KR200398880Y1 - Dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system - Google Patents

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KR200398880Y1
KR200398880Y1 KR20-2005-0021991U KR20050021991U KR200398880Y1 KR 200398880 Y1 KR200398880 Y1 KR 200398880Y1 KR 20050021991 U KR20050021991 U KR 20050021991U KR 200398880 Y1 KR200398880 Y1 KR 200398880Y1
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gas
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KR20-2005-0021991U
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살바도르 피. 우모토이
로렌스 츙-라이 레이
안 엔. 엔구옌
스티브 에이치. 치아오
한 디. 엔구엔
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

반도체 웨이퍼 처리 시스템의 샤워헤드용 페이스플레이트가 제공된다. 페이스플레이트는 다수의 가스 통로를 가져서, 가스가 반응 챔버 내의 처리 영역에 이르기 전에 섞이지 않은 다수의 가스들을 처리 영역에 공급한다. 샤워헤드는 페이스플레이트 및 가스 분배 매니폴드 조립체를 갖는다. 샤워헤드는 제 1 가스를 매니폴드 조립체로부터 페이스플레이트를 통해 처리 영역에 운반하는 다수의 제 1 가스 홀들을 형성하며, 다수의 제 2 가스 홀들을 매니폴드 조립체로부터 제 2 가스를 수용하는 원주형 플레넘에 연결하는 다수의 채널들을 형성한다. 페이스플레이트 및 매니폴드 조립체는 각각 대체로 고체 니켈 성분으로 제조된다. A faceplate for a showerhead of a semiconductor wafer processing system is provided. The faceplate has a plurality of gas passages to supply a plurality of unmixed gases to the treatment region before the gas reaches the treatment region in the reaction chamber. The showerhead has a faceplate and a gas distribution manifold assembly. The showerhead defines a plurality of first gas holes that carry the first gas from the manifold assembly through the faceplate to the processing area, and the columnar platen receives the second gas holes from the manifold assembly. It forms a number of channels that connect over. The faceplate and manifold assembly are each made generally of a solid nickel component.

Description

반도체 웨이퍼 처리 시스템 내의 샤워헤드용 듀얼 가스 페이스플레이트{DUAL GAS FACEPLATE FOR A SHOWERHEAD IN A SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING SYSTEM}DUAL GAS FACEPLATE FOR A SHOWERHEAD IN A SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING SYSTEM}

본 고안은 반도체 웨이퍼 처리 시스템(semiconductor wafer processing system)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 처리 시스템의 반응 챔버에 적어도 2개의 처리 가스들을 공급하기 위한 가스 분배 샤워헤드(showerhead)에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor wafer processing system, and more particularly to a gas distribution showerhead for supplying at least two process gases to a reaction chamber of a semiconductor wafer processing system.

반도체 웨이퍼 처리 시스템은 처리 영역 근처의 챔버 내에 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 받침대를 갖는 처리 챔버를 포함하는 것이 일반적이다. 부분적으로, 챔버가 처리 영역을 형성하는 진공 밀폐를 형성한다. 가스 분배 조립체 또는 샤워헤드는 처리 영역에 하나 또는 그 이상의 처리 가스를 공급한다. 그 다음, 가스가 가열되고 및/또는 에너지를 공급받아서 웨이퍼 상에서 특정 처리를 수행하는 플라스마를 형성한다. 이러한 처리는, 웨이퍼 상에 필름을 증착하는 화학증착(CVD; Chemical Vapor Deposition), 또는 웨이퍼로부터 물질을 제거하기 위한 에칭(etch) 반응을 포함할 수 있다. The semiconductor wafer processing system generally includes a processing chamber having a pedestal for supporting the semiconductor wafer in a chamber near the processing area. In part, the chamber forms a vacuum seal that forms a treatment region. The gas distribution assembly or showerhead supplies one or more process gases to the process region. The gas is then heated and / or energized to form a plasma that performs a particular treatment on the wafer. Such treatment may include Chemical Vapor Deposition (CVD), which deposits a film on the wafer, or an etch reaction to remove material from the wafer.

다수의 가스가 필요한 이러한 처리에서, 일반적으로 가스들은 혼합 챔버(mixing chamber) 내에서 조합되어 도관을 통해 샤워헤드에 연결된다. 예를 들어, 4-염화 티타늄(TiCl4)과 암모니아(NH3)를 처리 가스로 사용하는 티타늄 질화물 증착에서, 2개의 처리 가스들이 헬륨과 수소와 같은 각각의 캐리어 가스를 따라 혼합 챔버로 공급되어 가스 혼합체를 형성하도록 조합된다. 그 다음, 가스 혼합체는 도관을 통해 다수의 홀을 포함하는 분배판으로 연결되고, 그 결과 가스 혼합체가 처리 영역에 골고루 분배된다. 가스 혼합체가 처리 영역에 유입되고 에너지가 주입됨에 따라, 4-염화 티타늄과 암모니아 사이에서 화학 반응이 일어나며, 그 결과 티타늄 질화물을 생성하도록 4-염화 티타늄이 암모니아와 화학적으로 반응한다(즉, NH3에 의한 TiCl4가 감소한다). 상기 티타늄 질화물은 화학증착 반응으로 웨이퍼 상에 증착된다.In such processes where multiple gases are required, the gases are generally combined in a mixing chamber and connected to the showerhead through conduits. For example, in titanium nitride deposition using titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and ammonia (NH 3 ) as process gases, two process gases are supplied to the mixing chamber along with respective carrier gases such as helium and hydrogen. Combined to form a gas mixture. The gas mixture is then connected through a conduit to a distribution plate comprising a plurality of holes, with the result that the gas mixture is evenly distributed in the treatment area. As the gas mixture enters the treatment zone and the energy is injected, a chemical reaction occurs between the titanium tetrachloride and ammonia, with the result that the titanium chloride chemically reacts with the ammonia to produce titanium nitride (ie NH 3 TiCl 4 decreases). The titanium nitride is deposited on the wafer by chemical vapor deposition.

이질적인 2개의 가스 화학증착 반응은: 암모니아와 조합된 테트라 디 에틸 아미노 티타늄(TDEAT; tetradiethylaminotitanium)의 가열분해로 티타늄 질화물을 생성하는 단계; 암모니아 또는 니트로겐-하이드로겐 혼합체와 조합된 테트라 디 메틸 아미노 티타늄(TDMAT; tetradimethylaminotitanium)의 가열분해로 티타늄 질화물을 생성하는 단계; 또는 수소(H2)를 이용한 텅스텐 헥사 플루오르화물(WF6)의 감소로 텅스텐을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 경우들 중 어떤 경우에도 그리고 웨이퍼를 처리하기 위해 2개 또는 그 이상의 가스들이 필요한 다른 경우에도, 다수의 가스들은 처리 영역에 균일하게 공급될 필요가 있다.Two heterogeneous gaseous chemical vapor deposition reactions include: thermal decomposition of tetradiethylaminotitanium (TDEAT) in combination with ammonia to produce titanium nitride; Thermal decomposition of tetradimethylaminotitanium (TDMAT) in combination with ammonia or a nitrogen-hydrogen mixture to produce titanium nitride; Or reducing tungsten hexafluoride (WF 6 ) with hydrogen (H 2 ) to produce tungsten. In any of the above cases and in other cases where two or more gases are needed to process the wafer, multiple gases need to be supplied uniformly to the processing region.

비록 가스들이 처리 영역 내에 균일하게 분배되는 것을 보장하도록 처리 영역 내에 가스들을 방출하기 전에 가스들을 혼합하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 가스는 혼합 챔버 내에서 감소하기 시작하거나 또는 다른 반응을 하는 경향이 있다. 결과적으로, 가스 혼합체가 처리 영역에 도달하기 전에 혼합 챔버, 도관 및 기타 챔버 구성요소들의 에칭 또는 증착이 일어날 수 있다. 추가로, 생성에 의한 반응물이 챔버 가스 전달 구성요소들 내에서 축적될 수 있다. Although it is generally desirable to mix the gases prior to releasing them into the treatment region to ensure that the gases are uniformly distributed within the treatment region, the gas tends to begin to decrease or otherwise react in the mixing chamber. As a result, etching or deposition of the mixing chamber, conduits and other chamber components may occur before the gas mixture reaches the processing region. In addition, reactants by production may accumulate in the chamber gas delivery components.

분배판으로부터 처리 영역으로 가스들이 배출될 때까지 가스들을 분리된 통로로 유지하기 위한 시도로서, 1997년 1월 21일 공보된 미국 특허 제 5,595,606호(이하, "'606특허"라 칭함)은 멀티플 블록 스택(multiple block stack)을 개시하며, 상기 멀티플 블록 스택은 분배판으로부터 처리 영역으로 배출될 때까지 2개의 가스들이 분리된 통로 내에 유지되는 샤워헤드를 형성한다. 이와 같이, 가스들이 웨이퍼 근처의 처리 영역에 도달할 때까지 혼합되지 않거나 상호 반응하지 않는다.In an attempt to maintain the gases in a separate passage until the gases are discharged from the distribution plate to the treatment area, U.S. Patent No. 5,595,606, issued January 21, 1997 (hereinafter referred to as "'606 patent") is multiple Disclosed is a multiple block stack, which forms a showerhead in which two gases are maintained in separate passages until they are discharged from the distribution plate to the processing area. As such, the gases do not mix or interact with each other until they reach the processing region near the wafer.

도 14에는 '606특허의 종래 기술상의 샤워헤드(50)의 단면도를 나타낸다. 샤워헤드(50)는 상부 블록(58), 중간 블록(60), 및 하부 블록(62)을 포함한다. 샤워헤드(50)는 제 1 가스통로 세트(54a, 54b, 54c)(총괄하여 통로(54))와 제 2 가스통로 세트(52a, 52b, 및 52c)(총괄하여 통로(52))를 갖는다. 통로(52, 54)들은, 통로를 독립적으로 유지하는 방법으로 상부 블록(58)으로부터 하부 블록(62)까지 분기한다. 가스는 포트(64)를 통해 통로(52)에, 그리고 포트(72)를 통해 통로(54)에 공급된다. 통로(52 및 54)들은 중간 블록(60)에 형성된 매니폴드(80 및 82)를 이용하여 분기된다. 특히, 통로(52)는 매니폴드(80)를 통해 분기되고 통로(54)는 매니폴드(82)를 통해 분기된다. 14 shows a cross-sectional view of a prior art showerhead 50 of the '606 patent. The showerhead 50 includes an upper block 58, an intermediate block 60, and a lower block 62. The showerhead 50 has a first set of gas passages 54a, 54b, 54c (collectively the passage 54) and a second set of gas passages 52a, 52b, and 52c (collectively the passage 52). . The passages 52, 54 branch from the upper block 58 to the lower block 62 in a manner that maintains the passage independently. Gas is supplied to passage 52 through port 64 and to passage 54 through port 72. The passages 52 and 54 diverge using manifolds 80 and 82 formed in the intermediate block 60. In particular, passage 52 branches through manifold 80 and passage 54 branches through manifold 82.

