KR101641130B1 - 대형 플라즈마 처리 챔버를 위한 ｒｆ 복귀 경로 - Google Patents

대형 플라즈마 처리 챔버를 위한 ｒｆ 복귀 경로 Download PDF

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Abstract

플라즈마 처리 시스템에서 챔버 벽에 기판 지지부를 결합시키는, 낮은 임피던스를 갖는 RF 복귀 경로를 갖는 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 처리 챔버는 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디, 챔버 바디의 처리 영역에 배치된 기판 지지부, 기판 지지부 어셈블리의 엣지 상에 배치된 쉐도우 프레임, 및 쉐도우 프레임에 결합된 제 1 단부 및 챔버 측벽에 결합된 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로를 포함한다.

Description

대형 플라즈마 처리 챔버를 위한 ＲＦ 복귀 경로{RF RETURN PATH FOR LARGE PLASMA PROCESSING CHAMBER}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기판을 플라즈마 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 낮은 임피던스를 갖는 RF 복귀 경로를 가지는 플라즈마 처리 챔버 및 이를 이용하기 위한 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)들 또는 평판(flat panel)들은 보통 컴퓨터들, 터치 패널 디바이스들, 개인 휴대 정보 단말기(PDA)들, 셀 폰들, 텔레비젼 모니터들 등과 같은 능동 매트릭스 디스플레이들에 사용된다. 또한 유기 발광 다이오드(OLED)들 또한 평판 디스플레이들에 널리 사용되어왔다. 일반적으로, 평판들은 그 사이에 샌드위치되는 액정 물질의 층을 갖는 2개의 플레이트들을 포함한다. 이러한 플레이트들 중 적어도 하나는 그 위에 배치되고, 전력 소스에 연결되는 적어도 하나의 도전성 막을 포함한다. 전력 서플라이로부터 도전성 막에 공급되는 전력은 결정 물질의 배향을 변화시키고, 패턴화된 디스플레이를 생성한다.
이러한 디스플레이들을 제조하기 위해서, 유리 또는 폴리머 공작물(workpiece)과 같은 기판은 전형적으로 기판 상에 소자들, 도전체들 및 절연체들을 생성하기 위해 다수의 일련의 프로세스들을 거친다. 이러한 프로세스들 각각은 일반적으로 생산 프로세스의 단일 단계를 수행하도록 구성된 프로세스 챔버에서 수행된다. 처리 단계들의 전체 시퀀스를 효율적으로 완료하기 위해서, 다수의 프로세스 챔버들은 전형적으로 프로세스 챔버들 사이에서 기판의 이송을 용이하게 하기 위한 로봇을 하우징하는 이송 챔버에 결합된다. 이러한 구성을 갖는 처리 플랫폼의 일례는 일반적으로 클러스터 툴로서 알려져 있고, 이에 대한 예들은 캘리포니아 산타 클라라 소재의 AKT America 사로부터 이용가능한 AKT 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 처리 플랫폼들의 패밀리들이다.
평판들에 대한 수요가 증가함에 따라 보다 큰 크기의 기판들에 대한 수요 또한 증가한다. 예를 들어, 평판 제조에 활용되는 대면적 기판들은 불과 몇 년 만에 면적이 550mm × 650mm에서 4 제곱 미터 이상으로 증가하였고 가까운 장래에 크기가 계속 증가할 것이라고 예상된다. 대면적 기판들의 이러한 크기 증가는 핸들링 및 생산에 있어서 새로운 도전 과제들을 제시한다. 예를 들어, 기판들의 보다 큰 표면적은 RF 생성 소스로의 효율적인 RF 복귀를 위해 기판 지지부들의 증가된 RF 복귀 용량을 필요로 한다. 기존 시스템들 상에서, 다수의 연성(flexible) RF 복귀 경로들이 사용되고, 여기서 각각의 RF 복귀 경로는 기판 지지부에 결합된 제 1 단부 및 챔버 바닥(bottom)에 결합된 제 2 단부를 가진다. 기판 지지부가 처리 챔버 내의 보다 낮은 기판 로딩 위치와 보다 높은 증착 위치 사이에서 이동해야 하기 때문에, 기판 지지부에 결합된 RF 복귀 경로는 기판 지지부 이동을 수용하기 위해 필요한 연성을 제공하기에 충분히 긴 길이를 필요로 한다. 그러나, 기판 및 챔버 크기의 증가는 또한 RF 복귀 경로의 길이의 증가를 야기한다. 보다 긴 RF 복귀 경로들은 증가된 임피던스를 가지고, 이에 의해 불리하게도 RF 복귀 경로들의 효율성 및 RF 복귀 능력을 낮추어, 결과적으로 불리하게도 원치 않는 아크발생(arcing) 및/또는 플라즈마 생성을 유발할 수 있는 챔버 컴포넌트들 간의 높은 RF 전위들을 유발한다.
그러므로, 낮은 임피던스를 갖는 RF 복귀 경로를 가지는 개선된 플라즈마 처리 챔버에 대한 필요성이 존재한다.
플라즈마 처리 시스템에서 기판 지지부를 결합시키는 낮은 임피던스 RF 복귀 경로를 갖는 방법 및 장치가 제공된다. 일 실시예에서, 처리 챔버는 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디, 상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부, 상기 기판 지지부 어셈블리의 엣지 상에 배치되는 쉐도우 프레임, 및 상기 쉐도우 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 연성 RF 복귀 경로(return path)를 포함한다.
다른 실시예에서, 처리 챔버는 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디, 상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부 어셈블리, 상기 기판 지지부 어셈블리의 바닥면에 부착되고 상기 기판 지지부 어셈블리의 외주(outer perimeter)로부터 바깥쪽으로 연장되는 연장 블록, 상기 기판 지지부 어셈블리가 상승 위치에 있는 경우 상기 연장 블록과 맞물려지도록(engage) 사이징된(sized) 상기 처리 챔버 내에 배치되는 그라운드 프레임, 및 상기 그라운드 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 처리 챔버는 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부 어셈블리, 상기 기판 지지부 어셈블리의 엣지 가까이 배치되는 쉐도우 프레임, 상기 챔버 바디에 결합되고 쉐도우 지지부 어셈블리가 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 쉐도우 프레임을 지지하도록 사이징된 상기 쉐도우-프레임 지지부, 및 그라운드 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로를 포함하고, 여기서 상기 RF 복귀 경로의 제 2 단부는 절연체를 통해 상기 챔버 측벽에 결합된다.
또 다른 실시예에서, 처리 챔버는 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디, 상기 챔버 바디 내의 상기 리드 어셈블리 아래에 배치되는 백킹 플레이트(backing plate), 상기 챔버 바디의 처리 영역에 배치되는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 바디에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로, 및 상기 백킹 플레이트 위에 그리고 주변부(perimeter)에 결합되는 다수의 접점(contact point)들을 갖는 하나 또는 그 초과의 도전성 리드들을 포함한다.
본 발명의 상기 나열된 특징들이 성취되고 상세하게 이해될 수 있도록, 위에서 간략하게 요약된 본 발명에 대한 보다 구체적인 설명은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다.
