KR200462383Y1 - 원자층 증착 챔버 및 부품들 - Google Patents

Abstract

원자층 증착 챔버는 가스 입구 및 가스 출구 사이에 원뿔형(conical) 통로를 가지는 중앙 캡(central cap)을 포함하는 가스 분배기를 포함한다. 또한 가스 분배기는 접속되는 제 1 및 제 2 원뿔형 개구들을 포함하는 실링 플레이트(ceilling plate)를 포함한다. 제 1 원뿔형 개구는 중앙 캡의 가스 출구로부터 프로세스 가스를 수신한다. 제 2 원뿔형 개구는 제 1 원뿔형 개구로부터 방사상 바깥방향으로 연장된다. 또한, 가스 분배기는 챔버의 측벽 상에 위치되는 주변 리지(peripheral ledge)를 갖는다.

Description

원자층 증착 챔버 및 부품들{ATOMIC LAYER DEPOSITION CHAMBER AND COMPONENTS}

본 발명의 실시예들은 원자층 증착 챔버 및 원자층 증착 챔버의 부품들에 관한 것이다.

집적회로들 및 디스플레이들의 제조시, 원자층증착(ALD) 챔버는 기판 상에 원자들 정도의 두께를 가지는 원자층을 증착하는데 이용된다. 통상적으로, ALD 챔버는 프로세스 가스가 주입되는 엔클로져(enclosure) 및 챔버에서 프로세스 가스의 압력을 배기 및 조절하는 출구를 포함한다. 한 형태의 원자층 증착 프로세스에서, 기판 표면 상에 흡착되는 가스 분자들의 얇은 층을 형성하기 위해 챔버에 제 1 프로세스 가스가 주입되며, 이후 기판 상에 원자층을 형성하기 위해 가스 분자들의 흡착된 층과 반응하도록 제 2 프로세스 가스가 주입된다. 프로세스 가스들로는 챔버 속으로 유기 또는 다른 분자들을 전송하기 위해 캐리어 가스들 또는 종래의 가압된(pressurized) 가스들을 포함된다. 통상적으로, 챔버는 각각의 프로세스 가스를 전달하는 사이에 정화된다. 정화는 캐리어 가스의 연속적 흐름이 챔버에 제공되는 연속형 또는 불연속 또는 펄스형 캐리어 가스의 흐름이 제공되는 펄스형일 수 있다.

CVD 또는 PVD 프로세스들에 이용되는 종래의 기판 프로세싱 챔버들은 기판 상에 원자층들을 증착하기 위해 ALD 프로세스들이 점진적으로 이용되기 때문에 ALD 챔버들로 전환된다. 그러나, 종래의 챔버들은 ALD 프로세스들에서 요구되는 충분히 높은 레벨의 가스 분포, 플라즈마, 또는 열적 균일성을 항상 제공하는 것은 아니다. 예를 들면, ALD 챔버들은 특정한 형태의 가스 분배기들, 차폐부들, 및 배출 부품들을 이용하며, 이들 모두는 기판 표면 양단으로부터 프로세스 가스 종들의 보다 균일한 전달, 및 제거를 제공하도록 협력한다. ALD 전환 챔버들은 상이한 형태의 ALD 프로세스들, 예를 들면, 열적 또는 플라즈마 강화 ALD(PEALD) 프로세스들을 위한 특정한 부품들을 요구할 수 있다. 열적 ALD에서, 기판 표면 상에 흡착된 2개 이상의 반응물들 간에 화학적 반응이 야기되도록 열이 제공된다. 열적 ALD에서, 추가의 챔버 부품들은 기판 또는 다른 챔버 표면들을 가열 또는 냉각시키기 위해 요구될 수 있다. PEALD 프로세스들은 프로세스 가스를 활성화시키기 위해(energize) 가스 에너자이저를 요구하며, 가스 에너자이저의 부품들은 활성화된 프로세스 가스에 의한 에칭을 견딜 수 있도록 설계된다. 따라서, 종래의 챔버들을 ALD 챔버들로 쉽게 변경할 수 있는 챔버 전환 키트들(kits)이 요구된다.

또한, ALD 챔버 부품들은 다른 부작용을 유도하지 않으면서 기판에 대해 양호한 가스 분배 균일성을 제공하는 것이 요구된다. 예를 들어, 플라즈마 보조 ALD에서, 기판 표면 상에 직접 흐르는 프로세스 가스 스트림의 제공으로 기판 표면을 역으로 에칭할 가능성이 증가된다. 열적 ALD 프로세스들은 프로세스 가스 종들이 기판 대신에 내부 챔버 표면들과 반응할 때 감소된 가스 효율을 제공한다. 또한, 종래의 샤워헤드 가스 분배기들은 기판의 주변 영역 보다 높은 농도로 기판의 중심 영역에 프로세스 가스를 제공한다. 또한, 증착 동안 기판 표면 양단에 대해 프로세스 가스 종들의 균일한 압력을 얻기는 어렵다. 또한, 때로 순차적인 프로세스 가스 단계들 사이에 ALD 챔버가 효율적으로 정화되는 것이 바람직하다.

따라서, 종래의 챔버들을 변환시키는데 이용될 수 있는 ALD 프로세스 키트 및 챔버 부품들이 요구된다. 또한, 프로세스 가스의 신속한 정화를 허용하면서, 기판 양단에 대해 보다 나은 가스, 온도 및 압력 균일성 제공하는 ALD 챔버 부품들이 요구된다.

원자층 증착 챔버는 가스 입구 및 가스 출구 사이에 원뿔형(conical) 통로를 가지는 중앙 캡(central cap)을 포함하는 가스 분배기를 포함한다. 또한 가스 분배기는 접속되는 제 1 및 제 2 원뿔형 개구들을 포함하는 실링 플레이트(ceilling plate)를 포함한다. 제 1 원뿔형 개구는 중앙 캡의 가스 출구로부터 프로세스 가스를 수신한다. 제 2 원뿔형 개구는 제 1 원뿔형 개구로부터 방사상 바깥방향으로 연장된다. 또한, 가스 분배기는 챔버의 측벽 상에 위치되는 주변 리지(peripheral ledge)를 갖는다.

도 1은 열적 ALD 챔버의 실시예의 개략적 측단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 ALD 챔버의 챔버 리드(lid)의 실링 플레이트의 상부 단면도 및 상부 평면도이다.
도 3은 도 1의 ALD 챔버에 이용될 수 있는 챔버 라이너의 투시도이다.
도 4는 도 1의 ALD 챔버의 배기 차폐 어셈블리의 확대 투시도이다.
도 5는 PEALD 챔버의 일 실시예의 개략적 측단면도이다.
도 6a는 팬(fan)-형 삽입물을 갖춘 가스 분배기를 포함하는 도 5의 PEALD 챔버의 챔버 리드의 개략적 바닥도이다.
도 6b는 도 6a의 팬-형 삽입물의 개략적 투시도이다.
도 7a는 도 5의 PEALD 챔버의 챔버 라이너의 투시도이다.
도 7b는 도 7a의 챔버 라이너의 단면도이다.
도 8은 도 5의 PEALD 챔버의 플라즈마 스크린의 투시도이다.

하기 설명, 청구항들, 및 첨부되는 도면들은 이들 자체적으로, 또는 다른 특징들과 조합되어 상이한 특성들의 예시적인 실시예들을 나타내며, 도면에 도시된 예시적인 형태로 제한되어서는 안된다.

