KR20200078383A - 기판 프로세싱 챔버들 및 기판 프로세싱 챔버들을 배기시키는 방법들 - Google Patents

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Abstract

기판 프로세싱 챔버들이 본원에서 개시된다. 본원에서 개시되는 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 챔버 바디, 기판 지지부, 샤워헤드, 및 샤워헤드를 가열하도록 구성된 하나 이상의 가열기들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 제어기를 포함한다.

Description

기판 프로세싱 챔버들 및 기판 프로세싱 챔버들을 배기시키는 방법들{SUBSTRATE PROCESSING CHAMBERS AND METHODS OF EXHAUSTING THE SAME}
[0001] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 반도체 디바이스 제조의 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로, 프로세싱 챔버들, 이를테면 화학 기상 증착(CVD) 챔버들에 관한 것이다.
[0002] 증착 프로세스들, 이를테면 화학 기상 증착(CVD) 및 플라즈마 강화 CVD(PECVD) 프로세스들은 일반적으로, 하나 이상의 가스성 전구체들 또는 이들의 활성화된 종을 기판 표면과 반응시키거나 또는 기판 표면 상에서 반응시킴으로써, 기판 표면 상에 재료 층들을 증착하기 위해, 반도체 디바이스 제조에서 사용된다. 가스성 전구체들은 가스-상 전구체들과 증기-상 전구체들 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
[0003] 불행하게도, 가스성 전구체들 및 이들의 반응 부산물들은 또한, 바람직하지 않게, 기판 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 배치된 벽들의 표면들 및 다른 컴포넌트들 상에 재료(이를테면, 잔여 재료)를 증착한다. 일반적으로, 모든 각각의 기판이 프로세싱될 때마다, 잔여 재료 증착물들의 두께는 증가된다. 결국, 두꺼운 잔여 재료 증착물들이 프로세싱 챔버 표면들로부터 박편화(flake)되어, 프로세싱 볼륨에 바람직하지 않은 입자 오염을 초래할 수 있으며, 이는 기판 상에 증착되는 재료 층의 품질에 악영향을 미친다. 박편화된 재료는 기판 상에 결함들을 초래할 수 있다. 따라서, CVD 및 PECVD 프로세싱 챔버들은 종종, CVD 및 PECVD 프로세싱 챔버들로부터 잔여 재료를 제거하기 위해 세정된다. 그러나, 세정은 기판 처리량 감소, 챔버 다운타임 증가, 생산 능력 손실, 및 프로세싱 챔버 내의 세정 오염물들을 초래할 수 있다.
[0004] 따라서, 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨 표면들 및 다른 컴포넌트들 상으로의 미반응 전구체들 및 이들의 반응 부산물들의 바람직하지 않은 증착을 감소 또는 제거하기 위한 시스템 및 방법이 본 기술분야에 필요하다. 또한, 프로세스 챔버를 세정하는 개선된 시스템 및 방법이 필요하다.
[0005] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 프로세싱 챔버 내의 프로세싱 볼륨 표면들 및 다른 컴포넌트들 상으로의 잔여물의 증착을 감소 또는 최소화하면서, CVD 챔버에서 기판 지지부 상에 배치된 기판 상에 재료 층을 증착하는 것에 관한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 또한, 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 프로세스 챔버를 세정하는 것에 관한 시스템들 및 방법들을 제공한다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버는, 프로세싱 볼륨(processing volume)을 정의하는, 챔버 베이스, 하나 이상의 측벽들, 및 챔버 덮개를 갖는 챔버 바디(body) ― 챔버 덮개는 샤워헤드를 포함함 ―; 프로세싱 볼륨에 배치된 기판 지지부 ― 기판 지지부는 제1 표면, 제1 표면 반대편의 제2 표면, 및 기판 지지부의 원주(circumference) 주위에서 제1 표면과 제2 표면을 연결하는 제3 표면을 가지며, 프로세싱 볼륨은, 기판 지지부의 제1 표면, 및 프로세싱 볼륨과 대면하는, 샤워헤드의 표면에 의해 정의된 제1 볼륨, 및 기판 지지부의 제2 표면, 및 프로세싱 볼륨과 대면하는, 챔버 베이스의 표면에 의해 정의된 제2 볼륨을 포함함 ―; 제2 볼륨 내로 퍼지 가스를 도입하도록 구성된 하나 이상의 퍼지 가스 개구들; 샤워헤드를 통해 제1 볼륨 내로 전구체 가스를 도입하도록 구성된 개구; 퍼지 가스 및 전구체 가스를 진공배기(evacuate)시키도록 구성된 조합 가스 배기 볼륨(combined gas exhaust volume) ― 전구체 가스는 제1 볼륨으로부터 제1 가스 유입구를 통해 조합 가스 배기 볼륨으로 진공배기되고, 퍼지 가스는 제2 볼륨으로부터 제2 가스 유입구를 통해 조합 가스 배기 볼륨으로 진공배기됨 ―; 및 샤워헤드를 가열하도록 구성되고, 샤워헤드에 배치된 하나 이상의 가열기들을 포함한다.
[0007] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버는, 프로세싱 볼륨을 정의하는, 챔버 베이스, 하나 이상의 측벽들, 및 챔버 덮개를 갖는 챔버 바디 ― 챔버 덮개는 샤워헤드를 포함함 ―; 프로세싱 볼륨에 배치된 기판 지지부 ― 기판 지지부는 제1 표면, 제1 표면 반대편의 제2 표면, 및 기판 지지부의 원주 주위에서 제1 표면과 제2 표면을 연결하는 제3 표면을 가짐 ―; 챔버 바디에서 원주형 채널(circumferential channel)에 배치된 제1 라이너 ― 제1 라이너는 제2 표면의 평면과 챔버 베이스 사이에 위치됨 ―; 제1 라이너의 반경방향 내측에 배치된 제2 라이너 ― 제1 라이너와 제2 라이너는 배기 채널을 정의함 ―; 제1 라이너와 챔버 덮개 사이에서 하나 이상의 측벽들의 반경방향 내측에 배치된 제3 라이너 ― 제2 라이너, 제3 라이너, 및 기판 지지부의 제3 표면은, 기판 지지부가 상승 포지션에 있을 때, 조합 가스 배기 볼륨을 정의함 ―; 및 샤워헤드를 가열하도록 구성되고, 샤워헤드에 배치된 하나 이상의 가열기들을 포함하며, 여기서, 기판 지지부가 상승 포지션에 있을 때, 조합 가스 배기 볼륨으로의 제1 유입구는 기판 지지부와 제3 라이너 사이에 배치되고, 조합 가스 배기 볼륨으로의 제2 유입구는 기판 지지부와 제2 라이너 사이에 배치되고, 그리고 기판 지지부가 상승 포지션에 있을 때, 제1 유입구로부터 조합 가스 배기 볼륨 내로의 개구는 제1 표면의 평면 아래에 있고, 제2 유입구로부터 조합 가스 배기 볼륨 내로의 개구는 제2 표면의 평면 위에 있다.
[0008] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버는, 내부 볼륨을 갖는 챔버 바디 ― 챔버 바디는 내부 챔버 표면을 가짐 ―; 내부 볼륨에 배치된 기판 지지부; 하나 이상의 가열기들을 갖는 샤워헤드 ― 하나 이상의 가열기들은 샤워헤드를 가열하도록 구성됨 ―; 내부 볼륨에 배치된 프로세스 키트 ― 프로세스 키트는, 기판 지지부로부터 외측에 배치된 최상부 에지 부재, 챔버 바디에서 기판 지지부로부터 외측에 배치된 펌핑 라이너 ― 펌핑 라이너는 퍼지 볼륨을 둘러쌈 ―, 및 펌핑 라이너와 내부 챔버 표면 사이에 배치된 외측 유동 경로를 포함함 ―; 퍼지 볼륨과 유체 연통하는, 챔버 바디 내의 퍼지 가스 개구; 챔버 바디 내의 배기 유출구 ― 배기 유출구는 외측 유동 경로와 유체 연통함 ―; 및 기판 지지부 위에 배치된 커버 기판을 포함하며, 여기서, 최상부 에지 부재와 커버 기판 사이에 퍼지 갭이 배치된다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1a는 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0011] 도 1b는 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 2는 도 1a의 일부의 확대도이다.
[0013] 도 3은 도 2의 일부의 확대도이다.
[0014] 도 4는 일 실시예에 따른, 도 1 내지 도 3에 도시된 최상부 라이너의 부분적인 단면도이다.
[0015] 도 5는 일 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하는 방법의 흐름도이다.
[0016] 도 6은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0018] 본원에서 개시되는 실시예들은 기판 프로세싱 챔버들의 표면들 및 컴포넌트들 상에 잔여물이 축적되는 것을 감소 또는 방지하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 본원에서 개시되는 실시예들은 또한, 기판 프로세싱 챔버들의 표면들 및 컴포넌트들로부터 잔여물을 제거하기 위해 기판 프로세싱 챔버들을 세정하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다.
[0019] 일부 실시예들에서, 시스템 및 그 시스템에 관련된 방법은 미반응 가스성 전구체들 및 가스성 전구체 반응 부산물들(본원에서는 일괄적으로 프로세싱 가스라고 지칭됨)이 기판 지지부와 챔버 베이스 사이에 배치된, 프로세싱 볼륨의 부분 내로 유동하는 것을 방지한다. 일부 실시예들에서, 이는, 재료 층 증착 레이트들, 재료 층 두께 균일성, 및 재료 층 막 품질에 악영향을 미치지 않으면서, 화학 기상 증착(CVD) 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스들 동안 달성될 수 있다. 본원의 실시예들은 추가로, 기판 지지부와 챔버 덮개 사이에 배치된, 프로세싱 볼륨의 부분으로부터의 프로세싱 가스의 균일한 제거, 및 그 프로세싱 볼륨의 부분에서의 프로세싱 가스의 감소된 체류 시간을 제공한다. 프로세싱 볼륨의 그러한 부분으로부터의 프로세싱 가스의 균일한 제거는 기판의 표면에 걸쳐 재료 층 막 품질 및 재료 층 두께 균일성에 영향을 미친다. 종종, 프로세싱 볼륨의 그러한 부분에서의 프로세싱 가스의 감소된 체류 시간은 바람직하게, 재료 층의 증착 레이트를 증가시킨다.
[0020] 전형적으로, CVD 및 PECVD 프로세스들 동안, 챔버 벽에 원주형으로(circumferentially) 배치되고, 그리고 기판 지지부 상에 배치된 기판의 표면과 동일 평면에 있는 배기 채널을 통해, 기판 지지부와 가스 샤워헤드 사이에 위치된, 프로세싱 볼륨의 부분(본원에서는 제1 볼륨)으로부터 프로세싱 가스들이 제거된다. 배기 채널은 제1 볼륨의 중앙 구역으로부터 반경방향 외측으로 프로세싱 가스들을 흡인(draw)하며, 여기서, 중앙 구역은 기판의 중앙 위에 있다. 이어서, 챔버 벽을 통해 원주형으로 또는 실질적으로 원주형으로 형성되고, 진공 소스, 이를테면 하나 이상의 전용 진공 펌프들에 유동적으로 커플링된 배기 포트를 통해 배기 채널로부터 프로세싱 가스가 제거된다. 배기 채널은 제1 볼륨 주위에 그리고 기판 지지부의 평면 위에 위치된다.