도 1은 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 일 실시예의 단면도이다;
도 2는 도 1의 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템 내에 배치된 기판 지지부에 결합된 RF 복귀 경로의 분해 조립도(exploded view)이다;
도 3은 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 다른 실시예의 단면도이다;
도 4는 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이다;
도 5는 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이다;
도 6a 내지 도 6d는 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 또 다른 실시예의 단면도이다;
도 7은 도 6a에 도시된 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 평면도이다;
도 8은 챔버의 측 단면도이다;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버의 측 단면도이다;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 챔버의 측 단면도이다; 그리고
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 챔버의 측 단면도이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조번호들이 사용되었다. 그러나 본 발명은 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 인정할 수 있기 때문에 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 예시하는 것이고 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
본 발명은 일반적으로 플라즈마 처리 시스템에서 낮은 임피던스 RF 복귀 경로를 갖는 플라즈마 처리 챔버에 관한 것이다. 플라즈마 처리 챔버는 액정 디스플레이(LCD)들, 평판 디스플레이들, 유기 발광 다이오드(OLED)들, 또는 태양 전지 어레이 용도의 광전지들 등의 제조에 사용하기 위한 대면적 기판 상에 구조들 및 소자들을 형성하는데 있어서 플라즈마를 이용하여 대면적 기판을 처리하도록 구성된다. 본 발명은 대면적 기판 처리 시스템 내에서 예시적으로 설명, 도시 및 실시되지만, 본 발명은 하나 또는 그 초과의 RF 복귀 경로들이 챔버 내의 수용가능한(acceptable) 처리를 용이하게 하는 레벨로 계속 기능하도록 보장하는 것이 바람직한 경우 다른 플라즈마 처리 챔버들에서의 활용을 발견할 수 있다.
도 1은 RF 소스로 다시 RF 전류를 복귀시키는 RF 전류 복귀 루프의 일부로서 활용되는 연성 RF 복귀 경로(184)의 일 실시예를 갖는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버(100)의 일 실시예의 단면도이다. RF 복귀 경로(184)는 챔버 측벽(126)과 같은 챔버 바디(102)와 기판 지지부 어셈블리(130) 사이에 결합된다. RF 복귀 경로(184)의 실시예들과 본 명세서에 설명된 상기 실시예들을 이용하기 위한 방법 및 이들의 변형예들은 다른 제조자로부터의 처리 시스템들을 포함하여 다른 처리 시스템들에서 활용될 수 있음이 고려된다.
챔버(100)는 일반적으로 프로세스 볼륨(106)의 경계를 이루는(bound) 측벽들(126) 및 바닥(104)을 포함한다. 챔버 바디(102)의 측벽들(126) 및 바닥(104)은 전형적으로 프로세스 화학물질들과 호환가능한(compatible) 알루미늄 또는 다른 물질의 단일(unitary) 블록으로 제조된다. 디퓨저(diffusor)라고도 불리는 가스 분배 플레이트(110), 및 기판 지지부 어셈블리(130)는 프로세스 볼륨(106) 내에 배치된다. RF 소스(122)는 가스 분배 플레이트(110)와 기판 지지부 어셈블리(130) 사이에 전기장을 생성하기 위해 RF 전력을 제공하도록, 백킹 플레이트(112) 및/또는 가스 분배 플레이트(110)와 같은, 챔버의 최상부에서 전극에 결합된다. 상기 전기장은 기판 지지부 어셈블리(130)에 배치된 기판을 처리하는데 활용되는 기판 지지부 어셈블리(130)와 가스 분배 플레이트(110) 사이의 가스들로부터 플라즈마를 생성한다. 프로세스 볼륨(106)은 기판(140)이 챔버(100) 내로 그리고 챔버(100) 밖으로 이송될 수 있도록 벽(126)을 통과해 형성된 밸브(108)를 통해 액세스된다. 프로세스 볼륨(106)을 원하는(desired) 압력으로 유지하도록 진공 펌프(109)가 챔버(100)에 결합된다.
기판 지지부 어셈블리(130)는 스템(stem; 134) 및 표면(132)을 수용하는 기판을 포함한다. 기판 수용 표면(132)은 처리 동안 기판(140)을 지지한다. 스템(134)은 (도 1에 도시된 것처럼) 보다 낮은 기판 이송 위치와 보다 높은 처리 위치 사이에서 기판 지지부 어셈블리(130)를 상승 및 하강시키는 리프트 시스템(136)에 결합된다. 기판 수용 표면(132) 상에 배치된 기판의 최상부 표면과 가스 분배 플레이트(110) 간의 증착 동안의 공칭(nominal) 간격은 일반적으로 200 mil 내지 약 1,400 mil, 예를 들어 400 mil 내지 약 800 mil, 또는 원하는 증착 결과물들을 제공하기 위한 가스 분배 플레이트(110)에 걸친 다른 거리로 변할 수 있다.
쉐도우 프레임(133)은 처리 시에 기판(140)의 엣지 상의 증착을 방지하기 위해서 기판(140)의 주변부 위에 놓인다. 리프트 핀들(138)은 기판 지지부 어셈블리(130)를 통해 이동가능하게 배치되고 기판 수용 표면(132)으로부터 기판(140)을 스페이싱(space)시키도록 적응된다. 일 실시예에서, 쉐도우 프레임(133)은 금속 물질, 세라믹 물질, 또는 임의의 적합한 물질들에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 쉐도우 프레임(133)은 베어(bare) 알루미늄 또는 세라믹 물질에 의해 제조된다. 기판 지지부 어셈블리(130)는 또한 기판 지지부 어셈블리(130)를 원하는 온도로 유지하는데 활용되는 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)은 약 400 ℃ 이하, 예를 들어 약 100 ℃ 내지 약 400 ℃, 또는 약 150 ℃ 내지 약 300 ℃, 예를 들어 약 200 ℃의 증착 동안의 기판 지지부 어셈블리 온도를 제공하도록 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 지지부 어셈블리(130)는 예를 들어 4개의 측면(lateral side)들을 갖는 다각형 평면 영역을 가진다.
일 실시예에서, 다수의 RF 복귀 경로들(184)이 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 주위에 RF 복귀 경로를 제공하도록 기판 지지부 어셈블리(130)에 결합된다. 통상적으로, 기판 지지부 어셈블리(130)는 처리 동안 RF 전류가 RF 소스로 RF 복귀 경로들을 통해 이동(travel)할 수 있도록 RF 복귀 경로들(184)에 결합된다. RF 복귀 경로(184)는, 예를 들어 직접적으로 케이블을 통해 또는 챔버 그라운드 섀시(chassis)를 통해, 기판 지지부 어셈블리(130)와 RF 전력 소스(122) 사이에 낮은-임피던스 RF 복귀 경로를 제공한다.
일 실시예에서, RF 복귀 경로(184)는 챔버 측벽(126)과 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 사이에 결합된 다수의 연성 스트랩들(이들 중 2개가 도 1에 도시됨)이다. RF 복귀 경로(184)는 티타늄, 알루미늄, 스테인리스 강철, 베릴륨 구리, 도전성 금속 코팅으로 코팅된 물질, 또는 다른 적합한 RF 전도 물질로 제조될 수 있다. RF 복귀 경로(184)는 기판 지지부 어셈블리(130)의 각 측면들을 따라 균등하게 또는 랜덤하게 분포될 수 있다.