원자층 증착(ALD) 챔버(22)를 포함하는 기판 처리 장치(20)의 일 실시예가 도 1에 도시된다. 챔버(22)는 기판 지지체(26) 상에 안착된 기판(24)상에 원자층의 증착을 위한 열적 ALD 프로세스들에 적합하다. 열적 ALD 프로세스들에서, 기판(24)에 흡수된 프로세스 가스 분자들은 기판(24)상에 원자층을 형성하기에 충분히 높은 온도들로 가열된다. 적절한 열적 ALD 온도들은 예를 들어, 약 120℃ 내지 약 450℃일 수 있다. 챔버(22)는 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들(24)을 처리하기 위해 적합하지만, 통상의 당업자에게 명백한 것처럼, 챔버(22)는 예를 들어, 평판 디스플레이들, 폴리머 패널들, 또는 다른 전기 회로 수용 구조물들과 같은 다른 기판들(24)을 처리하도록 구성될 수 있다. 또한, 장치(20)는 챔버(22)를 위한 전기적, 도관(plumbing), 및 다른 지지 기능들을 제공하는 플랫폼(미도시)에 부착될 수 있고, 상기 플랫폼은 예를 들어, 캘리포니아, 산타클레라의 어플라이드 머티어리얼스 사로부터 이용가능한 DaVinci 또는 Endura Ⅱ 플랫폼과 같은 다중-챔버 플랫폼 시스템의 부분일 수도 있다.

일반적으로, 챔버(22)는 실링(ceiling)(28), 측벽(30), 및 바닥부 벽(32)에 의해 둘러싸여 있다. 기판 지지체(26)는 기판 수용 표면(33)상에 기판(24)을 지지하기 위해 바닥부 벽(32)을 통해 연장한다. 측벽(30)과 함께 기판 지지체(26)는 프로세스 가스가 기판(24)을 처리하기 위해 제공되는 프로세스 존(process zone)(34)을 규정한다. 동작시, 프로세스 가스 소스(38)와 가스 분배기(40)를 포함하는 가스 공급기(36)를 통해 프로세스 가스가 챔버(22)에 유입된다. 가스 분배기(40)는 내부에 가스 공급 밸브(44)를 구비한 가스를 제공하기 위한 하나 이상의 도관들(42), 및 챔버(22)의 프로세스 존(34)으로 프로세스 가스를 배출하기 위한 가스 출구(66, 46)를 포함할 수 있다. ALD 프로세스들에 대해, 프로세스 가스원(38)은 단일 가스 또는 가스들의 혼합물, 캐리어 가스 및 이송 분자, 또는 캐리어 가스일 수도 있는 정화 가스를 각각 함유할 수 있는 상이한 프로세스 가스들을 공급하는데 사용될 수 있다. 소모된 프로세스 가스와 프로세스 부산물들은 프로세스 존(34)으로부터 소모된 프로세스 가스를 수용하고 가스를 배기 도관(54)으로 전달하는 배기 포트(52), 챔버(22)내의 프로세스 가스의 압력을 제어하기 위한 스로틀 밸브 및 배기 펌프들(미도시)을 포함할 수 있는 배기 시스템(50)을 통하여 챔버(22)로부터 배기된다.

가스 분배기(40)는 하나 이상의 가스 입구들(64a, 64b), 가스 출구(66), 및 가스 입구(64)와 가스 출구(66) 사이의 가스 통로(70)를 구비한 중앙 캡(central cap)(60)을 포함한다. 가스 입구들(64a, 64b)은 수평면에서 서로 오프셋되고 가스 통로(70)의 원주 둘레에 위치된다. 오프셋된 가스 입구들(64a, 64b)은 입구들(64a, 64b)로부터 출구(66)로 나선형 가스 유동을 달성하기 위해 가스 통로(70)에서 상호작용하는 개별적인 가스 스트림들을 제공한다. 일 실시예에서, 가스 입구들(64a, 64b)은 적어도 약 45도, 예를 들어 약 180도의 분리 각도에 위치됨으로써 오프셋될 수 있다. 캡(60)의 가스 통로(70)의 최상부(74)는 원통형이다. 가스 통로(70)의 바닥부(76)는 원뿔형 통로(78)를 포함하고, 원뿔형 통로(78)는 캡(60)의 출구(66) 근처에서 상부 영역(80)의 제 1 직경으로부터 하부 영역(82)의 더 큰 제 2 직경으로 증가하는 원뿔형 통로(78)의 내부 직경의 반경에 의해 하향 가스 유동 방향으로 외향하게 점진적으로 개방된다. 일 실시예에서, 제 1 직경은 약 2.6cm 이상이고, 제 2 직경은 적어도 약 3cm이다. 예를 들어, 제 1 직경은 약 0.2cm 내지 약 2.6cm일 수 있고, 제 2 직경은 약 3cm 내지 약 7.5cm일 수 있다. 또한, 원뿔형 통로(78)는 약 5°내지 약 30°또는 보다 전형적으로 약 11°의 각도에서 수직 축에 대해 경사진 표면을 가질 수 있다.

프로세스 가스가 오프셋된 가스 입구들(64a, 64b)을 통해 캡(60)으로 주입될 때, 동시적으로 주입된 가스 스트림들이 와류(vortex) 운동으로 원뿔형 통로(78)를 통해 수직 축(86) 근처에서 회전되어, 입구들(64a, 64b)로부터 출구(66)로 하향하는 가스의 나선형 유동을 제공한다. 바람직하게는, 나선형 가스의 각 운동량은 가스가 원뿔형 통로(78)의 표면을 일소(sweep)하도록 한다. 또한, 제 1 직경으로부터 제 2 직경으로 원뿔형 통로(78)의 직경의 점진적 증가는 가스의 부피 증가를 형성하여, 가스 와류 폭의 대응하는 증가와 가스 압력과 온도의 점진적 감소를 유도하고, 이들 모두는 프리커서 가스의 응축을 방지하고 기판(24)으로의 가스의 수직 속도를 감소시키기 때문에 바람직하다. 또한, 원뿔형 통로(78)의 수직 축(86) 근처에서 프로세스 가스의 회전 에너지와 각 운동량은 프로세스 가스가 통로를 따라 하강함에 따라 감소된다. 원뿔형 통로(78)는 벨(bell) 형상으로 형성되어, 프로세스 가스 와류가 챔버(22)에 진입함에 따라 프로세스 가스 와류가 전개(fan out)되도록 하고, 이에 따라 기판(24) 바로 위에 프로세스 가스의 양호한 분배를 제공한다.

중앙 캡(60)은 일 실시예에서 깔때기 형상으로 형상화된 실링 플레이트(90)상에 안착된다. 형상화된 실링 플레이트(90)는 챔버 리드로서 작용하고, 상호접속된 제 1 및 제 2 원뿔형 개구들(92, 94)을 갖는다. 제 1 원뿔형 개구(92)는 가스 출구(66)로부터 프로세스 가스를 수용하고 제 1 직경을 가지며, 제 2 원뿔형 개구(94)는 프로세스 가스를 배출하고 제 1 직경보다 더 큰 제 2 직경을 갖는다. 각각의 원뿔형 개구들(92, 94)은 연속적으로 증가하는 직경에 의해 외향하게 점진적으로 테이퍼진다(tapered). 일 실시예에서, 실링 플레이트(90) 또는 캡(60)은 예를 들어 알루미늄 합금과 같은 알루미늄으로 구성된다. 실링 플레이트(90) 또는 캡(60)은 대안적으로 세라믹으로 구성될 수 있다.

