KR101438705B1 - 기판 처리 샤워헤드용의 재구성 가능한 복수-구역 가스 전달 하드웨어 - Google Patents

기판 처리 샤워헤드용의 재구성 가능한 복수-구역 가스 전달 하드웨어 Download PDF

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Abstract

기판 처리를 위한 공정 챔버들에 사용되는 재구성 가능한 샤워헤드들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 재구성 가능한 샤워헤드는 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디; 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에 배치되도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 포함할 수 있고, 상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할한다. 일부 실시예들에서, 기판 처리 시스템은 하나 또는 둘 이상의 공정 가스들을 상기 공정 챔버에 제공하기 위한 가스 공급부에 결합된 재구성 가능한 샤워헤드를 갖는 공정 챔버를 포함할 수 있고, 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에 배치되도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 포함하며, 상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할한다.

Description

기판 처리 샤워헤드용의 재구성 가능한 복수-구역 가스 전달 하드웨어 {RECONFIGURABLE MULTI-ZONE GAS DELIVERY HARDWARE FOR SUBSTRATE PROCESSING SHOWERHEADS}
본 발명의 실시예들은, 예를 들면, 반도체 공정 챔버들에 사용하기 위한 가스 분배 샤워헤드 조립체들에 관한 것이다.
반도체 제조 공정들은 반도체 기판들의 처리 동안 공정 챔버에 제공되는 매우 다양한 가스들을 이용한다. 많은 공정 챔버들이 반도체 공정 챔버(예를 들면, 식각 챔버 또는 증착 챔버)로 처리 가스들을 제공하기 위해 "샤워헤드" 형태의 가스 분배 조립체를 이용한다. 샤워헤드는 공정 챔버의 하나의 구역 또는 복수의 구역들에 가스들을 제공하는 것과 같은 다양한 구성들을 가질 수 있다. 이러한 구성들은 통상적으로 고정되어 있으며, 한가지 방식으로(예를 들면, 하나의 구역에) 가스들을 제공하도록 구성된 샤워헤드는 다른 방식으로는(예를 들면, 두 개의 구역들에) 가스들을 제공하는데 사용될 수 없을 것이다.
본 발명자들은 원하는 바에 따라 하나 또는 둘 이상의 구역들에서 공정 챔버로 가스들을 제공하기 위해 구성 가능한(configurable) 샤워헤드를 제공하였다.
본 발명의 실시예들은 전자 장치들의 제조에서와 같은 기판 처리를 위한 공정 챔버들에서 사용되는 재구성 가능한 샤워헤드들에 관한 것이다. 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 유리하게 단일의 재구성 가능한 샤워헤드 내에서 공정 챔버로 공정 가스들을 제공하기 위한 독립적인 구역들로 이루어진 복수의 구성들을 제공한다. 따라서, 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 복수의 종래의 맞춤이 가능하지 않은(non-customizable) 샤워헤드를 대신하여 유리하게 이용될 수 있는 맞춤 가능한(customizable) 가스 분배 장치를 제공한다. 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 구역들의 구성에 관계없이, 상기 샤워헤드 내의 각 구역에 걸쳐 균일한 가스 분배를 더 유리하게 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘 내에 배치되도록 구성되는 하나 또는 둘 이상의 삽입부들(inserts)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 삽입부들은 상기 플레넘을 복수의 구역들로 분할할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 삽입부는 각 구역 내에서 가스들의 균일한 분배를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 재구성 가능한 샤워헤드는 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디; 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘 내에 배치되도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 포함할 수 있고, 상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할한다.
일부 실시예들에서, 기판 처리 시스템은 공정 챔버로 하나 또는 둘 이상의 공정 가스들을 제공하기 위한 가스 공급부에 결합된 재구성 가능한 샤워헤드를 갖는 공정 챔버를 포함할 수 있고, 상기 재구성 가능한 샤워헤드는 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘 내에 배치되도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 포함하며, 상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할한다.
