KR20230006640A - 가스 냉각을 사용한 샤워헤드 열 관리 - Google Patents

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알론 가나니
션 마이클 도넬리
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

온도 제어된 샤워헤드 어셈블리는 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 갖는 스템, 및 스템에 열적으로 커플링된 배면 플레이트를 포함한다. 샤워헤드는 또한 배면 플레이트에 부착된 대면 플레이트 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 대류 열 전달 엘리먼트 (convective heat transfer element; CHTE) 를 포함한다. CHTE는 프로세스 환경으로부터 CHTE 열 전달 구조체들을 격리하는 시일링 (sealing) 컵을 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 포함한다. 수용된 냉각 가스 플로우는 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링된다.

Description

가스 냉각을 사용한 샤워헤드 열 관리
본 명세서에 개시된 주제는 일반적으로 열 교환기와 관련하여 클린 드라이 에어 (clean dry air; CDA) (또는 다른 냉각 가스들) 를 사용한 샤워헤드들 (또는 페데스탈들과 같은 다른 부품들) 의 열 관리 (thermal management) 를 포함하는, 반도체 디바이스 제조 동안 열 관리를 위한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 시스템들, 방법들, 장치들, 및 머신 판독 가능 매체에 관한 것이다.
반도체 디바이스 프로세싱 장치들은 에칭, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착 (plasma-enhanced CVD; PECVD), 유기금속 화학적 기상 증착 (metalorganic chemical vapor deposition; MOCVD), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD), 플라즈마 강화된 원자 층 증착 (plasma-enhanced ALD; PEALD), 펄싱된 증착 층 (pulsed deposition layer; PDL), 플라즈마 강화된 펄싱된 증착 층 (plasma-enhanced pulsed deposition layer; PEPDL) 및 레지스트 (resist) 제거를 포함하는 기법들에 의해 반도체 기판들을 프로세싱하기 위해 사용된다. 반도체 디바이스 (예를 들어, 기판) 는 반도체 디바이스 프로세싱 장치의 프로세싱 챔버의 페데스탈 (pedestal), 정전 척 (electrostatic chuck; ESC), 등과 같은 기판 지지부 상에 배치될 (arrange) 수도 있다. 프로세싱 동안, 가스 혼합물이 샤워헤드를 통해 프로세싱 챔버 내로 도입되고 플라즈마가 프로세싱 챔버 내에서 화학 반응들을 강화시키도록 사용될 수도 있다.
CVD 기반 증착 챔버들과 같은 반도체 디바이스 프로세싱 장치들에서, 페데스탈은 가열될 수도 있고 샤워헤드는 냉각될 뿐만 아니라 가열될 수도 있다. 그러나, CVD 기반 프로세스의 일부 스테이지들 동안, (예를 들어, 증착 동안) 샤워헤드로부터 열이 제거되어야 할 수도 있는 한편, CVD 기반 프로세스의 다른 스테이지들 동안 (예를 들어, 컨디셔닝 스테이지들 동안) 열 제거가 필요 없다. 종래의 샤워헤드 냉각 기법들은 복수의 단점들과 연관된 액체 냉각을 포함한다. 예를 들어, 액체 냉각은 열 제거의 일부 조절 (modulation) 을 허용하지만, 이용 가능한 조절 깊이 (depth of modulation) 는 냉각제의 허용 가능한 온도 범위에 의해 강하게 경계 지어진다. 이 제한의 특성은 냉각제들 사이에서 가변한다. 수성 냉각제들의 경우, 제한은 주로 물의 낮은 끓는 점에 기인하고, 이차적으로 물의 부식으로 인한 것이다. 플루오로카본, 실록산 및 실리케이트-에스테르 냉각제들의 경우, 제한은 끓는점 또는 분해 온도이다. 일부 하이드로카본 및 액체-금속 냉각제들은 깊은 조절을 허용하지만 다른 이유들 (인화성, 독성, 반응성, 부식성) 때문에 실용적이지 않다. 부가적으로, 플루오로카본 냉각제들 (예를 들어, 갈덴 (Galden)) 은 열적 분해 동안 매우 독성이 있는 생성물들 (예를 들어, 수소 플루오라이드) 을 생성하고, 이는 안전 문제를 야기한다. 이와 관련하여, AHM (ashable hardmask) 샤워헤드들의 부적절한 온도 제어는 플라즈마 증착 단계 동안 온도 스파이크 및 컨디셔닝 동안 과냉각을 야기하여 쓰루풋 손실, 기판 결함들, 및 샤워헤드 열화를 야기한다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 섹션에 기술된 정보는 이하의 개시된 주제에 대한 일부 맥락을 숙련된 기술자에게 제공하도록 제시된다는 것에 유의해야 하고, 인정된 종래 기술로 간주되지 않아야 한다. 보다 구체적으로, 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
우선권 주장
본 출원은 2020년 4월 16일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 63/010,976 호의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다.
방법들, 시스템들 및 컴퓨터 프로그램들은, 열 교환기와 관련하여 클린 드라이 에어 (clean dry air; CDA) (또는 다른 냉각 가스들) 를 사용한 샤워헤드들 (또는 페데스탈들과 같은 다른 부품들) 의 열 관리 (thermal management) 를 포함하는, 반도체 디바이스 제조 동안 열 관리를 위해 제시된다.
온도 제어된 샤워헤드는 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템을 포함하고, 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나간다. 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리는 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트, 및 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착된 대면 플레이트를 더 포함하고, 대면 플레이트 및 배면 플레이트는 프로세스 가스의 분배를 위해 플레넘 (plenum) 을 인클로징한다 (enclose). 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리는 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 대류 열 전달 엘리먼트 (convective heat transfer element; CHTE) 를 더 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 갖는다. 수용된 냉각 가스 플로우는 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링될 수도 있다.
또 다른 일반적인 양태는 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템을 포함한다. 온도 제어 시스템은 온도 제어된 샤워헤드를 포함하는 반도체 디바이스 프로세싱 챔버를 포함한다. 샤워헤드는 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템을 포함한다. 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나간다. 샤워헤드는 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트, 및 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착된 대면 플레이트를 포함한다. 대면 플레이트와 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정한다. 샤워헤드는 배면 플레이트에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 온도 센서를 더 포함한다. 샤워헤드는 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE를 더 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 포함한다. 수용된 냉각 가스 플로우는 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링될 수도 있다. 온도 제어 시스템은 샤워헤드의 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 온도 센서에 커플링된 제어기를 더 포함한다. 제어기는 측정된 온도에 기초하여 CHTE의 유입 경로를 통한 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트를 설정하도록 구성된다.
또 다른 일반적인 양태는 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템을 포함한다. 시스템은 온도 제어된 샤워헤드를 포함하는 반도체 디바이스 프로세싱 챔버를 포함한다. 샤워헤드는 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템을 포함한다. 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나간다. 샤워헤드는 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트, 및 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착된 대면 플레이트를 더 포함한다. 대면 플레이트 및 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하고, 플레넘은 프로세스 가스 통로를 통해 프로세스 가스를 수용한다. 샤워헤드는 배면 플레이트에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트의 대응하는 복수의 가열 존들의 복수의 온도들을 측정하도록 구성된 복수의 온도 센서들을 더 포함한다. 샤워헤드는 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE를 더 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트를 통해 냉각 가스의 플로우들을 수용하도록 구성된 복수의 유입 경로들 및 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우들을 제거하기 위한 복수의 유출 경로들을 포함한다. 복수의 유입 경로들 각각에 대해 수용된 냉각 가스 플로우들은 배면 플레이트의 복수의 가열 존들의 대응하는 가열 존과 열적으로 커플링될 수도 있다. 온도 제어 시스템은 복수의 냉각 가스 통로들 및 복수의 온도 센서들에 커플링된 제어기를 더 포함한다. 제어기는 측정된 복수의 온도들에 기초하여 CHTE의 복수의 유입 경로들을 통한 냉각 가스의 플로우들 각각에 대한 플로우 레이트를 설정하도록 구성된다. 온도 제어 시스템은 복수의 냉각 가스 통로들의 적어도 제 2 서브 세트에 커플링되고 CHTE로부터 제거된 냉각 가스의 플로우들을 냉각하도록 구성된 냉각 시스템을 더 포함한다.
부가적인 일반적인 양태는 가스 냉각을 사용하여 샤워헤드 온도를 조절하기 위한 (regulate) 방법을 포함한다. 방법은 배면 플레이트에 커플링된 스템을 포함하는 샤워헤드를 제공하는 단계를 포함하고, 스템은 복수의 냉각 가스 통로들 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE를 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로에 커플링된 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로에 커플링된 유출 경로를 포함한다. 방법은 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 적어도 하나의 온도 센서를 사용하여 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도를 측정하는 단계를 더 포함한다. 방법은 유입 경로로 하여금 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하게 하는 단계를 더 포함한다. 방법은 측정된 온도에 기초하여 CHTE의 유입 경로를 통한 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트를 설정하는 단계를 더 포함한다.
첨부된 도면들 중 다양한 도면들은 단지 본 개시의 예시적인 실시 예들을 예시하고 그 범위를 제한하는 것으로 간주될 수 없다.
도 1은 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 증착 기법들 및 대류 열 전달 엘리먼트 (convective heat transfer element; CHTE) 를 갖는 샤워헤드를 사용하여 반도체 디바이스들을 제조하기 위한 증착 챔버와 같은 진공 챔버를 예시한다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드를 예시한다.
도 3은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 도면을 예시한다.
도 4는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에서 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드의 단면도이다.
도 5는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에서 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드의 또 다른 도면이다.
도 6은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다.
도 7은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다.
도 8은 일부 실시 예들에 따른, 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는 유입 경로를 사용하여 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 또 다른 도면이다.
도 9a는 일부 실시 예들에 따른, 복수의 유입 냉각 가스 통로 및 유출 냉각 가스 통로와 연관된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드의 평면도의 도면이다.
도 9b 및 도 9c는 일부 실시 예들에 따른, 도 9a의 온도 제어된 샤워헤드에 의해 사용될 수 있는, 가열 존들의 상이한 구성들을 예시한다.
도 10a 및 도 10b는 일부 실시 예들에 따른, 온도 제어된 샤워헤드의 스템 내의 유입 냉각 가스 통로 및 유출 냉각 가스 통로의 상이한 구성들을 예시한다.
도 11은 일부 실시 예들에 따른, 반도체 디바이스 제조 동안 샤워헤드의 온도 제어를 위한 시스템을 예시한다.
도 12는 일부 실시 예들에 따른, 도 11의 시스템에서 냉각 가스의 플로우의 레이트를 제어하도록 사용될 수 있는 제어기의 블록도이다.
도 13은 일부 실시 예들에 따른, 상이한 가열 존들을 형성하는 플로우 충돌 디바이스들로서 복수의 노즐들을 포함하는 유입 경로를 사용하여 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다.
