KR20230097148A - 대형 챔버 퍼지 제어를 위한 자가 정렬 퍼지 링 - Google Patents

대형 챔버 퍼지 제어를 위한 자가 정렬 퍼지 링 Download PDF

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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 퍼지 시스템 및 퍼지 시스템을 사용하는 방법을 제공한다. 방법들은 퍼지 시스템을 사용하여 퍼지 가스를 챔버 내로 유동시키는 것을 활용한다. 퍼지 가스는 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이의 퍼지 갭을 통해 유동된다. 퍼지 링은 챔버 내로의 퍼지 가스의 유동을 용이하게 한다.

Description

대형 챔버 퍼지 제어를 위한 자가 정렬 퍼지 링
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 프로세스 챔버에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 퍼지 시스템을 갖는 프로세스 챔버 및 퍼지 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다.
[0002] 플랫 패널(flat panel) 디스플레이들은 일반적으로, 액티브 매트릭스(active matrix) 디스플레이들, 이를테면, 컴퓨터 및 텔레비전 모니터들에 대해 사용된다. PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)는 일반적으로, 플랫 패널 디스플레이 구현들을 위한 투명 기판과 같은 기판 상에 박막들을 증착하기 위해 이용된다. PECVD는 일반적으로, 기판을 수용하는 진공 챔버 내로 가스 또는 가스 혼합물을 도입함으로써 달성된다. 가스 또는 가스 혼합물은 전형적으로, 기판과 대향하는, 챔버의 최상부 근처에 위치된 확산기를 통해 기판을 향해 지향된다. 챔버에 커플링된 하나 이상의 RF(radio frequency) 소스들로부터 챔버에 RF 전력을 인가함으로써, 챔버 내의 가스 또는 가스 혼합물은 플라즈마로 에너자이징(energize)된다(예컨대, 여기됨). 여기된 가스 또는 가스 혼합물은 반응하여 기판의 표면 상에 재료의 층을 형성한다. 여기된 가스는 챔버 전체에 걸쳐 분배된다. 플라즈마 환경은 의도적이지 않게 챔버 컴포넌트들을 부식시킬 수 있다. 따라서, 개선된 퍼지 시스템들이 관련 기술분야에서 필요하다.
[0003] 일 실시예에서, 퍼지 시스템이 제공된다. 퍼지 시스템은 스템(stem), 스템에 커플링된 리프트 시스템, 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지(flange), 프로세스 챔버의 외측 표면에 커플링된 최상부 플랜지, 및 최하부 플랜지 및 최상부 플랜지에 커플링된 벨로즈를 포함한다. 리프트 시스템, 최하부 플랜지, 벨로즈, 및 최상부 플랜지는 스템 주위의 퍼지 볼륨을 정의한다. 퍼지 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 유체적으로(fluidly) 커플링된다. 퍼지 시스템은 퍼지 볼륨과 유체 연통하는 퍼지 가스 유입구를 더 포함한다. 퍼지 가스 유입구는 최상부 플랜지를 통해 배치된다. 퍼지 시스템은 프로세스 챔버의 외측 표면과 최상부 플랜지 내의 리세스 사이에 배치된 퍼지 링을 더 포함한다. 퍼지 링은 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이에 퍼지 갭을 형성한다.
[0004] 다른 실시예에서, 퍼지 시스템이 제공된다. 퍼지 시스템은 스템, 스템에 커플링된 리프트 시스템, 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지, 프로세스 챔버의 외측 표면에 커플링된 최상부 플랜지, 및 하부 플랜지와 스템 사이에 커플링된 회전 베어링을 포함한다. 회전 베어링은 스템의 회전을 용이하게 하도록 동작가능한다. 퍼지 시스템은 최하부 플랜지 및 최상부 플랜지에 커플링된 벨로즈를 더 포함한다. 리프트 시스템, 최하부 플랜지, 벨로즈, 및 최상부 플랜지는 스템 주위의 퍼지 볼륨을 정의한다. 퍼지 볼륨은 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 유체적으로 커플링된다. 퍼지 시스템은 퍼지 볼륨과 유체 연통하는 퍼지 가스 유입구를 더 포함한다. 퍼지 가스 유입구는 최상부 플랜지를 통해 배치된다. 퍼지 시스템은 프로세스 챔버의 외측 표면과 최상부 플랜지 내의 리세스 사이에 배치된 퍼지 링을 더 포함한다. 퍼지 링은 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이에 퍼지 갭을 형성한다.
