KR20230122639A - 균일하게 가열된 복수의 충전 볼륨들 (charge volumes) 을 사용한 원자 층 증착 (atomic layer deposition) - Google Patents
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Abstract
복수의 충전 볼륨들 (charge volumes; CVs) 이 기판들 상에서 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 을 수행하기 위해 프로세싱 챔버 각각에서 반응 물질 및 불활성 가스를 공급하도록 사용된다. 반응 물질의 일련의 펄스들은 도즈 단계 동안 2 개의 CV들로부터 높은 플로우 레이트로 공급될 수 있고, 이는 도즈 시간을 연장한다. 불활성 가스는 제 1 퍼지 단계 및 제 2 퍼지 단계에서 제 1 CV 및 제 2 CV로부터 동일한 시작 압력으로 공급될 수 있다. 가열된 펄스 밸브 매니폴드 (pulse valve manifold; PVM) 는 ALD 동안 PVM로부터 각각의 프로세싱 챔버로 공급된 프로세스 가스들의 온도 변동들을 최소화한다. PVM은 프로세스 가스들이 PVM의 각각의 CV들에 들어가기 전에 프로세스 가스들을 예열한다. PVM은 CV들 내에서 프로세스 가스들의 온도를 유지하기 위해 CV들 위 및 아래에 부가적인 보충 가열기들을 포함한다. PVM은 유지 보수를 수행하기 전에 신속하게 냉각될 수 있고, 이는 다운타임 (downtime) 을 감소시킨다.
Description
본 개시는 일반적으로 기판 프로세싱 시스템들, 더 구체적으로 균일하게 가열된 복수의 충전 볼륨들 (charge volumes; CVs) 을 사용하는 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 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.
원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 은 재료의 표면 (예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 표면) 상에 박막을 증착하기 위해 가스상 (gaseous) 화학 프로세스를 순차적으로 수행하는 박막 증착 방법이다. 대부분의 ALD 반응들은 재료의 표면과 순차적인 자기-제한 방식으로 한 번에 1 개의 전구체가 반응하는 전구체들 (반응 물질들) 이라고 하는 적어도 2 개의 화학 물질들을 사용한다. 별개의 전구체들에 대한 반복된 노출을 통해, 박막은 재료의 표면 상에 점진적으로 증착된다. 열적 ALD (thermal ALD; T-ALD) 프로세스는 통상적으로 가열된 프로세싱 챔버에서 수행된다. 프로세싱 챔버는 진공 펌프 및 제어된 불활성 가스의 플로우를 사용하여 대기압 미만 (sub-atmospheric) 의 압력으로 유지된다. 막으로 코팅될 기판은 프로세싱 챔버 내에 배치되고 (place) ALD 프로세스를 시작하기 전에 프로세싱 챔버의 온도와 평형을 이루게 된다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2020년 12월 19일에 출원된 인도 출원 번호 제 202041055393 호의 이익을 주장한다. 상기 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 통합된다.
시스템은, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 시퀀스의 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 (canister) 및 제 2 캐니스터를 포함한다. 시스템은, 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터를 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 포함한다. 시스템은, 제 1 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 제 1 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는, 제 2 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 제 2 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하도록 구성된다.
다른 특징들에서, 시스템은, ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터를 더 포함한다. 시스템은, 제 3 캐니스터를 프로세싱 챔버에 연결하도록 구성된 제 3 밸브를 더 포함한다. 제어기는 제 3 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 제 3 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하도록 구성된다. 제 3 펄스는 도즈 단계에서 반응 물질의 제 2 펄스를 공급한 후 공급된다.
또 다른 특징들에서, ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 프로세싱 챔버에 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터를 포함한다. 시스템은, 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터를 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 포함한다. 시스템은, 제 1 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계 동안 제 1 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 1 펄스를 공급하도록 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는, 제 2 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 제 2 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 2 펄스를 공급하도록 구성된다. 제 2 퍼지 단계는 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계에 이어진다.
다른 특징들에서, 시스템은, ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 제 2 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터로서, 제 2 가스는 반응 물질 또는 전구체를 포함한다. 시스템은, 제 3 캐니스터를 프로세싱 챔버에 연결하도록 구성된 제 3 밸브를 더 포함한다. 제어기는, 제 3 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 제 3 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 제 2 가스의 제 3 펄스를 공급하도록 구성된다. 제 3 펄스는 제 1 퍼지 단계에서 퍼지 가스의 제 1 펄스를 공급한 후에 그리고 제 2 퍼지 단계에서 퍼지 가스의 제 2 펄스를 공급하기 전에 공급된다.
또 다른 특징들에서, 시스템은, ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터를 포함한다. 시스템은, ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터를 포함한다. 시스템은, 제 1 캐니스터, 제 2 캐니스터, 및 제 3 캐니스터를 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브, 제 2 밸브, 및 제 3 밸브를 포함한다. 시스템은 a) 제 1 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 제 1 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하고; b) 제 1 펄스 후에 제 2 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 제 2 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하고; c) 도즈 단계에서 반응 물질의 제 2 펄스에 이어서, 제 3 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 제 3 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하고; 그리고 d) a), b), 및 c)를 N회 반복하도록 구성되고, N은 양의 정수인, 제어기를 포함한다.
다른 특징들에서, 시스템은, ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버로 전구체를 공급하도록 구성된 제 4 캐니스터를 더 포함한다. 시스템은, ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 5 캐니스터를 더 포함한다. 시스템은, 제 4 캐니스터 및 제 5 캐니스터를 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 4 밸브 및 제 5 밸브를 더 포함한다. 제어기는 e) d)에 이어서 제 4 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 제 4 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 전구체의 제 4 펄스를 공급하고; 그리고 f) e)에 이어서 제 5 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 제 5 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 5 펄스를 공급하도록 더 구성된다.
다른 특징들에서, 제어기는 f)를 M 회 반복하도록 구성되고, M은 양의 정수이다.
또 다른 특징들에서, 시스템은, ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터를 포함한다. 시스템은, ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버로 전구체를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터를 포함한다. 시스템은, ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 4 캐니스터 및 제 5 캐니스터를 포함한다. 시스템은, 제 1 캐니스터, 제 2 캐니스터, 제 3 캐니스터, 제 4 캐니스터, 및 제 5 캐니스터를 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브 및 제 5 밸브를 포함한다.
시스템은 a) 제 1 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 동안 제 1 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하고; b) 제 1 펄스 후에 제 2 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 동안 제 2 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하고; c) 제 1 도즈 단계에서 반응 물질의 제 2 펄스에 이어서, 제 4 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계 동안 제 4 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하고; d) 제 1 퍼지 단계에서 퍼지 가스의 제 3 펄스에 이어서, 제 3 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 제 3 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 전구체의 제 4 펄스를 공급하고; 그리고 f) 제 2 도즈 단계에서 전구체의 제 4 펄스에 이어서 제 5 밸브를 활성화함으로써 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 제 5 캐니스터로부터 프로세싱 챔버로 퍼지 가스의 제 5 펄스를 공급하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
다른 특징들에서, 제어기는 f) d) 및 e)를 수행하기 전에 a), b), 및 c)를 N 회 반복하고; g) f) 후에 d) 및 e)를 수행하도록 더 구성된다. g)를 M 회 반복하도록 구성되고, M은 양의 정수이다.
또 다른 특징들에서, 시스템은, 금속 플레이트의 슬롯들에 배치된 (arrange) 복수의 가스 라인들; 금속 플레이트의 슬롯들에 인접하게 배치된 (dispose) 제 1 가열기; 베이스 플레이트 상에 배치되고 그리고 가스 라인들에 연결된 복수의 캐니스터들; 및 캐니스터들을 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하도록 베이스 플레이트 상에 배치된 복수의 밸브들을 포함한다.
또 다른 특징에서, 시스템은 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 시스템은 캐니스터들 위에 배치된 제 2 가열기를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 시스템은, 제 2 가열기와 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 시스템은 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기; 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및 제 3 가열기와 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 캐니스터들은 동일한 사이즈 및 형상이다.
다른 특징들에서, 시스템은, 가스 라인들과 복수의 캐니스터들 사이에 연결된 제 2 복수의 캐니스터들을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 제 2 복수의 캐니스터들은 복수의 캐니스터들과 상이한 저장 용량을 갖는다.
다른 특징들에서, 시스템은 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기; 복수의 캐니스터들 및 제 2 복수의 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및 제 3 가열기와 복수의 캐니스터들 및 제 2 복수의 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 시스템은, 제 2 가열기를 포함하고, 베이스 플레이트로부터 연장하고, 그리고 금속 플레이트에 연결되는 제 3 플레이트를 더 포함한다. 제 2 복수의 캐니스터들은 제 3 플레이트의 연장된 부분 상에 배치된다.
또 다른 특징들에서, 인클로저 (enclosure) 는 시스템을 포함하고 그리고 프로세싱 챔버 상에 장착된다. 인클로저의 내측 벽들은 열적 절연 재료의 제 2 층을 포함한다.
다른 특징들에서, 인클로저는 인클로저 내로 가압된 가스를 공급하기 위해 인클로저의 제 1 측면에 장착된 유입구; 및 인클로저로부터 가압된 가스를 배출하기 위한 인클로저의 제 2 측면 상의 유출구를 더 포함한다.
다른 특징들에서, 인클로저는, 인클로저 내에서 가압된 가스를 분배하도록 유입구와 정렬되는 인클로저 내부의 제 1 측면에 장착된 분배 디바이스를 더 포함한다.
또 다른 특징에서, 제 2 가열기는 베이스 플레이트의 하단부에 부착되고 그리고 스페이서들을 사용하여 인클로저의 베이스 패널에 부착된다.
다른 특징들에서, 시스템은, 금속 플레이트, 베이스 플레이트, 및 제 3 가열기를 포함하는 제 3 플레이트 각각에 배치된 적어도 2 개의 열 센서들을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 베이스 플레이트는 가스 라인들, 캐니스터들, 및 밸브들을 연결하는 가스 채널들을 포함한다.
다른 특징들에서, 베이스 플레이트는 밸브들 및 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 (in fluid communication with) 복수의 보어들을 포함한다.
다른 특징들에서, 시스템은, 베이스 플레이트를 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하고 그리고 밸브들 및 샤워헤드와 유체로 연통하는 복수의 보어들을 포함하는 어댑터 블록을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 베이스 플레이트는 밸브들과 유체로 연통하는 제 1 복수의 보어들을 포함한다. 시스템은 베이스 플레이트를 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하고 그리고 제 1 복수의 보어들 및 샤워헤드와 유체로 연통하는 제 2 복수의 보어들을 포함하는 어댑터 블록을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 금속 플레이트는 베이스 플레이트에 직각이다 (perpendicular). 캐니스터들 및 밸브들은 서로 그리고 금속 플레이트에 평행한 열들 (rows) 로 배치된다.
다른 특징들에서, 시스템은 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기를 포함하는 제 3 플레이트를 더 포함한다. 제 3 플레이트는 베이스 플레이트로부터 연장하고 그리고 금속 플레이트에 연결된다. 시스템은, 제 3 플레이트의 연장된 부분 상에 배치되고 그리고 가스 라인들 및 복수의 캐니스터들에 연결되는, 제 2 복수의 캐니스터들을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 시스템은 복수의 캐니스터들 및 제 2 복수의 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및 제 3 가열기와 복수의 캐니스터들 및 제 2 복수의 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함한다.
다른 특징들에서, 제 2 복수의 캐니스터들은 복수의 캐니스터들과 상이한 저장 용량을 갖는다.
