KR20140000168A - 에지-중심 가스 전달을 갖는 이중 플리넘 축대칭성 샤워헤드 - Google Patents
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Abstract
반도체 프로세싱 동작들을 위한 이중 플리넘 샤워헤드가 제공된다. 샤워헤드는 가스 분배 홀들의 2개 세트들을 갖는 페이스플레이트를 포함할 수도 있고, 각각의 세트는 별도의 플리넘에 의해 제공된다. 가스 분배 홀들의 일 세트는 샤워헤드의 페이스플레이트에서의 스루-홀들일 수도 있으며, 페이스플레이트와 플라즈마 돔 사이에서 포착된 가스들이 웨이퍼를 향하여 흐르게 할 수도 있다. 가스 분배 홀들의 다른 세트는 페이스플레이트에서의 통로들 또는 채널들을 통해 웨이퍼를 향해 라우팅된 가스를 분배할 수도 있다. 페이스플레이트에서의 통로들 또는 채널들은 방사상 채널들 및 환형 채널들을 포함할 수도 있으며, 환형 가스 분배 채널로부터 페이스플레이트의 외연 주위로 제공될 수도 있다.
Description
반도체 프로세싱 툴들은, 프로세싱 동안 반도체 기판에 걸쳐 프로세스 가스를 분배하기 위해 "샤워헤드들"로 지칭되는 컴포넌트들을 종종 이용한다. 그러한 샤워헤드들은 프로세싱 동안 기판에 대면하는 페이스플레이트를 포함할 수도 있고, 다수의 가스 분배 홀들이 샤워헤드 내로부터 기판으로의 가스 전달을 용이하게 하도록 페이스플레이트에 걸쳐 분포될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 반도체 프로세싱 샤워헤드에서 사용하기 위한 페이스플레이트가 제공된다. 페이스플레이트는 외부면, 상부면, 저부면, 및 중심축을 갖는 체적부를 포함할 수도 있다. 상부면 및 저부면은 그 체적부를 부분적으로 한정할 수도 있고, 실질적으로 서로 평행하고 서로로부터 오프셋될 수도 있으며, 실질적으로 중심축에 중심을 두고 중심축에 수직일 수도 있다. 외부면은 중심축에 대하여 방사상 방향으로 그 체적부를 적어도 부분적으로 한정할 수도 있다. 페이스플레이트는 또한, 외부면으로부터 중심축을 향해 연장하는 체적부 내의 복수의 제 1 채널들, 및 복수의 제 1 가스 분배 홀들을 포함할 수도 있으며, 각각의 제 1 가스 분배 홀은 체적부 내에서 제 1 채널들 중 하나 이상의 채널에 유체 연결되고 저부면을 통해 연장하고 상부면을 통해서는 연장하지 않는다. 페이스플레이트는 또한 복수의 제 2 가스 분배 홀들을 포함할 수도 있으며, 각각의 제 2 가스 분배 홀은 상부면 및 저부면을 통해 연장하고 체적부 내에서 제 1 채널들에 유체 연결되지 않는다.
일부 구현들에 있어서, 페이스플레이트는 체적부 내에 복수의 제 2 채널들을 더 포함할 수도 있다. 각각의 제 2 채널은 중심축에 대하여 실질적으로 원주 방향으로 이동할 수도 있으며, 체적부 내에서 적어도 하나의 제 1 채널에 유체 연결될 수도 있다. 일부 그러한 구현들에 있어서, 제 2 채널들은 중심축에 중심을 둔 동심의 환형 채널들일 수도 있다. 인접한 제 2 채널들의 각각의 세트 간의 방사상 간격이 또한 실질적으로 동일할 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 제 1 채널들 중 2 이상의 채널은 상이한 양만큼 중심축을 향하여 체적부 내로 연장할 수도 있다. 일부 구현들에 있어서, 제 1 채널들은 실질적으로 방사상 경로들을 따라 중심축을 향하여 체적부 내로 연장한다.
일부 페이스플레이트 구현들에 있어서, 각각의 제 2 가스 분배 홀은, 제 2 가스 분배 홀이 상부면과 교차하는 곳 및 제 2 가스 분배 홀이 저부면과 교차하는 곳에서 모따기될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 제 1 채널들은 그 길이에 따라 제 1 평균 횡단면적을 가질 수도 있고, 제 2 채널들은 그 길이에 따라 제 2 평균 횡단면적을 가질 수도 있으며, 제 1 평균 횡단면적은 제 2 평균 횡단면적보다 실질적으로 더 클 수도 있다. 일부 그러한 구현들에 있어서, 제 1 평균 횡단면적은 제 2 평균 횡단면적보다 적어도 80% 더 클 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 페이스플레이트는 외부면에 근접한 하나 이상의 가스 분배 채널들을 포함할 수도 있으며, 각각의 가스 분배 채널은 하나 이상의 가스 공급 유입구들과 유체 연결되도록 구성된다. 일부 추가의 구현들에 있어서, 제 1 채널들 각각은 제 1 채널의 전이 영역을 통해 하나 이상의 가스 분배 채널들 중 하나의 채널과 유체 연결될 수도 있다. 일부 그러한 구현들에 있어서, 각각의 제 1 채널의 전이 영역의 횡단면적은 제 1 채널의 평균 횡단면적보다 실질적으로 더 적을 수도 있다. 일부 페이스플레이트 구현들에 있어서, 각각의 전이 영역의 횡단면적은 전이 영역에 대한 제 1 채널의 횡단면적의 15% 미만일 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 페이스플레이트는 24개의 제 1 채널들을 포함할 수도 있으며, 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 복수의 제 1 가스 분배 홀들 및 복수의 제 2 가스 분배 홀들은 저부면의 실질적으로 원형 영역에 걸쳐 분포될 수도 있으며, 그 실질적으로 원형 영역은 공칭 반경 (R) 을 갖는다. 제 1 채널들의 제 1 서브그룹에서의 제 1 채널들은 중심축으로부터 R 의 0% 와 20% 사이의 거리에서 종단하고, 제 1 채널들의 제 2 서브그룹에서의 제 1 채널들은 중심축으로부터 R 의 15% 와 35% 사이의 거리에서 종단하며, 제 1 채널들의 제 3 서브그룹에서의 제 1 채널들은 중심축으로부터 R 의 30% 와 50% 사이의 거리에서 종단한다. 제 1 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열될 수도 있고, 제 2 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열될 수도 있으며, 제 3 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 각각의 전이 영역의 횡단면적은, 전이 영역이 유체 연결된 가스 분배 채널의 횡단면적 곱하기 그 가스 분배 채널과 유체 연결된 제 1 채널들의 수 나누기 그 가스 분배 채널과 유체 연결된 가스 공급 유입구들의 수의 10% 미만일 수도 있다.
