KR20210024241A - 개선된 이온 블로커를 갖는 원격 용량성 결합 플라즈마 소스 - Google Patents

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Abstract

라디칼들의 유동을 생성하기 위한 장치 및 방법들이 제공된다. 이온 블로커가 원격 플라즈마 소스의 페이스플레이트로부터 일정 거리를 두고 포지셔닝된다. 이온 블로커는 개구들을 가지며, 개구들은 플라즈마가 개구들을 통해 유동하는 것을 가능하게 한다. 이온 블로커는, 샤워헤드를 통과하는 플라즈마 가스 이온들이 실질적으로 없도록, 이온 블로커의 반대편 측 상에 포지셔닝된 샤워헤드에 대해 분극화된다.

Description

개선된 이온 블로커를 갖는 원격 용량성 결합 플라즈마 소스
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 반도체 프로세싱 챔버들을 위한 가스 분배 플레이트들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은 바이어싱된 이온 필터들을 갖는 RCCP(remote capacitively coupled plasma) 소스들에 관한 것이다.
[0002] 현재 RCCP(remote capacitively coupled plasma) 소스들은 막들에 과부하 결함들을 야기할 수 있다. 이는 RCCP 소스로부터의 이온 누출로 인한 것으로 여겨진다. 유동성 막(flowable film)들의 경우, 높은 에너지를 갖는 이온들을 차단하고 그리고 휘발성 전구체와 반응할 수 있는 라디칼들을 유동시키는 것이 적절하다. 반응 후에 전구체는 낮은 휘발성을 갖는 저분자량 폴리머들로 전환될 수 있으며, 이는 유동성 막으로서 웨이퍼 상에 증착된다. 현재의 프로세스들은 전구체와 반응하도록 산소 라디칼들을 사용한다. 산소 라디칼들이 알루미늄 표면 상에서 매우 짧은 수명들 및 높은 재결합 레이트들을 갖기 때문에, 홀들 내부의 산소 라디칼 재결합을 방지하기 위해 큰 홀들을 갖는 이온 블로커(ion blocker)가 사용된다. 그러나, 큰 홀들로 인해, 많은 수의 산소 및 아르곤 이온들이 라디칼들과 함께 반응 챔버로 운반된다. 이러한 이온들은 증착된 막의 유동성을 감소시키고 결함들을 또한 생성한다. 따라서, 과부하 결함들을 감소시키고 그리고/또는 이온 누출을 감소시키기 위한 RCCP 장치 및 방법들이 당해 기술분야에 필요하다.
[0003] 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들은 가스 분배 장치에 관한 것으로, 가스 분배 장치는 원격 플라즈마 소스, 이온 블로커 및 샤워헤드를 포함한다. 원격 플라즈마 소스는 페이스플레이트를 갖고, 이온 블로커는 페이스플레이트를 향하는 후방 표면을 갖는다. 이온 블로커의 후방 표면과 전방 표면은 이온 블로커의 두께를 정의한다. 이온 블로커의 후방 표면은 페이스플레이트로부터 일정 거리를 두고 이격되어 갭을 형성한다. 이온 블로커는 이온 블로커의 두께를 관통해 연장되는 복수의 개구들을 포함한다. 샤워헤드는 후방 표면 및 전방 표면을 갖는다. 샤워헤드의 후방 표면은 이온 블로커의 전방 표면을 향하고 그리고 이온 블로커의 전방 표면으로부터 이격된다. 샤워헤드는 원격 플라즈마 소스로부터의 라디칼들이 샤워헤드를 통해 유동하는 것을 가능하게 하는 복수의 애퍼처들을 포함한다. 전압 조절기는 이온 블로커 및 샤워헤드에 연결되어 샤워헤드에 대해 이온 블로커를 분극화(polarize)한다.
[0004] 본 개시내용의 추가적인 실시예들은 프로세싱 챔버에 라디칼들을 제공하는 방법들에 관한 것이다. 이온 블로커에 의해 경계가 정해진 플라즈마 캐비티에서 제1 양의 이온들 및 라디칼들을 포함하는 플라즈마가 생성된다. 이온 블로커의 개구들을 통과하는 이온들을, 제1 양의 이온들로부터 제2 양의 이온들로 감소시키고 그리고 라디칼들의 유동을 생성하기 위해, 이온 블로커가 분극화된다. 이온 블로커에 인접하고 그리고 이온 블로커로부터 이격된 샤워헤드를 통해 라디칼들의 유동이 통과되며, 샤워헤드는 라디칼들이 샤워헤드를 통과하는 것을 가능하게 하는 복수의 애퍼처들을 포함한다. 이온 블로커는 샤워헤드에 대해 분극화된다.
