KR20210006019A - Temperature controlled gas diffuser for flat panel process equipment - Google Patents

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KR20210006019A
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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은 증착되는 막들 또는 에칭될 막들의 균일성을 개선하는 가스 분배 조립체들을 제공한다. 가스 분배 조립체들의 일 실시예는, 최상부 확산기 플레이트, 및 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들을 갖는 확산기를 포함한다. 각각의 제1 가스 통로 섹션은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널에 연결되고, 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖는다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널에 연결된다. 리턴 채널은 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 갖는다. 최하부 확산기 플레이트가 최상부 확산기 플레이트에 커플링된다.Embodiments described herein provide gas distribution assemblies that improve the uniformity of films to be deposited or to be etched. One embodiment of gas distribution assemblies includes a diffuser having a top diffuser plate and a plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate. Each first gas passage section is adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate. Each fluid channel is connected to a supply channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with the fluid supply conduit of the heat exchanger. Each fluid channel is connected to a return channel disposed on the top diffuser plate. The return channel has a return outlet configured to be coupleable with the fluid return conduit of the heat exchanger. The lowermost diffuser plate is coupled to the uppermost diffuser plate.

Description

플랫 패널 프로세스 장비를 위한 온도 제어식 가스 확산기Temperature controlled gas diffuser for flat panel process equipment

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 프로세스 챔버들, 이를테면 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition) 챔버들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 프로세스 챔버들을 위한 가스 분배 조립체들에 관한 것이다.[0001] Embodiments of the present disclosure generally relate to process chambers, such as plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) chambers. More specifically, embodiments of the present disclosure relate to gas distribution assemblies for process chambers.

[0002] CVD(chemical vapor deposition) 및 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)는 일반적으로, 기판, 이를테면, 반도체 웨이퍼 또는 플랫 패널 디스플레이를 위한 투명 기판 상에 박막들을 증착하기 위해 이용된다. CVD 및 PECVD는 일반적으로, 기판을 포함하는 진공 챔버 내에 전구체 가스 또는 가스 혼합물을 도입함으로써 달성된다. 전구체 가스 또는 가스 혼합물은 전형적으로, 챔버의 최상부 근처에 위치된 가스 확산기를 통해 하방으로 지향된다. 확산기 플레이트는 가열식 기판 지지부 상에 포지셔닝된 기판 위로 짧은 거리만큼 떨어져 배치되고, 그에 따라, 확산기 및 전구체 가스 또는 가스 혼합물은 기판 지지부로부터의 복사 열(radiated heat)에 의해 가열된다. PECVD 동안, 챔버 내의 전구체 가스 또는 가스 혼합물은, 챔버에 커플링된 하나 이상의 RF(radio frequency) 소스들로부터 챔버에 RF 전력을 인가함으로써, 플라즈마로 에너자이징(energize)된다(예컨대, 여기됨). 여기된 가스 또는 가스 혼합물은 가열식 기판 지지부 상에 포지셔닝된 기판의 표면 상에 재료의 층을 형성하기 위해 반응한다. 반응 동안 생성되는 휘발성 부산물들은 배기 시스템을 통해 챔버로부터 펌핑된다.[0002] Chemical vapor deposition (CVD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) are generally used to deposit thin films on a substrate, such as a transparent substrate for a semiconductor wafer or flat panel display. CVD and PECVD are generally achieved by introducing a precursor gas or gas mixture into a vacuum chamber containing the substrate. The precursor gas or gas mixture is typically directed downwards through a gas diffuser located near the top of the chamber. The diffuser plate is placed a short distance above the substrate positioned on the heated substrate support, so that the diffuser and precursor gas or gas mixture are heated by radiated heat from the substrate support. During PECVD, the precursor gas or gas mixture in the chamber is energized (eg, excited) into a plasma by applying RF power to the chamber from one or more radio frequency (RF) sources coupled to the chamber. The excited gas or gas mixture reacts to form a layer of material on the surface of the substrate positioned on the heated substrate support. Volatile by-products produced during the reaction are pumped out of the chamber through an exhaust system.

[0003] CVD 및 PECVD 프로세싱에 의해 프로세싱되는 플랫 패널들은 전형적으로 크고, 대개, 370 mm x 470 mm를 초과한다. 따라서, 특히 200 mm 및 300 mm 반도체 웨이퍼 프로세싱에 활용되는 가스 확산기 플레이트들에 비해 사이즈가 비교적 큰 대형 가스 확산기 플레이트들(또는 가스 분배 플레이트들)이 플랫 패널들 위로 균일한 프로세스 가스 유동을 제공하기 위해 활용된다. 가스 확산기 플레이트들이 크고, 여기된 플라즈마 및 기판 지지부로부터의 복사 열에 의해서만 가열되기 때문에, 가스 확산기 플레이트들의 온도 분포는 균일하지 않고, 불-균일한 두께들을 갖는 막들의 증착 또는 막들의 불-균일한 에칭을 초래한다.[0003] Flat panels processed by CVD and PECVD processing are typically large, and usually exceed 370 mm x 470 mm. Thus, large gas diffuser plates (or gas distribution plates) that are relatively large in size compared to gas diffuser plates utilized in processing 200 mm and 300 mm semiconductor wafers, in particular, to provide a uniform process gas flow over flat panels. Is utilized. Since the gas diffuser plates are large and heated only by the excited plasma and radiant heat from the substrate support, the temperature distribution of the gas diffuser plates is not uniform, and the deposition of films with non-uniform thicknesses or non-uniform etching of the films. Results.

[0004] 따라서, 증착되는 막들 또는 에칭될 막들의 균일성을 개선하는 개선된 가스 분배 조립체들이 필요하다.[0004] Accordingly, there is a need for improved gas distribution assemblies that improve the uniformity of films to be deposited or films to be etched.

[0005] 일 실시예에서, 확산기가 제공된다. 확산기는, 상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트, 및 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들을 포함한다. 각각의 제1 가스 통로는 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널에 연결되고, 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖는다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널에 연결된다. 리턴 채널은 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 갖는다. 최하부 확산기 플레이트가 최상부 확산기 플레이트에 커플링된다. 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는다.[0005] In one embodiment, a diffuser is provided. The diffuser includes a top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface, and a plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate. Each first gas passage is adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate. Each fluid channel is connected to a supply channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with the fluid supply conduit of the heat exchanger. Each fluid channel is connected to a return channel disposed on the top diffuser plate. The return channel has a return outlet configured to be coupleable with the fluid return conduit of the heat exchanger. The lowermost diffuser plate is coupled to the uppermost diffuser plate. The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface.

