KR102493240B1 - 섀도우 프레임을 제거하기 위한 가스 컨파이너 어셈블리 - Google Patents

섀도우 프레임을 제거하기 위한 가스 컨파이너 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 가스 유동을 한정하고, 기판의 에지 구역들 근처의 국부적인 가스 유동 분배를 변화시킴으로써, 불-균일한 증착 레이트들을 감소시키도록 설계될 가스 컨파이너 어셈블리에 관한 것이다. 가스 컨파이너 어셈블리의 재료, 사이즈, 형상, 및 다른 피처들은, 프로세싱 요건들 및 연관된 증착 레이트들에 기초하여 변화될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 가스 컨파이너 어셈블리는, 가스 유동을 감소시키고, 기판들의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 보상하도록 구성된 가스 컨파이너를 포함한다. 가스 컨파이너 어셈블리는 또한, 가스 컨파이너 아래에 배치된 커버를 포함한다. 커버는 기판 지지부가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하도록 구성된다.

Description

섀도우 프레임을 제거하기 위한 가스 컨파이너 어셈블리{GAS CONFINER ASSEMBLY FOR ELIMINATING SHADOW FRAME}
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 프로세싱 챔버에서 가스를 분배(distributing)하기 위한 방법 및 프로파일 균일성을 개선하기 위한 가스 컨파이너 어셈블리(gas confiner assembly)에 관한 것이다.
[0002] 액정 디스플레이들 또는 플랫 패널(flat panel)들은 일반적으로, 컴퓨터 및 텔레비전 모니터들과 같은 액티브 매트릭스(active matrix) 디스플레이들을 위해 사용된다. 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 일반적으로, 반도체 웨이퍼 또는 플랫 패널 디스플레이를 위한 투명한 기판과 같은 기판 상에 박막들을 증착하기 위해 채용된다. PECVD는 일반적으로, 기판을 포함하는 진공 챔버 내로, 전구체 가스 또는 가스 혼합물, 예컨대 실란(SiH4) 및 질소(N2)를 도입함으로써 달성된다. 전구체 가스 또는 가스 혼합물은 전형적으로, 챔버의 상단 근처에 위치된 분배(distribution) 플레이트를 통해 하방으로 지향된다. 챔버에서의 전구체 가스 또는 가스 혼합물은, 챔버에 커플링된 하나 또는 그 초과의 RF 소스들로부터 챔버에 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써, 플라즈마로 에너자이징된다(energized)(예컨대, 여기된다). 여기된 가스 또는 가스 혼합물은, 온도 제어되는 기판 지지부 상에 포지셔닝된(positioned) 기판의 표면 상에, 예컨대 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 재료의 층을 형성하기 위해 반응한다. 실리콘 질화물 층은, 차세대 TFT(thin film transistor)들 및 AMOLED(active matrix organic light emitting diode)들에서의 LTPS(low temperature poly silicon) 막 스택을 위한 패시베이션 층들, 게이트 절연체들, 버퍼 층들, 및/또는 에칭 중단 층들을 형성한다. TFT 및 AMOLED는 단지, 플랫 패널 디스플레이들을 형성하기 위한 2개의 타입들의 디바이스들일 뿐이다.
