KR101593460B1 - 플라즈마 프로세스를 위한 접지 귀환 - Google Patents

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Abstract

두 전극들 사이의 전류에 대한 전기적 대칭의 접지 또는 귀환 경로를 제공하기 위한 방법 및 장치가 설명된다. 그러한 장치는 프로세싱 챔버의 하부 및/또는 측벽 사이에 그리고 전극들 중 하나에 커플링된 무선 주파수(RF) 디바이스를 적어도 포함한다. 그러한 방법은 하나의 전극을 다른 전극에 대해서 이동시키는 단계, 그리고 전극 및 측벽에 커플링된 RF 디바이스, 전극 및 챔버의 하부에 커플링된 RF 디바이스 중 하나 또는 양자 모두 또는 이들의 조합을 이용하여 변위된 전극의 위치를 기초로 접지 귀환 경로를 구현하는 단계를 포함한다.

Description

플라즈마 프로세스를 위한 접지 귀환{GROUND RETURN FOR PLASMA PROCESSES}
본원 발명의 실시예는 일반적으로 플라즈마를 이용하여 태양전지 패널 기판, 평판 기판, 또는 반도체 기판과 같은 기판을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 특히, 본원 발명의 실시예는 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 무선 주파수(RF) 전류 귀환 경로에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD)은 반도체 기판, 태양전지 패널 기판, 및 액정 디스플레이(LCD) 기판과 같은 기판 상에 박막 필름을 증착하기 위해서 이용된다. 일반적으로, PECVD는 기판 지지부 상에 배치된 기판을 갖는 진공 챔버 내로 전구체 가스를 도입함으로써 달성된다. 전구체 가스는 통상적으로 진공 챔버의 최상부(top)에 인접하여 배치된 가스 분배 플레이트를 통해서 지향된다. 진공 챔버 내의 전구체 가스는 챔버에 커플링된 하나 또는 둘 이상의 RF 공급원으로부터 챔버로 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써 에너지를 받아(energized) (예를 들어, 여기되어) 플라즈마가 된다. 여기된 가스가 반응하여 온도 제어된 기판 지지부 상에 위치된 기판의 표면 상에 물질의 층을 형성한다. 분배 플레이트는 일반적으로 RF 전력 공급원에 연결되고 그리고 기판 지지부는 통상적으로 RF 전류 귀환 경로를 제공하는 챔버 본체에 연결된다.
PECVD 프로세스를 이용하여 증착된 박막에서는 균일성이 일반적으로 요구된다. 예를 들어, 미세결정(microcrystalline) 실리콘 필름과 같은 비정질 실리콘 필름, 또는 다결정 실리콘 필름은 트랜지스터 또는 태양 전지에서 필요로 하는 p-n 접합(junction)을 형성하기 위해서 평판 상에서 PECVD를 이용하여 일반적으로 증착된다. 비정질 실리콘 필름 또는 다결정 실리콘 필름의 품질 및 균일성은 상업적 운전(commercial operation)에서 중요하다. 그에 따라, 개선된 플라즈마 및 증착 균일성을 제공하는 PECVD 챔버가 필요하다.
대형 LCD 및 태양전지 패널에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라, LCD 및 태양전지 패널을 제조하는데 이용되는 기판의 크기도 역시 커지고 있다. 기판의 크기는 이제 1 평방 미터 면적을 초과하는 것이 일상적이 되었다. 직경이 통상적으로 약 300 mm인 반도체 기판의 크기와 비교할 때, 반도체 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 크기의 챔버는 1 평방 미터 또는 그 초과의 기판을 프로세싱할 수 있을 정도로 충분히 크지 않을 것이라는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 큰 면적 프로세싱 챔버가 개발될 필요가 있다.
이들 대형 면적 프로세싱 챔버들은, 일부 경우에, 수용가능한 결과를 획득하기 위해서 단순히 크기를 키운 반도체 대응부분(counterpart) 챔버들과 동일할 수 있다. 다른 경우에, 프로세싱 챔버의 크기를 확대하는 것은 효과적이지 못한데, 이는 프로세싱 챔버를 확대하였을 때 예상치 못한 문제들이 발생하기 때문이다. RF 에너지를 인가하기 위한 대형 챔버를 설계하는 것은 규모 확대가 만족스러운 결과를 생성하지 않는 하나의 예가 될 것이다.
추가적으로, 큰 면적의 프로세싱 챔버들에서 실시되는 프로세스를 위한 프로세스 조건들이 조정될 필요가 있을 수 있다. 적절한 가스 유동, 타이밍 순서, RF 전력 인가, 온도 조건, 및 기타 프로세스 변수들을 결정하는 것은 일반적인 수준을 크게 넘어서는 상당한 양의 조사 및 실험을 필요로 할 것이다.
그러므로, 대형 면적 기판을 프로세싱할 수 있는 챔버를 설계하는 것은 주의할 필요가 있다.
본원 발명의 실시예들은 일반적으로 기판을 플라즈마 프로세싱하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 특히, 본원 발명의 실시예들은 유리한 RF 귀환 경로를 제공하도록 적응되는 하나 또는 둘 이상의 무선 주파수(RF) 접지 또는 귀환 디바이스를 구비한 플라즈마 프로세싱 챔버를 제공한다.
일 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 무선 주파수 귀환 디바이스가 설명된다. 상기 디바이스는 베이스 내에 형성된 개구부 내에서 이동가능하게 배치되는 샤프트를 구비하는 베이스, 그리고 상기 베이스와 상기 샤프트 사이에서 커플링된 스프링을 포함하고, 상기 스프링은 약 200 ℃ 또는 그 초과의 프로세싱 온도와 주위 온도(ambient temperature)에서 실질적으로 동일한 탄성 특성을 가지는 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 제 1 물질, 및 상기 제 1 물질을 실질적으로 둘러싸고 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질을 포함한다.
다른 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템이 설명된다. 상기 시스템은 챔버와 상기 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 전극을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전극은 상기 챔버 내에서의 플라즈마 생성을 도우며 상기 챔버 내에서 제 2 전극에 대해서 이동될 수 있으며, 상기 적어도 하나의 전극은 하나 또는 둘 이상의 가요성(flexible) 콘택 부재에 의해서 제 2 전극에 대해서 이동하면서 전기적으로 커플링된 상태를 유지할 수 있으며, 상기 하나 또는 둘 이상의 가요성 콘택 부재들 중 하나 이상은 물질이 약 200 ℃를 초과하는 온도에 도달하였을 때에도 소성적으로 변형되지 않고 탄성을 실질적으로 유지하는 금속 또는 금속 합금으로 제조된 상기 물질을 포함한다.
다른 실시예에서, 방법이 설명된다. 상기 방법은 챔버 내에 배치된 이동형(movable) 전극과 고정형 전극 사이에서 무선 주파수 전력을 인가하는 단계, 챔버의 바닥으로 제 1 무선 주파수 귀환 경로를 제공하는 단계, 상기 이동형 전극을 상기 고정형 전극에 대해서 변위시키는 단계, 그리고 하나 또는 둘 이상의 압축가능한 콘택 부재를 통해서 상기 챔버의 측벽으로 제 2 무선 주파수 귀환 경로를 제공하는 단계를 포함한다.
본원 발명의 전술한 특징들이 구체적으로 이해될 수 있도록, 첨부 도면들에 일부가 도시된 실시예들을 참조하여, 이상에서 간략하게 요약한 본원 발명의 보다 구체적인 설명이 이루어진다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본원 발명의 통상적인 실시예들을 도시한 것이고 그에 따라 본원 발명의 범위를 제한하고자 고려되는 것이 아니고, 본원 발명이 다른 균등한 유효 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목된다.
도 1a는 플라즈마 프로세싱 시스템의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 플라즈마 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2a는 RF 디바이스의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 RF 디바이스의 입면도를 개략적으로 도시한다.
도 3a는 RF 디바이스의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 RF 디바이스를 도시한 단면도이다.
도 4는 플라즈마 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 프로세싱 챔버를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 선 6-6으로부터 취한 챔버를 도시한 상면도이다.
도 7a는 RF 디바이스의 다른 실시예의 등축도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 RF 디바이스의 측면도이다.
도 7c는 도 7b의 스프링 형태의 일부분을 확대한 단면도이다.
도 8a는 챔버 본체의 내부로부터 보여지는 것으로서, 복수의 압축가능 콘택 부재를 위한 커플링 배열의 일 실시예의 등축 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 챔버 본체의 일부분의 평면도이다.
도 9a는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예의 등축도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 압축가능 콘택 부재의 등축 분해도이다.
도 9c 및 9d는 브래킷(bracket)의 일 실시예의 등축도이다.
도 10a는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 10b는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 11a 및 11b는 도 10a의 압축가능 콘택 부재를 도시한 챔버 본체의 일 부분의 측단면도이다.
도 12a는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예의 등축 측면도이다.
도 12b-12e는 도 12a에 도시된 콘택 부재와 함께 이용될 수 있는 스프링 형태의 여러 실시예들의 측면도이다.
도 13a 및 13b는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예의 단면도이다.
도 13c는 도 13a 및 13b에 도시된 콘택 부재의 등축 분해도이다.
도 14a 및 14b는 압축가능 콘택 부재의 다른 실시예의 등축도이다.
도 14c는 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재의 측단면도이다.
도 14d는 부분적으로 압축된 위치에서 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재의 스프링 형태의 측단면도이다.
도 14e 및 14f는 스프링 형태의 설치를 도시한 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재의 등축도이다.
도 14g는 상승된 위치에서 기판 지지부에 커플링된 것을 도시한 도 14a 및 14b에 도시된 바와 같은 콘택 부재의 측단면도이다.
도 15는 플라즈마 프로세싱 시스템의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에서 공통되는 동일한 구성요소를 지정하기 위해 동일한 참조번호가 이용되었다. 추가적인 언급이 없더라도, 일 실시예의 구성요소들 및/또는 프로세스 단계들이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본원 발명의 실시예들은 일반적으로 플라즈마를 이용하여 기판을 프로세싱하기 위하여 그리고/또는 플라즈마를 이용하여 컴포넌트를 세정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본원 명세서에 기재된 실시예들은 전기 전류에 대한 개선된 접지 또는 귀환 경로를 제공함으로써 플라즈마 형성을 강화하고 그리고 기판 상으로 물질을 증착하는 방법에 관한 것이다. 이하의 기재에서, 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 챔버를 참조할 것이나, 본원 명세서에 기재된 실시예들은, 몇 가지 예를 들자면, 물리기상증착(PVD) 챔버, 에칭 챔버, 반도체 프로세싱 챔버, 태양전지 프로세싱 챔버, 및 유기 발광 디스플레이(OLED) 프로세싱 챔버를 포함하는 다른 챔버들에서도 또한 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 이용될 수 있는 적절한 챔버들은 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드의 자회사인 AKT America, Inc. 로부터 이용가능하다. 본원 명세서에 기재된 실시예들이 다른 제조업자들로부터 이용가능한 챔버들에서도 실시될 수 있다는 것 또한 이해되어야 한다.
일반적으로, 본원 발명의 실시예들은 액정 디스플레이 또는 평판 패널용 기판, 그리고 태양전지 패널용 기판과 같은 직사각형 기판을 프로세싱하는데 이용된다. 다른 적절한 기판으로서, 반도체 기판과 같이 원형일 수 있다. 기판을 프로세싱하기 위해서 이용되는 챔버들은 통상적으로 기판의 이송을 위해서 챔버의 측벽에 형성된 기판 이송 포트를 포함한다. 일반적으로, 이송 포트는 기판의 하나 또는 둘 이상의 주요 치수 보다 약간 큰 길이를 가진다. 이송 포트는 RF 귀환 계획(scheme)에 있어서 문제를 유발한다. 본원 발명은 모든 형상 또는 크기의 기판을 프로세싱하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 그러나, 본원 발명은 약 15,600 cm2 의 편평한 표면적을 가지는 기판에서 특히 유리하고, 그리고 약 90,000 cm2 의 편평한 표면적(또는 그 초과의 표면적)을 가지는 기판을 포함한다. 기판 표면적의 커진 크기는 균일한 프로세싱에 문제를 일으킬 수 있는데, 이는 특히 이송 포트에서 또는 그에 인접하여 적절한 접지 경로를 제공하는데 따른 어려움이 증가하기 때문이다. 본원 명세서에 기재된 실시예들은 보다 큰 크기의 기판들을 프로세싱하는 동안의 이러한 문제점들에 대한 해결책을 제공한다.
