KR20200094781A - 부분적으로 양극산화된 샤워헤드 - Google Patents

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Abstract

본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 부분적으로 양극산화된 가스 분배 샤워헤드를 갖는 장치에 관한 것이며, 그 부분적으로 양극산화된 가스 분배 샤워헤드는, 복수의 가스 통로들이 상류측 면으로부터 하류측 면까지 관통하여 연장되어 있는 바디를 포함하며, 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고, 주변 구역은 상류측 면 및 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는다.

Description

부분적으로 양극산화된 샤워헤드
[0001] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 부분적으로 양극산화된(anodized) 가스 분배 샤워헤드를 갖는 장치에 관한 것이다.
[0002] PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)는 일반적으로, 기판들, 이를테면, 반도체 기판들, 솔라 패널 기판들, FPD(flat panel display) 기판들, OLED(organic light emitting display) 기판들, 및 그 이외의 다른 기판들 상에 박막들을 증착하기 위해 이용된다. PECVD는 일반적으로, 가스 분배 샤워헤드로부터 서셉터(susceptor) 상에 배치된 기판을 갖는 진공 챔버 내로 프로세싱 가스를 도입함으로써 달성된다. 프로세싱 가스는 챔버에 커플링된 하나 이상의 RF 소스들로부터 챔버 내의 전극에 RF 전류를 인가함으로써 플라즈마로 에너자이징(energize)된다. 플라즈마는 서셉터 상에 포지셔닝된 기판의 표면 상에 재료의 층을 형성하기 위해 반응한다. RF 전류의 인가 뿐만 아니라 가스 분배 샤워헤드의 설계는 플라즈마의 특성들에 큰 영향을 미친다.
[0003] 산업에서 활용되는 기판들 중 일부는, 다른 애플리케이션들 중에서도 특히, 평판 디스플레이들, 솔라 디바이스들, OLED 디바이스들의 제조에 전형적으로 사용되는, 유리, 플라스틱, 또는 다른 재료의 직사각형 가요성 시트들과 같은 평탄한 매체들이다. 평탄한 매체들 상에 전자 디바이스들, 막들, 및 다른 구조들을 형성하기 위한 재료들은, PECVD를 포함하는 다수의 프로세스들에 의해, 평탄한 매체들 상에 증착된다. 그러나, 특히, 평탄한 매체들의 둘레에서의 플라즈마 밀도는 일반적으로, 평탄한 매체들의 둘레 내측의 플라즈마 밀도와 동일하지 않다. 플라즈마 밀도의 이러한 불-균일성은 평탄한 매체들의 영역에 걸쳐 막 두께 불-균일성을 초래한다. 가스 분배 샤워헤드 및/또는 PECVD 프로세스 파라미터들에 대한 다수의 수정들이 수행되었지만, 막 균일성의 델타(delta)는 제거되지 않았다.
[0004] 따라서, 위에서 논의된 불-균일성을 완화 또는 최소화하는 가스 분배 샤워헤드를 갖는 장치가 본 기술분야에 필요하다.
[0005] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 부분적으로 양극산화된 가스 분배 샤워헤드를 갖는 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 가스 분배 샤워헤드가 제공되며, 그 가스 분배 샤워헤드는, 복수의 가스 통로들이 상류측 면(upstream side)으로부터 하류측 면(downstream side)까지 관통하여 연장되어 있는 바디(body)를 포함하며, 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고, 주변 구역은 상류측 면 및 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는다.
[0006] 다른 실시예에서, 플라즈마 프로세싱 장치가 개시된다. 장치는, 벽들 및 플로어(floor)를 갖는 프로세싱 챔버 바디; 프로세싱 챔버 바디에 배치되고, 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 이동가능한 서셉터; 및 서셉터, 및 벽들 또는 플로어 중 하나 이상에 커플링된 하나 이상의 스트랩(strap)들을 포함한다. 장치는 또한, 서셉터와 대향하게 프로세싱 챔버 바디에 배치되고, 하나 이상의 가스 통로들이 관통하여 연장되어 있는 샤워헤드를 포함한다. 샤워헤드는, 복수의 가스 통로들이 상류측 면으로부터 하류측 면까지 관통하여 연장되어 있는 바디를 포함하며, 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고, 주변 구역은 상류측 면 및 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는다.