[0003] PECVD 기법들에 의해 프로세싱되는 플랫 패널들은 전형적으로 크고, 종종 4 제곱 미터를 초과한다. 플랫 패널 디스플레이 산업에서 기판들의 사이즈가 계속 증가됨에 따라, 대면적 PECVD를 위한 막 두께 및 막 균일성 제어가 문제가 된다. 섀도우 프레임(shadow frame)들은 전형적으로, 플라즈마로부터 기판 지지부를 보호하기 위해 PECVD에서 사용된다. 그러나, 섀도우 프레임들이 기판의 최외측 에지를 커버하기 때문에, 섀도우 프레임들은, (1) 에지 배제(edge exclusion)(EE)를 3 mm 내지 5 mm만큼 증가시키고; 그리고 (2) 기판의 둘레/에지 구역들 근처의 막 증착에 부정적으로 영향을 미친다. 에지 균일성을 개선하기 위한 하나의 방법은 섀도우 프레임을 제거하는 것이다. 그러나, 섀도우 프레임을 제거하는 것은 여전히, 기판 지지 표면의 둘레 구역이 플라즈마에 노출되게 하고, 이는, 커버되지 않은 기판 지지 표면과 기판 사이의 오프셋(offset)으로 인해, 기판의 에지 구역에서 더 높은 증착 레이트들을 초래할 수 있다. 부가적으로, 기판 지지 표면이 플라즈마에 노출되는 경우에, 이는, 플라즈마 아킹 및 불-균일한 증착을 초래할 수 있다.
[0004] 따라서, 기판들에서의 막 프로파일 균일성 및 증착 레이트를 개선하기 위한 필요성이 존재한다.
[0005] 본 개시는 일반적으로, 가스 유동을 한정(confining)하고, 기판의 에지 구역들 근처의 국부적인(local) 가스 유동 분배를 변화시킴으로써, 기판들의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 감소시키도록 설계된 가스 컨파이너 어셈블리에 관한 것이다. 가스 컨파이너 어셈블리의 재료, 사이즈, 형상, 및 다른 피처들은, 프로세싱 요건들 및 연관된 증착 레이트들에 기초하여 변화될 수 있다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 가스 컨파이너 어셈블리는, 가스 유동을 감소시키고, 기판들의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 보상하도록 구성된 가스 컨파이너를 포함한다. 가스 컨파이너 어셈블리는 또한, 가스 컨파이너 아래에 배치된 커버를 포함한다. 커버는, 기판 지지부가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하도록 구성된다.
[0007] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은, 가스 컨파이너 어셈블리를 갖는 PECVD 챔버의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 2는, 도 1의 기판 지지부를 둘러싸는 가스 컨파이너 어셈블리의 일 실시예의 평면도이다.
[0010] 도 3은, 통상적인 섀도우 프레임 어셈블리의 일 실시예의 측단면도이다.
[0011] 도 4는, 가스 컨파이너 어셈블리의 일 실시예의 측단면도이다.
[0012] 도 5는, 가스 컨파이너 어셈블리의 일 실시예의 등각 투영도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이, 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0014] 본 개시는 일반적으로, 가스 유동을 재분배(re-distributing)함으로써, 기판들의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 감소시키도록 설계된 가스 컨파이너 어셈블리에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가스 컨파이너는, 가스 유동을 한정하고, 기판의 에지 구역들 근처의 국부적인 가스 유동 분배를 변화시킴으로써, 불-균일한 증착 레이트들을 감소시킨다. 가스 컨파이너 어셈블리의 재료, 사이즈, 형상, 및 다른 피처들은, 프로세싱 요건들 및 연관된 증착 레이트들에 기초하여 변화될 수 있다.
[0015] 본원에서의 실시예들은, 캘리포니아, 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드의 디비전인 AKT로부터 입수가능한 PECVD 시스템과 같은, 대면적 기판들을 프로세싱하도록 구성된 PECVD 시스템에 관하여 아래에서 예시적으로 설명된다. 그러나, 본 개시는, 에칭 시스템들, 다른 화학 기상 증착 시스템들, 및 둥근 기판들을 프로세싱하도록 구성된 시스템들을 포함하여, 프로세스 챔버 내에서의 가스의 분배가 요구되는 임의의 다른 시스템과 같은 다른 시스템 구성들에서 유용하다는 것이 이해되어야 한다.