도 14a는 일부 실시 예들에 따른, 샤워헤드의 면 (face) 상에 입사하는 열 플럭스를 도시하는 그래프이다.
도 14b는 일부 실시 예들에 따라 도 14a에 예시된 상승된 열 플럭스의 영역에서 냉각 효과를 증가시키기 위해, 중간 반경 주변의 환형 존에서 노즐들의 증가된 공간적 주파수를 갖는 제트 노즐들의 어레이를 예시한다.
도 15는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 반도체 제작 장비에서 자기장을 사용하여 에칭 레이트 및 플라즈마 균일도를 제어하기 위한 방법의 플로우 차트이다.
도 16은 하나 이상의 예시적인 방법 실시 예들이 구현될 수도 있고 또는 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 제어될 수도 있는 머신의 일 예를 예시하는 블록도이다.
이하의 기술 (description) 은 본 개시 (disclosure) 의 예시적인 실시 예들을 구현하는 시스템들, 방법들, 기법들, 인스트럭션 시퀀스들 및 (예를 들어, 머신 판독 가능 매체 상에 저장된) 컴퓨팅 머신 프로그램 제품들을 포함한다. 이하의 기술에서, 설명의 목적들을 위해, 열 교환기와 관련된 클린 드라이 에어 (clean dry air; CDA) (또는 다른 냉각 가스들) 를 사용하는 샤워헤드들 (또는 페데스탈들과 같은 다른 부품들) 의 열 관리 (thermal management) 를 포함하는, 반도체 디바이스 제조 동안 열 관리에 관한 예시적인 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 상세들이 제시된다. 그러나, 당업자들에게 본 실시 예들이 이들 구체적 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 분명할 것이다.
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반도체 디바이스 제조에 사용된 고온부 (hot part) (예를 들어, 샤워헤드) 로부터 냉각 가스 (예를 들어, CDA와 같은 가스) 에 의한 열 제거를 최대화하기 위해, 대류 열 전달 엘리먼트 (convective heat transfer element; CHTE) 가 사용될 수도 있고, 여기서 CHTE의 기하 구조는 열 전도 (예를 들어, 고온부로부터 CHTE의 하나 이상의 엘리먼트들로의 열 플로우) 를 위한 콘택트 표면을 제공하도록, 뿐만 아니라 가스에 의한 열 대류 (예를 들어, CHTE 엘리먼트로부터 가스로의 열 플로우) 를 위한 표면 영역을 제공하도록 최적화될 수도 있다. CDA를 사용하는 CHTE는 여분의 냉각 용량 및 빠른 반응 모두를 제공할 수도 있다. 일부 양태들에서, 애디티브 제작 (additive manufacturing; AM) 이 최적화된 비용 효율적인 CHTE를 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 이와 관련하여, CHTE는 머시닝된 시일링 (sealing) 컵에 의해 프로세스 가스들로부터 물리적으로 격리될 것이다. 이 격리는 반도체 산업 요건들에 대한 현재 AM 기술 제한들, 예를 들어 산업 화학 물질들과의 AM 분말 호환성 및 초고진공 (ultra-high vacuum; UHV) 시일링 및 오염 방지를 위한 불충분한 표면 품질을 상쇄시킬(neutralize) 것이다. (시일링 컵이 아닌) CHTE를 제작하기 위해 AM을 사용하는 것은 성능 및 비용의 개선된 맞춤 (tailoring) 및 최적화를 허용할 것이다. 새로운 생성적 설계 (Generative Design) 툴들은 이 최적화를 보다 더욱 발전시킬 것이다.
일부 양태들에서, 온도 제어된 샤워헤드의 CHTE는 샤워헤드 스템을 통해 복수의 냉각 가스 통로들에 커플링된 하나 이상의 유입 경로들 및 유출 경로들을 포함할 수도 있다. 온도 제어된 샤워헤드는 샤워헤드의 하나 이상의 가열 존들과 연관된 (예를 들어, 주기적으로) 표면 온도를 측정하도록 구성된 (예를 들어, 샤워헤드의 배면 플레이트 또는 전면 플레이트에) 하나 이상의 온도 센서들을 더 포함할 수도 있다. 질량 유량 제어기 (mass flow controller; MFC) 는 하나 이상의 가열 존들 각각의 냉각을 개별적으로 제어하도록 측정된 표면 온도에 기초하여 CHTE의 개별 유입 경로 및 유출 경로의 플로우 레이트를 제어하도록 구성된다. 이와 관련하여, 개시된 기법들은 반도체 디바이스 제조 환경에서 부품들의 가스 냉각을 위해 최적으로 설계된 CHTE의 열 전달 구조체들을 통해 냉각 가스 (예를 들어, CDA와 같은 가스) 스트리밍 및 쓰로틀링을 통해 열적 조절 (thermal modulation) 을 달성하도록 사용될 수 있어서, 물 및 플루오로카본-기반 냉각제들과 같은 액체 냉각제들을 사용하는 것과 연관된 위험들 및 단점들을 제거한다.
개시된 CHTE는 프로세스 환경으로부터 (예를 들어, 증착 챔버에서 사용된 프로세스 가스들로부터) CHTE 열 전달 구조체들을 격리하여, 냉각 가스 (예를 들어, CDA) 와 프로세스 환경 사이에 완전하고 타이트한 분리뿐만 아니라 증착 및 프로세스 가스들로부터 CHTE 열 전달 구조체들의 보호를 발생시키는 시일링 컵을 포함한다. 일부 양태들에서, 개시된 온도 제어된 샤워헤드는 내부에 내장된 CHTE의 열 전달 구조체들을 갖고 3D 프린팅 (AM'd) 될 수도 있다.
냉각 가스 (예컨대 CDA) 를 사용하여 샤워헤드들 (또는 반도체 디바이스 제조에 사용된 다른 부품들) 의 열 관리를 구성하기 위한 다양한 기법들 및 옵션들이 도 1 내지 도 16과 관련하여 예시된다.
도 1은 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 증착 기법들 및 CHTE를 갖는 샤워헤드를 사용하여 반도체 디바이스들 (예를 들어, 기판들) 을 제작하기 위한 증착 챔버와 같은 진공 챔버 (100) 를 예시한다. 두 전극들 사이에 전기장을 여기시키는 것은 진공 챔버 내에서 무선주파수 (radiofrequency; RF) 가스 방전을 획득하기 위한 방법들 중 하나이다. 오실레이팅 (oscillating) 전압이 전극들 사이에 인가될 때, 획득된 방전은 CCP (Capacitive Coupled Plasma) 방전으로 지칭된다.
플라즈마 (102) 가 전자-중성자 (electron-neutral) 충돌들에 의해 유발된 다양한 분자들의 해리에 의해 생성된 광범위한 다양한 화학적으로 반응성 부산물들을 획득하기 위해 안정한 피드스톡 (feedstock) 가스들을 활용하여 생성될 수도 있다. 증착의 화학적 양태는 프로세스 가스 소스 (122) 로부터의 프로세스 가스에 도입된 용량성 방전에 기초하여, 플라즈마 (102) 의 생성을 발생시키고, 가스 분자들을 변화시키고 기판 상에 증착되는 새로운 화합물들의 반응성 종을 생성한다. 에칭의 화학적 양태는 중성 가스 분자들 및 에칭될 표면의 분자들을 갖는 중성 가스 분자들의 해리된 부산물들의 반응 및 펌핑 제거될 (pump away) 수 있는 휘발성 분자들을 생성하는 것을 수반한다. 플라즈마가 생성될 때, 양이온들은 웨이퍼 표면으로부터 재료를 제거하거나 증착된 막의 치밀화 (densification) 를 위해 충분한 에너지로 웨이퍼 표면에 부딪치도록 (strike) 챔버 벽들로부터 플라즈마를 분리하는 공간 전하 시스 (sheath) 를 가로질러 플라즈마로부터 가속화된다. 이는 이온 충돌 (bombardment) 또는 이온 스퍼터링 (sputtering) 으로 공지된다. 그러나, 일부 산업용 플라즈마들은 순수하게 물리적인 수단에 의해 표면을 효율적으로 에칭하거나 치밀화하기에 (densify) 충분한 에너지를 갖는 이온들을 생성하지 않는다.
제어기 (116) 가 RF 생성기 (118), 가스 소스들 (122), 및 가스 펌프 (120) 와 같은 진공 챔버 내 상이한 엘리먼트들을 제어함으로써 진공 챔버 (100) 의 동작을 관리한다. 일 실시 예에서, CF4 및 C4F8과 같은 플루오로카본 가스들은 이들의 이방성 및 선택적인 에칭 성능들을 위해 유전체 에칭 프로세스에 사용되지만, 본 명세서에 기술된 원리들은 다른 플라즈마 생성 가스들에 적용될 수 있다. 플루오로카본 가스들은 보다 작은 분자 라디칼 및 원자 라디칼을 포함하는 화학적으로 반응성 부산물들로 용이하게 해리된다. 이들 화학적으로 반응성 부산물들은 유전체 재료를 에칭한다.
진공 챔버 (100) 는 페데스탈 (132) 의 일부로서 상단 전극 (104) 및 하단 전극 (108) 을 갖는 프로세싱 챔버를 예시한다. 상단 전극 (104) 은 접지될 수도 있거나 RF 생성기 (미도시) 에 커플링될 수도 있고, 하단 전극 (108) 은 페데스탈 (132) 에 커플링된 매칭 네트워크 (114) 를 통해 RF 생성기 (118) 에 커플링된다. RF 생성기 (118) 는 하나 또는 복수의 (예를 들어, 2 또는 3) 상이한 RF 주파수들로 RF 전력을 제공한다. 특정한 동작을 위해 진공 챔버 (100) 의 목표된 구성에 따라, 3 개의 RF 주파수들 중 적어도 하나는 턴온될 (turn on) 수도 있거나 턴오프될 (turn off) 수도 있다. 도 1에 도시된 실시 예에서, RF 생성기 (118) 는 예를 들어 2 ㎒, 27 ㎒ 및 60 ㎒ 주파수들을 제공하도록 구성되지만, 다른 주파수들이 또한 가능하다.
진공 챔버 (100) 는 가스 소스(들) (122) 에 의해 제공된 프로세스 가스를 진공 챔버 (100) 내로 입력하기 위한 상단 전극 (104) 의 일부로서 가스 샤워헤드 (105) 및 가스로 하여금 가스 펌프 (120) 에 의해 진공 챔버 (100) 로부터 펌핑되게 하는 천공된 한정 (confinement) 링 (112) 을 포함한다. 일부 예시적인 실시 예들에서, 가스 펌프 (120) 는 터보 분자 (turbomolecular) 펌프이지만, 다른 타입들의 가스 펌프들이 활용될 수도 있다.
