KR20230105690A - 열 덮개를 구비한 원자 층 증착 챔버 - Google Patents

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KR20230105690A
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웨이 브이. 탕
이시옹 양
시아오시옹 유안
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스리니바스 간디코타
유 창
윌리엄 더블유. 쿠앙
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Abstract

원자 층 증착 챔버를 세정하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 덮개 조립체는: 중심축을 따라서 연장되고 상부 부분 및 하부 부분을 갖는 중앙 채널을 에워싸는 하우징; 하우징에 커플링되고, 중앙 채널의 하부 부분에 커플링된 중앙 개구부로부터 덮개 플레이트의 둘레 부분으로 외측으로 그리고 하방으로 연장되는 윤곽진(contoured) 바닥부 표면을 갖는 덮개 플레이트; 중앙 채널을 가열하기 위한 제 1 가열 엘리먼트; 덮개 플레이트의 바닥부 표면을 가열하기 위한 제 2 가열 엘리먼트; 중앙 채널에 유체적으로(fluidly) 커플링된 원격 플라즈마 소스; 및 원격 플라즈마 소스와 하우징 사이에 커플링된 격리 칼라(collar)를 포함하고, 격리 칼라는, 원격 플라즈마 소스와 중앙 채널을 유체적으로 커플링하기 위해 격리 칼라를 통해 연장되는 내측 채널을 갖는다.

Description

열 덮개를 구비한 원자 층 증착 챔버{ATOMIC LAYER DEPOSITION CHAMBER WITH THERMAL LID}
[0001] 본 개시물의 실시예들은 일반적으로, 원자 층 증착을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 서브미크론(submicron) 및 더 작은 피처들을 신뢰성있게 생산하는 것은, 반도체 디바이스들의 차세대 VLSI(very large scale integration) 및 ULSI(ultra large scale integration)를 위한 기술들 중 하나이다. 그러나, 회로 기술의 한계들이 압박당함에 따라, VLSI 및 ULSI 기술에서 인터커넥트들의 축소되는 치수들은 프로세싱 능력들에 대한 부가적인 요구들을 하였다. VLSI 및 ULSI 기술의 중심에 있는 멀티레벨 인터커넥트들은, 비아 및 다른 인터커넥트들과 같은 고 종횡비 피처들의 정밀 프로세싱을 사용한다. 이러한 인터커넥트들의 신뢰성있는 형성은 VLSI 및 ULSI의 성공과 개별 기판들의 회로 밀도 및 품질을 높이기 위한 지속적인 노력에 매우 중요하다.
[0003] 회로 밀도들이 증가함에 따라, 비아들, 트렌치들, 컨택들 및 다른 피처들뿐만 아니라 그 사이의 유전체 재료들과 같은 인터커넥트들의 폭들이 감소하고, 반면에 유전체 층들의 두께는 실질적으로 일정하게 유지되어, 피처들의 높이-대-폭 종횡비의 증가를 초래한다. 많은 종래의 증착 프로세스들은, 종횡비가 4:1을 초과하는, 특히 종횡비가 10:1을 초과하는 서브미크론 구조들 필링(filling)하는 데 어려움이 있다. 따라서, 고 종횡비들을 갖는 실질적으로 보이드-없는(void-free) 그리고 이음매-없는(seam-free) 서브미크론 피처들의 형성에 관한 많은 양의 노력이 계속되고 있다.
[0004] 원자 층 증착(ALD)은, 고 종횡비들을 갖는 피처들 위에서의 재료 층들의 증착을 위해 탐구되고 있는 증착 기술이다. ALD 프로세스의 일 예는 가스들의 펄스들(pulses)의 순차적 도입(sequential introduction)을 포함한다. 예컨대, 가스들의 펄스들의 순차적 도입의 한 사이클(cycle)은, 제 1 반응물 가스의 펄스, 이어서 퍼지 가스 및/또는 펌프 진공배기의 펄스, 이어서 제 2 반응물 가스의 펄스, 그리고 이어서 퍼지 가스 및/또는 펌프 진공배기의 펄스를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "가스"라는 용어는, 단일 가스 또는 복수의 가스들을 포함하는 것으로 정의된다. 제 1 반응물 및 제 2 반응물의 개별 펄스들의 순차적 도입은, 기판의 표면 상에서의 반응물들의 단분자층들(monolayers)의 교번하는 자가-제한 흡수(self-limiting absorption)를 초래할 수 있고, 따라서, 각각의 사이클 동안 재료의 단분자층을 형성한다. 사이클은, 증착되는 재료의 원하는 두께까지 반복될 수 있다. 제 1 반응물 가스의 펄스들과 제 2 반응물 가스의 펄스들 사이의 퍼지 가스 및/또는 펌프 진공배기의 펄스는, 챔버에 남아있는 과도한 양들의 반응물들에 기인한, 반응물들의 기상(gas phase) 반응들의 가능성을 감소시키는 역할을 한다. 그러나, 본 발명자들은, ALD 프로세싱을 위한 몇몇 챔버 설계들에서, 기판 상의 결과적인 증착이 "M" 형상의 두께 프로파일을 갖는 것을 관찰하였다. 본 발명자들은 또한, 가스들의 도입 동안, 부산물들이 챔버 컴포넌트들 상에 축적될(build up) 수 있고, 프로세싱되는 기판 상으로 벗겨져 나갈(flake off) 수 있다는 것을 관찰하였다.
[0005] 따라서, 본 발명자들은 ALD 챔버를 세정하기 위한 장치 및 방법들을 제공하였다.
[0006] 원자 층 증착 챔버를 세정하기 위한 장치 및 방법들이 본원에서 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 덮개 조립체는: 중심축을 따라서 연장되고 상부 부분 및 하부 부분을 갖는 중앙 채널을 에워싸는 하우징; 하우징에 커플링되고, 중앙 채널의 하부 부분에 커플링된 중앙 개구부로부터 덮개 플레이트의 둘레 부분으로 외측으로 그리고 하방으로 연장되는 윤곽진(contoured) 바닥부 표면을 갖는 덮개 플레이트; 중앙 채널을 가열하기 위한 제 1 가열 엘리먼트; 덮개 플레이트의 바닥부 표면을 가열하기 위한 제 2 가열 엘리먼트; 중앙 채널에 유체적으로(fluidly) 커플링된 원격 플라즈마 소스; 및 원격 플라즈마 소스와 하우징 사이에 커플링된 격리 칼라(collar)를 포함하고, 격리 칼라는, 원격 플라즈마 소스와 중앙 채널을 유체적으로 커플링하기 위해 격리 칼라를 통해 연장되는 내측 채널을 갖는다.
[0007] 몇몇 실시예들에서, 기판 프로세싱 챔버는: 챔버 본체; 및 챔버 본체에 커플링된 챔버 덮개 조립체를 포함하며, 챔버 본체 내에 그리고 챔버 덮개 조립체 아래에 프로세싱 용적을 정의한다. 챔버 덮개 조립체는: 중심축을 따라서 연장되고 상부 부분 및 하부 부분을 갖는 중앙 채널을 에워싸는 하우징; 하우징에 커플링되고, 중앙 채널의 하부 부분에 커플링된 중앙 개구부로부터 덮개 플레이트의 둘레 부분으로 외측으로 그리고 하방으로 연장되는 윤곽진 바닥부 표면을 갖는 덮개 플레이트; 중앙 채널을 가열하기 위한 제 1 가열 엘리먼트; 덮개 플레이트의 바닥부 표면을 가열하기 위한 제 2 가열 엘리먼트; 중앙 채널에 유체적으로 커플링된 원격 플라즈마 소스; 및 원격 플라즈마 소스와 하우징 사이에 커플링된 격리 칼라를 포함할 수 있고, 격리 칼라는, 원격 플라즈마 소스와 중앙 채널을 유체적으로 커플링하기 위해 격리 칼라를 통해 연장되는 내측 채널을 갖는다.
[0008] 몇몇 실시예들에서, 프로세스 챔버를 세정하는 방법은: 세정 가스를 원격 플라즈마 소스에 제공하는 단계; 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 챔버 덮개 조립체의 벽들 상의 부산물들을 증발시키기(vaporize) 위해, 플라즈마를 원격 플라즈마 소스로부터 격리 칼라를 통해, 챔버 덮개 조립체의, 중앙 채널 및 반응 구역 내로 유동시키는 단계; 및 플라즈마가 중앙 채널 및 반응 구역 내로 유동되는 동안 챔버 덮개 조립체를 미리 결정된 온도로 가열하는 단계를 포함한다.
[0009] 본 개시물의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 이하에서 설명된다.
[0010] 첨부된 도면들에 도시된 본 개시물의 예시적 실시예들을 참조하여, 앞서 간략히 요약되고 이하에서 더 상세하게 논의되는 본 개시물의 실시예들이 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시물의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시물이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0011] 도 1a는, 본원의 일 실시예에서 설명된 바와 같이, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 포함하는 프로세스 챔버의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0012] 도 1b는, 본원의 일 실시예에서 설명된 바와 같이, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 정상부 부분의 사시도를 도시한다.
[0013] 도 1c는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0014] 도 2a는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 위한 하우징의 사시도를 도시한다.
[0015] 도 2b는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 2a로부터의, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 위한 하우징의 평면도를 도시한다.
[0016] 도 2c는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 2a로부터의, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0017] 도 2d는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 2a로부터의, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0018] 도 2e는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 1a로부터의, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 사시 단면도를 도시한다.
[0019] 도 2f는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0020] 도 2g는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 2f로부터의, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 사시 단면도를 도시한다.
