KR20220104733A - 고온 이중 채널 샤워헤드 - Google Patents

고온 이중 채널 샤워헤드 Download PDF

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KR20220104733A
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핑얀 레이
디엔-예 우
잘레팰리 라비
다카시 쿠라토미
샤오슝 위안
만주나타 코파
비노드 콘다 푸라테
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

샤워헤드들의 실시예들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드는, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트; 하부 표면에 실질적으로 수직하게 가스 분배 플레이트를 통해 연장되는 복수의 채널들; 가스 분배 플레이트를 통해 제1 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들의 인접한 채널들 사이에서 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연장되는 복수의 제1 가스 전달 홀들; 및 복수의 제2 가스 전달 홀들 － 복수의 제2 가스 전달 홀들은 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들로부터 하부 표면으로 연장됨 － 을 포함한다.

Description

고온 이중 채널 샤워헤드
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다.
[0001] 기판 프로세싱 장비는 일반적으로, 기판 상에서 특정한 프로세스들, 예컨대 CVD(chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition), 에칭 등을 수행하도록 구성된 프로세스 챔버들을 포함한다. 프로세스 챔버들은 특정 프로세스들을 수행할 때 기판들 위에 프로세스 가스들을 분배하기 위해 샤워헤드들을 사용할 수 있다. 종종, 다수의 프로세스 가스들이 샤워헤드들을 통해 분배된다. 그러나, 본 발명자들은 종래의 샤워헤드들이 특정 고온 애플리케이션들을 위해 샤워헤드들을 통해 다수의 프로세스 가스들을 분배하기에 적절하지 않다는 것을 관찰하였다.
[0002] 따라서, 본 발명자들은 본 명세서에 개시된 바와 같은 개선된 샤워헤드들의 실시예들을 제공하였다.
[0003] 기판 프로세스 챔버들에서 사용하기 위한 샤워헤드들의 실시예들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드는, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트; 하부 표면에 실질적으로 수직하게 가스 분배 플레이트를 통해 완전히 연장되는 복수의 채널들; 가스 분배 플레이트를 통해 제1 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들의 인접한 채널들 사이에서 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연장되는 복수의 제1 가스 전달 홀들; 및 복수의 제2 가스 전달 홀들 － 복수의 제2 가스 전달 홀들은 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들로부터 하부 표면으로 연장됨 － 을 포함한다.
[0004] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드는, 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트; 하부 표면에 실질적으로 수직하게 가스 분배 플레이트를 통해 연장되는 복수의 채널들; 가스 분배 플레이트에 커플링된 하부 표면을 갖는 제1 플랜지 － 제1 플랜지는 내부에 제1 가스 유동 경로를 정의하기 위한 환형 형상을 가짐 －; 제1 가스 유동 경로로부터 가스 분배 플레이트의 하부 표면으로 제1 프로세스 가스를 전달하도록 가스 분배 플레이트를 통해 연장되는 복수의 제1 가스 전달 홀들; 환형 형상을 갖고 가스 분배 플레이트에 커플링된 제2 플랜지 － 제1 플랜지 및 제2 플랜지는 제1 플랜지와 제2 플랜지 사이에 제2 가스 유동 경로를 정의함 －; 및 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 제2 가스 유동 경로로부터 가스 분배 플레이트의 하부 표면으로 제2 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들로부터 하부 표면으로 연장되는 복수의 제2 가스 전달 홀들을 포함한다.
[0005] 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는, 내부 볼륨을 갖는 챔버 바디; 내부 볼륨에 배치된 기판 지지부; 기판 지지부에 대향하게 내부 볼륨에 배치된 샤워헤드를 포함하며, 샤워헤드는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트; 가스 분배 플레이트에 걸쳐 연장되는 복수의 채널들; 복수의 제1 가스 전달 홀들 － 복수의 제1 가스 전달 홀들은 복수의 제1 가스 전달 홀들을 통해 제1 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들 사이에서 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연장됨 －; 및 복수의 제2 가스 전달 홀들 － 복수의 제2 가스 전달 홀들은 샤워헤드에서 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스를 전달하도록 복수의 채널들로부터 하부 표면으로 연장됨 － 을 포함한다.