[0005] 본 개시내용의 추가의 실시예들은, 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것으로, 명령들은 프로세싱 챔버의 제어기에 의해 실행될 때, 프로세싱 챔버로 하여금 동작들을 수행하게 하며, 동작들은: 플라즈마 캐비티에서 제1 양의 이온들 및 라디칼들을 포함하는 플라즈마를 생성하는 동작; 이온 블로커를 샤워헤드에 대해 분극화하는 동작; 및 이온 블로커에 의해 경계가 정해진 플라즈마 캐비티 내로 플라즈마 가스의 유동을 제공하는 동작을 포함한다.
[0006] 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. 본원에서 설명되는 바와 같은 실시예들은, 유사한 참조번호들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부 도면들의 도해들에서, 제한으로서가 아니라 예로서 예시된다.
[0007] 도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버의 개략적인 단면도를 도시하고;
[0008] 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 가스 분배 장치의 개략적인 단면도를 도시하고; 그리고
[0009] 도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 듀얼 채널 샤워헤드를 갖는 프로세싱 챔버 챔버의 부분도를 예시한다.
[0010] 본 개시내용의 실시예들은 바이어싱된 이온 블로커 플레이트를 포함하는 RCCP(remote capacitively coupled plasma) 소스들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 RCCP가 종래의 플라즈마 소스들보다 더 높은 전력에서 동작하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들은 플라즈마 프로세싱 방법들을 위해 라디칼들(예컨대, 산소 라디칼들)의 증가를 제공한다. 일부 실시예들은 유리하게, 유동성 막 증착 프로세스들에서 결함들을 감소시키고 유동성을 개선하기 위한 RCCP 장치 및 방법들을 제공한다.
[0011] 현재 반도체 제조 프로세스들에서, 결함 규격들은, 특히 FEOL(front-end-of-line) 프로세스들에서 매우 엄격하다. 일부 실시예들에 따르면, 바이어싱된 이온 블로커를 갖는 RCCP 소스는 이온들이 RCCP 소스로부터 누출되어 막을 손상시키는 것을 방지하는 데 이용된다. 본 발명자들은 놀랍게도, 막 결함들이 실질적으로, 챔버 내에서 유동하는 전구체 및 원격 아르곤 플라즈마에 의해서만 형성된다는 것을 발견하였다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들은 유리하게, 유동성 막들에서 결함 형성을 감소시키거나 제거하기 위한 장치 및 방법들을 제공한다.
[0012] 도 1을 참조하면, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예들은, 분극성 이온 블로커(polarizable ion blocker)(210)를 갖는 가스 분배 장치(200)를 포함하는 프로세싱 챔버들(100)에 관한 것이다. 프로세싱 챔버(100)는, 내부 볼륨(105)을 둘러싸는 최상부(102), 최하부(104) 및 적어도 하나의 측벽(106)을 포함한다. 가스 분배 장치(200)는 전방 표면(222)을 갖는 샤워헤드(220)를 포함한다.
[0013] 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(105)에 기판 지지부(110)가 있다. 일부 실시예들의 기판 지지부(110)는 지지 샤프트(114)에 연결된다. 지지 샤프트(114)는 기판 지지부(110)와 일체로 형성될 수 있거나, 또는 기판 지지부(100)와는 별개의 컴포넌트일 수 있다. 일부 실시예들의 지지 샤프트(114)는 기판 지지부(110)의 중심 축(112)을 중심으로 회전(113)하도록 구성된다. 예시된 실시예는 기판 지지부(110)의 지지 표면(111) 상에 기판(130)을 포함한다. 기판(130)은 샤워헤드(220)의 전방 표면(222)을 향하는 기판 표면(131)을 갖는다. 샤워헤드의 전방 표면(222)과 지지 표면(111) 사이의 공간은 반응 공간(133)으로 지칭될 수 있다.
[0014] 일부 실시예들에서, 지지 샤프트(114)는 지지 표면(111)을 샤워헤드(220)의 전방 표면(222)에 더 가깝게 또는 그로부터 더 멀어지게 이동(117)시키도록 구성된다. 지지 표면(111)을 회전(113)시키거나 이동(117)시키기 위해, 일부 실시예들의 프로세싱 챔버는 회전 또는 병진 운동 중 하나 이상을 위해 구성된 하나 이상의 모터들(119)을 포함한다. 도 1에 단일 모터(119)가 예시되어 있지만, 당업자는 회전 또는 병진 운동들을 실행하기 위한 적절한 모터들, 및 적절한 컴포넌트들의 어레인지먼트들에 익숙할 것이다.
