KR20190005235A - 반도체 처리를 위한 가스 분배 샤워헤드 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 챔버 내로 처리 가스들의 개선된 균일한 분배를 제공하기 위한 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 차단 플레이트, 및 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 독립적인 중심 대 에지 유동 구역성, 독립적인 2 프리커서 전달, 혼합 매니폴드를 통한 2 프리커서 혼합, 및 가스 분배 플레이트 내에서의 순환적 질량 흐름 분배를 제공한다.

Description

반도체 처리를 위한 가스 분배 샤워헤드{GAS DISTRIBUTION SHOWERHEAD FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING}
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 기판들을 처리하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 대면적 기판들 상에서의 퇴적 균일성을 개선하기 위한 이중 구역 샤워헤드를 갖는 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다.
가스 분배 샤워헤드는 반도체 처리 챔버 내에 배치되고, 전형적으로 워크피스 또는 기판 위에 놓인다. 평면 패널 디스플레이들 및 집적 회로들과 같은 전자 디바이스들에 대한 수요가 계속하여 증가함에 따라, 기판들, 및 기판들을 처리하기 위한 챔버들의 크기도 증가해야 한다. 디스플레이들 및 집적 회로들은 일반적으로 기판 상에 층들이 퇴적되고 퇴적된 재료가 원하는 패턴들로 에칭되는 일련의 프로세스들에 의해 제조된다. 프로세스들은 공통적으로 화학 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition)을 포함한다.
또한, 기판 크기들이 계속하여 증가함에 따라, 기판 상에 퇴적되는 필름들의 균일성이 더 어려워진다. 따라서, 본 기술분야에서는 개선된 기판 프로세스 균일성을 가능하게 하는 프로세스 챔버가 필요하다. 특히, 반도체 처리 챔버에서 프로세스 가스들의 개선된 균일한 분배를 제공하는 개선된 가스 분배 어셈블리가 필요하다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 챔버 내로 처리 가스들의 개선된 균일한 분배를 제공하기 위한 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 차단 플레이트(blocker plate), 및 이중 구역 샤워헤드(dual zone showerhead)를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 독립적인 중심 대 에지 유동 구역성(center to edge flow zonality), 독립적인 2 프리커서 전달, 혼합 매니폴드를 통한 2 프리커서 혼합, 및 가스 분배 플레이트 내에서의 순환적 질량 흐름 분배(recursive mass flow distribution)를 제공한다.
일 실시예에서, 가스 분배 어셈블리가 개시된다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트, 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 플레이트는 적어도 하나의 가스 공급 유입부, 가스 공급 유입부에 동작가능하게 연결된 경로 분할 매니폴드(path splitting manifold)를 형성하는 복수의 채널, 및 복수의 채널 내에, 그리고 가스 분배 플레이트를 통해 배치된 제1 복수의 가스 홀을 포함한다. 차단 플레이트는 제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치되는 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 또한, 제2 복수의 가스 홀 및 제4 복수의 가스 홀은 동축 유동(co-axial flow)을 회피하도록 패터닝되고, 제3 복수의 가스 홀 및 제5 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝된다.
다른 실시예에서, 가스 분배 어셈블리가 개시된다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트, 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드, 및 가스 분배 플레이트에 동작가능하게 결합되는 혼합 매니폴드(mixing manifold)를 포함한다. 가스 분배 플레이트는 적어도 하나의 가스 공급 유입부, 가스 공급 유입부에 동작가능하게 연결된 경로 분할 매니폴드를 형성하는 복수의 채널, 및 복수의 채널 내에, 그리고 가스 분배 플레이트를 통해 배치된 제1 복수의 가스 홀을 포함한다. 차단 플레이트는 제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치된 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함한다. 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 각각 포함한다. 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된 초크 채널(choke channel)의 직경은 제1 부분 또는 제2 부분의 임의의 직경보다 작다.
다른 실시예에서, 가스 분배 어셈블리가 개시된다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트에 결합되는 혼합 매니폴드, 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트, 및 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함한다. 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된 초크 채널의 직경은 제1 부분 또는 제2 부분의 임의의 직경보다 작다. 가스 분배 플레이트는 적어도 하나의 가스 공급 유입부, 가스 공급 유입부에 동작가능하게 연결된 경로 분할 매니폴드를 형성하는 복수의 채널, 및 복수의 채널 내에, 그리고 가스 분배 플레이트를 통해 배치된 제1 복수의 가스 홀을 포함한다. 차단 플레이트는 제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치되는 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 제2 복수의 가스 홀 및 제4 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되고, 제3 복수의 가스 홀 및 제5 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝된다.
다른 실시예에서, 처리 챔버가 개시된다. 처리 챔버는 챔버 바디 내에서 처리 용적을 적어도 부분적으로 정의하는 챔버 바디, 처리 용적 내에 배치되고 챔버 바디와 결합되는 기판 지지체, 유입부 어댑터, 및 가스 분배 어셈블리를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 복수의 혼합 채널을 정의하는 혼합 매니폴드, 차단 플레이트, 및 차단 플레이트와 결합되는 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 차단 플레이트는 제1 복수의 가스 홀을 정의하는 내부 구역, 제2 복수의 가스 홀을 정의하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제3 복수의 가스 홀을 정의하는 내부 구역, 제4 복수의 가스 홀을 정의하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치되는 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 제1 복수의 가스 홀 및 제3 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되고, 제2 복수의 가스 홀 및 제4 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝된다.
