KR20150000597U - 에지 균일성을 개선하기 위한 가스 확산기 홀 설계 - Google Patents

에지 균일성을 개선하기 위한 가스 확산기 홀 설계 Download PDF

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Abstract

본 고안은 일반적으로, 기판 상의 실질적으로 균일한 증착을 보장하도록 설계된 가스 분배 플레이트에 관한 것이다. 가스 분배 플레이트는 기판의 에지들 뿐만 아니라 기판의 코너 구역들에서의 불균일성들을 보상할 수 있다. 불균일성들을 보상하기 위하여, 가스 분배 플레이트 아래에 놓인 기판의 영역들에서 기판 상의 증착을 증가시키기 위해, 특정의 전략적으로 배치된 가스 통로들을 통해 더 많은 가스가 유동하게 허용되도록, 필요에 따라, 가스 통로의 오리피스가 상이하게 크기설정될 수 있다. 오리피스 크기는 실질적으로 균일한 증착을 발생시키는, 직경들의 혼합 또는 오리피스 직경들의 그레디언트를 형성하도록 변화될 수 있다.

Description

에지 균일성을 개선하기 위한 가스 확산기 홀 설계{GAS DIFFUSER HOLE DESIGN FOR IMPROVING EDGE UNIFORMITY}
본 고안의 실시예들은 일반적으로, 가스 분배 플레이트 조립체, 및 프로세싱 챔버에서 가스를 분배하기 위한 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이들 또는 평판들(flat panels)은 일반적으로, 컴퓨터 및 텔레비전 모니터들과 같은 액티브 매트릭스 디스플레이들을 위해 사용된다. 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)은 일반적으로, 평판 디스플레이 또는 반도체 웨이퍼를 위한 투명한 기판과 같은 기판 상에 박막들을 증착하기 위해 채용된다. PECVD는 일반적으로, 기판을 포함하는 진공 챔버 내로 전구체 가스 또는 가스 혼합물을 도입함으로써 달성된다. 전구체 가스 또는 가스 혼합물은 전형적으로, 챔버의 상단 부근에 위치된 분배 플레이트를 통해 아래쪽으로 안내된다. 챔버에 커플링된 하나 또는 둘 이상의 RF 소스들로부터 챔버에 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써, 챔버에서의 전구체 가스 또는 가스 혼합물이 플라즈마로 에너자이징된다(energized)(예컨대, 여기된다). 여기된 가스 또는 가스 혼합물은, 온도 제어되는 기판 지지체 상에 위치된 기판의 표면 상에 재료의 층을 형성하기 위해 반응한다. 반응 동안에 생성된 휘발성 부산물들은 배기 시스템을 통해 챔버로부터 펌핑된다(pumped).
PECVD 기술들에 의해 프로세싱되는 평판들은 전형적으로 대형이며, 종종 4 제곱 미터를 초과한다. 평판들 위에 균일한 프로세스 가스 유동을 제공하기 위해 활용되는 가스 분배 플레이트들(또는 가스 확산기(diffuser) 플레이트들)은, 특히 200 ㎜ 및 300 ㎜ 반도체 웨이퍼 프로세싱을 위해 활용되는 가스 분배 플레이트들과 비교하여, 크기가 비교적 크다. 추가로, 기판들이 직사각형이기 때문에, 기판의 사이드(side)들 및 코너(corner)들과 같은 기판의 에지(edge)들은 기판의 다른 부분들에서 경험되는 조건들과 상이할 수 있는 조건들을 경험한다. 이러한 상이한 조건들은 막 두께, 증착 균일성, 및/또는 막 응력과 같은 프로세싱 파라미터들에 영향을 미친다.
평판 디스플레이 산업에서 기판들의 크기가 계속 증가됨에 따라, 대면적 PECVD를 위한 막 두께 및 막 균일성 제어가 문제가 된다. 박막 트랜지스터들(TFT) 및 액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드들(AMOLED)은 평판 디스플레이들을 형성하기 위한 단지 2개의 타입들의 디바이스들이다. 기판의 중심과 에지들 사이의 막 두께 또는 응력과 같은 막 특성 및/또는 증착 레이트의 차이가 중요하게 된다.
따라서, 막 특성들 및 막 증착 두께의 균일성들을 개선하는 개선된 가스 분배 플레이트 조립체에 대한 필요성이 존재한다.
