KR20230042234A - 과도현상 방지 샤워헤드 - Google Patents

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에드워드 성
콜린 에프. 스미스
숀 엠. 해밀턴
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

샤워헤드 내의 가스 플로우 과도 현상들에 기인하는 웨이퍼의 표면에 걸친 불균일한 가스 전달을 최소화하거나 제거하도록 설계된 다양한 피처들을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 위한 샤워헤드들이 개시된다.

Description

과도현상 방지 샤워헤드{ANTI-TRANSIENT SHOWERHEAD}
반도체 프로세싱 툴들은 종종 반도체 기판 또는 웨이퍼에 걸쳐 상대적으로 고른 방식으로 프로세스 가스들을 분배하도록 설계된 컴포넌트들 (components) 을 포함한다. 이러한 컴포넌트들은 흔히 산업계에서 "샤워헤드들"로서 지칭된다. 샤워헤드들은 통상적으로 반도체 기판들 또는 웨이퍼들이 프로세싱될 수도 있는 반도체 프로세싱 볼륨과 대면하는 대면 플레이트를 포함한다. 대면 플레이트는 플레넘 볼륨 내의 가스로 하여금 대면 플레이트를 통해 그리고 기판과 대면 플레이트 사이 (또는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지부와 대면 플레이트 사이) 의 반응 공간 내로 흐르게 하는 복수의 가스 분배 포트들을 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 샤워헤드는 샤워헤드 내에서 가스들이 서로 격리되는 동안 동시의 방식으로 반도체 기판 또는 웨이퍼에 걸쳐 2개의 상이한 가스들을 분배하도록 구성될 수도 있다. 가스 분배 포트들은 통상적으로 웨이퍼에 걸친 가스 분포가 실질적으로 균일한 기판 프로세싱을 발생시키도록 배치된다.
본 개시의 일 양태는 제 1 가스 유입부, 제 1 표면, 복수의 제 1 가스 분배 포트들. 제 2 표면, 제 1 표면과 제 2 표면 사이에 개재된 제 3 표면, 제 3 표면과 제 2 표면 사이에 개재된 제 4 표면, 및 제 1 표면과 제 3 표면 사이에 개재된 복수의 제 1 가스 플로우 통로들을 가진 장치에 관한 것이다. 이러한 장치에서, 제 1 가스 유입부는 제 1 표면을 통해 제 1 프로세스 가스를 전달하도록 구성될 수도 있고 그리고 제 1 가스 분배 포트들은 제 2 표면을 통해 제 1 프로세스 가스를 전달하도록 구성될 수도 있다.
장치는 제 1 가스 유입부와 유체적으로 (fluidically) 연결되는 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 가질 수도 있고, 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 제 1 표면과 제 3 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정된다. 장치는 제 1 가스 유입부와 유체적으로 연결되는 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 가질 수도 있고, 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 제 1 표면과 제 3 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정된다. 장치는 제 1 가스 분배 포트들과 유체적으로 연결되는 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨을 더 가질 수도 있고, 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨은 제 2 표면과 제 4 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정된다.
상기 제 1 가스 플로우 통로들 각각은 제 1 가스 플로우 통로를 제 1 유입부 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결시키는 제 1 단부 및 제 1 가스 플로우 통로를 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결시키는 제 2 단부를 가질 수도 있다. 제 1 가스 플로우 통로 각각은 전체 길이가 실질적으로 동일할 수도 있고, 제 1 단부에서의 제 1 유입부 플레넘 볼륨으로부터 멀어지게 연장될 수도 있고, 그리고 제 1 가스 플로우 통로의 제 2 단부가 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 향해 배향되도록 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 140° 내지 200°의 벤딩부들 (bends) 을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 가스 플로우 통로 각각의 제 2 단부는, 제 4 표면을 통과하는 대응하는 제 1 홀에 의해 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결될 수도 있고; 제 1 홀 각각은 공칭 홀 직경을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 제 1 상승된 보스들 (boss) 은 제 2 표면으로부터 제 4 표면을 향해 상측으로 연장할 수도 있고, 제 1 상승된 보스 각각은 제 1 홀들 중 하나의 제 1 홀 상에 중심이 위치되고 공칭 보스 직경을 갖는다. 일부 이러한 실시예들에서, 제 1 상승된 보스 각각은 0.025 ㎜ 내지 1.2 ㎜의 거리만큼 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있다. 다른 또는 부가적인 이러한 실시예들에서, 제 1 상승된 보스 각각은 1/11의 공칭 직경 내지 1/13의 공칭 직경의 거리만큼 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있다. 또 다른 부가적인 또는 대안적인 이러한 실시예들에서, 제 1 상승된 보스 각각은, 공칭 보스 직경과 공칭 홀 직경 사이의 차의 2 배 미만이고 공칭 보스 직경과 공칭 홀 직경 사이의 차의 0.2 배 초과인 거리만큼 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 상이한 서브세트의 제 1 가스 분배 포트들은 제 1 상승된 보스들 각각에 인접할 수도 있고 그리고 제 1 상승된 보스 각각은 제 1 상승된 보스에 인접한 복수의 제 1 가스 분배 포트들 내의 제 1 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 제 1 지지 칼럼들 (support column) 은 제 2 표면과 제 4 표면 사이에 걸칠 (span) 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 제 1 홀들은 1.5 ㎜ 내지 3 ㎜의 직경들을 가질 수도 있고, 특정한 대안적인 또는 부가적인 실시예들에서, 제 1 보스들은 5 ㎜ 내지 8 ㎜인 직경들을 가질 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 또한 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들 (peninsulas) 을 포함할 수도 있다. 제 1 반도 모양의 돌기 각각은 제 1 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출할 수도 있고, 그리고 하나 이상의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 제 1 반도 모양의 돌기들 각각 내로 연장할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 반도 모양의 돌기들 내의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 이러한 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 단부들보다 제 1 유입부 플레넘 볼륨의 제 1 중심 지점에 더 가까울 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 가스 플로우 통로들은 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 150° 내지 190°의 벤딩부들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 가스 플로우 통로들 각각은 다른 제 1 가스 플로우 통로들의 ± 30 ％, ± 20 ％, ± 10 ％, 또는 ± 5 ％ 내의 길이를 가질 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 가스 플로우 통로들 각각은 통로의 길이를 따라 일정한 단면적을 가질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 가스 플로우 통로들 각각의 제 1 단부는 장치의 제 1 축으로부터 등거리에 있을 수도 있다. 일부 실시예들에서, 장치는 20 내지 100개의 제 1 가스 플로우 통로들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 또한 제 2 가스 유입부, 제 5 표면, 복수의 제 2 가스 분배 포트들, 제 6 표면, 제 5 표면과 제 6 표면 사이에 개재된 제 7 표면, 제 6 표면과 제 7 표면 사이에 개재된 제 8 표면, 및 제 5 표면과 제 7 표면 사이에 개재된 복수의 제 2 가스 플로우 통로들을 포함할 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 제 2 가스 유입부는 제 5 표면을 통해 제 2 프로세스 가스를 전달하도록 구성될 수도 있고 그리고 제 2 가스 분배 포트들은 제 6 표면을 통해 제 2 프로세스 가스를 전달하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 제 2 가스 유입부와 유체적으로 연결되는 제 2 유입부 플레넘 볼륨을 가질 수도 있다. 제 2 유입부 플레넘 볼륨은 제 5 표면과 제 7 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수도 있다. 장치는 제 2 가스 분배 포트들과 유체적으로 연결되는 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨을 더 가질 수도 있고 그리고 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨은 제 6 표면과 제 8 표면에 의해 적어도 부분적으로 규정될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 가스 플로우 통로들 각각은 제 2 가스 플로우 통로를 제 2 유입부 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결시키는 제 1 단부 및 제 2 가스 플로우 통로를 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결시키는 제 2 단부를 가질 수도 있다. 제 2 가스 플로우 통로 각각은 전체 길이가 실질적으로 동일할 수도 있고, 제 1 단부에서의 제 2 유입부 플레넘 볼륨으로부터 멀어지게 연장될 수도 있고, 그리고 제 2 가스 플로우 통로의 제 2 단부가 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 향해 배향되도록 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 140° 내지 200°의 벤딩부들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 제 2 단부는, 제 4 표면을 통과하는 대응하는 제 1 홀에 의해 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결될 수도 있고; 제 1 홀 각각은 공칭 홀 직경을 가질 수도 있다. 일부 경우들에서, 복수의 제 1 상승된 보스들은 제 2 표면으로부터 제 4 표면을 향해 상측으로 연장할 수도 있고, 그리고 제 1 상승된 보스 각각은 제 1 홀들 중 하나의 제 1 홀 상에 중심이 위치될 수도 있고 공칭 보스 직경을 가질 수도 있다. 이러한 실시예에서, 제 2 가스 플로우 통로 각각의 제 2 단부는, 또한 제 8 표면을 통과하는 대응하는 제 2 홀에 의해 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결될 수도 있고; 제 2 홀 각각은 공칭 홀 직경을 가질 수도 있다. 일부 경우들에서, 복수의 제 2 상승된 보스들은 제 6 표면으로부터 제 8 표면을 향해 상측으로 연장하고, 제 2 상승된 보스 각각은 제 2 홀들 중 하나의 제 2 홀 상에 중심이 위치되고 공칭 보스 직경을 가질 수도 있다.