일부 실시예들에서, 재구성 가능한 샤워헤드를 구성하는 방법은 하나 또는 둘 이상의 플레넘이 내부에 배치된 바디, 가스 공급부로부터 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들로의 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성된 복수의 통로들(passageways), 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들을 상기 재구성 가능한 샤워헤드의 기판-대향(facing) 면에 결합하는 복수의 도관들을 제공하는 단계; 및 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할하도록 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 아래에 설명된다.
위에서 간략히 요약되고 아래에 보다 상세하게 설명되는 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명이 다른 동일하게 효과적인 실시예들을 포함할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 통상적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 본 발명의 범위에 대한 제한으로 고려되지 않아야 함에 주의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드를 갖는 공정 챔버를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드의 개략적인 부분 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드에 사용하기 위한 삽입부의 개략적 측면도를 도시한다.
도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 실시예들에 따른 각 삽입부에 의해 제공될 수 있는 순환적인(recursive) 유동 경로들의 다양한 실시예들을 도시한다.
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드의 다양한 구성들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드의 부분 사시도를 단면으로 예시적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 복수의 가스 분배 홀들의 예시적인 구성을 나타내는 샤워헤드의 면판(face plate)의 부분 사시도를 예시적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리세스들 및 도관들의 예시적인 구성을 나타내는 샤워헤드의 바디의 기판-대향 측의 부분 사시도를 예시적으로 도시한다.
이해를 돕기 위해, 도면들에 공통적인 동일 요소들을 지시하기 위해 가능하면 동일 참조 부호들이 사용되었다. 도면들은 실척으로 도시된 것은 아니며, 명확성을 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있음이 고려된다.
본 발명의 실시예들은 전자 장치들의 제조에서와 같은 기판 처리용 공정 챔버들에서 사용되는 재구성 가능한 샤워헤드에 관한 것이다. 재구성 가능한 샤워헤드는 유리하게 단일의 재구성 가능한 샤워헤드 내에서 공정 챔버로 공정 가스들을 제공하기 위한 독립적인 구역들로 이루어진 복수의 구성들을 제공한다. 따라서, 재구성 가능한 샤워헤드는 복수의 종래의 맞춤이 가능하지 않은 샤워헤드들을 대신하여 유리하게 이용될 수 있는 맞춤 가능한 가스 분배 장치를 제공한다. 재구성 가능한 샤워헤드는 구역들의 구성에 관계없이, 샤워헤드 내의 각 구역에 걸쳐 균일한 가스 분배를 더 유리하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드(100)를 갖는 공정 챔버(102)를 포함할 수 있는 예시적인 장치(101)를 도시한다. 본 발명의 독창적인 재구성 가능한 샤워헤드와 함께 사용하기에 적합한 예시적인 공정 챔버들은 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 어플라이드 머티어리얼스 인코포레이티드(Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California)로부터 입수할 수 있는 DSP®, ENABLER®, ADVANTEDGETM, 또는 다른 공정 챔버들 등등을 포함할 수 있다. 샤워헤드 또는 유사한 가스 분배 장치를 사용하는 다른 공정 챔버들은 본 명세서에서 개시된 독창적인 방법들로부터 이득을 얻을 수 있음이 고려된다.