다른 실시예에서, 처리 챔버가 개시된다. 처리 챔버는 챔버 바디 내에 처리 용적을 정의하는 챔버 바디, 가스 분배 플레이트, 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트, 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드, 및 가스 분배 플레이트에 동작가능하게 결합되는 혼합 매니폴드를 포함한다. 가스 분배 플레이트는 적어도 하나의 가스 공급 유입부, 및 가스 분배 플레이트를 통해 정의된 제1 복수의 가스 홀을 포함한다. 차단 플레이트는 제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치되는 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함하고, 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된 초크 채널의 직경은 제1 부분 또는 제2 부분의 임의의 직경보다 작다.
다른 실시예에서, 처리 챔버가 개시된다. 처리 챔버는 챔버 바디 내에 처리 용적을 정의하는 챔버 바디, 처리 용적 내에 배치되고 챔버 바디에 결합되는 기판 지지체, 챔버 바디에 결합되는 가스 공급 소스, 챔버 바디 내에 배치된 가스 분배 어셈블리, 및 가스 분배 플레이트에 동작가능하게 결합되는 혼합 매니폴드를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트, 및 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 플레이트는 적어도 하나의 가스 공급 유입부, 및 가스 분배 플레이트를 통해 배치된 제1 복수의 가스 홀을 포함한다. 차단 플레이트는 제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역을 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽을 포함한다. 이중 구역 샤워헤드는 제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역, 제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및 내부 구역과 외부 구역 사이에 배치되는 트렌치를 포함한다. 트렌치는 이중 구역 샤워헤드의 내부 구역이 이중 구역 샤워헤드의 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성된다. 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함하고, 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 제1 부분과 제2 부분 사이에 배치된 초크 채널의 직경은 제1 부분 또는 제2 부분의 임의의 직경보다 작다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 도시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 처리 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 가스 분배 플레이트의 최상부의 개략적인 사시도이다.
도 2b는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른, 도 2a의 가스 분배 플레이트의 최하부의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 차단 플레이트의 최상부의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 일 실시예에 따른 샤워헤드의 최상부의 개략적인 사시도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지칭하기 위해 동일한 참조번호들이 이용된다. 일 실시예에 개시된 요소들은 구체적 언급 없이 다른 실시예들에서 유익하게 이용될 수 있음이 예상된다.
본 명세서에 개시된 실시예는 일반적으로 반도체 처리 챔버 내로 처리 가스들의 개선된 균일한 분배를 제공하기 위한 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 차단 플레이트, 및 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 독립적인 중심 대 에지 유동 구역성, 독립적인 2 프리커서 전달, 혼합 매니폴드를 통한 2 프리커서 혼합, 및 가스 분배 플레이트 내에서의 순환적 질량 흐름 분배를 제공한다.
도 1은 처리 시스템(100)의 단면도이다. 처리 시스템(100)은 가스 소스(102) 및 프로세스 챔버(104)를 포함한다. 프로세스 챔버(104)는 내부에 정의된 처리 용적(105)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 처리 용적은 그 위에 기판을 유지하기 위한 기판 지지체(124)를 둘러싸는 스페이서(122)에 의해 정의된다. 기판은 가스 분배 샤워헤드(130)로부터 처리 영역(128)을 가로질러 기판 지지체(124) 상에 놓일 수 있다. 기판은 프로세스 챔버(104)를 통해 배치된 슬릿 밸브 개구(132)를 통해 프로세스 챔버(104)에 진입하고 그로부터 빠져나올 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 지지체(124)는 기판 지지체에 열을 제공하기 위한 페디스털 가열기(126)에 결합된다.
도 1의 배향에서, 가스 및/또는 생성물 유동의 일반적인 방향은 하향이며, 이 방향은 여기에서 "하류"로 지칭될 수 있는 반면, 도 1의 배향에서 상향인 반대 방향은 "상류"로 지칭될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 장치의 중요한 부분들은 중심 축(106)에 대해 원통형 대칭일 수 있고, 연관된 방향들은 방사상 방향(108) 및 방위각 방향(110)으로 정의된다. 본 명세서에서는 이러한 방향들의 관례가 이용될 수 있지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 원리들 중 다수가 원통형 대칭 시스템들로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(104)는 일반적으로 프로세스 챔버(104)에 결합된 적어도 하나의 유량비 제어기(114)의 하류에 배치된 유입부 어댑터(112)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 처리 시스템(100)은 복수의 유량비 제어기(114)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 4-채널 유량비 제어기(114)가 프로세스 챔버(104)에 결합된다. 유량비 제어기들(114)은 처리 영역(128)의 외부 및/또는 내부에 배치될 수 있다. 각각의 유량비 제어기(114)는 독립적인 챔버 매칭을 제공할 수 있다. 가스가 가스 분배 어셈블리의 제1 섹션에 제공되도록, 가스는 유입부 어댑터(112)의 제1 측(116A) 상의 유량비 제어기(114)로부터 유입부 어댑터(112)에 진입할 수 있다. 또한, 가스는 유입부 어댑터의 제2 측(116B) 상의 유량비 제어기(114)로부터 유입부 어댑터(112)에 진입할 수 있고, 그에 의해 가스는 가스 분배 어셈블리의 제2 섹션에도 제공되게 된다. 유량비 제어기(114)에 진입하는 가스는 HF 및/또는 NH3일 수 있다.
유입부 어댑터(112)는 혼합 플레이트(118)에 결합될 수 있다. 혼합 플레이트(118)는 유입부 어댑터(112)의 하류에 배치될 수 있다. 혼합 플레이트(118)는 가스 분배 어셈블리(134)에 결합될 수 있다. 가스 분배 어셈블리(134)는 혼합 플레이트(118)의 하류에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 어셈블리(134)는 다른 것들 중에서도 특히 혼합 매니폴드(120), 가스 분배 샤워헤드(130), 가스 분배 플레이트(136), 및/또는 차단 플레이트(138)를 포함할 수 있다. 차단 플레이트(138)는 스페이서(122)에 결합되어 처리 영역(128)을 더 정의한다.
