KR102010469B1 - 균일한 가스 유동을 제공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
유입구 단부, 배출구 단부, 및 길이를 따라서 이격된 복수의 개구들을 갖는 전달 채널을 구비한 가스 분배 장치가 제공된다. 유입구 단부가 유입구 가스 공급원에 연결될 수 있고 그리고 배출구 단부가 진공 공급원과 연결될 수 있다. 또한, 나선형 전달 채널들, 함께 감겨진 나선형 전달 채널들, 분할 전달 채널들, 병합 전달 채널들 및 성형된 전달 채널들을 구비한 가스 분배 장치가 제공되는데, 이러한 전달 채널들 내에서 유입구 단부 및 배출구 단부는 전달 채널들 내의 가스의 신속한 교환을 위해서 구성된다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 가스를 프로세싱 챔버 내로 유동시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 원자 층 증착 챔버 또는 화학 기상 증착 챔버와 같은 프로세싱 챔버로 가스의 유동을 지향시키기 위한 선형 유동 장치에 관한 것이다.
반도체 프로세싱, 평판 디스플레이 프로세싱 또는 다른 전자 디바이스 프로세싱 분야에서, 기상 증착 프로세스들은 기판들 상에 재료들을 증착하는데에 중요한 역할을 해왔다. 전자 디바이스들의 기하형태들이 지속적으로 축소되고 디바이스들의 밀도가 지속적으로 증가됨에 따라, 피쳐들의 크기 및 종횡비는 더 공격적(aggressive)이 되고 있는데, 예를 들어, 피쳐 크기들은 0.07 ㎛ 이고 종횡비들은 10 또는 그 초과이다. 따라서, 이러한 디바이스들을 형성하기 위한 재료들의 컨포멀한(conformal) 증착이 점점 더 중요해지고 있다.
원자 층 증착(ALD) 프로세스 중에, 반응제 가스들은 기판을 포함하는 프로세스 챔버 내에 도입된다. 일반적으로, 기판의 영역은 기판 표면 상으로 흡착되는 제 1 반응제와 접촉된다. 이어서, 증착된 재료를 형성하기 위해서 기판은, 제 1 반응제와 반응하는 제 2 반응제와 접촉된다. 반응들이 기판 표면 상에서만 발생하도록 보장하기 위해서 각각의 반응제 가스의 전달 사이에 퍼지 가스가 도입될 수 있다.
종종 샤워헤드들과 유사하게 성형되고 그리고 샤워헤드들로서 지칭되는 가스 분배 장치는 프로세싱 가스들을 밀접한 근접도로 기판(또한 웨이퍼로서 지칭된다)에 분배한다. 샤워헤드들을 포함하는 가스 분배 장치들은 큰 용적들을 가지며, 용적들은 가스들 사이에 세정(clean) 또는 퍼지하기가 매우 어려울 수 있다. 샤워헤드 내에 잔류하는 임의의 가스들은 후속하는 프로세싱 가스들과 반응할 수 있다. ALD 프로세스들의 경우에, 샤워헤드들을 포함하는 가스 분배 장치내에서 가스들의 분리가 중요한데, 그러한 가스 분배 장치는 가스들의 교번하는 펄스들, 예를 들어, A 펄스, B 펄스, A 펄스, 및 B 펄스 유형 전달에 의존한다. 그에 따라, 세정/퍼지가 용이하고 기판에 가스들의 균일한 공급을 제공하는, 샤워헤드들을 포함하는 개선된 가스 분배 장치들에 대한 당업계의 지속적인 요구가 있다.
본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들은 프로세스 챔버 내로의 가스의 유동을 제어하기 위한 가스 분배 장치들에 관한 것이다. 장치는 유입구 단부, 배출구 단부, 길이(length) 및 길이를 따라서 이격된 복수의 개구들(apertures)을 갖는 전달 채널을 포함한다. 전달 채널의 유입구 단부 상의 유입구가 가스 공급원에 연결될 수 있고, 가스의 유동은 유입구와 소통하는 가스 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 전달 채널의 배출구 단부 상의 배출구가 진공 공급원에 연결될 수 있고, 배출구에서 감소된 압력을 제공하기 위해서 배출구를 통한 진공 압력이 배출구 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 채널의 길이를 따른 개구들을 통한 가스의 유동을 제어하기 위해서 채널 내의 가스 전달 및 가스 퍼징 중에 배출구 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써, 제어기는 전달 채널을 통한 그리고 프로세스 챔버 내로의 가스의 유동을 조절한다.
일부 실시예들에서, 가스 분배 장치를 통한 가스의 유동은, 배출구에 연결된 진공 공급원이 없는 유사한 가스 분배 장치를 통한 가스의 유동보다, 가스 분배 장치의 축방향 길이를 따른 더 균일한 컨덕턴스(conductance)를 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 가스 밸브가 폐쇄될 때, 가스는, 진공 공급원이 없는 유사한 가스 분배 장치보다 더 빠르게 전달 채널로부터 퍼지된다.
일부 실시예들에서, 전달 채널은 가스 분배 플레이트의 후방부(back side) 의 리세스된(recessed) 채널이고 그리고 복수의 개구들은 가스 분배 플레이트를 통해서 가스 분배 플레이트의 전방부까지 연장한다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트는 둥글고 그리고 전달 채널은 나선형 형상을 형성하며, 이때 유입구 단부 및 배출구 단부 중 하나는 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치되고 유입구 단부 및 배출구 단부 중 다른 하나는 가스 분배 플레이트의 중앙 영역 내에 배치된다. 일부 실시예들에서, 유입구 단부가 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역에 배치되고 그리고 배출구 단부가 가스 분배 플레이트의 중앙 영역에 배치된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 배출구 단부가 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역에 배치되고 그리고 유입구 단부가 가스 분배 플레이트의 중앙 영역에 배치된다.
일부 실시예들에서, 리세스된 2개의 전달 채널들이 가스 분배 플레이트의 후방부 내에 존재한다. 일부 실시예들에서, 전달 채널들의 각각은 나선형 형상을 형성하고, 이때 유입구 단부 및 배출구 단부 중 하나는 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역에 배치되며 유입구 단부 및 배출구 단부 중 다른 하나는 가스 분배 플레이트의 중앙 영역에 배치된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 2개의 전달 채널들은 나선형 형상을 따라서 함께 감겨진다(interwined). 특정 실시예들에서, 각각의 전달 채널은 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치된 유입구 단부 및 가스 분배 플레이트의 중앙 영역 내에 배치된 배출구 단부를 갖는다. 일부 실시예들에서, 각각의 전달 채널은 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치된 배출구 단부 및 가스 분배 플레이트의 중앙 영역 내에 배치된 유입구 단부를 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 하나의 전달 채널의 유입구 단부는 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치되고 그리고 다른 전달 채널의 배출구 단부는 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치된다.
일부 실시예들에서, 가스 분배 장치가 가스 분배 플레이트의 후방부 상의 후방 커버를 더 포함하고, 후방 커버는 리세스된 채널을 커버한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널은 실질적으로 평면형인 구성을 갖는 튜브형 나선이다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 장치가 복수의 전달 채널들을 포함하고, 각각의 전달 채널은 실질적으로 직선형으로 그리고 근처의 전달 채널에 실질적으로 평행하게 연장한다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널들 중 하나 초과의 전달 채널들이 유입구에 연결되고, 그에 따라 유입구를 통해서 유동하는 가스는 전달 채널들의 각각을 통해서 유동한다. 일부 실시예들에서, 유입구에 연결된 전달 채널들의 각각은 병합되고 그리고 하나의 배출구에 연결된다. 일부 실시예들에서, 유입구에 연결된 전달 채널들의 각각은, 분리된(separate) 배출구 밸브에 연결된 분리된 배출구를 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 제어기는, 전달 채널들의 각각을 통한 가스의 실질적으로 균일한 유동을 유지하기 위해서, 배출구 밸브들의 각각을 독립적으로 조정한다. 실시예에서, 복수의 전달 채널들은 하나 또는 둘 이상의 워드들(words) 또는 로고들(logos)을 형성하도록 성형된다.
일부 실시예들에서, 기판에서 보여지는 홀 패턴이 가스 분배 장치에 걸쳐서 균일하도록, 복수의 전달 채널들이 성형된다.
본 발명의 부가적인 실시예들은 개시된 가스 분배 장치를 포함하는 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 장치는 실질적으로 평면형인 구성을 갖는 튜브형 나선을 포함하고, 가스 분배 장치는 기판 지지부와 가스 분배 플레이트 사이에 배치된다.
본 발명의 부가적인 실시예들은 가스 분배 플레이트, 후방 커버, 유입구, 배출구, 및 제어기를 포함하는 가스 분배 장치에 관한 것이다. 가스 전달 채널은 가스 분배 플레이트의 후방부 내에서 리세스된다. 리세스된 가스 전달 채널은 유입구 단부, 배출구 단부, 길이 및 길이를 따라 이격된 복수의 개구들을 갖고, 복수의 개구들은 가스 분배 플레이트를 통해서 가스 분배 플레이트의 전방부까지 연장하며, 그에 따라 가스 전달 채널을 통해서 유동하는 가스는 개구들을 통과하여 가스 분배 플레이트를 빠져나갈 수 있다. 후방 커버는 가스 분배 플레이트의 후방부 상에 위치되어, 리세스된 채널을 커버한다. 유입구는 후방 커버를 통해서 가스 전달 채널의 유입구 단부에 연결된다. 유입구는 가스 공급원에 연결될 수 있고, 가스의 유동은 유입구와 소통하는 가스 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 배출구는 후방 커버를 통해서 가스 전달 채널의 배출구 단부에 연결된다. 배출구는 진공 공급원에 연결될 수 있고, 배출구에서 감소된 압력을 제공하기 위해서 배출구를 통한 진공 압력이 배출구 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 채널의 길이를 따른 개구들을 통한 가스의 유동을 제어하기 위해 가스 전달 및 가스 퍼징 중에 배출구 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써, 제어기는 가스 전달 채널을 통한 그리고 프로세스 챔버 내로의 가스의 유동을 조절한다.
일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트는 둥글고 그리고 전달 채널은 나선형 형상을 형성하며, 이때 유입구 단부 및 배출구 단부 중 하나가 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역 내에 배치되고 그리고 유입구 단부 및 배출구 단부 중 다른 하나는 가스 분배 플레이트의 중앙 영역 내에 배치된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 리세스된 2개의 전달 채널들이 가스 분배 플레이트의 후방부 내에 존재하고, 2개의 전달 채널들은 나선형 형상을 따라서 함께 감겨진다.
본 발명의 추가적인 실시예들은 복수의 세장형(elongate) 전달 채널들을 포함하는 가스 분배 장치들에 관한 것이다. 각각의 전달 채널은 유입구 단부로부터 길이를 따라서 배출구 단부까지 연장하고 그리고 길이를 따라서 이격된 복수의 개구들을 갖는다. 유입구 단부가 가스 공급원에 연결될 수 있고, 가스의 유동은 유입구 단부와 소통하는 가스 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 배출구 단부가 진공 공급원에 연결될 수 있고, 배출구 단부에서 감소된 압력을 제공하기 위해서 배출구 단부를 통한 진공 압력이 배출구 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 복수의 세장형 진공 채널들이 존재하고, 각각의 채널은 길이를 따라서 연장한다. 채널의 길이를 따른 개구들을 통한 가스의 유동을 제어하기 위해서 가스 전달 및 가스 퍼징 중에 배출구 밸브를 개방 및 폐쇄함으로써, 제어기는 가스 전달 채널을 통한 그리고 프로세스 챔버 내로의 가스의 유동을 조절한다. 각각의 전달 채널의 복수의 개구들은 적어도 하나의 세장형 진공 채널에 의해서 근처의 전달 채널의 복수의 개구들로부터 분리된다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 달성되고 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들은 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 도면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 도면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 하나 또는 둘 이상의 가스 분배 장치를 포함하는 프로세싱 챔버의 도면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 상면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 저면도를 도시한다.