공정 챔버(102)는 처리 용적(104)을 포함할 수 있는 내부 용적(105)을 갖는다. 처리 용적(104)은, 예를 들면, 처리 동안 기판(110)을 지지하기 위한 기판 지지체(108)와 하나 또는 둘 이상의 가스 유입부들, 예를 들면 희망 위치들에 제공되는 샤워헤드(100) 및/또는 노즐들 사이에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체(108)는 정전 척, 진공 척, 또는 기판 유지 클램프 등(미도시)과 같은 기판 지지체(108)의 표면 상에 기판(110)을 유지 또는 지지하는 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체(108)는 기판 온도를 제어하기 위한 메커니즘(예를 들면, 가열 및/또는 냉각 장치들, 미도시) 및/또는 기판 표면에 근접한 종 플럭스(species flux) 및/또는 이온 에너지를 제어하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기판 지지체(108)는 RF 바이어스 전극(140)을 포함할 수 있는데, 이 RF 바이어스 전극은 하나 또는 둘 이상의 각각의 매칭 네트워크들(도시된 매칭 네트워크(136))을 통하여 하나 또는 둘 이상의 바이어스 전원들(도시된 하나의 바이어스 전원(138))에 결합될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 바이어스 전원들은 약 2㎒, 또는 약 13.56㎒, 또는 약 60㎒의 주파수에서 3000W 까지 생산하는 능력이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 개의 바이어스 전원들은 약 2㎒ 및 약 13.56㎒의 주파수로 제공할 수 있다. 적어도 하나의 바이어스 전원은 연속 전력 또는 펄스 전력 중 어느 하나를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 바이어스 전원은 DC 소스 또는 펄스 DC 소스일 수 있다.
개구(112)는 기판(110)의 진입 및 배출을 용이하게 하기 위해 공정 챔버(102)의 벽에 제공될 수 있다. 개구(112)는 슬릿 밸브(118), 또는 개구(112)를 통한 챔버 내부로의 접근을 선택적으로 제공하기 위한 다른 메커니즘을 통하여 선택적으로 밀봉될 수 있다. 기판 지지체(108)는 개구(112)를 통하여 챔버 안으로 및 밖으로 기판들을 이송하는데 적합한 (도시된 바와 같은) 하부 위치와 처리하는데 적합한 선택가능한 상부 위치 사이에서 기판 지지체(108)의 위치를 제어할 수 있는 리프트 메커니즘(134)에 결합될 수 있다. 처리 위치는 특정 처리를 위한 처리 균일성을 최대화하도록 선택될 수 있다. 상승된 처리 위치들 중 적어도 하나에 있는 경우, 기판 지지체(108)는 대칭적인 처리 영역을 제공하기 위해 개구(112) 위에 배치될 수 있다.
샤워헤드(100)는 하나 또는 둘 이상의 공정 가스들을 공정 챔버(102)의 처리 용적(104)으로 제공하기 위한 가스 공급부(116)에 결합될 수 있다. 공정 챔버(102)의 천정에 또는 측벽상에, 또는 공정 챔버의 기부, 또는 기판 지지체 페디스털의 주변 등과 같이, 원하는 바에 따라 공정 챔버(102)로 가스를 공급하기에 적합한 다른 위치들에 배치된 노즐들 또는 유입부들과 같은 추가 가스 유입부들이 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 공정 챔버(102)의 상부 부분에 근접한 상부 전극으로 제공되는 용량성으로 결합된 RF 전력을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상부 전극은 적합한 전도성 재료로 제조된 천정(142), 또는 샤워헤드(100) 등 중 하나 또는 둘 이상에 의해 적어도 부분적으로 형성되는 전도체일 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 RF 전원들(도 1에 도시된 하나의 RF 전원(148))은 하나 또는 둘 이상의 각각의 매칭 네트워크들(도 1에 도시된 매칭 네트워크(146))을 통해 전도체(144)를 경유하여 상부 전극에 결합될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 플라즈마 소스들은, 예를 들면, 약 60㎒ 및/또는 약 162㎒의 주파에서 5000W 까지 생산하는 능력이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 개의 RF 전원들은 약 60㎒ 및 약 162㎒의 주파수로 RF 전력을 제공하기 위해 각각의 매칭 네트워크들을 통해 상부 전극에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 개의 RF 전원들은 약 40㎒ 및 약 100㎒의 주파수로 RF 전력을 제공하기 위해 각각의 매칭 네트워크들을 통해 상부 전극에 결합될 수 있다.