도 1a는 플라즈마 프로세싱 시스템(100)의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 액정 디스플레이(LCD's), 평판 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED's), 또는 태양 전지 어레이(array)용 광전지의 제조시에 이용하기 위한 대형(large area) 기판(101) 상에 구조물 및 디바이스를 형성할 때 플라즈마를 이용하여 대형 기판(101)을 프로세싱하도록 구성된다. 기판(101)은 금속, 플라스틱, 유기 물질, 실리콘, 유리, 석영 또는 폴리머, 기타 적절한 물질의 얇은 시트일 수 있다. 기판(101)은 약 1 평방 미터 보다 큰 표면적, 예를 들어 약 2 평방 미터 보다 큰 표면적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(101)은 15,600 cm2 또는 그 초과, 예를 들어 약 90,000 cm2 의 편평한 표면적(또는 그보다 넓은 표면적)을 포함할 수 있다. 구조물은 복수의 순차적인 증착 및 마스킹 단차부(step)들을 포함할 수 있는 박막 트랜지스터일 수 있다. 다른 구조물에는 광전지 셀용의 다이오드를 형성하기 위한 p-n 접합을 포함할 수 있다.
플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 비-제한적인 예로서 유전체 물질(예를 들어, SiO2, SiOxNy, 이들의 유도체(derivatives) 또는 이들의 조합), 반도체 물질(예를 들어, Si 및 이것의 도펀트), 배리어 물질(예를 들어, SiNx, SiOxNy 또는 이들의 유도체)을 포함하는 여러 물질을 대형 기판(101)상에 증착하도록 구성될 수 있을 것이다. 플라즈마 프로세싱 시스템(100)에 의해서 대형 기판 상에 형성 또는 증착되는 유전체 물질 및 반도체 물질의 구체적인 예는, 에피텍셜(epitaxial) 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 미세결정 실리콘, 실리콘 게르마늄, 게르마늄, 실리콘 디옥사이드, 실리콘 옥시니트라이드, 실리콘 니트라이드, 이들의 도펀트(예를 들어, B, P, 또는 As), 이들의 유도체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 퍼지 가스 또는 캐리어(carrier) 가스(예를 들어, Ar, H2, N2, He, 이들의 유도체, 또는 이들의 조합)로서 이용하기 위해서 아르곤, 수소, 질소, 헬륨, 또는 이들의 조합과 같은 가스들을 수용하도록 구성된다. 시스템(100)을 이용하여 대형 기판(101) 상에 실리콘 박막 필름을 증착하는 하나의 예가 수소 캐리어 가스 내에서 프로세싱 가스로서 실란을 이용함으로써 달성될 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 일반적으로 바닥부(117a) 및 측벽(117b)을 포함하고 프로세싱 부피(111)를 적어도 부분적으로 형성하는 챔버 본체(102)를 포함한다. 기판 지지부(104)가 프로세싱 부피(111) 내에 배치된다. 기판 지지부(104)는 프로세싱 동안에 최상부 표면 상에서 기판(101)을 지지하도록 적응된다. 기판 지지부(104)는 기판(101)의 이송을 돕기 위해서 그리고/또는 기판(101)과 샤워헤드 조립체(103) 사이의 거리(D)를 조정하기 위해서 상기 기판 지지부를 적어도 수직으로 이동시키도록 적응되는 액츄에이터(138)에 커플링된다. 하나 또는 둘 이상의 승강 핀(110a-110d)이 기판 지지부(104)를 통해서 연장할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 승강 핀(110a-110d)은 챔버 본체(102)의 바닥부(117a)에 접촉하도록 적응되고 그리고 기판 지지부(104)가 기판(101)의 이송을 돕기 위해서 액츄에이터(138)에 의해서 하강될 때 기판(101)을 지지하도록 적응된다. 도 1a에 도시된 프로세싱 위치에서, 기판(101)이 기판 지지부(104) 상에 편평하게 놓일 수 있도록, 승강 핀(110a-110d)이 기판 지지부(104)의 상부 표면(upper surface)과 동일 평면상에 있도록 또는 약간 아래쪽에 있도록 적응된다.
샤워헤드 조립체(103)는 프로세싱 가스 공급원(122)으로부터 프로세싱 부피(111)로 프로세싱 가스를 공급하도록 구성된다. 또한, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 프로세싱 부피(111)로 음압을 인가하도록 구성된 배기 시스템(118)을 포함한다. 일반적으로, 샤워헤드 조립체(103)는 실질적으로 평행한 관계로 기판 지지부(104)에 대향하여 배치된다.
일 실시예에서, 샤워헤드 조립체(103)는 가스 분배 플레이트(114) 및 백킹(backing) 플레이트(116)를 포함한다. 백킹 플레이트(116)는 가스 분배 플레이트(114)와 백킹 플레이트(116) 사이에 가스 부피(131)가 형성될 수 있게 하기 위한 차단(blocker) 플레이트로서 기능할 수 있다. 가스 공급원(122)은 도관(134)에 의해서 가스 분배 플레이트(114)에 연결된다. 일 실시예에서, 원격 플라즈마 공급원(107)이 도관(134)에 커플링되어 활성화된 가스의 플라즈마를 가스 분배 플레이트(114)를 통해서 프로세싱 부피(111)로 공급한다. 원격 플라즈마 공급원(107)으로부터의 플라즈마는 프로세싱 부피(111) 내에 배치된 챔버 컴포넌트들을 세정하기 위한 활성화된 가스들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 활성화된 세정 가스들이 프로세싱 부피(111) 내로 유동한다. 세정을 위한 적절한 가스에는 불소(F2), 질소 트리플루오라이드(NF3), 황 헥사플루오라이드(SF6) 및 플루오르 카본과 같은 탄소/불소 함유 가스, 예를 들어 옥토플루오로테트라히드로퓨란(octofluorotetrahydrofuran; C4F8O), 카르보닐 플루오라이드(COF2), 헥사플루오로에탄(C2F6), 테트라플루오로메탄(CF4), 퍼플루오로프로판(C3F8), 및 이들의 조합이 포함된다. 탄소 및 산소 함유 가스들을 이용할 수 있지만, 이러한 가스들은 바람직하지 못한데, 이는 탄소 및/또는 산소 오염이 발생할 수도 있기 때문이다.
일반적으로, 가스 분배 플레이트(114), 백킹 플레이트(116), 및 도관(134)은 전기 전도성 물질로 형성되고 그리고 서로 전기적으로 소통된다. 또한, 챔버 본체(102)는 전기 전도성 물질로 형성된다. 일반적으로, 챔버 본체(102)는 샤워헤드 조립체(103)로부터 전기적으로 절연된다. 일 실시예에서, 샤워헤드 조립체(103)가 절연체(135)에 의해서 챔버 본체(102)에 장착된다.
일 실시예에서, 기판 지지부(104)가 또한 전기적 전도성을 가지고, 그리고 기판 지지부(104) 및 샤워헤드 조립체(103)는 프로세싱 동안에 그리고/또는 전처리 또는 후처리 프로세스 동안에 서로의 사이에서 프로세싱 가스들의 플라즈마(108a)를 생성하기 위한 대향 전극들이 되도록 구성된다. 부가적으로, 세정 프로세스 동안에 세정 가스들의 플라즈마(108b)(도 1b)를 지원하도록 기판 지지부(104) 및 샤워헤드 조립체(103)가 이용될 수 있다.
일반적으로, 무선 주파수(RF) 전력 공급원(105)을 이용하여, 프로세싱 전에, 그 도중에 그리고 그 후에, 샤워헤드 조립체(103)와 기판 지지부(104) 사이에서 플라즈마(108a)를 생성할 수 있고, 그리고 또한 에너지화된 종(energized species)을 유지하거나 원격 플라즈마 공급원(107)으로부터 공급되는 세정 가스들을 추가적으로 여기할 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 공급원(105)이 임피던스 매칭 회로(121)의 제 1 출력부(106a)에 의해서 샤워헤드 조립체(103)에 커플링된다. 임피던스 매칭 회로(121)의 제 2 출력부(106b)가 챔버 본체(102)에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템(100)은 복수의 제 1 RF 디바이스(109a) 및 복수의 제 2 RF 디바이스(109b)를 포함한다. 제 1 RF 디바이스(109a) 및 제 2 RF 디바이스(109b)의 각각이 기판 지지부(104)와 접지된 챔버 본체(102)의 컴포넌트 사이에 커플링된다. 일 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)가 프로세싱 동안에 그리고/또는 챔버 세정 과정 동안에 RF 전류의 귀환을 위한 귀환 경로를 제어하도록 구성된다. 제 1 RF 디바이스(109a) 및 제 2 RF 디바이스(109b)의 각각이 선택적으로 활성화되어 전기 회로를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)의 각각이 기판 지지부(104)와 챔버 본체(102)의 접지된 컴포넌트들 사이에 RF 전도성 매체를 제공하도록 적응된 스프링 형태, 스트랩, 와이어, 또는 케이블일 수 있을 것이다. 일 실시예에서, RF 디바이스(109a 및 109b)가 가요성 전도성 물질로 코팅된 또는 가요성 전도성 물질로 제조된 스트랩으로서 구성된다. 일 측면에서, RF 디바이스(109a 및 109b)가 스트랩으로서 구성되며, 이때 RF 디바이스(109a)는 RF 디바이스(109b) 보다 짧은 길이를 가짐으로써 전기 전류를 위한 보다 짧은 경로를 제공한다.
일 실시예에서, RF 디바이스(109a 및 109b)가 RF 전류에 대해서 개방된(즉, 유동을 방지하는) RF 귀환 경로를 만들도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, RF 디바이스(109a 및 109b)가 스위치로서 구성될 수 있다. 하나의 측면에서, RF 디바이스(109a 및 109b)의 각각의 개방/폐쇄 특성이 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부의 높이에 의해서 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 RF 디바이스를 RF 귀환 경로의 다른 부분으로부터 전기적으로 단절하거나 스위치를 트리거링함으로써, 기판 지지부의 높이에 의해서 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 미리 정해진 하나의 RF 디바이스를 통해서 전류가 흐르는 것이 방지된다. 하나의 예에서, 선택된 RF 디바이스가 챔버 본체(102)의 접지된 컴포넌트(즉, RF 전력 공급원(105)과 전기적으로 소통하는 챔버 본체(102)의 컴포넌트)로부터 전기적으로 단절될 수 있다. 하나의 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)가 RF 접지 귀환 디바이스로서 이용된다. 그러나, 플라즈마 프로세싱 시스템(100) 내에서 전기 전류를 인가 또는 이송하기 위해서 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 둘 이상이 다른 전기 연결부를 위해 이용될 수 있다.
프로세싱 동안에, 하나 또는 둘 이상의 프로세싱 가스가 가스 공급원(122)으로부터 샤워헤드 조립체(103)를 통해서 프로세싱 부피(111)로 유동된다. RF 전력이 샤워헤드 조립체(103)와 기판 지지부(104) 사이로 인가되어 기판(101)을 프로세싱하기 위한 플라즈마(108a)를 프로세싱 가스들로부터 생성한다. 플라즈마 균일성의 조정(tuning)도 또한 유용할 수 있지만, 플라즈마 분포의 균일성은 일반적으로 프로세싱 동안에 요구된다. 그러나, 플라즈마(108a)의 분포는 다양한 인자들, 예를 들어, 프로세싱 가스의 분포, 프로세싱 부피(111)의 기하학적 형태, 샤워헤드 조립체(103)와 기판 지지부(104) 사이의 거리(D), 동일한 기판 또는 서로 상이한 기판들에서의 증착 프로세스들 사이의 변동(variation), 증착 프로세스들 및 세정 프로세스, 그리고 RF 디바이스(109a 및 109b)의 전기적인 특성에 의해서 결정된다. 접지 귀환 RF 귀환 경로를 변화시키기 위해서, 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체 사이의 간격 또는 거리(D)가 전처리, 후처리, 프로세싱 및 세정 중에 조절될 수 있다. 일 측면에서, RF 디바이스(109a)가 가요성을 가지도록 그리고 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 위치를 기초로 RF 전류를 귀환시키기 위한 개방 회로를 제공하도록 구성된다. 다른 측면에서, RF 디바이스(109a)는 가요성을 가지도록 그리고 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 위치를 기초로 RF 전류를 귀환시키기 위한 폐쇄 회로를 제공하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, RF 디바이스(109a)의 가요성은 거리(D) 범위의 폐쇄 회로를 제공하며, 이는 여러 가지 프로세스들이 실행되는 동안에 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격이 조절될 수 있게 허용한다. 예를 들어, RF 디바이스(109a)와의 폐쇄 회로를 유지하면서 기판 지지부(104)가 샤워헤드 조립체(103)에 대해서 이동될 수 있다.
