KR102289002B1 - 보다 균일한 층 두께를 위한 기판 지지 링 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 증착되거나 성장되는 층들의 보다 균일한 두께를 제공하는 기판 지지 링들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지 링은: 기판을 지지하도록 중앙에 위치된 지지 표면을 갖는 내측 링; 및 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링;을 포함하며, 외측 링은 지지 표면의 지지 평면에 대해 대체로 평행한, 지지 표면 위에 배치된 반응 표면 지역을 포함하고, 반응 표면은 약 24 mm 내지 약 45 mm만큼 상기 지지 표면을 지나 연장한다.

Description

보다 균일한 층 두께를 위한 기판 지지 링{SUBSTRATE SUPPORT RING FOR MORE UNIFORM LAYER THICKNESS}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱에 관한 것이다.
[0002] 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들은 프로세스 챔버 내에서의 프로세싱을 위해, 엣지 링과 같은 지지 장치에 의해 지지될 수 있다. 몇몇 반도체 제조 프로세스들, 이를테면 옥사이드 층을 증착하거나 성장시키기 위한 프로세스들에서, 산소 종을 생성하기 위해 프로세스 챔버에서 연소 반응이 개시되어, 옥사이드 층의 성장에 기여한다. 그러나, 본 발명자들은 몇몇 프로세스들에서, 웨이퍼 표면 상의 층의 두께 균일성에 영향을 미치는 프로세스 불균일성들이 발생할 수 있음을 알았다. 특히, 기판 엣지에서의 변화하는 증착 또는 성장 레이트들이 관찰되었으며, 이는 기판의 엣지에서의 불균일한 층 형성으로 이어진다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은 몇몇 반도체 제조 프로세스들 동안 개선된 프로세스 균일성을 가능하게 할 수 있는 기판 지지부들의 실시예들을 제공하였다.
[0004] 기판 상에 증착되거나 성장되는 층들의 보다 균일한 두께를 제공하는 기판 지지 링들의 실시예들이 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지 링은: 기판을 지지하도록 적응되는, 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링; 및 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링을 포함하며, 외측 링은 지지 표면의 지지 평면에 대해 대체로 평행한, 지지 표면 위에 배치된 반응 표면 지역을 포함하고, 반응 표면은 약 24 mm 내지 약 45 mm만큼 지지 표면을 지나 연장한다.
[0005] 몇몇 실시예들에서, 기판 지지 장치는: 기판을 지지하도록 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링; 및 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링을 포함하며, 외측 링은 지지 표면의 지지 평면에 대해 대체로 평행한, 지지 표면 위의 반응 표면 지역을 포함하고, 반응 표면은 약 24 mm 내지 약 34 mm만큼 지지 표면을 지나 연장하며, 반응 표면은 약 0.86 내지 약 0.97 mm만큼 지지 표면 위에 있다.
[0006] 몇몇 실시예들에서, 기판 프로세싱 장치는, 프로세싱 용적을 에워싸는 챔버 본체; 및 프로세싱 용적 내에 배치되고 지지되는 기판 지지 장치를 포함한다. 기판 프로세싱 장치는, 기판을 지지하도록 적응되는, 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링; 및 기판 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링을 포함하며, 외측 링은 지지 표면의 지지 평면에 대해 대체로 평행한, 지지 표면 위의 반응 표면 지역을 포함하며, 반응 표면은 약 24 mm 내지 약 45 mm만큼 지지 표면을 지나 연장한다.
[0007] 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 하기에서 설명된다.
[0008] 앞서 간략히 요약되고 하기에서 보다 상세히 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들 참조로 하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 기판 지지 링의 평면도를 도시한다.
[0010] 도 2는 II-II를 따라 취한, 도 1의 기판 지지 링의 단면도를 도시한다.
[0011] 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 기판 지지 링을 포함하는 프로세스 챔버의 개략적 단면도를 도시한다.
[0012] 도 4a 및 4b는 각각, 동일한 챔버 조건들 하에서 프로세싱되는, 회전하지-않는 웨이퍼 및 회전하는 웨이퍼 상에 증착되거나 성장되는 층의 관찰된 두께를 도시한다.
