KR20220148326A - 에피 챔버를 위한 라이너 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 개시된 실시예들은 복수의 개별적으로 분리된 가스 통로를 포함하는 라이너 어셈블리를 설명한다. 라이너 어셈블리는 처리 중인 기판에 걸쳐 속도, 밀도, 방향 및 공간 위치와 같은 유동 파라미터들을 제어하는 것을 제공한다. 처리 중인 기판에 걸친 처리 가스는 본 실시예들에 따른 라이너 어셈블리를 이용하여 개별 프로세스들에 대해 특별하게 조정될 수 있다.
Description
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 장비에서 이용하기 위한 라이너들에 관한 것이다.
반도체 디바이스들을 제조하기 위한 일부 프로세스들, 예를 들어 급속 열 처리(rapid thermal processing), 에피택셜 퇴적(epitaxial deposition), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 물리 기상 증착(physical vapor deposition) 및 전자-빔 경화(electron-beam curing)는 상승된 온도에서 수행된다. 일반적으로, 처리 중인 기판은 하나 이상의 열원에 의해 처리 챔버에서 원하는 온도로 가열된다. 전형적으로, 하나 이상의 열원은, 열원에 의해 발생되는 에너지가 챔버 바디 내에 위치된 기판 상에 복사되도록 챔버 바디의 외부에 장착된다.
일반적으로, 처리 가스들은 가스 유입구로부터 챔버로 공급되고, 챔버에 연결된 펌핑 시스템에 의해 챔버에서 유동하는 것이 유지된다. 종래의 챔버에서의 가스 분포는 챔버에 걸쳐 불균일할 수 있다. 예를 들어, 가스 유입구 근처의 가스 분포는 펌핑 포트 근처의 가스 분포와 상이할 수 있고, 에지 영역 근처의 가스 분포는 중심 영역 근처의 가스 분포와 상이할 수 있다. 기판의 연속적인 회전은 가스 분포의 불균일성을 감소시킬 수 있지만, 회전만으로 실현되는 개선은 균일성에 대한 요건이 증가함에 따라 충분하지 않을 수 있다.
따라서, 개선된 가스 유동 분포를 갖는 열 반응기에 대한 필요성이 존재한다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 반도체 처리 챔버에서 이용하기 위한 라이너를 포함한다. 일 실시예에서, 라이너 어셈블리는 원통형 바디를 포함할 수 있고, 원통형 바디는 외측 표면 및 내측 표면 - 외측 표면은 반도체 프로세스 챔버의 둘레보다 작은 외측 둘레를 갖고, 내측 표면은 프로세스 용적의 벽들을 형성함 -; 원통형 바디와 관련하여 형성된 복수의 가스 통로; 복수의 가스 통로의 반대편에 위치된 배기 포트; 배기 포트에 평행하지 않게 위치된 직교류 포트(crossflow port); 및 직교류 포트로부터 분리되어 위치된 열 감지 포트를 갖는다.
다른 실시예에서, 라이너 어셈블리는 원통형 상부 바디를 포함하는 상부 라이너 - 원통형 상부 바디는 상부 돌출부, 이 원통형 바디와 관련하여 형성된 복수의 상부 유입구, 복수의 상부 유입구에 대략 평행하게 위치된 상부 배기 포트, 및 이 배기 포트에 대략 수직으로 위치된 상부 직교류 포트를 가짐 -; 및 하부 라이너를 포함할 수 있고, 하부 라이너는 상부 돌출부를 수용하기 위한 수용 홈(receiving groove)을 갖는 원통형 하부 바디, 이 원통형 바디와 관련하여 형성된 복수의 하부 유입구 - 복수의 하부 유입구와 복수의 상부 유입구는 협력하여 복수의 가스 통로를 정의함 -, 상부 배기 포트에 유체 연결된 하부 배기 포트, 상부 직교류 포트에 유체 연결가능한 하부 직교류 포트, 및 하부 직교류 포트로부터 이격된 열 감지 포트를 포함한다.