[0006] 다른 실시예에서, 확산기가 제공된다. 확산기는, 상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트, 및 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들을 포함한다. 각각의 제1 가스 통로는 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널과 공급 바이패스 채널(supply bypass channel) 중 하나에 연결된다. 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖는다. 공급 바이패스 채널은 공급 채널과 유체 연통한다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널과 리턴 바이패스 채널 중 하나에 연결된다. 리턴 채널은 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 갖는다. 리턴 바이패스 채널은 리턴 채널과 유체 연통한다. 최하부 확산기 플레이트가 최상부 확산기 플레이트에 커플링된다. 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는다.[0006] In another embodiment, a diffuser is provided. The diffuser includes a top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface, and a plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate. Each first gas passage is adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate. Each fluid channel is connected to one of a supply channel and a supply bypass channel disposed in the top diffuser plate. The supply channel has a supply inlet configured to be coupleable with the fluid supply conduit of the heat exchanger. The supply bypass channel is in fluid communication with the supply channel. Each fluid channel is connected to one of a return channel and a return bypass channel disposed on the top diffuser plate. The return channel has a return outlet configured to be coupleable with the fluid return conduit of the heat exchanger. The return bypass channel is in fluid communication with the return channel. The lowermost diffuser plate is coupled to the uppermost diffuser plate. The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface.

[0007] 또 다른 실시예에서, 챔버가 제공된다. 챔버는 지지 조립체, 및 확산기에 커플링된 RF(radio frequency) 전력 소스를 포함한다. 확산기는 지지 조립체와 대향하게 배치된다. 확산기는, 상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트, 및 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들을 포함한다. 각각의 제1 가스 통로는 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널에 연결되고, 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖는다. 각각의 유체 채널은 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널에 연결된다. 리턴 채널은 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 갖는다. 최하부 확산기 플레이트가 최상부 확산기 플레이트에 커플링된다. 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는다.[0007] In yet another embodiment, a chamber is provided. The chamber includes a support assembly and a radio frequency (RF) power source coupled to the diffuser. The diffuser is disposed opposite the support assembly. The diffuser includes a top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface, and a plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate. Each first gas passage is adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate. Each fluid channel is connected to a supply channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with the fluid supply conduit of the heat exchanger. Each fluid channel is connected to a return channel disposed on the top diffuser plate. The return channel has a return outlet configured to be coupleable with the fluid return conduit of the heat exchanger. The lowermost diffuser plate is coupled to the uppermost diffuser plate. The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface.

[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 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0009] 도 1은 실시예에 따른 플라즈마 강화 화학 기상 증착 시스템의 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
[0010] 도 2a는 실시예에 따른 예시적인 확산기의 개략적인 부분 단면도이고, 도 2b는 그 예시적인 확산기의 저면 단면도이다.
[0011] 도 2c는 실시예에 따른 최상부 확산기 플레이트의 네거티브(negative) 저면 사시도이다.
[0012] 도 2d는 실시예에 따른 최상부 확산기 플레이트의 확대된 네거티브 섹션이다.
[0013] 도 2e는 실시예에 따른 최상부 확산기 플레이트의 네거티브 저면 사시도이다.
[0014] 도 2f는 실시예에 따른 최상부 확산기 플레이트의 확대된 네거티브 섹션이다.
[0015] 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 있는 것으로 고려된다.
[0008] In such a way that the above-listed features of the present disclosure can be understood in detail, a more specific description of the present disclosure briefly summarized above may be made with reference to embodiments, some of which are attached It is illustrated in the drawings. However, it should be noted that the appended drawings are merely illustrative of exemplary embodiments and should not be regarded as limiting the scope of the present disclosure, and that other equally effective embodiments may be accepted.
1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a plasma enhanced chemical vapor deposition system according to the embodiment.
2A is a partial schematic cross-sectional view of an exemplary diffuser according to an embodiment, and FIG. 2B is a bottom cross-sectional view of the exemplary diffuser.
2C is a negative bottom perspective view of a top diffuser plate according to an embodiment.
[0012] Figure 2D is an enlarged negative section of the top diffuser plate according to an embodiment.
2E is a negative bottom perspective view of a top diffuser plate according to an embodiment.
2F is an enlarged negative section of a top diffuser plate according to an embodiment.
[0015] To facilitate understanding, the same reference numbers have been used where possible to designate the same elements common to the drawings. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially included in other embodiments without further description.

[0016] 본원에서 설명되는 실시예들은 증착되는 막들 또는 에칭될 막들의 균일성을 개선하는 가스 분배 조립체들을 제공한다. 가스 분배 조립체들 각각은 확산기를 통과하는 유체의 단방향 유동과 양방향 유동 중 하나를 포함하고, 그에 따라, 과도한 열이 제거되고 그리고/또는 확산기에 열이 제공되어, 미리 결정된 확산기 온도가 유지된다. 기판 지지부로부터 복사되는 열 및 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 미리 결정된 확산기 온도로 확산기(105)를 유지하는 것은 개선된 균일성을 갖는 증착된 막 또는 에칭된 막을 생성한다.[0016] Embodiments described herein provide gas distribution assemblies that improve the uniformity of films to be deposited or to be etched. Each of the gas distribution assemblies includes one of a one-way flow and a two-way flow of fluid through the diffuser, whereby excess heat is removed and/or heat is provided to the diffuser to maintain a predetermined diffuser temperature. Maintaining the diffuser 105 at a predetermined diffuser temperature independent of the intensity of the plasma during processing and the heat radiated from the substrate support produces a deposited or etched film with improved uniformity.

[0017] 도 1은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 챔버(100)의 일 실시예의 개략적인 단면도이며, 이는 캘리포니아, 산타클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능하다. 아래에서 설명되는 시스템은 예시적인 챔버이고, 다른 제조자들로부터의 챔버들을 포함하는 다른 챔버들이 본 개시내용의 양상들과 함께 사용될 수 있거나 또는 본 개시내용의 양상들을 달성하기 위해 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 챔버(100)는 챔버 바디(102), 기판 지지 조립체(104), 및 가스 분배 조립체(106)를 포함한다. 가스 분배 조립체(106)는 기판 지지 조립체(104)와 대향하게 포지셔닝되고, 이들 사이에 프로세스 볼륨(108)이 정의된다.[0017] 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) chamber 100, which is available from Applied Materials, Inc. located in Santa Clara, California. It is understood that the system described below is an exemplary chamber, and that other chambers, including chambers from other manufacturers, may be used with aspects of the disclosure or may be modified to achieve aspects of the disclosure. Should be. Chamber 100 includes a chamber body 102, a substrate support assembly 104, and a gas distribution assembly 106. The gas distribution assembly 106 is positioned opposite the substrate support assembly 104 and a process volume 108 is defined between them.

