KR102479923B1 - 고밀도 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 증착 챔버용 샤워헤드를 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드가 제공되고, 샤워헤드는, 복수의 천공 타일들 ―복수의 천공 타일들 각각은 복수의 지지 부재들 중 하나 이상에 커플링됨―, 및 샤워헤드 내의 복수의 유도성 커플러들을 포함하고, 복수의 유도성 커플러들 중 하나의 유도성 커플러는 복수의 천공 타일들 중 하나의 천공 타일에 대응하고, 지지 부재들은 유도성 커플러들과 천공 타일들 사이에 형성된 볼륨에 전구체 가스들을 제공한다.

Description

고밀도 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 디바이스 제작을 위한 화학 기상 증착 시스템에 관한 것이다.
[0001] 솔라 패널들 또는 평판 디스플레이들의 제조에서, 반도체 기판들, 솔라 패널 기판들, 및 LCD(liquid crystal display) 및/또는 OLED(organic light emitting diode) 기판들과 같은 기판들 상에 박막들을 증착하여 이러한 기판들 상에 전자 디바이스들을 형성하기 위해 많은 프로세스들이 사용된다. 증착은 일반적으로, 기판이 온도 제어식 기판 지지부 상에 배치되어 있는 진공 챔버 안으로 전구체 가스를 유입시킴으로써 달성된다. 전구체 가스는 통상적으로, 진공 챔버의 최상부 근처에 안착된 가스 분배 플레이트를 통해 지향된다. 진공 챔버 내의 전구체 가스는, 챔버에 커플링된 하나 이상의 RF 소스들로부터 챔버에 배치된 전도성 샤워헤드에 RF(radio frequency) 전력을 인가함으로써, 플라즈마로 에너자이징될(energized)(예컨대, 여기될) 수 있다. 여기된 가스는 온도 제어식 기판 지지부 상에 포지셔닝되는 기판의 표면 상에 재료 층을 형성하도록 반응한다.
[0002] 전자 디바이스들을 형성하기 위한 기판들의 사이즈는 이제, 일상적으로 표면적이 1 제곱 미터(square meter)를 초과한다. 이들 기판들에 걸친 필름 두께의 균일성은 달성하기 어렵다. 필름 두께 균일성은 기판 사이즈들이 증가함에 따라 훨씬 더 어려워진다. 통상적으로, 용량성 결합 전극 배열(arrangement)을 사용하여, 가스 원자들을 이온화하기 위해 그리고 이 사이즈의 기판들 상의 필름 층의 증착에 유용한, 증착 가스의 라디칼들을 형성하기 위해, 종래의 챔버들에서 플라즈마가 형성된다. 최근에, 둥근 기판들 또는 웨이퍼들 상의 증착에 역사적으로 활용된 유도성 결합 플라즈마 배열들에 대한 관심이, 이들 대형 기판들에 대한 증착 프로세스들에 사용하기 위해 탐구되고 있다. 그러나, 유도성 결합은 구조적 지지 구성요소들로서 유전체 재료들을 활용하며, 이들 재료들은, 챔버의 대기 측에서의, 챔버의 대면적 구조적 부분의 일 측에 대한 대기압의 존재에 의해 초래되는 구조적 하중들을 견디기 위한, 그리고 이들 더 큰 기판들을 위해 종래의 챔버들에서 사용된, 챔버의 다른 측에서의 진공 압력 조건들에 대한 구조적 강도를 갖지 않는다. 그러므로, 대면적 기판 플라즈마 프로세스들을 위한 유도성 결합 플라즈마 시스템들이 개발되고 있다. 그러나, 프로세스 균일성, 예컨대, 대형 기판에 걸친 증착 두께 균일성은 바람직한 수준보다 낮다.
[0003] 그러므로, 기판의 증착 표면에 걸쳐 필름 두께 균일성을 개선시키도록 구성되는, 대면적 기판들에 사용하기 위한 유도성 결합 플라즈마 소스가 필요하다.
[0004] 본 개시내용의 실시예들은 샤워헤드를 위한 방법 및 장치, 그리고 대면적 기판 상에 하나 이상의 필름 층들을 형성할 수 있는, 샤워헤드를 갖는 플라즈마 증착 챔버를 포함한다.
[0005] 일 실시예에서, 플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드가 제공되고, 샤워헤드는, 복수의 천공 타일들 ―복수의 천공 타일들 각각은 복수의 지지 부재들 중 하나 이상에 커플링됨―, 및 샤워헤드 내의 복수의 유도성 커플러들을 포함하고, 복수의 유도성 커플러들 중 하나의 유도성 커플러는 복수의 천공 타일들 중 하나의 천공 타일에 대응하고, 지지 부재들은 유도성 커플러들과 천공 타일들 사이에 형성된 볼륨에 전구체 가스들을 제공한다.