RF 전류 경로의 일 실시예가 도 1a에 화살표로 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서, RF 전류 경로가 기판(101)의 프로세싱 동안의 RF 전류 유동을 나타낼 수 있다. RF 전류는 일반적으로 RF 전력 공급원(105)의 제 1 리드(123a)로부터 임피던스 매칭 회로(121)의 제 1 출력부(106a)로 이동하고, 이어서 도관(134)의 외측 표면을 따라서 백킹 플레이트(116)의 뒷면으로, 이어서 가스 분배 플레이트(114)의 전방 표면으로 이동한다. 가스 분배 플레이트(114)의 전방 표면으로부터, RF 전류는 플라즈마(108a)를 통해서 진행하고 그리고 기판(101) 또는 기판 지지부(104)의 최상부 표면에 도달하고, 이어서 복수의 RF 디바이스(109a 및/또는 109b)를 통해서 챔버 본체(102)의 내측 표면(125)에 도달한다. 내측 표면(125)으로부터, RF 전류는 임피던스 매칭 회로(121)로부터 RF 전력 공급원(105)의 제 2 리드(123b)로 귀환한다.
귀환하는 RF 전류의 예가 도 1a에 도시되어 있고 그리고 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 그 전부를 통해서 또는 가로질러 이동하는 것으로 본 명세서에 설명되어 있지만, 기판 지지부(104)와 챔버 본체(102)의 내측 표면(125)의 부분들 사이에서 아아크(arcing)가 의도하지 않게 발생될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 아아크 또는 아아크 전위는 프로세싱 부피(111) 내의 수많은 조건들에 의해서 유발될 수 있다. 예를 들어, 아아크는 챔버 본체(102)의 접지된 컴포넌트들에 대한 기판 지지부(104)의 위치 또는 근접도에 의해서 적어도 부분적으로 유발될 수 있다. 아아크, 또는 아아크 전위는 시스템(100) 내에서 실시되는 프로세스들에게 치명적이다. 부가적으로, 시스템(100)의 컴포넌트들이 아아크에 의해서 손상될 수 있다. 그에 따라, PECVD 시스템에서 아아크 또는 아아크 전위를 감소시키거나 제거하는 것이 가장 큰 문제가 된다 할 것이다. 그러한 문제들은 프로세스 파라미터가 변화될 때마다 그리고/또는 큰 기판이 사용될 때 새롭게 두각될 것이고, 그리고 이러한 문제점들을 해결하는 것은 일반적인 수준을 넘어서는 많은 양의 연구 및 실험을 필요로 한다. 본원 명세서에 기재된 실시예들은 이들 시스템에서 아아크를 최소화 또는 제거하기 위해서 이용될 수 있는 RF 디바이스를 제공함으로써 이러한 문제점들을 해결하고 있다. 그에 따라, 일부 실시예에서, 챔버 본체(102)와 기판 지지부(104) 사이의 아아크의 전위를 최소화하기 위해서 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 둘 이상을 통해서 또는 가로질러 우선적으로 흐르도록 RF 전류가 발생된다. 부가적으로, 아아크 또는 아아크 전위를 최소화하고 그리고/또는 RF 귀환을 촉진하도록, 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)의 간격 및/또는 배치가 조절될 수 있다.
일부 실시예에서, 복귀 RF 전류는 기판 지지부(104)로부터 그리고 측벽(117b)의 내측 표면(125)을 따라서 제 2 리드(123b)까지의 가장 짧은 귀환 경로로서 복수의 RF 디바이스(109a) 중 하나 또는 둘 이상을 가로질러 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 복귀 RF 전류는 기판 지지부(104)로부터 그리고 챔버 바닥부(117a)의 내측 표면(125)을 따라서 그리고 측벽(117b)의 내측 표면을 따라서 제 2 리드(123b)까지의 가장 짧은 귀환 경로로서 복수의 RF 디바이스(109b) 중 하나 또는 둘 이상을 가로질러 이동할 수 있다. 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 중의 하나 또는 둘 이상을 가로지르는 상이한 RF 귀환 경로가 이하에서 보다 구체적으로 설명된다.
프로세싱 동안의 RF 귀환
일 실시예에서, 프로세싱 동안의 RF 전류의 귀환 경로는, 거리(D)로서 도시된, 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격에 의존할 수 있다. 상기 간격은 기판 지지부(104)의 높이에 의해서 제어된다. 일 실시예에서, 거리(D)는 프로세싱 동안에 약 200 밀(mills) 내지 약 2000 밀이다. 이러한 간격(예를 들어, 기판 지지부(104)의 높이)에서, RF 디바이스(109a 및 109b)는 모두 RF 전력 공급원(105)에 전기적으로 커플링되어 유지될 수 있다. 이러한 실시예에서, RF 전류가 취한 RF 귀환 경로는 RF 디바이스(109a 및 109b)의 위치 및 전기적 특성을 기초로 할 수 있다. 전기적 특성은 RF 디바이스(109a 및 109b)의 저항, 임피던스, 및/또는 전도성(conductance)을 포함한다. 예를 들어, 복수의 RF 디바이스(109a)가 RF 전력 공급원(105)의 제 2 리드(123b)로 귀환하는 RF 전류에 대해서 보다 적은 임피던스를 가지고 또 더 근접하기 때문에, RF 전류가 복수의 RF 디바이스(109a)를 통해서 주로 유동하는 한편 복수의 RF 디바이스(109b)를 통해서는 거의 또는 전혀 RF 전류가 유동하지 않는다.
일 실시예에서, 복수의 증착 프로세스들이 상이한 높이 또는 간격의 기판 지지부(104)를 이용하여 실시될 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 거리(D)가 약 200 밀 내지 약 1500 밀일 때 제 1 간격에서 제 1 증착 프로세스가 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a) 및 복수의 RF 디바이스(109b)가 기판 지지부(104)에 전기적으로 커플링될 수 있고 그에 따라 귀환 RF 전류가 모든 RF 디바이스(109a 및 109b)를 가로질러 유동한다. 다른 예에서, 거리(D)가 약 1200 밀 내지 약 1800 밀 보다 클 때, 예를 들어 약 1500 밀 보다 클 때, 제 2 간격에서 제 2 증착 프로세스가 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a)가 기판 지지부(104)로부터 전기적으로 또는 물리적으로 분리될 수 있으며 그에 따라 귀환 RF 전류가 오로지 RF 디바이스(109b)만을 가로질러 유동한다. 다른 예에서, 제 1 간격과 제 2 간격 사이의 가변적인 거리(D)에서 다른 증착 프로세스들이 실시될 수 있을 것이고 그에 따라 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 귀환 RF 전류가 유동할 수 있다.
세정 중의 RF 귀환
도 1b는 도 1a에 도시된 플라즈마 프로세싱 시스템(100)을 도시한 단면도이다. 이러한 도면에서, 챔버 세정 과정을 묘사하기 위해서 기판이 없는 상태로 플라즈마 프로세싱 시스템(100)을 도시하였다. 이러한 실시예에서, 에너지화된 세정 가스들이 원격 플라즈마 공급원(107)으로부터 샤워헤드 조립체(103) 및 프로세싱 부피(111)로 유동되어 플라즈마(108a)를 프로세싱 부피(111)로 공급한다. 챔버 세정 중에, 기판 지지부(104)가 샤워헤드 조립체(103)로부터 멀리 변위되고 그리고 RF 전력 공급원(105)으로부터의 RF 전력이 프로세싱 부피(111)로 인가되어 원격 플라즈마 공급원(107)으로부터의 세정 가스를 유지하거나 추가적으로 에너지화할 수 있다. 일 실시예에서, 챔버 세정 중에 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 간격 또는 거리(D)는 프로세싱 중에 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 간격 또는 거리(D) 보다 크다. 일 실시예에서, 세정 프로세스 동안의 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 거리(D)는 약 200 밀 내지 약 5000 밀, 또는 그 초과이다.
일 실시예에서, 복수의 세정 단계 또는 프로세스가 상이한 높이 또는 간격의 기판 지지부(104)를 이용하여 실시될 수 있다. 하나의 예에서, 거리(D)가 약 1100 밀 내지 약 1500 밀일 때 제 1 간격에서 제 1 세정 프로세스가 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a) 및 복수의 RF 디바이스(109b)가 기판 지지부(104)에 전기적으로 커플링될 수 있고 그에 따라 귀환 RF 전류가 모든 RF 디바이스(109a 및 109b)를 가로질러 유동한다. 다른 예에서, 거리(D)가 약 1100 밀 미만일 때, 예를 들어 약 400 밀 내지 600 밀일 때, 제 2 간격에서 제 2 세정 프로세스가 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a) 및 복수의 RF 디바이스(109b)가 기판 지지부(104)에 전기적으로 커플링될 수 있고 그에 따라 복귀 RF 전류가 모든 RF 디바이스(109a 및 109b)를 가로질러 유동할 수 있다. 또 다른 예에서, 거리(D)가 약 1500 밀 보다 클 때, 예를 들어 약 1500 밀 내지 약 6000 밀일 때, 특히 예를 들어 약 5000 밀일 때, 제 3 간격에서 제 3 세정 프로세스가 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 RF 디바이스(109a)가 기판 지지부(104)로부터 전기적으로 또는 물리적으로 분리될 수 있고 그에 따라 귀환 RF 전류가 오로지 RF 디바이스(109b)만을 가로질러 유동한다. 제 1, 제 2 및 제 3 세정 간격의 예를 필요에 따라 함께 또는 독립적으로 이용하여 챔버를 세정할 수 있고, 그리고 귀환 RF 전류가 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b) 들 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 유동하도록 제 1 간격과 제 3 간격 사이의 변화된 거리(D)에서 다른 세정 프로세스들이 실시될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 지지부(104)의 높이는 RF 디바이스(109a)를 통해서 RF 전류가 통과하는 것을 실질적으로 방지하는 조건을 유발한다. 이러한 조건은 RF 디바이스(109a) 내에 개방형 RF 회로를 제공함으로써, 또는 RF 디바이스(109b)에 대한 RF 디바이스(109a)의 전기적 성질을 변화시킴으로써, 유도될 수 있다. 일 실시예에서, 세정 위치에 있는 기판 지지부(104)가 프로세싱 위치에 대해서 상대적으로 낮은 위치에 있음으로써, RF 귀환 전류가 기판 지지부(104)로부터 RF 디바이스(109a)에 비해서 우선적으로(preferentially) RF 디바이스(109b)를 가로질러 유동하게 야기한다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)가 이러한 낮아진 위치에 있을 때 RF 디바이스(109a)가 측벽(117b) 및 기판 지지부(104) 중 하나로부터 분리되며, 그에 따라 RF 디바이스(109a) 내에서 RF 개방 조건을 생성한다. 이러한 실시예에서, RF 전류에 대한 유일한 귀환 경로는 RF 디바이스(109b)를 가로지르는 것일 수 있다. 다른 실시예에서, RF 디바이스(109a)가 연결될 수 있으나, RF 디바이스(109a)의 저항은 RF 디바이스(109b)의 저항보다 클 수 있고, 이는 RF 귀환 전류가 RF 디바이스(109b)를 가로질러 우선적으로 유동하게 만든다. RF 디바이스들의 변화된 저항은 가변 저항 회로를 선택된 RF 디바이스(109a)에 임시로 커플링함으로써 제공될 수 있다.
전처리 프로세스에서의 RF 귀환
증착 프로세스에 앞서서, 기판(101)에 대한 전처리 프로세스를 실행하는 것이 종종 바람직하다. 전처리 프로세스는 전처리 가스를 샤워헤드 조립체(103)로 유동시키는 단계 및 챔버 내의 플라즈마로 기판(101)의 상부를 타격하는 단계를 포함한다. 적절한 전처리 가스에는 불활성 가스 또는 기판에 증착될 수 있는 전구체 가스를 포함하지 않는 가스, 예를 들어 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 암모니아(NH3) 및 이들의 조합과 그 유도체들이 포함될 뿐만 아니라, SiH4 와 같은 실란을 포함하지 않는 모든 가스도 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 전처리 프로세스는 증착 프로세스를 위한 준비 중에 기판을 가열하기 위해서 증착 전구체들을 포함하지 않는 가스 또는 불활성 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다. 불활성 가스의 플라즈마를 이용하는 것은 기판 지지부(104) 상에 배치된 히터와 조합하여 기판(101)을 가열하는 것을 돕는다. 기판의 전처리 가열은 기판의 가열 시간을 단축시키고, 이는 처리량을 증대시킨다. 다른 실시예에서, 기판 이송 중에 기판에 축적될 수 있는 정전하를 제거 또는 최소화하기 위해서, 전처리 프로세스는 증착 전구체를 포함하지 않는 가스 또는 불활성 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 플라즈마는 기판 상에 또는 그 내부에 축적될 수 있는 정전기력을 제거하거나 재분배하고 그리고 증착 프로세스를 위해서 기판을 준비한다.