[0018] 기판 지지 조립체(104)는 챔버 바디(102) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 기판 지지 조립체(104)는 프로세싱 동안 기판(110)을 지지한다. 기판 지지 조립체(104)는 기판 지지부(112)를 포함한다. 기판 지지부(112)는 스템(stem)(118)을 탑재하기 위한 하부 표면(114), 및 기판(110)을 지지하기 위한 상부 표면(116)을 갖는다. 스템(118)은 리프트 시스템(120)에 기판 지지 조립체(104)를 커플링시키며, 리프트 시스템(120)은 챔버 바디(102)의 슬릿 밸브(122)를 통한 챔버(100)로의 그리고 챔버(100)로부터의 기판 이송을 가능하게 하는 이송 포지션과 프로세싱 포지션(도시된 바와 같음) 사이에서 기판 지지 조립체(104)를 이동시킨다.[0018] The substrate support assembly 104 is disposed at least partially within the chamber body 102. The substrate support assembly 104 supports the substrate 110 during processing. The substrate support assembly 104 includes a substrate support 112. The substrate support 112 has a lower surface 114 for mounting the stem 118 and an upper surface 116 for supporting the substrate 110. The stem 118 couples the substrate support assembly 104 to the lift system 120, the lift system 120 to the chamber 100 and into the chamber 100 through the slit valve 122 of the chamber body 102. Move the substrate support assembly 104 between a transfer position and a processing position (as shown) to enable transfer of the substrate from ).

[0019] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 기판 지지부에 배치된 저항성 엘리먼트들(미도시)은 기판 지지부(112)를 제어가능하게 가열하는 공급부, 이를테면 전력 소스에 커플링된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 적어도 하나의 유체 채널(미도시)이 열 교환기(124)에 연결되며, 열 교환기(124)는 적어도 하나의 유체 채널의 유입구에 연결된 지지부 공급 도관(126)을 통해, 그리고 적어도 하나의 유체 채널의 유출구에 연결된 지지부 리턴 도관(128)을 통해 적어도 하나의 유체 채널에 연결된다. 열 교환기(124)는 기판 지지부(112)를 통해 유체를 순환시키고, 그에 따라, 과도한 열이 제거되고 그리고/또는 기판 지지부(112)에 열이 제공되어, 미리 결정된 지지부 온도가 유지된다. 미리 결정된 지지부 온도는, 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 기판(110)의 균일한 온도 분포가 유지되도록, 프로세스 파라미터들에 기초하여 일정 온도로 세팅될 수 있다. 유체는 섭씨 약 50도 내지 섭씨 약 450도의 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다.[0019] In one embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, resistive elements (not shown) disposed on the substrate support are coupled to a supply that controllably heats the substrate support 112, such as a power source. do. In another embodiment that may be combined with other embodiments described herein, at least one fluid channel (not shown) is connected to the heat exchanger 124, and the heat exchanger 124 is an inlet of at least one fluid channel. Is connected to the at least one fluid channel through a support supply conduit 126 connected to and through a support return conduit 128 connected to the outlet of the at least one fluid channel. The heat exchanger 124 circulates the fluid through the substrate support 112 so that excess heat is removed and/or heat is provided to the substrate support 112 to maintain a predetermined support temperature. The predetermined support temperature may be set to a constant temperature based on the process parameters so that a uniform temperature distribution of the substrate 110 is maintained regardless of the intensity of the plasma during processing. The fluid may include a material capable of maintaining a temperature between about 50 degrees Celsius and about 450 degrees Celsius.

[0020] 가스 분배 조립체(106)는 행거 플레이트(hanger plate)(107)에 의해 배킹 플레이트(backing plate)(103)로부터 매달려 있는 확산기(105)를 포함한다. 균일한 미리 결정된 분포의 가스가 확산기(105)를 통해 프로세스 볼륨(108) 내로 통과할 수 있게 하기 위해, 복수의 가스 통로들(109)이 확산기(105)를 관통하여 형성된다. 행거 플레이트(107)는 확산기(105)와 배킹 플레이트(103)를 이격된 관계로 유지하여, 확산기(105)와 배킹 플레이트(103) 사이에 플리넘(plenum)(111)을 정의한다. 배킹 플레이트(103)는 하나 이상의 가스 소스들(117)에 커플링가능한 매니폴드(manifold)(115)에 커플링된 가스 유입구 통로(113)를 포함한다. 플리넘(111)은 가스들이 확산기(105) 위로 균일하게 제공될 수 있게 하고, 그리고 가스 분배 조립체(106)의 폭에 걸쳐 복수의 가스 통로들(109)을 통해 균일한 분포로 유동할 수 있게 하여, 가스가 프로세스 볼륨(108)에서 균일하게 유동되게 한다.[0020] The gas distribution assembly 106 includes a diffuser 105 suspended from a backing plate 103 by a hanger plate 107. A plurality of gas passages 109 are formed through the diffuser 105 in order to allow a uniform predetermined distribution of gas to pass through the diffuser 105 and into the process volume 108. The hanger plate 107 maintains the diffuser 105 and the backing plate 103 in a spaced relationship to define a plenum 111 between the diffuser 105 and the backing plate 103. The backing plate 103 includes a gas inlet passage 113 coupled to a manifold 115 coupleable to one or more gas sources 117. The plenum 111 allows gases to be uniformly provided over the diffuser 105 and flow in a uniform distribution through the plurality of gas passages 109 over the width of the gas distribution assembly 106. This allows the gas to flow evenly in the process volume 108.

[0021] 가스 분배 조립체(106)는 RF(radio frequency) 전력 소스(119)에 커플링되며, RF 전력 소스(119)는 기판(110)의 프로세싱을 위한 플라즈마를 생성하는 데 사용된다. 일반적으로, 기판 지지 조립체(104)는 확산기(105)와 기판 지지부(112) 사이에 용량성 커플링을 제공하기 위해 RF 전력 소스(119)에 의해 가스 분배 조립체(106)에 RF 전력이 공급되도록 접지된다. RF 전력이 확산기(105)에 공급될 때, 확산기(105)와 기판 지지부(112) 사이에 전기장이 생성되고, 그에 따라, 기판 지지부(112)와 확산기(105) 사이의 프로세스 볼륨(108)에 존재하는 가스들의 원자들이 이온화되고 전자들을 방출하게 된다. 프로세싱 동안, 확산기(105)로 복사되는 기판 지지부(112)로부터의 열 및 플라즈마의 세기로부터 생성되는 열은 불-균일할 수 있고, 그에 따라, 확산기(105)에 걸쳐 고온(hot) 및 저온(cold) 구역들이 생성될 수 있다. 가스 분배 조립체(106)는, 기판 지지부(112)로부터 복사되는 열 및 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 확산기(105)에 걸쳐 균일한 미리 결정된 확산기 온도를 유지하기 위해, 시스템(101)을 포함한다. 기판 지지부(112)로부터 복사되는 열 및 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 미리 결정된 확산기 온도로 확산기(105)를 유지하는 것은 개선된 균일성을 갖는 증착된 막 또는 에칭된 막을 생성한다.[0021] The gas distribution assembly 106 is coupled to a radio frequency (RF) power source 119 and the RF power source 119 is used to generate a plasma for processing of the substrate 110. In general, the substrate support assembly 104 is such that RF power is supplied to the gas distribution assembly 106 by the RF power source 119 to provide a capacitive coupling between the diffuser 105 and the substrate support 112. Grounded. When RF power is supplied to the diffuser 105, an electric field is created between the diffuser 105 and the substrate support 112, and thus the process volume 108 between the substrate support 112 and the diffuser 105. The atoms of the existing gases are ionized and emit electrons. During processing, the heat from the substrate support 112 radiated to the diffuser 105 and the heat generated from the intensity of the plasma may be non-uniform, and thus hot and cold across the diffuser 105 ( cold) zones can be created. The gas distribution assembly 106 includes a system 101 to maintain a uniform predetermined diffuser temperature across the diffuser 105 regardless of the intensity of the heat radiated from the substrate support 112 and the plasma during processing. do. Maintaining the diffuser 105 at a predetermined diffuser temperature regardless of the heat radiated from the substrate support 112 and the intensity of the plasma during processing produces a deposited or etched film with improved uniformity.

