KR102470174B1 - 리모트 플라즈마 막 증착을 인에이블하도록 다운스트림 챔버로 라디칼 및 전구체 가스를 전달하기 위한 열적 제어부와 통합된 샤워헤드 - Google Patents

리모트 플라즈마 막 증착을 인에이블하도록 다운스트림 챔버로 라디칼 및 전구체 가스를 전달하기 위한 열적 제어부와 통합된 샤워헤드 Download PDF

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화탄 큐이
바드리 바라다라잔
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윌 슐로서
쩌 구이
타이드 탄
제프리 혼
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Abstract

기판 프로세싱 시스템은 기판 지지부를 포함하는 제 1 챔버를 포함한다. 샤워헤드가 제 1 챔버 위에 배치되고 이온들을 필터링하고 플라즈마 소스로부터 제 1 챔버로 라디칼들을 전달하도록 구성된다. 샤워헤드는 열 전달 유체를 수용하기 위한 유입구 및 샤워헤드의 온도를 제어하기 위해 유출구로 샤워헤드의 중앙 부분을 통해 열 전달 유체를 지향시키기 위한 복수의 플로우 채널들을 포함하는 열 전달 유체 플레넘, 보조 가스를 수용하기 위한 유입구 및 제 1 챔버 내로 보조 가스를 주입하기 위한 복수의 보조 가스 주입기들을 포함하는 보조 가스 플레넘, 및 샤워헤드를 통과하는 복수의 쓰루홀들을 포함한다. 쓰루홀들은 열 전달 유체 플레넘 또는 보조 가스 플레넘과 유체로 연통하지 않는다.

Description

리모트 플라즈마 막 증착을 인에이블하도록 다운스트림 챔버로 라디칼 및 전구체 가스를 전달하기 위한 열적 제어부와 통합된 샤워헤드
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2016 년 12월 14일 출원된 미국 실용신안 출원 제 15/378,854 호의 우선권을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 개시는 기판 프로세싱 시스템들, 보다 구체적으로 다운스트림 챔버로 라디칼들 및 전구체 가스를 전달하는 샤워헤드들을 포함하는 기판 프로세싱 시스템들에 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 막을 증착하도록 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템들은 통상적으로 프로세싱 챔버 및 기판 지지부를 포함한다. 막 증착 동안, 라디칼들 및 전구체 가스는 프로세싱 챔버로 공급될 수도 있다.
예를 들어, 프로세싱 챔버는 상부 챔버, 하부 챔버 및 기판 지지부를 포함할 수도 있다. 샤워헤드가 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 배치될 수도 있다. 기판은 하부 챔버 내 기판 지지부 상에 배치된다. 플라즈마 가스 혼합물이 상부 챔버로 공급되고 플라즈마가 상부 챔버 내에서 스트라이킹된다. 플라즈마에 의해 생성된 라디칼들 중 일부는 샤워헤드를 통해 하부 챔버로 흐른다. 샤워헤드는 이온들을 필터링하고 UV 광이 하부 챔버에 도달하는 것을 차폐한다. 전구체 가스 혼합물이 샤워헤드를 통해 하부 챔버로 공급되고 기판 상에 막을 증착하기 위해 라디칼들과 반응한다.
통상적으로, 샤워헤드는 열적 제어 시스템을 갖지 않는다. 그러나, 일부 프로세싱 시스템들에서, 액세스가능하고 진공 하에 있지 않은 샤워헤드의 외측 에지의 온도를 제어하기 위한 기본적인 열적 제어 시스템이 사용된다. 기본적인 열적 제어 시스템은 플라즈마로부터의 열로 인해 샤워헤드에 걸쳐 온도를 균일하게 제어하지 않는다. 즉, 샤워헤드의 중앙의 온도는 상승한다. 온도 변화들이 또한 플라즈마 온/오프, 압력, 플로우 레이트, 및/또는 페데스탈 온도와 같은 프로세스 변화들과 함께 발생한다. 샤워헤드의 온도의 변동들은 증착 프로세스의 균일도에 부정적으로 영향을 주고 성능을 손상시킨다.
기판 프로세싱 시스템은 기판 지지부를 포함하는 제 1 챔버를 포함한다. 샤워헤드가 제 1 챔버 위에 배치되고 이온들을 필터링하고 플라즈마 소스로부터 제 1 챔버로 라디칼들을 전달하도록 구성된다. 샤워헤드는 열 전달 유체를 수용하기 위한 유입구 및 샤워헤드의 온도를 제어하기 위해 유출구로 샤워헤드의 중앙 부분을 통해 열 전달 유체를 지향시키기 위한 복수의 플로우 채널들을 포함하는 열 전달 유체 플레넘, 보조 가스를 수용하기 위한 유입구 및 제 1 챔버 내로 보조 가스를 주입하기 위한 복수의 보조 가스 주입기들을 포함하는 보조 가스 플레넘, 및 샤워헤드를 통과하는 복수의 쓰루홀들을 포함한다. 쓰루홀들은 열 전달 유체 플레넘 또는 보조 가스 플레넘과 유체로 연통하지 않는다.
다른 특징들에서, 열 전달 유체 플레넘은 유입구와 유체로 연통하는 제 1 플레넘을 포함한다. 플로우 채널들의 제 1 단부들은 제 1 플레넘과 연통한다. 제 2 플레넘은 플로우 채널들의 대향하는 단부들과 유체로 연통한다.