[0013] 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 기판 지지 링을 사용하여, 상이한 온도들에서 기판 상에 증착되거나 성장되는 예시적인 층 두께의 플롯(plot)을 도시한다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 동일한 참조 번호들을 사용하여 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지시하였다. 도면들은 실척대로 도시된 것은 아니며, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 특징들 및 엘리먼트들은 추가 설명 없이도 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있는 것으로 생각된다.
[0015] 본 발명의 실시예들은, 프로세싱을 위한 챔버에서, 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 지지하기 위한, 기판 지지 링들 또는 엣지 링들을 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따른 기판 지지 링들은, 특히 기판 엣지에서, 프로세스 균일성에 유리하게 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 개시된 지지 링들의 실시예들은 유리하게, 기판 상에 증착되거나 성장되는 층들에 유리하게 영향을 미칠 수 있다.
[0016] 도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 기판 지지 링 또는 엣지 링(100)의 평면도를 도시한다. 예시적인 엣지 링(100)은, 중심점(C)을 중심으로 중앙에 위치된 지지 표면(104)을 갖는 내측 링(102)을 포함한다. 지지 표면(104)은 기판의 후면측의 엣지를 따라서, 주어진 직경을 갖는 기판(예를 들면, 200, 300, 450 mm 반도체 웨이퍼들, 등)을 지지하도록 구성된다. 예를 들면, 지지 표면(104)은, 중앙 개구를 정의하는 내측 직경, 및 외측 직경을 가지며, 외측 직경은 내측 직경과 외측 직경 사이의 지지 표면(104)의 폭을 정의한다.
[0017] 지지 표면(104)은 기판의 외측 부분만을 지지하여서, 기판의 후면측의 중앙의 주된 부분(predominant portion)을 노출된 상태로 남겨둔다. 몇몇 실시예들에서, 지지 표면(104)은 기판의 직경의 약 1.10 내지 약 1.56 퍼센트를 따라서 기판을 지지하도록 구성된다. 예를 들면, 300 mm 기판의 경우, 지지 표면(104)은 폭이 약 3.3 내지 약 4.7 mm일 수 있다.
[0018] 외측 링(108)은 내측 링(102)으로부터 방사상 외측에 배치된다. 외측 링(108)은, 외측 엣지(110), 내측 엣지(112), 및 이들 사이의 반응 표면(114)을 포함한다. 내측 엣지(112)는 지지 표면(104)의 방사상 외측 한계(radially outward limit)(즉, 지지 표면(104)의 외측 직경)를 형성한다.
[0019] 도 2에 예시된 바와 같이, 반응 표면(114)은 지지 표면(104)에 대해 대체로 평행하며, 지지 표면(104) 위에서 프로세싱될 기판의 두께만큼 지지 표면(104) 위에 배치될 수 있으며, 그에 따라 기판의 상부 표면은 반응 표면(114)과 실질적으로 수평이다(even). 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 반응 표면(114)은 약 0.86 내지 약 0.97 mm, 예를 들면, 약 0.91 mm만큼 지지 표면(104) 위에 배치된다. 몇몇 실시예들에서, 기판이 프로세싱을 위해 지지 표면(104) 상에 배치되는 경우, 기판 표면(S)은 반응 표면(114)과 실질적으로 평평할(planar) 수 있다. 다른 실시예들에서, 기판 표면(S)은 반응 표면(114) 아래로 또는 위로 오프셋될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 기판 표면(S)은 약 0.5 mm만큼 반응 표면(114) 위에 있다. 다른 실시예들에서, 기판 표면(S)은 약 0.5 mm만큼 반응 표면(114) 아래에 있을 수 있다. 따라서, 프로세싱을 위해 지지 표면(104) 상에 지지되는 경우, 기판 표면(S)은, 반응 표면(114) 위 약 0.5 mm와 반응 표면(114) 아래 약 0.5 mm 사이에 있을 수 있다. 반응 표면은 지지 표면(104)의 지지 평면(즉, 지지 표면(104) 상에 놓일 경우, 기판의 평면)에 대해 실질적으로 평행하다. 엣지 링(100)은 외측 링(108)의 바닥 표면으로부터 아래쪽으로 연장하는 돌출부(202)를 포함할 수 있다. 프로세스 챔버 내에 배치되는 경우, 돌출부(202)는 도 3에 대해 하기에서 논의되는 바와 같이, 챔버 내에서 링에 대한 지지를 제공할 수 있다.