기판 (106) 이 진공 챔버 (100) 내에 존재하고 페데스탈 (132) 에 의해 지지될 때, 기판 (106) 의 표면 상의 균일한 에칭을 위해 플라즈마 (102) 의 하단 표면에서 균일한 RF 장 (field) 이 있도록 실리콘 포커스 링 (110) 이 기판 (106) 옆에 위치된다. 페데스탈 (132) 은 통상적으로 증착 및/또는 플라즈마 처리 반응들 동안 그리고 증착 및/또는 플라즈마 처리 반응들 사이에 기판 (106) 을 상승시키고 하강시키기 위한 척 및 리프트 핀들 (lift pins) (도 1에 미도시) 을 포함한다. 척은 정전 척 (electro static chuck; ESC), 기계적 척, 진공 척 또는 업계에서 사용할 수 있는 다양한 다른 타입들의 척일 수도 있다. 도 1의 실시 예는 상단 전극 (104) 이 대칭 RF 접지 전극 (124) 에 의해 둘러싸인 트라이오드 반응기 (triode reactor) 구성을 도시한다. 절연체 (126) 는 상단 전극 (104) 으로부터 접지 전극 (124) 을 격리하는 유전체이다. 진공 챔버 (100) 의 다른 구현 예들이 또한 개시된 실시 예들의 범위를 변경하지 않고 가능하다.
기판 (106) 은, 예를 들어, (예를 들어, 100 ㎜, 150 ㎜, 200 ㎜, 300 ㎜, 450 ㎜, 또는 보다 큰 직경을 갖고, 예를 들어, 원소-반도체 재료들 (예를 들어, 실리콘 (Si) 또는 게르마늄 (Ge)) 또는 화합물-반도체 재료들 (예를 들어, 실리콘 게르마늄 (SiGe) 또는 갈륨 비소 (GaAs)) 을 포함하는) 웨이퍼들을 포함할 수 있다. 부가적으로, 다른 기판들은 예를 들어, (반도체 재료들이 도포될 수도 있는) 석영 또는 사파이어와 같은 유전체 재료들을 포함한다.
RF 생성기 (118) 에 의해 생성된 주파수 각각은 반도체 디바이스 제조 프로세스에서 특정한 목적을 위해 선택될 수도 있다. 도 1의 예에서, 2 ㎒, 27 ㎒ 및 60 ㎒로 제공된 RF 전력들을 사용하여, 2 ㎒ RF 전력은 이온 에너지 제어를 제공하고, 27 ㎒ 전력 및 60 ㎒ 전력은 플라즈마 밀도 및 화학 물질의 해리 패턴들의 제어를 제공한다. 이 구성은 RF 전력 각각이 턴온되거나 턴오프될 수도 있는, 기판들 또는 웨이퍼들 상의 초 저 (ultra-low) 이온 에너지를 사용하는 특정한 프로세스들, 및 이온 에너지가 낮아야 하는 (예를 들어, 700 또는 200 eV 미만) 특정한 프로세스들 (예를 들어, 로우-k (low-k) 재료들에 대한 약한 에칭) 을 가능하게 한다.
또 다른 실시예에서, 60 ㎒ RF 전력이 초 저에너지들 및 매우 고밀도를 얻기 위해 상단 전극 (104) 상에서 사용된다. 이 구성은 정전 척 (ESC) 표면 상에서 스퍼터링을 최소화하는 동안, 기판 (106) 이 챔버 (100) 내에 있지 않을 때, 고밀도 플라즈마를 사용하여 챔버 세정을 가능하게 한다. ESC 표면은 기판 (106) 이 존재하지 않을 때 노출되고, 표면 상의 모든 이온 에너지가 방지되어야 하며, 이는 하단 2 ㎒ 전력 공급부 및 27 ㎒ 전력 공급부가 세정 동안 오프 (off) 될 수도 있는 이유이다.
일부 양태들에서, 진공 챔버 (100) 는 샤워헤드 (105) 를 통해 CVD 또는 에칭에 사용된 프로세스 가스들을 전달하기 위해 (스템 (107) 을 통해) 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로 (134) 를 포함한다. 샤워헤드 (105) 는 열 전달 구조체들을 포함하고 본 명세서에 논의된 기능들을 수행하도록 구성된 CHTE (130) 를 포함할 수도 있다. 일부 양태들에서, 제어기 (예를 들어, 질량 유량 제어기 또는 또 다른 제어기 회로) (136) 는 샤워헤드 (105) 내의 하나 이상의 온도 센서들에 커플링될 수 있고 밸브 (138) 및 샤워헤드 스템 (107) 을 통한 복수의 냉각 가스 통로들 (예를 들어, CHTE (130) 내에서 냉각 가스의 순환을 가능하게 하도록 사용되는 유입 통로들 (142) 및 유출 통로들 (144)) 을 통해 냉각 가스 (예를 들어, 냉각 가스 소스 (140) 로부터의 CDA와 같은 냉각 가스) 의 플로우 레이트를 제어할 수도 있다. CHTE (130) 뿐만 아니라 냉각 가스 통로들 (142 및 144) 의 다양한 구성들이 도 2 내지 도 13과 관련하여 본 명세서에서 논의된다.
도 2는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드 (200) 를 예시한다. 도 2을 참조하면, 샤워헤드 (200) 는 스템 (202), 대면 플레이트 (206), 및 배면 플레이트 (204) 를 포함할 수 있다. 스템 (202) 은 페데스탈 상부 표면 (208) 위에 위치된 프로세스 가스 플레넘 (plenum) (227) 내부에 프로세스 가스들 (223) 을 전달하기 위해 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로 (210) 를 포함할 수 있다.
일부 양태들에서, 샤워헤드 (200) 는 본 명세서에 논의된 샤워헤드 냉각 기능들 중 하나 이상을 수행하도록 구성된 CHTE (220) 를 포함한다. 샤워헤드 (200) 는 CHTE (220) 내 유입 경로/유출 경로를 사용하여 샤워헤드 (200) 의 열적 제어를 위해 냉각 가스를 각각 전달 및 제거하도록 구성된 복수의 유입 냉각 가스 통로들 (212) 및 복수의 유출 냉각 가스 통로들 (214) 을 더 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 냉각 가스 (예를 들어, CDA) 는 복수의 유입 냉각 가스 통로들 (212) 중 일 (one) 유입 냉각 가스 통로 (216) 를 통해 CHTE (220) 로 전달된다. 냉각 가스 (224) 는 유입 경로와 연관된 (스템 (202) 내) 제 1 개구부 (217) 를 통해 CHTE (220) 로 들어갈 수도 있고 유출 경로와 연관된 (스템 (202) 내) 제 2 개구부 (218) 를 통해 CHTE (220) 를 나갈 수도 있다. CHTE (220) 의 유입 경로 및 유출 경로의 다양한 구성들이 도 3, 도 4, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 13에 보다 상세히 예시된다.
도 2는 CHTE (220) 내의 냉각 가스의 전달 및 제거를 수용하는 스템 (202) 내의 2 개의 개구부들만을 예시하지만, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않고 스템 (202) 내의 복수의 유입 가스 통로들 (212) 및 복수의 유출 냉각 가스 통로들 (214) 은 스템 (202) 상에 위치된 (그리고 CHTE (220) 내의 대응하는 유입 경로 및 유출 경로에 커플링된) 대응하는 개구부들을 가질 수 있다. 일부 양태들에서, 유입 냉각 가스 통로들 (212) 에 커플링된 복수의 유입 경로들 중 하나 이상은 배면 플레이트 (204) 의 표면 영역 (226) 에 근접할 수 있다 (즉, CDA와 같은 냉각 가스가 통과할 수도 있다). 이와 관련하여, CHTE (220) 내 유입 경로들을 통한 냉각 가스의 플로우 레이트를 조절함으로써 (regulate), (샤워헤드 (200) 의 주 (main) 열 전달 영역일 수 있는) 배면 플레이트 (204) 의 표면 영역 (226) 의 냉각은 (예를 들어, 도 11에 보다 상세히 예시된 바와 같이) 조절되고 제어될 수 있고, 이는 대면 플레이트 (206) 로부터 2 ㎾ 이상의 샤워헤드 열 소산 (QSH) 을 발생시킬 수도 있다.
일부 양태들에서, CHTE (220) 는 CHTE (220) 내부의 다양한 열 전달 엘리먼트들에 의해 형성된 유입 경로 및 유출 경로를 커버할 수 있어, 챔버 내부의 프로세스 가스들로부터 CHTE (220) 를 격리하는 시일링 컵 (222) 을 포함할 수 있다. 프로세스 가스들 및 챔버 내부의 반응성 환경으로부터의 격리를 개선하기 위해, 시일링 컵 (222) 은 원형 용접부들 (225) 을 사용하여 스템 (202) 및 배면 플레이트 (204) 상에 용접된다. 일부 양태들에서, CHTE (220) 는 시일링 컵 (222) 을 포함하는 스템 (202) 의 일부로서 제작 (예를 들어, 3D 프린팅) 될 수 있다.
도 3은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE의 도면을 예시한다. 도 3을 참조하면, CHTE (300) 는 복수의 채널들 (310B) 을 형성하는 (샤워헤드 (200) 의 출구 평면에 수직인) 핀들 (fins) (304) 및 (대면 플레이트 (206) 의 평면과 같은 샤워헤드 (200) 의 출구 평면에 평행인) 핀들 (302) 의 배치 (arrangement) 를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 제 1 개구부 (217) 를 통해) 입력 냉각 가스 통로를 통해 스템으로부터 전달된 (예를 들어, CDA로 지칭되는) 저온 냉각 가스 (306) 는 (주 열 전달 영역인) 샤워헤드 배면 플레이트 (204) 에 근접하게 위치된 유입 경로들 (310A) 을 통과한다. 고온 냉각 가스 (308) 는 유출 경로들 (310C) 을 통해 (예를 들어, 제 2 개구부 (218) 를 통해) CHTE (300) 를 떠난다.
CHTE (300) 가 열 전달 구조체들의 특정한 배치를 갖는 열 전달 매트릭스의 특정한 구현 예와 함께 도 3에 예시되지만, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않고 (예를 들어, 도 6, 도 7, 도 8, 및 도 13에 도시된 바와 같이) CHTE 내의 열 전달 구조체들의 다른 배치들이 또한 사용될 수 있다.
도 4는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (404) 를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드 (400) 의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 샤워헤드 (400) 는 스템 (402), 배면 플레이트 (406), 대면 플레이트 (408), 및 배면 플레이트 (406) 상에 적어도 부분적으로 배치된 (place) CHTE (404) 를 포함한다.
CHTE (404) 는 샤워헤드 (400) 의 제조 프로세스 동안 머시닝될 수 있는 시일링 컵 (412) 에 의해 인클로징된다 (enclose). 도 4에 예시된 바와 같이, 스템 (402) 은 복수의 유입 냉각 가스 통로들 (418) (대응하는 복수의 유출 냉각 가스 통로들이 CHTE (404) 의 유출 경로들에 커플링되지만 도 4에서 보이지 않음) 을 포함한다.