[0005] 또 다른 실시예에서, 방법이 제공된다. 방법은 퍼지 가스를 퍼지 볼륨 내로 유동시키는 단계를 포함한다. 퍼지 볼륨은 프로세스 챔버의 하부 부분에 배치되고, 퍼지 볼륨은 스템 주위에 형성된다. 스템은 개구를 통해서 하부 부분 및 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨을 통해 배치되고, 개구는 프로세스 볼륨을 퍼지 볼륨에 연결한다. 방법은 프로세스 챔버의 개구를 통해 퍼지 가스를 유동시키는 단계를 더 포함한다. 퍼지 가스는 퍼지 갭을 통해 개구를 통해 프로세스 볼륨으로 유동하고, 퍼지 갭은 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이에 정의된다. 스템은 퍼지 볼륨 및 프로세스 볼륨을 통해 배치된다. 퍼지 링은 프로세스 챔버의 하부 부분의 리세스에 부분적으로 배치되고 퍼지 볼륨에 부분적으로 배치된다. 방법은 스템 주위에서 퍼지 갭 거리를 일정하거나 또는 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 퍼지 링의 측방향 포지션을 조정하는 단계를 더 포함한다. 퍼지 갭 거리는 퍼지 링의 내측 표면으로부터 스템까지이다. 측방향 포지션은 퍼지 갭의 상이한 부분들에서의 퍼지 가스로부터의 압력 차이를 밸런싱하도록 조정된다.
[0006] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0007] 도 1a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 하부 부분의 제1 구성을 갖는 하강 포지션에 있는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0008] 도 1b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 하부 부분의 제1 구성을 갖는 프로세싱 포지션에 있는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0009] 도 1c는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 하부 부분의 제2 구성을 갖는 하강 포지션에 있는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 1d는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 하부 부분의 제2 구성을 갖는 프로세싱 포지션에 있는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0011] 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 퍼지 시스템으로 퍼지 가스를 프로세스 볼륨 내로 유동시키는 방법의 흐름도이다.
[0012] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다.
[0013] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 프로세스 챔버 및 더 구체적으로는 퍼지 시스템을 갖는 프로세스 챔버 및 퍼지 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들은 프로세스 챔버의 스템과 퍼지 링 사이에 일정한 갭 또는 실질적으로 일정한 갭을 유지하는 자가 정렬 퍼지 링을 갖는 퍼지 시스템을 제공한다. 퍼지 링과 프로세스 챔버의 스템 사이의 일정한 갭 또는 실질적으로 일정한 갭은 퍼지 시스템의 퍼지 볼륨에서 압력을 유지하면서 챔버의 프로세스 볼륨 내로의 퍼지 가스의 균일한 또는 실질적으로 균일한 유동을 제공한다.
[0014] 도 1a는 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제1 구성(101A)을 갖는 하강 포지션에 있는 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1b는 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제1 구성(101A)을 갖는 프로세싱 포지션에 있는 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1c는 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제2 구성(101B)을 갖는 하강 포지션에 있는 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 도 1d는 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제2 구성(101B)을 갖는 프로세싱 포지션에 있는 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도이다.
[0015] 프로세스 챔버(100)는 일반적으로 임의의 적합한 증착 챔버이다. 프로세스 챔버(100)의 예들은 ALD(atomic layer deposition) 챔버 또는 CVD(chemical vapor deposition) 챔버를 포함한다. 예컨대, 프로세스 챔버(100)는 대면적 기판들 및 일부 실시예들에서는 직사각형 기판들을 프로세싱하도록 구성된 PECVD(plasma enhanced CVD) 챔버일 수 있다. 그러나, 다른 프로세스 챔버들이 활용될 수 있다는 것이 고려된다. 다른 제조자들로부터의 다른 적합하게 구성된 장치가 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 또한 구현될 수 있다는 것이 고려된다. 추가하여, 본원에서 설명되는 다양한 구현들은 둥근 기판들을 프로세싱하도록 구성된 시스템들을 포함하여, 에칭 시스템들, 다른 화학 기상 증착 시스템들 또는 프로세스 챔버 내에 가스를 분배하는 것이 요구되는 다른 시스템들과 같은 다른 시스템 구성들에서 유용하다는 것을 이해해야 한다.
[0016] 프로세스 챔버(100)는 측벽들(102), 챔버 최하부(104), 확산기(110), 및 하부 부분(115)을 포함한다. 측벽들(102), 챔버 최하부(104), 및 확산기(110)는 프로세스 볼륨(106)을 정의한다. 프로세스 볼륨(106)은 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115) 위에 배치된다. 더 구체적으로, 프로세스 볼륨(106)은 측벽들(102)의 내측 표면들(107)에 의해 추가로 정의된다. 측벽들(102)은 덮개 조립체(116)를 지지한다. 확산기(110)는 덮개 조립체(116)에 커플링될 수 있다. 챔버 최하부(104)는 외측 표면(126)을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 측벽들(102), 챔버 최하부(104), 및 확산기(110)는 금속 재료, 이를테면, 알루미늄, 스테인리스 강 및 그들의 합금들로 제작된다. 예컨대, 확산기(110)는 6061 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 확산기(110)는 양극산화(anodized) 알루미늄 재료로 형성될 수 있다. 기판 지지부(130)가 확산기(110)와 대향하게 프로세스 볼륨(106)에 배치된다. 프로세스 볼륨(106)은 기판(105)이 프로세스 챔버(100) 내외로 이송될 수 있도록 측벽들(102)을 통해 형성된 슬릿 밸브 개구(108)를 통해 접근된다.