형상화된 실링 플레이트(90)의 제 1 원뿔형 개구(92)는 중앙 캡(60)의 출구(66)에 접속되고, 실링 플레이트(90)와 중앙 캡(60) 사이의 계면에 보다 좁은 제 1 직경을 가지며, 보다 좁은 제 1 직경은 제 2 원뿔형 개구(94)에 결합되는 세그먼트 결합부(segment joint)(96)에서 보다 큰 직경으로 점진적으로 증가한다. 일 실시예에서, 제 1 원뿔형 개구(92)의 점진적으로 테이퍼지는 표면은 수직 축에 대해 약 5°내지 약 30°의 경사 각도를 가진 원뿔형 표면을 포함한다. 세그먼트 결합부(96)는 라운드형 엣지를 포함하고 제 1 및 제 2 원뿔형 개구(92, 94)의 기울기들 간에 점진적 변화를 제공한다. 제 2 원뿔형 개구(94)는 세그먼트 결합부(96)의 제 1 직경으로부터 기판 지지체(26)의 외부 경계(100) 넘어로 보다 큰 제 2 직경으로 증가하는 직경을 갖도록 방사형으로 외향하게 연장한다. 제 2 원뿔형 개구(94)의 표면은 수평 축에 대해 약 1°내지 약 15°의 경사 각도를 가진 원뿔형 표면을 갖는다.

또한, 형상화된 실링 플레이트(90)는 가스 분배기(40)로부터 외부로 및 기판 지지체(26)의 외부 경계(100) 넘어로 외향하게 방사형으로 연장하는 주변 리지(peripheral ledge)(104)를 갖는다. 주변 리지(104)의 하부 표면(106)은 주변 리지(104)가 챔버(20)의 측벽(30) 근처에 안착되어 프로세스 존(34) 위에 실링 플레이트(90)를 지지할 수 있도록 실질적으로 수평면이다. 주변 리지(104)는 제 2 원뿔형 개구(94)로부터 주변 리지(104)로 평활하게 만곡하는 중간 스텝(108)으로 단계적으로 하강(stepped down)하는 높이를 갖는다.

또한, 중앙 캡(60)을 통과하는 형상화된 원뿔형 통로(78), 및 실링 플레이트(90)의 제 1 및 제 2 원뿔형 개구(92, 94)는 프로세스 가스 또는 정화 가스가 최소 유동 저항으로 관통할 수 있도록 하고, 기판(24)의 표면에 걸쳐서 양호한 분배를 제공한다. 원뿔형 통로(78)는 가스가 챔버(22)로 하강함에 따라 직경이 증가한다. 마찬가지로, 나선형으로 하강하는 프로세스 가스 와류의 폭은 높은 속도 가스 유동을 제공하기 위해 증가한다. 원뿔형 통로(78)의 수직 축(86) 근처의 프로세스 가스의 회전 에너지 및 각 운동량은 프로세스 가스가 통로를 따라 하강함에 따라 감소한다. 실링 플레이트(90)내의 가스 통로의 부분은 실링 플레이트(90)의 최상부와 바닥부 사이에서 증가하는 직경을 갖는다. 따라서, 캡(60)과 실링 플레이트(90)를 통하는 전체 가스 통로는 프로세스 가스 와류가 챔버(22)에 진입함에 따라 프로세스 가스 와류가 전개할 수 있도록 벨 형상으로 형상화되어, 기판(24) 바로 위의 챔버(22)의 프로세스 존(34)으로 프로세스 가스를 균일하게 분배할 수 있다.

또한, 가스 분배기(40)는 가열 또는 냉각 엘리먼트들과 온도 센서들을 포함하는 온도 조절 시스템(110)을 포함할 수 있다. 실링에 장착된 가스 분배기(40)는 프로세스 존의 영역에서 많은 표면적을 차지한다. 따라서, 기판(24)에 대한 프로세스 가스의 영향을 제어하기 위해 가스 분배기(40)의 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 가스 분배기(40)가 예를 들어 너무 뜨거우면, 프로세스 가스는 기판(24) 위 대신에 이러한 표면들에 물질을 증착하도록 그 표면들에서 반응할 수 있다. 대안적으로, 가스 분배기(40)의 과도한 냉각은 프로세스 가스가 기판(24)에 도달할 때 프로세스 가스의 온도가 과도하게 냉각되도록 할 수 있다. 따라서, 기판(24)으로 프로세스 가스의 최적의 전달을 제공하는 온도들을 유지하기 위해 가스 분배기(40)의 온도들을 제어하는 것이 바람직하다.

일 실시예에서, 온도 조절 시스템(110)은 가스 분배기(40)에 접촉하는, 예를 들어 캡(60), 실링 플레이트(90) 또는 이 둘 다와 접촉하는, 열 전달 유체 도관들(112)을 포함한다. 온도 조절 시스템(110)은 열을 프로세스 가스에 부가 또는 제거하도록 열 전달 유체를 관통시키기 위한 유체 도관(116)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유체 도관(116)은 도 2a에 도시된 것처럼, 실링 플레이트(90)를 통과하게 기계가공된 채널을 포함한다. 이는 중앙 캡(60)과 실링 플레이트(90)를 통해 연장하는 가스 통로(70)를 통하여 프로세스 가스가 통과함에 따라, 유체 도관(116)이 프로세스 가스의 온도를 제어할 수 있도록 한다. 예를 들어, 원뿔형 통로(78)와 제 1 원뿔형 개구(92)의 상이한 부피들로 인해 발생하는 가스의 팽창 때문에 이러한 영역을 통과하는 프로세스 가스의 온도가 급속하게 변화되면, 목표된 온도 차이에서 유지되는 열 전달 유체를 유체 도관(116)을 통해 통과시킴으로써, 가스 온도의 변화가 조절될 수 있다. 열 전달 유체는 그 온도를 조절하기 위해 가스 분배기(40)를 통과하는 프로세스 가스와 열을 교환한다. 열 전달 유체의 온도는 챔버(22) 외부의 종래의 열 교환 시스템(미도시)을 이용하여 조절되며, 열 교환 시스템은 예를 들어, 탈이온수와 같은 열 전달 유체를 포함하는 유체 저장소를 유체 도관들(116)에 접속시키는 펌프를 포함하고, 유체 도관(116)의 유체를 가열 또는 냉각시키기 위한 가열 또는 냉각 시스템을 포함한다.

챔버(22)로 통과되는 프로세스 가스는 프로세스 존을 둘러싸도록 챔버(22)의 측벽(30)을 적어도 부분적으로 커버하는 챔버 라이너(120)에 의해 기판(24)의 처리 영역 근처에 포함된다. 챔버 라이너(120)는 프로세스 가스로부터 챔버(22)의 측벽들을 차폐시키고 기판(24) 위의 영역으로 프로세스 가스를 한정하도록 작용한다. 챔버 라이너(120)는 전형적으로 챔버 측벽(30)과 적어도 부분적으로 일치하도록 형상화된다. 또한, 챔버 라이너(120)는 프로세스 존(34)으로부터 배기 포트(52)로 프로세스 가스가 관통할 수 있도록 가스 개구들(124)을 갖는다. 챔버 라이너(120)는 세라믹 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다.

챔버(22)에 적합한 챔버 라이너(120)는 도 2a에 도시된 것처럼, 제 1 직경을 갖는 제 1 환형 밴드(126) 및 제 2 직경을 갖는 제 2 환형 밴드(128)를 포함한다. 제 2 환형 밴드(128)는 제 1 환형 밴드(126)의 직경 보다 더 큰 크기를 갖는다. 예를 들어, 제 2 환형 밴드(128)의 제 2 직경은 제 1 환형 밴드(126)의 제 1 직경 보다 적어도 약 2cm 더 클 수 있다. 또한, 제 1 환형 밴드(126)는 제 1 높이를 포함하고, 제 2 환형 밴드(128)는 제 1 높이보다 더 높은 제 2 높이를 포함하며, 예를 들어, 제 2 환형 밴드(128)는 제 1 환형 밴드(126)의 제 1 높이보다 적어도 2cm 더 높은 제 2 높이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 환형 밴드(126)는 약 12인치 내지 약 15인치의 제 1 직경 및 약 1.5인치 내지 약 2.5인치의 제 1 높이를 갖고; 제 2 환형 밴드(128)는 약 15인치 내지 약 18인치의 제 2 직경 및 약 2.5인치 내지 약 4인치의 제 2 높이를 갖는다.