일 실시예에서, 전처리 프로세스 중의 RF 전류의 귀환 경로는 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격에 따라서 달라질 수 있다. 거리(D)로 도시된 바와 같은, 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격은, 예를 들어, 약 200 밀 내지 약 5000 밀 또는 그 초과의, 프로세싱 위치와 세정 위치 사이의 소정 위치가 될 수 있다. 그에 따라, 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 전처리 위치는 제 1 위치 또는 낮은 위치(예를 들어, 약 1500 밀 내지 약 5000 밀)와 제 2 위치 또는 높은 위치(예를 들어, 200 밀 내지 약 1500 밀)을 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, RF 귀환 경로는 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두를 따라서 RF 전력 공급원(105)의 제 2 리드(123b)로 귀환하는 RF 전류를 포함할 수 있다. 일 측면에서, 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두의 전기적인 성질을 변화시킴으로써 귀환 RF 전류가 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 우선적으로 이동하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)의 높이는 RF 전류가 RF 디바이스(109a)를 통하여 통과하는 것을 실질적으로 방지하는 조건을 발생시킨다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)의 높이는 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)를 가로지르는 귀환 RF 전류의 경로를 결정한다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)의 높이가 제 2 위치 또는 높은 위치에 있을 때, 귀환 RF 전류는 복수의 RF 디바이스(109a)를 가로질러 주로(predominately) 유동한다. RF 디바이스(109a)를 가로지르는 주류(predominant) 유동은 복수의 RF 디바이스(109b)가 기판 지지부(104) 및 챔버 본체(102)에 연결되고 전기적으로 소통하는 경우에도 이루어질 수 있다.
일 측면에서, 귀환 RF 전류는 RF 디바이스(109a)에 비해서 RF 디바이스(109b)를 가로질러 우선적으로 유동할 수 있다. 일 실시예에서, RF 디바이스(109a)는 기판 지지부(104)가 제 1 위치 또는 하부 위치에 있을 때 측벽(117b)과 기판 지지부(104) 중 하나로부터 분리된다. 이러한 실시예에서, RF 전류에 대한 유일한 귀환 경로는 RF 디바이스(109b)를 가로지르는 것이 될 수 있다. RF 디바이스(109b)를 가로지르는 유동은 복수의 RF 디바이스(109a)가 기판 지지부(104) 및 챔버 본체(102)에 연결되고 그리고 전기적으로 소통될 때에도 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 지지부(104)가 제 2 또는 더 높은 위치에 있을 때 RF 전류에 대해서 개방되도록 또는 상이한 전기적 성질을 가지도록 RF 디바이스(109b)가 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, RF 귀환 경로는 RF 디바이스(109a)를 우선적으로 가로질러 복귀하는 RF 전류로 이루어진다. 다른 측면에서, 귀환 RF 전류는 가장 짧은 귀환 경로를 기초로 하여 복수의 RF 디바이스(109a) 및 복수의 RF 디바이스(109b) 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 유동한다.
후처리 프로세스에서의 RF 귀환
증착 프로세스 후에, 기판(101)에 대해서 후처리 프로세스를 실행하는 것이 종종 바람직하다. 후처리 프로세스는 후처리 가스를 샤워헤드 조립체(103)로 유동시키는 단계와 챔버 내에서 플라즈마를 기판(101)의 상부에 타격하는 단계를 포함한다. 적절한 후처리 가스에는 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He), 암모니아(NH3), 수소(H2) 및 이들의 조합과 그 유도체들과 같은 불활성 가스가 포함된다. 일 실시예에서, 후처리 프로세스는 기판(101) 상의 잔류 정전 전하를 최소화하여 기판 지지부(104)의 상부 표면으로부터 기판(101)을 상승시키는 것을 돕기 위해서 불활성 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 포함한다. 불활성 가스의 플라즈마를 이용하는 것은 기판(101)을 기판 지지부(104)에 대해서 홀딩하는 작용을 하는 정전기력의 재분배를 돕고 그리고 기판(101)이 이송을 위하여 기판 지지부(104)로부터 멀리 이동될 수 있게 허용한다.
일 실시예에서, 후처리 프로세스 중의 RF 전류의 귀환 경로는 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격에 따라 달라질 수 있다. 거리(D)로 도시된 바와 같은 기판 지지부(104)와 샤워헤드 조립체(103) 사이의 간격은, 예를 들어, 약 200 밀 내지 약 5000 밀 또는 그 초과의, 프로세싱 위치와 세정 위치 사이의 소정 위치가 될 수 있다. 그에 따라, 샤워헤드 조립체(103)에 대한 기판 지지부(104)의 후처리 위치는 제 1 위치 또는 낮은 위치(예를 들어, 약 1500 밀 내지 약 5000 밀)와 제 2 위치 또는 높은 위치(예를 들어, 200 밀 내지 약 1500 밀)를 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, RF 귀환 경로는 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두를 따라서 RF 전력 공급원(105)의 제 2 리드(123b)로 귀환하는 RF 전류를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 샤워헤드 조립체(103)에 대한 그리고/또는 챔버 본체(102)의 내측 표면(125)에 대한 기판 지지부(104)의 위치는 RF 귀환에 대한 가장 적은 저항의 경로를 제공한다. 일 측면에서, 귀환 RF 전류가 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 우선적으로 이동하게 야기하도록 하기 위해 복수의 RF 디바이스(109a 및 109b)들 중 하나 또는 양자 모두의 전기적인 성질이 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)의 높이는 복수의 RF 디바이스(109a)를 가로지르는 우선적인 RF 귀환 경로를 제공하는 조건을 발생시킨다. RF 디바이스(109a)를 가로지르는 우선적인 유동은 복수의 RF 디바이스(109b)가 기판 지지부(104) 및 챔버 본체(102)에 연결되고 전기적으로 소통하는 경우에도 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 귀환 RF 전류는 기판 지지부(104)의 위치를 기초로 RF 디바이스(109a)에 대하여 RF 디바이스(109b)를 가로질러 우선적으로 유동할 수 있다. RF 디바이스(109b)를 가로지르는 우선적인 유동은 복수의 RF 디바이스(109a)가 기판 지지부(104) 및 챔버 본체(102)에 연결되고 그리고 전기적으로 소통될 때에도 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부(104)가 제 1 또는 더 낮은 위치에 있을 때 RF 디바이스(109a)가 측벽(117b) 및 기판 지지부(104) 중 하나로부터 분리된다. 이러한 실시예에서, RF 전류에 대한 유일한 귀환 경로는 RF 디바이스(109b)를 가로지르는 것이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 지지부(104)가 제 2 또는 더 높은 위치에 있을 때 RF 전류에 대해서 개방되도록 또는 상이한 전기적 성질을 가지도록 RF 디바이스(109b)가 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, RF 귀환 경로는 RF 디바이스(109a)를 우선적으로 가로질러 복귀하는 RF 전류로 이루어진다. 다른 측면에서, 귀환 RF 전류는 가장 짧은 귀환 경로를 기초로 하여 복수의 RF 디바이스(109a) 및 복수의 RF 디바이스(109b) 중 하나 또는 양자 모두를 가로질러 유동한다.
도 2a는 가요성 케이블, 시트 물질 또는 스트랩(200)으로 구성된 RF 디바이스(109b)의 하나의 실시예를 도시한 단면도이다. 스트랩(200)의 제 1 단부(238)는 연결 조립체(230)에 의해서 기판 지지부(104)에 전기적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 연결 조립체(230)는 기판 지지부(104)의 더 낮은 측부(240)에 연결된다. RF 디바이스(109b)의 제 2 단부(239)는 연결 조립체(229)에 의해서 챔버 하부(117a)에 전기적으로 커플링된다. RF 디바이스(109b)는, 예를 들어, 스크류, 클램프 또는 기판 지지부(104), RF 디바이스(109b) 및 챔버 하부(117a) 사이의 전기적 연결을 유지하는 다른 방법과 같은 체결구(235, 236)와 같은 다른 기구에 의해서 기판 지지부(104) 및 챔버 하부(117a)에 커플링될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 연결 조립체(230)는 성형된 클램프(232) 및 하나 또는 둘 이상의 체결구(235)를 포함한다. 또한, 연결 조립체(229)는 성형된 클램프(231) 및 하나 또는 둘 이상의 체결구(236)를 포함한다.
각각의 연결 조립체(229, 230)는 프로세싱 및 세정 화학물질에 대해서 내성을 가지는 낮은 임피던스의 전도성 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 연결 조립체(229, 230)는 알루미늄을 포함한다. 그 대신에, 물질이 티타늄, 니켈, 스테인리스 스틸, 이들의 합금 또는 조합, 또는 기타 적합한 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 연결 조립체(229, 230)를 위한 물질이 HASTELLOY® 물질 또는 HAYNES® 242® 물질과 같은 니켈-몰리브덴-크롬 합금을 포함할 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 스트랩(200)의 입면도를 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 스트랩(200)은 굽혀졌을 때 상당한 복원력(예를 들어, 스프링력)을 나타내지 않는 가요성의 편평한 전도성 밴드이다. 일 실시예에서, 스트랩(200)은 프로세싱 및 세정 화학물질에 대해서 내성을 가지는 가요성의, 낮은 임피던스의 전도성 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 스트랩(200)은 알루미늄을 포함한다. 그 대신에, 스트랩(200)은 알루미늄 또는 전도성 금속 외장 또는 코팅으로 코팅되거나, 랩핑되거나(wrapped) 또는 크래딩된(clad) 티타늄, 니켈, 스테인리스 스틸, 베릴륨 구리, 이들의 합금 또는 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스트랩(200)은 니켈-몰리브덴-크롬(Ni-Mo-Cr) 합금, 예를 들어, HASTELLOY® 물질 또는 HAYNES® 242® 물질을 포함한다. Ni-Mo-Cr 합금 물질은 알루미늄 또는 전도성 금속 외장 또는 코팅으로 코팅되거나, 랩핑되거나 또는 크래딩될 수 있다.
일 실시예에서, 스트랩(200)의 제 1 단부(238)가 장착 슬롯(233)을 구비하고, 제 2 단부(239)는 장착 슬롯(234)을 구비한다. 일 실시예에서, 스트랩(200)은, 도 1a-1b에 도시된 승강 핀(110a-110d)의 샤프트와 같은 승강 핀 샤프트에 대한 공차를 돕도록 그리고/또는 스트랩(200)의 가요성을 높이도록 구성된 중앙 슬롯(237)을 구비한다. 일 측면에서, 중앙 슬롯(237)은 RF 디바이스(109b)가 승강 핀에 근접하였을 때 스트랩(200)의 벤딩을 돕도록 승강 핀 샤프트의 직경 보다 큰 크기를 갖는다.
도 3a는 가요성 케이블, 시트 물질 또는 스트랩(300)으로 구성된 RF 디바이스(109a)의 하나의 실시예를 도시한 단면도이다. 일 실시예에서, 도 3a에 도시된 RF 디바이스(109a)를 챔버 본체(102) 내에서 사용하여, 측벽(117b)이 편평하거나 연속적이고 그리고 기판 이송 포트를 포함하지 않는 경우에 챔버의 부분들 내의 기판 지지부(104)와 측벽(117b) 사이의 전기 전도성 경로를 제공할 수 있다. RF 디바이스(109a)의 각각의 단부는 도 2a의 연결 조립체(229, 230)와 유사하게 구성된 연결 조립체(329, 330)를 포함한다. 체결구(335 및 336)는 RF 디바이스(109a)를 기판 지지부(104) 및 챔버 본체의 측벽(117b)에 각각 커플링한다. 일반적으로, 스트랩(300)은 굽혀졌을 때 상당한 복원력(예를 들어, 스프링력)을 나타내지 않는 가요성의 편평한 전도성 밴드이다. 일 실시예에서, RF 디바이스(109a)는 프로세싱 및 세정 화학물질에 대해서 내성을 가지는 가요성의, 낮은 임피던스의 전도성 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 스트랩(300)은 알루미늄을 포함한다. 그 대신에, 스트랩(300)은 알루미늄 또는 전도성 금속 외장 또는 코팅으로 코팅되거나, 랩핑되거나 또는 크래딩된 티타늄, 니켈, 스테인리스 스틸, 베릴륨 구리, 이들의 합금 또는 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 스트랩(300)은 니켈-몰리브덴-크롬(Ni-Mo-Cr) 합금, 예를 들어, HASTELLOY® 물질 또는 HAYNES® 242® 물질을 포함한다. Ni-Mo-Cr 합금 물질은 알루미늄 또는 전도성 금속 외장 또는 코팅으로 코팅되거나, 랩핑되거나 또는 크래딩될 수 있다.