[0020] 내측 링(102) 및 외측 링(108)은, 세라믹 재료, 예를 들면, 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 비제한적인 예들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 프로세스 양립성 재료들을 포함할 수 있고, 일체로 형성될 수 있거나, 별도로 형성되어 함께 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 내측 링(102) 및 외측 링(108)의 부분들은 코팅, 예를 들면, 폴리 실리콘 코팅을 포함할 수 있다. 내측 링(102) 및 외측 링(108)은 중심점(C)을 통과하는 축선(204)을 중심으로 동심일 수 있다.
[0021] 도 2에 예시된 비제한적인 실시예에서, 반응 표면(114)은 거리(L)만큼 내측 엣지(112)를 지나 방사상으로 연장한다. 거리(L)는 약 24 mm 내지 약 45 mm, 예를 들면, 약 24 mm 내지 약 34 mm일 수 있다. 본 발명자들은, 하기에서 논의될 이유들로, 반응 표면(114)이 실질적으로 약 24 mm보다 큰 임의의 거리만큼 내측 엣지(112)를 지나 방사상으로 연장함에 따라, 유리한 효과가 획득될 수 있음을 알았다. 본 발명자들은 또한, 일정량을 초과하는, 예를 들면, 약 34 mm를 초과하는 L 치수를 갖는 엣지 링들은 차선의(suboptimal) 처리량을 제공하고, 엣지 링을 하우징하기 위해 보다 큰 챔버를 요구하며, 가열 및 냉각을 위한 부가적인 시간 및 에너지를 요구할 수 있다는 것을 알았다.
[0022] 개시된 엣지 링은 유리하게, 적어도 급속 열 프로세싱 프로세스를 수행하도록 구성되는 임의의 프로세스 챔버에서 사용될 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기에 적합한 프로세스 챔버들의 예들은, RADIANCE®, RADIANCE® PLUS, 또는 VANTAGE® 프로세스 챔버들 중 임의의 프로세스 챔버, 또는 열 프로세스, 예를 들면, 급속 열 프로세스(RTP)를 수행할 수 있는 임의의 다른 프로세스 챔버를 포함하며, 이들은 모두 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 개시된 엣지 링은 또한, 다른 제조업자들로부터의 유사한 챔버들에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 적합한 프로세스 챔버는, 도 3에 대해 하기에서 설명되는 프로세스 챔버(300)와 유사할 수 있다.
[0023] 기판(302) ― 기판은 상부에 배치된 하나 또는 그 초과의 층들(344)(이를테면, 유전체 층)을 포함할 수 있음 ― 은 프로세스 챔버(300) 내에서 기판 지지부(304) 상에 장착되며, 기판 지지부(304)와 대향하는 위치에 배치되는, 램프 헤드(310)와 같은 복사 에너지 소스에 의해 가열된다. 램프 헤드(310)는 기판(302)의 전면(308)에 지향되는 복사선(radiation)을 생성한다. 대안적으로, 램프 헤드(310)는, 예를 들면, 기판(302) 아래에 배치됨으로써, 또는 기판(302)의 배면(306)으로 복사선을 지향시킴으로써, 기판(302)의 배면(306)을 가열하도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 복사선은 수-냉식(water-cooled) 석영 윈도우 조립체(312)를 통해 프로세스 챔버(300)에 들어간다. 기판(302) 아래에는 반사기 플레이트(314)가 있으며, 반사기 플레이트(314)는 수-냉식 스테인리스 스틸 베이스, 예를 들면, 베이스(316) 상에 장착된다. 베이스(316)는 순환 회로(318)를 포함하며, 순환 회로(318)를 통해서 냉각제(coolant)가 순환하여, 반사기 플레이트(314)를 냉각시킨다. 몇몇 실시예들에서, 반사기 플레이트(314)는 알루미늄으로 제조되며, 고 반사성(highly reflective) 표면 코팅(320)을 갖는다. 베이스(316)를 통하여 물이 순환되어서, 반사기 플레이트(314)의 온도를 가열된 기판(302)의 온도 훨씬 아래로 유지할 수 있다. 대안적으로, 다른 냉각제들이 동일한 또는 상이한 온도들로 제공될 수 있다. 예를 들면, 부동액(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 등) 또는 다른 열 전달 유체들이 베이스(316)를 통해 순환될 수 있으며, 그리고/또는 베이스(316)는 칠러(chiller)(미도시)에 커플링될 수 있다. 기판(302)의 하면 또는 배면과 반사기 플레이트(314)의 최상부(top)는 반사 공동(322)을 형성한다. 반사 공동(322)은 기판(302)의 유효 방사율(emissivity)을 강화시킨다.