[0007] 다른 실시예에서, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치가 개시된다. 장치는, 복수의 벽들 및 챔버 플로어를 갖는 챔버 바디; 및 챔버 바디에 배치되고, 그리고 챔버 플로어로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 포지션과 챔버 플로어로부터 상기 제1 거리보다 더 먼 제2 거리만큼 이격된 제2 포지션 사이에서 이동가능한 서셉터를 포함한다. 장치는 또한, 서셉터, 및 복수의 벽들과 챔버 플로어 중 하나 이상에 커플링된 복수의 스트랩들을 포함한다. 복수의 스트랩들은 서셉터를 따라 불균일하게 분포된다. 장치는 또한, 서셉터와 대향하게 챔버 바디에 배치되고, 복수의 가스 통로들이 관통하여 연장되어 있고, 중앙 부분 및 에지 부분을 갖는 가스 분배 샤워헤드를 포함한다. 가스 분배 샤워헤드는, 복수의 가스 통로들이 상류측 면으로부터 하류측 면까지 관통하여 연장되어 있는 바디를 포함하며, 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고, 주변 구역은 상류측 면 및 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는다.
[0008] 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.
[0009] 도 1은 일 실시예에 따른 장치의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2는 샤워헤드의 일 실시예의 평면도이다.
[0011] 도 3은 다른 실시예에 따른 샤워헤드의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 4는 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버 벽에 대한 가스 분배 샤워헤드의 개략적인 단면도이다.
[0013] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시되는 엘리먼트들이 구체적인 설명 없이 다른 실시예들에 대해 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0014] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 부분적으로 양극산화된 가스 분배 샤워헤드를 갖는 장치에 관한 것이다. 가스 분배 샤워헤드는 알루미늄으로 제작되며, 일부 부분들은 베어(bare) 알루미늄으로 유지되는 한편, 다른 부분들은 본원에서 개시되는 바와 같이 양극산화된다. 가스 분배 샤워헤드의 주변 구역에 양극산화가 제공되는 한편, 주변 구역 내의 부분들은 베어 알루미늄으로 유지된다. 가스 분배 샤워헤드는 플라즈마 특성들에 영향을 미치고, 이에 의해, 기판에 걸친 막 두께 불-균일성들이 감소된다.
[0015] 본원에서 논의되는 실시예들은, 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.의 자회사인 AKT America에 의해 제조 및 판매되는 대면적 PECVD 챔버를 참조할 것이다. 본원에서 논의되는 실시예들이 다른 제조자들에 의해 판매되는 챔버들을 포함하는 다른 챔버들에서 또한 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대면적 프로세싱 챔버들은, 약 15,000 제곱 센티미터 초과의 면적을 갖는 평탄한 가요성 기판들과 같은 평탄한 매체들을 프로세싱하도록 사이즈가 설정된다. 일 실시예에서, 기판들은 약 50,000 제곱 센티미터 초과의 면적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판들은 약 55,000 제곱 센티미터 초과의 면적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판들은 약 60,000 제곱 센티미터 초과의 면적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판들은 약 90,000 제곱 센티미터 초과의 면적을 가질 수 있다.
[0016] 도 1은 일 실시예에 따른 장치(100)의 개략적인 단면도이다. 도시된 실시예에서, 장치(100)는 PECVD 장치이다. 장치(100)는 챔버 바디(102)를 포함하며, 가스 소스(104)로부터 프로세싱 가스가 챔버 바디(102) 내에 공급된다. 장치(100)가 증착을 위해 사용될 때, 프로세싱 가스는 가스 소스로부터 원격 플라즈마 소스(106)를 통해 그리고 튜브(108)를 통해 공급된다. 프로세싱 가스는 원격 플라즈마 소스(106)에서 플라즈마로 점화되지 않는다. 세정 동안, 세정 가스가 가스 소스(104)로부터 원격 플라즈마 소스(106) 내로 전달되고, 원격 플라즈마 소스(106)에서, 세정 가스는, 플라즈마로부터의 라디칼들이 챔버에 진입하기 전에, 플라즈마로 점화된다. 튜브(108)는 전기 전도성 튜브(108)이다.
[0017] 프로세싱 가스를 챔버 내의 플라즈마로 점화시키기 위해 사용되는 RF 전류가 RF 전력 소스(110)로부터 튜브(108)에 커플링된다. RF 전류는 RF 전류의 ‘표피 효과’로 인해 튜브(108)의 외측부를 따라 이동한다. RF 전류는 전도성 재료 내로 특정한 미리 결정가능한 깊이까지만 침투할 것이다. 따라서, RF 전류는 튜브(108)의 외측부를 따라 이동하고, 프로세싱 가스는 튜브(108) 내에서 이동한다. 프로세싱 가스는 튜브(108)에서 이동할 때 RF 전류와 전혀 ‘마주치지(see)’ 않는데, 이는 튜브(108) 내에서 RF 전류에 프로세싱 가스를 노출시킬 정도로 RF 전류가 튜브(108) 내로 충분히 침투하지 않기 때문이다.