CHTE (404) 는 통로들 (418) 을 통해 냉각 가스를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입 경로 (414) 및 배면 플레이트 표면과의 열 교환 후 고온 냉각 가스를 제거하기 위한 적어도 하나의 유출 경로 (416) 를 형성하는, 플레넘 (415) 내에 복수의 머신-패터닝된 플레이트들을 포함한다.
일부 양태들에서, 배면 플레이트 (406) 는 온도 센서 (410) 와 같은 하나 이상의 온도 센서들을 포함할 수 있다. 온도 센서 (410) 는 (예를 들어, 도 11의 시스템과 관련하여 예시된 바와 같이) 배면 플레이트 (406) 의 온도를 주기적으로 센싱하고 제어기에 보고하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제어기는 온도 센서 (410) 에 의해 획득된 온도에 기초하여 유입 냉각 가스 통로들 (418) 을 통해 공급된 냉각 가스의 플로우 레이트 (예를 들어, CDA의 압력) 를 변화시키도록 구성될 수 있다. 도 4는 온도 센서 (410) 가 배면 플레이트 (406) 내에 위치된 것을 예시했지만, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않고 온도 센서 (410) (또는 복수의 온도 센서들) 는 샤워헤드 (400) 의 다른 부품들 내에 위치될 수도 있다 (예를 들어, 온도 센서 (들) 는 대면 플레이트 (408) 또는 샤워헤드의 다른 부품들 내에 있을 수도 있다).
예시적인 실시 예에서, CHTE의 열 전달 구조체들의 다양한 치수들은 목표된 열 소산, 제작 비용, 등에 기초하여 (예를 들어, 도 5에 예시된 바와 같이) 최적화될 수 있다. 도 5는 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드 (500) 의 또 다른 도면이다. 도 5를 참조하면, 샤워헤드 (500) 는 스템 (502), 배면 플레이트 (504), 대면 플레이트 (506), 및 배면 플레이트 (504) 의 상단에 장착된 CHTE (508) 를 포함한다. 예시적인 실시 예에서, CHTE (508) 의 직경 (510) 및 높이 (512) 는 열 소산 요건들, 제작 비용들, 및 다른 고려 사항들에 기초하여 구성될 수 있다.
도 6은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (600) 의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, CHTE (600) 는 복수의 유입 경로들 (602) 및 복수의 유출 경로들 (604) 을 형성하는, 복수의 스택되고 머시닝된 (stacked machined) 플레이트들과 같은 열 전달 구조체들을 포함한다. 도 6에 예시된 바와 같이, 개별 유입 경로 및 유출 경로 (602, 604) 의 치수들 (예를 들어, 높이들 (L1, L2, 및 L3)) 은 열 소산 요건들, 제작 비용들, 및 다른 고려 사항들에 기초하여 구성될 수 있다.
도 7은 일부 실시 예들에 따른, 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (700) 의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다. 도 7을 참조하면, CHTE (700) 는 적어도 하나의 유입 경로 (702) 및 적어도 하나의 유출 경로 (704) 를 형성하는, 증가된 표면적을 갖는 적어도 하나의 열적으로-전도성 플레이트를 포함하는 열 전달 구조체들을 포함한다. 도 7에 예시된 바와 같이, 냉각 가스가 샤워헤드의 배면 플레이트와 직접적으로 콘택트하는 유입 경로 (702) 를 통과할 때, 열이 냉각 가스에 의해 흡수될 때 배면 플레이트로부터 열 소산이 발생한다.
도 8은 일부 실시 예들에 따른, 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는 유입 경로를 사용하여 본 명세서에 논의된 가스 기반 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (800) 의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 또 다른 도면이다. 도 8을 참조하면, CHTE (800) 는 적어도 하나의 유입 경로 (804) 및 적어도 하나의 유출 경로 (806) 를 형성하는, 적어도 하나의 머시닝된 플레이트와 같은 열 전달 구조체들을 포함한다. 도 8에 예시된 바와 같이, 냉각 가스가 샤워헤드의 배면 플레이트와 직접적으로 콘택트하는 유입 경로 (804) 를 통과할 때, 열이 냉각 가스에 의해 흡수될 때 배면 플레이트로부터 열 소산이 발생한다. 예시적인 실시 예에서, 유입 경로 (804) 는 유입 경로 (804) 내 표면적을 더 증가시키고 냉각 가스에 의한 열 흡수를 개선하기 위해 (예를 들어, 증가시키기 위해) 하나 이상의 플로우 충돌 디바이스들을 포함할 수도 있다. 예시적인 실시 예에서, 플로우 충돌 디바이스들은 CHTE (800) 가 장착된 배면 플레이트 표면에 직교할 수도 있는 수직 배리어들 (802) 을 포함할 수 있다. 도 13에 예시된 바와 같은 다른 실시 예들에서, 플로우 충돌 디바이스들은 가변하는 폭 또는 다른 가변하는 노즐 기하학적 특징들의 노즐들을 포함할 수 있다. 다른 타입들의 플로우 충돌 디바이스들이 또한 CHTE 내에서 냉각 가스의 플로우를 제한하거나 강화시키도록 사용될 수도 있다.
도 9a는 일부 실시 예들에 따른, 복수의 유입 냉각 가스 통로 및 유출 냉각 가스 통로와 연관된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (906) 를 사용하는 온도 제어된 샤워헤드 (904) 의 평면도 (900A) 의 도면이다. 도 9a를 참조하면, 평면도 (900A) 는 스템 (902) 을 통한 복수의 유입 냉각 가스 통로들 (예를 들어, 916, 918, 920, 및 922) 및 복수의 유출 냉각 가스 통로들 (예를 들어, 924, 926, 928, 및 930) 을 예시한다. 예시적인 실시 예에서, CHTE (906) 는 샤워헤드 (904) 의 배면 플레이트 상에 장착되고 샤워헤드 배면 플레이트의 복수의 가열 존들 내에서 열적 소산을 개별적으로 관리하기 위해 복수의 유입 경로들 및 유출 경로들을 포함하도록 구성된다. 예를 들어, 그리고 도 9a에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 (904) 의 배면 플레이트는 가열 존들 (908, 910, 912, 및 914) 로 분할되고 대응하는 냉각 가스 통로들이 가열 존들 각각 내에서 열 소산을 독립적으로 관리하도록 사용된다.
보다 구체적으로, 유입 냉각 가스 통로 (916) 는 가열 존 (908) 위에 배치된 CHTE (906) 의 일부 내에서 냉각 가스 (예를 들어, CDA 또는 다른 냉각 가스들) 를 전달하도록 사용될 수도 있는 반면, 유출 냉각 가스 통로 (924) 는 가열 존 (908) 과 연관된 가열된 냉각 가스를 제거하는데 사용된다. 유사하게, 유입 냉각 가스 통로 (918) 는 가열 존 (910) 위에 배치된 CHTE (906) 의 일부 내에서 냉각 가스를 전달하도록 사용될 수도 있는 반면, 유출 냉각 가스 통로 (926) 는 가열 존 (910) 과 연관된 가열된 냉각 가스를 제거하는데 사용된다. 유입 냉각 가스 통로 (920) 는 가열 존 (912) 위에 배치된 CHTE (906) 의 일부 내에서 냉각 가스를 전달하도록 사용될 수도 있는 반면, 유출 냉각 가스 통로 (928) 는 가열 존 (912) 과 연관된 가열된 냉각 가스를 제거하는데 사용된다. 유입 냉각 가스 통로 (922) 는 가열 존 (914) 위에 배치된 CHTE (906) 의 일부 내에서 냉각 가스를 전달하도록 사용될 수도 있는 반면, 유출 냉각 가스 통로 (930) 는 가열 존 (914) 과 연관된 가열된 냉각 가스를 제거하는데 사용된다.
예시적인 실시 예에서, 공통 유출 냉각 가스 통로 (932) 가 개별 유출 냉각 가스 통로들 (924, 926, 928, 및 930) 대신 사용될 수도 있다.
도 9a는 4 개의 방사상 가열 존들을 예시하지만, 본 개시는 이와 관련하여 제한되지 않고, 도 9b 및 도 9c에 예시된 바와 같이 가열 존들의 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 부가적으로, 스템을 통한 유입 냉각 가스 통로들 및 유출 냉각 가스 통로들의 상이한 구성들이 도 10a 및 도 10b와 관련하여 예시된다.
도 9b 및 도 9c는 일부 실시 예들에 따른, 도 9a의 온도 제어된 샤워헤드에 의해 사용될 수 있는, 가열 존들의 상이한 구성들을 예시한다. 도 9b를 참조하면, 샤워헤드 평면도 (900B) 는 배면 플레이트가 가열 존들 (940, 942, 944, 946, 948, 950, 952, 및 954) 을 포함하는 복수의 방사상 가열 존들로 분리될 수도 있는 것을 예시한다. 도 9c를 참조하면, 샤워헤드 평면도 (900C) 는 배면 플레이트가 가열 존들 (960, 962, 및 964) 을 포함하는 복수의 방위각 (azimuthal) 가열 존들로 분리될 수도 있는 것을 예시한다. 이와 관련하여, 대응하는 유입 냉각 가스 통로들 및 유출 냉각 가스 통로들은 냉각 가스의 플로우 레이트가 방사상 가열 존 및 방위각 가열 존 각각에 대해 개별적으로 구성되고 조절될 수 있도록 스템 내에 구성될 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 일부 실시 예들에 따른, 온도 제어된 샤워헤드의 스템 내의 유입 냉각 가스 통로 및 유출 냉각 가스 통로의 상이한 구성들을 예시한다. 도 10a을 참조하면, 샤워헤드 평면도 (1000) 는 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로 (1010) 및 서로 맞은 편에 그리고 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로 (1010) 로부터 동일한 거리에 위치된 한 쌍의 유입 냉각 가스 통로들 (1002 및 1004) 을 갖는 스템을 예시한다. 샤워헤드 평면도 (1000) 는 스템이 서로 맞은 편에 그리고 또한 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로 (1010) 로부터 동일한 거리에 배치된 한 쌍의 유출 냉각 가스 통로들 (1006 및 1008) 을 포함하는 것을 더 예시한다.