[0017] 기판 지지부(130)는 기판(105)을 상부에 지지하기 위한 기판 수용 표면(132)을 포함한다. 기판(105)은 정전 척, 진공 척, 기판 유지 클램프 등 중 하나에 의해 기판 수용 표면(132) 상에 유지된다. 스템(134)이 기판 지지부(130)에 커플링된다. 스템(134)은 기판 지지부(130)를 상승 및 하강시키기 위해 리프트 시스템(136)에 추가로 커플링된다. 리프트 시스템(136)은 하강 포지션(도 1a 및 도 1c에 도시됨)과 상승 프로세싱 포지션(도 1b 및 도 1d에 도시됨) 사이에서 기판 지지부(130)를 이동시킨다. 하강 포지션은 슬릿 밸브 개구(108)를 통한 프로세스 챔버(100)로의 그리고 프로세스 챔버(100)로부터의 기판(105)의 이송을 용이하게 한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 기판 지지부(130)는 프로세스 볼륨(106) 내에서 회전하도록 동작가능하다. 리프트 시스템(136)이 기판 지지부(130)의 회전을 용이하게 하도록 동작가능할 수 있거나 또는 다른 작동 메커니즘들이 회전을 용이하게 하도록 기판 지지부(130)와 연통할 수 있다. 스템(134)은 스템(134)이 프로세스 볼륨(106)에 부분적으로 배치되도록 챔버 최하부(104) 내의 개구(103)를 통해 프로세스 볼륨(106) 내에 배치된다. 기판 지지부(130)는 기판 지지부(130) 및 기판 수용 표면(132) 상에 포지셔닝된 기판(105)을 원하는 온도로 유지하기 위해 가열 및/또는 냉각 엘리먼트들(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 예컨대, 원하는 온도는 섭씨 약 200도 내지 섭씨 약 500도 이하이다.
[0018] 프로세스 챔버(100)는 진공 펌프(140)를 포함한다. 진공 펌프(140)는 프로세스 볼륨(106) 내의 압력을 제어하기 위해 프로세스 챔버(100)에 커플링된다. 프로세스 볼륨(106)은 프로세싱 동안 챔버 압력으로 유지된다. 일 실시예에서, 챔버 압력은 진공 압력이다. 프로세스 챔버는 확산기(110)와 연통하는 가스 소스(142)를 더 포함한다. 가스 소스(142)는 프로세스 가스들 및/또는 세정 가스들을 제공하도록 동작가능하다. 프로세스 가스는 실란(SiH4) 또는 암모니아(NH3) 중 하나 이상을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 세정 가스는 삼불화 질소(NF3) 또는 삼염화 붕소(BCl3) 중 하나 이상을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). MFC(mass flow control) 디바이스와 같은 유동 제어기(144)가 가스 소스(142)로부터 확산기(110)로의 프로세스 가스들 또는 세정 가스들의 유량을 제어하기 위해 가스 소스(142)와 확산기(110) 사이에 배치된다. 확산기(110)는 프로세스 볼륨(106)에 걸쳐 프로세스 가스 및 세정 가스를 분배하도록 동작가능하다.
[0019] 확산기(110)는 확산기(110)에 형성된 복수의 가스 통로들을 통해 프로세스 가스 및 세정 가스를 프로세스 볼륨(106)에 제공한다. 확산기(110)는 확산기(110)와 기판 지지부(130) 사이에 전기장을 생성하기 위해 RF 피드(148)에 의해 RF 전력 소스(146)에 연결된다. 동작 시, 확산기(110)와 기판 지지부(130) 사이에 존재하는 가스들은 RF 전기장에 의해 플라즈마로 에너자이징된다. 다양한 RF 주파수들, 이를테면, 약 0.3 MHz 내지 약 200 MHz의 주파수가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력 소스(146)는 13.56 MHz의 주파수로 확산기(110)에 전력을 제공한다. 동작 시, 프로세스 가스들이 프로세스 볼륨(106)으로 도입되고 플라즈마로 에너자이징될 때, 생성된 플라즈마는 기판(105) 상에 박막을 형성한다. 기판 상에 박막을 증착하는 것에 추가하여, 일반적으로, 생성된 플라즈마는 챔버의 다른 부분들로 누설되어, 다양한 챔버 컴포넌트들 상에 원하지 않는 막들을 형성하는 기생 플라즈마가 된다. 프로세스 챔버(100)는, 특히, 층간 유전체 막들 및 게이트 절연체 막들을 포함하는 다양한 애플리케이션들을 위해, 다양한 재료들, 이를테면, 실리콘 질화물 재료, 실리콘 산화물 재료, 비정질 실리콘 재료들을 증착하는 데 사용될 수 있다.