일부 페이스플레이트 구현들에 있어서, 제 1 가스 분배 홀들은 저부면에 걸쳐 실질적으로 균일한 밀도를 갖는 패턴으로 분포될 수도 있고, 제 2 가스 분배 홀들은 저부면에 걸쳐 실질적으로 균일한 밀도를 갖는 패턴으로 분포될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 페이스플레이트는, 상부면 및 상부면에 반대편의 컴포넌트 저부면을 포함하는 제 1 컴포넌트, 및 저부면 및 저부면에 반대편의 컴포넌트 상부면을 포함하는 제 2 컴포넌트에 의해 형성된다. 컴포넌트 저부면 및 컴포넌트 상부면은 함께 결합될 수도 있고, 제 1 채널들은 컴포넌트 상부면에서의 피처들, 컴포넌트 저부면에서의 피처들, 또는 컴포넌트 상부면 및 컴포넌트 저부면 양자에서의 피처들에 의해 형성될 수도 있으며, 제 1 가스 분배 홀들은 제 2 컴포넌트에서 형성되고 컴포넌트 상부면을 통해 연장할 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 제 1 컴포넌트 및 제 2 컴포넌트는 컴포넌트 저부면과 컴포넌트 상부면을 결합시키기 위해 제 1 컴포넌트를 제 2 컴포넌트에 클램핑하기 위한 나사산식 파스너들의 이용을 용이하게 하는 피처들을 포함할 수도 있다. 일부 다른 구현들에 있어서, 컴포넌트 저부면 및 컴포넌트 상부면은 함께 본딩될 수도 있다.
이 명세서에서 설명되는 청구물의 하나 이상의 구현들의 상세들이 첨부 도면들 및 하기의 설명에서 기재된다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은 그 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명백하게 될 것이다. 다음 도면들의 상대적인 치수들은, 특별히 스케일링된 도면들인 것으로서 나타내지 않는다면 스케일링하도록 묘화되지 않을 수도 있음을 유의한다.
도 1 은 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 일 예의 등측도를 도시한 것이다.
도 2 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 등측 단면도를 도시한 것이다.
도 3 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 분해 등측 단면도를 도시한 것이다.
도 4 는 도 2 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드의 페이스플레이트의 등측도를 도시한 것이다.
도 5 는 도 4 의 페이스플레이트의 등측 1/4-단면도를 도시한 것이다.
도 6 은 예시적인 분할된 가스 분배 채널의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 7 은 예시적인 경사진 바퀴살식 제 1 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 8 은 예시적인 바람개비-바퀴살식 제 1 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 9 는 예시적인 분할된 제 2 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 10 은 모따기를 갖는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다.
도 11 은 모따기를 갖지 않는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다.
도 12 는 도 5 의 페이스플레이트의 등측 1/8-단면도를 도시한 것이다.
도 13 은 도 15 내지 도 19 에서의 단면도들을 기술하는 단면 라인들을 갖는 도 4 의 페이스플레이트의 측면도를 도시한 것이다.
도 14 는 도 4 의 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 15 는 제 1 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 16 은 제 2 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 17 은 제 3 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 18 은 부가적인 주석들을 갖고 상이한 스케일에서의 도 17 의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 19 는 제 4 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 20 은 예시적인 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 21 은 점선에 의해 도시된 내부 피처들을 갖는 예시적인 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5 및 도 12 내지 도 21 은 스케일링된 도면들이지만, 도면 스케일은 도면별로 변할 수도 있다 (하지만, 각각의 도면 내의 비율들은 여전히 스케일링되어야 함).
도 2 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 등측 단면도를 도시한 것이다.
도 3 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 분해 등측 단면도를 도시한 것이다.
도 4 는 도 2 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드의 페이스플레이트의 등측도를 도시한 것이다.
도 5 는 도 4 의 페이스플레이트의 등측 1/4-단면도를 도시한 것이다.
도 6 은 예시적인 분할된 가스 분배 채널의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 7 은 예시적인 경사진 바퀴살식 제 1 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 8 은 예시적인 바람개비-바퀴살식 제 1 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 9 는 예시적인 분할된 제 2 채널 배열의 개념 다이어그램을 도시한 것이다.
도 10 은 모따기를 갖는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다.
도 11 은 모따기를 갖지 않는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다.
도 12 는 도 5 의 페이스플레이트의 등측 1/8-단면도를 도시한 것이다.
도 13 은 도 15 내지 도 19 에서의 단면도들을 기술하는 단면 라인들을 갖는 도 4 의 페이스플레이트의 측면도를 도시한 것이다.
도 14 는 도 4 의 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 15 는 제 1 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 16 은 제 2 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 17 은 제 3 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 18 은 부가적인 주석들을 갖고 상이한 스케일에서의 도 17 의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 19 는 제 4 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다.
도 20 은 예시적인 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 21 은 점선에 의해 도시된 내부 피처들을 갖는 예시적인 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 5 및 도 12 내지 도 21 은 스케일링된 도면들이지만, 도면 스케일은 도면별로 변할 수도 있다 (하지만, 각각의 도면 내의 비율들은 여전히 스케일링되어야 함).
다양한 구현들의 예들이 첨부 도면들에 도시되고, 하기에 더 설명된다. 본 명세서에서의 논의는, 설명된 특정 구현들로 청구항들을 한정하도록 의도되지 않음을 이해할 것이다. 반면, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수도 있는 대안물들, 변형물들 및 균등물들을 커버하도록 의도된다. 다음의 설명에 있어서, 다수의 구현-특정 상세들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 기술된다. 본 발명은 이들 구현-특정 상세들의 일부 또는 그 모두없이 실시될 수도 있다. 다른 경우들에 있어서, 널리 공지된 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 설명되지 않았다.
도 1 은 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 일 예의 등측도를 도시한 것이다. 이중 플리넘 샤워헤드 (100) 의 외부 상세들의 일부만이 보일 수 있지만, 추후의 도면들은 추가의 상세를 드러낸다.
도 2 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 등측 단면도를 도시한 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 플라즈마 돔 (102) 이 페이스플레이트 (110) 에 탑재된다. 플라즈마 돔 (102) 및 페이스플레이트 (110) 는, 플라즈마가 스파크될 수도 있는 제 1 플리넘 체적부를 정의할 수도 있다. 플라즈마 돔 (102) 은 상부에 원격 플라즈마 소스 탑재 위치 (104) 를 가져서 플라즈마 발생기 (도시 안됨) 가 탑재되게 할 수도 있다. 플라즈마들은 하나 이상의 유입구들 (도시 안됨) 을 통해 제 1 플리넘 체적부로 도입된 가스들을 이용하여 스파크될 수도 있지만, 예를 들어, 원격 플라즈마 소스 탑재 위치 (104) 를 통해 라우팅될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 지지체 (106) 및 가드 링 (108) 이 도 2 에서 보일 수 있으며; 이들은 샤워헤드 (100) 의 컴포넌트들은 아니지만, 반도체 프로세싱 툴에 있어서 샤워헤드 (100) 가 웨이퍼 (또는 웨이퍼 지지체) 에 관하여 어떻게 배치될 수 있는지에 대한 부가적인 컨텍스트를 제공하도록 도시된다.