[0018] 프로세싱 가스는 배킹 플레이트(114)를 통해 챔버에 공급된다. 이어서, 프로세싱 가스는 배킹 플레이트(114)와 샤워헤드(116) 사이의 볼륨(118)으로 팽창된다. 이어서, 프로세싱 가스는 복수의 가스 통로들(156)을 통해 그리고 프로세싱 볼륨(148) 내로 이동한다. 가스 통로들(156)은 샤워헤드(116)의 상류측 면 또는 후방 면(159)으로부터 샤워헤드(116)의 하류측 면 또는 전방 면(160)까지 형성된다.
[0019] 다른 한편으로, RF 전류는 배킹 플레이트(114)와 샤워헤드(116) 사이의 볼륨(118)에 진입하지 않는다. 대신에, RF 전류는 튜브(108)의 외측부를 따라 배킹 플레이트(114)로 이동한다. 이어서, RF 전류는 배킹 플레이트(114)의 대기측 면(158)을 따라 이동한다. 배킹 플레이트(114)는 전기 전도성 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 배킹 플레이트(114)는 알루미늄을 포함한다. 다른 실시예에서, 배킹 플레이트(114)는 스테인리스 강을 포함할 수 있다. 이어서, RF 전류는 배킹 플레이트로부터 전도성 재료를 포함하는 브래킷(bracket)(120)을 따라 이동한다. 일 실시예에서, 브래킷(120)은 알루미늄을 포함한다. 다른 실시예에서, 브래킷(120)은 스테인리스 강을 포함한다. 이어서, RF 전류는 샤워헤드(116)의 전방 면(160)을 따라 이동하고, 여기서, RF 전류는 가스 통로들(156)을 통과한 프로세싱 가스를 샤워헤드(116)와 기판(124) 사이에 위치된 프로세싱 볼륨(148) 내의 플라즈마로 점화시킨다. RF 전류가 샤워헤드(116)의 전방 면(160)에 도달하기 위해 이동하는 경로는 화살표들 "A"에 의해 도시된다. O-링(122)이 배킹 플레이트(114)로부터 벽(146)을 전기적으로 절연시킨다.
[0020] 일 실시예에서, 샤워헤드(116)는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 샤워헤드(116)는 금속을 포함한다. 다른 실시예에서, 샤워헤드(116)는 알루미늄을 포함한다. 다른 실시예에서, 샤워헤드(116)는 스테인리스 강을 포함한다.
[0021] 플라즈마로 인해, 실리콘 질화물(SiN)과 같은 재료가 기판(124) 상에 증착된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 기판(124)은 서셉터(126) 상에 배치되며, 서셉터(126)는 샤워헤드(116)로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 포지션과 샤워헤드(116)로부터 제2 거리만큼 이격된 제2 포지션 사이에서 이동가능하며, 여기서, 제2 거리는 제1 거리 미만이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 서셉터(126)는 스템(stem)(136) 상에 배치되고, 액추에이터(140)에 의해 이동가능하다.
[0022] 기판(124)은 대면적 기판이고, 그에 따라, 리프트 핀들(130, 132) 상에서 상승될 때 휘어질 수 있다. 따라서, 리프트 핀들(130, 132)은 상이한 길이들을 가질 수 있다. 기판(124)이 슬릿 밸브 개구(144)를 통해 챔버 내로 삽입될 때, 서셉터(126)는 하강 포지션에 있을 수 있다. 서셉터(126)가 하강 포지션에 있을 때, 리프트 핀들(130, 132)은 서셉터(126) 위로 연장된다. 따라서, 초기에, 기판(124)은 리프트 핀들 상에 배치된다. 리프트 핀들(130, 132)은 상이한 길이들을 갖는다. 기판(124)이 리프트 핀들(130, 132) 상에 배치될 때 중앙에서 처지게 되도록, 외측 리프트 핀들(130)이 내측 리프트 핀들(132)보다 더 길다. 서셉터(126)가 기판(124)과 만나도록 상승된다. 기판(124)은, 서셉터(126)와 기판(124) 사이에 존재하는 임의의 가스가 배출되도록, 중앙에서 에지로의 진행으로 서셉터(126)와 접촉한다. 이어서, 리프트 핀들(130, 132)이 기판(124)과 함께 서셉터(126)에 의해 상승된다.