도 10b를 참조하면, 샤워헤드 상면도 (1020) 는 샤워헤드 스템 (1021) 을 통과하는 복수의 유출 냉각 가스 통로들 (1022, 1024, 및 1026) 뿐만 아니라 복수의 유입 냉각 가스 통로들 (1028, 1030, 및 1032) 을 예시한다. 예시적인 실시 예에서, 유입 냉각 가스 통로들 및 유출 냉각 가스 통로들은 스템 (1021) 의 주변을 따라 배치될 수 있고, 유입 통로 및 유출 통로들은 교번하며 중심 프로세스 가스 전달 통로로부터 동일한 거리에 있다. 예시적인 실시 예에서 그리고 도 10b에 예시된 바와 같이, 스템 (1021) 은 열적 효율을 개선하고 유입 통로와 유출 통로 사이의 열의 교차 전달을 감소시키도록 유입 냉각 가스 통로와 유출 냉각 가스 통로 사이에 배치된 격리 디바이스들 (1034, 1036, 1038, 1040, 1042, 및 1044) 을 포함할 수 있다. 격리 디바이스들 (1034, 1036, 1038, 1040, 1042, 및 1044) 은 격리 멤브레인들, 격리 에어 갭들, 열적으로 절연된 재료들, 배기된 공간들, 또는 다른 격리 수단을 포함할 수 있다.
도 11은 일부 실시 예들에 따른, 반도체 디바이스 제조 동안 샤워헤드의 온도 제어를 위한 시스템 (1100) 을 예시한다. 도 11을 참조하면, 시스템 (1100) 은 반도체 디바이스 (예를 들어, 기판) 를 홀딩하기 위한 페데스탈 (1103) 을 포함하는 반도체 디바이스 프로세싱 챔버에서 사용될 수 있는, 샤워헤드 배면 플레이트 (1102) 상에 장착된 샤워헤드 CHTE (1101) 를 포함할 수 있다. CHTE (1101) 는 열 교환기들 (1110, 1112, … , 1114) 과 같은 복수의 열 교환기들을 형성하는 열 전달 구조체들을 포함한다. 열 교환기들 각각은 (예를 들어, 도 9a 내지 도 9c에 예시된 바와 같이) 배면 플레이트 (1102) 와 연관된 특정한 가열 존의 열 관리를 위해 구성될 수 있다. 부가적으로, 열 교환기들 (1110, … , 1114) 각각은 대응하는 유입 냉각 가스 통로들 (1132) 및 유출 냉각 가스 통로들 (1134) 로 구성될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 유입 냉각 가스 통로들 (1132) 각각은 설비들 또는 전용 압축기 (1135) 로부터 CDA (1124, 1126, … , 1128) 와 같은 냉각 가스를 각각 수용하도록 구성된 대응하는 질량 유량 제어기 (MFC) (1118, 1120, … , 1122) 에 커플링될 수도 있다.
예시적인 실시 예에서, 유출 냉각 가스 통로들 (1134) 각각은 유출 냉각 가스 통로들 (1134) 을 통해 방출된 냉각 가스를 통해 CHTE (1101) 로부터 제거된 열을 회수하도록 구성될 수도 있는, 열 교환기 (1130) 에 커플링될 수도 있다. 일부 양태들에서, 열 교환기 (1130) 는 저온 가스 (1131) 를 수용할 수 있고 고온 가스 (1133) 를 생성하도록 회수된 열을 사용할 수 있다. 다른 양태들에서, 유출 냉각 가스 통로들 (1134) 을 통해 수용된 고온 CDA는 대기로 방출될 수도 있다. 기존의 냉각제를 냉각하는 것은 안전성을 개선하고 (예를 들어, 대기로 배출함으로써) 안전한 폐기를 용이하게 한다.
시스템 (1100) 은 MFC들뿐만 아니라 복수의 온도 센서들에 커플링된 제어기 (1116) 를 더 포함한다. 도 12는 일부 실시 예들에 따라 도 11의 시스템에서 냉각 가스의 플로우 레이트를 제어하도록 사용될 수 있는 제어기 (1116) 의 블록도이다. 제어기 (1116) 는 복수의 온도 센서들 (1202) 및 복수의 MFC들 (1204) 에 커플링되고, 여기서 MFC들 (1204) 각각에 대한 플로우 레이트는 복수의 온도 센서들 (1202) 중 대응하는 온도 센서로부터의 온도에 기초하여 조정/조절될 수도 있다.
보다 구체적으로 그리고 도 11을 참조하면, 제어기 (1116) 는 샤워헤드 배면 플레이트 (1102) 내의 온도 센서들 (1104, 1106, … , 1108) 로부터 온도 판독 값들을 주기적으로 획득하도록 구성될 수도 있다. 온도 센서들 (1104, 1106, … , 1108) 은 열 교환기들 (1110, … , 1114) 과 연관된 대응하는 가열 존들 내에 배치될 수 있다. 동작시, 제어기 (1116) 는 대응하는 열 교환기들과 연관된 가열 존들 각각에 대해 온도 센서들 (1104, 1106, … , 1108) 로부터 온도 판독 값들을 획득하고 대응하는 MFC들 (1118, 1120, … , 1122) 을 통한 냉각 가스의 플로우 레이트를 조정한다. 이와 관련하여, CHTE (1101) 는 구성된 가열 존들 중 하나 이상에 대해 개별적으로 열 소산을 조절하도록 구성될 수 있다.
도 13은 일부 실시 예들에 따른, 상이한 가열 존들을 형성하는 플로우 충돌 디바이스들로서 복수의 노즐들을 포함하는 유입 경로를 사용하여 본 명세서에 논의된 가스 냉각 기법들을 구현하는 CHTE (1300) 의 유입 경로 및 유출 경로의 단면도를 예시하는 도면이다. 도 13을 참조하면, CHTE (1300) 는 적어도 하나의 유입 경로 (1302) 및 적어도 하나의 유출 경로 (1304) 를 형성하는, 증가된 표면적을 갖는 적어도 하나의 열적으로-전도성 플레이트와 같은 열 전달 구조체들을 포함한다. 도 13에 예시된 바와 같이, 유입 경로 (1302) 는 CHTE (1300) 의 플로우 충돌 디바이스들로서 구성되는 복수의 노즐들 (1306, 1308, 1310, 1312, 1314, 1316, 및 1318) 을 포함한다.
예시적인 실시 예에서, 상이한 열 소산 및 냉각이 가열 존들 (1320, 1322 및 1324) 과 같은 상이한 가열 존들과 관련하여 달성될 수도 있도록, 노즐들의 다양한 특성들 (예를 들어, 반경, 노즐 벽들의 기울기, 등) 이 상이할 수도 있다. (가열 존 (1320) 과 연관된) 노즐들 (1306 내지 1312) 의 노즐 반경은 (가열 존 (1324) 과 연관된) 노즐 (1318) 의 노즐 반경보다 보다 작은 (가열 존 (1322) 과 연관된) 노즐들 (1314 내지 1316) 의 노즐 반경보다 보다 작을 수 있다. 이와 관련하여, 노즐들 (1306 내지 1312) 의 반경이 가장 작기 때문에, 최대 열 소산은 가열 존 (1320) 과 관련하여 달성된다.
도 14a는 일부 실시 예들에 따른, 샤워헤드의 면 (face) 상에 입사하는 열 플럭스 (flux) 를 도시하는 그래프 (1400A) 이다. 도 14a에 예시된 바와 같이, 입사 열 플럭스는 반경 (R1) 과 반경 (R2) 사이에서 경계지어진 샤워헤드 공간 내에서 상승한다. 도 14b는 일부 실시 예들에 따라 도 14a에 예시된 상승된 열 플럭스의 영역에서 냉각 효과를 증가시키기 위해, 중간 반경 주변의 환형 존 (1402) 에서 노즐들의 증가된 공간적 주파수를 갖는 샤워헤드 (1400B) 의 제트 노즐들의 어레이를 예시한다. 도 14b에 예시된 바와 같이, (반경 (R1) 과 반경 (R2) 사이) 존 (1402) 은 상승된 열 플로우 밀도와 연관된다. 결과적으로, 샤워헤드 (1400B) 의 환형 존 (1402) 내의 제트 노즐들의 농도는 상승된 열 플럭스에 대응하도록 상승된다. 제트 노즐 농도의 다른 패턴들이 또한 샤워헤드와 연관된 입사 열 플럭스에 기초하여 사용될 수도 있다.
도 15는 일부 예시적인 실시 예들에 따른, 반도체 제작 장비에서 가스 냉각을 사용하여 샤워헤드 온도를 조절하기 위한 방법 (1500) 의 플로우 차트이다. 방법 (1500) 은 질량 유량 제어기들 (MFCs) (1118, … , 1122) 을 관리하는 도 11의 제어기 (1116) 와 같은 제어 로직에 의해 수행될 수도 있는 동작들 (1502, 1504, 1506, 및 1508) 을 포함한다. 도 15을 참조하면, 동작 (1502) 에서, 배면 플레이트 (예를 들어, 1102) 에 커플링된 스템을 포함하는 샤워헤드가 제공된다. 스템은 복수의 냉각 가스 통로들 (예를 들어, 1132 및 1134) 및 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE (예를 들어, 1101) 를 포함한다. CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로에 커플링된 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로에 커플링된 유출 경로를 포함한다. 예를 들어, CHTE (1101) 는 복수의 열 교환기들 (1110 내지 1114) 을 포함하고, 열 교환기 각각은 냉각 가스를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입 경로 및 배면 플레이트 (1102) 의 가열 존과 연관된 열 교환 후에 가열된 냉각 가스를 제거하기 위한 적어도 하나의 유출 경로를 포함한다.
동작 (1504) 에서, 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 적어도 하나의 온도 센서를 사용하여 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도가 측정된다. 예를 들어, 제어기 (1116) 는 온도 센서들 (1104 내지 1108) 로부터 온도 측정 값들을 수신하고, 온도 센서 각각은 CHTE (1101) 내의 열 교환기들 (1110 내지 1114) 에 대응하는 가열 존과 연관된다.
동작 (1506) 에서, 제어기는 유입 경로로 하여금 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하게 한다. 예를 들어, 제어기 (1116) 는 MFC들 (1118 내지 1122) 로 하여금 대응하는 열 교환기들 (1110 내지 1114) 로의 냉각 가스의 플로우를 개시하게 한다. 동작 (1508) 에서, CHTE의 유입 경로를 통한 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트는 측정된 온도에 기초하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 제어기 (1116) 는, 열 교환기 (1110 내지 1114) 를 통한 냉각 가스의 플로우 레이트가 개별적으로 관리되고 조절되어 반도체 디바이스 제조 시스템 (1110) 내의 냉각의 개별적인 조절을 가능하게 할 수 있도록 MFC들 (1118 내지 1122) 중 하나 이상의 플로우 레이트를 조절/조정하기 위해 온도 센서들 (1104 내지 1108) 로부터 수신된 온도 측정 값들을 사용한다.
