KR102447087B1 - 액체 전구체 또는 고체 전구체를 가진, 디펙트 감소를 위한 내부적으로 가열된 다공성 필터 - Google Patents
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Abstract
기판 프로세싱 시스템에 공급된 가스를 가열하기 위한 가열된 필터 어셈블리는, 캐비티, 내부면 및 외부면을 규정하는 하우징을 포함한다. 필터 엘리먼트는 하우징의 내부면에 대해 이격된 관계로 하우징의 외부면을 가진 하우징의 캐비티 내부에 배열된다. 열 전달 엘리먼트는 필터 엘리먼트의 내부에 배열되고 외부면 및 내부 캐비티를 포함한다. 복수의 돌출부들은 필터 엘리먼트의 내부면과 직접적으로 물리적 접촉하는 열 전달 엘리먼트의 외부면 상에 배열된다. 복수의 부분들은 열 전달 엘리먼트의 외부면 상에 배열되고, 필터 엘리먼트의 내부면으로부터 이격되고, 그리고 복수의 돌출부들 사이에 위치된다.
Description
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 기판 프로세싱 시스템들로 전달된 전구체를 필터링하기 위한 필터들에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 설명은 일반적으로 본 개시의 맥락을 제공하기 위한 것이다. 본 발명자들의 성과로서 본 배경기술 섹션에 기술되는 정도의 성과 및 출원시 종래 기술로서 인정되지 않을 수도 있는 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 막의 증착 및/또는 에칭을 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 페데스탈, 정전 척, 플레이트, 등과 같은 기판 지지부를 갖는 프로세싱 챔버를 포함한다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판은 기판 지지부 상에 배열될 수도 있다. CVD (chemical vapor deposition) 또는 ALD (atomic layer deposition) 프로세스들 동안, 하나 이상의 전구체들을 포함하는 가스 혼합물은 기판 상에 막을 증착하기 위해 프로세싱 챔버 내로 도입될 수도 있다. 일부 기판 프로세싱 시스템들에서, 플라즈마는 화학적 반응들을 활성화하도록 사용될 수도 있다. 고품질 막을 획득하기 위해, 목표된 온도로, 고 균일성으로, 및 고 순도를 갖는 전구체 가스를 프로세싱 챔버로 전달하는 것이 중요하다. 가스 혼합물들은 가스들, 기화된 액체들, 및 승화된 고체들의 일부 조합에 의해 획득된다. 특히, 기화된 액체들은 거의 항상 불완전하게 기화되고 발생된 기체는 다양한 사이즈들의 액체 액적들 (droplets) 을 포함한다. 기화되지 않은 액적들은 웨이퍼 디펙트들을 유발한다.
가열된 필터들은 프로세싱 챔버로 전달하기 전에 전구체 가스를 가열 및 필터링하도록 사용될 수도 있다. 부가적으로, 가열된 필터는 또한 기공 크기로 인해 기화되지 않은 액체 액적들이 챔버 내로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 가열된 필터들은 통상적으로 필터 하우징 내측에 구성된 하나 이상의 필터 엘리먼트들을 사용한다. 외부 히터 자켓 (external heater jacket) 이 필터 엘리먼트를 가열하기 위해 필터 하우징 둘레에 구성될 수도 있다. 필터 엘리먼트를 가열할 때, 열은 대류 또는 전도를 통해 필터의 중심으로 필터 하우징을 통과하여 이동한다. 통상적으로 가열된 히터에 대한 평균 열 전도 경로는 1/16" 다공성 벽을 통해 대략 10"이고, 이는 또한 고체 유사체보다 훨씬 보다 낮은 열 전도도를 갖는다. 부가적으로, 보통 필터 엘리먼트로부터 온도 모니터링 및 제어 시스템으로의 직접적인 전도 경로는 없다.
이 가열된 필터 장치를 사용할 때, 히터와 온도 모니터링 및 제어 시스템 간의 직접적인 접촉 부재로 인해 큰 가열 시간 지연 (time lag) 가 있다. 시간 지연은 큰 온도 스윙들을 유발한다. 매우 많은 열은 전구체들의 열 분해를 유발할 수도 있는 반면 매우 적은 열은 전구체 응결을 유발할 수도 있다.