[0015] 가스 분배 장치(200)는 원격 플라즈마 소스(205)를 포함한다. 일반적으로, 원격 플라즈마 소스(205)는 반응 공간(133)으로부터 일정 거리를 두고 위치된 캐비티 또는 챔버에서 플라즈마를 생성한다. 원격 플라즈마 소스(205)에서 생성된 플라즈마는 적절한 연결을 통해 반응 공간(133)으로 이송된다. 예컨대, 원격 플라즈마 소스(205)에서 생성된 플라즈마는 샤워헤드를 통해 반응 공간(133)으로 유동할 수 있다.
[0016] 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 원격 플라즈마 소스(205)의 개략도를 예시한다. 도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 가스 분배 어셈블리(200)를 포함하는 프로세싱 챔버(100)의 부분도를 도시한다.
[0017] 도 2 및 도 3 둘 모두를 참조하면, 원격 플라즈마 소스(205)는 페이스플레이트(207) 및 이온 블로커(210)를 포함한다. 페이스플레이트(207)와 이온 블로커(210)는, 플라즈마 캐비티로 또한 지칭되는 플라즈마 생성 영역(206)을 둘러싼다. 원격 플라즈마 소스의 페이스플레이트는 플라즈마 생성 영역(206)을 향한다.
[0018] 이온 블로커(210)는, 페이스플레이트(207)를 향하고 그리고 플라즈마 생성 영역(206)의 경계를 짓는 후방 표면(211), 및 전방 표면(212)을 갖는다. 후방 표면(211)은 일정 거리(DP)를 두고 이격되며, 그 일정 거리(DP)는 플라즈마 생성 영역(206)의 높이를 정의한다. 후방 표면(211)과 전방 표면(212)은 이온 블로커(210)의 두께(T)를 정의한다. 이온 블로커(210)는, 후방 표면(211)에 개구(215a)가 형성되고 전방 표면(212)에 개구(215b)가 형성되도록, 두께(T)를 관통해 연장되는 복수의 개구들(215)을 포함한다. 개구들(215)은, 가스가 플라즈마 생성 영역(206)으로부터 플라즈마 생성 영역(206) 외부의 영역으로 유동하는 것을 가능하게 한다.
[0019] 가스 분배 장치(200)는, 이온 블로커(210)로부터 일정 거리를 두고 이격되어 갭(227)을 형성하는 샤워헤드(220)를 포함한다. 샤워헤드(220)는 전방 표면(222) 및 후방 표면(224)을 갖는다. 샤워헤드(220)의 후방 표면(224)은 이온 블로커(210)의 전방 표면(212)을 향한다. 샤워헤드(220)의 후방 표면(224)과 이온 블로커(210)의 전방 표면(212) 사이의 거리는 거리(DS)를 갖는 갭(227)을 정의한다.
[0020] 샤워헤드(220)는 플라즈마 컴포넌트들(예컨대, 라디칼들)이 샤워헤드(220)를 통해 유동하는 것을 가능하게 하도록 후방 표면(224)으로부터 전방 표면(222)으로 연장되는 복수의 애퍼처들(225)을 포함한다. 후방 표면(224)의 애퍼처 개구들(225a)은 샤워헤드(220)를 관통해 전방 표면(222)의 애퍼처 개구들(225b)까지 연장되어 애퍼처(225)를 생성한다. 애퍼처(225)는 갭(227)과 반응 공간(133) 사이의 유체 연통을 가능하게 하는 통로로서 작용한다.
[0021] 도 2에 예시된 샤워헤드(220)는 단일 채널 샤워헤드로 지칭될 수 있다. 샤워헤드(220)를 통과하기 위해, 가스는 단일 유동 경로를 생성하는 애퍼처들(225)을 통해 유동해야 한다. 당업자들은, 이것이 단지 하나의 가능한 구성일 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 도 3에 예시된 샤워헤드(220)는, 종(species)이 샤워헤드로부터 반응 공간(133)으로 나올 때까지 혼합되지 않도록, 종이 샤워헤드를 통과하는 2개의 별개의 유동 경로들이 있는 듀얼 채널 샤워헤드이다.