다른 특징들에서, 제 2 복수의 캐니스터들은 복수의 캐니스터들보다 더 적은 수의 캐니스터들을 포함한다.
본 개시의 부가 적용 가능 영역들은 상세한 기술 (description), 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
본 개시는 상세한 기술 및 첨부된 도면들로부터 더 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 복수의 프로세싱 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 일 예를 도시한다.
도 2는 도 1의 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버들과 함께 사용되는 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFCs) 및 펄스 밸브 매니폴드 (pulse valve manifold; PVM) 서브시스템의 일 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 프로세싱 챔버들과 연관된 예시적인 부가적인 컴포넌트들을 도시한다.
도 4a는 본 개시에 따른 도 1의 프로세싱 챔버들에서 기판들을 프로세싱하기 위해 사용된 복수의 도즈 펄스들을 포함하는 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 시퀀스의 일 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시에 따른 ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 불활성 가스를 공급하기 위해 복수의 도즈 펄스들을 사용하고 그리고 복수의 충전 볼륨들 (charge volumes; CVs) 을 사용하는 도 1의 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법을 도시한다.
도 5는 본 개시에 따른 도 1의 프로세싱 챔버들과 함께 사용된 PVM 서브시스템의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 충전 볼륨들 및 밸브들의 측면도를 도시한다.
도 8은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 평면도를 도시한다.
도 9는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템에 사용된 가스 라인들을 포함하는 금속 플레이트의 종방향 (longitudinal) 단면을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시에 따른 도 9의 금속 플레이트의 횡방향 단면을 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 본 개시에 따른 더 상세한 도 5의 PVM 서브시스템의 베이스 플레이트의 일 예를 도시한다.
도 12a 내지 도 12f는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 가열기 플레이트의 일 예의 다양한 도면들을 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 상단 가열기 플레이트와 함께 사용된 열 계면의 일 예의 다양한 도면들을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템을 둘러싸는 인클로저 (enclosure) 의 일 예를 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템을 냉각하기 위해 사용된 냉각 시스템의 일 예를 도시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
도 1은 본 개시에 따른 복수의 프로세싱 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 시스템의 일 예를 도시한다.
도 2는 도 1의 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버들과 함께 사용되는 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFCs) 및 펄스 밸브 매니폴드 (pulse valve manifold; PVM) 서브시스템의 일 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 프로세싱 챔버들과 연관된 예시적인 부가적인 컴포넌트들을 도시한다.
도 4a는 본 개시에 따른 도 1의 프로세싱 챔버들에서 기판들을 프로세싱하기 위해 사용된 복수의 도즈 펄스들을 포함하는 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 시퀀스의 일 예를 도시한다.
도 4b는 본 개시에 따른 ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 불활성 가스를 공급하기 위해 복수의 도즈 펄스들을 사용하고 그리고 복수의 충전 볼륨들 (charge volumes; CVs) 을 사용하는 도 1의 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법을 도시한다.
도 5는 본 개시에 따른 도 1의 프로세싱 챔버들과 함께 사용된 PVM 서브시스템의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 측면도를 도시한다.
도 7은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 충전 볼륨들 및 밸브들의 측면도를 도시한다.
도 8은 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 평면도를 도시한다.
도 9는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템에 사용된 가스 라인들을 포함하는 금속 플레이트의 종방향 (longitudinal) 단면을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시에 따른 도 9의 금속 플레이트의 횡방향 단면을 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 본 개시에 따른 더 상세한 도 5의 PVM 서브시스템의 베이스 플레이트의 일 예를 도시한다.
도 12a 내지 도 12f는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 가열기 플레이트의 일 예의 다양한 도면들을 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템의 상단 가열기 플레이트와 함께 사용된 열 계면의 일 예의 다양한 도면들을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템을 둘러싸는 인클로저 (enclosure) 의 일 예를 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 본 개시에 따른 도 5의 PVM 서브시스템을 냉각하기 위해 사용된 냉각 시스템의 일 예를 도시한다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
충전 볼륨 (charge volume; CV) 은 가스 소스에 의해 공급된 프로세스 가스를 수용하는 캐니스터 (canister) 이다. CV는 프로세스 가스를 일시적으로 저장하고 그리고 이하에 설명된 바와 같이 제어된 방식으로 프로세싱 챔버에 프로세스 가스를 공급한다. 프로세스 가스가 CV로부터 프로세싱 챔버로 공급될 (즉, 배출될) 때, CV를 재충전하도록 프로세스 가스의 부가적인 볼륨이 가스 소스로부터 CV로 공급된다.
본 개시는 기판 프로세싱 시스템 (또한 툴로 지칭됨) 의 프로세싱 챔버 각각에서 반응 물질 및 불활성 가스를 공급하기 위한 복수의 매니폴드들 및 충전 볼륨들을 제공한다. 예를 들어, 반응 물질의 2 개의 충전 볼륨들을 사용하는 것은 ALD 시퀀스에서 도즈 시간을 연장하는 것을 허용한다. 반응 물질의 일련의 펄스들이 고 플로우 레이트로 2 개의 충전 볼륨들로부터 프로세싱 챔버로 공급될 수 있기 때문에 도즈 시간은 연장될 수 있다. 도즈 단계 동안, 제 2 CV로부터 반응 물질의 후속하는 제 2 펄스는 제 1 CV로부터 반응 물질의 직전 (immediately preceding) 제 1 펄스의 압력이 감쇠되기 (예를 들어, 문턱 값 (threshold) 아래로 떨어지기; 도 4a 참조) 전에 공급된다. 동일한 도즈 단계에서 신속하게 연속적으로 제 2 펄스를 공급함으로써, 도즈 단계에서 반응 물질의 평균 농도는 연장된 시간 기간 동안 문턱 값 이상으로 유지될 수 있다. 또한, 불활성 가스의 2 개의 충전 볼륨들을 사용하는 것은 불활성 가스가 ALD 시퀀스의 퍼지 단계 각각에서 동일한 시작 압력으로 공급되는 것을 보장한다.
부가적으로, 본 개시는 ALD 시퀀스 동안 PVM로부터 프로세싱 챔버로 공급된 프로세스 가스들의 온도 변동들을 최소화하는 프로세싱 챔버 각각에 대한 펄스 밸브 매니폴드 (pulse valve manifold; PVM) 를 제공한다. PVM은 프로세스 가스들이 PVM의 각각의 충전 볼륨들에 들어가기 전에 프로세스 가스들을 예열함으로써 온도 변동들을 최소화한다. PVM은 프로세스 가스들이 충전 볼륨들로 들어가기 전에 프로세스 가스들을 완전히 가열하기에 충분한 유입구 가열기 길이를 갖도록 설계된다. PVM은 CV들 내에서 프로세스 가스들의 온도를 유지하기 위해 CV들 위 및 아래에 부가적인 보충 가열기들을 포함한다. 충전 볼륨들의 균일한 가열을 보장하기 위해 보충 가열기와 충전 볼륨들 사이에 열 계면이 사용된다. PVM 설계는 프로세스 가스들이 상대적으로 일정한 온도에서 프로세싱 챔버로 전달되는 것을 보장한다. PVM은 또한 PVM을 신속하게 냉각하고 그리고 유지 보수로 하여금 PVM이 대류에 의해 천천히 냉각될 때까지 대기하지 않고 수행되게 하는 급속 냉각 피처를 포함하고, 이는 다운타임 (downtime) 을 감소시킨다.
통상적으로, ALD 프로세스를 위한 가스 전달 시스템은 일 반응 물질에 대해 일 CV를 사용한다. 도징 (dosing) 이 발생할 때, 반응 물질은 충전 볼륨과 프로세싱 챔버 사이의 압력 차로 인해 상대적으로 높은 플로우 레이트로 프로세싱 챔버 내로 처음으로 들어간다. 그러나, 반응 물질의 플로우 레이트는 신속하게 감소하고 그리고 반응 물질의 플로우 레이트를 제어하는 질량 유량 제어기 (mass flow controllers; MFC) 의 안정된 (steady) 상태 플로우 레이트에 수렴한다. 일부 ALD 프로세스들은 상대적으로 느린 반응 레이트를 갖고 그리고 반응 물질의 플로우 레이트가 충분하지 않다면 상대적으로 긴 도즈 시간을 필요로 한다. 일부 ALD 프로세스들은 또한 저항률과 같은 막 특성을 개선하기 위해 상대적으로 신속하게 부산물들을 퍼지해야 한다. 따라서, 퍼지 가스는 퍼지 단계 각각의 시작에서 적절한 시간으로 뿐만 아니라 상대적으로 높은 압력으로 프로세싱 챔버 내로 공급되어야 하고, 이는 단일 CV가 복수의 퍼지 단계들 동안 퍼지 가스를 공급하기 위해 사용될 때 어려울 수 있다.
본 개시는 단일 CV를 사용하는 것과 비교하여 도즈 시간을 감소시키는, 도즈 사이클 각각에서 프로세싱 챔버 내로 고 플로우 레이트로 반응 물질의 복수의 도즈 펄스들을 입력하도록 반응 물질의 복수의 CV들을 사용함으로써 상기 문제들을 해결한다. 부가적으로, 연속적인 퍼지 사이클들에서 퍼지 가스를 공급하기 위해 복수의 CV들을 사용하는 것은 퍼지 사이클 각각의 시작 시 높은 플로우 레이트로 퍼지 가스의 공급을 보장하고, 이는 프로세스 부산물들을 신속하고 효과적으로 제거한다. 따라서, 도즈 단계 동안 반응 물질을 공급하기 위해 이들 각각의 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFCs) 과 함께 복수의 CV들을 사용하는 것은 도즈 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 복수의 퍼지 단계들 동안 퍼지 가스를 공급하기 위해 이들 각각의 MFC들과 함께 복수의 CV들을 사용하는 것은 ALD 프로세스들에서 프로세싱 챔버의 신속하고 효과적인 퍼지를 보장할 수 있다.
이에 더하여, 본 개시는 ALD 프로세스들 동안 기판 프로세싱 시스템에 균일하게 가열되고 가변적인 충전 볼륨들을 전달하기 위한 펄스 밸브 매니폴드 (Pulse valve manifold, PVM) 서브시스템을 제공한다. 기판 프로세싱 시스템은 통상적으로 복수의 프로세싱 챔버들을 포함하고, 각각은 페데스탈, 샤워헤드, 상단 플레이트, 및 상단 플레이트 위에 배치된 (arrange) 가스 박스를 포함한다. 프로세스 가스들은 가스 박스로부터 상단 플레이트 및 샤워헤드를 통해 프로세싱 챔버로 공급된다. 본 개시의 PVM 서브시스템은 미리 규정된 시퀀스로 그리고 ALD 프로세스 동안 미리 결정된 압력 및 온도로 프로세스 가스들을 프로세싱 챔버로 전달한다.
PVM 서브시스템은 복수의 CV들, 액추에이팅 (actuating) 밸브들, 베이스 플레이트, 및 연결 가스 라인들을 포함한다. CV들은 보조 (auxiliary) 저장소로서 프로세스 가스들을 저장한다. CV들은 프로세싱 챔버 내로의 프로세스 가스들의 균일하고 안정된 플로우를 유지한다. 액추에이팅 밸브들은 시스템 제어기로부터의 제어 신호들에 기초하여 프로세스 가스들의 플로우를 용이하게 한다. CV들 및 액추에이팅 밸브들은 베이스 플레이트 상에 장착된다. PVM 서브시스템은 CV들, 액추에이팅 밸브들, 및 가스 라인들에 대해 상승된 온도들을 달성하도록 사용되는 가열기 배치를 더 포함한다. 가열기 배치는 이하에 상세히 기술된 바와 같이, 가열기가 CV들의 프로세스 가스들을 균일하게 가열할 수 있도록 CV들의 제작 변동들을 수용하는 열 계면 재료를 사용한다.