샤워헤드(100)의 실시예들은 아래에 보다 상세하게 설명된다. 예를 들면, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드(100)의 개략적 부분 단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 샤워헤드(100)는 하나 또는 둘 이상의 플레넘(208)들이 내부에 배치된 바디(201)를 포함할 수 있다(도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드(100)의 부분 사시도를 단면으로 예시적으로 도시한다). 플레넘(208)들은 가스 공급부(116)에 결합되는데, 이는 하나 또는 둘 이상의 가스들 또는 가스 혼합물들을 샤워헤드(100)로 제공할 수 있다. 복수의 도관(210)들은 바디(201)의 기판-대향 측(205)에 플레넘(208)들을 결합시키도록 제공된다.
면판(206)은 바디(201)의 기판-대향 측(205) 근처에 배치될 수 있고, 복수의 도관(210)들에 대응하는 복수의 홀(212)들을 포함할 수 있다(도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 복수의 홀(212)들의 예시적인 구성을 나타내는 면판(206)의 부분 사시도를 예시적으로 도시한다). 일부 실시예들에서, 리세스(214)는 복수의 홀(212)들 중 복수 개를 단일한 하나의 도관(210)들에 결합시키도록 바디(201)의 기판-대향 측(205)에(또는 대안적으로 면판(206)에, 또는 바디 및 면판 모두에 부분적으로) 제공될 수 있다(도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리세스(214)들 및 도관(210)들의 예시적인 구성을 나타내는 바디(201)의 기판-대향 측(205)의 부분 사시도를 예시적으로 도시한다). 일부 실시예들에서, 면판(206)은 바디(201)의 기판-대향 측에 접합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 바디(201)는 적합한 체결구들(예를 들면, 볼트들, 또는 클램프들 등)에 의해 함께 제거가능하게 결합될 수 있는 제 1 판(202) 및 제 2 판(204)을 포함할 수 있다. 플레넘(208)들은 제 1 판(202) 또는 제 2 판(204) 중 어느 하나 또는 모두에 형성된 리세스에 의해 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 제 2 판(204)에 형성된 플레넘(208)들이 도시된다. 밀봉부(216)들(예를 들면, O-링들, 또는 개스킷들 등)은 플레넘(208)들에 근접한 제 1 판(202)과 제 2 판(204) 사이에 제공될 수 있거나, 또는 공정 가스들의 누설을 제한 또는 방지하도록 요구되는 바에 따라 다른 곳에 제공될 수 있다. 2-판 설계는 유리하게 샤워헤드(100)의 유지보수, 재구성, 및 세정의 편이를 돕는다.
상술한 바와 같이, 플레넘(208)들은 가스 공급부(116)에 결합되는데, 이는 샤워헤드(100)로 하나 또는 둘 이상의 가스들 또는 가스 혼합물들을 제공할 수 있다. 예를 들면, 복수의 통로(218)들은 플레넘(208)들에 가스 공급부(116)를 결합시키도록 바디(201)에(또는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 판(202)에) 제공될 수 있다. 가스 공급부(116)는 통로(218)들을 통하여 각 플레넘으로 하나 또는 둘 이상의 가스들 또는 가스 혼합물들을 독립적으로 제공할 수 있다. 따라서, 공정 가스들은 각 플레넘(208)으로 독립적인 유량들 및 조성들로 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 플레넘(208)은 복수의 통로(218)들을 통하여 가스 소스에 결합될 수 있다. 따라서, 각 플레넘(208)은 하나 또는 둘 이상의 가스들 또는 가스 혼합물들을 독립적으로 수용할 수 있다.