이러한 실시예에서, 기판 지지부(104)의 위치는 상승된 위치가 되며, 이는 프로세싱 위치가 될 수 있다. 기판 지지부(104)의 상승된 위치는 기판 지지부(104)를 챔버 하부(117a)로부터 멀리 이격시키며, 이는 RF 디바이스(109b)를 연신, 직선화 또는 연장(elongate)시킨다. 일 실시예에서, RF 전류에 대한 낮은 저항의 경로는 RF 디바이스(109b)의 연장된 배향(elongated orientation)에 의해서 제공되는 보다 큰 거리 및/또는 저항을 기초로 RF 디바이스(109a)를 따를 수 있다. 하나의 예에서, 귀환 RF 전류가 RF 디바이스(109b) 대신에 RF 디바이스(109a)를 따라서 우선적으로 이동할 수 있도록, 귀환 RF 전류에 대한 낮은 저항의 경로는 화살표 방향을 따를 수 있다. 다른 실시예에서, 귀환 RF 전류의 적어도 일 부분이 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 양자 모두를 따라서 이동될 수 있다.
도 3b는 도 3a의 RF 디바이스(109a 및 109b)를 도시한 단면도이다. 이러한 실시예에서, 기판 지지부(104)가 낮은 위치에 있으며, 이는 이송 위치 또는 세정 위치가 될 수 있다. 기판 지지부(104)의 낮은 위치로 인해서, 기판 지지부(104)가 챔버 하부(117a)에 근접하게 되고, 그리고 RF 디바이스(109a)가 연신, 직선화 또는 연장된다. 일 실시예에서, RF 전류에 대한 적은 저항의 경로는 RF 디바이스(109a)의 연장된 배향에 의해서 제공되는 보다 큰 거리 및/또는 저항을 기초로 RF 디바이스(109b)를 따를 수 있다. 하나의 예에서, 귀환 RF 전류가 RF 디바이스(109a) 대신에 RF 디바이스(109b)를 따라서 우선적으로 이동되도록, 귀환 RF 전류에 대한 낮은 저항의 경로가 화살표 방향을 따를 수 있다. 다른 실시예에서, 귀환 RF 전류의 적어도 일 부분이 RF 디바이스(109a 및 109b) 중 하나 또는 양자 모두를 따라서 이동될 수 있다.
도 4는 플라즈마 프로세싱 시스템(400)의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 시스템(400)의 부분들은 도 1a 및 1b에 도시된 플라즈마 프로세싱 시스템(100)과 유사하고 그리고 간명함을 위해서 반복 설명하지 않는다. 이러한 실시예에서, 기판 지지부(104)가 이송 위치에서 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 측벽(117b) 중 적어도 하나는 로봇 또는 엔드 이펙터(end effector)(도시하지 않음)와 같은 공장 이송 디바이스 상에서 유지되는 기판(101)이 통과할 수 있게 허용하는 크기를 가지는 기판 이송 포트(412)를 포함한다. 이송 포트(412)는 슬릿 밸브로서 구성될 수 있고 그리고 기판 이송 중에 이송 포트(412)를 개방하고 그리고 폐쇄되었을 때 프로세싱 부피(111)를 밀봉하도록 적응된 밀봉가능 도어(410)를 포함한다. 기판(101)이 엔드 이펙터(도시하지 않음)로부터 포트(412)를 통해서 수용될 때 그리고 기판이 엔드 이펙터에 의해서 수용될 준비가 되었을 때 기판(101)을 지지하기 위해서 하나 또는 둘 이상의 승강 핀(110a-110d)이 기판 지지부(104)를 통해서 연장한다.
측벽 영역(405)이 이송 포트(412)에 인접하여 도시되어 있다. 이송 포트(412)가 챔버 본체(102)의 측벽(117b)의 다른 부분에는 존재하지 않는 측벽(117b)의 내측 표면(125)에 형성된 통로 또는 빈 공간을 포함하기 때문에, 측벽 영역(405)은 측벽(117b)의 다른 부분들과 상이하게 된다. 예를 들어, 만약 챔버 본체가 직사각형이라면, 측벽(117b)들 중 3개는 편평하고 그리고/또는 실질적으로 평면형이고 연속적인 내측 표면(125)을 포함하는 한편, 4번째 측벽(117b)은 이송 포트(412)를 형성하는 통로로 인해서 비-편평형인 그리고/또는 비-연속적인 측벽 영역(405)을 포함한다. 3개의 측벽의 내측 표면(125)과 측벽 영역(405)의 내측 표면 사이의 차이는 적절하지 못한 RF 귀환 패턴을 생성한다. 하나의 예에서, 챔버로 인가되는 RF 전력은 프로세싱 부피(111) 내에서 대칭적으로 이동하지 않는다. 일 측면에서, 이송 포트(412)의 존재는 공간을 제공하고, 그러한 공간에서는 RF 전류가 집중될 수 없거나 또는 최소화되는데 이는 이송 포트(412)를 형성하는 통로 또는 공간이 RF 전류를 전도하지 않기 때문이다. 이는 포트(412)에서 또는 그에 인접하여 불균일한 플라즈마를 초래하고 그리고 기판(101)의 다른 부분에 대비하여 이송 포트(412)에 위치하는 또는 그에 인접한 영역에서 기판(101) 상에 불균일한 증착을 초래한다. RF 귀환을 최적화하기 위해서 그리고/또는 측벽 영역(405) 내에서의 아아크 발생을 방지하기 위해서 서로 다른 측벽들은 서로 다른 RF 귀환 계획을 필요로 한다. 일 실시예에서, 이송 포트(412)를 포함하지 않는 측벽(117b)들 중 3개는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은 스트랩(300)을 이용하는 RF 디바이스(109a)를 포함할 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 승강 핀(110a-110d)과 이송 포트(412) 사이의 기판 이송을 위한 장애물이 없는(clear) 접근로를 제공하기 위해서, 이송 포트(412)에 인접한 기판 지지부(104) 측부 상의 RF 디바이스(109a)는 기판 지지부(104)와 함께 이동하도록 적응된다.
이러한 실시예에서, RF 디바이스(109a)의 적어도 일부가 복수의 압축가능한 콘택(contact) 부재(415)로서 도시되어 있다. 압축가능한 콘택 부재(415)는 기판 지지부(104)에 직접적으로 또는 브래킷(452)에 의해서 커플링될 수 있다. 그에 따라, 압축가능한 콘택 부재(415)는 기판 지지부(104)와 함께 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 콘택 부재(415)의 각각은 챔버 본체(102)의 측벽(117b)에 커플링된 연장형 부재(458) 또는 하나 또는 둘 이상의 플레이트와 접촉하도록 적응된 콘택 부분(456)을 포함한다. 일 측면에서, 각각의 연장형 부재(458)는 챔버 본체(102)의 내측 표면(125)으로부터 연장하는 복수의 불연속적인(discrete) 플레이트들을 포함한다. 일 실시예에서, 콘택 부분(456) 및 연장형 부재(458)는 전도성 물질을 포함하고 그리고 전기 전류를 위한 경로를 제공하도록 이용된다. 각각의 압축가능한 콘택 부재(415)는 또한 기판 지지부(104)의 높이를 기초로 하여 콘택 부분(456)과 각각의 연장형 부재(458) 사이의 접촉에 응답하여 압축(compress) 및 팽창 또는 압축해제(decompress)하도록 적응된 탄성 부분(454)을 포함한다. 일 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 시스템(400)은 프로세싱 동안에 기판 지지부(104)의 기판 수용 표면 및 기판(101)의 둘레의 적어도 일부를 둘러싸도록 적응된 쉐도우 프레임(shadow frame; 460)을 포함한다. 기판 지지부(104)가 도시된 바와 같이 이송 위치에 있을 때, 쉐도우 프레임(460)은 연장형 부재(458)의 상부 표면 상에 놓일 수 있다.
도 5는 프로세싱 위치에서의 기판(101)을 도시한 도 4의 프로세싱 시스템(400)을 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 엔드 이펙터(도시하지 않음)가 기판(101)을 승강 핀(110a-110d) 상에 위치시킨 후에, 엔드 이펙터는 프로세싱 부피(111)로부터 후퇴되고 그리고 도어(410)가 폐쇄되어 이송 포트(412)를 밀봉할 수 있다. 이어서, 기판 지지부(104)가 프로세싱 위치에 도달할 때까지, 승강 핀(110a-110d)이 정지 상태로 유지되는 동안 기판 지지부(104)가 상승한다. 기판 지지부(104)가 프로세싱 위치로 이동하는 동안에, 기판 지지부(104)는 승강 핀(110a-110d)에 의해서 지지되는 기판(101)과 접촉하게 된다. 기판(101)은 기판 지지부(104)와 중심 대 엣지(center to edge) 방식으로 접촉하기 시작하는데, 이는 기판(101)이 처져(sagging) 있기 때문이다. 승강 핀(110a-110d)에 의해서 지지되는 기판(101)이 기판 지지부(104)에 의해서 지지되는 위치까지 기판 지지부(104)가 상승될 때까지, 승강 핀(110a-110d)이 정지 상태로 유지되는 동안에 기판 지지부(104)가 상승한다.
기판 지지부(104)를 상승시킴으로써, 기판 수용 표면 상의 기판(101)을 실질적으로 편평한 배향 상태로 배치하기 위해서 승강 핀(110a-110d)이 기판 지지부(104)의 기판 수용 표면에 대해서 낮아진다. 쉐도우 프레임(460)이 이용되는 실시예에서, 쉐도우 프레임(460)을 휴지(resting) 위치로부터 상승시켜 기판(101) 및/또는 기판 지지부(104)를 둘러싸기 위해서, 쉐도우 프레임(460)이 기판(101) 및/또는 기판 지지부(104)에 의해서 접촉된다. 기판(101)이 기판 지지부(104)와 접촉한 후에 일부 위치에서, 전술한 전처리 프로세스가 기판(101) 상에서 실시될 수 있다. 또한, 기판 지지부(104)의 상승은 RF 디바이스(109a)의 콘택 부분(456)과 연장형 부재(458) 사이의 접촉을 제공한다. 그에 따라, 이러한 실시예에서, RF 전류 귀환이 RF 디바이스(109a 및/또는 109b)에 의해서 촉진될 수 있다.
도 6은 RF 디바이스(109a)를 배치하는 하나의 실시예를 도시하기 위해서 도 5의 선 6-6을 따라 취한 챔버 본체(102)를 도시한 상면도이다. 챔버 본체(102)는 내부에 배치된 기판 지지부(104)와 함께 도시되어 있고 그리고 RF 디바이스(109a)는 기판 지지부(104)와 챔버 본체(102)의 내측 표면 사이의 공간 내에 배치된다. 콘택 부분(456)은 인가된 RF 전력을 위한 RF 귀환 경로를 제공하기 위해서 연장형 부재(458)(점선으로 4개가 도시됨)와 접촉하도록 적응된다. 플라즈마 균일도를 가능하게 하기 위해서 그리고 기판(101)(점선으로 도시됨) 상에서의 증착 균일도를 개선하기 위해서 RF 귀환 경로의 대칭성을 제공하도록 RF 디바이스(109a)의 간격 및 집중도(concentration)가 구성된다.
일 실시예에서, RF 디바이스(109a)의 간격 및 집중도는 이송 포트(412)에 의해서 형성된 통로와 같은 챔버 구성의 변화를 고려하기 위해서 인가 RF 전력에 대해서 대칭적인 발현(appearance)을 제공하도록 적응된다. 간격 또는 집중도는 챔버가 물리적으로 그리고/또는 전기적으로 대칭적이 아닐 수 있는 경우에도 인가된 RF 전력이 프로세싱 부피(111) 내에서 대칭적으로 이동할 수 있게 허용한다. 일 측면에서, RF 디바이스(109a)들 및 연장형 부재(458)의 각각은, 원하는 위치에서 기판 지지부(104)에 커플링될 수 있고 그리고, 필요한 경우에, 존재 위치로부터 이동 또는 제거될 수 있는 개별적인 유닛 또는 모듈형 유닛으로서 적응될 수 있다. 모듈형 적용은 필요에 따라 RF 디바이스(109a)를 부가, 제거, 또는 재배치함으로써 RF 귀환 경로가 튜닝(tuned)되도록 허용한다. 일 실시예에서, RF 디바이스(109a)는 기판 지지부(104)의 둘레 주위로 실질적으로 균일하게 이격된다. 다른 실시예에서, 필요에 따라, RF 디바이스(109a)가 기판 지지부(104)의 상이한 위치로부터 제거되거나 또는 부가될 수 있다.