현재, PVM 서브시스템은 화학적으로 양립할 수 있는 (compatible) 가스들의 일 세트 또는 패밀리만을 홀딩할 (hold) 수 있다. 현재 PVM 서브시스템은 화학적으로 양립할 수 없는 (incompatible) 프로세스 가스들을 지원할 수 없다. 현재 PVM 서브시스템은 또한 전구체를 가스상 형태로 유지하기 위해 미리 결정된 온도를 유지하도록 습윤된 플로우 경로 전반에 걸쳐 열원을 필요로 하는 고체 전구체를 지원할 수 없다. 본 개시의 PVM 서브시스템은 고체 전구체를 지원하고 그리고 상승된 온도들에서 프로세스 가스들을 지원하도록 PVM 서브시스템의 기능들을 향상시킨다. 이하에 상세히 설명된 바와 같이, 본 개시의 PVM 서브시스템은 화학적으로 양립할 수 없는 가스들이 혼합되지 않도록 양립할 수 없는 가스들에 대해 별개로 퍼지 가스를 공급하는 부가적인 CV들을 사용함으로써 양립할 수 없는 프로세스 가스들을 지원한다.
게다가, 현재 PVM 서브시스템은 제한된 용량 (예를 들어, 100 cc 내지 300 cc 만) 을 가진 CV들을 지원할 수 있다. CV들의 제한된 용량은 도즈 시간 (즉, 특정한 양의 반응 물질을 프로세싱 챔버로 전달하는데 필요한 시간) 에 영향을 준다. PVM 서브시스템은 듀얼 CV들을 사용한다. 듀얼 CV 각각은 상이한 용량들의 2 개의 충전 볼륨들을 포함한다. 상이한 용량들은 도즈 시간에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 듀얼 CV의 충전 볼륨 각각의 용량은 100 cc 내지 1000 cc의 범위일 수 있다. 다른 용량들이 사용될 수 있다.
이에 더하여, 본 개시의 PVM 서브시스템은 전체 PVM 서브시스템에 걸쳐 균일하고 안정된 온도들을 달성하도록 최적의 위치들 (locations) 에 배치된 가열 엘리먼트들을 포함한다. 예를 들어, PVM 서브시스템은 3 개의 가열 존들을 포함한다. 제 1 가열 존은 PVM 서브시스템의 베이스 플레이트에 위치된다 (locate). 제 2 가열 존은 PVM 서브시스템의 상단부에 위치된다. 제 1 가열 존 및 제 2 가열 존은 CV들 및 액추에이팅 밸브들에 열을 공급한다. 열 계면 재료는 열 전달을 증가시키고 그리고 가열 엘리먼트들 및 CV들과 같은 다른 컴포넌트들의 허용 오차들을 수용하도록 제 2 가열 존과 CV들의 상단부 사이에 사용된다. 제 3 가열 존은 PVM 서브시스템으로 들어가는 가스 라인들을 가열한다.
가열 존들은 미리 결정된 양의 열을 효과적으로 공급하고 그리고 전체 PVM 서브시스템에 걸쳐 균일한 온도를 유지하도록 개별적으로 제어된다. 오븐 타입 가열과 달리, CV들로의 열 전달 모드는 전도성이다. 또한, 가열 존들은 열 손실을 최소화하기 위해 절연된 인클로저 (enclosure) 에 의해 둘러싸인다. 부가적으로, 가열 존들과 인클로저 패널들 사이의 에어 갭들은 절연체로서 사용된다. 이에 더하여, 2 개의 열전대들 (thermocouples) 중 1 개의 고장으로 인한 과열로부터 PVM 서브시스템을 보호하기 위해 2 개의 열전대들이 가열 존 각각에서 사용된다. PVM 서브시스템은 또한 신속한 냉각을 수행하고 그리고 더 적은 리드 타임 (lead time) 으로 예방적 유지 보수를 수행하게 하는, 강제 대류 냉각 시스템 (예를 들어, 압축된 건조 공기) 을 포함하고, 이는 시스템 다운타임을 감소시킨다. 본 개시의 이들 및 다른 특징들은 이하에 상세히 기술된다.
본 개시는 다음과 같이 구체화된다. 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템의 일 예가 도 1을 참조하여 도시되고 기술된다. 기판 프로세싱 시스템에서 사용된 MFC들 및 PVM 서브시스템들의 예들은 도 2를 참조하여 더 상세히 도시되고 기술된다. 기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버들과 연관된 부가적인 컴포넌트들이 도 3을 참조하여 도시되고 기술된다. 본 개시에 따른 복수의 도즈 펄스들을 포함하는 ALD 시퀀스의 일 예가 도 4a를 참조하여 도시되고 기술된다. 도즈 단계 동안 복수의 도즈 펄스들을 사용하여 그리고 복수의 퍼지 단계들 동안 불활성 가스를 공급하기 위해 복수의 CV들을 사용하여 ALD를 수행하는 방법의 일 예가 도 4b를 참조하여 도시되고 기술된다.
본 개시에 따른 PVM 서브시스템은 도 5 내지 도 15를 참조하여 더 상세히 도시되고 기술된다. 도 5는 PVM 서브시스템의 정면도를 도시한다. 도 6은 PVM 서브시스템의 측면도를 도시한다. 도 7은 PVM 서브시스템의 밸브들 및 듀얼 CV들의 측면도를 도시한다. 도 8은 PVM 서브시스템의 평면도를 도시한다. 도 9는 PVM 서브시스템의 가스 라인들을 포함하는 금속 플레이트의 종방향 (longitudinal) 단면을 도시한다. 도 10a 및 도 10b는 금속 플레이트의 횡방향 단면을 도시한다. 도 11a 내지 도 11f는 PVM 서브시스템의 베이스 플레이트를 더 상세히 도시한다. 도 12a 내지 도 12f는 PVM 서브시스템의 가열기 플레이트들의 다양한 도면들을 도시한다. 도 13a 내지 도 13c는 PVM 서브시스템의 열 계면의 다양한 도면들을 도시한다. 도 14a 내지 도 14c는 PVM 서브시스템의 인클로저를 도시한다. 도 15a 내지 도 15c는 PVM 서브시스템의 냉각 시스템을 도시한다. 도면들 전반에 걸쳐, 일부 컴포넌트들의 치수들은 예시적인 목적들을 위해 과장되었다.
도 1은 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템 (100)(이하 시스템 (100)) 의 일 예를 도시한다. 시스템 (100) 은 프로세스 가스들의 복수의 소스들 (102); 제 1 세트의 MFC들 (104); 제 2 세트의 MFC들 (106); 복수의 가열된 PVM 서브시스템들 (108-1, 108-2, 108-3, 및 108-4) (집합적으로 PVM 서브시스템들 (108)); 복수의 프로세싱 챔버들 (110-1, 110-2, 110-3, 및 110-4) (집합적으로 프로세싱 챔버들 (110)); 냉각 서브시스템 (112), 및 시스템 제어기 (114) 를 포함한다. 4 개의 PVM 서브시스템들 (108) 및 4 개의 프로세싱 챔버들 (110) 이 단지 예로서 도시되지만, 일반적으로 시스템 (100) 은 N 개의 프로세싱 챔버들 (110) 에 각각 연결된 N 개의 PVM 서브시스템들 (108) 을 포함할 수 있고, N은 1보다 더 큰 정수이다. 프로세싱 챔버들 (110) 각각은 각각의 샤워헤드 (109-1, 109-2, 109-3, 및 109-4) (집합적으로 샤워헤드들 (109)) 를 포함한다. 프로세싱 챔버들 (110) 각각과 연관된 부가적인 컴포넌트들이 도 3을 참조하여 도시되고 기술된다.
도시된 시스템 (100) 의 예에서, 제 1 프로세싱 챔버 (110-1) 및 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 제 1 프로세스를 수행하도록 구성되고, 그리고 다른 프로세싱 챔버들 (110-2, 110-3, 110-4) 각각 및 다른 PVM 서브시스템들 (108-2, 108-3, 108-4) 각각은 도 4a를 참조하여 이하에 설명된 바와 같이 제 1 프로세스와 상이한 제 2 프로세스를 수행하도록 구성된다. 따라서, 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 다른 PVM 서브시스템들 (108-2, 108-3, 및 108-4) 각각과 상이하게 구성된다. 또한, 제 1 세트의 MFC들 (104) 은 제 2 세트의 MFC들 (106) 과 상이하게 구성될 수도 있다.
소스들 (102) 은 프로세스 가스들 (예를 들어, 반응 물질들, 불활성 가스들, 및 전구체들) 을 공급한다. 제 1 세트의 MFC들 (104) 은 제 1 프로세싱 챔버 (110-1) 로 공급된 프로세스 가스들의 플로우를 제어하기 위한 MFC들을 포함한다. 제 2 세트의 MFC들 (106) 은 제 2 프로세싱 챔버 (110-2), 제 3 프로세싱 챔버 (110-3), 및 제 4 프로세싱 챔버 (110-4) (이하 다른 프로세싱 챔버들 (110)) 로 공급된 프로세스 가스들의 플로우를 제어하기 위한 MFC들을 포함한다.
PVM 서브시스템 (108) 각각은 복수의 CV들, 액추에이팅 밸브들, 가스 라인들, 및 가열기들을 포함하고, 이는 도 5 내지 도 15를 참조하여 상세히 도시되고 기술된다. 간략하게, PVM 서브시스템 (108) 각각은 미리 결정된 온도 및 압력으로 그리고 미리 결정된 시퀀스로 각각의 샤워헤드 (109) 를 통해 각각의 프로세싱 챔버 (110) 에 프로세스 가스들을 공급한다. 시스템 제어기 (114) 는 미리 결정된 온도로 프로세스 가스들을 공급하도록 PVM 서브시스템들 (108) 의 가열기들을 제어한다. 시스템 제어기 (114) 는 미리 결정된 압력으로 그리고 미리 결정된 시퀀스로 프로세스 가스들을 공급하도록 PVM 서브시스템들 (108) 의 액추에이팅 밸브들을 제어한다.
냉각 서브시스템 (112) 은 도 15a 내지 도 15c을 참조하여 상세히 도시되고 기술된 유지 보수를 수행하기 전에 PVM 서브시스템들 (108) 에 압축된 건조 공기 또는 임의의 다른 적합한 가스를 공급한다. 시스템 제어기 (114) 가 시스템 (100) 의 컴포넌트들을 제어한다.
도 2는 MFC들의 제 1 세트 (104) 및 제 2 세트 (106) 및 PVM 서브시스템들 (108) 을 더 상세히 도시한다. MFC들 (106) 은 MFC들 (104) 과 유사하거나 상이할 수도 있다. MFC들 (104) 의 이하의 기술은 MFC들 (106) 에 동일하게 적용된다. MFC들의 제 1 세트 (104) 및 제 2 세트 (106) 는 이하에 집합적으로 MFC들 (104) 이라고 지칭된다. MFC들 (104) 은 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 에 연결된다. 제 2 PVM 서브시스템 (108-2), 제 3 PVM 서브시스템 (108-3), 및 제 4 PVM 서브시스템 (108-4) 은 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 과 유사하거나 상이할 수도 있다. 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 의 이하의 기술은 제 2 PVM 서브시스템 (108-2), 제 3 PVM 서브시스템 (108-3), 및 제 4 PVM 서브시스템 (108-4) 에 동일하게 적용된다.