[0016] 도 1은, TFT 및 AMOLED와 같은 전자 디바이스들을 형성하기 위한 PECVD 챔버(100)의 일 실시예의 개략적인 단면도이다. 도 1이 단지, 기판 상에 전자 디바이스들을 형성하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 장치일 뿐이라는 것이 유의된다. 하나의 적합한 PECVD 챔버는, 캘리포니아, 산타클라라에 위치된 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 입수가능하다. 다른 제조자들로부터의 것들을 포함하여, 다른 증착 챔버들이, 본 개시를 실시하기 위해 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0017] 챔버(100)는 일반적으로, 벽들(102), 바닥(104), 및 가스 분배 플레이트 또는 디퓨저(diffuser)(110), 및 기판 지지부(130)를 포함하고, 이들은 프로세스 볼륨(106)을 정의한다. 일 실시예에서, 기판 지지부(130)는 알루미늄으로 제작된다. 프로세스 볼륨(106)은, 기판(140)이 챔버(100) 내외로 이송될 수 있도록 벽들(102)을 통해 형성된 밀봉가능한 슬릿 밸브(108)를 통해 접근된다. 일 실시예에서, 기판(140)은 1850 mm x 1500 mm이다. 기판 지지부(130)는, 기판(140)을 지지하기 위한 기판 수용 표면(132), 및 기판 지지부(130)를 상승 및 하강시키기 위해 리프트 시스템(136)에 커플링된 스템(stem)(134)을 포함한다.
[0018] 가스 컨파이너 어셈블리(129)는 기판 지지부(130)의 주변부 주위에 배치된다. 가스 컨파이너 어셈블리(129)는 기판(140)의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 감소시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 가스 컨파이너 어셈블리(129)는 베이스(base)(131), 커버(133), 및 가스 컨파이너(135)를 포함한다. 베이스(131)는 가스 컨파이너(135)를 지지하도록 구성되고, 커버(133)는, 프로세싱 동안에 기판 지지부(130) 상에 기판(140)이 배치되는 경우에 기판 지지부(130)를 커버하도록, 즉, 기판 지지부(130)가 플라즈마에 노출되는 것을 방지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 커버(133)는, 예컨대 섭씨 400 도와 같은 프로세싱 온도들 동안에, 5 mm만큼 또는 10 mm만큼 기판(140)과 오버래핑(overlap)한다. 기판(140)이 기판 지지부(130)와 오정렬되는 경우에도, 커버(133)는 유리하게, 플라즈마로부터 기판 지지부(130)를 보호한다. 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 세부사항들은 아래에서 논의될 것이다.
[0019] 리프트 핀들(138)은, 기판 이송을 용이하게 하도록, 기판 수용 표면(132)으로부터 그리고 기판 수용 표면(132)으로 기판(140)을 이동시키기 위해, 기판 지지부(130)를 통해 이동가능하게 배치된다. 기판 지지부(130)는 또한, 기판 지지부(130), 및 기판 지지부(130) 상에 포지셔닝된 기판(140)을 요구되는 온도로 유지하기 위해, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)을 포함할 수 있다. 기판 지지부(130)는 또한, 기판 지지부(130)의 주변부에서 RF 접지를 제공하기 위해, 접지 스트랩들(142)을 포함할 수 있다.
[0020] 디퓨저(110)는 서스펜션(suspension)(114)에 의해 디퓨저(110)의 주변부에서 배킹 플레이트(112)에 커플링된다. 디퓨저(110)는 또한, 디퓨저(110)의 직진성(straightness)/곡률(curvature)을 제어하고 그리고/또는 처짐을 방지하는 것을 돕기 위해, 하나 또는 그 초과의 중앙 지지부들(116)에 의해 배킹 플레이트(112)에 커플링될 수 있다. 가스 소스(120)가, 배킹 플레이트(112)를 통해, 디퓨저(110)에 형성된 복수의 가스 통로들(111)로 그리고 기판 수용 표면(132)으로 하나 또는 그 초과의 가스들을 제공하기 위해, 배킹 플레이트(112)에 커플링된다. 적합한 가스들은, 실리콘 함유 가스, 예컨대 실란(SiH4), 질소 함유 가스, 예컨대 질소(N2), 아산화 질소(N2O) 및/또는 암모니아(NH3), 산소 함유 가스, 예컨대 산소(O2), 및 아르곤(Ar)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 진공 펌프(109)가, 프로세스 볼륨(106) 내의 압력을 제어하기 위해, 챔버(100)에 커플링된다. RF 전력 소스(122)가, 기판 지지부(130)와 디퓨저(110) 사이에 존재하는 가스들로부터 플라즈마가 형성될 수 있도록, 기판 지지부(130)와 디퓨저(110) 사이에 전기장을 생성하기 위해, 디퓨저(110)에 RF 전력을 제공하도록, 배킹 플레이트(112) 및/또는 디퓨저(110)에 커플링된다. 약 0.3 MHz 내지 약 200 MHz의 주파수와 같은 다양한 RF 주파수들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(122)는 13.56 MHz의 주파수로 디퓨저(110)에 전력을 제공한다.