챔버 라이너(120)의 제1 및 제2 환형 밴드들(126,128)은 형태가 원형인 방사상 플랜지(radial flange)(130)에 의해 그들의 바닥부 에지들에서 구조적으로 함께 결합된다. 방사상 플랜지(130)는 방사상 방향으로 이격된 갭에서 제1 및 제2 환형 밴드들(126, 128)을 고정시키도록 기능하다. 방사상 플랜지(130)는 적어도 약 38mm, 예를 들어, 약 25 내지 약 50mm의 방사상 갭을 제공하도록 크기가 정해질 수 있다. 방사상 리지(radial ledge)(136)는 챔버 라이너(120)의 제1 환형 밴드(126)의 최상부 에지(140)에 제2 환형 밴드(128)의 중간섹션(138)을 추가로 결합시킨다. 방사상 리지(136)는 챔버 라이너(120)에 부가적인 구조적 통합성을 제공한다. 방사상 리지(136)는 예를 들어, 내부 환경의 약 0 내지 약 180°를 커버하기 위하여 챔버 라이너(120)의 내부 환경의 일부분에 걸쳐 연장된다. 결과적으로, 챔버 라이너(120)를 통한 프로세스 가스의 용이한 흐름 및 통과를 제공하도록 내부 환경의 나머지 부분에 걸쳐 개방 갭 영역이 제공된다.

챔버 라이너(120)는 또한 프로세스 가스가 제1 및 제2 환형 밴드들(126, 128)을 통해 프로세스 영역(34)으로부터 배출 포트(52)로 흐르도록 허용하는 인케이싱된(encased) 제1 구멍(139)을 갖는다. 제1 구멍(139)은 제1 환형 밴드(126)를 통해서 연장되는 제1 슬롯(140a) 및 제1 환형 밴드(126)의 제1 슬롯(140a)에 대해 정렬된 제2 환형 밴드(128)를 통과하는 제2 슬롯(140b)의 정렬에 의해 형성된다. 정렬된 슬롯들(140a, 140b)은 인케이싱된 제1 구멍(139)을 형성하기 위하여 편평한 최상부 벽(142) 및 바닥부 벽(144)에 의해 둘러싸인다. 한 실시예에서, 제1 및 제2 슬롯들(140a, 140b)은 둥근 코너들을 갖는 직사각형들을 포함한다. 예를 들어, 직사각형들은 각각 약 0.75 내지 3 인치의 높이 및 약 12 내지 18 인치의 길이를 가질 수 있다. 정렬된 슬롯들(140a, 140b)은 슬롯들(140a, 140b)의 에지들 및 코너들의 침식이 감소되는 챔버 라이너(120)를 통한 프로세스 가스 종(species)의 통과를 허용헌다. 챔버 라이너(120)는 또한 노출 포트(52)에 대해 개방되는 제1 환형 밴드(126)에서 부가적인 제1 구멍(149)을 가질 수 있다. 제1 및 제2 구멍들(139, 149)은 챔버 라이너(120)를 통한 가스의 통과를 용이하게 한다. 한 실시예에서, 제1 구멍(139)은 예를 들어, 챔버(22)로의 그리고 챔버(22)로부터의 기판(24)의 로봇 이송에 의해 챔버 라이너(120)를 통한 기판(24)의 통과를 허용한다.

챔버(22)는 또한 프로세스 가스가 챔버(22)로부터 프로세스 가스를 배출시키기 위해 기판 표면 위를 지나간 이후에 프로세스 영역(34)으로부터 소비된 프로세스 가스를 수용하고 배출 도관(conduit)(54)으로 가스를 전달하는 배출 포트(52)를 갖는다. 배출 포트(52)가 챔버의 측벽(30)의 일부를 형성하는 중공 배기 블럭(152)에 제공된다. 중공 배기 블럭(152)은 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 벽(155)상의 직사각형 입구 포트(154), 외부 벽(157)상의 원형 출구 포트(156), 및 그 사이의 직사각형 채널(158)을 포함한다. 중공 배기 블럭(152)은 내부 표면들상에 프로세스 잔여 물질의 증착을 초래하는 뜨거운 반응성 프로세스 가스 종 가스에 노출된다. 그러한 프로세스 잔여 증착물들의 축적은 시간에 걸쳐 내부 표면으로부터 사라진 이러한 증착물들이 기판 오염을 야기할 수 있으므로 바람직하지 않다. 배출 표면들위의 그러한 프로세스 가스 잔여물들의 축적은 배기 블럭(152)의 내부 표면들을 세정함으로써 고정될 수 있으나, 배기 블럭이 종종 챔버(22)의 통합 부분이므로 챔버(22)의 해체를 요구하여, 시간 소모적이며, 과도한 챔버 정지 시간을 초래한다. 챔버(22)에서 사용된 프로세스 가스의 조성이 변화될 때, 또는 배기 블럭(152)의 내부 표면들 위에 이미 축적된 증착물들이 바람직하지 않은 방식으로 새로운 가스 종들과 반응될 수 있기 때문에 문제점들이 발생한다.

따라서, 배출 포트(52) 주변에, 그리고 챔버(22)의 배기 블럭(152)에 용이하게 교체가능하고 제거가능한 표면들을 보호하고 제공하기 위하여 배기 차폐 어셈블리(160)가 제공된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 배기 차폐 어셈블리(160)의 예시적인 실시예는 컴포넌트 구조물들의 세정 또는 교체를 위해 배기 차폐 어셈블리(160)의 신속한 제거 또는 분해를 허용하는 동안 이러한 영역을 통해 프로세스 가스의 우수한 흐름을 제공하도록 함께 협동하는 컴포넌트 구조물들의 어셈블리를 포함한다. 배기 차폐 어셈블리(160)는 그들의 표면들상에 초과 증착물들이 형성될 때 용이하게 제거되거나 세정되거나 교체될 수 있다. 추가로, 설정된 횟수의 프로세스 사이클들에서 사용한 이후에, 또는 프로세스 가스 조성의 변화 이후에, 제거가능한 배기 차폐 어셈블리(160)는 소비할 수 있는 배출 라이닝(lining) 시스템을 제공하기 위하여 처분되거나 신선한 배기 차폐 어셈블리로 교체될 수 있다. 챔버(22)로부터 제거가능한 이후, 배기 차폐 어셈블리(160)는 용매로 헹궈짐으로써 세정될 수 있으며 재사용될 수 있다.

한 실시예에서, 배기 차폐 어셈블리(160)는 내부 차폐부(162), 포켓 차폐부(164), 및 외부 차폐부(166) 및 커버 차폐부(210)를 포함한다. 내부 차폐부(162)는 실질적으로 서로 평행하며 아치형 단부 부분들(178a, 178b)에 의해 접속되는 상부 및 하부 평면 벽들(174, 176)에 의해 형성되는 경계선(170)을 갖는 내장된 직사각형 밴드(168)를 포함한다. 한 실시예에서, 평면 벽들(174, 176)은 적어도 약 4cm 만큼 분리된다. 직사각형 밴드(168)의 횡단면 프로파일은 둥근 코너들을 갖는 직사각형과 같이 형상화된다. 그러나, 밴드(168)의 아치형 단부 부분들(178a, 178b)은 원통형일 수 있고, 다중-반경 곡선형일 수 있으며, 또는 심지어 실질적으로 편평할 수도 있다. 내부 차폐부(162)는 챔버(22)의 중공 배기 블럭(152)의 내부 벽(180)상에 위치되며, 내장된 직사각형 밴드(168)는 중공 배기 블럭(152)에서 직사각형 입구 포트(154) 위에 맞춰지도록 크기가 정해진다.