MFC들 (104) 은 복수의 MFC들 (120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 및 134) 을 포함하고 그리고 각각의 밸브들 (121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 및 135) 을 포함한다. MFC들 (120 및 122) 은 소스들 (102) 중 하나로부터 불활성, 비반응성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 수용한다. MFC들 (120 및 122) 은 각각의 밸브들 (121, 123) 을 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로의 불활성 가스의 플로우를 제어한다. MFC들 (124 및 126) 은 소스들 (102) 중 하나로부터 제 1 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 을 수용한다. MFC들 (124 및 126) 은 각각의 밸브들 (125, 127) 을 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로의 제 1 반응 물질의 플로우를 제어한다. MFC들 (120, 122, 124, 및 126) 은 가스 박스 (140) 내에 배치된다.
MFC (128) 및 대응하는 밸브 (129) 는 가스 박스 (140) 내에 배치되고 그리고 전구체 (예를 들어, 가스 C) 의 플로우를 제어한다. 일부 예들에서, MFC (128) 및 대응하는 밸브 (129) 는 별개의 가열된 가스 박스 내에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 전구체는 소스들 (102) 중 하나에 의해 공급될 수도 있거나 가열된 가스 박스에 의해 공급된 고체 전구체일 수도 있다. 가열된 가스 박스는 고체 전구체를 가스상 상태로 변환한다. MFC (128) 는 또한 소스들 (102) 중 하나로부터 불활성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 수용한다. MFC (128) 는 밸브 (129) 를 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로 불활성 가스와 혼합된 전구체의 플로우를 제어한다.
MFC들 (130, 132, 134) 및 대응하는 밸브들 (131, 133, 135) 은 가스 박스 (140) 내에 배치된다. MFC (130) 는 소스들 (102) 중 하나로부터 제 2 반응 물질 (예를 들어, 가스 D) 을 수용한다. MFC (130) 는 대응하는 밸브 (131) 를 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로의 제 2 반응 물질의 플로우를 제어한다. MFC들 (132 및 134) 은 소스들 (102) 중 하나로부터 불활성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 수용한다. MFC들 (132 및 134) 은 각각의 밸브들 (133 및 135) 을 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로의 불활성 가스의 플로우를 제어한다.
제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 복수의 CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 을 포함한다. CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 의 유입구들은 각각의 매니폴드들 (171, 173, 175, 177, 179, 181, 183 및 185) 을 통해 밸브들 (121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 및 135) 에 연결된다. CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 은 매니폴드들 (171, 173, 175, 177, 179, 181, 183, 및 185) 을 통해 밸브들 (121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 및 135) 을 통해, MFC들 (120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 및 134) 로부터 프로세스 가스들을 각각 수용한다.
제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 을 포함한다. 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 은 CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 의 유출구들에 각각 연결된다. 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 은 3 개의 포트 밸브들이다. CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 과 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 사이의 연결들이 도 7, 도 8, 및 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 도시되고 상세히 기술된다. 도 11f에서 화살표로 도시된 바와 같이, 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 각각에서, 제 1 포트는 제 3 포트에 연결된다. 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 의 제 2 포트들은 보통 폐쇄되고 그리고 CV들 (170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 및 184) 의 유출구들에, 각각 연결된다. 밸브들 (190, 192, 194, 196, 198, 200, 202, 및 204) 의 제 2 포트들은 프로세싱 동안 시스템 제어기 (114) 에 의해 생성된 제어 신호들에 의해 미리 결정된 지속 기간 동안 그리고 미리 결정된 시퀀스로 개방된다. 프로세스의 일 예는 도 4a 및 도 4b을 참조하여 기술된다. 이에 따라, 하나 이상의 프로세스 가스들은 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로부터 제 1 프로세싱 챔버 (110-1) 의 샤워헤드 (109-1) 내로 흐른다.
도 3은 프로세싱 챔버들 (110) 각각과 연관된 부가적인 컴포넌트들을 도시한다. 프로세싱 챔버 (110-1) 및 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 이 단지 예를 들어 기술되지만, 기술은 다른 모든 프로세싱 챔버들 (110) (즉, 프로세싱 챔버들 (110-2, 110-3, 110-4)) 및 다른 PVM 서브시스템들 (108-2, 108-3, 및 108-4) 에 동일하게 적용된다.
프로세싱 챔버 (110-1) 는 ALD 프로세스를 사용하여 (예를 들어, T-ALD를 사용하여) 기판 (272) 을 프로세싱하도록 구성된다. 프로세싱 챔버 (110-1) 는 기판 지지부 (예를 들어, 페데스탈) (270) 를 포함한다. 프로세싱 동안, 기판 (272) 이 페데스탈 (270) 상에 배치된다. 하나 이상의 가열기들 (274) (예를 들어, 가열기 어레이, 존 가열기들, 등) 이 프로세싱 동안 기판 (272) 을 가열하도록 페데스탈 (270) 내에 배치될 수도 있다. 부가적으로, 하나 이상의 온도 센서들 (276) 이 페데스탈 (270) 의 온도를 센싱하도록 페데스탈 (270) 내에 배치된다. 시스템 제어기 (114) 는 온도 센서들 (276) 에 의해 센싱된 페데스탈 (270) 의 온도를 수신하고 그리고 센싱된 온도에 기초하여 가열기들 (274) 에 공급된 전력을 제어한다.
프로세싱 챔버 (110-1) 는 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로부터 수용된 프로세스 가스들을 프로세싱 챔버 (110-1) 내로 도입하고 그리고 분배하도록 샤워헤드 (109-1) 를 더 포함한다. 샤워헤드 (109-1) 는 프로세싱 챔버 (110-1) 를 인클로징하는 (enclose) 상단 플레이트 (281) 에 연결된 일 단부를 갖는 스템 부분 (280) 을 포함한다. 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 적어도 2 개의 장착 레그들 (legs) (283-1, 283-2) 을 사용하여 샤워헤드 (109-1) 위의 상단 플레이트 (281) 에 장착된다.
제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 어댑터 (282) 를 통해 샤워헤드 (109-1) 의 스템 부분 (280) 에 연결된다. 어댑터 (282) 는 어댑터 (282) 의 제 1 단부 상에 제 1 플랜지 (279-1) 를 포함하고 그리고 어댑터 (282) 의 제 2 단부 상에 제 2 플랜지 (279-2) 를 포함한다. 플랜지들 (279-1, 279-2) 은 패스너들 (fasteners) (287-1 내지 287-4) 에 의해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 의 하단부 및 샤워헤드 (109-1) 의 스템 부분 (280) 에 각각 패스닝된다 (fasten). 어댑터는 샤워헤드 (109-1) 의 스템 부분 (280) 및 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 과 유체로 연통하는 (in fluid communication with) 보어들 (285-1, 285-2) (집합적으로 보어들 (285)) 을 포함한다. 샤워헤드 (109-1) 의 베이스 부분 (284) 은 일반적으로 원통형이고 그리고 프로세싱 챔버 (110-1) 의 상단 표면으로부터 이격되는 위치에서 스템 부분 (280) 의 반대편 단부로부터 방사상으로 외향으로 연장한다.
샤워헤드 (109-1) 의 베이스 부분 (284) 의 기판-대면 표면은 대면플레이트 (286) 를 포함한다. 대면플레이트 (286) 는 복수의 유출구들 또는 피처들 (예를 들어, 슬롯들 또는 쓰루 홀들) (288) 을 포함한다. 대면플레이트 (286) 의 유출구들 (288) 은 어댑터 (282) 의 보어들 (285) 을 통해 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 과 유체로 연통한다. 프로세스 가스들은 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 으로부터 보어들 (285) 및 유출구들 (288) 을 통해 프로세싱 챔버 (110-1) 내로 흐른다. 부가적으로, 도시되지 않지만, 샤워헤드 (109-1) 는 또한 하나 이상의 가열기들을 포함한다. 샤워헤드 (109-1) 는 샤워헤드 (109-1) 의 온도를 센싱하기 위한 하나 이상의 온도 센서들 (290) 을 포함한다. 시스템 제어기 (114) 는 온도 센서들 (290) 에 의해 센싱된 샤워헤드 (109-1) 의 온도를 수신하고 그리고 센싱된 온도에 기초하여 하나 이상의 가열기들에 공급된 전력을 제어한다.
액추에이터 (292) 는 고정된 (stationary) 샤워헤드 (109-1) 에 대해 수직으로 (vertically) 페데스탈 (270) 을 이동시키도록 동작 가능하다. 샤워헤드 (109-1) 에 대해 페데스탈 (270) 을 수직으로 이동시킴으로써, 샤워헤드 (109-1) 와 페데스탈 (270) 사이의 갭 (따라서 기판 (272) 과 샤워헤드 (109-1) 의 대면플레이트 (286) 사이의 갭) 이 가변될 수 있다. 갭은 기판 (272) 상에서 수행된 프로세스 동안 또는 프로세스들 사이에서 동적으로 가변될 수 있다. 프로세싱 동안, 샤워헤드 (109-2) 의 대면플레이트 (286) 는 도시된 것보다 페데스탈 (270) 에 더 가깝다.
밸브 (294) 는 프로세싱 챔버 (110-1) 의 배기 포트 및 진공 펌프 (296) 에 연결된다. 진공 펌프 (296) 는 기판 프로세싱 동안 프로세싱 챔버 (110-1) 내부에 대기압 미만 (sub-atmospheric) 의 압력을 유지한다. 밸브 (294) 및 진공 펌프 (296) 는 프로세싱 챔버 (110-2) 내의 압력을 제어하고 그리고 프로세싱 챔버 (110-1) 로부터 배기 가스들 및 반응 물질들을 배기하도록 사용된다. 시스템 제어기 (114) 는 프로세싱 챔버 (110-1) 와 연관된 이들 부가적인 컴포넌트들을 제어한다.
도 4a는 기판 프로세싱 동안 수행된 ALD 시퀀스의 일 예를 도시한다. 예를 들어, 제 1 프로세싱 챔버 (110-1) 내의 기판 상에서 수행된 제 1 프로세스는 기판 상에 핵 생성 (nucleation) 막을 증착하는 것을 포함한다. 제 1 프로세스를 위한 제 1 ALD 시퀀스는 가스 B 및 가스 D의 도즈를 공급하고, 이어서 가스 A를 사용한 퍼지, 이어서 가스 C 및 가스 A의 도즈, 이어서 가스 A를 사용한 퍼지를 포함한다. 일반적으로 하나 이상의 반응 물질들의 제 1 도즈를 공급하고, 이어서 불활성 가스를 사용하여 수행된 제 1 퍼지 단계, 이어서 전구체 및 불활성 가스의 조합의 제 2 도즈를 공급하고, 이어서 불활성 가스를 사용하여 제 2 퍼지 단계를 수행하는 것으로 명시될 수 있다. 시스템 제어기 (114) 는 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 의 밸브들 (190 내지 204) 을 제어함으로써 제 1 ALD 시퀀스를 반복적으로 수행한다.