본 고안은 일반적으로, 기판 상의 실질적으로 균일한 증착을 보장(ensure)하도록 설계된 가스 분배 플레이트에 관한 것이다. 가스 분배 플레이트는 기판의 에지들 뿐만 아니라 기판의 코너 구역들에서의 불균일성들을 보상할 수 있다. 불균일성들을 보상하기 위하여, 가스 분배 플레이트 아래에 놓인 기판의 영역들에서 기판 상의 증착을 증가시키기 위해 특정의 전략적으로(strategically) 배치된 가스 통로들을 통해 더 많은 가스가 유동하게 허용되도록, 필요에 따라, 가스 통로의 오리피스(orifice)가 상이하게 크기설정될(sized) 수 있다. 오리피스 크기는, 실질적으로 균일한 증착을 발생시키는, 직경들의 혼합 또는 오리피스 직경들의 그레디언트(gradient)를 형성하도록 변화될 수 있다.
일 실시예에서, 증착 챔버를 위한 확산기는, 에지 구역들 및 코너 구역들을 갖는 플레이트, 및 플레이트의 업스트림 사이드(upstream side)와 다운스트림 사이드(downstream side) 사이에 형성된 복수의 가스 통로들을 포함하며, 여기서, 에지 구역들과 코너 구역들 중 하나 또는 양자 모두에서의, 복수의 가스 통로들의 일부는 제 1 직경을 갖는 제 1 오리피스 홀(hole) 및 제 2 직경을 갖는 제 2 오리피스 홀을 포함하고, 나머지 복수의 오리피스 홀들은 제 3 직경을 포함하고, 제 1 직경은 제 2 직경 및 제 3 직경보다 더 크다.
다른 실시예에서, 증착 챔버를 위한 확산기가 제공된다. 확산기는, 제 2 메이저(major) 에지 구역과 대향하는(opposing) 제 1 메이저 에지 구역을 갖는 플레이트, 제 1 및 제 2 메이저 에지 구역들 각각에 인접한 마이너(minor) 에지 구역, 메이저 에지 구역들과 마이너 에지 구역들의 교차부(intersection)에서의 코너 구역, 및 플레이트의 업스트림 사이드와 다운스트림 사이드 사이에 형성된 복수의 가스 통로들을 포함하며, 여기서, 메이저 에지 구역들과 코너 구역들 중 하나 또는 양자 모두에 형성된 가스 통로들은 국소 유동 그레디언트 구조(local flow gradient structure)를 포함한다.
본 고안의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로 앞서 간략히 요약된 본 고안의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 고안의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 고안이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 PECVD 챔버의 일 실시예의 개략적인 단면도.
도 2는 도 1의 확산기의 일부의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2의 확산기의 단면 평면도.
도 4는 도 3의 확산기의 일부의 단면 평면도.
도 5는 코너 영역의 일 실시예를 도시하는, 도 3의 확산기의 일부의 단면 평면도.
도 6은 코너 영역의 다른 실시예를 도시하는, 도 3의 확산기의 일부의 단면 평면도.
이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 피처들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
본 고안은 일반적으로, 기판 상의 실질적으로 균일한 증착을 보장하도록 설계된 가스 분배 플레이트에 관한 것이다. 가스 분배 플레이트는 기판의 에지들 뿐만 아니라 기판의 코너 구역들에서의 불균일성들을 보상할 수 있다. 본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 가스 분배 플레이트는, 증착이 불균일한 영역들에서 가스 분배 플레이트를 통하는 가스들의 유동을 조정함으로써, 불균일성들을 보상한다. 일 실시예에서, 가스 분배 플레이트의 하나 또는 둘 이상의 부분들 내의 국소 유동 그레디언트는, 불균일성들을 보상하기 위해, 가스 분배 플레이트의 다른 부분들에 비하여 가스 분배 플레이트의 부분들을 통해 더 큰 유량을 제공하도록 조정될 수 있다. 일 양태에서, 가스 분배 플레이트 아래에 놓인 기판의 영역들에서 기판 상의 증착을 증가시키기 위해, 특정의 전략적으로 배치된 가스 통로들을 통해 더 많은 가스가 유동하게 허용되도록, 필요에 따라, 가스 통로의 오리피스가 상이하게 크기설정될 수 있다. 오리피스 크기는, 실질적으로 균일한 증착을 발생시키는, 직경들의 혼합 또는 오리피스 직경들의 그레디언트를 형성하도록 변화될 수 있다.