도 8은 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 상면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 분해된 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도의 횡단면도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 저면도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 16a는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 16b는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 18은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 19는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 20은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 21은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 22a는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 후방부의 일부를 도시한다.
도 22b는 도 22a의 가스 분배 장치의 전방부를 도시한다.
도 1은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 도면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 도면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 하나 또는 둘 이상의 가스 분배 장치를 포함하는 프로세싱 챔버의 도면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 상면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 저면도를 도시한다.
도 8은 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 상면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 분해된 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도의 횡단면도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 저면도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 사시도를 도시한다.
도 16a는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 16b는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 부분적인 횡단면도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 18은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 19는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 20은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 21은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치를 도시한다.
도 22a는 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 가스 분배 장치의 후방부의 일부를 도시한다.
도 22b는 도 22a의 가스 분배 장치의 전방부를 도시한다.
본 발명의 실시예들은 화학 기상 증착 유형 프로세스들에서 이용하기 위한 가스 분배 장치에 관한 것이다. 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들은 개시된 가스 분배 장치를 포함하는 원자 층 증착 프로세스들 및 장치(또한 주기적인(cyclical) 증착이라고 지칭된다)에 관한 것이다. 개시된 가스 분배 장치가 샤워헤드 또는 가스 분배 플레이트로서 언급될 수 있지만, 당업자는 장치가 반드시 샤워헤드 또는 플레이트와 유사하게 성형될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. "샤워헤드" 및 "플레이트"라는 용어들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다.
본 발명의 제 1 실시예는 단일 나선형 가스 전달 채널을 갖는 장치에 관한 것이다. 모든 가스들이 동일한 채널을 통해서 순차적으로 유동한다. 유입구는, 외측 둘레로서 또한 지칭되는, 나선의 외측 방사상 엣지 상에 위치되고, 그리고 가스 공급원에 부착될 수 있다. 진공 부착부가 나선의 내부 단부에 연결된다. 유입구 및 배출구가 반대가 될 수 있거나, 나선의 외부 단부에서 배출구 밸브를 이용하여 가스 공급원이 나선의 내부에 연결될 수 있다. 제 1 실시예가 표 1에 기재된 바와 같은 순서로 이용될 수 있다.
| 단계 | 가스 공급원 | 배출구 밸브 |
| 1 | 전구체 A | 폐쇄 |
| 2a | 퍼지 | 폐쇄 |
| 2b | 퍼지 | 개방 |
| 2c | 퍼지 | 폐쇄 |
| 3 | 전구체 B | 폐쇄 |
제 2 실시예는 함께 감겨진 2개의 나선형 채널들을 갖는다. 각각의 채널은 나선의 외측 방사상 단부 상의 가스 유입구 및 각각의 나선의 내측 방사상 단부 상의 배출구 밸브를 갖는다. 유입구 및 배출구는 반대가 되거나 혼합될 수 있다. 상이한 채널들이 상이한 전구체들에 대해서 이용될 수 있다.
실시예들의 제 3 세트에서, 채널은 선형 가스 라인이다. 선형 가스 라인은 선형뿐만 아니라 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다. 상이한 전구체들에 대한 다수의(multiple) 선형 가스 라인들이 존재할 수 있다. 일부 실시예들은 순서대로 모든 가스들에 대한 다수의 평행한 경로들을 갖는데, 가스 채널들의 컨덕턴스는 실질적으로 동일하다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 개별적인 채널 내에서, 배출구 단부에서의 진공 압력을 조절 또는 변경함으로써, 채널을 통한 그리고 개구들을 통한 가스의 컨덕턴스가 제어된다. 결과적으로, 진공 압력을 변경하는 것은 종래의 가스 분배 장치들에서 달성될 수 없는 특유의 유동 역학(dynamic)을 생성한다. 일부 실시예들에서, 더 균일한 가스 유동이 각각의 채널의 길이를 따라서 그리고 채널의 길이를 따라서 이격된 개구들을 통해서 제공된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 균일한 가스 유동은, 채널을 통한 가스들의 유동 또는 펌핑을 방해하는 사공간(dead space)이 실질적으로 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 채널의 하나의 단부 상에는 밸브가 있거나 없고 채널의 다른 단부에서는 밸브가 있는 상태에서의 진공의 제공은, 전구체와 반응제 가스들과 같은, 상이한 유형들의 가스들 사이의 신속한 절환(switching)을 허용한다.
일부 실시예들에서, 가스 전달 채널의 단부에서의 진공은 채널 내로부터의 가스들의 신속한 퍼징을 가능하게 한다. 퍼지 가스 공급원이 가스 전달 채널의 유입구에 연결될 수 있고 그리고 채널의 배출구에서의 진공과 협력적으로 작업하여 채널로부터 반응성 가스들을 훨씬 더 신속하게 제거한다. 부가적으로, 진공 포트들은 채널의 단부에서뿐만 아니라, 가스 전달 채널의 길이를 따라서 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가스 전달 채널을 따라서 이격된 홀들을 통한 가스의 컨덕턴스를 증가시킬 수 있을 수 있다. 동작의 임의의 특정 이론에 의해서 구속되지 않는 경우에, 채널의 배출구 단부에서, 또는 중간에서 진공 압력을 제어하는 것이 종래의 샤워헤드 또는 가스 분배 플레이트에 대한 유동 역학을 변화시키는 것으로 여겨진다.
도 1 및 2를 참조하면, 하나 또는 둘 이상의 실시예들은 가스를 프로세스 챔버(미도시)에 전달하기 위한 가스 분배 장치(100)에 관한 것이다. 가스 분배 장치(100)는 유입구 단부(104) 및 배출구 단부(106)를 갖는 전달 채널(102)을 포함한다. 전달 채널(102)은 전달 채널(102)의 길이를 따라서 이격된 복수의 개구들(108)을 갖는다. 유입구(110)가 전달 채널(102)의 유입구 단부(104)에 연결되어 유체 소통된다. 배출구(112)가 전달 채널(102)의 배출구 단부(106)에 연결되어 유체 소통된다. 유입구(110)는 가스 공급원에 연결되도록 이루어지고 그리고 전달 채널(102) 내로의(또는 외부로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 가스의 유동을 완전히 차단할 수 있는 유입구 밸브(114)를 포함할 수 있다. 배출구(112)는 진공 공급원에 연결되도록 이루어지고 그리고 전달 채널(102) 내로의(또는 외부로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 가스의 유동을 완전히 차단할 수 있는 배출구 밸브(116)를 포함할 수 있다. 배출구(112)에서 감소된 압력을 제공하기 위해 배출구(112)를 통한 진공 압력이 배출구 밸브(116)에 의해서 제어될 수 있도록, 배출구(112)가 진공 공급원(미도시)에 연결될 수 있다.
제어기(150)는 전달 채널(102)을 통한 그리고 프로세스 챔버 내로의 가스의 유동을 조절한다. 제어기(150)는 가스 전달 및 가스 퍼징 중에 배출구 밸브를 개방 또는 폐쇄함으로써(또는 완전한 개방과 완전한 폐쇄 사이의 임의의 지점에 의해서) 이러한 조절을 실시한다. 이는, 채널의 길이를 따라서 이격된 개구들(예를 들어, 도 4에 도시됨)을 통한 가스의 유동을 제어한다.
전달 채널을 통해서 유동하는 가스가 최소의 유동 저항을 겪도록 전달 채널(102)의 횡단면적 형상이 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 채널(102)은 둥근 또는 타원형의 횡단면 형상을 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 벤딩부들(bends), 터닝부들(turns), 트위스트부들(twists) 등이 실질적으로 사공간을 제공하지 않도록 전달 채널(102)이 충분한 횡단면 형상을 갖는다.
(횡단면 형상과 대조적으로) 전달 채널(102)의 전체적인 형상은 희망하는 바에 따라서 수정될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널(102)은 특정 지역들 내에 피팅(fit)되도록 또는 기판의 형상에 매칭(match)되도록 성형될 수 있다. 전달 채널(102)은, 예를 들어, 직선형, 둥근형, 정사각형, 타원형, 직사각형, 또는 편장형(oblong)일 수 있다. 부가적으로, 전달 채널의 전체적인 형상은 서로에 대해서 평행, 수직, 또는 동심적인 반복되는 유닛들로 구성될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널은, 가스 유동 또는 퍼징을 방해하는 사공간이 실질적으로 존재하지 않는 전체적인 형상을 갖는다. 본원 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 사공간이 없는"이라는 용어는, 가스의 유동 또는 퍼징이 사공간으로 인해서 방해되는 것이 약 10% 미만 만큼 또는 약 5% 미만 만큼이라는 것을 의미한다.
일부 실시예들에서, 전달 채널(102)은 실질적으로 평면형인 구성을 갖는 튜브형 나선이다. 이러한 특정 형상은 도 1 및 2에 도시된 실시예에 의해서 예시되어 있다. 본원 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 평면형인 구성"이라는 용어는, 전달 채널(102) 내의 복수의 개구들(108)이 대부분 동일한 평면 내에 위치된다는 것을 의미한다. 도 1 및 2에 도시된 실시예는 실질적으로 평면형인 구성을 갖는데, 이는, 비록 유입구 단부 및 배출구 단부, 그리고 유입구 단부 및 배출구 단부 근처의 전달 채널의 부분들이 복수의 개구들과 동일 평면(coplanar)은 아니지만, 개구들이 동일 평면이기 때문이다.
전달 채널(102)이 플라즈마 프로세싱을 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널(102)은 챔버 내의 플라즈마를 점화(ignite)하기 위해서 프로세싱 챔버의 다른 부분에 대해서 극성화될(polarized) 수 있다. 전달 채널(102)이 챔버의 부분에 대해서 바이어스될(biased) 수 있거나, 또는 챔버의 부분이 전달 채널(102)에 대해서 바이어스될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널(102)이 받침대(pedestal)에 대해서 극성화될 수 있거나, 또는 받침대가 전달 채널에 대해서 극성화될 수 있다. 플라즈마의 주파수가 또한 튜닝될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 플라즈마는 약 13.56 MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마는 약 40 MHz, 50 MHz, 60 MHz, 70 MHz, 80 MHz, 90 MHz, 100 MHz, 110 MHz 또는 120 MHz의 주파수를 갖는다.
임의의 적합한 재료가 전달 채널, 샤워헤드 또는 가스 분배 장치를 위해서 이용될 수 있다. 적합한 재료는 스테인리스 스틸 및 불활성 재료들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 전달 채널, 샤워헤드 또는 가스 분배 플레이트가 스테인리스 스틸로 제조된다.