일부 경우들에서, 제 1 상승된 보스 각각은 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있고 그리고/또는 제 2 상승된 보스 각각은 0.025 ㎜ 내지 1.2 ㎜의 거리만큼 제 8 표면으로부터 오프셋될 수도 있다. 다른 또는 부가적인 경우들에서, 제 1 상승된 보스 각각은 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있고 그리고/또는 제 2 상승된 보스 각각은 상승된 보스 각각의 1/11의 공칭 직경 내지 1/13의 각각의 공칭 직경의 거리만큼 제 8 표면으로부터 오프셋될 수도 있다. 또 다른 경우들에서, 제 1 상승된 보스 각각은 제 4 표면으로부터 오프셋될 수도 있고 그리고/또는 제 2 상승된 보스 각각은 공칭 보스 직경과 각각의 공칭 홀 직경 사이의 차의 2 배 미만이고 공칭 보스 직경과 각각의 공칭 홀 직경 사이의 차의 0.2 배 초과인 거리만큼 제 8 표면으로부터 오프셋될 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 장치는 하나 이상의 부가적인 제 1 가스 유입부들을 가질 수도 있고, 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 제 1 가스 유입부들 중 상이한 하나의 제 1 가스 유입부에 의해 각각 피딩되는 (fed) 복수의 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨들로 파티셔닝될 (partitioned) 수도 있다.
특정한 실시예들에서, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨은 제 2 유입부 플레넘 볼륨 및 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 사이에 개재될 수도 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 및 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨은 제 2 유입부 플레넘 볼륨 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 사이에 개재될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치 내의 상이한 서브세트의 제 1 가스 분배 포트들은 제 1 상승된 보스들 각각과 인접하고 그리고 제 1 상승된 보스 각각은 제 1 상승된 보스와 인접한 제 1 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치된다.
일부 실시예들에서, 수정된 장치 내의 상이한 서브세트의 제 2 가스 분배 포트들은 제 2 상승된 보스들 각각과 인접하고 그리고 제 2 상승된 보스 각각은 제 2 상승된 보스와 인접한 제 2 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치된다.
특정한 실시예들에서, 장치는 또한 제 2 표면과 제 4 표면 사이를 걸치는 복수의 제 1 지지 칼럼들 및 제 6 표면과 제 8 표면 사이를 걸치는 복수의 제 2 지지 칼럼들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 또한 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들을 포함할 수도 있고, 제 1 반도 모양의 돌기 각각은 제 1 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출하고 그리고 하나 이상의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 제 1 반도 모양의 돌기들 각각 내로 연장한다. 이러한 실시예에서, 제 1 반도 모양의 돌기들 내의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 단부들보다 제 1 유입부 플레넘 볼륨의 제 1 중심 지점에 더 가까울 수도 있다.
일부 실시예들에서, 장치는 또한 복수의 제 2 반도 모양의 돌기들을 포함할 수도 있고, 제 2 반도 모양의 돌기 각각은 제 2 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출하고 그리고 하나 이상의 제 2 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 제 2 반도 모양의 돌기들 각각 내로 연장한다. 이러한 실시예에서, 제 2 반도 모양의 돌기들 내의 제 2 가스 플로우 통로들의 제 2 단부는 제 2 가스 플로우 통로들의 제 1 단부들보다 제 2 유입부 플레넘 볼륨의 제 2 중심 지점에 더 가까울 수도 있다.
도 1은 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 분해된 등축도를 도시한다.
도 2는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 제 1 파티션 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 대면 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 4는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 등축 단면도를 도시한다.
도 5는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 단면도를 도시한다.
도 6은 도 5의 일부분의 상세도를 도시한다.
도 7은 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 분해된 등축도를 도시한다.
도 8은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 제 1 파티션 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 9는 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 배플 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 10은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 제 2 파티션 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 11은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 대면 플레이트의 평면도를 도시한다.
도 12는 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 등축 단면도를 도시한다.
도 1 내지 도 12는 도면 각각에서 스케일대로 도시되지만, 스케일은 도면 별로 가변될 수도 있다.
다음의 기술에서, 수많은 구체적인 상세들이 제공된 개념들의 철저한 이해를 제공하도록 제시된다. 제공된 개념들은 이들 구체적인 상세들의 일부 또는 전부 없이 실행될 수도 있다. 다른 예들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 기술된 개념들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다. 일부 개념들이 구체적인 실시예들과 함께 기술되지만, 이러한 실시예들을 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
본 출원에서, 용어들 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판", 등은 상호교환 가능하게 사용된다. 반도체 디바이스 산업에서 사용된 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 ㎜, 또는 300 ㎜, 또는 450 ㎜의 직경을 갖지만, 또한 원형이 아닐 수도 있고 다른 치수들일 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 부가하여, 본 발명의 장점을 취할 수도 있는 다른 워크피스들은 인쇄 회로 기판들, 자기 기록 매체, 자기 기록 센서들, 미러들, 광학 엘리먼트들 (elements), 마이크로-기계 디바이스들 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다.