필터들은 필터 엘리먼트들의 기공들을 막는 (clogging) 분해 부산물들로 인해 막히기 쉽다. 필터들은 또한 모세관 작용에 의해 필터 엘리먼트를 통해 확산하는 액적들로 인해 그리고 필터 엘리먼트가 액적들을 기화시키기 위한 충분한 열을 제공하지 못할 때 막히기 쉽다. 다른 과제들은 불량하고 지연되는 열 제어로 인해 대기 중 수분들의 불완전한 퍼지를 포함하고, 이는 막힘을 증가시킨다. 현재, 필터는 전구체를 도입하기 전에 불활성 가스를 사용하여 48 시간 동안 퍼지될 필요가 있다.
부가적으로, 가스들이 팽창하고 냉각될 때 필요한 동작 온도를 유지하는 것은 어렵다. 가스들이 냉각될 때, 열은 필터로부터 제거되고 전구체 응결 가능성은 증가한다. 또한, 액적들이 필터 엘리먼트를 스트라이킹하고 (strike) 열을 제거할 때 냉각 스팟들 (cold spots) 을 보상하는 것은 어렵다.
기판 프로세싱 시스템에 공급된 가스를 가열하기 위한 가열된 필터 어셈블리는 캐비티, 내부면 및 외부면을 규정하는 하우징을 포함한다. 필터 엘리먼트는 가스를 필터링하도록 구성되고 내부면 및 외부면을 포함한다. 필터 엘리먼트는 하우징의 내부면에 대해 이격된 관계로 필터 엘리먼트의 외부면을 갖는 하우징의 캐비티 내측에 구성된다. 열 전달 엘리먼트는 필터 엘리먼트의 내측에 구성되고 외부면 및 내측 캐비티를 포함한다. 복수의 돌출부들이 필터 엘리먼트의 내부면과 직접적으로 물리적 접촉하며 열 전달 엘리먼트의 외부면 상에 구성된다. 복수의 부분들은 열 전달 엘리먼트의 외부면 상에 구성되고, 필터 엘리먼트의 내부면으로부터 이격되고, 그리고 복수의 돌출부들 사이에 위치된다.
다른 특징들에서, 히터는 열 전달 엘리먼트의 내측 캐비티 내에 구성된다. 필터 엘리먼트는 다공성 금속 필터를 포함한다. 열 전달 엘리먼트의 복수의 돌출부들은 축방향으로 길어진 (elongated) 돌출부들을 포함한다. 열 전달 엘리먼트의 복수의 부분들은 축방향으로 길어진 부채꼴 (scalloped) 부분들을 포함한다.
다른 특징들에서, 단부 캡은 하우징과 필터 엘리먼트의 제 1 인접 단부들에 인접하게 구성된다. 단부 캡은 하우징과 필터 엘리먼트 간의 이격된 관계를 유지하도록 구성된다. 하우징은 하우징의 내부면과 필터 엘리먼트의 외부면 사이의 원통형 공간 (cylindrical space) 과 유체로 연통하는 가스 유입부를 포함한다. 단부 캡은 필터 엘리먼트의 내부면과 유체로 연통하는 가스 유출부를 포함한다.
다른 특징들에서, 열 전달 엘리먼트는 원통형 바디 부분 및 원통형 바디 부분의 일단부로부터 연장하는 플랜지된 부분을 포함한다. 열 전달 엘리먼트 및 하우징은 열 전달 엘리먼트의 플랜지된 부분에 인접한다. 하우징 및 필터 엘리먼트는 열 전도성 재료로 이루어진다.
다른 특징들에서, 2차 열 전달 엘리먼트는 하우징의 외부면에 부착된 히터를 포함한다. 2차 열 전달 엘리먼트의 히터는 히터 카트리지를 포함한다.
다른 특징들에서, 하우징, 필터 엘리먼트 및 열 전달 엘리먼트는 전반적으로 원통형인 단면들을 갖는다. 열 전달 엘리먼트는 서모커플 (thermocouple) 을 수용하도록 구성된 보어 (bore) 를 포함한다.
다른 특징들에서, 가스는 가스 유입부로 들어가고, 필터 엘리먼트를 통과하고, 그리고 복수의 돌출부들 사이에서 복수의 부분들을 따라 가스 유출부로 지향된다.
다른 특징들에서, 열 전달 엘리먼트의 히터는 히터 카트리지를 포함한다. 원통형 공간은 필터 엘리먼트의 외부면과 하우징의 내부면 사이에 규정된다.
본 개시의 추가 적용가능 영역들은 상세한 기술, 청구항들 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시를 목적으로 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않았다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 가열된 필터를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 히터 필터의 예의 단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 도 2의 히터 필터의 또 다른 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 내부 열 전달 엘리먼트의 예의 단면도이다.