캘리포니아, 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.의 사업부인 AKT로부터 입수가능한 PECVD 시스템과 같은, 대면적 기판들을 프로세싱하도록 구성된 PECVD 시스템과 관련하여, 본 명세서의 실시예들이 아래에서 예시적으로 설명된다. 그러나, 본 고안이, 에칭 시스템들, 다른 화학 기상 증착 시스템들, 및 원형 기판들을 프로세싱하도록 구성된 시스템들을 포함하여 프로세스 챔버 내에서 가스 분배가 요구되는 임의의 다른 시스템과 같은 다른 시스템 구성들에서 유용성을 갖는다는 것이 이해되어야 한다.
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. 캘리포니아, 산타 클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 일 적합한 PECVD 챔버가 입수가능하다. 다른 제조사들로부터의 것들을 포함하여, 다른 증착 챔버들이 본 고안을 실시하기 위해 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
챔버(100)는 일반적으로, 프로세스 볼륨(206)을 정의하는, 벽체들(102), 저부(104), 및 가스 분배 플레이트 또는 확산기(110), 그리고 기판 지지체(130)를 포함한다. 기판이 챔버(100) 내외로 이송될 수 있도록, 벽체들(102)을 통해 형성된 밀봉가능한 슬릿 밸브(108)를 통하여 프로세스 볼륨(106)이 접근된다. 기판 지지체(130)는, 기판(105)을 지지하기 위한 기판 수용 표면(132), 및 기판 지지체(130)를 상승 및 하강시키기 위해 리프트 시스템(136)에 커플링된 스템(134)을 포함한다. 섀도우 프레임(133)은 프로세싱 동안에 기판(105)의 주변부 위에 배치될 수 있다. 기판 이송을 용이하게 하기 위하여, 기판 수용 표면(132)으로 그리고 기판 수용 표면(132)으로부터 기판(105)을 이동시키기 위해, 리프트 핀들(138)이 기판 지지체(130)를 통해 이동가능하게 배치된다. 기판 지지체(130)는 또한, 기판 지지체(130) 및 그 위에 위치된 기판(105)을 원하는 온도로 유지하기 위해 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)을 포함할 수 있다. 기판 지지체(130)는 또한, 기판 지지체(130)의 주변부에 RF 접지를 제공하기 위해 접지 스트랩들(131)을 포함할 수 있다.
확산기(110)는 서스펜션(114)에 의해 그 확산기(110)의 주변부에서 배킹(backing) 플레이트(112)에 커플링된다. 확산기(110)는 또한, 확산기(110)의 직진도(straightness)/곡률을 제어하는 것 및/또는 처짐(sag)을 방지하는 것을 보조하기 위해 하나 또는 둘 이상의 센터 지지체들(116)에 의해 배킹 플레이트(112)에 커플링될 수 있다. 가스 소스(120)는, 배킹 플레이트(112)를 통해, 확산기(110)에 형성된 복수의 가스 통로들(211)로 그리고 기판 수용 표면(132)으로 가스를 제공하기 위해 배킹 플레이트(112)에 커플링된다. 진공 펌프(109)는 프로세스 볼륨(106) 내의 압력을 제어하기 위해 챔버(100)에 커플링된다. RF 전력 소스(122)는, 기판 지지체(130)와 확산기(110) 사이에 존재하는 가스들로부터 플라즈마가 형성될 수 있도록, 기판 지지체(130)와 확산기(110) 사이에 전기장을 생성하기 위해 확산기(110)에 RF 전력을 제공하기 위하여, 확산기(110) 및/또는 배킹 플레이트(112)에 커플링된다. 약 0.3 ㎒ 내지 약 200 ㎒의 주파수와 같은 다양한 RF 주파수들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(122)는 13.56 ㎒의 주파수로 확산기(110)에 전력을 제공한다.