일 실시예에서, RF 복귀 경로(184)는 기판 지지부 어셈블리(130)에 결합된 제 1 단부 및 챔버 측벽(126)에 결합된 제 2 단부를 가진다. RF 복귀 경로(184)는 직접적으로, 쉐도우 프레임(133)을 통해 그리고/또는 다른 적합한 RF 도전체들을 통해 기판 지지부 어셈블리(130)에 결합될 수 있다. 원(192)에 의해 표시된 것처럼, RF 복귀 경로(184)가 쉐도우 프레임(133)을 통해 기판 지지부 어셈블리(130)에 결합됨을 도시하는 분해 조립도가 도 2를 참조하여 이하 논의된다. RF 복귀 경로에 대한 다른 구성들은 도 3 내지 도 5를 참조하여 이하 추가적으로 설명된다.
가스 분배 플레이트(110)는 서스펜션(114)에 의해 가스 플레이트의 주변부에서 백킹 플레이트(112)에 결합된다. 리드 어셈블리(190)는 처리 챔버(100)의 측벽들(126)에 의해 지지되고 챔버 바디(102)의 내부를 수리(service)하기 위해 제거될 수 있다. 리드 어셈블리(190)는 일반적으로 알루미늄으로 구성된다. 가스 분배 플레이트(110)는 가스 분배 플레이트(110)의 직진성/곡률을 제어하고/하거나 새그(sag)를 방지하는데 도움이 되도록 하나 또는 그 초과의 중심 지지부들(116)에 의해 백킹 플레이트(112)에 결합된다. 일 실시예에서, 가스 분배 플레이트(110)는 상이한 치수들을 가진 상이한 구성들일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 가스 분배 플레이트(110)는 4변형 가스 분배 플레이트이다. 가스 분배 플레이트(110)는 기판 지지부 어셈블리(130) 상에 배치된 기판(140)의 상부 표면(118)에 대향하여 형성된, 다수의 개구부들(111)을 그 안에 포함하는 하류 표면(150)을 가진다. 일 실시예에서, 개구부들(111)은 가스 분배 플레이트(110)에 걸쳐 상이한 형상들, 개수들, 밀도들, 치수들, 및 분포들을 가질 수 있다. 개구부들(111)의 지름은 약 0.01 인치 내지 약 1 인치로 선택될 수 있다. 가스 소스(120)는 백킹 플레이트(112)를 통해, 그 다음 가스 분배 플레이트(110) 내에 형성된 개구부들(111)을 통해 프로세스 볼륨(106)으로 가스를 제공하기 위해 백킹 플레이트(112)에 결합된다.
RF 전력 소스(122)는 가스 분배 플레이트(110)와 기판 지지부 어셈블리(130) 사이의 가스들로부터 플라즈마가 생성될 수 있도록 가스 분배 플레이트(110)와 기판 지지부 어셈블리(130) 사이에 전기장을 생성하기 위한 RF 전력을 제공하도록 백킹 플레이트(112) 및/또는 가스 분배 플레이트(110)에 결합된다. 약 0.3 MHz 내지 약 200 MHz의 주파수와 같은 다양한 RF 주파수들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스는 13.56 MHz의 주파수로 제공된다. 가스 분배 플레이트들의 예들은 White 등의 2002년 11월 12일 발행된 미국 특허 번호 제 6,477,980호, Choi 등의 2005년 11월 17일 공개된 미국 공개 번호 제 20050251990호, 및 Keller 등의 2006년 3월 23일 공개된 미국 공개 번호 제 2006/0060138호에 개시되고, 이들 모두는 그들의 전체로서 참조에 의해 본원에 통합된다.
유도성 결합된 원격 플라즈마 소스와 같은 원격 플라즈마 소스(124)는 또한 가스 소스(120)와 백킹 플레이트(112) 사이에 결합될 수 있다. 기판들의 처리 사이에서, 챔버 컴포넌트들을 세정하는데 활용되는 플라즈마를 원격으로 제공하기 위해 세정 가스가 원격 플라즈마 소스(124) 내에서 활성화(energize)될 수 있다. 세정 가스는 전력 소스(122)에 의해 가스 분배 플레이트(110)에 제공된 RF 전력에 의해 추가로 여기(excite)될 수 있다. 적합한 세정 가스들은 NF3, F2, 및 SF6를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 원격 플라즈마 소스들의 예들은 Shang 등의 1998년 8월 4일 발행된 US 특허 번호 제 5,788,778호에서 개시되고, 이는 참조에 의해 통합된다.
도 2는 RF 복귀 경로(184)의 일 실시예의 분해 조립도를 도시한다. RF 복귀 경로(184)는 도 1을 참조하여 설명된 것과 같이 보다 낮은 기판 이송 위치와 보다 높은 처리 위치 사이에서 기판 지지부 어셈블리(130)가 높이(elevations)를 변화시킬 수 있도록 충분한 연성을 가진다. 일 실시예에서, RF 복귀 경로(184)는 연성 RF 도전성 스트랩이다.
쉐도우 프레임(133)은 처리 동안 증착으로부터 기판(140)의 주변부를 커버하기 위해 쉐도우 프레임(133)의 바디(224)로부터 연장되는 립(lip; 222)을 가진다. 쉐도우 프레임 바디(224)는 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 엣지 상에 형성된 스텝(226) 상에 놓인다. 세라믹 절연체(228)는 기판 지지부 어셈블리(130)와 쉐도우 프레임(133) 사이에 양호한 절연을 제공하고, 커패시턴스를 증가시키기 위해 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 엣지와 쉐도우 프레임 바디(224) 사이에 배치된다. 절연체(228)는 처리 동안 가능성 있는 포텐셜 플라즈마 또는 전기적 아크발생(arcing)이 감소 및 제거될 수 있도록 쉐도우 프레임 플로팅 전위(floating potential)를 DC 그라운드로부터 격리시킨다. 쉐도우 프레임(133)은 쉐도우 프레임 바디(224)의 바닥 부분으로부터 연장하는 돌출부(220)를 더 포함한다. 돌출부(220)는 다수의 또는 불연속적인 탭들 또는 연속적인 림(rim)일 수 있다. 쉐도우-프레임 지지부(210)는 쉐도우 프레임(133)의 돌출부(220)를 수용하도록 배치된 위치에서 챔버 측벽(126)에 부착된다. 기판 지지부 어셈블리(130)가 보다 낮은 기판 이송 위치로 하강되는 경우, 기판 지지부 어셈블리(130)가 계속하여 하강함에 따라 쉐도우-프레임 지지부(210)가 쉐도우 프레임(133)과 맞물리고(engage) 쉐도우-프레임 지지부(210)가 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 쉐도우 프레임(133)을 리프트할 때까지 쉐도우 프레임(133)은 기판 지지부 어셈블리(130)와 함께 하강된다. 쉐도우-프레임 지지부(210)는 쉐도우 프레임(133)에 결합된 RF 복귀 경로(184)가 단지 최소한의 양의 연성만을 필요로 하도록 미리결정된 수직 범위 내에서 쉐도우 프레임 이동을 제한한다. 이런 식으로, RF 복귀 경로(184)의 길이는 종래 기술의 그라운딩 스트랩들에 비하여 짧아질 수 있다. 짧은 RF 복귀 경로(184)는 유리하게도, 챔버 컴포넌트들 간의 높은 전위들을 완화하면서 RF 전류를 효율적으로 전도시키는 낮은 임피던스를 제공한다.