도 5는 본 개시에 따른 도 4의 내부 열 전달 엘리먼트의 측면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 도 4의 내부 열 전달 엘리먼트의 단부도이다.
도 7은 본 개시에 따른 도 3의 가열된 필터의 일 단부의 부분, 단면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 도 3의 가열된 필터의 또 다른 단부의 또 다른 부분, 단면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사하고/하거나 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
도 1은 가열된 필터를 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 예의 기능 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 히터 필터의 예의 단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 도 2의 히터 필터의 또 다른 단면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 내부 열 전달 엘리먼트의 예의 단면도이다.
도 5는 본 개시에 따른 도 4의 내부 열 전달 엘리먼트의 측면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 도 4의 내부 열 전달 엘리먼트의 단부도이다.
도 7은 본 개시에 따른 도 3의 가열된 필터의 일 단부의 부분, 단면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 도 3의 가열된 필터의 또 다른 단부의 또 다른 부분, 단면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사하고/하거나 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
관련 출원들의 교차 참조
본 출원은 2014년 10월 8일 출원된 미국 가 출원번호 제 62/061,342 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 본 명세서에 참조로서 인용된다.
본 개시에 따른 가열된 필터는 동작 동안 훨씬 보다 균일하고 안정한 온도로 유지될 수 있다. 그 결과, 히터는 기판 프로세싱 시스템에 공급된 전구체 가스의 보다 균일한 가열 및 개선된 디펙트 감소를 제공한다. 가열된 필터는 동작 조건들이 매우 작은 시간 지연으로 변함에 따라 필터 엘리먼트의 온도 제어 및 동적 모니터링을 제공한다. 가열된 필터는 필터 엘리먼트의 열 용량 (thermal mass) 을 히터와 온도 모니터링 및 제어 시스템 양자에 바로 연결하는 열 전달 엘리먼트를 포함한다. 그 결과, 히터로부터의 열은 필터 엘리먼트로의 직접적이고 매우 짧은 경로 (일부 예들에서, 0.5" 미만) 를 갖는다. 부가적으로, 최대 열 플럭스에 대한 상당한 기하학적 제한은 없다. 그 결과, 또한 부식하는 액적들을 기화시키고 막힘을 방지하기에 충분한 열을 제공하면서 필터 엘리먼트는 동작 온도로 유지하기 충분한 열을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 열 전달 엘리먼트 내에 구성된 히터는 필터 엘리먼트로의 짧고 직접적인 가열 경로를 갖는다. 대부분의 전통적인 히터들은 하우징의 외측 상에 구성된 히터 자켓을 필요로 하고 따라서 매우 긴 가열 경로 (> 10") 를 갖는다. 본 개시에 따른 가열된 필터는 온도 오버슈트 (overshoot) 를 방지하면서 필터 엘리먼트를 신속하게 가열할 수 있다. 가열된 필터는 또한 며칠에서 몇 시간들로 퍼지, 유지보수 및 대체 시간들을 단축한다. 부가적으로, 필터 엘리먼트는 차가운 가스들 또는 액체 액적들로의 대류와 무관하게 목표된 온도로 유지도리 수 있다. 가열된 필터는 또한 전구체 분해 및 응결을 감소 또는 방지하도록 실시간으로 필터 엘리먼트의 온도를 정밀하게 제어하는 능력을 갖는다.
이제 도 1을 참조하면, 기판 프로세싱 시스템 (10) 의 예가 도시된다. 도 1의 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 PECVD 또는 PEALD 시스템들에 관련되지만, 가열된 필터는 가열된 전구체 가스들을 필요로 하는 다른 프로세스들에서 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 프로세싱 챔버 (12) 를 포함한다. 샤워헤드와 같은 가스 분배 디바이스 (14) 또는 다른 디바이스를 사용하여 가스가 프로세싱 챔버 (12) 에 공급될 수도 있다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판 (18) 이 프로세싱 동안 기판 지지부 (16) 상에 배열될 수도 있다. 기판 지지부 (16) 는 페데스탈, 정전 척, 기계 척, 또는 다른 타입의 기판 지지부를 포함할 수도 있다.