도 3 는 도 1 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드 및 웨이퍼 지지체의 분해 등측 단면도를 도시한 것이다. 페이스플레이트 (110) 가 보일 수도 있는 바와 같이, 원격 플라즈마 돔 (102) 이 보일 수도 있다. 이 예에 있어서, 페이스플레이트 (110) 는 상부 페이스플레이트 절반 (112) 및 하부 페이스플레이트 절반 (114) 으로 제조된다 (이 특정 컨택스트에 있어서 용어 "절반" 은 실제로 2개의 컴포넌트들 간의 50/50 관계를 나타내지 않을 수도 있지만, 더 큰 컴포넌트를 형성하기 위해 결합될 수도 있는 2개의 컴포넌트들을 나타내도록 더 일반적인 의미로 사용되며, 다른 구현들은 페이스플레이트 (110) 를 형성하기 위해 유니터리 설계를 피처링하거나 2개 초과의 컴포넌트들을 사용할 수도 있음을 이해해야 한다). 일련의 나사들 (116) 이 상부 페이스플레이트 절반 (112) 및 하부 페이스플레이트 절반 (114) 을 함께 클램핑하기 위해 이용될 수도 있다. 나사들 (116) 은, 상부 페이스플레이트 절반 (112) 상에서 플랜지와 결합할 수도 있는 인터페이스 플레이트 (111) 로 꿰어 넣어질 수도 있다. 페이스플레이트 (110) 는 탑재 링 (118) 에 안착될 수도 있다. 마지막으로, 웨이퍼 지지체 (106) 및 가드 링 (108) 이 또한 보일 수 있다. 탑재 링 (118) 은 가드 링 (108) 의 직경보다 조금 더 큰 직경을 가져서, 탑재 링 (118) 이 가드 링 (108) 아래로 및 그 주위로 미끄러지게 하거나 그 역도 성립하게 할 수도 있다.
도 3 에 도시된 페이스플레이트 (110), 플라즈마 돔 (102), 및 다른 주요 컴포넌트들은 알루미늄, 세라믹 재료들, 또는 반도체 프로세싱 환경과 양립가능한 다른 재료들로부터 제조될 수도 있다. 도시된 상부 페이스플레이트 절반 (112) 및 하부 페이스플레이트 절반 (114) 이 이 구현에 있어서 함께 볼트로 죄어지지만, 페이스플레이트 (110) 를 형성하는 다른 방법들이 대신 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상부 페이스플레이트 절반 (112) 및 하부 페이스플레이트 절반 (114) 은 예를 들어, 확산 본드 또는 브레이즈로 함께 본딩될 수도 있다.
도 4 는 도 2 의 예시적인 이중 플리넘 샤워헤드의 페이스플레이트의 등측도를 도시한 것이다. 하나 이상의 가스 공급 유입구들 (120) 이 페이스플레이트 (110) 의 외연 주위로 이격될 수도 있다. 이 특정 예에 있어서, 2개의 가스 공급 유입구들 (120) 이 피처링되고, 페이스플레이트 (110) 의 반대측 상에 위치된다. 이 경우, 각각의 가스 공급 유입구 (120) 는 대응하는 가스 공급 유입구 O-링 (122) 을 피처링하여, 인터페이스 플레이트 (111) 와 같은 결합 컴포넌트와 가스 공급 유입구 (120) 간의 기밀한 인터페이스를 제공한다. 각각의 가스 공급 유입구 (120) 는 페이스플레이트 (110) 내에서 가스 분배 채널과 유체 연통할 수도 있다.
도 5 는 도 4 의 페이스플레이트의 등측 1/4-단면도를 도시한 것이다. 페이스플레이트 (110) 의 공칭 중심을 정하는데 사용되는 중심축 (126) 이 또한 도 4 에 포함된다. 알 수 있는 바와 같이, 상부 페이스플레이트 절반 (112) 의 저부면은 하부 페이스플레이트 절반 (114) 의 상부면 상에 안착한다. 하지만, 상부 페이스플레이트 절반 (112) 과 하부 페이스플레이트 절반 (114) 사이에, 가스 분배 채널 (136) 을 형성하는 방사상 갭이 존재한다. 이 예에 있어서, 가스 분배 채널 (136) 은 환형이고, 전체 페이스플레이트 (110) 주위로 연장한다. 도시된 구현에 있어서, 가스 분배 채널 (136) 은 대략 13" 의 내부 직경 및 대략 13.5" 의 외부 직경을 가질 수도 있다. 가스 공급 유입구들 (120) 은 가스 분배 채널 (136) 과 유체 연통할 수도 있다. 페이스플레이트 O-링 (124) 은 가스 공급 유입구들 (120) 및 가스 분배 채널 (136) 로부터의 가스가 상부 페이스플레이트 절반 (112) 과 하부 페이스플레이트 절반 (114) 간의 인터페이스를 통해 새어 나가는 것을 방지할 수도 있다. 다른 구현들이 수개의 가스 분배 채널들을 피처링할 수도 있다. 예를 들어, 2개 가스 공급 유입구 설계에 대한 하나의 대안적인 구현은, 각각이 오직 175도의 아크에 걸쳐 연장하는 2개의 대향하는 환형 가스 분배 채널들을 활용하는 것일 수도 있으며, 즉, 각각의 가스 공급 유입구가 별개의 가스 분배 채널을 공급하는 것일 수도 있다. 도 6 은, 예를 들어, 각각이 페이스플레이트 (도시 안됨) 의 원주 주위로 오직 부분적으로 연장하는 2개의 가스 분배 채널들 (636) 을 갖는 구현의 개념 다이어그램을 도시한 것이다. 제 1 채널들 (638) 의 방사상 어레이가 가스 분배 채널들 (636) 로부터 페이스플레이트의 중심을 향해 연장한다. 가스 공급 유입구 (620) 가 가스 분배 채널들 (636) 각각과 연결된다. 제 2 채널들은 도 6 에 도시되지 않는다.