[0006] 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 아래에서 설명된다.
[0007] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에서 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들에 대한 참조에 의해 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들이 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들만을 예시하는 것이므로, 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 상기 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측면도이다.
[0009] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다.
[0010] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다.
[0011] 도 3b는 라인(3B-3B')을 따라 취해진 도 3a의 샤워헤드의 더 큰 부분의 단면 평면도이다.
[0012] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다.
[0013] 도 4b는 라인(4B-4B')을 따라 취해진 도 4a의 샤워헤드의 더 큰 부분의 단면 평면도이다.
[0014] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다.
[0015] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시되지 않으며, 명확화를 위해 간략화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0017] 기판 프로세스 챔버들에서 사용하기 위한 샤워헤드들의 실시예들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드는 가스 분배 플레이트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트는 유리하게, 고온 애플리케이션들을 위해 니켈, 니켈 합금, 또는 스테인리스 강으로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 제공되는 샤워헤드들은 섭씨 300도(C) 이상의 온도를 갖는 프로세스 가스들과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 제공되는 샤워헤드들은 500℃ 이상의 온도를 갖는 프로세스 가스들과 함께 사용될 수 있다.
[0018] 도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적인 측면도이다. 프로세스 챔버(100)는 기판 프로세싱 동안 내부 볼륨(138) 내에서 서브-대기압(sub-atmospheric pressure)들을 유지하도록 적합하게 구성된 진공 챔버이다. 프로세스 챔버(100)는 프로세싱 볼륨(122)을 갖는 챔버 바디(102)를 갖는다. 챔버 바디(102)는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 챔버 바디(102)는 접지(116)에 대한 커플링을 통해 접지될 수 있다.
[0019] 챔버 바디(102)는 내부 볼륨(138) 내외로 기판(108)을 이송하는 것을 용이하게 하기 위한 슬릿 밸브(130)를 포함한다. 기판(108)은 샤프트(104)에 의해 홀딩되는 기판 지지부(106) 상에 놓여 있다. 샤프트(104)는, 예컨대 기판 지지부(106)에 제공될 전력, 유체, 프로세스 가스들, 후면 가스들, 냉각제들 등을 위한 도관을 제공하기 위해 중공일 수 있다. 샤워헤드(124)가 챔버 바디(102)에 커플링되고, 일반적으로 기판 지지부(106)에 대향한다. 플라즈마 강화 증착 프로세스 동안, 하나 이상의 프로세스 가스들이 샤워헤드(124)를 통해 내부 볼륨(138) 내로 유동된다. 예컨대, 제1 프로세스 가스(111)는 제1 프로세스 가스 소스(110)로부터 샤워헤드(124)를 통해 유동된다. 일부 실시예들에서, 제2 프로세스 가스(115)는 제2 프로세스 가스 소스(114)로부터 샤워헤드(124)를 통해 유동된다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스(111) 및 제2 프로세스 가스(115)는 프로세싱 볼륨(122)에 진입할 때까지 별개로 유지될 수 있다. 샤워헤드(124)는 프로세싱 볼륨(122)에 제1 및 제2 프로세스 가스들을 제공하기 위한 복수의 가스 분배 홀들을 포함한다.
[0020] 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스(111) 및 제2 프로세스 가스(115)는 수소 가스(H2), 티타늄 염화물(TiCl4), 질소 삼불화물(NF3), 질소 가스(N2), 또는 실란(SiH4)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스(111) 및 제2 프로세스 가스(115) 중 적어도 하나는 비활성 가스를 갖는 가스 혼합물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 비활성 가스는 아르곤이다. 일부 실시예들에서, 제1 프로세스 가스(111) 또는 제2 프로세스 가스(115)는 증착 동안 챔버 바디(102) 및 기판(108)의 벽들로부터 원치않는 종을 제거하기 위해 실란(SiH4)과 같은 처리 가스를 포함한다. 처리 가스는 플라즈마에서 여기되고, 이어서, 챔버 내부의 잔류 내용물을 감소시키거나 제거하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 가스는 플라즈마 없이 사용될 수 있다.