[0020] 프로세스 챔버(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제1 구성(101A)을 포함할 수 있다. 하부 부분(115)은 챔버 최하부(104) 아래에 배치된다. 하부 부분(115)은 퍼지 시스템(112A)을 포함한다. 퍼지 시스템(112A)은 리프트 시스템(136), 최상부 플랜지(154), 최하부 플랜지(156), 및 벨로즈(152)를 포함한다. 리프트 시스템(136), 개구(103), 최상부 플랜지(154), 최하부 플랜지(156), 스템(134), 및 벨로즈(152)는 퍼지 볼륨(150)을 정의한다. 퍼지 볼륨(150)은 개구(103)를 통해 프로세스 볼륨(106)과 유체 연통한다. 퍼지 볼륨(150)은 퍼지 볼륨 압력으로 유지된다. 퍼지 볼륨 압력은 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력보다 더 높다. 진공 펌프(140)는 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력이 퍼지 볼륨(150)보다 더 낮도록 프로세스 볼륨(106) 내의 압력을 제어하기 위해 프로세스 챔버(100)에 커플링된다.
[0021] 벨로즈(152)는 최상부 플랜지(154)와 최하부 플랜지(156) 사이에 배치된다. 벨로즈(152)는 기판 지지부(130)가 프로세싱 포지션(도 1b에 도시됨) 및 하강 포지션(도 1a에 도시됨)으로부터 이동하는 것을 허용한다. 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 벨로즈(152)는 기판 지지부(130)가 프로세싱 포지션으로 이동함에 따라 압축된다. 도 1a에서, 벨로즈(152)는 기판 지지부(130)가 하강 포지션에 있을 때 연장된다. 하부 부분(115)은 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126)과 최상부 플랜지(154) 사이에 배치된 O-링(166)을 더 포함한다. O-링(166)은 프로세스 챔버(100)의 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126)과 최상부 플랜지(154) 사이에 밀봉을 제공한다.
[0022] 최하부 플랜지(156)는 리프트 시스템(136)에 커플링되고, 최상부 플랜지(154)는 프로세스 챔버(100)의 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126)에 커플링된다. 최상부 플랜지(154)는 최상부 플랜지(154)를 통해 배치된 리세스(174)를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 최상부 플랜지(154)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 그를 통해 배치된 퍼지 가스 유입구(160)를 갖는다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 최하부 플랜지(156)는 그를 통해 배치된 퍼지 가스 유입구(160)를 갖는다. 퍼지 가스 유입구(160)는 퍼지 가스 소스(162)로부터 퍼지 볼륨(150)으로 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스는 불활성 가스를 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 예컨대, 불활성 가스는 질소, 아르곤, 또는 그들의 조합들을 포함한다.
[0023] 프로세스 챔버(100)는 도 1c 및 도 1d에 도시된 바와 같이 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제2 구성(101B)을 포함할 수 있다. 하부 부분(115)은 챔버 최하부(104) 아래에 배치된다. 제2 구성(101B)은 하부 부분(115)의 제2 구성(101A)이 회전 베어링(178)을 갖는 퍼지 시스템(112B)을 포함하기 때문에 제1 구성(101A)과 유사하다. 퍼지 시스템(112B)은 리프트 시스템(136), 최상부 플랜지(154), 최하부 플랜지(156), 및 벨로즈(152)를 포함한다. 리프트 시스템(136), 개구(103), 최상부 플랜지(154), 최하부 플랜지(156), 스템(134), 및 벨로즈(152)는 퍼지 볼륨(150)을 정의한다. 퍼지 볼륨(150)은 개구(103)를 통해 프로세스 볼륨(106)과 유체 연통한다. 퍼지 볼륨(150)은 퍼지 볼륨 압력으로 유지된다. 퍼지 볼륨 압력은 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력보다 더 높다. 진공 펌프(140)는 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력이 퍼지 볼륨(150)보다 더 낮도록 프로세스 볼륨(106) 내의 압력을 제어하기 위해 프로세스 챔버(100)에 커플링된다.
[0024] 회전 베어링(178)이 퍼지 볼륨(150) 내에 배치된다. 회전 베어링(178)은 최하부 플랜지(156)와 스템(134) 사이에 커플링된다. 회전 베어링(178)은 프로세싱 동안 기판(105)이 회전하도록 프로세스 챔버(100) 내의 스템(134)의 회전을 용이하게 한다. 리프트 시스템(136)은 스템(134)의 회전을 작동시키도록 동작가능하다. 예컨대, 리프트 시스템은 스템(134)을 회전시키도록 구성된 모터를 포함할 수 있다. 기판(105)의 회전은 기판(105) 상의 박막들의 균일한 형성을 허용한다.
[0025] 가스 소스(142)로부터 프로세스 볼륨(106) 내로 유동되는 프로세스 가스는 RF 전력에 대한 프로세스 가스들의 근접성으로 인해 다양한 포인트들에서 이온화될 수 있다. 프로세스 챔버(100)에서 RF 전력으로부터 아킹이 발생할 수 있는데, 이는 프로세스 챔버(100) 및 그의 컴포넌트들을 손상시킬 수 있다. 퍼지 가스는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 퍼지 시스템들(112A 및 112B)을 통해 퍼지 볼륨(150)을 통해 유동된다. 이어서, 퍼지 가스는 챔버의 프로세스 볼륨(106) 내로 유동되어, 프로세스 가스들이 퍼지 볼륨(150)에 진입하는 것을 방지하고, 퍼지 볼륨(150)으로부터 임의의 오염물들을 퍼지한다.