[0023] 서셉터(126)가 슬릿 밸브 개구(144) 위로 상승될 때, 서셉터(126)는 섀도우 프레임(128)과 조우한다. 섀도우 프레임(128)은, 사용되지 않을 때, 슬릿 밸브 개구(144) 위에 포지셔닝된 레지(ledge)(142) 상에 놓인다. 섀도우 프레임(128)은, 사이즈로 인해, 적절하게 정렬되지 않을 수 있다. 따라서, 섀도우 프레임(128)이 서셉터(126) 상에서 적절히 정렬되도록 롤링할 수 있게 하기 위해, 롤러들이 섀도우 프레임(128) 또는 서셉터(126) 상에 존재할 수 있다. 섀도우 프레임(128)은 2개의 목적에 기여한다. 섀도우 프레임(128)은 기판(124)에 의해 덮이지 않은 서셉터(126)의 영역들을 증착으로부터 차폐한다. 부가적으로, 섀도우 프레임(128)은, 전기 절연성 재료를 포함할 때, 서셉터(126)를 따라 이동하는 RF 전류를 벽들(146)을 따라 이동하는 RF 전류로부터 전기적으로 차폐한다. 일 실시예에서, 섀도우 프레임(128)은 절연성 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 섀도우 프레임(128)은 세라믹 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 섀도우 프레임(128)은 Al2O3를 포함한다. 다른 실시예에서, 섀도우 프레임은 양극산화된 층이 위에 있는 금속을 포함한다. 일 실시예에서, 금속은 알루미늄을 포함한다. 다른 실시예에서, 양극산화된 층은 Al2O3를 포함한다.
[0024] RF 전류는 RF 전류를 드라이빙(drive)하는 전력 소스(110)로 리턴될 필요가 있다. RF 전류는 플라즈마를 통해 서셉터(126)에 커플링된다. 일 실시예에서, 서셉터(126)는 알루미늄과 같은 전도성 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 서셉터(126)는 스테인리스 강과 같은 전도성 재료를 포함한다. RF 전류는 화살표들 "B"에 의해 도시된 경로로 이동함으로써 전력 소스(110)로 다시 돌아간다. RF 전류는 전력 소스(110)에 도달하기 전에 벽(146) 및 덮개(112)를 따라 다시 리턴된다.
[0025] RF 전류 리턴 경로를 단축시키기 위해, 일 실시예에서, 하나 이상의 스트랩들(134)이 서셉터(126)에 커플링된다. 스트랩들(134)을 활용함으로써, RF 전류는 스트랩들(134)을 따라 챔버의 최하부(138)로 아래로 이동한 후에, 챔버의 내부 벽들(146)을 따라 다시 위로 이동할 것이다. 스트랩들(134)의 부재 시에, RF 전류는 서셉터(126)의 최하부를 따라 이동하고, 스템(136)을 따라 아래로 이동한 후에, 챔버의 최하부(138) 및 내부 벽들(146)을 따라 다시 돌아갈 것이다. 서셉터(126)의 최하부를 따라 이동하는 RF 전류와 챔버의 최하부(138) 또는 스템(136) 상의 RF 전류 사이에 높은 전위차가 있을 수 있다. 전위차로 인해, 서셉터 아래의 볼륨(150)에서 아킹이 발생할 수 있다. 스트랩들(134)은 볼륨(150) 내의 아킹의 가능성을 감소시킨다.
[0026] 다른 실시예에서, 샤워헤드(116)의 일부 상에 양극산화된 층(170)이 제공된다. 일부 실시예들에서, 서셉터(126)는 서셉터(126)에 커플링된 스트랩들(134)을 가질 뿐만 아니라, 서셉터(126)의 최하부에 커플링된 연장부(174)를 통해 RF 리턴 엘리먼트(172)를 또한 갖는다. RF 리턴 엘리먼트(172)는 레지(142)에 커플링되며, 레지(142)는 서셉터(126)가 하강 포지션에 있을 때 섀도우 프레임(128)을 지지한다. 도 1에 도시된 RF 리턴 엘리먼트(172)는 서셉터(126)와 레지(142) 사이의 전기 연결을 제공하는 로드(rod)이다. RF 리턴 엘리먼트(172)가 스트랩들(134)보다 더 짧은 리턴 경로를 제공하고, 그에 따라, RF 전류의 대부분은 스트랩들(134)보다는 RF 리턴 엘리먼트들(172)을 통해 RF 전력 소스로 리턴될 것이다. 다른 RF 리턴 엘리먼트들이 또한, 양극산화된 층(170) 및 스트랩들(134)과 함께 사용될 수 있으며, 이는 아래에서 논의될 것이다. 일 실시예에서, RF 리턴 엘리먼트(172)는 레지(142) 상에 배치될 수 있고, 그리고 서셉터(126)로부터의 연장부(174)가 RF 리턴 엘리먼트(172)와 접촉하게 될 때까지 레지(142) 아래로 연장될 수 있다.