[0021] 도 3a는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 위한 인서트(insert)의 사시도를 도시한다.
[0022] 도 3b는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 3a에 도시된 인서트의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0023] 도 3c는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 3b의 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0024] 도 3d는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 3b의 덮개 조립체 및 가스 전달 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
[0025] 도 4a는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 위한 인서트의 측면도를 도시한다.
[0026] 도 4b 및 4c는 각각, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 4a의 인서트의 수평 단면의 평면 단면도들을 도시한다.
[0027] 도 5a는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 원자 층 증착을 위해 이루어진, 덮개 조립체 및 가스 전달 장치를 위한 인서트의 측면도를 도시한다.
[0028] 도 5b 및 5c는 각각, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 도 5a의 인서트의 수평 단면의 평면 단면도들을 도시한다.
[0029] 도 6은, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, 프로세스 챔버를 세정하는 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0030] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내기 위해 동일한 참조번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것은 아니며, 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은, 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0031] 본 개시물의 실시예들은, 원자 층 증착(ALD) 챔버와 같은 기판 프로세싱 챔버들을 세정하고, 그리고, 예컨대, ALD 프로세스 동안 재료들을 증착시키는 데에 사용될 수 있는 장치 및 방법들을 제공한다. 실시예들은, 원격 플라즈마 소스 및 다중 주입 덮개 조립체를 포함하는, 기판 프로세싱 챔버들 및 가스 전달 시스템들을 포함한다. 다른 실시예들은, ALD 프로세스들 동안 이러한 가스 전달 시스템들을 사용하여 재료들을 증착시키기 위한 방법들을 제공한다. 본원에서 설명되는 장치들의 통합을 위해 적합한 프로세싱 챔버들의 예들은, 캘리포니아주 산타클라라의 Applied Materials, Inc,로부터 입수 가능한, 고 유전체 상수(즉, 고 k) 및 금속 ALD 증착 챔버들을 포함한다. 이하의 프로세스 챔버 설명은 맥락 및 예시적인 목적들을 위해 제공되며, 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로 해석되거나 이해되어서는 안된다.
[0032] 도 1a 및 1b는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른, ALD 프로세스들을 위해 이루어진 가스 전달 시스템(130)을 포함하는 기판 프로세싱 챔버(프로세스 챔버(100))의 개략도들이다. 도 1c는, 가스 전달 시스템(130)의 다른 실시예를 포함하는 프로세스 챔버(100)의 개략도이다. 프로세스 챔버(100)는, 하나 또는 그 초과의 측벽들(104) 및 바닥부(106)를 갖는 챔버 본체(102)를 포함한다. 챔버 덮개 조립체(132)는, 챔버 본체(102) 내에 그리고 챔버 덮개 조립체(132) 아래에 프로세싱 용적을 정의하기 위해, 챔버 본체(102)의 정상에 배치된다. 프로세싱 챔버(100)의 슬릿 밸브(slit valve; 108)는, 로봇(도시되지 않음)이 기판(110), 예컨대, 200mm 또는 300mm 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판을 프로세스 챔버(100)에 전달하고 프로세스 챔버(100)로부터 회수하기 위한 액세스를 제공한다.
[0033] 기판 지지부(112)는 프로세스 챔버(100)의 기판 수용 표면(111) 상에 기판(110)을 지지한다. 기판 지지부(112)는, 기판 지지부(112) 및 기판 지지부(112) 상에 배치된 기판(110)을 상승시키고 하강시키기 위한 리프트 모터(114)에 장착된다. 리프트 모터(118)에 연결된 리프트 플레이트(116)는, 기판 지지부(112)를 통해서 이동 가능하게 배치된 리프트 핀들(120)을 상승시키고 하강시키기 위해, 프로세스 챔버(100)에 장착된다. 리프트 핀들(120)은 기판 지지부(112)의 표면 위의 기판(110)을 상승시키고 하강시킨다. 기판 지지부(112)는, 증착 프로세스 동안 기판(110)을 기판 지지부(112)에 고정시키기 위해, 진공 척(도시되지 않음), 정전 척(도시되지 않음), 또는 클램프 링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
[0034] 기판 지지부(112)의 온도는 기판(110)의 온도를 제어하기 위해 조정될 수 있다. 예컨대, 기판 지지부(112)는, 매립된 가열 엘리먼트, 예컨대, 저항성 가열기(도시되지 않음)를 사용하여 가열될 수 있거나, 또는 복사열(radiant heat), 예컨대, 기판 지지부(112) 위에 배치된 가열 램프들(도시되지 않음)을 사용하여 가열될 수 있다. 기판(110)의 둘레 부분 상에서의 증착을 방지하기 위해 퍼지 가스를 기판(110)의 둘레 부분에 제공하는 퍼지 채널(124)을 정의하기 위해 퍼지 링(122)이 기판 지지부(112) 상에 배치될 수 있다.
[0035] 가스 전달 시스템(130)은, 가스, 예컨대, 프로세스 가스 및/또는 퍼지 가스를 프로세스 챔버(100)에 제공하기 위해, 챔버 본체(102)의 상부 부분에 배치된다. 도 1 및 2a-2g는, 기판(110)을 적어도 2개의 가스 소스들 또는 화학 전구체들에 노출시키도록 구성된 가스 전달 시스템(130)을 도시한다. 진공 시스템(178)은, 임의의 원하는 가스들을 프로세스 챔버(100)로부터 진공배기하기 위해, 그리고 프로세스 챔버(100)의 펌핑 구역(166) 내부의 원하는 압력 또는 압력 범위를 유지하는 것을 돕기 위해 펌핑 채널(179)과 연통한다.
[0036] 몇몇 실시예들에서, 가스 전달 시스템(130)은, 챔버 덮개 조립체(132)의 중앙 부분을 통해 연장되는 가스 분산 채널(134)을 포함한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 가스 분산 채널(134)은 기판 수용 표면(111)을 향해 수직으로 연장되며, 또한, 가스 분산 채널(134)의 중심축(133)을 따라서, 덮개 플레이트(170)를 통해, 그리고 하부 표면(160)까지 연장된다. 몇몇 실시예들에서, 가스 분산 채널(134)의 일부는, 상부 부분(350) 내에서 중심축(133)을 따라서 실질적으로 원통형이고, 가스 분산 채널(134)의 일부는 가스 분산 채널(134)의 하부 부분(135) 내에서 중심축(133)으로부터 멀어지게 테이퍼진다(taper). 가스 분산 채널(134)은 하부 표면(160)을 지나서 반응 구역(164) 내로 더 연장된다. 하부 표면(160)은 가스 분산 채널(134)의 하부 부분(135)으로부터 초크(choke; 162)로 연장된다. 하부 표면(160)은 기판 지지부(112)의 기판 수용 표면(111) 상에 배치된 기판(110)을 실질적으로 커버하도록 크기가 정해지고 성형된다. 하부 표면(160)은 덮개 플레이트(170)의 외측 에지로부터 가스 분산 채널(134)을 향해 테이퍼진다.
[0037] 분산 채널을 통하는 프로세스 가스들의 유동을 예시하는 가스 유동들(174)은 다양한 유형들의 유동 패턴들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 가스들은, 분산 채널을 통과하는 동안 가스 분산 채널(134)의 중심축(133) 주변에서 회전하도록 강제될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 가스 유동들(174)은, 와류형(vortex) 패턴, 나선형(helix) 패턴, 와선형(spiral) 패턴, 또는 이들의 파생형들과 같은 다양한 유형들의 원형(circular) 유동 패턴들을 포함할 수 있다.
[0038] 원형 가스 유동(174)을 제공하는 것이 많은 애플리케이션들에 유익하지만, 본 발명자들은, 몇몇 애플리케이션들에서, 원형 가스 유동이 불-균일한 프로세싱 결과들로 이어질 수 있다는 것을 발견했다. 이로써, 몇몇 실시예들에서, 가스 유동들(174)은, 둘 또는 그 초과의 가스들의 강화된 혼합을 제공하기 위해, 더 난류(turbulent)일 수 있다. 본 발명자들은, 몇몇 애플리케이션들에서, 더 난류의 혼합이 있는 가스 유동(174)을 제공함으로써, 증착 균일성이 개선될 수 있음을 관찰하였다. 예컨대, 기판의 중앙에서 증착 레이트가 낮고 중앙과 에지 사이의 영역에서 증착 레이트가 더 높은, 원형 가스 유동을 사용할 때 "m" 형상의 증착 프로파일을 초래하는 특정 애플리케이션들에서, 난류의 혼합을 제공하는 것은 유리하게, 개선된 증착 균일성을 초래할 수 있다.