예를 들어, 다른 프로세싱 챔버들 (110-2, 110-3, 및 110-4) 각각의 기판들 상에서 수행된 제 2 프로세스는 기판들 상에 벌크 금속을 증착하는 것을 포함한다. 제 2 프로세스를 위한 제 2 ALD 시퀀스는 가스 B의 도즈를 공급하고, 이어서 가스 A를 사용한 퍼지, 이어서 가스 C 및 가스 A의 도즈, 그리고 300으로 도시된 바와 같이 가스 A를 사용한 퍼지가 이어진다. 제 2 ALD 시퀀스는 일반적으로 반응 물질의 제 1 도즈를 공급하고, 이어서 불활성 가스를 사용하여 수행된 제 1 퍼지 단계, 이어서 전구체 및 불활성 가스의 조합의 제 2 도즈를 공급하고, 이어서 불활성 가스를 사용하는 제 2 퍼지 단계를 수행하는 것으로 명시될 수 있다. 시스템 제어기 (114) 는 제 2 PVM 서브시스템, 제 3 PVM 서브시스템 및 제 4 PVM 서브시스템 (108-2, 108-3, 및 108-4) 의 밸브들을 제어함으로써 프로세싱 챔버들 (110-2, 110-3, 및 110-4) 각각에서 제 2 ALD 시퀀스를 반복적으로 수행한다.
통상적으로, 도즈 단계 동안, CV로부터의 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 압력 및 플로우는 빠르게 감쇠한다. 이 문제는 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 의 (174), (176) 에서 도 2에 도시된 바와 같이 2 개의 CV들 (및 각각의 MFC들) 을 사용함으로써 해결된다.
도 4a의 (302) 에 도시된 바와 같이, 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 일련의 펄스들을 공급하기 위해 프로세싱 챔버들 (110) 각각에서 (즉, PVM 서브시스템들 (108) 각각에서) 복수의 (예를 들어, 적어도 2 개의) CV들을 사용하는 것은 압력 감쇠 시간을 초과하는 고 플로우로 도즈 시간을 연장할 수 있다. 예를 들어, (302) 에 도시된 바와 같이, 제 2 CV (예를 들어, 176) 로부터의 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 제 2 후속 펄스가 고 플로우로 제 1 CV (예를 들어, 174) 로부터 공급된 제 1 선행하는 펄스가 감쇠하기 전에 (즉, 제 1 펄스의 반응 물질의 압력이 문턱 값 아래로 감소하기 전에) 공급된다.
반응 물질의 제 1 펄스에 대해 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하는 타이밍은 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 타이밍은 상이한 프로세스들에서 사용되는 ALD 시퀀스들에 대해 경험적으로 (empirically) 결정될 수 있다. 시스템 제어기 (114) 는 미리 결정된 타이밍에 기초하여 PVM 서브시스템 (108) 내 반응 물질의 제 1 CV 및 제 2 CV와 연관된 밸브들을 제어하도록 프로그래밍될 수 있다.
또한, 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 연장된 도즈는 일련의 가스 B 내지 가스 A 펄스들로서 전달될 수 있다. 예를 들어, ALD 시퀀스는 Mx[Nx(가스 B - 가스 A) - 가스 C - 가스 A]일 수 있고, N은 임의의 수의 가스 B 펄스 - 가스 A 펄스일 수 있고, 가스 B 도즈 각각은 (302) 에 도시된 바와 같이 적어도 2 개의 가스 B 펄스들이고, M은 임의의 수의 [Nx(가스 B - 가스 A) - 가스 C - 가스 A] ALD 사이클들일 수 있다. 통상적으로, 기판 상에 막을 증착하기 위해 수백 번의 ALD 사이클들이 연속하여 수행된다. 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 듀얼 펄스 도즈를 사용하는 것, 이어서 반응의 부산물들을 제거하기 (sweep away) 위해 불활성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 사용하는 퍼지 단계는 단일의 중단되지 않은 (uninterrupted) 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 도즈를 사용하는 것보다 더 신속하게 ALD 반응들을 완료하는 것을 도울 수 있다.
또한, 도 4a의 (300) 에서 2 개의 ALD 시퀀스들의 일 예에 도시된 바와 같이, 임의의 시퀀스의 ALD 사이클들에서 제 1 불활성 가스 퍼지 단계와 제 2 불활성 가스 퍼지 단계 사이의 지연은 같지 않을 수 있다. 예를 들어, 2 개의 연속적인 불활성 가스 펄스들은 전구체 (예를 들어, 가스 C) 의 도즈에 의해 또는 반응 물질 (예를 들어, 가스 B) 의 도즈에 의해 분리될 수 있다. (300) 으로 도시된 예에서, 제 1 ALD 시퀀스의 불활성 가스 펄스 (A1) 및 불활성 가스 펄스 (A2) 는 전구체 (예를 들어, 가스 C) 의 도즈에 의해 분리되고, 그리고 제 1 ALD 시퀀스의 불활성 가스 펄스 (A2) 및 후속하는 제 2 ALD 시퀀스의 다음 불활성 가스의 펄스 (A1) 는 가스 B의 도즈에 의해 분리된다. 예에 도시된 바와 같이, 제 1 ALD 시퀀스의 펄스 (A1) 와 펄스 (A2) 사이의 제 1 시간 기간은 제 1 ALD 시퀀스의 펄스 (A2) 와 후속하는 제 2 ALD 시퀀스의 다음 불활성 가스 펄스 (A1) 사이의 제 2 시간 기간과 상이하다.
따라서, 복수의 불활성 가스 퍼지 단계들을 갖는 ALD 시퀀스들에 대해, 별개의 (즉, 독립적인) CV가 퍼지 단계 각각에서 불활성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 공급하도록 사용된다. 별개의 불활성 가스 CV들을 사용하는 것은 불활성 가스 CV 각각이 퍼지 단계 각각에 대해 동일한 충전 시간을 얻고 그리고 불활성 가스 CV들이 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계 및 제 2 퍼지 단계 동안 불활성 가스에 대해 동일한 시작 압력 및 플로우를 제공하는 것을 보장한다. 구체적으로, 제 1 불활성 가스 CV가 제 1 퍼지 단계에서 불활성 가스 펄스 (A1) 를 공급하도록 사용되고, 그리고 제 2 불활성 가스 CV가 제 1 퍼지 단계에 이어지는 제 2 퍼지 단계에서 불활성 가스 펄스 (A2) 를 공급하도록 사용된다. 이는 퍼지 단계 각각 동안 (즉, 불활성 가스 펄스 (A1) 및 불활성 가스 펄스 (A2) 각각에서) 동일한 불활성 가스 플로우를 인에이블한다. 듀얼 불활성 가스 CV들을 사용하는 것은 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계 및 제 2 퍼지 단계 동안 불활성 가스에 대해 동일한 시작 압력 및 플로우를 제공한다.
따라서, 도 2에서, PVM 서브시스템들 (108-1, 108-2, 108-3, 및 108-4) 각각은 불활성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 공급하기 위해 2 개의 CV들 (170, 172) 을 포함한다. CV들의 쌍 중, 제 1 CV (예를 들어, 170) 가 제 1 퍼지 단계 동안 사용되고, 그리고 제 2 CV (예를 들어, 172) 가 ALD 사이클 각각에서 후속하는 제 2 퍼지 단계 동안 사용된다.
도 2에서, 제 1 PVM 서브시스템 (108-1) 은 불활성 가스 CV들 (182, 184) 의 부가적인 그리고 별개의 쌍을 포함한다. 이들 CV들 (182, 184) 은 제 2 반응 물질 (예를 들어, 가스 D) 의 도즈에 이어지는 퍼지 단계들로 불활성 가스를 공급한다. 제 2 반응 물질 (예를 들어, 가스 D) 은 전구체 (예를 들어, 공급된 가스 C) 와 화학적으로 양립할 수 없을 수도 있기 때문에 제 2 반응 물질 (예를 들어, 가스 D) 및 대응하는 불활성 가스 CV들 (182, 184) 을 공급하는 CV (180) 는 전구체 (예를 들어, 가스 C) 및 대응하는 불활성 가스 CV들 (170, 172) 을 공급하는 CV (178) 로부터 분리된다. 불활성 가스 CV들 (182, 184) 은 제 2 반응 물질 (예를 들어, 가스 D) 의 도즈를 따르는 연속적인 퍼지 단계들에서 불활성 가스를 공급하기 위해 교대로 사용된다.
도 4b는 본 개시에 따른 복수의 도즈 펄스들을 사용하고 그리고 복수의 불활성 가스 충전 볼륨들을 사용하여 프로세싱 챔버 내에서 기판 상에서 ALD를 수행하기 위한 방법 (350) 을 도시한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 시스템 제어기 (114) 는 방법 (350) 을 수행한다. 방법 (350) 의 이하의 기술에서 용어 제어는 시스템 제어기 (114) 를 지칭한다.
(352) 에서, 제어는 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계에서 PVM 서브시스템의 제 1 CV로부터 프로세싱 챔버 (즉, 프로세싱 모듈 또는 PM) 의 샤워헤드로 반응 물질의 제 1 펄스를 공급함으로써 ALD 시퀀스를 시작한다. (354) 에서, 제 1 도즈 단계에서, 제어는 제 1 펄스가 감쇠하기 전에 (즉, 제 1 펄스의 반응 물질의 압력이 미리 결정된 문턱 값 이하로 감소하기 전에) PVM 서브시스템의 제 2 CV로부터 PM의 샤워헤드로 반응 물질의 제 2 펄스를 공급한다. (356) 에서, 제어는 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계에 후속하는 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계에서 PVM 서브시스템의 제 3 CV로부터 PM의 샤워헤드로 불활성 가스를 공급한다.
(358) 에서, 제어는 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 및 제 1 퍼지 단계를 반복할지 여부를 결정한다. ALD 시퀀스가 ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 및 제 1 퍼지 단계를 반복할 것을 요구한다면 제어는 (352) 로 돌아간다. ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 및 제 1 퍼지 단계가 반복되지 않는다면 (예를 들어, ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 및 제 1 퍼지 단계를 N 회 반복한 후-N은 양의 정수임) 제어는 (360) 으로 진행된다.
(360) 에서, 제어는 ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계에서 PVM 서브시스템의 제 4 CV로부터 PM의 샤워헤드로 전구체를 공급한다. (362) 에서, 제어는 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계에서 PVM 서브시스템의 제 5 CV로부터 PM의 샤워헤드로 불활성 가스를 공급한다. (364) 에서, 제어는 ALD 시퀀스가 반복되어야 하는지 여부를 결정한다. ALD 시퀀스가 반복되어야 한다면 제어는 (352) 로 돌아간다. 제어는 ALD 시퀀스가 반복되지 않으면 (예를 들어, ALD 시퀀스를 M 회 반복한 후-M은 양의 정수임) 종료된다.
PVM 서브시스템들 (108) 의 설계 및 PVM 서브시스템들 (108) 의 가열 및 냉각이 이제 상세히 기술된다. 이하의 기술 전반에 걸쳐, 단지 예를 들면, 8 개의 1 차 CV들 및 5 개의 2 차 CV들이 PVM 서브시스템들 (108) 의 설계 및 동작을 기술하도록 사용된다. (108-2), (108-3), (108-4) 및 다른 PVM 서브시스템들 (미도시) 과 같은 일부 PVM 서브시스템들에서, 더 적거나 부가적인 수의 1 차 및 2 차 CV들이 사용될 수도 있다. 일부 PVM 서브시스템들에서, 2 차 CV들은 생략될 수도 있다.
일반적으로, 이하에 기술된 PVM 서브시스템들은 N 개의 1 차 CV들을 포함할 수도 있고, N은 1보다 더 큰 정수이고, 그리고 M 개의 2 차 CV들을 포함할 수도 있고, M은 0 이상의 정수이다. 1 차 CV 및 2 차 CV의 수와 무관하게, 도 5 내지 도 15를 참조하여 이하에 도시되고 기술된 가열기들 및 냉각 피처들의 동작의 원리들 및 설계는 PVM 서브시스템들의 다른 구성들에 동일하게 적용된다.