[0027] 양극산화된 층(170)은 프로세싱 볼륨(148) 내의 플라즈마를 튜닝하기 위해 활용될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 샤워헤드(116)는 중앙 구역, 및 중앙 구역을 둘러싸는 에지 또는 주변 구역을 포함하며, 주변 구역 상에 양극산화된 층(170)이 제공되는 한편, 중앙 구역은 베어 알루미늄으로 유지된다. "베어 알루미늄"이라는 문구는, 알루미늄 표면들에 일반적인 자연 또는 네이티브(native) 산화물 층을 제외하고, 코팅이 없는 표면으로서 정의된다. 양극산화된 층(170)은, 네이티브 산화물 층과 같은 자연적으로 생성되는 층과 대조적으로, 표면 상에 의도적으로 제공된 층 또는 코팅으로서 정의될 수 있다. 양극산화된 층(170)은 자연적으로 생성되는 산화물 층보다 더 두꺼운 산화물 층일 수 있다. 양극산화된 층(170)에 의해 덮이는 샤워헤드(116)의 표면 영역은 2개의 대립되는(competing) 고려사항들의 밸런스에 기반하여 결정될 수 있는데, 그 2개의 대립되는 고려사항들은 입자 생성(이는 수율에 영향을 미침) 및 플라즈마 균일성(이는 막 균일성에 영향을 미침)이다.
[0028] 도 2는 샤워헤드(200)의 일 실시예의 평면도이다. 샤워헤드(200)는 샤워헤드(116)로서 장치(100)에서 활용될 수 있다. 샤워헤드(200)는 알루미늄 합금과 같은 알루미늄으로 제조된 바디(205)를 포함한다. 바디(205)는 후방 면(159)(도 1에 도시됨)과 전방 면(160) 사이에 형성된 복수의 가스 통로들(156)을 포함한다.
[0029] 샤워헤드(200)의 바디(205)는, 샤워헤드(200)의 중앙 구역(215), 및 에지 또는 주변 구역(210)을 표시하기 위해, 파선에 의해 분리된다. 중앙 구역(215)은 주변 구역(210)에 의해 둘러싸인다. 중앙 구역(215)은 베어 알루미늄인 한편, 주변 구역(210)은 양극산화된다(예컨대, 도 1에 도시된 양극산화된 층(170)을 포함함). 중앙 구역(215) 및 주변 구역(210)은 이들에 인가되는 RF 에너지에 상이하게 반응한다. 양극산화된 층(170)을 제공함으로써, 서셉터(126)(도 1에 도시됨)와 샤워헤드(200) 사이의 플라즈마 밀도는, 중앙 구역(215) 및 주변 구역(210)에 대응하는 포지션들에서 상이하다.
[0030] 단변(minor side)(230) 및 장변(major side)(235) 각각으로부터의 거리(220) 및 거리(225)는 상이할 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 거리(220) 및 거리(225)는 서셉터(126)(도 1에 도시됨)와 샤워헤드(200) 사이의 원하는 플라즈마 특성에 기반할 수 있다. 거리(220) 및 거리(225)는 제1 표면 영역(240) 및 제2 표면 영역(245)으로서 설명될 수 있으며, 제1 표면 영역(240)은 양극산화되고, 제2 표면 영역(245)은 베어 알루미늄이다. 제1 표면 영역(240) 및 제2 표면 영역(245)은 (예컨대, 베어 알루미늄 대 양극산화된 코팅의) 표면적 퍼센트 또는 비율로 표현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 표면 영역(245)(코팅되지 않은 영역)에 대한 제1 표면 영역(240)(코팅된 영역)의 퍼센트는 약 20% 내지 약 25%이다.