다른 실시예에서, 라이너 어셈블리는 원통형 상부 바디를 포함하는 상부 라이너 - 원통형 상부 바디는 상부 돌출부, 이 원통형 바디와 관련하여 형성된 복수의 상부 유입구 - 복수의 상부 유입구의 정중선은 제1 평면에서 이등분선으로부터 측정될 때 약 90도에 위치됨 -, 복수의 상부 유입구의 반대편에 형성된 상부 배기 포트 - 이 배기 포트의 정중선은 제1 평면에서 이등분선으로부터 측정될 때 약 270도에 위치됨 -, 및 제1 평면에서 이등분선으로부터 측정될 때 약 0도에 위치된 상부 직교류 포트를 가짐 -; 및 원통형 하부 바디를 포함하는 하부 라이너를 포함할 수 있고, 원통형 하부 바디는 수용 홈 - 수용 홈은 상부 돌출부를 수용하기 위한 것임 -, 이 원통형 바디와 관련하여 형성된 복수의 하부 유입구 - 복수의 하부 유입구는 복수의 가스 통로를 형성하기 위해 복수의 상부 유입구와 결합되고, 복수의 하부 유입구는 제2 평면에 위치되고, 제2 평면은 제1 평면과 상이함 -, 상부 배기 포트에 유체 연결된 하부 배기 포트 - 하부 배기 포트는 복수의 하부 유입구에 실질적으로 수직으로 위치됨 -, 상부 직교류 포트에 유체 연결된 하부 직교류 포트 - 하부 직교류 포트는 배기 포트에 평행한 것으로부터 벗어나서 위치됨 -, 및 하부 직교류 포트로부터 분리되어 위치된 열 감지 포트 - 복수의 하부 유입구는 복수의 가스 통로를 생성하기 위해 복수의 상부 유입구와 결합됨 - 를 갖는다.
위에서 언급된 본 개시내용의 특징들이 상세하게 이해될 수 있도록, 위에 간략하게 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명은 실시예들을 참조할 수 있으며, 그들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이너 어셈블리를 갖는 후면 가열 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따른 상부 라이너의 상부도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 실시예들에 따른 상부 라이너의 측면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 하부 라이너의 상부도 및 측면도를 도시한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 하부 라이너의 상부도를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 곳마다, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 추가적으로, 일 실시예의 요소들은 유리하게는 본 명세서에 설명된 다른 실시예들에서 이용하도록 적응될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이너 어셈블리를 갖는 후면 가열 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 예시한다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따른 상부 라이너의 상부도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 실시예들에 따른 상부 라이너의 측면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 하부 라이너의 상부도 및 측면도를 도시한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 하부 라이너의 상부도를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 가능한 곳마다, 도면들에 공통인 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 추가적으로, 일 실시예의 요소들은 유리하게는 본 명세서에 설명된 다른 실시예들에서 이용하도록 적응될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 반도체 프로세스 시스템들에서 이용하기 위한 라이너를 설명한다. 라이너는 더 큰 유동 구역성(flow zonality)을 허용하기 위해 적어도 6개의 구역을 포함하는 직교류 설계를 포함한다. 또한, 라이너와 관련되지만 라이너로부터 분리되어 온도 감지 디바이스가 이용되어, 라이너들의 교환의 더 큰 용이성, 더 복원력 있는 라이너 및 감소된 비용을 허용한다. 또한, 중심선으로부터 중심을 벗어난 직교류 포트의 위치지정(예를 들어, 0도 위치가 아닌 위치)은 유동의 구역들 사이의 간격에서의 증가된 가변성을 허용한다. 본 명세서에 개시된 디바이스들의 실시예들은 아래에 도면들을 참조하여 더 명확하게 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 라이너 어셈블리(150)를 갖는 가열 프로세스 챔버(100)의 개략적인 단면도를 예시한다. 일례에서, 이것은 후면 가열 프로세스 챔버일 수 있다. 본 명세서에 설명된 실시예들로부터 혜택을 받도록 적응될 수 있는 프로세스 챔버의 일례는 캘리포니아주 산타 클라라에 위치된 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 에피(Epi) 프로세스 챔버이다. 다른 제조자들로부터의 처리 챔버들을 포함하여 다른 처리 챔버들도 본 실시예들을 실시하도록 적응될 수 있다고 고려된다.
프로세스 챔버(100)는, 기판(108)의 상부 표면 상의 재료의 퇴적을 포함하여, 하나 이상의 기판을 처리하는데 이용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는, 다른 컴포넌트들 중에서, 프로세스 챔버(100) 내에 배치된 기판(108)의 후면 또는 기판 지지체(106)의 후면(104)을 가열하기 위한 복사 가열 램프들(102)의 어레이와 같은 프로세스 챔버 가열 디바이스를 포함할 수 있다. 기판 지지체(106)는 도시된 바와 같이 디스크-유사 기판 지지체(106)일 수 있거나, 기판을 기판의 에지로부터 지지하는 링-유사 기판 지지체(도시되지 않음)일 수 있거나, 또는 최소 접촉 포스트들 또는 핀들에 의해 기판을 최하부로부터 지지하는 핀형 지지체일 수 있다.