[0024] 기판(302)의 국소화된 영역들의 온도들은 복수의 고온도계들(326)에 커플링된 복수의 온도 프로브들(324)에 의해 측정된다. 복수의 고온도계들(326)은 온도 제어기(328)에 연결되며, 온도 제어기(328)는 측정된 온도에 응답하여, 램프 헤드(310)에 공급되는 전력을 제어한다. 램프들은 다수의 구역들로 분할될 수 있다. 구역들은 제어기에 의해 개별적으로 조정되어, 기판(302)의 상이한 지역들의 제어된 복사 가열을 허용할 수 있다.
[0025] 프로세싱 동안, 제 1 가스는 가스 패널(예를 들면, 가스 공급부(329))로부터 유동되어 유입구(330)(예를 들면, 제 1 유입구)에서 프로세스 챔버(300)로 들어가 프로세싱 용적(301)을 적어도 부분적으로 채울 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 가스 공급부(329)는, 프로세스 챔버에 플라즈마를 제공하기 전에, 제 1 가스로부터 플라즈마를 형성하기 위한 원격 플라즈마 소스일 수 있다. 유입구(330)는 프로세스 챔버(300)의 측부(side)에 배치되며, 기판(302)의 표면에 걸쳐서 제 1 가스의 유동을 가능하게 한다. 램프 헤드(310)는, 제 1 가스로부터 플라즈마를 점화시키고(ignite) 플라즈마를 유지시키기에 충분한 에너지를 제공하거나, 또는 가스 공급부가 원격 플라즈마 소스인 경우, 프로세스 챔버(300)에서 기판(302) 위의 지역에 플라즈마를 유지시키기에 충분한 에너지를 제공한다. 램프 헤드(310)는 적어도 기판(302) 위의 프로세싱 용적(301)에서 산화 반응을 유지하기에 충분한 방식으로, 플라즈마를 점화 및/또는 유지한다.
[0026] 기판 지지부(304)는 고정되도록(stationary) 구성될 수 있거나, 프로세싱 용적(301) 내에서 회전하도록 지지되어, 기판(302)을 회전시킬 수 있다. 기판 지지부(304)는 엣지 링(100)을 포함하고, 엣지 링(100)은 기판의 외측 둘레(perimeter) 주변에서 기판(302)과 접촉하며, 그에 따라 기판(302)의 전체 하면을, 외측 둘레 주위의 작은 환형 영역을 제외하고 노출된 상태로 남겨 둔다.