삽입부(220)는 각 플레넘(208) 내에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 삽입부(220)는 유리하게 플레넘(208)을 둘 또는 셋 이상의 플레넘들로 분할할 수 있다. 예를 들면, 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 삽입부(220)의 개략적 측면도를 도시한다. 삽입부(220)는 가스 공급부(116)에 결합된 각 통로(218)를 격리시키기 위해 밀봉부(302)들(예를 들면, O-링들 등)을 포함한다. 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 두 개의 통로(218)들은 플레넘(208)에 제공되고, 각각의 통로는 밀봉부(302)들에 의해 격리된다. 통로(218)들을 격리시킴으로써, 독립적인 가스 조성들 또는 유량들이 공통 플레넘(208)에서 혼합되지 않고 가스 공급부(116)에 의해 공통 플레넘(208)으로 유리하게 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 플레넘(208)을 둘 또는 셋 이상의 구역들로 분할하기 위해 삽입부(220)와 플레넘(208)의 벽들 사이에 하나 또는 둘 이상의 밀봉부(304)들이 제공될 수 있다. (도면의 참조의 프레임에서) 삽입부(220)의 하부면에 배치된 하나의 밀봉부(304)가 도시되지만, 원하는 경우, 삽입부의 상부면에 추가 밀봉부(304)가 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 독립적인 유동 경로(306)들(도 3에 도시된 306A 및 306B)은 가스 조성들 또는 유량들의 독립성을 유지하도록 삽입부(220)를 통하여 제공될 수 있다. 독립적인 유동 경로들은 일반적으로 삽입부(220)의 밀봉부(304)에 의해 생성된 플레넘(208)의 특정 구역과 각각의 통로(218) 사이에 배치된다. 따라서, 삽입부(220)는 복수의 구역들을 생성할 수 있고, 동일 플레넘에 배치될지라도, 이들 구역들로 독립적인 가스 조성들 또는 유량들을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 삽입부(220)는 바디(308) 및 캡(310)을 포함할 수 있다. 독립적인 유동 경로(306)들의 부분들은 캡(310)을 통해 제공된 독립적인 유동 경로(306)들의 다른 부분과 함께 바디(308)에 제공될 수 있다. 예들 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 유동 경로(312A 및 312B)들은 바디(308)에 제공될 수 있고 유동 경로(314A 및 314B)들은 캡(310)에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 삽입부(220)는 유리하게 도관(210)들을 통해 플레넘(208)을 나가는 공정 가스들의 보다 균일한 분배를 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 실시예들에 따른 각 삽입부에 의해 제공될 수 있는 순환적인 유동 경로들의 다양한 실시예들을 도시한다. 도 4A에 도시된 바와 같이, 각 유동 경로(306A, 306B)는 플레넘(208) 내에서 단일 유입부(예를 들면, 유입부(402A, 402B)들)로부터 복수의 배출부(예를 들면, 배출부(404A, 404B)들)로 전개될(spread) 수 있다. 일부 실시예들에서, 유동 경로(306A, 306B)들은 복수의 통로들(passages)을 통하여 복수의 배출부들로 순환적으로 전개될(recursively spread) 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 통로들은 실질적으로 동일한 전도성(conductance)을 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 실질적으로 등등한, 또는 실질적으로 동일한이라는 용어는 서로의 약 10퍼센트 이내를 의미한다. 위에서 설명된 바와 같이, 실질적으로 동등한 또는 실질적으로 동일한 이라는 용어들은 도관(또는 통로) 길이, 유동 길이, 또는 단면적 등과 같은 본 발명의 다른 양상들을 설명하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 통로들은 실질적으로 동일한 유동 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 통로들은 그 통로들을 따른(there along) 동등한 위치를 따라 실질적으로 동일한 단면적을 가질 수 있다(예를 들면, 단면적은 각 통로의 길이에 따라 변화할 수 있지만, 복수의 각 통로 중의 각 통로는 실질적으로 동등한 방식으로 변화할 것이다). 일부 실시예에서, 복수의 통로들은 삽입부를 중심으로 대칭적으로 배열될 수 있다.
도 4B는 단일 유입부로부터 복수의 배출부들로 순환적으로 전개되는 단일 유동 경로(306)를 갖는 삽입부(220)를 도시한다. 도 4C 및 도 4D는 상이한 크기의 플레넘(208)에서 사용하기 위한 상이한 크기의 삽입부들을 예시적으로 도시한다. 예를 들면, 샤워헤드는 상이한 방사상 폭들을 갖는 내부 플레넘 및 외부 플레넘을 구비할 수 있고, 각 플레넘에 사용하기 위해 적절한 크기의 삽입부들이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 삽입부(220)들은 보다 균일한 가스 분배 및 플레넘 분할 모두를 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 6에 도시된 플레넘(208)을 참조한다.