본 실시예에서, 기판 지지체(106)는 프로세스 챔버(100) 내에서 상부 돔(114)과 하부 돔(112) 사이에 위치된 것으로 도시되어 있다. 상부 돔(114) 및 하부 돔(112)은, 상부 돔(114)과 하부 돔(112) 사이에 배치되는 베이스 링(118)과 함께, 프로세스 챔버(100)의 내부 영역을 정의할 수 있다. 기판(108)(일정한 비율로 도시되지 않음)은 로딩 포트(도시되지 않음)를 통해 프로세스 챔버(100) 내로 이동되어 기판 지지체(106) 상에 위치될 수 있으며, 이 로딩 포트는 도 1의 도면에서는 기판 지지체(106)에 의해 가려져 있다.
베이스 링(118)은 일반적으로 로딩 포트, 프로세스 가스 유입구(136) 및 가스 유출구(142)를 포함할 수 있다. 베이스 링(118)은, 프로세스 가스 유입구(136) 및 가스 유출구(142) 각각 상의 단측들과 로딩 포트 상의 장측을 갖는 대체로 타원(oblong) 형상을 가질 수 있다. 베이스 링(118)은, 로딩 포트, 프로세스 가스 유입구(136) 및 가스 유출구(142)가 서로에 대해 약 90도로 각도 오프셋되는 한, 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 로딩 포트는 프로세스 가스 유입구(136)와 가스 유출구(142) 사이의 측부에 위치될 수 있고, 프로세스 가스 유입구(136) 및 가스 유출구(142)는 베이스 링(118) 상에서 서로 대향하여 배치된다. 다양한 실시예들에서, 로딩 포트, 프로세스 가스 유입구(136) 및 가스 유출구(142)는 서로에 대해 정렬되며, 챔버(100)의 기준 평면(basis plane)에 대해 실질적으로 동일한 레벨에 배치된다. "위에(above)", "아래에(below)", "최상부(top)", "최하부(bottom)", "상부(upper)", "하부(lower)" 등과 같은 단어들은 절대적인 방향들에 대한 언급들이 아니라, 챔버(100)의 기준 평면에 대한 것이다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 "반대편(opposite)"이라는 용어는 A와 B 사이에 연장되는 참조 평면(reference plane) P에 대해 A가 B의 반대편에 있도록 수학적 용어들로 정의된다. 반대편은 일반적으로 의도되며, 따라서 명백하게 언급되지 않는 한, A와 B가 정확히 반대편에 있는 것을 요구하지는 않는다.
기판 지지체(106)는 상승된 처리 위치에 있는 것으로 도시되어 있지만, 리프트 핀들(105)이 하부 돔(112)에 접촉하고 기판 지지체(106) 내의 홀들을 통하여 그리고 중앙 샤프트(116)를 따라 연장되어 기판(108)을 기판 지지체(106)로부터 상승시키는 것을 허용하기 위해서 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 처리 위치 아래에 있는 로딩 위치까지 수직으로 병진 이동될 수 있다. 다음에, 로봇(도시되지 않음)이 프로세스 챔버(100)에 들어가서, 기판(108)에 맞물리고, 로딩 포트를 통하여 프로세스 챔버로부터 기판을 제거할 수 있다. 다음에, 기판 지지체(106)는, 기판(108)의 디바이스 측(117)을 위로 향하게 한 채로 기판을 기판 지지체(106)의 정면(front side)(110) 상에 배치하기 위해서 처리 위치까지 상향으로 작동될 수 있다.
기판 지지체(106)는, 처리 위치에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100)의 내부 용적을, 기판 위에 있는 처리 영역(120) 및 기판 지지체(106) 아래에 있는 퍼지 가스 영역(122)으로 분할한다. 기판 지지체(106)는, 프로세스 챔버(100) 내에서의 열 및 프로세스 가스 유동의 공간적 비정상(thermal and process gas flow spatial anomalies)의 영향을 최소화하고, 그에 의해 기판(108)의 균일한 처리를 용이하게 하기 위해서, 처리 동안 중앙 샤프트(116)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지체(106)는 중앙 샤프트(116)에 의해 지지되고, 중앙 샤프트는 기판(108)의 로딩 및 언로딩 동안에 그리고 일부 경우들에서는 기판의 처리 동안에 기판(108)을 상하 방향으로 이동시킨다. 기판 지지체(106)는, 램프들(102)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 이 복사 에너지를 기판(108)에 지향시키기 위해서 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성될 수 있다.