유도성 커플링된 원격 플라즈마 소스와 같은 원격 플라즈마 소스(124)가 또한, 가스 소스(126)와 배킹 플레이트(112) 사이에 커플링될 수 있다. 기판들의 프로세싱 사이에, 세정 가스가 원격 플라즈마 소스(124)에 제공될 수 있고 원격 플라즈마를 형성하기 위해 여기될 수 있으며, 그 원격 플라즈마로부터, 해리된(dissociated) 세정 가스 종이 생성되고, 챔버 컴포넌트들을 세정하기 위해 제공된다. 해리된 세정 가스 종의 재결합을 감소시키기 위해 확산기(110)를 통해 유동하도록 제공되는 RF 전력 소스(122)에 의해 세정 가스가 추가로 여기될 수 있다. 적합한 세정 가스들은 NF3, F2, 및 SF6를 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는다.
일 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)은, 증착 동안에 기판 지지체(130) 및 그 위의 기판(105)의 온도를 약 400 ℃ 또는 그 미만으로 유지하기 위해 활용될 수 있다. 일 실시예에서, 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(139)은 기판 온도를 100 ℃ 미만, 예컨대 20 ℃ 내지 약 90 ℃로 제어하기 위해 사용될 수 있다.
기판 수용 표면(132) 상에 배치된 기판(105)의 상단 표면과 확산기(110)의 저부 표면(140) 사이의 증착 동안의 간격은 400 mil 내지 약 1,200 mil, 예컨대 400 mil 내지 약 800 mil일 수 있다. 일 실시예에서, 확산기(110)의 저부 표면(140)은, 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, 중심 구역이 그 확산기(110)의 주변 구역보다 더 얇은 오목한 곡률을 포함할 수 있다.
챔버(100)는, TFT들 및 AMOLED들에서 게이트 절연체 막들, 열 방산을 위한 버퍼 층, 및 에칭 스탑 층들로서 광범위하게 사용되는 실리콘 산화물(SiOx)을, PECVD 프로세스에 의해, 아산화질소(N2O)에 희석된 실란(SiH4) 가스로 증착하기 위해 사용될 수 있다. 산화물 막의 균일성(즉, 두께)은 이동성(mobility) 및 드레인 전류 균일성과 같은 최종 디바이스 성능에 대한 상당한 영향을 갖고, 따라서, 프로세스의 개발에서 중요하다. 최소의 에지 배제, 뿐만 아니라, 기판의 표면에 걸쳐 약 5 % 또는 그 미만의 막 균일성이 요구된다. 이 목표를 향하여 많은 진전들이 이루어져 왔지만, 이러한 균일성이 달성되지 않는 기판의 구역들이 존재한다. 예컨대, 기판의 코너 구역들 및 사이드들과 같은 기판의 에지들은 더 낮은 증착 레이트를 경험하며, 이는, 다른 구역들보다 더 작은, 이들 구역들에서의 막 두께들을 발생시킨다. 이론에 의해 구속되는 것을 바라지는 않지만, 에지 구역들에서의 더 낮은 증착 레이트의 원인은, 이들 영역들 근처의 가스 분배 및/또는 전자기장 변화들에 기인한다. 이들 영향들을 극복하고 기판(105) 상에 형성된 막들에서 불균일성들을 최소화하기 위해, 본 고안의 확산기(110)가 개발 및 테스트되어 왔다.
도 2는 도 1의 확산기(110)의 일부의 단면도이다. 확산기(110)는, (도 1에 도시된) 배킹 플레이트(112)를 향하는 제 1 또는 업스트림 사이드(202), 및 (도 1에 도시된) 기판 지지체(130)를 향하는 대향하는 제 2 또는 다운스트림 사이드(204)를 포함한다. 각각의 가스 통로(111)는, 확산기(110)를 통하는 유체 경로를 형성하기 위해 조합되는 제 2 보어(bore)(212)에 오리피스 홀(214)에 의해 커플링된 제 1 보어(210)에 의해 정의된다. 제 1 보어(210)는 확산기(110)의 업스트림 사이드(202)로부터 저부(218)까지 제 1 깊이(230)로 연장한다. 제 1 보어(210)의 저부(218)는, 가스들이 제 1 보어(210)로부터 오리피스 홀(214) 내로 유동할 때 유동 억제(flow restriction)를 최소화하기 위해, 테이퍼링될(tapered) 수 있거나, 경사질(beveled) 수 있거나, 모따기될(chamfered) 수 있거나, 또는 라운딩될(rounded) 수 있다. 제 1 보어(210)는 일반적으로, 약 0.093 내지 약 0.218 인치의 직경을 가지며, 일 실시예에서, 약 0.156 인치이다.