도 3은 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버의 일부의 횡단면을 도시한다. 가스 분배 장치(100)가 기판 지지 받침대(302)와 가스 분배 플레이트(306) 사이에 배치된다. 기판 지지 받침대(302)가 기판(304)을 지지하는 것으로 도시되어 있다. 기판 지지 받침대(302)는 정지적이거나 회전할 수 있거나, 또는 프로세싱의 일부에 대해서는 정지적이고 프로세싱의 일부에 대해서는 회전할 수 있다. 회전하는 지지 받침대(302)는, 프로세싱 챔버 전체를 통해서 발생될 수 있는 상이한 가스 유동 패턴들을 최소화함으로써, 기판의 더 균일한 프로세싱을 허용할 수 있다. 일부 실시예들의 지지 받침대(302)가 히터 또는 가열 메커니즘을 포함한다. 히터는 저항형 히터들을 포함하는 임의의 적합한 유형의 히터일 수 있다.
가스 분배 장치(100)가 실질적으로 평면형인 구성을 갖는 튜브형 나선으로서 도시되어 있다. 기판(304)이 가스 분배 플레이트(306) 및 가스 분배 장치(100) 중 어느 하나 또는 양자 모두로 프로세스될 수 있다. 가스 분배 장치가 가스 분배 플레이트(306)로부터 유동하는 가스와 실질적으로 간섭하지 않도록, 가스 분배 장치(100)가 성형될 수 있다. 본원 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 간섭하는"이라는 용어는, 가스 분배 장치(100)가 가스 분배 플레이트로부터 유동하는 가스의 약 30% 초과와 간섭하지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 가스 분배 플레이트(306)의 전방 표면(308)은, 가스들이 통과하여 유동하는 복수의 개구들(310)을 갖는다. 개구들(310)의 막힘을 방지하도록 가스 분배 장치(100)가 성형될 수 있다.
도 3의 전달 채널과 유사하게 배치된 전달 채널이 또한 플라즈마 프로세싱을 위해서 이용될 수 있다. 장치(100)는 챔버의 일부에 대해서 극성화될 수 있거나, 또는 챔버의 일부가 장치(100)에 대해서 극성화될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널 장치(100)가 받침대(302)에 대해서 극성화될 수 있거나, 또는 받침대(302)가 장치(100)에 대해서 극성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(100)가 가스 분배 플레이트(306)에 대해서 극성화된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(306)가 받침대(302)에 대해서 극성화되고 그리고 장치(100)로부터 유동하는 가스가 플라즈마를 형성한다. 플라즈마의 주파수가 또한 튜닝될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 플라즈마가 13.56 MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마가 약 40 MHz, 50 MHz, 60 MHz, 70 MHz, 80 MHz, 90 MHz, 100 MHz, 110 MHz 또는 120 MHz의 주파수를 갖는다.
도 4 내지 도 7은 가스 분배 장치(400)의 다른 실시예를 도시하고, 가스 분배 장치(400)에서 전달 채널(402)은 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401)의 리세스된 채널이다. 도시된 실시예는, 훨씬 더 리세스된 전달 채널(402)을 구비한 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401) 내에서 리세스된 더 큰 내측 섹션을 갖는다. 이는, 전달 채널(402)을 둘러싸는 후방부(401)의 리세스된 지역 내에 배치될 수 있는 후방 커버(407)의 부가를 가능하게 한다. 후방 커버(407)는, 특정 실시예들의 리세스된 후방부(401) 내로 삽입될 때, 실질적으로 같은 높이의(flush) 가스 분배 플레이트의 후방부 표면을 생성한다. 당업자는, 후방 커버(407)가, 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401)의 리세스된 지역 내에 반드시 피팅될 필요가 없고, 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401) 상에 직접적으로 또한 놓일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 종류의 실시예들에서, 추가적으로 리세스되는 전달 채널들을 갖는 큰 리세스된 지역이 존재하지 않는다. 그 대신에, 전달 채널들이 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401) 내로 직접적으로 리세스된다.
후방 커버(407)가, 전달 채널(402)과의 유체 소통을 허용하기 위한 유입구 및 배출구 튜브들의 통과를 허용하기 위한 개구부들(openings)을 가질 수 있다. 이를 도 5 및 6에서 확인할 수 있다. 유입구 및 배출구 튜브들은 후방 커버(407)의 일체형 부분일 수 있거나, 또는 유체 누설을 방지 또는 최소화하기 위한 방식으로 후방 커버(407)에 연결된 분리된 피스들일 수 있다. 복수의 개구들(408)이 가스 분배 플레이트(403)를 통해서 가스 분배 플레이트(403)의 전방부(405)까지 연장한다. 이러한 개구들은 도 4, 5 및 7에서 확인할 수 있다. 복수의 개구들(408)은 전달 채널의 길이를 따라서 균일하게 이격될 수 있거나, 또는 채널의 길이를 따라서 변경된(varied) 간격을 가질 수 있다. 가변적인 간격이 전달 채널을 따른 지점들에서 전달 채널로부터의 더 균일한 가스 유동을 생성하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 정교한 형상을 갖는 가스 전달 채널에서, 개구들의 간격이 길이를 따라서 변경될 수 있다.
도 4-7에 도시된 실시예에서, 가스 분배 플레이트(403)가 둥글고 그리고 전달 채널(402)이 나선 형상을 형성한다. 유입구 단부(404)가 가스 분배 플레이트(403)의 외측 둘레 영역(420) 내의 나선의 외부에 표시되어 있고, 배출구 단부(406)가 가스 분배 플레이트(403)의 중앙 영역(422) 내의 나선의 중심에서 위치된다. 당업자는, 유입구 단부(404) 및 배출구 단부(406)가 반대가 되어, 유입구 단부(404)가 나선의 중심에 위치되고 그리고 배출구 단부(406)가 나선의 외부에 위치될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, 유입구 단부(404) 및 배출구 단부(406) 중 하나가 가스 분배 플레이트(403)의 외측 둘레 영역(420) 내에 배치되고 그리고 유입구 단부(404) 및 배출구 단부(406) 중 다른 하나가 가스 분배 플레이트(403)의 중앙 영역(422) 내에 배치된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 유입구 단부(404)가 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 영역(420)에 배치되고 그리고 배출구 단부(406)가 가스 분배 플레이트(403)의 중앙 영역(422)에 배치된다. 특정 실시예들에서, 배출구 단부(406)가 가스 분배 플레이트(403)의 외측 둘레 영역(420)에 배치되고 그리고 유입구 단부(404)가 가스 분배 플레이트(403)의 중앙 영역(422)에 배치된다.
도 5 및 6에서, 유입구 단부(404) 및 배출구 단부(406)가 가스 분배 플레이트(403)의 후방 커버(407)로부터 연장하는 작은 튜브로서 도시되어 있다. 튜브들이 유입구(410)와 후방 커버(407) 사이에서 유입구 밸브(414)를 통해서 연장한다. 다른 튜브가 배출구(412)와 후방 커버(407) 사이에서 배출구 밸브(416)를 통해서 연장할 수 있다. 튜브들이 당업자에게 공지된 임의의 적합한 연결부에 의해서 후방 커버(407)에 연결될 수 있고 그리고 튜브를 통해서 유동하는 유체가 전달 채널(402) 내로 누출되는 것을 방지하도록 밀봉될 수 있다. 적합한 밀봉 디바이스들은 플랜지(424)와 후방 커버(407) 사이에 배치된 o-링들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 플랜지(424)는 튜브와 일체로 형성될 수 있거나 또는 튜브를 후방 커버에 대해서 홀딩하는 분리된 피스일 수 있다. 플랜지(424)는 임의의 적합한 기계적 연결부에 의해서 후방 커버(407)에 연결될 수 있는데, 그러한 기계적 연결부는 스크류들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
도 8은 본 발명의 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따른 전달 채널(402)의 하나의 부분 및 가스 분배 플레이트(403) 내의 개구(408)의 횡단면도를 도시한다. 당업자는, 도 8에 도시된 전달 채널 및 개구들이 단지 예시적인 것이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 받아들이지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 당업자는, 전달 채널(402)로부터 가스 분배 플레이트(403)를 통해서 유동을 생성하는 다른 방식들이 존재한다는 것을 이해할 것이다. 도 8에 도시된 전달 채널(402)은 2개의 부분들, 즉 상부 부분(832) 및 하부 부분(830)을 갖는다. 이러한 부분들이 분리된 지역들로서 도시되어 있지만, 상부 부분(832)과 둥근형의 하부 부분(830) 사이에 이음매 없는(seamless) 전이부가 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
부가적으로, 상부 부분(832)이 선택적이고 그리고 전달 채널(402) 내에 반드시 포함될 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 상부 부분(832)이 없을 때, 하부 부분(830)이 유일한 부분이 된다. 그에 따라, 전달 채널이 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 채널을 통한 가스들의 유동과의 실질적인 간섭이 없도록, 전달 채널의 형상이 결정된다.
상부 부분(832)이 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 도 8에 도시된 실시예에서, 상부 부분(832)이, 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401)의 표면에 대해서 수직으로 연장하는 벽들을 갖는다. 그러나, 상부 부분(832)은 정사각형으로부터 후방부(401)로 경사진(canted) 벽들을 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 경사짐(canting)은 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401)에서 더 큰 개구부를 제공할 수 있는데, 이러한 더 큰 개구부는 더 작은 개구부로 테이퍼링(tapering)된다. 부가적으로, 경사짐은 후방부(401)에서 더 작은 개구부를 제공할 수 있는데, 이러한 더 작은 개구부는 더 큰 개구부로 테이퍼링된다. 상부 부분(832)의 길이는 필요에 따라서 수정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상부 부분이, 가스 분배 플레이트(403)의 후방부(401)에 대해서 실질적으로 수직이고 약 0.01 인치 내지 약 0.3 인치의 범위에서 후방부(401)의 표면 아래의 길이(L)로 연장하는 측부들(sides)을 갖는다. 본원 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 수직한"이라는 용어는, 상부 부분의 벽들이 약 85도 내지 약 95도 범위의 가스 분배 플레이트의 후방부에 대한 각도를 갖는다는 것을 의미한다. 일부 실시예들에서, 상부 부분이 약 0.02 인치 내지 약 0.2 인치의 범위, 또는 약 0.05 인치 내지 약 0.15 인치의 범위, 또는 약 0.08 인치 내지 약 0.12 인치의 범위로 길이(L)를 따라서 후방부의 표면 아래로 연장한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 상부 부분이 약 0.1 인치 길이까지 후방부의 표면 아래에서 연장한다.
둥근형의 하부 부분(830)은 임의의 적합한 횡단면을 가질 수 있는데, 그러한 횡단면은 반(half)-둥근형 및 반-타원형을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 둥근형의 하부 부분의 직경으로 또한 지칭되는, 둥근형의 하부 부분의 폭은 필요에 따라서 수정될 수 있다. 상부 부분의 폭이 필요에 따라서 수정될 수 있다. 일반적으로, 전달 채널의 직경이 나선 내의 루프들의 수의 영향을 받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 부분의 폭이 하부 부분의 직경과 대략적으로 같다. 여러 실시예들의 전달 채널은 약 0.3 인치 내지 약 0.45 인치의 범위, 또는 약 0.325 인치 내지 약 0.425 인치의 범위, 또는 약 0.35 인치 내지 약 0.40 인치의 범위의 직경을 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널이 약 0.375 인치의 직경을 갖는다.