일반적으로, 상부 돔(114)의 중앙 윈도우 부분 및 하부 돔(112)의 최하부는 석영과 같은 광학적으로 투명한 재료(optically transparent material)로 형성된다. 상부 돔(114)의 곡도(degree of curvature) 및 두께는 프로세스 챔버에서의 유동 필드의 균일성을 조작하도록 구성될 수 있다.
램프들(102)은, 프로세스 가스가 위로 지나갈 때 기판(108)의 다양한 영역들에서 온도를 독립적으로 제어함으로써 기판(108)의 상부 표면 상으로의 재료의 퇴적을 용이하게 하기 위해서, 중앙 샤프트(116) 주위에서, 특정 방식으로 하부 돔(112)에 인접하여 하부 돔 아래에 배치될 수 있다. 램프들(102)은 약 섭씨 200도 내지 약 섭씨 1600도의 범위 내의 온도로 기판(108)을 가열하기 위해 이용될 수 있다. 여기에서 상세하게 논의되지는 않지만, 퇴적된 재료는 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 도핑된 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 도핑된 실리콘 게르마늄, 갈륨 비화물, 갈륨 질화물 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.
프로세스 가스 공급 소스(134)로부터 공급된 프로세스 가스는 베이스 링(118)의 측벽에 형성된 프로세스 가스 유입구(136)를 통하여 처리 영역(120) 내로 도입된다. 프로세스 가스 유입구(136)는 라이너 어셈블리(150)를 통하여 형성된 복수의 가스 통로(154)를 통해 프로세스 가스 영역에 연결된다. 프로세스 가스 유입구(136), 라이너 어셈블리(150) 또는 이들의 조합은 대체로 방사상 내측일 수 있는 방향으로 프로세스 가스를 지향시키도록 구성된다. 막 형성 프로세스 동안, 기판 지지체(106)는, 프로세스 가스 유입구(136)에 인접하며 프로세스 가스 유입구와 대략 동일한 높이에 있을 수 있는 처리 위치에 위치되어, 프로세스 가스가 기판(108)의 상부 표면을 가로질러 유동 경로(138)를 따라 상방으로 그리고 주변으로(up and round) 유동할 수 있게 한다. 프로세스 가스는 프로세스 챔버(100)에서 프로세스 가스 유입구(136)의 반대측에 위치된 가스 유출구(142)를 통하여 (유동 경로(140)를 따라) 처리 영역(120)에서 빠져나간다. 가스 유출구(142)를 통한 프로세스 가스의 제거는 가스 유출구에 결합된 진공 펌프(144)에 의해 용이하게 될 수 있다.
퍼지 가스 소스(124)로부터 공급된 퍼지 가스는 베이스 링(118)의 측벽에 형성된 퍼지 가스 유입구(126)를 통하여 퍼지 가스 영역(122)에 도입된다. 퍼지 가스 유입구(126)는 라이너 어셈블리(150)를 통해 퍼지 가스 영역에 연결된다. 퍼지 가스 유입구(126)는 프로세스 가스 유입구(136) 아래의 높이에 배치된다. 원형 쉴드(152)가 이용되는 경우, 원형 쉴드(152)는 프로세스 가스 유입구(136)와 퍼지 가스 유입구(126) 사이에 배치될 수 있다. 어느 경우에도, 퍼지 가스 유입구(126)는 대체로 방사상 내측 방향으로 퍼지 가스를 지향시키도록 구성된다. 원하는 경우, 퍼지 가스 유입구(126)는 상측 방향으로 퍼지 가스를 지향시키도록 구성될 수 있다. 막 형성 프로세스 동안, 기판 지지체(106)는, 퍼지 가스가 기판 지지체(106)의 후면(104)을 가로질러 유동 경로(128)를 따라 하방으로 그리고 주변으로(down and round) 유동하도록 하는 위치에 위치된다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 퍼지 가스의 유동은, 프로세스 가스의 유동이 퍼지 가스 영역(122)에 진입하는 것을 방지 또는 실질적으로 회피하거나 퍼지 가스 영역(122)(즉, 기판 지지체(106) 아래의 영역)에 진입하는 프로세스 가스의 확산을 감소시키는 것으로 여겨진다. 퍼지 가스는 (유동 경로(130)를 따라) 퍼지 가스 영역(122)에서 빠져나가고, 프로세스 챔버(100)에서 퍼지 가스 유입구(126)의 반대측에 위치된 가스 유출구(142)를 통하여 프로세스 챔버의 밖으로 배기된다.