2개의 제 1 채널들 (138) 이 또한 도 5 에서 보일 수 있다. 제 1 채널들 (138) 은 페이스플레이트 (110) 내에 형성될 수도 있으며, 예를 들어, 휠 상의 바퀴살(spoke)들과 같이, 중심축 (126) 에 대하여 실질적으로 방사상 방향으로 연장할 수도 있다. 다른 구현들은 비-방사상 바퀴살식 채널들 또는 만곡의 또는 바람개비식 채널들과 같은 다른 채널 경로 형상들을 피처링할 수도 있지만, 그러한 설계들은 페이스플레이트 (110) 의 외연 주위로 이격된 위치들로부터 페이스플레이트 (110) 의 중심축 (126) 을 향해 일반적으로 연장하는 제 1 채널들 (138) 을 갖는 공통 특성을 공유할 수도 있다.
도 7 은 예를 들어, 환형 가스 분배 채널 (736) 로부터 페이스플레이트의 중심을 향해 일반적인 방식으로 연장하지만 페이스플레이트의 중심과 실제로 교차하는 반경으로부터 약간의 각도 오프셋을 갖는 제 1 채널들 (738) 을 갖는 구현의 개념 다이어그램을 도시한 것이다. 2개의 가스 공급 유입구들 (720) 이 가스 분배 채널 (736) 과 연결된다. 제 2 채널들은 도 7 에 도시되지 않는다.
도 8 은 예를 들어, 환형 가스 분배 채널 (836) 로부터 페이스플레이트의 중심을 향해 일반적인 방식으로 연장하지만 ("바람개비" 외양을 야기하는) 만곡 경로들을 따르는 바람개비-바퀴살식 제 1 채널들 (838) 을 갖는 구현의 개념 다이어그램을 도시한 것이다. 2개의 가스 공급 유입구들 (820) 이 가스 분배 채널 (836) 과 연결된다. 제 2 채널들은 도 8 에 도시되지 않는다.
또한, 페이스플레이트 (110) 내에 형성될 수도 있고 중심축 (126) 에 대하여 실질적으로 원주 방향으로 연장할 수도 있는 12개의 제 2 채널들 (140) 이 도 5 에서 보일 수 있다 (모두가 열거되지는 않음). 제 2 채널들 (140) 은 상이한 공칭 직경들을 가지며 이격될 수도 있어서, 페이스플레이트 (110) 에 걸쳐 분산된다. 도시된 제 2 채널들 (140) 은 360도에 걸쳐 연장하는 동심의 환형 채널들이지만, 다른 구현들은 다른 채널 경로 형상들을 피처링할 수도 있다. 예를 들어, 다중의 환형 제 2 채널들 (140) 대신, 중심축 (126) 에 중심을 둔 하나 또는 다중의 나선형 제 2 채널들이 일부 구현들에 있어서 이용될 수도 있다. 대안적으로, 제 2 채널들은 중심축 (126) 주위의 전체 원으로 연장하지 않을 수도 있으며, 예를 들어, 동일한 공칭 채널 경로 반경을 갖는 4개의 별도의 제 2 채널들은 각각 85도에 걸쳐 연장할 수도 있고 균등하게 이격된 방사상 패턴으로 배열될 수도 있다. 이는, 제 2 채널들의 각각의 세그먼트를 동일한 방사상 포지션에서의 다른 세그먼트들로부터 국부적으로 분리되게 유지하면서, 제 2 채널들을 통해 라우팅된 가스가 실질적으로 전체 360도 범위 주위로 라우팅되게 할 수도 있다.
도 9 는 예를 들어, 분할된 환형 가스 분배 채널들 (936) 로부터 페이스플레이트의 중심을 향해 연장하는 방사상 바퀴살식 제 1 채널들 (938) 을 갖는 구현의 개념 다이어그램을 도시한 것이다. 가스 공급 유입구 (920) 가 가스 분배 채널들 (936) 각각과 연결된다. 이러한 배열은 도 6 에 도시된 배열과 유사하다. 하지만, 도 9 는 제 2 채널들 (940) 을 또한 도시한다. 제 2 채널들 (940) 은, 각각의 제 1 채널 (938) 로 공급된 가스가 페이스플레이트 플리넘 체적부 내 다른 제 1 채널들 (938) 로 공급된 가스와 조우하지 않도록 다중의 짧은 채널들로 분할된다.
페이스플레이트 (110) 는 "이중 플리넘" 샤워헤드의 일부이다. 페이스플레이트 (110) 는, 각각이 상이한 플리넘 체적부를 배기하도록 기능하는 2개의 상이한 세트들의 가스 분배 홀들을 피처링할 수도 있다. 예를 들어, 페이스플레이트 (110) 는 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 을 포함할 수도 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 제 1 플리넘 체적부는 원격 플라즈마 돔 (102)(도 5 에는 도시되지 않음) 과 페이스플레이트 (110) 사이에 형성될 수도 있다. 따라서, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 은 제 1 플리넘 체적부 내 가스로 하여금 페이스플레이트 (110) 를 이용하여 프로세싱되는 웨이퍼를 향하여 새어 나가게 할 수도 있다. 제 2 플리넘 체적부는 제 1 채널들 및 제 2 채널들에 의해 정의된 체적부에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수도 있다. 제 1 가스 분배 홀들 (132) 은 제 2 플리넘 체적부 내 가스로 하여금 페이스플레이트 (110) 를 이용하여 프로세싱되는 웨이퍼를 향하여 새어 나가게 할 수도 있다.
도시된 구현에 있어서, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 은 제 2 가스 분배 홀들 (134) 보다 실질적으로 더 작을 수도 있다. 예를 들어, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 은 직경이 대략 0.02" 일 수도 있지만, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 은 직경이 대략 0.09" 일 수도 있다. 제 2 가스 분배 홀들은 또한 페이스플레이트 (110) 에 걸쳐 완전히, 즉, 상부면 (128) 으로부터 저부면 (130) 까지 연장할 수도 있다. 도시된 구현에 있어서, 상부면 (128) 및 저부면 (130) 은 대략 0.725" 의 거리만큼 서로로부터 오프셋될 수도 있다. 일부 구현들에 있어서, 원격 플라즈마가 제 1 플리넘 체적부에서 발생될 수도 있기 때문에, 페이스플레이트 (110) 를 이용하여 프로세싱되는 웨이퍼를 향하여 방출되는 자유 라디칼들의 수를 증가시키는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 은, 특정 제약 내에서, 페이스플레이트 (110) 를 통과하는 자유 라디칼들의 수를 가능한 정도로 최대화하도록 구성되는 직경을 가질 수도 있다. 제 2 가스 분배 홀들 (134) 의 직경을 더 관리할 수도 있는 제약들 중 일부는, 예를 들어, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 이 모두 실질적으로 동일한 공칭 직경을 가질 수도 있다는 것, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 이 잠재적인 채널 벽 구멍들을 회피하기 위해 제 1 또는 제 2 채널들 중 임의의 채널로부터 이격 거리를 유지하는 것, 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 이 점유하는 저부면 (130) 의 영역에 걸쳐 상대적으로 균일한 방식으로 분포되는 것, 예를 들어, 도시된 구현에 있어서, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 이 최외곽의 제 2 채널 (140) 과 대략 동일한 직경의 원형 영역에 걸쳐 분포될 수도 있다는 것을 포함할 수도 있다. 일부 구현들에 있어서, 제 1 가스 분배 홀들의 밀도는 제 2 가스 분배 홀들의 밀도와는 상이할 수도 있다. 예를 들어, 도시된 페이스플레이트 (110) 에 있어서, 대략 600-650개의 제 1 가스 분배 홀들 및 1700-1800개의 제 2 가스 분배 홀들이 존재한다. 도시된 구현에 있어서, 이러한 원형 영역은 직경이 대략 12" 일 수도 있다. 유체 흐름 조건들과 같이, 다른 팩터들이 또한 제 2 가스 분배 홀들 (134) 의 사이즈를 관리할 수도 있다. 페이스플레이트 (110) 를 통과하는 자유 라디칼들의 수를 더 증가시키기 위해, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 은 모따기될 수도 있거나 일측 또는 양측에 대해 상이한 에지 처리를 경험하여, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 를 통한 방해받지 않는 가시선들의 수를 증가시킬 수도 있다. 과도한 시각적 혼란을 회피하기 위해, 도 5 에 도시된 제 2 가스 분배 홀들 (134) 중 단지 몇가지만, 즉, 중심축 (126) 근방의 제 2 가스 분배 홀들 (134) 만이 모따기된 에지들을 갖도록 도시되지만, 제 2 가스 분배 홀들 (134) 모두가 유사하게 모따기될 수도 있다.