[0039] 가스 분산 채널(134)은, 함께 또는 개별적으로 제공될 수 있는, 밸브들의 2개의 유사한 쌍들(142A/152A, 142B/152B)로부터의 가스 유동들을 제공하기 위해, 가스 유입구들(340, 345, 370)이 있는 상부 부분을 포함한다. 일 구성에서, 밸브(142A) 및 밸브(142B)는 개별적인 반응물 가스 소스들에 커플링되지만, 몇몇 실시예들에서, 동일한 퍼지 가스 소스에 커플링될 수 있다. 예컨대, 밸브(142A)는 반응물 가스 소스(138)에 커플링되고 밸브(142B)는 반응물 가스 소스(139)에 커플링되며, 밸브들(142A, 142B) 양자 모두는 퍼지 가스 소스(140)에 커플링된다. 각각의 밸브(142A, 142B)는, 밸브 시트(seat) 조립체(144A, 144B)를 갖는 전달 라인(143A, 143B)을 포함하고, 각각의 밸브(152A, 152B)는, 밸브 시트 조립체(146A, 146B)를 갖는 퍼지 라인(145A, 145B)을 포함한다. 전달 라인(143A, 143B)은 반응물 가스 소스들(138 및 139)과 유체 연통(fluid communication)하며, 가스 분산 채널(134)의 가스 유입구(340, 345, 370)와 유체 연통한다. 전달 라인(143A, 143B)의 밸브 시트 조립체(144A, 144B)는 반응물 가스 소스들(138 및 139)로부터 가스 분산 채널(134)로의 반응물 가스의 유동을 제어한다. 퍼지 라인(145A, 145B)은 퍼지 가스 소스(140)와 연통하고, 전달 라인(143A, 143B)의 밸브 시트 조립체(144A, 144B)의 하류에서 전달 라인(143A, 143B)과 교차한다. 퍼지 라인(145A, 145B)의 밸브 시트 조립체(146A, 146B)는 퍼지 가스 소스(140)로부터 가스 분산 채널(134)로의 퍼지 가스의 유동을 제어한다. 반응물 가스 소스들(138 및 139)로부터의 반응물 가스들을 전달하기 위해 캐리어 가스가 사용되면, 동일한 가스가 캐리어 가스 및 퍼지 가스로서 사용될 수 있다(예컨대, 아르곤 가스가 캐리어 가스 및 퍼지 가스로서 사용됨).
[0040] 각각의 밸브 시트 조립체(144A, 144B, 146A, 146B)는 격막(diaphragm)(도시되지 않음) 및 밸브 시트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 격막은 개방 또는 폐쇄 상태로 바이어싱될(biased) 수 있고, 각각, 폐쇄 또는 개방 상태로 액츄에이팅될 수 있다. 격막들은 공압식으로 액츄에이팅될 수 있거나 전기적으로 액츄에이팅될 수 있다. 공압식으로 액츄에이팅되는 밸브들은, Fujikin, Inc. 및 Veriflo Division, Parker Hannifin, Corp.으로부터 입수 가능한 공압식으로 액츄에이팅되는 밸브들을 포함한다. 전기적으로 액츄에이팅되는 밸브들은, Fujikin, Inc.로부터 입수 가능한 전기적으로 액츄에이팅되는 밸브들을 포함한다. 예컨대, 사용될 수 있는 ALD 밸브는 Fujikin 모델 제 FPR-UDDFAT-21-6.35-PI-ASN 호 또는 Fujikin 모델 제 FPR-NHDT-21-6.35-PA-AYT 호이다. 프로그램 가능한 논리 제어기들(148A, 148B)은, 밸브들(142A, 142B)의 밸브 시트 조립체들(144A, 144B, 146A, 146B)의 격막들의 액츄에이션을 제어하기 위해, 밸브들(142A, 142B)에 커플링될 수 있다. 공압식으로 액츄에이팅되는 밸브들은, 약 0.020초만큼 낮은 시간 간격들로 가스들의 펄스들을 제공할 수 있다. 전기적으로 액츄에이팅되는 밸브들은, 약 0.005초만큼 낮은 시간 간격들로 가스들의 펄스들을 제공할 수 있다. 전기적으로 액츄에이팅되는 밸브는 전형적으로, 밸브와 프로그램 가능한 논리 제어기 사이에 커플링된 구동기(driver)를 활용한다.
[0041] 각각의 밸브(142A, 142B)는, 밸브 시트 조립체(144A, 144B)가 폐쇄될 때 전달 라인(143A, 143B)으로부터 반응물 가스의 플러싱(flushing)을 가능하게 하기 위해, 사용적 없는(zero dead volume) 밸브일 수 있다. 예컨대, 퍼지 라인(145A, 145B)은 전달 라인(143A, 143B)의 밸브 시트 조립체(144A, 144B)에 인접하여 포지셔닝될 수 있다. 밸브 시트 조립체(144A, 144B)가 폐쇄될 때, 퍼지 라인(145A, 145B)은 전달 라인(143A, 143B)을 플러싱하기 위해 퍼지 가스를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 퍼지 라인(145A, 145B)은, 개방될 때 퍼지 가스가 밸브 시트 조립체(144A, 144B) 내에 직접 전달되지 않도록, 전달 라인(143A, 143B)의 밸브 시트 조립체(144A, 144B)로부터 살짝 이격되어 포지셔닝된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 사용적 없는 밸브는, 무시할 수 있는 사용적을 갖는 밸브로서 정의된다(즉, 사용적이 반드시 없을 필요는 없다).
[0042] 각각의 밸브 쌍(142A/152A, 142B/152B)은, 퍼지 가스와 반응물 가스의 결합된 가스 유동 및/또는 개별 가스 유동들을 제공하도록 이루어질 수 있다. 밸브 쌍(142A/152A)을 참조하여, 반응물 가스와 퍼지 가스의 결합된 가스 유동의 일 예는, 퍼지 가스 소스(140)로부터 퍼지 라인(145A)을 통하는 퍼지 가스의 연속적인 유동 및 반응물 가스 소스(138)로부터 전달 라인(143A)을 통하는 반응물 가스의 펄스들을 포함한다. 퍼지 가스의 연속적인 유동은, 퍼지 라인(145A)의 밸브 시트 조립체(146A)의 격막을 개방 상태로 남겨두는 것에 의해 제공될 수 있다. 반응물 가스 소스(138)로부터의 반응물 가스의 펄스들은, 전달 라인(143A)의 밸브 시트 조립체(144A)의 격막을 개방하고 폐쇄하는 것에 의해 제공될 수 있다. 밸브 쌍(142A/152A)을 참조하여, 반응물 가스 및 퍼지 가스의 개별 가스 유동들의 일 예는, 퍼지 가스 소스(140)로부터 퍼지 라인(145A)을 통하는 퍼지 가스의 펄스들 및 반응물 가스 소스(138)로부터 전달 라인(143A)을 통하는 반응물 가스의 펄스들을 포함한다. 퍼지 가스의 펄스들은, 퍼지 라인(145A)의 밸브 시트 조립체(146A)의 격막을 개방하고 폐쇄하는 것에 의해 제공될 수 있다. 반응물 가스 소스(138)로부터의 반응물 가스의 펄스들은, 전달 라인(143A)의 밸브 시트 조립체(144A)의 격막을 개방하고 폐쇄하는 것에 의해 제공될 수 있다.
[0043] 밸브들(142A, 142B)의 전달 라인들(143A, 143B)은 환형 채널들(260, 265, 270) 및 유체 전달 라인들(210, 220, 215)을 통해 가스 유입구들(340, 345, 370)과 커플링될 수 있다. 유체 전달 라인들(210, 220, 215)은 밸브들(142A, 142B)에 통합될 수 있거나, 또는 밸브들(142A, 142B)로부터 분리될 수 있고, 그리고 따라서 하나 또는 그 초과의 유체 소스들에 연결될 수 있다. 일 양태에서, 밸브들(142A, 142B)은, 가스 유입구들(340, 345, 370)과 밸브들(142A, 142B) 사이의, 유체 전달 라인들(210, 220, 215) 및 전달 라인(143A, 143B)의 임의의 불필요한 용적을 감소시키기 위해, 가스 분산 채널(134)에 매우 근접하여 커플링된다.
[0044] 이론에 의해 한정되기를 바라지 않고, 본 발명자들은, 가스 분산 채널(134)의 상부 부분으로부터 중심축(133)을 따라서 어느 지점까지 일정하고 그런 다음에 가스 분산 채널(134)의 하부 부분(135)까지 증가하는, 가스 분산 채널(134)의 직경이, 가스 유동(174)에 포함된 프로세스 가스의 온도를 제어하는 것을 돕는 가스 분산 채널(134)을 통하는 가스의 더 적은 단열 팽창을 허용한다고 생각한다. 예컨대, 가스 분산 채널(134) 내로 전달된 가스의 급작스런 단열 팽창은, 가스의 응축 및 액적들의 형성을 야기할 수 있는, 가스의 온도의 하락을 초래할 수 있다. 한편, 점진적으로 테이퍼지는 가스 분산 채널(134)은 가스의 더 적은 단열 팽창을 제공하는 것으로 여겨진다. 따라서, 더 많은 열이 가스로 또는 가스로부터 전달될 수 있고, 따라서 가스의 온도는 챔버 덮개 조립체(132)의 온도를 제어함으로써 더 쉽게 제어될 수 있다. 가스 분산 채널(134)은 점진적으로 테이퍼질 수 있고 하나 또는 그 초과의 테이퍼진 내측 표면들, 예컨대, 테이퍼진 직선 표면, 오목 표면, 볼록 표면, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있거나, 또는 하나 또는 그 초과의 테이퍼진 내측 표면들의 섹션들(즉, 테이퍼진 부분 및 테이퍼지지-않은 부분)을 포함할 수 있다.
[0045] 가스 분산 채널(134)의 상부 부분은 하우징(200)에 배치된 인서트(300)에 의해 정의된다. 캡(400)이 하우징(200) 및 인서트(300) 상에 배치될 수 있다. 인서트(300) 및 캡(400)은, 적절한 밀봉을 보장하기 위해, 인서트(300)와 하우징(200) 사이에 배치된 복수의 o-링들(385)을 포함한다.