개구들(408)의 구체적인 형상은 개구들을 통한 가스들의 희망하는 유동에 따라서 달라질 수 있다. 도 8의 실시예에서, 개구(408)가 3개의 구분되는 섹션들, 즉: 제 1 섹션(834), 제 2 섹션(836), 및 제 3 섹션(838)을 갖는다. 다시, 섹션들의 수 및 섹션들의 형상이 단지 예시적인 일 실시예이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들이지 않아야 할 것이다. 제 1 섹션(834)이 전달 채널(402)의 둥글게 처리된 하부 부분(830)으로부터 가스 분배 플레이트(403)의 전방부(405)를 향해서 연장한다. 제 1 섹션(834)이 제 1 직경(D1)을 갖는다. 제 2 섹션(836)은 제 1 섹션(834)으로부터 전방부(405)를 향해서 연장하고 그리고 제 1 직경(D1)으로부터 제 2 직경(D2)으로 테이퍼링되는 직경을 갖고, 제 2 직경은 제 1 직경보다 일반적으로 더 작다. 제 3 섹션(838)은 제 2 섹션(836)의 단부로부터 연장하고 그리고 가스 분배 플레이트(403)의 전방부(405)에서 종료된다. 제 3 섹션(838)과 전방부(405)의 교차부에, 홀(840)이 형성된다. 전달 채널(402)을 통해서 유동하는 가스들이 이러한 홀(840)을 통해서 가스 분배 플레이트(403)를 빠져나가서 프로세싱 챔버 내로 유동한다. 홀(840)은 제 2 직경(D2)과 대략적으로 동일한 직경을 갖는다. 여러 실시예들에서, 홀(840)의 직경은 약 0.01 인치 내지 약 0.25 인치의 범위, 또는 약 0.02 인치 내지 약 0.2 인치의 범위, 또는 약 0.03 인치 내지 약 0.15 인치의 범위, 또는 약 0.04 인치 내지 약 0.1 인치의 범위이다. 일부 실시예들에서, 홀(840)은 약 0.1 인치 미만, 또는 약 0.08 인치 미만, 또는 약 0.06 인치 미만, 또는 약 0.04 인치 미만, 또는 약 0.02 인치 미만, 또는 약 0.01 인치 미만의 직경을 갖는다.
전달 채널이 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 엣지로부터 중앙 영역까지 나선을 이루기 때문에, 또는 그 역으로 나선을 이루기 때문에, 비록 단일 채널일 수 있지만, 겉보기에는(seeming) 복수의 근처의 채널들이 횡단면에서 관찰될 수 있다. 도 5는 이러한 겉으로 보이는 복수의 채널들을 도시한다. 채널들, 또는 나선의 루프들 사이의 분리는 거리에 의해서 분리된다. 일부 실시예들에서, 중심들로부터 측정된 단일 채널의 루프들, 또는 채널들 사이의 거리는 약 0.375 인치 내지 약 0.475 인치의 범위, 또는 약 0.40 인치 내지 약 0.45 인치의 범위, 또는 약 0.41 인치 내지 약 0.43 인치의 범위이다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 근처의 채널들의 중심들 사이의 평균 거리가 약 0.42 인치이다.
도 4 내지 7에 도시된 가스 채널의 길이는 많은 수의 인자들에 따라 달라질 수 있는데, 그러한 인자들은 채널의 직경 및 근처의 채널들 사이의 거리를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 여러 실시예들에서, 전달 채널이 약 140 인치 내지 약 340 인치의 범위, 또는 약 180 인치 내지 약 300 인치의 범위, 또는 약 200 인치 내지 약 280 인치의 범위, 또는 약 220 인치 내지 약 260 인치의 범위의 길이를 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널이 약 240 인치의 길이를 갖는다.
개구들의 수는 또한 많은 수의 인자들에 따르는데, 그러한 인자들은 전달 채널의 길이 및 개구들의 간격을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 단일 나선형 채널을 갖는 일부 실시예들에서, 약 300개 내지 900개 범위의 개구들, 또는 약 400개 내지 약 800개 범위의 개구들, 또는 약 500개 내지 약 700개 범위의 개구들이 존재한다. 여러 실시예들에서, 약 300, 400, 500, 600, 700 또는 800개보다 많은 개구들 채널의 길이를 따라서 존재한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널의 길이를 따라서 약 600개의 개구들이 존재한다.
실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 전달 플레이트(403)는 가스 전달 플레이트(403)의 후방부 내의 단일 전달 채널(402)을 포함한다. 전달 채널(402)은 가스 분배 플레이트(403)의 외측 둘레 영역(420) 내에 위치된 유입구 단부(404)를 구비한다. 전달 채널(402)은 유입구 단부(404)로부터 가스 분배 플레이트(403)의 중앙 영역(422) 내에 위치된 배출구 단부(406)까지 내부 나선형 경로를 따른다. 전달 채널(402)은, 유입구 단부(404)와 배출구 단부(406) 사이의 약 240 인치의 거리로서 규정된 전체적인 길이를 갖는다. 복수의 개구들(408)이 전달 채널(402)의 전체 길이를 따라서 이격된다. 전달 채널(402)의 전체 길이를 따라서, 약 500개 내지 약 700개 범위의 개구들이 존재한다. 전달 채널(402)은 약 0.375 인치의 평균 직경을 갖고 그리고 중심에서 나선형 채널의 근처 부분들이 약 0.42 인치 이격된다.
본 발명의 일부 실시예들은 하나 초과의 전달 채널(402)을 포함한다. 이러한 다수의 채널들은 프로세싱 시스템의 요구들에 따라 함께 감기거나 분리될 수 있다. 일부 채널들은 도 4에 도시된 바와 같이 가스 분배 플레이트 내로 리세스될 수 있거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 개별적인 튜브들이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별적인 튜브들 및 리세스된 채널들의 조합이 존재한다. 그러한 종류의 예시적인 실시예가 도 3에 도시되어 있고, 여기에서 가스 분배 플레이트가 적어도 하나의 리세스된 전달 채널을 내부에 가질 수 있고 그리고 부가적인 전달 채널이 가스 분배 플레이트와 기판 표면 사이에 배치된다.
본 발명의 다른 실시예가 도 9 내지 14에 도시되어 있다. 가스 분배 장치(900)는 가스 분배 플레이트(903)의 후방부(901) 내에서 리세스된 2개의 전달 채널들(902a, 902b)을 포함한다. 도 1 및 15에 도시된 바와 같이, 전달 채널들이 가스 분배 플레이트의 후방부 내로 반드시 리세스될 필요가 없고, 개별적인 튜브들이 될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 제 1 전달 채널(902a)이 제 1 유입구 단부(904a) 및 제 1 배출구 단부(906a), 그리고 제 1 전달 채널(902a)의 길이를 따라서 이격된 복수의 제 1 개구들(908a)을 갖는다. 제 2 전달 채널(902b)이 제 2 유입구 단부(904b), 제 2 배출구 단부(906b), 그리고 제 2 전달 채널(902b)의 길이를 따라서 이격된 복수의 제 2 개구들(908b)을 갖는다.
제 1 유입구(910a)가 제 1 전달 채널(902a)의 제 1 유입구 단부(904a)에 연결된다. 제 1 유입구(910a)는 가스 공급원에 연결되도록 이루어진다. 제 1 배출구(912a)가 제 1 전달 채널(902a)의 제 1 배출구 단부(906a)에 연결된다. 제 1 배출구(912a)는 진공 공급원에 연결되도록 이루어진다. 제 2 유입구(910b)가 제 2 전달 채널(902b)의 제 2 유입구 단부(904b)에 연결된다. 제 2 유입구(910b)는 가스 공급원에 연결되도록 이루어진다. 제 2 배출구(912b)가 제 2 전달 채널(902b)의 제 2 배출구 단부(906b)에 연결된다. 제 2 배출구(912b)는 진공 공급원에 연결되도록 이루어진다.
도 9 내지 14에 도시된 실시예에서, 전달 채널들(902a, 902b)의 각각이 나선형 형상을 형성한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들은, 도면들에 도시된 것과 같이, 나선형 형상의 길이를 따라서 함께 감겨진 2개의 전달 채널들(902a, 902b)을 갖는다. 당업자는, 2개의 전달 채널들(902a, 902b)이 나선형 이외의 다른 형상들을 가질 수 있고 그리고 반드시 함께 감길 필요가 없다는 것을 이해할 것이다. 특정 실시예들에서, 복수의 제 1 개구들(908a) 및 제 2 개구들(908b)이 가스 분배 플레이트(903)를 통해서 가스 분배 플레이트(903)의 전방부(905)까지 연장한다.
일부 실시예들에서, 전달 채널들(902a, 902b)의 각각이 가스 분배 플레이트(903)의 외측 둘레 영역(920) 내에 배치된 유입구 단부(904a, 904b) 및 배출구 단부(906a, 906b) 중 하나 그리고 가스 분배 플레이트(903)의 중앙 영역(922) 내에 배치된 유입구 단부(904a, 904b) 및 배출구 단부(906a, 906b) 중 다른 하나를 갖는 나선형 형상을 형성한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 양 채널들(902a, 902b)의 유입구 단부들(904a, 904b)이 외측 둘레 영역(920) 내에 배치되고, 그리고 양 채널들(902a, 902b)의 유입구 단부들(904a, 904b)이 가스 분배 플레이트(903)의 중앙 영역(922) 내에 배치된다. 특정 실시예들에서, 양 채널들(902a, 902b)의 유입구 단부들(904a, 904b)이 중앙 영역(922) 내에 배치되고 그리고 양 채널들(902a, 902b)의 유입구 단부들(904a, 904b)이 가스 분배 플레이트(903)의 외측 둘레 영역(920) 내에 배치된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 유입구 단부들(904a, 904b) 중 하나가 외측 둘레 영역(920) 내에 배치되고 그리고 다른 유입구 단부(904b, 904a)가 중앙 영역(922) 내에 배치되고, 배출구 단부들(906a, 906b)이 각각의 개별적인 전달 채널(902a, 902b)의 다른 단부에 위치된다.
도 11은 도 9에 도시된 가스 분배 플레이트(903)를 위한 후방 커버(907)를 도시한다. 후방 커버(907) 내에 위치된 4개의 홀들(도면부호를 부여하지 않음)이 존재하고, 홀들은 전달 채널들(902a, 902b)의 유입구 단부들(904a, 904b) 및 배출구 단부들(906a, 906b)과 대략적으로 정렬된다. 홀들은, 유입구(910a, 910b) 및 배출구(912a, 912b) 내에서 채널들(902a, 902b)에 연결되는 것을 위한 접속 지점을 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 후방 커버(907)와 일체로 형성된 유입구(910a, 910b) 및 배출구(912a, 912b)가 존재한다. 부가적으로, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 하나 또는 둘 이상의 유입구 밸브들(914a, 914b) 및 배출구 밸브들(916a, 916b)이 존재할 수 있다.
도 12 및 13은 본 발명의 여러 실시예들에 따른 가스 분배 장치(900)의 사시도들을 도시한다. 유입구들(910a, 910b)은 플랜지(924a, 924b)로 후방 커버(907)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 플랜지(924a, 924b)의 연결 및 기밀(氣密) 밀봉이, 당업자에게 공지된 바와 같은, 임의의 적합한 메커니즘 및 기술들에 의해서 달성될 수 있다. 배출구들(912a, 912b)이 또한 플랜지로 또는 블록 연결부(925)로 후방 커버(907)에 연결될 수 있다. 블록(925)은 후방 커버(907)와 일체로 형성될 수 있거나, 또는 분리된 피스일 수 있다. 블록(925)이 배출구 밸브들(916a, 916b)에 대한 부가적인 지지 및 공간을 제공할 수 있고, 그에 따라 연결 튜브들이 후방 커버(907)로부터 각도를 이루어 돌출할 수 있게 허용한다. 비록 유입구들(910a, 910b) 및 유입구 밸브들(914a, 914b)이 가스 분배 플레이트(903)의 외부 둘레 영역(920) 상에 도시되어 있고 그리고 배출구들(912a, 912b) 및 배출구 밸브들(916a, 916b)이 가스 분배 플레이트(903)의 중앙 영역(922)에 도시되어 있지만, 이러한 구성요소들이 반대가 될 수 있거나 상호 혼합될 수 있고 그리고 도면들이 하나의 실시예를 단순히 예시한 것임을 이해할 것이다.