냉각제 채널(84)은 가스 배출구(78)를 냉각하도록 가스 배출구(78) 근처에서 하부 블록(62) 내에 공급된다. 이러한 방법으로, 샤워헤드(50)가 처리 가스의 액화 온도 이하에서, 예를 들어 TDEAT용 40℃ 이하의 온도에서 유지된다. Coolant channel 84 is supplied into lower block 62 near gas outlet 78 to cool gas outlet 78. In this way, the showerhead 50 is maintained below the liquefaction temperature of the process gas, for example below 40 ° C. for TDEAT.

블록(58, 60, 및 62)들은 상호 적층되며, 샤워헤드(50) 내에서 가스들을 밀봉하려는 시도로서 O형-고리(O-ring)(90)들이 블록(58, 60, 및 62) 사이에 배치된다. 이러한 O형-고리(90)들은 가스가 샤워헤드 밖으로 누출되지 않음을 보장하는 데에는 효과적인 반면에, 다양한 블록들의 경계면에 있는 가스 통로(52 및 54)들 사이의 누출로 인해 가스가 샤워헤드 내에서 혼합되는 것을 보장하는 데에는 거의 효과가 없다. 이러한 혼합은 듀얼 가스 통로 조립체의 목적을 달성하지 못하게 하여 즉, 하부 블록(62)으로부터 처리 영역에 배출할 때까지 가스들이 완벽히 분리되지 않는다. 추가로, 처리 챔버 내에서의 O형-고리의 존재는 O형-고리 물질이 붕괴되어 챔버를 오염시키거나 보다 악화되어 웨이퍼 표면을 오염시킬 수 있는 가능성을 이끈다. Blocks 58, 60, and 62 are stacked on top of each other, with O-rings 90 between blocks 58, 60, and 62 in an attempt to seal gases within showerhead 50. Is placed on. These O-rings 90 are effective at ensuring that gas does not leak out of the showerhead, while the gas leaks in the showerhead due to leakage between the gas passages 52 and 54 at the interface of the various blocks. There is little effect on ensuring mixing. This mixing does not achieve the purpose of the dual gas passage assembly, ie the gases are not completely separated until they exit the lower block 62 into the treatment area. In addition, the presence of the O-ring in the processing chamber leads to the possibility that the O-ring material may collapse and contaminate or worsen the chamber surface.

Umotoy 등에 의해 2000년 공보된 미국 특허 제 6,086,677 호는 페이스플레이트(faceplate)을 제공하였으며, 상기 페이스플레이트는 알루미늄으로 제조되었고 0.2 내지 0.4mils의 깊이로 니켈 도금된 것이다. 페이스플레이트의 다양한 채널들과 캐비티(cavity)들 내에서의 니켈 도금 처리는 값비싸다. 추가로, 니켈 도금 구조는 보다 높은 처리 온도에서 성능이 저하될 수 있다. 예를 들어, 니켈 도금이 약 340℃보다 높은 처리 온도에서 성능 저하를 겪기 시작한다. 일부 화학증착 처리 단계에서, 처리 영역은 약 375℃ 이상의 온도에서 일어난다. U.S. Patent No. 6,086,677 published in 2000 by Umotoy et al. Provided a faceplate, which was made of aluminum and nickel plated to a depth of 0.2 to 0.4 mils. Nickel plating in the various channels and cavities of the faceplate is expensive. In addition, nickel plated structures may be degraded at higher processing temperatures. For example, nickel plating begins to suffer performance degradation at processing temperatures higher than about 340 ° C. In some chemical vapor deposition steps, the treatment zone occurs at a temperature of about 375 ° C. or higher.

따라서, 적어도 2개의 가스들이 처리 영역에 이르기 전에 가스들을 혼합하지 않은 채 처리 영역 내로 운반하는 샤워헤드가 필요하다. 추가로, 샤워헤드 배열체가 샤워헤드 내에서 밀봉된 탄성체 또는 부드러운 O형-고리를 필요로 하지 않을 필요가 있다. 또한, 고체 니켈 성분으로 제조된 듀얼 가스 페이스플레이트가 340℃를 넘는 온도에서의 처리를 견딜 필요가 있다. Thus, there is a need for a showerhead that delivers gases into the treatment area without mixing them before at least two gases reach the treatment area. In addition, the showerhead arrangement need not require a sealed elastomer or a smooth O-ring in the showerhead. In addition, dual gas faceplates made of solid nickel components need to withstand treatment at temperatures above 340 ° C.

종래 기술과 관련된 특정한 불이익은 여기에서 개시된 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드 및 페이스플레이트에 의해 극복된다. 적어도 하나의 실시예에서, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트가 제공된다. 페이스플레이트는 제 2 가스 분배판에 연결된 제 1 가스 분배판을 포함한다. 제 1 가스 분배판 및 제 2 가스 분배판 모두 고체 니켈 성분으로 제조된다. 제 1 가스 분배판 및 제 2 가스 분배판은 각각 다수의 제 1 홀들을 포함하며, 상기 제 1 홀들은 각각의 판들을 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된다. 또한, 제 2 가스 분배판은 그 하부를 통해 형성된 제 2 홀들 및 그 상부 내에서 형성된 다수의 상호연결 채널들을 포함한다. 상호연결 채널들은 다수의 제 2 홀들 위쪽에 위치한다. 제 1 가스 분배판은, 제 1 가스 분배판이 제 2 가스 분배판과 연결될 때 상기 원주형 캐비티를 형성하는 오목한 하부면을 갖는다. 제 2 가스 분배판의 상호연결 채널들은 다수의 제 2 홀들 및 원주형 캐비티와 유체 소통되어, 다수의 제 1 홀들에 의해 형성된 제 2 유동 경로로부터 격리되어 페이스플레이트를 관통하는 제 1 유동 경로를 형성한다. Certain disadvantages associated with the prior art are overcome by showerheads and faceplates for semiconductor wafer processing systems disclosed herein. In at least one embodiment, a faceplate for a semiconductor wafer processing system is provided. The faceplate includes a first gas distribution plate connected to the second gas distribution plate. Both the first gas distribution plate and the second gas distribution plate are made of a solid nickel component. The first gas distribution plate and the second gas distribution plate each comprise a plurality of first holes, which extend in a manner aligned through the respective plates. The second gas distribution plate also includes second holes formed through the bottom thereof and a plurality of interconnecting channels formed within the top thereof. The interconnect channels are located above the plurality of second holes. The first gas distribution plate has a concave bottom surface that forms the columnar cavity when the first gas distribution plate is connected with the second gas distribution plate. The interconnect channels of the second gas distribution plate are in fluid communication with the plurality of second holes and the cylindrical cavity to form a first flow path that is isolated from the second flow path formed by the plurality of first holes and penetrates the faceplate. do.

적어도 하나의 실시예에서, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드가 제공된다. 샤워헤드는, 제 1 가스를 제 1 가스 분배판 내의 제 1 가스 홀들에 공급하고, 제 2 가스를 제 2 가스 분배판 내의 채널들에 공급하기 위해 페이스플레이트에 연결된 가스 분배 매니폴드 조립체를 포함한다. 페이스플레이트는 제 2 가스 분배판에 연결된 제 1 가스 분배판을 포함한다. 제 1 가스 분배판 및 제 2 가스 분배판 모두 고체 니켈 성분으로 제조된다. 제 1 가스 분배판 및 제 2 가스 분배판은 각각의 분배판 모두를 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 홀들을 각각 포함한다. 또한, 제 2 가스 분배판은 그 하부를 통해 형성된 다수의 제 2 홀들 및 그 상부 내에 형성된 다수의 상호연결 채널들을 포함한다. 상호연결 채널들은 다수의 제 2 홀들 위쪽에 위치한다. 제 1 가스 분배판은, 제 1 가스 분배판이 제 2 가스 분배판과 연결될 때 상기 원주형 캐비티를 형성하는 오목한 하부면을 갖는다. 제 2 가스 분배판의 상호연결 채널들은 다수의 제 2 홀들 및 원주형 캐비티와 유체 소통되어 다수의 제 1 홀들에 의해 형성되는 제 2 유동 경로로부터 격리되어 페이스플레이트를 관통하는 제 1 유동 경로를 형성한다. In at least one embodiment, a showerhead for a semiconductor wafer processing system is provided. The showerhead includes a gas distribution manifold assembly coupled to the faceplate for supplying the first gas to the first gas holes in the first gas distribution plate and for supplying the second gas to the channels in the second gas distribution plate. . The faceplate includes a first gas distribution plate connected to the second gas distribution plate. Both the first gas distribution plate and the second gas distribution plate are made of a solid nickel component. The first gas distribution plate and the second gas distribution plate each include a plurality of first holes extending in an aligned manner through all of the respective distribution plates. The second gas distribution plate also includes a plurality of second holes formed through the bottom thereof and a plurality of interconnecting channels formed therein. The interconnect channels are located above the plurality of second holes. The first gas distribution plate has a concave bottom surface that forms the columnar cavity when the first gas distribution plate is connected with the second gas distribution plate. The interconnect channels of the second gas distribution plate are in fluid communication with the plurality of second holes and the cylindrical cavity to form a first flow path that is isolated from the second flow path formed by the plurality of first holes and penetrates the faceplate. do.