가스 전달 시스템 (20) 은 하나 이상의 기체/액체 소스들 (22-1, 22-2, ..., 및 22-N) (집합적으로 기체/액체 소스들 (22)) 을 포함할 수도 있고, N은 1보다 큰 정수이다. 밸브들 (24-1, 24-2, ..., 및 24-N) (집합적으로 밸브들 (24)), 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers) (26-1, 26-2, ..., 및 26-N) (집합적으로 질량 유량 제어기들 (26)), 또는 다른 유량 제어 디바이스들이, 전구체, 반응 가스들, 불활성 가스들, 퍼지 가스들, 및 이들의 혼합물들을 매니폴드 (30) 로 제어가능하게 공급하기 위해 사용될 수도 있고, 매니폴드는 프로세싱 챔버 (12) 에 가스 혼합물을 공급한다. 가열된 필터 (31) 는 매니폴드와 프로세싱 챔버 (12) 사이에 구성될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 가열된 필터들 (31) 이 MFC (26) 와 매니폴드 (30) 사이에 구성될 수도 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 기체/액체 소스들 (22) 은 액체 전구체 또는 고체 전구체를 포함하는 가열된 앰플을 포함할 수도 있다. 캐리어 가스는 밸브에 의해 가열된 앰플에 공급된다. 또 다른 밸브는 캐리어 가스 및 승화되거나 기화된 전구체의 혼합물을 공급한다. 서모커플 (32) 이 제어기 (40) 에 연결될 수도 있고 이하에 추가로 기술된 히터를 사용하여 가열된 필터 (31) 의 온도를 제어하도록 사용된다.
제어기 (40) 는 (센서들 (41) 을 사용하여) 온도, 압력 등과 같은 프로세스 파라미터들을 모니터링하고 프로세스 타이밍을 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (40) 는 가스 전달 시스템 (20), 페데스탈 히터 (42), 및/또는 플라즈마 생성기 (46) 와 같은 프로세스 디바이스들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (40) 는 또한 밸브 (50) 및 펌프 (52) 를 사용하여 프로세싱 챔버 (12) 를 배기하도록 사용될 수도 있다.
플라즈마 생성기 (46) 는 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 생성기 (46) 는 유도성-타입 또는 용량성-타입 플라즈마 생성기일 수도 있다. 일부 예들에서, 플라즈마 생성기 (46) 는 RF 전력 공급부 (60) 및 매칭 및 분배 네트워크 (64) 를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 플라즈마를 생성하기 위해 마이크로파 전력이 사용될 수도 있다. 플라즈마 생성기 (46) 가 접지되거나 플로팅하는 페데스탈을 사용하여 가스 분배 디바이스 (14) 에 연결된 것으로 도시되지만, 플라즈마 생성기 (46) 는 기판 지지부 (16) 에 연결될 수 있고, 가스 분배 디바이스 (14) 는 접지되거나 플로팅할 수 있다. 플라즈마는 도 1에서 샤워헤드와 페데스탈 사이에서 생성되지만, 리모트 플라즈마가 사용될 수도 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 가열된 필터 (31) 는 부가적인 상세로 도시된다. 가열된 필터 (31) 는 유입부 (110) 및 유출부 (114) 를 포함한다. 가열된 필터 (31) 는 하나 이상의 유입부 피팅들 (inlet fittings)(124) 을 포함하는 유입부 어댑터 (120) 를 포함할 수도 있다. 가열된 필터 (31) 는 하우징 (130) 을 더 포함한다. 일부 예들에서, 하우징 (130) 은 원통형 형상을 갖는다. 단부 캡 (131) 은 하우징 (130) 의 일 단부에 구성되고 유출부 (114) 에 대응하는 보어 (133) 를 포함한다. 가열된 필터 (31) 는 일 단부에서 단부 캡 (131) 에 연결된 필터 엘리먼트 (134) 를 더 포함한다. 필터 엘리먼트 (134) 의 방사상 외부면은 하우징 (130) 의 내부면으로부터 이격되고 그 사이에 공간 (132) 을 규정한다. 전구체 가가스는 유입부 (110) 를 통해 공간 (132) 내로 전달된다.