혼합 매니폴드(120)는 제1 단부에서는 혼합 플레이트(118)에, 그리고 제2 단부에서는 가스 분배 플레이트(136)에 동작가능하게 결합된다. 혼합 매니폴드(120)는 복수의 혼합 채널(140)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 혼합 채널이 도시되어 있다. 각각의 혼합 채널(140)은 초크 채널(146)에 의해 분리된 제1 부분(142) 및 제2 부분(144)을 포함한다. 초크 채널(146)은 제1 부분(142)과 제2 부분(144) 사이에 배치된다. 초크 채널(146)의 직경은 제1 부분(142) 및/또는 제2 부분(144)의 직경보다 작다. 초크 채널(146)과 제1 부분(142) 또는 제2 부분(144) 사이의 직경의 차이들은 가스의 가변 유량들을 허용할 수 있다.
가스 분배 어셈블리(134)는 또한 가스 분배 플레이트(136)를 포함한다. 가스 분배 플레이트(136)는 혼합 매니폴드(120)에 결합되고, 일부 실시예들에서는 혼합 매니폴드(120)의 하류에 배치된다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(136)는 알루미늄 재료, 예를 들어 Al 6061-T6 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(136)는 세라믹 재료, 유전체 재료, 석영 재료, 또는 스테인레스 스틸 재료를 포함할 수 있다.
가스 분배 어셈블리는 차단 플레이트(138)를 더 포함한다. 차단 플레이트(138)는 가스 분배 플레이트(136)에 결합되고, 일부 실시예들에서는 가스 분배 플레이트(136)의 하류에 배치된다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(138)는 알루미늄 재료, 예를 들어, Al 6061-T6 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(138)는 세라믹 재료, 유전체 재료, 석영 재료, 또는 스테인레스 스틸 재료를 포함할 수 있다.
가스 분배 어셈블리는 가스 분배 샤워헤드(130)를 더 포함한다. 가스 분배 샤워헤드(130)는 차단 플레이트(138)에 결합되고, 일부 실시예들에서는 차단 플레이트(138)의 하류에 배치된다. 특정 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 차단 플레이트(138)와 처리 영역(128) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 알루미늄 재료, 예를 들어, Al 6061-T6 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 세라믹 재료, 유전체 재료, 석영 재료, 또는 스테인레스 스틸 재료를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 가스 분배 플레이트(136)를 개략적으로 도시한다. 도 2a는 가스 분배 플레이트(136)의 최상부면(202)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 가스 분배 플레이트(136)는 적어도 하나의 가스 공급 유입부(206)를 포함한다. 제1 가스 공급 유입부(206A) 및 제2 가스 공급 유입부(206B)가 도시되어 있지만, 임의의 수의 가스 공급 유입부(206), 예를 들어 1개의 가스 공급 유입부 또는 4개의 가스 공급 유입부가 가스 분배 플레이트(136)에 포함될 수 있음이 예상된다. 제1 가스 공급 유입부(206A)는 제1 위치에서 혼합 매니폴드(120)의 제1 혼합 채널(140)과 동작가능하게 연결된다. 제1 위치는 중심 축(106)에, 또는 중심 축에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 가스 공급 유입부(206A)는 차단 플레이트(138)와 동작가능하게 더 연결된다. 제2 가스 공급 유입부(206B)는 제2 위치에서 혼합 매니폴드(120)의 제2 혼합 채널(140)과 동작가능하게 연결된다. 제2 위치는 제1 위치에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 가스 공급 유입부(206B)는 또한 차단 플레이트(138)와 동작가능하게 연결된다. 각각의 가스 공급 유입부(206)는 혼합 매니폴드(120)를 통해 가스를 수용할 수 있다. 제1 가스 공급 유입부(206A)는 가스를 통로(208)를 통해 차단 플레이트(138)에 분배할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 가스 분배 플레이트(136)는 복수의 가스 채널(210)을 포함한다. 복수의 가스 채널(210)은 가스 분배 플레이트(136)에서 경로 분할 매니폴드를 형성한다. 복수의 가스 채널(210)은 적어도 하나의 가스 공급 유입부에 결합된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 가스 채널(210)은 제1 단부에서 제2 가스 공급 유입부(206B)와 동작가능하게 연결된다. 복수의 가스 채널(210)의 제2 단부에서, 복수의 가스 채널(210)은 제1 복수의 가스 홀(212)에 동작가능하게 연결된다. 제1 복수의 가스 홀(212)은 복수의 가스 채널(210) 내에 배치되고, 제2 단부에서 가스 분배 플레이트(136)를 통해 연장된다.