다른 실시예에서, 샤워헤드는, 하부 가스 분배판 및 상부 가스 분배판을 갖는 페이스플레이트에 연결된 가스 분배 매니폴드 조립체를 포함한다. 각각의 하부 가스 분배판 및 상부 가스 분배판은 고체 니켈 성분으로 제조된다. 페이스플레이트는 하부 가스 분배판 및 상부 가스 분배판 모두를 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 가스 홀들을 포함한다. 다수의 제 2 가스 홀들은 다수의 상호연결 채널들 내에서 하부 가스 분배판을 통해 연장된다. 상호연결 채널들은, 상부 가스 분배판을 통해 연장된 다수의 제 3 가스 홀들에 연결된 원주형 플레넘(plenum)에 연결된다. 가스 분배 매니폴드 조립체는 상부 가스 분배판 내의 제 1 가스 홀들에 제 1 가스를 공급하며, 하부 가스 분배판 내의 상호연결 채널들 및 제 3 가스 홀들에 제 2 가스를 공급한다. In another embodiment, the showerhead includes a gas distribution manifold assembly connected to a faceplate having a lower gas distribution plate and an upper gas distribution plate. Each lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate are made of a solid nickel component. The faceplate includes a plurality of first gas holes extending in a manner aligned through both the lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate. The plurality of second gas holes extend through the lower gas distribution plate in the plurality of interconnect channels. The interconnect channels are connected to a columnar plenum connected to a plurality of third gas holes extending through the upper gas distribution plate. The gas distribution manifold assembly supplies a first gas to the first gas holes in the upper gas distribution plate, and supplies a second gas to the interconnection channels and the third gas holes in the lower gas distribution plate.

본 고안의 개념은 첨부된 도면과 관련된 이하의 설명을 통해 보다 용이하게 이해될 수 있다. The concept of the present invention can be more easily understood through the following description associated with the accompanying drawings.

도 1은, 본 고안의 샤워헤드(114)를 활용하는 예시적인 반도체 웨이퍼 처리 반응 챔버(100)의 개략적인 단면도를 도시한다. 챔버(100)는 처리 영역(104)을 형성하며, 상기 처리 영역(104)은 물질을 웨이퍼 표면 상에 증착하도록 또는 웨이퍼로부터 물질을 에칭하도록 활용될 수 있다. 반도체 웨이퍼와 같은 기판(106)은 처리 영역(104)에 근접하여 유지되고 받침대(108)의 상부면 상에서 지지된다. 받침대(108)는, 기판(106)이 슬릿 밸브(112)를 통해 제거되도록 하는 위치까지 받침대를 낮추도록 (화살표(110)로 지시되는 바와 같이) 챔버(100) 내에서 수직으로 이동한다. 상기 낮은 위치에서 새로운 기판(106)이 받침대(108) 상에 위치할 수 있다. 이후, 받침대(108)는 웨이퍼(106)를 처리 영역(104)에 근접하게 위치시키는 도시되는 바와 같은 처리 위치 내로 상승한다. 처리 가스들은 샤워헤드(114)를 통해 공급된다. 본 고안의 바람직한 실시예에서, 다수의 가스들이 웨이퍼를 처리하도록 사용되며, 예시적으로 처리 가스 1(예를 들어, 4-염화 티타늄 TiCl4) 및 처리 가스 2(예를 들어, 암모니아 NH3)의 2개의 가스가 사용된다. 이러한 가스들은 웨이퍼를 처리하는데 필요한, 즉 웨이퍼 상에 증착을 형성하거나 또는 웨이퍼를 화학적으로 에칭하는데 필요한 가스 혼합체를 형성한다. 각각의 공급원(116 및 118)으로부터의 처리 가스들은, 각각의 밸브(120 및 122)를 통해서, 챔버(100)의 벽(128)을 통해 이동하는 도관(124 및 126)에 공급되어 샤워헤드(114)에 이른다. 샤워헤드(114)는 챔버(100)의 뚜껑(lid)을 형성한다.1 shows a schematic cross-sectional view of an exemplary semiconductor wafer processing reaction chamber 100 utilizing the showerhead 114 of the present invention. Chamber 100 forms a processing region 104, which may be utilized to deposit material onto the wafer surface or to etch material from the wafer. A substrate 106, such as a semiconductor wafer, is held close to the processing region 104 and supported on the top surface of the pedestal 108. Pedestal 108 moves vertically within chamber 100 (as indicated by arrow 110) to lower the pedestal to a position that allows substrate 106 to be removed through slit valve 112. In this lower position a new substrate 106 can be placed on the pedestal 108. The pedestal 108 then rises into the processing position as shown, positioning the wafer 106 proximate the processing region 104. Process gases are supplied through the showerhead 114. In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of gases are used to process the wafer, and illustratively process gas 1 (eg, titanium tetrachloride 4 ) and process gas 2 (eg, ammonia NH 3 ). Two gases are used. These gases form the gas mixture needed to process the wafer, i.e. form a deposition on the wafer or chemically etch the wafer. Process gases from respective sources 116 and 118 are supplied to conduits 124 and 126 that travel through walls 128 of chamber 100 through respective valves 120 and 122 to provide a showerhead ( 114). The showerhead 114 forms a lid of the chamber 100.

샤워헤드(114)는 페이스플레이트(130) 및 가스 분배 매니폴드(132)를 포함한다. 가스 분배 매니폴드(132)는, 도관(124 및 126)에 각각 연결된 2개의 도관(134 및 136)을 가지며, 상기 도관(124 및 126)은 가스들을 챔버 벽(128)을 통해 전달한다. 챔버(100)의 벽(128)과 샤워헤드(114) 사이의 경계면(138)에서 도관들은 도관(124 및 126)을 각각 두르고 있는 O형-고리(140 및 142)를 사용하여 효과적으로 밀봉된다. 제 1 처리 가스는 도관(134)을 거쳐서 원통형 챔버(144)에 공급되며, 상기 원통형 챔버(144)는 제 1 처리 가스를 페이스플레이트(130)에 분배한다. 제 2 처리 가스는 도관(136)을 거쳐서 환형 챔버(146)에 공급되며, 상기 환형 챔버(146)는 제 2 처리 가스를 페이스플레이트(130)에 분배한다. Showerhead 114 includes a faceplate 130 and a gas distribution manifold 132. Gas distribution manifold 132 has two conduits 134 and 136 connected to conduits 124 and 126, respectively, which deliver gases through chamber wall 128. At the interface 138 between the wall 128 of the chamber 100 and the showerhead 114, the conduits are effectively sealed using O-rings 140 and 142 that surround the conduits 124 and 126, respectively. The first processing gas is supplied to the cylindrical chamber 144 via a conduit 134, which distributes the first processing gas to the faceplate 130. The second process gas is supplied to the annular chamber 146 via the conduit 136, which distributes the second process gas to the faceplate 130.

페이스플레이트(130)는 다수의 가스 통로를 포함하여 처리 영역(104)에 이르기 전 혼합되지 않은 다수의 가스들을 처리 영역(104)에 공급한다. 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 페이스플레이트(130)는 하부 가스 분배판(148) 및 상부 가스 분배판(150)을 포함한다. 2개의 분배판(148, 150)은, 2개의 처리 가스들이 처리 영역(104) 내에 진입하도록 명백한 통로들을 형성하는 다양한 채널들 및 홀들을 각각 포함한다. 채널들 및 홀들의 특정 배열체는, 하부 가스 분배판(148)을 위한 도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하여 상세히 개시되며, 상부 가스 분배판(150)을 위한 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하여 상세히 개시된다. 채널들과 홀들 사이의 밀봉으로서 O형-고리들을 사용하지 않는 채널들을 형성하기 위해, 하부 가스 분배판 및 상부 가스 분배판(148, 150)이 상호 융합되어 단일 페이스플레이트(130)를 형성한다. 페이스플레이트(130)는 (다수의 볼트(152)를 사용하여) 가스 분배 매니폴드(132)에 볼트 결합되는 것이 바람직하다. 매니폴드(132)와 짝이 되는 페이스플레이트(130)의 표면들은 각각 1 내지 3mm의 편평도를 갖는다. 이와 같이, 이러한 구성요소들은 O형-고리를 사용하지 않고 볼트 결합될 수 있으며 가스 혼합을 방지하는 충분한 밀봉이 생성된다. 페이스플레이트(130) 및 매니폴드 조립체(132)는 340℃를 넘는 온도에서도 견딜 수 있는 고체 니켈 금속으로 제조되며, 이는 예를 들어 고체 Ni 200 시리즈 물질이다. The faceplate 130 supplies a plurality of unmixed gases to the treatment region 104 prior to reaching the treatment region 104 including a plurality of gas passages. In one or more embodiments, faceplate 130 includes a lower gas distribution plate 148 and an upper gas distribution plate 150. The two distribution plates 148, 150 each comprise various channels and holes that form distinct passages for the two processing gases to enter the processing region 104. A specific arrangement of channels and holes is described in detail with reference to FIGS. 3, 4, and 5 for the lower gas distribution plate 148, and FIGS. 6, 7 for the upper gas distribution plate 150. And in detail with reference to FIG. 8. To form channels that do not use O-rings as a seal between the channels and the holes, the lower gas distribution plate and the upper gas distribution plates 148 and 150 are fused together to form a single faceplate 130. The faceplate 130 is preferably bolted to the gas distribution manifold 132 (using a number of bolts 152). The surfaces of faceplate 130 mating with manifold 132 each have a flatness of 1 to 3 mm. As such, these components can be bolted together without the use of an O-ring and a sufficient seal is created to prevent gas mixing. Faceplate 130 and manifold assembly 132 are made of solid nickel metal that can withstand temperatures above 340 ° C., for example a solid Ni 200 series material.

도 2는, 하부 가스 분배판(148)의 평면도를 도시한다. 도 3은, 도 2의 선3-3을 따라 취한 하부 가스 분배판(148)의 부분 단면도를 도시한다. 도 4는, 도 2에서 도시된 하부 가스 분배판(148)의 일부분의 상세한 평면도를 도시한다. 도 5는, 도 4의 선5-5를 따라 취한 상세한 단면도를 도시한다. 하부 가스 분배판(148)의 개시를 잘 이해하도록, 도 2, 도 3, 도 4, 및 도 5를 동시에 참조해야 한다.2 shows a top view of the lower gas distribution plate 148. 3 shows a partial cross-sectional view of the lower gas distribution plate 148 taken along line 3-3 of FIG. FIG. 4 shows a detailed top view of a portion of the lower gas distribution plate 148 shown in FIG. 2. FIG. 5 shows a detailed cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. To better understand the disclosure of the bottom gas distribution plate 148, reference should be made simultaneously to FIGS. 2, 3, 4, and 5.