[0022] 시스템(101)은 적어도 복수의 유체 채널들(121)을 포함한다. 유체 채널들(121) 각각은 공급 채널(도 2c 내지 도 2f에 도시됨)과 공급 바이패스 채널(도 2e 및 도 2f에 도시됨) 중 적어도 하나에 커플링된 채널 유입구(도 2c 내지 도 2f에 도시됨)를 갖는다. 유체 채널들(121) 각각은 리턴 채널(도 2c 내지 도 2f에 도시됨)과 리턴 바이패스 채널(도 2e 및 도 2f에 도시됨) 중 적어도 하나에 커플링된 채널 유출구(도 2c 내지 도 2f에 도시됨)를 갖는다. 열 교환기(123)가 공급 채널의 유입구(도 2c 및 도 2e에 도시됨)에 연결된 유체 공급 도관(125)을 통해 공급 채널에 연결된다. 열 교환기(123)는 리턴 채널의 유출구(도 2c 및 도 2e에 도시됨)에 연결된 유체 리턴 도관(127)을 통해 리턴 채널에 연결된다. 열 교환기(123)는 유체 채널들(121)을 통해 유체를 순환시키고, 그에 따라, 과도한 열이 제거되고 그리고/또는 확산기(105)에 열이 제공되어, 미리 결정된 확산기 온도가 유지된다. 미리 결정된 확산기 온도는, 기판 지지부(112)로부터 복사되는 열 및 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 확산기(105)의 균일한 온도 분포가 유지되도록, 프로세스 파라미터들에 기초하여 일정 온도로 세팅될 수 있다. 유체는 섭씨 약 50도 내지 섭씨 약 450도의 온도를 유지할 수 있는 재료를 포함할 수 있다.[0022] System 101 includes at least a plurality of fluid channels 121. Each of the fluid channels 121 is a channel inlet (Fig. 2C to Fig. 2F) coupled to at least one of a supply channel (shown in Figs. 2C to 2F) and a supply bypass channel (shown in Figs. 2E and 2F). Shown in). Each of the fluid channels 121 is a channel outlet (Fig. 2C to Fig. 2F) coupled to at least one of a return channel (shown in Figs. 2C to 2F) and a return bypass channel (Fig. 2E and Fig. 2F). Shown in). The heat exchanger 123 is connected to the supply channel through a fluid supply conduit 125 connected to the inlet of the supply channel (shown in FIGS. 2C and 2E). The heat exchanger 123 is connected to the return channel through a fluid return conduit 127 connected to the outlet of the return channel (shown in FIGS. 2C and 2E). Heat exchanger 123 circulates fluid through fluid channels 121, whereby excess heat is removed and/or heat is provided to diffuser 105 to maintain a predetermined diffuser temperature. The predetermined diffuser temperature may be set to a constant temperature based on the process parameters so that a uniform temperature distribution of the diffuser 105 is maintained regardless of the intensity of the heat radiated from the substrate support 112 and the plasma during processing. have. The fluid may include a material capable of maintaining a temperature between about 50 degrees Celsius and about 450 degrees Celsius.

[0023] 제어기(130)가 챔버(100)에 커플링되고, 그리고 프로세싱 동안 챔버(100)의 양상들을 제어하도록 구성된다. 제어기(130)는 CPU(central processing unit)(미도시), 메모리(미도시), 및 지원 회로들(또는 I/O)(미도시)을 포함할 수 있다. CPU는, 다양한 프로세스들 및 하드웨어(예컨대, 모터들 및 다른 하드웨어)를 제어하기 위해 산업 현장들에서 사용되고 프로세스들(예컨대, 유체의 유량들)을 모니터링하는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(미도시)는 CPU에 연결되고, 그리고 쉽게 입수가능한 메모리, 이를테면 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 소프트웨어 명령들 및 데이터는 CPU에 명령하기 위해 메모리 내에 코딩되어 저장될 수 있다. 또한, 지원 회로들(미도시)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU에 연결된다. 지원 회로들은 통상적인 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로망, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다. 제어기(130)에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령들)은 어떤 태스크들이 챔버(100)에 의해 수행가능한지를 결정한다. 프로그램은 제어기(130)에 의해 판독가능한 소프트웨어일 수 있고, 예컨대, 확산기(105)의 미리 결정된 확산기 온도를 모니터링 및 제어하기 위한 명령들을 포함할 수 있다.[0023] A controller 130 is coupled to the chamber 100 and is configured to control aspects of the chamber 100 during processing. The controller 130 may include a central processing unit (CPU) (not shown), a memory (not shown), and support circuits (or I/O) (not shown). The CPU may be one of any type of computer processors used in industrial sites to control various processes and hardware (e.g., motors and other hardware) and monitor processes (e.g., fluid flows). have. Memory (not shown) is connected to the CPU, and is readily available memory, such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), floppy disk, hard disk, or any other form of digital storage locally or remotely. It may be one or more of. Software instructions and data may be coded and stored in memory to instruct the CPU. Further, support circuits (not shown) are connected to the CPU to support the processor in a conventional manner. Support circuits may include conventional cache, power supplies, clock circuits, input/output circuitry, subsystems, and the like. A program (or computer instructions) readable by controller 130 determines which tasks can be performed by chamber 100. The program may be software readable by controller 130 and may include instructions for monitoring and controlling a predetermined diffuser temperature of diffuser 105, for example.