[0006] 다른 실시예에서, 플라즈마 증착 챔버가 제공되고, 플라즈마 증착 챔버는 샤워헤드를 포함하고, 샤워헤드는, 복수의 천공 타일들, 복수의 천공 타일들 중 하나 이상에 대응하는 유도성 커플러, 및 천공 타일들 각각을 지지하기 위한 복수의 지지 부재들을 가지며, 지지 부재들 중 하나 이상은 유도성 커플러들과 천공 타일들 사이에 형성된 볼륨에 전구체 가스들을 제공한다.
[0007] 다른 실시예에서, 플라즈마 증착 챔버가 제공되고, 플라즈마 증착 챔버는, 복수의 천공 타일들을 갖는 샤워헤드 ―복수의 천공 타일들 각각은 복수의 지지 부재들 중 하나 이상에 커플링됨―, 복수의 유전체 플레이트들 ―복수의 유전체 플레이트들 중 하나의 유전체 플레이트는 복수의 천공 타일들 중 하나의 천공 타일에 대응함―, 및 복수의 유도성 커플러들을 포함하고, 복수의 유도성 커플러들 중 하나의 유도성 커플러는 복수의 유전체 플레이트들 중 하나의 유전체 플레이트에 대응하며, 지지 부재들은 유도성 커플러들과 천공 타일들 사이에 형성된 볼륨에 전구체 가스들을 제공한다.
[0008] 다른 실시예에서, 기판 상에 필름들을 증착하기 위한 방법이 개시되고, 방법은, 전구체 가스를 샤워헤드의 복수의 가스 볼륨들로 유동시키는 단계 ―가스 볼륨들 각각은 천공 타일, 및 개개의 가스 볼륨과 전기 통신하는 유도성 커플러를 포함함―, 및 가스 볼륨들 각각 안으로의 전구체 가스의 유동을 변화시키는 단계를 포함한다.
[0009] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 더욱 상세한 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 개시내용의 통상적인 실시예들만을 예시하며 이에 따라 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 동등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 예시적인 프로세싱 챔버를 도시하는 측단면도이다.
[0011] 도 2a는 도 1의 리드 조립체(lid assembly)의 일부분의 확대도이다.
[0012] 도 2b는 코일의 일 실시예의 평면도이다.
[0013] 도 3a는 샤워헤드의 전면 플레이트의 일 실시예의 저면도이다.
[0014] 도 3b는 샤워헤드의 전면 플레이트의 다른 실시예의 부분 저면도이다.
[0015] 도 4는 샤워헤드의 유동 제어의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 저면도이다.
[0016] 도 5는 샤워헤드를 위한 지지 프레임의 평단면도(cross sectional plan view)이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 요소들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 요소들이 구체적인 언급 없이 다른 실시예들에 대해 유리하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0018] 본 개시내용의 실시예들은, 대면적 기판 상에 복수의 층들을 증착하도록 동작가능한 프로세싱 시스템을 포함한다. 본원에서 사용되는 대면적 기판은, 통상적으로 약 1 제곱 미터 이상의 표면적을 갖는 기판과 같은 대면적 기판이다. 그러나, 기판은 임의의 특정 사이즈 또는 형상으로 제한되지 않는다. 일 양상에서, "기판"이란 용어는, 예컨대 평판 디스플레이들의 제작에 사용되는 유리 또는 폴리머 기판과 같은 임의의 다각형, 정사각형, 직사각형, 만곡형 또는 그렇지 않으면 비-원형 워크피스를 지칭한다.
[0019] 본원에서, 샤워헤드는, 프로세싱 존에서 가스에 노출된 기판의 표면의 프로세싱의 균일성을 개선시키기 위하여, 다수의 독립적으로 제어되는 존들에서 챔버의 프로세싱 볼륨 안으로 그 샤워헤드를 통해 가스를 유동시키도록 구성된다. 부가적으로, 각각의 존은 플레넘(plenum), 플레넘과 챔버의 프로세싱 볼륨 사이의 하나 이상의 천공 플레이트들, 그리고 존 또는 개별 천공 플레이트 전용인 코일 또는 코일의 일부분으로 구성된다. 플레넘은 유전체 윈도우, 천공 플레이트 그리고 주변 구조 사이에 형성된다. 각각의 플레넘은, 천공 플레이트를 통한 그리고 프로세싱 볼륨 안으로의 프로세싱 가스들의 비교적 균일한 유량 또는 일부 경우에서 맞춤형 유량을 야기하기 위해 이러한 프로세싱 가스(들)가 이러한 각각의 플레넘 안으로 유동 및 분배될 수 있도록 구성된다. 플레넘은 바람직하게는, 플레넘 내의 프로세스 가스(들)의 압력들에서 이러한 프로세스 가스(들)로 형성된 플라즈마의 암흑 공간(dark space) 두께의 2 배 미만의 두께를 갖는다. 바람직하게는 코일 형상인 유도성 커플러가 유전체 윈도우 뒤에 포지셔닝되고, 이러한 유도성 커플러는, 프로세싱 볼륨에서 플라즈마를 점화시키고(strike) 지지하기 위해, 유전체 윈도우, 플레넘 및 천공 플레이트을 통해 에너지를 유도성 결합한다. 부가적으로, 인접한 천공 플레이트들 사이의 구역에서, 부가적인 프로세스 가스 유동이 제공된다. 각각의 존에서의, 그리고 천공 플레이트들 사이의 구역을 통한 프로세스 가스(들)의 유동은, 기판 상에서의 원하는 프로세스 결과들을 달성하기 위해 균일한 또는 맞춤형 가스 유동들을 야기하도록 제어된다.