[0027] 몇몇 실시예들에서, 엣지 링(100)의 돌출부들(202)은 회전가능한 관상의(tubular) 실린더(334) 상에 놓일 수 있으며, 실린더(334)는 고온도계(326)의 주파수 범위에서 실린더를 부전도성(opaque)이 되게 하도록 실리콘으로 코팅된다. 실린더(334) 상의 코팅은 배플(baffle)로서 작용하여, 강도 측정들에 악영향을 줄(contaminate) 수 있는, 외부 소스들로부터의 복사선을 차단한다. 실린더(334)의 바닥은 복수의 볼 베어링들(338) 상에 놓이는 환형 상부 베어링(336)에 의해 유지되며, 볼 베어링들(338)은 차례로, 고정된 환형의 하부 베어링 레이스(340) 내에 유지된다. 몇몇 실시예들에서, 볼 베어링들(338)은 동작들 동안 미립자 형성을 감소시키기 위해, 스틸(steel)로 제조되며 실리콘 나이트라이드로 코팅된다. 상부 베어링(336)은 액츄에이터(미도시)에 커플링되며, 액츄에이터는 프로세싱 동안 실린더(334), 엣지 링(100) 및 기판(302)을 회전시킨다.
[0028] 기판 지지부(304)는 램프 헤드(310)에 대해 기판(302)을 상승 및 하강시킬(즉, 수직 변위를 제공할) 수 있는 리프트 메커니즘(342)에 커플링될 수 있다. 예를 들면, 기판 지지부(304)는 리프트 메커니즘(342)에 커플링될 수 있으며, 그에 따라 리프팅 동작 동안 기판(302)과 반사기 플레이트(314) 사이의 거리가 일정하다.
[0029] 본 발명자들은, 어떤 프로세스 조건들, 예를 들면, 급속 열 프로세싱(RTP) 하에서, 약 700℃ 내지 약 900℃의 온도들에서, 기판 상에 증착되거나 성장되는 층이 기판의 엣지에서 두께 불균일성을 나타낸다는 것을 알았다. 프로세싱 동안 회전되지 않는 기판들이 비회전 프로파일을 산출할 뿐만 아니라, 프로세싱동안 회전되는 기판들이 회전 프로파일을 생산한다는 조건이 존재한다. 도 4a 및 4b는, 기판을 지지하기 위해 종래의 엣지 링을 사용하여 동일한 챔버 조건들 하에서 프로세싱되는, 회전되지-않는 기판(402) 및 회전된 기판(404) 상에 증착되거나 성장되는 층의 관찰된 두께의 예시이다.
[0030] 각각의 도면은 종래의 엣지 링(미도시)에 의해 지지되는 기판(402, 404)을 나타내며, 이때 웨이퍼와 정렬되는, 웨이퍼 상의 플롯(403, 405)은 각각, 각각의 웨이퍼의 직경을 따라서 증착되거나 성장되는 층 두께의 평균을 나타낸다. 0(제로) 포인트는 기판(402, 404)의 중앙을 나타내며, 수직 축선은 성장된 두께에 대한 임의의 적합한 측정 스케일(scale) 또는 단위, 예를 들면, 옹스트롬(Å)일 수 있다. 양쪽 도면들에서, 프로세스 가스는 화살표(401)에 의해 예시된 바와 같이, 좌측에서 우측으로 기판을 가로질러 유동한다.
[0031] 예시된 바와 같이, 회전되지-않는 기판(402)의 성장된 층 두께의 플롯(403)은, 프로세스 가스 유동에 의해 먼저 접촉되는 기판 엣지(409) 쪽에, 단일 피크(407) 또는 국소 최고점(maximum)을 갖는다. 피크(407)에 의해 나타낸 최대 층 두께와 기판 엣지(409)에 가까운 최소 성장된 두께(408) 사이에서, 성장된 층 두께는 피크(407)와 최소 성장된 두께(408) 사이의 플롯(403)의 경사(slope)에 의해 나타낸 바와 같이 급격하게 감소한다.
[0032] 회전된 기판(404)의 층 두께의 플롯(405)은 기판의 엣지(410) 쪽에, 유사한 피크(406) 또는 최고점을 갖는다. 피크(406)에 의해 나타낸 최대 층 두께와 기판 엣지(410)에 가까운 최소 성장된 두께(412) 사이에서, 회전된 기판 상에서 성장된 층 두께는 피크(406)와 최소 성장된 두께(412) 사이의 플롯(405)의 경사에 의해 나타낸 바와 같이 급격하게 감소한다.