[0024] 도 2a는 예시적인 확산기(105)의 개략적인 부분 단면도이며, 도 2b는 예시적인 확산기(105)의 저면 단면도이다. 확산기(105)는 기판 프로세싱에 악영향을 미치지 않도록 행거 플레이트(107)에 걸쳐 충분한 평탄도를 유지하는 두께(242)로 구성된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 확산기(105)의 두께(242)는 약 0.8 인치(inch) 내지 약 2.0 인치이다. 확산기(105)는 반도체 웨이퍼 제조를 위해 원형일 수 있거나, 또는 플랫 패널 디스플레이 제조를 위해 다각형, 이를테면 직사각형일 수 있다.[0024] 2A is a schematic partial cross-sectional view of an exemplary diffuser 105 and FIG. 2B is a bottom cross-sectional view of an exemplary diffuser 105. The diffuser 105 is configured with a thickness 242 that maintains sufficient flatness across the hanger plate 107 so as not to adversely affect substrate processing. In one embodiment that may be combined with other embodiments described herein, the thickness 242 of the diffuser 105 is between about 0.8 inches and about 2.0 inches. The diffuser 105 may be circular for semiconductor wafer fabrication, or polygonal, such as rectangular, for flat panel display fabrication.

[0025] 확산기(105)는 최상부 확산기 플레이트(202)로 구성되며, 최상부 확산기 플레이트(202)는 배킹 플레이트(103)를 향하는 상류 표면(206) 및 하류 표면(208)을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 확산기(105)의 하류 표면(208)은 최하부 확산기 플레이트(204)의 상류 표면(210)에 대해, 주조되고, 브레이징되고(brazed), 단조되고, 열간 등압 성형되고(hot iso-statically pressed), 그리고 소결되는 것 중 적어도 하나가 이루어지며, 최하부 확산기 플레이트(204)는 기판 지지부(112)를 향하는 하류 표면(212)을 포함한다. 최상부 확산기 플레이트(202)는 두께(244)를 갖고, 최하부 확산기 플레이트(204)는 두께(246)를 갖는다. 각각의 가스 통로(109)는 최상부 확산기 플레이트(202) 내의 제1 가스 통로 섹션(248), 및 최하부 확산기 플레이트(204) 내의 제2 통로 섹션(250)을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 오리피스 홀(orifice hole)(216)에 인접한 유체 채널들(121) 각각은 오리피스 홀(216)로부터 거리(240)만큼 떨어져 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 유체 채널들(121) 각각은 폭(238) 및 높이(236)를 갖는다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 유체 채널들(121) 각각은 U-형상 또는 V-형상이다.[0025] The diffuser 105 consists of an uppermost diffuser plate 202, which includes an upstream surface 206 and a downstream surface 208 facing the backing plate 103. In one embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the downstream surface 208 of the diffuser 105 is cast, brazed, against the upstream surface 210 of the lowermost diffuser plate 204 ( brazed), forged, hot iso-statically pressed, and sintered, the lowermost diffuser plate 204 comprising a downstream surface 212 facing the substrate support 112 do. The uppermost diffuser plate 202 has a thickness 244 and the lowermost diffuser plate 204 has a thickness 246. Each gas passage 109 includes a first gas passage section 248 in the upper diffuser plate 202 and a second passage section 250 in the lower diffuser plate 204. In one embodiment that may be combined with other embodiments described herein, each of the fluid channels 121 adjacent to the orifice hole 216 is spaced a distance 240 from the orifice hole 216 . In another embodiment that may be combined with other embodiments described herein, each of the fluid channels 121 has a width 238 and a height 236. In another embodiment that may be combined with other embodiments described herein, each of the fluid channels 121 is U-shaped or V-shaped.

[0026] 예시적인 확산기(105)의 최상부 확산기 플레이트(202)의 네거티브 저면 사시도가 도 2c에 도시되고, 최상부 확산기 플레이트(202)의 확대된 네거티브 섹션이 도 2d에 도시되며, 유체 채널들(121) 각각은 적어도 하나의 제1 가스 통로 섹션(248)에 인접하게 배치된다. 유체 채널들(121)은 최상부 확산기 플레이트(202)의 하류 표면(208) 상에 형성된다. 각각의 제1 가스 통로 섹션(248)은 최상부 확산기 플레이트(202)에 배치된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 제1 가스 통로 섹션(248)은 오리피스 홀(216)에 커플링된 제1 보어(bore)(214)에 의해 정의되며, 각각의 제2 통로 섹션(250)은 최상부 확산기 플레이트(202) 내의 오리피스 홀(216)에 커플링된 제2 보어(218)에 의해 최하부 확산기 플레이트(204)에 정의된다. 단방향 유동 구성을 갖는 도 2c 및 도 2d에 도시된 실시예에서, 유체 채널들(121) 각각은 공급 채널(207)에 커플링된 채널 유입구(213), 및 리턴 채널(209)에 커플링된 채널 유출구(215)를 갖는다. 공급 채널(207)은 유체 공급 도관(125)을 통해 열 교환기(123)에 연결될 유입구(203), 및 유체 리턴 도관(127)을 통해 열 교환기(123)에 연결될 유출구(205)를 포함한다. 열 교환기(123)는 미리 결정된 확산기 온도로 확산기(105)를 유지하기 위해 단방향 유동으로 유체 채널들(121)을 통해 유체를 순환시킨다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 시스템(101)은 확산기(105)의 온도를 결정하기 위해 제어기(130)에 커플링된 복수의 열전대들(251)을 포함한다. 열 교환기(123) 및 열전대들(251)에 커플링된 제어기(130)는 공급 채널(207)에 진입하는 유체의 온도 및 순환을 모니터링 및 제어하도록 동작가능하다.[0026] A negative bottom perspective view of the top diffuser plate 202 of the exemplary diffuser 105 is shown in FIG. 2C, an enlarged negative section of the top diffuser plate 202 is shown in FIG. 2D, and each of the fluid channels 121 It is disposed adjacent to at least one first gas passage section 248. Fluid channels 121 are formed on the downstream surface 208 of the top diffuser plate 202. Each first gas passage section 248 is disposed on the top diffuser plate 202. As shown in FIG. 2A, each first gas passage section 248 is defined by a first bore 214 coupled to an orifice hole 216, and each second passage section 250 ) Is defined in the lowermost diffuser plate 204 by a second bore 218 coupled to an orifice hole 216 in the uppermost diffuser plate 202. In the embodiment shown in FIGS. 2C and 2D having a unidirectional flow configuration, each of the fluid channels 121 is coupled to a channel inlet 213 coupled to a supply channel 207 and a return channel 209. It has a channel outlet 215. The supply channel 207 includes an inlet 203 to be connected to the heat exchanger 123 through a fluid supply conduit 125, and an outlet 205 to be connected to the heat exchanger 123 through a fluid return conduit 127. Heat exchanger 123 circulates fluid through fluid channels 121 in a one-way flow to maintain diffuser 105 at a predetermined diffuser temperature. In one embodiment that may be combined with other embodiments described herein, system 101 includes a plurality of thermocouples 251 coupled to controller 130 to determine the temperature of diffuser 105. do. The controller 130 coupled to the heat exchanger 123 and the thermocouples 251 is operable to monitor and control the temperature and circulation of fluid entering the supply channel 207.