[0021] 전형적으로, 위에서 설명된 배기 시스템에 의해 포획되지 않은 프로세싱 가스들의 적어도 일부는 바람직하지 않게, 기판 지지부와 챔버 베이스 사이에 배치된, 프로세싱 볼륨의 부분(본원에서는 제2 볼륨) 내로 유동하며, 그 프로세싱 볼륨의 부분에서, 그 프로세싱 가스들의 적어도 일부는 바람직하지 않게, 챔버 벽들, 챔버 베이스, 및 다른 챔버 컴포넌트들 상에 잔여 재료를 증착한다. 특히, 미반응 테트라에톡시실란(TEOS)은 가열된 표면들(이를테면, 기판 지지부, 및 샤워헤드의 페이스플레이트)보다, 가열되지 않은(또는 비교적 낮은 온도로 가열된) 챔버 표면들 상에 잔여 재료를 더 쉽게 증착한다. 프로세싱 가스들이 제2 볼륨에 진입하는 것을 방지하는 하나의 방법은, 제2 볼륨 내에 퍼지 가스를 유동시킴으로써, 제1 볼륨에 비하여 제2 볼륨을 가압하는 것이다. 그러나, 종래의 프로세싱 챔버 구성에서, 퍼지 가스는 위에서 설명된 배기 채널 내로 흡인되지 않는 한 제2 볼륨을 가압하는 데 사용될 수 없고, 결과적으로, 제1 볼륨으로부터의 프로세싱 가스들의 균일한 제거에 악영향을 미친다. 부가적으로, 인-시튜 플라즈마 생성을 갖는 PECVD 챔버에서, 제1 볼륨 또는 그 제1 볼륨에 인접한 배기 채널 내로 도입되는 퍼지 가스는 바람직하지 않은 이차 플라즈마를 형성할 수 있거나, 또는 기판 지지부와 챔버 벽들 사이에 바람직하지 않은 아킹(arcing)을 야기할 수 있다.
[0022] 따라서, 본원에서 개시되는 실시예들에서, 제1 볼륨 아래에 있고 제2 볼륨 위에 있는 위치에서 기판 지지부 주위에 원주형으로 배치된 조합 가스 배기 볼륨은, 제1 볼륨으로부터 기판 지지부의 제1 표면의 에지에 걸쳐 아래로 프로세싱 가스들을 흡인하고, 이와 동시에, 제2 볼륨으로부터 기판 지지부의 제2 표면의 에지에 걸쳐 상방으로 퍼지 가스를 흡인한다. 이어서, 조합된 프로세싱 가스들과 퍼지 가스는 조합 배기 볼륨으로부터 배기 펌핑 채널 내로, 그리고 진공 소스에 유동적으로 커플링된 배기 포트를 통해 배기 펌핑 채널 밖으로 진공배기된다. 제1 볼륨 아래에 그리고 제2 볼륨 위에 조합 가스 배기 볼륨을 위치시키는 것은, 퍼지 가스들이 제1 볼륨에 진입하는 것을 방지하는 것과 동시에, 프로세싱 가스들이 제2 볼륨에 진입하여 그 제2 볼륨의 표면들 상에 증착되는 것을 방지한다. 따라서, 본원의 실시예들의 이점들은, 제2 볼륨 내의 챔버 벽들 및 챔버 컴포넌트들 상으로의 잔여 재료의 감소된 증착, 더 적은 세정 사이클들, 스케줄링된 유지보수 사이의 더 긴 시간, 그리고 그에 따른, 증가된 생산 능력을 포함한다.
[0023] 도 1a는 일 실시예에 따른 예시적인 프로세싱 챔버 시스템의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102)를 포함하며, 챔버 바디(102)는 하나 이상의 측벽들(104), 챔버 베이스(106), 및 챔버 덮개 조립체(108)를 갖고, 하나 이상의 측벽들(104), 챔버 베이스(106), 및 챔버 덮개 조립체(108)는 함께 프로세싱 볼륨(103)을 정의한다. 프로세싱 챔버(100)는 또한, 프로세싱 볼륨(103)에 배치된 기판 지지부(120)를 포함한다. 프로세싱 볼륨(103)은 제1 볼륨(109) 및 제2 볼륨(110)을 포함한다. 제1 볼륨(109)은, 기판 지지부(120)가 상승(기판 프로세싱) 포지션에 있을 때(도시된 바와 같음), 측벽들(104)의 내측 표면, 챔버 덮개 조립체(108)의 내측 표면, 및 기판 지지부(120)의 챔버 덮개 조립체 대면 표면(들), 이를테면 제1 표면(120a)에 의해 정의된다. 제2 볼륨(110)은 하나 이상의 측벽들(104)의 내측 표면, 기판 지지부(120)의 챔버 베이스 대면 표면(들), 이를테면 제2 표면(120b), 및 챔버 베이스(106)의 내측 표면에 의해 정의된다. 전형적으로, 제1 볼륨(109)은 프로세싱 볼륨(103)의 약 10% 미만, 이를테면 프로세싱 볼륨(103)의 약 5% 미만이다.
[0024] 챔버 덮개 조립체(108)는, 챔버 덮개 조립체(108)와 하나 이상의 측벽들(104) 사이에 배치된 Al2O3 아이솔레이터 링(본원에서는 T-라이너(162))에 의해, 하나 이상의 측벽들(104)로부터 전기적으로 절연된다. 챔버 덮개 조립체(108)에 배치되고 챔버 덮개 조립체(108)에 커플링된 샤워헤드(112)는 샤워헤드(112)를 통해 배치된 복수의 개구들(117)을 가지며, 복수의 개구들(117)은 전구체 소스(111)로부터 제1 볼륨(109) 내로 하나 이상의 가스성 전구체들을 균일하게 분배한다. 샤워헤드(112)는 전기 전도성 재료, 예컨대 알루미늄으로 형성되고, 제1 전력 공급부(142), 이를테면 RF 전력 공급부에 커플링되며, 제1 전력 공급부(142)는 가스성 전구체들과의 용량성 커플링을 통해 가스성 전구체들의 플라즈마를 점화 및 유지하도록 전력을 공급한다. 일부 실시예들에서, 양 또는 음의 극성의 DC 전력 또는 펄스형 DC 전력 및 펄스형 RF 전력 중 적어도 하나가 또한, 샤워헤드(112)에 커플링된다.
[0025] 기판 지지부(120)는, 기판(101)을 수용하기 위한, 챔버 덮개 조립체(108)와 대면하는 제1 표면(120a), 제1 표면(120a) 반대편에 있고 챔버 베이스(106)와 대면하는 제2 표면(120b), 및 제1 표면(120a)과 제2 표면(120b)을 연결하는 원주형 제3 표면(120c)(도 2에 도시됨)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제3 표면(120c)은 하나 이상의 측벽들(104)과 대면하고, 제1 및 제2 표면들(120a, 120b)과 직교한다. 제1 표면(120a)은 제1 평면을 가지며, 제2 표면(120b)은 제1 평면과 실질적으로 평행한 제2 평면을 갖는다. 본원에서, '실질적으로 평행한'이라는 용어는 적어도, 제1 평면과 제2 평면이 프로세싱 챔버(100)의 프로세싱 볼륨(103) 내에서 교차하지 않을 것임을 의미한다.
[0026] 전형적으로, 기판(101) 상에 박막을 형성하기 위한 프로세싱 동안, 기판(101)은 정전 척킹(ESC) 힘에 의해 기판 지지부(120)의 제1 표면(120a)에 고정된다. 척킹 힘은 기판 지지부(120) 상에 배치된 기판(101)과 기판 지지부(120)의 유전체 재료에 매립된 척킹 전극(124)에 제공되는 전압 사이의 전위의 함수이다. 전형적으로, 척킹 전극(124)은 제2 전력 공급부(148), 이를테면 DC 전력 공급부에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(120)는 기판 지지부(120)에 매립된 하나 이상의 가열기들(미도시), 이를테면 하나 이상의 저항성 가열 엘리먼트들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(120)는 기판 지지부(120)에 배치된 하나 이상의 냉각 채널들(미도시)을 포함하며, 그 하나 이상의 냉각 채널들은 하나 이상의 냉각제 라인들(미도시)을 통해 냉각제 소스(미도시)에 유동적으로 커플링되어 그 냉각제 소스와 유체 연통한다. 전형적으로, 냉각제 소스는 비교적 높은 전기 저항을 갖는 냉매 소스 또는 물 소스이다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(120)는, 기판 지지부(120) 및 그 기판 지지부(120) 상에 배치된 기판(101)의 온도의 미세 제어를 가능하게 하기 위해, 하나 이상의 가열기들과 하나 이상의 냉각 채널들 둘 모두를 포함한다.
[0027] 기판 지지부(120)는 리프트 액추에이터(115)에 커플링된 지지 샤프트(121)에 커플링되며, 리프트 액추에이터(115)는, 기판(101)의 프로세싱 및 프로세싱 챔버(100)로 그리고 프로세싱 챔버(100)로부터의 기판(101)의 이송을 가능하게 하기 위해, 지지 샤프트(121) 및 그 지지 샤프트(121)에 커플링된 기판 지지부(120)를 상승 및 하강시킨다. 지지 샤프트(121)를 에워싸는 벨로즈(116)는, 챔버 베이스(106)와 리프트 액추에이터(115) 사이에 가요성 밀봉부를 제공하기 위해 그리고 프로세싱 볼륨(103)의 진공 무결성을 유지하기 위해, 챔버 베이스(106) 및 리프트 액추에이터(115)에 커플링된다. 리프트 액추에이터(115)는, 프로세싱 볼륨(103)으로 그리고 프로세싱 볼륨(103)으로부터의 기판(101)의 이송을 가능하게 하기 위한 하강 포지션(미도시)과, 기판(101)의 프로세싱을 위한 상승 포지션(도시된 바와 같음) 사이에서 기판 지지부(120)를 이동시키도록 구성된다.
[0028] 기판(101)은 하나 이상의 측벽들(104) 중 하나 내의 개구(154)를 통해, 프로세싱 볼륨(103) 내에 로딩되고 프로세싱 볼륨(103)으로부터 제거되며, 개구(154)는 기판 프로세싱 동안 도어 또는 밸브(미도시)에 의해 통상적으로 밀봉된다. 전형적으로, 프로세싱 챔버(100)는, 기판 지지부(120)가 하강 포지션(미도시)에 있을 때, 기판 지지부(120)로부터 기판(101)을 리프팅하는 데 사용되는 리프트 핀 시스템(미도시)을 더 포함하며, 이는 로봇 핸들러(미도시)에 의한 기판(101)으로의 접근을 가능하게 한다.
