。ピン８８は、アルミニウムなどの金属材料とすることができる。ファスナ９０は、セラミック材料で作ることができる。

［００３１］継ぎ目カバー７２の各々が、第１の表面９２と、第１の表面９２の平面よりも下の凹んだ第２の表面９４とを含む。凹んだ第２の表面９４は、コーナーインレー６４の傾斜した平面表面８２の角度と実質的に整合するように角度をつけることができる。

［００３２］図５は、図４の線５－５に沿った、フレーム部材９５の側面断面図である。フレーム部材９５は、主側部フレーム部材２６または副側部フレーム部材２８のいずれであってもよい。内周縁部９６が示されており、これは、主側部フレーム部材２６または副側部フレーム部材２８の内周縁部６６、６８とすることができる。内周縁部９６は、フレーム部材９５の上面９８の平面に直交する平面表面９７を含む。内周縁部９６は、「ブルノーズ」構成と呼ばれることもある。

［００３３］図６は、図４の線６－６に沿った、コーナーインレー６４の側面断面図である。傾斜した平面表面８２は、平面表面８０の平面からの角度αを含む。角度αは、約６度～約８度、例えば約７度とすることができる。傾斜した平面表面８２は、「ナイフエッジ」構成と呼ばれることもある。基板被覆領域９９が、図６に示されている。基板被覆領域９９は、約７ミリメートル、約５ミリメートル、または約３ミリメートルとすることができる。

［００３４］本明細書に記載されているシャドーフレーム２２を用いて、広範な試験を行った。主側部フレーム部材２６および副側部フレーム部材２８の内周縁部６６、６８、ならびにコーナーインレー６４の傾斜した平面表面８２に隣接する基板の縁部上の堆積は、厚みプロファイルの増加を示した。

［００３５］上記は、本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (14)

1. ２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材であって、それらの間の交差部におけるコーナーブラケットによって結合された、前記２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する前記２つの対向する主側部フレーム部材、を備えるシャドーフレームであって、各コーナーブラケットが、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーを含み、前記コーナーブラケットの各々が、継ぎ目カバーを含む、シャドーフレーム。
2. 前記継ぎ目カバーが、それぞれのコーナーインレーと、前記２つの対向する主側部フレーム部材のうちの１つの主側部フレーム部材との間、および前記２つの対向する副側部フレーム部材のうちの１つの副側部フレーム部材との間のインターフェース部に配置されている、請求項１に記載のシャドーフレーム。
3. 前記コーナーインレーが、平面上面の平面から角度を付けられている傾斜した平面表面を含む、請求項２に記載のシャドーフレーム。
4. 前記傾斜した平面表面が、前記平面上面から約７度の角度で形成されている、請求項３に記載のシャドーフレーム。
5. 前記継ぎ目カバーが、第１の表面および第２の表面を有する、請求項２に記載のシャドーフレーム。
6. 前記第２の表面が、前記第１の表面の平面よりも下に凹んでいる、請求項５に記載のシャドーフレーム。
7. 前記コーナーインレーが、平面上面の平面から角度を付けられている傾斜した平面表面を含む、請求項６に記載のシャドーフレーム。
8. 第２の表面が、前記傾斜した平面表面の角度と実質的に整合するように角度を付けられている、請求項７に記載のシャドーフレーム。
9. 前記コーナーブラケットが、丸みを帯びたコーナーを含む、請求項１に記載のシャドーフレーム。
10. 結合インターフェース部におけるコーナーブラケットによって結合された、２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材を備えるシャドーフレームであって、各コーナーブラケットが、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーを含み、各コーナーブラケットが、丸みを帯びたコーナーを含み、前記結合インターフェース部が、継ぎ目カバーを含む、シャドーフレーム。
11. 結合インターフェース部におけるコーナーブラケットによって結合された、２つの対向する副側部フレーム部材に隣接する２つの対向する主側部フレーム部材を備えるシャドーフレームであって、各コーナーブラケットが、互いにほぼ直交する方向に延びる脚部を有するコーナーインレーを含み、各コーナーブラケットが、丸みを帯びたコーナーを含み、前記結合インターフェース部が、複数のピンを含む、シャドーフレーム。
12. 前記継ぎ目カバーが、第１の表面および第２の表面を有する、請求項１０に記載のシャドーフレーム。
13. 前記第２の表面が、前記第１の表面の平面よりも下に凹んでいる、請求項１２に記載のシャドーフレーム。
14. 前記コーナーインレーが、平面上面の平面から角度を付けられている傾斜した平面表面を含む、請求項１３に記載のシャドーフレーム。

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