일 실시예에서, RF 복귀 경로(184)는 제 1 단부(212) 및 제 2 단부(214)를 가진다. 제 1 단부(212)는, 예를 들어 체결구(202), 클램프 또는 쉐도우 프레임(133)과 RF 복귀 경로(184) 간의 전기적 연결을 유지하는 다른 방법에 의해, 쉐도우 프레임(133)의 외부 벽(250)에 결합된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 체결구(202)는 RF 복귀 경로(184)를 쉐도우 프레임(133)에 결합시키기 위해 나사산 홀(threaded hole; 216) 내로 나사고정(screw)된다. 접착제들, 클램프들 또는 챔버 측벽(126)과 RF 복귀 경로(184) 간의 전기적 연결을 유지하는 다른 방법들이 활용될 수 있음이 고려된다. RF 복귀 경로(184)의 제 2 단부(214)는 절연체들(208)(208a 및 208b로 도시됨) 사이에 샌드위치된 단자(218)를 가진다. 절연체들(208)은 또한 보호 커버(206)에 의해 커버될 수 있고 체결구(204)를 통해 챔버 벽(126)에 부착될 수 있다. 절연체들(208)은 스트랩을 통해 DC 전류가 이동되는 것을 방지하는 커패시터의 역할을 한다. 절연체들(208)은 또한 스트랩 커패시턴스를 증가시키고 RF 복귀 경로(184)의 RF 임피던스를 줄이거나 최소화한다. 부가적으로, 절연체들(208)은 또한 쉐도우 프레임(133)과 기판(140) 사이의 아크발생들을 피하기 위해 쉐도우 프레임(133)으로부터 생성된 플로팅 DC 전위를 그라운드로부터 격리시킨다. 일 실시예에서, 절연체들(208)은 양호한 절연 및 사이드 커패시턴스를 제공하는 내구성 있는 세라믹 물질로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 세라믹 절연체들은 높은-k 유전 물질들, Al2O3 등에 의해 제조된다. 절연체들(208)이 이용되지 않을 수도 있음이 또한 고려된다.
쉐도우-프레임 지지부(210)는 위에서 논의된 것처럼 기판 지지부 어셈블리(130)가 보다 낮은 기판 이송 위치로 하강될 때 쉐도우 프레임(133)을 수용하도록 절연체들(208) 하부에서 챔버 측벽(126)에 부착된다. 기판 처리 동안, 기판 표면으로부터의 정전하들 및/또는 RF 전류는 쉐도우 프레임(133)과 RF 복귀 경로(184)를 통해 절연체들(208)로, 나아가 챔버 벽(126)으로 전달되고, 이에 의해 다시 가스 분배 플레이트(110)로 RF 복귀 경로(예를 들어, 폐 루프)를 형성한다.
쉐도우 프레임(133)과 챔버 측벽(126) 사이에 RF 복귀 경로(184)를 배치함으로써, 기판 지지부 어셈블리(130)를 챔버 바닥에 결합시키는 기존 설계들에 비해, RF 복귀 경로(184)의 요구되는 길이가 훨씬 더 짧아지고, 따라서 RF 복귀 경로(184)의 임피던스는 실질적으로 감소된다. RF 복귀 경로의 과도하게 긴 길이는 기판 지지부 어셈블리에 걸친 전위 차를 야기할 수 있는 높은 임피던스를 유발할 수 있다. 기판 지지부 어셈블리(130)에 걸친 높은 전위 차의 존재는 증착 균일성에 악 영향을 미칠 수 있다. 또한, RF 복귀 경로들의 높은 임피던스는 RF 복귀 경로를 비효율적이거나 불충분한 RF 복귀로 만들어서, 플라즈마 및/또는 정전하들이 기판 표면으로부터 효율적으로 제거되지 않고 측면, 엣지 갭 및 기판 지지부 어셈블리(130) 아래로 이동할 수 있어, 이러한 영역들에 위치된 챔버 컴포넌트들 상에 원치 않는 증착 또는 플라즈마 부식을 유발하고, 이에 의해 부품 수명(part service life)을 감소시키고 입자 오염의 가능성을 높일 수 있다.
나아가 RF 복귀 경로(184)의 단부에 위치된 절연체들(208)은 RF 복귀 경로의 커패시턴스를 증가시키는 커패시터의 역할을 하고, 이에 의해 RF 복귀 경로의 임피던스를 낮춘다. 절연체들(208)은 RF 복귀 경로(184)의 단부에 필수적으로 결합되지는 않을 수도 있음이 고려된다. 절연체들(208)은 RF 복귀 경로(184)의 커패시턴스를 증가시키기 위해 RF 복귀 경로(184)의 스트랩을 따라 앞부분, 중간부분, 종단부 또는 다른 적합한 곳에 위치될 수 있다. 커패시터의 임피던스가 커패시터의 커패시턴스에 반비례하기 때문에, RF 복귀 경로(184)에 직렬로 연결되고/되거나 배치된 절연체들(208)의 높은 커패시턴스를 유지하는 것은 전체 RF 복귀 경로 임피던스를 낮출 수 있다. 이러한 배열에서, 스트랩은 유도성 리액턴스(예를 들어, 임피던스)를 제공하는 인덕터의 역할을 할 수 있는 한편, 세라믹 절연체(208)는 용량성 임피던스를 제공하는 커패시터의 역할을 할 수 있다. 인덕터 및 커패시터가 반대 부호의 리액턴스를 갖기 때문에, RF 복귀 경로(184)를 따라 형성된 세라믹 절연체 및 스트랩의 적절한 배열은 보상된(compensated) 파형을 생성할 수 있고, 양수 및 음수 전기적 임피던스를 오프셋할 수 있어, RF 복귀 경로의 낮은 임피던스, 예를 들어 이상적으로 0에 이르는 임피던스를 제공할 수 있다. 따라서, 선택적인 절연체들(208)과 함께, RF 복귀 경로의 길이를 제어하고, 기판 지지부 어셈블리 위의 위치에 RF 복귀 경로를 배치함으로써, 효율적인 RF 전류 도전율, 도전성이 높으면서 낮은 임피던스인 RF 복귀 경로가 획득될 수 있고 원치 않는 아크발생 영향이 감소되거나 또는 제거될 수도 있다.
일 실시예에서, RF 복귀 경로(184)는 약 2 인치 내지 약 20 인치의 길이를 가지고 약 10 mm 내지 약 50 mm의 폭을 가진다. 기판 지지부 어셈블리 주위에 배치된 RF 복귀 경로의 수는 약 4 내지 약 100 개일 수 있다. 일 실시예에서, 약 20 인치의 길이를 갖는 RF 복귀 경로(184)의 임피던스는 약 36 옴이다.