다른 특징들에서, 열 전달 유체 플레넘은 유입구와 유체로 연통하는 제 1 플레넘, 플로우 채널들의 제 1 단부들과 유체로 연통하는 제 2 플레넘, 제 1 플레넘과 제 2 플레넘 사이의 유체 플로우를 제한하기 위해 그 사이에 배치된 제 1 복수의 제한부들, 플로우 채널들의 대향하는 단부들과 유체로 연통하는 제 3 플레넘, 유출구와 유체로 연통하는 제 4 플레넘; 및 제 3 플레넘과 제 4 플레넘 사이의 유체 플로우를 제한하기 위해 그 사이에 배치된 제 2 복수의 제한부들을 포함한다.
다른 특징들에서, 복수의 플로우 채널들은 샤워헤드의 일 측면으로부터 샤워헤드의 대향하는 측면으로 방사상 방향으로 흐른다. 복수의 플로우 채널들은 직선 경로를 규정한다. 복수의 플로우 채널들은 커브된 경로를 규정한다. 복수의 플로우 채널들은 사인 형상 경로를 규정한다.
다른 특징들에서, 보조 가스 플레넘은 제 1 플레넘, 제 2 플레넘, 및 제 1 플레넘과 제 2 플레넘 사이에 배치된 플로우 제한부를 포함한다.
다른 특징들에서, 플로우 제한부는 제 1 복수의 벽들, 및 제 1 복수의 벽들 사이에 규정된 복수의 슬롯들을 포함한다. 제 1 복수의 벽들은 아치 형상이다. 제 2 복수의 벽들은 제 2 플레넘의 쓰루홀들 둘레에 배치된다. 제 2 복수의 벽들은 실린더 형상이다.
다른 특징들에서, 보조 가스 주입기들은 제 2 플레넘과 유체로 연통한다. 복수의 제한부들이 제 2 플레넘과 보조 가스 주입기들 사이에 배치된다.
다른 특징들에서, 복수의 플로우 채널들은 유입구들 및 유출구들을 포함한다. 복수의 플로우 채널들의 유입구들은 샤워헤드의 일 측면 상에 배치되고, 복수의 플로우 채널들의 유출구들은 유입구들 사이의 일 측면 상에 배치되고, 그리고 복수의 플로우 채널들은 유입구들에 연결되고, 샤워헤드를 가로질러 이동하고 샤워헤드를 가로질러 유출구들로 돌아간다.
다른 특징들에서, 제 2 챔버가 제 1 챔버 위에 배치된다. 샤워헤드는 제 1 챔버와 제 2 챔버 사이에 배치된다. 코일이 제 2 챔버 둘레에 배치된다. RF 생성기는 제 2 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 코일에 연결된다.
다른 특징들에서, 플로우 채널들 중 적어도 하나는 플로우 제한부를 포함한다. 열 전달 유체는 액체를 포함한다. 열 전달 유체는 가스를 포함한다. 열 전달 유체는 제 1 챔버 내로 흐르지 않는다.
다른 특징들에서, 보조 가스 주입기들은 샤워헤드의 하단 표면으로부터 미리 결정된 거리 연장하고, 미리 결정된 거리는 0.1”내지 1.5”의 범위 내이다. 쓰루홀들은 0.05”내지 0.3”의 범위 내인 직경을 갖는다.
다른 특징들에서, 샤워헤드는 샤워헤드의 하단 표면으로부터 연장하고 복수의 쓰루홀들 및 복수의 보조 가스 주입기들의 방사상 외측에 위치되는 실린더형 벽을 포함한다. 샤워헤드는 샤워헤드의 상단 표면으로부터 상향으로 연장하고 복수의 쓰루홀들 및 복수의 보조 가스 주입기들의 방사상 외측에 위치되는 실린더형 벽을 포함한다.
다른 특징들에서, 제 1 O-링이 샤워헤드의 상단 표면과 상부 챔버 사이에 배치되고, 제 2 O-링이 샤워헤드의 하단 표면과 하단 챔버 사이에 배치된다.
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 본 개시에 따른 샤워헤드를 포함하는 기판 프로세싱 챔버의 예의 기능적 블록도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 샤워헤드의 예의 하단 사시도이다.
도 2b는 본 개시에 따른 O-링을 수용하기 위한 홈부를 예시하는 측단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 샤워헤드의 예의 상단 사시도이다.
도 4a는 본 개시에 따른 샤워헤드의 예의 하단 표면을 예시하는 평면도이다.
도 4b는 본 개시에 따른 보조 가스 주입기 둘레에 배치된 복수의 쓰루홀들의 예를 예시하는 평면도이다.
도 4c는 본 개시에 따른 보조 가스 주입기 둘레에 배치된 복수의 쓰루홀들의 또 다른 예를 예시하는 평면도이다.
도 5a는 본 개시에 따른 샤워헤드의 예의 측단면도이다.
도 5b는 복수의 인접한 층들에 의해 형성된 샤워헤드를 도시하는 예의 측단면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 샤워헤드의 또 다른 예의 확대된 측단면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 도 6의 샤워헤드의 측단면도이다.
도 8a는 본 개시에 따른 하향으로 돌출하는 벽을 포함하는 샤워헤드의 또 다른 예의 확대된 측단면도이다.
도 8b는 본 개시에 따른 상향으로 돌출하는 벽을 포함하는 샤워헤드의 또 다른 예의 확대된 측단면도이다.
도 9는 본 개시에 따른 샤워헤드의 중간 층의 상단 표면의 예의 평면도이다.
도 10은 본 개시에 따른 채널을 통한 유체의 플로우를 제한하기 위한 제한부를 갖는 채널의 예를 예시한다.