[0029] 기판 프로세싱 또는 챔버 세정 동작들 동안, 퍼지 가스가 제2 볼륨(110)으로 전달된다. 퍼지 가스는, 지지 샤프트(121) 주위에서, 또는 지지 샤프트(121)로부터 반경방향 외측에 있는 하나 이상의 위치들에서, 챔버 베이스(106)를 통해 배치된 하나 이상의 개구들(119)을 통해, 제2 볼륨(110) 내로 유동한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 개구들(119)은 대칭적인 단면 형상, 이를테면 원형 단면 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 개구(119)는 비대칭적인 단면 형상을 갖는다. 퍼지 가스는 하나 이상의 개구들(119)과 유체 연통하는 퍼지 가스 소스(113)에 의해 제공된다.
[0030] 프로세싱 볼륨(103)에 배치된 배기 라이너 조립체(130)는, 제1 볼륨(109)으로부터의 프로세싱 가스들의 균일한 제거를 가능하게 함으로써, 챔버 바디(102)의 내측 벽들, 및 제2 볼륨(110)에 배치된 챔버 컴포넌트들의 표면들 상으로의 바람직하지 않은 잔여 재료 증착을 감소시키도록, 그리고 퍼지 가스가 제2 볼륨(110)으로부터 제1 볼륨(109) 내로 유동하는 것을 방지하도록 구성된다. 배기 라이너 조립체(130)는, 원주형 C-채널 단면 형상 라이너(150)(이하, C-채널 라이너(150)), 원주형 T-단면 형상 라이너(162)(이하, T-라이너(162)), 및 원주형 최상부 라이너(140)를 포함하며, 이들은, 도 2 및 도 3에서 더 설명되는 바와 같이, 기판 프로세싱 동안의 프로세싱 가스들 및 퍼지 가스의 유동 경로들을 정의한다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버(100)는 최상부 라이너(140)와 챔버 베이스(106) 사이에 배치된 원주형 최하부 라이너(165)를 더 포함하며, 원주형 최하부 라이너(165)는 프로세싱 볼륨(103)과 대면하는, 하나 이상의 측벽들(104)의 표면의 적어도 일부를 라이닝(line)한다. 최상부 라이너(140)의 내측 벽(405)(도 4에 도시됨)에서 측정된, 최상부 라이너(140)의 내경(D1)은 최하부 라이너(165)의 내경(D2)보다 더 작다.
[0031] 본원에서, 각각의 라이너들(140, 150, 162, 및 165)은 세라믹 재료, 이를테면 알루미늄 산화물, 또는 할로겐 함유 세정 플라즈마들, 이를테면 NF3계 플라즈마로부터의 부식 및 열에 대해 적절하게 내성이 있는 다른 재료로 제조된다. 전형적으로, 라이너들(140, 150, 162, 및 165)은, 스케줄링된 세정 또는 교체를 위해, 프로세싱 챔버(100)로부터 주기적으로 제거된다.
[0032] 도 1b는 도 1a에 예시된 프로세스 챔버(100A)와 유사하지만 샤워헤드(112)에 배치된 하나 이상의 가열기들(156)을 포함하는 프로세스 챔버(100B)의 실시예를 예시한다. 프로세스 챔버(100B)는 부가적으로 링(131)을 포함한다. 샤워헤드(112)는 페이스플레이트(212), 배킹 플레이트(213), 및 페이스플레이트(212)와 배킹 플레이트(213)를 연결하는 수직 부분(214)을 포함한다. 페이스플레이트(212), 배킹 플레이트(213), 및 수직 부분(214)은 서로 커플링될 수 있거나, 서로 연결될 수 있거나, 또는 통합되어 단일 바디를 형성할 수 있다. 링(131)은 페이스플레이트(212)의 표면(112a) 상에 배치된다. 표면(112a)은 프로세싱 볼륨(103)의 제1 볼륨(109)과 대면한다. 페이스플레이트(212)는 복수의 개구들(117)을 포함하는 내측 부분(212a), 및 복수의 개구들(117)의 외측에 배치된 외측 부분(212b)을 포함한다.
[0033] 가열기들(156)(가열기들(156) 중 일부는 선택적이고 환영으로 도시됨)은 샤워헤드(112)에 매립된다. 가열기들(156)은 하나 이상의 전력 소스들(157)에 커플링되며, 하나 이상의 전력 소스들(157)은 약 500 와트 내지 약 1100 와트의 전력을 하나 이상의 가열기들(156)에 인가하도록 구성된다. 가열기들(156)은 기판 프로세싱 동안 샤워헤드(112)에 열을 제공한다. 샤워헤드(112)는 금속, 이를테면 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 형성될 수 있고, 산화물, 이를테면 알루미늄 산화물(Al2O3)로 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열기들(156)은, 기판 프로세싱 동안, 섭씨 약 270도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 온도까지 샤워헤드(112)를 가열한다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(112)는, 제1 동작 동안, 섭씨 약 270도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 제1 온도까지 가열된 후에, 제2 동작 동안, 제1 온도와 동일하거나, 제1 온도를 초과하거나, 또는 제1 온도 미만인 제2 온도로 유지된다. 제1 동작 및 제2 동작은 동일한 기판 상에 수행될 수 있거나, 또는 상이한 기판들 상에 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가열기들(156)은 샤워헤드(112) 전체에 걸쳐 배치되고, 개별적으로 또는 그룹들로 제어되어, 샤워헤드(112) 전체에 걸쳐 다양한 온도 구역들이 생성된다. 일부 실시예들에서, 가열기들(156)은 샤워헤드(112)의 페이스플레이트(212)와 샤워헤드(112)의 수직 부분(214) 중 하나 또는 둘 모두에 배치된다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(112)는 섭씨 약 270도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 제1 온도까지 가열되는 한편, 기판 지지부(120)는 섭씨 약 250도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 제2 온도까지 가열된다. 기판 지지부(120)는 하나 이상의 전력 소스들(257)에 의해 전력이 공급되는 하나 이상의 가열기들(256)에 의해 가열된다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(112)는 기판 지지부(120)의 제2 온도의 값의 +/-10% 이내의 값을 갖는 제1 온도까지 가열된다.
[0034] 샤워헤드(112)의 온도는 프로세싱 챔버(100)에 기판(101)을 포지셔닝하기 전에 설정될 수 있다. 샤워헤드(112)의 온도는, 프로세싱 챔버(100)에서 하나 이상의 막들을 형성하는 동안, 미리 결정된 온도 범위 내에서 유지 또는 변경될 수 있다. 샤워헤드(112)의 상승된 온도는, 기판(101)이 상부에 포지셔닝된 기판 지지부(120)와 샤워헤드(112) 사이의 온도 차이를 감소시킴으로써, 프로세싱 챔버(100) 내로의 가스 유동을 부분적으로 촉진한다. 감소된 온도 차이는 더 높은-온도 영역들로부터 더 낮은-온도 영역들로의 종의 확산을 감소시키고, 그리고/또는 질량 확산을 감소시킨다. 개선된 가스 유동은 프로세싱 챔버(100) 내의 잔여물의 축적의 발생 및 심각성을 감소시킬 수 있는데, 이는, 가스 유동의 외부에서 정지해 있거나 또는 갇혀 있는 가스와 달리, 유동(이동) 가스는 축적을 야기할 가능성이 더 낮기 때문이다. 샤워헤드(112)의 상승된 온도는 또한, 샤워헤드(112) 상의 축적의 발생 및/또는 심각성을 감소시킨다. 부가적으로 또는 대안적으로, 샤워헤드(112)의 상승된 온도는, 발생된 축적물이 더 부서지기 어렵게 함으로써, 느슨해져서 결함들을 야기할 가능성을 더 낮춘다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(112)의 온도는 하나 이상의 가열기들(156)에 전력을 인가함으로써 제어된다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(112)는 복수의 가열기들(156)을 가지며, 복수의 가열기들(156)은 샤워헤드(112)에 배치되고, 그리고 샤워헤드(112)에 걸쳐 온도 기울기 및/또는 온도 구역들을 생성하도록 구성된다. 복수의 가열기들(156)은, 샤워헤드(112) 상으로의 증착 또는 샤워헤드(112)로부터의 재료의 박편화를 감소시키기 위해, 샤워헤드(112)의 온도를 상승, 하강, 또는 유지하는 데 사용될 수 있다.
[0035] 링(131)은 샤워헤드(112)의 페이스플레이트(212)의 표면(112a)에 인접하게 그리고/또는 표면(112a)과 접촉하게 배치된다. 링(131)은 또한, T-라이너(162)의 내측 벽(162a)에 인접하게 그리고/또는 내측 벽(162a)과 접촉하게 배치된다. 링(131)은 T-라이너(162)와 별개인 컴포넌트일 수 있거나, 또는 링(131)은 T-라이너(162)와 통합되어 단일 바디를 형성할 수 있다. 링(131)은 샤워헤드(112)와 별개인 컴포넌트일 수 있거나, 또는 링(131)은 샤워헤드(112)와 통합되어 단일 바디를 형성할 수 있다. 링(131)은 Al2O3로 제작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 샤워헤드(112)의 페이스플레이트(212)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 페이스플레이트(212)의 외측 부분(212b)에 인접하게 배치된다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 복수의 개구들(117)로부터 반경방향 외측에 배치된다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 링(131)이 복수의 개구들(117)을 둘러싸도록 배치된다.
[0036] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가열기들(156)은, 링(131)의 내측 반경과 링(131)의 외측 반경에 의해 정의된 반경방향 거리에 배치될 수 있다.
[0037] 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가열기들(156)은 복수의 개구들(117)로부터 반경방향 외측에 배치된다. 링(131)은 외측 표면(134), 상부 표면(136), 및 내측 표면(144)에 의해 부분적으로 정의된다. 링(131)의 외측 표면(134)은, T-라이너(162)가 외측 표면(134)과 접촉하도록(직접적으로 접촉하거나 또는 T-라이너(162)와 외측 표면(134) 사이에 접착제를 배치하여 접촉하도록), T-라이너(162) 근처에 포지셔닝된다. 상부 표면(136)은 샤워헤드(112)의 페이스플레이트(212)의 표면(112a)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 복수의 개구들(117)의 외측에 배치된다. 내측 표면(144)은 외측 표면(134)에 대하여 각도(α)를 형성할 수 있다. 각도(α)는 0도 내지 90도, 이를테면, 1도 내지 70도, 15도 내지 45도, 또는 30도 내지 60도일 수 있다. 내측 표면(144)은 0도 내지 90도, 이를테면, 1도 내지 70도, 15도 내지 45도, 또는 30도 내지 60도의 각도(β)를 형성할 수 있다.