전달 채널들이 가스 분배 플레이트의 외측 둘레 엣지로부터 중앙 영역까지, 또는 그 반대로 나선을 이룸에 따라, 겉으로 보이는 복수의 근처의 채널들이 횡단면에서 관찰될 수 있다. 나선들이 함께 감길 때, 모든 근처의 채널 내의 가스가 다른 유입구(910a, 910b)로부터 온다. 채널들은 근처의 채널들로부터 거리를 두고 분리된다. 일부 실시예들에서, 채널의 중심으로부터 측정된, 채널들 사이의 거리가 약 0.375 인치 내지 약 0.475 인치의 범위, 또는 약 0.40 인치 내지 약 0.45 인치의 범위, 또는 약 0.41 인치 내지 약 0.43 인치의 범위이다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 근처의 채널들의 중심들 사이의 평균 거리가 약 0.42 인치이다.
도 9-14에 도시된 가스 채널의 길이는 많은 수의 인자들에 따라 달라질 수 있는데, 그러한 인자들은 채널의 직경 및 근처의 채널들 사이의 거리를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 여러 실시예들에서, 전달 채널들의 각각이 약 70 인치 내지 약 170 인치의 범위, 또는 약 90 인치 내지 약 150 인치의 범위, 또는 약 100 인치 내지 약 140 인치의 범위, 또는 약 110 인치 내지 약 130 인치의 범위의 길이를 갖는다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 전달 채널이 약 120 인치의 길이를 갖는다.
또한, 개구들의 수는 많은 수의 인자들에 따르는데, 그러한 인자들은 전달 채널의 길이 및 개구들의 간격을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 단일 나선형 채널을 갖는 일부 실시예들에서, 약 150 내지 450개 범위의 개구들, 또는 약 200 내지 약 400개 범위의 개구들, 또는 약 250 내지 약 350개 범위의 개구들이 존재한다. 여러 실시예들에서, 약 150, 200, 250, 300, 350 또는 400개 초과의 개구들이 채널의 길이를 따라서 존재한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 약 300개의 개구들이 전달 채널들의 각각의 길이를 따라서 존재한다.
도 4 내지 14에 도시된 장치가 플라즈마 프로세싱을 위해서 이용될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널, 가스 분배 장치 또는 샤워헤드가 챔버 내에서 플라즈마를 점화하기 위해서 프로세싱 챔버의 다른 부분에 대해서 극성화될 수 있다. 전달 채널, 가스 분배 장치, 또는 샤워헤드가 챔버의 부분에 대해서 극성화될 수 있고, 또는 챔버의 부분이 전달 채널, 가스 분배 장치 또는 샤워헤드에 대해서 바이어스될 수 있다. 예를 들어, 전달 채널, 가스 분배 장치 또는 샤워헤드가 받침대에 대해서 극성화될 수 있거나, 또는 받침대가 전달 채널, 가스 분배 장치 또는 샤워헤드에 대해서 극성화될 수 있다. 플라즈마의 주파수가 또한 튜닝될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 플라즈마가 13.56 MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마가 약 40 MHz, 50 MHz, 60 MHz, 70 MHz, 80 MHz, 90 MHz, 100 MHz, 110 MHz 또는 120 MHz의 주파수를 갖는다.
도 4 내지 14에 의해서 예시된 장치의 일부 실시예들에서, 후방 커버와 가스 분배 장치의 주요 본체(main body) 부분(즉, 가스 전달 채널을 포함하는 부분) 사이에 배치된 절연 재료(미도시)가 존재한다. 이러한 절연 재료는 후방 커버와 가스 분배 장치의 주요 본체 부분 사이에 전기적 격리를 제공하고, 그에 따라 후방 커버가 주요 본체 부분에 대해서 극성화될 수 있다. 그렇게 하는 것에 의해서, 가스 분배 장치 내의, 또는 전달 채널들 내의 플라즈마의 점화가 허용될 수 있다. 이어서, 플라즈마가 복수의 개구들을 통해서 프로세싱 챔버의 프로세싱 영역 내로 유동될 수 있는데, 프로세싱 영역은 가스 분배 장치와 받침대 사이의 영역이다. 이러한 구성은 원격 플라즈마로서 지칭될 수 있는데, 이는 플라즈마가 프로세싱 영역의 외부에서 형성(예를 들어, 점화)되기 때문이다.
도 15, 16a 및 16b는 가스 분배 장치(1500)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 가스 분배 장치들은, 기판의 다른 부분들이 다른 증착 가스들에 대해서 동시적으로 노출되고 그리고 기판의 모든 부분들이 증착 가스들의 각각에 대해서 순차적으로 노출되도록 기판(1544)이 가스 분배 장치에 대해서 이동되는, 공간적으로 분리된 원자 층 증착 프로세스들에서 특히 유용하다. 이러한 실시예들에서, 가스 분배 장치(1500)가 복수의 전달 채널들(1502)을 포함하고, 각각의 전달 채널(1502)은 실질적으로 직선형으로 그리고 근처의 전달 채널들에 실질적으로 평행하게 연장한다. 전달 채널들(1502)의 각각은 유입구 단부(1504) 및 배출구 단부(1506)를 갖고, 유입구 단부(1504)와 배출구 단부(1506) 사이에는 복수의 이격된 개구들(1508)이 위치된다.
도 15, 16a 및 16b에 도시된 가스 분배 장치는 복수의 세장형 전달 채널들(1502) 및 복수의 세장형 진공 채널들(1550)을 갖는다. 전달 채널들(1502) 및 진공 채널들(1550)의 각각은 가스 분배 장치의 전방 면에서 출력 채널(1552)에 연결된다. 전달 채널들(1502)의 각각은 반응성 가스 및 퍼지 가스 중 하나 또는 둘 이상을 유동시키도록 이루어진다. 각각의 전달 채널(1502)은 복수의 이격된 개구들(1508)에 의해서 출력 채널(1552)에 연결된다. 진공 채널들(1550)의 각각은 복수의 이격된 진공 개구들(1558)에 의해서 유입구 채널(1554)에 연결된다. 각각의 전달 채널(1502)의 복수의 개구들(1508)은, 진공 채널(1550)로부터의 복수의 진공 개구들(1558) 중 적어도 하나에 의해서, 각각의 근처의 전달 채널(1502)의 복수의 개구들(1508)로부터 분리된다.
도 16a에 도시된 실시예에서, 중앙 진공 채널들(1550)(단부 진공 채널들이 아님)의 각각은 진공 개구들(1508)에 의해서 2개의 유입구 채널들(1554)에 연결된다. 단부 진공 채널들(1550)은 단일의 유입구 채널(1554)에 오직 연결만 된다. 이는 단지 예시적인 것으로 이해되어야 하고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다. 각각의 유입구 채널(1554)이 전용의 진공 채널(1550)을 가질 수 있거나, 또는 단일 진공 채널(1550)이 복수의 진공 개구들(1508)을 통해서 2개 초과의 유입구 채널들(1554)에 연결될 수 있다.
전달 채널들의 각각이 동일한 것으로 보이지만, 각각의 채널을 통해서 유동하는 다른 가스가 존재할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 채널들('P'로 표시됨)은 통과하여 유동하는 퍼지 가스를 가질 수 있고, 제 1 반응성 가스 채널들('A'로 표시됨)의 각각은 통과하여 유동하는 제 1 반응성 가스를 가질 수 있으며, 제 2 반응성 가스 채널들('B'로 표시됨)의 각각은 통과하여 유동하는 제 2 반응성 가스를 가질 수 있다. 진공 채널들('V'로 표시됨)이 진공 공급원에 연결된다. 도 16a를 참조하면, 좌측으로부터 우측으로 이동하는 기판(1544)(또는 더 구체적으로, 기판 상의 고정된 지점)은, 가스 분배 플레이트의 크기에 따라서, 순서대로, 진공 가스 채널, 퍼지 가스 채널, 진공 가스 채널, 제 1 반응성 가스 채널, 진공 가스 채널, 퍼지 가스 채널, 진공 가스 채널, 제 2 반응성 가스 채널, 진공 가스 채널, 등과 만나게 될 것이다.
유입구 및 배출구 단부들을 갖는 전달 채널들의 이용은 전달 채널 내의 가스의 신속한 교환을 허용한다. 예를 들어, 기판(또는 기판 상의 고정된 지점)이 제 2 반응성 가스 채널('B'로 표시됨)에 노출된 후에, 전달 채널의 배출구 단부가 개방될 수 있고, 그에 따라 채널 내의 가스가 제거될 수 있고, 그리고 이어서 다른 반응성 가스(예를 들어, 가스(C))가 전달 채널 내로 유동될 수 있다. 따라서, 기판이 해당 가스 채널 아래에서 역으로 통과할 때, 기판이 가스(B) 대신에 가스(C)에 노출될 것이다. 이러한 예가 제 2 반응성 가스에 대해서 이루어졌지만, 당업자는, 가스 전달 채널들(제 1 반응성 가스, 제 2 반응성 가스 또는 퍼지 가스) 중 하나가 퍼지되고 그리고 다른 가스로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 15, 16a 및 16b의 전달 채널이 또한 플라즈마 프로세싱을 위해서 이용될 수 있다. 가스 분배 장치(1500)가 챔버의 다른 부분에 대해서 바이어스될 수 있다. 예를 들어, 가스 분배 장치(1500)가 받침대에 대해서 극성화될 수 있거나, 또는 받침대가 가스 분배 장치에 대해서 극성화될 수 있다. 플라즈마의 주파수가 또한 튜닝될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 플라즈마가 13.56 MHz의 주파수를 갖는다. 일부 실시예들에서, 플라즈마가 약 40 MHz, 50 MHz, 60 MHz, 70 MHz, 80 MHz, 90 MHz, 100 MHz, 110 MHz 또는 120 MHz의 주파수를 갖는다.