복수의 가스 채널(210)은 가스 분배 플레이트(136)의 중심으로부터 방사상 바깥쪽으로 배치된다. 또한, 복수의 가스 채널(210)은 제1 가스 공급 유입부(206A) 및/또는 제2 가스 공급 유입부(206B) 주위에 분포된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 복수의 가스 채널(210)은 제1 가스 공급 유입부(206A) 및/또는 제2 가스 공급 유입부(206B) 주위에 대칭으로 분포되지만, 복수의 가스 채널은 또한 제1 가스 공급 유입부(206A) 및/또는 제2 가스 공급 유입부(206B)에 대해 비대칭으로 분포될 수 있다. 도 2a의 가스 분배 플레이트(136)의 도시된 실시예에 도시된 바와 같이, 제1 가스 공급 유입부(206A)는 가스 분배 플레이트의 내부 구역을 통해 가스를 공급할 수 있고, 제2 가스 공급 유입부(206B)는 가스 분배 플레이트의 외부 구역을 통해 가스를 공급할 수 있다. 복수의 가스 채널(210)은 복수의 T-접합부(T-junctions)(214)에 배치되고, 여기서 가스 유동은 각각의 T-접합부(214)에서 반대되는 원주 방향들로 거의 균등하게 나누어 진다. 각각의 T-접합부(214)는, 가스 유동이 긴 채널들(210A)로 시작하여 짧은 채널들(210C)로 끝나는 순서로 점점 짧아지는 아치형 채널들(210A, 210B, 210C)로 나누어 지도록 캐스케이딩된다. 짧은 채널들(210C)은 위치가 제1 복수의 가스 홀(212) 중 적어도 하나에 위치하는 팁 단부들에서 종단된다. 가스가 가스 채널들(210) 각각을 통해 이동하는 거리들이 동일하도록, 각각의 T-접합부(214)는 가스 분배 플레이트(136)에 대해 대칭이다. 이러한 특징은 제1 복수의 가스 홀(212) 모두에 걸쳐 균일한 가스 압력을 제공하는 것을 돕는다. 더욱이, 각각의 T-접합부(214)는 상기 접합부에서 가스의 유량을 균등하게 분배한다. 복수의 가스 채널(210)은 순환적 가스 유동을 제공한다. 복수의 가스 채널(210)은 E-빔 용접을 통해 제조될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 복수의 가스 홀(212)은 차단 플레이트(138)에의 가스 유출부를 제공하는 8개의 균등하게 분포된 가스 홀(212)을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 복수의 가스 홀(212)은 임의의 수의 가스 홀을 포함할 수 있음이 예상된다.
도 2b는 가스 분배 플레이트(136)의 최하부면(204)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 가스는 가스 분배 플레이트(136)의 최하부면(204)을 통해 연장되는 제1 복수의 가스 홀(212)을 빠져나간다. 제1 복수의 가스 홀(212)은 가스 분배 플레이트의 외부 부분에 대해 동일하게 이격된다. 제1 복수의 가스 홀(212)을 빠져나갈 때, 가스는 아래에 논의되는 차단 플레이트(138)의 외부 구역(304) 내로 유동할 수 있다. 또한, 가스는 가스 분배 플레이트(136)의 최하부면(204)을 통해 또한 연장되는 제1 가스 공급 유입부(206A)를 빠져나간다. 제1 가스 공급 유입부(206A)를 빠져나갈 때, 가스는 아래에 논의되는 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302) 내로 유동할 수 있다.
도 3은 차단 플레이트(138)의 상부도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(138)의 대응하는 하부도는 차단 플레이트(138)의 상부도와 실질적으로 유사할 수 있음에 유의해야 한다. 차단 플레이트(138)는 가스 분배 플레이트(136)와 가스 분배 샤워헤드(130) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(138)는 가스 분배 플레이트(136) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)에 결합된다.
일부 실시예들에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 차단 플레이트(138)는 이중 구역 차단 플레이트(138)이다. 이와 같이, 차단 플레이트(138)는 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)을 포함한다. 내부 구역(302)은 외부 구역(304) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 구역(302)은 외부 구역(304) 내에 완전히 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 외부 구역(304)은 내부 구역(302)을 둘러쌀 수 있다.
내부 구역(302)은 제2 복수의 가스 홀(306)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 직선-천공 가스 홀들(straight-drilled gas holes)일 수 있다. 직선-천공 가스 홀들은 차단 플레이트(138) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 정렬되는 종축을 각각 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 비스듬하게 천공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 직선-천공 가스 홀들 및/또는 비스듬하게 천공된 가스 홀들의 혼합을 포함할 수 있다. 이와 같이, 비스듬하게 천공된 가스 홀들은 차단 플레이트(138) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 오정렬되는 종축을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 약 0.01 인치 내지 약 0.3 인치, 예를 들어 약 0.015 인치의 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 각각 균일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306)은 각각 가변 폭을 가질 수 있다. 또한, 제2 복수의 가스 홀(306) 각각은 동일하게 이격될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 제2 복수의 가스 홀(306) 각각이 가변적으로 이격될 수 있다.
외부 구역(304)은 제3 복수의 가스 홀(308)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 직선-천공 가스 홀들일 수 있다. 직선-천공 가스 홀들은 차단 플레이트(138) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 정렬되는 종축을 각각 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 비스듬하게 천공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 직선-천공 가스 홀들 및/또는 비스듬하게 천공된 가스 홀들의 혼합을 포함할 수 있다. 이와 같이, 비스듬하게 천공된 가스 홀들은 차단 플레이트(138)의 종축과 오정렬되는 종축을 각각 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 약 0.01 인치 내지 약 0.3 인치, 예를 들어 약 0.015 인치의 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 각각 균일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308)은 각각 가변 폭을 가질 수 있다. 또한, 제3 복수의 가스 홀(308) 각각은 동일하게 이격될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 제3 복수의 가스 홀(308) 각각은 가변적으로 이격될 수 있다. 전체적으로, 차단 플레이트(138)는 약 600개의 가스 홀 내지 약 2200개의 가스 홀을 포함할 수 있다.
차단 플레이트(138)는 복수의 표면(312)을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 표면(312)은 각각의 표면이 차단 플레이트로부터 상이한 상승을 갖도록 계층화된다. 일부 실시예들에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 차단 플레이트는 제1 표면(312A), 제2 표면(312B), 및 제3 표면(312C)을 가질 수 있다. 제1 표면(312A)은 가장 낮은 높이를 가질 수 있는 반면, 제3 표면(312C)은 가장 높은 높이를 가질 수 있다. 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)은 동일 표면에 배치된다. 도시된 바와 같이, 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)은 제1 표면(312A) 내에 배치된다. 그러나, 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)은 완전히 및/또는 부분적으로 상이한 표면들(312) 상에 배치될 수 있음이 예상된다.