이하의 기술 전반에 걸쳐, 3 개의 축들: 수평인 제 1 축, 수평이고 그리고 제 1 축에 대해 직각인 (perpendicular) 제 2 축, 및 수직이고 (vertical) 그리고 제 1 축 및 제 2 축 둘 모두에 직각인 제 3 축이 참조된다. 제 1 축, 제 2 축 및 제 3 축은 중실형 (solid) 기하 구조에 사용된 X 축, Y 축, 및 Z 축에 각각 대응한다.
도 5 및 도 6은 본 개시에 따른 (PVM 서브시스템들 (108) 과 유사한) PVM 서브시스템 (400) 의 일 예를 도시한다. 도 5는 제 1 축 및 제 3 축을 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 정면도를 도시한다. 도 6은 제 2 축 및 제 3 축을 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 측면도를 도시한다. PVM 서브시스템 (400) 은 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 상세히 도시되고 기술된 인클로저 내에 인클로징된다. 인클로저는 PVM 서브시스템 (400) 의 설계 및 컴포넌트들을 예시하기 위해 도 5 및 도 6에서 생략된다. 달리 명시되지 않는 한, PVM 서브시스템 (400) 의 컴포넌트들은 금속, 합금, 또는 우수한 열 전도체인 재료로 이루어진다.
PVM 서브시스템 (400) 은 적어도 2 개의 장착 레그들 (422-1 및 422-2) (집합적으로 장착 레그들 (422)) 에 의해 (샤워헤드들 (109) 과 유사한) 샤워헤드 (420) 상에 장착된다. 장착 레그들 (422) 의 높이는 조정 가능할 수도 있다. PVM 서브시스템 (400) 은 어댑터 (424) 를 통해 샤워헤드 (420) 에 연결된다.
PVM 서브시스템 (400) 은 제 1 축 및 제 2 축에 의해 규정된 수평 평면에 배치된 베이스 플레이트 (402) 를 포함한다. 베이스 플레이트 (402) 는 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 상세히 도시되고 기술된다. 간략하게, 베이스 플레이트 (402) 는 제 1 축에 평행한 더 긴 측면을 갖는 직사각형이다. 베이스 플레이트 (402) 는 알루미늄, 스테인리스 강 (stainless steel; SST), 또는 우수한 열 전도체인 다른 적합한 재료와 같은 금속으로 이루어진다.
제 1 용량을 갖는 CV들의 제 1 세트 (404-1, 404-2, …, 및 404-8) (집합적으로 CV들 (404)) 은 제 1 축에 평행한 제 1 열 (row) 로 베이스 플레이트 (402) 상에서 서로 인접하게 배치된다. CV들 (404) 은 프로세스 가스들을 저장한다. CV들 (404) 은 SST 또는 다른 적합한 재료로 이루어진다. CV들 (404) 은 일반적으로 원통형이지만 임의의 다른 형상일 수도 있다. CV들 (404) 각각은 베이스 부분 근방의 유입구 및 유출구를 포함한다 (도 7을 참조하여 이하에 도시되고 기술됨). CV들 (404) 의 유입구들 및 유출구들은 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다 (세부 사항들을 위해 도 7 및 도 11a 내지 도 11f 참조). CV들 (404) 각각은 동일한 미리 결정된 높이 및 동일한 제 1 미리 결정된 볼륨 (즉, 제 1 용량) 을 갖는다. CV들 (404) 은 제 3 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 로부터 수직으로 연장한다.
복수의 밸브들 (406-1, 406-2, …, 및 406-8) (집합적으로 밸브들 (406)) 은 제 1 축에 평행한 제 2 열의 베이스 플레이트 (402) 상에서 서로 인접하게 배치된다. 밸브들 (406) 은 제 2 축을 따라 각각의 CV들 (404) 의 베이스 부분들과 정렬된다. CV들 (404) 의 제 1 열과 밸브들 (406) 의 제 2 열은 서로 평행하다. 밸브들 (406) 은 3-포트 밸브들이다. 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 상세히 설명된 바와 같이, 밸브들 (406) 의 포트들은 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다. 간략하게, 밸브들 (406) 각각의 제 1 포트 및 제 3 포트는 보통 개방되고 그리고 서로 연결된다. 밸브들 (406) 은 베이스 플레이트 (402) 내의 삽입부들 (inserts) 을 통해 상호 연결되고 (interconnect), 이는 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 상세히 도시되고 기술된다. 밸브들 (406) 의 제 2 포트들은 보통 폐쇄되고 그리고 CV들 (404) 의 유출구들에 각각 연결된다. 밸브들 (406) 의 제 2 포트들은 CV들 (404) 로부터 샤워헤드 (420) 로의 프로세스 가스들의 플로우를 제어하도록 시스템 제어기 (114) 에 의해 제어된다. 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 이하에 도시되고 기술된 바와 같이, 밸브들 (406) 의 출력부들은 베이스 플레이트 (402) 및 어댑터 (424) 를 통해 샤워헤드 (420) 에 연결된다.
금속 플레이트 또는 금속 블록 (410) 은 제 3 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 에 수직으로 (vertically) 그리고 직각으로 배치된다. 예를 들어, 금속 플레이트 (410) 는 이하에 기술된 금속 플레이트 (410) 의 다양한 피처들을 제공하도록 복수의 머시닝된 (machine) 컴포넌트들을 함께 용접함으로써 (welding) 형성된 용접부를 포함할 수도 있다. 금속 플레이트 (410) 는 도 8 내지 도 10을 참조하여 상세히 도시되고 기술된다. 간략하게, 금속 플레이트 (410) 는 제 1 축에 평행한 더 짧은 측면 및 제 3 축에 평행한 더 긴 측면 (즉, 높이) 을 갖는 직사각형이다. 금속 플레이트 (410) 는 금속 플레이트 (410) 의 높이를 따라 복수의 수직 트렌치들 (trenches) (414) (도 10a 및 도 10b에서 보임) 을 포함한다. 유입구들 (418-1, 418-2, …, 및 418-10) (집합적으로 유입구들 (418)) 을 갖는 가스 라인들의 제 1 세트 (이 도면에서 보이지 않음, 도 8 내지 도 10에 도시됨) 는 트렌치들 (414) 내에 배치된다. 유입구들 (418) 은 각각의 매니폴드들 (예를 들어, 도 2에 도시된 엘리먼트들 (171 내지 185)) 에 연결된다.
도 11a 내지 도 11f를 참조하여 상세히 설명된 바와 같이, 2 개의 최외곽 유입구들 (418-1 및 418-10) 및 대응하는 가스 라인들은 베이스 플레이트 (402) 를 통해 제 1 밸브 (406-1) 의 제 1 포트 및 제 8 밸브 (406-8) 의 제 3 포트에 각각 연결된다. 유입구들 (418-1 및 418-10) 및 대응하는 가스 라인들은 프로세싱 챔버 (미도시) 에 밸브들 (406) 및 샤워헤드 (420) 를 통해 상대적으로 저 플로우 레이트로 (트리클 (trickle) 로 지칭됨) 불활성, 비반응성 가스 (예를 들어, 가스 A) 를 공급한다.
부가적으로, 집합적으로 제 3 가열기로 지칭되는 하나 이상의 가열 엘리먼트들 (도 8 내지 도 10에 도시됨, 이 도면에서 보이지 않음) 은 금속 플레이트 (410) 의 높이를 따라 금속 플레이트 (410) 내의 가스 라인들의 제 1 세트에 평행하게 배치된다. 제 3 가열기는 금속 플레이트 (410) 내의 가스 라인들의 제 1 세트의 프로세스 가스들을 가열한다.
금속 플레이트 (410) 의 하단부에서 가스 라인들의 제 1 세트의 원위 단부들은 가스 라인들 (430) 의 제 2 세트에 연결된다 (도 8에 상세히 도시됨). 가스 라인들 (430) 은 제 2 축에 평행하게 (즉, 가스 라인들의 제 1 세트에 직각으로) 베이스 플레이트 (402) 를 향해 연장한다. 가스 라인들 (430) 은 베이스 플레이트 (402) 가 놓인 동일한 수평 평면에 놓인다. 도 8에 도시된 바와 같이, 가스 라인들 (430) 의 제 1 서브세트는 베이스 플레이트 (402) 에 직접 연결된다. (도 8에 더 상세히 도시된 바와 같이) 가스 라인들 (430) 의 제 2 서브세트는 CV들 (440) 의 제 2 세트를 통해 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다.
CV들 (440) 은 CV들 (404) 의 제 1 용량보다 더 큰 제 2 용량을 갖는다. CV들 (440) 은 CV들 (404) 의 높이와 동일한 미리 결정된 높이를 갖는다. CV들 (440) 은 CV들 (404) 의 제 1 미리 결정된 볼륨 (즉, 제 1 용량) 보다 더 큰 동일한 제 2 미리 결정된 볼륨 (즉, 제 2 용량) 을 갖는다. CV들 (440) 각각은 유입구 및 유출구 (도 7에 도시됨) 를 갖는다. (가스 라인들의 제 1 세트의 원위 단부들과 CV들 (440) 사이) 가스 라인들 (430) 의 제 2 서브세트의 제 1 부분들은 CV들 (440) 의 유입구들에 연결된다. CV들 (440) 의 유출구들은 (CV들 (440) 과 베이스 플레이트 (402) 사이의) 가스 라인들 (430) 의 제 2 서브세트의 제 2 부분들에 연결된다. 가스 라인들 (430) 의 제 2 서브세트의 제 2 부분들의 원위 단부들은 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다.
유입구들 (418), 가스 라인들의 제 1 세트, 가스 라인들 (430) 의 제 2 세트, CV들 (440) 의 제 2 세트, CV들 (404) 의 제 1 세트, 베이스 플레이트 (402), 및 밸브들 (406) 은 서로 유체로 연통한다. 프로세스 가스들은 유입구들 (418) 로부터, 가스 라인들의 제 1 세트를 통해, 가스 라인들 (430) 의 제 2 세트를 통해, CV들 (440) 의 제 2 세트를 통해, CV들 (404) 의 제 1 세트를 통해, 베이스 플레이트 (402) 를 통해, 밸브들 (406) 을 통해, 그리고 어댑터 (424) 를 통해 도 6에 화살표들로 도시된 바와 같이 샤워헤드 (420) 로 연결된다.
PVM 서브시스템 (400) 은 가열기 플레이트들 (450 및 452) 로 각각 도시된 제 1 가열기 및 제 2 가열기 (또한 하단 가열기 및 상단 가열기로 지칭됨) 를 더 포함한다. 가열기 플레이트 (450) 및 가열기 플레이트 (452) 는 가열 엘리먼트들을 포함하고 그리고 도 12a 내지 도 12f에 더 상세히 도시된다. 간략하게, 가열기 플레이트 (450) 는 베이스 플레이트 (402) 의 하단부에 부착된다. 가열기 플레이트 (450) 는 베이스 플레이트 (402) 에 평행하다. 가열기 플레이트 (450) 는 제 2 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 를 넘어 연장하고 그리고 금속 플레이트 (410) 의 하단부에 부착된다. 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같이, 열적 절연을 제공하기 위해, PVM 서브시스템 (400) 을 둘러싸고 인클로징하는 인클로저의 베이스 패널과 가열기 플레이트 (450) 사이에 에어 갭이 유지된다.