[0031] 제2 표면 영역(245)(베어 알루미늄 영역)에 대한 제1 표면 영역(240)(양극산화된 영역)의 사이즈는 서셉터(126)(도 1에 도시됨)와 샤워헤드(200) 사이에 제공되는 원하는 플라즈마 밀도에 기반하여 선택될 수 있다. 예컨대, 제1 표면 영역(240)의 사이즈는 서셉터(126)와 샤워헤드(200) 사이의 영역에서 (용량성 효과(capacitive effect)로서) 플라즈마 밀도를 감소시키도록 선택될 수 있다. 양극산화된 주변 구역(210)을 제공함으로써 샤워헤드(200)의 주변 구역(210)에서 플라즈마 밀도를 감소시키는 것은 기판의 주변 영역들에서 막 두께를 감소시킬 수 있다. 그러나, 양극산화된 코팅들은 베어 알루미늄에 비하여 더 다공적(porous)이다. 다공성이 입자 보유력을 증가시키지만, 일부 입자들이 축출되어, 기판 상에 형성된 막을 오염시킬 수 있는 가능성이 있다. 부가적으로, 양극산화된 코팅들은 베어 알루미늄과 상이한 특성들을 갖는다. 이들 특성들은 특히, 경도, 열 팽창 계수를 포함한다. 특성들의 차이는 양극산화된 코팅의 미세-균열 및/또는 박리를 초래하여 입자 오염을 생성할 수 있다. 따라서, 당업자는 베어 알루미늄에 대한 양극산화의 최적의 영역에 도달하기 위해, 대립되는 막 균일성 및 입자 고려사항들을 밸런싱할 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 샤워헤드(200)는 가스 유동 효과로서의 입자 오염의 리스크를 최소화할 수 있다. 샤워헤드(200)는 또한, 증착 막 순도를 제어함으로써 디바이스 설계 룰을 최적화한다. 양극산화된 주변 구역(210) 및 베어 중앙 구역(215)을 갖는 샤워헤드(200)는 막 증착 균일성을 관리할 뿐만 아니라 원하는 플라즈마 밀도를 제공한다.
[0032] 도 3은 다른 실시예에 따른 샤워헤드(300)의 개략적인 단면도이다. 샤워헤드(300)는 샤워헤드(116)로서 장치(100)에서 활용될 수 있다. 샤워헤드(300)는, 도 2에서 설명된 바와 같은, 제1 표면 영역(240)(주변 구역(210)) 및 제2 표면 영역(245)(중앙 구역(215))을 포함한다.
[0033] 샤워헤드(300)는 배킹 플레이트(114)(도 1에 도시됨)를 향하는 상류측 면(305)(후방 면(159))과 하류측 면(310)(전방 면(160)) 사이를 통과하는 복수의 가스 통로들(156)을 갖는다. 하류측 면(310)은 기판을 향하여 오목한 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 하류측 면(310)이 평탄하고 상류측 면(305)과 실질적으로 평행할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 샤워헤드(300)의 상류측 면(305)이 또한 오목할 수 있다. 가스 통로들(156)은 플리넘(plenum)(315), 오리피스(orifice)(320), 및 중공 캐소드 공동(325)을 갖는다. 오리피스(320)는 샤워헤드(305)의 상류측 면(305) 상에 배압을 생성한다. 배압으로 인해, 가스는, 가스 통로들(156)을 통과하기 전에, 샤워헤드(300)의 상류측 면(305) 상에서 균일하게 분포될 수 있다. 중공 캐소드 공동들(325)은 가스 통로들(156) 내에서 중공 캐소드 공동들(325)에 플라즈마가 생성될 수 있게 한다. 중공 캐소드 공동들(325)은, 중공 캐소드 공동들이 존재하지 않는 상황과 대조적으로, 프로세싱 챔버 내의 플라즈마 분포의 더 우수한 제어를 가능하게 한다. 하류측 면(310)에서의 중공 캐소드 공동들(325)은 오리피스들(320)보다 더 큰 직경 또는 폭을 갖는다. 오리피스(320)는 플라즈마 암흑 공간(plasma dark space)보다 더 작은 폭 또는 직경을 갖고, 그에 따라, 중공 캐소드 공동들(325) 위에서 플라즈마가 점화되지 않을 것으로 예상된다.
[0034] 샤워헤드(300)는 또한, 챔버 벽들(도 1에 도시된 벽(146))을 향해 외측으로 연장되는 플랜지(flange)(330)를 갖는다. 도 3에 도시된 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 샤워헤드(300)의 외부 및 내부 표면들을 따라 형성된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 플랜지(330) 위에 플랜지(330) 내측의 위치까지 제공된다. 양극산화된 층(170)은 또한, 샤워헤드(300)와 챔버 벽들 사이의 아킹을 방지할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 상류측 면(305) 및 하류측 면(310)을 적어도 부분적으로 덮는다. 도 3에 도시된 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 주변 구역(210)에서 가스 통로들(156)의 표면들 상에 제공된다.