[0022] 일부 실시예들의 가스 분배 장치(200)는, 샤워헤드(220) 및 이온 블로커(210)에 연결된 전압 조절기(230)를 포함한다. 전압 조절기(230)는, 이온 블로커(210)와 샤워헤드(220) 사이에 전압 차이를 생성할 수 있는, 당업자에게 알려진 임의의 적절한 컴포넌트일 수 있으며, 이는 포텐시오스탯(potentiostat)들을 포함한다(그러나 이에 제한되지 않음). 전압 조절기(230)는, 내부 전도체 또는 외부 전도체 중 하나가 이온 블로커(210)에 연결되고 내부 전도체 또는 외부 전도체 중 다른 하나가 샤워헤드(220)에 연결되는 동축 연결을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음), 당업자에게 알려진 임의의 적절한 커넥터들에 의해 이온 블로커(210) 및 샤워헤드(220)에 연결된다. 동축 송신선의 내부 전도체와 외부 전도체는 적절한 절연체에 의해 서로 전기 절연된다.
[0023] 가스 분배 장치(200)는 적어도 하나의 가스 유입구(240)를 포함한다. 단일 채널 샤워헤드가 사용되는, 도 2에 예시된 실시예에서, 가스 유입구(240)는 플라즈마 생성 영역(206)과 유체 연통한다. 플라즈마 생성 영역(206)은 플라즈마 가스 및 비-플라즈마 가스 둘 모두에 사용될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 가스(플라즈마가 되는 가스)는 플라즈마 생성 영역으로 유동되어 플라즈마로 점화되어 반응 공간(133)으로 유동될 수 있다. 플라즈마 노출 후, 플라즈마를 점화하지 않고 플라즈마 생성 영역을 통해 비-플라즈마 가스가 유동되어, 비-플라즈마계 종이 반응 공간(133)에 진입하는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 챔버는 챔버 바디(예컨대, 측벽, 최상부 또는 최하부)에 가스 유입구를 갖고, 원격 플라즈마 소스에 가스 유입구를 갖는다.
[0024] 일부 실시예들에서, 라디칼들은 이온 블로커(210)를 사용하여 프로세싱 챔버에 제공되어, 플라즈마에 존재하는 이온들의 양이 반응 공간(133)에 도달하는 것을 감소시킨다. 도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 전력 소스(257)를 사용하여 플라즈마 캐비티(플라즈마 생성 영역(206))에 플라즈마(251)가 생성된다. 플라즈마(251)는 제1 양의 이온들(252) 및 제1 양의 라디칼들(253)을 갖는다. 도 2에 예시된 실시예는 플라즈마(251)에서 제1 양의 이온들(252)로서 5개의 이온들을 도시하고, 이온 블로커(210)를 통과한 후에 갭(227)에서 제2 양의 이온들(252)로서 하나의 이온을 도시한다. 당업자는 이 도면이 하나 이상의 실시예의 동작을 예시하기 위해 사용되며 이온 블로커에 의해 "필터링된" 이온들의 비를 반영하지 않는다는 것을 인식할 것이다.
[0025] 플라즈마(251)는, 용량성 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마 및 마이크로파 플라즈마를 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음), 당업자에게 알려진 임의의 적절한 기법에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마(251)는, 이온 블로커(210) 또는 샤워헤드(220) 중 하나 이상과 페이스플레이트(207) 사이에 차이를 생성하기 위해 RF 및/또는 DC 전력을 인가함으로써 플라즈마 캐비티(플라즈마 생성 영역(206))에서 생성되는 용량성 결합 플라즈마이다.
[0026] 원격 플라즈마 소스(105)에서 생성된 플라즈마는, 이온들보다는 라디칼들이 반응을 위해 사용되는 임의의 적절한 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 가스는 분자 산소(O2), 분자 질소(N2), 헬륨(He), 분자 수소(H2), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 또는 크립톤(Kr) 중 하나 이상을 포함한다.
[0027] 이온 블로커(210)는, 플라즈마로부터의 이온들의 양이 개구들(215)을 통과하는 것을 방지하거나 최소화하기 위해 분극화된다. 이온 블로커(210)를 분극화하는 것은 개구들(215)을 통과하는 이온들(252)을 제1 양으로부터 제1 양보다 더 적은 제2 양으로 감소시킨다. 이온 블로커(210)는, 일부 실시예들에 따라 실질적으로 이온들(252)이 없는 라디칼들(253)의 유동을 생성한다. 이러한 방식으로 사용되는 바와 같이, "실질적으로 이온들이 없는"이라는 용어는 반응 공간(133)에 들어가는 이온 조성물이 반응 공간(133)에 들어가는 라디칼들 양의 약 10%, 5%, 2%, 1%, 0.5% 또는 0.1% 이하라는 것을 의미한다.