[0038] 링(131)은 전구체 가스들 및 캐리어 가스들을 T-라이너(162) 및/또는 기판(101) 쪽으로 가이딩하기 위해, 전구체 가스들 및 캐리어 가스들의 유동 경로들에 영향을 미친다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 링(131)은 각진 링이며, 링(131)의 각진 내측 표면(144)은, 복수의 개구들(117)의 외측에 있는, 프로세싱 볼륨(103)의 영역들에 유동 가스들이 갇히는 것을 방지한다. 이들 영역들은 데드 구역들(254)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데드 구역들(254)은 기판 지지부(120)의 반경방향 외측에 포지셔닝된다. 링(131)의 내측 표면(144)은 도 1b에서 평탄한 것으로 도시된다. 본 개시내용은, 내측 표면(144)이 오목한 표면일 수 있거나, 또는 T-라이너(162) 및/또는 기판(101) 쪽으로 가스 유동을 지향시키는 다른 형상일 수 있는 것을 고려한다. 일부 실시예들에서, 링(131)의 내측 표면(144)은 샤워헤드(112)의 페이스플레이트(212)로부터 T-라이너(162)까지 반경방향 외측으로 경사져 있다. 일부 실시예들에서, 링(131)은 복수의 개구들(117)의 반경방향 외측에 있는, 프로세싱 볼륨(103)의 코너들에 의해 정의된 데드 구역들(254)에 유동 가스들이 도달하는 것을 차단한다. 프로세싱 동안 T-라이너(162) 및/또는 기판(101) 쪽으로 일부 유동 가스들을 지향시킴으로써, 또는 일부 가스들이 그러한 데드 구역들(254)에 갇히는 것을 방지함으로써, 그러한 데드 구역들(254) 근처에서 재료 축적이 감소 또는 제거될 수 있다. 재료 축적을 감소시킴으로써, 축적물이 기판(101) 상에 떨어져서 결함을 야기할 가능성이 더 낮아짐으로 인해, 기판 결함들이 감소될 수 있다.
[0039] 도 1b에서, 외측 표면(134), 상부 표면(136), 및 내측 표면(144)은 평탄한 및/또는 평활한 표면들로서 예시된다. 일부 실시예들에서, 베벨(bevel)들, 냉각 채널들, 메이팅 피처(mating feature)들, 또는 다른 피처들이 링(131)의 표면들에 포함될 수 있다. 링(131)이 중앙 개구를 갖는 원형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 링(131)이 타원형, 정사각형, 또는 직사각형을 포함하는, 중앙 개구들 갖는 다른 형상들의 형태를 취할 수 있는 것이 고려된다.
[0040] 챔버 덮개 조립체(108)는 선택적인 칠러 플레이트(chiller plate)(149)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 칠러 플레이트(149)가 샤워헤드(112)에 커플링된 경우, 칠러 플레이트(149)는, 예컨대 기판(101) 상으로의 하나 이상의 막들의 증착 동안, 샤워헤드(112)에 걸친 온도 또는 온도 기울기에 대한 제어를 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 칠러 플레이트(149)는 칠러 플레이트(149)에 형성된 복수의 채널들(미도시)을 포함한다. 복수의 채널들은 온도 제어 유체 공급부(칠러)(211)에 의해 제공되는 온도 제어 유체가 제1 부재(128)의 온도에 대한 제어를 가능하게 하기 위해 칠러 플레이트(149)를 통해 유동할 수 있게 한다.
[0041] 프로세싱 챔버(100)는 프로세싱 챔버(100)의 하나 이상의 컴포넌트들을 제어하도록 구성된 제어기(192)를 포함한다. 제어기(192)는 중앙 프로세싱 유닛 또는 CPU(193), 지원 회로망(194), 및 연관된 제어 소프트웨어(196)를 포함하는 메모리(195)를 포함한다. 제어기(192)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. CPU(193)는 임의의 적절한 메모리(195), 이를테면, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플로피 디스크 드라이브, 콤팩트 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지를 사용할 수 있다. 다양한 지원 회로들이 프로세스 챔버(100)를 지원하기 위해 CPU(193)에 커플링될 수 있다. 제어기(192)는 개별 챔버 컴포넌트들에 인접하게 위치된 다른 제어기에 커플링될 수 있다. 제어기(192)와 프로세스 챔버(100)의 다양한 다른 컴포넌트들 사이의 양방향 통신들은, 다수의 신호 케이블들을 통해 핸들링되며, 그 다수의 신호 케이블들은 일괄적으로 신호 버스들로 지칭되고, 이들 중 일부가 도 1b에 도시된다.
[0042] 도 1b에 예시된 제어기(192)는, 적어도, 진공 소스(VAC), 전구체 소스(111), 퍼지 가스 소스(113), 리프트 액추에이터(115), 제1 전력 공급부(142), 제2 전력 공급부(148), 하나 이상의 전력 소스들(157), 하나 이상의 전력 소스들(257), 및 온도 제어 유체 공급부(211)를 제어하도록 구성된다.
[0043] 도 2는 도 1의 일부의 확대도이다. 도 3은 프로세스 챔버들(100A 및 100B) 내의 기판 프로세싱 동안의 프로세싱 가스(320) 및 퍼지 가스(310)의 유동 경로들을 예시하는, 도 2의 일부의 확대도이다. 도시된 실시예에서, C-채널 라이너(150)는 기판 지지부(120) 아래에 그리고 기판 지지부(120)로부터 반경방향 외측에 위치된 원주형 채널에 배치된다. 원주형 채널은 T-라이너(162), 하나 이상의 측벽들(104), 및 하나 이상의 측벽들(104)에 고정된 최상부 플레이트(105)에 의해 정의된다. 최상부 플레이트(105)는 T-라이너(162)에 인접하게 위치되고, T-라이너(162)로부터 반경방향 외측에 배치된다. 원주형 채널 및 그 원주형 채널에 배치된 C-채널 라이너(150)는, 기판 지지부(120)가 상승(기판 프로세싱) 포지션에 있을 때, 챔버 베이스(106) 및 기판 지지부(120)의 제2 표면(120b)의 제2 평면 아래에 위치된다. T-라이너(162)의 일부는 챔버 덮개 조립체(108)의 내측 표면을 따라 C-채널 라이너(150)와 챔버 덮개 조립체(108) 사이의 위치에서 하나 이상의 측벽들(104)의 반경방향 내측으로 연장되고, 그리고 기판 지지부(120)가 상승(기판 프로세싱) 포지션에 있을 때, 기판 지지부(120)로부터 반경방향 외측에서 그러나 기판 지지부(120) 근처에서 말단부를 형성한다. 최상부 라이너(140)는 C-채널 라이너(150) 및 T-라이너(162)의 반경방향 내측에 배치된다. 최상부 라이너(140) 및 C-채널 라이너(150)의 표면들은 배기 포트(172)를 통해 진공 소스, 이를테면 하나 이상의 전용 진공 펌프들과 유체 연통하는 배기 채널(152)을 정의하며, 배기 포트(172)는 C-채널 라이너(150)를 통해, 그리고 추가로, 하나 이상의 측벽들(104) 중 하나를 통해 형성된다.
[0044] (상승 포지션에 있는) 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c), 최상부 라이너(140), 및 T-라이너(162)는 조합 가스 배기 볼륨(215)을 정의하며, 조합 가스 배기 볼륨(215)은 제1 유입구(225), 제2 유입구(220), 및 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 제1 유입구(225)와 제2 유입구(220)의 개구들 사이의 높이(H3)를 갖는다. 제1 유입구(225)는 T-라이너(162)의 내측 말단 벽과 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c) 사이에 위치된다. 제2 유입구(220)는 최상부 라이너(140)의 내측 벽(405)과 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c) 사이에 위치된다. 제1 유입구(225)는 T-라이너(162)의 내측 말단 벽과 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c) 사이의 갭에 걸쳐 약 0.5 mm 내지 약 10 mm의 폭(W1)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 폭(W1)은 약 2 mm 내지 약 5 mm이다. 제2 유입구(220)는 최상부 라이너(140)의 내측 벽(405)과 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c) 사이의 갭에 걸쳐 약 0.5 mm 내지 약 5 mm의 폭(W2)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 폭(W2)은 약 1 mm 내지 약 3 mm이다. 일부 실시예들에서, 폭(W2)은 약 2 mm이다. 전형적으로, 제2 유입구(220)의 폭(W2)은 최상부 라이너(140)의 내경(D1)에 의해 결정되고, 그리고 상이한 내경(D1)을 갖는 상이한 최상부 라이너(140)를 사용하여 변경될 수 있다.
[0045] 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 제1 유입구(225)의 개구는 높이(H1)만큼 제1 표면(120a)의 평면 아래에 위치되고, 그에 따라, 제1 볼륨(109)으로부터의 프로세싱 가스(320)는 제1 볼륨(109)에 배치된 기판(101)의 중앙 위의 구역으로부터 반경방향 외측으로 제1 표면(120a)의 원주형 에지 주위로 유동하여 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 유동한다. 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 제2 유입구(220)의 개구는 높이(H2)만큼 제2 표면(120b)의 평면 위에 위치되고, 그에 따라, 퍼지 가스(310)는 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 흡인되고, 그리고 프로세싱 가스(320)가 제2 볼륨(110) 내로 유동하는 것을 차단한다.
[0046] 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 제1 유입구(225)와 제2 유입구(220)의 개구들 사이의 조합 가스 배기 볼륨(215)의 높이(H3)는, 적어도, 제1 유입구의 폭(W1)과 제2 유입구(220)의 폭(W2)의 합이고, 그에 따라, 각각의 제1 및 제2 유입구들(225 및 220)로부터 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 프로세싱 가스(320)의 유동 및 퍼지 가스(310)의 유동이 덜 제한된다.
[0047] 조합 가스 배기 볼륨(215)으로부터 배기 채널(152) 내로의 유출구(230)는 C-채널 라이너(150)의 암의 내측 말단부에서의 원주형 벽과 최상부 라이너(140)의 측벽 대면 표면에 의해 정의된다. 유출구(230)는 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 예컨대 약 2 mm 내지 약 7 mm의 폭(W3)을 갖는다.
[0048] 기판 프로세싱 동안, 제1 볼륨(109) 내의 프로세싱 가스(320)는 제1 볼륨(109)에 배치된 기판의 중앙 위의 구역으로부터 반경방향 외측으로 기판 지지부(120)의 제1 표면(120a)의 원주형 에지에 걸쳐 아래로 흡인되어 제1 유입구(225)를 통해 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 흡인된다. 동시에, 제2 볼륨(110) 내의 퍼지 가스(310)가 제2 유입구(220)를 통해 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 흡인된다. 이어서, 프로세싱 가스(320)와 퍼지 가스(310) 둘 모두는 조합 가스 배기 볼륨(215)으로부터 유출구(230)를 통해 배기 채널(152) 내로 흡인되며, 배기 채널(152)에서, 프로세싱 가스(320) 및 퍼지 가스(310)는 배기 포트(172)를 통해 프로세싱 챔버(100)로부터 진공배기된다. 조합 가스 배기 볼륨(215)과 대면하는, 최상부 라이너(140)의 각진 외측 벽(401)은 제1 유입구(225)를 통해 유동하는 프로세싱 가스(320)를 제2 유입구(220)로부터 멀어지게 지향시켜서, 프로세싱 가스(320)가 바람직하지 않게 제2 볼륨(110)에 진입하는 것을 방지한다.