[0021] 유도성 커플링된 원격 플라즈마 소스와 같은 원격 플라즈마 소스(124)가 또한, 배킹 플레이트(112)와 가스 소스(120) 사이에 커플링될 수 있다. 기판들의 프로세싱 사이에, 세정 가스가 원격 플라즈마 소스(124)에 제공될 수 있고, 원격 플라즈마를 형성하기 위해 여기될 수 있으며, 그로부터, 해리된 세정 가스 종들이 생성되고, 챔버 컴포넌트들을 세정하기 위해 제공된다. 세정 가스는, 해리된 세정 가스 종들의 재결합을 감소시키기 위해, 디퓨저(110)를 통해 유동하도록 제공되는 RF 전력 소스(122)에 의해 추가로 여기될 수 있다. 적합한 세정 가스들은 NF3, F2, 및 SF6를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
[0022] 일 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)은, 섭씨 약 400 도 또는 그 미만 미만으로, 증착 동안에, 기판 지지부(130), 및 기판 지지부(130) 상의 기판(140)의 온도를 유지하기 위해 활용될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)은, 섭씨 100 도 미만, 예컨대 섭씨 20 도 내지 섭씨 약 90 도로 기판 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
[0023] 기판 수용 표면(132) 상에 배치된 기판(140)의 상단 표면과 디퓨저(110)의 바닥 표면(150) 사이의 증착 동안의 간격은, 약 400 mm 내지 약 1,200 mm, 예컨대 약 400 mm 내지 약 800 mm, 예컨대 약 400 mm 내지 약 600 mm, 예컨대 약 500 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 디퓨저(110)의 바닥 표면(150)은, 바닥 표면(150)의 중앙 구역이 주변 구역보다 더 얇은 오목한 곡률을 포함할 수 있다.
[0024] 챔버(100)는, PECVD 프로세스에 의해, 비정질 실리콘(aSi), 질화물, 예컨대 실리콘 질화물(SiNx), 및/또는 산화물, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx)을 증착하기 위해 사용될 수 있으며, 이는, TFT 및 AMOLED에서 패시베이션(passivation) 층, 게이트 절연체 막, 버퍼 층, 또는 에칭 중단 층으로서 광범위하게 사용된다. 증착된 비정질 실리콘, 질화물, 또는 산화물 층의 균일성(즉, 두께)은, 임계 전압 및 드레인 전류 균일성과 같은 최종 디바이스 성능에 상당한 영향을 미친다. 일 실시예에서, (통상적인 15 mm EE 대신에) 10 mm EE에서의 그리고 기판의 표면에 걸친 약 5 % 또는 그 미만의 막 균일성이 요구된다. 많은 발전들이 이러한 목표를 향하여 이루어져 왔지만, 이러한 균일성이 달성되지 않은 기판(140)의 구역들이 존재한다. 예컨대, 기판의 에지들은 더 높거나 또는 더 낮은 증착 레이트를 경험하고, 이는, 이러한 구역들에서의 막 두께들이 다른 구역들보다 더 크거나 또는 더 작게 만든다. 이론에 의해 구속되기를 바라지 않지만, 에지 구역들에서의 더 높은 증착 레이트들의 원인은, 플라즈마-주도(driven) 프로세스들이 아니라, 가스 유동 주도 프로세스들에 기인한다. 본 발명의 가스 컨파이너 어셈블리는, 이러한 영향들을 극복하고, 기판(140)의 에지 구역들 상의 막들에서의 불-균일성들을 최소화하기 위해, 개발되고 테스트되었다.