확산기(110)의 두께는 약 0.8 인치 내지 약 3.0 인치, 예컨대 약 0.8 인치 내지 약 2.0 인치이다. 제 2 보어(212)가 확산기(110)에 형성되고, 다운스트림 사이드(또는 단부)(204)로부터 약 0.10 인치 내지 약 2.0 인치의 깊이(232)로 연장한다. 일 실시예에서, 깊이(232)는 약 0.1 인치 내지 약 1.0 인치이다. 제 2 보어(212)의 직경(236)은 일반적으로, 약 0.1 인치 내지 약 1.0 인치이고, 약 10°내지 약 50°의 각도(216)로 벌어질(flared) 수 있다. 일 실시예에서, 직경(236)은 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치이고, 벌어진 각도(216)는 20°내지 약 40°이다. 제 2 보어(212)의 표면은 약 0.05 제곱 인치 내지 약 10 제곱 인치이고, 일 실시예에서, 약 0.05 제곱 인치 내지 약 5 제곱 인치이다. 제 2 보어(212)의 직경은 다운스트림 표면(204)과 교차하는 직경을 지칭한다. 1500 ㎜×1850 ㎜ 기판들을 프로세싱하기 위해 사용되는 확산기(110)의 예는 0.250 인치의 직경 및 약 22°의 벌어진 각도(216)에서의 제 2 보어들(212)을 갖는다. 인접한 제 2 보어들(212)의 림(rim)들(282) 사이의 거리들(280)은 약 0.0 인치 내지 약 0.6 인치이고, 일 실시예에서, 약 0.0 인치 내지 약 0.4 인치이다. 제 1 보어(210)의 직경은 일반적으로, 제 2 보어(212)의 직경과 적어도 동일하거나 또는 제 2 보어(212)의 직경보다 더 작지만, 이에 제한되지는 않는다. 제 2 보어(212)의 저부(220)는, 오리피스 홀(214)로부터 빠져나오고 제 2 보어(212) 내로 유동하는 가스들의 압력 손실을 최소화하기 위해, 테이퍼링될 수 있거나, 경사질 수 있거나, 모따기될 수 있거나, 또는 라운딩될 수 있다. 더욱이, 다운스트림 사이드(204)에 대한 오리피스 홀(214)의 근접성(proximity)이 기판을 향하는 다운스트림 사이드(204) 및 제 2 보어(212)의 노출되는 표면 영역을 최소화하도록 기능하기 때문에, 챔버 세정 동안에 제공되는 불소에 노출되는 확산기(110)의 다운스트림 영역이 감소되고, 그에 의해, 증착된 막들의 불소 오염의 발생을 감소시킨다.
오리피스 홀(214)은 일반적으로, 제 1 홀(210)의 저부(218)와 제 2 보어(212)의 저부(220)를 커플링시킨다. 오리피스 홀(214)은 일반적으로, 약 0.01 인치 내지 약 0.3 인치, 예컨대 약 0.01 인치 내지 약 0.1 인치의 직경을 갖고, 전형적으로, 약 0.02 인치 내지 약 1.0 인치, 예컨대 약 0.02 인치 내지 약 0.5 인치의 길이(234)를 갖는다. 오리피스 홀(214)의 길이(234) 및 직경(또는 다른 기하학적인 속성)은, 확산기(110)의 업스트림 사이드(202)에 걸친 가스의 균등한(even) 분배를 촉진하는(promote), (도 1에 도시된) 배킹 플레이트(112)와 확산기(110) 사이의 볼륨에서의 배압(back pressure)의 주된 소스이다. 오리피스 홀(214)은 전형적으로, 복수의 가스 통로들(111) 사이에서 균일하게 구성되지만, 다른 영역 또는 구역에 비하여 확산기(110)의 하나의 영역 또는 구역을 통해 더 많은 가스 유동을 촉진하도록, 오리피스 홀(214)을 통하는 억제가 가스 통로들(111) 사이에서 상이하게 구성될 수 있다. 예컨대, 오리피스 홀(214)은, 기판(105)의 둘레 영역들의 부분들에서 증착 레이트를 증가시키기 위하여 확산기(110)의 에지들을 통해 더 많은 가스가 유동하도록, 프로세싱 챔버(100)의 (도 1에 도시된) 벽체(102)에 더 가까운 확산기(110)의 가스 통로들(111)에서 더 큰 직경 및/또는 더 짧은 길이(234)를 가질 수 있다.