도 10 은 모따기를 갖는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다. 도 11 은 모따기를 갖지 않는 예시적인 제 2 가스 분배 홀의 단면도를 도시한 것이다. 모따기들 (1062) 의 존재 또는 부재 외에는, 도 10 및 도 11 에 도시된 구성들은 동일하다. 알 수 있는 바와 같이, 이 예에 있어서의 모따기들 (1062) 의 존재는 페이스플레이트 (1010) 에서의 제 2 가스 분배 홀 (1034) 의 중심축의 25도 내의 자유 라디칼 접근 경로들 (1060) 을 따르는 자유 라디칼들로 하여금 제 2 가스 분배 홀 (1034) 을 방해받지 않고 통과하게 한다. 이에 반하여, 모따기들 (1062) 의 부재는, 오직 페이스플레이트 (1010) 에서의 제 2 가스 분배 홀 (1034) 의 중심축의 15도 내의 자유 라디칼 접근 경로들 (1060) 을 따르는 자유 라디칼들만으로 하여금 제 2 가스 분배 홀 (1034) 을 방해받지 않고 통과하게 한다.
모따기들은 또한 가스 흐름들을 형상화하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 은, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 을 탈출할 시 가스 흐름을 변경하기 위해 저부면 (30) 과 교차하는 곳에서 모따기될 수도 있다. 본원의 도면들에서 도시된 제 1 가스 분배 홀들 (132) 중 일부가 그러한 모따기를 나타낼 수도 있지만 다른 제 1 가스 분배 홀들 (132) 은 과도한 시각적 혼란을 회피하지 않을 수도 있으며, 하지만, 요구된다면, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 모두가 그러한 방식으로 모따기될 수도 있다.
도 12 는 도 5 의 페이스플레이트의 등측 1/8-단면도를 도시한 것이다. 제 1 채널 (138) 이 호출되지만, 이전 도면들에 관하여 논의된 다른 피처들은 별도로 표시되지 않는다. 백색의 가스 흐름 화살표 (152) 에 의해 표시된 다수의 가스 흐름 경로들이 또한 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 가스 흐름 (152) 은 가스 공급 유입구에서 시작하고, 그 후, 가스 분배 채널 (136) 로 유입되고 제 1 채널들 (138) 로 유입된다. 각각의 제 1 채널은 전이 영역 (148) 을 통해 가스 분배 채널 (136) 과 유체 연결되며, 전이 영역들 (148) 은, 제 1 채널들 (136) 의 평균 단면적보다 횡단면적에서 실질적으로 더 작은 제 1 채널들 (138) 의 영역들일 수도 있다. 채널들에 관하여 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "횡단면적" 은 채널에 있어서 유체 흐름의 공칭 방향에 실질적으로 수직인 평면에서의 채널의 단면적을 지칭한다. 예를 들어, 직선의 긴 채널에 대하여, 횡단면적은 채널의 장축에 수직인 평면에 대하여 평가될 것이다. 환형의 채널에 대하여, 횡단면적은 환형 채널의 중심선과 실질적으로 일치하는 평면에 대하여 평가될 것이다.
전이 영역 (148) 을 통과한 이후, 가스 흐름 (152) 은 제 1 채널 (138) 의 더 큰 체적으로 확장하고, 또한, 제 1 채널 (138) 과 유체 연통하는 제 2 채널들 (140) 을 따라 이동한다. 가스 흐름들 중 일부는 제 1 가스 분배 홀들 (132) 로부터, 페이스플레이트 (110) 를 이용하여 프로세싱되는 웨이퍼를 향하여 흐른다. 동시에, 플라즈마 가스/자유 라디칼들은 웨이퍼를 향하여 제 2 가스 분배 홀들 (134) 을 통해 흐를 수도 있지만, 이러한 가스 흐름은 과도한 혼란을 회피하도록 도시되지는 않는다.
도 13 은 도 15 내지 도 19 에서의 단면도들을 기술하는 단면 라인들을 갖는 도 4 의 페이스플레이트의 측면도를 도시한 것이다. 단면 라인들은 도 15 내지 도 19 에 도시된 각각의 단면도의 근사적인 위치를 나타낸다. 도 14 는 도 4 의 페이스플레이트의 평면도를 도시한 것이다.