열 전달 엘리먼트 (138) 는 필터 엘리먼트 (134) 의 방사상 내부면 내측에 규정된 캐비티 내로 삽입된다. 열 전달 엘리먼트 (138) 는 필터 엘리먼트 (134) 와 실질적으로 동일한 길이로 연장한다. 일부 예들에서, 열 전달 엘리먼트 (138) 는 "T"-자형일 수도 있다. 열 전달 엘리먼트 (138) 는 방사상 외측으로 연장하는 플랜지를 포함하는 단부 부분 및 원통형 바디를 가질 수도 있다. 열 전달 엘리먼트 (138) 의 방사상 외부면은 필터 엘리먼트 (134) 와 열 전달 엘리먼트 (138) 사이에 공간 (146) 을 규정하는 복수의 길어진 부채꼴 표면들 또는 부분들 (142) (도 3에 도시된 바와 같이) 을 포함할 수도 있다. 복수의 부채꼴 부분들 (142) 사이에서 축방향으로 연장하는 열 전달 엘리먼트 (138) (도 2에 도시된 바와 같이) 의 길어지고 상승된 부분들 (148) 은 이하에 추가로 기술될 바와 같이 열 전달을 제공하도록 필터 엘리먼트 (134) 의 방사상 내부면과 직접적으로 접촉한다.
제 1 보어 (160) 는, 열 전달 엘리먼트 (138) 를 가열하기 위해 카트리지 히터와 같은 히터 (162) 로 하여금 보어 내로 삽입되게 하도록, 열 전달 엘리먼트 (138) 의 방사상 중심에서 축방향으로 연장한다. 연결부 (164) 는 히터 (162) 를 제어하도록 제공될 수도 있다. 유사하게 제 2 보어 (165) 는, 열 전달 엘리먼트 (138) 의 온도를 결정하기 위해 서모커플 (32) 또는 온도 센서로 하여금 열 전달 엘리먼트 (138) 내로 삽입되게 하도록, 열 전달 엘리먼트 (138) 의 방사상 중심에서 축방향으로 연장한다.
외측 열 전달 엘리먼트 (166) 는 하우징 (130) 의 방사상 외부면에 연결될 수도 있다. 제 1 보어 (168) 는 하우징 (130) 을 가열하기 위해 (커넥터 (171) 를 갖는) 히터 (169) 를 수용하도록 외측 열 전달 엘리먼트 (166) 내에 제공될 수도 있다. 일부 예들에서, 히터 (169) 는 카트리지 히터이다. 열 전달 엘리먼트 (166) 의 온도를 결정하도록 서모커플 (미도시) 이 또한 제공될 수도 있다. 하나 이상의 유출부 피팅들 (174) 을 포함하는 유출부 어댑터 (170) 는 가열된 필터 (31) 를 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버로 연결하도록 사용될 수도 있다.
동작 동안, 전구체 가스는 유입부 (110) 를 통해 공간 (132) 내로 흐른다. 전구체 가스는 필터 엘리먼트 (134) 를 통해 복수의 부채꼴 부분들 (142) 로 흐른다. 전구체 가스는 부채꼴 부분들 (142) 을 따라 유출부 (114) 로 흐른다. 가열된 필터 (31) 의 온도는 히터 (162) 를 사용하여 열 전달 엘리먼트 (138) 를 가열함으로써 균일한 방식으로 제어된다. 열 전달 엘리먼트 (138) 는 상승된 부분들 (148) 을 통해 필터 엘리먼트 (134) 와 직접적으로 접촉한다. 보다 구체적으로, 상승된 부분들 (148) 은 필터 엘리먼트 (134) 의 균일한 가열을 제공하기 위해 필터 엘리먼트 (134) 의 실질적으로 전체 길이를 축방향으로 연장한다. 유사하게, 하우징 (130) 의 온도는 히터 (169) 에 의해 균일한 방식으로 제어될 수도 있다.
이제 도 4 내지 도 6을 참조하면, 열 전달 엘리먼트 (138) 이 보다 상세히 도시된다. 도 4 및 도 5에서, 열 전달 엘리먼트 (138) 은 필터 엘리먼트 (134) 및 단부 부분 (204) 과 실질적으로 동일한 길이로 연장하는 원통형 바디 부분 (200) 과 함께 "T"-자형 단면을 가질 수도 있다. 일부 예들에서, 단부 부분 (204) 은 필터 엘리먼트 (134) 의 일 단부 및 원통형 바디 부분 (200) 으로부터 방사상 외측으로 돌출하는 플랜지된 부분 (216) 을 수용하기 위한 내측 원통형 표면 (214) (원통형 바디 부분 (200) 에 인접한) 을 포함한다. 도 6에서, 상승된 부분들 (148) 은, 열 전달을 제공하기 위해 필터 엘리먼트 (134) 의 방사상 내부면과의 물리적 접촉을 제공하도록, 복수의 위치들 (예를 들어, 148-1, 148-2, ...) 에서 원통형 바디 부분 (200) 의 방사상 외부면으로 외측으로 연장하는 것이 도시되었다. 일부 예들에서, 필터 엘리먼트 (134) 의 방사상 내부면과 접촉하는 N 개의 부채꼴 부분들 (142) 및 N 개의 상승된 부분들 (148) 이 있다. 일부 예들에서, N은 6과 같지만, N은 3, 4, 5, 등보다 클 수도 있다.