도 3은 내부에 형성된 오리피스 홀들(214)을 도시하는, 도 1 및 도 2의 확산기(110)의 단면 평면도이다. 확산기(110)는 코너들(305A 내지 305D)에서 연결된 4개의 인접한 사이드들(300A 내지 300D)을 포함한다. 사이드들(300A 및 300C)은 확산기(110)의 메이저 에지들을 정의하는 한편, 사이드들(300B 및 300D)은 확산기(110)의 마이너 에지들을 정의한다.
확산기(110)의 사이드(300A) 상에서 휘어진 파선에 의해 영역(310)이 표시된다. 영역(310)은, 오리피스 홀들(214)이 확산기(110)에서의 다른 오리피스 홀들(214)과 상이한 유동 억제 속성을 포함하는 확산기(110)의 구역을 포함한다. 영역(310)이 사이드(300A) 상에서만 도시되어 있지만, 사이드들(300B 내지 300D) 중 하나 또는 전부가 영역(310)을 포함할 수 있다. 확산기(110)는 또한, 코너(305A) 근처에서 휘어진 파선에 의해 표시된 영역(315)을 포함한다. 영역(315)은, 오리피스 홀들(214)이 확산기(110)에서의 다른 오리피스 홀들(214)과 상이한 유동 억제 속성을 포함하는 확산기(110)의 구역을 포함한다. 영역(315)이 코너(305A) 근처에 도시되어 있지만, 코너들(305B 내지 305D) 중 하나 또는 전부가 영역(315)을 포함할 수 있다.
영역들(310, 315)은 본 명세서에 설명된 실시예들에 따라 국소 유동 그레디언트가 제공되는 확산기(110)의 부분들을 정의할 수 있다. 국소 유동 그레디언트는, 확산기(110)에서의 다른 오리피스 홀들(214)과 상이한 유동 억제 속성을 갖는 하나 또는 둘 이상의 오리피스 홀들(214)로 구성된 구조를 포함할 수 있다. 국소 유동 그레디언트는, 확산기(110)에서의 다른 오리피스 홀들(214)의 직경과 상이한 직경을 갖는 하나 또는 둘 이상의 오리피스 홀들(214)에 의해 제공될 수 있다. 국소 유동 그레디언트는, 제 2 직경을 갖는 다른 오리피스 홀들(214)에 의해 둘러싸인 제 1 직경을 갖는 하나의 오리피스 홀(214)로 구성된 구조를 포함할 수 있으며, 그 제 2 직경은 제 1 직경과 상이하다. 국소 유동 그레디언트는 또한, 제 2 직경을 갖는 다른 오리피스 홀들(214)에 인접한 제 1 직경을 갖는 오리피스 홀들(214)의 그룹으로 구성된 구조를 포함할 수 있으며, 그 제 2 직경은 제 1 직경과 상이하다. 부가적으로, 국소 유동 그레디언트는, 제 2 직경을 갖는 다른 오리피스 홀들(214) 내에 산재된(interspersed) 제 1 직경을 갖는 하나 또는 둘 이상의 오리피스 홀들(214)의 그룹들로 구성된 구조를 포함할 수 있으며, 그 제 2 직경은 제 1 직경과 상이하다.