재구성 가능한 샤워헤드(100)는 특정 공정들에서 요구되는 바에 따라 상이한 구성들의 삽입부들과 조립될 수 있다. 따라서, 재구성 가능한 샤워헤드(100)는 매우 다양한 공정들에 대해 이용될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 각 공정에 대해 상이한 샤워헤드들이 요구될 것이다. 각 샤워헤드는 매우 고가이기 때문에, 재구성 가능한 샤워헤드(100)는 유리하게 비용을 절감하고, 그렇지 않은 경우 상이한 공정들을 위해 구성된 샤워헤드들의 어레이에 대한 비용을 지불할 여유가 없거나 이러한 비용을 지불하길 원치 않는 회사에서 보다 폭넓은 처리 옵션들을 이용할 수 있도록 한다.
예를 들면, 도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 실시예들에 따른 재구성 가능한 샤워헤드의 다양한 구성들을 도시한다. 도 5A 내지 도 5D에 도시된 바와 같이, 두 개의 플레넘들을 구비하는 재구성 가능한 샤워헤드(100)는 두 구역, 세 구역, 또는 네 구역 샤워헤드로서 예시적으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5A는 삽입부(220A 및 220B)들에 의해 두 구역들로 분할된 각 플레넘(208)을 도시한다. 도 5B는 삽입부(220B)에 의해 두 구역들로 분할된 (도 5A 내지 도 5D에서 우측의) 내부 플레넘(208), 및 (도 5A 내지 도 5D에서 좌측의) 외부 플레넘(208)을 분할하지 않는 삽입부(220A)를 도시한다. 이러한 실시예들에서, 밀봉부는 임의의 불용 통로(218)들을 격리시키도록 (도시된 바와 같이) 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 조합으로, 캡들, 밸브들, 또는 영(또는 오프)으로 설정한 유동 제어기들 등과 같은 불용 통로(218)를 통한 가스들의 유동을 중지시키는 다른 방식들이 제공될 수 있다. 도 5C는 도 5B의 역(reverse)을 도시하는데, 여기서, 외부 플레넘(208)은 삽입부(220A)에 의해 두 구역들로 분할되고, 삽입부(220B)는 내부 플레넘(208)을 분할하지 않는다. 도 5D는 모든 플레넘들이 삽입부들에 의해 분할되지 않는 구성을 도시한다.
따라서, 각 플레넘(208) 및 삽입부(220)는 샤워헤드(100)를 희망 개수의 구역들로 선택적으로 및 가역적으로 구성하기 위해 가스 공급부(116)에 결합된 통로(218)들의 개수 및 바디(201)의 기판-대향 측으로 이어지는 도관(210)들의 개수와 협력하여 작동한다. 삽입부들은 상술한 바와 같이, 각 구역 내에 보다 균일한 가스의 분배를 더 제공할 수 있다. 이러한 구성 옵션들은 유리하게 복수의 샤워헤드들에 대한 지출 없이 특정 공정들에 대해 요구되는 바에 따라 상이한 구역의 구성들의 사용을 가능하게 한다. 예를 들면, 일부 공정들에서, 기판 에지 임계 치수(critical dimension; CD) 비-균일성은 기판 지지체 상의 공정 키트로 해결(fix)할 수 없다. 기판의 에지에 근접한 추가 구역을 제공하기 위해 샤워헤드를 재구성함으로써, 기판 에지에 근접한 CD 균일성의 제어를 용이하게 하기 위해 기판의 에지로 독립적인 가스가 제공될 수 있다. 다른 예에서는, 일부 공정들에서, 기판 중앙부 부근의 식각률 균일성에 대한 제어를 용이하게 하도록 기판의 중앙에 독립적인 가스를 제공하기 위해, 기판의 중앙부에 근접한 추가 구역을 제공하도록 샤워헤드를 재구성함으로써 기판의 중앙부 부근의 식각률 비-균일성이 개선될 수 있다.