도 3은 기판 지지부 어셈블리(130)를 챔버 벽(126)에 결합시키는 RF 복귀 경로(300)의 다른 실시예를 도시한다. 상이한 하드웨어 구성들 및 프로세스 요구사항들을 충족시키도록 필요한 대로 RF 복귀 경로들의 수가 변화될 수 있음에 주목해야 한다. 도 1 내지 도 2에 설명된 설계와 유사하게, 쉐도우 프레임(133)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부의 엣지 스텝(226) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 쉐도우 프레임(133)은 베어 알루미늄 또는 세라믹 물질에 의해 제조된다. 절연체(326)는 쉐도우 프레임(133)을 DC 그라운드로부터 격리시키기 위해서 기판 지지부 어셈블리(130)의 엣지 스텝(226)과 쉐도우 프레임(133) 사이에 배치된다. 절연체(326)는, 기판(140)과 쉐도우 프레임(133) 사이의 아크발생의 가능성이 감소될 수 있도록, 쉐도우 프레임(133)을 DC 그라운드로부터 플로팅 위치에 있도록 유지한다. 체결구(314)는 기판 지지부 어셈블리(130) 내에 형성된 홀(320)을 통과하여 연장 블록(306) 내에 형성된 나사산 홀(316) 내로 나사고정된다. 체결구(314)는 기판 표면으로부터 연장 블록(306)으로 양호한 전기적 연결을 유지하도록 도전성 물질로 제조된다.
일 실시예에서, 연장 블록(306)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 바닥 표면에 부착되고 기판 지지부 어셈블리(130)의 외주로부터 바깥쪽으로 연장된다. 연장 블록(306)은 기판 지지부 어셈블리 바닥 표면으로부터 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 주위에 배치된 프레임-형상 플레이트의 형태일 수 있다. 다른 실시예에서, 연장 블록(306)은 페데스탈(pedestal) 어셈블리가 하강될 때 이동가능한 그라운드 프레임(308)이 그 위에 놓일 수 있도록 사이징된 페데스탈 어셈블리 주위에 분포된 개별 바(bar)들의 형태일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 연장 블록(306)은 페데스탈 어셈블리가 하강될 때 그 위에 놓일 이동가능한 그라운드 프레임(308)을 지지하도록 구성된 다른 형태들일 수 있다.
이동가능한 그라운드 프레임(308)은 기판 지지부 어셈블리(130)가 처리 위치로 상승될 때 그라운드 프레임(308)의 내부 측면(322)이 연장 블록(306) 상에 놓일 수 있도록 하는 크기를 가진다. 그라운드 프레임(308)의 외부 측면(324)은 기판 지지부 어셈블리(130)가 이송 위치로 하강될 때 측면 펌핑 실드(310) 상에 놓이게 하는 크기를 가진다. 일 실시예에서, 측면 펌핑 실드(310)는 그라운드 프레임(308)을 지지하는데 활용되는 처리 챔버에 배치된 임의의 지지 구조일 수 있다. 그라운드 프레임(308)은 연장 블록(306) 및 측면 펌핑 실드(310)에 대해 이동가능하다. RF 복귀 경로(300)는 제 1 체결구(304)에 의해 그라운드 프레임(308)에 결합된 제 1 단부 및 제 2 체결구(302)에 의해 챔버 측벽(126)에 결합된 제 2 단부를 가진다. 일 실시예에서, RF 복귀 경로(300)는 연성 RF 도전성 스트랩의 형태이다. 부가적으로, 절연체(208)가 선택적으로 활용될 수 있다.
동작 시에, 도 3에 도시된 것처럼, 연장 블록(306)과 함께 기판 지지부 어셈블리(130)가 기판 처리 위치로 상승될 때, 연장 블록(306)은 그라운드 프레임(308)을 측면 펌핑 실드(310)(또는 다른 정적인 지지부)로부터 떨어지도록 리프트한다. 그라운드 프레임(308)이 측면 펌핑 실드(310)에 영구적으로 고정 또는 부착되어 있지 않기 때문에, 그라운드 프레임(308)이 처리 위치로 리프트될 때, 그라운드 프레임(308)과 측면 펌핑 실드(310) 사이에 갭(312)이 형성된다. 기판 처리 동안, 기판 지지부 어셈블리(130) 내의 정전하들 및/또는 RF 전류는 체결구(314) 및 연장 블록(306)을 통해 그라운드 프레임(308)으로, 그 다음 RF 복귀 경로(300)를 통해 챔버 벽(126)으로 흐르고, 이에 의해 다시 RF 소스(122)로 RF 복귀 루프의 부분을 형성한다. 그라운드 프레임(308)과 측면 펌핑 실드(310) 간에 형성된 갭(312)은 그라운드 프레임(308)으로부터 RF 복귀 경로(300)로 전도되는 전류를 제한하고 전류가 측면 펌핑 실드(310)로 통과하는 것을 방지한다.
처리 완료 이후, 기판 지지부 어셈블리(130)는 기판 이송 위치로 하강된다. 따라서 연장 블록(306)은 기판 지지부 어셈블리(130)와 함께 기판 이송 위치로 하강된다. 이에 따라 그라운드 프레임(308)은 측면 펌핑 실드(310)에 맞물리고 연장 블록(306)으로부터 떨어지도록 리프트된다. 기판 지지부 어셈블리(130)가 계속하여 하강함에 따라, 쉐도우 프레임(133)은 그라운드 프레임(308)의 제 1 측면(322)의 상부 표면에 맞물리고 그 위에 놓이며, 이에 의해 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 떨어지도록 리프트된다. 일 실시예에서, 쉐도우 프레임(133), 체결구들(314, 302, 304), 연장 블록(306), 그라운드 프레임(308) 및 RF 복귀 경로(300)는 알루미늄, 구리, 또는 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 챔버 벽(126)을 통해 다시 RF 소스(122)로 RF 전류의 전도를 용이하게 하는 다른 적합한 합금들과 같은 도전성 물질로 제조된다.
도 4는 RF 복귀 경로(400)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 구성과 유사하게, 체결구(314)는 기판 지지부 어셈블리(130) 내에 형성된 홀(320)을 통과하여 연장 블록(402)의 제 1 측면(416)에 형성된 나사산 홀 내로 나사고정된다. 연장 블록(402)의 제 2 측면(418)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 외부 엣지 너머로 연장된다. 연장 블록(402)의 제 2 측면(418)은 연장 블록(402)의 상부 표면에 형성된 트렌치(414)를 가진다. 권선형 나선 랩(404)은 그라운드 프레임(406)과 연장 블록(402) 사이의 전기적 컨덕턴스를 개선하기 위해 트렌치(414) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 권선형 나선 랩(404)은 트렌치(414) 주위로 부분적으로 연장되고 다수의 편향(deflection)들 이후에도 자신의 형상을 유지하도록 충분히 탄성이 있다. 절연체(420)는 쉐도우 프레임(133)을 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 절연시키기 위해 기판 지지부 어셈블리(130)의 엣지 스텝(226)과 쉐도우 프레임(133) 사이에 배치된다. 쉐도우 프레임(133)과 기판 지지부 어셈블리(130) 사이의 절연체(420)는 쉐도우 프레임이 처리 동안 아크발생의 가능성을 감소시키는 것을 방지한다. 그라운드 프레임(406)은 기판 지지부 어셈블리(130)가 상승될 때 권선형 나선 랩(404)과 접촉하여 연장 블록(402) 상에 놓이는 제 1 측면을 가진다. 그라운드 프레임(406)은 측면 펌핑 실드(408)에 결합된 제 2 측면을 가진다. RF 복귀 경로(400)는 제 1 체결구(410)에 의해 그라운드 프레임(406)에 결합된 제 1 측면 및 제 2 체결구(412)에 의해 챔버 측벽에 결합된 제 2 측면을 가진다. 일 실시예에서, RF 복귀 경로(400)는 연성 RF 도전성 스트랩의 형태이다.