[0021] 샤워헤드(124)를 통해 내부 볼륨(138) 내로 유동되는 하나 이상의 프로세스 가스들은 RF 전력 소스(126)로부터의 RF 전력을 사용함으로써 플라즈마(120)로 점화될 수 있다. 플라즈마(120)는 프로세싱 볼륨(122)에서 기판(108)과 상호작용한다. 증착 이후, 프로세싱 볼륨(122)은 증착 가스들 및 분자들을 제거하도록 펌프(118)에 의해 퍼징(purge)될 수 있다. 퍼징 프로세스는 비활성 가스 또는 처리 가스를 유동시키는 것을 포함할 수 있다.
[0022] 프로세스 챔버(100)가 대표적이며, 예컨대 PEALD(plasma enhanced atomic layer deposition) 챔버, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 챔버 등일 수 있다. 위에서 설명한 프로세스들과 함께 단일 챔버를 사용하기 위한 능력은 반도체 제조 동안 프로세싱 시간, 소모성 재료들, 및 복잡도를 감소시킨다. 본 명세서에 설명된 샤워헤드(124)는 DCSH(dual channel showerhead)로 지칭될 수 있다. 샤워헤드(124)는 유전체 재료의 유동성 증착, 및 동작 동안 전구체와 프로세싱 유체들의 분리를 허용할 수 있다. 샤워헤드는 대안적으로, 프로세싱 구역 내로 전달되기 전에 챔버 컴포넌트들 및 서로와의 제한된 상호작용을 제공하기 위해 반응 구역 외부의 에천트들의 분리를 허용하는 에칭 프로세스들에 대해 이용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 샤워헤드는 또한, 바람직한 경우, 본 명세서에 설명된 바와 같은 채널들의 2개의 별개의 세트들에서 프로세스 가스들을 제공하기 위해 다른 애플리케이션들에서 적합하게 사용될 수 있다.
[0023] 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 측단면도이다. 샤워헤드(124)는 상부 표면(208) 및 하부 표면(206)을 갖는 가스 분배 플레이트(204)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 디스크-형상이다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 금속으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 니켈, 니켈 합금, 또는 스테인리스 강으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 Inconel®과 같은 니켈-크롬 합금으로 제조된다.
[0024] 가스 분배 플레이트(204)는 가스 분배 플레이트(204)에 걸쳐 그리고 이를 통해 연장되는 복수의 채널들(210)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 실질적으로 균일한 단면적을 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 가스 분배 플레이트(204)에 걸쳐 규칙적인 간격들로 배치된다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 상부 표면(208)과 하부 표면(206) 사이의 중앙에 배치된다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 하부 표면(206)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
[0025] 가스 분배 플레이트(204)는 상부 표면(208)으로부터 하부 표면(206)으로 가스 분배 플레이트(204)를 통해 연장되는 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)을 포함한다. 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)은 복수의 채널들(210)로부터 유체적으로 격리된다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)은 가스 분배 플레이트(204)를 통해(예컨대, 가스 소스로부터 그리고 가스 분배 플레이트를 통해 가스 분배 플레이트의 제1 측으로부터 가스 분배 플레이트의 제2 측으로) 제1 프로세스 가스(예컨대, 제1 프로세스 가스(111))를 전달하도록 복수의 채널들(210)의 인접한 채널들 사이에서 연장된다.
[0026] 복수의 제2 가스 전달 홀들(220)은 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스(예컨대, 제2 프로세스 가스(115))를 전달하도록 복수의 채널들(210)로부터 하부 표면(206)으로 연장된다.
[0027] 샤워헤드(124)는 가스 분배 플레이트(204)에 커플링된 제1 플랜지(214)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214)는 상부 표면(208)에 근접하게 가스 분배 플레이트(204)에 커플링된다. 제1 플랜지(214)는 상부 표면(208)으로부터 멀어지게 상방으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214)의 상부 부분(219)은 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 제1 립(lip)(222)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214)는 제1 립(222)과 가스 분배 플레이트(204) 사이에 배치된 실질적으로 수직인 부분을 포함한다.