[0049] 배기 채널(152)은, 제1 볼륨(109)의 가스 유출구(조합 가스 배기 볼륨(215)으로의 제1 유입구(225)로서 도시됨)가 기판 지지부(120)의 제1 표면(120a) 아래로 연장되고, 제2 볼륨(110)의 가스 유출구(조합 가스 배기 볼륨(215)으로의 제2 유입구(220)로서 도시됨)가 기판 지지부(120)의 제2 표면(120b) 위로 연장되도록, 포지셔닝된다. 그러한 구성으로 배기 채널(152)을 포지셔닝하는 것은, 프로세싱 볼륨(103)과 유체 연통하는 배기 채널(152) 내의 진공의 풀링(pull)에 의해, 기판 지지부(120) 위로부터의 프로세싱 가스(320) 및 기판 지지부(120) 아래로부터의 퍼지 가스(310)가, 각각의 제1 및 제2 볼륨들(109 및 110) 사이를 가로지르지 않으면서, 조합 가스 배기 볼륨(215)에 동시에 진입하게 되는 것을 가능하게 할 수 있다. 추가로, 제한적인 제1 유입구(225)를 통해 기판 지지부(120)의 제1 표면(120a)의 원주형 에지에 걸쳐 아래로 프로세싱 가스(320)를 흡인함으로써, 제1 볼륨(109) 내의 프로세싱 가스(320)의 체류 시간이 종래의 프로세싱 챔버들과 비교할 때 감소된다. 개구(240)의 폭은 최상부 라이너(140)의 내측 벽(405)으로부터 각진 외측 벽(401)의 외측 말단부에 형성된 노즈(nose)(403)의 연장부에 의해 정의된다.
[0050] 도 4는 일 실시예에 따른, 도 1a, 도 1b, 도 2, 및 도 3에 도시된 최상부 라이너(140)의 단면 형상을 예시한다. 최상부 라이너(140)는, 적어도, 내측 벽(405), 최상부 라이너(140)의 둥근 노즈(403)에 의해 내측 벽(405)에 연결된 각진 외측 벽(401), 및 내측 벽(405)에 최상부 라이너(140)의 제2 단부(409)를 연결하는 원뿔형 벽(407)을 포함한다. 프로세싱 챔버(100)에 배치될 때, 내측 벽(405)은 기판 지지부(120)의 외주 주위에서 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c)에 실질적으로 평행하다. 각진 외측 벽(401)과 내측 벽(405)은 약 80° 미만, 이를테면 약 70° 미만, 이를테면 약 60° 미만, 이를테면 약 30° 내지 약 80°, 또는 이를테면 약 45° 내지 약 60°의 각도(B)를 형성한다. 내측 벽(405)에 연결된 원뿔형 벽(407)은 원뿔형 벽(407)으로부터 제2 단부(409) 쪽으로 반경방향 외측으로 연장된다. 전형적으로, 프로세싱 챔버(100)에 최상부 라이너(140)가 배치될 때, 최상부 라이너(140)의 제2 단부(409)는 최하부 라이너(165)의 표면 상에 놓인다. 내측 벽(405)과 원뿔형 벽(407)은 약 120° 내지 약 160°의 각도(A)를 형성한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 제2 단부(409) 근처의 원뿔형 벽(407)의 내경은 최하부 라이너(165)의 내경(D2)과 대략 동일하다. 기판 프로세싱 동안, 원뿔형 벽(407)은 챔버 베이스 내의 하나 이상의 개구들(119)을 통해 도입되는 퍼지 가스를 조합 가스 배기 볼륨(215)으로의 제2 유입구(220) 쪽으로 지향시킨다. 개구(240)의 폭은 최상부 라이너(140)의 내측 벽(405)으로부터 각진 외측 벽(401)의 외측 말단부에 형성된 노즈(403)의 연장부에 의해 정의된다.
[0051] 도 5는 일 실시예에 따른, 기판을 프로세싱하는 방법의 흐름도이다. 동작(501)에서, 방법(500)은 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 배치된 기판 지지부의 제1 표면 상에 기판을 포지셔닝하는 단계를 포함한다. 프로세싱 볼륨은 제1 볼륨 및 제2 볼륨을 포함한다. 제1 볼륨은 챔버의 측벽들의 내측 표면, 제1 표면의 평면, 및 제1 표면 및 프로세싱 볼륨의 제1 볼륨과 대면하는, 샤워헤드의 표면에 의해 정의된다. 제2 볼륨은 챔버의 측벽들의 내측 표면, 제1 표면 반대편에 있고 제1 표면에 실질적으로 평행하게 배향된, 기판 지지부의 제2 표면의 평면, 및 제2 표면 및 프로세싱 볼륨의 제2 볼륨과 대면하는, 챔버 베이스의 표면에 의해 정의된다.
[0052] 동작(502)에서, 방법(500)은 제2 볼륨 내로 퍼지 가스를 유동시키는 단계를 포함한다. 퍼지 가스는 불활성 가스(이를테면, N2, Ar, Ne, Kr, 또는 이들의 조합)와 산소 함유 가스(이를테면, O2, N2O, CO2, 또는 이들의 조합) 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 퍼지 가스는 퍼지 가스의 브레이크다운 전압(breakdown voltage)(가스 압력, 전극들, 이를테면 RF 바이어싱된 기판 지지부와 접지된 챔버 측벽들 사이의 전압 강하, 및 갭 폭의 함수로써, 2개의 전극들 사이에 퍼지 가스로 형성된 플라즈마를 점화시키는 데 필요한 최소 전압)에 부분적으로 기초하여 선택된다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스는 O2를 포함하며, O2는, 기판 지지부 아래에 제공되는 RF 바이어스 전압과의 용량성 커플링을 통해, 유출구(230) 및 배기 채널(152)을 형성하는 갭들에 플라즈마를 형성하는 것에 저항적일 수 있다. 일부 실시예들에서, O2를 포함하는 퍼지 가스는 바람직하게, 본원에서 설명되는 챔버 구성들 및 프로세싱 조건들 하에서, 기판 지지부에 인접한 라이너들을 통한 기판 지지부로부터의 아킹을 야기하는 것에 저항적일 수 있다.
[0053] 동작들(503, 504, 및 505)에서, 방법(500)은 각각, 제1 볼륨 내로 하나 이상의 가스성 전구체들을 유동시키는 단계; 하나 이상의 가스성 전구체들의 플라즈마를 형성하는 단계; 플라즈마에 기판을 노출시키는 단계; 및 기판 상에 재료 층을 증착하는 단계를 포함한다. 방법(500)의 동작(505)은, 제1 표면의 평면과 제2 표면의 평면 사이에 적어도 부분적으로 배치된 가스 배기 볼륨을 통해, 프로세싱 볼륨으로부터, 미반응 가스성 전구체 또는 가스성 전구체 반응 부산물들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 프로세싱 가스, 및 퍼지 가스를 (재료 층을 증착하면서) 동시에 진공배기시키는 단계를 더 포함한다.
[0054] 일부 실시예들에서, 플라즈마는 하나 이상의 가스성 전구체들과의 용량성 커플링에 의해 형성되며, 여기서, 챔버 덮개에 배치된 샤워헤드 또는 그 샤워헤드의 페이스플레이트에 제공되는 전력은 약 100 W 내지 약 3000 W이다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 유도성 플라즈마 생성기를 포함하며, 플라즈마는 하나 이상의 가스성 전구체들과의 유도성 커플링을 통해 형성된다. 일부 실시예들에서, 동작들(501 내지 506) 중 하나 이상에서, 프로세싱 볼륨에 인접한 샤워헤드는 상승된 온도까지 가열될 수 있다.
[0055] 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가스성 전구체들은, 실리콘-함유 전구체, 이를테면, 실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, 디에틸실란, 테트라메틸오르토실리케이트(TMOS), 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 옥타메틸테트라실록산(OMTS), 옥타메틸시클로테트라실록산(OMCTS), 테트라메틸시클로테트라실록산(TOMCATS), 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가스성 전구체들은, 실리콘-함유 전구체와, 산소-함유 전구체(이를테면, 산소(O2), 오존(O3), NO, NO2, 또는 이들의 혼합물) 및/또는 수산기-함유 전구체(이를테면, H2O, 과산화 수소, 또는 이들의 혼합물들)의 혼합물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 가스성 전구체들은, 프로세싱 볼륨 내로 유동하기 전에, 캐리어 가스(이를테면, He, N2 , Ar, 또는 이들의 조합)와 조합된다.
[0056] 일부 실시예들에서, 증착된 재료 층은 실리콘 산화물을 포함하고, 가스성 전구체는 TEOS를 포함하며, 챔버 베이스 내의 하나 이상의 개구들을 통해 제2 볼륨 내로 도입되는 퍼지 가스는 O2를 포함한다. 전형적으로, TEOS 전구체 유량은 약 5 gm/min(grams per minute) 내지 약 30 gm/min, 이를테면 약 5 gm/min 내지 약 25 gm/min이다. 프로세싱 볼륨은 전형적으로, 약 10 mTorr 내지 약 20 Torr, 이를테면 약 1 Torr 내지 약 10 Torr의 압력으로 유지된다. 기판은 약 350 ℃ 내지 약 550 ℃, 이를테면 약 400 ℃ 내지 약 500 ℃, 예컨대 약 425 ℃의 온도로 유지된다. 샤워헤드의 페이스플레이트의 온도는 약 100 ℃ 내지 약 300 ℃로 유지된다. Ar 캐리어 가스 유량은 약 1 slm 내지 약 20 slm, 이를테면 약 5 slm 내지 약 15 slm이다. O2 퍼지 가스 유량은 약 1 slm 내지 약 20 slm, 이를테면 약 1 slm 내지 약 10 slm, 이를테면 약 5 slm이다. 기판 지지부의 제1 표면과 샤워헤드 사이의 간격은 약 150 mil 내지 약 300 mil, 이를테면 약 200 mil 내지 약 250 mil이다. 위의 값들은 300 mm 기판을 프로세싱하도록 사이즈가 설정된 프로세싱 챔버에 대한 것이며, 다른 기판들을 위해 사이즈가 설정된 프로세싱 챔버들에 대해 적절한 스케일링이 사용될 수 있다.