도 11은 본 개시에 따른 샤워헤드의 중간 층의 하단 표면의 예의 평면도이다.
도 12는 본 개시에 따른 샤워헤드의 일 에지를 따라 배치된 교번하는 열 전달 유체 유입구 및 유출구 쌍들을 포함하는 샤워헤드의 중간 층의 상단 표면의 또 다른 예의 평면도이다.
도 13은 본 개시에 따른 도 12의 샤워헤드의 중간 층의 하단 표면의 평면도이다.
도 14는 도 12 및 도 13의 샤워헤드의 측단면도이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하도록 재사용될 수도 있다.
본 개시는 균일한 라디칼들을 전달하고 리모트 플라즈마 소스로부터 이온들을 필터링하는 통합된, 플러시-마운트된 (flush-mount) 샤워헤드를 포함하는 기판 프로세싱 시스템에 관한 것이다. 샤워헤드는 균일하고 제어된 온도를 유지하기 위해 샤워헤드의 중앙 부분을 통해 채널들로 열 전달 유체를 공급함으로써 균일한 온도 제어를 제공한다. 샤워헤드는 또한 기판을 포함하는 챔버로 균일한 전구체 가스 플로우 전달을 공급한다. 일부 예들에서, 다른 타입들의 막이 증착될 수 있지만, 기판 프로세싱 시스템은 컨포멀한 (conformal) 카바이드 막들을 증착하도록 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 기판 프로세싱 시스템 (10) 은 상부 챔버 (20) 및 하부 챔버 (30) 를 포함한다. 특정한 타입의 기판 프로세싱 시스템이 도시되고 기술되지만, 다른 타입들이 사용될 수도 있다. 유도성 커플링된 플라즈마가 도시되지만, 용량성 커플링된 플라즈마, 리모트 플라즈마 소스들, 또는 다른 적합한 플라즈마 생성기들과 같은 다른 타입들의 플라즈마 생성이 사용될 수도 있다.
일부 예들에서, 상부 챔버 (20) 는 돔 형상 챔버를 포함할 수도 있지만, 다른 챔버 형상들이 사용될 수 있다. 기판 지지부 (34) 가 하부 챔버 (30) 내에 배치된다. 기판 (36) 이 기판 처리 동안 기판 지지부 (34) 상에 배치된다. 샤워헤드 (40) 가 상부 챔버 (20) 와 하부 챔버 (30) 사이에 배치된다. 유도성 코일들 (42) 은 상부 챔버 (20) 둘레에 배치될 수도 있다.
가스 전달 시스템 (50-1) 이 플라즈마 가스를 포함하는 프로세스 가스 혼합물을 상부 챔버 (20) 로 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 가스 전달 시스템 (50-1) 은 하나 이상의 가스 소스들 (52-1, 52-2, ..., 및 52-N), 밸브들 (54-1, ..., 및 54-N), MFC (mass flow controllers) (56-1, ..., 및 56-N), 및 매니폴드 (58) 를 포함하지만, 다른 타입들의 가스 전달 시스템들이 사용될 수 있다 (여기서 N은 정수이다). 가스 전달 시스템 (50-2) 이 전구체 가스를 포함하는 프로세스 가스 혼합물을 샤워헤드 (40) 로 전달한다.
RF 플라즈마 생성기 (66) 가 RF 소스 (70) 및 매칭 네트워크 (72) 를 포함한다. RF 플라즈마 생성기 (66) 는 상부 챔버 (20) 내에서 플라즈마 (62) 를 생성하기 위해 (플라즈마 가스가 공급되는 동안) 유도성 코일 (42) 로 RF 전력을 선택적으로 공급한다.
열적 제어 시스템 (86) 은 샤워헤드 (40) 의 온도를 제어하기 위해 샤워헤드 (40) 로 가스 또는 액체 냉각제와 같은 열 전달 유체를 공급하도록 사용될 수도 있다. 밸브 (88) 및 펌프 (90) 가 반응물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다.
제어기 (94) 가 상부 챔버 (20) 및 샤워헤드 (40) 로 필요에 따라 프로세스 가스들을 선택적으로 공급하기 위해 가스 전달 시스템들 (50-1 및 50-2) 과 통신한다. 제어기 (94) 는 상부 챔버 (20) 에서 플라즈마를 생성하고 소화하기 위해 RF 플라즈마 생성기 (66) 와 통신한다.
제어기 (94) 는 샤워헤드 (40) 의 온도를 제어하기 위해 사용되는 열 전달 유체의 플로우 레이트 및 온도를 제어하기 위해 열적 제어 시스템 (86) 과 통신한다. 일부 예들에서, 열 전달 유체는 물, 에틸렌 글리콜과 혼합된 물, 퍼플루오로폴리에테르 플루오르화된 유체 (perfluoropolyether fluorinated fluid) 또는 다른 유체 및/또는 하나 이상의 가스들을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 열적 제어 시스템 (86) 은 폐루프 제어부를 사용하여 열 전달 유체의 플로우 레이트 또는 온도를 제어한다. 다른 예들에서, 열적 제어 시스템 (86) 은 PID (proportional integral derivative) 제어부를 사용하여 플로우 레이트 및 온도를 제어한다. 열 전달 유체는 건물 물 순환 시스템으로부터 개루프 시스템에 제공될 수도 있다. 일부 예들에서, 열 전달 유체는 진공 챔버로부터 기밀 시일링된다.