도 16b는 단일 전달 채널(1502) 및 단일 진공 채널(1550)의 실시예를 도시한다. 전달 채널(1502) 및 진공 채널(1550)의 각각이 그들로부터 연장하는 개구들의 2개의 세트들을 갖는다. 진공 채널(1550)의 경우에, 개구들(1558a)의 하나의 세트가 제 1 유입구 채널(1554a)에 연결되고 그리고 개구들(1558b)의 다른 세트가 제 2 유입구 채널(1554b)에 연결된다. 한편으로, 전달 채널(1502)은 단일 출력 채널(1552)까지 연장하는 개구들(1508)의 2개의 세트들을 갖는다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 가스 분배 장치가 진공 공급원에 연결된 하나 초과의 배출구를 포함한다. 도 17은, 도 1에 도시된 장치(100)와 유사한, 나선형으로 성형된 가스 분배 장치(1700)를 도시한다. 장치는 유입구 단부(1704) 및 배출구 단부(1706)를 갖는 전달 채널(1702)을 포함한다. 유입구(1710)가 전달 채널(1702)의 유입구 단부(1704)에 연결되고 그리고 소통된다. 배출구(1712)가 전달 채널(1702)의 배출구 단부(1706)에 연결되고 그리고 소통된다. 유입구(1710)가 가스 공급원에 연결될 수 있고, 그리고 전달 채널(1702) 내로의(또는 외부로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 가스의 유동을 완전히 차단할 수 있는 유입구 밸브(1714)를 포함할 수 있다. 배출구(1712)는 진공 공급원(미도시)에 연결될 수 있고, 그리고 전달 채널(1702) 외부로의(또는 내로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 전달 채널(1702)로부터 진공 공급원을 완전히 차단할 수 있는 배출구 밸브(1716)를 포함할 수 있다. 진공 공급원(미도시)에 연결될 수 있는 중간 배출구(1742)가 전달 채널(1702)의 길이를 따라서 배치된다. 도시된 중간 배출구(1742)는 채널(1702)의 길이의 대략적으로 중간에서 전달 채널(1702)에 연결되고 그리고 중간 배출구(1740)를 통해서 전달 채널(1702)로 커플링된다. 중간 배출구(1742)는, 전달 채널(1702)의 외부로의(또는 내로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 진공 공급원을 전달 채널(1702)로부터 완전히 차단할 수 있는 중간 배출구 밸브(1744)를 포함할 수 있다. 유입구(1710)의 유입구 밸브(1714), 배출구(1712)의 배출구 밸브(1716), 및 중간 배출구(1740)의 중간 배출구 밸브(1744)가 제어기(1750)에 연결된다. 제어기는, 전달 채널(1702)을 통해서 유동하는 가스들의 압력을 조정하기 위해서 또는 가스가 존재하는 전달 채널(1702)을 퍼지하기 위해서, 임의의 밸브들 또는 모든 밸브들을 독립적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 표 2는, 도 17에 도시된 실시예와 함께 이용될 수 있는 프로세싱 시퀀스를 보여준다. 당업자는, 이러한 것이 단지 예이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다.
| 단계 | 가스 공급원 | 중간 배출구 밸브 | 배출구 밸브 |
| 1a | 전구체 A | 폐쇄 | 부분적으로 개방 |
| 1b | 전구체 A | 폐쇄 | 폐쇄 |
| 2a | 퍼지 | 개방 | 폐쇄 |
| 2b | 퍼지 | 개방 | 개방 |
| 2c | 퍼지 | 개방 | 폐쇄 |
| 3a | 전구체 B | 부분적으로 개방 | 폐쇄 |
| 3b | 전구체 B | 폐쇄 | 폐쇄 |
표 2에 기재된 밸브들은 프로세싱 중의 임의의 지점에서의 개방, 폐쇄, 또는 부분적인 개방이다. 단계(3a)에서, 전구체(A)의 전달 채널을 퍼지한 후에, 중간 배출구 밸브가 부분적으로 개방되어, 전달 채널을 통한 전구체(B)의 유동을 가속하고 이어서 단계(3b)에서 폐쇄된다. 이는 단지 이용될 수 있는 하나의 가능한 시퀀스이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다.
도 17에 도시된 실시예는 2개의 배출구들, 즉 전달 채널의 단부에서의 하나의 배출구 및 중간에서의 하나의 배출구를 효과적으로 포함한다. 당업자는, 전달 채널의 길이를 따라서 이격되고 그리고 채널의 길이를 따라 임의의 위치에 있는 임의의 수의 배출구들이 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 중간 배출구(1740)가 채널의 길이의 1/3에 배치될 수 있다. 부가적으로, 임의의 수의 배출구들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 중간 채널이 4개의 배출구들, 즉 단부에 하나의 배출구, 그리고 전달 채널의 길이의 1/4, 1/2 및 3/4에 각각 배치되는 배출구를 가질 수 있다. 다른 예에서, 전달 채널이 4개의 배출구들, 즉 단부에 하나의 배출구, 그리고 전달 채널의 길이의 1/4, 3/4 및 9/10에 각각 배치되는 배출구를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 전달 채널이 총 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 11개의 배출구들(채널의 배출구 단부에서의 배출구를 포함)을 포함한다.
도 18은, 가스 분배 장치(1800)가 다수-경로 전달 채널(1802)을 포함하는, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 여기에서, 장치(1800)는 유입구 단부(1804) 및 배출구 단부(1806)를 갖는 전달 채널(1802)을 포함한다. 유입구(1810)가 전달 채널(1802)의 유입구 단부(1804)에 연결되고 그리고 소통된다. 배출구(1812)가 전달 채널(1802)의 배출구 단부(1806)에 연결되고 그리고 소통된다. 유입구(1810)가 가스 공급원(미도시)에 연결될 수 있고, 그리고 전달 채널(1802) 내로의(또는 외부로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 가스의 유동을 완전히 차단할 수 있는 유입구 밸브(1814)를 포함할 수 있다. 배출구(1812)는 진공 공급원(미도시)에 연결될 수 있고, 그리고 전달 채널(1802) 외부로의(또는 내로의) 가스의 유동을 제어할 수 있거나 또는 전달 채널(1802)로부터 진공 공급원을 완전히 차단할 수 있는 배출구 밸브(1816)를 포함할 수 있다. 전달 채널(1802)은 유입구 단부(1804) 부근에서 3개의 분리된 채널들(1802a, 1802b, 1802c)로 분할되고 그리고 배출구 단부(1806) 부근에서 단일 채널로 다시 병합된다. 복수의 개구들(1808)은 채널들의 각각의 길이를 따라서 이격되고 그에 따라 유입구(1810) 내로 유동하는 단일 가스가 다수의 경로들을 따라서 지향될 수 있고 단일 배출구(1812)에 연결될 수 있다. 개구들(1808)이 채널(1802)의 길이를 따라서 균일하게 이격되거나 불균일하게 이격될 수 있다.
도시된 실시예는 채널의 길이를 따라서 전달 채널을 3개의 분리된 채널들로 분할한다. 그러나, 당업자는, 이러한 것이 단지 예시적인 것이고 그리고 전달 채널이 임의의 수의 채널들로 분할될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시예들에서, 전달 채널이 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 분리된 전달 채널들로 분할된다. 부가적으로, 전달 채널이 채널의 길이를 따라서 다수의 횟수로(multiple time) 분할될 수 있다. 예를 들어, 채널은 채널의 길이를 따라서, 2개로 분할되고, 하나로 병합되며 그리고 이어서 3개로 분할될 수 있다.
도 18에 도시된 다수-채널 가스 분배 장치를 통한 가스의 유동은 3개의 채널들 사이에서 균일하지 않을 수 있다. 채널들 사이의 가스 유동의 균일성은 많은 수의 인자들에 의해서 영향을 받을 수 있는데, 이러한 인자들은 가스 압력, 진공 압력, 온도, 유량, 및 길이를 따른 정압 강하들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 도 19는 가스 분배 장치(1900)의 다른 실시예를 도시하는데, 이러한 가스 분배 장치(1900)에서 전달 채널(1902)은 자체의 배출구 밸브(1912a, 1912b, 1912c)를 각각 구비한 3개의 분리된 채널들(1902a, 1902b, 1902c)로 분할된다. 도시된 장치(1900)는 유입구 밸브(1914)를 통해서 유입구(1910)에 연결되는 유입구 단부(1904)를 포함한다. 전달 채널(1902)은 분리된 채널들(1902a, 1902b, 1902c)의 각각의 길이를 따라서 이격된 복수의 개구들(1908)을 포함한다. 개구들은 채널들의 길이를 따라서 균일하게 이격되거나 불균일하게 이격될 수 있다. 각각의 채널은 분리된 배출구 밸브들(1916a, 1916b, 1916c)을 구비한 분리된 배출구(1912a, 1912b, 1912c)를 갖는다. 배출구 밸브들(1916a, 1916b, 1916c)의 각각은 제어기(1950)에 연결되고, 제어기(1950)는 배출구 밸브들(1916a, 1916b, 1916c)의 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제어기(1950)는, 배출구 밸브들을 폐쇄, 완전 개방, 또는 폐쇄와 완전 개방 사이의 임의의 지점으로 셋팅할 수 있다. 예를 들어, 만약 채널들 중 하나를 통한 가스의 유동이 다른 유동들보다 낮다면, 제어기(1950)는 해당 채널의 배출구 밸브를 개방하여 유동을 가속시킬 수 있거나, 또는 다른 채널들의 배출구 밸브들을 폐쇄하여 유동을 감속시키고 더 적은 가스가 개구들을 통해서 채널들을 빠져나가게 함으로써 더 균일한 유동이 되게 할 수 있다.
다수의 분리된 채널들이 또한 채용될 수 있다. 도 20은 5개의 분리된 가스 전달 채널들(2002a, 2002b, 2002c, 2002d, 2002e)을 갖는 가스 분배 장치(2000)의 실시예를 도시한다. 전달 채널들(2002a, 2002b, 2002c, 2002d, 2002e)의 각각은 유입구 밸브(2014a, 2014b, 2014c, 2014d, 2014e) 및 배출구 밸브(2016a, 2016b, 2016c, 2016d, 2016e)를 포함한다. 4개의 나선형 형상의 전달 채널들(2002a-d)이 4개의 채널들의 중심에 공극 지역(2060)을 남기는 것으로 도시되어 있다. 제 5 전달 채널(2002e)이 나선들 사이를 통과하고 그리고 공극 지역(2060) 내에서 진동하여(oscillate) 가스 유동 내의 사공간을 방지한다. 제 5 전달 채널(2002e)이 중간 배출구 밸브(2044)와 함께 도시되어 있다. 전달 채널들의 각각은 동일한 가스를 전달하도록 구성될 수 있거나, 또는 분리된 가스들을 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 5개의 채널들이 단일 기판을 커버하고 그리고 각각의 채널이 동일한 반응성 가스를 전달한다. 기판이 전달 채널들 아래에서 회전될 수 있거나, 또는 채널들이 기판 위에서 회전하거나 진동할 수 있다. 다른 실시예에서, 대안적인 전달 채널들(예를 들어, 2002a, 2002c)이 제 1 반응성 가스를 전달할 수 있고 그리고 다른 채널들(예를 들어, 2002b, 2002d)이 제 2 반응성 가스를 전달할 수 있다. 분리된 채널들 사이에 커튼을 형성하여 가스들을 분리하고 가스-상 반응들을 방지하기 위해서, 제 5 채널(2002e)이 불활성 가스를 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 채널들 아래에서 기판을 회전시키는 것은, 필름을 증착시키기 위해서, 교번하는 4분체들(alternating quarters)을 제 2 반응성 가스가 후속하는 동일한 가스에 노출시킬 것이다. 이러한 실시예에서, 공극 지역(2060) 내의 기판의 부분이 증착된 층을 가지지 않을 수 있다.