[0025] 도 2는, 기판 지지부(130)를 둘러싸는 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 커버(133)의 일 실시예의 평면도이다(가스 컨파이너 베이스(131) 및 가스 컨파이너(135)는 명확성을 위해 제거됨). 도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 컨파이너 어셈블리(129)는, 가스 유동을 한정하고, 기판(140)의 에지 구역들 상에 증착되는 가스 유동의 국부적인 분배를 변화시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 가스 컨파이너 어셈블리(129)는, 기판(140)의 큰 범위의 균일성 프로파일에 영향을 미치지 않으면서, 기판(140)의 에지들에서의 높은 증착 레이트들을 감소시킨다.
[0026] 도 3은, 통상적인 섀도우 프레임 어셈블리의 일 실시예의 측단면도이다. 섀도우 프레임(310)은 기판 지지부(130) 상에 배치된 기판(140)의 주변 에지와 오버래핑한다. 섀도우 프레임(310)은 PECVD 프로세싱 동안에 플라즈마로부터 기판 지지부(130)를 보호하는 이점을 제공한다. 그러나, 섀도우 프레임(310)의 불리한 점들은, 섀도우 프레임(310)이 기판(140)의 주변 에지를 커버함으로써, 에지 배제를 증가시키고, 기판(140)의 주변 구역에서의 막 증착을 방지하거나 또는 제한하여, 에지 균일성을 감소시키는 것을 포함한다. 섀도우 프레임(310)의 제거는 또한, 잠재적인(potential) 플라즈마 아킹(arcing), 뿐만 아니라, 기판(140)의 주변 에지 상의 과도한 플라즈마 증착으로 인한 주변부에서의 불-균일한 증착을 초래한다.
[0027] 도 4는, 도 3에서 예시된 섀도우 프레임, 및 섀도우 프레임의 제거 양자 모두의 고려사항들 중 다수를 처리하는 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 일 실시예의 측단면도이다. 가스 컨파이너(135)는 베이스(131) 상에 배치되고, 베이스(131)는 차례로, 기판 지지부(130) 상에 배치된다. 커버(133)는 기판 지지부(130) 상에 배치되고, 기판 지지부(130) 상의 증착을 방지한다. 가스 컨파이너(135)는 커버(133) 및 베이스(131) 상에 배치되고, 기판(140)의 주변부 주위에 배치된다. 도 5는, 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 일 실시예의 등각 투영도이다. 가스 컨파이너(135)는 기판(140)의 주변부 주위에 포지셔닝된다. 가스 컨파이너(135)와 기판(140) 사이에 갭(137)이 존재한다. 기판 지지부(130)에 의해 지지되는 커버(133)가 갭(137) 아래에 배치되고, 증착으로부터 기판 지지부(130)를 보호한다.
[0028] 가스 컨파이너 어셈블리(129)는 비-금속 또는 유리로 제작된다. 예컨대, 가스 컨파이너 어셈블리(129)는 알루미늄 산화물(Al2O3)과 같은 세라믹으로 제작될 수 있다. 베이스(131)는 기판 지지부(130) 상에 배치되고, 일 실시예에서, 베이스(131)는, 기판 지지부(130)의 기판 수용 표면(132)을 향하도록 구성된, 베이스(131)의 측 상에 배치된 하나 또는 그 초과의 세라믹 버튼들(미도시)을 포함한다. 세라믹 버튼들은 기판 지지부(130)와의 열적 및 기계적 접촉을 감소시킬 수 있다. 가스 컨파이너(135)는, 기판 지지부(130) 상에 배치된 베이스(131)를 통해, 기판 지지부(130)에 커플링된다. 일 실시예에서, 베이스(131)는, 가스 컨파이너(132)와의 정렬을 위한 하나 또는 그 초과의 로케이팅 핀(locating pin)들(202)을 포함한다.