[0046] 도 1a에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(100)는, 원격 플라즈마 소스(RPS)(190), 일 단부에서 RPS(190)에 그리고 대향하는 단부에서 캡(400)에 커플링된 격리 칼라(192), 덮개 플레이트(170)의 상부 표면에 커플링된 가열기 플레이트(198), 및 RPS(190)에 유체적으로 커플링된 세정 가스 소스(197)를 포함하는 챔버 세정 시스템을 더 포함한다. 세정 가스 소스는, 프로세스 챔버(100)를 세정하기 위해 플라즈마를 형성하기에 적합한 임의의 가스를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 예컨대, 세정 가스는 삼플루오르화질소(NF3)일 수 있다. 가열기 플레이트(198)는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있고, 플레이트 전체에 분산된 복수의 저항성 가열 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
[0047] 도 1c를 참조하면, 격리 칼라(192)는, 플라즈마를 RPS(190)로부터 가스 분산 채널(134)을 통해 반응 구역(164) 내로 유동시키기 위해, 캡(400)의 중앙 부분(282)의 복수의 홀들(285)을 통해 가스 분산 채널(134)에 유체적으로 커플링된 내측 채널(193)을 포함한다. 프로세스 챔버(100) 내부의 압력이 RPS(190) 내부의 압력을 초과할 때, 프로세싱 가스들은 RPS(190)까지 유동하여 RPS를 손상시킬 수 있다. 복수의 홀들(285)은, 프로세싱 가스들의 역류가 내측 채널(193)을 통해 RPS(190) 내로 유동하는 것을 방지하기 위해 초크 포인트(choke point)로서 역할을 한다. 격리 칼라(192)는, 사용되는 세정 가스와 비-반응성인 임의의 재료로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 세정 가스가 NF3일 때, 격리 칼라(192)는 알루미늄으로 형성될 수 있다. 챔버 세정 시스템은, 하우징(200)을 미리 결정된 온도로 가열하기 위해, 하우징(200)에 배치된 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들(240)을 더 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 미리 결정된 온도는 150℃와 동일하거나 그 초과이다. 하우징(200) 및 캡(400)은 스테인리스 스틸로 만들어질 수 있다.
[0048] RPS(190)는 약 40℃와 동일한 또는 그 미만의 온도에서 작동한다. 유리하게, 카트리지 가열기들(240)에 의해 하우징(200)에서 생성되는 열로부터 RPS(190)를 단열시키기 위해, 본 발명자들은 격리 칼라(192)와 캡(400) 사이의 접촉 지역을 최소화하였다. 단열을 달성하기 위해, 열 격리 링(194)이 격리 칼라(192)와 캡(400) 사이에 배치된다. 열 격리 링(194)은 낮은 열 전도성(예컨대, 격리 칼라(192) 및 캡(400)의 열 전도성보다 더 낮음)을 갖는 금속으로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 예컨대, 열 격리 링(194)은 스테인리스 스틸로 형성된다. 부가적으로, o-링(385)은 또한, 격리 칼라(192)와 캡(400) 사이의 접촉 지역을 더 감소시키기 위해, 격리 칼라(192)와 캡(400) 사이에 배치될 수 있다. 열 격리 링(194)과 o-링(385)의 조합은, 하우징(200)에서 생성되는 열이 RPS(190)에 부정적으로 영향을 끼치지 않는다는 것을 보장하기 위해, 열 초크로서 작용한다. 몇몇 실시예들에서, RPS(190)에 근접한, 격리 칼라(192)의 상부 부분은, 격리 칼라(192)의 채널들(도시되지 않음)을 통해 열 전달 매체를 유동시키는 것에 의해 냉각될 수 있다.
[0049] 하우징(200)은 베이스(207) 상에 배치된 환형 매니폴드(manifold)(205)를 포함할 수 있다. 도 2a-2g에 도시된 바와 같은 실시예들에서, 환형 매니폴드(205)는 내측 영역(290)을 정의하고, 내측 영역(290) 주위에 배치된 둘 또는 그 초과의 환형 채널들을 적어도 부분적으로 정의한다. 도 2c는, 도 2a의 라인(2C)을 따른 단면도이다. 도 2d는, 도 2c의 라인(2D)을 따른 단면도이다. 대안적인 실시예에서, 환형 매니폴드(205)는 내측 영역(290)을 정의하고, 내측 영역(290) 주위에 배치된 환형 채널을 포함한다. 도 2f는, 3개의 유체 전달 라인들 및 2개의 환형 채널들을 보여주는 다른 실시예이다. 도 2g는, 도 2f의 라인(2G)을 따른 단면도이다.
[0050] 둘 또는 그 초과의 환형 채널들은, 환형 매니폴드(205)의 중심축(133)을 따라 서로로부터 수직으로 이격되는 방식으로 배치된다. 환형 채널(260)과 같은 환형 채널은, 채널 내에서 유체를 유동시키도록 이루어진 채널을 포함하고, 내측 영역(290)을 부분적으로 또는 완전히 둘러싼다. 환형 채널은, 내측 영역 주위에서 내측 영역에 대해 360°까지의, 예컨대, 270° 내지 360°의 유체 연통을 제공할 수 있다. 각각의 환형 채널은, 환형 매니폴드(205)와 커플링된 인서트(300)에 형성된 개구들을 통해 유체들을 분산시키기 위해 프로세싱 가스와 같은 유체가 유체 소스(예컨대, 가스 소스)로부터 내측 영역으로 전달되는 것을 허용한다. 환형 채널들 각각은 다양한 단면 형상들 및 설계들을 가질 수 있다. 예컨대, 환형 채널은 원형, 반-원형, 직사각형, 또는 타원형 단면 설계일 수 있다. 단면 설계는, 환형 채널로부터, 환형 채널과 커플링된 개구들로의, 프로세싱 가스와 같은 유체의 효과적인 유동을 제공하도록 이루어진다. 예컨대, 환형 채널은 직사각형 단면의 3개의 측들을 포함할 수 있고, 제 4 측은 인서트(300)의 수직 본체(330)일 수 있다. 따라서, 3개의 직사각형 단면 측들과 인서트(300)의 수직 본체(330)의 제 4 측이 함께 환형 채널을 정의한다.
[0051] 일 실시예에서, 도 2d 및 2e에서 도시된 바와 같이, 각각의 환형 채널은, 환형 채널(260)과 같이, 내측 영역(290) 원주에 걸쳐 있고, 내측 영역의 360°의 유체 연통을 제공한다. 대안적인 실시예에서, 환형 채널들 중 하나는 360°의 유체 연통 및 360° 미만의 적어도 제 2 환형 채널을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 환형 채널(260) 및 제 2 환형 채널(265)은 내측 영역(290) 주위에 배치된다. 다른 실시예에서, 환형 매니폴드(205)는 3개의 환형 채널들(260, 265, 270)(도 1c에 도시됨)을 포함할 수 있다.
[0052] 환형 채널들 각각은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 유체 전달 라인들(210, 215, 220)과 같은 각각의 유체 전달 라인과 커플링된다. 대안적으로, 환형 채널들 각각은, 도 2f 및 2g에 도시된 바와 같이, 환형 채널들을 통해 유동하는, 가스들의 혼합 또는 대안적인 가스들을 제공할 수 있는 둘 또는 그 초과의 유체 전달 라인들과 커플링될 수 있다. 도 2g는, 환형 채널(265)과 각각 커플링된 유체 전달 라인들(210 및 215)을 도시한다.
[0053] 유체 라인들 각각은 유체 소스, 예컨대, 가스 소스와 커플링된다. 대안적으로, 유체 라인들 각각은, 환형 채널들을 통해 유동하는, 가스들의 혼합 또는 대안적인 가스들을 제공할 수 있는 둘 또는 그 초과의 가스 소스들과 커플링될 수 있다. 다중 환형 채널들의 사용은, 하프늄 옥사이드 증착 프로세스를 위한 하프늄 클로라이드 및 물과 같은 상이한 전구체들의 공급을 허용할 수 있고, 그리고/또는 상이한 농도들의 동일한 전구체를 허용할 수 있다. 부가적으로, 플레넘(plenum)은, 전구체들을 혼합하는 것 또는 전구체들의 교번적인 전달을 포함하여, 상이한 전구체들을 공급할 수 있다.
[0054] 퍼지 라인(250)과 같은 적어도 하나의 퍼지 라인이 또한, 환형 매니폴드(205)에 형성될 수 있다. 퍼지 라인은 환형 매니폴드(205)의 수직 부분 내에 도입된다. 퍼지 라인은, 일련의 환형 채널들 위와 아래에서 내측 영역(290)과 접촉하도록 배치된 하나 또는 그 초과의 갭 퍼지 라인들(280)과 커플링된 수평 가스 운송 라인을 포함한다. 내측 영역에서 갭 퍼지 라인들(280) 각각은, 내측 영역에 인접하여 배치된 환형 매니폴드(205)의 표면에 형성된, 원주에 형성된 환형 채널(245, 255)과 같은 연장되는 환형 채널을 가질 수 있다. 퍼지 라인(250)은 또한, 환형 매니폴드(205)에 배치된 수직으로 배치된 라인(230)과 커플링된다. 하나 또는 그 초과의 갭 퍼지 라인들은 또한, 인접한 가스 분산 채널(134)을 형성하는, 덮개 캡(172)의 재료와 인서트(300) 사이의 재료 교차부(380)에, 인서트(300)의 수직 본체(330)를 따라, 퍼지 가스의 유동을 제공한다. 퍼지 가스는, 인접한 가스 분산 채널(134)을 형성하는, 덮개 플레이트 조립체 및 덮개 캡(172)의 아래에 놓인 재료와 함께, 프로세싱 가스들이, 하우징과 인서트 사이에 배치된 o-링들(385)과 같은 임의의 구조적 밀봉 재료들과 반응하는 것을 더 방지할 것이다.