다른 실시예에서, 채널들의 각각은 동일한 가스를 전달할 수 있으나, 단일 기판이 단일 전달 채널에 의해서 커버되어 기판들을 하나의 전달 채널로부터 근처의 채널로 이동시키는 것에 의해서 다수의 기판들을 프로세싱할 수 있게 허용하도록 채널들의 각각의 크기가 결정될 수 있다. 각각의 채널은 동일한 가스 또는 분리된 가스들을 전달하도록 구성될 수 있고, 그리고 제 5 채널은 전달 채널들 근처의 반응 영역들을 분리하는 커튼을 형성하기 위한 불활성 가스를 전달하도록 구성될 수 있다. 여기에서 설명된 제 5 전달 채널, 및 임의의 다른 가스 전달 채널이 다수의 유입구들 및 단일 배출구, 또는 다수의 배출구들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도시된 제 5 전달 채널이 어느 한 단부에서의 유입구 및 중간부에서의 단일 유입구를 가짐으로써, 다른 전달 채널들을 분리하기 위한 더 강한 가스 커튼을 생성할 수 있다.
다시, 배출구들의 형상 및 수는 희망하는 용도에 따라서 달라질 수 있다. 도 20에 도시된 나선형 형상은 단지 예시적인 것이고 그리고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 받아들여 지지 않아야 한다. 가스 전달 채널(들)의 형상이 수많은 이유들로 수정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 전달 채널이 단어 철자 기록(예를 들어, "Applied Materials")을 위해서 성형되거나 로고를 형성한다. 예를 들어, 도 21은 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.의 로고를 대략적으로 형성하는 3개의 전달 채널들(2102a, 2102b, 2102c)을 도시한다. 제 1 가스 전달 채널(2102a) 및 제 2 가스 전달 채널(2102b) 각각이 단일 유입구 밸브(2114a, 2114b) 및 단일 배출구 밸브(2116a, 2116b)를 갖는다. 제 3 가스 전달 채널(2102c)이 단일 유입구 밸브(2114c) 및 2개의 배출구 밸브들(2116c, 2116d)을 갖는다. 길이를 따라서, 제 3 가스 전달 채널(2102c)이 2개의 채널들로 분할되고, 단일 채널로 다시 형성되고, 이어서 다시 2개의 채널들로 분할된다. 다른 실시예에서, 제 3 전달 채널의 유입구 밸브들 및 배출구 밸브들이 반대가 되고, 그에 따라 2개의 유입구 밸브들 및 단일 배출구 밸브가 존재하게 된다.
기판에서 보여지는 가스 분배 장치의 표면으로부터 유래하는 가스 유동들이 균일하거나 줄로 형성될(striated) 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 이중 나선형 가스 분배 장치 아래를 통과하는 기판은 가스들의 교번하는 링들을 보게 될 것이다. 일부 실시예들에서, 기판에 의해서 보여지는 홀 패턴이 가스 분배 장치에 걸쳐서 균일하도록, 복수의 전달 채널들이 성형된다. 도 22a 및 22b는 가스 분배 장치(2203)의 실시예의 일부를 도시하고, 여기에서 기판에서 보여지는 가스 유동들이 균일할 것이다. 도 22a는 복수의 교번하는 가스 채널들(2202a, 2202b)을 갖는 가스 분배 장치(2203)의 후방부(2201)를 도시한다. 가스 채널들(2202a, 2202b)은 가스 채널들의 길이를 따라서 이격된 홀들(2208a, 2208b)로 물결무늬를 이루게 되고(undulate), 그에 따라 도 22b의 전방부(2205) 상에서 보여지는 홀(2208) 패턴이 균일하게 된다. 부가적으로, 기판에서 보여지는 가스 유동들이 균일한데, 이는 가스 분배 장치 전방에 걸친 홀들의 균일한 분포가 존재하기 때문이다. 도 22b에서 볼 때, 홀들(2208)의 최상부 행(row)이 제 1 가스와 제 2 가스 사이에서 교번할 것이고, 다음 행이 반대의 패턴을 가질 것이다. 따라서, 도시된 12개의 홀들(2208)에서, 제 1 가스가 홀들 중 6개의 외부로 유동할 것이고 그리고 제 2 가스가 다른 6개의 홀들의 외부로 유동할 것이다.
도 22a에 도시된 바와 같이, 다수의 유입구 밸브들(2214a, 2214b)이 존재할 수 있거나, 또는 다수의 채널들로 분할하는 단일 밸브가 존재할 수 있다. 부가적으로, 도 22b에 도시된 바와 같이, 다수의 배출구 밸브들(2216a, 2216b)이 존재할 수 있거나, 또는 채널들의 각각을 결합시키는 단일 배출구 밸브가 존재할 수 있다.
개시된 가스 분배 장치는 플라즈마 강화 원자 층 증착(PEALD) 프로세스 중에 하나 또는 둘 이상의 층들을 형성하기 위해서 이용될 수 있다. 일부 프로세스들에서, 플라즈마의 이용은 종(species)을 여기된 상태로 촉진하기에 충분한 에너지를 제공하며, 여기된 상태에서는 표면 반응들이 유리해지고(favorable) 가능성있게 된다(likely). 플라즈마를 프로세스에 도입하는 것은 연속적일 수 있거나 또는 펄스형일 수 있다. 일부 실시예들에서, 전구체들(또는 반응성 가스들)의 순차적인 펄스들 및 플라즈마를 이용하여 층을 프로세스한다. 일부 실시예들에서, 반응제들이 근거리에서(즉, 프로세싱 지역 내에서) 또는 원격적으로(즉, 프로세싱 지역 외부에서) 이온화될 수 있다. 원격 이온화가 증착 챔버의 상류에서 발생될 수 있고, 그에 따라 이온들 또는 다른 에너지활성(energetic) 종 또는 발광 종들이 증착 필름과 직접적으로 접촉하지 않는다. 일부 PEALD 프로세스들에서, 플라즈마는, 예를 들어 원격 플라즈마 발생기 시스템에 의해서 프로세싱 챔버의 외부에서 발생된다. 플라즈마는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 플라즈마 발생 프로세스 또는 기술을 통해서 생성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마가 마이크로파(MW) 주파수 발생기 또는 무선(RF) 발생기 중 하나 또는 둘 이상에 의해서 발생될 수 있다. 플라즈마의 주파수는 사용되는 특정 반응성 종들에 따라서 튜닝될 수 있다. 적합한 주파수들은 2 MHz, 13.56 MHz, 40 MHz, 60 MHz 및 100 MHz를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 비록 플라즈마들이 여기에서 개시된 증착 프로세스들 도중에 이용될 수 있지만, 플라즈마들이 필요하지 않을 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따라서, 층의 형성에 앞서서 및/또는 층의 형성 후에 기판을 프로세싱하기 위해서 가스 분배 장치가 이용될 수 있다. 이러한 프로세싱은 동일한 챔버 내에서 또는 하나 또는 둘 이상의 분리된 프로세싱 챔버들 내에서 실시될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판이 추가적인 프로세싱을 위해서 제 1 챔버로부터 분리된 제 2 챔버로 이동된다. 기판이 제 1 챔버로부터 분리된 프로세싱 챔버로 직접적으로 이동될 수 있거나, 또는 기판이 제 1 챔버로부터 하나 또는 둘 이상의 이송 챔버들로 이동될 수 있고 이어서 희망하는 분리된 프로세싱 챔버로 이동될 수 있다. 따라서, 프로세싱 장치가 이송 스테이션과 소통하는 다수의 챔버들을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 장치가 "클러스터 툴" 또는 "클러스터링된 시스템" 등으로 지칭될 수 있다.
일반적으로, 클러스터 툴은, 기판 중심-탐지 및 배향 기능, 탈가스 기능, 어닐링 기능, 증착 기능 및/또는 에칭 기능을 포함하는 여러 기능들을 실시하는 다수의 챔버들을 포함하는 모듈형 시스템이다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따라서, 클러스터 툴이 적어도 제 1 챔버 및 중앙 이송 챔버를 포함한다. 중앙 이송 챔버는, 프로세싱 챔버들과 로드 록 챔버들 사이에서 기판들을 왕복시킬 수 있는 로봇을 수용할 수 있다. 전형적으로, 이송 챔버는 진공 조건에서 유지되고 그리고 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 및/또는 클러스터 툴의 전방 단부에 배치된 로드 록 챔버로 기판들을 왕복시키기 위한 중간 스테이지를 제공한다. 본 발명을 위해서 이루어질 수 있는 2개의 주지된 클러스터 툴들로서, 미국 캘리포니아 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수할 수 있는 Centura® 및 Endura®가 있다. 그러한 하나의 스테이지형-진공 기판 프로세싱 장치에 관한 구체적인 내용이, "Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method"라는 명칭의, 1993년 2월 16일자로 허여된 Tepman 등의 미국 특허 제 5,186,718 호에 개시되어 있다. 그러나, 챔버들의 정확한 배열 및 조합은, 여기에서 개시된 바와 같은 프로세스의 특정 단계들을 실시하기 위한 목적들을 위해서 변경될 수 있다. 이용될 수 있는 다른 프로세싱 챔버들에는 주기적 층 증착(CLD), 원자 층 증착(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 에칭, 사전-세정, 화학적 세정, RTP와 같은 열처리, 플라즈마 질화, 탈가스, 배향, 히드록시화(hydroxylation) 및 다른 기판 프로세스들이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 클러스터 툴 상의 챔버 내에서 프로세스들을 실행함으로써, 후속 필름을 증착하기 전의 산화 없이, 대기 불순물들에 의한 기판의 표면 오염이 방지될 수 있다.
하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따라서, 기판이 연속적으로 진공 또는 "로드 록" 조건들 하에 있게 되고, 그리고 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 이동될 때 주변 공기에 노출되지 않는다. 그에 따라, 이송 챔버들이 진공 하에 있고 그리고 진공 압력 아래로 "펌핑 다운"(pumped down)된다. 불활성 가스들이 프로세싱 챔버들 또는 이송 챔버들 내에 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판의 표면 상에 실리콘 층을 형성한 후에 반응물들의 일부 또는 전부를 제거하기 위한 퍼지 가스로서 불활성 가스가 이용된다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에 따라서, 반응물들이 증착 챔버로부터 이송 챔버 및/또는 부가적인 프로세싱 챔버로 이동하는 것을 방지하기 위해서, 퍼지 가스가 증착 챔버의 출구에서 주입된다. 그에 따라, 불활성 가스의 유동이 챔버의 출구에서 커튼을 형성한다.
기판은, 예를 들어, 개시된 가스 분배 장치를 이용하여 단일 기판 증착 챔버들 내에서 프로세스될 수 있다. 그러한 챔버들에서, 단일 기판은 로딩되고, 프로세스되고, 그리고 다른 기판이 프로세스되기에 앞서서 언로딩된다. 기판은 또한, 컨베이어 시스템과 같은, 연속적인 방식으로 프로세스될 수 있고, 그러한 연속적인 방식에서 다수의 기판들이 챔버의 제 1 부분 내로 개별적으로 로딩되고, 챔버를 통해서 이동되고, 그리고 챔버의 제 2 부분으로부터 언로딩된다. 챔버 및 연관된 컨베이어 시스템의 형상은 직선형 경로 또는 곡선형 경로를 형성할 수 있다. 부가적으로, 프로세싱 챔버가 캐러셀(carousel)일 수 있고, 그러한 캐러셀에서 다수의 기판들이 중심 축 주위로 회전되고 그리고 캐러셀 경로 전체 동안에 증착, 에칭, 어닐링, 세정 등의 프로세스들에 노출된다.