[0028] 일부 실시예들의 이온 블로커(210)는 플라즈마(251)에서의 이온들(252)의 수를 플라즈마 생성 영역(206)에서의 제1 수로부터 반응 공간(133) 또는 갭(227)에서의 제2 수로 감소시킨다. 일부 실시예들에서, 제2 수는 제1 수의 약 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2%, 1% 또는 0.5% 이하이다.
[0029] 이온들(252)이 대전되기 때문에, 분극화된 이온 블로커(210)는 개구들(215)을 통한 이온(252) 통과에 대한 장벽으로서 작용한다. 반면에, 라디칼들(253)은 대전되지 않으며, 분극화된 이온 블로커(210)는, 라디칼들(253)이 이온 블로커(210)를 통과할 수 있도록 개구들(215)을 통한 라디칼들의 이동에 대해, (존재한다면) 최소의 영향을 미친다. 그런 다음, 라디칼들(253)은 샤워헤드(220)의 개구들(225)을 통과해 반응 공간(133)으로 전달될 수 있다.
[0030] 이온 블로커(210)는 임의의 적절한 두께를 갖는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)는 알루미늄 또는 스테인리스 강을 포함한다. 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)는, 약 0.5 mm 내지 약 50 mm의 범위, 또는 약 1 mm 내지 약 25 mm의 범위, 또는 약 2 mm 내지 약 20 mm의 범위, 또는 약 3 mm 내지 약 15 mm의 범위, 또는 약 4 mm 내지 약 10 mm의 범위의 두께(T)를 갖는다.
[0031] 이온 블로커(210)의 개구들(215)은 균일한 폭을 가질 수 있거나, 또는 폭이 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구들(215)은 이온 블로커(210) 내에서의 위치에 따라 변화하는 직경들을 갖는다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)의 개구들(215)은 이온 블로커(210)의 중심에 있는 개구들보다 이온 블로커(210)의 외측 주변 에지 주위에서 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 임의의 주어진 개구(215)의 폭(또는 원형 개구에 대한 직경)은 이온 블로커(210)의 두께(T)에 걸쳐 변화한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 개구(215a)의 폭(또는 원형 개구에 대한 직경)은 후방 표면(211) 상에서 가장 크며 이온 블로커(210)의 전방 표면(212)에 있는 개구들(215b)의 더 작은 폭(또는 원형 개구에 대한 직경)으로 가늘어진다(tapering down). 일부 실시예들에서, 개구들(215)은 원형이고, 약 1/8" 내지 약 1/2"의 범위, 또는 약 3/16" 내지 약 7/16"의 범위, 또는 약 1/4" 내지 약 3/8"의 범위, 또는 약 5/16"의 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 개구들(215)은 원형이고, 약 3 mm 내지 약 13 mm의 범위, 또는 약 4 mm 내지 약 12 mm의 범위, 또는 약 5 mm 내지 약 11 mm의 범위, 또는 약 6 mm 내지 약 10 mm의 범위, 또는 약 7 mm 내지 약 9 mm의 범위, 또는 약 8 mm의 직경을 갖는다.
[0032] 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)는 전압 조절기(230)를 사용하여 샤워헤드(220)에 대해 분극화된다. 일부 실시예들에서, 전압 조절기는, 약 ±2V 내지 약 ±100V의 범위, 또는 약 ±5V 내지 약 ±50V의 범위에서 샤워헤드(220)에 대한 이온 블로커(210)의 DC(direct current) 분극화를 제공하도록 구성된다. 달리 말하면, 이온 블로커(210)는, 포지티브 또는 네거티브 바이어스로 약 2V 내지 약 100V의 범위 또는 약 5V 내지 약 50V의 범위에서 샤워헤드(220)에 대해 분극화된다.