가열기 플레이트 (452) 는 CV들 (404 및 440) 의 상단 단부들 위에 배치된다. CV들 (404 및 440) 이 동일한 높이를 갖지만, 가열기 플레이트 (452), CV들 (404, 440) 및 다른 연관된 컴포넌트들 (예를 들어, 베이스 플레이트 (402), 장착 하드웨어, 등) 로 인해, CV들 (404 및 440) 의 상단 단부들은 동일한 수평 평면에 놓이지 않을 수도 있다. 그 결과, 가열기 플레이트 (452) 는 CV들 (404, 440) 의 상단 단부들과 균일하게 콘택트하지 않을 수도 있고 그리고 CV들 (404, 440) 내의 프로세스 가스들을 균일하게 가열하지 않을 수도 있다.
CV들 (404, 440) 의 상단 단부들을 균일하게 가열하기 위해, 열 계면 (454) 이 가열기 플레이트 (452) 와 CV들 (404, 440) 의 상단 단부들 사이에 개재된다 (interpose) (즉, 샌드위치된다 (sandwich)). 예를 들어, 열 계면 (454) 은 금속보다 덜 단단한 (rigid) 열적 전도성 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 열 계면 (454) 은 흑연을 포함할 수도 있다. 가열기 플레이트 (452) 를 장착하도록 사용된 장착 하드웨어의 조임 (tightening) 에 의해 가압될 때, 압축된 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452), CV들 (404, 440) 및 장착 하드웨어의 제작 변동들을 수용한다. 압축된 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452) 와 CV들 (404, 440) 의 상단 단부들 사이의 열적 콘택트 및 열 전도를 개선한다. 따라서, CV들 (404, 440) 내의 프로세스 가스들은 가열기 플레이트 (452) 의 하단 표면, CV들 (404 및 440) 의 상단 표면들, 베이스 플레이트 (402) 및 장착 하드웨어의 제작 변동들과 무관하게 가열기 플레이트 (452) 에 의해 균일하게 가열될 수 있다.
도 7은 CV들 (404 및 440) 의 측면도를 도시한다. CV (440) 는 가스 라인들 (430) 중 1 개의 제 1 부분에 연결되는 유입구 (460) 를 갖는다. CV (440) 는 가스 라인들 (430) 중 1 개의 제 2 부분에 연결되는 유출구 (462) 를 갖는다. 가스 라인들 (430) 중 1 개의 제 2 부분은 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다. 도 11a 내지 도 11f에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트 (402) 는 베이스 플레이트 (402) 내에 가스 플로우 경로들 또는 채널들을 제공하는 삽입부들 또는 블록들 (이하 가스 채널링 블록들로 지칭됨) 을 포함한다. 가스 플로우 경로들은 (470), (472) 에서 점선들로 도 7에 도시된다. CV (404) 는 제 1 가스 플로우 경로 (470) 를 통해 가스 라인들 (430) 중 1 개의 제 1 부분에 연결되는 유입구 (480) 를 갖는다. CV (440) 는 제 2 가스 플로우 경로 (472) 를 통해 대응하는 밸브 (406) 의 제 2 포트 ("2"로 도시됨) 에 연결되는 유출구 (462) 를 갖는다. 가스 라인 (430) 으로부터 CV들 (440, 404) 및 베이스 플레이트 (402) 를 통한 밸브 (406) 로의 가스 플로우는 화살표들로 도시된다.
도 8은 본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 평면도를 도시한다. 이 도면에서, 도 5 및 도 6에서 보이지 않는 모든 가스 라인들 (430) 의 제 2 세트는 엘리먼트들 (430-1, 430-2, …, 및 430-10) (집합적으로 가스 라인들 (430) 의 제 2 세트) 로서 도시된다. 이에 더하여, 도 5 및 도 6에서 보이지 않는 모든 CV들 (440) 의 제 2 세트는 엘리먼트들 (440-1, 440-2, …, 및 440-5) (집합적으로 CV들 (440) 의 제 2 세트) 로서 도시된다. 가스 라인들 (430) 은 도시된 바와 같이 CV들 (440) 및 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다. 가스 라인들 (430) 과 CV들 (440) 및 베이스 플레이트 (402) 사이의 연결들은 이미 상기 기술되었고 따라서 간결성을 위해 반복되지 않는다.
또한, 금속 플레이트 (410) 는 복수의 가열 엘리먼트들 (490-1, 490-2, 및 490-3) (집합적으로 가열 엘리먼트들 (490)) 을 포함한다. 가열 엘리먼트들 (490) 은 금속 플레이트 (410) 내에 배치된 제 3 가열기를 형성한다. 따라서, 금속 플레이트 (410) 는 또한 가열기 블록 (410) 으로 지칭된다. 상기 이미 기술된 참조 번호들로 식별된 모든 다른 엘리먼트들은 간결성을 위해 다시 기술되지 않는다. 제 3 축을 따라 취해진 금속 플레이트 (410) 및 가열 엘리먼트들 (490) 의 종방향 단면 (A-A) 이 도 9에 도시되고, 이는 금속 플레이트 (410), 가열 엘리먼트들 (490), 및 금속 플레이트 (410) 내에 배치된 가스 라인들의 제 1 세트를 더 상세히 도시한다. 제 3 축을 따라 취해진 밸브들 (406) 및 베이스 플레이트 (402) 의 종방향 단면 (B-B) 이 도 11f에 도시된다.
도 9는 PVM 서브시스템 (400) 의 금속 플레이트 (410) 의 종방향 단면을 도시한다. 이 도면에서, 도 5 내지 도 8에서 보이지 않는 가스 라인들의 제 1 세트는 (492-1, 492-2, …, 및 492-10) (집합적으로 가스 라인들 (492) 의 제 1 세트) 로서 도시된다. 가스 라인들 (492) 은 각각의 트렌치들 (414) (도 10a 및 도 10b에 도시됨) 내에 배치된다. 커버 (도 10a 및 도 10b에 도시됨) 는 각각의 트렌치들 (414) 내에 가스 라인들 (492) 을 고정하도록 금속 플레이트 (410) 의 내측, CV-대면 측면에 패스닝된다. 화살표는 가스 라인들 (492) 의 제 1 세트를 통한 가스 플로우의 방향을 도시한다.
또한, 제 3 가열기의 3 개의 가열 엘리먼트들 (490) 은 3 쌍들의 가스 라인들 (492) 사이의 금속 플레이트 (410) 내에 배치된다. 예를 들어, 제 1 가열 엘리먼트 (490-1) 는 가스 라인들 (492-3 및 492-4) 사이에 배치되고; 제 2 가열 엘리먼트 (490-2) 는 가스 라인들 (492-5 및 492-6) 사이에 배치되고; 그리고 제 3 가열 엘리먼트 (490-3) 는 가스 라인들 (492-7 및 492-8) 사이에 배치된다. 가열 엘리먼트들 (490) 은 금속 플레이트 (410) 내에 제공된 슬롯들 (도 10a 및 도 10b에 도시됨) 내에 배치된다. 가열 엘리먼트들 (490) 은 가스 라인들 (492) 의 프로세스 가스들을 가열한다.
단지 예를 들면, 제 3 가열기는 3 개의 가열 엘리먼트들 (490) 을 포함하는 것으로 도시된다. 대안적으로, 임의의 수의 가열 엘리먼트들 (490) 이 사용될 수 있다. 예를 들어, 2 개의 가열 엘리먼트들 (490) 만이 사용될 수 있다. 예를 들어, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 또는 9 개의 가열 엘리먼트들 (490) 이 사용될 수 있다. 또한, 가열 엘리먼트들 (490) 의 길이들은 동일할 필요는 없다. 게다가, 가열 엘리먼트들 (490) 의 길이들은 도시된 바와 같이 가스 라인들 (492) 의 길이의 약 절반일 필요는 없다 (즉, 길이들은 도시된 길이보다 더 짧거나 더 길 수 있다). 가열 엘리먼트들 (490) 의 수 및 가열 엘리먼트들 (490) 의 길이들의 임의의 조합이 사용될 수 있다.
이에 더하여, 적어도 2 개의 열 센서들 (예를 들어, 열전대들) (494-1, 494-2) (집합적으로 열 센서들 (494)) 이 금속 플레이트 (410) 내에 배치된다. 열 센서들 (494) 은 금속 플레이트 (410) 상의 어디에나 위치될 수 있다. 시스템 제어기 (114) 는 열 센서들 (494) 에 의해 센싱된 금속 플레이트 (410) 의 온도에 기초하여 가열 엘리먼트들 (490) 에 공급된 전력을 제어한다. 다른 열 센서 (494) 가 고장나면 1 개의 열 센서 (494) 가 동작하도록 적어도 2 개의 열 센서들 (494) 이 사용된다.
도 10a 및 도 10b는 PVM 서브시스템 (400) 의 금속 플레이트 (410) 의 횡방향 단면을 도시한다. 도 10a는 가스 라인들 (492) 및 가열 엘리먼트들 (490) 을 갖는 금속 플레이트 (410) 의 횡방향 단면을 도시한다. 도 10a는 또한 각각의 트렌치들 (414) 내에 가스 라인들 (492) 을 고정하도록 금속 플레이트 (410) 의 CV-대면 측면에 패스닝되는 커버 (496) 를 도시한다.
도 10b는 가스 라인들 (492), 가열 엘리먼트들 (490), 및 커버 (496) 가 없는 금속 플레이트 (410) 의 횡방향 단면을 도시한다. 도 10b는 가스 라인들 (492-2, 492-2, …, 및 492-9) 이 각각 배치된 트렌치들 (414-1, 414-2, …, 및 414-8) (집합적으로 트렌치들 (414)) 을 도시한다. 가스 라인들 (492-1 및 492-10) 은 PVM 서브시스템 (400) 을 인클로징하고 그리고 커버 (496) 에 의해 고정되는 인클로저의 측면 패널들에 의해 지지된다. 부가적으로, 도 10b는 가열 엘리먼트들 (490-1, 490-2, 및 490-3) 이 금속 플레이트 (410) 내에 각각 배치된 복수의 보어들 (416-1, 416-2, 및 416-3) (집합적으로 보어들 (416)) 의 일 예를 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 PVM 서브시스템 (400) 의 베이스 플레이트 (402) 를 더 상세히 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 베이스 플레이트 (402) 내에 가스 플로우 경로들을 제공하는 가스 채널링 블록들 (이하에 기술됨) 을 포함하는 베이스 플레이트 (402) 의 평면도를 도시한다. 도 11c 및 도 11d는 가스 채널링 블록들이 없는 베이스 플레이트 (402) 의 평면도 및 종방향 측면도를 각각 도시하고 그리고 가스 채널링 블록들이 삽입된 베이스 플레이트 (402) 내의 슬롯들만을 도시한다. 도 11e는 가스 채널링 블록들을 상세히 도시한다. 도 11f는 밸브들 (406) 의 부가를 갖는 도 11a의 라인 (D-D) 을 따라 (그리고 도 8에서 라인 (B-B) 를 따른) 취해진 베이스 플레이트 (402) 의 단면을 도시한다.