[0020] 본 개시내용의 실시예들은, 기판 상에 하나 이상의 층들 또는 필름들을 형성하도록 동작가능한 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP CVD; high density plasma chemical vapor deposition) 프로세싱 챔버를 포함한다. 본원에서 개시되는 프로세싱 챔버는, 플라즈마에서 생성되는, 전구체 가스의 에너자이징된 종들(energized species)을 전달하도록 구성된다. 플라즈마는, 진공 상태에서 에너지를 가스에 유도성 결합함으로써 생성될 수 있다. 본원에서 개시되는 실시예들은 캘리포니아주 산타 클라라의 Applied Materials, Inc.의 자회사인 AKT America, Inc.로부터 입수가능한 챔버들에서 사용하도록 구성될 수 있다. 본원에서 논의되는 실시예들이 다른 제조사들로부터 입수가능한 챔버들에서도 또한 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[0021] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 예시적인 프로세싱 챔버(100)를 도시하는 측단면도이다. 예시적인 기판(102)이 챔버 본체(104) 내에 도시된다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 리드 조립체(106), 및 페데스탈 또는 기판 지지 조립체(108)를 포함한다. 리드 조립체(106)는 챔버 본체(104)의 상부 단부에 배치되고, 기판 지지 조립체(108)는 챔버 본체(104) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 기판 지지 조립체(108)는 샤프트(110)에 커플링된다. 샤프트(110)는, 챔버 본체(104) 내에서 기판 지지 조립체(108)를 수직으로(Z 방향으로) 이동시키는 구동부(112)에 커플링된다. 도 1에 도시된 프로세싱 챔버(100)의 기판 지지 조립체(108)는 프로세싱 포지션에 있다. 그러나, 기판 지지 조립체(108)는 이송 포트(114)에 인접한 포지션까지 Z 방향으로 하강될 수 있다. 하강될 때, 기판 지지 조립체(108)에 이동가능하게 배치되는 리프트 핀들(116)이 챔버 본체(104)의 최하부(118)와 접촉한다. 리프트 핀들(116)이 최하부(118)와 접촉할 때, 리프트 핀들(116)은 더 이상 기판 지지 조립체(108)와 함께 아래쪽으로 이동할 수 없고, 기판 지지 조립체(108)의 기판 수용 표면(120)이 그로부터 아래쪽으로 이동함에 따라 기판(102)을 고정된 포지션에 유지할 수 있다. 그 후, 챔버 본체(104)의 밖으로 기판(102)을 이송하기 위해, 엔드 이펙터 또는 로봇 블레이드(미도시)가 이송 포트(114)를 통해 기판(102)과 기판 수용 표면(120) 사이에 삽입된다.
[0022] 리드 조립체(106)는, 챔버 본체(104) 상에 놓이는 백킹 플레이트(122)를 포함할 수 있다. 리드 조립체(106)는 또한, 가스 분배 조립체 또는 샤워헤드(124)를 포함한다. 샤워헤드(124)는 가스 소스로부터 샤워헤드(124)와 기판(102) 사이의 프로세싱 구역(126)으로 프로세스 가스들을 전달한다. 샤워헤드(124)는 또한, 불소 함유 가스들과 같은 세정 가스들을 프로세싱 구역(126)에 제공하는 세정 가스 소스에 커플링된다.