제1 배리어 벽(310)은 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302)과 외부 구역(304) 사이에 배치된다. 제1 배리어 벽(310)은 차단 플레이트(138)에 결합되고 차단 플레이트(138)의 제1 표면(312A)으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 제1 배리어 벽(310)의 최상부면(314)은 차단 플레이트의 더 높은 계층화된 표면, 예를 들어 제2 표면(312B) 또는 제3 표면(312C)과 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 배리어 벽(310)은 차단 플레이트의 제1 표면(312A)으로부터 바깥쪽으로 약 0.125 인치 내지 약 0.350 인치 연장될 수 있다.
제1 내부 O-링(316)(도 1 참조)은 제1 배리어 벽(310)의 제1 표면 상에 배치될 수 있고/거나 결합될 수 있다. 도 2b로 돌아가면, 트렌치(216)는 가스 분배 플레이트(136)의 최하부면(204) 내에 형성될 수 있다. 가스 분배 플레이트(136) 내의 트렌치(216)는 차단 플레이트(138)의 제1 배리어 벽(310) 및 제1 내부 O-링(316)을 받아들이고/거나 수용하기 위한 크기를 가질 수 있고, 그에 의해 차단 플레이트(138)를 가스 분배 플레이트(136)와 결합할 때, 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)은 차단 플레이트의 최상부면 상에 밀봉식으로 봉입되고/거나 결합되게 된다. 이와 같이, 제1 내부 O-링(316)은 제1 배리어 벽(310)과 가스 분배 플레이트(136) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제1 내부 O-링(316)은 예를 들어 칼레츠 재료(Kalrez material)와 같은 과불화탄성체 재료(perfluoroelastomer material)를 포함한다.
차단 플레이트(138)는 차단 플레이트(138)의 일 표면 상에 형성된 트렌치(318)를 포함할 수 있다. 트렌치(318)가 제2 표면(312B)을 둘러싸도록, 트렌치(318)는 차단 플레이트(138)의 외부 구역(304) 주위에 배치될 수 있다. 트렌치(318)는 차단 플레이트(138)를 가스 분배 플레이트(136)에 대해 밀봉하도록 구성된다. 차단 플레이트(138) 내의 트렌치(318)는 제1 외부 O-링(315)(도 1 참조)을 받아들이고/거나 수용하기 위한 크기를 가질 수 있고, 그에 의해 차단 플레이트(138)를 가스 분배 플레이트(136)와 결합할 때, 차단 플레이트(138)는 가스 분배 플레이트에 밀봉식으로 결합되게 된다. 이와 같이, 제1 외부 O-링(315)은 트렌치(318) 내에, 그리고 차단 플레이트(138)와 가스 분배 플레이트(136) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제1 외부 O-링(315)은 예를 들어 칼레츠 재료와 같은 과불화탄성체 재료를 포함한다.
위에서 언급된 바와 같이, 차단 플레이트(138)의 최하부면은 도 3에 도시된 차단 플레이트(138)의 최상부면과 실질적으로 유사하다. 이와 같이, 차단 플레이트(138)의 최하부면(도시되지 않음)은 또한 각각 제2 복수의 가스 홀(306) 및 제3 복수의 가스 홀(308)을 통해 내부 구역(302) 및 외부 구역(304)에 각각 결합되는 내부 구역 및 외부 구역을 포함한다. 추가로, 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 내부 구역은 차단 플레이트의 최하부면 상의 외부 구역 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 내부 구역은 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 외부 구역 내에 완전히 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 외부 구역은 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 내부 구역을 둘러쌀 수 있다.
차단 플레이트(138)의 최하부면은 또한 복수의 표면(312)을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 표면(312)은 각각의 표면이 차단 플레이트(138)로부터 상이한 상승을 갖도록 계층화된다. 추가로, 차단 플레이트(138)의 최하부면은 또한 위에서 논의된 제1 배리어 벽(310)과 실질적으로 유사한 제2 배리어 벽(도 1에 도시됨)을 포함한다. 제2 배리어 벽은 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 내부 구역과 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 외부 구역 사이에 배치된다. 제2 배리어 벽은 차단 플레이트(138)에 결합되고, 차단 플레이트(138)의 표면으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 제2 배리어 벽의 최상부면은 제1 배리어 벽(310)을 참조하여 위에서 논의된 바와 같이 차단 플레이트의 더 높은 계층화된 표면과 실질적으로 동일한 높이에 있을 수 있다.
제2 내부 O-링(316)은 제2 배리어 벽의 제1 표면 상에 배치되고/거나 결합될 수 있다. 아래의 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 트렌치(416)는 가스 분배 샤워헤드(130)의 최상부면(404) 내에 형성될 수 있다. 가스 분배 샤워헤드(130) 내의 제1 트렌치(416)는 차단 플레이트(138)의 제2 배리어 벽 및 제2 내부 O-링(316)을 받아들이고/거나 수용하는 크기를 가질 수 있고, 그에 의해 가스 분배 플레이트(130)를 차단 플레이트(138)와 결합할 때, 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 내부 구역 및 차단 플레이트(138)의 최하부면 상의 외부 구역이 차단 플레이트(138)의 최하부면 상에 밀봉식으로 봉입되고/거나 결합되게 된다. 이와 같이, 제2 내부 O-링(316)은 제1 배리어 벽(310)과 가스 분배 샤워헤드(130) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제2 내부 O-링(316)은 예를 들어 칼레츠 재료와 같은 과불화탄성체 재료를 포함한다.
도 4는 가스 분배 샤워헤드(130)의 상부도를 도시한다. 가스 분배 샤워헤드(130)는 차단 플레이트(138)와 처리 영역(128) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 차단 플레이트(138) 및/또는 스페이서(122)에 결합된다.