[0026] 프로세스 볼륨(106)에 퍼지 가스들을 균일하게 또는 실질적으로 균일하게 분배하기 위해, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 퍼지 시스템들(112A 및 112B)은 퍼지 링(164)을 포함한다. 퍼지 링(164)은 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드-이미드 또는 다른 엔지니어링된 플라스틱 재료들 중 하나 이상을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 퍼지 링(164)은 프로세스 가스 또는 퍼지 가스와 화학적으로 반응하거나 또는 물리적으로 반응하지 않을 임의의 다른 적합한 재료를 더 포함할 수 있다. 퍼지 링(164)은 퍼지 링(164)이 리세스(174)의 최하부 표면(180)과 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126) 사이에 포지셔닝되도록 리세스(174)에 부분적으로 배치된다. 퍼지 링(164)은 퍼지 링(164)이 리세스(174) 내에서 마찰이 거의 또는 전혀 없이 측방향으로 이동하는 것을 허용하는 재료들을 포함한다. 퍼지 링(164)은 또한, 퍼지 갭(168)을 형성하도록 퍼지 볼륨(150)에 부분적으로 배치된다. 퍼지 갭(168)은 퍼지 링(164)과 스템(134) 사이에 형성된다. 퍼지 갭(168)은 퍼지 볼륨(150)으로부터 개구(103)로의 유체 연통을 제공한다. 퍼지 링(164)의 반경방향 내측 에지(172)와 스템(134) 사이의 거리로서 퍼지 갭 거리(170)가 정의된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 퍼지 갭 거리(170)는 약 1 mm 내지 약 2 mm이다.
[0027] 도 1a 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 하강 포지션에 있는 기판 지지부(130)는 슬릿 밸브 개구(108)를 통한 프로세스 챔버(100)로의 그리고 프로세스 챔버(100)로부터의 기판(105)의 이송을 용이하게 한다. 기판 지지부(130)가 하강 포지션에 있을 때, 퍼지 가스는 프로세스 볼륨(106) 내로 유동되지 않는다. 따라서, 퍼지 가스는 퍼지 링(164)과 접촉하지 않는다. 따라서, 퍼지 링(164)의 수평 표면(181)이 도 1a 및 도 1c에 도시된 바와 같이 리세스(174)의 최하부 표면(180) 상에 놓인다.
[0028] 도 1b 및 도 1d에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(130)는 프로세싱 포지션에 있다. 기판 지지부(130)가 프로세싱 포지션에 있을 때, 퍼지 가스는 프로세스 볼륨(106) 내로 유동된다. 퍼지 링(164)은 개구(103)를 통해 유동하는 퍼지 가스로부터의 압력으로 인해 퍼지 볼륨(150) 내에서 리프트된다. 퍼지 가스는 퍼지 링(164)과 접촉하여 퍼지 링(164)을 리프트한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 퍼지 링(164)은 프로세스 챔버(100)의 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126)과 접촉한다. 다른 실시예에서, 퍼지 링(164)은 퍼지 링(164)이 챔버 최하부(104)의 외측 표면(126)과 리세스(174)의 최하부 표면(180) 사이에서 부유하고 있도록 포지셔닝된다. 퍼지 가스는 최하부 표면(180)으로부터 퍼지 링(164)을 이동시키도록 압력을 제공한다. 퍼지 링(164)은 측방향 포지션을 변경하기 위해 퍼지 볼륨(150) 내에서 측방향으로 이동하도록 동작가능하다.
[0029] 동작 시, 프로세스 가스는 프로세스 볼륨(106) 내로 유동하는 퍼지 가스로 인해 개구(103)를 통해 유동하지 않는다. 퍼지 가스들을 균일하게 또는 실질적으로 균일하게 분배하기 위해, 퍼지 링(164)은 퍼지 가스 소스(162)로부터 퍼지 가스가 유동될 때 자가 정렬되도록 구성된다. 퍼지 링(164)은 자가 정렬 동작들로 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 유지한다. 동작들 동안, 스템(134)은 개구(103) 내에서 약간 이동할 수 있다. 따라서, 자가 정렬되도록 동작가능한 퍼지 링(164)은 다른 챔버 컴포넌트 조건들에도 불구하고 퍼지 갭 거리(170)가 유지되는 것을 보장할 것이다.