라이너 어셈블리(150)는 베이스 링(118)의 내측 둘레 내에 배치되거나 이러한 내측 둘레에 의해 둘러싸일 수 있다. 라이너 어셈블리(150)는 석영 재료로 형성될 수 있고, 일반적으로 처리 영역(120) 및 퍼지 가스 영역(122)에서의 상태들로부터 프로세스 챔버(100)의 벽들을 차폐한다. 금속성일 수 있는 벽들은 프리커서들과 반응하여, 처리 용적에서 오염을 야기시킬 수 있다. 기판(108)의 통과를 허용하기 위해서 개구가 라이너 어셈블리(150)를 통하여 배치되고 로딩 포트와 정렬될 수 있다. 라이너 어셈블리(150)는 단일 부분으로서 도시되어 있지만, 라이너 어셈블리(150)는 복수의 부분으로 형성될 수 있다고 고려된다. 도 1에 도시된 라이너 어셈블리(150)는 상부 라이너(200) 및 하부 라이너(300)로 구성되고, 이들은 도 2 및 도 3에서 더 상세하게 설명된다.
도 2a는 본 명세서에 설명된 실시예들에 따른 상부 라이너(200)의 상부도를 도시한다. 상부 라이너(200)는 상부 바디(201)를 포함하고, 상부 바디는 내측 표면(202) 및 내측 표면(202)의 반대편에 있는 외측 표면(204)을 갖는다. 복수의 상부 유입구(208)가 바디(201)의 외측 표면(204)을 통하여 형성된다. 배기 포트(210)가 복수의 상부 유입구(208)의 반대편에 형성된다. 상부 직교류 포트(212)가 복수의 상부 유입구(208)와 배기 포트(210) 사이에 형성된다.
복수의 상부 유입구(208)는 상부 바디(201)에 형성된 리세스들 또는 홈들로서 설명될 수 있다. 여기에는 복수의 상부 유입구(208)가 실질적으로 직사각형이며 서로에 평행한 것이 도시되어 있다. 복수의 상부 유입구(208)는, 사용자의 요구, 유동 역학 또는 다른 파라미터들에 기초하여, 수량, 크기 및 형상이 달라질 수 있다. 여기에는 열세(13)개의 상부 유입구(208)가 상부 바디(201)에 형성되는 것이 도시되어 있다. 복수의 상부 유입구(208)는 처리 영역(120)에서 복수의 유동 구역을 생성하도록 구성될 수 있다.
도 2b는 도 2a의 실시예들에 따른 상부 라이너(200)의 측면도를 도시한다. 복수의 상부 유입구(208)는 프로세스 가스 공급 소스(134)로부터 처리 영역(120)으로 가스 유동을 전달한다. 도 2b는 상부 유입 돌출부(220) 및 배기 돌출부(222)와 같은 복수의 상부 돌출부를 추가로 도시한다. 상부 유입 돌출부(220) 및 배기 돌출부(222)는 상부 라이너의 임의의 위치에 형성된 추가 돌출부들을 동반할 수 있다. 또한, 상부 유입 돌출부(220), 배기 돌출부(222) 또는 둘 다는 배제되거나, 상부 바디(201) 상의 상이한 위치들에서의 상부 돌출부들로 교체될 수 있다. 상부 유입 돌출부(220) 및 배기 돌출부(222)는 아래에 설명되는 하부 라이너(300)와 관련한 상부 라이너(200)의 적절한 위치지정을 돕는다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 하부 라이너(300)를 도시한다. 라이너(300)는 내측 표면(302)과 외측 표면(304)을 갖는 하부 바디(301)를 포함한다. 내측 표면(302)은, 내측 표면(202)과 함께, 처리 영역(120)과 퍼지 가스 영역(122)의 경계들을 형성한다. 복수의 하부 유입구(308)가 바디(301)의 외측 표면(304)을 통하여 형성된다. 프로세스 가스 공급 소스(134)로부터 공급된 가스는 복수의 하부 유입구(308)를 통하여 처리 영역(120) 내로 도입된다.
복수의 하부 유입구(308)는 하부 바디(301)의 외부(exterior)를 통하여 방사상으로 위치된다. 복수의 하부 유입구(308)는 하나 이상의 개별 가스 유동을 전달할 수 있다. 여기에는 열세(13)개의 하부 유입구(308)가 하부 바디(301)에 형성되는 것이 도시되어 있다. 그러나, 하나 이상의 실시예에서는 더 많거나 더 적은 유입구들이 이용될 수 있다. 하부 유입구들은 복수의 유동 구역을 생성하도록 위치 및 배향될 수 있다. 유동 구역들은 하부 유입구들(308) 및 상부 유입구들(208)을 통해 전달되는 바와 같은 상이한 가스 유동의 영역들이다. 더 많은 구역들을 생성함으로써, 기판에 걸친 가스 전달은 더 적은 유동 구역들을 이용하는 것보다 더 튜닝가능하다.