일부 예들에서, 제어기 (94) 는 샤워헤드 (40) 의 하나 이상의 온도들을 센싱하기 위해 샤워헤드 (40) 내에 배치된 하나 이상의 온도 센서들 (미도시) 에 연결될 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기 (94) 는 프로세싱 챔버 내 하나 이상의 압력들을 센싱하기 위해 샤워헤드 (40) 내에 배치된 하나 이상의 압력 센서들 (미도시) 에 연결될 수도 있다. 제어기 (94) 는 상부 챔버 및 하부 챔버 (20, 30) 내 압력을 제어하고 챔버들로부터 반응물질들을 선택적으로 배기하기 위해 밸브 (88) 및 펌프 (90) 와 통신한다.
이제 도 2a 내지 도 3을 참조하면, 샤워헤드 (40) 의 상단 표면 (102), 하단 표면 (104) 및 측표면 (108) 이 도시된다. 도 2a에서, 샤워헤드 (40) 는 샤워헤드의 축방향으로 중앙 부분 또는 중심에서 샤워헤드 (40) 의 상단 표면 (102) 으로부터 샤워헤드 (40) 의 하단 표면 (104) 으로 통과하는 복수의 이격된 쓰루홀들 (110) 을 포함한다. 일부 예들에서, 도 2b에 도시된 바와 같이 O-링 (111) 이 샤워헤드 (40) 의 하단 표면 (104) 과 하부 챔버 (30) 사이에 위치될 수도 있다. O-링 (111) 을 포지셔닝하기 위해 홈부 (113) 가 샤워헤드 (40) 및 하부 챔버 (30) 중 하나 또는 모두에 위치될 수도 있다.
복수의 보조 가스 주입기들 (112) 이 샤워헤드 (40) 로부터 전구체 가스와 같은 보조 가스를 공급한다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 샤워헤드 (40) 의 중앙 부분에서 샤워헤드 (40) 의 하단 표면 (104) 으로부터 하향으로 연장한다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 일 보조 가스 주입기로부터 또 다른 보조 가스 주입기로 역-확산을 방지하고 균일한 가스 플로우를 형성하도록 하단 표면 (104) 상에 제한부 (미도시) 를 포함한다. 제한부는 초크된 (choked) 플로우 조건들을 유발할 수도 있다.
도 3에서, 샤워헤드 (40) 는 유입구 및 유출구로서 작용하도록 열적 유체 포트들 (120, 122) 의 쌍들을 포함한다. 샤워헤드 (40) 는 보다 많은 쌍들의 포드들을 갖는 2 이상의 열적 유체 플레넘을 포함할 수도 있다. 누설 수집 트레이 (128) 는 열적 유체 포트들 (120, 122) 중 하나 또는 모두의 둘레에 배치될 수도 있다. 누설 수집 트레이 (128) 는 상부 챔버 및 하부 챔버의 외측에 배치될 수도 있다. 누설 수집 트레이 (128) 는 누설 검출을 허용한다. 일부 예들에서, O-링 (115) 은 샤워헤드 (40) 의 상단 표면 (102) 과 상부 챔버 (20) 사이에 위치될 수도 있다. 홈부는 도 2b에 도시된 바와 유사한 방식으로 O-링 (111) 을 포지셔닝하기 위해 샤워헤드 (40) 및 상부 챔버 (20) 중 하나 또는 모두 상에 위치될 수도 있다.
이제 도 4a를 참조하면, 샤워헤드 (40) 의 쓰루홀들 (110) 및 보조 가스 주입기들 (112) 은 다양한 패턴들로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 샤워헤드 (40) 쓰루홀들 (110) 및 보조 가스 주입기들 (112) 은 오프셋된 삼각형 패턴 T을 가질 수도 있다. 대안적인 패턴들은 직사각형 패턴, 방사상 패턴, 육각형 패턴 또는 나선형 패턴을 포함하지만, 다른 패턴들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 의 간격은 0.25”내지 2”의 범위 내이다. 일부 예들에서, 쓰루홀들 (110) 은 보조 가스 주입기들과 동일한 간격을 가질 수도 있지만, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 상이한 간격이 사용될 수도 있다.
일부 예들에서, 쓰루홀들 (110) 은 도 4b 및 도 4c의 예들에 도시된 바와 같이 보조 가스 주입기 (112) 각각의 둘레에 클러스터링되는 복수의 보다 작은 쓰루홀들을 포함할 수도 있다. 보조 가스 주입기들 (112) 둘레의 쓰루홀들 (110) 의 배열은 도 4b에 도시된 바와 같이 균일할 수 있고 또는 도 4c에 도시된 바와 같이 불균일할 수 있다. 일부 예들에서, 쓰루홀 (110-R) 이 샤워헤드 (40) 의 중심에 가까운 보조 가스 주입기의 측면 상에 샤워헤드 (40) 의 방사상 라인 상에 위치된다.
이제 도 5a 내지 도 8b를 참조하면, 샤워헤드 (40) 의 측단면도들이 도시된다. 도 5a에서, 쓰루홀들 (110) 은 샤워헤드 (40) 의 상단 표면 (102) 으로부터 하단 표면 (104) 으로 통과한다. 하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 이 샤워헤드 (40) 의 상부 표면 (102) 으로부터 오프셋되지만 평행하고 쓰루홀들 (110) 에 수직인 하나 이상의 평면들에 위치된다. 하나 이상의 보조 가스 플레넘들 (150) 은 샤워헤드 (40) 의 하부 표면 (104) 으로부터 오프셋되지만 평행하고 쓰루홀들 (110) 에 수직인 하나 이상의 평면들 및 열 전달 유체 플레넘들 (140) 을 포함하는 하나 이상의 평면들에 위치된다. 도시된 구성은 보조 가스 전달부 위의 열 전달 유체 플레넘이다. 플레넘들은 보조 가스 플레넘이 열 전달 유체 플레넘 위에 있도록 역전될 수도 있다.
