KR20210006019A - Temperature controlled gas diffuser for flat panel process equipment - Google Patents
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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
[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
[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)
[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
[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
[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
[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
[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]
[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
[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
[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
[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
[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,
[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
[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
[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
[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
[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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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