도 7a 및 7b는 각각 압축가능한 콘택 부재(415)로서 도시된 RF 디바이스(109a)의 하나의 실시예에 대한 등축도 및 측면도이다. 이러한 실시예에서, 압축가능한 콘택 부재(415)는 브라켓(452)(점선으로 도시됨)에 커플링될 수 있는 베이스(705)에 장착된다. 다른 실시예에서, 콘택 부재(415)가 브라켓(452)의 일부분으로 통합될 수 있다. 브라켓(452)은 결국 기판 지지부(104)(도시하지 않음)에 커플링될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 베이스(705)는 제 1 샤프트(707)를 수용하도록 적응된 개구부(706)를 포함한다. 제 1 샤프트(707)가 개구부(706)를 통해서 이동가능하게 배치되어 베이스(705)와 제 1 샤프트(707) 사이의 상대적인 운동을 제공한다. 제 1 샤프트(707)가 스프링 형태(spring form; 710B) 내부에 수용되는 제 2 샤프트(709)에 커플링된다. 칼라(collar; 713)가 제 2 샤프트(709)에 커플링되어 스프링 형태(710B)를 위한 베이스를 제공한다. 일 실시예에서, 제 1 샤프트(707)가 도 7b에서 '750'으로 도시된 이송 거리 내의 임의 위치로 이동가능하다. 이송 거리(705)는, 기판 지지부(104)와 챔버 본체(102) 사이에서 전기적 콘택 또는 접지 전위를 유지하면서 기판 지지부(104)가 다양한 프로세스 중에 조정될 수 있는 거리 범위에 상응한다.
압축가능한 콘택 부재(415)는 본 실시예에서 스프링 형태(710A 및 710B)로서 도시된 적어도 하나의 탄성 부분을 포함한다. 스프링 형태(710A 및 710B)는 압축가능한 콘택 부재(415)에 탄성으로 제공하는 한편, 스프링 형태(710A)는 전기 전류를 위한 전도성 경로를 부가적으로 제공한다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710B)는, 스프링 형태(710B)를 하우징하고 그리고 베이스(705)와의 커플링을 위한 장착 인터페이스를 제공하는 장착 부분(714)을 구비하는 튜브형 부재(712)에 커플링된다.
압축가능한 콘택 부재(415)는 제 1 샤프트(707)의 헤드 부분(716)에 커플링된 콘택 패드(715)를 포함한다. 스프링 형태(710A)의 제 1 단부가 콘택 패드(715)에 커플링되고 전기적으로 소통되며, 일 실시예에서, 헤드 부분(716)과 콘택 패드(715) 사이에서 샌드위치된다. 콘택 패드(715)를 헤드 부분(716)에 커플링하기 위해 볼트 및 스크류와 같은 체결구가 이용될 수 있다. 스프링 형태(710A)의 제 2 단부가 콘택 패드 캡(717)에 의해서 베이스(705)에 커플링되고 전기적으로 소통하며, 일 실시예에서, 상기 콘택 패드 캡(717)이 스프링 형태(710A)를 베이스(705)에 대해서 샌드위치시킨다. 베이스(705)에 대해서 콘택 패드 캡(717)을 커플링하기 위해 볼트 또는 스크류와 같은 체결구가 이용될 수 있다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 스프링 형태(710A 및 710B)가 전기 전류를 이송 또는 전도하는 성질을 가지는 복합 물질 또는 전도성 물질로 제조된 가요성 물질일 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 물질은 시트 금속 또는 호일과 같은 시트 물질, 케이블 또는 와이어, 및 이들의 조합, 또는 다른 전도성 탄성 부재나 전도성 물질일 수 있다. 스프링 형태(710A 및 710B)는 본원 명세서에서 설명하는 바와 같이 플라즈마 프로세싱 시스템(100 및 400) 내의 프로세싱 분위기에 노출될 수 있고, 그리고 가요성 물질들은 프로세싱 분위기 내에서 접하는 극한 상황들에서 견딜 수 있고 그리고 운용될 수 있도록 선택된다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710A 및 710B)를 위한 가요성 물질은 프로세싱 조건 중에 기계적 무결성(integrity) 및/또는 스프링 특성과 같은 가요성 특성을 실질적으로 유지하는 금속 또는 금속 합금일 수 있다. 일 측면에서, 스프링 형태(710A 및 710B)를 위한 제 1 또는 코어 가요성 물질은, 가요성 물질이 200 ℃ 초과의 온도, 예를 들어 약 250 ℃ 초과 내지 약 300 ℃의 온도에 도달할 때, 가요성 성질을 실질적으로 유지하는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 일 실시예에서, 200 ℃ 초과의 온도에서 또는 300 ℃ 이하의 온도에서 유지되는 제 1 또는 코어 물질의 가요성 성질은 주위 온도에서의 코어 물질의 가요성 특성과 실질적으로 유사하다.
일부 실시예에서, 가요성 물질은 편평한 스프링, 코일 스프링, 압축 스프링의 형태 또는 다른 가요성 스프링 디바이스나 스프링 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710A 및 710B)는 추가적으로 전도성 물질로 코팅되거나, 랩핑되거나 또는 크래딩될 수 있는 금속 물질 또는 금속 합금을 포함한다. 금속 및 금속 합금의 예에는, 니켈, 스테인리스 스틸, 티타늄, MONEL® 물질, HASTELLOY® 물질, HAYNES® 합금, 예를 들어 HAYNES® 242® 물질, 베릴륨 구리, 또는 다른 전도성 탄성 물질들이 포함된다. 코팅, 랩핑 또는 크래딩을 위한 전도성 물질의 예에는, 알루미늄, 양극처리된 알루미늄, 또는 다른 코팅, 필름 또는 시트 물질이 포함된다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710A)는 알루미늄 물질로 랩핑되거나 또는 커버링된 니켈 또는 티타늄 합금 시트 물질을 포함한다. 다른 실시예에서, 스프링 형태(710A)는 Ni-Mo-Cr 합금, 예를 들어, HASTELLOY® 물질 또는 HAYNES® 242® 물질을 포함한다. Ni-Mo-Cr 합금 물질은 알루미늄 또는 전도성 금속 외장 또는 코팅으로 코팅, 랩핑 또는 크래딩될 수 있다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710B)는 MONEL® 400 물질을 포함하는 한편, 스프링 형태(710A)는 알루미늄 호일로 랩핑된 HAYNES® 242® 물질을 포함한다.
베이스(705), 패드(715), 캡(717), 제 1 샤프트(707) 및 튜브형 부재(712)가 전도성 물질로 제조될 수 있고 그리고 추가적으로 전도성 물질로 코팅되거나 랩핑될 수 있다. 전도성 물질의 예에는, 알루미늄, 양극처리된 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인리스 스틸, 이들의 합금 또는 이들의 조합이 포함된다. 일 실시예에서, 패드(715), 캡(717), 제 1 샤프트(707) 및 튜브형 부재(712)는 알루미늄과 같은 전도성 물질로 코팅, 랩핑 또는 크래딩되고, 그리고 양극처리된 알루미늄 물질 또는 전도성 물질, 예를 들어, 니켈, 티타늄, 스테인리스 스틸, 이들의 합금 또는 이들의 조합으로 제조된다.
도 7c는 도 7b의 스프링 형태(710A)의 일부를 단면으로 도시한 확대도이다. 일 실시예에서, 스프링 형태(710A)는 제 1 또는 코어 물질(770) 및 제 2 물질 또는 외측 물질(775)을 포함한다. 일 실시예에서, 코어 물질(770) 및 외측 물질(775)은 프로세스 화학물질 및 프로세스 분위기에 대해서 내성을 가지는 전도성 물질과 같은 동일 물질을 포함한다. 예를 들어, 코어 물질(770) 및 외측 물질(775)이 알루미늄을 포함할 수 있다. 알루미늄 물질은 프로세스 화학물질에 대해서 우수한 내성을 가지는 전도성 외측 커버링을 제공한다. 그러나, 알루미늄 물질의 물리적 및/또는 기계적 특성은 높은 온도에서 그리고/또는 반복된 압축 및 압축해제 상태에서 저하될 수 있다. 하나의 예에서, 알루미늄은 온도 증가에 따라 감소되는 인장 강도 및 탄성 계수(영률)와 같은 특성을 포함한다. 추가적으로, 알루미늄의 항복 강도는 약 205 ℃ 보다 높은 온도에서 크게 감소될 것이고 그리고 더 높은 온도에서 더 큰 범위로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 약 200 ℃의 온도 또는 그 초과의 온도에서 알루미늄의 극한(ultimate) 인장 강도 값은 주위 온도에서의 알루미늄의 극한 인장 강도 값 보다 약 40% 내지 60% 적다. 그에 따라, 알루미늄이 스프링 형태(710A)에 대해서 이용될 수 있지만, 반복적인 사이클링(압축 및 압축해제) 및/또는 높은 온도로 인해서 연성이 감소될 수 있고 그리고 스프링 형태(710A)에서 결함을 초래할 수 있다.
다른 실시예에서, 코어 물질(770)이 외측 물질(775)과 상이하고 그리고 외측 물질(775)이 코어 물질(770)에 의해서 지지된다. 일 실시예에서, 코어 물질(770)은 높은 온도에서 물리적 및/또는 기계적 특성을 유지하는 물질을 포함하는 한편, 외측 물질(775)의 물리적 및/또는 기계적 특성은 높은 온도에서 감소될 수 있다. 일 측면에서, 약 200 ℃ 초과의 온도에서 유지되는 코어 물질(770)의 가요성 및/또는 연성 특성은 주위 온도에서의 코어 물질(770)의 가요성 및/또는 연성 특성과 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 외측 물질(775)은 알루미늄일 수 있는 한편, 코어 물질(770)은 금속 합금일 수 있다. 일 실시예에서, 코어 물질(770)이 약 200 ℃의 온도 또는 그보다 높은 온도에 도달하였을 때처럼 코어 물질(770)은 실질적으로 주위 온도 또는 상온(예를 들어, 약 25 ℃)에서와 실질적으로 동일한 특성을 가진다. 일 측면에서, 코어 물질(770)은 상온에서 약 1250 MPa 내지 약 1290 MPa의 극한 인장 강도를 가지고 그리고 약 425 ℃에서 약 1050 MPa 내지 약 1100 MPa의 극한 인장 강도를 가진다. 그에 따라, 코어 물질(770)의 극한 인장 강도는 상온과 약 200 ℃의 온도 사이에서 실질적으로 변화되지 않으며, 그에 따라 코어 물질(770)은 높은 온도에서도 기계적 무결성을 유지한다. 일 실시예에서, 약 200 ℃에서, 코어 물질(770)은 실질적으로 주위 온도에서 지닌 물리적 및/또는 기계적 성질의 85%를 유지한다. 다른 실시예에서, 약 200 ℃에서, 코어 물질(770)은 실질적으로 주위 온도에서 지닌 물리적 및/또는 기계적 성질의 약 95%와 같이 90% 또는 그 초과를 유지한다.
코어 물질(770)은 약 200 ℃ 초과의 온도에서 알루미늄 외측 물질(775) 보다 우수한 물리적 및/또는 기계적 성질을 제공한다. 일 측면에서, 코어 물질(770) 및 외측 물질(775)이 서로 상이한데, 이는 높은 온도 및/또는 반복되는 압축 및 압축해제으로 인해서 외측 물질(775)이 코어 물질(770) 보다 더 짧은 시간 기간에 피로 한계에 도달할 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 코어 물질(770)은 Ni-Mo-Cr 합금, 예를 들어, HASTELLOY® 물질 또는 HAYNES® 242® 물질로 제조된다. Ni-Mo-Cr 합금은 200 ℃ 초과의 온도에서, 특히 약 205 ℃ 보다 높은 온도에서, 예를 들어 약 210 ℃ 내지 약 300 ℃에서, 우수한 연성 및 항복 강도를 갖는다. 이들 상승된 온도에서, 솔리드(solid) 알루미늄 스프링 형태(710A)는 연성 감소를 격을 수 있다. 그러나, 외측 물질(775)(알루미늄)은 코어 물질(770)에 커플링된 코팅 또는 호일 형태일 수 있고 그리고 외측 물질(775)의 약화(weakening)는 코어 물질(770)의 기계적 안정성에 전혀 영향을 미치지 않는다. 그에 따라, 스프링 형태(710A)는 높은 온도에서도 탄성적이 되고 그리고 스프링 형태(710A)의 기계적 무결성을 유지한다. 비록 Ni-Mo-Cr 합금 물질이, 특히 불소-함유 분위기에서, 우수한 내식 특성을 가지지만, 외측 물질(775)이 프로세싱 부피(111) 내의 플라즈마 및/또는 가스들로부터 코어 물질(770)을 보호할 수 있다.