[0028] 샤워헤드(124)는 가스 분배 플레이트(204)에 커플링된 제2 플랜지(218)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 플랜지(218)는 하부 표면(206)에 근접하게 커플링된다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 제1 플랜지(214)와 제2 플랜지(218) 사이에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제2 플랜지(218)는 상부 표면(208)으로부터 멀어지게 상방으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제2 플랜지(218)의 상부 부분(221)은 반경방향 바깥쪽으로 연장되는 제2 립(224)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 플랜지(218)는 제2 립(224)과 가스 분배 플레이트(204) 사이에 배치된 실질적으로 수직인 부분을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214) 및 제2 플랜지(218)는 제1 프로세스 유체와 제2 프로세스 유체 사이의 열 전달을 감소시키기 위해 약 20 W/mK 미만의 열 전도율 계수를 갖는 재료로 제조된다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214) 및 제2 플랜지(218)는 니켈 합금 또는 스테인리스 강으로 제조된다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214) 및 제2 플랜지(218)는 가스 분배 플레이트(204)에 관해 위에서 논의된 재료들 중 임의의 재료로 제조된다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214) 및 제2 플랜지(218)는 약 20 mil 내지 약 100 mil의 두께를 갖는다.
[0029] 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214)는 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)에 제1 프로세스 가스를 제공하기 위해 제1 플랜지(214) 내부에 제1 가스 유동 경로(226)를 정의하기 위한 환형 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 제1 플랜지(214) 및 제2 플랜지(218)는 복수의 채널들(210)을 통해 복수의 제2 가스 전달 홀들(220)에 제2 프로세스 가스를 제공하기 위해 제1 플랜지(214)와 제2 플랜지(218) 사이에 제2 가스 유동 경로(228)를 정의한다.
[0030] 도 3a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드(124)의 일부의 측단면도이다. 도 3b는 라인(3B-3B')을 따라 취해진 도 3a의 샤워헤드(124)의 더 큰 부분의 단면 평면도이다. 일부 실시예들에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 가스 분배 플레이트(204)는 단일 플레이트로 제조된다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 복수의 채널들(210)을 생성하도록 드릴링된다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)의 모든 채널들은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 원형 단면 형상을 갖는다. 도 3b는 가스 분배 플레이트(204)에 걸쳐 규칙적인 간격들로 배열되고 선형인 것으로 복수의 채널들(210)을 도시하지만, 복수의 채널들(210)은 다른 적합한 패턴들로 배열될 수 있다.
[0031] 일부 실시예들에서, 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)의 각각의 홀은 상부 부분(304) 및 하부 부분(306)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상부 부분(304)은, 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)을 통한 제1 프로세스 가스의 더 균일한 유동을 제공하기 위해 상부 부분(304)을 통한 유동을 초킹(choke)하도록 하부 부분(306)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 하부 부분(306)의 직경은 복수의 제2 가스 전달 홀들(220)의 직경과 실질적으로 유사하다.
[0032] 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드(124)의 일부의 측단면도이다. 도 4b는 라인(4B-4B')을 따라 취해진 도 4a의 샤워헤드(124)의 더 큰 부분의 단면 평면도이다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(204)는 함께 납땜된 2개 이상의 플레이트들을 포함한다. 예컨대, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 가스 분배 플레이트(204)는 제2 플레이트(404)에 커플링된 제1 플레이트(402)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 플레이트(402)의 하부 표면(406)은 계면(412)에서 제2 플레이트(404)의 상부 표면(408)에 납땜된다. 일부 실시예들에서, 계면(412)은 하부 표면(206)에 실질적으로 평행하다. 제1 플레이트(402)는 상부 표면(208)을 정의한다. 제2 플레이트(404)는 하부 표면(206)을 정의한다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)이 제1 플레이트(402)에 배치된다. 일부 실시예들에서, 복수의 제2 가스 전달 홀들(220)이 제2 플레이트(404)에 배치된다.