[0057] 본원의 실시예들은, 기판 지지부 위의 프로세싱 구역에 배치된 기판 상에 박막 층을 증착함과 동시에 프로세싱 구역으로부터 프로세싱 가스들을 진공배기시키면서, 기판 지지부 아래의 프로세싱 구역 내로의 퍼지 가스의 유동을 가능하게 한다. 기판 지지부로부터 반경방향 외측에 조합 가스 배기 볼륨을 포지셔닝하고, 기판 지지부의 상부 표면과 하부 표면의 평면들 사이에 조합 가스 볼륨으로의 유입구들을 위치시키고, 유입구들을 기판 지지부의 각각의 상부 표면 및 하부 표면 아래 및 위로 연장시킴으로써, 프로세싱 가스들 및 퍼지 가스가, 프로세싱 볼륨의 각각의 상부 구역과 하부 구역 사이를 가로지르지 않으면서, 프로세싱 볼륨의 각각의 상부 구역 및 하부 구역으로부터 동시에 진공배기될 수 있다.
[0058] 예컨대, 기판 지지부(120) 아래로부터 제1 볼륨(109) 내로 유동하는 가스의 횡단(transit), 및 지지부 위로부터 제2 볼륨(110) 내로 유동하는 가스의 횡단을 감소 또는 제거하는 효과는 여러 양상들에 의해 영향을 받는다. 첫번째로, 효과는, 조합 가스 배기 볼륨(215)의 위치 아래에 있는 기판 지지부(120)의 원주 둘레에서의 기판 지지부(120)의 제2 표면(120b)으로부터 제3 표면(120c) 및 지지부의 외측 벽을 따라 이어서 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 연장되도록 제2 유입구(220)를 구성하는 것에 의해, 영향을 받는다. 두번째로, 효과는, 조합 가스 배기 볼륨(215)의 위치 위에 있는 기판 지지부(120)의 원주 둘레에서의 기판 지지부(120)의 제1 표면(120a)의 위치로부터 기판 지지부(120)의 제3 표면(120c)을 따라 이어서 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로 연장되도록 제1 유입구(225)를 구성하는 것에 의해, 영향을 받는다. 이 효과는, 조합 가스 배기 볼륨(215)으로의 제2 유입구(220)의 개구 아래에 하부 표면(제2 표면(120b))의 외측 둘레가 유지되는 것과, 조합 가스 배기 볼륨(215) 내로의 제1 유입구의 개구 위에 상부 표면(제1 표면(120a))의 외측 둘레가 유지되는 것 중 적어도 하나(또는 바람직하게는 둘 모두)가 이루어지는 한, 상부 및 하부 표면들(제1 및 제2 표면들(120a, 120b))이 평탄하지 않은 경우에도 유지된다.
[0059] 도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 비-이격 포지션에 있는 커버 기판(650)을 갖는 프로세싱 챔버(100)의 측단면도를 예시한다. 예컨대, 커버 기판(650)은 세정 프로세스에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커버 기판(650)은 할로겐 내성 재료를 포함한다. 프로세싱 챔버(600)는 챔버 바디(102)를 포함하며, 챔버 바디(102)는 챔버 측벽(604), 챔버 베이스(106), 및 챔버 측벽(604) 상에 배치된 챔버 덮개 조립체(608)를 갖는다. 챔버 측벽(604), 챔버 베이스(106), 및 챔버 덮개 조립체(608)는 프로세싱 챔버(600)의 내부 볼륨(610)을 정의한다. 챔버 측벽(604)은 환상 형상을 가질 수 있거나, 또는 다수의 벽들을 포함하여 직사각형 또는 정사각형 형상을 형성할 수 있다. 프로세싱 챔버(600)는 복수의 개구들(717)을 갖는 샤워헤드(612), 및 기판 지지부(120)를 포함한다. 샤워헤드(612)는 도 1b에 예시된 샤워헤드(112)와 유사하다. 본 개시내용은 샤워헤드(112)의 피처들 중 하나 이상이 샤워헤드(612)에 통합될 수 있는 것을 고려한다. 샤워헤드(612)는 도 1b에 예시된 가열기들(156)과 유사한 하나 이상의 가열기들(156)을 포함한다. 프로세스 챔버(600)는 또한, 샤워헤드(612) 및 챔버 측벽(604)에 인접하게 배치된 링(131)을 포함한다. 도 6에 예시된 링(131)은 도 1b에 예시된 링(131)과 유사하다. 링(131)은 샤워헤드(612)와 접촉하도록 반경방향 내측으로 연장될 수 있거나, 또는 샤워헤드(612)의 하부 표면과 오버랩(overlap)될 수 있다. 일부 예들에서, 샤워헤드(612)의 반경방향 외측 에지와 링(131)의 반경방향 내측 표면 사이에 공간이 최소한으로 있거나 또는 전혀 없다. 다른 예들에서, 링(131)은 샤워헤드(612)의 측면으로부터 이격된다. 기판 지지부(120)는 도 1b에 예시된 하나 이상의 가열기들(256)과 유사한 하나 이상의 가열기들(256)을 포함한다.
[0060] (도 6에 도시된 상승 포지션에 기판 지지부(120)가 있을 때의) 커버 기판(650)과 샤워헤드(612) 사이의 구역은 프로세스 볼륨(609)을 정의한다. 샤워헤드(612)는 세정 유체 공급부(611)로부터 샤워헤드(112)를 통해 프로세스 볼륨(609)으로 세정 유체를 공급한다. 세정 유체 공급부(611)는 원격 플라즈마 소스일 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는 플라즈마 소스를 포함할 수 있다(예컨대, RF-핫 유체 분배 플레이트를 갖는 용량성 커플링 플라즈마 챔버). 일부 실시예들에서, 세정 유체는 불소-함유 반응성 가스들을 포함할 수 있다.
[0061] 기판 지지부(120)는 내부 볼륨(610)에 배치된다. 기판 지지부(120)는 세라믹 재료, 이를테면 알루미늄 질화물로 형성될 수 있다. 기판 지지부(120)는 정전 척, 세라믹 바디, 가열기, 진공 척, 서셉터, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 기판 지지부(120)는 기판의 제조 프로세스 동안 기판(도 6에 도시되지 않음)을 수용 및 지지하는 최상부 지지 표면(622)을 갖는다. 프로세싱, 이를테면 증착 프로세스 동안, 기판은 최상부 지지 표면(622) 상에 있는, 도 6에 도시된 커버 기판(650)을 대체할 것이다. 기판 지지부(120)는 최하부 지지 표면(624), 및 최하부 지지 표면(624)과 최상부 지지 표면(622) 사이에 배치된 측부 지지 표면(626)을 더 포함한다.
[0062] 도 6에서, 커버 기판(650)은 기판 지지부(120)에 대하여 비-이격 포지션에 있는 것으로 도시된다. 비-이격 포지션에 있을 때, 커버 기판(650)은 기판 지지부(120)의 최상부 지지 표면(622)과 물리적으로 접촉한다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(120)는, 커버 기판(650)이 최상부 지지 표면(122)과 물리적으로 접촉하고 있는 상태로, 상승 포지션(617)으로 상승될 수 있다.
[0063] 리프트 액추에이터(115)는 기판 지지부(120)를 상승 포지션(도 6에 도시된 바와 같음)과 하강 포지션(미도시) 사이에서 이동시키도록 구성된다. 리프트 핀들(630)은 기판 지지부(120)에 대하여 이동하도록 구성된다. 리프트 핀들(630)은 커버 기판(650)을 상승 또는 하강시킬 수 있다. 기판 지지부(120) 또는 리프트 핀들(630)의 이동은 커버 기판(650)을 이격 포지션(미도시)에 배치할 수 있다. 이격 포지션에서, 커버 기판(650)은 기판 지지부(120)의 최상부 지지 표면(122)으로부터 수직으로 분리된다.
[0064] 기판 지지부(120)는 기판(미도시)을 위한 제조 프로세스 동안 상승 포지션에 배치될 수 있다. 하강 포지션(미도시)에서, 로봇 또는 다른 이송 메커니즘(미도시)이 프로세스 챔버(100)에 커버 기판(650)을 배치하기 위해 사용될 수 있다. 리프트 핀들(630)은 기판 지지부(120)를 통해 연장된다. 내부 볼륨(610) 내로 또는 밖으로 커버 기판(650)을 이송하기 위한 개구를 제공하기 위해, 슬릿 밸브(미도시)가 챔버 바디(102)의 챔버 측벽(604)을 통해 연장될 수 있다.
[0065] 프로세스 챔버(100)의 세정 프로세스 동안, 퍼지 가스가 프로세스 챔버(100)에 공급될 수 있다. 퍼지 가스는 퍼지 가스 소스(113)로부터 퍼지 가스 라인(614)을 통해 공급될 수 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스 라인(614)은, 리프트 액추에이터(115)에 의한 기판 지지부(120)의 이동 동안 벨로즈(116) 내에 양압을 유지하기 위해, 벨로즈(116)를 통해 프로세스 챔버(100)에 커플링될 수 있다. 퍼지 가스는 챔버 베이스(106)와 지지 샤프트(121) 사이에 형성된 퍼지 가스 개구(639)를 통해 공급된다. 퍼지 가스는 프로세스 챔버(100) 내의 퍼지 볼륨(680)에 공급된다.
[0066] 프로세스 챔버(100)는 프로세스 키트(640)를 더 포함하며, 프로세스 키트(640)는 프로세싱 유체들로부터 챔버 바디(102)를 보호하고, 프로세싱 유체들을 위한 유동 경로들을 제공한다. 프로세스 키트(640)는 펌핑 라이너(641) 및 최상부 에지 부재(646)를 포함한다. 펌핑 라이너(641)는 퍼지 볼륨(680)을 둘러싼다. 펌핑 라이너(641)는 측부 펌핑 라이너(642) 및 최하부 펌핑 플레이트(644)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 키트(640)는 외측 펌핑 라이너(652)를 포함한다. 외측 펌핑 라이너(652)는 챔버 측벽(604)의 내부 챔버 표면(654)에 인접하게 배치된다. 측부 펌핑 라이너(642)는, 외측 유동 경로(656)를 정의하기 위해, 챔버 측벽(604)으로부터 반경방향 내측으로 이격된다. 선택적으로, 환상 배기 펌핑 라이너(환영으로 개략적으로 도시됨)가 챔버 측벽(604)에 형성될 수 있고, 그리고 도 1b에 대하여 위에서 설명된 C-채널 라이너(150) 및/또는 배기 포트(172)와 유사하게 기능할 수 있다.
[0067] 측부 펌핑 라이너(642)는 최상부 단부(658)로부터 최하부 단부(660)까지 연장된다. 측부 펌핑 라이너(642)는, 기판 지지 외측 개구(662)를 형성하기 위해, 기판 지지부(120)의 측부 지지 표면(626)으로부터 측방향으로 이격된다. 펌핑 라이너(641)의 측부 펌핑 라이너(642)는 기판 지지부(120)로부터 외측에 배치된다. 측부 펌핑 라이너(642)의 최상부 단부(658)는 최상부 지지 표면(622) 위에 배치된다. 최하부 단부(660)는 챔버 베이스(106)로부터 이격되고, 최하부 펌핑 플레이트(644)에 커플링된다. 외측 유동 경로(656)의 최하부 섹션(690)은 최하부 펌핑 플레이트(644) 및 챔버 베이스(106)에 의해 정의된다. 최하부 펌핑 플레이트(644)는 측부 펌핑 라이너(642)의 최하부 단부(660)로부터 퍼지 가스 개구(639)에 인접한 포지션까지 연장된다. 배기 유출구(664)가 챔버 베이스(106)를 통해 연장되고, 외측 유동 경로(656)와 유체 연통한다. 배기 유출구(664)는 진공 펌프(665)에 커플링된다.