이제 도 7 및 도 8을 참조하면, 열 전달 엘리먼트 (138) 에 관한 부가적인 상세들이 가열된 필터 (31) 의 반대되는 단부들에서 각각 도시된다. 도 7에서, 열 전달 엘리먼트 (138) 의 부채꼴 부분들 (142) 은 필터 엘리먼트 (134) 근방의 내측 원통형 표면 (214) 에 인접하여 종결된다. 내측 원통형 표면 (214) 은 필터 엘리먼트 (134) 의 일 단부의 위치를 지정하고 (locate) 유지한다. 일부 예들에서, 내측 원통형 표면 (214) 의 외측 직경은 필터 엘리먼트 (134) 의 내측 직경과 실질적으로 같다. 하우징 (130) 의 일 단부는 열 전달 엘리먼트 (138) 의 플랜지된 부분 (216) 에 용접되거나 (welded) 달리 부착될 수도 있다.
도 8에서, 단부 캡 (131) 은 필터 엘리먼트 (134) 의 반대되는 단부를 수용하기 위해 단부 캡의 내부면 상에 원형 슬롯 (240) 을 포함하는 것으로 도시된다. 원형 슬롯 (240) 은 필터 엘리먼트 (134) 의 반대되는 단부의 위치를 지정하고 유지한다. 단부 캡 (131) 은 하우징 (130) 의 반대되는 단부에 용접되거나 달리 부착될 수도 있다. 열 전달 엘리먼트 (138) 의 단부 부분 (242) 은 유출부 (114) 에 인접한 캐비티 (244) 를 제공하도록 단부 캡 (131) 으로부터 이격된다. 공간 (146) 내에서 흐르는 전구체 가스는 캐비티 (244) 로 유출부 (114) 를 통해 흐른다.
일부 예들에서, 필터 엘리먼트 (134) 는 다공성 금속 필터이다. 일부 예들에서, 하우징 (130), 단부 캡 (131) 및/또는 열 전달 엘리먼트 (138) 는 금속과 같은 열 전도 재료로 이루어진다. 일부 예들에서, 하우징 (130) 및 단부 캡 (131) 은 스테인리스 스틸로 이루어지고 열 전달 엘리먼트 (138) 는 알루미늄으로 이루어지지만, 다른 재료들이 사용될 수도 있다.
전술한 기술은 단순히 특성을 예시하는 것이고 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 애플리케이션, 또는 용도를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특별한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에 그렇게 제한되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 구 A, B, 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B, 및 적어도 하나의 C"를 의미하도록 해석되지 않아야 한다. 방법 내에서 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리를 변경하지 않고 다른 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
이하의 정의들을 포함하는 본 출원에서, 용어 '제어기'는 용어 '회로'로 대체될 수도 있다. 용어 '제어기'는 ASIC (Application Specific Integrated Circuit); 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 개별 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합된 아날로그/디지털 집적 회로; 조합형 논리 회로; FPGA (field programmable gate array); 코드를 실행하는 (공유된, 전용, 또는 그룹) 프로세서 회로; 프로세서 회로에 의해 실행된 코드를 저장하는 (공유된, 전용, 또는 그룹) 메모리 회로; 기술된 기능을 제공하는 다른 적합한 하드웨어 컴포넌트들; 또는 시스템-온-칩과 같은, 상기한 것들의 일부 또는 전부의 조합을 지칭하고, 이의 일부일 수도 있고, 또는 이를 포함할 수도 있다.
제어기는 하나 이상의 인터페이스 회로들을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 인터페이스 회로들은 LAN (local area network), 인터넷, WAN (wide area network), 또는 이들의 조합들에 접속된 유선 인터페이스 또는 무선 인터페이스를 포함할 수도 있다. 본 개시의 임의의 주어진 제어기의 기능은 인터페이스 회로들을 통해 접속된 복수의 제어기들 중에 분배될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 제어기들은 로드 밸런싱을 허용할 수도 있다. 추가의 예에서, 서버 (또한 원격 또는 클라우드로 공지됨) 제어기는 클라이언트 제어기를 대신하여, 일부 기능을 달성할 수도 있다.