[0033] 2개 이상의 플레이트들을 포함하는 가스 분배 플레이트(204)를 갖는 실시예들은 유리하게, 복수의 채널들(210)이 더 복잡한 패턴들 및 단면 형상들 갖게 허용한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 복수의 제1 채널들(420) 및 복수의 제2 채널들(430)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 채널들(420)은 서로 실질적으로 평행하고, 복수의 제2 채널들(430)에 실질적으로 수직이다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 채널들(420)은 복수의 제2 채널들(430)에 대해 경사져 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)은 직사각형 단면 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)은 하부 부분(306)의 하부 단부에 커플링된 노즐 부분(414)을 포함한다. 노즐 부분(414)은 제1 프로세스 가스의 스프레이 영역을 증가시키기 위해 가스 분배 플레이트(204)의 하부 부분(306)으로부터 하부 표면(206)으로 직경이 증가한다. 도시되지는 않았지만, 복수의 제2 가스 전달 홀들(220)은 유사한 노즐 부분을 포함할 수 있다.
[0034] 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다. 일부 실시예들에서, 제1 플레이트(402)는 가스 분배 플레이트(204)의 상부 표면(208)으로부터 가스 분배 플레이트(204)의 하부 표면(206)으로 연장된다. 그러한 실시예들에서, 제1 플레이트(402)는 하부 표면(206)에서 또는 그 부근에서 제2 플레이트(404)에 납땜될 수 있다.
[0035] 일부 실시예들에서, 제1 플레이트(402)의 하부 부분(512)은 제2 플레이트(404)의 복수의 개구들(506)을 통해 연장된다. 하부 부분(512)은 복수의 개구들(506)과 정합되도록 형상화된다. 그러한 실시예들에서, 복수의 제1 가스 전달 홀들(216)은 제1 플레이트(402)를 통해 그리고 제2 플레이트(404)의 복수의 개구들(506) 내에서 연장된다. 일부 실시예들에서, 제1 플레이트(402)의 하부 표면은 제2 플레이트(404)의 하부 표면과 동일 평면 상에 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 채널들(210)을 정의하는 제1 플레이트(402)의 측벽(504)은 하부 부분(512)의 측벽들(502)과 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
[0036] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 샤워헤드의 일부의 측단면도이다. 일부 실시예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 플레이트(402)는 패스너들(604)을 통해 제2 플레이트(404)에 커플링된다. 일부 실시예들에서, 제1 플레이트(402)는 복수의 채널들(210)을 정의하는 측벽들(504)과 하부 부분(512)의 측벽들(502) 사이에 단차(608)를 포함한다. 단차(608)는 유리하게, 제2 플레이트(404)가 제1 플레이트(402)에 패스닝될 때 복수의 채널들(210)을 밀봉하기 위해 놓일 제2 플레이트(404)에 대한 표면을 제공한다.
[0037] 전술한 것이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들은 본 개시내용들의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드로서,
    상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트;
    상기 하부 표면에 실질적으로 평행하게 상기 가스 분배 플레이트를 통해 완전히 연장되는 복수의 채널들;
    상기 가스 분배 플레이트를 통해 제1 프로세스 가스를 전달하도록 상기 복수의 채널들의 인접한 채널들 사이에서 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면으로 연장되는 복수의 제1 가스 전달 홀들; 및
    복수의 제2 가스 전달 홀들 － 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들은 상기 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스를 전달하도록 상기 복수의 채널들로부터 상기 하부 표면으로 연장됨 － 을 포함하는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 니켈, 니켈 합금, 또는 스테인리스 강으로 제조되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 채널들은 상기 가스 분배 플레이트에 걸쳐 규칙적인 간격들로 배치되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널들은 복수의 제1 채널들 및 복수의 제2 채널들을 포함하며,
    상기 복수의 제1 채널들은 상기 복수의 제2 채널들에 실질적으로 수직인, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널들의 모든 채널들은 서로 실질적으로 평행하게 연장되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 표면에 근접하게 상기 가스 분배 플레이트에 커플링된 제1 플랜지 및 상기 하부 표면에 근접하게 상기 가스 분배 플레이트에 커플링된 제2 플랜지를 더 포함하며,
    상기 복수의 채널들은 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에 배치되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 플랜지는 내부에 제1 가스 유동 경로를 정의하기 위한 환형 형상을 갖고,
    상기 제1 플랜지 및 상기 제2 플랜지는 상기 제1 플랜지와 상기 제2 플랜지 사이에 제2 가스 유동 경로를 정의하는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지는 인코넬(Inconel) 또는 스테인리스 강으로 제조되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 플랜지 및 상기 제2 플랜지는 약 20 mil 내지 약 100 mil의 두께를 갖는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 상기 상부 표면을 정의하는 제1 플레이트 및 상기 가스 분배 플레이트의 하부 표면을 적어도 부분적으로 정의하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 채널들은 상기 제1 플레이트에 배치되며, 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들은 상기 제2 플레이트에 배치되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 하부 표면은 상기 제2 플레이트의 하부 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트의 복수의 개구들을 통해 연장되며,
    상기 복수의 제1 가스 전달 홀들은 상기 제2 플레이트의 복수의 개구들 내에서 상기 제1 플레이트를 통해 연장되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 하부 표면은 상기 제2 플레이트의 상부 표면에 커플링되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 플레이트는 패스너들을 통해 상기 제2 플레이트에 커플링되는, 프로세스 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드.