몇몇 관례들이 본 개시에서의 논의들 및 도면들의 일부에서 채택될 수도 있다. 예를 들어, "플레넘 볼륨들"과 같은 "볼륨들"이 다양한 곳들에서 참조된다. 이러한 볼륨들은 다양한 도면들에서 대체로 나타날 수도 있지만, 도면들 및 이에 수반되는 수치적 식별자들은 이러한 볼륨들의 근사치를 나타내며, 실제 볼륨들은 예를 들어, 이 볼륨들을 경계짓는 다양한 견고한 (solid) 표면들까지 연장될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 보다 작은 볼륨들, 예를 들어, 플레넘 볼륨의 경계 표면에 이어지는 가스 유입부들 또는 다른 홀들은 플레넘 볼륨들에 유체적으로 연결될 수도 있다.
상대적 용어들, 예를 들어, "의 위", "의 상단 상" " 의 아래", "의 바로 아래" 등의 사용은 샤워헤드의 정상적인 사용 동안 이러한 컴포넌트들의 배향들에 대한 또는 페이지의 도면들의 배향에 대한 컴포넌트들의 공간적 관계들을 지칭한다고 이해되어야 한다. 정상적인 사용에서, 샤워헤드들은 통상적으로 기판 프로세싱 동작들 동안 기판을 향해서 가스들을 하측으로 분배하도록 배향된다.
반도체 제조는 종종 프로세스 가스들, 예를 들어, 증착 가스 및 에칭 가스가 프로세싱을 겪는 반도체 웨이퍼 또는 기판을 가로질러 균일하거나 제어된 방식으로 흐를 것을 요구한다. 이를 위해, 본 명세서에 가스 분배 매니폴드로서 또한 지칭되고 또한 가스 분배기로서 때때로 지칭되는, "샤워헤드"는 웨이퍼의 표면을 가로질러 가스들을 분배하도록 사용될 수도 있다. 가스가 처음에 샤워헤드 내로 흐를 때, 초기 가스가 샤워헤드의 대면 플레이트에 걸쳐 배치된 가스 분배 포트들 각각에 도달하는 것은 일정 시간이 걸릴 수도 있고, 이는 샤워헤드의 정면에 걸친 불균일한 가스 분배를 발생시킬 수도 있다. 샤워헤드를 통한 가스 플로우가 안정화된 후, 예를 들어, 샤워헤드의 플레넘 볼륨(들) 내의 압력 환경이 안정화된 후, 가스 플로우는 훨씬 더 균일해질 수도 있다. 그러나, 초기 과도현상 기간 동안, 플레넘 볼륨들 내의 압력은 변동할 수도 있고, 그리고 이것은 대면 플레이트에 걸친 불균형한 플로우 특성들을 발생시킬 수도 있다. 이러한 과도현상 플로우의 예측 불가능성 때문에, 과도현상 플로우 기간은 통상적으로 반도체 프로세스 동안 "손실" 시간이다.
긴 지속기간의 반도체 프로세스들, 예를 들어, 수백 초 또는 그 이상의 사이클 시간들을 가진 프로세스들 동안, 수초일 수도 있는 과도현상 기간은 전체 사이클 지속기간의 상대적으로 작은 부분을 구성할 수도 있고, 따라서 "손실" 시간은 전체 사이클 시간의 상대적으로 작은 부분을 구성할 수도 있다. 그러나, ALD (atomic layer depostion) 와 같은 짧은 지속기간의 반도체 프로세스들에서, 과도현상 기간은 훨씬 더 두드러진 효과를 가질 수도 있다. 예를 들어, ALD에서, 약 수 초 또는 수십 초의 가스 전달 시간들은 일반적이다 - 사이클 각각이 또한 과도현상들에 기인한 손실된 시간을 수용해야 한다면, 그러면 과도현상 손실이 전체 프로세스 시간을 얼마나 급격히 늘릴 수도 있는지를 쉽게 알 수 있다.
본 명세서에 논의된 과도현상 방지 샤워헤드들은, 과도현상 가스 플로우 반응 (flow response) 을 최소화하거나 감소시키거나, 심지어 반도체 프로세싱 시스템들로부터, 관련된 사이클 시간 동안 전적으로 과도현상 가스 플로우 반응을 제거하기 위한 새로운 메커니즘을 제공한다.
일반적으로 말하면, 과도현상 방지 샤워헤드들은 적어도 2개의 플레넘들 - 가스 유입부 플레넘 및 가스 분배 플레넘으로 구성될 수도 있다. 이들 플레넘들 각각은 분리된 플레넘 볼륨을 규정할 수도 있다. 이러한 샤워헤드들은 또한 제 1 단부에서 가스 유입부 플레넘 볼륨 그리고 제 2 단부에서 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결되는 복수의 가스 플로우 통로들을 포함할 수도 있다. 많은 경우들에서, 파티션 플레이트는 가스 유입부 플레넘을 가스 분배 플레넘으로부터 분리시킬 수도 있고, 그리고 가스 플로우 통로들은 파티션 플레이트의 일 정면 내로 머시닝될 (machined) 수도 있고; 가스 플로우 통로들의 제 2 단부에 위치된 홀들은, 유입부 플레넘 볼륨으로부터 그리고 가스 플로우 통로들 내로 흐르는 가스로 하여금 파티션 플레이트를 통해 그리고 가스 분배 플레넘 볼륨 내로 지나가게 할 수도 있다. 가스 플로우 통로들의 목적은, 유입부 플레넘 볼륨으로부터 가스 분배 플레넘 볼륨을 가진 분배된 위치들로 실질적으로 동일한 비율들의 가스를 전달하는 것이다. 예를 들어, 가스 플로우 통로들의 제 2 단부들은, 다양한 분배된 위치들에서 가스 분배 플레넘 볼륨 내로 가스를 전달하도록 예를 들어, 서로 수 밀리미터 내에 중심 지점들을 가진 복수의 동심원 패턴 또는 동심원과 근사한 패턴, 원형 패턴으로 배치될 수도 있다. 따라서, 일부 제 2 단부들은 가스 분배 플레넘 볼륨의 주변 근방에 위치될 수도 있고, 일부 제 2 단부들은 가스 분배 플레넘 볼륨의 중심을 향해 위치될 수도 있고, 일부 제 2 단부들은 2개의 위치들 사이에 위치될 수도 있다.
가스 플로우 통로 각각은 예를 들어, 길이의 ± 5 ％ 변동을 가진, 실질적으로 동일한 길이를 가질 수도 있고, 그리고 통로의 길이를 따라 유사한 단면 프로파일 또는 영역을 유지할 수도 있고, 예를 들어, 가스 플로우 통로 각각은 통로의 길이를 따라 일정한 단면적을 가질 수도 있다. 가스 플로우 통로 각각은 또한 결국 가스 플로우 통로로 하여금 일부 공통 각, 예를 들어, 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 170° ± 15° 또는 ± 20°으로부터 ± X만큼 방향을 변화시키게 하는 하나 이상의 벤딩부들을 포함할 수도 있다. 이들 벤딩부들은 예로서, 170°의 단일의 벤딩부, 100° 및 70°의 2개의 벤딩부들, 50°, 40°, 및 80°의 3개의 벤딩부들, 등을 포함할 수도 있다. 가스 플로우 통로 각각 내의 벤딩부들의 수는 동일할 수도 있거나, 통로별로 가변할 수도 있고 - 그러나, 통로 각각 내에 얼마나 많은 벤딩부들이 있는지에 상관 없이, 통로 각각에 대한 전체 벤딩 각은 상술된 제한값들 내에 있을 수도 있다. "전체 벤딩 각"은 주어진 가스 플로우 통로에 대한 벤딩 각들의 절대 값들의 합계임이 이해되어야 한다. 따라서, 가스 플로우 통로가 좌측에 대해 90°의 벤딩부 그리고 우측에 대해 90°의 벤딩부를 겪는다면, 전체 벤딩 각은 0°이 아닌 180°일 것이다. 동일한 공칭 전체 벤딩 각, 단면적 프로파일, 및 가스 플로우 통로 각각의 통로 길이를 포함함으로써, 가스 플로우 통로들은, 가스 플로우 통로들을 통해 흐르는 가스로 하여금 과도현상 플로우 동안에도, 모든 통로들을 통해 동일한 레이트들로 흐르게 할 수도 있는, 실질적으로 유사한 플로우 저항을 나타내게 할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 전체 벤딩 각은 이로 제한되지 않지만, 140° 내지 200°일 수도 있고, 즉, 상기에 논의된 170° ± 15°보다 더 완화되거나 보다 더 벤딩될 수도 있다.