내부 차폐부(162)는 또한 직사각형 밴드(168)의 경계선 너머로 수직하게 연장되는 평면형 프레임(172)을 포함한다. 평면형 프레임(172)은 내부 차폐부(162)의 외부 단부(190)에 위치된다. 평면형 프레임(172)은 포켓 차폐부(164)에 매칭되는 둥근 직사각형 홀과 같은 높이로(flush against) 배치된다. 한 실시예에서, 평면형 프레임(172)은 약 3 내지 약 14cm만큼 밴드의 경계선 너머로 연장된다. 평면형 프레임(172)은 직사각형 밴드(168)의 경계선(170)으로 용접되거나 납땜될 수 있으며, 동일한 물질로, 즉, 알루미늄 시트로 만들어진다.

포켓 차폐부(164)는 최상부 단부(196) 및 바닥부 단부(198)를 갖는 관형 인케이싱(194)을 포함한다. 관형 인케이싱(194)은 직사각형 중공 슬리브를 동봉하는 대향하는 제1 및 제2 표면들(200, 202)을 갖는다. 제1 평면 표면(200)은 프로세스 가스가 이러한 통로를 통해 흐를 수 있도록 내부 차폐부(162)의 직사각형 밴드(168)에 들어맞는 내부 직사각형 컷아웃(cutout)(206)을 갖는다. 제2 평면 표면(202)은 외부 차폐부(166) 위에 들어맞는 외부 원형 컷아웃(208)을 갖는다. 커버 플레이트(210)는 관형 인케이싱(194)의 최상부 단부(196)를 커버하여 폐쇄시킨다. 포켓 차폐부(164)의 바닥부 단부(198)는 배기 블럭(152)내에 들어맞도록 구성되는 웰(well)을 갖는다. 한 실시예에서, 웰(212)은 타원형이다. 포켓 차폐부(164)는 중공 배기 블럭(152)의 직사각형 채널(158) 내에 맞춰지도록 크기가 정해진다.

외부 차폐부(166)는 서로 결합되는 제1 및 제2 실린더들(212, 214)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 제1 실린더(212)는 제1 실린더(214)보다 크도록 크기가 정해진다. 제1 및 제2 실린더들(212, 214)의 치수들은 외부 차폐부(166)가 중공 배기 블럭(152)의 외부 벽(157)에 대항하여 같은 높이가 되게 배치되도록 구성되기 때문에, 챔버 기하학적 구조에 의해 결정된다. 외부 차폐부(166)의 제2 실린더(214)는 중공 배기 블럭(152)의 원형 출구 포트(158)를 맞추도록 크기가 정해진다. 한 실시예에서, 외부 차폐부(166)는 약 5.5 인치 내지 약 7 인치의 높이, 약 5.5 인치 내지 약 8 인치의 폭, 및 약 1.4 내지 약 4 인치의 깊이를 갖는다. 평면 부재(216)는 제2 실린더(214)에 부착되고, 제2 실린더 너머로 수직으로 연장된다. 한 실시예에서, 평면 부재(216)는 약 0.5 내지 약 1.5 인치만큼 제2 실린더(214)의 에지 너머로 연장된다.

한 실시예에서, 내부 차폐부(162), 포켓 차폐부(164), 외부 차폐부(166) 및 커버 플레이트(210)는 모두 금속, 예를 들어, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 또는 티타늄 등으로 만들어진다. 한 실시예에서, 배기 차폐 어셈블리(160)는 약 0.06 인치의 두께를 갖는 알루미늄 시트들로 스탬핑되고 가압된다. 또한, 차폐부 컴포넌트들의 표면들은 보다 나은 프로세스 잔여물들의 점착을 위해 비드-블라스팅된(bead-blasted) 표면들을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 표면들은 약 40 내지 150 마이크로인치, 또는 심지어 약 54 마이크로인치의 표면 조도를 갖는다. 표면 조도는 또한 직경이 약 40 내지 약 125 미크론의 입자를 포함하는 슬러리로 습식 샌딩(wet sanding)함으로써, 또는 120 내지 400 그리트(grit)를 포함하는 사포로 건식 샌딩(dry sanding)함으로써 획득될 수 있다.

배기 차폐 어셈블리(160)가 중공 배기 블럭(152)에 설치될 때, 차폐 어셈블리(160)의 컴포넌트들은 서로에 대하여 타이트하게 맞춰지고 접촉된다. 내부 차폐부(162)는 포켓 차폐부(164)와 접촉하며, 내부 차폐부(162)의 평면형 프레임(172)은 포켓 차폐부(164)의 슬롯과 정렬된다. 외부 차폐부(166)의 표면은 포켓 차폐부(164)의 제1 평면 표면과 접촉하며, 커버 플레이트(210)는 포켓 차폐부(164)를 커버한다. 배출 차폐부의 차폐부 컴포넌트들이 반드시 서로 기밀한 가스 밀봉(gas tight seal)을 형성할 필요는 없으나, 컴포넌트들은 배기 블럭(152)으로부터 프로세스 가스의 누출을 감소시키기 위하여 서로 우수하게 접촉되어야만 한다.

플라즈마 ALD 챔버

기판 처리 장치(20)의 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 ALD 프로세스들에 적합한 ALD 챔버(22a)를 포함한다. 챔버(22a)는 플라즈마 ALD에 대하여 우수한 온도 특성들을 제공하도록 구성되는 리드(29)를 가지며, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 수냉식 실링 플레이트(ceiling plate)(31)와 같은 챔버 리드(29a)의 냉각 또는 가열을 위한 열 교환 엘리먼트들을 가질 수 있다. 장치(20)는 또한 예를 들어, 원격 가스 에너자이저(매사추세츠, 윌밍턴, MKS Instruments, Inc.로부터 이용가능한 모델 # ASTRO), 또는 전기 커넥터, 전력 공급부, 및 인-시튜 플라즈마 발생을 위해 챔버에 또는 챔버 근처에 장착된 전극들과 같은 원격 또는 인-시튜 에너자이저 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 몇몇 챔버들에서, 챔버 리드(29)의 금속 엘리먼트는 프로세스 전극으로서 사용된다. 또한, 하나 이상의 절연 링들(35)이 챔버 컴포넌트들 사이에 열적 또는 전기적 절연을 제공하기 위하여 챔버 벽과 실링 사이에 제공될 수 있다. 프로세스 가스 공급부(38a) 또는 프로세스 가스 공급기(38a)의 컴포넌트들은 챔버 리드(29)상에 장착될 수 있으며, 공기 밸브(pneumatic valve)들, 프로세스 가스 소스(36a) 또는 다양한 튜브들, 및 프로세싱 동안에 프로세스 챔버(22a)로 제어된 레벨의 프로세스 가스 및 정화 가스의 전달을 위한 채널들을 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 챔버들에서, 가스 분배기(40a)는 중앙 캡(60a), 실링 삽입기(37) 및 챔버 리드(29)의 바닥 표면에 맞춰지는 샤워헤드(220)를 포함한다. 중앙 캡(60a)은 하나 이상의 가스 입구들(65a, 65b), 가스 출구(66a), 및가스 입구(65)와 가스 출구(66a) 사이의 가스 통로(70a)를 갖는다. 가스 입구들(65a, 65b)은 수평 평면에서 서로로부터 오프셋되고, 가스 통로(70a)의 환경 주변에 위치된다. 오프셋 가스 입구들(65a, 65b)은 입구들(65a, 65b)로부터 출구(66a)로 소용돌이치는 가스 흐름을 달성하기 위하여 가스 통로(70a)에서 협력하는 개별적인 가스 스트림들을 제공한다. 한 실시예에서, 가스 입구들(65a, 65b)은 적어도 약 60도, 예를 들어, 약 180도의 분리 각도에 위치됨으로써 오프셋될 수 있다. 캡(60a)의 가스 통로(70a)는 원통형이며, 그것의 구간을 통해 실질적으로 균일한 직경을 갖는다.