도 2 내지 도 5를 참조하여, 하부 가스 분배판(148)은 평면도 상에서 원형 또는 디스크 형태이다. 하부판(148)은 중앙 포탈 영역(central portal region)(200) 및 원주형 플랜지(202)를 가진다. 바람직하게는, 플랜지(202)는 약 2.5mm의 두께를 가지며, 중앙 포탈 영역(200)은 약 1.21cm의 두께를 가진다. 중앙 영역(200)은 플랜지(202)의 너비에 의해 형성되며, 이는 약 2.54cm이다. 중앙 포탈 영역(200)은 2개의 세트의 홀(204 및 206)들을 포함한다. 각각의 홀(204, 206)들은 인접한 홀로부터 중심 간의 거리가 약 6.35mm인 공간을 가진다. 일반적으로, 제 1 가스용 홀(206)들(예를 들어, 0.025inches인 TiCl4용 홀들)은 제 2 가스용 홀(204)들(예를 들어, NH3용 홀들)의 크기와 거의 동일한 크기이다.2 to 5, the lower gas distribution plate 148 is in the form of a circle or a disk on a plan view. Bottom plate 148 has a central portal region 200 and a cylindrical flange 202. Preferably, the flange 202 has a thickness of about 2.5 mm, and the central portal area 200 has a thickness of about 1.21 cm. The central region 200 is formed by the width of the flange 202, which is about 2.54 cm. The central portal area 200 includes two sets of holes 204 and 206. Each of the holes 204 and 206 has a space of about 6.35 mm from the adjacent hole to the center. In general, the holes for the first gas 206 (eg, holes for TiCl 4 which are 0.025 inches) are about the same size as the holes for the second gas 204 (eg, holes for NH 3 ). Size.

바람직하게는, 하부 가스 분배판(148)으로부터 각각의 가스들을 내보내기 위해 약 700개의 홀들(204 및 206)이 있다. 그러나 각각의 가스를 위한 홀의 크기 및 홀의 개수의 선택은 처리 조건에 따른 설계자의 선택 문제이다. 이러한 관점에서, 홀의 크기는 가스 유동률, 가스 압력, 가스 유형, 챔버 압력 등에 의해 변할 것이다. 또한, 홀 크기는 페이스플레이트의 표면을 따라 다양할 수 있어서, 홀들을 통한 가스 유동률은 페이스플레이트(130) 내의 홀의 위치와 상호 관련이 있다. Preferably, there are about 700 holes 204 and 206 to withdraw respective gases from the lower gas distribution plate 148. However, the choice of hole size and number of holes for each gas is a matter of choice of designer depending on the processing conditions. In this regard, the size of the hole will vary by gas flow rate, gas pressure, gas type, chamber pressure, and the like. In addition, the hole size may vary along the surface of the faceplate such that the gas flow rate through the holes is correlated with the position of the hole in the faceplate 130.

제 1 가스용 홀(206)들은 중앙 포탈 영역(200)을 통해 연장되며 홀(210)들과 카운터보링(counterbore)된다. 대안적으로, 2개의 분배면(148, 150)이 납접(brazing)된 후 홀(208 및 210)들이 드릴링될 수 있다. 중앙 포탈 영역(200)은 잘려서 3.173mm의 너비와 9.525mm의 깊이를 갖는 홈 또는 채널(208)들을 형성한다. 채널(208)들은 수평으로부터 45° 각도에서 (선(201)로 도시되는 바와 같이) 형성되며, 홀(204)들을 넘어 배열된다. 채널(208)들은 "십자형" 패턴으로 잘리며, 상기 채널(208)들의 개방된 상부가 덮여서 제 2 가스용 가스 매니폴드를 형성한다. 결과적으로, 채널(208)이 형성된 후 (도 4에서 도시되는) 사각형 돌출부(212)가 홀(206)들 주변에 남는다. 사각형 패턴(즉, 네 변의 길이가 같고 네 각이 직각인 패턴)은 다이아몬드 형인 아일랜드(island) 패턴(즉, 네 변의 길이가 같고 두 각이 둔각인 패턴)보다 기계 가공이 용이하며, 사각형은 다이아몬드 형으로 자르는 것에 비해 보다 적은 바리(burr)를 남긴다. The first gas holes 206 extend through the central portal area 200 and are counterbore with the holes 210. Alternatively, the holes 208 and 210 can be drilled after the two dispensing surfaces 148 and 150 are brazed. The central portal area 200 is cut to form grooves or channels 208 having a width of 3.173 mm and a depth of 9.525 mm. Channels 208 are formed (as shown by line 201) at a 45 ° angle from the horizontal and are arranged beyond the holes 204. The channels 208 are cut in a "cross" pattern, and the open tops of the channels 208 are covered to form a gas manifold for the second gas. As a result, a rectangular protrusion 212 (shown in FIG. 4) remains around the holes 206 after the channel 208 is formed. Square patterns (i.e. four sides of equal length and four right angles) are easier to machine than diamond-shaped island patterns (i.e. four sides of equal length and obtuse angles). It leaves less burr compared to cutting into molds.

도 6은, 상부 가스 분배판(150)의 평면도를 도시한다. 도 7은, 도 6의 선7-7을 따라 취한 분배판(150)의 단면도를 제공한다. 도 8은, 도 7에서 도시된 분배판(150)의 일부분의 전개된 단면도를 도시한다. 도 6 내지 도 8을 참조하여, 상부 가스 분배판(150)은 조립시 하부 가스 분배판(148)의 플랜지(202)에 접하여 놓이는 외부 가장자리(플랜지 지지부(600))를 가진다. 상부 가스 분배판(150)의 중앙에는 오목한 부분(602)이 있다. 오목한 부분(602)은 대체로 하부 가스 분배판(148)의 상승된 중앙 포탈 영역(200)에 대응되어 상부 분배판(150)과 하부 분배판(148)은 상호 맞추어진다. 상부 분배판(150)은 중앙에 위치하고 지금이 약 1.6mm인 다수의 홀(604)들을 포함하며, 이러한 홀들은 하부 가스 분배판(148)의 제 1 가스용 보어(210)들에 정렬된다. 추가로, 상부 가스 분배판(150)의 가장자리에 근접하지만 플랜지 지지부(600) 안쪽 위치에는 하부 가스 분배판(148) 내의 채널(208)들에 가스를 분배하도록 사용되는 다수의 홀(606)들이 있다. 상부 가스 분배판(150) 내에는 제 1 가스 홀(206)들의 배열체 및 하부 가스 분배판(148) 내의 관련된 카운터보어(210)에 동일하게 대응되는 약 700개의 홀들이 있다. 가스를 하부 가스 분배판(148)의 채널(208)들에 제공하는 가스 분배 홀(606)들은 상부 가스 분배판(150)의 원둘레 주변에 배열되어 약 6.35mm의 지름을 각각 갖는 8개의 홀들이 있다. 6 shows a top view of the upper gas distribution plate 150. FIG. 7 provides a cross-sectional view of the distribution plate 150 taken along line 7-7 of FIG. 6. FIG. 8 shows an expanded cross sectional view of a portion of the distribution plate 150 shown in FIG. 7. 6 to 8, the upper gas distribution plate 150 has an outer edge (flange support 600) that abuts the flange 202 of the lower gas distribution plate 148 during assembly. At the center of the upper gas distribution plate 150 is a concave portion 602. The concave portion 602 generally corresponds to the raised central portal area 200 of the lower gas distribution plate 148 such that the upper distribution plate 150 and the lower distribution plate 148 are aligned with each other. The upper distribution plate 150 includes a plurality of holes 604 located centrally and now about 1.6 mm, which are aligned with the first gas bores 210 of the lower gas distribution plate 148. In addition, adjacent to the edge of the upper gas distribution plate 150, but inside the flange support 600, there are a number of holes 606 used to distribute the gas to the channels 208 in the lower gas distribution plate 148. have. Within the upper gas distribution plate 150 there are about 700 holes correspondingly to the arrangement of the first gas holes 206 and the associated counterbore 210 in the lower gas distribution plate 148. The gas distribution holes 606 that provide gas to the channels 208 of the lower gas distribution plate 148 are arranged around the circumference of the upper gas distribution plate 150 to allow eight holes each having a diameter of about 6.35 mm. have.

도 9는, 페이스플레이트(130)의 일부분의 조립된 도면을 도시한다. 페이스플레이트(130)를 조립하기 위해, 하부 가스 분배판(148) 및 상부 가스 분배판(150)의 표면은 1 내지 3mm 이내에서 일정해야 한다. 니켈판을 융합하도록, 인접하는 면들이 실리콘-부화 알루미늄(silicon-rich aluminum)으로 코팅될 수 있다. 그 다음, 하부 가스 분배판(148) 및 상부 가스 분배판(150)은 상호 클램핑되고, 조립체는 가스 분배판(148, 150)들이 상호 융합되는 노(爐)(furnace) 내에 위치한다. 이러한 방법으로, 2개의 플레이트들이 오직 하나의(즉, 단일) 부재, 즉 페이스플레이트(130)를 형성한다. 대안적으로, 각각의 가스 분배판(148, 150)이 고체 니켈 성분으로 제조되고, 그 다음 납접에 의해 함께 융합된다. 각각의 경우, 어떠한 O형-고리들도 페이스플레이트(130) 내에 가스를 유지하고 또는 가스의 분리를 유지하기 위해 필요하지 않다. 9 shows an assembled view of a portion of faceplate 130. In order to assemble the faceplate 130, the surfaces of the lower gas distribution plate 148 and the upper gas distribution plate 150 should be constant within 1 to 3 mm. Adjacent faces can be coated with silicon-rich aluminum to fuse the nickel plate. The lower gas distribution plate 148 and the upper gas distribution plate 150 are then clamped to each other and the assembly is located in a furnace where the gas distribution plates 148 and 150 are fused together. In this way, the two plates form only one (ie single) member, namely faceplate 130. Alternatively, each gas distribution plate 148, 150 is made of a solid nickel component and then fused together by soldering. In each case, no O-rings are needed to keep the gas in the faceplate 130 or to maintain separation of the gas.