[0023] 샤워헤드(124)는 또한, 플라즈마 소스(128)로서 기능한다. 플라즈마 소스(128)로서 기능하기 위해, 샤워헤드(124)는 하나 이상의 유도성 결합 플라즈마 생성 구성요소들 또는 코일들(130)을 포함한다. 하나 이상의 코일들(130) 각각은 단일 코일(130), 2 개의 코일들(130) 또는 2 개 초과의 코일들(130)(이들은 이하에서 단순히 코일들(130)로서 설명됨)일 수 있다. 하나 이상의 코일들(130) 각각은 전력원 및 접지(133)에 걸쳐 커플링된다. 샤워헤드(124)는 또한, 복수의 개별 천공 타일들(134)을 포함하는 전면 플레이트(132)를 포함한다. 전력원은 코일들(130)의 전기적 특성들을 조정하기 위한 정합 회로 또는 튜닝 기능을 포함한다.
[0024] 천공 타일들(134) 각각은 복수의 지지 부재들(136)에 의해 지지된다. 하나 이상의 코일들(130) 각각, 또는 하나 이상의 코일들(130)의 일부분들이 개개의 유전체 플레이트(138) 상에 또는 개개의 유전체 플레이트(138) 위에 포지셔닝된다. 리드 조립체(106) 내에서 유전체 플레이트들(138) 위에 배치되는 코일(130)의 예가 도 2a에 더욱 명확하게 도시된다. 복수의 가스 볼륨들(140)은 지지 부재들(136), 천공 타일들(134) 및 유전체 플레이트들(138)의 표면들에 의해 정의된다. 하나 이상의 코일들(130) 각각은, 가스가 가스 볼륨들(140) 안으로 그리고 인접한 천공 타일을 통해 이러한 가스 볼륨들(140) 아래의 챔버 볼륨 안으로 유동하고 있을 때, 가스 볼륨들(140) 아래의 프로세싱 구역(126)에 있는 플라즈마로 프로세스 가스들을 에너자이징하는 전자기장을 생성하도록 구성되는데, 가스 소스로부터의 프로세스 가스들은 지지 부재들(136) 내의 도관들을 통해 가스 볼륨들(140) 각각에 제공된다. 샤워헤드에 들어가고 샤워헤드를 떠나는 가스(들)의 볼륨 또는 유량은 샤워헤드(124)의 상이한 존들에서 제어된다. 프로세싱 가스들의 존 제어는, 도 1에 예시된 질량 유동 제어기들(142, 143 및 144)과 같은 복수의 유동 제어기들에 의해 제공된다. 예컨대, 샤워헤드(124)의 주변 또는 외부 존들로의 가스들의 유량이 유동 제어기들(142, 143)에 의해 제어되는 한편, 샤워헤드(124)의 중심 존으로의 가스들의 유량은 유동 제어기(144)에 의해 제어된다. 챔버 세정이 요구될 때, 세정 가스 소스로부터의 세정 가스들이 가스 볼륨들(140) 각각으로, 그리고 이러한 가스 볼륨들(140) 각각으로부터 프로세싱 볼륨(140) 안으로 유동되고, 이러한 프로세싱 볼륨(140) 내에서, 세정 가스들은 이온들, 라디칼들 또는 둘 모두로 에너자이징된다. 에너자이징된 세정 가스들은 챔버 구성요소들을 세정하기 위하여 천공 타일들(134)을 통해 프로세싱 구역(126) 안으로 유동한다.
[0025] 도 2a는 도 1의 리드 조립체(106)의 일부분의 확대도이다. 위에서 설명된 바와 같이, 전구체 가스들은 가스 소스로부터, 백킹 플레이트(122)를 통해 형성된 제1 도관들(200)을 통해, 가스 볼륨들(140)로 제공된다. 제1 도관들(200) 각각은 지지 부재들(136)에 형성된 제2 도관들(205)에 커플링된다. 제2 도관들(205)은 개구(210)에서 전구체 가스들을 가스 볼륨들(140)에 제공한다. 제2 도관들(205) 중 일부는 2 개의 인접한 가스 볼륨들(140)에 가스들을 제공한다(제2 도관들(205) 중 하나는 도 2a에 가상으로(in phantom) 도시됨). 대표 가스 볼륨들(140) 안으로의 가스 유동들이 도 4에 더욱 명확하게 도시된다. 제2 도관들(205)은 가스 볼륨들(140)로의 유동을 제어하기 위한 유동 제한기(215)를 포함할 수 있다. 유동 제한기들(215)의 사이즈는 이 유동 제한기들(215)을 통하는 가스 유동을 제어하기 위하여 변화될 수 있다. 예컨대, 유동 제한기들(215) 각각은 유동을 제어하기 위해 활용되는 특정 사이즈(예컨대, 직경)의 오리피스를 포함한다. 추가로, 유동 제한기들(215) 각각은, 필요한 경우, 이러한 유동 제한기들(215) 각각을 통하는 유동을 제어하기 위해, 필요한 경우, 더 큰 오리피스 사이즈 또는 더 작은 오리피스 사이즈를 제공하도록 변경될 수 있다.