도 16은 하나 이상의 예시적인 방법 실시 예들이 구현될 수도 있고 또는 하나 이상의 예시적인 실시 예들이 제어될 수도 있는 머신 (1600) 의 일 예를 예시하는 블록도이다. 대안적인 실시 예들에서, 머신 (1600) 은 독립 (standalone) 디바이스로서 동작할 수도 있거나, 다른 머신들에 연결될 (예를 들어, 네트워킹될) 수도 있다. 네트워킹된 배치 (deployment) 에서, 머신 (1600) 은 서버-클라이언트 네트워크 환경들에서 서버 머신, 클라이언트 머신 또는 두 가지 머신 모두로서 동작할 수도 있다. 일 예에서, 머신 (1600) 은 P2P (peer-to-peer) (또는 다른 분산된) 네트워크 환경의 피어 (peer) 머신으로 작용할 수도 있다. 또한, 단일 머신 (1600) 만이 예시되지만, 용어 "머신"은 본 명세서에 논의된, 클라우드 컴퓨팅, 서비스형 소프트웨어 (software as a service; SaaS) 또는 다른 컴퓨터 클러스터 구성들 (computer cluster configurations) 과 같은 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하기 위해 인스트럭션들의 세트 (또는 복수의 세트들) 를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 머신들의 임의의 집합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 기술된 예들은, 로직, 다수의 컴포넌트들 또는 메커니즘들을 포함할 수도 있고, 또는 이에 의해 동작할 수도 있다. 회로망 (circuitry) 은 하드웨어 (예를 들어, 단순 회로들, 게이트들, 로직, 등) 를 포함하는 유형 개체들 (tangible entities) 로 구현된 회로들의 집합이다. 회로망 부재 (circuitry membership) 는 시간 및 기본 하드웨어 변동성에 대해 유연할 수도 있다. 회로망들은 동작할 때 단독으로 또는 조합하여, 지정된 동작들을 수행할 수도 있는 부재들을 포함한다. 일 예에서, 회로망의 하드웨어는 특정한 동작을 수행하기 위해 변경할 수 없게 설계 (예를 들어, 하드웨어에 내장 (hardwired)) 될 수도 있다. 일 예에서, 회로망의 하드웨어는 특정 동작의 인스트럭션들을 인코딩하기 위해 물리적으로 (예를 들어, 자기적으로, 전기적으로, 불변 질량 입자들의 이동 가능한 배치에 의해) 변경된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하여, 가변적으로 연결된 물리적 컴포넌트들 (예를 들어, 실행 유닛들, 트랜지스터들, 단순 회로들) 을 포함할 수도 있다. 물리적 컴포넌트들을 연결할 때, 하드웨어 구성요소의 기본적인 전기적 특성들이 변화된다 (예를 들어, 절연체로부터 도체로 또는 그 반대로). 인스트럭션들은 동작 중일 때 임베딩된 (embed) 하드웨어 (예를 들어, 실행 유닛들 또는 로딩 메커니즘) 로 하여금 특정 동작의 일부들을 수행하기 위해 가변 연결부들을 통해 하드웨어 내에 회로망의 부재들을 생성하게 한다. 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 디바이스가 동작 중일 때 회로망의 다른 컴포넌트들에 통신 가능하게 (communicatively) 커플링된다. 일부 양태들에서, 임의의 물리적 컴포넌트들은 2 개 이상의 회로망의 2 개 이상의 부재에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 동작 하에, 실행 유닛들은 일 시점에서 제 1 회로망의 제 1 회로에서 사용될 수도 있고, 상이한 시점에 제 1 회로망의 제 2 회로, 또는 제 2 회로망의 제 3 회로에 의해 재사용될 수도 있다.
머신 (예를 들어, 컴퓨터 시스템) (1600) 은 하드웨어 프로세서 (1602) (예를 들어, CPU (Central Processing Unit), 하드웨어 프로세서 코어 (core), GPU (Graphics Processing Unit) 또는 이들의 임의의 조합), 메인 메모리 (1604) 및 정적 메모리 (1606) 를 포함할 수도 있고, 이들 중 일부 또는 전부는 인터링크 (interlink) (예를 들어, 버스 (bus)) (1608) 를 통해 서로 통신할 수도 있다. 머신 (1600) 은 디스플레이 디바이스 (1610), 영숫자 입력 디바이스 (alphanumeric input device) (1612) (예를 들어, 키보드) 및 사용자 인터페이스 (User Interface; UI) 내비게이션 디바이스 (1614) (예를 들어, 마우스) 를 더 포함할 수도 있다. 일 예에서, 디스플레이 디바이스 (1610), 영숫자 입력 디바이스 (1612) 및 UI 내비게이션 디바이스 (1614) 는 터치 스크린 디스플레이일 수도 있다. 머신 (1600) 은 대용량 저장 디바이스 (예를 들어, 드라이브 유닛) (1616), 신호 생성 디바이스 (1618) (예를 들어, 스피커), 네트워크 인터페이스 디바이스 (1620) 및 GPS (global positioning system) 센서, 나침반, 가속도계, 또는 또 다른 센서와 같은, 하나 이상의 센서들 (1621) 을 부가적으로 포함할 수도 있다. 머신 (1600) 은 하나 이상의 주변 디바이스들 (예를 들어, 프린터, 카드 리더기) 과 통신하거나 제어하도록 직렬 (예를 들어, USB (Universal Serial Bus)), 병렬 또는 다른 유선 또는 무선 (예를 들어, 적외선 (IR), NFC (Near Field Communication)) 연결과 같은, 출력 제어기 (1628) 를 포함할 수도 있다.
예시적인 실시 예에서, 하드웨어 프로세서 (1602) 는 (예를 들어, 적어도 도 11과 관련하여 논의된 바와 같이) 상기에 논의된 임의의 제어 로직 또는 제어기 (1116) 의 기능들을 수행할 수도 있다.
대용량 저장 디바이스 (1616) 는 본 명세서에 기술된 기법들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상에 의해 구현되거나 활용되는, 데이터 구조들 또는 인스트럭션들 (1624) (예를 들어, 소프트웨어) 의 하나 이상의 세트들이 저장되는 머신 판독가능 매체 (1622) 를 포함할 수도 있다. 인스트럭션들 (1624) 은 또한 머신 (1600) 에 의한 인스트럭션들의 실행 동안 메인 메모리 (1604) 내에, 정적 메모리 (1606) 내에 또는 하드웨어 프로세서 (1602) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 존재할 수도 있다. 일 예에서, 하드웨어 프로세서 (1602), 메인 메모리 (1604), 정적 메모리 (1606) 또는 대용량 저장 디바이스 (1616) 중 하나 또는 임의의 조합은 머신 판독 가능 매체를 구성할 수도 있다.
머신 판독 가능 매체 (1622) 가 단일 매체로 예시되었지만, 용어 "머신 판독 가능 매체"는 하나 이상의 인스트럭션들 (1624) 을 저장하도록 구성된 단일 매체 또는 복수의 매체 (예를 들어, 중앙 집중되거나 분산된 데이터베이스 및/또는 연관된 캐시들과 서버들) 를 포함할 수도 있다.
용어 "머신 판독가능 매체"는 머신 (1600) 에 의한 실행을 위해 인스트럭션들 (1624) 을 저장하고, 인코딩하고 또는 전달할 수도 있고, 머신 (1600) 으로 하여금 본 개시의 기법들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하거나, 이러한 인스트럭션들 (1624) 에 의해 사용되거나 또는 인스트럭션들 (1624) 과 연관된 데이터 구조들을 저장하고, 인코딩하고 또는 전달할 수 있는, 임의의 매체를 포함할 수도 있다. 비제한적인 머신 판독 가능 매체 예들은 고체 상태 메모리들 및 광학 매체 및 자기 매체를 포함할 수도 있다. 일 예에서, 대용량 머신 판독가능 매체는 불변 (예를 들어, 정지 (rest)) 질량을 갖는 복수의 입자들을 갖는 머신 판독가능 매체 (1622) 를 포함한다. 따라서, 대용량 머신 판독가능 매체는 일시적인 전파 신호들이 아니다. 대용량 머신 판독 가능 매체의 특정한 예들은 반도체 메모리 디바이스들 (예를 들어, EPROM (Electrically Programmable Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)) 및 플래시 메모리 디바이스들; 내부 하드 디스크들 및 이동식 디스크들과 같은 자기 (magnetic) 디스크들; 자기-광학 (magneto-optical) 디스크들; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들과 같은, 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다.
인스트럭션들 (1624) 은 또한 네트워크 인터페이스 디바이스 (1620) 를 통해 송신 매체를 사용하여 통신 네트워크 (1626) 를 거쳐 송신되거나 수신될 수도 있다.
선행하는 기법들의 구현은 임의의 수의 하드웨어 및 소프트웨어의 사양들, 구성들 또는 예시적인 배치들을 통해 달성될 수도 있다. 본 명세서에 기술된 기능적 유닛들 또는 성능들은 이들의 구현 독립성을 보다 구체적으로 강조하기 위해 컴포넌트들 또는 모듈들로 지칭되거나 또는 라벨링될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 컴포넌트들은 임의의 수의 소프트웨어 형태 또는 하드웨어 형태로 실시될 수도 있다. 예를 들어, 컴포넌트 또는 모듈은 커스텀 VLSI (very-large-scale integration) 회로들 또는 게이트 어레이들, 로직 칩들, 트랜지스터들 또는 다른 개별 컴포넌트들과 같은 기성 (off-the-shelf) 반도체들을 포함하는 하드웨어 회로로서 구현될 수도 있다. 컴포넌트 또는 모듈은 또한 필드-프로그래밍 가능 게이트 어레이들, 프로그램 가능 어레이 로직, 프로그램 가능 로직 디바이스들, 등과 같은 프로그램 가능 하드웨어 디바이스들로 구현될 수도 있다. 컴포넌트들 또는 모듈들은 또한 다양한 타입들의 프로세서들에 의한 실행을 위한 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 실행 가능한 코드의 식별된 컴포넌트 또는 모듈은 예를 들어, 컴퓨터 인스트럭션들의 하나 이상의 물리적 블록 (block) 또는 논리적 블록을 포함할 수도 있고, 예를 들어, 객체, 절차 또는 함수로서 조직될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 식별된 컴포넌트 또는 모듈의 실행 파일들 (executables) 은 물리적으로 함께 위치될 필요는 없지만, 논리적으로 함께 결합될 때, 컴포넌트 또는 모듈을 포함하고 컴포넌트 또는 모듈에 대해 명시된 목적을 달성하는 상이한 위치들에 저장된 전혀 다른 (disparate) 인스트럭션들을 포함할 수도 있다.