추가의 퍼포먼스 증가들이 상측으로 대면 플레이트로부터, 가스를 가스 플로우 통로들로부터 가스 분배 플레넘 볼륨으로 전달하는 홀들을 향해 돌출하는 복수의 상승된 보스들을 포함함으로써 획득될 수도 있다. 이들 상승된 보스들 각각은, 홀을 나가는 가스가 상승된 보스의 중심과 충돌하도록 홀들 중 대응하는 홀 바로 아래에 중심이 위치될 수도 있고, 가스로 하여금 대략 90°의 플로우 방향의 변화를 겪게 하고, 예를 들어, 가스 플로우는 홀 축을 따라 흐르는 것으로부터 대면 플레이트에 대체로 평행한 방향으로 흐르는 것으로 변화한다. 따라서 상승된 보스는 가스 분배 플레넘 볼륨 전반에 걸쳐 보다 고른 방식으로 가스를 더 분배하는 역할을 하는 "미니 배플"로서 작용한다.
도 1은 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 분해된 등축도를 도시한다. 보이는 바와 같이, 과도현상 방지 샤워헤드 (100) 가 도시된다. 샤워헤드 (100) 는 제 1 프로세스 가스를 샤워헤드 (100) 로 전달하도록 사용될 수도 있는 스템 (180) 을 포함하고; 스템은 가스를 제 1 가스 유입부 (112) 에 제공할 수도 있다 (그렇지 않으면, 스템 (180) 은 또한 제 1 가스 유입부 (112) 로서 고려될 수도 있다). 스템 (180) 은 예를 들어, 납땜된, 확산 본딩된, 용접된, 또는 볼트 결합된 연결을 통해 배면 플레이트 (102) 와 연결될 수도 있다. 배면 플레이트 (102) 는 결국 제 1 파티션 플레이트 (108) 와 메이팅될 (mated) 수도 있다. 제 1 파티션 플레이트 (108) 는 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 과 복수의 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 을 규정하는 제 1 파티션 플레이트 (108) 내에 머시닝되거나 그렇지 않으면 형성되는 다양한 피처들을 포함할 수도 있다. 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 은 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 과 유체적으로 연결되고 그리고 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 의 외주를 따라 배치되는 제 1 단부들을 가질 수도 있고; 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 은 대체로 제 1 가스 플로우 통로 (138) 각각 내의 상기에 언급된 벤딩부들에 의해 제 1 가스 플로우 통로들의 방향을 실질적으로 반전시키기 전에 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 의 이 외주로부터 외측으로 퍼질 수도 있다.
샤워헤드 (100) 는 또한 대면 플레이트 (104) 에 걸쳐 패턴으로 배치된 복수의 제 1 가스 분배 포트들 (134) 을 포함하는 대면 플레이트 (104) 를 포함할 수도 있다. 대면 플레이트 (104) 는, 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 이 형성되도록 제 1 파티션 플레이트 (108) 에 메이팅될 수도 있다. 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 은 복수의 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 에 의해 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 과 유체적으로 연결될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 은 적어도 부분적으로, 다양한 주요 표면들에 의해 경계를 이룰 수도 있다. 예를 들어, 배면 플레이트 (102) 는 프로세스 가스가 제 1 가스 유입부 (112) 로부터 그리고 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 내로 도입될 수도 있는 제 1 표면 (116) 을 제공할 수도 있고; 따라서 제 1 표면 (116) 은 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 에 대한 일 경계로서 역할을 할 수도 있다. 마찬가지로, 대면 플레이트 (104) 는 프로세스 가스가 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 으로부터 제 1 가스 분배 포트들 (134) 에 의해 흐를 수도 있는 제 2 표면 (118) 을 제공할 수도 있고; 따라서 제 2 표면 (118) 은 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 에 대한 일 경계로서 역할을 할 수도 있다. 마찬가지로, 제 1 파티션 플레이트 (108) 는 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 각각에 대한 추가의 경계들로서 역할을 할 수도 있는, 제 3 표면 (120) 및 제 4 표면 (122) 을 가질 수도 있다.
이들 표면들에 도시된 바로 그 컴포넌트들이 반드시 제공될 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다. 실제로, 일부 구현예들에서, 심지어 별개의 대면 플레이트들, 배면 플레이트들, 또는 파티션 플레이트들이 없을 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 (100) 는 예를 들어, 다이렉트 레이저 금속 소결과 같은 부가적인 제작 기법들을 사용함으로써 모놀리식 구조로서 제작될 수도 있는데, 세라믹 샤워헤드가 목표된다면, 세라믹 소결 프로세스가 사용된다. 도시된 예와 같은, 복수의 플레이트 구조들이 사용되는 구현예들에서, 다양한 플레이트들이 바르게 정렬되는 것을 보장하도록 인덱싱 핀 (106) 또는 다른 유사한 피처를 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 복수의 플레이트 구조가 사용된다면, 전체 샤워헤드 구조를 형성하는 다양한 플레이트들이, 플레이트들의 콘택트하는 표면들 사이의 가스 플로우를 방지하도록 플레이트들의 표면들을 따라 함께 납땜되거나 확산 본딩될 수도 있다는 것이 이해된다.
복수의 제 1 상승된 보스들 (160) 이 도 1에서 보이고, 복수의 제 1 상승된 보스들 (160) 각각은 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 중 하나의 제 1 가스 플로우 통로의 제 2 단부 아래에 위치된다. 제 1 상승된 보스들에 더하여, 복수의 제 1 지지 칼럼들 (164) 이 선택 가능하게 포함될 수도 있다. 제 4 표면 (122) 과 콘택트하지 않는 제 1 상승된 보스들 (160) 과 달리, 제 1 지지 칼럼들 (164) 은 대면 플레이트 (104) 에 구조적 지지 및 열 전도성 경로를 제공할 수도 있고, 따라서 제 4 표면 (122) 까지 연장하고 제 4 표면 (122) 과 콘택트할 수도 있다 (그리고 구조적 지지를 위해 제 4 표면 (122) 에 납땜되거나 확산 본딩될 수도 있음).