[0033] 본 발명자들은, 비회전 프로파일들의 성장된 층 두께가, 동일한 챔버 조건들 하에서 프로세싱되는 회전 프로파일들의 성장된 두께를 나타낸다는 것을 알았다. 성장된 두께가 비회전 프로파일 및 회전 프로파일에서 동일하지 않을 수 있지만, 회전하는 웨이퍼 상에서 성장된 층 두께는 웨이퍼 엣지에서의 불균일성을 나타내며, 이러한 불균일성은 도 4a 및 4b에서 예시된 바와 같이, 회전하는 웨이퍼의 엣지에서의 불균일성과 대응한다.
[0034] 성장된 층의 외측 엣지와 국소 최고점 사이의, 성장된 층 두께의 변화는 때때로 엣지 롤-오프(edge roll-off)로 지칭된다. 국소 최고점, 예를 들면, 피크(406 또는 407)와 최소 성장된 두께(408 또는 412) 사이의 층 두께의 차이는 엣지 롤-오프의 크기(magnitude)로 간주될 수 있다. 비회전 웨이퍼 및 회전 웨이퍼 상에서 층이 성장될 때, 엣지 롤-오프 효과가 유사하기 때문에, 엣지 롤-오프에 대한 논의는, 문맥이 달리 나타내지 않는 한, 비회전 웨이퍼와 회전 웨이퍼 양자 모두 상에서 성장하는 층들에 대해 적용된다.
[0035] 몇몇 애플리케이션들에 경우, 도 4a 및 4b에 예시된 바와 같은 엣지 롤-오프는 바람직하지 않으며, 몇몇 애플리케이션들에서 허용하기 어려울 수 있다. 본 발명자들은, 기판 직경을 초과하는 특정 범위 내의 외측 직경을 갖는 엣지 링(100)이, 몇몇 프로세스 조건들 하에서, 기판(302) 상에서 성장된 층의 균일성을 개선하기 위한 실용적인(practical) 메커니즘을 제공한다는 것을 알았다.
[0036] 도 5의 그래프(500)는, 다른 프로세스 파라미터들(예를 들면, 압력 및 프로세스 가스 유량들)을 본질적으로 동일하게 유지하면서, 상이한 온도들에서 성장된 예시적인 층 두께를 도시한다. 도 5에 나타낸 층 두께들은 기판 상에서 성장된 층들을 나타낼 수 있다. 도면에서, 곡선들(502)은 T1에서 프로세스 동안 성장된 층 두께를 예시한다. 유사하게, 곡선(504 및 506)은 각각, T2 및 T3에서 프로세스 동안 성장된 층 두께를 각각 예시하며, 이때 T1<T2<T3이고, 예를 들면, T1은 800℃일 수 있고, T2는 900℃일 수 있으며, T3는 1000℃일 수 있다. 수평축의 원점(origin)은 성장된 층의 엣지를 나타내며, 챔버 내의 기판 위에서 발생하는 유효 연소 반응의 외측 엣지(예를 들면, 엣지 링(100)의 외측 엣지(110))와 대응한다. 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지 내의 영역은 허용가능하게 균일한 층 두께를 성장시키는 반면, 외측 엣지 바깥쪽의 지역들은 불충분한 층 두께를 성장시킨다. 원점은 또한, 엣지 링의 외측 엣지 또는 웨이퍼의 엣지와 대응할 수 있다. 증가하는 수평방향 스케일(horizontal scale)은 프로세스 가스 유동 방향으로의 수평 거리(미터 단위)를 나타낸다. 수직 축선은 성장된 두께에 대한 임의의 적절한 측정 스케일 또는 단위, 예를 들면, 옹스트롬(Å)일 수 있다.
