KR20200015653A

KR20200015653A - 인터리빙된 플래넘 서브-볼륨들을 갖는 듀얼-플래넘 샤워헤드

Info

Publication number: KR20200015653A
Application number: KR1020200010437A
Authority: KR
Inventors: 조나단 디. 몬; 숀 엠. 해밀턴; 해럴드 테니젠후이스; 제프리 이. 로럴리; 케빈 마드리갈
Original assignee: 노벨러스 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2020-02-12
Also published as: TWI609442B; KR102073427B1; US20140061324A1; KR20140029334A; KR102151369B1; TW201411761A; US9728380B2; US9121097B2; US20160020074A1

Abstract

반도체 프로세싱 샤워헤드 내에 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하기 위한 장치들 및 기법들이 제공된다. 일부 경우들에서, 방사 흐름 컨덕턴스는 사용 동안 동적으로 가변될 수도 있다. 일부 경우들에서, 방사 흐름 컨덕턴스는 고정될 수도 있지만 샤워헤드 중심라인으로부터 방사 거리의 함수로서 가변할 수도 있다. 단일 플래넘 샤워헤드 및 듀얼 플래넘 샤워헤드 모두가 논의된다.

Description

인터리빙된 플래넘 서브-볼륨들을 갖는 듀얼-플래넘 샤워헤드{DUAL-PLENUM SHOWERHEAD WITH INTERLEAVED PLENUM SUB-VOLUMES}

반도체 프로세싱 툴들은, 프로세싱 동안 반도체 기판에 걸쳐 프로세스 가스들, 예를 들어, 반응물들을 분배하기 위해 "샤워헤드" 로 지칭되는 컴포넌트들을 종종 사용한다. 통상적인 샤워헤드는 내부 플래넘의 하나의 벽을 형성하는 면판 (faceplate) 을 포함할 수도 있으며, 그 면판은 일반적으로, 샤워헤드를 사용하여 프로세싱될 기판에 평행하고 대향하도록 지향될 수도 있다. 면판은 그것에 걸쳐 배열된 많은 수의 가스 분배 홀들을 가질 수도 있으며, 내부 플래넘으로 도입된 가스들은 가스 분배 홀들을 통해 그리고 샤워헤드를 사용하여 프로세싱되는 기판 또는 기판들을 향해 흐를 수도 있다.

본 발명의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 수 개의 창의적인 양태들을 가지며, 그들 중 어느 하나가 여기에 기재된 바람직한 속성들만을 담당하지는 않는다. 본 발명에 설명된 사항의 하나의 창의적인 양태는 다양한 방식들로 구현될 수 있다.

몇몇 구현들에서, 반도체 프로세싱 툴의 샤워헤드에 대한 배플이 제공될 수도 있다. 배플은 하부 플래넘 볼륨 (volume) 이 배플의 저부 표면과 샤워헤드의 면판 사이에 형성되기 위해 그리고 상부 플래넘 볼륨이 배플의 상부 표면과 샤워헤드의 내부 표면 사이에 형성되기 위해, 샤워헤드 내에 탑재되도록 구성될 수도 있다. 배플은, 반도체 프로세싱 동작들 동안 상부 플래넘 볼륨으로 도입되는 가스가 배플을 통해 하부 플래넘 뷸륨으로 그리고 그 후, 면판 내의 가스 분배 홀들을 통해 그리고 반도체 프로세싱 동작들에 영향을 주는 반도체 기판을 향해 흐르도록 구성될 수도 있다. 배플은 판을 포함할 수도 있으며, 그 판은 배플의 저부 표면을 형성하는 판의 일 측면을 갖는 배플의 중심축에 관해 실질적으로 축방향 대칭이다. 저부 표면은 하부 플래넘 볼륨을 규정하는 판의 영역에서 중심축에 수직인 기준 판에 평행하지는 않을 수도 있다. 배플은 또한 방사 어레이에 배열된 복수의 스루-홀들을 또한 포함할 수도 있으며, 방사 어레이는 중심축 상에 중심이 있다.

배플의 몇몇 구현들에서, 판의 저부 표면은 170 내지 179.9도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔형의 각뿔대 (frustum) 를 규정할 수도 있다. 배플의 몇몇 추가적인 구현들에서, 방사 어레이는 판의 직경의 대략 절반인 직경을 가질 수도 있다.

배플의 몇몇 구현들에서, 판은 선형 변위 메커니즘의 이동가능한 단부와 인터페이싱하도록 구성된 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처 (feature) 를 포함할 수도 있다. 그러한 배플의 몇몇 추가적인 구현들에서, 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처는 중심 포스트일 수도 있으며, 중심 포스트는 중심축 상에 중심이 있으며, 저부 표면 반대편의 판의 측면으로부터 그리고 저부 표면으로부터 이격된 방향으로 돌출한다.

배플의 몇몇 구현들에서, 배플은 알루미늄으로 구성될 수도 있다. 배플의 다른 구현들에서, 배플은 폴리머 재료로 구성될 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 반도체 프로세싱 툴에서의 사용을 위한 샤워헤드가 제공될 수도 있다. 샤워헤드는 면판 및 배플을 포함할 수도 있다. 면판은 면판 저부 표면 및 면판 저부 표면 반대편의 면판 상부 표면을 포함할 수도 있다. 면판 상부 표면은 샤워헤드 내에 하부 플래넘 볼륨을 부분적으로 규정할 수도 있다. 샤워헤드는, 샤워헤드가 반도체 제조 프로세스에서 사용될 경우, 반도체 제조 프로세스에 종속된 반도체 기판에 대향하기 위해 면판 저부 표면이 지향되도록 구성될 수도 있다. 배플은 면판에 실질적으로 수직한 중심축에 관해 실질적으로 축방향-대칭인 형상을 갖는 판을 포함할 수도 있으며, 그 판은 그 면판에 대향하는 배플 저부 표면 및 배플 저부 표면으로부터 이격된 배플 상부 표면을 갖는다. 배플 저부 표면은 하부 플래넘 볼륨을 추가적으로 규정할 수도 있으며, 배플 상부 표면은 상부 플래넘 볼륨을 부분적으로 규정할 수도 있다. 배플은 또한 방사 어레이로 배열된 복수의 스루-홀들을 포함할 수도 있으며, 방사 어레이는 중심축 상에 중심이 있다.

몇몇 구현들에서, 샤워헤드는, 판의 에지 영역이 중심축을 따른 이동에 관해 실질적으로 고정되면서, 중심축을 따라 제 1 거리만큼 판의 중심 영역을 변위시키도록 (displace) 구성된 선형 변위 메커니즘을 더 포함할 수도 있다. 몇몇 그러한 구현들에서, 선형 변위 메커니즘은 컴퓨터-제어된 선형 액츄에이터 또는 스크류 드라이브일 수도 있다. 대안적으로 (또는 부가적으로), 몇몇 그러한 구현들에서, 선형 변위 메커니즘은 수동적으로 회전되도록 구성된 스레딩된 로드 (threaded rod) 를 포함할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 샤워헤드는 중심 포스트를 더 포함할 수도 있으며, 중심 포스트는 중심축 상에 중심이 있고, 배플의 상부 표면으로부터 돌출한다. 몇몇 그러한 구현들에서, 중심축은 샤워헤드의 후면에서 시일 (seal) 을 통해 돌출할 수도 있고, 그 시일은 시일에 관해 중심축을 따른 중심 포스트의 슬라이딩 이동을 허용하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 그러한 구현들에서, 샤워헤드는, 판의 에지 영역이 중심축을 따른 이동에 관해 실질적으로 고정되면서, 중심축을 따라 제 1 거리만큼 판의 중심 영역을 변위시키도록 구성된 선형 변위 메커니즘을 더 포함할 수도 있으며, 선형 변위 메커니즘은 시일에 의해 하부 플래넘 볼륨 및 상부 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 (fluidicly) 격리된다.

샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 배플 저부 표면은 170 내지 179.9도의 원뿔 각도를 갖는 원뿔형의 각뿔대를 규정할 수도 있다.

샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 방사 어레이는 판의 직경의 대략 절반인 직경을 가질 수도 있다.

샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 판이 미변위 상태에 있는 경우 면판과 배플 사이에 제 1 방사 흐름 컨덕턴스가 존재할 수도 있고, 판이 미변위 상태로부터 제 1 거리만큼 변위될 경우 면판과 배플 사이에 제 2 방사 흐름 컨덕턴스가 존재할 수도 있다. 제 2 방사 흐름 컨덕턴스는 제 1 방사 흐름 컨덕턴스보다 중심축 근처에서 더 낮은 방사 흐름 컨덕턴스를 나타낼 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 반도체 프로세싱 툴에서의 사용을 위한 샤워헤드가 제공될 수도 있다. 샤워헤드는 면판 및 면판에 걸쳐 분배된 복수의 가스 분배 홀들을 포함할 수도 있다. 면판은 샤워헤드의 플래넘 볼륨을 부분적으로 규정하는 면판 상부 표면 및 반도체 프로세싱 툴을 사용하여 수행되는 반도체 프로세싱 동작 동안 반도체 기판에 대향하도록 구성된 면판 저부 표면을 포함할 수도 있다. 샤워헤드는 또한, 면판 상부 표면에 걸친 방사 흐름 컨덕턴스를 조정하기 위한 기계적 변위 수단을 포함할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 반도체 프로세싱 툴에서의 사용을 위한 샤워헤드가 제공될 수도 있다. 샤워헤드는 면판, 면판에 걸쳐 분배된 복수의 가스 분배 홀들, 및 배플을 포함할 수도 있다. 면판은 샤워헤드의 플래넘 볼륨을 부분적으로 규정하는 면판 상부 표면, 및 반도체 프로세싱 툴을 사용하여 수행되는 반도체 프로세싱 동작 동안 반도체 기판에 대향하도록 구성된 면판 저부 표면을 포함할 수도 있다. 배플은 면판 상부 표면으로부터 오프셋될 수도 있고, 면판에 관해 실질적으로 중심이 맞춰질 수도 있으며, 면판 상부 표면에 대향하는 배플 저부 표면 및 배플 상부 표면을 포함할 수도 있다. 배플 저부 표면과 면판 상부 표면 사이의 분리 갭은, 면판 상부 표면과 배플 저부 표면 사이의 방사 흐름 컨덕턴스가 방사 위치에 따라 변하도록 방사 위치에 따라 변할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 갖는 샤워헤드를 제공하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 샤워헤드 내의 배플과 샤워헤드의 면판 사이의 제 1 플래넘 볼륨으로 프로세스 가스를 도입하는 단계를 포함할 수도 있으며, 배플은 프로세스 가스가 제 1 플래넘 볼륨으로 도입되는 배플을 통한 통로들의 패턴을 포함할 수도 있고, 면판은 반도체 기판의 표면에 걸쳐 제 1 플래넘 볼륨으로부터 가스를 전달하도록 구성된 가스 분배 홀들의 패턴을 포함할 수도 있으며, 배플은 면판으로부터 오프셋되고 샤워헤드에 의하여 배플의 외측 에지에 관해 지지될 수도 있다. 방법은 배플의 만곡 (flexure) 을 유도하기 위해 그리고 면판의 중심축으로부터의 방사 거리의 함수로서 변하는 면판과 배플 사이의 분리 거리에서의 변화들을 생성하기 위해 배플의 중심을 변위시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