도 15 는 제 1 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 제 1 채널들 (138) 의 대부분이 보일 수도 있다. 이는, 적어도 이 예에 있어서, 제 1 채널들 (138) 이 제 2 채널들보다 더 높기 때문, 즉, 제 2 채널들이 도 15 에서 사용된 단평면과 교차하지 않기 때문이다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 채널들 (138) 은 방사상 방향으로 페이스플레이트 (110) 의 중심을 향해 가변 양만큼 연장한다. 제 1 채널들 (138) 의 일부 부분들은 볼 수 없을 수도 있으며, 예를 들어, 제 1 채널들 (138) 을 가스 분배 채널 (136) 에 조인하는 전이 영역들 (148) 은 도 15 에서 사용된 단평면과 교차하지 않기 때문에 볼 수 없다. 총 24개의 제 1 채널들 (138) 이 이 예에서 사용되고, 다중의 서브그룹들로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 채널들 (138) 은 3개 또는 4개의 일반적인 서브그룹들로 분할될 수도 있다. 제 1 서브그룹 (142) 의 제 1 채널들 (138) 은 중심을 향해 가장 멀리, 예를 들어, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 모두를 포함하는 최소의 원형 영역의 직경의 20% 내의 직경 위치들로 연장할 수도 있다. 제 2 서브그룹 (144) 의 제 1 채널들 (138) 은 중심을 향해, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 모두를 포함하는 최소의 원형 영역의 직경의 15 내지 35% 내의 직경 위치들로 연장할 수도 있다. 제 3 서브그룹 (146) 의 제 1 채널들 (138) 은 중심을 향해, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 모두를 포함하는 최소의 원형 영역의 직경의 30 내지 50% 내의 직경 위치들로 연장할 수도 있다. 이들 영역들은 도 18 에 도시되어 있으며, 예를 들어, 파이 웨지 (154) 는 제 1 채널 (138) 에 대한 0 내지 20% 영역을 나타내고, 환형 세그먼트 (156) 는 다른 제 1 채널 (138) 에 대한 15 내지 35% 영역을 나타내며, 다른 환형 세그먼트 (158) 는 또 다른 제 1 채널 (138) 에 대한 30 내지 50% 영역을 나타낸다 (도 18 은 다른 단면도들과는 상이한 전체 스케일임). 또한, 각각의 서브그룹 내 제 1 채널들 (138) 의 길이에서의 변동이 존재할 수도 있다. 예를 들어, 도 15 에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 서브그룹 (142) 의 제 1 채널들 (138) 은 조금 상이한 제 1 채널 (138) 길이들을 갖는 2개의 추가적인 서브그룹들로 분할될 수도 있다. 제 1 채널들 (138) 은 전체적인 의미 및 각각의 서브그룹 내 양자에 있어서 동일 간격을 갖는 방사상 패턴으로 배열될 수도 있다. 독자의 참조를 위해, 10% 증분의 점원들이 도시되어 있지만, 그러한 2개 원마다 하나씩만이 라벨링되어 있다.
도 16 은 제 2 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 단평면 깊이는 제 2 채널들 (140) 이 단평면과 교차하기에 충분히 깊다. 이 예시적인 구현에 있어서는, 12개의 제 2 채널들 (140) 이 도시된다. 일부 경우들에 있어서, 제 1 채널들 (138), 예를 들어 제 2 서브그룹 (144) 및 제 3 서브그룹 (146) 의 제 1 채널들 (138) 은, 제 2 채널과 교차할 경우에 종단한다. 다른 경우들에 있어서, 제 1 채널들 (138) 은 제 2 채널 (140) 과의 교점을 넘는 지점에서 종단할 수도 있으며, 예를 들어, 제 1 채널들 (138) 의 일부는 가장 안쪽의 제 2 채널 (140) 을 넘어 연장할 수도 있다.
도 17 은 제 3 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 단평면 깊이는 제 2 채널들 (140) 이 단평면뿐 아니라 제 1 채널들 (138) 의 전이 영역들 (148) 과 교차하기에 충분히 깊다. 알 수 있는 바와 같이, 전이 영역들 (148) 은 제 1 채널들 (138) 의 나머지를 가스 분배 채널 (136) 로 유체 연결한다. 전이 영역들 (148) 은 일반적으로, 최외곽의 제 2 채널 (140) 과 가스 분배 채널 (136) 사이에 위치될 수도 있다.
도 19 는 제 4 깊이에서의 도 4 의 페이스플레이트의 제거된 단면도를 도시한 것이다. 이 도면은, 이 깊이에서의 제 1 채널들이 최외곽의 제 2 채널 (140) 을 조금 넘어 연장한다는 점을 제외하고는 도 16 에 도시된 단면과 거의 동일하다. 이는, 제 1 채널들 (138) 로 진입하는 가스 흐름 (152) 으로 하여금 최외곽의 제 2 채널 (140) 과 조우하기 전에 전이 영역들 (148) 에서의 조건들로부터 조금 확장하게 한다.
이제, 이들 피처들의 일부 간의 다양한 관계들이 논의된다. 상기 논의된 도면들에 도시된 구현들과 같은 페이스플레이트들을 이용한 이중 플리넘 샤워헤드들은, 페이스플레이트를 이용하여 프로세싱되는 웨이퍼에 걸쳐 (양 플리넘들의 가스들의) 실질적으로 균일한 가스 흐름들을 제공하도록 이용될 수도 있다. 그러한 균일도를 증진시키기 위해, 피처들이 다른 피처들의 양태들을 제약할 수도 있다. 예를 들어, 전이 영역들 (148) 각각의 횡단면적은, 전이 영역 (148) 이 유체 연결된 가스 분배 채널 (136) 의 횡단면적 나누기 그 가스 분배 채널 (136) 과 유체 연결된 가스 공급 유입구들 (120) 의 수의 10% 미만으로 구성될 수도 있다. 사용될 수도 있는 다른 제약은, 각각의 전이 영역 (148) 의 횡단면적을 전이 영역 (148) 에 대한 제 1 채널 (138) 의 최대 횡단면적의 15% 미만으로 제한하는 것이다. 사용될 수도 있는 추가적인 제약은, 제 1 채널들 (138) 각각의 횡단면적을 제 2 채널들 (140) 각각의 횡단면적보다 적어도 80% 더 크게 제한하는 것이다.
예를 들어, 전이 영역들 (148) 은 대략 0.0054 제곱 인치의 횡단면적을 각각 가질 수도 있고, 제 1 채널들 (138) 은 대략 0.057732 제곱 인치의 최대 횡단면적을 각각 가질 수도 있으며, 제 2 채널들 (140) 은 대략 0.0278 제곱 인치의 횡단면적을 각각 가질 수도 있다.
논의된 바와 같이, 제 1 가스 분배 홀들 및 제 2 가스 분배 홀들은 프로세싱 동안에 웨이퍼와 면하는 페이스플레이트의 면에 걸쳐 실질적으로 균등하게 분포될 수도 있다. 도 20 는 페이스플레이트 (110) 의 평면도를 도시한 것이다. 도 21 은 제 1 채널들 및 제 2 채널들과 같은 숨겨진 내부 피처들을 나타내는 점선들을 갖는 페이스플레이트 (110) 의 평면도를 도시한 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 가스 분배 홀들 (132) 및 제 2 가스 분배 홀들 (134) 은 (적어도, 샤워헤드가 설계된 웨이퍼 직경들에 일반적으로 대응하는 특정 영역 내에서) 페이스플레이트 (110) 의 면에 걸쳐 실질적으로 균등하게 분포된다.