하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 이 열적 유체 포트들 (120, 122) 에 연결된다. 하나 이상의 보조 가스 플레넘들 (150) 은 보조 가스 유입구 (도 2a) 로부터 가스를 수용하고 보조 가스 주입기들 (112) 의 플로우 채널들 (152) 로 보조 가스 플로우를 공급한다.
일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 샤워헤드 (40) 상의 막의 증착을 감소시키기 위해 샤워헤드 (40) 의 하단 표면으로부터 미리 결정된 거리 연장된다. 일부 예들에서, 미리 결정된 거리는 0.1”내지 1.5”의 범위 내이지만, 다른 거리들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 일 보조 가스 주입기로부터 다른 보조 가스 주입기로 역 확산을 방지하고 플로우 균일도를 보장하기 위한 제한부를 포함한다. 일부 예들에서, 쓰루홀들 (110) 은 0.05”내지 0.3”의 범위 내인 직경을 갖는다.
도 5b에서, 샤워헤드 (40) 는 서로 연결된 상단 층 (163), 중간 층 (165) 및 하단 층 (167) 을 포함하는 복수의 층들로 이루어질 수 있다. 보다 많은 층들이 부가적인 플레넘들을 생성하도록 추가될 수도 있다. 일부 예들에서, 샤워헤드 (40) 는 합리적인 가격으로 복잡하고 독특한 기하구조들을 인에이블하기 위해 진공 브레이징 (brazing), TIG (tungsten inert gas) 용접 (welding), 또는 전자 빔 용접을 사용하여 제작될 수 있다. 진공 브레이즈 결합 (joining) 은 샤워헤드로 하여금 플레이트 각각 사이에 브레이즈 층을 갖는 플레이트들 내로 컷팅된 홈부들을 갖는 편평한 플레이트들로 머시닝되게 한다. 용접 기법들은 시일링을 필요로 하는 모든 영역들에 액세스하기 위한 용접을 위해 보다 복잡한 서브-컴포넌트들을 필요로 한다. 포스트들 및 대응하는 홀들은 용접을 위해 액세스가능한 부분의 표면으로 시일링 영역을 상승시키도록 머시닝될 수도 있다.
일부 예들에서, 중간 층 (165) 의 상단 표면은 하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 을 규정하고, 중간 층 (165) 의 하단 표면은 하나 이상의 보조 가스 플레넘들 (150) 을 규정한다. 그러나, 상단 층 (163) 의 하단 표면은 하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 을 부분적으로 또는 완전히 규정하도록 사용될 수 있고 하단 층 (167) 의 상단 표면은 하나 이상의 보조 가스 플레넘들을 완전히 또는 부분적으로 규정하도록 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 플레넘들 및 그 위 및 그 아래의 재료의 두께는 0.05”내지 0.25”이지만, 다른 두께들이 사용될 수 있다. 플레넘들 사이 및 플레넘들 위/아래의 재료의 두께는 제작을 위해 필요한 재료 두께 및 유체 압력을 지지하기 위해 필요한 강도로 결정된다. 열적 유체 플레넘 (140) 의 두께는 유체의 압력 강하를 감소시키도록 사이징될 수도 있다. 보조 가스 플레넘 (150) 은 주입기 (112) 각각으로 가스의 균일한 분배를 허용하게 충분히 크게 선택될 수도 있다. 층 각각의 두께는 쓰루홀들 (110) 의 라디칼들의 손실을 감소시키기 위해 전체 두께를 감소시키도록 최소화되어야 한다.
일부 예들에서, 상단 층 (163) 및 하단 층 (167) 의 두께는 0.075”내지 0.125”의 범위 내이지만, 다른 두께들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 상단 층 (163) 및 하단 층 (167) 의 두께는 0.1”이지만, 다른 두께들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 중간 층 (165) 의 두께는 0.4”내지 0.6”의 범위 내이지만, 다른 두께들이 사용될 수 있다다른 두께들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 중간 층 (165) 의 두께는 0.5”이지만, 다른 두께들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 샤워헤드의 두께는 1” 이하이다. 일부 예들에서, 샤워헤드의 두께는 0.7” 이하이다.
도 6 및 도 7에서, 누설 수집 트레이 (128) 가 도시된다. 누설 수집 트레이 (128) 는 열적 유체 포트들 (120, 122) 중 적어도 하나 둘레에 배치되는 리세스를 포함한다. 일부 예들에서, 리세스는 실린더 형상이지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다.
도 8a에서, 일부 예들은 샤워헤드 (40) 의 방사상 외측 에지 (208) 로부터 기판 (36) (및 쓰루홀들 (110) 및 보조 가스 주입기들 (112) 의 방사상 외측) 을 향해 하향으로 연장하는 (거의 또는 방사상 내측으로 이격된) 실린더형 벽 (210) 을 포함한다. 실린더형 벽 (210) 은 샤워헤드 (40) 와 통합되거나 부착될 수도 있다. 실린더형 벽 (210) 은 기판에서 본 샤워헤드 (40) 와 챔버 벽 사이의 열적 균일도를 개선한다. 실린더형 벽 (210) 은 벽과 기판 지지부 (34) 사이에 플로우 제한부를 생성함으로써 배기 포트 펌핑 불균일도를 제어하기 위해 사용될 수도 있다. 일부 예들에서, 실린더형 벽 (210) 은 기판 지지부 (34) 의 상단 표면을 포함하는 평면 아래로 연장한다.