방법은, 배플이 변위될 경우 배플의 프로파일을 결정하는 단계, 및 미변위 상태로 결정된 프로파일을 점유하는 새로운 배플을 제조하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 반도체 프로세싱 툴에서의 사용을 위한 듀얼-플래넘 샤워헤드가 제공될 수도 있다. 샤워헤드는 제 1 내부 볼륨 및 제 1 내부 볼륨 및 제 2 가스 공급 튜브로 가스를 공급하도록 구성된 제 1 입구를 포함할 수도 있다. 제 1 가스 공급 튜브는 제 2 가스 공급 튜브와 동심적일 수도 있으며, 그에 의해, 제 1 가스 공급 튜브와 제 2 가스 공급 튜브 사이에 환형의 (annular) 제 2 내부 볼륨을 생성한다. 제 2 가스 공급 튜브는 제 2 내부 볼륨으로 가스를 공급하도록 구성된 제 2 입구를 가질 수도 있고, 제 1 가스 공급 튜브는 제 2 가스 공급 튜브보다 더 작은 직경을 가질 수도 있다. 제 1 내부 볼륨은 또한, 제 2 가스 공급 튜브 내의 제 2 내부 볼륨으로부터 유체적으로 격리될 수도 있다. 듀얼 플래넘 볼륨은 외측 벽에 의해 실질적으로 규정될 수도 있으며, 외측 벽은 제 1 축에 관해 실질적으로 축방향 대칭이다. 듀얼 플래넘 볼륨은 제 1 가스 공급 튜브로부터 외측 벽으로 실질적으로 연장하는 방사 장벽들에 의해 짝수의 서브-볼륨들로 분할될 수도 있다. 그러한 구현에서, 제 1 축은 면판 상에 실질적으로 중심이 있을 수도 있고, 외측 벽의 저부 부분은 면판에 대향할 수도 있고, 각각의 서브-볼륨은 저부 부분을 관통하는 복수의 플래넘 가스 분배 홀들을 가질 수도 있으며, 매 홀수의 서브-볼륨은 제 1 방사 통로에 의해 제 1 가스 공급 튜브에 유체적으로 접속될 수도 있고, 그에 의해, 제 1 플래넘 볼륨을 형성한다. 부가적으로 매 짝수의 서브-볼륨은 제 2 방사 통로에 의해 제 2 가스 공급 튜브에 유체적으로 접속될 수도 있고, 그에 의해, 제 2 플래넘 볼륨을 형성하며, 제 1 플래넘 볼륨은 플래넘 가스 분배 홀들과 제 1 가스 입구 사이의 제 2 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 격리될 수도 있다.

듀얼-플래넘 샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 서브-볼륨들은 제 1 축에 관한 방사 위치의 함수로서 제 1 축을 따른 높이에서 감소할 수도 있다.

듀얼-플래넘 샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 서브-볼륨들은 제 1 축에 관한 방사 위치의 함수로서 제 1 축을 따른 높이에서 증가할 수도 있다.

듀얼-플래넘 샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 적어도 10개의 서브-볼륨들이 존재할 수도 있다.

듀얼-플래넘 샤워헤드의 몇몇 구현들에서, 샤워헤드는 면판을 더 포함할 수도 있다. 면판은 면판을 통한 복수의 가스 분배 홀들을 포함할 수도 있으며, 가스 분배 홀들의 개구부들이 외측 벽 내의 플래넘 가스 분배 홀들에 대향하도록 위치될 수도 있다. 몇몇 그러한 구현들에서, 면판은 갭만큼 외측 벽으로부터 오프셋될 수도 있다.

본 명세서에 설명된 사항의 하나 이상의 구현들의 세부사항들이 첨부한 도면들 및 아래의 설명에서 개시된다. 다른 특성들, 양태들, 및 이점들은 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들은, 스캐일된 도면들로서 특정하게 표시되지 않으면 스캐일한 것으로 도시되지는 않을 수도 있다.

도 1은 통상적인 예시적인 샤워헤드의 고레벨 간략 단면도를 도시한다.
도 2a는 유연한 (flexible) 배플을 사용하여 샤워헤드 내에 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 구성된 샤워헤드의 일 예의 개념적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 변위된 조건에서 유연한 배플을 갖는 도 2a로부터의 예시적인 샤워헤드의 개념적인 단면도를 도시한다.
도 3a는 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 구성된 샤워헤드의 일 예의 등각도를 도시한다.
도 3b는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 등각 분해도를 도시한다.
도 3c는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 측단면도를 도시한다.
도 3d는 변위된 조건에서 배플을 갖는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 측 단면도를 도시한다.
도 4는 정적 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드 배플을 생성하기 위한 하나의 예시적인 기술에 대한 흐름도를 도시한다.
도 5는 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 제어하기 위한 하나의 예시적인 개방-루프 기술에 대한 흐름도를 도시한다.
도 6은 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 제어하기 위한 하나의 예시적인 폐쇄-루프 기술에 대한 흐름도를 도시한다.
도 7a는 샤워헤드 플래넘들 내에서 가변 방사 흐름 저항을 제공하도록 구성된 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각도를 도시한다.
도 7b는 방사 장벽들의 뷰잉 (viewing) 을 허용하도록 제거된 외측 벽의 일부 및 제거된 뒷판을 갖는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각도를 도시한다.
도 8a는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각 분해도를 도시한다.
도 8b는 도 8a에 도시된 제 1 가스 공급 튜브의 등각 상세도를 도시한다.
도 9는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각의 멀티-부분 절단도를 도시한다.
도 10a는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 측면도를 도시한다.
도 10b는 도 10a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 단면도를 도시한다.
도 11a는 듀얼-플래넘 샤워헤드의 2개의 플래넘 볼륨들 중 하나를 도시한다.
도 11b는 도 11a에 도시된 플래넘 볼륨에 대한 상보적인 플래넘 볼륨을 도시한다.
도 11c는 도 11a 및 도 11b에 도시된 양자의 플래넘 볼륨들을 포함하는 듀얼 플래넘 볼륨을 도시한다.
도 3a 내지 도 3d 및 도 7a 내지 도 11c는 스캐일링된 도면들이지만, 도면 스캐일은 도면마다 변할 수도 있다 (그러나, 각각의 도면 내의 비율들은 여전히 스캐일링된다).

다양한 구현들의 예들은 첨부한 도면들에 도시되고 아래에서 추가적으로 설명된다. 여기에서의 설명이 설명된 특정한 구현들로 청구항들을 제한하도록 의도되지 않음을 이해할 것이다. 대조적으로, 첨부된 청구항들에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수도 있는 바와 같은 대안물들, 변형물들, 및 등가물들을 커버하도록 의도된다. 다음의 설명에서, 다수의 구현-특정 세부사항들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 기재된다. 본 발명은 이들 구현-특정 세부사항들 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.

도 1은 통상적인 예시적인 샤워헤드의 고레벨 개략적인 단면도를 도시한다. 샤워헤드 (100) 는 면판 상부 표면 (138) 및 면판 저부 표면 (136) 을 갖는 면판 (102) 을 포함할 수도 있다. 가스 분배 홀들 (112) 의 패턴은, 샤워헤드 (100) 내에 형성된 플래넘 볼륨 (108) 과, 면판 (102) 과 반도체 기판 (104) 사이에 개재된 프로세싱 영역 사이의 유체 연통을 허용할 수도 있다. 반도체 기판 (104) 은 기판 지지부 (106) 에 의해 지지될 수도 있다. 가스 입구 (110) 는 반도체 프로세싱 가스들이 플래넘 볼륨 (108) 으로 도입되게 하고, 그 후, 가스 분배 홀들 (112) 을 통해 반도체 기판 (104) 에 걸쳐 분배되게 할 수도 있다. 샤워헤드 (100), 반도체 기판 (104), 및 기판 지지부 (106) 는 반도체 프로세싱 툴 (미도시) 의 일부인 반도체 프로세싱 챔버 또는 반응기 (또한 미도시) 내에 하우징될 수도 있다.

도 1의 통상적인 샤워헤드 (100) 가 "샹들리에 (chandelier)" 타입 샤워헤드와 가장 유사하고, 예를 들어, 샤워헤드가 스템 (stem) (144) 에 의해 반도체 프로세싱 챔버의 상부로부터 매달려 있을 수도 있지만, 여기에 설명된 기술들 및 메커니즘들은 샹들리에-타입 샤워헤드들에서 사용되는 것에 부가하여, "플러시-탑재 (flush-mount)" 타입 샤워헤드들, 예를 들어, 샤워헤드의 중심 근방의 스템에 의해 지지되는 것 대신에 샤워헤드의 주변 부근에서 지지되고 반도체 프로세싱 챔버의 루프 (roof) 의 일부를 형성할 수도 있는 샤워헤드일 수도 있다. 본 발명은 어느 하나의 타입의 샤워헤드와 함께 사용하는데 적합한 가변 흐름 컨덕턴스 메커니즘들에 적용된다는 것으로 이해될 것이다.

통상적인 샤워헤드의 동작 동안, 반도체 기판의 표면에 걸쳐 분배되는 프로세스 가스는 샤워헤드의 내부 지오메트리로 인해 비-균일한 방식, 프로세스 가스가 가스 분배 홀들로 라우팅되는 방식 등으로 분배될 수도 있다. 면판에 걸쳐 가스 분배 홀들의 배열을 변경시키는 것, 각각이 상이한 플래넘에 의해 공급되고 상이한 농도들 및/또는 플로우 레이트들 (flow rates) 로 프로세스 가스들을 공급받는 가스 분배 홀들이 중심 그룹 및 환형의 외측 그룹으로 분리되는 "듀얼 구역" 샤워헤드들을 도입하는 것, 및 가스 분배 홀들의 사이즈를 조정하는 것을 포함하는 다양한 기술들이 그러한 프로세스 가스들의 분배를 튜닝하기 위해 사용된다.