하부 분배판(148)과 상부 분배판(150)은 플랜지(202)와 플랜지 지지부(600)의 연결부에서 융합된다. 상세히, 플랜지(202)와 플랜지 지지부(600)는 페이스플레이트(130) 내에서 모든 가스들을 유지하는데 충분한 밀봉을 형성하는 외측 가장자리(902)에서 융합된다. 추가로, 상부 가스 분배판(150)과 하부 가스 분배판(148)의 플랜지(202)는, 하부 가스 분배판(148) 내에서 형성된 가스 채널(208)들에 가스를 제공하는 원주형 플레넘(900)을 형성한다. 홀(606)들은 원주형 플레넘(900)에 가스를 공급한다. 상부 가스 분배판(150)은 채널(208)의 윗면을 형성하여, 균일한 직사각형 단면의 채널(208)들이 제 2 처리 가스를 하부 가스 분배판(148) 내의 홀(204)들에 분배하도록 형성된다. 상부 가스 분배판(150) 내의 홀(604)들은 하부 가스 분배판(148) 내의 홀(210)들에 정렬되어(도 5 참조), 제 1 처리 가스가 분배판(148 및 150)을 방해 없이 통과해서 챔버(102)의 처리 영역(104)에 이르도록 한다. 일단 융합되면, ((도시되지 않은) 볼트 머리가 페이스플레이트 표면에 동일면으로 남아있도록 홈을 파낸) 다수의 고정 보어(904)들은 원주형 가장자리 영역(902) 내에 형성되어 페이스플레이트(130)를 가스 분배 매니폴드(132)에 부가하는 것을 용이하게 한다. The lower distribution plate 148 and the upper distribution plate 150 are fused at the connection of the flange 202 and the flange support 600. In detail, the flange 202 and the flange support 600 are fused at the outer edge 902 to form a seal sufficient to hold all the gases in the faceplate 130. In addition, the flange 202 of the upper gas distribution plate 150 and the lower gas distribution plate 148 may have a columnar plenum providing gas to the gas channels 208 formed in the lower gas distribution plate 148. And form 900. The holes 606 supply gas to the columnar plenum 900. The upper gas distribution plate 150 forms the top surface of the channel 208 such that the channels 208 of uniform rectangular cross section distribute the second process gas to the holes 204 in the lower gas distribution plate 148. do. The holes 604 in the upper gas distribution plate 150 are aligned with the holes 210 in the lower gas distribution plate 148 (see FIG. 5) so that the first process gas does not interfere with the distribution plates 148 and 150. It passes through to reach the treatment region 104 of the chamber 102. Once fused, a number of stationary bores 904 (not grooved) such that the bolt head (not shown) remains flush with the faceplate surface are formed in the circumferential edge region 902 to gasify the faceplate 130. It is easy to add to the distribution manifold 132.

가스 분배 매니폴드(132)를 보다 상세히 고려하여, 도 10은 가스 분배 매니폴드(132)의 평면도를 도시한다. 도 11은, 도 10의 선11-11을 따라 취한 가스 분배 매니폴드(132)의 단면도를 도시한다. 도 12는, 도 10에서 도시된 가스 분배 매니폴드(132)의 바닥 평면도를 도시한다. 도 10 내지 도 12를 참조하여, 가스 분배 매니폴드(132)는 각각의 처리 가스들을 (도 1에서 도시된) 도관(124 및 126)으로부터 페이스플레이트(130)에 제공한다. 매니폴드(132)는 3개의 구성요소인 하부판(1000), 중간판(1002) 및 상부판(1004)을 포함한다. 하부판(1000)은 페이스플레이트(130)의 지름과 동일하거나 또는 거의 동일한 제 1 원통형 캐비티(1006)를 포함한다. 제 1 캐비티(1006)는 페이스플레이트(130)에 상호 맞추어지도록 설계된다. 제 2 캐비티(1008)는 제 1 캐비티(1006)와 동축이지만 보다 작은 지름을 가지며, 그 결과 페이스플레이트(130)가 제 1 캐비티(1006) 내에 고정됨으로써 매니폴드(132)에 인접할 때, 챔버(144)가 형성된다. 챔버(144)는 제 1 처리 가스를 상부 가스 분배판(150) 내의 홀(604)들에 분배한다. 중앙에 위치한 보어(1010)는 챔버(144)를 도관(134)에 연결하며, 상기 도관(134)은 중앙 보어(1010)로부터 상부판(1004)의 가장자리에 인접한 위치까지 연장된다. 이러한 위치에서, 도관(134)은 챔버 벽(102)의 도관(124)에 연결된다. 도관(134)을 형성하도록, 상부판(1004)은 그 바닥면 내에 기계가공된 채널을 가지며, 이를 통해 가스가 유동할 것이다. 채널은 상부판(1004)을 중앙판(1002)에 고정함으로써 완성되고, 그 결과 중앙판(1002)의 윗면이 채널(134)의 바닥면을 형성한다. Considering the gas distribution manifold 132 in more detail, FIG. 10 shows a top view of the gas distribution manifold 132. FIG. 11 shows a cross-sectional view of the gas distribution manifold 132 taken along line 11-11 of FIG. 10. FIG. 12 shows a bottom plan view of the gas distribution manifold 132 shown in FIG. 10. With reference to FIGS. 10-12, gas distribution manifold 132 provides respective process gases to faceplate 130 from conduits 124 and 126 (shown in FIG. 1). Manifold 132 includes three components, the bottom plate 1000, the middle plate 1002 and the top plate 1004. The bottom plate 1000 includes a first cylindrical cavity 1006 that is the same or nearly the same as the diameter of the faceplate 130. The first cavity 1006 is designed to mate with the faceplate 130. The second cavity 1008 is coaxial with the first cavity 1006 but has a smaller diameter, so that when the faceplate 130 is adjacent to the manifold 132 by being fixed within the first cavity 1006, the chamber 144 is formed. Chamber 144 distributes the first process gas to holes 604 in upper gas distribution plate 150. A centrally located bore 1010 connects the chamber 144 to the conduit 134, which extends from the central bore 1010 to a position adjacent to the edge of the top plate 1004. In this position, conduit 134 is connected to conduit 124 of chamber wall 102. To form the conduit 134, the top plate 1004 has a machined channel in its bottom surface through which gas will flow. The channel is completed by fixing the top plate 1004 to the midplane 1002, with the result that the top of the midplane 1002 forms the bottom surface of the channel 134.

챔버(100)의 벽(128) 및 도관(126)으로부터 페이스플레이트(130)에 제 2 처리가스를 연결하도록, 환형 챔버(146)가 매니폴드(132) 내에서 형성된다. 환형 챔버(146)는 하부판(1000)의 윗면의 환형 채널(146)을 기계가공함으로써 형성된다. 방사형 방향의 채널(1012)들은 환형 채널(146)을 각각의 채널(1012)들의 말단부에서 보어(1014)에 연결한다. 추가로, 도관(136)을 형성하는 채널은 하부판(1000) 내에서 형성되고, 환형 채널(146)로부터 경계면(138)의 도관 연결 위치로 연장된다. 환형 채널(146)의 위는 중앙판(1002)에 인접하여, 그 결과 인접한 환형 채널(146)이 방사형으로 연장된 채널(1012) 및 제 2 처리 가스를 페이스플레이트(130)의 분배 플레넘(900)에 연결하는 보어(1014)와 함께 형성된다. An annular chamber 146 is formed in the manifold 132 to connect the second process gas from the walls 128 and conduits 126 of the chamber 100 to the faceplate 130. The annular chamber 146 is formed by machining the annular channel 146 on the upper surface of the lower plate 1000. Radial channels 1012 connect the annular channel 146 to the bore 1014 at the distal end of each channel 1012. In addition, the channels forming the conduit 136 are formed in the bottom plate 1000 and extend from the annular channel 146 to the conduit connection position of the interface 138. Above the annular channel 146 is adjacent to the midplane 1002, resulting in a channel 1012 in which the adjacent annular channel 146 extends radially and a second processing gas for dispensing the plenum of the faceplate 130. And with a bore 1014 connecting to 900.

가스 분배 매니폴드 조립체(132)를 제조하도록, 하부판(1000), 중앙판(1002), 및 상부판(1004)은 실리콘-부화 알루미늄 필름으로 코팅된 짝-표면을 가질 수 있다. 대안적으로, 각각의 하부판(1000), 중앙판(1002), 및 상부판(1004)은 고체 Ni 200 시리즈 물질로 제조된다. 그 다음, 전체적인 매니폴드 조립체(132)는 클램핑되고 약 550℃의 온도인 노(爐) 내에 위치하여 접촉면이 상호 융합되고 단일 매니폴드 조립체(132)를 형성한다. 이와 같이, 처리 가스 간의 분배를 유지하기 위해 어떠한 O형-고리도 필요하지 않다. 앞선 실시예들의 샤워헤드(114)는 10-5Torr 진공 테스트로서 실험되었으며, 가스 입력 도관(134 및 136) 각각으로부터 제공된 가스들 사이에서 어떠한 혼합 또는 교차 오염이 발생하지 않았다.To manufacture the gas distribution manifold assembly 132, the bottom plate 1000, midplane 1002, and top plate 1004 may have mating-surfaces coated with a silicon-enriched aluminum film. Alternatively, each bottom plate 1000, middle plate 1002, and top plate 1004 are made of a solid Ni 200 series material. The entire manifold assembly 132 is then clamped and placed in a furnace at a temperature of about 550 ° C. such that the contact surfaces are fused together to form a single manifold assembly 132. As such, no O-rings are needed to maintain the distribution between the process gases. The showerhead 114 of the previous embodiments was tested as a 10 -5 Torr vacuum test, and no mixing or cross contamination occurred between the gases provided from each of the gas input conduits 134 and 136.

전술하거나 여기에서 개시하는 어떠한 실시예들에서도, 샤워헤드(114)는 냉판(cold plate) 또는 샤워헤드(114)를 균일하고 일정한 온도로 유지시킬 수 있는 다른 냉각 구성요소와 연결될 수 있다. 이러한 냉판은 냉각 채널을 자르거나 또는 달리 형성된 바디를 사용하여 형성될 수 있으며, 그 결과 냉판이 가스 분배 매니폴드(132)의 위에 고정되는 동안 냉각제가 냉판을 통해 순환된다. 매니폴드 조립체(132)의 위에 고정된 냉판(1100)의 예시적인 위치는 도 11에서 도시된다. In any of the embodiments described above or disclosed herein, the showerhead 114 can be connected with a cold plate or other cooling component that can maintain the showerhead 114 at a uniform and constant temperature. Such cold plates may be formed by cutting the cooling channels or using otherwise formed bodies, such that coolant is circulated through the cold plates while the cold plates are secured above the gas distribution manifold 132. An exemplary position of cold plate 1100 secured on top of manifold assembly 132 is shown in FIG. 11.