[0029] 커버(133)는, 가스 컨파이너(135)와 베이스(131) 사이에서 기판 지지부(130)에 커플링된다. 커버(133)는, 기판(140)이 기판 지지부(130)에 대해 오정렬되는 경우에도, 프로세싱 동안에 기판 지지부(130)가 플라즈마에 노출되지 않게 하도록 구성된다. 일 실시예에서, 커버(133)는, 교차부(intersection)들 또는 심(seam)들(206)에서 접합된(joined) 하나 또는 그 초과의 세라믹 플레이트들(200)을 포함한다. 세라믹 플레이트들(200)은, (도 1에서 도시된 바와 같이) 기판(140)의 외측 둘레 아래에 배치되고, 기판 지지부(130)의 상단 외측 둘레 상에 위치된다. 하나 또는 그 초과의 슬로팅된(slotted) 로케이팅 핀들(202) 및 고정된 스크루(screw)들(204)이, 커버(133)를 형성하도록, 세라믹 플레이트들(200)을 서로에 대해 접합시키기 위해 사용된다. 예컨대, 알루미늄과 같은 기판 지지부(130) 재료의 열 팽창과 세라믹 플레이트들(200)의 열 팽창에서의 차이로 인해, 슬로팅된 로케이팅 핀들(202) 및 고정된 스크루들(204)은 커버 세라믹 플레이트들(200)이 심들(206)에서 벌어지는 것을 방지한다. 고정된 스크루들(204)을 위한 홀들과 로케이팅 핀들(202)을 위한 홀들의 중앙 사이의 거리는 "X'로서 정의된다. 거리 X는, 기판 지지부(130)가 세라믹 플레이트들(200)보다 더 많이 열 팽창하게 허용하면서, 여전히, 세라믹 플레이트들(200)이 심들(206)에서 실질적인 갭들을 형성하는 것을 방지하도록 선택될 수 있다. 이는 유리하게, 예컨대 섭씨 400 도와 같은 프로세싱 온도들에서 열 팽창하면서도, 기판 지지부(130)가 플라즈마에 노출되는 것을 방지한다.
[0030] 도 1을 다시 참조하면, 가스 컨파이너(135)는, 약 1 mm 내지 약 9 mm, 예컨대 약 3 mm 또는 약 6mm의 두께를 갖고, 약 25 mm 내지 약 75 mm, 예컨대 약 50 mm의 폭을 갖는다. 갭(137)은 가스 컨파이너(135)와 기판(140)의 에지 사이에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 갭(137)은, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 예컨대 약 2 mm(또는 섭씨 400 도에서 약 5 mm 내지 약 6 mm)이다. 당업자가 인식할 바와 같이, 위에서 나열된 재료들, 및 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 측정치들, 그리고 더 구체적으로, 가스 컨파이너(135) 및 갭(137) 측정치들은, 유동되는 가스들, 및 요구되는 보상되는 가스 유량들에 기초하여 선택될 수 있다.
[0031] 유리하게, 본원에서 설명되는 바와 같은 가스 컨파이너 어셈블리(129)의 실시예들은, 가스 유동을 감소시키고, 기판들의 에지 구역들 상의 높은 증착 레이트들을 보상한다. 가스 컨파이너 어셈블리(129)는, 가스 컨파이너(135)의 높이 아래에서 가스를 밀어내고(pushing back), 가스를 상방으로 이동시킴으로써, 가스 컨파이너(135) 아래의 국부적인 가스 유동을 변화시킨다. 따라서, 국부적인 가스 분배가 감소되고, 연속적으로, 국부적인 플라즈마 밀도 및 증착 레이트들이 또한 감소된다. 그에 의해, 전체 막 두께 균일성, 그리고 특히, 50 mm 또는 그 미만의 EE의 에지 구역들에서의 막 두께 균일성이 개선된다.