도 8a는 챔버 본체(102)의 내부로부터 보여지는 것을 도시한 것으로서, 복수의 압축가능한 콘택 부재(415)에 대한 커플링 배열의 일 실시예를 도시한 등축 단면도이다. 콘택 패드(715)(본 도면에는 도시되지 않음)가 측벽(117b)의 내측 표면(125)으로부터 연장하는 연장형 부재(458)와 접촉하도록 기판 지지부(104)가 상승된 위치에 있는 상태에서 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 압축가능한 콘택 부재(415)가 개별적인 브라켓(452)에 커플링된다. 각각의 브라켓(452)은 기판 지지부(104)에 커플링된다. 브라켓(452)들은 이송 포트(412)에 인접한 RF 귀환 경로를 튜닝하기 위해서 원하는 바에 따라 부가되거나 제거될 수 있다.
도 8b는 도 8a의 챔버 본체(102)의 일부분의 평면도이다. 콘택 패드(715)의 일부가 연장형 부재(458)의 아래쪽에 도시되어 있다. 압축가능한 콘택 부재(415)가 기판 지지부(104)와 챔버 본체(102)의 측부 사이에서 접근가능하다는 것이 주목된다. 그에 따라, 기판 지지부(104)가 이송 포트(412) 아래의 위치로 하강되었을 때, 사용자에 의해 유지보수, 검사, 교체 또는 제거를 위해서 이송 포트(412)를 통해서 기판 지지부(104) 위쪽의 위치로부터 챔버 본체(102) 내의 압축가능한 콘택 부재(415)로 접근할 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 베이스(705)를 브라켓(452)에 커플링하는 2개의 체결구(780)를 제거하여 베이스(705)를 브라켓(452)으로부터 떼어낼 수 있다. 그에 따라, 압축가능한 콘택 부재(415)가 2개의 체결구(780)의 부착 또는 제거에 의해서 각각 용이하게 제거되거나 교체될 수 있다.
도 9a는 브라켓(452)에 커플링된 압축가능한 콘택 부재(900)의 다른 실시예의 등축도이다. 이러한 실시예에서, 브라켓(452)은 기판 지지부(104)에 커플링된 바아(bar)로서 구성된다. 이러한 실시예에서, 3개의 스프링 형태(910A-910C)를 제외하고, 압축가능한 콘택 부재(900)는 도 8a-8b에 도시된 압축가능한 콘택 부재(415)와 유사하다. 스프링 형태(910A, 910B)는 전기 전류를 전도하는 또는 이송하는 특성을 가지는 물질로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 스프링 형태(910A-910C)가 도 8a-8b에 도시된 스프링 형태(710A, 710B)와 동일한 물질로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 스프링 형태(910A, 910B)는 2개의 단부(905A, 905B)를 가지는 하나의 평판형 스프링 또는 연속적인 단일 시트 물질일 수 있다. 그 대신에, 스프링 형태(910A, 910B)가 콘택 패드(715)에서 각각의 단부에 커플링된 2개의 평판형 스프링 또는 2개의 분리되고 불연속적인 시트 물질의 피스(piece)일 수 있다. 이러한 실시예에서, 튜브형 부재(712) 내에 배치된 제 2 샤프트(709)에 커플링된 칼라(713)가 도시되어 있다. 칼라(713)는 알루미늄 또는 양극처리된 알루미늄과 같은 전도성 물질로 제조될 수 있다. 칼라(713)는 제 2 샤프트(709)에 고정되도록 적응된 세트 스크류를 위한 나사(threaded) 부분을 포함하거나 너트를 구비할 수 있다. 제 2 샤프트(709)는 스프링 형태(910C)가 그 위에 맞춰질 수 있도록 감소된 치수, 예를 들어 감소된 직경을 가질 수 있다.
도 9b는 도 9a에 도시된 압축가능한 콘택 부재(900)의 등축 분해도이다. 이러한 실시예에서, 스프링 형태(910D)는 단일의 연속적인 시트 물질 또는 단일의 평판형 스프링이다. 스프링 형태(910D)는 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명한 것과 동일한 물질로 제조될 수 있다.
도 9c 및 9d는 브라켓(452)에 일체화된 하나 또는 둘 이상의 베이스(705)를 포함하는 브라켓(452)의 일 실시예의 등축도이다. 이러한 실시예에서, 브라켓(452)은 기판 지지부(104)에 커플링된 긴(elongated) 바아로서 구성된다. 또한, 브라켓(452)은, 필요한 경우에, 압축가능한 콘택 부재들의 모듈성(modularity)을 강화하는 부가적인 압축가능한 콘택 부재(900)를 커플링하기 위해서 사용될 수 있는 빈(empty) 베이스(915)를 포함한다.
도 10a는 압축가능한 콘택 부재(1000)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 이러한 실시예에서, 압축가능한 콘택 부재(1000)는 포트(412)에 인접한 챔버 본체(102)의 내측 부분으로부터 보여진다. 챔버 본체(102)의 내부에서 볼 때, 포트(412)는 터널(1008)의 상부 부분(1004)과 하부 부분(1006)에 의해서 경계지어지는 측벽(1002)을 통해서 형성된 터널(1008)을 포함한다. 압축가능한 콘택 부재(1000)는 베이스(1005) 및 콘택 패드(715)에 커플링된 스프링 형태(1010A, 1010B)를 포함한다. 스프링 형태(910A, 910B)는 스프링 형태(810A 및 810B)를 참조하여 설명된 것과 동일한 물질로 제조될 수 있다. 스프링 형태(1010A, 1010B)는 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명된 것과 동일한 물질로 제조될 수 있다.
베이스(1005)가 브라켓(452) 및/또는 기판 지지부(104)에 커플링되고, 이들 양자는 명료함을 위해서 이 도면에서는 도시하지 않았다. 상승된 위치에서, 콘택 패드(715)는 챔버 본체(102)의 내부 측벽(1002)에 고정적으로 커플링된 연장형 부재(458)의 콘택 표면(1060)과 접촉하도록 적응된다. 압축가능한 콘택 부재(1000)가 기판 지지부에 커플링되고 그리고 이러한 도면에서 상승된 위치에서 도시됨에 따라, 기판 지지부는 압축가능한 콘택 부재(1000) 및 연장형 부재(458)의 부분들을 가리게 될 것이다. 기판 이송 작업을 위해서 기판 지지부가 하강되었을 때, 압축가능한 콘택 부재(1000)의 부분이 포트(412)에서의 이송 작업과 간섭하지 않도록 압축가능한 콘택 부재(1000)는 기판 지지부(104)와 함께 이동할 것이다.
도 10b는 압축가능한 콘택 부재(1000)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 압축가능한 콘택 부재(1000)는 도 10a의 도면과 유사하게 포트(412)에서 챔버 본체(102)의 내부 부분으로부터 도시된다. 압축가능한 콘택 부재(1000)는 베이스(1005) 및 콘택 패드(715)에 커플링된 스프링 형태(1010A, 1010B)를 포함한다. 베이스(1005)는 브래킷 및/또는 기판 지지부에 커플링되고, 그 양자는 도시되지 않았는데, 이는 기판 지지부가 존재하여 압축가능한 콘택 부재(1000)를 가릴 것이기 때문이다. 이러한 실시예에서, 스프링 형태(1010A, 1010B)는 이격 부재(1018)에 커플링된다. 스프링 형태(1010A, 1010B)는 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명된 것과 동일한 물질로 제조될 수 있다.
도 11a 및 11b는 기판 지지부(104)에 커플링된 도 10a의 압축가능한 콘택 부재(1000)의 다른 실시예를 도시한 챔버 본체(102)의 일부의 측단면도이다. 도 11a는 상승된 위치의 기판 지지부(104) 및 압축가능한 콘택 부재(1000)를 도시하며, 도 11b는 하강된 위치의 기판 지지부(104) 및 압축가능한 콘택 부재(1000)를 도시한다. 전술한 바와 같이, 기판 지지부(104)가 하강된 위치에 있을 때, 압축가능한 콘택 부재(1000)는 어떤 부분도 포트(412)와 간섭하지 않도록 위치된다.
도 12a는 압축가능한 콘택 부재(1200)의 다른 실시예의 등축 측면도이다. 콘택 부재(1200)는 단일 스프링 형태(1210)를 포함한다. 단일 스프링 형태(1210)는 물질의 연속적인 평판형 피스 형태가 될 수 있고 그리고 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명한 것과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 스프링 형태(1210)는 스프링 형태(1210)의 압축력을 높이기 위해서 적응된 하나 또는 둘 이상의 벤드(1215A-1215C)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 각 벤드(1215A-1215C)는 실질적인 거울 이미지에서 스프링 형태(1210)의 대향 측부 상의 대응 벤드를 포함한다. 하나의 실시예에서, 도 12a에 도시된 스프링 형태(1210)는 오메가 표시(Ω)와 유사한 형상을 가진다. 오메가-형상의 스프링 형태(1210)가 스프링 형태(1210)의 수명을 연장시킨다는 것을 발견하였다.
도 12b-12e는 도 12a에 도시된 접촉 부재(1200)와 함께 이용될 수 있는 스프링 형태(1210)의 여러 실시예들의 측면도이다. 각각의 스프링 형태(1210)는 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명한 것과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
도 13a 및 13b는 압축가능한 콘택 부재(1300)의 다른 실시예의 단면도이다. 콘택 부재(1300)는, 스프링 형태(710A)를 참조하여 설명한 것과 동일한 물질을 포함할 수 있고 그리고 도 12a-12e에 도시된 어떠한 형상도 가질 수 있는 스프링 형태(1310)를 포함한다. 콘택 부재(1300)는 스프링 형태(910C)을 포함하고 그리고 도 7a 및 7b에 묘사된 스프링 형태(710B)와 동일한 물질로 제조될 수 있다. 롤러 조립체(1305) 및 내측 튜브형 부재(1308)를 제외하고, 콘택 부재(1300)는 도 9a 및 9b에 도시된 콘택 부재의 구성과 유사한 구성을 포함한다. 내측 튜브형 부재(1308)는 도 13c에 도시된 것과 같은 제 2 샤프트(709)를 수용하도록 적응된다.
롤러 조립체(1305)는 각각의 샤프트(1325)에 의해서 하우징(1320)에 연결된 하나 또는 둘 이상의 롤러 또는 베어링(1315)을 포함한다. 각 베어링(1315)은 하우징(1320) 내에 형성된 공동(1330) 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 적응된다. 스프링 형태(1310)가 압축되거나 압축해제될 때 베어링(1315)의 적어도 일부가 튜브형 부재(712)의 내측 표면과 접촉하도록 적응된다. 하우징(1320)은 스프링 형태(910C)를 위한 정지부로서 구성되고 그리고 스프링 형태(910C)의 대향 측부에 대한 정지부로서 적응되는 더 낮은 하우징(1335)을 포함한다.
도 13c는 도 13a 및 13b에 도시된 콘택 부재(1300)의 분해 등축도이다. 명료함을 위하여, 스프링 형태(1310)는 이 도면에 도시하지 않았다. 이러한 실시예에서, 콘택 패드(715)가 알루미늄으로 제조되고 그리고 알루미늄으로 제조된 체결구(1345)에 의해서 스프링 장착부(1340)에 커플링된다. 일 실시예에서, 제 1 샤프트(707) 및 하우징(1320)이 일체형 부분으로 통합되고 그리고 알루미늄이나 세라믹 물질로 제조된다. 베어링(1315)은 알루미늄 또는 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 스프링 형태(910C)는 HASTELLOY® 물질로 제조될 수 있고 그리고 세라믹이나 알루미늄 물질로 제조될 수 있는 튜브형 부재(712)의 내측 직경 내에 수용된다. 내측 튜브 부재(1308)가 스프링 형태(910C)의 내측 직경과 제 2 샤프트(709)의 외측 직경 사이에 수용된다. 내측 튜브 부재(1308)는 세라믹 물질로 제조될 수 있고 그리고 입자 형성을 줄이도록 적응된다. 예를 들어, 만약 제 2 샤프트(709) 및 내측 튜브형 부재(1308) 모두가 세라믹 물질로 제조된다면, 세라믹 표면들 사이의 상호작용으로 인해서 입자 형성이 감소된다. 또한, 세라믹 물질을 이용하면 알루미늄 컴포넌트에 비해서 박마(galling)가 감소되고, 이는 수명을 연장하고 입자 형성을 감소시킨다.