도 13은, 페이스플레이트(1300)의 대안적인 실시예의 일부분의 단면도를 도시한다. 상기 실시예는, 상부 가스 분배판(1302) 및 하부 가스 분배판(1304)을 포함한다. 하부 가스 분배판(1304)은 전술한 하부 가스 분배판(도 9의 (148))과 유사하여, 상기 분배판(1304)은 다수의 가스 분배 홀들을 형성한다(한 세트의 홀(1306)들은 제 1 가스를 분배하기 위함이며, 한 세트의 홀(1308)들은 제 2 가스를 분배하기 위함이다). 다른 모든 홀들은 하부 분배판(1304)의 상부면(1310)으로부터 카운터보링된다. 각각의 카운터보어에 수직 방향의 튜브형 도관(튜브)(1312)의 단부가 위치한다. 각각의 튜브(1312)의 다른 단부는 상부 가스 분배판(1302) 내의 홀(1320)을 통과한다. 상부 가스 분배판(1302)과 하부 가스 분배판(1304) 및 튜브(1312)는 다시 고체 니켈로 제조된다. 한번 조립되면, 페이스플레이트(1300)은 노(爐) 내에 위치하고 이를 가열하여 전술한 실시예에서 개시한 것과 유사한 방법으로 접촉 표면을 상호 납접(융합)한다. 13 shows a cross-sectional view of a portion of an alternative embodiment of faceplate 1300. The embodiment includes an upper gas distribution plate 1302 and a lower gas distribution plate 1304. The lower gas distribution plate 1304 is similar to the lower gas distribution plate (148 in FIG. 9) described above, such that the distribution plate 1304 forms a plurality of gas distribution holes (a set of holes 1306 To distribute the first gas, and the set of holes 1308 to distribute the second gas). All other holes are counterbored from the top surface 1310 of the lower distribution plate 1304. At each counterbore is the end of the tubular conduit (tube) 1312 in the vertical direction. The other end of each tube 1312 passes through a hole 1320 in the upper gas distribution plate 1302. The upper gas distribution plate 1302, the lower gas distribution plate 1304, and the tube 1312 are again made of solid nickel. Once assembled, the faceplates 1300 are placed in a furnace and heated to solder each other (fusion) to the contact surfaces in a manner similar to that described in the above embodiments.

각각의 튜브(1312)들은 제 2 가스가 가스 분배 홀(1308)에 이르도록 가스 통로를 형성한다. 상부 가스 분배판(1302)의 하부면(1314)과 하부 가스 분배판(1304)의 상부면(1310)은 제 1 가스를 가스 분배 홀(1306)에 분배하는 캐비티(1316)를 형성한다. 제 1 가스는 하나 또는 그 이상의 포탈(1318)을 거쳐서 캐비티(1316)에 공급된다. (도시되지 않았으나, 도 1의 매니폴드 조립체(132)와 동일한) 가스 매니폴드는 페이스플레이트(1300)에 연결되고, 제 1 가스를 포탈(1318)에 공급하고 제 2 가스를 페이스플레이트(1300)의 튜브(1312)에 공급한다. 이러한 페이스플레이트의 실시예를 포함하는 샤워헤드의 고정 및 작동은 이전 실시예와 동일하다. Each tube 1312 forms a gas passageway such that a second gas reaches the gas distribution hole 1308. The lower surface 1314 of the upper gas distribution plate 1302 and the upper surface 1310 of the lower gas distribution plate 1304 form a cavity 1316 for distributing the first gas to the gas distribution hole 1306. The first gas is supplied to the cavity 1316 via one or more portals 1318. A gas manifold (not shown, same as manifold assembly 132 of FIG. 1) is connected to faceplate 1300, supplies a first gas to portal 1318 and a second gas to faceplate 1300. To the tube 1312. The fixing and actuation of the showerhead comprising this embodiment of the faceplate is the same as in the previous embodiment.

전술하거나 여기에서 개시한 실시예들의 대안적인 제조 처리는 (각각의 층이 약 5mils의 두께인) 다이-커팅층(die-cut layer)들을 쌓아 페이스플레이트 구조를 "구축"하는 것과 관련이 있다. 그 다음, 층들의 라미네이트(laminate) 또는 적층(stack)은 노(爐) 내에 위치하여 단일 페이스플레이트로 융합된다. 페이스플레이트의 물질은 고체 니켈이다. 여기에 개시되고 도시되었던 본 고안의 개념에 따른 다양한 실시예들에도 불구하고, 당업자는 여전히 본 고안이 포함하고 이를 따르며 본 고안의 개념을 채택하는 많은 다양한 실시예들을 고안할 수 있다. An alternative fabrication process of the embodiments described above or disclosed herein involves stacking die-cut layers (each layer about 5 mils thick) to "build" the faceplate structure. The laminate or stack of layers is then placed in the furnace and fused into a single faceplate. The material of the faceplate is solid nickel. Notwithstanding the various embodiments in accordance with the inventive concepts disclosed and shown herein, one of ordinary skill in the art can still devise many different embodiments that include and follow the subject innovation and employ the inventive concepts.

적어도 하나의 특정 실시예에서, 샤워헤드는 단일 페이스플레이트 및 가스 분배 매니폴드 조립체를 가진다. 페이스플레이트는, 분리된 상부 가스 분배판 및 하부 가스 분배판으로 제조되고 함께 납접되거나 융합되어 단일 페이스플레이트를 형성한다. 각각의 분배판은 고체 Ni 200 시리즈 물질과 같은 고체 니켈 물질로 제조된다. 처리 가스는 가스 분배 매니폴드 조립체에 의해 페이스플레이트 내의 다양한 채널들에 분리되어 운반된다. 가스 분배 매니폴드 조립체는 상부 가스 분배판의 뒷면 또는 윗면에 볼트 결합된다. 선택적으로, 냉판이 가스 분배 매니폴드 조립체에 볼트 결합될 수 있어서 샤워헤드를 미리 결정한 온도로 유지한다. In at least one specific embodiment, the showerhead has a single faceplate and gas distribution manifold assembly. The faceplates are made of separate upper and lower gas distribution plates and are soldered or fused together to form a single faceplate. Each distribution plate is made of a solid nickel material, such as a solid Ni 200 series material. The process gas is transported separately to the various channels in the faceplate by the gas distribution manifold assembly. The gas distribution manifold assembly is bolted to the back or top of the upper gas distribution plate. Optionally, the cold plate may be bolted to the gas distribution manifold assembly to maintain the showerhead at a predetermined temperature.

전술하거나 여기에서 개시하는 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 각각의 상부 가스 분배판 및 하부 가스 분배판은, 하부판 및 상부판 모두를 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 가스 홀을 포함한다. 페이스플레이트의 상부 가스 분배판은 가스를 다수의 제 1 가스 홀에 공급하는 챔버를 포함한다. 제 1 처리 가스는 상부 챔버 내의 다수의 홀들을 통해 공급된다. 제 1 가스 홀들은 제 1 가스를 처리 영역에 분배한다. 주지하듯이, 마찬가지로 하부 가스 분배판은 상부 가스 분배판 내의 홀들에 정렬되는 다수의 홀들을 포함한다. 하부 가스 분배판은 상부판 아래에 배치된다. 이러한 방법으로, 제 1 처리 가스는 혼합되지 않은 채 처리 영역에 분배된다. 하나의 배열체에서, 하부 가스 분배판은 원형의 편평한 형태를 가지며, 보다 균일하게 처리 영역에 가스를 분배하도록 가스 분배 홀들이 판의 표면 주변에 균등하게 분배된다. In one or more embodiments described above or disclosed herein, each top gas distribution plate and bottom gas distribution plate comprise a plurality of first gas holes extending in a manner aligned through both the bottom plate and the top plate. . The upper gas distribution plate of the faceplate includes a chamber for supplying gas to the plurality of first gas holes. The first process gas is supplied through a plurality of holes in the upper chamber. The first gas holes distribute the first gas to the processing region. As noted, the lower gas distribution plate likewise comprises a plurality of holes aligned with the holes in the upper gas distribution plate. The lower gas distribution plate is disposed below the top plate. In this way, the first processing gas is distributed to the processing region without mixing. In one arrangement, the lower gas distribution plate has a circular flat shape and the gas distribution holes are evenly distributed around the surface of the plate to distribute the gas more evenly to the treatment area.

전술하거나 여기에서 개시하는 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 하부 가스 분배판을 통해 연장되고 다수의 상호연결 채널들에 연결되는 다수의 제 2 가스 홀들이 공급된다. 상호연결 채널들은, 제 2 처리 가스를 수용하는 원주형 플레넘에 연결된다. 제 2 가스 홀들은 원주형 플레넘에 의해 제 2 처리 가스와 유체 소통된다. 다수의 제 2 가스 홀들과 그 상호연결 채널들은 다수의 제 1 가스 홀들 각각에 대해 밀봉된다. 이러한 방법으로 분리된 가스들의 유체 소통이 페이스플레이트 내에서 배제된다. In one or more embodiments described above or disclosed herein, a plurality of second gas holes are provided that extend through the lower gas distribution plate and are connected to the plurality of interconnect channels. The interconnect channels are connected to a columnar plenum containing a second process gas. The second gas holes are in fluid communication with the second process gas by the columnar plenum. The plurality of second gas holes and their interconnect channels are sealed for each of the plurality of first gas holes. In this way, fluid communication of the separated gases is excluded in the faceplate.

전술하거나 여기에서 개시하는 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 상부 가스 분배판의 바닥면이 하부 가스 분배판의 윗면에 연결되고 융합된다. 이러한 면에서, 상부 가스 분배판의 바닥의 편평한 표면이 제 2 가스를 운반하는 매니폴드 채널의 윗면을 형성한다. 매니폴드 채널들은, 하부 가스 분배판의 외측 가장자리에 근접하게 위치한 원주형 플레넘에 의해 상호 모두 연결된다. 다수의 홀들이 상부 가스 분배판의 가장자리 주변에서 원주형 플레넘 내로 드릴링되어 가스를 원주형 플레넘에 제공한다. 가스는, 가스를 하부 가스 분배판 내의 제 2 가스 홀들에 공급하는 매니폴드 채널들을 연결한다. In one or more embodiments described above or disclosed herein, the bottom surface of the upper gas distribution plate is connected and fused to the top surface of the lower gas distribution plate. In this respect, the flat surface of the bottom of the upper gas distribution plate forms the top surface of the manifold channel carrying the second gas. The manifold channels are all interconnected by a columnar plenum located proximate to the outer edge of the lower gas distribution plate. Multiple holes are drilled into the columnar plenum around the edge of the upper gas distribution plate to provide gas to the columnar plenum. The gas connects manifold channels that supply gas to the second gas holes in the lower gas distribution plate.