도 1로 돌아가서, 배기 시스템(120)은 일반적으로 펌핑 플레넘(124), 및 공정 챔버(102)의 내부 용적(105)(및 일반적으로, 처리 용적(104))에 펌핑 플레넘(124)을 결합시키는 복수의 도관들을 포함한다. 각 도관은 내부 용적(105)(또는, 일부 실시예들에서, 배기 용적)에 결합된 유입부(122) 및 펌핑 플레넘(124)에 유동적으로(fluidly) 결합된 배출부(미도시)를 가진다. 예를 들면, 각 도관은 공정 챔버(102)의 측벽의 하부 영역 또는 바닥에 배치된 유입부(122)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 유입부들은 서로 실질적으로 동일 거리로 이격되어 있다.
진공 펌프(128)는 공정 챔버(102)로부터 배기 가스들을 퍼내기 위한 펌핑 포트(126)를 통하여 펌핑 플레넘(124)에 결합될 수 있다. 진공 펌프(128)는 배기 핸들링 장비를 사용하도록(appropriate) 요구하는 바에 따라 배기(exhaust)를 보내기 위한(routing) 배기 배출부(132)에 유동적으로 결합될 수 있다. 밸브(130)(예를 들면, 게이트 밸브 등)는 진공 펌프(128)의 작동과 결합하여 배기 가스들의 유량의 제어를 용이하게 하기 위해 펌핑 플레넘(124)에 배치될 수 있다. z-모션 게이트 밸브가 도시되지만, 배기의 유동을 제어하기 위한 임의의 적합한 공정 양립성(compatible) 밸브가 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 배기 시스템(120)은 공정 챔버(102)의 내부 용적(105)으로부터의 배기 가스들의 균일한 유동을 용이하게 할 수 있다. 예를 들면, 배기 시스템(120)은 기판 지지체(108)에 관하여 방위각적으로(azimuthally)(또는 대칭적으로) 감소된 유동 저항 변동(예를 들면, 실질적으로 동일한 유동 저항) 또는 펌프로의 배기 유동에 대한 실질적으로 동일한 체류 시간 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 실질적으로 동일한 전도성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 높은 전도성 또는 펌프 속도에 비교해서 높은 전도성을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 실질적으로 동일한 유동 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 그 도관들을 따른 동등한 위치를 따라 실질적으로 동일한 단면적을 가질 수 있다(예를 들면, 단면적은 각 도관의 길이에 따라 변화할 수 있지만, 복수의 도관 중의 각 도관은 실질적으로 동등한 방식으로 변화할 것이다). 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 공정 챔버를 중심으로 대칭적으로 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 도관들은 펌핑 포트(126) 및 공정 챔버(102)의 기판 지지체(108)를 통과하는 수직 평면을 중심으로 대칭적으로 배열될 수 있다.
제어기(150)는 공정 챔버(102)의 제어를 용이하게 하기 위해 제공될 수 있다. 제어기(150)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. CPU(152)의 메모리 또는 컴퓨터-판독가능 매체(156)는 근거리 또는 원격의 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 다른 형태의 디지털 저장 매체와 같은 용이하게 입수할 수 있는 메모리 중 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 지원 회로(154)들은 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(152)에 결합된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급기들, 클록 회로들, 입력/출력 회로망 및 서브시스템들 등을 포함한다.
따라서, 전자 장치들의 제조에서와 같이 기판 처리용 공정 챔버들에서 사용하기 위한 재구성 가능한 샤워헤드가 본 명세서에서 제공되었다. 재구성 가능한 샤워헤드는 유리하게 단일의 재구성 가능한 샤워헤드 내에서 공정 챔버로 공정 가스들을 제공하기 위한 독립적인 구역들로 이루어진 복수의 구성들을 제공한다. 따라서, 재구성 가능한 샤워헤드는 복수의 종래의 맞춤이 가능하지 않은 샤워헤드를 대신하여 유리하게 이용될 수 있는 맞춤 가능한 가스 분배 장치를 제공한다. 재구성 가능한 샤워헤드는 구역들의 구성에 관계없이, 샤워헤드 내의 각 구역에 걸쳐 균일한 가스 분배를 더 유리하게 제공할 수 있다.