[0033] 도 3을 참조하면, 본 개시내용의 일부 실시예들은 듀얼 채널 샤워헤드(220)를 갖는다. 듀얼 채널 샤워헤드(220)는 제1 가스 채널(220a) 및 제2 가스 채널(220b)을 갖는다. 제1 가스 채널(220a)은 갭(227) 내의 제1 가스가 샤워헤드(220)를 통과해 반응 공간(133)으로 전달되는 것을 가능하게 하는 제1 가스 유동 경로로서 작용한다. 제2 가스 채널(220b)은, 제2 가스가 제1 가스와 혼합되지 않고 반응 공간(133)으로 유동되는 것을 가능하게 하는 제2 가스 유동 경로로서 작용한다. 예시된 실시예에서, 2개의 가스 유입구들(240a, 240b)이 있으며, 하나는 원격 플라즈마 소스(205)의 플라즈마 생성 영역(206)에 연결되고, 다른 하나는 원격 플라즈마 소스(205)를 우회하여 제2 가스 채널(220b)에 직접적으로 커플링된다.
[0034] 예시된 실시예에서, 듀얼 채널 샤워헤드(220)의 제1 가스 채널(220a)은, 샤워헤드(220)의 복수의 애퍼처들(225)이, 샤워헤드(220)의 전방 표면(222)으로부터 후방 표면(224)으로 연장되는 제1 복수의 애퍼처들(225a)을 포함하도록, 이온 블로커(210)와 페이스플레이트(207) 사이의 갭(227)과 유체 연통한다. 갭(227)은 반응 공간(133)에 균일한 가스 유동을 제공하기 위해 원격 플라즈마 소스(205)로부터의 가스에 대한 플레넘(plenum)으로서 작용할 수 있다.
[0035] 일부 실시예들에서, 듀얼 채널 샤워헤드(220)의 제2 가스 채널(220b)은 제2 복수의 애퍼처들(225b)과 유체 연통한다. 제2 복수의 애퍼처들(225b)은 샤워헤드(220)의 전방 표면(222)으로부터 가스 볼륨(229)으로 연장된다. 가스 볼륨(229)은 가스 유입구(240b)와 반응 공간(133) 사이의 플레넘으로서 작용할 수 있으며, 그에 따라, 제1 가스 및 제2 가스 둘 모두가 반응 공간(133)에 있게 될 때까지, 제2 가스는 갭(227)을 통과하지 않고서 또는 제1 가스와 접촉하지 않고서 반응 공간으로 유동할 수 있다. 달리 말하면, 제2 복수의 애퍼처들(225b)은 제2 가스 채널을 샤워헤드(220)의 후방 표면(224)과 직접적으로 연결하지 않는다. 이런 방식으로 사용되는 바와 같이, "직접적으로 연결하지 않는"이라는 용어는, 제2 복수의 애퍼처들(225b)을 통해 유동하는 가스가 제1 복수의 애퍼처들(225a) 중 하나를 통과하지 않고서는 샤워헤드(220)의 후방 표면(224)과 접촉하지 않는다는 것을 의미한다.
[0036] 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)의 개구들(215) 중 적어도 일부는 샤워헤드(220)의 제1 복수의 개구들(225a) 중 적어도 일부와 정렬된다. 이러한 방식으로 사용되는 바와 같이, "정렬된"이라는 용어는 후방 표면(211)으로부터 전방 표면(212)으로 연장되는 개구(215)의 중심을 관통해 그려진 가상의 선이 또한, 샤워헤드(220)의 개구(225a)를 관통할 것이라는 것을 의미한다. 도 3의 예시된 실시예에서, 이온 블로커(210)의 개구들(215) 각각은, 이온 블로커(210)를 통과하는 동안 플라즈마 생성 영역(206)으로부터 반응 공간(133)으로 더 직접적인 유동 경로를 제공하기 위해 제1 복수의 개구들(225a) 중 하나와 정렬된다. 일부 실시예들에서, 이온 블로커(210)의 개구들(215) 중 어떤 것도 제1 복수의 개구들(225a) 중 하나와 직접적으로 정렬되지 않는다.
[0037] 도 1을 다시 참조하면, 프로세싱 챔버(100)의 일부 실시예들은, 프로세싱 챔버(100), 기판 지지부(110), 지지 샤프트(114), 모터(119), 원격 플라즈마 소스(205), 이온 블로커(210) 또는 전압 조절기(230) 중 하나 이상에 커플링된 적어도 하나의 제어기(190)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 개별적인 컴포넌트들에 연결된 하나보다 많은 제어기(190)가 있으며, 시스템을 제어하기 위해 1차 제어 프로세서가 별개의 제어기 또는 프로세서들 각각에 커플링된다. 제어기(190)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서, 마이크로제어기, 마이크로프로세서 등 중 하나일 수 있다.