실질적인 관점으로부터, 과도현상 방지 샤워헤드 내에 많은 수의 가스 플로우 통로들을 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러나, 과도현상 방지 샤워헤드 내에 포함된 가스 플로우 통로들의 수가 증가함에 따라, 대응하는 유입부 플레넘 볼륨의 사이즈도 또한 각각의 가스 플로우 통로와 유입부 플레넘 볼륨의 둘레를 따른 유입부 플레넘 볼륨 사이의 증가된 수의 접합부들을 수용하도록 증가해야 한다. 일부 시점에서, 가스 플로우 통로들의 수가 증가됨에 따라, 유입부 플레넘 볼륨의 사이즈는, 가스를 가스 플로우 통로들로부터 가스 유입부 플레넘 볼륨의 둘레 내의 가스 분배 플레넘 볼륨으로 피딩하는 (feed) 홀들 중 일부를 배치하는 것이 바람직할 수도 있는 정도로 충분히 크게 팽창할 수도 있다. 그렇게 하기 위해서, 가스 플로우 통로 각각 사이의 유체적 격리를 유지하는 동안 복수의 반도 모양의 돌기들이 포함될 수도 있다. 반도 모양의 돌기 각각은 유입부 플레넘 볼륨 내로 유입부 플레넘 볼륨의 공칭 최외측 둘레로부터 돌출할 수도 있다. 반도 모양의 돌기 각각은 가스를 이러한 위치들로 전달하도록 사용될 수도 있는 하나 이상의 가스 플로우 통로들을 포함할 수도 있다.
도 2는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 제 1 파티션 플레이트 (108) 의 평면도를 도시한다. 이 도면에서 더 상세히 보이는 바와 같이, 제 1 가스 플로우 통로 (138) 각각은 통로의 길이를 따라 일부 지점에서 발생하는 벤딩부 (154) 를 갖는다. 게다가, 제 1 가스 플로우 통로 (138) 각각은 다른 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 과 실질적으로 동일한 길이를 갖고, 이 경우에, ~ 170 ㎜ ± 5 ％이다. 예시의 목적들을 위해, 이 예에서 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 은 대략 2 ㎜ 너비이다. 제 1 가스 플로우 통로 (138) 각각은 제 1 단부 (150) 에서 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 과 유체적으로 연결되고 그리고 제 1 홀 (156) 에 의해 제 2 단부 (152) 에서 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 과 유체적으로 연결된다. 보이는 바와 같이, 6개의 제 1 홀들 (156) 이 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 의 최외측 원주 내에 위치되고; 가스를 이들 제 1 홀들 (156) 에 제공하는 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 은, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 내로 연장하는 반도 모양의 돌기들 (168) 에 의해 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 으로부터 파티셔닝된다. 샤워헤드 (100) 에서 보이는 바와 같이, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 으로부터 퍼지는 60개의 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 이 있다. 이러한 많은 수의 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 은, 제 1 홀들 (156) (반도 모양의 돌기들 (168) 내에 위치되는 제 1 홀들 (156)) 의 최내측 패턴 내에 있도록 제 1 유입부 플레넘 볼륨이 사이징된다면 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 의 외주를 따라 (나타낸 통로 폭에) 피팅될 수 없을 것이다.
도 3은 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 대면 플레이트 (104) 의 평면도를 도시한다. 보이는 바와 같이, 제 1 상승된 보스들 (160) 은 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 전반에 걸쳐 상대적으로 분포된 방식으로 배치된다.
도 4는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 등축 단면도를 도시한다. 보이는 바와 같이, 제 1 홀 (156) 각각은 대응하는 제 1 상승된 보스 (160) 바로 위에 위치된다. 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (142) 내로 제 1 가스 유입부 (112) 를 통해 흐르는 가스는, 대체로 동시에 모든 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 의 제 1 단부들 (150) 에 도달할 수도 있고 그리고 명목상 동일한 길이이고 명목상 동일한 전체 벤딩 각 및 통로들의 길이에 따른 단면들을 갖는 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 에 의해, 대체로 동시에 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 의 제 2 단부들 (152) 에 도달할 수도 있다. 이것은 거의 동시에 가스를 복수의 지점들, 예를 들어, 제 1 홀 (156) 각각에서 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 내로 도입하는 결과를 갖는다. 제 1 상승된 보스들 (160) 은, 샤워헤드 (100) 내의 가스 플로우가 정상 상태에 아직 도달하지 않았을 때에도, 가스가 대체로 균일한 방식으로 제 1 가스 분배 포트들 (134) 을 통해 흐르도록 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 전반에 걸쳐 가스를 더 분배시키도록 작용할 수도 있다.
도 5는 도 1의 예시적인 과도현상 방지 샤워헤드의 단면도를 도시한다. 다양한 플레이트들, 예를 들어, 대면 플레이트 (104), 배면 플레이트 (102), 및 제 1 파티션 플레이트 (108), 뿐만 아니라 제 1 표면 (116), 제 2 표면 (118), 제 3 표면 (120), 및 제 4 표면 (122) 이 도시된다. 도 5는 또한 도 6에 더 상세히 도시된 원형 영역을 나타낸다.
도 6은 도 5의 일부분의 상세도를 도시한다. 이 상세도는 제 1 가스 플로우 통로들 (138) 중 일 통로의 제 2 단부 (152), 뿐만 아니라 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (146) 에 제 1 가스 플로우 통로 (138) 를 유체적으로 연결시키는 제 1 홀 (156) 을 도시한다. 제 2 표면 (118) 과 제 4 표면 (122) 사이를 걸치는 제 1 지지 칼럼 (164) 이 또한 도 6에 도시된다. 제 1 홀 (156) 바로 아래에 있는 제 1 상승된 보스를 포함한 2개의 제 1 상승된 보스들 (160) 이 또한 보인다. 분명한 바와 같이, 제 1 홀 (156) 아래의 제 1 상승된 보스 (160) 는 제 1 홀 (156) 바로 아래에 중심이 위치된다. 게다가, 제 1 갭 (176) 은 제 1 상승된 보스 (160) 와 제 4 표면 (122) 사이에 존재한다. 도시된 예에서, 제 1 홀 (156) 은 2 ㎜의 직경을 갖고, 제 1 상승된 보스 (160) 는 6.5 ㎜의 직경을 갖고, 그리고 제 1 갭 (176) 은 0.5 ㎜이다. 몇몇의 구현예들에서, 제 1 갭 (176) 은 제 1 상승된 보스 (160) 의 공칭 직경의 함수일 수도 있고, 그리고 일부 이러한 구현예들에서, 1/11의 상승된 보스 공칭 직경 내지 1/13의 상승된 보스 공칭 직경의 범위 내에 있을 수도 있고, 예를 들어, 대략 1/12의 상승된 보스 직경일 수도 있다. 다른 구현예들에서, 제 1 갭 (176) 은 제 1 상승된 보스 (160) 의 공칭 직경 및 제 1 홀 (156) 의 직경의 함수일 수도 있고, 예를 들어, 제 1 갭 (176) 은, 제 1 상승된 보스 (160) 직경과 제 1 홀 (156) 직경 사이의 차의 2배로 나눠진 제 1 갭 (176) 이 0.1 내지 1이도록 선택될 수도 있다.