캡(60a)은 실링 삽입기(37)상에 놓이며, 프로세스 가스의 통로를 통과하여 원뿔형 통로를 갖는다. 실링 삽입기(37)는 세라믹 또는 석영을 포함하며, 챔버 리드(29)의 다른 컴포넌트들로부터 프로세스 가스들을 전기적 및 열적으로 절연시키도록 작용한다. 실링 삽입기(37)의 입구(39)는 중앙 캡(60a)의 출구(66a)로부터 프로세스 가스를 수신한다. 원뿔형 통로(43)는 통로(43)의 직경이 실링 삽입기(37)의 하부 1/4에 걸쳐 증가하도록 아래쪽을 향해 흐르는 방향으로 바깥쪽으로 개방되는 하부(45)를 갖는다. 통로(43)는 입구(39)의 직경의 약 2배인 직경을 갖는 출구(41)에서 종결된다. 통로(43)의 이러한 돌연한 구멍은 플라즈마 스크린(192)의 더 큰 수용 표면에 대한 적응을 허용한다.

프로세스 가스가 오프셋 가스 입구(65a,b)를 통해 캡(60a)으로 주입될 때, 동시에 주입되는 가스 스트림들은 소용돌이 운동으로 통로(70a)를 통해 수직 축(86a) 주위를 회전하여 입구(65a,b)로부터 실링 삽입물(37)의 출구(41)로 하향하는 가스의 나선형 흐름을 생성한다. 유리하게는, 나선형 흐름은 가스를 혼합하여 출구(41)에서 가스의 보다 균일한 혼합물을 생성한다.

프로세스 가스의 소용돌이는 실링 삽입물(37)의 출구(41)로부터 플라즈마 스크린(192)으로 나선형을 그린다. 플라즈마 스크린(192)은 플라즈마 스크린(192)을 가로질러 이격되며 분포된 복수의 홀들(224)을 갖는 환형 플레이트(222)를 포함하며 직접 플라즈마 통로로부터 채널의 중앙을 차단(screening)한다. 일 실시예에서, 플라즈마 스크린(192)의 중앙 영역(232)은 그를 관통하는 홀들을 갖지 않고, 이는 RF 전극들의 직접 관찰(direct view)를 방지한다. 플라즈마 스크린(192)에 있는 홀들(224)의 수는 약 50 내지 약 400개일 수 있고, 일 실시예에서, 약 150 내지 약 170개일 수 있다. 일 실시예에서, 홀들(224)은 약 0.1cm 내지 약 0.3cm의 직경을 갖는다. 플라즈마 스크린(192)은, 도 8에 도시된 것처럼, 스크린(220)의 구멍뚫린 영역 둘레에 승강된 원형 밴드(242)과 성형된 주변 립(lip)(238)을 포함할 수도 있다. 주변 립(238) 및 원형 밴드(242)는 실링 삽입물(37)와의 밀봉을 형성하도록 성형된다. 일 실시예에서, 플라즈마 스크린(192)은 세라믹을 포함한다. 플라즈마 스크린(192)은 모양이 환형이고 약 0.15 인치 내지 약 1 인치의 두께를 갖는다.

플라즈마 스크린(192)은 샤워헤드(220) 가스 분배기로 프로세스 가스를 전달한다. 샤워헤드(220)는 샤워헤드(220)를 가로질러 이격되고 분포된 복수의 홀들(228)을 가지는 플레이트를 포함하여, 기판 표면을 가로질러 프로세스 가스를 균일하게 분배한다. 샤워헤드(220) 내의 홀들(224)의 수는 약 100 내지 약 10,000개일 수 있고, 일 실시예에서, 약 500 내지 약 2500개일 수 있다. 일 실시예에서, 홀들(228)은 약 0.01 내지 약 0.1 인치의 직경을 가진다. 일 실시예에서, 홀들(228)은 플레이트(226)의 상부 표면과 하부 표면 사이의 직경을 감소시키는 모양을 가지며 크기를 가진다. 이는 플레이트(226)내에서 역 흐름의 감소를 제공한다. 일 실시예에서, 샤워헤드(220)는 알루미늄, 스틸, 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속을 포함한다. 샤워헤드(220)는 모양이 환형이며 약 0.3 내지 약 2.5 인치의 두께를 갖는다.

샤워헤드(220)는 가스 분배기 삽입물(240)를 수용하도록 샤워헤드(220)의 중심을 통해 구멍 뚫린 홀(236)을 갖는 중앙 영역(234) 및 챔버 측벽(30a) 상부의 절연체(113) 위에 안착되는 주변 영역(230)을 포함한다. 가스 분배기 삽입물(240)는 샤워헤드(220)에 꽉 맞도록 충분히 큰 직경을 갖는 크기인 환형 플레이트를 포함한다. 환형 플레이트는 중앙 영역과 주변 영역을 가진다. 삽입물(240)의 중앙 영역은 평편한 환형 표면(248)으로부터 몸체 영역의 표면으로 외부 및 아래로 연장하는 측벽(250)과 평편한 환형 상부 표면(248)을 구비하는 돌출부(244)를 포함한다. 일 실시예에서, 삽입물(240)의 평편한 황형 상부 표면(248)은 플라즈마 스크린(192)의 중앙 영역과 접촉한다. 일 실시예에서, 가스 분배기 삽입물(240)의 환형 플레이트는 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성된다. 가스 분배기 삽입물(240)는 단결정의(monolithic) 블록으로부터 머신 가공하여 제조될 수 있다.

가스 분배기 삽입물(240)는 삽입물(240)를 통해 연장하는 복수의 방사상 슬롯들(252)을 구비하여 프로세스 가스의 이를 통한 통과를 가능하게 한다. 슬롯들(252)은 서로로부터 이격되고 방사상 구조로 배치된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 가스 분배기 삽입물(240)는 약 5 내지 약 50개의 슬롯들(252), 예를 들어 약 20개의 슬롯들(252)을 갖는다. 일 실시예에서, 각각의 슬롯(252)은 약 0.4 내지 약 1.2 인치의 길이 및 약 0.01 내지 약 0.05 인치의 폭을 가진다. 각각의 슬롯(252)은 미리 정의된 방사형 또는 원주 각을 갖도록 삽입물(240)의 환형 플레이트로 배향된다. 슬롯들(252)은 플레이트를 통해 각을 이루고 균일한 핏치를 갖는다. 슬롯들(252)은 이런 방식으로 배치되어 가스 분배기 삽입물(240)를 통한 프로세스 가스의 소용돌이 흐름을 유지한다. 슬롯들(252)의 핏치는 슬롯들(252)을 통해 소용돌이 흐름을 최적화하도록 선택되며 약 20 내지 약 70˚이거나, 보다 전형적으로는 약 45˚이다. 방사상으로 각을 이루는 슬롯들(252)은 기판(24) 상부의 프로세스 가스를 분배하여 기판(24)의 프로세싱 표면에 흡수되는 가스 분자들의 균일한 두께를 제공한다.