상기에 사용된 바와 같이, 용어 코드는 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수도 있고, 프로그램들, 루틴들, 함수들, 클래스들, 데이터 구조체들, 및/또는 객체들을 지칭할 수도 있다. 용어 공유된 프로세서 회로는 복수의 제어기들로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서 회로를 포괄한다. 용어 그룹 프로세서 회로는 추가적인 프로세서 회로들과 조합하여, 하나 이상의 제어기들로부터의 일부 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서 회로를 포괄한다. 복수의 프로세서 회로들에 대한 참조들은 개별 다이 상의 복수의 프로세서 회로들, 단일 다이 상의 복수의 프로세서 회로들, 단일 프로세서 회로의 복수의 코어들, 단일 프로세서 회로의 복수의 쓰레드들, 또는 상기한 것들의 조합을 포괄한다. 용어 공유된 메모리 회로는 복수의 제어기들로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리 회로를 포괄한다. 용어 그룹 메모리 회로는 추가적인 메모리들과 조합하여, 하나 이상의 제어기들로부터의 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리 회로를 포괄한다.
용어 메모리 회로는 용어 컴퓨터 판독가능 매체의 서브세트이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 컴퓨터 판독가능 매체는 매체를 통해 (예를 들어, 반송파 상에서) 전파되는 일시적인 전기 신호 및 전자기 신호는 포괄하지 않는다; 따라서 용어 컴퓨터 판독가능 매체는 유형이고 비일시적인 것으로 간주될 수도 있다. 비일시적인, 유형의 컴퓨터 판독가능 매체의 비제한적인 예들은 (플래시 메모리 회로, EPROM (erasable programmable read-only memory) 회로, 또는 마스크 판독 전용 메모리 회로와 같은) 비휘발성 메모리 회로들, (SRAM (static random access memory) 회로 또는 DRAM (dynamic random access memory) 회로와 같은) 휘발성 메모리 회로들, (아날로그 자기 테이프 또는 디지털 자기 테이프 또는 하드 디스크 드라이브와 같은) 자기 저장 매체 및 (CD, DVD, 또는 Blu-ray Disc와 같은) 광학 저장 매체이다.
본 출원에 기술된 장치들 및 방법들은 컴퓨터 프로그램들로 구현된 하나 이상의 특정한 기능들을 실행하기 위해 범용 컴퓨터를 구성함으로써 생성된 특수 목적 컴퓨터에 의해 부분적으로 또는 완전히 구현될 수도 있다. 상기 기술된 기능 블록들 및 플로우차트 엘리먼트들은 소프트웨어 명세로서 작동하고, 숙련된 기술자 또는 프로그래머의 일상 업무에 의해 컴퓨터 프로그램들로 변환될 수 있다.
컴퓨터 프로그램들은 적어도 하나의 비일시적, 유형의 컴퓨터-판독가능 매체 상에 저장된 프로세서-실행가능 인스트럭션들을 포함한다. 컴퓨터 프로그램들은 또한 저장된 데이터를 포함하거나 필요로 할 수도 있다. 컴퓨터 프로그램들은 특수 목적 컴퓨터과 상호작용하는 BIOS (basic input/output system), 특수 목적 컴퓨터의 특정한 디바이스들과 상호작용하는 디바이스 드라이버들, 하나 이상의 운영체제들 (operating systems), 사용자 애플리케이션들, 백그라운드 서비스들, 백그라운드 애플리케이션들, 등을 포괄할 수도 있다.
컴퓨터 프로그램들은: (i) HTML (hypertext markup language) 또는 XML (extensible markup language) 와 같은 파싱될 기술 텍스트, (ii) 어셈블리 코드; (iii) 컴파일러에 의해 소스 코드로부터 생성된 객체 코드; (iv) 인터프리터에 의해 실행하기 위한 소스 코드; (v) JIT 컴파일러 (just-in-time compiler) 에 의한 컴파일 및 실행을 위한 소스 코드, 등을 포함할 수도 있다. 단지 예로서, 소스 코드는 C, C++, C#, Objective-C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, 또는 Python®으로 작성될 수도 있다.