[0055] 퍼지 라인(250)은 프로세싱 챔버에 대해 앞서 설명된 바와 같이 퍼지 가스 소스들 중 하나에 연결될 수 있고, 퍼지 가스는 질소 또는 불활성 가스(noble gas)와 같은 비-반응성 가스를 포함할 수 있다. 퍼지 라인은 인서트들과 환형 매니폴드(205) 사이에 퍼지 가스를 제공하여, 이러한 지역들에 있는 원치 않는 프로세싱 가스들을 제거한다. 따라서, 퍼지 가스는, 금속 할라이드 전구체들(metal halide precursors)과 같은 반응성 프로세싱 가스들에 노출될 때 시간에 걸쳐서 열화될 수 있는 o-링 재료들과 같은 민감한 재료들을 프로세싱 가스들로부터 보호한다.
[0056] 도 3a-3d를 참조하면, 인서트(300)는 내측 영역(290)에 배치되고, 가스 분산 채널(134)의 상부 부분(350)을 정의한다. 인서트는, 하우징(200)의 정상부 부분에 커플링되도록 이루어진 절두형(truncated) 부분(320)을 갖는 커플링 덮개(310)(이전 도면들에서는 400), 및 환형 매니폴드(205)의 내부에 배치되어 그 내부와 동일 평면에 있도록 이루어진 수직 본체(330)를 포함한다. 수직 본체(330)는 상부 부분(350)을 정의한다. 상부 부분은 원통형 형상 또는 실질적으로 원통형 형상을 포함할 수 있다. 일 예에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 부분(350)은 원통형 상부 부분(351) 및 확장되는 바닥부 부분(352)을 포함하고, 확장되는 바닥부 부분(352)은 복수의 개구들(346)의 바닥부 세트 아래에 배치된다.
[0057] 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들(340, 345)이 인서트(300)의 수직 본체에 배치될 수 있다. 가스 유입구들(340, 345)은 수직 본체(330)의 부분에서 수평 평면을 따라 복수의 개구들(341, 346)을 포함할 수 있고, 따라서 다중-개구 가스 유입구들(340, 345)을 형성할 수 있다. 각각의 수평 평면을 따른 개구들(341, 346)의 개수는, 2 내지 10개의 개구들, 예컨대, 도 3a-3c에 도시된 바와 같이 6개의 개구들일 수 있다. 복수의 개구들의 하나 또는 그 초과의 세트들이 인서트(300)를 따라 형성될 수 있다. 개구들(341, 346)은 수직 본체(330)의 수평 평면 주위에서 서로로부터 등거리에(equidistantly) 배치될 수 있다. 대안적으로, 개구들(341, 346)은, 원하는 가스 유동 특성을 상부 부분(350) 내에 제공하기 위해, 이격되고 그리고/또는 그룹화될(grouped) 수 있다. 수직 본체(330)의 수평 평면 주위에서 서로로부터 등거리에 배치된 개구들은 상부 부분(350)과 결합하여 균등화 그루브들(equalization grooves)을 형성하며, 기판 표면에서의 프로세스 가스들의 더 균일한 유동을 제공하기 위해 개구들(341, 346) 각각을 통한 동일한 또는 실질적으로 동일한 가스 유량들 및 압력을 허용한다.
[0058] 개구들(341, 346)은, 중심축(133)에 대해 임의의 각도로, 예컨대, 중심축(133) 또는 가스 분산 채널(134)에 대해 거의 접하여(tangential) 그리고 수직 본체(330)를 통해 배치될 수 있다. 개구들(341, 346)은 반경 방향 및 수직 방향에 대해 상이한 각도들로 배향될 수 있다. 개구들(341, 346)은, 원하는 유동 특성을 제공하기 위해, 수평에 대해 0° 내지 90°으로 경사질(angled) 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 개구들(341 및 346)은, (도 3c에 도시된 바와 같이) 상부 부분(350)에 대해 접선 각도로, 그리고 수평으로부터 약 0° 내지 약 90°, 또는 약 0° 내지 약 60°, 또는 약 0° 내지 약 45°, 또는 약 0° 내지 약 20°의 범위 내에서 포지셔닝된다. 몇몇 실시예들에서, 개구들(341 및 346)은, (도 3d에 도시된 바와 같이) 상부 부분(350)에 대해 접선 및 수직 양자 모두의 각도들로(즉, 방사상 개구들(342)) 포지셔닝된다.
[0059] 개구들(341, 346)은 환형 매니폴드(205)의 둘 또는 그 초과의 환형 채널들(260, 265)과 유체적으로 커플링된다. 복수의 개구들의 다중 세트들은, 환형 매니폴드(205)에 형성된 환형 채널에 대응하는 각각의 유입구와 함께 사용될 수 있다. 개구들은 임의의 단면 형상, 예컨대, 직사각형 형상, 원통형 튜브, 또는 눈물방울(tear drop) 형상으로 이루어질 수 있다. 다중 개구들을 갖는 유입구들과 환형 채널들의 조합은, 기판 표면에서의 프로세스 가스들의 더 균일한 유동을 제공한다.
[0060] 인서트(300)는, 프로세싱 및 세정 가스들, 예컨대, NF3 세정 가스들과 비-반응성인 재료로 만들어질 수 있다. 하나의 그러한 재료는 알루미늄이다. 도면들에 도시된 구성에서, 알루미늄 인서트는 증가된 재료 양립 가능성(compatibility)을 갖는 것으로 관찰되었는데, 즉, 알루미늄 인서트는, 스테인리스 스틸과 같은 다른 재료들보다, NF3 세정 가스들 및 다른 프로세싱 가스들, 예컨대, 물과의 반응성을 덜 갖는다. 부가적으로, 인서트 재료는 또한, 인서트(300)가 접촉할 수 있는, 챔버의 다른 구조적 컴포넌트들과 더 양립 가능할 수 있다. 예컨대, 가스 분산 채널(134)을 둘러싸는 덮개 플레이트(170)의 부분들 및 덮개 캡(172)이 또한 알루미늄으로 만들어질 수 있고, 이와 함께 알루미늄 인서트(300)는 양호한 재료 양립 가능성을 가질 것이고 제조와 조립에 대해 구조적으로 더 양립 가능할 것이다.
[0061] 유입구를 형성하는 복수의 개구들(복수의 진입 지점들)을 갖는, 본원에서 설명되는 덮개 캡은, 기판 표면에 대한 프로세싱 가스들의 더 균일한 유동을 제공하고, 따라서, 단일 진입 지점/단일 진입 유입구와 비교하여, 환형 방향에서 더 균일한 두께를 제공한다. 본 발명자들은, 2인치 링 분석, 4인치 링 분석을 따라, 그리고 단일 진입 지점/단일 진입 유입구와 비교해서 기판 에지로부터 3mm에서, 본원에서 설명되는 덮개 캡(172) 조립체의 다중-환형 채널을 이용한 개선된 두께 균일성으로 하부 웨이퍼-인-웨이퍼(wafer-in-wafer; WiW) 두께가 달성될 수 있다는 것을 관찰하였다. 부가적으로, 본원에서 설명되는 다중-환형 채널은, 단일 진입 지점/단일 진입 유입구와 비교하여 역확산의 위험을 낮추고, 개별 라인들을 통하는 프로세싱 가스의 독립적인 제어를 허용하며, 단일 진입 지점/단일 진입 유입구와 비교하여 o-링들을 보호하기 위해 가열된 불활성 가스 퍼지를 제공하는 것으로 관찰되었다. 부가적으로, 다중-환형 채널은, 부식 보호를 개선하기 위해 PVC 밸브들의 사용을 허용하고, VCR 피팅들(fittings)로 교체된 페이스 시일들과 같은 간략화된 하드웨어 설계를 제공하며, 단일 진입 지점/단일 진입 유입구에 필요한 컴포넌트들을 제거하고, 이는, 단일 진입 지점/단일 진입 유입구와 비교하여 개선된 서비스 가용성(serviceability)을 허용한다.
[0062] 도 1a-1b는, 본원의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 가스 분산 채널(134)로 가스들이 이동하는 경로를 도시한다. 프로세스 가스들은 유체 전달 라인들(210 및 220)로부터 환형 채널들(260 및 265) 내로, 가스 유입구들(340, 345)을 통해, 그리고 상부 부분(350) 내로 그리고 가스 분산 채널(134)을 통해 전달된다. 도 2d, 3b, 및 3c는, 프로세스 가스 또는 전구체 가스가 이동하기 위한 경로, 즉, 유체 전달 라인(210)으로부터 환형 채널(265) 내로, 가스 유입구(340)를 통해, 그리고 상부 부분(350) 내로의 경로를 예시한다. 제 2 경로는, 도 1b, 2d, 3b, 및 3c에 도시된 바와 같이, 유체 전달 라인(220)으로부터 환형 채널(260) 내로, 가스 유입구(345)를 통해, 그리고 상부 부분(350) 내로 연장된다. 몇몇 실시예들에서, 제 3 경로는, 도 1c 및 2f에 도시된 바와 같이, 유체 전달 라인(215)으로부터 환형 채널(270) 내로, 가스 유입구(370)를 통해, 그리고 상부 부분(350) 내로 연장된다.