이전의 예는 단일의 프로세스 가스의 플로우만을 지원하는 샤워헤드 (100) 에 관한 것이다. 논의된 바와 같이, 본 명세서에 논의된 개념들은 또한 멀티-플로우 또는 멀티-플레넘 샤워헤드들에 적용될 수도 있다. 이 2개의 프로세스 가스들을 동시에 흘리도록 구성된 샤워헤드에 대한 개념은 아래에서 더 상세히 논의된다. 이 듀얼-플로우 예의 많은 구조들은 단일-플로우 샤워헤드 (100) 에 대해 이전에 논의된 구조들에 대응한다. 장황함을 회피하기 위해서, 이들 컴포넌트들은 이하에 다시 기술되지 않을 수도 있고; 이러한 경우들에서, 샤워헤드 (100) 의 유사한 구조들의 이전의 논의는 기술을 위해 언급될 수도 있다. 샤워헤드 (100) 와 이하에 논의될 듀얼-플로우 샤워헤드 사이의 유사한 컴포넌트들은, 공동으로 도면 참조 번호들의 마지막 2개의 숫자들을 공유할 수도 있다.
도 7은 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 분해된 등축도를 도시한다. 보이는 바와 같이, 샤워헤드 (700) 로 공급될 2개의 분리된 가스들을 허용하는 스템 (780) 이 제공되고; 스템은 배면 플레이트 (702) 에 연결될 수도 있다. 스템 (780) 은 2개의 세트들의 통로들을 포함할 수도 있고, 하나는 스템 (780) 의 중심을 따라 이어지는 통로를 포함하고, 다른 하나는 중심 통로와 외측 슬리브 (도시된 스템 (780) 의 하부 부분) 사이에 개재되는 통로들의 원형 어레이를 포함한다. 이 예에서, 스템 내의 가스 플로우 통로들의 원형 어레이는 가스를 제 1 가스 유입부 (712) (배면 플레이트 (702) 의 중심 홀 주위에 배열된 6개의 홀들) 에 제공하고, 그리고 중심 가스 플로우 통로는 가스를 제 2 가스 유입부 (714) (배면 플레이트 (702) 내의 중심 홀) 에 제공한다. 샤워헤드 (700) 는 또한 제 1 파티션 플레이트 (708), 제 2 파티션 플레이트 (710), 배플 플레이트 (778), 및 대면 플레이트 (704) 를 포함할 수도 있다.
도 8은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 제 1 파티션 플레이트의 평면도를 도시한다. 제 1 파티션 플레이트 (708) 는 제 1 파티션 플레이트 (108) 과 매우 유사하지만, 적어도 2개의 차이점들을 갖는다. 예를 들어, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (742) 의 중심이 위치되는 상승된 중심 보스 (782) 가 있을 수도 있고; 이 상승된 중심 보스 (782) 는, 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 통해 제 1 프로세스 가스를 흘리는 시간량을 감소시키도록 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (742) 의 사이즈를 감소시키는 역할을 할 수도 있고, 또한, 일부 구현예들에서, 제 1 가스 유입부 (712) 로서 역할을 하는 6개의 포트들로부터의 가스 플로우를 안정시키게 도울 수도 있다. 일부 구현예들에서, 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 복수의 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨들로 파티셔닝될 수도 있고, 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨 각각은 제 1 가스 유입부들 중 상이한 하나에 의해 피딩된다. 다른 차이점은 제 1 파티션 플레이트 (708) 를 통한 복수의 제 2 홀들 (758) 이 있다는 것이다.
도 9는 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 배플 플레이트의 평면도를 도시한다. 이 구현예에서, 배플 플레이트 (778) 는, 제 1 지지 칼럼들 (764) 이 보다 많고 그리고 제 1 지지 칼럼들 (164) 과는 상이하게 배치된다는 것을 제외하고, 대면 플레이트 (104) 와 매우 유사하다. 도 7에 보이는 바와 같이, 제 1 지지 칼럼 (764) 각각은 제 1 파티션 플레이트 (708) 내의 제 2 홀들 (758) 중 하나의 제 2 홀에 대한 위치에 대응하고, 그리고 대응하는 제 2 홀 (758) 은 제 1 지지 칼럼 (764) 을 통해 계속된다. 따라서, 제 1 지지 칼럼들 (764) 은 구조적 지지 및 제 1 파티션 플레이트 (708) 와 배플 플레이트 (778) 사이의 열 전도성 경로를 제공할 뿐만 아니라, 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (746) 내에 있는 가스로부터 격리된 이러한 가스를 유지하는 배플 플레이트를 통한 가스 플로우를 위한 길을 제공한다. 대면 플레이트 (104) 와 마찬가지로, 배플 플레이트 (778) 는 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (746) 과 제 1 가스 플로우 통로들 (738) 중 하나의 제 1 가스 플로우 통로를 유체적으로 연결시키는 제 1 홀 (756) (나중에 도시됨) 아래에 각각 위치된 복수의 제 1 상승된 보스들 (760) 을 포함할 수도 있다. 대면 플레이트 (104) 와 마찬가지로, 배플 플레이트 (778) 는 가스를 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (746) 으로부터 제 1 가스 분배 플레넘 바로 아래의 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 또는 샤워헤드 (700) 아래의 웨이퍼 프로세싱 영역으로 공급할 수도 있는 복수의 제 1 가스 분배 포트들 (734) 을 포함할 수도 있다.
도 10은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 제 2 파티션 플레이트의 평면도를 도시한다. 제 2 파티션 플레이트 (710) 는 제 1 파티션 플레이트 (708) 와 유사한 기능을 제공할 수도 있지만, 제 2 가스 유입부 (714) 에 대해서는 아니다. 보이는 바와 같이, 복수의 실질적으로 동일한 길이의 제 2 가스 플로우 통로들 (740) 은 제 2 홀들 (758) 을 통해 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 을 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) (도 11 참조) 과 유체적으로 연결시키고; 이 예에서, 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) 은 배플 플레이트 (778) 와 대면 플레이트 (704) 사이에 형성된 플레넘 볼륨이다. 이 경우에, 그리고 제 1 가스 플로우 통로들 (738) 과 마찬가지로, 제 2 가스 플로우 통로들 (740) 은 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 과 연결하는 제 1 단부들 (750) 및 제 2 홀들 (758) 과 유체적으로 연결되는 제 2 단부들 (752) 을 가질 수도 있다. 보이는 바와 같이, 제 2 가스 플로우 통로 (740) 각각은 또한 제 1 가스 플로우 통로들 (738) 내의 벤딩부들 (754) 과 유사할 수도 있는 벤딩부 (754) 를 포함할 수도 있지만, 보이는 바와 같이, 벤딩 각들은 보다 릴랙스될 (relaxed) 수도 있다. 제 1 유입부 플레넘 볼륨 (742) 내의 제 1 반도 모양의 돌기들 (768) 과 마찬가지로, 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 은 또한 제 2 홀들 (758) 중 일부로 하여금 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 의 외측 주변 내에 위치되게 하는 복수의 제 2 반도 모양의 돌기들 (770) 을 포함할 수도 있다.
도 11은 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 대면 플레이트의 평면도를 도시한다. 대면 플레이트 (704) 는 복수의 제 2 가스 분배 포트들 (736) 및 복수의 제 1 가스 분배 포트들 (734) 을 포함할 수도 있다. 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) 은 대면 플레이트 (704) 와 배플 플레이트 (77) 사이에 형성될 수도 있고, 그리고 제 2 홀들 (758) 에 대한 미니 배플들로서 역할을 하는 제 2 상승된 보스들 (762) 의 패턴, 제 1 홀들 (756) 에 대한 미니 배플들로서 역할을 하는 제 1 상승된 보스들 (760) 의 패턴을 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 배플 플레이트 (778) 내의 제 1 가스 분배 포트 (734) 각각은, 제 1 가스 분배 포트들 (734) 을 통해 흐르는 가스를 샤워헤드 (700) 내의 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) 을 통해 흐르는 가스로부터 격리시키는 튜브 구조 (784) 에 의해 대면 플레이트 (704) 내의 대응하는 제 1 가스 분배 포트 (734) 에 유체적으로 연결될 수도 있다.