[0030] 예컨대, 퍼지 가스가 초기에 유동될 때, 퍼지 갭 거리(170)는 스템(134) 주위에서 일정하지 않거나 또는 실질적으로 일정하지 않을 수 있다. 퍼지 가스가 유동됨에 따라, 스템(134) 주위의 압력 차이는 퍼지 링(164)의 측방향 포지션을 이동시킴으로써 퍼지 링(164)이 자가 정렬되도록 강제할 것이다. 따라서, 퍼지 갭 거리(170)가 일정하지 않거나 또는 실질적으로 일정하지 않을 때, 스템(134) 주위의 압력 차이가 퍼지 링(164)의 측방향 포지션을 지속적으로 조정할 것이기 때문에, 퍼지 갭 거리(170)는 일정한 또는 실질적으로 일정한 상태로 유지될 것이다. 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)는 프로세스 볼륨(106) 내로의 퍼지 가스의 균일한 또는 실질적으로 균일한 유동을 제공한다. 따라서, 프로세스 가스들 및/또는 세정 가스들은 퍼지 볼륨(150)에 진입하는 것이 가능하지 않다. 예컨대, 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)는 벨로즈(152)와 같은 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115) 내의 컴포넌트들을 보호하기 위해 프로세스 가스 및 세정 가스로부터 퍼지 볼륨을 밀봉하는 것을 제공한다. 프로세스 볼륨 내로의 퍼지 가스의 균일한 또는 실질적으로 균일한 유동은 프로세스 가스로부터의 증착 직후의 층들 또는 에칭된 층의 균일성을 제공한다. 추가적으로, 퍼지 갭 거리(170)는 퍼지 볼륨(150) 내의 압력 제어를 제공한다. 퍼지 갭 거리(170)는 더 작은 컨덕턴스를 제공하고, 퍼지 볼륨 압력이 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력보다 더 높게 유지되는 것을 허용한다.
[0031] 수평 표면(181)은 퍼지 링(164)의 수평 부분을 정의하고, 반경방향 내측 에지(172)는 퍼지 링(164)의 수직 부분을 정의한다. 퍼지 링(164)의 각진 표면(183)이 수평 표면(181)과 반경방향 내측 에지(172) 사이에 배치된다. 각진 표면(183)은 퍼지 가스를 퍼지 갭(168) 및 개구(103)로 지향시킨다. 퍼지 가스가 각진 표면(183)에 압력을 가하는데, 이는 퍼지 갭 거리(170)가 스템(134) 주위에서 일정하지 않을 때 압력 차이를 생성한다. 퍼지 갭 거리(170)가 스템(134) 주위에서 일정하지 않을 때 퍼지 갭(168)의 볼륨은 일정한 상태로 유지되기 때문에, 퍼지 갭 거리(170)가 일정하지 않을 때 퍼지 가스가 각진 표면(183)에 가하는 압력은 압력 차이를 생성한다. 예컨대, 퍼지 갭(168)이 스템(134)의 일 측에서 더 많은 퍼지 가스가 통과하는 것을 허용하는 경우, 퍼지 가스는 그 측에서 더 낮은 압력을 각진 표면(183)에 가할 것이고, 스템(134)의 반대편 측은 각진 표면(183) 상의 퍼지 가스의 더 높은 압력을 가질 것이다. 압력 차이는 스템(134) 주위의 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 보장하기 위해 퍼지 링(164)의 측방향 포지션을 조정함으로써 퍼지 링(164)이 자가 정렬되게 할 것이다.
[0032] 도 2는 퍼지 시스템(112A 또는 112B)을 사용하여 퍼지 가스를 프로세스 볼륨(106) 내로 유동시키는 방법(200)의 흐름도이다. 방법(200)은 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제1 구성(101A)과 함께 활용되도록 동작가능하다. 방법(200)은 또한, 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)의 제2 구성(101B)과 함께 활용되도록 동작가능하다. 방법(200)과 함께 다른 프로세스 챔버들이 활용될 수 있다는 것이 또한 고려된다.
[0033] 동작(201)에서, 퍼지 가스가 퍼지 볼륨(150) 내로 유동된다. 퍼지 가스는 퍼지 가스 소스(162)로부터 퍼지 가스 유입구(160)를 통해 퍼지 볼륨(150) 내로 유동된다. 동작(202)에서, 퍼지 가스는 프로세스 볼륨(106)으로 유동된다. 퍼지 볼륨(150) 내의 퍼지 가스는 개구(103)로 지향된다. 개구(103)는 퍼지 볼륨(150)을 프로세스 볼륨(106)에 연결한다. 퍼지 볼륨 압력은 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력보다 더 높다. 따라서, 압력 차이는 퍼지 가스가 퍼지 볼륨(150)으로부터 프로세스 볼륨(106)으로 유동할 수 있게 한다.
[0034] 동작(203)에서, 퍼지 링(164)은 퍼지 볼륨(150) 내에서 측방향으로 이동한다. 퍼지 링(164)은 퍼지 가스가 퍼지 갭(168)을 통해 유동할 때 퍼지 갭(168)이 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 유지하도록 퍼지 링(164)의 측방향 포지션을 이동시킴으로써 자가 정렬된다. 퍼지 링(164)의 측방향 포지션은 퍼지 링(164)의 반경방향 내측 에지(172)가 기판 지지부(130)와 직각을 이루도록 조정된다. 퍼지 가스가 퍼지 갭(168)을 통과함에 따라, 퍼지 갭(168)에 압력 차이가 있을 때 퍼지 링(164)이 자가 정렬된다. 예컨대, 퍼지 갭의 일부가 퍼지 갭의 다른 부분보다 더 작은 퍼지 갭 거리(170)를 가질 때, 더 작은 퍼지 갭 거리(170)를 갖는 부분에서의 더 높은 압력은 부분들 사이에 압력 차이를 생성할 것이다. 압력 차이는 퍼지 링(164)의 측방향 포지션을 이동시켜서, 압력 차이를 밸런싱하고, 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 달성할 것이다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 퍼지 갭 거리(170)는 약 1 mm 내지 약 2 mm이다. 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 유지하는 것은 프로세스 가스가 퍼지 볼륨(150)에 진입하고 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)을 손상시키는 것을 방지한다. 추가적으로, 퍼지 가스는 퍼지 볼륨(150) 내의 압력 제어를 제공한다. 퍼지 갭 거리(170)는 더 작은 컨덕턴스를 제공하고, 퍼지 볼륨 압력이 프로세스 볼륨(106)의 챔버 압력보다 더 높게 유지되는 것을 허용한다.