[0063] 가스 분산 채널(134)을 통하는 정확한 가스 유동 패턴은 알려지지 않았지만, 본 발명자들은, 원형 가스 유동(174)(도 1c)이, 와류형 유동, 나선형 유동, 와선형 유동, 스월형(swirl) 유동, 회전형(twirl) 유동, 트위스트형(twist) 유동, 코일형(coil) 유동, 코크스크류형(corkscrew) 유동, 컬형(curl) 유동, 소용돌이형(whirlpool) 유동, 이들의 유도형들, 또는 이들의 조합들과 같은 원형 유동 패턴으로 가스 유입구들(340, 345, 370)로부터 가스 분산 채널(134)을 통해 이동할 수 있다고 생각한다. 일 양태에서, 원형 가스 유동(174)은, 가스 분산 채널(134)의 내측 표면에 걸친 와류형 유동 패턴의 스위핑 작용에 기인한 가스 분산 채널(134)의 더 효율적인 퍼지를 확립하는 것을 도울 수 있다.
[0064] 상기 언급된 바와 같이, 본 발명자들은, 몇몇 애플리케이션들에서, 원형 가스 유동이 불-균일한 프로세싱 결과들로 이어질 수 있다는 것을 발견했다. 이로써, 몇몇 실시예들에서, 가스 유동들(174)은, 둘 또는 그 초과의 가스들의 강화된 혼합을 제공하기 위해, 더 난류(turbulent)일 수 있다. 도 4a는, ALD 챔버의 덮개 캡 내에 삽입될 때 인서트(300)의 수직 본체(330)와 덮개 캡 사이에 셋 또는 그 초과의 환형 채널들(402, 404, 406)을 정의하는 인서트(300)를 도시한다. 환형 채널들(402, 404, 406)은, 상기 설명된 환형 채널들(260, 265, 270)과 실질적으로 유사하다. 환형 채널들(402, 404, 406)은, 각각, 복수의 개구들(410, 420, 430)에 유체적으로 커플링된다. 각각의 수평 평면을 따른 개구들(410, 420, 430)의 개수는, 2 내지 10개의 개구들, 예컨대, 도 4b-4c에 도시된 바와 같이 6개의 개구들일 수 있다. 상기 설명된 개구들과 유사하게, 각각의 복수의 개구들(410, 420, 430) 내의 각각의 개구는 수직 본체(330) 주위에서 서로로부터 등거리에 배치될 수 있다. 그러나, 그러한 실시예들에서, 복수의 개구들(410, 420, 430) 중 적어도 하나는, 복수의 개구들(410, 420, 430) 중 적어도 다른 하나와 비교하여 반대 방향으로 가스의 회전 유동을 생성하도록 배열된다(예컨대, 도 4b-c에 도시된 관점으로부터, 복수의 개구들 중 적어도 하나는, 제 1 방향, 예컨대, 시계 방향의 회전 유동을 제공하도록 구성되고, 복수의 개구들 중 적어도 하나는, 제 2 방향, 예컨대, 시계 반대 방향의 회전 유동을 제공하도록 구성된다). 예컨대, 도 4b-c에 도시된 바와 같이, 복수의 개구들(410)은 가스 유동을 시계 반대 방향으로 지향시키고, 복수의 개구들(420)(및 복수의 개구들(430))은 가스 유동을 시계 방향으로 지향시킨다. 복수의 개구들(410, 420, 430)의 향류(counter-flow) 방향 구성의 결과로서, 난류의 가스 유동(174)이 생성된다. 인서트(300)는, ALD 챔버의 덮개 캡과 인서트(300) 사이의 적절한 밀봉을 보장하기 위해, o-링들의 배치를 위한 복수의 그루브들(408)을 포함할 수 있다.
[0065] 도 5a-5c는, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른 캡(500)을 갖는 인서트(300)를 도시한다. 도 5a-5c의 인서트(300)는 도 4a-4c의 인서트와 유사하며, 대응하는 복수의 개구들(510, 520, 및 530)에 유체적으로 커플링된 복수의 환형 채널들(502, 504, 506)을 포함한다. 그러나, 그러한 실시예들에서, 도 5a-5c의 인서트(300)는, 복수의 개구들(510, 520, 및 530)에 인접하여 배치된 제 2 복수의 개구들(511, 521, 및 531)을 더 포함한다. 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같이, 복수의 개구들(510, 520, 및 530)은 상부 부분(350)에 접하는(즉, 접선 개구들) 반면에, 제 2 복수의 개구들(511, 521, 및 531)은 상부 부분(350)에 대해 수직이거나, 또는 상부 부분(350)의 중심축과 방사상으로 정렬된다(즉, 방사상 개구들). 본 발명자들은, 방사상 개구들(511, 521, 531)을 인서트(300) 내에 도입하는 것이 유리하게, 둘 또는 그 초과의 가스들의 강화된 혼합을 제공하기 위해 더 난류인 가스 유동(174)을 생성함으로써 프로세싱 균일성을 개선한다는 것을 발견했다. 방사상 개구들(511, 521, 531)은, 접선 개구들(510, 520, 530)을 통하는 가스 유동과 비교하여 방사상 개구들(511, 521, 531)을 통해 유동하는 가스의 양을 유리하게 제어하기 위해, 접선 개구들(510, 520, 530)의 직경과 동일하거나 상이한 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예들에서, 방사상 개구들(511, 521, 531)은 접선 개구들(510, 520, 530)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 방사상 개구들(511, 521, 531)은 접선 개구들(510, 520, 530)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 인서트(300)는, ALD 챔버의 덮개 캡과 인서트(300) 사이의 적절한 밀봉을 보장하기 위해, o-링들의 배치를 위한 복수의 그루브들(508)을 포함할 수 있다.
[0066] 도 1a는, 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)의 적어도 부분이, 기판(110)의 표면에 걸친(즉, 기판의 중앙으로부터 기판의 에지까지의), 가스 분산 채널(134)로부터의 가스 유동의 개선된 속도 프로파일을 제공하는 것을 돕기 위해, 가스 분산 채널(134)에 커플링된 중앙 개구부로부터 챔버 덮개 조립체(132)의 둘레 부분으로 외측으로 그리고 하방으로 윤곽지거나 경사질 수 있다는 것을 도시한다. 하부 표면(160)은 하나 또는 그 초과의 표면들, 예컨대, 직선 표면, 오목 표면, 볼록 표면, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하부 표면(160)은 볼록한 깔때기-형상(funnel-shaped)이다.
[0067] 일 예에서, 하부 표면(160)은, 기판(110)과 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160) 사이를 이동하는 프로세스 가스들의 속도의 변화를 감소시키는 것을 도우면서, 반응물 가스에 대한 기판(110)의 표면의 균일한 노출을 제공하는 것을 보조하기 위해, 기판 수용 표면(111)의 에지를 향해 하방으로 그리고 외측으로 경사진다. 일 실시예에서, 기판(110)의 표면과 챔버 덮개 조립체(132)의 하방으로 경사진 하부 표면(160) 사이의 유동 섹션의 최소 지역에 대한 유동 섹션의 최대 지역의 비율은 약 2 미만, 예컨대, 약 1.5 미만, 예컨대, 약 1.3 미만, 그리고 몇몇 실시예들에서, 약 1이다.
[0068] 이론에 의해 한정되기를 바라지 않고, 본 발명자들은, 기판(110)의 표면에 걸쳐서 더 균일한 속도로 이동하는 가스 유동이, 기판(110) 상에서의 가스의 더 균일한 증착을 제공하는 것을 돕는다고 생각한다. 본 발명자들은, 가스의 속도가, 결과적으로 기판(110) 표면 상에서의 가스의 증착 레이트에 직접적으로 비례하는 가스의 농도에 직접적으로 비례한다고 생각한다. 따라서, 기판(110)의 표면의 제 2 지역에 대한 기판(110)의 표면의 제 1 지역에서의 가스의 더 높은 속도는, 제 1 지역 상에서의 가스의 더 높은 증착을 제공하는 것으로 여겨진다. 하부 표면(160)이, 더 균일한 속도를 제공하고, 따라서, 기판(110)의 표면에 걸쳐서 가스의 더 균일한 농도를 제공하기 때문에, 하방으로 경사진 하부 표면(160)을 갖는 챔버 덮개 조립체(132)는, 기판(110)의 표면에 걸쳐서 가스의 더 균일한 증착을 제공한다.
[0069] 본 개시물의 실시예들에 따라 기판을 프로세싱하기 위해 다양한 방법들이 또한 채용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판을 프로세싱하는 방법은, 둘 또는 그 초과의 반응물 또는 프로세스 가스들을 가스 소스들(138, 139)과 같은 하나 또는 그 초과의 유체 소스들로부터 챔버 덮개 조립체(132)의 유체 전달 라인들(210, 220)을 통해 유동시키는 단계를 포함한다. 둘 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 유체 전달 라인들(210, 220)로부터, 챔버 덮개 조립체(132)의 하우징(200)에 의해 적어도 부분적으로 정의된 둘 또는 그 초과의 환형 채널들(260, 265)을 통해 유동한다. 하우징은 내측 영역(290)을 갖는다. 둘 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 둘 또는 그 초과의 환형 채널들(260, 265)로부터, 내측 영역(290)에 배치된 인서트(300)를 통해 그리고 챔버 덮개 조립체(132)의 가스 분산 채널(134)의 상부 부분(350) 내로 유동한다. 인서트(300)는, 가스 분산 채널(134)의 상부 부분(350)을 적어도 부분적으로 정의하는 중앙 통로를 갖는다. 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 가스 분산 채널(134)을 통해 그리고 기판 지지부(112) 상에 배치된 기판(110) 위의 반응 구역(164) 내로 유동한다.