[0026] 도 2a에 도시된 바와 같이, 천공 타일들(134)은 이러한 천공 타일들(134)을 통해 연장되는 복수의 개구들(220)을 포함한다. 복수의 개구들(220) 각각은, 가스 볼륨(140)과 프로세싱 구역(126) 사이에서 연장되는 개구들(220)의 직경에 기인하여 원하는 유량들로, 가스들이 가스 볼륨들(140)로부터 프로세싱 구역(126) 안으로 유동할 수 있게 한다. 개구들(220), 및/또는 개구들(220)의 행들 및 열들은, 천공 타일들(134) 중 하나 이상에서 개구들(220) 각각을 통한 가스 유동을 균등화하기 위하여, 상이하게 사이징되고 그리고/또는 상이하게 이격될 수 있다. 대안적으로, 개구들(220) 각각으로부터의 가스 유동은 원하는 가스 유동 특성들에 따라 불-균일할 수 있다.
[0027] 천공 타일들(134)에 부가하여, 전면 플레이트(132)는 천공 타일들(134)의 양측을 따라 연장되는 복수의 천공 스트립들(225)을 포함한다. 복수의 천공 스트립들(225) 각각은 복수의 개구들(230)을 포함하고, 이러한 복수의 개구들(230)은, 제2 도관들(205)로부터 2차 플레넘(235) 안으로 그리고 이어서 프로세싱 구역(126) 안으로 유동하기 위한 가스가 플라즈마로 에너자이징될 수 있게 한다.
[0028] 지지 부재들(136)은 볼트들 또는 나사들과 같은 패스너들(240)에 의해 백킹 플레이트(122)에 커플링된다. 지지 부재들(136) 각각은 계면 부분(245)으로 천공 타일들(134)을 지지한다. 계면 부분들(245) 각각은, 천공 타일들(134)의 에지 또는 둘레의 일부분을 지지하는 레지 또는 쉘프(shelf)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 계면 부분들(245)은 제거가능 스트립(250)을 포함한다. 제거가능 스트립들(250)은 볼트 또는 나사와 같은 패스너(미도시)에 의해 지지 부재들(136)에 체결된다. 계면 부분들(245)의 일부분은 L-형상인 한편, 계면 부분들(245)의 다른 부분은 T-형상이다. 계면 부분들(245) 각각은 또한, 천공 스트립들(225)의 에지 또는 둘레를 지지한다. 하나 이상의 시일(seal)들(265)이 가스 볼륨들(140)을 밀봉하기 위해 활용된다. 예컨대, 시일들(265)은 O-링 시일 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 조인트 실란트 재료와 같은 탄성중합체 재료들이다. 하나 이상의 시일들(265)은 지지 부재들(136)과, 천공 타일들(134) 및 천공 스트립들(225) 사이에 제공될 수 있다. 제거가능 스트립들(250)은, 천공 스트립들(225) 및 천공 타일들(134) 중 하나 또는 둘 모두를 지지 부재들(136) 상에서 지지하기 위해 활용된다. 제거가능 스트립들(250)은, 필요한 경우, 천공 스트립(225) 및 천공 타일(134) 중 하나 또는 둘 모두를 교체하기 위해 제거될 수 있다.
[0029] 게다가, 지지 부재들(136) 각각은 이 지지 부재들(136)로부터 연장되는 쉘프(270)를 활용하여 유전체 플레이트들(138)을 지지한다(도 2a에 도시됨). 샤워헤드(124)/플라즈마 소스(128)의 실시예들에서, 유전체 플레이트들(138)은 전체 샤워헤드(124)/플라즈마 소스(128)의 표면적에 비해 측면 표면적(X-Y 평면)이 더 작다. 유전체 플레이트들(138)을 지지하기 위하여, 쉘프들(270)이 활용된다. 다수의 유전체 플레이트들(138)의 감소된 측면 표면적은, 가스 볼륨(140) 및 프로세싱 구역(126)에서의 진공 환경 및 플라즈마와, 인접한 코일(130)이 통상적으로 포지셔닝되는 대기 환경 사이의 물리적 장벽으로서의 유전체 재료들의 사용을, 대기압 하중을 지지하는 대면적에 기반하여 이 유전체 재료들에 큰 응력들을 가하지 않고, 가능하게 한다.
[0030] 시일들(265)은 가스 볼륨들(140)(프로세싱 동안 밀리토르 이하 범위의 부압(sub atmospheric pressure)들에 있음)로부터 볼륨들(275)(대기압 또는 거의 대기압에 있음)을 밀봉하기 위해 사용된다. 계면 부재들(280)은 지지 부재들(136)로부터 연장되는 것으로 도시되며, 패스너들(285)이 유전체 플레이트들(138)을 시일들(265) 및 쉘프들(270)에 대해 고정하기 위해, 즉, 밀어붙이기 위해 활용된다. 시일들(265)은 또한, 천공 타일들(134)의 외부 둘레와 지지 부재들(136) 사이의 공간을 밀봉하기 위해 활용될 수 있다.