[0035] 동작(204)에서, 프로세스 가스 또는 세정 가스가 프로세스 볼륨(106) 내로 유동된다. 프로세스 가스 또는 세정 가스는 가스 소스(142)로부터 유동된다. 프로세스 가스는 플라즈마로 에너자이징될 수 있다. 일정한 또는 실질적으로 일정한 퍼지 갭 거리(170)를 유지하는 것은 프로세스 가스 또는 세정 가스가 퍼지 볼륨(150)에 진입하고 프로세스 챔버(100)의 하부 부분(115)을 손상시키는 것을 방지한다. 프로세스 가스, 세정 가스, 및 퍼지 가스는 프로세스 볼륨(106)에서 진공 펌프(140)에 의해 진공배기된다.
[0036] 요약하면, 본 개시내용의 실시예들은 프로세스 챔버 및 더 구체적으로는 퍼지 시스템을 갖는 프로세스 챔버 및 퍼지 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다. 방법은 퍼지 시스템을 사용하여 퍼지 가스를 챔버 내로 유동시키는 것을 활용한다. 퍼지 가스는 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이의 퍼지 갭을 통해 유동된다. 퍼지 링은 퍼지 가스가 균일하게 또는 실질적으로 균일하게 분배되도록 퍼지 가스를 챔버 내로 유동시키는 것을 용이하게 한다. 퍼지 가스는 가스들이 퍼지 볼륨에 진입하는 것을 방지하기 위해 챔버의 프로세스 볼륨에 균일하게 또는 실질적으로 균일하게 분배된다. 따라서, 퍼지 볼륨 내의 챔버 컴포넌트들은 가스들로부터의 잠재적인 손상으로부터 보호된다. 추가적으로, 프로세스 볼륨 내로의 퍼지 가스의 균일한 또는 실질적으로 균일한 유동은 프로세스 가스로부터의 증착 직후의 층들 또는 에칭된 층의 균일성을 제공한다.
[0037] 전술한 바가 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 퍼지 시스템으로서,
    스템(stem);
    상기 스템에 커플링된 리프트 시스템;
    상기 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지(flange);
    프로세스 챔버의 외측 표면에 커플링된 최상부 플랜지;
    상기 최하부 플랜지 및 상기 최상부 플랜지에 커플링된 벨로즈 ― 상기 리프트 시스템, 상기 최하부 플랜지, 상기 벨로즈, 및 상기 최상부 플랜지는 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 유체적으로(fluidly) 커플링된 상기 스템 주위의 퍼지 볼륨을 정의함 ―;
    상기 퍼지 볼륨과 유체 연통하는 퍼지 가스 유입구 ― 상기 퍼지 가스 유입구는 상기 최상부 플랜지를 통해 배치됨 ―; 및
    상기 프로세스 챔버의 외측 표면과 상기 최상부 플랜지 내의 리세스(recess) 사이에 배치된 퍼지 링
    을 포함하고,
    상기 퍼지 링은 상기 퍼지 링의 내측 표면과 상기 스템 사이에 퍼지 갭을 형성하는,
    퍼지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 내측 표면으로부터 상기 스템까지의 퍼지 갭 거리는 상기 스템 주위에서 일정하거나 또는 실질적으로 일정한,
    퍼지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭의 상이한 부분들에서의 상기 퍼지 볼륨을 통해 제공되는 퍼지 가스로부터의 압력 차이를 밸런싱하기 위해 조정되도록 동작가능한,
    퍼지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭 거리를 약 1 mm 내지 약 2 mm로 유지하도록 조정되는,
    퍼지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 링은 상기 퍼지 볼륨에 퍼지 가스가 제공될 때 상기 프로세스 챔버의 외측 표면과 접촉하도록 동작가능한,
    퍼지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최상부 플랜지와 상기 프로세스 챔버의 외측 표면 사이에 배치된 O-링을 더 포함하는,
    퍼지 시스템.