샤워헤드 내의 프로세스 가스들의 방사 흐름 컨덕턴스를 변경시킴으로써 샤워헤드의 가스 분배 홀들로부터 흐르는 프로세스 가스의 양을 조정하기 위한 기술들 및 메커니즘들이 여기에 제공된다. 그러한 기술들 및 메커니즘들은, 샤워헤드 컴포넌트들의 재-머시닝 (re-machining) 을 요구하지 않으면서, 반도체 기판에 걸쳐 전달되는 프로세스 가스들의 플로우 레이트들이 정확히 튜닝 또는 조정되게 하고, 몇몇 구현들에서는, 그러한 플로우 레이트들이 중간-프로세스에서 조정되게 한다. 이것은, 반도체 기판에 걸친 향상된 균일도, 예를 들어, 더 균일한 증착 층 두께 또는 에칭 제거 두께를 허용한다.

도 2a는 유연한 배플을 사용하여 샤워헤드 내에 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 구성된 샤워헤드의 일 예의 개념적인 단면도를 도시한다. 샤워헤드 (200) 는 면판 (202) 을 갖는 것으로 도시된다 (면판 (202) 은 샤워헤드 (200) 의 통합 부분으로서 도시되지만, 실제로는 착탈형 면판일 수도 있거나 샤워헤드 주요 보디 상으로 용접된 별개의 부분일 수도 있음). 샤워헤드 (200) 는 또한, 2개의 볼륨들: 하부 플래넘 볼륨 (218) 및 상부 플래넘 볼륨 (220) 으로 샤워헤드 (200) 의 내부 볼륨을 분할하는 배플 (214) 을 포함할 수도 있다. 배플 (214) 은 샤워헤드 (200) 에 의해 그의 외주변 근처에서 지지될 수도 있다. 예를 들어, 그러한 지지부는 간단한 지지부, 캔틸레버된 (샤워헤드 (200) 에 의해 상부 및 저부 상에 클램핑되거나 샤워헤드 (200) 에 용접/접착된) 지지부일 수도 있거나, 예를 들어, 배플 (214) 을 샤워헤드 (200) 에 고정시키는 스레딩된 조임기 (fastener) 들에 의해 제공될 수도 있다.

면판 (202) 은 면판 저부 표면 (236) 및 면판 상부 표면 (238) 을 가질 수도 있다. 면판 저부 표면 (236) 은 샤워헤드 (200) 를 사용하여 프로세싱되는 기판 (미도시) 을 향해 대향하도록 구성될 수도 있다. 배플 저부 표면 (224) 과 함께 면판 상부 표면 (238) 은 하부 플래넘 볼륨 (218) 을 부분적으로 (또는 전체적으로) 규정하도록 구성될 수도 있다. 배플 상부 표면 (222) 은 상부 플래넘 볼륨 (220) 을 대응적으로 부분적으로 규정할 수도 있다. 상부 플래넘 볼륨 (220) 은 또한, 샤워헤드 (200) 의 내부 표면 (226) 에 의해 부분적으로 규정될 수도 있다.

프로세스 가스는 하나 또는 그 초과의 가스 입구들 (210) 을 통해 상부 플래넘 볼륨 (220) 으로 도입될 수도 있다. 그 후, 프로세스 가스는, 예를 들어, 배플 (214) 상에 대략적으로 중간-직경에 위치된 스루-홀들 (230) 의 방사 어레이를 통해 배플 (214) 을 통하여 흐를 수도 있다. (스루-홀들의 다른 형상들을 포함하는) 스루-홀들 (230) 의 다른 배열체 (arrangement) 들이 또한 사용될 수도 있지만, 일반적으로 그러한 배열체들이 샤워헤드 (200) 의 중심축 (228) 에 관해 실질적으로 축방향 대칭인 하부 플래넘 볼륨으로의 가스 흐름을 생성하도록 구성될 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 몇몇 구현들에서, 스루-홀들 (230) 의 방사 어레이는 대략적으로 중간-직경보다는 배플의 주변 근방에 위치될 수도 있다.

도시된 구현에서, 배플 (214) 은 배플 저부 표면 (224) 상에 약간의 테이퍼 (taper) 를 갖는 원형판의 일반적인 형상을 가지며, 이는 매우 얕은 원뿔형 각뿔대의 외형을 배플 저부 표면 (224) 에 제공한다. 이러한 약간의 테이퍼로 인해, 면판 상부 표면 (238) 과 배플 저부 표면 (224) 사이의 분리 거리는, 분리 거리 측규정 포인트가 중심축 (228) 에 접근할 경우 방사 위치에 따라 감소한다. 이것은, 중심축 (228) 을 향해 방사상으로 그리고 면판 상부 표면 (238) 과 배플 저부 표면 (224) 사이에 흐르는 가스가 흐를 수도 있는 단면적을 감소시키는 효과를 가지며, 즉, 프로세스 가스가 중심축 (228) 을 향해 흐를 경우 프로세스 가스에 의해 경험되는 흐름 저항을 증가시키거나 흐름 컨덕턴스를 감소시킨다.

간단히, 면판 상부 표면 (238) 과 배플 저부 표면 (224) 사이의 분리 거리를 감소시키지 않는 평편한 프로파일들을 포함하는 다른 윤곽 (contour) 들이 배플 저부 표면 (224) 에 대해 또한 사용될 수도 있다. 또한, 배플은 저부 표면 (224) 대신에 또는 그에 부가하여 상부 표면을 따라 윤곽이 지어질 수도 있으며, 사용된 윤곽들은 또한 (선형의 테이퍼된 윤곽들과는 대조적인) 비선형 윤곽들일 수도 있다.

프로파일이 배플 저부 표면 (224) 에 대해 사용된 것과 관계없이, 결과적인 방사 흐름 컨덕턴스는, 배플 상부 표면 (222) 의 중심 영역에 힘을 인가하고 배플 (214) 이 실질적으로 축방향-대칭 방식으로 굽혀지게 함으로써 수정될 수도 있다. 이것은, 면판 상부 표면 (238) 과 배플 저부 표면 (224) 사이의 분리 거리가 방사 방향의 양들을 변경시킴으로써 변하게 하는 효과를 가질 수도 있다. 분리 거리에서의 변화는 중심축 (228) 에 따라서는 가장 중대할 수도 있으며, 배플 (214) 의 에지에서는 최소이거나 존재하지 않을 수도 있고, 즉, 여기서, 배플 (214) 은 샤워헤드 (200) 에 의해 지지된다.

예를 들어, 도 2a에서, 면판 (202) 의 주변을 향한 더 짧은 길이의 화살표들/흐름 경로들과 비교하여 면판 (202) 의 중심 영역을 향한 더 큰 길이의 화살표들/경로 흐름들에 의해 표시된 바와 같이, 배플 (214) 은 더 큰 양의 프로세스 가스가 면판 (202) 의 중심 영역을 관통하게 하는 비-굽혀진 상태로 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 형상화된다.

도 2b에서, 배플 (214) 의 중심 영역은, 배플 (214) 의 두께에 대략적으로 대응하는 거리 (이러한 거리는 사용될 수도 있는 편향의 실제 양을 표현하지 않을 수도 있으며, 예를 들어, 변위는 약 일 인치의 몇 천분의 일 또는 몇 백분의 일일 수도 있음) 만큼 면판 (202) 을 향해 변위된다. 참조를 위해, 미-변위된 배플의 약도가 파선으로 도시되어 있다. 이것은, 면판 상부 표면 (238) 과 배플 저부 표면 (224) 사이의 방사 흐름 컨덕턴스가 중심축 (228) 에 실질적으로 더 근접하게 감소하게 할 수도 있다. 차례로, 이것은 더 큰 양의 프로세스 가스가, 면판 (202) 의 중심 근처의 가스 분배 홀들 (230) 을 관통하는 것보다 면판 (202) 의 에지 영역에 더 근접하게 가스 분배 홀들 (230) 을 관통하게 할 수도 있다. 또한, 이러한 흐름 패턴은 면판 (202) 의 범위에 걸친 변하는 길이들의 화살표들/흐름 경로들의 사용에 의해 도시된다.

배플 (214) 의 그러한 변위는, 예를 들어, 스크류-구동된 선형 액츄에이터, 캠- 또는 쇄기형-액츄에이터, 또는 수역학 액츄에이터와 같은 선형 변위 메커니즘을 통해 달성될 수도 있다. 적절하다면, 다른 선형 변위 메커니즘들이 또한 사용될 수도 있다. 그러한 선형 변위 메커니즘들은 일반적으로, 그들이 달성하는 선형 변위의 관점들에서 높은 정도의 정밀도 및 정확도를 나타낼 수도 있으며, 예를 들어, 약 일 인치의 몇 천분의 일의 매우 작은 변위들이 가능할 수도 있다.

변위 힘은, 예를 들어, 중심 포스트 (234) 와 같은 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처를 통해 배플 (214) 에 전달될 수도 있다. 중심 포스트 (234) 는, 예를 들어, 샤워헤드 (200) 의 뒷판 (246) 에서 시일 (미도시) 을 통해 돌출할 수도 있다. 시일은, 선형 변위 메커니즘이 상부 플래넘 볼륨에 존재하는 프로세스 가스들로부터 배플 (214) 을 변위시키는데 사용되는지 간에 유체적으로 격리하는 중심 포스트 (234) 와 뒷판 (246) 사이에 슬라이딩 시일 인터페이스를 제공할 수도 있다. 또한, 시일은, 선형 변위 메커니즘 및 선형 변위 메커니즘과 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처, 예를 들어, 윤활유들, 먼지 등과의 상호작용에 의해 제조될 수도 있는 임의의 오염물들로부터 하부 플래넘 볼륨 (218) 및 상부 플래넘 볼륨 (220) 을 격리시키도록 기능할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 배플 상부 표면은, 예를 들어, 배플 내의 스루-홀들의 임의의 패턴 내에 위치된 벨로우 (bellow) 디바이스에 의해 샤워헤드에 접속될 수도 있다. 벨로우 디바이스는 배플 뿐만 아니라, 상부 플래넘 볼륨 및 그 내에 포함된 임의의 프로세스 가스들로부터 격리되는, 임의의 선형 변위 메커니즘 컴포넌트들 및 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처들의 중심을 유지하면서 배플의 중심이 샤워헤드에 관해 굽혀지게 할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처는 임의의 압축의 축 방향 힘만을 배플에 송신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 배플 (또는 중심 포스트) 은, 예를 들어, 선형 스크류 액츄에이터 샤프트의 단부를 수용하도록 구성된 리세스 또는 다른 리셉터클 (receptacle) 을 포함할 수도 있다. 배플이 선형 변위 메커니즘을 사용하여 인가된 힘에 의해 탄력적으로 편향될 경우, 배플은 반대 방향으로 대응하는 힘을 가할 것이고, 선형 변위 메커니즘과의 접촉 관계를 유지할 것이다. 선형 변위 메커니즘이 제거될 경우, 배플은 그 후, 자신의 응력없는 (unstressed) (또는 더 적은-응력이 가해진) 상태로 복귀할 수도 있다.