이러한 특정 실시예에서, 그라운드 프레임(406)은 측면 펌핑 실드(408)에 고정적으로(fixedly) 부착된다. 연장 블록(402)은 상부 기판 처리 위치와 하부 기판 이송 위치 사이에서 상승 및 하강되는 동안 그라운드 프레임(406)에 대해 이동가능하다. 기판 지지부 어셈블리(130)가 상승될 때, 기판 지지부 어셈블리(130)에 부착된 연장 블록(402)은 권선형 나선 랩(404)을 통해 그라운드 프레임(406)과 접촉하도록 리프트된다. 권선형 나선 랩(404)은 RF 전류가 체결구(314) 및 연장 블록(402)으로부터 그라운드 프레임(406) 및 RF 복귀 경로(400)를 통해 챔버 벽(126)으로 전도되는 것을 돕는 양호한 인터페이스를 제공하고, 이에 의해 다시 RF 전력 소스(122)로 RF 복귀 루프를 형성한다. 측면 펌핑 실드(408)가 그라운드 프레임(406)에 고정적으로 부착되기 때문에, 그라운드 프레임(406)과 연장 블록(402) 사이의 양호한 전기적 및 RF 전류 접촉을 유지하면서 연성 권선형 나선 랩(404)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 상승에서의 작은 차이를 수용할 수 있다. 일 실시예에서, 권선형 나선 랩(404)은 알루미늄, 구리, 또는 RF 전류의 전도를 용이하게 하는 다른 적합한 합금들과 같은 전도성 물질에 의해 제조된다.
도 5는 RF 복귀 경로(500)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 구성과 유사하게, 권선형 나선 랩(404)은 그라운드 프레임(406)과 접촉하는 동안 수직의 컴플라이언스를 수용하기 위해 연장 블록(402) 내에 위치된다. 이러한 특정 실시예에서, 도 4에 도시된 것과 같은 연성 스트랩(400) 형태 대신에, RF 복귀 경로(500)는 체결구(502)를 통해 그라운드 프레임(406)과 챔버 측벽(126) 사이에 고정적으로 결합되는 도전성 바의 형태이다. RF 복귀 경로(500)는 임의의 적합한 수단에 의해 그라운드 프레임(406)에 접착, 볼트결합, 나사결합, 또는 체결(fasten)될 수 있다. 도전성 바(500)가 챔버 측벽(126)과 그라운드 프레임(406) 사이에 견고하게(rigidly) 고정되기 때문에, 기판 지지부 어셈블리(130)의 공차 포지셔닝(tolerance positioning)를 위한 수직 수용(vertical accommodation)이 권선형 나선 랩(404)에 의해 이루어진다. 대안적으로, RF 복귀 경로(500) 및 그라운드 프레임(406)은 체결구(502)를 통해 벽에 부착되는 제 1 측면 및 권선형 나선 랩(404) 상에 놓이도록 구성되는 제 2 측면을 갖는 단일(unitary) 바디로 형성될 수 있다.
RF 복귀 경로(500)의 구성은 기판 처리 과정에서의 반복된 기판 지지부 어셈블리 이동들 동안 발생할 수 있는 변위(dislocation), 마찰 및 원치 않는 상대적 마찰을 실질적으로 방지하며, 이에 의해 더 완전한(clean) 처리 환경을 제공한다. 일 실시예에서, 도전성 바(500)는 알루미늄, 구리, 또는 RF 전류의 전도를 용이하게 하는 다른 적합한 합금들과 같은 도전성 물질로 제조된다.
일 실시예에서, RF 복귀 경로를 따라 형성된 높은 커패시턴스를 갖는 절연체들을 활용함으로써, 전체 RF 복귀 경로를 따라 낮은 임피던스가 획득될 수 있어, 큰 RF 전류들이 운반될 수 있게 한다. RF 복귀 경로를 따른 절연체들의 활용에 부가하여, 챔버 측벽과 쉐도우 프레임 및/또는 기판 지지부 어셈블리에 부착된 연장 블록 간의 RF 복귀 경로의 설계에 의해, RF 복귀 경로를 위해 요구되는 길이는 기존 설계들에 비하여 상당히 짧아진다. RF 복귀 경로의 거리가 기존 기술들보다 훨씬 짧기 때문에, RF 복귀 경로의 임피던스는 상당히 낮춰진다. 추가로, RF 복귀 경로는 또한 큰 전류 운반 용량(carrying capacity)을 제공하고, 이는 이상적으로 대면적 처리 애플리케이션들에서의 사용에 적합하다. RF 복귀 경로의 상대적으로 더 짧은 이동 거리는 전류 운반 용량을 위한 낮은 임피던스 및 높은 도전율을 제공하고, 이에 의해 처리 동안 기판 표면에 걸쳐 보다 낮은 전압 차를 유발한다. 낮은 전압 차는 기판 표면에 걸친 불-균일한 플라즈마 분포 및 프로파일의 가능성을 줄이고, 이에 의해 기판 표면 상에 증착된 막의 보다 양호한 균일성을 제공한다. 또한 RF 복귀 경로가 플라즈마, 전류, 정전하들, 및 전자들을 실질적으로 기판 지지부 어셈블리 위의 처리 영역 내로 제한하므로, 기판 지지부 어셈블리 하부 또는 측면으로의 원치 않는 증착 또는 활성 종 부식의 가능성이 실질적으로 감소될 수 있고, 이에 의해 처리 챔버의 하부 영역에서 활용되는 컴포넌트들의 수명을 연장시킨다. 부가적으로, 입자 오염의 가능성 또한 감소된다.
부가적으로, 기판 지지부 어셈블리의 주변부 영역에 위치되는 쉐도우 프레임에 RF 복귀 경로를 연결시킴으로써, 플라즈마 분포는 기판 지지부 어셈블리의 주변부 영역, 특히 기판 지지부 어셈블리의 코너들, 예를 들어 엣지들로 효율적으로 연장될 수 있다. 기존 설계들에서, 플라즈마는 때때로 기판 지지부 어셈블리의 주변부 영역까지 효율적으로 그리고 균일하게 분포하지 않을 수 있어, 결과적으로 기판 코너들, 예를 들어 엣지들 상의 불충분한 증착을 유발할 수 있다. 증착 프로세스가 기판 상에 미세결정질 실리콘 층을 증착하도록 구성되는 실시예에서, 기판 코너들, 예를 들어 엣지들에서 증착된 실리콘 막의 결정질 부분이 기존 증착 기술에서 기판 상에 증착된 다른 영역들, 예를 들어 중심부들, 또는 중심부 영역들에 인접한 영역들에 비해 불충분하고 비-균일하게 발견된다. 본 출원에서의 RF 복귀 경로를 활용함으로써, 연장된 플라즈마 분포는 증착된 미세결정질 실리콘 막에 형성된 결정질 부분이 제어되고 효율적으로 개선될 수 있도록 기판 지지부 어셈블리의 주변부 영역, 예를 들어 코너들 및 엣지들에서의 증착을 위해 충분한 플라즈마를 효율적으로 제공한다.