도 14a 및 14b는 기판 지지부(104)에 커플링된 압축가능한 콘택 부재(1400)의 다른 실시예의 등축도이다. 도 14c는 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재(1400)의 측단면도이다. 콘택 부재(1400)는 도 7a 및 도 13a에 도시된 바와 같은 압축 스프링을 이용하지 않은 상태에서 콘택 부재(1400)를 위한 가요성을 제공하도록 구성된 스프링 형태(1410)를 포함한다. 스프링 형태(1410)는 스프링 형태(170A)를 참조하여 설명한 것과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
콘택 부재(1400)는 기판 지지부(104)의 하부(1425) 및/또는 측부(1420)에 대해서 체결 및/또는 매달릴 수 있도록(hang) 적응된 브라켓(1415)을 포함한다. 콘택 부재(1400)는 브라켓(1415)에 형성된 개구부(1428)에 의해서 적어도 부분적으로 수용되는 제 2 샤프트(709)를 포함한다. 제 2 샤프트(709) 및 브라켓(1415)의 구성은 스프링 형태(1410)가 완전히 연장되거나 압축해제되는 것을 방지하고 그리고 또한 스프링 형태(1410)에 예압(preload)을 인가한다. 콘택 부재(1400)는 스프링 형태(1410)에 커플링되도록 적응된 클램프(1430A, 1430B)를 포함한다. 또한, 콘택 부재(1400)는 제 2 샤프트(709)에 대한 안내부로서 구성될 수 있는 하나 또는 둘 이상의 부싱(1435)을 포함한다. 브라켓(1415) 및 클램프(1430A, 1430B)가 알루미늄으로 제조될 수 있는 한편, 제 2 샤프트(709) 및 부싱(1435)은 세라믹 물질로 제조될 수 있다.
도 14d는 압축된 위치에서 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재(1400)의 스프링 형태(1410)의 측단면도이다. 도 14e 및 14f는 스프링 형태(1410)의 설치 또는 제거를 나타낸 도 14a 및 14b에 도시된 콘택 부재(1400)와 등축도이다. 일 실시예에서, 스프링 형태(1410)는 압축되고 그리고 제 2 샤프트(709)가 브라켓(1415)으로부터 제거된다. 스프링 형태(1410)를 제 2 샤프트(709) 위로 홀딩하기 위하여, 스크류 또는 핀과 같은 체결구(1440)가 빗장 장치(keeper)로서 적응될 수 있고 그리고 제 2 샤프트(709)의 상부 부분 내로 삽입될 수 있다.
도 14g는 상승된 위치에서 기판 지지부(104)에 커플링된 도 14a 및 14b에 도시된 바와 같은 콘택 부재(1400)의 측단면도이다. 콘택 패드(715)는 이송 포트(412) 위쪽의 측벽(117b)의 내측 표면 상에 배치된 연장형 부재(458)와 접촉하는 것으로 도시되어 있다. 기판 지지부가 하강함에 따라, 콘택 부재(1400)는 기판 지지부와 함께 이동하고 그리고 이송 포트(412) 내부의 영역이 기판 이송을 위해서 깨끗이 비워진다(clear).
도 15는 플라즈마 프로세싱 시스템(1500)의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 챔버 본체(102)의 내부 측벽(1002)에 커플링된 복수의 압축가능한 콘택 부재(1505)를 제외하고, 프로세싱 시스템(1500)은 도 1 및 도 4에 도시된 프로세싱 시스템(100 및 400)과 실질적으로 유사하다. 압축가능한 콘택 부재(1505)는 전술한 바와 같은 압축가능한 콘택 부재(415, 900, 1000, 1200, 1300 또는 1400)과 유사하게 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 압축가능한 콘택 부재(1505)는 콘택 부분(1556) 및 탄성 부분(1554)을 포함하고, 이들 콘택 부분(1556) 및 탄성 부분(1554)은 전술한 탄성 부분(454) 및 콘택 부분(456)의 실시예와 실질적으로 유사하다. 압축가능한 콘택 부재(1505)는 챔버 본체(102)의 내부에 배치된 연장형 부재(458)에 커플링된다. 쉐도우 프레임(460)이 사용될 수 있는 실시예에서, 쉐도우 프레임(460)은 연장형 부재(458) 상에 놓일 수 있다. 압축가능한 콘택 부재(1505)의 모든 이동가능한 부분에 대해서 여유 공간(clearance)을 제공하기 위해서, 홀들 또는 슬롯들이 쉐도우 프레임(460)의 둘레에 제공될 수 있다.
이러한 실시예에서, 기판 지지부(104)가 상승된 위치에 있을 때 기판 지지부(104) 상에 배치되는 브라켓(1552)에 접촉하도록 콘택 부분(1556)이 적응된다. 일 측면에서, 챔버 본체(102)의 온도가 기판 지지부(104)의 온도보다 더 낮을 수 있다. 그에 따라, 압축가능한 콘택 부재(1505)를 챔버 본체(102)에 커플링하는 것은 압축가능한 콘택 부재(1505)를 보다 낮은 온도에 노출 시킬 것이며, 그러한 낮은 온도는 압축가능한 콘택 부재가 기판 지지부(104)에 커플링되었을 때 경험하게 될 온도와 대비될 것이다. 압축가능한 콘택 부재(1505)의 보다 낮은 온도는 압축가능한 콘택 부재(1505)의 수명을 연장시킬 수 있다.
본원 명세서에서 설명된 RF 디바이스(109a 및 109b)의 실시예는 기판 지지부(104)의 가변적인 위치적 레벨에서 RF 귀환을 허용함으로써 종래의 접지/귀환 방법보다 우수한 대안을 제공한다. 통상적으로, 종래의 PECVD 기판 지지부는 오로지 챔버 바닥에 연결된 접지 스트랩에 의해서만 접지된다. 이러한 접지 방법은 매우 긴 스트랩을 이용하며, 이는 귀환 RF 전류에 대해서 큰 저항을 제공할 수 있고, 그에 따라 챔버의 측벽들과 기판 지지부 사이에 발생되는 큰 전위를 허용할 것이다. 보다 큰 전위는 챔버 측벽들과 기판 지지부 사이의 아아크를 유도할 수 있다. 또한, 이송 포트를 가지는 챔버의 측벽에 인접한 접지 스트랩은 기판 이송 프로세스 중에 그 경로에 있을 수 있다. 챔버의 측벽들 중 하나에 존재하는 이송 포트(412)는 RF 귀환 경로에 대해서 더 큰 비대칭성을 생성한다. 본원 명세서에서 설명된 것처럼 압축가능한 콘택 부재 및 RF 디바이스(109a)의 실시예에 의해서 서셉터(susceptor)가 슬릿 밸브 개구부 위쪽에서 챔버에 접지될 수 있으며, 이는 접지 경로를 단축하고 그리고 챔버의 모든 측부 상에서 유사한 또는 대칭적인 접지 경로가 가능해지도록 적응될 수 있다. 또한, 본원 명세서에서 설명된 것처럼 압축가능한 콘택 부재 및 RF 디바이스(109a 및 109b)의 실시예에 의해서 접지 전위를 유지하면서 기판 지지부의 높이를 조정할 수 있게 되고, 이는 증착 프로세스, 증착후 또는 증착전 프로세스, 및 세정 프로세스에 대한 보다 더 큰 간격 거리 범위에 걸쳐서 기판 지지부가 접지될 수 있게 허용한다.
본원 명세서에서 설명된 바와 같은 압축가능한 콘택 부재의 실시예에 의해서 기판 지지부가 슬릿 밸브 개구부 위쪽에서 챔버 벽에 접지될 수 있게 된다. 본원 명세서에서 설명된 바와 같은 압축가능한 콘택 부재의 실시예는 기판 지지부 및/또는 챔버 측벽에 장착되는 개별적인 접지 콘택 유닛을 생성한다. 일 실시예에서, 기판 지지부가 위쪽으로 이동함에 따라, 압축가능한 콘택 부재는 슬릿 밸브 개구부 위쪽에서 챔버의 고정형 접지 표면에 결합된다. 압축가능한 콘택 부재 유닛은 유연한 컴포넌트를 포함하고, 그러한 유연한 컴포넌트는 기판 지지부가 프로세스 간격 거리의 범위에 걸쳐 접지 콘택을 유지할 수 있게 허용한다. 기판 지지부가 낮아질 때, 접지 콘택 유닛이 접지된 콘택 패드로부터 분리된다. 본원 명세서에서 설명된 바와 같은 압축가능한 콘택 부재의 실시예는 서셉터가 슬릿 밸브 개구부 위쪽에서 챔버 본체에 접지될 수 있게 허용하여, RF 귀환 경로에 대한 슬릿 밸브 개구부의 영향을 제거한다. RF 디바이스(109a)의 실시예는 RF 디바이스(109b)가 상당히 짧아질 수 있게 한다. 또한, 접지 콘택 유닛들이 기판 지지부에 독립적으로 각각 장착될 수 있기 때문에 그리고 그들이 유연한 컴포넌트를 가지기 때문에, 그들은 표면의 편평도에 의존하지 않고 양호한 전기적 접촉을 달성한다.
이상에서 본원 발명의 실시예들에 대해서 설명하였지만, 본원 발명의 기본적인 범위에서 벗어나지 않고도 본원 발명의 기타의 그리고 추가적인 실시예가 고안될 수 있을 것이고, 본원 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (18)

  1. 플라즈마 프로세싱 챔버를 위한 무선 주파수 귀환 디바이스로서:
    베이스;
    상기 베이스에 커플링된 제 1 스프링 형태(a first spring form)와 상기 베이스의 반대편에 커플링된 제 2 스프링 형태(a second spring form)- 상기 제 1 스프링 형태와 제 2 스프링 형태는 둘다 200 ℃ 또는 그 초과의 프로세싱 온도와 상온(room temperature)에서 실질적으로 동일한 탄성 특성을 가지는 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 제 1 물질을 포함함-;
    상기 제 1 물질을 실질적으로 둘러싸고 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질; 및
    상기 제 1 스프링 형태 및 상기 제 2 스프링 형태의 단부들에 커플링되는 콘택 패드(contact pad)를 포함하는,
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 물질이 전도성을 가지고, 그리고 상기 제 1 물질이 상기 제 2 물질로 코팅, 랩핑 또는 크래딩(cradding)되는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 물질이 상온에서의 제 1 탄성 특성과 프로세싱 온도에서의 제 2 탄성 특성을 포함하고, 상기 제 1 탄성 특성과 상기 제 2 탄성 특성이 실질적으로 상이한
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅, 랩핑 또는 크래딩이 알루미늄 물질을 포함하는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 알루미늄 물질이 호일 물질을 포함하는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 특성이 극한 인장 강도(ultimate tensile strength)인
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 물질이 니켈-몰리브덴-크롬 합금(nickel-molybdenum-chromium alloy)을 포함하는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 물질이 알루미늄 물질을 포함하는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 내에 배치된 압축 스프링에 샤프트가 커플링되는
    무선 주파수 귀환 디바이스.
  11. 플라즈마 프로세싱 시스템으로서:
    챔버; 및
    상기 챔버 내에 배치된 제 1 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 챔버 내에서의 플라즈마 생성을 도우며 상기 챔버 내에서 제 2 전극에 대해서 이동가능하며, 상기 제 1 전극은 복수 개의 가요성 콘택 부재들에 의해서 제 2 전극에 대해서 이동하는 동안 전기적으로 커플링된 상태를 유지하며,
    상기 복수 개의 가요성 콘택 부재들의 적어도 일 부분은,
    상기 제 1 전극에 커플링되는 베이스;
    물질이 200 ℃를 초과하는 온도에 도달하였을 때 상온에서의 탄성 특성과 비교하여 소성적으로 변형되지 않고 탄성 특성들을 실질적으로 유지하는 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 제 1 스프링 형태(a first spring form) 및 제 2 스프링 형태(a second spring form);를 포함하고,
    상기 제 1 스프링 형태는 상기 베이스의 제 1 면에 결합되고, 상기 제 2 스프링 형태는 상기 제 1 면의 반대편인 상기 베이스의 제 2 면에 커플링되는,
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 물질이 전도성 물질로 코팅, 랩핑 또는 크래딩되는
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    하나 이상의 가요성 콘택 부재가:
    하나 이상의 전극에 커플링된 베이스; 및
    상기 베이스 내에 이동가능하게 배치되는 샤프트를 포함하고,
    상기 하나 이상의 가요성 콘택 부재가 제 1 단부에서 상기 베이스에 그리고 제 2 단부에서 상기 샤프트에 커플링되는
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베이스는, 상기 베이스 내에 형성된 개구부와 상기 샤프트 사이에 하나 또는 둘 이상의 베어링 요소를 포함하는
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 샤프트가 상기 베이스 내에 배치된 압축 스프링에 커플링된
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 가요성 콘택 부재가:
    200 ℃ 또는 그 초과의 프로세싱 온도와 상온에서 실질적으로 동일한 탄성 특성을 가지는 금속 또는 금속 합금으로 제조된 제 1 물질을 포함하는 스프링을 더 포함하는
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 물질이 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질로 코팅, 랩핑 또는 크래딩되는
    플라즈마 프로세싱 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 물질이 상온에서의 제 1 탄성 특성과 프로세싱 온도에서의 제 2 탄성 특성을 포함하고, 상기 제 1 탄성 특성과 상기 제 2 탄성 특성이 실질적으로 상이한
    플라즈마 프로세싱 시스템.
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