다른 구현들에서, 선형 변위 메커니즘 인터페이스 피처는 압축력 및 장력 양자를 배플에 송신하도록 구성될 수도 있다. 그러한 구현들은 배플이 면판으로부터 "빠져나올" 뿐만 아니라 면판을 "향해 푸쉬되게" 할 수도 있다. 이것은 부가적인 방사 흐름 컨덕턴스 튜닝 유연성을 샤워헤드에 제공할 수도 있다. 그러한 인터페이스 피처들은, 예를 들어, 양자의 타입들의 힘을 배플에 송신하는 포지티브 포착 피처들, 예를 들어, 절구-관절 (ball-and-socket joint), 용접부들 등을 갖는 리셉터클들을 포함할 수도 있다.

선형 변위 메커니즘은 전력공급되거나 전력공급되지 않을 수도 있다. 전력공급된 선형 변위 메커니즘은 반도체 프로세싱 동안 방사 흐름 컨덕턴스를 활성으로 제어하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 선형 변위 메커니즘은, 샤워헤드를 하우징하거나 제어기의 일부인 반도체 프로세싱 툴에 대한 그러한 제어기와 통신하는 제어기에 커플링된 정밀도 전자기계 선형 스크류 드라이브일 수도 있다. 제어기는, 샤워헤드를 통한 프로세스 가스들의 흐름 특징들을 동적으로 수정하기 위해 반도체 프로세스 동안 다양한 포인트들에서 선형 변위 메커니즘을 인게이지 (engage) (또는 디스인게이지 (disengage)) 하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 반도체 프로세싱 기술은 2개의 상이한 프로세스 가스들을 순차적으로 전달하는 것을 포함할 수도 있다. 제 1 프로세스 가스는 반도체 기판의 중심을 향한 더 많은 전달을 요구할 수도 있고, 제 2 프로세스 가스는 기판의 주변을 향한 더 많은 전달을 요구할 수도 있다. 제 1 및 제 2 프로세스 가스들의 전달 사이에서 면판을 향해 배플을 변위시키기 위한 선형 변위 메커니즘을 인게이징함으로써, 방사 흐름 컨덕턴스는 원하는 흐름 패턴들이 생성되도록 시프트될 수도 있다. 이것은, 샤워헤드 면판들을 스왑 아웃 (swap out) 하거나 다수의 샤워헤드들을 사용하지 않으면서 그리고 수 초 이하에 관해 행해질 수도 있다.

전력공급되지 않은 선형 변위 메커니즘들이 또한 사용될 수도 있다. 그러한 선형 변위 메커니즘들은 사람 오퍼레이터가 수공구 (hand tool) 들, 예를 들어, 스패너, 렌치, 또는 다른 장비의 사용을 통해 방사 흐름 컨덕턴스의 정도를 정밀하게 조정하게 할 수도 있다. 전력공급되지 않은 구현들은 흐름 컨덕턴스의 프로세스 중의 변화들을 허용하지는 않을 수도 있지만, 사람 오퍼레이터가 특정한 프로세스에 대해 필요한 바와 같이 특정한 샤워헤드 흐름 프로파일을 튜닝하게 하고, 그 후, 샤워헤드 열화 또는 상이한 반도체 프로세스들에 대한 재제안을 고려하는데 필요한 바와 같이 주기적인 조정들을 행하게 할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 전력공급된 선형 변위 메커니즘 (및/또는 제어기) 을 이용하여 개량되도록 구성된 수동-구동된 선형 변위 메커니즘들을 갖는 샤워헤드들이 제공될 수도 있다.

가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 구성된 샤워헤드의 제 2 예시적인 구현이 후술된다. 도 3a는 가변 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 구성된 샤워헤드의 일 예의 등각도를 도시한다. 도 3b는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 등각 분해도를 도시한다.

도시된 샤워헤드 (300) 는 플러시-탑재 샤워헤드이며, 저항성 가열 엘리먼트 (미도시) 를 수용하도록 구성된 더블-C 형상화된 가열 루프 채널 (342) 을 포함한다. 예를 들어, 선형 변위 메커니즘 (332) 과 인터페이싱하는 중심 포스트 (334) 에 대한 프로세스 가스 입구들 (미도시) 및 공급-스루 (feed-through) 를 제공하는데 사용될 수도 있는 입구 (348) 가 또한 눈에 띤다. 샤워헤드 (300) 는 뒷판 (346) 및 면판 (302) 뿐만 아니라 배플 (314) 을 포함한다. 배플 (314) 은 판 (316), 중심 포스트 (334), 및 스루-홀들 (330) 의 원형 어레이를 포함할 수도 있다. 스루-홀들 (330) 의 원형 어레이는 판 (316) 상에 대략 중간-직경으로 위치될 수도 있다. 배플 (314) 은 뒷판 (346) 과 면판 (302) 사이에 개재될 수도 있다. 면판 (302) 은 복수의 가스 분배 홀들 (312) 을 포함할 수도 있다. 도시된 구현에서, 가스 분배 홀들 (312) 은 0.3＂ 홀 간격을 갖는 사각 그리드로 배열되고, 이러한 구현에서, 가스 분배 홀들 (312) 은 직경이 대략 0.02＂ 이다. 다른 구현들에서, 가스 분배 홀들의 다른 사이즈들 및 패턴들, 예를 들어, 나선형 패턴들, 가변 밀도 패턴들, 동심 원형 패턴들 등이 사용될 수도 있다.

사용된 가스 분배 홀 패턴은 바람직한 정상-상태 가스 분배에 기초하여, 즉, 하부 플래넘 볼륨 내의 가스 압력이 평형상태에 도달할 경우 선택될 수도 있다. 여기에 설명된 구현들의 가변 방사 흐름 컨덕턴스 양태들은 하부 플래넘 볼륨 내의 트랜션트 (transient) 가스 분배를 달성하기 위해, 즉, 가스 압력이 하부 플래넘 볼륨 내에서 평형상태에 아직 도달하지 않은 경우 주로 사용될 수도 있다. 따라서, 여기에 설명된 구현들의 튜닝가능한 방사 흐름 컨덕턴스 양태들은 샤워헤드 내의 트랜션트 가스 흐름 체제 (regime) 들을 맞춤화하기 위해 사용될 수도 있으며, 가스 분배 홀 패턴들/사이즈들은 샤워헤드 내의 정상-상태 가스 흐름 체제들을 맞춤화하기 위해 사용될 수도 있다. 박막 증착과 같은 짧은 지속기간의 프로세스들에 대해, 트랜션트 도메인은 전체 프로세스 간격의 많이 상당한 부분일 수도 있으며, 튜닝가능한 방사 흐름 컨덕턴스를 갖는 샤워헤드는 상당한 균일도 부스트를 제공할 수도 있다.

본 설명의 포커스가 더 많은 프로세스 균일도를 촉진하기 위해 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 사용하는 것에 있지만, 몇몇 상황들에서는, 적어도 특정한 반도체 프로세싱 단계 내에서 더 적은 프로세스 균일도를 촉진하기 위해 방사 흐름 컨덕턴스를 고의로 수정하는 것이 바람직할 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼는 프로세싱 단계의 시작에서, 이미 비-균일한 피처들을 소유할 수도 있다. 그러한 비-균일도를 정정하기 위해, 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드는 비-균일한 층 증착을 제조하는 비-균일한 방식으로 가스를 분배하도록 구성될 수도 있다. 그러나, 이러한 비-균일한 층 증착은, 반도체 기판의 비-균일한 두께를 "평탄하게" 하는 것을 도울 수도 있고, 전체 외형에서 더 균일한 기판을 초래할 수도 있다. 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드에서 큰 정도의 튜닝가능능력으로 인해, 그러한 정책들은 그러한 기판 문제들을 해결하기 위한 실제적인 방침일 수도 있다.

도 3c는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 측 단면도를 도시한다. 도 3d는 변위된 조건에서 배플을 갖는 도 3a로부터의 예시적인 샤워헤드의 측 단면도를 도시한다. 관측될 수 있는 바와 같이, 면판 (302) 에 관한 배플 (314) 의 변위에 응답하여, 면판 (302) 과 배플 (314) 사이의 분리 거리에서의 비교적 작은 변화가 관측될 수 있다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 구현에서, 예를 들어, 배플의 외측 에지 근처의 배플 저부 표면 (324) 과 면판 상부 표면 (338) 사이의 분리 거리는, 변위된 상태 및 미-변위된 상태 양자에서 실질적으로 고정된 값, 예를 들어, 3.75mm으로 유지될 수도 있다. 배플 (314) 이 미-변위된 상태로부터 변위된 상태로, 예를 들어, 대략 3.75mm의 거리로부터 2.75mm의 거리로 천이될 경우, 중심축 (328) 근처의 면판 상부 표면 (338) 과 배플 저부 표면 (324) 사이의 분리 거리는 변할 수도 있다. 이러한 예에서 도시된 배플 (314) 은 직경이 대략 13＂/336mm일 수도 있으며, 스루-홀들 (330) 은 직경이 대략 0.15＂/3.8mm일 수도 있고 중심축 (328) 상에 중심이 있는 6.375＂/162mm 직경의 홀 패턴 상에서 배열될 수도 있다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 배플 저부 표면 (324) 은 대략 178도의 원뿔각을 갖는 원뿔형 각뿔대를 형성할 수도 있다.

여기에 설명된 배플들은, 그들이 종속된 환경들의 특정한 요건들에 의존하여, 다양한 재료들로부터 제조될 수도 있다. 배플들은, 예를 들어, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스 스틸, 및 가능하게는 몇몇 경우들에서 세라믹으로 제조될 수도 있다. 배플들에 대해 사용될 수도 있는 다른 제료들은 테플론, 폴리이미드들, 및 다른 폴리머 재료들을 포함한다. 일반적으로, 배플에 대해 사용된 재료는, 사용된 프로세스 가스들에 의한 타격 (attack) 을 위한 저항, 샤워헤드 내에서 경험된 온도들의 허용도, 및 파손없이 배플의 구부러짐을 허용하는데 충분한 탄성에 대해 선택될 수도 있다. 배플들의 중심에 부과될 수도 있는 작은 변위들로 인해, 세라믹들과 같은 부서지기 쉬운 재료들은 그럼에도 불구하고 몇몇 배플 설계들에서의 사용에 적합할 수도 있다. 몇몇 구현들에서, 배플의 엘리먼트들은 상이한 재료들로 제조될 수도 있다. 예를 들어, 배플판은 폴리머로부터 제조될 수도 있으며, 사용되면, 중심 포스트가 알루미늄으로부터 제조될 수도 있다.