일 실시예에서, 가스 분배기 삽입물(240)는 이를 통해 프로세스 가스의 통과를 허용하도록 삽입물(240)의 중앙 주변에서 삽입물(240)를 통해 연장하는 복수의 원통형 채널들(246)을 가진다. 채널들(246)은 5 내지 20개의 채널들을 포함하며 일 실시예에서 12 개의 채널들을 포함한다. 채널들(246)은 돌출부(244)의 베이스 주변에서 시작하여 삽입물(240)의 밑면에서 종결된다. 원통형 채널들(246)은 돌출부(244)의 베이스 주변에서 원형 대칭 구조로 배치되며 채널들이 돌출부(244) 아래에 위치된 위치에서 종결되도록 내부로 기울어진다. 일 실시예에서, 채널들(246)은 수직 축에 약 30 내지 60˚로 기울어진다. 경사진 채널들(246)은 프로세스 가스를 기판 표면의 중심 영역으로 전달하고 기판상에 균일한 증착을 제공한다. 원통형 채널들(246)의 직경은 약 0.01 내지 약 0.1 인치이며, 일 실시예에서 채널들(246)의 상부 단부의 직경은 채널들(246)의 하부 말단의 직경보다 크다. 이는 채널들(246) 내부의 역 흐름의 감소를 제공한다.

일 실시예에서, 챔버(22)로 도입되는 프로세스 가스는 챔버(22a)의 프로세스 영역(34a)에서 프로세스 가스로 에너지를 결합시키는 가스 에너자이저(energizer)에 의해 에너지 제공(energizing)된다. 예를 들어, 가스 에너자이저는, 프로세스 가스에 에너지 제공하도록 전기적으로 바이어싱될 수 있는 프로세스 전극들; 챔버(22a)의 중심에 대하여 원형 대칭을 갖는 유도기 코일을 포함하는 안테나; 또는 챔버(22a)로부터의 원격 영역 업스트림에서 마이크로웨이브 에너지에 의해 프로세스 가스를 활성화하는 마이크로웨이브 소스 및 도파로를 포함할 수 있다.

플라즈마 ALD 챔버(22a)에 사용하기에 적합한 챔버 라이너(120a)가 도 7a에 도시된다. 챔버 라이너(120a)의 이 실시예는 또한 프로세스 영역(34a)를 에워싸고 프로세스 가스로부터 챔버(22a)의 측벽들을 밀봉(shield)하도록 챔버(22a)의 측벽(30a)을 커버한다. 챔버 라이너(120a)는 부분적으로 알루미늄 산화물(Al₂O₃)과 같은 세라믹 물질로 이루어지고, 부분적으로 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 이루어진다. 챔버 라이너(120a)는 도 7a에 도시된 것처럼 제1 직경을 갖는 제1 환형 밴드(126a)와 제1 환형 밴드(126a)의 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 환형 밴드(128a)를 포함한다. 예를 들어, 제2 환형 밴드(128a)의 제2 직경은 제1 환형 밴드(126a)의 제1 직경보다 적어도 약 1cm 클 수 있다. 제1 환형 밴드(126a)는 또한 제1 높이를 포함하고 제2 환형 밴드(128a)는 제1 환형 밴드(126a)의 제1 높이보다 적어도 0.5cm 큰 제2 높이를 포함한다. 챔버 라이너(120a)의 제1 및 제2 환형 밴드(126a, 128a)는 이들의 저면 에지들(145a,b)에서 형상이 원형인 방사상 플랜지(130a)에 의해 접합되며, 방사상 레지(ledge, 136a)는 제2 환형 밴드(128a)의 중심섹션(138a)를 챔버 라이너(120a)의 제1 환형 밴드(126a)의 상부 에지(140)에 추가로 접합한다.

챔버 라이너(120a)는 또한 프로세스 가스가 프로세스 영역(34a)으로부터 배기 포트(52a)로 제1 및 제2 환형 밴드(126a, 128a)를 통해 흐르게 해주는 제1 매립형 개구(encased opening, 139a)를 구비한다. 제1 개구(139a)는 제1 환형 밴드(126a)를 통해 연장하는 제1 슬롯(146a) 및 제1 환형 밴드(126a)의 제1 슬롯(146a)에 정렬된 제2 환형 밴드(128a)를 통과하는 제2 슬롯(146b)의 정렬에 의해 형성된다. 정렬된 슬롯들(146a,b)은 매립된 제1 개구(139a)를 형성하도록 평편한 상부벽(142a) 및 하부벽(144a)에 의해 에워싸인다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 슬롯(146a,b)은 원형 코너들을 갖는 직사각형들을 포함한다. 예를 들어, 직사각형들은 각각 약 12 내지 18 인치의 길이 및 약 0.75 내지 3인치의 높이를 가질 수 있다. 챔버 라이너(120a)는 또한 배기 포트(52a)로 개구된 제1 환형 밴드(126a)내의 제2 개구(149a)를 갖는다. 제2 개구(149a)는 원형코너들을 갖는 직사각형을 포함하며, 이 직사각형은 약 5 내지 9 인치의 길이 및 약 0.75 내지 3인치의 높이를 가진다. 제1 및 제2 개구들(139a, 149b)은 챔버 라이너(120a)를 통한 가스의 통과를 용이하게 한다.

챔버 라이너(120a)는 프로파일(profiled) 내부 차폐 링(125) 및 상부 차폐 링(145)을 또한 포함한다. 도 7a 및 7b를참조하면, 내부 차폐 링(125)은 ALD 챔버(22a)내의 가스 분배기(40a)와 면하는 기판 지지부(26)를 에워싸는 크기의 직경을 갖는다. 내부 차폐 링(125)은 프로세스 영역(34a)에서 가스들에 대한 부분적인 물리적 장벽으로 기능한다. 내부 차폐 링(125)은 상부의, 외부로 연장하는 지지 립(127)을 갖는 밴드를 포함한다. 내부 차폐 링(125)의 지지 립(127)은 챔버 라이너(120a)의 제1 환형 밴드(126a)의 상부 에지(146a)상에 안착된다.

밴드의 상부 표면(129)은 주변 영역이 방사상의 내부 영역보다 크도록 윤곽을 갖는다. 상부 표면(129)은 내부 경사부(inward angled portion, 131), 중앙 수평부(133), 및 외부 혹부(135)를 포함한다. 난기류를 최소화하기 위하여, 상부면(129)의 이러한 영역들은 매끈한 코너들에 의해 연결된다. 혹부(135)는 외부로 연장하는 립(127) 상부에 위치되며 기판 지지 어셈블리의 주변의 크기보다 약 0.01 내지 약 0.5 인치만큼 더 큰 높이를 갖는다. 혹부(135)는 프로세스 영역(38a)으로부터 활성화된 프로세스 가스들의 외부 방사상 흐름을 막는 장벽으로써 기능한다.

내부 차폐 링(125)의 방사상 내부 영역은 제1 환형 밴드(126a)로부터 약 0.2 내지 약 0.7 인치만큼 내부로 연장하며 기판 지지부(26)와 챔버 라이너(120a) 사이의 갭(137)의 일 측부를 형성한다. 내부 차폐 링의 에지 및 기판 지지부 어셈블리의 에지는 챔버 정화 단계들 동안 프로세스 가스의 난기류를 감소시키기 위하여 갭(137) 주변에서 원형화된다. 난기류의 감소는 흐름 저항의 감소를 제공하며, 보다 효율적인 정화 단계를 가능하게 한다.