[0068] 프로세스 키트(640)의 최상부 에지 부재(646)는 측부 펌핑 라이너(642)에 커플링된다. 최상부 에지 부재(646)는 최상부 표면(647), 최하부 표면(648), 및 측부 표면(649)을 포함한다. 최상부 에지 부재(646)는 기판 지지부(120)의 최상부 지지 표면(622) 위로 연장되고, 최상부 지지 표면(622)으로부터 수직으로 이격된다. 측부 표면(649)을 포함하는 최상부 에지 부재(646)의 적어도 일부는 기판 지지부(120)의 최상부 지지 표면(622) 위로 연장된다. 최상부 에지 부재(646)의 적어도 일부는 기판 지지부(120)로부터 외측에 배치된다. 최상부 에지 부재(646)와 커버 기판(650) 사이에 퍼지 갭(766)이 배치된다. 최상부 에지 부재(646)는 최상부 지지 표면(622) 위로 연장되는 측부 표면(649)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 측부 표면(649)은, 커버 기판(650) 위로 연장되지 않도록, 최상부 지지 표면(622) 상의 커버 기판(650)으로부터 측방향으로 이격된다. 일부 실시예들에서, 측부 표면(649)은, 약 1 mm 내지 약 3 mm의 범위 내의 측방향 거리(X)만큼, 커버 기판 외측 표면(676)으로부터 측방향으로 이격된다. 일부 실시예들에서, 최하부 표면(648)은, 약 1 mm 내지 약 8 mm의 범위 내의 수직 거리(Y)만큼, 최상부 지지 표면(622)으로부터 수직으로 이격된다.
[0069] 일부 실시예들에서, 커버 기판(650)은 이격 포지션에 있으며, 이격 포지션에서, 커버 기판 외측 표면(676)은 퍼지 갭(766)을 정의하기 위해 측부 표면(649)과 대향한다. 일부 실시예들에서, 커버 기판(650)은, 퍼지 볼륨(680)이, 기판 지지부(120)와 커버 기판(650) 사이에 배치된 최상부 퍼지 볼륨(현재 도시되어 있음), 및 기판 지지부(120) 아래에 배치된 최하부 퍼지 볼륨(미도시)을 포함하도록, 이격 포지션에 있다. 일부 실시예들에서, 커버 기판(650)은, 최상부 에지 부재(646)가 커버 기판(650) 주위에 링을 형성하고, 커버 기판(650)과 평면을 이루어, 프로세스 볼륨(609)으로부터 최상부 퍼지 볼륨을 분리하는 최상부 퍼지 배리어를 형성하도록, 이격 포지션에 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지 갭(766)은 최상부 퍼지 배리어를 통해 연장된다.
[0070] 최상부 퍼지 배리어는 챔버 바디(102)의 내부 볼륨(610)에서 기판 지지부(120) 위에 형성된다. 최상부 퍼지 배리어는 커버 기판(650) 및 최상부 에지 부재(646)에 의해 형성된다. 최상부 퍼지 배리어는 최상부 퍼지 배리어 위에 배치된 프로세스 볼륨(609)과 최상부 퍼지 배리어 아래에 배치된 퍼지 볼륨(680)을 분리한다. 펌핑 라이너(641)는 챔버 바디(102)와 펌핑 라이너(641) 사이에 배치된 외측 유동 경로(656)로부터 퍼지 볼륨(680)을 분리한다. 퍼지 갭(766)은 최상부 퍼지 배리어를 통해 연장된다. 펌핑 라이너(641)는, 프로세스 볼륨(609)과 외측 유동 경로(656) 사이의 유체 연통을 제공하기 위해, 프로세스 볼륨(609)으로부터 외측 유동 경로(656) 내로 연장되는 최상부 개구(657)를 더 포함한다.
[0071] 도 6에 예시된 프로세스 챔버(600)는 또한, 도 1b에 예시된 제어기(192)와 유사한 제어기(692)를 포함한다. 본 개시내용은 제어기(192)의 피처들 중 하나 이상이 제어기(692)에 통합될 수 있는 것을 고려한다. 도 6에 예시된 제어기(692)는, 적어도, 퍼지 가스 소스(113), 리프트 액추에이터(115), 하나 이상의 전력 소스들(157), 하나 이상의 전력 소스들(257), 세정 유체 공급부(611), 및 진공 펌프(665)를 제어하도록 구성된다.
[0072] 프로세스 키트(640)는 프로세스 챔버(100)에 걸친 유동 프로파일을 제어하도록 구성되고, 그에 따라, 프로세스 키트(640)는 세정 유체 및 그 세정 유체로부터 기인하는 잠재적인 오염물들로부터 기판 지지부(120)를 보호할 수 있다. 세정 프로세스 동안 세정 유체가 기판 지지부(120)와 접촉하는 것을 차단할 수 있는 퍼지 가스 커튼을 생성하기 위해, 퍼지 가스가 프로세스 키트(640)와 함께 사용될 수 있다. 퍼지 가스 커튼은 세정 유체가 기판 지지부(120)에 도달하여 기판 지지부 재료와 반응함으로써 프로세스 챔버(600)에 오염물들을 형성하는 것을 방지한다. 일부 실시예들에서, 초기 퍼징 프로세스 동안, 세정 유체가 프로세스 볼륨(609) 내로 펌핑되기 전에, 퍼지 가스가 퍼지 볼륨(680) 내로 펌핑된다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스가 기판 지지부(120) 주위에 유체 커튼을 형성하도록, 세정 유체가 펌핑되기 전에, 퍼지 가스가 펌핑된다.
[0073] 퍼지 가스는 퍼지 가스 개구(639)를 통해 퍼지 볼륨(680) 내로 유동하여 퍼지 갭(766)을 통해 프로세스 볼륨(609) 내로 유동할 수 있다. 이어서, 퍼지 가스는 외측 유동 경로(656)로 유동하여 배기 유출구(664)를 통해 유동할 수 있다. 진공 펌프(665)는 외측 유동 경로(656)를 통해 배기 유출구(664)로 퍼지 가스를 펌핑하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 퍼지 볼륨(680)은 프로세스 볼륨(609)에 대하여 양압으로 유지되고, 그에 따라, 퍼지 가스는 퍼지 볼륨(680)으로부터 프로세스 볼륨(609)으로 유동한다. 퍼지 볼륨(680)에서 양압이 유지되고, 그에 따라, 퍼지 가스가 퍼지 갭(766)을 통해 유동하여, 세정 유체가 프로세스 볼륨(609)으로부터 최상부 퍼지 배리어를 통해 퍼지 볼륨(680) 내로 유동하는 것을 차단한다. 세정 프로세스 동안, 퍼지 볼륨(680) 내의 압력은 프로세스 볼륨(609) 내의 압력보다 더 높다. 일부 실시예들에서, 퍼지 갭(766)은 세정 프로세스 동안 퍼지 볼륨(680)이 프로세스 볼륨(609)에 대하여 양압을 유지하도록 선택된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 볼륨(609) 및 퍼지 볼륨(680)은 프로세스 챔버(600) 외부의 주변 압력에 대하여 진공으로 유지된다.
[0074] 퍼지 가스를 퍼지 볼륨(680)을 통해 프로세스 볼륨(609)으로 유동시키는 동안, 세정 프로세스가 시작될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스 볼륨(609)으로의 세정 유체의 유동은, 프로세스 볼륨(609)이 초기 퍼징 프로세스로부터의 퍼지 가스를 포함하는 동안, 세정 유체 공급부(611)로부터 샤워헤드(612)를 통해 세정 유체를 유동시키기 시작하는 것을 포함한다. 세정 프로세스에서, 샤워헤드(612)를 통해 세정 유체를 유동시킴으로써, 세정 유체가 프로세스 볼륨(609) 내로 유동한다. 일부 실시예들에서, 세정 유체는 세정 유체 공급부(611)에 의해 공급되며, 세정 유체 공급부(611)는 일부 실시예들에서 원격 플라즈마 소스이다. 프로세스 볼륨(609)으로부터의 세정 유체, 및 퍼지 볼륨(680)으로부터 프로세스 볼륨(609) 내로 유동하는 퍼지 가스는 외측 유동 경로(656)로 유동하여 배기 유출구(664) 밖으로 유동한다. 펌핑 라이너(641)는 챔버 바디(102)와 펌핑 라이너(641) 사이에 배치된 외측 유동 경로(656)로부터, 커버 기판(650) 및 최상부 에지 부재(646) 아래에 배치된 퍼지 볼륨(680)을 분리한다. 일부 실시예들에서, 퍼지 가스의 유동과 세정 유체의 유동은, 세정 프로세스의 적어도 일부 동안, 동시에 발생한다.
[0075] 세정 유체는 배기 유출구(664)를 통해 프로세스 챔버(600) 밖으로 유동한다. 커버 기판(650)과 최상부 에지 부재(646)는 최상부 퍼지 배리어를 형성하며, 그 최상부 퍼지 배리어는 퍼지 볼륨(680) 및 그 퍼지 볼륨(680)에 배치된 기판 지지부(120)로부터 세정 유체를 차단한다. 퍼지 볼륨(680)은 프로세스 볼륨(609)에 대하여 양압으로 유지된다. 양압은 세정 프로세스 동안 기판 지지부(120)와 세정 유체의 접촉을 중단 또는 감소시키는 이점을 가질 수 있다. 세정 프로세스 동안 기판 지지부(120)와 세정 유체의 접촉을 중단 또는 감소시키는 것은, 세정 프로세스 동안의 기판 지지부(120)의 알루미늄 질화물 또는 다른 재료들과의 세정 유체의 반응으로 인한, 프로세스 챔버(100) 내의 오염물들의 형성을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
[0076] 일부 실시예들에서, 세정 프로세스 후에, 세정-후 프로세스가 시작된다. 세정-후 페이즈 동안, 샤워헤드(612)를 통한 세정 유체의 유동이 중단되며, 퍼지 가스는 프로세스 챔버(100)로 계속 공급된다. 퍼지 볼륨(680)에서 프로세스 볼륨(609)에 대하여 양압이 유지될 수 있고, 그에 따라, 퍼지 가스가 퍼지 볼륨(680)으로부터 세정 유체를 차단한다. 세정 프로세스 동안의 프로세스 볼륨(609)으로의 프로세스 가스의 유동을 중단시킨 후에, 선택된 시간 기간 동안, 퍼지 가스가 프로세스 챔버(600)의 퍼지 볼륨(680)으로 계속 공급된다. 선택된 시간 기간은 세정 프로세스 동안 공급된 세정 유체를 프로세스 볼륨(609)으로부터 제거하기 위해 선택되는 시간의 양이다.