몇몇 구성들에서, 가스 입구로서 또한 작동하는 중심 포스트가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 중심 포스트의 상부는 가스 공급 라인과 일치 (mate) 시키도록 구성될 수도 있으며, 중심 포스트는 중공일 수도 있고 상부 플래넘 볼륨 내에 자신의 주변 주위에 복수의 포트들을 가질 수도 있다. 프로세스 가스는 가스 입구로, 중심 포스트를 통하여, 그리고 포트들을 통해 상부 플래넘 볼륨으로 흐를 수도 있다.

상기 설명이 유연한 배플을 사용하여 샤워헤드의 면판에 걸쳐 튜닝가능한 방사 흐름 컨덕턴스를 피처링 (feature) 하는 샤워헤드들에 포커싱되지만, 몇몇 구현들은 특정한 방사 흐름 컨덕턴스를 제공하도록 윤곽이 지어지는 정적 배플을 피처링할 수도 있다. 예를 들어, 많은 반도체 프로세스들에서, 일단 최적의 프로세스 파라미터들이 확립되면, 가변성의 잠재적인 소스들의 수를 최소화시키는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 이것이 가변성의 소스일 수도 있으므로, 유연한 배플을 갖는 샤워헤드를 포함시키는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 그러나, 그러한 프로세스들의 전개 동안, 다양한 배플 구성들의 용이한 반복적인 테스팅을 허용하기 위해 유연한 배플을 갖는 샤워헤드가 바람직할 수도 있다. 그러한 구현들에서, 유연한 배플 및 튜닝가능한 방사 흐름 컨덕턴스를 갖는 샤워헤드는 원하는 방사 흐름 컨덕턴스 프로파일을 "다이얼 인 (dial in)" 하는데 사용될 수도 있다. 일단 특정한 방사 흐름 컨덕턴스 프로파일이 최적 또는 바람직한 것으로 식별되면, 예를 들어, 응력없는 상태에서, 원하는 방사 컨덕턴스 프로파일을 생성했던 변위된 상태, 즉, 응력된 상태에서의 유연한 배플의 저부 표면 윤곽과 동일한 저부 표면 윤곽을 갖는 배플을 제조하기 위해, 배플의 변위된 상태의 측정들이 취해지고 사용될 수도 있다. 그 후, 이러한 사전-형성된 배플은 큰 양들로 생성될 수도 있으며, 관심있는 반도체 프로세스를 수행할 장비에 인스톨될 수도 있다. 이것은 각각의 반도체 툴에서 각각의 배플을 개별적으로 조정할 필요성을 제거시킨다.

도 4는 정적 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드 배플을 생성하기 위한 하나의 예시적인 기술에 대한 흐름도를 도시한다. 블록 (402) 에서 시작한 이후, 기술은, 특정한 반도체 프로세싱 동작의 성능으로부터 초래하는 흐름 또는 기판 균일도를 측정하는 것을 수반한다. 블록 (406) 에서, 측정된 균일도 (또는 그의 부족) 가 분석되어, 배플이 추가적으로 변위되거나 덜 변위될 (또는 전혀 변위되지 않을) 필요가 있는지를 결정한다. 그러한 결정은 여기에 설명된 일반적인 가이드라인들에 따라 행해질 수도 있다. 측정된 균일도가 블록 (408) 에서 수용가능한 레벨들 내에 있지 않으면, 기술은 배플 변위의 추가적인 정제 (refinement) 를 위해 블록 (404) 으로 복귀할 수도 있다. 측정된 균일도가 블록 (408) 에서 수용가능한 레벨들 내에 있으면, 다음으로, 기술은 블록 (410) 에서 구부러진 배플의 프로파일을 획득하는 것을 수반할 수도 있다. 블록 (412) 에서, 배플이 실질적으로 응력없는 조건에 있는 경우 그 획득된 프로파일을 피처링하는 새로운 배플이 머시닝 (또는 그렇지 않으면 생성) 될 수도 있다. 블록 (414) 에서, 새로운 배플이 반도체 프로세싱 툴에서 인스톨될 수도 있다. 기술은 블록 (416) 에서 종료하며, 그 이후, 반도체 프로세싱 툴을 수반하여 반도체 프로세싱 동작들 동안 새로운 배플이 사용될 수도 있다.

상기 설명은 샤워헤드 내에서 모두가 서로 유체 연통하는 내부 볼륨들을 갖는 샤워헤드 구현들에 주로 포커싱한다. 상술된 튜닝가능한 또는 정적인 튜닝된 가변 방사 흐름 컨덕턴스 기술들의 다양한 양태들은, 2개의 가스들이 샤워헤드 내에서 서로 유체적으로 격리되게 또는 적어도 샤워헤드의 대부분 내에서 서로 격리되게 유지하면서, 반도체 기판에 걸쳐 그 2개의 가스들을 분해하는데 사용될 수도 있는 샤워헤드들에서 또한 구현될 수도 있다. (상술된 유연한 배플 샤워헤드들에 의해 형성된 상부 플래넘 볼륨 및 하부 플래넘 볼륨과 혼동되지 않도록) "듀얼 플래넘" 샤워헤드들로서 종종 지칭되는 그러한 샤워헤드들은, 일련의 방사 장벽들에 의해 제 1 플래넘 볼륨 및 제 2 플래넘 볼륨으로 분할될 수도 있는 외측 벽에 의해 경계가 지어지는 듀얼 플래넘 볼륨을 피처링할 수도 있다. 제 1 플래넘 볼륨은 제 1 프로세스 가스 소스에 접속될 수도 있으며, 외측 벽을 통해 제 1 플래넘 볼륨으로부터 전달되는 복수의 플래넘 가스 분배 홀들을 사용하여 반도체 기판에 걸쳐 제 1 프로세스 가스를 분배하는데 사용될 수도 있다. 유사한 방식으로, 제 2 플래넘 볼륨은 제 2 프로세스 가스 소스에 접속될 수도 있으며, 반도체 기판에 걸쳐 제 2 프로세스 가스 소스를 분배하는데 사용될 수도 있다.

도 7a는 샤워헤드 플래넘들 내에 가변 방사 흐름 저항을 제공하도록 구성되는 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각도를 도시한다. 도 7a에서, 샤워헤드 (700) 가 도시되어 있다. 샤워헤드 (700) 는, 가열기 루프 채널 (742) 을 포함할 수도 있는 원뿔형 뒷판 (750) (원뿔형 양태는 추후의 도면들에서 볼 수 있음) 을 포함한다. 제 1 가스 공급 튜브 (752) 는 제 2 가스 공급 튜브 (754) 에 관해 동축으로 위치될 수도 있으며, 따라서, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 또는 제 2 가스 공급 튜브 (754) 의 돌출한 단부 근처에서 캡 오프 (cap off) 된 제 2 가스 공급 튜브 (754) 와 제 1 가스 공급 튜브 (752) 사이에 환형의 볼륨을 생성한다. 제 1 프로세스 가스는 제 1 입구 또는 입구들 (756) 을 통해 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 제 1 내부 볼륨 (776) (도 11b 참조) 으로 공급될 수도 있다. 제 2 프로세스 가스는 제 2 내부 볼륨 (778) (도 11a 참조), 예를 들어, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 와 제 2 가스 공급 튜브 (754) 사이의 환형의 볼륨으로 제 2 입구 또는 입구들 (758) 을 통해 공급될 수도 있다.

도 7b는 방사 장벽들의 뷰잉을 허용하도록 제거된 외측 벽의 일부 및 제거된 뒷판을 갖는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각도를 도시한다. 관측될 수 있는 바와 같이, 외측 벽 (760) 내에 포함된 듀얼 플래넘 볼륨이 원뿔형 뒷판 (750) 아래에 놓여있다. 이러한 구현에서와 같이, 외측 벽 (760) 은, 샤워헤드 (700) 의 폭에 실질적으로 걸쳐있는 실질적으로 축방향 대칭인 얇은 벽 용기 (vessel) 일 수도 있다. 외측 벽 (760) 은 듀얼 플래넘 볼륨의 외측 경계들을 규정할 수도 있다. 또한, 외측 벽 (760) 은 듀얼 플래넘 볼륨의 중심을 향해 외측 벽 (760) 의 최외각 내부 표면으로부터 실질적으로 연장하는 다수의 방사 장벽들 (762) 을 하우징할 수도 있다.

방사 장벽들 (762) 은 서브-볼륨들의 짝수로 넘버링된 방사 어레이를 규정할 수도 있다. 각각의 서브-볼륨은, 서브-볼륨으로부터, 외측 벽을 통해, 그리고 반도체 프로세싱 동안 웨이퍼가 놓여질 방향으로 전달되는 플래넘 가스 분배 홀들 (764) 의 패턴을 포함할 수도 있다. 도시된 예에서, 총 16개의 서브-볼륨들이 존재하지만, 다른 구현들에서, 서브-볼륨들의 수는 (짝수의 증분으로) 10 내지 24의 범위에 있을 수도 있다. 이론적으로, 서브-볼륨들의 수에 대한 상한은 존재하지 않을 수도 있지만, 실제로는 방사 장벽들 (762) 의 두께가 서브-볼륨들의 수를 제한할 수도 있다.

도 8a는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각 분해도를 도시한다. 외측 벽 (760) 및 그 내의 컴포넌트들은 방사 장벽들 (762) 이 용이하게 관측되도록 숨은 선 (hidden line) 으로 도시되어 있다. 이러한 구현에서, 제 2 가스 공급 튜브 (754) 는 베이스에서 외측 벽 (760) 에 합쳐지며, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 는 어셈블리될 경우, 제 2 가스 공급 튜브 (754) 로 슬라이딩되고 그 후, 그 곳에서 땜질될 수도 있다. 이것은, 제 1 가스 공급 튜브 (752), 제 2 가스 공급 튜브 (754), 및 방사 장벽들 (762) 의 일치한 표면들이 가스-불통과 방식으로 함께 융합되게 할 수도 있으며, 따라서, 샤워헤드 내에서 제 1 내부 볼륨 및 제 2 내부 볼륨을 서로 유체적으로 격리시킨다.