도 8b에서, 일부 예들은 샤워헤드 (40) 의 방사상 외측 에지 (208) (및 쓰루홀들 (110) 및 보조 가스 주입기들 (112) 의 방사상 외측) 로부터 상향으로 연장하는 (거의 또는 방사상 내측으로 이격된) 실린더형 벽 (211) 을 포함한다. 실린더형 벽 (211) 은 샤워헤드 (40) 의 상단 표면과 통합되거나 부착될 수도 있다. 실린더형 벽 (211) 은 라디칼 소스를 장착하기 (mounting) 위한 장착 표면을 제공한다.
이제 도 9 및 10을 참조하면, 하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 의 예시적인 배열이 도시된다. 도 9에서, 중간 층 (165) 의 상단 표면이 도시된다. 하나 이상의 열 전달 유체 플레넘들 (140) 은 제 1 플레넘 (156-1) 을 포함한다. 일부 예들에서, 제 1 플레넘 (156-1) 은 아치 형상을 갖지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 복수의 제한부들 (158-1) 는 제 1 플레넘 (156-1) 의 일 측면 상에서 서로 인접하게 배치된다. 복수의 제한부들 (158-1) 각각 사이의 간격은 제 1 플레넘 (156-1) 으로부터 제 2 플레넘 (156-2) 내로 플로우를 제한하고 분배하도록 선택된다. 일부 예들에서, 복수의 제한부들 (158-1) 각각은 라운드 형상, 타원 형상 또는 긴 타원 (oblong) 형상을 갖는 포스트를 포함하지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 복수의 제한부들 (158-1) 은 플로우 채널들 (160) 사이에 보다 균일한 유체 플로우를 형성하고 제트 효과들 (jetting effects) 을 제거하도록 사용될 수도 있다. 대안적으로, 하나 이상의 플로우 채널들 (160) 이 도 10에 도시된 바와 같이 플로우를 제어하기 위한 제한부 (164) 를 포함할 수 있다. 플로우 채널들 (160) 이 제한부 (164) 를 포함한다면, 복수의 제한부들 (158-1) 은 생략될 수 있고 제 1 플레넘 및 제 2 플레넘 (156-1 및 156-2) 은 단일 플레넘일 수 있다.
제 2 플레넘 (156-2) 은 플로우 채널들 (160) 의 제 1 단부들 내로 개방된다. 일부 예들에서, 플로우 채널들 (160) 은 표면적을 증가시키기 위해 삼각형, 구형파 (square-wave), 커브형 또는 일반적으로 사인 형상을 갖는다. 플로우 채널들 (160) 의 제 2 단부들은 샤워헤드 (40) 의 대향하는 측면 상에 배치된 제 3 플레넘 (156-3) 에 연결된다. 복수의 제한부들 (158-2) 이 제 3 플레넘 (156-3) 의 일 측면 상에 배치된다. 복수의 제한부들 (158-2) 각각은 제 4 플레넘 (156-4) 내로 플로우를 제한하도록 배치된다. 제 4 플레넘 (156-4) 은 유출구에 연결된다. 플로우 채널들 (160) 이 제한부 (164) 를 포함하면, 복수의 제한부들 (158-2) 은 생략될 수 있고 제 3 플레넘 및 제 4 플레넘 (156-3 및 156-4) 은 단일 플레넘일 수 있다.
일부 예들에서, 열적 유체 플로우 채널들 (160) 은 10 ％ 플로우 레이트 이하의 채널 대 채널 불균일도를 갖는다. 일부 예들에서, 열적 유체 플로우 레이트는 분 당 10 갤런이고 +- 1 ℃로 전체 샤워헤드 표면을 제어한다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 1 ％ 질량 플로우 레이트 이하의 플로우 불균일도를 갖는다. 일부 예들에서, 보조 가스 주입기들 (112) 은 0.1 ％ 질량 플로우 레이트 이하의 불균일도를 갖는다.
도 11에서, 중간 층 (165) 의 하단 표면이 도시된다. 하나 이상의 보조 가스 플레넘들 (150) 은 제 1 플레넘 (176-1) 및 제 2 플레넘 (176-2) 와 유체로 연통하는 가스 유입구 (172) 및 플로우 통로 (174) 를 포함한다. 제 1 복수의 벽들 (180) 이 제 1 플레넘 (176-1) 과 제 2 플레넘 (176-2) 사이에 배치된다. 제 1 플레넘 (176-1) 과 제 2 플레넘 (176-2) 사이의 플로우를 제한하기 위해 복수의 슬롯들 (184) 이 복수의 벽들 (180) 의 단부들 사이에 배치된다. 일부 예들에서, 제 1 플레넘 (176-1) 은 링 형상이고, 제 2 플레넘 (176-2) 은 원형이고, 제 1 복수의 벽들 (180) 은 아치 형상이지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다.
제 2 복수의 벽들 (190) 이 쓰루홀들 (110) 둘레에 배치된다. 일부 예들에서, 제 2 복수의 벽들 (190) 은 실린더 형상을 갖지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 제 2 복수의 벽들 (190) 의 상단 에지는 제 2 플레넘 (176-2) 과 쓰루홀들 (110) 사이에 진공 시일을 생성하도록 본딩 영역을 제공한다. 일부 예들에서, 복수의 제한부들 (186) 은 제 2 플레넘 (176-2) 으로부터 하부 챔버 (30) 로 보조 가스의 플로우를 제어하도록 보조 가스 주입기들 (112) 의 유입구들에 제공된다.