[0038] 적어도 하나의 제어기(190)는 프로세서(192), 프로세서(192)에 커플링된 메모리(194), 프로세서(192)에 커플링된 입력/출력 디바이스들(196), 및 상이한 전자 컴포넌트들 사이에서 통신하기 위한 지원 회로들(198)을 가질 수 있다. 메모리(194)는 일시적 메모리(예컨대, 랜덤 액세스 메모리) 및 비-일시적 메모리(예컨대, 저장소) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
[0039] 프로세서의 메모리(194) 또는 컴퓨터-판독가능 매체는, 용이하게 이용가능한 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. 메모리(194)는 시스템의 컴포넌트들 및 파라미터들을 제어하기 위해 프로세서(192)에 의해 동작가능한 명령 세트를 보유할 수 있다. 지원 회로들(198)은 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 프로세서(192)에 커플링된다. 회로들은, 예컨대, 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로망, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다.
[0040] 프로세스들은 일반적으로, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세스 챔버로 하여금 본 개시내용의 프로세스들을 수행하게 하는 소프트웨어 루틴으로서 메모리에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한, 프로세서에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격으로 위치된 제2 프로세서(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다. 본 개시내용의 방법의 일부 또는 전부는 또한 하드웨어로 수행될 수 있다. 따라서, 프로세스는 소프트웨어로 구현되어 컴퓨터 시스템을 사용하여 실행될 수 있거나, 또는 예컨대 주문형 집적 회로로서 또는 다른 타입의 하드웨어 구현으로서 하드웨어로 구현될 수 있거나, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로서 구현될 수 있다. 소프트웨어 루틴은, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세스들이 수행되도록 챔버 동작을 제어하는 특정 목적 컴퓨터(제어기)로 범용 컴퓨터를 변환시킨다.
[0041] 일부 실시예들에서, 제어기(190)는 본 개시내용의 실시예들을 수행하도록 개별적인 프로세스들 또는 서브-프로세스들을 실행하기 위한 하나 이상의 구성들을 갖는다. 제어기(190)는 방법들의 기능들을 수행하기 위해 중간 컴포넌트들에 연결될 수 있고 이들을 동작시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제어기(190)는 가스 밸브들, 액추에이터들, 모터들, 슬릿 밸브들, 진공 제어부 등 중 하나 이상에 연결될 수 있고 이들을 제어하도록 구성될 수 있다.
[0042] 일부 실시예들의 제어기(190) 또는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체는: 중심 축을 중심으로 기판 지지부를 회전시키기 위한 구성; 원격 플라즈마 소스 내로 가스 유동을 제공하기 위한 구성; 원격 플라즈마 소스에서 플라즈마를 생성하기 위한 구성; 이온 블로커와 샤워헤드 사이에 전압 차이를 제공하기 위한 구성; 또는 샤워헤드의 제2 채널에 제2 가스의 유동을 제공하기 위한 구성으로부터 선택된 하나 이상의 구성들 또는 명령들을 갖는다.
[0043] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예", "특정 실시예들", "하나 이상의 실시예들" 또는 "실시예"에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치들에서의 "하나 이상의 실시예들에서", "특정 실시예들에서", "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"와 같은 문구들의 출현들은 반드시 본 개시내용의 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 특징들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
[0044] 본원의 개시내용이 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은, 설명된 실시예들이 단지 본 개시내용의 원리들 및 애플리케이션들을 예시한다는 것을 이해할 것이다. 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 방법 및 장치에 대해 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있음이 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에 있는 수정들 및 변형들을 포함할 수 있다.