[0031] 샤워헤드(124)/플라즈마 소스(128)를 위한 재료들은 전기적 특성들, 강도 및 화학적 안정성 중 하나 이상에 기반하여 선정된다. 코일들(130)은 전기 전도성 재료로 만들어진다. 백킹 플레이트(122) 및 지지 부재들(136)은, 지지되는 구성요소들의 중량 및 대기압 하중을 지지할 수 있는 재료로 만들어지며, 이 재료는 금속 또는 다른 유사한 재료를 포함할 수 있다. 백킹 플레이트(122) 및 지지 부재들(136)은 알루미늄 재료와 같은 비-자성 재료(예컨대, 비-상자성 또는 비-강자성 재료)로 만들어질 수 있다. 제거가능 스트립들(250)은 또한, 비-자성 재료, 이를테면, 금속성 재료, 이를테면, 알루미늄 또는 세라믹 재료(예컨대, 알루미나(Al2O3) 또는 사파이어(Al2O3))로 형성된다. 천공 스트립들(225) 및 천공 타일들(134)은 세라믹 재료, 이를테면, 석영, 알루미나 또는 다른 유사한 재료로 만들어진다. 유전체 플레이트들(138)은 석영, 알루미나 또는 사파이어 재료들로 만들어진다.
[0032] 일부 실시예들에서, 지지 부재들(136)은 지지 부재들(136) 내에 하나 이상의 냉각제 채널들(255)을 포함한다. 하나 이상의 냉각제 채널들(255)은 냉각제 채널들(255)에 냉각제 매질을 제공하도록 구성된 유체 소스(260)에 유체적으로 커플링된다.
[0033] 도 2b는 리드 조립체(106)에서 발견되는 유전체 플레이트들(138) 상에 포지셔닝된 코일(130)의 일 실시예의 평면도이다. 일 실시예에서, 도 2b에 도시된 코일(130) 구성은, 예시된 코일 구성이 유전체 플레이트들(138) 각각 위에 개별적으로 형성되어서, 각각의 평면 코일들이 샤워헤드(124)에 걸쳐 원하는 패턴으로 인접하게 포지셔닝된 코일들(130)과 직렬로 연결되도록 사용될 수 있다. 코일(130)은 직사각 나선 형상인 전도체 패턴(290)을 포함한다. 전기 연결들은 전기 입력 단자(295A) 및 전기 출력 단자(295B)를 포함한다. 샤워헤드(124)의 하나 이상의 코일들(130) 각각은 직렬로 그리고/또는 병렬로 연결된다.
[0034] 도 3a는 샤워헤드(124)의 전면 플레이트(132)의 일 실시예의 저면도이다. 위에서 설명된 바와 같이, 샤워헤드(124)는 하나 이상의 존들을 포함하도록 구성되고, 하나 이상의 존들 각각은, 이러한 하나 이상의 존들 각각으로의 독립적으로 제어되는 가스 유동을 갖는다. 예컨대, 전면 플레이트(132)는 중심 존(300A), 중간 존(300B), 및 하나 이상의 외부 존들(300C 및 300D)을 포함한다. 존들로의 가스 유동은 유동 제어기들(142, 143 및 144)(도 1에 도시됨)에 의해 제어된다.
[0035] 도 3b는 샤워헤드(124)의 전면 플레이트(132)의 다른 실시예의 부분 저면도이다. 이 실시예에서, 천공 타일들(134)은 천공 스트립들(225)에 의해 지지된다. 천공 스트립들(225) 및 제거가능 스트립들(250)을 지지 부재들(136)에 고정하기 위해 패스너(305)가 활용되며, 이 지지 부재들(136)은 천공 스트립들(225) 및 제거가능 스트립들(250) 뒤에 있기 때문에 이 도면에는 도시되지 않는다.