[0077] 세정 프로세스 및 세정-후 프로세스 후에, 커버 기판(650)이 프로세스 볼륨(609)으로부터 제거될 수 있다. 이어서, 프로세스 챔버(600)는, 슬릿 밸브(미도시)를 통해 기판 지지부(120) 위로 기판을 이송함으로써 기판이 프로세스 챔버(600) 내로 이송될 준비가 된다. 기판은, 종래의 방식으로 이송 메커니즘(미도시)에 의해, 리프트 핀들(630) 상에 배치될 수 있거나, 또는 최상부 지지 표면(622)과 물리적으로 접촉하게 배치될 수 있다. 이어서, 기판 상에 하나 이상의 층들을 증착하기 위해, 샤워헤드(612)를 통해 프로세스 가스를 유동시킴으로써, 기판 상에서 증착 프로세스가 수행될 수 있다. 프로세스 가스는 외측 유동 경로(656)를 통해 배기 유출구(664)로 유동한다. 프로세스 챔버(600)에서 다수의 기판들이 프로세싱된 후에, 위에서 설명된 바와 같은 세정 프로세스가 수행될 수 있다.
[0078] 본 개시내용의 이점들은 기판 프로세싱 챔버의 벽들 및 컴포넌트들 상으로의 막들 및 잔여물들의 증착의 감소, 및 기판 프로세싱 챔버의 벽들 및 컴포넌트들 상으로의 세정 오염물들의 증착의 감소를 포함한다. 이러한 이점들은 세정 사이클들을 더 줄일 수 있고, 스케줄링된 유지보수 절차들 사이의 시간을 더 늘릴 수 있으며, 프로세싱 챔버의 생산 능력을 전체적으로 증가시킬 수 있다.
[0079] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 볼륨(processing volume)을 정의하는, 챔버 베이스, 하나 이상의 측벽들, 및 챔버 덮개를 갖는 챔버 바디(body) ― 상기 챔버 덮개는 샤워헤드를 포함함 ―;
    상기 프로세싱 볼륨에 배치된 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는 제1 표면, 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면, 및 상기 기판 지지부의 원주(circumference) 주위에서 상기 제1 표면과 상기 제2 표면을 연결하는 제3 표면을 가지며, 상기 프로세싱 볼륨은,
    상기 기판 지지부의 상기 제1 표면, 및 상기 프로세싱 볼륨과 대면하는, 상기 샤워헤드의 표면에 의해 정의된 제1 볼륨, 및
    상기 기판 지지부의 상기 제2 표면, 및 상기 프로세싱 볼륨과 대면하는, 상기 챔버 베이스의 표면에 의해 정의된 제2 볼륨
    을 포함함 ―;
    상기 제2 볼륨 내로 퍼지 가스를 도입하도록 구성된 하나 이상의 퍼지 가스 개구들;
    상기 샤워헤드를 통해 상기 제1 볼륨 내로 전구체 가스를 도입하도록 구성된 하나 이상의 개구들;
    상기 퍼지 가스 및 상기 전구체 가스를 진공배기(evacuate)시키도록 구성된 조합 가스 배기 볼륨(combined gas exhaust volume) ― 상기 전구체 가스는 상기 제1 볼륨으로부터 제1 가스 유입구를 통해 상기 조합 가스 배기 볼륨으로 진공배기되고, 상기 퍼지 가스는 상기 제2 볼륨으로부터 제2 가스 유입구를 통해 상기 조합 가스 배기 볼륨으로 진공배기됨 ―; 및
    상기 샤워헤드를 가열하도록 구성되고, 상기 샤워헤드에 배치된 하나 이상의 가열기들
    을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  2. 제1 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는, 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 샤워헤드에 배치된 상기 하나 이상의 가열기들로 하여금 상기 샤워헤드를 가열하게 하고,
    상기 제1 볼륨 내로 상기 전구체 가스를 도입하고,
    상기 제2 볼륨 내로 상기 퍼지 가스를 도입하고, 그리고
    상기 제1 볼륨으로부터 상기 전구체 가스를 진공배기시키는 것과 동시에, 상기 제2 볼륨으로부터 상기 퍼지 가스를 진공배기시키도록
    구성되는,
    프로세싱 챔버.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 샤워헤드에 배치된 상기 하나 이상의 가열기들로 하여금, 섭씨 약 270도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 온도까지 상기 샤워헤드를 가열하게 하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 페이스플레이트 상에 배치된 링을 더 포함하며,
    상기 링은 상기 샤워헤드의 상기 페이스플레이트 내의 하나 이상의 개구들의 반경방향 외측에 배치되는,
    프로세싱 챔버.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 링은 각진(angled) 내측 표면을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 조합 가스 배기 볼륨은 상기 제1 표면의 평면과 상기 챔버 베이스 사이에 배치되는,
    프로세싱 챔버.
  7. 프로세싱 볼륨을 정의하는, 챔버 베이스, 하나 이상의 측벽들, 및 챔버 덮개를 갖는 챔버 바디 ― 상기 챔버 덮개는 샤워헤드를 포함함 ―;
    상기 프로세싱 볼륨에 배치된 기판 지지부 ― 상기 기판 지지부는 제1 표면, 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면, 및 상기 기판 지지부의 원주 주위에서 상기 제1 표면과 상기 제2 표면을 연결하는 제3 표면을 가짐 ―;
    상기 챔버 바디에서 원주형 채널(circumferential channel)에 배치된 제1 라이너 ― 상기 제1 라이너는 상기 제2 표면의 평면과 상기 챔버 베이스 사이에 위치됨 ―;
    상기 제1 라이너의 반경방향 내측에 배치된 제2 라이너 ― 상기 제1 라이너와 상기 제2 라이너는 배기 채널을 정의함 ―;
    상기 제1 라이너와 상기 챔버 덮개 사이에서 상기 하나 이상의 측벽들의 반경방향 내측에 배치된 제3 라이너 ― 상기 제2 라이너, 상기 제3 라이너, 및 상기 기판 지지부의 상기 제3 표면은, 상기 기판 지지부가 상승 포지션에 있을 때, 조합 가스 배기 볼륨을 정의함 ―; 및
    상기 샤워헤드를 가열하도록 구성되고, 상기 샤워헤드에 배치된 하나 이상의 가열기들
    을 포함하며,
    상기 기판 지지부가 상기 상승 포지션에 있을 때, 상기 조합 가스 배기 볼륨으로의 제1 유입구는 상기 기판 지지부와 상기 제3 라이너 사이에 배치되고, 상기 조합 가스 배기 볼륨으로의 제2 유입구는 상기 기판 지지부와 상기 제2 라이너 사이에 배치되고, 그리고
    상기 기판 지지부가 상기 상승 포지션에 있을 때, 상기 제1 유입구로부터 상기 조합 가스 배기 볼륨 내로의 개구는 상기 제1 표면의 평면 아래에 있고, 상기 제2 유입구로부터 상기 조합 가스 배기 볼륨 내로의 개구는 상기 제2 표면의 평면 위에 있는,
    프로세싱 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 유입구의 폭은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm인,
    프로세싱 챔버.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 유입구의 폭은 약 1 mm 내지 약 3 mm인,
    프로세싱 챔버.
  10. 제7 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는, 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 샤워헤드에 배치된 상기 하나 이상의 가열기들로 하여금 상기 샤워헤드를 가열하게 하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  11. 내부 볼륨을 갖는 챔버 바디 ― 상기 챔버 바디는 내부 챔버 표면을 가짐 ―;
    상기 내부 볼륨에 배치된 기판 지지부;
    하나 이상의 가열기들을 갖는 샤워헤드 ― 상기 하나 이상의 가열기들은 상기 샤워헤드를 가열하도록 구성됨 ―;
    상기 내부 볼륨에 배치된 프로세스 키트 ― 상기 프로세스 키트는,
    상기 기판 지지부로부터 외측에 배치된 최상부 에지 부재,
    상기 챔버 바디에서 상기 기판 지지부로부터 외측에 배치된 펌핑 라이너 ― 상기 펌핑 라이너는 퍼지 볼륨을 둘러쌈 ―, 및
    상기 펌핑 라이너와 상기 내부 챔버 표면 사이에 배치된 외측 유동 경로
    를 포함함 ―;
    상기 퍼지 볼륨과 유체 연통하는, 상기 챔버 바디 내의 퍼지 가스 개구;
    상기 챔버 바디 내의 배기 유출구 ― 상기 배기 유출구는 상기 외측 유동 경로와 유체 연통함 ―; 및
    상기 기판 지지부 위에 배치된 커버 기판
    을 포함하며,
    상기 최상부 에지 부재와 상기 커버 기판 사이에 퍼지 갭이 배치되는,
    프로세싱 챔버.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 샤워헤드의 페이스플레이트 상에 배치된 링을 더 포함하며,
    상기 링은 상기 샤워헤드의 상기 페이스플레이트 내의 하나 이상의 개구들의 반경방향 외측에 배치되고,
    상기 링은 각진 내측 표면을 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 최상부 에지 부재는 측부 표면을 갖고,
    상기 커버 기판은 커버 기판 외측 표면을 갖고,
    상기 에지 부재의 상기 측부 표면은 퍼지 갭을 정의하기 위해 측방향 거리만큼 상기 커버 기판 외측 표면으로부터 측방향으로 이격되며,
    상기 측방향 거리는 약 1 mm 내지 약 3 mm의 범위 이내인,
    프로세싱 챔버.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 펌핑 라이너는 상기 외측 유동 경로로부터 상기 퍼지 볼륨을 분리하고,
    상기 기판 지지부는 최상부 지지 표면을 가지며,
    상기 최상부 에지 부재는 상기 최상부 지지 표면 위로 연장되고, 약 1 mm 내지 약 8 mm의 범위 내의 수직 거리만큼 상기 최상부 지지 표면으로부터 수직으로 이격되는,
    프로세싱 챔버.
  15. 제11 항에 있어서,
    제어기; 및
    세정 유체 공급부
    를 더 포함하며,
    상기 제어기는, 프로세서에 의해 실행될 때,
    상기 하나 이상의 가열기들로 하여금 상기 샤워헤드를 가열하게 하고,
    상기 퍼지 가스 개구를 통해 상기 퍼지 볼륨 내로 퍼지 가스를 도입하고, 그리고
    상기 하나 이상의 가열기들로 하여금, 섭씨 약 270도 내지 섭씨 약 350도의 범위 내의 온도까지 상기 샤워헤드를 가열하게 하도록
    구성되고,
    상기 세정 유체 공급부는 프로세스 볼륨 내로 세정 유체를 도입하도록 구성되고,
    상기 제어기는 추가로, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세스 볼륨에 대하여 양압으로 상기 퍼지 볼륨을 유지하도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
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