상부 차폐 링(145)은 제2 밴드(128a)의 상부 표면에 안착된다. 상부 차폐 링(145)은 챔버 측벽(30a)의 상부와 실링 어셈블리의 주변부를 프로세스 영역(34a)의 활성 가스들로부터 차폐하여, 프로세스 가스들의 증착과 챔버 몸체의 에칭을 감소시킨다. 상부 차폐 링(145)은 내부로 연장하는 레지(143)에 의해 캡핑된 외부 원통형 밴드(141)를 포함한다. 레지(143)는 약 0.25 내지 약 1 인치 만큼 밴드(141)로부터 반경방향 내부로 연장한다. 상부 차폐 링(145)은 세라믹을 포함하며 약 0.25 내지 약 1 인치의 두께를 갖는다.

본원에 기재된 ALD 챔버들(22, 22a) 및 이들의 부품들은 기판(24)위에 증착된 원자층의 두께 및 조성 일치(conformity)를 현저하게 개선한다. 예를 들어, 가스 분배기(40) 구조는 기판(24) 표면에 대해 더욱 빠르게 통과하는 가스 분자들의 빠르게 유동하는 소용돌이를 제공하여 기판(24) 표면에 양호하고 더욱 균일한 가스 흡수를 제공한다. 또한 가스 소용돌이는 챔버(22)내에 가스 분자 정체 영역들의 형성을 방지한다. 또한, 기판(24)의 표면에서 반응 가스의 압력이 균일할 때 원자 층 증착은 보다 균일하다. 본원의 가스 분배기(40)는 기판(24) 표면을 가로지르는 훨씬 양호한 가스 압력을 제공하여 기판(24)을 가로지르는 증착된 ALD 층의 보다 균일한 두께를 제공한다.

챔버 라이너(120a) 및 배기 차폐 어셈블리(160) 부품들은 또한 챔버(22)로부터 가스 종들의 빠른 회수를 가능하게 함으로써 ALD 프로세스를 보조한다. 이는 새로운 가스 분자들이 기판(24) 표면에 달라붙는 것을 가능하게 한다. 가스 종들의 빠른 회수는 ALD 챔버(22)가 효과적이고 효율적으로 프로세스 가스 단계들 사이에서 정화될 수 있게 해준다. 또한, 프로세스 가스가 더 높은 감쇠율을 갖는 반응 가스들 또는 유기 분자들을 포함할 때, 프로세스 가스의 도입 사이의 시간, 따라서 챔버(22)의 유효한 정화에 대해 요구되는 시간이 중요한 프로세스 파라미터이다. 게다가, 챔버 라이너(120a) 및 배기 차폐부 부품들이 챔버(22)로부터 쉽게 분해되고 제거될 수 있기 때문에, 이는 이러한 부품들을 세정하고 대체하는 데 요구될 챔버(22) 중단 시간을 감소시킨다.

본원 발명은 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 기재되었으나; 다른 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 배기 라이너 또는 그 부품들 및 챔버 라이너들(120, 120a)은 당업자에게 자명할 것처럼 다른 유형의 어플리케이션들, 가령 에칭, CVD 및 PVD 챔버에서 사용될 수 있다. 또한, 다양한 부품들의 플랜지들의 형상들은 상이한 챔버 플랜지들 및 지지 벽들과의 조화를 위하여 상이할 수 있다. 또한, 다양한 부품들의 구성물의 물질들은 플라즈마 여기 또는 혼성 에칭 프로세스들에서의 어플리케이션을 위한 혼합 세라믹 또는 심지어는 완전한 세라믹 물질들과 같이 상이한 어플리케이션에 대해 상이할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위는 본원에 포함된 바람직한 실시예들의 기재에 제한되지 않아야 한다.

Claims (16)

1. 원자층 증착 챔버용 챔버 라이너로서,
   (a) 제 1 직경 및 제 1 슬롯을 갖는 제 1 환형 밴드 - 상기 제 1 슬롯은 상기 상기 제 1 환형 밴드를 관통해 연장됨 - ;
   (b) 제 2 직경 및 제 2 슬롯을 갖는 제 2 환형 밴드 - 상기 제 2 직경은 상기 제 1 환형 밴드의 직경보다 큰 크기를 가지며 상기 제 2 슬롯은 상기 제 1 환형 밴드의 제 1 슬롯과 정렬됨 - ; 및
   (c) 상기 제 1 및 환형 밴드 및 상기 제 2 환형 밴드를 연결하는(join) 방사상 플랜지;
   를 포함하는, 챔버 라이너.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯은 직사각형들을 포함하며,
   상기 직사각형들은:
   (i) 둥근 모서리들;
   (ii) 12 내지 18인치의 길이; 및
   (iii) 0.75 내지 3인치의 높이;
   의 특징들 중 하나 이상을 포함하는, 챔버 라이너.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 환형 밴드 및 상기 제 2 환형 밴드는:
   (i) 상기 환형 밴드들은 바닥 에지들을 포함하며, 상기 방사상 플랜지는 상기 바닥 에지들을 연결하는 것;
   (ii) 상기 환형 밴드들은 중간섹션들을 포함하며, 상기 챔버 라이너는 상기 중간섹션들을 연결하는 방사상 리지를 더 포함하는 것;
   (iii) 상기 제 1 환형 밴드는 제 1 높이를 포함하며 상기 제 2 환형 밴드는 상기 제 1 높이 보다 큰 제 2 높이를 포함하는 것;
   의 특징들 중 하나 이상을 포함하는, 챔버 라이너.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 챔버 라이너는 알루미늄으로 이루어진,
   챔버 라이너.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. (a) 프로세스 영역 부근의 측벽;
    (b) 상기 프로세스 영역 내에서 기판을 수용할 수 있는 기판 지지체;
    (c) 상기 프로세스 영역을 에워싸는 챔버 라이너로서:
    (i) 제 1 직경 및 제 1 슬롯을 갖는 제 1 환형 밴드 - 상기 제 1 슬롯은 상기 제 1 환형 밴드를 관통해 연장됨 - ;
    (ii) 제 2 직경 및 제 2 슬롯을 갖는 제 2 환형 밴드 - 상기 제 2 직경은 상기 제 1 환형 밴드의 직경보다 큰 크기를 가지며 상기 제 2 슬롯은 상기 제 1 환형 밴드의 제 1 슬롯과 정렬됨 - ; 및
    (iii) 상기 제 1 환형 밴드 및 제 2 환형 밴드를 연결하는 방사상 플랜지;
    를 포함하는 챔버 라이너;
    (d) 상기 프로세스 영역 내로 프로세스 가스를 도입하는 가스 분배기; 그리고
    (e) 상기 프로세스 가스를 배기시키는 배기구;
    를 포함하는, 원자층 증착 챔버.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 챔버 라이너의 상기 제 1 환형 밴드 및 상기 제 2 환형 밴드의 상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯은:
    (i) 둥근 모서리들;
    (ii) 12 내지 18인치의 길이; 및
    (iii) 0.75 내지 3인치의 높이;
    의 특징들 중 하나 이상을 갖는 직사각형을 포함하는, 원자층 증착 챔버.
    
15. 제 13 항에 있어서, 상기 챔버 라이너의 상기 제 1 환형 밴드 및 제 2 환형 밴드는,
    (i) 상기 환형 밴드들은 바닥 에지들을 포함하며, 상기 방사상 플랜지는 상기 바닥 에지들을 연결하는 것;
    (ii) 상기 환형 밴드들은 중간섹션들을 포함하며, 상기 챔버 라이너는 상기 중간섹션들을 연결하는 방사상 리지를 더 포함하는 것;
    (iii) 상기 제 1 환형 밴드는 제 1 높이를 포함하며 상기 제 2 환형 밴드는 상기 제 1 높이 보다 큰 제 2 높이를 포함하는 것;
    의 특징들 중 하나 이상을 포함하는, 원자층 증착 챔버.
    
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 챔버 라이너는 알루미늄으로 구성된,
    원자층 증착 챔버.

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