[0036] 도 4는 샤워헤드(124) 내에 형성된 가스 볼륨들(140) 안으로의 가스 유동 분사 패턴을 예시하는, 샤워헤드(124)의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 저면도이다. 기판의 길이(400) 및 폭(405)이 샤워헤드(124)의 측면들에 도시된다. 가스 볼륨들(140)로의 전구체 유동은 화살표들(410)에 의해 표시된 바와 같이 단방향으로, 또는 화살표들(415)에 의해 표시된 바와 같이 양방향으로 제공될 수 있다. 전구체 유동 제어는 유동 제어기들(142, 143 및 144)(도 1에 도시됨)에 의해 제공될 수 있다. 게다가, 에지 존들(420), 코너 존들(425) 및 중심 존(430)과 같은 가스 유동 존들이 유동 제어기들(142, 143 및 144)(도 1에 도시됨)에 의해 제공될 수 있다. 가스 볼륨들(140) 및/또는 존들 각각으로의 전구체들의 유량들은, 개구들(220), 개구들(230) 및 유동 제한기(215)(이들 전부는 도 2a에 도시됨) 중 하나 또는 이들의 조합의 사이즈들을 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
[0037] 가스 볼륨들(140) 각각으로의 유량들은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 가스 볼륨들(140)로의 유량들은 도 1에 도시된 질량 유동 제어기들(142, 143 및 144)에 의해 제어될 수 있다. 부가적으로, 가스 볼륨들(140)로의 유량들은 위에서 설명된 바와 같이 유동 제한기들(215)의 사이징에 의해 제어될 수 있다. 프로세싱 구역(126)으로의 유량들은 천공 타일들(134)에 있는 개구들(220)의 사이즈 뿐만 아니라 천공 스트립들(225)에 있는 개구들(230)의 사이즈에 의해 제어될 수 있다. 가스 볼륨들(140) 안으로의 양방향 유동 또는 단방향 유동은, 필요한 경우, 프로세싱 구역(126)에 충분한 가스 유동을 제공하기 위해 활용된다.
[0038] 가스 유동을 제어하기 위한 방법들은 1) 질량 유동 제어기들(142, 143 및 144)과 상이한 유량들을 사용하는 다중-존(중심/에지/코너/임의의 다른 존) 제어; 2) 상이한 오리피스 사이즈(유동 제한기들(215)의 사이즈들)에 의한 유동 제어; 3) 가스 볼륨들(140) 안으로의 유동 방향 제어(단방향 또는 양방향; 및 4) 천공 타일들(134)에 있는 개구들(220)의 사이즈, 천공 타일들(134)에 있는 개구들(220)의 수 및/또는 천공 타일들(134)에 있는 개구들(220)의 위치들에 의한 유동 제어를 포함한다.
[0039] 도 5는 도 1에 도시된 섹션 라인에서 볼 때 지지 프레임(500)의 저부 단면도이다. 지지 프레임(500)은 복수의 지지 부재들(136)로 구성된다. 도 5의 도면의 지지 프레임(500)은, 유동 제한기들(215)의 다양한 직경들(오리피스 사이즈들)을 드러내는 제2 도관들(205)의 섹션을 따라 컷팅된다. 일 실시예에서, 유동 제한기들(215) 각각의 다양한 오리피스들은 원하는 가스 유동 특성들에 기반하여 변경되거나 또는 구성될 수 있다.
[0040] 이 실시예에서, 유동 제한기들(215) 각각은 제1 직경 부분(505), 제2 직경 부분(510) 및 제3 직경 부분(515)을 포함한다. 제1 직경 부분(505), 제2 직경 부분(510) 및 제3 직경 부분(515)의 직경들 각각은 상이하거나 또는 동일하다. 직경들 각각은 샤워헤드(124)에 대한 원하는 유동 특성들에 기반하여 선정될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 직경 부분(505)은 여기서, 가장 작은 직경을 갖고, 제3 직경 부분(515)은 여기서, 가장 큰 직경을 가지며, 제2 직경 부분(510)은 제1 직경 부분(505)의 직경과 제3 직경 부분(515)의 직경 사이의 직경을 갖는다. 도시된 실시예에서, 제1 직경 부분(505)을 갖는 복수의 유동 제한기들(215)이 지지 프레임(500)의 중심 부분에 도시된 한편, 제3 직경 부분(515)을 갖는 복수의 유동 제한기들(215)은 지지 프레임(500)의 외부 부분에 도시된다.