Claims (15)

  1. 페이스플레이트를 갖는 원격 플라즈마 소스;
    상기 페이스플레이트를 향하는 후방 표면 및 전방 표면을 갖는 이온 블로커(ion blocker) ― 상기 후방 표면과 상기 전방 표면은 두께를 정의하고, 상기 이온 블로커의 후방 표면은 상기 페이스플레이트로부터 일정 거리를 두고 이격되어 갭을 형성하고, 상기 이온 블로커는 상기 두께를 관통해 연장되는 복수의 개구들을 포함함 ―;
    후방 표면 및 전방 표면을 갖는 샤워헤드 ― 상기 샤워헤드의 후방 표면은 상기 이온 블로커의 전방 표면을 향하고 그리고 상기 이온 블로커의 전방 표면으로부터 이격되고, 상기 샤워헤드는 상기 원격 플라즈마 소스로부터의 라디칼들이 상기 샤워헤드를 통해 유동하는 것을 가능하게 하는 복수의 애퍼처들을 포함함 ―; 및
    상기 이온 블로커 및 상기 샤워헤드에 연결되어 상기 샤워헤드에 대해 상기 이온 블로커를 분극화(polarize)하는 전압 조절기를 포함하는,
    가스 분배 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 이온 블로커는, 상기 샤워헤드를 통과하는 플라즈마 가스 이온들이 실질적으로 없도록, 상기 샤워헤드에 대해 분극화되는,
    가스 분배 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 샤워헤드는, 제1 가스 채널 및 제2 가스 채널을 갖는 듀얼 채널 샤워헤드인,
    가스 분배 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 듀얼 채널 샤워헤드의 제1 가스 채널은, 상기 샤워헤드의 복수의 애퍼처들이, 상기 샤워헤드의 전방 표면으로부터 상기 샤워헤드의 후방 표면으로 연장되는 제1 복수의 애퍼처들을 포함하도록, 상기 이온 블로커와 상기 페이스플레이트 사이의 갭과 유체 연통하는,
    가스 분배 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 듀얼 채널 샤워헤드의 제2 가스 채널은 상기 샤워헤드의 전방 표면의 제2 복수의 애퍼처들과 유체 연통하고, 그리고 상기 제2 복수의 애퍼처들 중 어떤 것도 상기 제2 가스 채널을 상기 샤워헤드의 후방 표면과 직접적으로 연결하지 않는,
    가스 분배 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 이온 블로커의 개구들 중 적어도 일부는 상기 샤워헤드의 제1 복수의 개구들 중 적어도 일부와 정렬되는,
    가스 분배 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 이온 블로커의 개구들 각각은 상기 샤워헤드의 제1 복수의 개구들 중 하나와 정렬되는,
    가스 분배 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 조절기는 약 ±2V 내지 약 ±100V의 범위의, 상기 샤워헤드에 대한 상기 이온 블로커의 DC(direct current) 분극화를 제공하도록 구성되는,
    가스 분배 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 조절기는 약 ±5V 내지 약 ±50V의 범위의, 상기 샤워헤드에 대한 상기 이온 블로커의 DC(direct current) 분극화를 제공하도록 구성되는,
    가스 분배 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 이온 블로커의 개구들은 약 1/8" 내지 약 1/2"의 범위의 직경을 갖는,
    가스 분배 장치.
  11. 제1 내지 제10 항 중 어느 한 항의 가스 분배 장치를 포함하는 프로세싱 챔버.
  12. 이온 블로커에 의해 경계가 정해진 플라즈마 캐비티에서 제1 양(amount)의 이온들 및 라디칼들을 포함하는 플라즈마를 생성하는 단계;
    상기 이온 블로커의 개구들을 통과하는 이온들을, 상기 제1 양의 이온들로부터 제2 양의 이온들로 감소시키고 그리고 라디칼들의 유동을 생성하기 위해 상기 이온 블로커를 분극화하는 단계; 및
    상기 이온 블로커에 인접하고 그리고 상기 이온 블로커로부터 이격된 샤워헤드를 통해 상기 라디칼들의 유동을 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 샤워헤드는 상기 라디칼들이 상기 샤워헤드를 통과하는 것을 가능하게 하는 복수의 애퍼처들을 포함하고,
    상기 이온 블로커는 상기 샤워헤드에 대해 분극화되는,
    프로세싱 챔버에 라디칼들을 제공하는 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    플라즈마 가스는 산소(O2) 또는 아르곤(Ar) 중 하나 이상을 포함하는,
    프로세싱 챔버에 라디칼들을 제공하는 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 이온 블로커는, 상기 샤워헤드를 통과하는 플라즈마 가스 이온들이 실질적으로 없도록, 상기 샤워헤드에 대해 분극화되는,
    프로세싱 챔버에 라디칼들을 제공하는 방법.
  15. 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 명령들은 프로세싱 챔버의 제어기에 의해 실행될 때, 상기 프로세싱 챔버로 하여금:
    플라즈마 캐비티에서 제1 양의 이온들 및 라디칼들을 포함하는 플라즈마를 생성하는 동작;
    이온 블로커를 샤워헤드에 대해 분극화하는 동작; 및
    이온 블로커에 의해 경계가 정해진 플라즈마 캐비티 내로 플라즈마 가스의 유동을 제공하는 동작을 수행하게 하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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