[0035] 도 4는 일 실시예에 따른, 프로세스 챔버 벽(405)에 대한 가스 분배 샤워헤드(400)의 개략적인 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(400)의 플랜지(330)는 벽(405)에 가깝게 연장된다. 샤워헤드(400)는 행거(hanger)(410)에 의해 배킹 플레이트(114)(도 1에 도시됨)로부터 현수된다. 플랜지(330) 위에 증착된 양극산화된 층(170)은, 임피던스를 부가하여 샤워헤드(400)를 따라 이동하는 RF 전류를 감속시키기 위한 절연체로서 작용한다. 양극산화된 층(170)은 전자들이 샤워헤드(400)의 높은 RF 전위로부터 벽(405)의 낮은 RF 전위로 점핑(jump)하는 것을 방지할 수 있다. 양극산화된 층(170)은 RF 전류가 샤워헤드(400)를 따라 계속 흐를 수 있게 할 정도로 충분히 얇을 수 있다. 그러나, 양극산화된 층(170)의 존재는 샤워헤드(400)와 벽(405) 사이의 아킹을 방지 또는 감소시킬 정도로 충분히 두꺼울 것이다.
[0036] 일 실시예에서, 양극산화된 층(170)은, 화살표들 "D"에 의해 도시된 바와 같이, 약 1 미크론(μm) 내지 약 2 μm의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 약 2 μm 초과의 두께를 가질 수 있다. 대조적으로, 본원에서 설명되는 바와 같은 샤워헤드의 중앙 구역(215)의 네이티브 산화물 층의 두께는 약 50 옹스트림 이하이다.
[0037] 샤워헤드(300)의 표면들 상에 양극산화된 층(170)을 형성하기 위해, 샤워헤드(300)가 먼저, 샤워헤드(300)를 통해 가스 통로들(156)을 드릴링함으로써 형성될 수 있다. 하류측 면(310)은, 드릴링 전에 또는 드릴링 후에, 오목하게 될 수 있다. 여하튼, 샤워헤드(300)가 형성된 후에, 샤워헤드(300)는 상당히 더럽고, 세정될 필요가 있다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드(300)가 세정될 수 있다. 세정 후에, 샤워헤드(300)의 주변 구역(210)이 양극산화될 수 있다.
[0038] 일 실시예에서, 세정 후에, 양극산화된 층(170)을 획득하기 위해, 주변 구역(210)이 전해조 내에 배치될 수 있다. 샤워헤드(300)의 각각의 면은 특정 전압 또는 전류로 코팅된 후에, 다른 면을 코팅하기 위해 90도 회전될 수 있다. 각각의 면이 침지되는 깊이는 거리(220) 및 거리(225)(도 2에서 설명됨)에 대응한다. 주변 구역(210) 상에 양극산화된 층(170)을 형성하기 위해 마스크(들) 또는 다른 툴(들)이 전혀 필요하지 않다.
[0039] 다른 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 양극산화된 층(170)은 유기 재료를 포함할 수 있다.
[0040] 본원에서 설명되는 바와 같은 양극산화된 층(170)을 상부에 갖는 샤워헤드의 테스트가 수행되었으며, 결과들은, 종래의 샤워헤드들과 비교할 때, 기판 상의 막 두께 불-균일성의 최소화 뿐만 아니라 최소 입자 생성을 나타낸다. 양극산화된 층(170)을 샤워헤드의 일부 상에 갖고, 샤워헤드의 나머지 부분 상에는 갖지 않음으로써, 플라즈마 밀도가 튜닝될 수 있으며, 이는 기판에 걸친 막 두께 불-균일성을 최소화한다. 제2 표면 영역(245)을 베어 상태로 남기면서 샤워헤드의 제1 표면 영역(240) 상에 양극산화된 층(170)을 활용함으로써, 기판에 걸친 막 특성들 뿐만 아니라 증착 두께의 균일성이 달성될 수 있다.