[0027] 제1 보어(214), 오리피스 홀(216), 및 제2 보어(218)는 결합되어 확산기(105)를 통과하는 경로를 형성한다. 제1 보어(214)는 최상부 확산기 플레이트(202)의 상류 표면(206)으로부터 최하부(220)까지 제1 길이(230)만큼 연장된다. 제1 보어(214)의 최하부(220)는 가스들이 제1 보어(214)로부터 오리피스 홀(216) 내로 유동할 때 유동 제한을 최소화하기 위해, 테이퍼형(tapered), 베벨형(beveled), 챔퍼형(chamfered), 또는 원형일 수 있다. 제1 보어(214)는 일반적으로, 약 0.093 인치 내지 약 0.218 인치의 직경을 갖고, 일 실시예에서는 약 0.156 인치이다.[0027] First bore 214, orifice hole 216, and second bore 218 are combined to form a path through diffuser 105. The first bore 214 extends from the upstream surface 206 of the top diffuser plate 202 to the bottom 220 by a first length 230. The lowermost portion 220 of the first bore 214 is tapered, beveled, and chamfered to minimize flow restriction when gases flow from the first bore 214 into the orifice hole 216. It may be chamfered or circular. The first bore 214 generally has a diameter of about 0.093 inches to about 0.218 inches, and in one embodiment about 0.156 inches.

[0028] 제2 보어(218)는 최하부 확산기 플레이트(204)에 형성되고, 하류 표면(212)으로부터 약 0.10 인치 내지 약 2.0 인치의 제3 길이(234)까지 연장된다. 바람직하게, 제3 길이(234)는 약 0.1 인치 내지 약 1.0 인치이다. 제2 보어(218)의 직경(226)은 일반적으로 약 0.1 인치 내지 약 1.0 인치이고, 약 10도 내지 약 50도의 각도(224)로 벌어져 있을 수 있다. 바람직하게, 직경(226)은 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치이고, 각도(224)는 20도 내지 약 40도이다. 제2 보어(218)의 직경(226)은 하류 표면(212)과 교차하는 직경을 지칭한다. 제2 보어(218)의 표면적은 약 0.05 제곱 인치 내지 약 10 제곱 인치이고, 바람직하게는 약 0.05 제곱 인치 내지 약 5 제곱 인치이다.[0028] A second bore 218 is formed in the lowermost diffuser plate 204 and extends from the downstream surface 212 to a third length 234 of about 0.10 inches to about 2.0 inches. Preferably, the third length 234 is between about 0.1 inches and about 1.0 inches. The diameter 226 of the second bore 218 is generally about 0.1 inches to about 1.0 inches, and may be spread at an angle 224 of about 10 degrees to about 50 degrees. Preferably, the diameter 226 is between about 0.1 inches and about 0.5 inches, and the angle 224 is between 20 degrees and about 40 degrees. The diameter 226 of the second bore 218 refers to the diameter that intersects the downstream surface 212. The surface area of the second bore 218 is about 0.05 square inches to about 10 square inches, and preferably about 0.05 square inches to about 5 square inches.

[0029] 1500 mm x 1850 mm 기판들을 프로세싱하기 위해 사용되는 확산기(105)의 예는 0.250 인치의 직경(226) 및 약 22도의 각도(224)로 제2 보어들(218)을 갖는다. 인접한 제2 보어들(218)의 림(rim)들(252) 사이의 거리(228)는 약 0 인치 내지 약 0.6 인치, 바람직하게는 약 0 인치 내지 약 0.4 인치이다. 제1 보어(214)의 직경(254)은 일반적으로, 적어도 제2 보어(218)의 직경(226) 이하이다(그러나 이에 제한되지는 않음). 제2 보어(218)의 최하부(222)는 오리피스 홀(216)로부터 제2 보어(218) 내로 유출하는 가스들의 압력 손실을 최소화하기 위해, 테이퍼형, 베벨형, 챔퍼형, 또는 원형일 수 있다.[0029] An example of a diffuser 105 used to process 1500 mm x 1850 mm substrates has a diameter 226 of 0.250 inches and second bores 218 at an angle 224 of about 22 degrees. The distance 228 between the rims 252 of adjacent second bores 218 is between about 0 inches and about 0.6 inches, preferably between about 0 inches and about 0.4 inches. The diameter 254 of the first bore 214 is generally at least less than, but not limited to, the diameter 226 of the second bore 218. The lowermost portion 222 of the second bore 218 may be tapered, beveled, chamfered, or circular in order to minimize pressure loss of gases flowing out of the orifice hole 216 into the second bore 218. .

[0030] 오리피스 홀(216)은 일반적으로, 제1 보어(214)의 최하부(220)와 제2 보어(218)의 최하부(222)를 커플링시킨다. 오리피스 홀(216)은 일반적으로, 약 0.01 인치 내지 약 0.3 인치, 바람직하게는 약 0.01 인치 내지 약 0.1 인치의 직경을 갖고, 전형적으로, 약 0.02 인치 내지 약 1.0 인치, 바람직하게는 약 0.02 인치 내지 약 0.5 인치의 제2 길이(232)를 갖는다. 오리피스 홀(216)의 제2 길이(232) 및 직경(또는 다른 기하학적 속성들)은, 최상부 확산기 플레이트(202)의 상류 표면(206)에 걸친 가스의 균일한 분포를 촉진하는, 플리넘(111) 내의 역압(back pressure)의 주요 원인이다. 오리피스 홀(216)은 전형적으로, 복수의 가스 통로들(109) 사이에서 균일하게 구성되지만, 오리피스 홀(216)을 통한 제한은 확산기(105)의 다른 영역에 비해 확산기(105)의 하나의 영역을 통해 더 많은 가스 유동을 촉진하기 위해 복수의 가스 통로들(109) 사이에서 상이하게 구성될 수 있다. 예컨대, 오리피스 홀(216)은, 기판(110)의 둘레에서의 증착 레이트를 증가시키기 위해, 확산기(105)의 에지들을 통해 더 많은 가스가 유동하도록, 챔버 바디(102)의 벽들에 더 근접해 있는, 확산기(105)의 그러한 가스 통로들(109)에서 더 큰 직경 및/또는 더 짧은 제2 길이(232)를 가질 수 있다. 확산기 플레이트의 두께는 약 0.8 인치 내지 약 3.0 인치, 바람직하게는 약 0.8 인치 내지 약 2.0 인치이다.[0030] The orifice hole 216 generally couples the lowermost portion 220 of the first bore 214 and the lowermost portion 222 of the second bore 218. The orifice hole 216 generally has a diameter of about 0.01 inches to about 0.3 inches, preferably about 0.01 inches to about 0.1 inches, and is typically about 0.02 inches to about 1.0 inches, preferably about 0.02 inches to It has a second length 232 of about 0.5 inches. The second length 232 and diameter (or other geometrical properties) of the orifice hole 216 facilitates a uniform distribution of gas over the upstream surface 206 of the top diffuser plate 202. ) Is the main cause of back pressure. The orifice hole 216 is typically configured uniformly between the plurality of gas passages 109, but the restriction through the orifice hole 216 is one area of the diffuser 105 compared to the other area of the diffuser 105. It may be configured differently between the plurality of gas passages 109 to facilitate more gas flow through. For example, the orifice hole 216 is closer to the walls of the chamber body 102 to allow more gas to flow through the edges of the diffuser 105 to increase the deposition rate around the substrate 110. , May have a larger diameter and/or a shorter second length 232 in such gas passages 109 of the diffuser 105. The thickness of the diffuser plate is from about 0.8 inches to about 3.0 inches, preferably from about 0.8 inches to about 2.0 inches.