[0070] 도 1a는, 기판(110)의 둘레에 인접한, 챔버 덮개 조립체(132)의 둘레 부분에 로케이팅된 초크(162)를 도시한다. 기판(110) 주위에 프로세싱 구역을 형성하기 위해 챔버 덮개 조립체(132)가 조립될 때, 초크(162)는, 기판(110)의 둘레에 인접한 지역에서, 초크를 통하는 가스의 유동을 제한하는 임의의 부재를 포함한다.
[0071] 특정한 일 실시예에서, 초크(162)와 기판 지지부(112) 사이의 간격은 약 0.04인치 내지 약 2.0인치, 예컨대, 0.04인치 내지 약 0.2인치이다. 간격은, 증착 동안의 프로세스 조건들 및 전달되는 가스들에 따라서 변할 수 있다. 초크(162)는, 반응 구역(164)을 펌핑 구역(166)(도 1a)의 불-균일한 압력 분배로부터 격리시키는 것에 의해, 챔버 덮개 조립체(132)와 기판(110) 사이에 정의된 용적 또는 반응 구역(164) 내에서의 더 균일한 압력 분배를 제공하는 것을 돕는다.
[0072] 상기 설명된 바와 같이, 챔버 덮개 조립체(132)는, 가스 분산 채널(134)을 가열하기 위한 제 1 가열 엘리먼트(하우징(200)의 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들(240)) 및 덮개 플레이트(170)(예컨대, 덮개 플레이트(170)의 하부 표면(160))를 가열하기 위해 제 1 가열 엘리먼트의 방사상 외측에 배치된 제 2 가열기 엘리먼트(덮개 플레이트(170)의 상부 표면에 커플링된 가열기 플레이트(198))를 포함한다. 챔버 덮개 조립체(132)의 온도를 제어하는 것은, 챔버 덮개 조립체(132) 상에서의, 가스 분해, 증착, 또는 응축을 방지하는 데에 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 덮개 조립체(132)의 컴포넌트들은 개별적으로 가열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 챔버 덮개 조립체(132)의 컴포넌트들은 동시에 가열된다. 예컨대, 도 1a를 참조하면, 챔버 덮개 조립체(132)는, 덮개 플레이트(170)와 덮개 캡(172)이 가스 분산 채널(134)을 형성하는, 덮개 플레이트(170) 및 덮개 캡(172)을 포함할 수 있다. 덮개 캡(172)은 일 온도 범위에서 유지될 수 있고, 덮개 플레이트(170)는 다른 온도 범위에서 유지될 수 있거나, 2개의 컴포넌트들은 동일한 온도 범위에서 가열될 수 있다.
[0073] 챔버 덮개 조립체(132)의 컴포넌트들 및 파트들(parts)은, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈-도금 알루미늄, 니켈, 이들의 합금들과 같은 재료들, 또는 다른 적합한 재료들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 덮개 캡(172) 및 덮개 플레이트(170)는, 금속, 예컨대, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스틸, 스테인리스 스틸, 이들의 합금들, 또는 이들의 조합들로부터 독립적으로 제조되고, 기계가공되고(machined), 단조될(forged) 수 있거나, 또는 다른 방식으로 만들어질 수 있다.
[0074] 몇몇 실시예들에서, 가스 분산 채널(134)의 내측 표면(131)(덮개 캡(172) 및 덮개 플레이트(170)의 내측 표면들 양자 모두를 포함) 및 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)은, 가스 분산 채널(134) 및 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)을 따르는 가스의 유동을 돕기 위해, 경면 폴리싱된(mirror polished) 표면을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유체 전달 라인들(210 및 220)의 내측 표면은, 유체 전달 라인들을 통하는 가스의 층류(laminar) 유동을 생성하는 것을 돕기 위해, 전기폴리싱될(electropolished) 수 있다.
[0075] 도 1a는, 프로세싱 조건들을 제어하기 위해 프로세싱 챔버(100)에 커플링된, 프로그래밍된 개인용 컴퓨터, 워크스테이션 컴퓨터, 등과 같은 제어 유닛(180)을 도시한다. 예컨대, 제어 유닛(180)은, 기판 프로세스 시퀀스의 상이한 스테이지들 동안 다양한 반응물 가스들 및 퍼지 가스들을 가스 소스들(138, 139, 및 140)로부터 밸브들(142A 및 142B)을 통해 유동시키기 위해, 챔버 세정 시스템 및 챔버 덮개 조립체를 제어하도록 구성될 수 있다. 예시적으로, 제어 유닛(180)은 중앙 처리 장치(CPU)(182), 지원 회로망(184), 및 연관된 제어 소프트웨어(183)를 포함하는 메모리(186)를 포함한다.
[0076] 제어 유닛(180)은 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장(industrial setting)에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. CPU(182)는, 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는, 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소와 같은 임의의 적합한 메모리(186)를 사용할 수 있다. 프로세스 챔버(100)를 지원하기 위해 다양한 지원 회로들이 CPU(182)에 커플링될 수 있다. 제어 유닛(180)은, 개별 챔버 컴포넌트들에 인접하여 로케이팅된 다른 제어기, 예컨대, 밸브들(142A, 142B)의 프로그램 가능한 논리 제어기들(148A, 148B)에 커플링될 수 있다. 제어 유닛(180)과 프로세스 챔버(100)의 다양한 다른 컴포넌트들 사이의 양방향 통신들은 신호 버스들(188)로서 통칭되는 다수의 신호 케이블들을 통해 처리되며, 그 중 일부는 도 1a에 도시된다. 밸브들(142A, 142B)의 프로그램 가능한 논리 제어기들(148A, 148B)로부터의 그리고 가스 소스들(138, 139, 140)로부터의 반응물 가스들 및 퍼지 가스들의 제어에 부가하여, 제어 유닛(180)은, 다른 활동들 중에서도, 웨이퍼 이송, 온도 제어, 챔버 진공배기와 같은, 웨이퍼 프로세싱에서 사용되는 다른 활동들의 자동화된 제어를 담당하도록 구성될 수 있으며, 그러한 활동들 중 일부는 본원의 다른 곳에서 설명된다.
[0077] 도 1a-1c를 참조하면, 프로세싱 동작에서, 기판(110)은 로봇(도시되지 않음)에 의해 슬릿 밸브(108)를 통해 프로세스 챔버(100)에 전달된다. 기판(110)은 리프트 핀들(120) 및 로봇의 협동을 통해 기판 지지부(112) 상에 포지셔닝된다. 기판 지지부(112)는 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)에 대향하여 가까이에 기판(110)을 상승시킨다. 밸브(142B)에 의해 프로세스 챔버(100) 내에 주입되는 제 2 가스 유동과 함께 또는 개별적으로(즉, 펄스들) 제 1 가스 유동이 밸브(142A)에 의해 프로세스 챔버(100)의 가스 분산 채널(134) 내에 주입될 수 있다. 제 1 가스 유동은, 퍼지 가스 소스(140)로부터의 퍼지 가스의 연속적인 유동 및 반응물 가스 소스(138)로부터의 반응물 가스의 펄스들을 포함할 수 있거나, 또는 반응물 가스 소스(138)로부터의 반응물 가스의 펄스들 및 퍼지 가스 소스(140)로부터의 퍼지 가스의 펄스들을 포함할 수 있다. 제 2 가스 유동은, 퍼지 가스 소스(140)로부터의 퍼지 가스의 연속적인 유동 및 반응물 가스 소스(139)로부터의 반응물 가스의 펄스들을 포함할 수 있거나, 또는 반응물 가스 소스(139)로부터의 반응물 가스의 펄스들 및 퍼지 가스 소스(140)로부터의 퍼지 가스의 펄스들을 포함할 수 있다.
[0078] 가스 유동(174)은, 가스 분산 채널(134)을 통해 강화된 혼합을 제공하는 난류 유동으로서 가스 분산 채널(134)을 통해 이동한다. 난류 가스 유동(174)은, 기판(110)의 표면을 향하는 하방 유동으로 소산된다(dissipate). 가스 유동이 가스 분산 채널(134)을 통해 이동할 때 가스 유동의 속도가 감소한다. 그런 다음에, 가스 유동은 기판(110)의 표면에 걸쳐서 그리고 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)에 걸쳐서 이동한다. 하방으로 경사지는 챔버 덮개 조립체(132)의 하부 표면(160)은, 기판(110)의 표면에 걸친 가스 유동의 속도의 변화를 감소시키는 것을 돕는다. 그런 다음에, 가스 유동은 초크(162)를 지나 프로세스 챔버(100)의 펌핑 구역(166) 내로 이동한다. 과량의 가스, 부산물들, 등은 펌핑 채널(179) 내로 유동하고, 그런 다음에 진공 시스템(178)에 의해 프로세스 챔버(100)로부터 배기된다. 프로세싱 동작 전체에 걸쳐서, 프로세스 챔버(100)(또는 챔버에 배치된 프로세싱 키트)의 벽들 상에 축적된 임의의 고체 부산물들을 가열하기 위해, 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들(240) 및 가열기 플레이트(198)는 챔버 덮개 조립체(132)를 미리 결정된 온도로 가열한다. 결과적으로, 임의의 축적된 고체 부산물들은 증발된다. 증발된 부산물들은 진공 시스템(178) 및 펌핑 채널(179)에 의해 진공배기된다. 몇몇 실시예들에서, 미리 결정된 온도는 150℃와 동일하거나 그 초과이다.