도 4는 도 3의 확산기(110)의 영역(310)의 일부의 단면 평면도이다. 도 3에 도시된 오리피스 홀들(214)의 일 실시예를 표현하는 복수의 오리피스 홀들(405, 410, 415, 420, 425, 및 430)이 도시되어 있다. 행(row) 1 내지 행 6이 영역(310)의 서브-영역(400)으로서 도시되어 있으며, 국소 유동 그레디언트 구조의 일 실시예를 구성하는 상이한 유동 억제 속성들을 갖는 오리피스 홀들(405, 410, 415, 420, 425, 및 430)을 포함한다. 오리피스 홀들(405)은 행 1에 포함되고, 행 2의 오리피스 홀들(410)의 직경보다 더 큰 제 1 직경을 포함할 수 있다. 오리피스 홀들(415)은 행 3에 포함되고, 행 4의 오리피스 홀들(420)의 직경보다 더 큰 제 2 직경을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 오리피스 홀들의 제 1 직경은 최소 직경을 갖는 확산기(110)의 오리피스 홀 n의 직경보다 약 30 % 더 클 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 직경은 최소 직경을 갖는 확산기(110)의 오리피스 홀 n의 직경보다 약 20 % 더 클 수 있다. 일 실시예에서, 확산기(110)의 오리피스 홀 n의 직경(즉, 최소 직경)은 약 17 mils 내지 약 22 mils, 예컨대 약 18 mils 내지 20 mils이다. 오리피스 홀들(405, 410, 415, 420, 425, 및 430)의 직경의 차이들의 패턴들은 영역(310) 내에서 변화할 수 있다. 일 실시예에서, 오리피스 홀들(405, 410, 415, 420, 425, 및 430)의 직경은 영역(310) 내에서 사이드(300A)로부터 확산기(110)의 중심 쪽으로 감소한다. 다른 실시예에서, 오리피스 홀들(405)은 오리피스 홀들(410, 415, 420, 425, 및 430) 중 하나 또는 조합의 직경보다 더 큰 제 1 직경을 포함한다. 다른 실시예에서, 서브-영역(400)에서의 다수의 선택된 행들은, 오리피스 홀들(410, 415, 420, 425, 및 430)보다 더 큰 오리피스 홀들(405)의 직경과 유사한 직경을 갖는 하나 또는 둘 이상의 오리피스 홀들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 직경들을 갖는 오리피스 홀들(405, 410, 415, 420, 425, 및 430)이 행 1 내지 행 6 각각 내에서 혼합될 수 있다.
도 5는 영역(315)의 일 실시예를 도시하는, 도 3의 확산기(110)의 일부의 단면 평면도이다. 복수의 제 1 오리피스 홀들(505A)은 제 2 직경을 갖는 복수의 제 2 오리피스 홀들(505B)로 둘러싸인 것으로 도시되어 있으며, 이는, 국소 유동 그레디언트 구조의 다른 실시예를 구성한다. 일 실시예에서, 제 2 직경은 제 1 직경보다 더 작다. 일 양태에서, 제 1 오리피스 홀들(505A)의 직경들은 제 2 오리피스 홀들(505B)의 직경보다 약 20 % 내지 약 30 % 더 크다. 일 실시예에서, 복수의 제 1 오리피스 홀들(505A)은 클러스터(cluster)(510)를 포함하며, 이들 클러스터들(510) 중 하나 또는 둘 이상이 영역(315)에 포함될 수 있다.
도 6은 영역(315)의 다른 실시예를 도시하는, 도 3의 확산기(110)의 일부의 단면 평면도이다. 이 실시예에서, 복수의 제 1 오리피스 홀들(605A)이 복수의 제 2 오리피스 홀들(605B, 605C, 및 605D) 주위에 배치된 것으로 도시되어 있으며, 이는, 국소 유동 그레디언트 구조의 다른 실시예를 구성한다. 일 실시예에서, 제 1 오리피스 홀들(605A) 각각은 제 2 오리피스 홀들(605B, 605C, 및 605D) 각각의 직경보다 더 작은 직경을 포함한다. 다른 실시예에서, 제 2 오리피스 홀들의 일부는 제 1 오리피스 홀들(605A)의 직경보다 약 20 % 내지 약 30 % 더 큰 직경을 갖는다. 다른 실시예에서, 오리피스 홀들(605B)과 같은 제 2 오리피스 홀들의 일부의 직경은, 제 2 오리피스 홀들의 나머지(605C 및 605D)와 제 1 오리피스 홀들(605A) 양자 모두의 직경보다 더 크다. 다른 실시예에서, 오리피스 홀들(605B)과 같은 제 2 오리피스 홀들의 일부의 직경은, 제 2 오리피스 홀들의 나머지(605C 및 605D)와 제 1 오리피스 홀들(605A)의 직경보다 더 크며, 제 2 오리피스 홀들의 나머지(605C 및 605D)는 동일한 크기이다.
본 명세서에 설명된 바와 같이 다양한 오리피스 홀들을 갖는 확산기(110)의 실시예들은, 기판들의 코너 구역들 및/또는 에지 구역들 상에서 낮은 증착 레이트들을 보상하고 가스 유동을 증가시킨다. 그에 의해, 전체 막 두께 균일성이 개선된다. 확산기(110)는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따라 제조될 수 있거나, 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 오리피스 홀들은 개장(retrofit) 프로세스에서 기존의 확산기에 부가될 수 있다.