일부 예들에서, 슬롯들 (184) 은 슬롯들 (184) 에서 압력 강하 ΔP슬롯들이 압력 강하 ΔP제 1 플레넘보다 상당히 작도록 제한부들 (186) 에 상대적으로 사이징된다. 일부 예들에서, ΔP슬롯들은 ΔP제 1 플레넘보다 20 배 크다. 일부 예들에서, ΔP슬롯들은 ΔP제 1 플레넘보다 5 배 크다.
이제 도 12 내지 도 14를 참조하면, 또 다른 샤워헤드 (40) 의 중간 부분 (300) 은 일 측면을 따라 배치된 열 전달 유체 유입구들 및 유출구들을 포함하는 것으로 도시된다. 즉, 플로우 채널들은 샤워헤드를 가로질러 유입구들로부터 이동하고 샤워헤드를 가로질러 유출구들로 다시 돌아간다.
도 12에서, 중간 부분 (300) 의 상단 측면이 도시된다. 유체 유입구 (310) 가 유체 유입구 플레넘 (320) 에 연결된다. 일부 예들에서, 유체 유입구 플레넘 (320) 은 아치 형상이다. 복수의 플로우 채널들 (330) 로의 유입구들 (324) 은 유체 유입구 플레넘 (320) 에 연결된다. 복수의 플로우 채널들 (330) 은 샤워헤드 (40) 를 가로질러 횡단하고, 유입구들 (324) 의 인접한 유입구들 사이에 위치되는 유출구들 (334) 로 돌아간다. 플로우 채널들 (330) 이 직선 (straight) 세그먼트들로 도시되지만, 상기 도시된 것과 같은 비-직선 플로우 채널들이 표면적 및 열 전달을 증가시키도록 사용될 수 있다 (또는 직선 및 커브형의 조합이 사용될 수 있다).
유출구들 (334) 은 도 13의 중간 부분 (300) 의 하단 측 상에 위치된 유출구 플레넘 (350) 으로 중간 부분 (300) 의 비아들 (338) 을 통해 가스를 전달한다. 유출구 플레넘 (350) 은 유체 유출구 (358) 에 연결된다. 인식될 수 있는 바와 같이, 중간 부분 (300) 의 하단 표면은 또한 도 11에 상기 도시된 것과 유사한 보조 가스 플레넘을 포함할 수도 있다. 비아들 (338) 의 사이즈는 포스트들 (158) 을 사용하는 것과 동일한 균일도를 달성하기 위해 채널로부터 채널로 불균일한 플로우 레이트를 보상하도록 가변할 수도 있다.
본 명세서에 기술된 통합된 샤워헤드들은 충분하고 균일한 라디칼들을 전달하고, 리모트 플라즈마 소스로부터 이온들을 필터링하고, 균일한 온도 제어를 제어하고, 그리고 균일한 전구체를 공급한다. 일부 예들에서, 상기 기술된 열 전달 유체 채널들을 포함하는 샤워헤드들에 의해 제공된 열적 제어는 5 °C 미만으로 기판에 걸쳐 열적 불균일도를 제어한다. 열 전달 유체 채널들은 또한 상부 챔버 (20) 의 볼륨 내에 담긴 플라즈마로부터 생성된 열을 제어할 수 있다. 샤워헤드는 하부 챔버로 균일한 전구체 전달을 제공하는 내부 보조 가스 플레넘을 더 포함한다. 일부 예들에서, 보조 가스 플레넘으로부터 가스 유출구들은 샤워헤드 상의 증착을 최소화하고 세정들 사이의 시간을 연장하기 위해 샤워헤드의 하단 표면으로부터 미리 결정된 거리만큼 오프셋된다.
전술한 기술은 본질적으로 단순히 예시적이고 어떠한 방법으로도 개시, 이들의 애플리케이션 또는 용도들을 제한하도록 의도되지 않는다. 개시의 광범위한 교시가 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시는 특정한 예들을 포함하지만, 다른 수정 사항들이 도면들, 명세서, 및 이하의 청구항들을 연구함으로써 명백해질 것이기 때문에, 본 개시의 진정한 범위는 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법 내의 하나 이상의 단계들이 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기에 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시예에 대하여 기술된 임의의 하나 이상의 이들 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시예들의 또 다른 실시예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 및 기능적 관계들은, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)", 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트가 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에서 논의된 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.