앞서 말한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 기본 범위를 벗어남 없이 본 발명의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 재구성 가능한 샤워헤드로서,
    하나 또는 둘 이상의 플레넘들이 내부에 배치된 바디; 및
    상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에 배치되도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 포함하고,
    상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들의 각각은 상기 바디를 통과하도록 배치된 복수의 도관들에 의해 상기 바디의 기판-대향 면에 결합되며,
    상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할하는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디는 제 2 판에 제거가능하게 결합된 제 1 판을 포함하고, 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들을 형성하도록 상기 제 1 판 및 제 2 판 중 적어도 하나가 그 안에 형성된 하나 또는 둘 이상의 리세스들을 포함하는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디는 그 안에 형성된 복수의 통로들을 더 포함하고, 상기 복수의 통로들은 가스 공급부로부터 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들로의 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성되는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디의 상기 기판-대향 측 근처에 배치된 면판을 더 포함하고,
    상기 면판은 그 안에 형성되고 상기 복수의 도관들에 대응하는 복수의 홀들을 포함하는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 면판 또는 기판-대향 측 바디 중 적어도 하나에 형성되는 리세스를 더 포함하고, 상기 리세스는 상기 복수의 도관들 중 하나의 도관과 상기 복수의 홀들 중 적어도 하나 사이에 결합되는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 그 안에 형성되는 하나 또는 둘 이상의 유동 경로들을 포함하여 가스의 관통 유동을 가능하게 하는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부들은 바디 및 캡을 더 포함하고, 상기 하나 또는 둘 이상의 유동 경로들의 제 1 부분은 상기 바디 내에 형성되고, 상기 하나 또는 둘 이상의 유동 경로들의 제 2 부분은 상기 캡 내에 형성되는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들을 둘 또는 셋 이상의 구역들로 분할하도록 상기 하나 또는 둘 이상의 삽입부와 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들의 벽들 사이에 배치된 하나 또는 둘 이상의 밀봉부를 더 포함하고, 상기 둘 또는 셋 이상의 구역들의 각각은 상기 하나 또는 둘 이상의 유동 경로들 중 적어도 하나를 포함하는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 유동 경로들의 각각은 복수의 통로들을 통하여 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에서 유입부로부터 복수의 배출부들로 순환적으로 전개되는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 통로들 각각은 동일한 유체 전도성(fluid conductance)을 갖는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 통로들 각각은 동일한 유동 길이를 갖는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 통로들 각각은 그 통로들을 따른 동등한 위치에서 동일한 단면적을 갖는,
    재구성 가능한 샤워헤드.
  14. 기판 처리 시스템으로서,
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 재구성 가능한 샤워헤드를 갖는 공정 챔버를 포함하고,
    상기 재구성 가능한 샤워헤드는 상기 공정 챔버로 하나 또는 둘 이상의 공정 가스를 제공하기 위한 가스 공급부에 결합되는,
    기판 처리 시스템.
  15. 재구성 가능한 샤워헤드를 구성하는 방법으로서,
    하나 또는 둘 이상의 플레넘들이 내부에 배치된 바디, 가스 공급부로부터 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들로의 가스의 유동을 가능하게 하도록 구성된 복수의 통로들, 및 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들을 상기 재구성 가능한 샤워헤드의 기판-대향 면에 결합시키는 복수의 도관들을 제공하는 단계; 및
    상기 재구성 가능한 샤워헤드를 복수의 구역들로 분할하도록 상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들 내에 하나 또는 둘 이상의 삽입부들을 삽입하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 또는 둘 이상의 플레넘들의 각각은 상기 바디를 통과하도록 배치된 복수의 도관들에 의해 상기 바디의 기판-대향 면에 결합되는,
    재구성 가능한 샤워헤드를 구성하는 방법.
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