도 8b는 도 8a에 도시된 제 1 가스 공급 튜브의 등각 세부도를 도시한다. 관측될 수 있는 바와 같이, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 베이스는, 제 2 가스 공급 튜브 (754) 의 내부 직경과 실질적으로 매칭하는 스텝-업된 (stepped-up) 직경을 가질 수도 있다. 스텝-업된 직경 영역에서의 장축 홈들의 방사 어레이는 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 중심축에 관해 배열될 수도 있다. 이들 홈들은 제 2 내부 볼륨에 존재하는 가스가 제 2 내부 볼륨으로부터 빠져나와, 스텝된 영역으로, 그리고 그 후, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 로부터 이격된 방사 방향으로 흐르게 할 수도 있다. 그러나, 이들 홈들은 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 내부 벽을 깨뜨리는데 충분히 깊지 않다.

또한, 장축 슬롯들의 유사한 어레이가 스텝업된 영역에 존재할 수도 있다. 장축 슬롯들은 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 내부 벽을 꿰뚫을 수도 있으며, 따라서, 제 1 내부 볼륨에 존재하는 가스가 제 1 내부 볼륨으로부터 빠져나와, 스텝된 영역을 통해, 그리고 제 1 가스 공급 튜브 (752) 로부터 이격된 방사 방향으로 흐르게 한다. 장축 슬롯들은 제 1 방사 통로들 (766) 의 방사 어레이를 형성할 수도 있으며, 장축 홈들은 제 2 방사 통로들 (768) 의 방사 어레이에 대해 존재할 수도 있다. 일 단부에서, 방사 방향들로 및 교번하는 분리된 방식으로 사용된 2개의 상이한 가스들을 분배하는 실질적으로 동일한 결과, 즉, 2-가스 공급 시스템을 생성하기 위해, 부분들의 다른 구성들이 또한 사용될 수도 있으며, 본 발명은 도면들에 도시된 특정한 구현으로 제한되는 것으로서 뷰잉되지는 않아야 한다.

또한, 상술된 면판 (202) 과 유사할 수도 있는 면판 (702) 이 도 8a에 보여진다. 그러나, 몇몇 구현들에서, 외측 벽 (760) 의 저부 표면이 면판 (702) 과 동일한 목적을 제공할 수도 있으며, 그에 따라 별개의 면판 (702) 이 불필요할 수도 있음을 이해할 것이다.

도 9는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 등각의 멀티-섹션 절단도를 도시한다. 도 9에서, 샤워헤드 (700) 는 샤워헤드 (700) 의 내부 구조들의 더 용이한 뷰잉을 허용하기 위해 구분된 다양한 부분들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어, 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 쇄기형 섹션은 제 1 가스 공급 튜브 (752) 의 상부로부터 스텝된 영역 바로 위의 포인트로 절단된다. 나머지 부분들은, 스텝된 영역에서 장축 슬롯들/홈들을 따라 대략 중간인 포인트로 샤워헤드의 축방향 중간-평면을 따라 구분된다. 나머지 컴포넌트들의 추가적인 쇄기형 섹션은 추가적인 내부 뷰잉을 허용하도록 또한 제거된다.

도 9에서, 화이트 (white) 화살표들은 제 1 가스 공급 튜브 (752) 를 통해, 장축 슬롯들을 통하여, 그리고, "홀수의" 서브-볼륨들 (770) 로의 제 1 프로세스 가스의 개념적인 가스 흐름을 나타낸다. 블랙 (black) 화살표들은 제 2 가스 공급 튜브 (754) 를 통하여, 장축 홈들을 통해, 그리고 "짝수의" 서브-볼륨들 (772) 로의 제 2 프로세스 가스의 개념적인 가스 흐름을 나타낸다. 일단 홀수의 서브-볼륨들 (770) 및 짝수의 서브-볼륨들 (772) 로 도입되면, 각각의 가스들은 서브-볼륨들을 통해 그리고 외측 벽 (760) 의 주변을 향해 흐를 수도 있다. 가스들의 방사 흐름 컨덕턴스는, 예를 들어, 가스가 외측 벽 (760) 을 향해 서브-볼륨들을 횡단할 경우, 서브-볼륨들의 연장하는 주변 폭으로 인해 흐름 컨덕턴스에서의 잠재적인 증가를 오프셋하도록 튜닝될 수도 있다. 이것은, 외측 벽 (760) 에 대한 거리가 감소함에 따라 서브-볼륨들이 높이에서 감소하도록 외측 벽 (760) 을 슬로핑 (sloping) 함으로써 달성될 수도 있다. 이것은, 서브-볼륨들의 폭으로 인한 방사 흐름 저항이 감소하고 있을 수도 있는 것과 동시에 서브-볼륨들의 높이로 인한 방사 흐름 저항을 증가시킨다. 물론, 바람직한 가스 흐름 작동에 의존하여 외측 벽의 다른 구성들이 또한 사용될 수도 있다. 예를 들어, 외측 벽 (760) 은 외측 벽 (760) 의 외주변에 접근할 경우 대신 높이에서 증가할 수 있다. 비선형 외측 벽 프로파일들은 갭을 조정하기 위해 또한 사용될 수도 있으며, 따라서, 외측 벽 (760) 의 부분들 사이의 방사 흐름 컨덕턴스는 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 의 "상부" 및 "저부" 를 형성한다.

"짝수" 또는 "홀수" 의 서브-볼륨이 동일한 가스를 분해하는데 모두가 사용되는 인접한 서브-볼륨들의 그룹을 지칭하는데 대안적으로 사용될 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 몇몇 구현들에서, 각각의 서브-볼륨은 서브-서브-볼륨들로 추가적으로 세분될 수도 있거나, 그들 양자가 동일한 가스 공급 튜브로부터 공급되므로 단일 서브-볼륨으로서 사실상 뷰잉될 수도 있는 서로에 인접한 2개의 서브-볼륨들이 존재할 수도 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 플래넘 가스 분배 홀들 (764) 을 피처링하는 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 의 저부는 면판 (702) 과 접촉한다. 그러한 구현들에서, 플래넘 가스 분배 홀들 (764) 은 면판 (702) 에서 가스 분배 홀들 (712) 의 패턴에 대응하는 패턴으로 분배될 수도 있다. 그러한 매칭 패턴이 도 9에 도시된 구현에 도시되지는 않았지만, 그러한 구현이 본 발명의 범위 내에 있음을 이해할 것이다. 부가적으로, 상술된 바와 같이, 몇몇 구현들은 면판 (702) 을 전체적으로 없애버릴 수도 있고, 간단히 가스 분배 기능을 제공하기 위해 외측 벽 (760) 의 저부 부분을 사용할 수도 있다.

그러나, 몇몇 다른 구현들에서, 외측 벽 (760) 의 저부는 갭만큼 면판 (702) 로부터 오프셋될 수도 있어서, 면판 (702) 과 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 사이에 공간을 제공하며, 그 내에서, 홀수의 서브-볼륨들 (770) 및 짝수의 서브-볼륨들 (772) 을 빠져나가는 가스들은, 면판 내의 가스 분배 홀들 (712) 을 통해 그리고 샤워헤드 (700) 를 사용하여 프로세싱될 웨이퍼를 향해 통과되기 전에 사전-믹스될 수도 있다. 그러한 구현은 도면들에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 이해될 것이다.

그러한 사전-믹스는 샤워헤드 (700) 를 사용하여 프로세싱될 웨이퍼에 걸친 더 균일한 가스 분배를 초래할 수도 있다. 듀얼 플래넘 샤워헤드들은 통상적으로, 2개의 전구체들을 분리시키고 전구체들의 이른 상호믹스 및 반응을 방지하는데 사용된다. 그러한 전구체들이 상호믹스될 경우, 특정한 환경적 조건들, 예를 들어, 서브-듀 (sub-dew) 조건들 하에서 응축이 형성될 수도 있다. 웨이퍼 상에 그러한 응축을 형성하는 것이 바람직할 수도 있지만, 응축이 샤워헤드 (700) 내에 형성되는 것은 바람직하지 않을 수도 있다. 가열기 루프 채널 (742) 에서 라우팅된 가열기 엘리먼트를 통해 샤워헤드 (700) 를 가열시키는 것은, 듀얼 플래넘 볼륨 내의 온도들을 듀 (dew) 포인트 이상의 포인트로 상승시킬 수도 있으며, 이른 응축을 방지한다.

도 10a는 도 7a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 단면도를 도시한다. 도 10b는 도 10a의 듀얼-플래넘 샤워헤드의 단면도를 도시한다. 단면도에서 관측될 수 있는 바와 같이, 2개의 가스들은 반복적인 인터리빙된 방사 패턴으로 분배된다.

도 11a는 짝수의 서브-볼륨들 (772) 및 제 2 내부 볼륨 (778) 을 포함하는 제 2 플래넘 볼륨 (782) 을 도시한다. 도시된 제 2 플래넘 볼륨 (782) 이 실제로는 컴포넌트가 아니지만, 내부의 "자유 (free)" 볼륨이 도 7a 내지 도 10b에 설명된 다양한 컴포넌트들에 의해 규정됨을 이해할 것이다. 제 2 플래넘 볼륨 (782) 은, 예를 들어, 제 2 가스가 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 내에서 유체적으로 흐를 수도 있는 볼륨을 표현한다.

도 11b는 제 1 플래넘 볼륨 (780) 을 도시한다. 도시된 제 1 플래넘 볼륨 (780) 이 실제로는 컴포넌트가 아니지만, 내부의 "자유" 볼륨이 도 7a 내지 도 10b에 설명된 다양한 컴포넌트들에 의해 규정됨을 또한 이해할 것이다. 제 1 플래넘 볼륨 (780) 은, 예를 들어, 제 1 가스가 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 내에서 유체적으로 흐를 수도 있는 볼륨을 표현한다.

도 11c는 도 11a 및 도 11b에 도시된 플래넘 볼륨들 양자를 포함하는 듀얼 플래넘 볼륨을 도시한다. 이러한 도면에서, 제 1 플래넘 볼륨 (780) 및 제 2 플래넘 볼륨 (782) 은, 듀얼 플래넘 볼륨 (774) 내의 상대적인 위치결정에 따라 위치된다. 관측될 수 있는 바와 같이, 제 1 플래넘 볼륨 (780) 및 제 2 플래넘 볼륨 (782) 은 서로 인터메시 (intermesh) 되지만, 서로를 교차하지는 않는다.