일부 구현예들에서, 제어기는 상술한 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부일 수 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (기판 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 기판 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열적 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 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 기판 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 인에이블하고, 엔드 포인트 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 기판 상에서 또는 반도체 기판에 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 기판의 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 기판 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 인에이블하는 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 수도 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 기판들의 제조 및/또는 제작 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 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 기판들의 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 (25)

  1. 기판 지지부를 포함하는 제 1 챔버;
    상기 제 1 챔버 위에 배치되고 이온들을 필터링하고 플라즈마 소스로부터 상기 제 1 챔버로 라디칼들을 전달하도록 구성되는 샤워헤드를 포함하고,
    상기 샤워헤드는,
    열 전달 유체 플레넘으로서,
    상단 층,
    하단 층,
    상기 상단 층과 직접 콘택트하는 제 1 표면 및 상기 하단 층과 직접 콘택트하는 제 2 표면을 갖는 중간 층,
    상기 중간 층의 상기 제 1 표면에 형성되고 제 1 유입구로부터 열 전달 유체를 수용하도록 구성된 제 1 플레넘,
    상기 중간 층의 상기 제 1 표면에 형성되고 열 전달 유체를 유출구로 출력하도록 구성된 제 2 플레넘, 및
    상기 중간 층의 상기 제 1 표면에 형성되고 상기 제 1 플레넘과 상기 제 2 플레넘 사이에서 유체로 연통하는 복수의 플로우 채널들로서, 상기 복수의 플로우 채널들은 상기 샤워헤드의 온도를 제어하기 위해 상기 샤워헤드의 중앙 부분을 통해 상기 열 전달 유체를 지향시키도록 구성되는, 상기 복수의 플로우 채널들을 포함하는, 상기 열 전달 유체 플레넘;
    보조 가스를 수용하기 위한 제 2 유입구 및 상기 제 1 챔버 내로 상기 보조 가스를 주입하기 위한 복수의 보조 가스 주입기들을 포함하는 보조 가스 플레넘; 및
    상기 상단 층, 상기 중간 층, 및 상기 하단 층을 통과하는 복수의 쓰루홀들을 포함하고,
    상기 쓰루홀들은 상기 열 전달 유체 플레넘 또는 상기 보조 가스 플레넘과 유체로 연통하지 않고,
    상기 샤워헤드는 내측 표면 및 외측 표면을 가지는 실린더형 벽을 포함하고,
    상기 실린더형 벽은 샤워헤드 하단 표면으로부터 연장하고,
    상기 실린더형 벽의 상기 내측 표면은 상기 복수의 쓰루홀들 및 상기 복수의 보조 가스 주입기들의 외측에 방사상으로 위치되고,
    상기 외측 표면은 상기 샤워헤드의 외측 표면으로부터 내측에 방사상으로 위치되는, 기판 프로세싱 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 유체 플레넘은,
    상기 제 1 유입구와 유체로 연통하는 상기 제 1 플레넘;
    상기 플로우 채널들의 제 1 단부들과 유체로 연통하는 제 3 플레넘;
    상기 제 1 플레넘과 상기 제 3 플레넘 사이의 유체 플로우를 제한하기 위해 그 사이에 배치된 제 1 복수의 제한부들;
    상기 플로우 채널들의 상기 제 1 단부들과 대향하는 상기 플로우 채널들의 제 2 단부들과 유체로 연통하는 제 4 플레넘;
    상기 유출구와 유체로 연통하는 제 2 플레넘; 및
    상기 제 4 플레넘과 상기 제 2 플레넘 사이의 유체 플로우를 제한하기 위해 그 사이에 배치된 제 2 복수의 제한부들을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 채널들은 상기 샤워헤드의 일 측면으로부터 상기 샤워헤드의 대향하는 측면으로 방사상 방향으로 연장하는, 기판 프로세싱 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 채널들은 직선 경로를 규정하는, 기판 프로세싱 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 채널들은 커브된 경로를 규정하는, 기판 프로세싱 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 채널들은 사인 형상 (sinusoidal-shaped) 경로를 규정하는, 기판 프로세싱 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 가스 플레넘은,
    제 1 가스 플레넘;
    제 2 가스 플레넘; 및
    상기 제 1 가스 플레넘과 상기 제 2 가스 플레넘 사이에 배치된 플로우 제한부를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플로우 제한부는,
    제 1 복수의 벽들; 및
    상기 제 1 복수의 벽들 사이에 규정된 복수의 슬롯들을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 벽들은 아치 형상인, 기판 프로세싱 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 플레넘의 상기 쓰루홀들 둘레에 배치된 제 2 복수의 벽들을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 복수의 벽들은 실린더 형상인, 기판 프로세싱 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 가스 주입기들은 상기 제 2 가스 플레넘과 유체로 연통하는, 기판 프로세싱 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 플레넘과 상기 보조 가스 주입기들 사이에 배치된 복수의 제한부들을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 채널들은 유입구들 및 유출구들을 포함하고, 상기 복수의 플로우 채널들의 상기 유입구들은 상기 샤워헤드의 일 측면 상에 배치되고, 복수의 플로우 채널들의 상기 유출구들은 상기 유입구들 사이의 상기 일 측면 상에 배치되고, 그리고 상기 복수의 플로우 채널들은 상기 유입구들에 연결되고, 상기 샤워헤드를 가로질러 이동하고 상기 샤워헤드를 가로질러 상기 유출구들로 돌아가는, 기판 프로세싱 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 챔버 위에 배치된 제 2 챔버로서, 상기 샤워헤드는 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버 사이에 배치되는, 상기 제 2 챔버;
    상기 제 2 챔버 둘레에 배치된 코일; 및
    상기 제 2 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 상기 코일에 연결된 RF 생성기를 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로우 채널들 중 적어도 하나는 플로우 제한부를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 유체는 액체를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 유체는 가스를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 유체는 제 1 챔버 내로 흐르지 않는, 기판 프로세싱 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 가스 주입기들은 상기 샤워헤드의 하단 표면으로부터 미리 결정된 거리 연장하고, 상기 미리 결정된 거리는 0.1”내지 1.5”의 범위 내인, 기판 프로세싱 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 쓰루홀들은 0.05”내지 0.3”의 범위 내인 직경을 갖는, 기판 프로세싱 시스템.
  23. 삭제
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는 샤워헤드의 상단 표면으로부터 상향으로 연장하고 상기 복수의 쓰루홀들 및 상기 복수의 보조 가스 주입기들의 방사상 외측에 위치되는 실린더형 벽을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 상단 표면과 제 2 챔버 사이에 배치된 제 1 O-링 및 상기 샤워헤드의 하단 표면과 상기 제 1 챔버 사이에 배치된 제 2 O-링을 더 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
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