전술하거나 여기에서 개시하는 하나 또는 그 이상의 실시예에서, 하부 가스 분배판 및 상부 가스 분배판이 융합되어 페이스플레이트 내에 O형-고리를 사용하는 것을 방지한다. 하나의 배열체에서 융합은, 3 내지 5mils 두께의 실리콘-부화 알루미늄 필름 또는 막을 접촉면에 먼저 적용함으로써 수행된다. 그 다음, 2개의 가스 분배판이 상호 클램핑된다. 그 다음, 진공 챔버에서 약 550℃의 온도까지 페이스플레이트가 가열된다. 이러한 방법으로, 판들이 상호 접촉한 위치에서 가스 분배판들이 결합된다. 다른 배열체에서, 각각의 가스 분배판은 고체 Ni 200 시리즈 물질로 제조된다. 납접된 표면은 바람직하게는 각각 1 내지 3mm의 편평도를 가져서, 상부 가스 분배판으로부터 하부 가스 분배판으로 변화될 때 가스들의 분리를 유지하는 대략적인 밀봉을 형성한다. 고체 니켈판들은 납접되어 바람직한 접촉 밀봉을 제공한다. In one or more embodiments described above or disclosed herein, the lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate are fused to prevent the use of an O-ring in the faceplate. In one arrangement fusion is performed by first applying a 3 to 5 mil thick silicon-enriched aluminum film or film to the contact surface. The two gas distribution plates are then clamped to each other. The faceplate is then heated in a vacuum chamber to a temperature of about 550 ° C. In this way, the gas distribution plates are joined at the positions where the plates are in contact with each other. In other arrangements, each gas distribution plate is made of a solid Ni 200 series material. The soldered surfaces preferably have a flatness of 1 to 3 mm each, forming an approximate seal that maintains separation of gases as they change from the upper gas distribution plate to the lower gas distribution plate. Solid nickel plates are soldered to provide the desired contact seal.

본 고안의 실시예들을 앞서 개시한 반면, 본 고안의 다른 실시예들이 본 고안에서 개시된 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 그 범위는 이하의 청구범위에 의해 결정된다. While embodiments of the present invention have been disclosed above, other embodiments of the present invention can be devised without departing from the scope of the present invention, the scope of which is determined by the claims that follow.

도 1은, 본 고안의 샤워헤드를 포함하는 반도체 웨이퍼 처리 반응기를 개략적으로 묘사하는 단면도를 도시한다. 1 shows a cross-sectional view schematically illustrating a semiconductor wafer processing reactor including a showerhead of the present invention.

도 2는, 하부 가스 분배판의 평면도를 도시한다. 2 shows a plan view of the lower gas distribution plate.

도 3은, 도 2의 선3-3을 따라 취한 하부 가스 분배판의 부분 단면도를 도시한다. FIG. 3 shows a partial cross-sectional view of the lower gas distribution plate taken along line 3-3 of FIG. 2.

도 4는, 하부 가스 분배판의 일부분의 상세한 평면도를 도시한다. 4 shows a detailed plan view of a portion of the lower gas distribution plate.

도 5는, 도 4의 선5-5를 따라 취한 하부 가스 분배판의 상세한 부분의 단면도를 도시한다. FIG. 5 shows a cross-sectional view of a detailed portion of the lower gas distribution plate taken along line 5-5 of FIG. 4.

도 6은, 상부 가스 분배판의 평면도를 도시한다. 6 shows a plan view of the upper gas distribution plate.

도 7은, 도 6의 선7-7을 따라 취한 상부 가스 분배판의 부분 단면도를 도시한다. FIG. 7 shows a partial cross-sectional view of the upper gas distribution plate taken along line 7-7 of FIG. 6.

도 8은, 도 7에서 도시된 상부 가스 분배판의 일부분의 전개된 단면도를 도시한다. FIG. 8 shows an expanded cross sectional view of a portion of the upper gas distribution plate shown in FIG. 7.

도 9는, 본 고안의 샤워헤드의 페이스플레이트를 형성하는 하부 가스 분배판과 상부 가스 분배판의 조립된 부분의 상세한 단면도를 도시한다. Figure 9 shows a detailed cross-sectional view of the assembled portion of the lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate forming the faceplate of the showerhead of the present invention.

도 10은, 가스 분배 매니폴드 조립체의 평면도를 도시한다. 10 shows a top view of a gas distribution manifold assembly.

도 11은, 도 10의 선11-11을 따라 취한 가스 분배 매니폴드 조립체의 단면도를 도시한다. FIG. 11 shows a cross-sectional view of the gas distribution manifold assembly taken along line 11-11 of FIG. 10.

도 12는, 가스 분배 매니폴드 조립체의 바닥 평면도를 도시한다. 12 shows a bottom plan view of the gas distribution manifold assembly.

도 13은, 샤워헤드의 대안적인 실시예의 일부분의 단면도를 도시한다. 그리고13 shows a cross-sectional view of a portion of an alternative embodiment of the showerhead. And

도 14는, 종래기술의 듀얼 가스 샤워헤드의 전개된 단면도를 도시한다. 14 shows an expanded cross sectional view of a dual gas showerhead of the prior art.

이해를 돕기 위해 도면에서 공통된 동일한 요소들을 동일한 도면 부호가 가능한 한 지시하도록 사용되었다. The same elements that are common in the drawings have been used to refer to the same reference numerals as much as possible to aid understanding.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

(도시되지 않음): 가스 매니폴드 100: 반응기(Not shown): gas manifold 100: reactor

102: 처리 챔버 104: 처리 영역102: processing chamber 104: processing area

106: 기판 108: 받침대106: substrate 108: pedestal

110: 화살표 112: 슬릿 밸브110: arrow 112: slit valve

114: 샤워헤드 116, 118: 공급원114: showerhead 116, 118: source

120, 122: 밸브 124, 126, 134, 136: 도관120, 122: valves 124, 126, 134, 136: conduits

128: 챔버 벽 130, 1300: 페이스플레이트128: chamber wall 130, 1300: faceplate

132: 매니폴드 조립체 134, 208, 1012: 채널132: manifold assembly 134, 208, 1012: channel

138: 경계면 140, 142: O형-고리138: interface 140, 142: O-ring

144: 원통형 챔버 146: 환형 챔버144: cylindrical chamber 146: annular chamber

148, 1304: 하부 가스 분배판 150, 1302: 상부 가스 분배판148 and 1304 lower gas distribution plate 150 and 1302 upper gas distribution plate

152: 볼트 200: 중앙 포탈 영역152: bolt 200: center portal area

201: 선 202: 플랜지201: line 202: flange

204, 206, 210, 604, 606, 1320: 홀 210, 904, 1010, 1014: 보어204, 206, 210, 604, 606, 1320: holes 210, 904, 1010, 1014: bore

212: 사각형 아일랜드 600: 플랜지 지지부212 rectangular island 600 flange support

602: 오목한 부분 608: 표면602: recessed portion 608: surface

900: 분배 플레넘 902: 원주형 가장자리 영역900: distribution plenum 902: cylindrical edge area

1000: 하부판 1002: 중간판1000: lower plate 1002: intermediate plate

1004: 상부판 1006, 1316: 캐비티1004: top plate 1006, 1316: cavity

1008: 제 2 캐비티 1100: 냉판1008: second cavity 1100: cold plate

1306, 1308: 가스 분배 홀 1310: 상부면1306, 1308: gas distribution hole 1310: upper surface

1312: 튜브 1314: 하부면1312: tube 1314: lower surface

1318: 포탈1318: Portal

Claims (23)