  7. 퍼지 시스템으로서,
    스템;
    상기 스템에 커플링된 리프트 시스템;
    상기 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지;
    프로세스 챔버의 외측 표면에 커플링된 최상부 플랜지;
    상기 최하부 플랜지와 상기 스템 사이에 커플링된 회전 베어링 ― 상기 회전 베어링은 상기 스템의 회전을 용이하게 하도록 동작가능함 ―;
    상기 최하부 플랜지 및 상기 최상부 플랜지에 커플링된 벨로즈 ― 상기 리프트 시스템, 상기 최하부 플랜지, 상기 벨로즈, 및 상기 최상부 플랜지는 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 유체적으로 커플링된 상기 스템 주위의 퍼지 볼륨을 정의함 ―;
    상기 퍼지 볼륨과 유체 연통하는 퍼지 가스 유입구 ― 상기 퍼지 가스 유입구는 상기 최상부 플랜지를 통해 배치됨 ―; 및
    상기 프로세스 챔버의 외측 표면과 상기 최상부 플랜지 내의 리세스 사이에 배치된 퍼지 링
    을 포함하고,
    상기 퍼지 링은 상기 퍼지 링의 내측 표면과 상기 스템 사이에 퍼지 갭을 형성하고, 상기 퍼지 링은 반경방향 내측 에지, 수평 표면, 및 각진 표면을 포함하는,
    퍼지 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 내측 표면으로부터 상기 스템까지의 퍼지 갭 거리는 상기 스템 주위에서 일정하거나 또는 실질적으로 일정한,
    퍼지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭의 상이한 부분들에서의 상기 퍼지 볼륨을 통해 제공되는 퍼지 가스로부터의 압력 차이를 밸런싱하기 위해 조정되도록 동작가능하고, 상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭 거리를 약 1 mm 내지 약 2 mm로 유지하도록 조정되는,
    퍼지 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 퍼지 링은 반경방향 내측 에지, 수평 표면, 및 각진 표면을 포함하는,
    퍼지 시스템.
  11. 방법으로서,
    퍼지 가스를 퍼지 볼륨 내로 유동시키는 단계 ― 상기 퍼지 볼륨은 프로세스 챔버의 하부 부분에 배치되고, 상기 퍼지 볼륨은 스템 주위에 형성되고, 상기 스템은 개구를 통해서 상기 하부 부분 및 상기 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨을 통해 배치되고, 상기 개구는 상기 프로세스 볼륨을 상기 퍼지 볼륨에 연결함 ―;
    상기 프로세스 챔버의 상기 개구를 통해 상기 퍼지 가스를 유동시키는 단계 ― 상기 퍼지 가스는 퍼지 갭을 통해 상기 개구를 통해 상기 프로세스 볼륨으로 유동하고, 상기 퍼지 갭은 퍼지 링의 내측 표면과 스템 사이에 정의되고, 상기 스템은 상기 퍼지 볼륨 및 상기 프로세스 볼륨을 통해 배치되고, 상기 퍼지 링은 상기 프로세스 챔버의 하부 부분의 리세스에 부분적으로 배치되고 상기 퍼지 볼륨에 부분적으로 배치됨 ―; 및
    상기 스템 주위에서 퍼지 갭 거리를 일정하거나 또는 실질적으로 일정하게 유지하도록 상기 퍼지 링의 측방향 포지션을 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 퍼지 갭 거리는 상기 퍼지 링의 내측 표면으로부터 상기 스템까지이고, 상기 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭의 상이한 부분들에서의 상기 퍼지 가스로부터의 압력 차이를 밸런싱하도록 조정되는,
    방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하부 부분의 제1 구성은,
    상기 스템에 커플링된 리프트 시스템;
    상기 프로세스 볼륨의 챔버 최하부에 커플링된 최상부 플랜지;
    상기 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지; 및
    상기 최상부 플랜지와 상기 최하부 플랜지 사이에 배치된 벨로즈
    를 포함하는,
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 퍼지 볼륨은 상기 리프트 시스템, 상기 개구, 상기 최상부 플랜지, 상기 최하부 플랜지, 및 상기 벨로즈에 의해 정의되는,
    방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 하부 부분의 제2 구성은,
    상기 스템에 커플링된 리프트 시스템;
    상기 프로세스 볼륨의 챔버 최하부에 커플링된 최상부 플랜지;
    상기 리프트 시스템에 커플링된 최하부 플랜지;
    상기 최하부 플랜지와 상기 스템 사이에 커플링된 회전 베어링; 및
    상기 최상부 플랜지와 상기 최하부 플랜지 사이에 배치된 벨로즈
    를 포함하는,
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회전 베어링은 상기 프로세스 볼륨 내의 상기 스템의 회전을 용이하게 하는,
    방법.
  16. 제11항에 있어서,
    프로세스 가스를 상기 프로세스 볼륨 내로 유동시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 퍼지 가스는 상기 프로세스 가스가 상기 퍼지 볼륨에 진입하는 것을 방지하는,
    방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 갭 거리를 약 1 mm 내지 약 2 mm로 유지하도록 조정되는,
    방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 퍼지 링의 측방향 포지션은 상기 퍼지 링의 내측 표면이 상기 프로세스 볼륨에서 상기 스템에 커플링된 기판 지지부와 직각을 이루도록 조정되는,
    방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 퍼지 가스는 불활성 가스인,
    방법.
  20. 제11항에 있어서,
    퍼지 볼륨 압력은 상기 퍼지 가스가 상기 퍼지 볼륨으로부터 상기 프로세스 볼륨으로 유동하도록 상기 프로세스 볼륨의 챔버 압력보다 더 높은,
    방법.
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