복수의 하부 유입구(308)는 속도, 밀도 또는 조성과 같은 가변 파라미터들을 갖는 개별 가스 유동들을 제공하도록 구성될 수 있다. 복수의 하부 유입구(308)는 대체로 방사상 내측 방향으로 프로세스 가스를 지향시키도록 구성되며, 이 가스는 프로세스 영역(306)의 중앙 영역에 전달된다. 복수의 하부 유입구(308) 각각은 프로세스 가스 공급 소스(134)로부터의 가스의 속도, 밀도, 방향 및 위치와 같은 하나 이상의 파라미터를 조정하기 위해 이용될 수 있다. 복수의 하부 유입구(308)는 배기 포트(310)의 바로 맞은 편에 위치되고, 직교류 포트(312)로부터 적어도 25도 떨어져 위치된다. 일 실시예에서, 직교류 포트는 이등분선(240)으로부터 측정될 때 0도 위치에 위치된다. 복수의 하부 유입구(308)는 정중선(250)과 이등분선(240) 사이에서 측정될 때 90도에 위치될 수 있다. 배기 포트(310)는 정중선(250)과 이등분선(240) 사이에서 측정될 때 270도에 위치될 수 있다.
도 3b에는 하부 라이너(300)의 하부 연결 표면(320)이 도시되어 있다. 하부 연결 표면(320)은 상부 연결 표면(224)을 위한 수용 표면을 제공한다. 이와 같이, 하부 연결 표면(320)은, 하부 연결 표면(320)이 상부 연결 표면(224)과 적절하게 정합될 수 있도록 홈들, 평탄한 영역들 또는 다른 영역들을 가질 수 있다. 여기에는 유입구 홈(324)이 복수의 하부 유입구에서 하부 연결 표면(320)을 통하여 형성되는 것이 도시되어 있다.
하부 라이너(300)와 상부 라이너(200)는 결합되어 라이너 어셈블리(150)를 생성한다. 일 실시예에서, 상부 연결 표면(224)은 하부 연결 표면(320)과 관련하여 배치된다. 상부 연결 표면(224)은 하부 연결 표면(320)의 적어도 일부와 밀봉부(seal)를 형성한다. 상부 연결 표면(224)이 하부 연결 표면(320)과 관련하여 배치될 때, 복수의 하부 유입구(308)는 상부 라이너(200)의 복수의 상부 유입구(208)를 통해 가스 유동을 전달하도록 상향으로 연장된다. 따라서, 가스 유동은 처리 영역(120)으로 재지향된다. 동등한 개수의 하부 유입구들(308) 및 상부 유입구들(208)이 도시되었지만, 하부 유입구들(308)의 개수 및 위치지정은 도시된 것과 상이할 수 있거나 또는 상부 유입구들(208)과 비교하여 상이할 수 있다.
상부 직교류 포트(212)는 하부 직교류 포트(312)와 결합하여 직교류 포트를 생성한다. 직교류 포트는 복수의 가스 통로(154)로부터의 가스의 유동에 실질적으로 수직인 가스 유동을 전달할 수 있다. 직교류 포트의 위치는 복수의 상부 유입구(208), 상부 직교류 포트(212), 하부 직교류 포트(312), 상부 배기 포트(210), 하부 직교류 포트(312) 또는 이들의 조합과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 직교류 포트의 배향은 복수의 가스 통로(154)로부터의 유동에 실질적으로 수직이며 이러한 유동과 교차할 수 있다(예를 들어, x 및 y 평면에서 수직이며 z 평면에서 교차함). 다른 실시예에서, 직교류 포트는 복수의 가스 통로(154)로부터의 가스 유동으로부터의 평면에서 벗어나서 가스를 전달하도록 배향된다(예를 들어, x 및 y 평면에서 수직이며 z 평면에서 교차하지 않음).
열 감지 포트(314)가 하부 바디(301)에 위치될 수 있다. 열 감지 포트(314)는 프로세스 챔버(100)를 위한 열 감지 디바이스, 예컨대 열전쌍(thermocouple)을 하우징할 수 있다. 열 감지 포트(314)는, 기판의 온도 및 프로세스 가스들로부터의 퇴적이 미세 튜닝될 수 있도록 처리 동안 온도 측정을 허용한다. 열 감지 포트(314)는 하부 직교류 포트(312) 근처에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 열 감지 포트(314)는, 외측 둘레에서, 도 3b에 도시된 이등분선(340)으로부터 측정될 때 5도 위치에 위치된다. 열 감지 포트(314)와 직교류 포트(312)의 조합은 비정상적인 마모를 생성할 수 있다고 여겨진다. 열 감지 포트(314)를 직교류 포트(312)로부터 분리함으로써, 이 조합에 관련된 비정상적 마모가 회피될 수 있다.