일부 실시예들에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 분배 샤워헤드(130)는 이중 구역 샤워헤드일 수 있다. 이와 같이, 가스 분배 샤워헤드(130)는 내부 구역(406) 및 외부 구역(408)을 포함한다. 내부 구역(406)은 외부 구역(408) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 구역(406)은 외부 구역(408) 내에 완전히 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 외부 구역(408)은 내부 구역(406)을 둘러쌀 수 있다.
도시된 바와 같이, 가스 분배 샤워헤드(130)는 가스 분배 샤워헤드(130)의 최상부면 상에 내부 구역(406) 및 외부 구역(408)을 갖는다. 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406)은 차단 플레이트(138)의 내부 구역에 대응할 수 있고/거나 차단 플레이트의 내부 구역과 동작가능하게 연결된다. 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406)은 이를 관통하는 제4 복수의 가스 홀(410)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 직선-천공 가스 홀일 수 있다. 직선-천공 가스 홀들은 차단 플레이트(138) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 정렬되는 종축을 각각 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 비스듬하게 천공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 직선-천공 가스 홀들 및/또는 비스듬하게 천공된 가스 홀들의 혼합을 포함할 수 있다. 이와 같이, 비스듬하게 천공된 가스 홀들은 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 오정렬되는 종축을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 약 0.01 인치 내지 약 0.6 인치, 예를 들어 약 0.03 인치의 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 각각 균일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410)은 각각 가변 폭을 가질 수 있다. 또한, 제4 복수의 가스 홀(410) 각각은 동일하게 이격될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 제4 복수의 가스 홀(410) 각각은 가변적으로 이격될 수 있다.
가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역(408)은 차단 플레이트(138)의 외부 구역에 대응할 수 있고/거나 차단 플레이트의 내부 구역과 동작가능하게 연결된다. 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역은 이를 관통하는 제5 복수의 가스 홀(412)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 직선-천공 가스 홀들일 수 있다. 직선-천공 가스 홀들은 차단 플레이트(138) 및/또는 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 정렬되는 종축을 각각 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 비스듬하게 천공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 직선-천공 가스 홀들 및/또는 비스듬하게 천공된 가스 홀들의 혼합을 포함할 수 있다. 이와 같이, 비스듬하게 천공된 가스 홀들은 가스 분배 샤워헤드(130)의 종축과 오정렬되는 종축을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 약 0.01 인치 내지 약 0.6 인치, 예를 들어 약 0.03 인치의 직경을 가질 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 각각 균일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412)은 각각 가변 폭을 가질 수 있다. 또한, 제5 복수의 가스 홀(412) 각각은 동일하게 이격될 수 있지만, 일부 실시예들에서, 제5 복수의 가스 홀(412) 각각은 가변적으로 이격될 수 있다. 전체적으로, 가스 분배 샤워헤드(130)는 약 600개의 가스 홀 내지 약 2200개의 가스 홀을 포함할 수 있다.
가스 분배 샤워헤드(130)는 가스 분배 샤워헤드(130) 내에 배치된 제1 트렌치(416)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 트렌치(416)는 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406)과 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역(408) 사이에 배치된다. 제1 트렌치(416)는 내부 구역(406)을 둘러쌀 수 있다. 제1 트렌치(416)는 차단 플레이트의 제1 배리어 벽(310) 및 제1 내부 O-링(316)을 받아들이도록 구성되거나, 일부 실시예들에서는 제1 트렌치(416)는 차단 플레이트(138)의 최하부면 상에 배치된 제2 배리어 벽, 및 차단 플레이트(138)의 최하부면 상에 또한 배치된 제2 내부 O-링(316)을 받아들이도록 구성된다. 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406)이 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역(408)으로부터 물리적으로 분리되도록, 제1 트렌치(416)는 제1 배리어 벽(310) 및/또는 제2 배리어 벽(도시되지 않음)을 받아들이도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 또한 가스 분배 샤워헤드(130) 내에 배치된 제2 트렌치(418)를 포함할 수 있다. 제2 트렌치(418)가 외부 구역(408)을 둘러싸도록, 제2 트렌치(418)는 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역 주위에 배치될 수 있다. 제2 트렌치(418)는 차단 플레이트(138)를 가스 분배 샤워헤드(130)에 대해 밀봉하도록 구성된다. 가스 분배 샤워헤드(130) 내의 제2 트렌치(418)는 제2 외부 O-링(315)(도 1 참조)을 받아들이고/거나 수용하는 크기를 가질 수 있고, 그에 의해 차단 플레이트(138)를 가스 분배 플레이트(130)와 결합할 때, 차단 플레이트(138)는 가스 분배 샤워헤드(130)에 밀봉식으로 결합되게 된다. 이와 같이, 제2 외부 O-링(315)은 제2 트렌치(418) 내에, 그리고 차단 플레이트(138)와 가스 분배 샤워헤드(130) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제2 외부 O-링(315)은 예를 들어 칼레츠 재료와 같은 과불화탄성체 재료를 포함한다.
특정 실시예들에서, 가스 분배 샤워헤드(130)는 또한 제5 복수의 가스 홀(412)과 제2 트렌치(418) 사이에 배치된 공극 영역(420)을 포함할 수 있다. 공극 영역(420)은 외부 구역(408) 및/또는 제5 복수의 가스 홀(412)을 둘러쌀 수 있다. 공극 영역(420)은 가스 홀들을 포함하지 않을 수 있다.