[0079] 도 6은, 본 개시물의 몇몇 실시예들에 따른 세정 동작(600)을 예시하는 흐름도를 도시한다. 또한 도 1a-1c를 참조하면, 605에서, 세정 가스(예컨대, NF3)가 세정 가스 소스(197)로부터 RPS(190) 내로 유동된다. 610에서, 세정 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 615에서, 그러면 플라즈마는, 격리 칼라(192)의 내측 채널(193)을 통해 가스 분산 채널(134) 및 반응 구역(164) 내로 유동된다. 플라즈마로부터의 이온들이 이후에, 가스 분산 채널(134) 및 반응 구역(164)을 둘러싸는 표면들에 충돌하여, 이러한 표면들 상에 축적된 임의의 잔류 부산물들을 제거한다. 620에서(그리고 세정 동작(600) 전체에 걸쳐서), 프로세스 챔버(100)(또는 챔버에 배치된 프로세싱 키트)의 벽들 상에 축적된 임의의 고체 부산물들을 가열하기 위해, 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들(240) 및 가열기 플레이트(198)는 챔버 덮개 조립체(132)를 미리 결정된 온도로 가열한다. 결과적으로, 임의의 축적된 고체 부산물들은 증발된다. 증발된 부산물들은 진공 시스템(178) 및 펌핑 채널(179)에 의해 진공배기된다. 몇몇 실시예들에서, 미리 결정된 온도는 150℃와 동일하거나 그 초과이다.
[0080] 도 1a-1b에 예시된 바와 같이, 프로세스 챔버(100)는 피처들의 조합을 갖는 것으로 본원에서 설명되었다. 일 양태에서, 프로세스 챔버(100)는, 종래의 CVD 챔버와 비교하여, 작은 용적을 포함하는 반응 구역(164)을 제공한다. 프로세스 챔버(100)는, 특정 프로세스를 위해 반응 구역(164)을 채우기 위해, 더 적은 양의 가스, 예컨대, 반응물 가스 또는 퍼지 가스를 사용한다. 다른 양태에서, 프로세스 챔버(100)는, 기판(110)과 챔버 덮개 조립체(132)의 바닥부 표면 사이에서 이동하는 가스 유동의 속도 프로파일의 변동을 감소시키기 위해, 하방으로 그리고 외측으로 경사진 또는 깔때기형 하부 표면(하부 표면(160))을 갖는 챔버 덮개 조립체(132)를 제공한다. 또 다른 양태에서, 프로세스 챔버(100)는, 가스 분산 채널을 통해 도입되는 가스 유동의 속도를 감소시키기 위해 가스 분산 채널(134)을 제공한다. 또 다른 양태에서, 프로세스 챔버(100)는, 가스 분산 채널(134)의 중앙으로부터 각도(α)의 유체 전달 라인들을 제공한다. 프로세스 챔버(100)는 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 다른 피처들을 제공한다. 원자 층 증착을 위해 이루어진 챔버의 다른 실시예들은 이러한 피처들 중 하나 또는 그 초과를 통합한다.
[0081] 상기 설명에서 환형 채널들(260, 265, 270)이 인서트 및 인접한 덮개 캡에 의해 정의되지만, 환형 채널들(260, 265, 270)은 대안적으로, 다른 엘리먼트들에 형성될 수 있다.
[0082] 전술한 내용은 본 개시물의 몇몇 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 개시물의 기본 범위를 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (15)

  1. 챔버 덮개 조립체(chamber lid assembly)로서,
    중심축을 따라서 연장되고 상부 부분 및 하부 부분을 갖는 중앙 채널을 에워싸는 하우징(housing);
    상기 하우징에 커플링되고, 상기 중앙 채널의 상기 하부 부분에 커플링된 중앙 개구부로부터 덮개 플레이트(lid plate)의 둘레 부분으로 외측으로 그리고 하방으로 연장되는 윤곽진(contoured) 바닥부 표면을 갖는 덮개 플레이트;
    상기 중앙 채널을 가열하기 위한 제 1 가열 엘리먼트;
    상기 덮개 플레이트의 윤곽진 바닥부 표면을 가열하기 위한 제 2 가열 엘리먼트;
    상기 중앙 채널에 유체적으로(fluidly) 커플링된 원격 플라즈마 소스; 및
    상기 원격 플라즈마 소스와 상기 하우징 사이에 커플링된 격리 칼라(isolation collar)를 포함하고, 상기 격리 칼라는, 상기 원격 플라즈마 소스와 상기 중앙 채널을 유체적으로 커플링하기 위해 상기 격리 칼라를 통해 연장되는 내측 채널을 갖는,
    챔버 덮개 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 엘리먼트는, 상기 하우징에 배치된 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들을 포함하고; 그리고 상기 제 2 가열 엘리먼트는, 상기 덮개 플레이트의 상부 표면에 커플링된 가열기 플레이트를 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스에 세정 가스(cleaning gas)를 공급하기 위해 상기 원격 플라즈마 소스에 커플링된 세정 가스 소스(source)를 더 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 삼플루오르화질소(nitrogen trifluoride)인,
    챔버 덮개 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 격리 칼라는 알루미늄으로 형성된,
    챔버 덮개 조립체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가열 엘리먼트는, 상기 하우징에 배치된 하나 또는 그 초과의 카트리지 가열기들을 포함하고;
    상기 제 2 가열 엘리먼트는, 상기 덮개 플레이트의 상부 표면에 커플링된 가열기 플레이트를 포함하며;
    상기 하우징은 내측 영역을 포함하고, 제 1 환형 채널 및 제 2 환형 채널을 적어도 부분적으로 정의하며, 상기 제 1 및 제 2 환형 채널들은 상기 중앙 채널에 유체적으로 커플링되고;
    그리고,
    상기 중앙 채널을 적어도 부분적으로 정의하는 중앙 통로를 갖고 상기 내측 영역에 배치된 인서트 - 상기 인서트는 제 1 복수의 개구들(apertures) 및 제 2 복수의 개구들을 포함하며, 상기 제 1 복수의 개구들은, 상기 제 1 환형 채널과 상기 중앙 채널 사이에 다중-개구 가스 유입구를 제공하기 위해 제 1 수평 평면을 따라 배치되고, 상기 제 2 복수의 개구들은, 상기 제 2 환형 채널과 상기 중앙 채널 사이에 다중-개구 가스 유입구를 제공하기 위해 제 2 수평 평면을 따라 배치됨 -; 및
    상기 격리 칼라와 상기 인서트 사이에 접촉 면적을 최소화하기 위해 상기 격리 칼라와 상기 인서트 사이에 배치된 열 격리 링(thermal isolation ring)을 더 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 내측 영역을 포함하고, 제 1 환형 채널 및 제 2 환형 채널을 적어도 부분적으로 정의하며, 상기 제 1 및 제 2 환형 채널들은 상기 중앙 채널에 유체적으로 커플링되고; 그리고,
    상기 중앙 채널을 적어도 부분적으로 정의하는 중앙 통로를 갖고 상기 내측 영역에 배치된 인서트 - 상기 인서트는 제 1 복수의 개구들 및 제 2 복수의 개구들을 포함하며, 상기 제 1 복수의 개구들은, 상기 제 1 환형 채널과 상기 중앙 채널 사이에 다중-개구 가스 유입구를 제공하기 위해 제 1 수평 평면을 따라 배치되고, 상기 제 2 복수의 개구들은, 상기 제 2 환형 채널과 상기 중앙 채널 사이에 다중-개구 가스 유입구를 제공하기 위해 제 2 수평 평면을 따라 배치됨 - 를 더 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 회전 방향으로 상기 중심축을 중심으로 가스의 유동을 도입하기 위해, 상기 제 1 복수의 개구들의 각각의 개구는 상기 중심축에 대해 경사지고(angled), 그리고
    상기 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향으로 상기 중심축을 중심으로 가스의 유동을 도입하기 위해, 상기 제 2 복수의 개구들의 각각의 개구는 상기 중심축에 대해 경사진,
    챔버 덮개 조립체.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 격리 칼라와 상기 인서트 사이에 접촉 면적을 최소화하기 위해 상기 격리 칼라와 상기 인서트 사이에 배치된 열 격리 링을 더 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열 격리 링은 스테인리스 스틸로 형성된,
    챔버 덮개 조립체.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 인서트의 상부 부분에 배치된 캡(cap)을 포함하고, 상기 캡은 상기 캡의 중앙 부분에 형성된 복수의 홀들을 포함하며, 상기 복수의 홀들은 상기 격리 칼라의 내측 채널과 상기 중앙 채널을 유체적으로 커플링하는,
    챔버 덮개 조립체.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 개구들 및 상기 제 2 복수의 개구들 각각은, 반경 방향(radial) 개구들 및 접선 방향(tangential) 개구들을 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  13. 프로세스 챔버를 세정하는 방법으로서,
    세정 가스를 원격 플라즈마 소스에 제공하는 단계;
    상기 세정 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계;
    챔버 덮개 조립체의 벽들 상의 부산물들을 증발시키기(vaporize) 위해, 상기 플라즈마를 상기 원격 플라즈마 소스로부터 격리 칼라를 통해, 상기 챔버 덮개 조립체의, 중앙 채널 및 반응 구역 내로 유동시키는 단계; 및
    상기 플라즈마가 상기 중앙 채널 및 상기 반응 구역 내로 유동되는 동안 상기 챔버 덮개 조립체를 미리 결정된 온도로 가열하는 단계를 포함하는,
    챔버 덮개 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 온도는 150℃와 동일하거나 그 초과인,
    챔버 덮개 조립체.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 세정 가스는 삼플루오르화질소인,
    챔버 덮개 조립체.
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