처리 동안, 기판 지지체(106)는, 복수의 가스 통로에 인접하며 복수의 가스 통로와 대략 동일한 높이에 있는 처리 위치에 위치되어, 가스가 기판 지지체의 상부 표면을 가로질러 유동 경로를 따라 상방으로 그리고 주변으로 유동하는 것을 허용할 수 있다. 직교류 포트(312)는, 제2 가스 유동이 복수의 가스 통로에 의해 생성되는 유동 영역들 중 적어도 하나와 교차하도록, 복수의 가스 통로의 유동을 가로질러 제2 가스 유동을 전달한다. 프로세스 가스는 바디(301)를 통하여 형성된 배기 포트(310)를 통해 프로세스 영역(306)에서 빠져나간다. 배기 포트(310)를 통한 프로세스 가스의 제거는 배기 포트에 결합된 진공 펌프(도시되지 않음)에 의해 용이하게 될 수 있다. 복수의 가스 통로 및 배기 포트(310)가 서로에 대해 정렬되며 대략 동일한 높이에 배치되므로, 이러한 평행 배열은 기판에 걸쳐 대체로 평면의 균일한 가스 유동을 가능하게 하는 것으로 여겨진다. 또한, 기판 지지체를 통한 기판의 회전에 의해 방사상 균일성이 제공될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 하부 라이너(400)를 도시한다. 라이너(400)는 내측 표면(402)과 외측 표면(404)을 갖는 하부 바디(401)를 포함한다. 위에서와 같이, 내측 표면(402)은, 내측 표면(202)과 함께, 처리 영역(120)과 퍼지 가스 영역(122)의 경계들을 형성한다. 복수의 하부 유입구(408)가 바디(401)의 외측 표면(404)을 통하여 형성된다.
본 실시예에서, 복수의 하부 유입구(408)는 2개의 별개의 행(row)을 갖는다. 복수의 하부 유입구(408)를 통해 전달되는 바와 같은 2개의 별개의 가스 유동은, 2개의 별개의 가스 유동이 처리 영역(120)으로의 전달 이전에 결합되는 것을 허용한다. 본 실시예에서, 제1 행 및 제2 행은 상부 라이너와 결합하여 생성된 동일한 채널 내로 피딩된다. 라이너 어셈블리(150)의 가스 통로들(154)을 통해 2개의 가스 유동을 결합함으로써, 가스들의 온도는 프로세스 챔버로의 전달 이전에 조절될 수 있고, 기판에 악영향을 미치지 않으면서 복합 화학물질들(complex chemistries)이 활성화 및 전달될 수 있으며, 프로세스 챔버 내의 유동 역학들에서의 변화가 회피될 수 있다.
본 명세서에 설명된 라이너 어셈블리는, 현재의 기판 크기들 모두, 예컨대 300mm 직경, 및 450mm 직경과 같이 더 큰 직경에 대해 퇴적 균일성의 더 미세한 제어를 허용한다. 유동 구역들은 기판의 특정 영역들에서의 퇴적의 더 미세한 제어를 허용한다.