이제, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 가스 분배 플레이트(136)가 차단 플레이트(138)에 결합되고/거나 동작가능하게 연결될 때, 가스 분배 플레이트(136)와 차단 플레이트(138)의 외부 구역(304) 사이에 제1 플레넘(150)이 형성/배치된다. 또한, 가스 분배 플레이트(136)와 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302) 사이에 제2 플레넘(152)이 형성/배치된다. 또한, 차단 플레이트(138)가 가스 분배 샤워헤드(130)에 결합되고/거나 동작가능하게 연결될 때, 차단 플레이트(138)의 외부 구역(304)은 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역(408)과 정렬되고, 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302)은 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406)과 정렬된다. 추가로, 제3 플레넘(154)은 차단 플레이트(138)의 외부 구역(304)과 가스 분배 샤워헤드(130)의 외부 구역(408) 사이에 형성/배치된다. 또한, 제4 플레넘(156)은 차단 플레이트(138)의 내부 구역(302)과 가스 분배 샤워헤드(130)의 내부 구역(406) 사이에 형성/배치된다. 제1 배리어 벽(310) 및/또는 제2 배리어 벽은 제1 플레넘(150)을 제2 플레넘(152)으로부터 분리시키고, 제3 플레넘(154)을 제4 플레넘(156)으로부터 분리시킬 수 있다. 제1 플레넘(150), 제2 플레넘(152), 제3 플레넘(154), 및/또는 제4 플레넘(156) 각각은 가스의 갑작스런 팽창을 허용하여, 더 균일한 유동을 제공한다.
이제, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 차단 플레이트(138)의 제2 복수의 가스 홀(306) 및 가스 분배 샤워헤드(130)의 제4 복수의 가스 홀(410)은, 차단 플레이트(138)가 가스 분배 샤워헤드(130)에 결합되고/거나 동작가능하게 연결될 때 동축 유동을 회피하도록 패터닝된다. 이와 같이, 차단 플레이트(138)의 제2 복수의 가스 홀(306) 각각의 종축은 가스 분배 샤워헤드(130)의 제4 복수의 가스 홀(410) 중 임의의 것의 종축과 정렬되지 않는다. 또한, 차단 플레이트(138)의 제3 복수의 가스 홀(308) 및 가스 분배 샤워헤드(130)의 제5 복수의 가스 홀(412)은, 차단 플레이트(138)가 가스 분배 샤워헤드(130)에 결합되고/거나 동작가능하게 연결될 때 동축 유동을 회피하도록 패터닝된다. 이와 같이, 차단 플레이트(138)의 제3 복수의 가스 홀(308) 각각의 종축은 가스 분배 샤워헤드(130)의 제5 복수의 가스 홀(412) 중 임의의 것의 종축과 정렬되지 않는다.
본 개시내용의 이점들은 독립적인 중심 대 에지 유동 구역성, 독립적인 HF/NH3 전달, 혼합 매니폴드를 통한 리드 상에서의 HF/NH3 혼합, 및 가스 분배 플레이트에서의 순환적 분배를 포함한다. 추가로, 반도체 처리 챔버 내로의 처리 가스들의 개선된 균일한 분배가 실현된다. 또한, 본 개시내용의 실시예들은 현재의 기존 장치에 새로 장착가능할(retrofitable) 수 있다. 또한, 무전해 니켈 도금을 갖는 알루미늄 6061-T6으로 이루어진 부품들은 개선된 내식성(corrosion resistance)을 제공한다.
추가의 이점들은 기판 상의 개선된 균일성을 허용하도록 처리 챔버 내의 유량을 변화시키고/거나 변경시키는 능력을 포함한다. 예를 들어, 가스 분배 어셈블리의 내부 구역들과 외부 구역들 사이에 상이한 유량들이 있을 수 있다.
요약하면, 본 명세서에 개시된 실시예들은 반도체 처리 챔버 내로 처리 가스들의 개선된 균일한 분배를 제공하기 위한 가스 분배 어셈블리에 관한 것이다. 가스 분배 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 차단 플레이트, 및 이중 구역 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 어셈블리는 독립적인 중심 대 에지 유동 구역성, 독립적인 2 프리커서 전달, 혼합 매니폴드를 통한 2 프리커서 혼합, 및 가스 분배 플레이트 내에서의 순환적 질량 흐름 분배를 제공한다.
상술한 것은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 추가의 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 처리 챔버로서,
    챔버 바디 - 상기 챔버 바디는 상기 챔버 바디 내에 처리 용적을 적어도 부분적으로 정의함 - ;
    상기 처리 용적 내에 배치되고 상기 챔버 바디와 결합되는 기판 지지체;
    유입부 어댑터; 및
    가스 분배 어셈블리
    를 포함하고, 상기 가스 분배 어셈블리는:
    복수의 혼합 채널을 정의하는 혼합 매니폴드;
    차단 플레이트 - 상기 차단 플레이트는:
    제1 복수의 가스 홀을 정의하는 내부 구역,
    제2 복수의 가스 홀을 정의하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역을 상기 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽
    을 포함함 - ; 및
    상기 차단 플레이트와 결합되는 이중 구역 샤워헤드 - 상기 이중 구역 샤워헤드는:
    제3 복수의 가스 홀을 정의하는 내부 구역,
    제4 복수의 가스 홀을 정의하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역과 상기 외부 구역 사이에 배치되며, 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 내부 구역이 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 상기 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성되는 트렌치
    를 포함함 -
    를 포함하고, 상기 제1 복수의 가스 홀 및 상기 제3 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되고, 상기 제2 복수의 가스 홀 및 상기 제4 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되는, 처리 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 내부 구역은 상기 차단 플레이트의 상기 내부 구역과 정렬되고, 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 외부 구역은 상기 차단 플레이트의 상기 외부 구역과 정렬되는, 처리 챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차단 플레이트와 결합되는 가스 분배 플레이트를 더 포함하고, 상기 가스 분배 플레이트는 제5 복수의 가스 홀을 정의하고, 상기 제5 복수의 가스 홀은 적어도 8개의 가스 홀을 포함하는, 처리 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 차단 플레이트의 상기 외부 구역 사이에 배치되는 제1 플레넘; 및
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 차단 플레이트의 상기 내부 구역 사이에 배치되는 제2 플레넘
    을 더 포함하는, 처리 챔버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이중 구역 샤워헤드와 상기 차단 플레이트의 상기 외부 구역 사이에 배치되는 제3 플레넘; 및
    상기 이중 구역 샤워헤드와 상기 차단 플레이트의 상기 내부 구역 사이에 배치되는 제4 플레넘
    을 더 포함하는, 처리 챔버.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 배리어 벽과 상기 가스 분배 플레이트 사이에 배치되는 제1 O-링; 및
    상기 제1 배리어 벽과 상기 이중 구역 샤워헤드 사이에 배치되는 제2 O-링
    을 더 포함하고, 상기 제1 O-링 및 상기 제2 O-링은 과불화탄성체 재료를 포함하는, 처리 챔버.