상기 논의된 도면들 대부분에서 도시된 구현은 300mm 반도체 웨이퍼들로의 사용을 위해 구성된다. 더 큰 사이즈의 웨이퍼들, 예를 들어 450mm 웨이퍼들에 대한 부가적인 구현들이 또한 고려된다. 그러한 부가적인 구현들은, 더 큰 웨이퍼 사이즈로 인해 치수적으로 상이하면서 상기 논의된 일반적인 설계 원리들에 부합할 수도 있다. 샤워헤드가 이용될 수도 있는 특정 어플리케이션에 의존하여, 다양한 파라미터들이 또한 조정될 수도 있다. 예를 들어, 자유 라디칼들이 사용되지 않으면, 제 2 가스 분배 홀들은, 논의된 구현에서보다 직경이 상당히 더 작을 수도 있다.
그러한 이중 플리넘 샤워헤드들은 하나의 플리넘에 있어서 원격 플라즈마 소스로부터 플라즈마들 및 자유 라디칼들을 분배하면서 상이한 플리넘을 통해 다른 프로세스 가스들을 동시에 전달하는데 유용한 것으로서 설명되었지만, 그러한 이중 플리넘 샤워헤드들은 또한 상이한 가스들의 다른 조합들을 전달하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 아르곤과 같은 퍼지 가스는 제 1 플리넘을 통해 전달될 수도 있지만 프로세스 가스는 제 2 플리넘을 통해 전달된다.
상기 본 명세서에서 설명된 장치/프로세스는 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전지 패널들 등의 제작 또는 제조를 위한 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 이용될 수도 있다. 통상적으로, 필수적인 것은 아니지만, 그러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비에서 함께 사용되거나 수행될 것이다. 통상적으로, 막의 리소그래픽 패터닝은, 각각의 단계가 다수의 가능한 툴들로 인에이블되는 다음의 단계들: 즉, (1) 스핀-온 또는 스프레이-온 툴을 사용한 워크피스, 즉, 기판 상으로의 포토레지스트의 도포 단계; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 UV 경화 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 단계; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광 또는 UV광 또는 X선 광으로 포토레지스트를 노광하는 단계; (4) 레지스트를 선택적으로 제거함으로써 습식 벤치와 같은 툴을 이용하여 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 보조식 에칭 툴을 이용함으로써 하위 막 또는 워크피스로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계, 중 일부 또는 그 모두를 포함한다. 추가로, 개시된 장치는 개시된 방법들 이전 또는 그 이후에 리소그래피 및/또는 패터닝 프로세스들을 갖는 프로세스에서 이용될 수도 있다.
일부 구현들에 있어서, 이중 플리넘 샤워헤드는 반응기에 설치되고, 프로세스 동작들을 제어하기 위한 명령들을 갖는 시스템 제어기로 링크될 수도 있다. 통상적으로, 시스템 제어기는 명령들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 메모리 디바이스들을 포함할 것이어서, 장치가 다양한 반도체 제조 프로세스들을 수행할 것이다. 프로세스 동작들을 제어하기 위한 명령들을 포함하는 머신 판독가능 매체가 시스템 제어기에 커플링될 수도 있다. 프로세서들은 CPU 또는 컴퓨터를 포함할 수도 있으며, 하나 이상의 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 커넥션들, 스텝퍼 모터 제어기 보드들 등을 포함하거나 그들에 통신가능하게 접속될 수도 있다. 시스템 제어기는, 특정 구현에서 존재한다면, 예를 들어, 이중 플리넘 샤워헤드로의 가스 전달, 페데스탈 이동, 반응기로부터 가스를 배출하기 위한 진공 포트 셕션, 플라즈마 전극들에 대한 전력 및 주파수, 및/또는 가열 및 냉각 엘리먼트들을 제어하도록 구성될 수도 있다.
통상적으로, 시스템 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 존재할 것이다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어기는 본원의 도면들에 도시된 것들을 포함하여 툴 또는 모듈 중에 도시된 임의의 컴포넌트들 또는 모든 컴포넌트들에 접속될 수도 있으며, 시스템 제어기의 배치 및 접속은 특정 구현에 기초하여 변할 수도 있다.
특정 구현들에 있어서, 시스템 제어기는 프로세싱 챔버들에서의 압력을 제어한다. 시스템 제어기는 또한, 조절 밸브들, 액체 전달 제어기들, 및 전달 시스템에서의 MFC들뿐 아니라 배기 라인에서의 흐름 제한 밸브들에 의해 챔버에서의 다양한 프로세스 가스들의 농도를 제어할 수도 있다. 시스템 제어기는 타이밍, 가스들 및 액체들의 유량들, 챔버 압력, 챔버/샤워헤드/페데스탈/기판 온도, 및/또는 특정 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 명령들의 세트들을 포함한 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 그 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들이 일부 구현들에서 채용될 수도 있다. 특정 구현들에 있어서, 시스템 제어기는 도면들에 도시된 다양한 장치들로 및 다양한 장치들로부터의 기판의 이송을 제어한다.
프로세스 시퀀스에서의 프로세스들을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 임의의 종래의 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어, 예를 들어, 어셈블리어, C, C++, 파스칼, 포트란 등으로 기입될 수 있다. 컴파일된 오브젝트 코드 또는 스크립트는 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행된다. 시스템 소프트웨어는 다수의 상이한 방식들로 설계 또는 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 챔버 컴포넌트 서브루틴들 또는 제어 오브젝트들이, 설명된 프로세스들을 수행하는데 필요한 챔버 컴포넌트들의 동작을 제어하기 위해 기입될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들의 예들 및 프로그램들의 섹션들은 프로세스 가스 제어 코드, 압력 제어 코드, 및 플라즈마 제어 코드를 포함한다.
제어기 파라미터들은 예를 들어, 각각의 동작의 타이밍, 챔버 내부 압력, 기판 온도, 프로세스 가스 유량들, RF 전력뿐 아니라 상기 설명된 다른 것들과 같은 프로세스 조건들과 관련된다. 이들 파라미터들은 레시피의 형태로 사용자에게 제공되고, 사용자 인터페이스를 활용하여 입력될 수도 있다. 프로세스를 모니터링하는 신호들은 시스템 제어기의 아날로그 및/또는 디지털 입력 커넥션들에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하는 신호들은 장치의 아날로그 및 디지털 출력 커넥션들 상으로 출력된다.
본 발명의 수개의 구현들이 첨부 도면들을 참조하여 본 명세서에서 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이들 정확한 구현들로 한정되지 않으며 다양한 변경물들 및 변형물들이, 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 사상의 범위로부터 일탈함없이 당업자에 의해 그 안에서 실시될 수도 있음을 이해해야 한다.