[0041] 부가적으로, 제2 직경 부분(510)을 갖는 복수의 유동 제한기들(215)이 중심 부분과 외부 부분 사이의 중간 존에 도시된다. 다른 실시예들에서, 제1 직경 부분(505), 제2 직경 부분(510) 및 제3 직경 부분(515)을 갖는 유동 제한기들(215)의 위치들은 도 5에 도시된 바와 같이 지지 프레임(500)의 부분들에서 반전될 수 있다. 대안적으로, 제1 직경 부분(505), 제2 직경 부분(510) 및 제3 직경 부분(515)을 갖는 유동 제한기들(215)은 원하는 특성들 및 가스 볼륨들(140)을 통한 제어에 따라 지지 프레임(500)의 다양한 부분들에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(124)에 걸친 균일한 가스 유동이 바람직할 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 샤워헤드(124)의 가스 볼륨들(140) 각각으로의 가스 유동은 균일하지 않을 수 있다. 불-균일한 가스 유동은 프로세싱 챔버(100)의 일부 물리적 구조(들) 및/또는 기하학적 구조에 기인할 수 있다. 예컨대, 이송 포트(114)(도 1에 도시됨)에 인접한 샤워헤드(124)의 부분들에서, 샤워헤드(124)의 다른 부분들에서의 가스 유동에 비해 더 많은 가스 유동을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
[0042] 본 개시내용의 실시예들은 샤워헤드를 위한 방법 및 장치, 그리고 대면적 기판 상에 하나 이상의 필름 층들을 형성할 수 있는, 샤워헤드를 갖는 플라즈마 증착 챔버를 포함한다. 플라즈마 균일성 뿐만 아니라 가스(또는 전구체) 유동이, 개별적인 천공 타일들(134), 천공 타일들(134) 중 특정 천공 타일 전용인 코일(130), 및/또는 유동 제어기들(142, 143 및 144)의 구성들의 조합 뿐만 아니라, 유동 제한기들(215)의 다양한 사이즈들 및/또는 포지션들에 의해 제어된다.
[0043] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않고, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 복수의 천공 타일들을 갖는 샤워헤드 ―상기 복수의 천공 타일들 각각은 복수의 지지 부재들 중 하나 이상에 커플링됨―;
    복수의 유전체 플레이트들 ―상기 복수의 유전체 플레이트들 중 하나의 유전체 플레이트는 상기 복수의 천공 타일들 중 하나의 천공 타일 위에 배치됨―; 및
    복수의 유도성 커플러들
    을 포함하고,
    상기 복수의 유도성 커플러들 중 하나의 유도성 커플러는 상기 복수의 유전체 플레이트들 중 하나의 유전체 플레이트 상에 또는 상기 하나의 유전체 플레이트 위에 포지셔닝되고, 상기 지지 부재들은 상기 유도성 커플러들과 상기 천공 타일들 사이에 형성된 볼륨에 전구체 가스들을 제공하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들 각각은 전구체 가스들을 유동시키기 위해 내부에 형성된 도관을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들 각각은 냉각제를 유동시키기 위해 내부에 형성된 냉각제 채널을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 유전체 플레이트들의 상기 하나의 유전체 플레이트는 상기 볼륨의 일 측의 경계를 이루는,
    플라즈마 증착 챔버.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 지지 부재들 및 상기 복수의 천공 타일들 각각은 계면 부분을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  6. 제5 항에 있어서,
    각각의 계면 부분은 제거가능 스트립을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 천공 타일들의 일부분이 천공 스트립에 의해 분리되는,
    플라즈마 증착 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    각각의 천공 스트립은 계면 부분에 의해 상기 복수의 지지 부재들 중의 지지 부재에 커플링되는,
    플라즈마 증착 챔버.
  9. 제8 항에 있어서,
    각각의 계면 부분은 제거가능 스트립을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버.
  10. 플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드로서,
    복수의 제1 지지 표면들 및 복수의 제2 지지 표면들을 포함하는 지지 부재 ―상기 복수의 제1 지지 표면들은 제1 방향으로 상기 복수의 제2 지지 표면들로부터 제1 거리에 배치됨―;
    복수의 천공 타일들 및 복수의 유전체 플레이트들을 포함하는 복수의 가스 전달 조립체들 ―상기 복수의 가스 전달 조립체들 각각은,
    상기 복수의 제1 지지 표면들 중의 제1 지지 표면 상에 배치된 천공 타일, 및
    상기 복수의 제2 지지 표면들 중의 제2 지지 표면 상에 배치된 유전체 플레이트를 포함하고,
    상기 유전체 플레이트의 표면과 상기 천공 타일의 표면 사이에 가스 볼륨이 정의됨―;
    복수의 가스 전달 포트들 ―각각의 가스 전달 포트는 상기 복수의 가스 전달 조립체들의 가스 볼륨에 가스를 전달하도록 구성됨―; 및
    상기 샤워헤드 내에서 상기 복수의 가스 전달 조립체들 중 하나 이상 위에 배치된 코일
    을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 전구체 가스들을 유동시키기 위해 내부에 형성된 도관을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 냉각제를 유동시키기 위해 내부에 형성된 냉각제 채널을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 유전체 플레이트는 상기 가스 볼륨의 일 측의 경계를 이루는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 지지 부재 및 상기 복수의 천공 타일들 각각은 계면 부분을 포함하는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
  15. 제14 항에 있어서,
    각각의 계면 부분은 제거가능 스트립을 포함하고, 상기 복수의 천공 타일들의 일부분이 천공 스트립에 의해 분리되는,
    플라즈마 증착 챔버용 샤워헤드.
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