  15. 프로세스 챔버로서,
    내부 볼륨을 갖는 챔버 바디;
    상기 내부 볼륨에 배치된 기판 지지부;
    상기 기판 지지부에 대향하게 상기 내부 볼륨에 배치된 샤워헤드를 포함하며,
    상기 샤워헤드는,
    상부 표면 및 하부 표면을 갖는 가스 분배 플레이트;
    상기 가스 분배 플레이트에 걸쳐 연장되는 복수의 채널들;
    복수의 제1 가스 전달 홀들 － 상기 복수의 제1 가스 전달 홀들은 상기 복수의 제1 가스 전달 홀들을 통해 제1 프로세스 가스를 전달하도록 상기 복수의 채널들 사이에서 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면으로 연장됨 －; 및
    복수의 제2 가스 전달 홀들 － 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들은 상기 샤워헤드에서 상기 제1 프로세스 가스와 혼합되지 않으면서 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들을 통해 제2 프로세스 가스를 전달하도록 상기 복수의 채널들로부터 상기 하부 표면으로 연장됨 － 을 포함하는, 프로세스 챔버.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 상부 표면에 근접하게 상기 가스 분배 플레이트에 커플링된 제1 플랜지 및 상기 하부 표면에 근접하게 상기 가스 분배 플레이트에 커플링된 제2 플랜지를 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 니켈, 니켈 합금, 또는 스테인리스 강으로 제조되는, 프로세스 챔버.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 상기 상부 표면을 정의하는 제1 플레이트 및 상기 하부 표면을 정의하는 제2 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 채널들은 상기 제1 플레이트에 배치되며, 상기 복수의 제2 가스 전달 홀들은 상기 제2 플레이트에 배치되는, 프로세스 챔버.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널들의 모든 채널들은 서로 실질적으로 평행하게 연장되는, 프로세스 챔버.
  20. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널들은 복수의 제1 채널들 및 복수의 제2 채널들을 포함하며,
    상기 복수의 제1 채널들은 상기 복수의 제2 채널들에 실질적으로 수직인, 프로세스 챔버.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11694908B2 (en) * 2020-10-22 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Gasbox for semiconductor processing chamber

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6148761A (en) * 1998-06-16 2000-11-21 Applied Materials, Inc. Dual channel gas distribution plate
US6302964B1 (en) * 1998-06-16 2001-10-16 Applied Materials, Inc. One-piece dual gas faceplate for a showerhead in a semiconductor wafer processing system
US6190732B1 (en) 1998-09-03 2001-02-20 Cvc Products, Inc. Method and system for dispensing process gas for fabricating a device on a substrate
KR100831198B1 (ko) * 2006-05-19 2008-05-21 주식회사 아이피에스 웰딩형 샤워헤드
TWI534291B (zh) * 2011-03-18 2016-05-21 應用材料股份有限公司 噴淋頭組件
TWI677929B (zh) * 2015-05-01 2019-11-21 美商應用材料股份有限公司 用於形成膜堆疊的雙通道噴頭
US20190177851A1 (en) * 2016-08-09 2019-06-13 Singulus Technologies Ag System and method for gas phase deposition
US10546729B2 (en) 2016-10-04 2020-01-28 Applied Materials, Inc. Dual-channel showerhead with improved profile
US10418246B2 (en) 2016-11-03 2019-09-17 Applied Materials, Inc. Remote hydrogen plasma titanium deposition to enhance selectivity and film uniformity

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