[0032] 본 개시가 가스 컨파이너 어셈블리에 관하여 설명되지만, 다른 배리어 구성들이 프로세싱 챔버 하드웨어로 확장가능하다는 것이 고려된다. 예컨대, 섀도우 프레임을 사용하는 것으로부터의 영향들을 보상하기 위해, 기존의 섀도우 프레임에 두께 기울기를 도입하는 것, 또는 섀도우 프레임들의 두께를 증가시키거나 또는 감소시키는 것이 채용될 수 있다.
[0033] 기판(140)과 유사한 기판들의 전체 균일성이 테스트되었고, 본 발명의 가스 컨파이너 어셈블리는 다음의 유익한 결과들을 나타내었다: (1) 비정질 실리콘 증착의 경우에, 약 6 mm의 두께를 갖는 가스 컨파이너는, 2.3 %의 잠재적인 균일성으로, 에지에서의 10 mm 내지 50 mm의 범위에서, 정규화된(normalized) DR 범위를 6.8 %로부터 4.5 %로 개선하였고, 전체 균일성은 10 mm EE에서 6.0 %로부터 3.8 %로 개선되었고; (2) 높은 DR 실리콘 질화물의 경우에, 약 6 mm의 두께를 갖는 가스 컨파이너는, 2.1 %의 잠재적인 균일성으로, 정규화된 DR 범위를 9.5 %로부터 4.1 %로 개선하였고, 전체 균일성은 10 mm EE에서 4.3 %로부터 3.6 %로 개선되었고; (3) 높은 DR 실리콘 산화물의 경우에, 약 6 mm의 두께를 갖는 가스 컨파이너는, 1.3 %의 잠재적인 균일성으로, 정규화된 DR 범위를 8.5 %로부터 2.5 %로 개선하였고, 전체 균일성이 6.2 %로부터 4.8 %로 개선되었고; (4) 낮은 DR 실리콘 질화물의 경우에, 약 3 mm의 두께를 갖는 가스 컨파이너는, 4.8 %의 잠재적인 균일성으로, 정규화된 DR 범위를 14.4 %로부터 9.7 %로 개선하였고, 전체 균일성이 12.9%로부터 7.7 %로 개선되었고; 그리고 (5) 낮은 DR 실리콘 산화물의 경우에, 약 6 mm의 두께를 갖는 가스 컨파이너는, 0.6 %의 잠재적인 균일성으로, 정규화된 DR 범위를 6.3 %로부터 1.1 %로 개선하였고, 전체 균일성이 7.4 %로부터 6.8 %로 개선되었다.