도 12는 도 7의 예시적인 과도현상 방지, 듀얼-플레넘 샤워헤드의 등축 단면도를 도시하고, 그리고 샤워헤드 (700) 의 구조에 관한 보다 많은 통찰력을 제공할 수도 있다.
제 1 유입부 플레넘 볼륨 (742) 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 (746) 과 마찬가지로, 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 및 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) 은 또한 다양한 표면들에 의해 경계를 이룰 수도 있다. 이러한 표면들은 도 7에 제시되어 있다. 예를 들어, 제 2 유입부 플레넘 볼륨 (744) 은 부분적으로, 제 5 표면 (724) 및 제 7 표면 (728) 에 의해 경계를 이룰 수도 있고, 반면에, 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 (748) 은 부분적으로, 제 6 표면 (726) 및 제 8 표면 (730) 에 의해 경계를 이룰 수도 있다.
멀티-플레넘 샤워헤드들에서, 가스 분배 플레넘들에 대한 유입부 플레넘들의 포지셔닝은, 임의의 특정한 설계에 필요하다면 재배열될 수도 있고 - 유입부 플레넘들은 도시된 배열일 필요는 없다. 예를 들어, 도시된 구현예들에서, 제 1 유입부 플레넘 볼륨 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨은 제 2 유입부 플레넘 볼륨과 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 사이에서 브래킷된다 (bracketed). 그러나, 다른 구현예들에서, 이 순서는 변경될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 임의의 다음의 순서들이 또한 이 개념의 다양한 구현예들에서 사용될 수도 있다:
구현예 1 구현예 2 구현예 3 구현예 4
제 1 유입부 플레넘 볼륨 제 2 유입부 플레넘 볼륨 제 1 유입부 플레넘 볼륨 제 2 유입부 플레넘 볼륨
제 2 유입부 플레넘 볼륨 제 1 유입부 플레넘 볼륨 제 2 유입부 플레넘 볼륨 제 1 유입부 플레넘 볼륨
제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨
제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨
이러한 경우들에서, 플레넘 볼륨들 사이에 개재된 제 2 가스를 위한 플레넘 볼륨들을 가진 제 1 가스를 위한 플레넘 볼륨들은, 제 1 가스를 위한 플레넘들을 유체적으로 연결시키는 홀들, 예를 들어, 제 1 홀들로 하여금 제 2 가스를 위한 가스 플로우 통로들 사이 또는 제 2 가스를 위한 플레넘(들) 내의 지지 칼럼들을 통해 지나가게 함으로써 유체적으로 연결될 수도 있다.

Claims (27)

  1. 제 1 가스 유입부;
    제 1 표면으로서, 상기 제 1 가스 유입부는 상기 제 1 표면을 통해 제 1 프로세스 가스를 전달하도록 구성되는, 상기 제 1 표면;
    복수의 제 1 가스 분배 포트들;
    제 2 표면으로서, 상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들은 상기 제 2 표면을 통해 상기 제 1 프로세스 가스를 전달하도록 구성되는, 상기 제 2 표면;
    상기 제 1 표면과 상기 제 2 표면 사이에 개재된 제 3 표면;
    상기 제 3 표면과 상기 제 2 표면 사이에 개재된 제 4 표면;
    상기 제 2 표면으로부터 상기 제 4 표면을 향해 상측으로 연장하는 복수의 제 1 상승된 보스들 (bosses);
    상기 제 1 표면과 상기 제 3 표면 사이에 개재된 복수의 제 1 가스 플로우 통로들; 및
    상기 제 4 표면을 통과하는 복수의 제 1 홀들을 포함하고,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 3 표면은 상기 제 1 가스 유입부와 유체적으로 (fluidically) 연결되는 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 적어도 부분적으로 규정하고,
    상기 제 2 표면 및 상기 제 4 표면은 상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들의 제 1 가스 분배 포트 각각과 유체적으로 연결되는 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨을 적어도 부분적으로 규정하고,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각은 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결되는 대응하는 제 1 단부 및 상기 복수의 제 1 홀들의 대응하는 제 1 홀을 통해 상기 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결되는 대응하는 제 2 단부를 갖고,
    상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 제 1 상승된 보스 각각은 상기 복수의 제 1 홀들 중 대응하는 제 1 홀 상에 중심이 위치되고, 그리고 상기 제 4 표면으로부터 대응하는 제 1 거리만큼 오프셋되는 상기 제 4 표면과 대면하는 대응하는 상단 표면을 갖고, 그리고
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각은 서로 제 1 가스 플로우 통로의 플로우 저항과 실질적으로 유사한 플로우 저항을 갖는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대응하는 제 1 거리들 각각은 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 대응하는 제 1 상승된 보스에 대해 0.025 ㎜ 내지 1.2 ㎜인, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 홀 각각은 홀 직경을 갖고, 그리고
    상기 대응하는 제 1 거리들 각각은 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 상기 대응하는 제 1 상승된 보스에 대한 공칭 보스 직경과 상기 대응하는 홀 직경 사이의 차의 2 배 미만이고 그리고 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 상기 대응하는 제 1 상승된 보스에 대한 공칭 보스 직경과 상기 대응하는 홀 직경 사이의 차의 0.2 배 초과인, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 상기 제 1 상승된 보스들은 각각 5 ㎜ 내지 8 ㎜의 공칭 직경을 갖는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 제 1 상승된 보스 각각은 공칭 직경 및 상기 대응하는 공칭 직경의 1/11 내지 1/13의 대응하는 제 1 거리를 갖는, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들의 상기 제 1 가스 분배 포트들의 상이한 서브세트들은 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 상기 제 1 상승된 보스들 각각에 인접하고 그리고 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 제 1 상승된 보스 각각은 상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들의 상기 제 1 가스 분배 포트들의 상기 상이한 서브세트들의 대응하는 서브세트의 상기 제 1 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 지지 칼럼들 (support columns) 을 더 포함하고, 상기 복수의 제 1 지지 칼럼들의 제 1 지지 칼럼 각각은 상기 제 2 표면과 상기 제 4 표면 사이에 걸치는 (span), 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 홀들의 제 1 홀 각각은 1.5 ㎜ 내지 3 ㎜의 직경을 갖고, 그리고 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 제 1 상승된 보스 각각은 5 ㎜ 내지 8 ㎜의 직경을 갖는, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    복수의 제 1 반도 모양의 돌기들 (peninsulas) 을 더 포함하고,
    상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 제 1 중심 지점을 갖고,
    상기 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들의 제 1 반도 모양의 돌기 각각은 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출하고, 그리고
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 하나 이상의 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 제 2 단부는 상기 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들의 대응하는 제 1 반도 모양의 돌기 내로 연장하고 그리고