[0041] 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 (20)

  1. 복수의 가스 통로들이 상류측 면(upstream side)으로부터 하류측 면(downstream side)까지 관통하여 연장되어 있는 바디(body)를 포함하며,
    상기 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고,
    상기 주변 구역은 상기 상류측 면 및 상기 하류측 면 상에 배치된 양극산화(anodize)된 층을 갖는,
    가스 분배 샤워헤드.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은 상기 복수의 가스 통로들의 일부의 표면들 상에 배치되는,
    가스 분배 샤워헤드.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 구역은,
    플랜지(flange) 부분을 더 포함하며,
    상기 플랜지 부분 상에 상기 양극산화된 층이 배치되어 있는,
    가스 분배 샤워헤드.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 바디는 알루미늄을 포함하는,
    가스 분배 샤워헤드.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 알루미늄은 베어(bare) 알루미늄을 포함하는,
    가스 분배 샤워헤드.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은, Al2O3, SiO2, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는,
    가스 분배 샤워헤드.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은 약 1 미크론 내지 약 2 미크론의 두께를 갖는,
    가스 분배 샤워헤드.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 주변 구역은 상기 바디의 제1 표면 영역을 포함하고, 상기 중앙 구역은 상기 바디의 제2 표면 영역을 포함하며, 상기 제2 표면 영역에 대한 상기 제1 표면 영역의 퍼센트는 약 20% 내지 약 25%인,
    가스 분배 샤워헤드.
  9. 벽들 및 플로어(floor)를 갖는 프로세싱 챔버 바디;
    상기 프로세싱 챔버 바디에 배치되고, 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 이동가능한 서셉터(susceptor);
    상기 서셉터, 및 상기 벽들 또는 상기 플로어 중 하나 이상에 커플링된 하나 이상의 스트랩(strap)들; 및
    상기 서셉터와 대향하게 상기 프로세싱 챔버 바디에 배치되고, 하나 이상의 가스 통로들이 관통하여 연장되어 있는 샤워헤드
    를 포함하며,
    상기 샤워헤드는,
    복수의 가스 통로들이 상류측 면으로부터 하류측 면까지 관통하여 연장되어 있는 바디를 포함하며,
    상기 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고,
    상기 주변 구역은 상기 상류측 면 및 상기 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은 상기 복수의 가스 통로들의 일부의 표면들 상에 배치되는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 주변 구역은,
    플랜지 부분을 더 포함하며,
    상기 플랜지 부분 상에 상기 양극산화된 층이 배치되어 있는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 바디는 알루미늄을 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 알루미늄은 베어 알루미늄을 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은, Al2O3, SiO2, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은 약 1 미크론 내지 약 2 미크론의 두께를 갖는,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 주변 구역은 상기 바디의 제1 표면 영역을 포함하고, 상기 중앙 구역은 상기 바디의 제2 표면 영역을 포함하며, 상기 제2 표면 영역에 대한 상기 제1 표면 영역의 퍼센트는 약 20% 내지 약 25%인,
    플라즈마 프로세싱 장치.
  17. 복수의 벽들 및 챔버 플로어를 갖는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디에 배치되고, 그리고 상기 챔버 플로어로부터 제1 거리만큼 이격된 제1 포지션과 상기 챔버 플로어로부터 상기 제1 거리보다 더 먼 제2 거리만큼 이격된 제2 포지션 사이에서 이동가능한 서셉터;
    상기 서셉터, 및 상기 복수의 벽들과 상기 챔버 플로어 중 하나 이상에 커플링된 복수의 스트랩들 ― 상기 복수의 스트랩들은 상기 서셉터를 따라 불균일하게 분포됨 ―; 및
    상기 서셉터와 대향하게 상기 챔버 바디에 배치되고, 복수의 가스 통로들이 관통하여 연장되어 있고, 중앙 부분 및 에지 부분을 갖는 가스 분배 샤워헤드
    를 포함하며,
    상기 가스 분배 샤워헤드는,
    복수의 가스 통로들이 상류측 면으로부터 하류측 면까지 관통하여 연장되어 있는 바디를 포함하며,
    상기 바디는 중앙 구역 및 주변 구역을 갖고,
    상기 주변 구역은 상기 상류측 면 및 상기 하류측 면 상에 배치된 양극산화된 층을 갖는,
    플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 양극산화된 층은 상기 복수의 가스 통로들의 일부의 표면들 상에 배치되는,
    플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 바디는 베어 알루미늄을 포함하는,
    플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 주변 구역은 상기 바디의 제1 표면 영역을 포함하고, 상기 중앙 구역은 상기 바디의 제2 표면 영역을 포함하며, 상기 제2 표면 영역에 대한 상기 제1 표면 영역의 퍼센트는 약 20% 내지 약 25%인,
    플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치.
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