Claims (20)
- 반도체 프로세싱 샤워헤드에서 사용하기 위한 페이스플레이트로서,
외부면, 상부면, 저부면, 및 중심축을 갖는 체적부로서, 상기 상부면 및 상기 저부면은 상기 체적부를 부분적으로 한정하고, 서로 실질적으로 평행하고 서로로부터 오프셋되며 상기 중심축에 실질적으로 중심을 두고 상기 중심축에 수직이며, 상기 외부면은 상기 중심축에 대하여 방사상 방향으로 상기 체적부를 적어도 부분적으로 한정하는, 상기 체적부;
상기 외부면으로부터 상기 중심축을 향하여 연장하는 상기 체적부 내의 복수의 제 1 채널들;
복수의 제 1 가스 분배 홀들로서, 각각의 제 1 가스 분배 홀은 상기 체적부 내에서 상기 제 1 채널들 중 하나 이상의 채널에 유체 연결되고 상기 저부면을 통해 연장하고 상기 상부면을 통해서는 연장하지 않는, 상기 복수의 제 1 가스 분배 홀들; 및
복수의 제 2 가스 분배 홀들로서, 각각의 제 2 가스 분배 홀은 상기 상부면 및 상기 저부면을 통해 연장하고 상기 체적부 내에서 상기 제 1 채널들에 유체 연결되지 않는, 상기 복수의 제 2 가스 분배 홀들을 포함하는, 페이스플레이트. - 제 1 항에 있어서,
상기 체적부 내의 복수의 제 2 채널들을 더 포함하고,
각각의 제 2 채널은 상기 중심축에 대하여 실질적으로 원주 방향으로 이동하고, 상기 체적부 내에서 적어도 하나의 제 1 채널에 유체 연결되는, 페이스플레이트. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 채널들은 상기 중심축에 중심을 둔 동심의 환형 채널들인, 페이스플레이트. - 제 3 항에 있어서,
인접한 제 2 채널들의 각각의 세트 간의 방사상 간격이 실질적으로 동일한, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 채널들 중 2 이상의 채널은 상이한 양만큼 상기 중심축을 향하여 상기 체적부 내로 연장하는, 페이스플레이트. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 채널들은 실질적으로 방사상 경로들을 따라 상기 중심축을 향하여 상기 체적부 내로 연장하는, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 제 2 가스 분배 홀은, 상기 제 2 가스 분배 홀이 상기 상부면과 교차하는 곳 및 상기 제 2 가스 분배 홀이 상기 저부면과 교차하는 곳에서 모따기되는, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 채널들은 그 길이를 따라 제 1 평균 횡단면적을 갖고,
상기 제 2 채널들은 그 길이를 따라 제 2 평균 횡단면적을 가지며,
상기 제 1 평균 횡단면적은 상기 제 2 평균 횡단면적보다 실질적으로 더 큰, 페이스플레이트. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 평균 횡단면적은 상기 제 2 평균 횡단면적보다 적어도 80% 더 큰, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부면에 근접한 하나 이상의 가스 분배 채널들을 더 포함하고,
각각의 가스 분배 채널은 하나 이상의 가스 공급 유입구들과 유체 연결되도록 구성되는, 페이스플레이트. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 채널들 각각은 상기 제 1 채널의 전이 영역을 통해 상기 하나 이상의 가스 분배 채널들 중 하나의 채널과 유체 연결되는, 페이스플레이트. - 제 11 항에 있어서,
각각의 제 1 채널의 전이 영역의 횡단면적은 상기 제 1 채널의 평균 횡단면적보다 실질적으로 더 적은, 페이스플레이트. - 제 12 항에 있어서,
각각의 전이 영역의 횡단면적은, 상기 전이 영역이 유체 연결된 가스 분배 채널의 횡단면적 곱하기 상기 가스 분배 채널과 유체 연결된 제 1 채널들의 수 나누기 상기 가스 분배 채널과 유체 연결된 가스 공급 유입구들의 수의 10% 미만인, 페이스플레이트. - 제 13 항에 있어서,
각각의 전이 영역의 횡단면적은 상기 전이 영역에 대한 제 1 채널의 횡단면적의 15% 미만인, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
24개의 제 1 채널들이 존재하며,
상기 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 상기 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열되는, 페이스플레이트. - 제 15 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 가스 분배 홀들 및 상기 복수의 제 2 가스 분배 홀들은 상기 저부면의 실질적으로 원형 영역에 걸쳐 분포되고,
상기 실질적으로 원형 영역은 공칭 반경 (R) 을 가지며,
상기 제 1 채널들의 제 1 서브그룹에서의 제 1 채널들은 상기 중심축으로부터 R 의 0% 와 20% 사이의 거리에서 종단하고,
상기 제 1 채널들의 제 2 서브그룹에서의 제 1 채널들은 상기 중심축으로부터 R 의 15% 와 35% 사이의 거리에서 종단하고,
상기 제 1 채널들의 제 3 서브그룹에서의 제 1 채널들은 상기 중심축으로부터 R 의 30% 와 50% 사이의 거리에서 종단하고,
상기 제 1 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 상기 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열되고,
상기 제 2 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 상기 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열되며, 그리고
상기 제 3 서브그룹에서의 제 1 채널들은 실질적으로 동일 간격으로 상기 중심축 주위로 방사상 패턴으로 배열되는, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 가스 분배 홀들은 상기 저부면에 걸쳐 실질적으로 균일한 밀도를 갖는 패턴으로 분포되고, 그리고
상기 제 2 가스 분배 홀들은 상기 저부면에 걸쳐 실질적으로 균일한 밀도를 갖는 패턴으로 분포되는, 페이스플레이트. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부면 및 상기 상부면에 반대편의 컴포넌트 저부면을 포함하는 제 1 컴포넌트; 및
상기 저부면 및 상기 저부면에 반대편의 컴포넌트 상부면을 포함하는 제 2 컴포넌트를 더 포함하고,
상기 컴포넌트 저부면 및 상기 컴포넌트 상부면은 함께 결합되고,
상기 제 1 채널들은 상기 컴포넌트 상부면에서의 피처들, 상기 컴포넌트 저부면에서의 피처들, 또는 상기 컴포넌트 상부면 및 상기 컴포넌트 저부면 양자에서의 피처들에 의해 형성되고, 그리고
상기 제 1 가스 분배 홀들은 상기 제 2 컴포넌트에서 형성되고 상기 컴포넌트 상부면을 통해 연장하는, 페이스플레이트. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 컴포넌트 및 상기 제 2 컴포넌트는 상기 컴포넌트 저부면과 상기 컴포넌트 상부면을 결합시키기 위해 상기 제 1 컴포넌트를 상기 제 2 컴포넌트에 클램핑하기 위한 나사산식 파스너들의 이용을 용이하게 하는 피처들을 포함하는, 페이스플레이트. - 제 18 항에 있어서,
상기 컴포넌트 저부면 및 상기 컴포넌트 상부면은 함께 본딩되는, 페이스플레이트.
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