상술된 바와 같이, 몇몇 구현들은 제어기에 의해 제어된 전력공급된 활성-제어된 선형 변위 메커니즘을 피처링할 수도 있다. 제어기는 특수하게 프로그래밍된 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어, 머신 판독가능 매체, 예를 들어, 하드 디스크, 메모리 디바이스, CD 또는 DVD, 네트워크 저장 시스템 등 상에 저장된 소프트웨어 명령들에 따라 기능하는 디바이스를 포함할 수도 있다. 그러한 명령들은 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행가능할 수도 있으며, 반도체 프로세스의 다양한 스테이지들 동안 선형 변위 메커니즘이 다양한 양들 만큼 배플의 중심을 변위시키게 하는데 사용될 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 제어기는 개방-루프 방식으로 동작할 수도 있으며, 예를 들어, 제어기는 반도체 프로세스의 상이한 페이즈 (phase) 와 각각 연관된 선형 변위 메커니즘에 대한 규정된 변위 거리들로 사전-프로그래밍될 수도 있으며, 이들 규정된 거리들에 따라 선형 변위 메커니즘의 이동을 제어할 수도 있다.

도 5는 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 제어하기 위한 하나의 예시적인 개방-루프 기술에 대한 흐름도를 도시한다. 기술은 블록 (502) 에서 시작할 수도 있다. 블록 (504) 에서, 변위 데이터, 예를 들어, 규정된 변위 거리가 제어기에 의해 참조될 수도 있다. 블록 (506) 에서, 선형 변위 메커니즘은 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드 내의 배플이 규정된 변위 거리만큼 변위되게 하도록 액츄에이팅될 수도 있다. 변위 거리가 아마도 수 개의 좌표 프레임들 중 임의의 프레임에 관해 제공되지만, 배플의 저부 표면과 면판의 상부 표면 사이의 분리 거리를 직접적으로 또는 간접적으로 최종적으로 규정함을 유의해야 한다. 블록 (508) 에서, 추가적인 변위가 필요한지에 관한 결정이 행해진다. 예를 들어, 추후의 반도체 프로세싱 페이즈가 상이한 변위를 요구하면, 기술은 블록 (504) 로 복귀할 수도 있고, 새로운 변위 데이터가 참조될 수도 있다. 추가적인 변위 조정이 필요하지 않으면, 기술은 블록 (510) 에서 종료한다. 이러한 기술은 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 탑재한 반도체 프로세싱 툴에서 프로세싱되는 연속적인 기판들에 대해 반복적으로 수행될 수도 있다.

그러나, 몇몇 다른 구현들에서, 제어기는 폐쇄-루프 방식으로 동작할 수도 있으며, 예를 들어, 제어기는 반도체 프로세스 동안 또는 반도체 프로세스들 사이에서 주기적으로 프로세스 가변성에 관한 피드백을 수신할 수도 있으며, 그에 따라, 반도체 프로세스의 다양한 스테이지들 동안 사용된 선형 변위의 양을 조정할 수도 있다. 예를 들어, 면판에 걸친 가스 분배의 측정치들이 취해질 수도 있으며, 가스 분배가 웨이퍼의 외부를 향해 바이어싱되면, 샤워헤드 내의 방사 흐름 컨덕턴스가 면판의 중심을 향해 증가될 수도 있다. 가스 분배가 웨이퍼의 중심을 향해 바이어싱되면, 샤워헤드 내의 방사 흐름 컨덕턴스가 면판의 중심을 향해 감소될 수도 있다.

사용될 수도 있는 다른 기술은, 예를 들어, 광학 진공 피드-스루 및 레이저 갭 측정 디바이스를 사용하여 동적으로 갭 거리를 측정하고, 그 후, 측정된 갭 거리가 원하는 값에 도달하도록 배플의 변위를 조정하는 것이다. 그러한 원하는 갭 값들은 실험적으로 결정될 수도 있다.

다른 기술은, 비-균일도에 대해 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드 웨이퍼들을 사용하여 프로세싱되는 반도체 기판들을, 예를 들어, 인-라인 (in-line) 방법으로 평가하는 것, 및 그 후, 반도체 기판 상에서 수행된 측정들에 기초하여 샤워헤드의 방사 흐름 컨덕턴스를 조정하는 것을 수반할 수도 있다. 따라서, 그러한 샤워헤드를 사용하여 프로세싱된 반도체 기판이 비-균일도를 나타내면, 방사 흐름 컨덕턴스는 후속 반도체 기판 프로세싱 동작들에 대해 필요한 바와 같이 조정될 수도 있다. 이것은 평가된 기판에서 비-균일도를 해결하지는 않을 것이지만, 후속하여-프로세싱되는 기판들의 균일도를 개선시킬 수도 있다. 그러한 평가 및 가변 방사 흐름 컨덕턴스 조정은 정규 간격들로 수행될 수도 있으며, 반-폐쇄-루프 (semi-closed-loop) 피드백 시스템을 초래한다.

도 6은 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드를 제어하기 위한 하나의 예시적인 폐쇄-루프 기술에 대한 흐름도를 도시한다. 기술은 블록 (602) 에서 시작할 수도 있으며, 특정한 배플 변위 (또는 배플/면판 분리 거리) 로 셋팅된 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드로 반도체 기판을 프로세싱하는 것을 수반할 수도 있다. 블록 (606) 에서, 프로세스 비-균일도 (또는 균일도) 의 평가가 행해질 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 가스 흐름 분배의 인-시츄 측정, 또는 반도체 기판 층들의 인-라인 방법 측정들을 수반할 수도 있다. 블록 (608) 에서, 측정된 비-균일도 또는 균일도가 원하는 파라미터들의 외부에 있는지에 관한 결정이 행해질 수도 있다. 외부에 있다면, 후속 반도체 기판을 위해 (또는 인시츄 측정들을 위해, 현재 프로세싱되는 반도체 기판을 위해) 블록 (614)에서, 배플/면판 분리 거리가 그에 따라 조정될 수도 있다. 조정 이후 (또는 조정이 필요하지 않으면), 기술은 블록 (610) 으로 진행할 수도 있으며, 여기서, 후속 반도체 기판이 프로세싱될 수도 있다. 인시츄 측규정 경우에서, 기술은 블록 (606) 으로 선택적으로 복귀할 수도 있으며, 여기서, 추가적인 측정이 취해질 수도 있고 추가적인 조정들이 행해질 수도 있다. 기술은 블록 (612) 에서 종료할 수도 있다.

상술된 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드들은, 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전자 패널들 등의 제작 또는 제조를 위해 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 통상적으로, 필수적이지는 않지만, 그러한 툴들/프로세스들은 공통 제작 설비에서 함께 사용되거나 실시될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 다음의 단계들: (1) 스핀-온 (spin-on) 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하는 워크피스, 즉, 기판 상의 포토레지스트의 도포; (2) 뜨거운 판 또는 용광로 또는 UV 경화 툴을 사용하는 포토레지스트의 경화; (3) 기판 스텝퍼와 같은 툴을 이용하여 가시 또는 UV 또는 x-레이 광으로 포토레지스트를 노출시키는 것; (4) 레지스트를 선택적으로 제거하기 위해 레지스터를 현상하고, 그에 의해, 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여 그것을 패터닝하는 것; (5) 건조 또는 플라즈마-보조 에칭 툴을 사용함으로써 하부 막 또는 워크피스로 레지스트 패턴을 전사하는 것; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트리퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 것 중 몇몇 또는 전부를 포함하며, 각각의 단계는 다수의 가능한 툴들로 인에이블된다.

몇몇 구현들에서, 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드는 흐름가능한 산화물 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 기존의 흐름가능한 산화물 프로세스들에서, 듀얼-구역 샤워헤드는, 면판의 중심 영역에 관한 환형 구역과 비교하여 면판의 중심 근처에서 상이한 흐름 특징들을 제공하기 위해 종종 사용된다. 듀얼-구역 샤워헤드들은 면판의 상부 표면과 일치하는 샤워헤드의 내부에서 환형 벽을 피처링할 수도 있다. 환형 벽은, (환형 벽 내의) 중심 플래넘 및 (환형 벽 외부의) 환형 플래넘으로 샤워헤드 내부 볼륨을 분할시킨다. 상이한 프로세스 가스 공급들은 중심 플래넘 및 환형 플래넘을 공급할 수도 있으며, 듀얼 구역 샤워헤드의 각각의 구역은 플래넘들 중 다른 하나로부터의 가스 분배 홀들로부터 공급될 수도 있다. 그러나, 듀얼 구역 샤워헤드는, 그러나 환형 벽의 존재로부터 초래할 수도 있는 프로세스 가스 속성들에서의 급속한 변화로 인해, 2개의 구역들 사이에 천이 영역에서 국부화된 불연속성을 도입할 수도 있다. 대조적으로, 하부 플래넘 볼륨이 면판의 상부 표면에 걸쳐 연속적일 수도 있기 때문에, 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드는 그러한 국부화된 불연속들을 회피할 수도 있다.

몇몇 구현들에서, 가변 방사 흐름 컨덕턴스 샤워헤드는 반응기에서 인스톨될 수도 있고, 프로세스 동작들을 제어하기 위한 명령들을 갖는 시스템 제어기에 링크될 수도 있다. 시스템 제어기는 통상적으로, 하나 이상의 메모리 디바이스들, 및 장치가 다양한 반도체 제조 프로세스들을 수행하기 위해 명령들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 것이다. 프로세스 동작들을 제어하기 위한 명령들을 포함하는 머신-판독가능 매체들은 시스템 제어기에 커플링될 수도 있다. 프로세서들은 CPU 또는 컴퓨터를 포함할 수도 있으며, 하나 이상의 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 접속들, 스텝퍼 모터 제어기 보드들 등을 포함할 수도 있거나 그들과 통신적으로 접속될 수도 있다. 시스템 제어기는, 특정한 구현에 존재한다면, 배플의 중심의 선형 변위를 통해 샤워헤드에서 방사 흐름 컨덕턴스를 제어하는 것에 부가하여, 샤워헤드로의 가스 전달, 페데스탈/기판 지지부 이동, 반응기로부터 가스를 배출하기 위한 진공 포트 흡입, 플라즈마 전극들에 대한 전력 및 주파수, 및/또는 가열 및 냉각 엘리먼트들을 제어하도록 구성될 수도 있다.

시스템 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 통상적으로 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, 본 명세서의 도면들에 도시된 것들을 포함하는 툴 또는 모듈에 도시된 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트 또는 전부에 접속될 수도 있으며, 시스템 제어기의 배치 및 접속은 특정한 구현에 기초하여 변할 수도 있다.