  7. 제4항에 있어서, 상기 가스 분배 플레이트, 상기 차단 플레이트, 또는 상기 이중 구역 샤워헤드는 알루미늄 재료, 세라믹 재료, 유전체 재료, 석영 재료, 또는 스테인레스 스틸 재료를 포함하는, 처리 챔버.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 가스 홀, 상기 제2 복수의 가스 홀, 상기 제3 복수의 가스 홀, 및 상기 제4 복수의 가스 홀은 상기 이중 구역 샤워헤드의 종축과 정렬되는 종축을 각각 갖는, 처리 챔버.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 가스 홀, 상기 제2 복수의 가스 홀, 상기 제3 복수의 가스 홀, 및 상기 제4 복수의 가스 홀 각각은 균일한 폭을 각각 갖는, 처리 챔버.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 가스 홀, 상기 제2 복수의 가스 홀, 상기 제3 복수의 가스 홀, 및 상기 제4 복수의 가스 홀은 상기 이중 구역 샤워헤드의 종축과 오정렬되는 종축을 각각 갖는, 처리 챔버.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 가스 홀, 상기 제2 복수의 가스 홀, 상기 제3 복수의 가스 홀, 및 상기 제4 복수의 가스 홀 각각은 가변 폭을 각각 갖는, 처리 챔버.
  12. 처리 챔버로서,
    챔버 바디 - 상기 챔버 바디는 상기 챔버 바디 내에 처리 용적을 적어도 부분적으로 정의함 - ;
    상기 챔버 바디 내에 배치되는 가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는:
    적어도 하나의 가스 공급 유입부, 및
    상기 가스 분배 플레이트를 통해 정의되는 제1 복수의 가스 홀
    을 포함함 - ;
    상기 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트 - 상기 차단 플레이트는:
    제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역,
    제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역을 상기 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽
    을 포함함 - ;
    상기 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드 - 상기 이중 구역 샤워헤드는:
    제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역,
    제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역과 상기 외부 구역 사이에 배치되며, 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 내부 구역이 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 상기 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성되는 트렌치
    를 포함함 - ; 및
    상기 가스 분배 플레이트에 동작가능하게 결합되는 혼합 매니폴드 - 상기 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함하고, 상기 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 배치되는 초크 채널의 직경은 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분의 임의의 직경보다 작음 -
    를 포함하는 처리 챔버.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 복수의 가스 홀 및 상기 제4 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되고, 상기 제3 복수의 가스 홀 및 상기 제5 복수의 가스 홀은 동축 유동을 회피하도록 패터닝되는, 처리 챔버.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 차단 플레이트의 상기 외부 구역 사이에 배치되는 제1 플레넘;
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 차단 플레이트의 상기 내부 구역 사이에 배치되는 제2 플레넘;
    상기 이중 구역 샤워헤드와 상기 차단 플레이트의 상기 외부 구역 사이에 배치되는 제3 플레넘; 및
    상기 이중 구역 샤워헤드와 상기 차단 플레이트의 상기 내부 구역 사이에 배치되는 제4 플레넘
    을 더 포함하는, 처리 챔버.
  15. 처리 챔버로서,
    챔버 바디 - 상기 챔버 바디는 상기 챔버 바디 내에 처리 용적을 적어도 부분적으로 정의함 - ;
    처리 용적 내에 배치되고 상기 챔버 바디에 결합되는 기판 지지체;
    상기 챔버 바디에 결합되는 가스 공급 소스; 및
    상기 챔버 바디 내에 배치되는 가스 분배 어셈블리
    를 포함하고, 상기 가스 분배 어셈블리는:
    가스 분배 플레이트 - 상기 가스 분배 플레이트는:
    적어도 하나의 가스 공급 유입부, 및
    상기 가스 분배 플레이트를 통해 배치되는 제1 복수의 가스 홀
    을 포함함 - ;
    상기 가스 분배 플레이트에 결합되는 차단 플레이트 - 상기 차단 플레이트는:
    제2 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역,
    제3 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역을 상기 외부 구역으로부터 분리하는 제1 배리어 벽
    을 포함함 - ; 및
    상기 차단 플레이트에 결합되는 이중 구역 샤워헤드 - 상기 이중 구역 샤워헤드는:
    제4 복수의 가스 홀을 포함하는 내부 구역,
    제5 복수의 가스 홀을 포함하는 외부 구역, 및
    상기 내부 구역과 상기 외부 구역 사이에 배치되며, 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 내부 구역이 상기 이중 구역 샤워헤드의 상기 외부 구역으로부터 물리적으로 분리되도록 상기 제1 배리어 벽을 받아들이도록 구성되는 트렌치
    를 포함함 - ; 및
    상기 가스 분배 플레이트에 동작가능하게 결합되는 혼합 매니폴드 - 상기 혼합 매니폴드는 복수의 혼합 채널을 포함하고, 상기 혼합 채널들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 배치되는 초크 채널의 직경은 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분의 임의의 직경보다 작음 -
    를 포함하는, 처리 챔버.
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