[0034] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버 내 기판 지지부를 위한 가스 컨파이너 어셈블리(gas confiner assembly)로서,
    내측 둘레 및 외측 둘레를 갖는 가스 컨파이너;
    베이스(base); 및
    커버(cover)를 포함하고,
    상기 베이스는,
    상기 기판 지지부 상에 지지되도록 구성되는 하부 표면;
    내측 상부 표면(inner upper surface) 및 내측 측면 표면(inner side surface); 및
    상기 가스 컨파이너를 지지하도록 구성되는 외측 상부 표면을 포함하고,
    상기 커버는,
    상기 베이스의 상기 내측 상부 표면 및 상기 내측 측면 표면에 의해 지지되도록 구성되는 외측 하부 표면;
    상기 기판 지지부에 의해 지지되도록 구성되는 내측 하부 표면;
    기판 지지 영역이 상기 커버의 상부 표면의 내측 부분 위에 정의되도록 프로세싱되는 기판의 외측 둘레보다 더 작은 내측 둘레; 및
    상기 커버의 상부 표면의 외측 부분과 상기 베이스의 외측 상부 표면이 상기 가스 컨파이너를 지지하게 구성되도록 상기 가스 컨파이너의 내측 둘레보다 더 크고 상기 가스 컨파이너의 외측 둘레보다 더 작은 외측 둘레를 포함하는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 4개의 플레이트들을 포함하고,
    각 플레이트는 2개의 대향 측면들 및 2개의 대향 단부들을 가지고, 각 측면은 상기 2개의 대향 단부들에 인접하고,
    제1 플레이트의 제1 단부는 제2 플레이트의 제1 측면에 커플링되고, 상기 제2 플레이트의 제1 측면은 상기 제2 플레이트의 제1 단부에 인접하고, 상기 제2 플레이트의 제2 단부는 제3 플레이트의 제1 측면에 커플링되는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    슬로팅된(slotted) 로케이팅 핀(locating pin) 및 고정된 스크루(screw)에 의해 상기 제1 플레이트의 제1 단부는 상기 제2 플레이트의 제1 측면에 커플링되는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스는 알루미늄 산화물을 포함하는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 내측 에지를 갖고 상기 기판은 외측 에지를 가지며, 상기 내측 에지로부터 상기 외측 에지까지의 거리는 1 mm 내지 5 mm인,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 1 mm 내지 9 mm의 두께를 갖는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 기판과 5 mm 내지 10 mm의 거리 만큼 오버래핑(overlap)하도록 포지셔닝되는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 알루미늄 산화물을 포함하는,
    가스 컨파이너 어셈블리.
  9. 디퓨저(diffuser);
    상기 디퓨저와 대향하여 기판을 지지하도록 포지셔닝된 기판 지지부; 및
    가스 컨파이너 어셈블리를 포함하고,
    상기 가스 컨파이너 어셈블리는,
    내측 둘레 및 외측 둘레를 갖는 가스 컨파이너;
    베이스(base); 및
    커버(cover)를 포함하고,
    상기 베이스는,
    상기 기판 지지부 상에 지지되는 하부 표면;
    내측 상부 표면 및 내측 측면 표면; 및
    상기 가스 컨파이너를 지지하는 외측 상부 표면을 포함하고,
    상기 커버는,
    상기 베이스의 상기 내측 상부 표면 및 상기 내측 측면 표면에 의해 지지되는 외측 하부 표면;
    상기 기판 지지부에 의해 지지되는 내측 하부 표면;
    기판 지지 영역이 상기 커버의 상부 표면의 내측 부분 위에 정의되도록 프로세싱되는 기판의 외측 둘레보다 더 작은 내측 둘레; 및
    상기 커버의 상부 표면의 외측 부분과 상기 베이스의 외측 상부 표면이 상기 가스 컨파이너를 지지하도록 상기 가스 컨파이너의 내측 둘레보다 더 크고 상기 가스 컨파이너의 외측 둘레보다 더 작은 외측 둘레를 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 알루미늄 산화물을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 내측 에지를 갖고 상기 기판은 외측 에지를 가지며, 상기 내측 에지로부터 상기 외측 에지까지의 거리는 1 mm 내지 5 mm로 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 컨파이너는 1 mm 내지 9 mm의 두께를 갖는,
    프로세싱 챔버.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 기판과 5 mm 내지 10 mm의 거리 만큼 오버래핑(overlap)하도록 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스는 알루미늄 산화물을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 커버는 4개의 플레이트들을 포함하고,
    각 플레이트는 2개의 대향 측면들 및 2개의 대향 단부들을 가지고, 각 측면은 상기 2개의 대향 단부들에 인접하고,
    제1 플레이트의 제1 단부는 제2 플레이트의 제1 측면에 커플링되고, 상기 제2 플레이트의 제1 측면은 상기 제2 플레이트의 제1 단부에 인접하고, 상기 제2 플레이트의 제2 단부는 제3 플레이트의 제1 측면에 커플링되는,
    프로세싱 챔버.
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