특정한 구현들에서, 시스템 제어기는 툴에서 다양한 프로세싱 챔버들 내의 압력을 제어한다. 시스템 제어기는 또한, 밸브들, 액체 전달 제어기들, 및 전달 시스템 내의 MFC들 뿐만 아니라 배기 라인 내의 흐름 제약 밸브들을 조정함으로써 챔버 내의 다양한 프로세스 가스들의 농도를 제어할 수도 있다. 시스템 제어기는 타이밍, 가스들 및 액체들의 플로우 레이트들, 챔버 압력, 챔버/샤워헤드/페데스탈/기판 온도, 및/또는 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 명령들의 세트들을 포함하는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다. 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램들이 몇몇 구현들에서 이용될 수도 있다. 특정한 구현들에서, 시스템 제어기는 도면들에 도시된 다양한 장치들로 및 로부터의 기판의 전달을 제어한다.

프로세스 시퀀스에서 프로세스들을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 임의의 종래의 컴퓨터 판독가능 프로그램 언어: 예를 들어, 어셈블리어, C, C++, 파스칼, 포트란 등으로 기입될 수 있다. 컴파일된 오브젝트 코드 또는 스크립트는 프로그램에서 식별된 태스크들을 수행하도록 프로세서에 의해 실행된다. 시스템 소프트웨어는 많은 상이한 방식들로 설계 또는 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 챔버 컴포넌트 서브루틴들 또는 제어 오브젝트들은 설명된 프로세스들을 수행하는데 필요한 챔버 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 기입될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들의 예들은 프로세스 가스 제어 코드, 압력 제어 코드, 및 플라즈마 제어 코드를 포함한다.

제어기 파라미터들은, 예를 들어, 각각의 동작의 타이밍, 챔버 내의 압력, 기판 온도, 프로세스 가스 플로우 레이트들, RF 전력 뿐만 아니라 상술된 다른 것들과 같은 프로세스 조건들에 관한 것이다. 이들 파라미터들은 레시피의 형태로 사용자에게 제공되며, 사용자 인터페이스를 이용하여 입력될 수도 있다. 프로세스를 모니터링하기 위한 신호는 시스템 제어기의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속들에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 장치의 아날로그 및 디지털 출력 접속들 상에서 출력된다.

본 발명의 수 개의 구현들이 첨부한 도면들을 참조하여 여기에 상세히 설명되었지만, 본 발명이 이들 정밀한 구현들로 제한되지 않으며, 다양한 변화들 및 변형들이 첨부된 청구항들에 규정된 바와 같은 본 발명의 사상의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 여기서 달성될 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims

외측 벽으로서, 상기 외측 벽은 제 1 축을 중심으로 실질적으로 축방향 대칭인, 상기 외측 벽;
제 1 입구;
제 2 입구; 및
상기 외측 벽에 의해 실질적으로 규정된 듀얼 플래넘 볼륨을 포함하고,
상기 듀얼 플래넘 볼륨은 상기 제 1 축에 인접한 위치들로부터 상기 외측 벽으로 실질적으로 연장하는 방사 장벽들에 의해 짝수의 서브-볼륨들로 분할되고,
상기 서브-볼륨들은 제 1 서브-볼륨들의 세트 및 제 2 서브-볼륨들의 세트를 포함하고,
제 1 서브-볼륨 각각은 상기 제 2 서브-볼륨들의 세트의 이웃하는 제 2 서브-볼륨들 사이에 개재되고,
제 2 서브-볼륨 각각은 상기 제 1 서브-볼륨들의 세트의 이웃하는 제 1 서브-볼륨들 사이에 개재되고,
서브-볼륨 각각은 상기 외측 벽의 저부 부분을 통과하는 복수의 플래넘 가스 분배 홀들을 갖고,
상기 제 1 서브-볼륨들은 제 1 플래넘 볼륨을 형성하고,
상기 제 2 서브-볼륨들은 제 2 플래넘 볼륨을 형성하고,
상기 제 1 입구는 제 1 프로세스 가스를 상기 제 1 서브-볼륨들로 공급하도록 구성되고,
상기 제 2 입구는 제 2 프로세스 가스를 상기 제 2 서브-볼륨들로 공급하도록 구성되고,
상기 제 1 플래넘 볼륨은 상기 플래넘 가스 분배 홀들과 상기 제 1 입구 사이의 상기 제 2 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 격리되고, 그리고
상기 제 2 플래넘 볼륨은 상기 플래넘 가스 분배 홀들과 상기 제 2 입구 사이의 상기 제 1 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 격리되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 모두 사이즈 및 전체 형상이 실질적으로 동일한, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들 중 하나 이상은 하나 이상의 부가적인 방사 장벽들에 의해 2 이상의 서브-서브-볼륨들 내로 더 파티셔닝되고 상기 서브-볼륨의 서브-서브-볼륨들 각각은 동일한 프로세스 가스가 공급되도록 구성되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
제 1 내부 볼륨을 갖는 제 1 가스 공급 튜브, 및
제 2 가스 공급 튜브를 더 포함하고,
상기 제 1 가스 공급 튜브는 상기 제 2 가스 공급 튜브와 동심적이어서, 상기 제 1 가스 공급 튜브와 상기 제 2 가스 공급 튜브 사이에 환형, 제 2 내부 볼륨을 생성하고,
상기 제 1 내부 볼륨은 상기 제 1 입구로부터 상기 제 1 서브-볼륨들로 상기 제 1 프로세스 가스를 전달하도록 구성되고, 그리고
상기 제 2 내부 볼륨은 상기 제 2 입구로부터 상기 제 2 서브-볼륨들로 상기 제 2 프로세스 가스를 전달하도록 구성되는, 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 가스 공급 튜브는 상기 제 1 가스 공급 튜브의 직경이 상기 제 1 가스 공급 튜브의 직경보다 큰 스텝-업된 영역을 포함하는, 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 스텝-업된 영역은 상기 제 1 축에 평행한 방향으로 연장하는 채널들을 포함하고,
채널 각각은 상기 제 2 내부 볼륨과 유체로 연통하고, 그리고
채널 각각은 상기 제 2 내부 볼륨과 상기 제 2 서브-볼륨들 중 하나 사이에 유체 연통부로서 기능하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 스텝-업된 영역은 상기 제 1 가스 공급 튜브를 통해 그리고 상기 제 1 내부 볼륨으로부터 방사상으로 연장하는 슬롯들을 포함하고,
슬롯 각각은 상기 제 1 내부 볼륨과 유체 연통하고, 그리고
슬롯 각각은 상기 제 1 내부 볼륨과 상기 제 1 서브-볼륨들 중 하나 사이에 유체 연통부로서 기능하는, 장치.
제 7 항에 있어서,
슬롯 각각은 이웃하는 채널들 사이에 개재되고 채널 각각은 이웃하는 슬롯들 사이에 개재되는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 상기 제 1 축에 대한 방사 위치의 함수로서 상기 제 1 축을 따른 높이에서 감소하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 상기 제 1 축에 대한 방사 위치의 함수로서 상기 제 1 축을 따른 높이에서 증가하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 10 개의 서브-볼륨들이 있는, 장치.
제 1 항에 있어서,
서브-볼륨들의 수는 10 개 이상 24 개 이하의 짝수 개의 서브-볼륨들인, 장치.
제 1 항에 있어서,
면판 (faceplate) 을 더 포함하고, 상기 면판은 상기 면판을 관통하는 복수의 가스 분배 홀들을 포함하고 상기 가스 분배 홀들의 개구부들이 상기 외측 벽의 상기 플래넘 가스 분배 홀들과 대면하도록 위치되는, 장치.
반도체 프로세싱 챔버; 및
듀얼-플래넘 샤워헤드를 포함하고,
상기 듀얼-플래넘 샤워헤드는,
외측 벽으로서, 상기 외측 벽은 제 1 축을 중심으로 실질적으로 축방향 대칭인, 상기 외측 벽;
제 1 입구;
제 2 입구; 및
상기 외측 벽에 의해 실질적으로 규정된 듀얼 플래넘 볼륨을 포함하고,
상기 듀얼 플래넘 볼륨은 상기 제 1 축에 인접한 위치들로부터 상기 외측 벽으로 실질적으로 연장하는 방사 장벽들에 의해 짝수의 서브-볼륨들로 분할되고,
상기 서브-볼륨들은 제 1 서브-볼륨들의 세트 및 제 2 서브-볼륨들의 세트를 포함하고,
제 1 서브-볼륨 각각은 상기 제 2 서브-볼륨들의 세트의 이웃하는 제 2 서브-볼륨들 사이에 개재되고,
제 2 서브-볼륨 각각은 상기 제 1 서브-볼륨들의 세트의 이웃하는 제 1 서브-볼륨들 사이에 개재되고,
서브-볼륨 각각은 상기 외측 벽의 저부 부분을 통과하는 복수의 플래넘 가스 분배 홀들을 갖고,
상기 제 1 서브-볼륨들은 제 1 플래넘 볼륨을 형성하고,
상기 제 2 서브-볼륨들은 제 2 플래넘 볼륨을 형성하고,
상기 제 1 입구는 제 1 프로세스 가스를 상기 제 1 서브-볼륨들로 공급하도록 구성되고,
상기 제 2 입구는 제 2 프로세스 가스를 상기 제 2 서브-볼륨들로 공급하도록 구성되고,
상기 제 1 플래넘 볼륨은 상기 플래넘 가스 분배 홀들과 상기 제 1 입구 사이의 상기 제 2 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 격리되고,
상기 제 2 플래넘 볼륨은 상기 플래넘 가스 분배 홀들과 상기 제 2 입구 사이의 상기 제 1 플래넘 볼륨으로부터 유체적으로 격리되고, 그리고
상기 듀얼-플래넘 샤워헤드는 반도체 웨이퍼가 상기 반도체 프로세싱 챔버 내에 배치될 때 상기 제 1 프로세스 가스 및 상기 제 2 프로세스 가스를 상기 반도체 웨이퍼로 전달하도록 구성되는, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
상기 면판은 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 상기 외측 벽으로부터 갭만큼 오프셋되는, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 모두 사이즈 및 전체 형상이 실질적으로 동일한, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들 중 하나 이상은 하나 이상의 부가적인 방사 장벽들에 의해 2 이상의 서브-서브-볼륨들 내로 더 파티셔닝되고 상기 서브-볼륨의 서브-서브-볼륨들 각각은 동일한 프로세스 가스가 공급되도록 구성되는, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 상기 제 1 축에 대한 방사 위치의 함수로서 상기 제 1 축을 따른 높이에서 감소하는, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
상기 서브-볼륨들은 상기 제 1 축에 대한 방사 위치의 함수로서 상기 제 1 축을 따른 높이에서 증가하는, 반도체 프로세싱 툴.
제 14 항에 있어서,
서브-볼륨들의 수는 10 개 이상 24 개 이하의 짝수 개의 서브-볼륨들인, 반도체 프로세싱 툴.