도 6a는 도 2에 도시된 것처럼 RF 복귀 경로(184), 및 J-형상 RF 스틱(604)의 다른 실시예를 도시한다. 쉐도우 프레임(133)은 쉐도우 프레임(133)의 바닥 표면에 부착된 RF 그라운드 프레임(618)을 가진다. RF 복귀 경로(184)는 챔버 벽(126)과 RF 그라운드 프레임(618) 사이에 부착된다. RF 복귀 경로(184)는 그라운드 되고 가스 분배 플레이트 또는 그라운드로 복귀되는, 초과하는 대부분의 에너지 및 플라즈마를 위한 유도성 경로를 제공한다. J-형상 RF 스틱(604)은 체결구(626) 또는 다른 적합한 체결 도구들에 의해 쉐도우 프레임(133)의 단부에 부착된다. 일 실시예에서, J-형상 RF 스틱(604)은 체결구(610) 또는 다른 적합한 체결 도구들을 통해 호형(arc shape) 스틱(608)에 연결된 로드(606)를 포함한다. J-형상 RF 스틱(604)은 초과 에너지 또는 플라즈마를 챔버 벽의 또 다른 부분으로, 그리고 챔버 벽(126)의 상부 부분 및 쉐도우 프레임(133)으로부터 떨어지도록 재지향(redirect)시키기 위해 추가적인 인덕턴스를 효율적으로 부가하고, 이는 챔버 벽(126)의 상부 부분 및 기판 및 쉐도우 프레임(133)에 가까운 위치에서의 아크발생을 최소화하고 제거할 수 있다.
RF 스틱 지지부(620)는 챔버 벽(126)에 부착된 제 1 단부(624) 및 J-형상 RF 스틱(604)의 로드(606)에 부착된 제 2 단부(622)를 가진다. 제 2 단부(622)는 도 6b에서 624a, 624b로 도시된 2개의 팁들을 가질 수 있고, 이들은 로드(606)가 통과하도록 하는 개구부를 형성한다. 대안적으로, RF 스틱 지지부(620)는 도 6c에 도시된 것처럼 로드(606)가 통과하도록 하는 캡(630)을 더 포함한다. 대안적으로, RF 스틱 지지부(620)는 J-형상 RF 스틱(604)을 처리 챔버 내에 고정적으로 유지 및 지지하기 위한 임의의 형태가 되도록 구성될 수 있다.
그라운드 프레임 리프터(614)는 쉐도우 프레임(133)에 부착된 RF 그라운드 프레임(618)을 지지하는 기판 지지부 어셈블리(130)의 바닥 쪽에 부착된다. RF 스트랩(616)은 그라운드 프레임 리프터(614)와 챔버 바닥 사이에 배치된다. 처리 동안, 그라운드 프레임 리프터(614)는 RF 그라운드 프레임(618)을 지지하고, 쉐도우 프레임(133)으로부터 RF 그라운드 프레임(618), 그라운드 프레임 리프터(614)를 통해 나아가 RF 스트랩(616)으로 챔버 하부까지의 RF 복귀 경로를 생성한다. 처리 이후, 기판 지지부 어셈블리(130)는 도 6d에 도시된 것처럼 기판 이송 위치로 하강되고, 기판 지지부 어셈블리(130)에 부착된 그라운드 프레임 리프터(614)는 기판 지지부 어셈블리(130)의 이동과 함께 하강된다. RF 스트랩(616)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 이동 및 작동(actuation)을 수용하도록 연성 있게 휘어진다. 기판 지지부 어셈블리(130)가 하강될 때, 쉐도우 프레임(133) 및 RF 그라운드 프레임(618)은 챔버 벽(126)에 부착된 RF 스틱 지지부(620)를 통해 J-형상 RF 스틱(604)에 의해 고정적으로 그리고 이동불가능하게 유지(hold)되어, 기판이 처리 챔버로부터 제거되는 것을 용이하게 하기 위해 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 RF 그라운드 프레임(618) 및 쉐도우 프레임(133)을 분리시킨다.
도 7은 처리 챔버에 배치된 기판 지지부 어셈블리(130)의 평면도를 도시한다. 쉐도우 프레임(133)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 영역 상에 배치된다. 다수의 RF 스틱 지지부(620)는 챔버 벽(126)과 기판 지지부 어셈블리(130) 사이에 배치된다. RF 스틱 지지부(620)는 기판 지지부 어셈블리(130)와 슬릿 밸브(108)를 갖는 챔버 벽(126) 사이에 정의된 영역(702)을 제외한 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 영역 주위에 배치된다. 기판 지지부 어셈블리(130)와 슬릿 밸브(108)를 갖는 챔버 벽(126) 사이의 영역(702)에 위치된 RF 스틱 지지부(620)는 기판 이송을 위한 처리 챔버 안으로의 로봇의 이동을 방해할 수 있다. 따라서, RF 스틱 지지부(620)는 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부를 따라 다른 3개의 측면들(706, 704, 708)에 배치되도록 구성될 수 있다.
도 8은 챔버 바닥(104)까지, 기판 지지부 어셈블리 아래에 배치된 그라운드 스트랩들의 형태인 RF 복귀 경로(802)를 가진 챔버(800)를 도시한다. RF 복귀 경로(802)의 기능들은 도 1 내지 도 7을 참조하여 위에서 설명된 RF 복귀 경로와 유사할 수 있다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 챔버(900)를 도시한다. 하나 또는 그 초과의 RF 복귀 경로(902)는 기판 지지부 어셈블리(130)의 바닥 표면(904)에 결합되는 일 단부 및 챔버(900)의 측벽(126)에 결합되는 또 다른 단부를 가진다. RF 복귀 경로(902)는 도 8의 챔버에서 도시된 RF 복귀 경로(802)보다 더 짧고, 이는 백킹 플레이트(112) 및 디퓨저(110)로부터 공급된 RF 전력으로부터의 에너지의 인덕턴스를 위해 이용가능한 RF 복귀 경로(902)의 표면적을 감소시킨다. 따라서, 짧은 RF 복귀 경로(902)는 에너지의 인덕턴스를 감소시키고 기판 지지부 어셈블리(130) 아래에 에너지가 모이는 것을 감소시킨다. 따라서, 짧은 RF 복귀 경로(902)는 유리하게도 챔버 컴포넌트들 간의 높은 전위들을 완화하면서 RF 전류를 효율적으로 전도시키는 낮은 임피던스를 제공한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 챔버(1000)를 도시한다. 챔버(1000)는 챔버(1000) 내에 배치된 하나 또는 그 초과의 RF 복귀 경로(902)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 프레임(1002)은 기판 지지부 어셈블리(130)의 주변부 및/또는 하부 표면(904)에 결합된 상부 측면 및 RF 복귀 경로(902)의 단부에 결합된 하부 측면을 가질 수 있다. 프레임(1002)은 기판 지지부 어셈블리(130)로부터 바깥쪽으로 연장되고 챔버(1000)의 측벽(126)에 아주 근접하여 있다. 부가적으로, RF 복귀 경로(902)는 프레임(1002)을 통해 기판 지지부 어셈블리(130)에 결합된다.