실제로, 실행 가능한 코드의 컴포넌트 또는 모듈은 단일 인스트럭션 또는 많은 인스트럭션들일 수도 있고, 그리고 심지어 몇몇 상이한 코드 세그먼트들에 걸쳐, 상이한 프로그램들 사이에서, 그리고 몇몇 메모리 디바이스들 또는 프로세싱 시스템들에 걸쳐 분배될 수도 있다. 특히, 기술된 프로세스의 일부 양태들 (예컨대 코드 재작성 및 코드 분석) 은 코드가 (예를 들어, 센서 또는 로봇에 임베딩된 컴퓨터에) 전개되는 (예를 들어, 데이터 센터의 컴퓨터에서) 상이한 프로세싱 시스템 상에서 발생할 수도 있다. 유사하게, 동작 데이터는 컴포넌트들 또는 모듈들 내에서 본 명세서에서 식별될 수도 있고 예시될 수도 있고 그리고 임의의 적합한 형태로 구현될 수도 있고 임의의 적합한 타입의 데이터 구조 내에 조직될 수도 있다. 동작 데이터는 단일 데이터 세트로서 수집될 수도 있고 또는 상이한 저장 디바이스들을 포함하여 상이한 위치들에 걸쳐 분배될 수도 있고, 적어도 부분적으로, 시스템 또는 네트워크 상의 전자 신호들로서 단지 존재할 수도 있다. 컴포넌트들 또는 모듈들은 목표된 기능들을 수행하도록 동작 가능한 에이전트들을 포함하여 패시브 또는 액티브일 수도 있다.
추가 참고 사항들 및 예들
예 1은 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리이며, 상기 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리는, 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나가는, 상기 스템; 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트; 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 대면 플레이트와 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하는, 상기 대면 플레이트; 및 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE로서, CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 갖고, 수용된 냉각 가스의 플로우는 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링되는, 상기 CHTE를 포함한다.
예 2에서, 예 1의 주제는 냉각 가스의 플로우가 복수의 냉각 가스 통로들 중 제 1 통로에 연결된 스템 상의 제 1 개구부를 통해 수용되고; 그리고 냉각 가스의 플로우는 복수의 냉각 가스 통로들 중 제 2 냉각 가스 통로에 연결된 스템 상의 제 2 개구부를 통해 제거되는 주제를 포함한다.
예 3에서, 예 2의 주제는 원형 용접부들을 통해 스템 및 배면 플레이트에 부착된 시일링 컵 구조체가 CHTE의 기밀 인클로저를 형성하는 주제를 포함한다.
예 4에서, 예 3의 주제는 제 1 개구부 및 제 2 개구부가 시일링 컵에 의해 인클로징된 스템의 부분 상에 위치되는 주제를 포함한다.
예 5에서, 예 1 내지 예 4의 주제는 CHTE가 유입 경로 및 유출 경로를 형성하는 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 6에서, 예 1 내지 예 5의 주제는 CHTE가 유입 경로 및 유출 경로와 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 수직 핀들 및 수평 핀들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 7에서, 예 1 내지 예 6의 주제는 복수의 냉각 가스 통로들이 CDA; 아르곤; 헬륨; 질소; 및 수소 중 적어도 하나가 흐르게 하도록 구성되는 주제를 포함한다.
예 8에서, 예 1 내지 예 7의 주제는 CHTE의 유입 경로가 적어도 부분적으로 배면 플레이트의 표면에 의해 규정되는 주제를 포함한다.
예 9에서, 예 1 내지 예 8의 주제는, 유입 경로가 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하도록 구성되고, 그리고 유출 경로는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트를 통해 냉각 가스의 플로우를 제거하도록 구성되는 주제를 포함한다.
예 10에서, 예 9의 주제는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트 및 제 2 서브 세트가 스템 내의 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로에 실질적으로 평행한 주제를 포함한다.
예 11에서, 예 9 및 예 10의 주제는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트가 스템 내의 복수의 격리 멤브레인들을 통해 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트로부터 열적으로 격리되는 주제를 포함한다.
예 12에서, 예 9 내지 예 11의 주제는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트가 스템 내의 복수의 격리 에어 갭들을 통해 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트로부터 열적으로 격리되는 주제를 포함한다.
예 13은 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템이며, 상기 온도 제어 시스템은, 온도 제어된 샤워헤드로서, 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나가는, 상기 스템; 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트; 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 대면 플레이트와 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하는, 상기 대면 플레이트; 배면 플레이트에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 온도 센서; 및 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE로서, CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 갖고, 수용된 냉각 가스의 플로우는 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링된 상기 CHTE를 포함하는 상기 온도 제어된 샤워헤드; 및 샤워헤드의 복수의 냉각 가스 통로 및 적어도 하나의 온도 센서에 커플링되고 측정된 온도에 기초하여 CHTE의 유입 경로를 통한 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트를 설정하도록 구성되는 질량 유량 제어기 (MFC) 를 포함한다.
예 14에서, 예 13의 주제는 적어도 하나의 온도 센서가 대면 플레이트에 열적으로 커플링되는 주제를 포함한다.
예 15에서, 예 13 및 예 14의 주제는 적어도 하나의 온도 센서가 스템에 열적으로 커플링되는 주제를 포함한다.
예 16에서, 예 13 내지 예 15의 주제는 MFC가: 적어도 하나의 온도 센서로부터 측정된 온도를 주기적으로 획득하고, 그리고 측정된 온도에 기초하여 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트를 동적으로 조정하도록 구성되는 주제를 포함한다.
예 17에서, 예 13 내지 예 16의 주제는 CHTE가 유입 경로 및 유출 경로를 형성하는 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 18에서, 예 13 내지 예 17의 주제는 CHTE가 유입 경로 및 유출 경로와 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 수직 핀들 및 수평 핀들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 19에서, 예 13 내지 예 18의 주제는 CHTE가 유입 경로를 형성하는 복수의 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 20에서, 예 19의 주제는 복수의 플로우 충돌 디바이스들이 유입 경로를 형성하는 노즐들의 적어도 제 1 서브 세트 및 노즐들의 적어도 제 2 서브 세트를 포함하는 주제를 포함한다.
예 21에서, 예 20의 주제는 노즐들의 제 1 서브 세트가 제 1 노즐 폭과 연관되고 노즐들의 제 2 서브 세트가 제 1 노즐 폭과 상이한 제 2 노즐 폭과 연관되는 주제를 포함한다.
예 22에서, 예 19 내지 예 21의 주제는 복수의 플로우 충돌 디바이스들은 복수의 수직 배리어들을 포함하고, 복수의 수직 배리어들은 배면 플레이트의 표면 영역에 실질적으로 직교하는 주제를 포함한다.
예 23은 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템이며, 상기 반도체 디바이스 프로세싱 챔버는: 온도 제어된 샤워헤드로서, 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 스템으로 들어가고 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 스템을 나가는, 상기 스템; 제 2 단부에서 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트; 스템에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 대면 플레이트와 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하고, 플레넘은 프로세스 가스 통로를 통해 프로세스 가스를 수신하는, 상기 대면 플레이트; 배면 플레이트에 열적으로 커플링되고 배면 플레이트의 대응하는 복수의 가열 존들의 복수의 온도들을 측정하도록 구성된 복수의 온도 센서; 및 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE로서, CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트를 통해 냉각 가스의 플로우들을 수용하기 위한 복수의 유입 경로들, 및 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트를 통해 CHTE로부터 냉각 가스의 플로우들을 제거하기 위한 복수의 유출 경로들을 포함하고, 복수의 유입 경로들의 각각에 대한 수용된 냉각 가스의플로우들은 배면 플레이트의 복수의 가열 존들의 해당하는 가열 존과 열적으로 커플링된 상기 CHTE를 포함하는, 상기 온도 제어된 샤워헤드; 복수의 냉각 가스 통로들 및 복수의 온도 센서들에 커플링되고, 측정된 복수의 온도들에 기초하여 CHTE의 복수의 유입 경로들을 통한 냉각 가스의 플로우들 각각에 대한 플로우 레이트를 설정하도록 구성되는 질량 유량 제어기 (MFC); 및 복수의 냉각 가스 통로들의 적어도 제 2 서브 세트에 커플링되고 CHTE로부터 제거된 냉각 가스의 플로우들을 냉각하도록 구성된 냉각 시스템을 포함한다.
예 24에서, 예 23의 주제는, 복수의 가열 존들은 스템의 중심에 대해 방위각 가열 존들로서 구성되는 주제를 포함한다.
예 25에서, 예 23 및 예 24의 주제는, 복수의 가열 존들은 스템의 중심에 대해 방사상 가열 존들로서 구성되는 주제를 포함한다.
예 26에서, 예 23 내지 예 25의 주제는 MFC가 복수의 온도 센서들로부터 측정된 복수의 온도들을 주기적으로 획득하고; 그리고 측정된 복수의 온도들에 기초하여 CHTE의 복수의 유입 경로들을 통한 냉각 가스의 플로우들 중 하나 이상의 플로우에 대한 플로우 레이트를 동적으로 조정하도록 구성되는 주제를 포함한다.
예 27에서, 예 23 내지 예 26의 주제는 CHTE가 복수의 유입 경로들 및 복수의 유출 경로들을 형성하는, 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 28에서, 예 23 내지 예 27의 주제는 CHTE가 복수의 유입 경로들 및 복수의 유출 경로들과 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 수직 핀들 및 수평 핀들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 29에서, 예 23 내지 예 28의 주제는 CHTE가 복수의 유입 경로들을 형성하는 복수의 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는 주제를 포함한다.
예 30은 가스 냉각을 사용하여 샤워헤드 온도를 조절하기 위한 방법이고, 상기 방법은: 배면 플레이트에 커플링된 스템을 포함하는 샤워헤드를 제공하는 단계로서, 스템은 복수의 냉각 가스 통로들 및 스템 및 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE를 포함하고, CHTE는 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로에 커플링된 유입 경로, 및 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로에 커플링된 유출 경로를 포함하는, 상기 샤워헤드를 제공하는 단계; 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 적어도 하나의 온도 센서를 사용하여 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도를 측정하는 단계; 유입 경로로 하여금 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하게 하는 단계; 및 측정된 온도에 기초하여 CHTE의 유입 경로를 통한 냉각 가스의 플로우의 플로우 레이트를 설정하는 단계를 포함한다.
예 31에서, 예 30의 주제는, 냉각 가스가 압축된 건조 에어 (compressed dry air; CDA) 이고, 방법은 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로에 커플링된 질량 유량 제어기를 CDA를 생성하도록 구성된 가스 소스에 제공하는 단계를 더 포함한다.
예 32는 프로세싱 회로망에 의해 실행될 때, 프로세싱 회로망으로 하여금 예 1 내지 예 31 중 임의의 예를 구현하도록 동작들을 수행하게 하는 인스트럭션들을 포함하는 적어도 하나의 머신 판독 가능 매체이다.
예 33은 예 1 내지 예 31 중 임의의 예를 구현하기 위한 수단을 포함하는 장치이다.
예 34는 예 1 내지 예 31 중 임의의 예를 구현하기 위한 시스템이다.
예 35는 예 1 내지 예 31 중 임의의 예를 구현하기 위한 방법이다.