[0037] 본 발명자들은, 성장된 층의 엣지로부터, 프로세스 가스 유동 방향으로 거리가 증가함에 따라, 엣지 롤-오프의 크기가 감소한다는 것을 알았다. 예를 들면, 약 0.05 m(50 mm) 또는 그 초과의 거리에서, 곡선들(502, 504 및 506)은, 만약 있다고 하더라도, 아주 적은(very little) 롤-오프를 나타낸다. 예시된 바와 같이, 약 50 mm에서, 곡선들(504 및 506)은 각각의 곡선들의, 대체로 위쪽으로 경사진 선형 부분에 있다. 50 mm에서, 곡선(504)은 대략 최고점에 있다(도 4a 및 4b에서 406 또는 407에 대응함). 본 발명자들은, 성장된 층의 엣지로부터 약 10 mm 내지 약 50 mm, 예를 들면, 약 10 mm 내지 30 mm의 거리에서, 성장된 층 두께가 측정되는 경우, 롤-오프의 크기가 몇몇 프로세스들에 대해 허용가능한 범위 이내인 것을 알았다.
[0038] 본 발명자들은, 웨이퍼의 주변 엣지(peripheral edge)가, 챔버 내에서 발생하는 유효 연소 반응의 외측 엣지에 대해 약 10 mm 내지 약 50 mm, 또는 약 10 mm 내지 약 30 mm에 포지셔닝되도록, 기판을 프로세싱하는 것이 유리함을 발견하였다. 예를 들면, 그러한 프로세싱은 유리하게, 기판 상에서 발생한 감소된 엣지 롤-오프로 인해, 향상된 층 성장을 산출할 수 있다. 기판의 주변 엣지가 유효 연소 반응의 엣지로부터 0.05 m 초과에 포지셔닝되도록 프로세싱된 기판이 유사한 희망 특징들을 나타낼 것이지만, 하기에서 논의되는 이유들로 인해 그러한 프로세싱 조건들은 차선적일 수 있다.
[0039] 본 발명자들은, 기판(302)의 직경보다, 약 24 mm 내지 약 45 mm, 예를 들면, 약 24 mm 내지 34mm 더 큰 외측 직경을 갖는 엣지 링(100)을 제공함으로써, 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지의 위치를 기판 엣지를 지나, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 또는 약 10 mm 내지 약 30 mm에 있도록 유리하게 조작하는데 성공하였다.
[0040] 도 1 및 2에 대하여 전술된 바와 같이, 엣지 링(100)은, 외측 엣지(110) 및 내측 엣지(112)를 갖는 외측 링(108)을 포함하며, 내측 엣지(112)는 지지 표면(104)의 외측 한계를 형성한다. 내측 엣지(112)와 외측 엣지(110) 사이에는 반응 표면(114)이 있다. 반응 표면(114)은, 지지 표면(104)과 동심이며 약 24 mm 내지 약 45 mm, 또는 약 24 mm 내지 34 mm 만큼, 지지 표면(104) 및 지지 표면(104) 상에 지지되는 기판(302)을 지나 방사상으로 연장하는 환형 링이다. 엣지 링(100)의 반응 표면(114)은 엣지 링의 향상된 성능에 기여한다.
[0041] 본 발명자들은, 약 45 mm 초과만큼 지지 표면(104)을 지나 연장하는 반응 표면들(114)을 갖는 엣지 링들(100)은 생산 및 동작 비용들을 증가시킨다는 것을 알았다. 예를 들면, 더 넓은 반응 표면은 제조를 위해 부가적인 재료를 요구하여, 더 큰 프로세스 챔버를 필요로 하며, 연소 반응을 지원하기 위해 보다 넓은 지역을 제공하여 부가적인 프로세스 가스들 및 에너지를 소비한다. 더 넓은 반응 표면들은 감소된 엣지 롤-오프를 생성할 수 있지만, 이러한 감소를 달성하는 비용은 이득을 초과한다.
[0042] 본 발명자들은 또한, 약 24 mm 미만만큼 지지 표면을 지나 연장하는 반응 표면들을 갖는 엣지 링들(100)은, 요구되는 결과를 산출하기에 충분한 양만큼 엣지 롤-오프를 감소시키도록, 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지를 적절하게 조작하지 않는다는 것을 알았다.