반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트에 있어서, In the faceplate for a semiconductor wafer processing system, 상기 페이스플레이트는 제 2 가스 분배판에 연결된 제 1 가스 분배판을 포함하고, 상기 분배판들 각각은 고체 니켈 성분으로 제조되며, The faceplate comprises a first gas distribution plate connected to a second gas distribution plate, each of the distribution plates being made of a solid nickel component, 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판은, 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판 양쪽을 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 홀들을 각각 포함하며, The first gas distribution plate and the second gas distribution plate each include a plurality of first holes extending in a manner aligned through both the first gas distribution plate and the second gas distribution plate, 상기 제 2 가스 분배판은, 상기 제 2 가스 분배판의 하부를 관통하도록 형성된 다수의 제 2 홀들 및 상기 제 2 가스 분배판의 상부 내에서 상기 제 2 홀들 위쪽에 형성된 다수의 상호연결 채널들을 포함하며, 그리고The second gas distribution plate includes a plurality of second holes formed to penetrate the lower portion of the second gas distribution plate and a plurality of interconnecting channels formed above the second holes in an upper portion of the second gas distribution plate. And 상기 제 1 가스 분배판은, 상기 제 1 가스 분배판이 상기 제 2 가스 분배판에 연결될 때 원주형 캐비티를 형성하는 오목한 하부면을 가지고, 그 결과 상기 제 2 가스 분배판의 상기 상호연결 채널들이 상기 다수의 제 2 홀들 및 상기 원주형 캐비티와 유체 소통되어 상기 다수의 제 1 홀들에 의해 형성되는 제 2 유동 경로로부터 격리되어 페이스플레이트를 관통하는 제 1 유동 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.The first gas distribution plate has a concave bottom surface that forms a columnar cavity when the first gas distribution plate is connected to the second gas distribution plate, so that the interconnect channels of the second gas distribution plate are A semiconductor wafer, in fluid communication with the plurality of second holes and the cylindrical cavity to form a first flow path isolated from a second flow path formed by the plurality of first holes and penetrating the faceplate. Faceplates for Processing Systems. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 가스 분배판 내의 상기 상호연결 채널들은 십자형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.And wherein said interconnect channels in said second gas distribution plate are formed in a cross pattern. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 상호연결 채널들이 잘려서 상기 제 2 가스 분배판의 상부 내에 사각형 돌출부들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.And the interconnect channels are cut to form rectangular protrusions in the top of the second gas distribution plate. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 가스 분배판을 상기 제 2 가스 분배판에 납접함으로써, 상기 제 1 가스 분배판이 상기 제 2 가스 분배판에 연결되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.The first gas distribution plate is connected to the second gas distribution plate by soldering the first gas distribution plate to the second gas distribution plate, wherein the faceplate for the semiconductor wafer processing system. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판을 관통하는 상기 다수의 제 1 홀들은, 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판을 함께 납접한 후 드릴링되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.Wherein the plurality of first holes penetrating the first gas distribution plate and the second gas distribution plate are drilled after welding the first gas distribution plate and the second gas distribution plate together. Faceplates for Wafer Processing Systems. 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드에 있어서, A showerhead for a semiconductor wafer processing system, 상기 샤워헤드는 고체 니켈 성분으로 제조된 단일 구조를 갖는 페이스플레이트를 포함하며, The showerhead comprises a faceplate having a unitary structure made of a solid nickel component, 상기 페이스플레이트는 제 1 가스 분배판 및 제 2 가스 분배판을 포함하고, 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판 각각은 상기 제 1 가스 분배판 및 상기 제 2 가스 분배판 양쪽을 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 홀들을 각각 포함하며, The faceplate includes a first gas distribution plate and a second gas distribution plate, each of the first gas distribution plate and the second gas distribution plate passing through both the first gas distribution plate and the second gas distribution plate. Each of the plurality of first holes extending in an aligned manner, 상기 제 2 가스 분배판은, 상기 제 2 가스 분배판의 하부를 관통하도록 형성된 다수의 제 2 홀들 및 상기 제 2 가스 분배판의 상부 내에서 상기 제 2 홀들 위쪽에 형성된 다수의 상호연결 채널들을 포함하며, 그리고The second gas distribution plate includes a plurality of second holes formed to penetrate the lower portion of the second gas distribution plate and a plurality of interconnecting channels formed above the second holes in an upper portion of the second gas distribution plate. And 상기 제 1 가스 분배판은, 상기 제 1 가스 분배판이 상기 제 2 가스 분배판에 연결될 때 원주형 캐비티를 형성하는 오목한 하부면을 가지고, 그 결과 상기 제 2 가스 분배판의 상기 상호연결 채널들이 상기 다수의 제 2 홀들 및 상기 원주형 캐비티와 유체 소통되어 상기 다수의 제 1 홀들에 의해 형성되는 제 2 유동 경로로부터 격리되어 페이스플레이트를 관통하는 제 1 유동 경로를 형성하며, 그리고 The first gas distribution plate has a concave bottom surface that forms a columnar cavity when the first gas distribution plate is connected to the second gas distribution plate, so that the interconnect channels of the second gas distribution plate are And in fluid communication with the plurality of second holes and the cylindrical cavity to form a first flow path that is isolated from a second flow path formed by the plurality of first holes and penetrates the faceplate, and 상기 샤워헤드는, 상기 제 1 가스 분배판 내의 상기 제 1 홀들에 제 1 가스를 공급하고 상기 제 2 가스 분배판 내의 상기 채널들에 제 2 가스를 공급하도록 상기 페이스플레이트에 연결된 가스 분배 매니폴드 조립체를 포함하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The showerhead is a gas distribution manifold assembly coupled to the faceplate to supply a first gas to the first holes in the first gas distribution plate and to supply a second gas to the channels in the second gas distribution plate. Comprising a showerhead for a semiconductor wafer processing system. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 가스 분배 매니폴드 조립체에 냉판(cold plate)이 고정되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.And a cold plate secured to said gas distribution manifold assembly. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제 2 가스 분배판 내의 상기 상호연결 채널들은 십자형 패턴으로 형성되며, 상기 상호연결 채널들이 잘려서 상기 제 2 가스 분배판의 상부 내에 사각형 돌출부들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.Wherein said interconnect channels in said second gas distribution plate are formed in a cross-shaped pattern, wherein said interconnect channels are cut to form rectangular protrusions in an upper portion of said second gas distribution plate. . 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 사각형 돌출부들은 상기 제 1 가스 분배판 내에서 형성되고 리세스된 캐비티 내로 연장되어 상기 가스 분배 캐비티를 관통하는 유동 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.And the rectangular protrusions are formed in the first gas distribution plate and extend into the recessed cavity to form a flow path through the gas distribution cavity. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제 1 가스 분배판을 상기 제 2 가스 분배판에 납접함으로써 상기 페이스플레이트가 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The face plate is formed by soldering the first gas distribution plate to the second gas distribution plate, characterized in that the showerhead for a semiconductor wafer processing system. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 가스 분배 매니폴드는, 상기 제 1 가스를 상기 제 1 가스 분배판 내의 상기 다수의 제 1 가스 홀들에 공급하는 원통 형태의 제 1 가스 채널을 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The gas distribution manifold further comprises a first gas channel in a cylindrical form for supplying the first gas to the plurality of first gas holes in the first gas distribution plate. 제 11 항에 있어서, The method of claim 11, 상기 가스 분배 매니폴드는 환형 캐비티 및 방사형 채널들을 갖는 제 2 가스 채널을 더 포함하며, 상기 방사형 채널들은 상기 제 2 가스를 원주형 플레넘에 공급하는 상기 환형 캐비티로부터 연장되는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The gas distribution manifold further comprises a second gas channel having an annular cavity and radial channels, the radial channels extending from the annular cavity supplying the second gas to the circumferential plenum. Shower head. 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드에 있어서, A showerhead for a semiconductor wafer processing system, 상기 샤워헤드는 상부 가스 분배판에 연결된 하부 가스 분배판을 가지는 페이스플레이트를 포함하며, The showerhead comprises a faceplate having a lower gas distribution plate connected to the upper gas distribution plate, 상기 하부 가스 분배판 및 상기 상부 가스 분배판은 각각 고체 니켈 성분으로 제조되며, 그리고The lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate are each made of a solid nickel component, and 상기 페이스플레이트는, 상기 하부 가스 분배판 및 상기 상부 가스 분배판 양쪽을 관통하여 정렬되는 방식으로 연장된 다수의 제 1 가스 홀들 및 상기 하부 가스 분배판을 관통하도록 다수의 상호연결 채널들 내로 연장된 다수의 제 2 가스 홀들을 가지고, 상기 상호연결 채널들은 상기 상부 가스 분배판을 관통하도록 연장된 다수의 보어들에 연결된 원주형 플레넘에 연결되며, 그리고The faceplate extends into a plurality of first gas holes and a plurality of interconnecting channels through the lower gas distribution plate, the plurality of first gas holes extending in a manner aligned with both the lower gas distribution plate and the upper gas distribution plate. Having a plurality of second gas holes, the interconnect channels are connected to a columnar plenum connected to a plurality of bores extending to penetrate the upper gas distribution plate, and 상기 샤워헤드는, 상기 상부 가스 분배판 내의 상기 다수의 제 1 가스 홀들에 제 1 가스를 공급하고 상기 하부 가스 분배판 내의 상기 다수의 보어들과 상기 상호연결 채널들에 제 2 가스를 공급하도록 상기 페이스플레이트에 연결된 가스 분배 매니폴드 조립체를 포함하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The showerhead is configured to supply a first gas to the plurality of first gas holes in the upper gas distribution plate and to supply a second gas to the plurality of bores and the interconnect channels in the lower gas distribution plate. A showerhead for a semiconductor wafer processing system comprising a gas distribution manifold assembly coupled to a faceplate. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 하부 가스 분배판의 상기 상호연결 채널들은 십자형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.And the interconnect channels of the lower gas distribution plate are formed in a cross pattern. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 상호연결 채널들이 잘려서 상기 하부 가스 분배판의 상부 내에 사각형 돌출부들을 형성하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.And the interconnect channels are cut to form rectangular protrusions in the top of the lower gas distribution plate. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 상부 가스 분배판을 상기 하부 가스 분배판에 납접함으로써 상기 페이스플레이트가 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.The face plate is formed by soldering the upper gas distribution plate to the lower gas distribution plate, the showerhead for a semiconductor wafer processing system. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 가스 분배 매니폴드는,The gas distribution manifold, 상기 제 1 가스를 상기 상부 가스 분배판의 상기 다수의 제 1 가스 홀들에 공급하는 제 1 가스 채널, 및A first gas channel for supplying the first gas to the plurality of first gas holes of the upper gas distribution plate, and 환형 캐비티 및 방사형 채널들을 가지는 제 2 가스 채널로서, 상기 방사형 채널들이 상기 제 2 가스를 원주형 플레넘에 공급하는 상기 환형 캐비티로부터 연장되는 제 2 가스 채널을 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.A second gas channel having an annular cavity and radial channels, the radial channels further comprising a second gas channel extending from the annular cavity supplying the second gas to the columnar plenum head. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 상기 상부 가스 분배판 및 상기 하부 가스 분배판이 납접된 후, 상기 상부 가스 분배판 및 상기 하부 가스 분배판을 관통하는 상기 다수의 제 1 가스 홀들이 드릴링되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.After the upper gas distribution plate and the lower gas distribution plate are soldered, the plurality of first gas holes penetrating the upper gas distribution plate and the lower gas distribution plate are drilled. head. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 고체 니켈 성분이 Ni 200 시리즈 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.Wherein the solid nickel component comprises a Ni 200 series material. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 상기 상부 가스 분배판을 관통하도록 형성된 상기 다수의 제 1 가스 홀들 사이에서 상기 상부 가스 분배판의 일부분이 상기 하부 가스 분배판의 상기 사각형 돌출부들의 상부면에 납접되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 샤워헤드.Wherein a portion of the upper gas distribution plate is soldered to the upper surface of the rectangular protrusions of the lower gas distribution plate between the plurality of first gas holes formed to penetrate the upper gas distribution plate. Shower head. 반도체 웨이퍼 처리 시스템의 처리 영역 내에 처리 가스를 전달하기 위해 2개의 니켈 플레이트로 형성된 페이스플레이트에 있어서, A faceplate formed of two nickel plates for delivering process gas into a processing region of a semiconductor wafer processing system, 원주형 캐비티를 구비한 제 1 플레이트,및 A first plate having a cylindrical cavity, and 다수의 제 2 홀들 및 다수의 채널들을 구비한 제 2 플레이트에 연결된 다수의 제 1 홀을 포함하고, A plurality of first holes connected to a second plate having a plurality of second holes and a plurality of channels, 상기 다수의 제 2 홀들은 상기 다수의 제 1 홀들과 소통되어 제 1 유동 경로를 한정하고, The plurality of second holes are in communication with the plurality of first holes to define a first flow path, 상기 다수의 채널들은 상기 원주형 캐비티에 소통되어 제 2 유동 경로를 한정하는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.And wherein said plurality of channels are in communication with said columnar cavity to define a second flow path. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 제 1 유동 경로는 제 1 처리 가스를 전달하는데 적합하고, The first flow path is suitable for delivering a first process gas, 상기 제 2 유동 경로는 제 2 처리 가스를 전달하는데 적합한 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.And wherein said second flow path is suitable for delivering a second processing gas. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트는 함께 융합되고 이를 통하도록 형성된 다수의 고정 홀들을 포함하여 가스 매니폴드에 연결되는 것을 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템용 페이스플레이트.And the first plate and the second plate are connected to the gas manifold including a plurality of fixing holes fused together and formed therethrough.
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