본 명세서 전반에서, 복수의 예들이 단일 예로서 기술된 컴포넌트들, 동작들, 또는 구조체들을 구현할 수도 있다. 하나 이상의 방법들의 개별 동작들이 별개의 동작들로 예시되고 기술되었지만, 개별 동작들 중 하나 이상은 동시에 수행될 수도 있고, 동작들이 예시된 순서로 수행될 것을 요구하지 않는다. 예시적인 구성들에 대해 별개의 컴포넌트들로서 제시된 구조체들 및 기능성은 결합된 구조체 또는 컴포넌트로서 구현될 수도 있다. 유사하게, 단일 컴포넌트로서 제시된 구조체들 및 기능성은 별개의 컴포넌트들로서 구현될 수도 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 추가들, 및 개선들은 본 명세서의 주제의 범위 내에 속한다.
본 명세서에서 예시된 실시 예들은 당업자들로 하여금 개시된 교시들을 실시할 수 있게 하도록 충분히 상세하게 기술된다. 다른 실시 예들은 구조적 및 논리적 대용물들 및 변화들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있도록, 이로부터 사용되고 유도될 수도 있다. 이 상세한 기술은 따라서 제한하는 의미로 생각되지 않고, 다양한 실시 예들의 범위는 첨부된 청구항들로 인정되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다.
실시 예들이 상기 피처들의 서브 세트를 특징으로 할 수도 있기 때문에 청구항들은 본 명세서에 개시된 모든 피처들을 제시하지 않을 수도 있다. 또한, 실시 예들은 특정한 예에서 개시된 것보다 적은 피처들을 포함할 수도 있다. 따라서, 이하의 청구항들은 별개의 실시 예로서 독립되는 청구항과 함께, 본 명세서에서 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 통합된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "또는 (or)"은 포괄적이거나 배타적인 의미로 해석될 수도 있다. 게다가, 복수의 예들이 단일 예로서 본 명세서에 기술된 리소스들, 동작들 또는 구조체들을 위해 제공될 수도 있다. 부가적으로, 다양한 리소스들, 동작들, 모듈들, 엔진들 및 데이터 저장부들 사이의 경계들은 다소 임의적이고, 특정한 동작들이 특정한 예시적인 구성들의 맥락에서 예시된다. 기능성의 다른 할당들이 구상되고 본 개시의 다양한 실시 예들의 범위 내에 속할 수도 있다. 일반적으로, 예시적인 구성들에서 별개의 리소스들로서 제시된 구조체들 및 기능성은 결합된 구조체 또는 리소스로서 구현될 수도 있다. 유사하게, 단일 리소스로서 제시된 구조체들 및 기능성은 별개의 리소스들로서 구현될 수도 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들은 첨부된 청구항들에 의해 나타낸 바와 같이 본 개시의 실시 예들의 범위 내에 속한다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다 예시로서 간주된다.

Claims (24)

  1. 복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 상기 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 상기 스템으로 들어가고 상기 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 상기 스템을 나가는, 상기 스템;
    상기 제 2 단부에서 상기 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트;
    상기 스템에 열적으로 커플링되고 상기 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 상기 대면 플레이트와 상기 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘 (plenum) 을 규정하는, 상기 대면 플레이트; 및
    상기 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 대류 열 전달 엘리먼트 (convective heat transfer element; CHTE) 로서, 상기 CHTE는 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 상기 CHTE로부터 상기 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 포함하는 내부 플레넘을 갖고, 상기 수용된 냉각 가스의 플로우는 상기 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링되는, 상기 CHTE를 포함하는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 가스의 플로우는 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 상기 제 1 냉각 가스 통로에 연결된 상기 스템 상의 제 1 개구부를 통해 수용되고; 그리고
    상기 냉각 가스의 플로우는 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 상기 제 2 냉각 가스 통로에 연결된 상기 스템 상의 제 2 개구부를 통해 제거되는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    원형 용접부들을 통해 상기 스템 및 상기 배면 플레이트에 부착되고, 상기 CHTE의 기밀 (gastight) 인클로저를 형성하는 시일링 (sealing) 컵 구조체를 더 포함하는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 개구부 및 상기 제 2 개구부는 상기 시일링 컵에 의해 인클로징된 상기 스템의 일부 상에 위치되는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 유입 경로 및 상기 유출 경로를 형성하는, 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 유입 경로 및 상기 유출 경로와 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 핀들 (fins) 을 포함하는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 가스 통로들은,
    클린 드라이 에어 (clean dry air; CDA),
    아르곤;
    헬륨;
    질소; 및
    수소 중 적어도 하나가 흐르게 하도록 구성되는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 CHTE의 상기 유입 경로는 상기 배면 플레이트의 상기 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정되는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 경로는 상기 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트를 통해 상기 냉각 가스의 플로우를 수용하도록 구성되고, 그리고 상기 유출 경로는 상기 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트를 통해 상기 냉각 가스의 플로우를 제거하도록 구성되는, 온도 제어된 샤워헤드 어셈블리.
  10. 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템에 있어서,
    상기 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내의 온도 제어된 샤워헤드로서,
    복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 상기 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 상기 스템으로 들어가고 상기 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 상기 스템을 나가는, 상기 스템;
    상기 제 2 단부에서 상기 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트;
    상기 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 상기 대면 플레이트와 상기 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하는, 상기 대면 플레이트;
    상기 배면 플레이트에 열적으로 커플링되고 상기 배면 플레이트의 적어도 하나의 표면 영역의 온도를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 온도 센서; 및
    상기 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE를 포함하고, 상기 CHTE는 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 1 냉각 가스 통로를 통해 냉각 가스의 플로우를 수용하기 위한 유입 경로, 및 상기 복수의 냉각 가스 통로들 중 적어도 제 2 냉각 가스 통로를 통해 상기 CHTE로부터 상기 냉각 가스의 플로우를 제거하기 위한 유출 경로를 갖는 내부 플레넘을 갖고, 상기 수용된 냉각 가스의 플로우는 상기 배면 플레이트의 표면과 열적으로 커플링되는, 상기 CHTE를 포함하는, 상기 온도 제어된 샤워헤드, 및
    상기 샤워헤드의 상기 복수의 냉각 가스 통로들 및 상기 적어도 하나의 온도 센서에 커플링된 제어기로서, 상기 제어기는 상기 측정된 온도에 기초하여 상기 CHTE의 상기 유입 경로를 통한 상기 냉각 가스의 플로우 레이트를 설정하도록 구성된, 상기 제어기를 포함하는, 온도 제어 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 적어도 하나의 온도 센서로부터 상기 측정된 온도를 주기적으로 획득하고; 그리고
    상기 측정된 온도에 기초하여 상기 냉각 가스의 플로우 레이트를 동적으로 조정하도록 구성되는, 온도 제어 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 유입 경로 및 상기 유출 경로를 형성하는, 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 유입 경로 및 상기 유출 경로와 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 수직 핀들 및 수평 핀들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 유입 경로를 형성하는 복수의 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 충돌 디바이스들은 상기 유입 경로를 형성하는 노즐들의 적어도 제 1 서브 세트를 포함하는, 온도 제어 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 충돌 디바이스들은 노즐들의 적어도 제 2 서브 세트를 포함하고, 상기 노즐들의 제 1 서브 세트는 제 1 노즐 폭과 연관되고 그리고 상기 노즐들의 제 2 서브 세트는 상기 제 1 노즐 폭과 상이한 제 2 노즐 폭과 연관되는, 온도 제어 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 플로우 충돌 디바이스들은 복수의 수직 배리어들을 포함하고, 상기 복수의 수직 배리어들은 상기 배면 플레이트의 상기 표면 영역에 직교하는, 온도 제어 시스템.
  18. 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내에서 샤워헤드 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템에 있어서,
    상기 반도체 디바이스 프로세싱 챔버 내의 온도 제어된 샤워헤드로서,
    복수의 냉각 가스 통로들 및 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 포함하는 스템으로서, 상기 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로는 제 1 단부에서 상기 스템으로 들어가고 상기 제 1 단부의 반대편의 제 2 단부에서 상기 스템을 나가는, 상기 스템;
    상기 제 2 단부에서 상기 스템에 구조적으로 커플링된 배면 플레이트;
    상기 배면 플레이트에 부착되는 대면 플레이트로서, 상기 대면 플레이트와 상기 배면 플레이트는 그 사이에 플레넘을 규정하고, 상기 플레넘은 상기 적어도 하나의 프로세스 가스 전달 통로를 통해 상기 프로세스 가스를 수용하는, 상기 대면 플레이트;
    상기 배면 플레이트 또는 상기 대면 플레이트에 열적으로 커플링되고, 상기 배면 플레이트의 대응하는 복수의 가열 존들의 복수의 온도들을 측정하도록 구성된 복수의 온도 센서들; 및
    상기 배면 플레이트에 열적으로 커플링된 CHTE로서, 상기 CHTE는 상기 복수의 냉각 가스 통로들의 제 1 서브 세트를 통해 냉각 가스의 플로우들을 수용하도록 구성된 복수의 유입 경로들, 및 상기 복수의 냉각 가스 통로들의 제 2 서브 세트를 통해 상기 CHTE로부터 상기 수용된 냉각 가스의 플로우들을 제거하기 위한 복수의 유출 경로들을 포함하고, 상기 복수의 유입 경로들 각각에 대한 상기 냉각 가스의 플로우들은 상기 배면 플레이트의 상기 복수의 가열 존들의 대응하는 가열 존과 열적으로 커플링되는, 상기 CHTE를 포함하는, 상기 온도 제어된 샤워헤드;
    상기 복수의 냉각 가스 통로들 및 상기 복수의 온도 센서들에 커플링되고, 상기 측정된 복수의 온도들에 기초하여 상기 CHTE의 상기 복수의 유입 경로들을 통한 상기 냉각 가스의 플로우들 각각에 대한 플로우 레이트를 설정하도록 구성된 제어기; 및
    상기 복수의 냉각 가스 통로들의 적어도 상기 제 2 서브 세트에 커플링되고 상기 CHTE로부터 제거된 상기 냉각 가스의 플로우들을 냉각하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 존들은 상기 스템의 중심에 대해 방위각 (azimuthal) 가열 존들로서 구성되는, 온도 제어 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 가열 존들은 상기 스템의 중심에 대해 방사상 가열 존들로서 구성되는, 온도 제어 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 복수의 온도 센서들로부터 상기 측정된 복수의 온도들을 주기적으로 획득하고; 그리고
    상기 측정된 복수의 온도들에 기초하여 상기 CHTE의 상기 복수의 유입 경로들을 통한 상기 냉각 가스의 플로우들 중 하나 이상에 대한 상기 플로우 레이트를 동적으로 조정하도록 구성되는, 온도 제어 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 복수의 유입 경로들 및 상기 복수의 유출 경로들을 형성하는, 복수의 스택된 열 전도 플레이트들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 복수의 유입 경로들 및 상기 복수의 유출 경로들과 연관된 복수의 채널들을 형성하는 복수의 수직 핀들 및 수평 핀들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 CHTE는 상기 복수의 유입 경로들을 형성하는 복수의 플로우 충돌 디바이스들을 포함하는, 온도 제어 시스템.
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