[0043] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 다른 그리고 추가의 실시예들이 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 지지 장치로서:
    기판을 지지하도록 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링 ― 상기 지지 표면은 상기 기판의 직경의 1.10 내지 1.56 퍼센트를 따라 상기 기판을 지지하도록 구성됨 ― ; 및
    상기 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링;을 포함하며, 상기 외측 링은 상기 지지 표면의 지지 평면에 대해 평행한, 상기 지지 표면 위의 반응 표면 지역을 포함하고, 상기 반응 표면 지역은, 수평의 프로세스 가스 유동 방향에 의해 형성된 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지가 상기 기판의 엣지로부터 10 mm 내지 50 mm에 포지셔닝될 수 있도록, 24 mm 내지 45 mm만큼 상기 지지 표면을 지나 연장하는
    기판 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링은 일체로 형성되는
    기판 지지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링은 별도로 형성되는
    기판 지지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링은 함께 커플링되는
    기판 지지 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링 중 적어도 하나는 세라믹 재료로 형성되는
    기판 지지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 세라믹 재료는 실리콘 카바이드를 포함하는
    기판 지지 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 표면 지역은 0.86 내지 0.97 mm만큼 상기 지지 표면 위에 있는
    기판 지지 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 표면은 300 mm의 직경을 갖는 기판을 지지하도록 구성되는
    기판 지지 장치.
  9. 기판 지지 장치로서:
    기판을 지지하도록 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링 ― 상기 지지 표면은 상기 기판의 직경의 1.10 내지 1.56 퍼센트를 따라 상기 기판을 지지하도록 구성됨 ― ; 및
    상기 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링;을 포함하며, 상기 외측 링은 상기 지지 표면의 지지 평면에 대해 평행한, 상기 지지 표면 위의 반응 표면 지역을 포함하고, 상기 반응 표면 지역은, 수평의 프로세스 가스 유동 방향에 의한 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지가 상기 기판의 엣지로부터 10 mm 내지 50 mm에 포지셔닝될 수 있도록, 24 mm 내지 34 mm만큼 상기 지지 표면을 지나 연장하며, 상기 반응 표면 지역은 0.86 내지 0.97 mm만큼 상기 지지 표면 위에 있는
    기판 지지 장치.
  10. 기판 프로세싱 장치로서:
    프로세싱 용적을 에워싸는 챔버 본체; 및
    상기 프로세싱 용적 내에 배치되고 지지되는 기판 지지 장치를 포함하며, 상기 기판 지지 장치는:
    기판을 지지하도록 구성되는 중앙에 위치된 지지 표면을 포함하는 내측 링 ― 상기 지지 표면은 상기 기판의 직경의 1.10 내지 1.56 퍼센트를 따라 상기 기판을 지지하도록 구성됨 ― ; 및
    상기 지지 표면으로부터 방사상 외측으로 연장하는 외측 링을 포함하며, 상기 외측 링은 상기 지지 표면의 지지 평면에 대해 평행한, 상기 지지 표면 위의 반응 표면 지역을 포함하고, 상기 반응 표면 지역은, 수평의 프로세스 가스 유동 방향에 의한 유효 연소 반응 영역의 외측 엣지가 상기 기판의 엣지로부터 10 mm 내지 50 mm에 포지셔닝될 수 있도록, 24 mm 내지 45 mm만큼 상기 지지 표면을 지나 연장하는
    기판 프로세싱 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세싱 용적에 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급기; 및
    상기 기판 지지 장치 위에 배치되는 복사 에너지 소스를 더 포함하며, 상기 복사 에너지 소스는 기판 지지 장치 위에 플라즈마를 형성하고 유지하기 위해 상기 프로세스 가스를 에너자이징하기에 충분히 강한(powerful)
    기판 프로세싱 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 지지 장치는 상기 프로세싱 용적 내에서의 회전 또는 상기 프로세싱 용적 내에서의 수직 변위 중 적어도 하나를 위해 지지되는
    기판 프로세싱 장치.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링은 일체로 형성되는
    기판 프로세싱 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 링 및 상기 외측 링 중 적어도 하나는 세라믹 재료로 형성되는
    기판 프로세싱 장치.
  15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 표면은 300 mm의 직경을 갖는 기판을 지지하도록 구성되고, 상기 반응 표면 지역은 0.86 내지 0.97 mm만큼 상기 지지 표면 위에 있는
    기판 프로세싱 장치.
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