청구항들에 언급된 어떠한 엘리먼트도, 엘리먼트가 "을 위한 수단"이라는 구 또는 방법 청구항의 경우에, "을 위한 동작" 또는 "을 위한 단계"라는 구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한, 35 U.S.C. §112(f)의 의미 내에서 기능식 (means-plus-function) 엘리먼트로서 의도되지 않는다.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 동작 설정사항들, 툴들 및 다른 전달 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스를 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고 인스트럭션들을 발행하고 동작을 제어하고 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들을 인에이블하는 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC (application specific integrated circuit) 으로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 가공 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제조 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
Claims (17)
- 기판 프로세싱 시스템에 공급된 가스를 가열하기 위한 가열된 필터 어셈블리으로서,
캐비티, 내부면 및 외부면을 규정하는 하우징;
상기 가스를 필터링하도록 구성되고 내부면 및 외부면을 포함하는 필터 엘리먼트로서, 상기 하우징의 상기 내부면에 대해 이격된 관계로 상기 필터 엘리먼트의 상기 외부면을 갖는 상기 하우징의 상기 캐비티 내측에 구성되는, 상기 필터 엘리먼트; 및
상기 필터 엘리먼트의 내측에 구성된 열 전달 엘리먼트로서,
외부면;
내측 캐비티;
상기 필터 엘리먼트의 상기 내부면과 직접적으로 물리적 접촉하며 상기 열 전달 엘리먼트의 상기 외부면 상에 구성된 복수의 돌출부들; 및
상기 열 전달 엘리먼트의 상기 외부면 상에 구성되고, 상기 필터 엘리먼트의 상기 내부면으로부터 이격되고, 그리고 상기 복수의 돌출부들 사이에 위치된 복수의 부분들을 포함하는, 상기 열 전달 엘리먼트를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 열 전달 엘리먼트의 상기 내측 캐비티 내에 구성된 히터를 더 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 엘리먼트는 다공성 금속 필터를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 열 전달 엘리먼트의 상기 복수의 돌출부들은 축방향으로 길어진 (elongated) 돌출부들을 포함하고, 그리고
상기 열 전달 엘리먼트의 상기 복수의 부분들은 축방향으로 길어진 부채꼴 (scalloped) 부분들을 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징과 상기 필터 엘리먼트의 제 1 인접 단부들에 인접하게 구성된 단부 캡을 더 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 5 항에 있어서,
상기 단부 캡은 상기 하우징과 상기 필터 엘리먼트 간의 상기 이격된 관계를 유지하도록 구성되는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 5 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 하우징의 상기 내부면과 상기 필터 엘리먼트의 상기 외부면 사이의 원통형 공간 (cylindrical space) 과 유체로 연통하는 가스 유입부를 포함하고, 그리고
상기 단부 캡은 상기 필터 엘리먼트의 상기 내부면과 유체로 연통하는 가스 유출부를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 5 항에 있어서,
상기 열 전달 엘리먼트는 원통형 바디 부분 및 상기 원통형 바디 부분의 일단부로부터 연장하는 플랜지된 부분을 포함하고, 그리고
상기 열 전달 엘리먼트 및 상기 하우징은 상기 열 전달 엘리먼트의 상기 플랜지된 부분에 인접한, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징 및 상기 필터 엘리먼트는 열 전도성 재료로 이루어진, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 상기 외부면에 부착된 히터를 포함하는 2차 열 전달 엘리먼트를 더 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 10 항에 있어서,
상기 2차 열 전달 엘리먼트의 상기 히터는 히터 카트리지를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징, 상기 필터 엘리먼트 및 상기 열 전달 엘리먼트는 전반적으로 원통형인 단면들을 갖는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 열 전달 엘리먼트는 서모커플 (thermocouple) 을 수용하도록 구성된 보어 (bore) 를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 7 항에 있어서,
상기 가스는 상기 가스 유입부를 통해 상기 원통형 공간으로 들어가고, 상기 원통형 공간으로부터 상기 필터 엘리먼트를 통과하고, 그리고 상기 복수의 돌출부들 사이에서 상기 복수의 부분들을 따라 상기 가스 유출부로 지향되는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 열 전달 엘리먼트의 상기 히터는 히터 카트리지를 포함하는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
원통형 공간은 상기 필터 엘리먼트의 상기 외부면과 상기 하우징의 상기 내부면 사이에 규정되는, 가열된 필터 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 돌출부들 및 상기 복수의 부분들은 상기 열 전달 엘리먼트의 바디를 따라 축방향으로 연장하는, 가열된 필터 어셈블리.
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