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 대응하는 제 1 가스 플로우 통로의 상기 대응하는 제 1 단부보다 상기 제 1 중심 지점에 더 가까운, 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 플로우 통로 각각은 전체 길이가 실질적으로 동일하고, 상기 제 1 단부에서의 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨으로부터 멀어지게 연장하고, 그리고 상기 제 1 가스 플로우 통로의 상기 제 2 단부가 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨을 향해 배향되도록 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에 140 ° 내지 200 °의 벤딩부들 (bends) 을 포함하는, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각은 상기 대응하는 제 1 단부와 상기 대응하는 제 2 단부 사이에 150 ° 내지 190 °의 벤딩부들을 포함하는, 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 상기 길이는 상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 다른 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 길이들의 ± 5 ％ 이내인, 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 상기 길이는 상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 다른 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 길이들의 ± 10 ％ 이내인, 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 상기 길이는 상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 다른 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 길이들의 ± 20 ％ 이내인, 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각은 다른 제 1 가스 플로우 통로들의 ± 30 ％ 이내의 길이를 갖는, 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 대응하는 제 1 가스 플로우 통로의 상기 길이를 따른 상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 상기 단면적은 일정한, 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 제 1 가스 플로우 통로 각각의 상기 대응하는 제 1 단부는 상기 장치의 제 1 축으로부터 등거리에 있는, 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들 내에 20 내지 100 개의 제 1 가스 플로우 통로들이 있는, 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    제 2 가스 유입부;
    제 5 표면으로서, 상기 제 2 가스 유입부는 상기 제 5 표면을 통해 제 2 프로세스 가스를 전달하도록 구성되는, 상기 제 5 표면;
    복수의 제 2 가스 분배 포트들;
    제 6 표면으로서, 상기 복수의 제 2 가스 분배 포트들은 상기 제 6 표면을 통해 상기 제 2 프로세스 가스를 전달하도록 구성되는, 상기 제 6 표면;
    상기 제 5 표면과 상기 제 6 표면 사이에 개재된 제 7 표면;
    상기 제 6 표면과 상기 제 7 표면 사이에 개재된 제 8 표면;
    상기 제 5 표면과 상기 제 7 표면 사이에 개재된 복수의 제 2 가스 플로우 통로들; 및
    상기 제 8 표면을 통과하는 복수의 제 2 홀들을 더 포함하고,
    상기 제 5 표면 및 상기 제 7 표면은 상기 제 2 가스 유입부와 유체적으로 연결되는 제 2 유입부 플레넘 볼륨을 적어도 부분적으로 규정하고,
    상기 제 6 표면 및 상기 제 8 표면은 상기 복수의 제 2 가스 분배 포트들의 제 2 가스 분배 포트 각각과 유체적으로 연결되는 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨을 적어도 부분적으로 규정하고,
    상기 복수의 제 2 가스 플로우 통로들의 제 2 가스 플로우 통로 각각은 상기 제 2 유입부 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결되는 대응하는 제 1 단부 및 상기 복수의 제 2 홀들의 대응하는 제 2 홀을 통해 상기 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨과 유체적으로 연결되는 대응하는 제 2 단부를 갖고, 그리고
    상기 복수의 제 2 가스 플로우 통로들의 제 2 가스 플로우 통로 각각은 서로 제 2 가스 플로우 통로의 플로우 저항과 실질적으로 유사한 플로우 저항을 갖는, 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    복수의 제 2 상승된 보스들은 상기 제 6 표면으로부터 상기 제 8 표면을 향해 상측으로 연장하고,
    상기 복수의 제 2 상승된 보스들의 제 2 상승된 보스 각각은 상기 복수의 제 2 홀들 중 대응하는 제 2 홀 상에 중심이 위치되고, 그리고
    상기 복수의 제 2 상승된 보스들의 제 2 상승된 보스 각각은 상기 제 8 표면으로부터 제 2 거리만큼 오프셋되는 상기 제 8 표면과 대면하는 대응하는 상단 표면을 갖는, 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 유입부는 복수의 포트들을 포함하고, 그리고 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 복수의 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨들로 분할되고, 상기 복수의 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨들의 제 1 유입부 플레넘 서브-볼륨 각각은 상기 복수의 포트들의 상이한 포트와 연관된, 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 상기 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 상기 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨, 및 상기 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨은 스택된 구성으로 그리고
    (i) 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨, 및 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨;
    (ii) 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨, 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨;
    (iii) 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨, 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨;
    (iv) 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨, 및 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨; 및
    (v) 제 1 유입부 플레넘 볼륨, 제 2 유입부 플레넘 볼륨, 제 2 가스 분배 플레넘 볼륨, 및 제 1 가스 분배 플레넘 볼륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 순서로 배치되는 (arrange), 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들의 상기 제 1 가스 분배 포트들의 상이한 서브세트들은 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 상기 제 1 상승된 보스들 각각에 인접하고 그리고 상기 복수의 제 1 상승된 보스들의 제 1 상승된 보스 각각은 상기 복수의 제 1 가스 분배 포트들의 상기 제 1 가스 분배 포트들의 상기 상이한 서브세트들의 대응하는 서브세트의 상기 제 1 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치되는, 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 가스 분배 포트들의 상기 제 2 가스 분배 포트들의 상이한 서브세트들은 상기 복수의 제 2 상승된 보스들의 상기 제 2 상승된 보스들 각각에 인접하고 그리고 상기 복수의 제 2 상승된 보스들의 제 2 상승된 보스 각각은 상기 복수의 제 2 가스 분배 포트들의 상기 제 2 가스 분배 포트들의 상기 상이한 서브세트들의 대응하는 서브세트의 상기 제 2 가스 분배 포트들 사이에 중심이 위치되는, 장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    복수의 제 1 지지 칼럼들 및 복수의 제 2 지지 칼럼들을 더 포함하고,
    상기 복수의 제 1 지지 칼럼들의 제 1 지지 칼럼 각각은 상기 제 2 표면과 상기 제 4 표면 사이에 걸치고, 그리고
    상기 복수의 제 2 지지 칼럼들의 제 2 지지 칼럼 각각은 상기 제 6 표면과 상기 제 8 표면 사이에 걸친, 장치.
  26. 제 20 항에 있어서,
    복수의 제 1 반도 모양의 돌기들을 더 포함하고,
    상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨은 제 1 중심 지점을 갖고,
    상기 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들의 제 1 반도 모양의 돌기 각각은 상기 제 1 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출하고, 그리고
    상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 하나 이상의 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 제 2 단부는 상기 복수의 제 1 반도 모양의 돌기들의 대응하는 제 1 반도 모양의 돌기 내로 연장하고 그리고 상기 복수의 제 1 가스 플로우 통로들의 상기 대응하는 제 1 가스 플로우 통로의 상기 대응하는 제 1 단부보다 상기 제 1 중심 지점에 더 가까운, 장치.
  27. 제 20 항에 있어서,
    복수의 제 2 반도 모양의 돌기들을 더 포함하고,
    상기 제 2 유입부 플레넘 볼륨은 제 2 중심 지점을 갖고,
    상기 복수의 제 2 반도 모양의 돌기들의 제 2 반도 모양의 돌기 각각은 상기 제 2 유입부 플레넘 볼륨 내로 돌출하고, 그리고
    상기 복수의 제 2 가스 플로우 통로들의 하나 이상의 제 2 가스 플로우 통로들의 상기 제 2 단부는 상기 복수의 제 2 반도 모양의 돌기들의 대응하는 제 2 반도 모양의 돌기 내로 연장하고 그리고 상기 복수의 제 2 가스 플로우 통로들의 상기 대응하는 제 2 가스 플로우 통로의 상기 대응하는 제 1 단부보다 상기 제 2 중심 지점에 더 가까운, 장치.
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