프로세싱 중에, 기판이 가열되거나 냉각될 수 있다. 그러한 가열 및 냉각은 임의의 적합한 수단에 의해서 이루어질 수 있는데, 그러한 수단은 기판 지지부의 온도를 변화시키는 그리고 기판의 표면으로 가열된 또는 냉각된 가스들을 유동시키는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부가, 기판 온도를 전도적으로 변화시키도록 제어될 수 있는 히터/냉각기를 포함한다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 기판 온도를 지역적으로 변화시키기 위해서, 채용되는 가스들(반응성 가스들 또는 불활성 가스들)이 가열 또는 냉각된다. 일부 실시예들에서, 기판 온도를 대류적으로 변화시키기 위해서, 히터/냉각기가 기판 표면 근처에서 챔버 내에 배치된다.
기판은 또한 프로세싱 중에 정지적이거나 회전될 수 있다. 회전하는 기판은 연속적으로 회전될 수 있거나 또는 불연속적인(discrete) 단계들로 회전될 수 있다. 예를 들어, 기판은 전체 프로세스 내내 회전될 수 있거나, 또는 기판은 상이한 반응성 또는 퍼지 가스들에 대한 노출 사이에서 적은 양만큼 회전될 수 있다. 프로세싱 중에 기판을 (연속적으로 또는 단계적으로) 회전시키는 것은, 예를 들어, 가스 유동 기하형태들에서의 지역적인 변동성(variability)의 영향을 최소화하는 것에 의해서, 더 균일한 증착 또는 에칭을 생성하는데 도움이 될 수 있다.
여기에서, 특별한 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예들은 본 발명의 원리들 및 적용예들을 단순히 설명하기 위한 것임을 이해할 것이다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 여러 가지 수정들 및 변경들이 본 발명의 방법 및 장치에 대해서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명확할 것이다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 청구항들 및 그 균등물들의 범위 내에 포함되는 수정들 및 변경들을 포함하도록 의도된다.
Claims (36)
- 가스 분배 장치로서,
제 1 표면 - 상기 제 1 표면은:
상기 제 1 표면 내부로 연장하고, 개구들의 제 1 나선형 패턴을 정의하는 복수의 제 1 개구들; 및
상기 제 1 표면 내부로 연장하고, 개구들의 제 2 나선형 패턴을 정의하는 복수의 제 2 개구들;을 포함함 - ;
상기 개구들의 제 1 나선형 패턴과 유체 소통하는 제 1 나선형 전달 채널; 및
상기 개구들의 제 2 나선형 패턴과 유체 소통하는 제 2 나선형 전달 채널;을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들은 서로 유체적으로 고립된(fluidly isolated),
가스 분배 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 2 표면을 더 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들은 상기 제 2 표면의 내측으로 연장하며, 그리고 상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들의 내부 영역들은 상기 제 2 표면에서 노출되는,
가스 분배 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 표면에 걸쳐 연장하고 상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들의 내부 영역들을 덮는 커버 플레이트를 더 포함하는,
가스 분배 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면 내로 연장하고 상기 제 1 나선형 전달 채널 및 상기 제 2 나선형 전달 채널이 내부에 위치되는 리세스를 더 포함하고,
커버 플레이트가 상기 리세스 내부에 피팅(fit)되고 상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널의 내부 영역들을 덮는,
가스 분배 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 나선형 전달 채널은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 1 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 2 개구를 포함하며, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 2 개구는 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 나선형 전달 채널은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 3 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 4 개구를 포함하며, 상기 제 3 개구는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 4 개구는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 나선형 전달 채널은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 1 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 2 개구를 포함하며, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 2 개구는 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 나선형 전달 채널은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 3 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 4 개구를 포함하며, 상기 제 3 개구는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 4 개구는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 나선형 전달 채널은 제 1 나선형 내측 벽 및 제 1 나선형 외측 벽을 포함하고, 상기 제 2 나선형 전달 채널은 제 2 나선형 내측 벽 및 제 2 나선형 외측 벽을 포함하고,
상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 1 나선형 외측 벽의 일부는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 제 2 나선형 외측 벽의 일부를 포함하는,
가스 분배 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들 각각은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하며,
상기 제 1 나선형 전달 채널은, 가스가 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 1 단부로부터 내측으로 그리고 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 2 단부로부터 외측으로 그리고 복수의 제 1 개구들의 외측으로 유동하는 것을 허용하도록 구성되는,
가스 분배 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 개구들 중 하나 이상의 개구는 제 1 직경을 가지는 제 1 부분 및 제 2 직경을 가지는 제 2 부분을 포함하고,
상기 제 1 직경은 상기 제 2 직경보다 큰,
가스 분배 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 부분은 상기 제 1 나선형 전달 채널과 교차하며(intersect), 상기 제 2 부분은 상기 제 1 표면과 교차하는,
가스 분배 장치. - 가스 분배 장치로서,
복수의 개구들을 포함하는 제 1 표면 - 상기 복수의 개구들은 상기 제 1 표면의 내부로 연장하며, 개구들의 제 1 및 제 2 나선형 패턴들을 형성함 - ; 및
상기 개구들의 제 1 및 제 2 나선형 패턴들, 가스 유입구(gas inlet), 및 가스 배출구(gas outlet)와 각각 유체 소통하는 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들;을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들은 서로 유체적으로 고립된,
가스 분배 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 표면은 튜브를 따라 연장하며, 상기 제 1 표면의 내부는 상기 나선형 전달 채널들을 포함하는,
가스 분배 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 가스 분배 장치는 제 2 표면을 포함하며, 상기 나선형 전달 채널들은 상기 제 2 표면의 내측으로 연장하며, 상기 나선형 전달 채널들의 내부 영역은 상기 제 2 표면에서 노출되는,
가스 분배 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 표면에 걸쳐 연장하고 상기 나선형 전달 채널들의 내부 영역을 덮는 커버 플레이트를 더 포함하는,
가스 분배 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면 내로 연장하고 상기 나선형 전달 채널들이 내부에 위치되는 리세스를 더 포함하고,
커버 플레이트가 상기 리세스 내부에 피팅되고 상기 나선형 전달 채널들의 내부 영역을 덮는,
가스 분배 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 나선형 전달 채널들은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 1 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 2 개구를 포함하며, 상기 제 1 개구는 상기 나선형 전달 채널들의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 2 개구는 상기 나선형 전달 채널들의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 나선형 전달 채널들은 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
상기 커버 플레이트는 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 1 개구 및 상기 커버 플레이트를 통과하는 제 2 개구를 포함하며, 상기 제 1 개구는 상기 나선형 전달 채널들의 제 1 단부와 유체 소통하며, 상기 제 2 개구는 상기 나선형 전달 채널들의 제 2 단부와 유체 소통하는,
가스 분배 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 나선형 전달 채널들은, 가스가 상기 나선형 전달 채널들의 제 1 단부로부터 내측으로, 그리고 상기 나선형 전달 채널들의 제 2 단부로부터 및 복수의 개구들로부터 외측으로 유동하는 것을 허용하도록 구성되는,
가스 분배 장치. - 제 14 항에 있어서,
복수의 개구들 중 하나 이상의 개구는 제 1 직경을 가지는 제 1 부분 및 제 2 직경을 가지는 제 2 부분을 포함하고,
상기 제 1 직경은 상기 제 2 직경보다 큰,
가스 분배 장치. - 제 22 항에 있어서,
상기 제 1 부분은 상기 나선형 전달 채널들과 교차하며, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 표면과 교차하는,
가스 분배 장치. - 가스 분배 장치로서,
전면과 후면을 가지는 플레이트;
상기 플레이트의 상기 후면에 형성되고 상기 후면의 중앙 영역으로부터 상기 후면의 외측 둘레 영역으로 연장하는 제 1 리세스된(recessed) 채널;
상기 플레이트의 상기 후면에 형성되고 상기 후면의 상기 중앙 영역으로부터 상기 후면의 상기 외측 둘레 영역으로 연장하는 제 2 리세스된 채널;
상기 제 1 리세스된 채널을 따르는(along) 제 1 복수의 개구들(apertures)로서, 각각의 제 1 복수의 개구들은 상기 플레이트를 통해 상기 전면으로부터 상기 제 1 리세스된 채널까지 연장하는, 제 1 복수의 개구들; 및
상기 제 2 리세스된 채널을 따르는 제 2 복수의 개구들로서, 각각의 제 2 복수의 개구들은 상기 플레이트를 통해 상기 전면으로부터 상기 제 2 리세스된 채널까지 연장하는, 제 2 복수의 개구들;을 포함하고,
제 1 리세스된 채널과 제 2 리세스된 채널은 감겨지고(interwined),
제 1 리세스된 채널의 표면 및 제 2 리세스된 채널의 표면 각각은 둥근 형상을 갖는 하부와 상기 후면 사이에 배치되는 상부를 더 포함하는,
가스 분배 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 둥근 형상은 반 원형(half-round) 또는 반 타원형(half-elliptical)인,
가스 분배 장치. - 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 복수의 개구들은 상기 제 1 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 상기 전면까지 연장하는,
가스 분배 장치. - 제 26 항에 있어서,
상기 제 2 복수의 개구들은 상기 제 2 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 상기 전면까지 연장하는,
가스 분배 장치. - 제 24 항에 있어서,
각각의 제 1 복수의 개구들 및 제 2 복수의 개구들은 제 1 직경을 가지는 제 1 섹션, 제 2 섹션, 및 제 2 직경을 가지는 제 3 섹션을 포함하고, 상기 제 2 섹션은 제1 및 제 3 섹션들 사이에 있고 상기 제 1 직경으로부터 상기 제 2 직경으로 테이퍼링(tapering)된 형상을 가지는,
가스 분배 장치. - 가스 분배 조립체로서,
제 1 표면 - 상기 제 1 표면은:
상기 제 1 표면 내부로 연장하고, 개구들의 제 1 나선형 패턴을 정의하는 복수의 제 1 개구들; 및
상기 제 1 표면 내부로 연장하고, 개구들의 제 2 나선형 패턴을 정의하는 복수의 제 2 개구들;을 포함함 - ;
상기 개구들의 제 1 나선형 패턴과 유체 소통하는 제 1 나선형 전달 채널; 및
상기 개구들의 제 2 나선형 패턴과 유체 소통하는 제 2 나선형 전달 채널;을 포함하고,
제 1 나선형 전달 채널의 표면과 제 2 나선형 전달 채널의 표면 각각은 둥근 형상을 가지는 하부를 더 포함하는,
가스 분배 조립체. - 제 29 항에 있어서,
제 1 및 제 2 나선형 전달 채널들은 서로 유체적으로 고립된,
가스 분배 조립체. - 제 29 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 개구들은 제 1 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 전면까지 연장하는,
가스 분배 조립체. - 제 31 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 개구들은 제 2 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 전면까지 연장하는,
가스 분배 조립체. - 제 29 항에 있어서,
상기 둥근 형상은 반 원형 또는 반 타원형인,
가스 분배 조립체. - 제 33 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 개구들은 제 1 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 전면까지 연장하는,
가스 분배 조립체. - 제 34 항에 있어서,
상기 복수의 제 2 개구들은 제 2 리세스된 채널의 표면의 하부로부터 전면까지 연장하는,
가스 분배 조립체. - 제 29 항에 있어서,
상기 제 1 나선형 전달 채널은 제 1 나선형 내측 벽과 제 1 나선형 외측 벽을 포함하고, 상기 제 2 나선형 전달 채널은 제 2 나선형 내측 벽과 제 2 나선형 외측 벽을 포함하며, 상기 제 1 나선형 전달 채널의 제 1 나선형 외측 벽의 일부는 상기 제 2 나선형 전달 채널의 상기 제 2 나선형 외측 벽의 일부를 포함하는,
가스 분배 조립체.
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