[0031] 양방향 유동 구성을 갖는 최상부 확산기 플레이트(202)의 네거티브 최하부 사시도가 도 2e에 도시되고, 확대된 네거티브 섹션이 도 2f에 도시된다. 양방향 유동 구성은 복수의 유체 채널들(121)의 제1 부분을 포함하며, 복수의 유체 채널들(121)의 제1 부분은 공급 채널(207)에 커플링된 채널 유입구들(211), 및 리턴 채널(209)에 커플링된 채널 유출구들(249)을 갖는다. 양방향 유동 구성은 복수의 유체 채널들(121)의 제2 부분을 포함하며, 복수의 유체 채널들(121)의 제2 부분은 공급 바이패스 채널(217)에 커플링된 채널 유입구들(211), 및 리턴 바이패스 채널(219)에 커플링된 채널 유출구들(249)을 갖는다. 공급 바이패스 채널(217)은 공급 전달 채널들(221)에 의해 공급 채널(207)에 커플링된다. 리턴 바이패스 채널(219)은 리턴 전달 채널들(223)에 의해 리턴 채널(209)에 커플링된다. 제1 부분 및 제2 부분의 유체 채널들(121)은 유체의 양방향 유동을 위해 교번한다. 열 교환기(123)는 유체를 공급 채널(207), 복수의 유체 채널들(121)의 제1 부분, 및 리턴 채널(209)을 통해, 그리고 공급 바이패스 채널(217), 복수의 유체 채널들(121)의 제2 부분, 및 리턴 바이패스 채널(219)을 통해 순환시켜서, 확산기(105)를 미리 결정된 확산기 온도로 유지한다.[0031] A negative bottom perspective view of the top diffuser plate 202 having a bidirectional flow configuration is shown in FIG. 2E and an enlarged negative section is shown in FIG. 2F. The bidirectional flow configuration includes a first portion of a plurality of fluid channels 121, wherein the first portion of the plurality of fluid channels 121 has channel inlets 211 coupled to the supply channel 207, and It has channel outlets 249 coupled to the return channel 209. The bidirectional flow configuration includes a second portion of a plurality of fluid channels 121, and a second portion of the plurality of fluid channels 121 has channel inlets 211 coupled to the supply bypass channel 217 , And channel outlets 249 coupled to the return bypass channel 219. Supply bypass channel 217 is coupled to supply channel 207 by supply delivery channels 221. Return bypass channel 219 is coupled to return channel 209 by return transfer channels 223. The fluid channels 121 of the first portion and the second portion alternate for bidirectional flow of the fluid. The heat exchanger 123 supplies fluid through a supply channel 207, a first portion of the plurality of fluid channels 121, and a return channel 209, and a supply bypass channel 217, a plurality of fluid channels. Cycling through a second portion of 121, and return bypass channel 219, maintains diffuser 105 at a predetermined diffuser temperature.

[0032] 요약하면, 증착되는 막들 또는 에칭될 막들의 균일성을 개선하는 가스 분배 조립체들이 본원에서 설명된다. 가스 분배 조립체들 각각은 확산기를 통과하는 유체의 단방향 유동과 양방향 유동 중 하나를 포함하고, 그에 따라, 과도한 열이 제거되고 그리고/또는 확산기에 열이 제공되어, 미리 결정된 확산기 온도가 유지된다. 기판 지지부로부터 복사되는 열 및 프로세싱 동안의 플라즈마의 세기와 관계없이 미리 결정된 확산기 온도로 확산기를 유지하는 것은 개선된 균일성을 갖는 증착된 막 또는 에칭된 막을 생성한다.[0032] In summary, gas distribution assemblies are described herein that improve the uniformity of films to be deposited or films to be etched. Each of the gas distribution assemblies includes one of a one-way flow and a two-way flow of fluid through the diffuser, whereby excess heat is removed and/or heat is provided to the diffuser to maintain a predetermined diffuser temperature. Maintaining the diffuser at a predetermined diffuser temperature irrespective of the intensity of the plasma during processing and the heat radiated from the substrate support produces a deposited or etched film with improved uniformity.

[0033] 전술한 바가 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.[0033] While the foregoing relates to examples of the present disclosure, other and additional examples of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, and the scope of the present disclosure is determined by the following claims. .

Claims (15)