전술한 것은 개시된 디바이스들, 방법들 및 시스템들의 실시예들에 관한 것이지만, 개시된 디바이스들, 방법들 및 시스템들의 다른 실시예들 및 추가 실시예들은 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 고안될 수 있으며, 그것의 범위는 이하의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (11)
- 라이너 어셈블리로서,
원통형 상부 바디를 포함하는 상부 라이너 - 상기 원통형 상부 바디는:
외측 표면, 내측 표면 및 상기 외측 표면을 상기 내측 표면에 연결하는 연결 표면;
상기 원통형 상부 바디에 형성된 복수의 상부 유입구;
상기 복수의 상부 유입구 반대편에 위치된 상부 배기 포트; 및
상기 연결 표면에 형성된 상부 직교류 리세스 - 상기 상부 직교류 리세스는 상기 외측 표면으로부터 상기 내측 표면으로 연장되고, 상기 배기 포트에 평행하지 않게 위치됨 -;
를 가짐 -; 및
원통형 하부 바디를 포함하는 하부 라이너 - 상기 원통형 하부 바디는:
상기 원통형 하부 바디에 형성된 복수의 하부 유입구 - 상기 하부 라이너가 상기 상부 라이너에 맞물릴 때, 상기 복수의 하부 유입구 및 상기 복수의 상부 유입구는 협력하여 복수의 가스 통로를 정의함 -;
상기 하부 라이너가 상기 상부 라이너에 맞물릴 때, 상기 상부 배기 포트에 유체 연결되는 하부 배기 포트; 및
상기 하부 라이너가 상기 상부 라이너에 맞물릴 때, 상기 상부 직교류 리세스에 유체 연결되는 하부 직교류 리세스 - 상기 하부 직교류 리세스는 상기 원통형 하부 바디의 상부 표면에 형성되고, 상기 원통형 바디의 방사상 외측 표면으로부터 상기 원통형 바디의 방사상 내측 표면까지 연장됨 -
를 가짐 -
를 포함하는, 라이너 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 하부 직교류 리세스, 상기 하부 배기 포트, 상기 복수의 가스 통로 및 열 감지 포트는 공유 평면(shared plane)에 있는, 라이너 어셈블리. - 제2항에 있어서,
상기 하부 직교류 리세스는 상기 공유 평면의 외부로 가스 유동을 지향시키기 위한 배향을 갖는, 라이너 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 상부 유입구는 상기 외측 표면을 통하여 형성된 입구 및 상기 내측 표면을 통하여 형성된 출구를 갖고, 상기 입구들 및 상기 출구들은 서로 동일 평면 상에 있지 않은, 라이너 어셈블리. - 제4항에 있어서,
상기 입구들 중 적어도 하나의 입구는 상기 출구들 중 하나보다 많은 출구와 유체 연결되는, 라이너 어셈블리. - 제4항에 있어서,
상기 출구들 중 적어도 하나의 출구는 상기 입구들 중 하나보다 많은 입구와 유체 연결되는, 라이너 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 직교류 리세스는 약 0도 위치에 위치되고, 상기 복수의 하부 유입구의 중간점은 90도 위치에 위치되고, 상기 위치들은 상기 하부 직교류 리세스의 이등분선으로부터 측정되는, 라이너 어셈블리. - 제7항에 있어서,
열 감지 포트는 약 5도 위치에 위치되고, 상기 위치는 상기 이등분선으로부터 측정되는, 라이너 어셈블리. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 하부 유입구는 복수의 유동 구역을 생성하고, 상기 유동 구역들은 서로 평행하며, 상기 하부 직교류 리세스로부터의 이등분선에 수직인, 라이너 어셈블리. - 제2항에 있어서, 상기 상부 직교류 리세스는 상기 배기 포트로부터 적어도 25도로 각도 오프셋되는, 라이너 어셈블리.
- 라이너 어셈블리로서,
원통형 상부 바디를 포함하는 상부 라이너 - 상기 원통형 상부 바디는:
상부 돌출부;
상기 원통형 상부 바디와 관련하여 형성된 복수의 상부 유입구 - 상기 복수의 상부 유입구의 정중선은 제1 평면에서 이등분선으로부터 측정될 때 약 90도에 위치됨 -;
상기 복수의 상부 유입구의 반대편에 형성된 상부 배기 포트 - 상기 배기 포트의 정중선은 상기 제1 평면에서 상기 이등분선으로부터 측정될 때 약 270도에 위치됨 -; 및
상기 제1 평면에서 상기 이등분선으로부터 측정될 때 약 0도에 위치된 상부 직교류 포트
를 가짐 -; 및
원통형 하부 바디를 포함하는 하부 라이너 - 상기 원통형 하부 바디는:
상기 상부 돌출부를 수용하기 위한 수용홈;
상기 원통형 하부 바디와 관련하여 형성된 복수의 하부 유입구 - 상기 복수의 하부 유입구는 복수의 가스 통로를 형성하기 위해 상기 복수의 상부 유입구와 결합되고, 상기 복수의 하부 유입구는 제2 평면에 위치되고, 상기 제2 평면은 상기 제1 평면과 상이함 -;
상기 상부 배기 포트에 유체 연결된 하부 배기 포트 - 상기 하부 배기 포트는 상기 복수의 하부 유입구에 실질적으로 수직으로 위치됨 -; 및
상기 상부 직교류 포트에 유체 연결된 하부 직교류 포트 - 상기 하부 직교류 포트는 상기 배기 포트에 평행한 것으로부터 벗어나서 위치됨 -
를 가짐 -
를 포함하는, 라이너 어셈블리.
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