확산기(110)와 유사한 확산기의 코너 구역들이 테스트되었으며, 본 고안의 확산기는 증착 레이트에서 15 % 증가를 나타냈다. 부가하여, 결과로서, 확대된 1개의 오리피스 홀을 갖는 코너에서의 코너 대각선 프로파일(corner diagonal profile)은 15 ㎜ 에지 배제에서 96 %로부터 98 %로 개선되었다.
전술한 바가 본 고안의 실시예들에 관한 것이나, 본 고안의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 본 고안의 다른 및 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 고안의 범위는 하기된 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (16)

  1. 증착 챔버를 위한 확산기(diffuser)로서,
    에지(edge) 구역들 및 코너(corner) 구역들을 갖는 플레이트, 및 상기 플레이트의 업스트림 사이드(upstream side)와 다운스트림 사이드(downstream side) 사이에 형성된 복수의 가스 통로들을 포함하며,
    상기 에지 구역들과 상기 코너 구역들 중 하나 또는 양자 모두에서의, 상기 복수의 가스 통로들의 일부는, 제 1 직경을 갖는 제 1 오리피스 홀(orifice hole) 및 제 2 직경을 갖는 제 2 오리피스 홀을 포함하고, 나머지 복수의 오리피스 홀들은 제 3 직경을 포함하고, 상기 제 1 직경은 상기 제 2 직경 및 상기 제 3 직경보다 더 큰,
    확산기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 제 3 직경보다 약 30 % 더 큰,
    확산기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나머지 복수의 오리피스 홀들은 상기 제 3 직경보다 더 작은 제 4 직경을 포함하는,
    확산기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 직경과 상기 제 3 직경은 실질적으로 동일한,
    확산기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 제 4 직경보다 약 30 % 더 큰,
    확산기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 직경과 상기 제 3 직경은 실질적으로 동일한,
    확산기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 직경 및 상기 제 3 직경은 상기 제 4 직경보다 약 20 % 더 큰,
    확산기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 제 4 직경보다 약 30 % 더 큰,
    확산기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 구역들에서의, 상기 복수의 가스 통로들의 일부는, 제 1 오리피스 홀들의 하나 또는 둘 이상의 제 1 행(row)들, 및 상기 제 1 오리피스 홀들의 하나 또는 둘 이상의 제 1 행들의 내측에 위치된 제 2 오리피스 홀들의 하나 또는 둘 이상의 제 2 행들을 포함하는,
    확산기.
  10. 증착 챔버를 위한 확산기로서,
    제 2 메이저(major) 에지 구역과 대향하는(opposing) 제 1 메이저 에지 구역을 갖는 플레이트;
    상기 제 1 및 제 2 메이저 에지 구역들 각각에 인접한 마이너(minor) 에지 구역;
    상기 메이저 에지 구역들과 마이너 에지 구역들의 교차부(intersection)에서의 코너 구역; 및
    상기 플레이트의 업스트림 사이드와 다운스트림 사이드 사이에 형성된 복수의 가스 통로들
    을 포함하며,
    상기 메이저 에지 구역들과 코너 구역들 중 하나 또는 양자 모두에 형성된 가스 통로들은 국소 유동 그레디언트 구조(local flow gradient structure)를 포함하는,
    확산기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 국소 유동 그레디언트 구조는 제 1 직경을 갖는 제 1 오리피스 홀 및 제 2 직경을 갖는 제 2 오리피스 홀을 포함하며, 나머지 복수의 오리피스 홀들은 제 3 직경을 포함하고, 상기 제 1 직경은 상기 제 2 직경 및 상기 제 3 직경보다 더 큰,
    확산기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 제 3 직경보다 약 30 % 더 큰,
    확산기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 나머지 복수의 오리피스 홀들은 상기 제 3 직경보다 더 작은 제 4 직경을 포함하는,
    확산기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 직경과 상기 제 3 직경은 실질적으로 동일한,
    확산기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 직경은 상기 제 4 직경보다 약 30 % 더 큰,
    확산기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 직경과 상기 제 3 직경은 실질적으로 동일한,
    확산기.
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