상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트;
상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들 ― 각각의 제1 가스 통로 섹션은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널에 연결되고, 상기 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널에 연결되고, 상기 리턴 채널은 상기 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 가짐 ―; 및
상기 최상부 확산기 플레이트에 커플링된 최하부 확산기 플레이트
를 포함하며,
상기 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는,
확산기.
A top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface;
A plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate, each first gas passage section being adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate,
Each fluid channel is connected to a supply channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with a fluid supply conduit of the heat exchanger,
Each fluid channel is connected to a return channel disposed in the top diffuser plate, the return channel having a return outlet configured to be coupleable with a fluid return conduit of the heat exchanger; And
A bottom diffuser plate coupled to the top diffuser plate
Including,
The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface,
Diffuser.
제1 항에 있어서,
각각의 제1 가스 통로 섹션은 오리피스 홀(orifice hole)에 커플링된 제1 보어(bore)를 포함하며, 각각의 제2 가스 통로 섹션은 상기 최상부 확산기 플레이트의 상기 오리피스 홀에 커플링된 제2 보어를 포함하는,
확산기.
The method of claim 1,
Each first gas passage section includes a first bore coupled to an orifice hole, and each second gas passage section is a second gas passage section coupled to the orifice hole of the top diffuser plate. Including bore,
Diffuser.
제2 항에 있어서,
각각의 오리피스 홀은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있는,
확산기.
The method of claim 2,
Each orifice hole is adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate,
Diffuser.
제3 항에 있어서,
상기 오리피스 홀에 인접한 각각의 유체 채널은 상기 오리피스 홀로부터 제1 거리만큼 떨어져 있는,
확산기.
The method of claim 3,
Each fluid channel adjacent to the orifice hole is spaced a first distance from the orifice hole,
Diffuser.
제1 항에 있어서,
상기 열 교환기는, 상기 공급 채널 및 상기 리턴 채널과 커플링될 때, 상기 유체 공급 도관으로부터 상기 공급 채널, 각각의 유체 채널, 상기 리턴 채널, 및 상기 유체 리턴 도관을 통해 상기 열 교환기로 유체를 순환시키도록 동작가능한,
확산기.
The method of claim 1,
The heat exchanger, when coupled with the supply channel and the return channel, circulates fluid from the fluid supply conduit to the heat exchanger through the supply channel, each fluid channel, the return channel, and the fluid return conduit. Operable to let,
Diffuser.
제5 항에 있어서,
상기 열 교환기에 커플링된 제어기는 미리 결정된 확산기 온도를 유지하기 위해 상기 유체의 순환을 제어하도록 동작가능한,
확산기.
The method of claim 5,
A controller coupled to the heat exchanger is operable to control circulation of the fluid to maintain a predetermined diffuser temperature,
Diffuser.
제6 항에 있어서,
상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 열전대들은 상기 제어기에 커플링되는,
확산기.
The method of claim 6,
Thermocouples disposed on the top diffuser plate are coupled to the controller,
Diffuser.
제1 항에 있어서,
상기 최상부 확산기 플레이트의 하류 표면은 상기 최하부 확산기 플레이트의 상류 표면에 대해, 주조되고, 브레이징되고(brazed), 단조되고, 열간 등압 성형되고(hot iso-statically pressed), 그리고 소결되는 것 중 적어도 하나가 이루어지는,
확산기.
The method of claim 1,
The downstream surface of the uppermost diffuser plate is at least one of cast, brazed, forged, hot iso-statically pressed, and sintered against the upstream surface of the lowermost diffuser plate. Made,
Diffuser.
제1 항에 있어서,
상기 확산기는 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지부와 대향하게 상기 프로세싱 챔버에 배치가능한,
확산기.
The method of claim 1,
The diffuser is disposed in the processing chamber opposite a substrate support disposed in the processing chamber,
Diffuser.
상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트;
상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들 ― 각각의 제1 가스 통로 섹션은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널과 공급 바이패스 채널(supply bypass channel) 중 하나에 연결되고, 상기 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖고, 상기 공급 바이패스 채널은 상기 공급 채널과 유체 연통하고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널과 리턴 바이패스 채널 중 하나에 연결되고, 상기 리턴 채널은 상기 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 갖고, 상기 리턴 바이패스 채널은 상기 리턴 채널과 유체 연통함 ―; 및
상기 최상부 확산기 플레이트에 커플링된 최하부 확산기 플레이트
를 포함하며,
상기 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는,
확산기.
A top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface;
A plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate, each first gas passage section being adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate,
Each fluid channel is connected to one of a supply channel and a supply bypass channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with the fluid supply conduit of the heat exchanger. , The supply bypass channel is in fluid communication with the supply channel,
Each fluid channel is connected to one of a return channel and a return bypass channel disposed on the top diffuser plate, the return channel having a return outlet configured to be coupled to the fluid return conduit of the heat exchanger, and the return bypass The pass channel is in fluid communication with the return channel; And
A bottom diffuser plate coupled to the top diffuser plate
Including,
The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface,
Diffuser.
지지 조립체; 및
확산기에 커플링된 RF(radio frequency) 전력 소스
를 포함하며,
상기 확산기는 상기 지지 조립체와 대향하게 배치되고,
상기 확산기는,
상류 표면 및 하류 표면을 갖는 최상부 확산기 플레이트;
상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 복수의 제1 가스 통로 섹션들 ― 각각의 제1 가스 통로 섹션은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 적어도 하나의 유체 채널에 인접해 있고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 공급 채널에 연결되고, 상기 공급 채널은 열 교환기의 유체 공급 도관과 커플링가능하도록 구성된 공급 유입구를 갖고,
각각의 유체 채널은 상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 리턴 채널에 연결되고, 상기 리턴 채널은 상기 열 교환기의 유체 리턴 도관과 커플링가능하도록 구성된 리턴 유출구를 가짐 ―; 및
상기 최상부 확산기 플레이트에 커플링된 최하부 확산기 플레이트
를 포함하며,
상기 최하부 확산기 플레이트는 상류 표면 및 하류 표면을 갖는,
챔버.
Support assembly; And
A radio frequency (RF) power source coupled to a diffuser
Including,
The diffuser is disposed opposite the support assembly,
The diffuser,
A top diffuser plate having an upstream surface and a downstream surface;
A plurality of first gas passage sections disposed in the top diffuser plate, each first gas passage section being adjacent to at least one fluid channel disposed in the top diffuser plate,
Each fluid channel is connected to a supply channel disposed in the top diffuser plate, the supply channel having a supply inlet configured to be coupleable with a fluid supply conduit of the heat exchanger,
Each fluid channel is connected to a return channel disposed in the top diffuser plate, the return channel having a return outlet configured to be coupleable with a fluid return conduit of the heat exchanger; And
A bottom diffuser plate coupled to the top diffuser plate
Including,
The lowermost diffuser plate has an upstream surface and a downstream surface,
chamber.
제11 항에 있어서,
상기 열 교환기는, 상기 공급 채널 및 상기 리턴 채널과 커플링될 때, 상기 유체 공급 도관으로부터 상기 공급 채널, 각각의 유체 채널, 상기 리턴 채널, 및 상기 유체 리턴 도관을 통해 상기 열 교환기로 유체를 순환시키도록 동작가능한,
챔버.
The method of claim 11,
The heat exchanger, when coupled with the supply channel and the return channel, circulates fluid from the fluid supply conduit to the heat exchanger through the supply channel, each fluid channel, the return channel, and the fluid return conduit. Operable to let,
chamber.
제12 항에 있어서,
상기 열 교환기에 커플링된 제어기는 미리 결정된 확산기 온도를 유지하기 위해 상기 유체의 순환을 제어하도록 동작가능한,
챔버.
The method of claim 12,
A controller coupled to the heat exchanger is operable to control circulation of the fluid to maintain a predetermined diffuser temperature,
chamber.
제13 항에 있어서,
상기 최상부 확산기 플레이트에 배치된 열전대들은 상기 제어기에 커플링되는,
챔버.
The method of claim 13,
Thermocouples disposed on the top diffuser plate are coupled to the controller,
chamber.
제11 항에 있어서,
상기 최상부 확산기 플레이트의 하류 표면은 상기 최하부 확산기 플레이트의 상류 표면에 대해, 주조되고, 브레이징되고, 단조되고, 열간 등압 성형되고, 그리고 소결되는 것 중 적어도 하나가 이루어지는,
챔버.
The method of claim 11,
The downstream surface of the uppermost diffuser plate is made of at least one of being cast, brazed, forged, hot isostatically formed, and sintered to the upstream surface of the lowermost diffuser plate,
chamber.
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