프레임(1002)은 기판 지지부 어셈블리(130)와 측벽(126) 사이의 아크발생 거리를 감소시키는 측벽(126) 간의 거리 감소를 제공한다. 부가적으로, 보다 짧은 RF 복귀 경로(902)는 위에서 논의된 것처럼 에너지의 인덕턴스를 감소시키고 기판 지지부 어셈블리(130) 아래에 에너지가 모이는 것을 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 챔버(1100)를 도시한다. 백킹 플레이트(112) 및/또는 디퓨저(110)는 하나 또는 그 초과의 도전성 리드들(1104)을 포함하는 분리형 도전체(1110)에 의해, RF 전력 소스(122)와 유사한 RF 전력 소스(1116)에 결합된다. RF 전력 소스(1116)가 중심 지지부(116)를 통해 챔버(1100)에 결합되는 실시예에서, 디퓨저(110) 또는 백킹 플레이트(112)에 결합된 RF 전력은 필요에 따라 소거 또는 제거될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 도전성 리드들(1104)은 백킹 플레이트(112)의 주변부 주위의 다수의 연결 점들(1106, 1108)에서 백킹 플레이트(112)에 연결되는 RF 전력 소스(1116)로부터의 에너지를 제공한다. 기판 지지부 어셈블리(130)는 도 8에 도시된 것처럼 하나 또는 그 초과의 RF 복귀 경로(802)에 의해 챔버 바디(102)에 결합된다. 이러한 실시예에서, 도전성 리드들(1104) 각각은 실질적으로 백킹 플레이트(112)의 치수 중 절반에 걸치는 길이를 포함한다. 도전성 리드들(1104)의 길이를 따라 RF 전력 소스(1116)로부터 백킹 플레이트(112)로 에너지의 인덕턴스를 감소시키기 위해 실드(1102)가 도전성 리드들(1104)의 길이를 따라 제공된다. 실드(1102)는 도전성 리드들(1104)의 상당 부분 주위에 배치된 튜브형(tubular) 부재로서 도시된다. 실드(1102)는 도전성 리드(1104)의 길이를 따라 백킹 플레이트(112)와 도전성 리드들(1104) 간의 에너지의 보다 낮은 인덕턴스를 제공하고, 이는 백킹 플레이트(112) 및 도전성 리드들(1104)의 연결 점들로의 에너지를 효율적으로 격리한다.
도 1 내지 도 11을 참조하여 위에서 설명된 것처럼 밸브(108)가 위치되는, 측벽(126)에 부착 및 형성되는 RF 복귀 경로(즉, 스트랩들)는 밸브(108)로부터의 입자 유입 또는 증착을 방지하기 위해서 밸브(108)의 엣지를 넘어 연장됨에 주목해야 한다. 챔버의 측벽(126)의 다른 3개의 측면들에서, RF 복귀 경로(즉, 스트랩들)는 개별적으로 형성될 수 있고, 챔버의 양호한 가스 흐름 및 펌핑 효율성을 허용하도록 공간-이격된 관계로 이격된다.
따라서, 플라즈마 처리 시스템에서 챔버 벽에 기판 지지부 또는 쉐도우 프레임을 결합시키는, 낮은 임피던스를 갖는 RF 복귀 경로를 갖는 방법 및 장치가 제공된다. 유리하게도, 낮은 임피던스 RF 복귀 경로는 큰 전류 운반 용량을 제공한다. 기판 표면에 걸친 플라즈마 분포의 불-균일성은 실질적으로 제거되고 따라서 기판 측면 또는 기판 지지부 어셈블리 하부에의 원치 않는 증착이 감소된다.
상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가적인 실시예들도 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 뒤따르는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 처리 챔버로서,
    처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부 어셈블리;
    상기 기판 지지부 어셈블리의 엣지 상에 배치되는 쉐도우 프레임; 및
    상기 쉐도우 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로(return path)
    를 포함하고,
    상기 RF 복귀 경로의 상기 제 2 단부는 상기 챔버 측벽에 용량성 결합되고, 상기 RF 복귀 경로의 상기 제 2 단부는 절연체 안에 샌드위치되는(sandwiched),
    처리 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 복귀 경로는 연성(flexible) 알루미늄 스트랩을 포함하는,
    처리 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체는 DC 전류가 상기 RF 복귀 경로를 통해 상기 챔버 측벽으로 흐르는 것을 방지하는,
    처리 챔버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연체는 세라믹이고, 체결구(fastner)에 의해 상기 챔버 측벽 및 RF 복귀 경로에 부착되는,
    처리 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세라믹 절연체 및 상기 RF 복귀 경로의 상기 제 2 단부를 커버하는 유전체 커버
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임과 상기 기판 지지부 어셈블리 사이에 배치되는 세라믹 절연체
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 측벽에 부착되고, 상기 기판 지지부 어셈블리가 기판 이송 위치에 있을 때 상기 쉐도우 프레임을 지지하도록 위치되는 쉐도우-프레임 지지부
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
  8. 처리 챔버로서,
    처리 챔버 내의 처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부 어셈블리;
    상기 기판 지지부 어셈블리의 바닥 표면에 부착되고 상기 기판 지지부 어셈블리의 외주(outer perimeter)로부터 바깥쪽으로 연장되는 연장 블록;
    상기 기판 지지부 어셈블리가 상승 위치에 있는 경우 상기 연장 블록과 맞물려지도록(engage) 사이징된, 상기 처리 챔버 내에 배치되는 그라운드 프레임; 및
    상기 그라운드 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로
    를 포함하는, 처리 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 그라운드 프레임의 하부에서 상기 처리 챔버 내에 배치되는 측면 펌핑 실드
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그라운드 프레임은 상기 연장 블록과 맞물리도록(engage) 구성되는 제 1 측면 및 상기 측면 펌핑 실드 상에 위치되는 제 2 측면을 가지는,
    처리 챔버.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 지지부 어셈블리가 상승 위치에 있는 경우 상기 그라운드 프레임이 상기 연장 블록에 의해 지지될 때 상기 그라운드 프레임과 상기 측면 펌핑 실드 사이에 규정되는 갭(gap)
    을 더 포함하는, 처리 챔버.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판 지지부 어셈블리의 바깥쪽으로 상기 연장 블록의 상부 표면에 배치되는 권선형 나선 랩(wound spiral wrap)
    을 더 포함하는, 처리 챔버.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 지지부 어셈블리의 엣지 상에 배치되는 쉐도우 프레임과 상기 기판 지지부 어셈블리 사이에 배치되는 절연체
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
  14. 처리 챔버로서,
    처리 영역을 규정하는 챔버 측벽, 바닥 및 상기 챔버 측벽에 의해 지지되는 리드 어셈블리를 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디의 상기 처리 영역에 배치되는 기판 지지부 어셈블리 ― 상기 기판 지지부 어셈블리는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능함 ―;
    상기 기판 지지부 어셈블리의 엣지 가까이에 배치되는 쉐도우 프레임;
    상기 챔버 바디에 결합되고, 상기 기판 지지부 어셈블리가 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 쉐도우 프레임을 지지하도록 사이징된 쉐도우-프레임 지지부;
    상기 쉐도우 프레임에 결합되는 제 1 단부 및 상기 챔버 측벽에 결합되는 제 2 단부를 갖는 RF 복귀 경로; 및
    DC 전류가 상기 RF 복귀 경로를 통해 상기 챔버 측벽으로 흐르는 것을 방지하는 제 1 절연체
    를 포함하고,
    상기 RF 복귀 경로의 상기 제 2 단부는 상기 제 1 절연체 내에 샌드위치되고, 상기 챔버 측벽에 용량성 결합되는,
    처리 챔버.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 쉐도우 프레임과 상기 기판 지지부 어셈블리 사이에 배치되는 제 2 절연체
    를 더 포함하는, 처리 챔버.
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