도 11a 및 도 11b에서, 엘리먼트들 (504) (이하에 기술됨) 은 이웃 엘리먼트들 (502) 로부터 엘리먼트들 (504) 을 구별하기 (differentiate) 위해 채워진 (fill) 것으로 도시된다. 도 11b는 CV들 (404) 및 밸브들 (406) 이 베이스 플레이트 (402) 상의 가스 채널링 블록들과 어떻게 정렬하는지를 예시하기 위해 CV들 (404) 및 밸브들 (406) 을 베이스 플레이트 (402) 에 장착하기 위한 위치들이 점선들로 도시되는 것을 제외하고는 도 11a와 동일하다. 가스 채널링 블록들을 모호하게 (obscure) 하지 않도록 점선들이 사용된다. 밸브들 (406) 각각은 제 1 포트 (560), 제 2 포트 (562), 및 제 3 포트 (564) 를 포함한다. 베이스 플레이트 (402) 내의 가스 채널링 블록들에 의해 제공되는 다양한 가스 플로우 경로들에 대한 CV들 (404) 및 밸브들 (406) 의 연결들은 이하에 상세히 기술된다.
도 11a 내지 도 11d에서, 베이스 플레이트 (402) 는 제 1 가스 채널링 블록들 (502-1, 502-2, …, 및 502-8) (집합적으로 제 1 가스 채널링 블록들 (502)) 을 포함한다. 베이스 플레이트 (402) 는 제 2 가스 채널링 블록들 (504-1, 504-2, …, 및 504-6) (집합적으로 제 2 가스 채널링 블록들 (504)) 을 포함한다. 베이스 플레이트 (402) 는 제 2 축에 평행한 베이스 플레이트 (402) 를 통해 종방향으로 연장하는 제 1 슬롯들 (506-1, 506-2, …, 및 506-8) (집합적으로 제 1 슬롯들 (506)) 을 포함한다. 제 1 슬롯들 (506) 은 본질적으로 베이스 플레이트 (402) 의 2 개의 측면들 (402-1 및 402-2) 과 베이스 플레이트 (402) 의 리지들 (ridges) (508-1, 508-2, …, 및 508-7) (집합적으로 리지들 (508)) 사이에 형성된 트렌치들이다. 리지들 (508) 은 베이스 플레이트 (402) 의 하단부로부터 제 3 축에 평행하게 수직으로 상향으로 연장한다. 제 1 가스 채널링 블록들 (502-1, 502-2, …, 및 502-8) 은 슬롯들 (506-1, 506-2, …, 및 506-8) 내로 각각 삽입된다. 제 2 가스 채널링 블록들 (504-1, 504-2, 504-3, 504-4, 504-5, 및 504-6) 은 리지들 (508-1, 508-2, 508-4, 508-5, 508-6, 및 508-7) 의 상단부에 각각 배치된다. 제 1 가스 채널링 블록 (502) 및 제 2 가스 채널링 블록 (504) 은 도 11e를 참조하여 이하에 더 상세히 도시되고 기술된다.
제 3 리지 (508-3) 는 다른 리지들 (508) 보다 더 길다 (즉, 더 큰 높이를 갖는다). 베이스 플레이트 (402) 의 2 개의 측면들 (402-1 및 402-2) 의 상단부들 및 제 3 리지 (508-3) 의 상단부는 제 1 축 및 제 2 축에 의해 규정된 동일한 평면에 놓인다. 2 개의 보어들 (550-1 및 550-2) 이 제 3 리지 (508-3) 를 통해 드릴링된다 (drill). 보어들 (550-1, 550-2) 은 (도 12 및 도 14에 도시된) 가열기 플레이트 (450) 의 대응하는 홀들 및 어댑터 (424) 의 보어들, (예를 들어, 도 3에 도시된 어댑터 (282) 내 보어들 (285) 참조) 을 통해 샤워헤드 (420) 와 유체로 연통한다.
도 11d에 도시된 바와 같이, 제 3 리지 (508-3) 이외의 리지들 (508) (즉, 다른 리지들 (508)) 은 제 3 리지 (508-3) 보다 더 짧다. 다른 리지들 (508) 은 동일한 높이이다. 다른 리지들 (508) 의 높이는 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 이 다른 리지들 (508) 의 상단부들 상에 배치될 때, 다른 리지들 (508) 중 1 개와 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 중 1 개의 결합된 높이가 제 3 리지 (508-3) 의 높이와 동일한 높이이도록 한다. 즉, 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 이 다른 리지들 (508) 의 상단부들 상에 배치될 때, 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 의 상단부들은 제 3 리지 (508) 의 상단부 및 베이스 플레이트 (402) 의 2 개의 측면들 (402-1 및 402-2) 의 상단부들과 수평이다 (즉, 동일한 평면에 있다). 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 이 슬롯들 (506) 내에 삽입될 때, 제 1 가스 채널링 블록 (502) 및 제 2 가스 채널링 블록 (504) 의 상단부들, 제 3 리지 (508-3) 의 상단부, 및 베이스 플레이트 (402) 의 2 개의 측면들 (402-1 및 402-2) 의 상단부들은 동일한 평면에 놓인다 (이하 편의상 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면으로 지칭됨).
가스 라인들 (430-2, 430-2, …, 및 430-9) 은 커넥터들 (509-1, 509-2, …, 및 509-8) (집합적으로 커넥터들 (509)) 을 사용하여 베이스 플레이트 (402) 에 각각 연결된다. 커넥터들 (509-1, 509-2, …, 및 509-8) 은 개구부들 (510-1, 510-2, …, 및 510-8) (집합적으로 개구부들 (510)) 을 각각 포함한다. 커넥터들 (509) 의 개구부들 (510) 은 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면과 동일한 평면에 있다. 커넥터들 (509) 의 개구부들 (510) 은 제 3 축의 방향으로 상향으로 개방된다. 개구부들 (510) 은 각각의 가스 라인들 (430-2 내지 430-9) 과 유체로 연통한다. 개구부들 (510) 은 CV들 (404) 이 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상에 설치될 때 CV들 (404) 의 유입구들과 메이팅하고 (mate) 그리고 유체로 연통한다. 개구부들 (510) 은 각각의 가스 라인들 (430) 을 CV들 (404) 의 유입구들에 유체로 연결한다. 가스 라인들 (430-2 내지 430-9) 로부터의 프로세스 가스들은 개구부들 (510) 을 통해 그리고 CV들 (404) 의 각각의 유입구들을 통해 CV들 (404) 내로 들어간다.
상기 기술된 바와 같이, 가스 라인들 (430-1 및 430-10) 은 프로세싱 챔버 내로 베이스 플레이트 (402), 밸브들 (406), 및 샤워헤드 (420) 를 통해 저 플로우 레이트로 (트리클로 지칭됨) 적은 볼륨의 불활성 가스를 공급한다. 트리클은 프로세싱 챔버로부터 PVM 서브시스템 (400) 으로의 가스들의 역류를 방지한다. 가스 라인들 (430-1 및 430-10) 은 베이스 플레이트 (402) 에 직접 연결된다. 베이스 플레이트 (402) 는 베이스 플레이트 (402) 의 2 개의 측면들 (402-1, 402-2) 상에 제 1 보어 (540-1) 및 제 2 보어 (540-2) 을 포함한다. 제 1 보어 (540-1) 및 제 2 보어 (540-2) 는 점선들로 도시된 바와 같이 제 2 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 를 통해 수평으로 연장한다. 가스 라인들 (430-1 및 430-10) 은 제 1 보어 (540-1) 및 제 2 보어 (540-2) 의 제 1 단부들에 연결된다 (또는 삽입된다). 베이스 플레이트 (402) 는 제 1 보어 (540-1) 및 제 2 보어 (540-2) 의 제 2 단부들에 각각 연결된 제 1 단부들을 갖는 제 3 보어 (542-1) 및 제 4 보어 (542-2) (도 11d 참조) 를 포함한다. 제 3 보어 (542-1) 및 제 4 보어 (542-2) 는 제 3 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 를 통해 수직으로 연장한다. 제 3 보어 (542-1) 및 제 4 보어 (542-2) 의 제 2 단부들은 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면에 개구부들 (544-1, 544-2) 을 각각 제공한다.
도 11a에 도시된 베이스 플레이트 (402) 의 나머지 피처들을 기술하기 전에, 제 1 가스 채널링 블록 (502) 및 제 2 가스 채널링 블록 (504) 은 도 11e을 참조하여 상세히 기술된다. 도 11e는 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 중 하나 및 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 중 하나를 더 상세히 도시한다. 제 1 가스 채널링 블록 (502) 은 제 1 직사각형 부분 (520), 튜브형 부분 (522), 및 제 2 직사각형 부분 (524) 을 포함한다. 제 1 직사각형 부분 (520) 은 튜브형 부분 (522) 에 연결된다. 튜브형 부분 (522) 은 제 2 직사각형 부분 (524) 에 연결된다.
제 1 직사각형 부분 (520) 은 제 1 보어 (526) 를 포함한다. 제 1 보어 (526) 는 제 2 축을 따라 제 1 직사각형 부분 (520) 을 통해 수평으로 연장한다. 제 1 직사각형 부분 (520) 의 제 1 단부에서 제 1 보어 (526) 의 제 1 단부는 튜브형 부분 (522) 의 제 1 단부에 유체로 연결된다. 제 1 보어 (526) 의 제 2 단부는 제 3 축을 따라 제 1 직사각형 부분 (520) 을 통해 수직으로 상향으로 연장하고 그리고 제 1 직사각형 부분 (520) 의 상단 표면 상에 개구부 (528) 를 제공한다. 따라서, 도 11a에서, 제 1 가스 채널링 블록들 (502-1, 502-2, …, 및 502-8) 은 제 1 개구부들 (528-1, 528-2, …, 및 528-8) (집합적으로 제 1 개구부들 (528)) 을 각각 포함한다. 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 의 제 1 개구부들 (528) 은 CV들 (404) 이 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상에 설치될 때 CV들 (404) 의 각각의 유출구들과 유체로 연통한다.
도 11e에서, 제 1 가스 채널링 블록 (502) 의 제 2 직사각형 부분 (524) 의 제 1 단부는 튜브형 부분 (522) 의 제 2 단부에 연결된다. 제 2 직사각형 부분 (524) 은 제 2 보어 (530) 를 포함한다. 제 2 보어 (530) 는 제 2 축을 따라 제 2 직사각형 부분 (524) 을 통해 연장한다. 제 2 직사각형 부분 (524) 의 제 1 단부에서 제 2 보어 (530) 의 제 1 단부는 튜브형 부분 (522) 의 제 2 단부에 연결된다. 제 2 보어 (530) 의 제 2 단부는 제 3 축을 따라 제 2 직사각형 부분 (524) 을 통해 수직으로 상향으로 연장하고 그리고 제 2 직사각형 부분 (524) 의 상단 표면 상에 개구부 (532) 를 제공한다. 따라서, 도 11a에서, 제 1 가스 채널링 블록들 (502-1, 502-2, …, 및 502-8) 은 제 2 개구부들 (530-1, 530-2, …, 및 530-8) (집합적으로 제 2 개구부들 (530)) 을 각각 포함한다. 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 의 제 2 개구부들 (530) 은 밸브들 (406) 이 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상에 설치될 때 각각의 밸브들 (406) 의 제 2 포트들 (562) 과 유체로 연통한다.
제 1 가스 채널링 블록들 (502) 각각에서, 제 1 개구부 (528), 제 1 직사각형 부분 (520) 의 제 1 보어 (526), 튜브형 부분 (522), 제 2 직사각형 부분 (524) 의 제 2 보어 (530), 및 제 2 개구부 (532) 는 서로 유체로 연통한다. 제 1 직사각형 부분 (520) 및 튜브형 부분 (522) 은 제 2 축을 따라 수평으로 연장한다. 제 2 직사각형 부분 (524) 은 튜브형 부분 (522) 으로부터 제 3 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 의 하단부를 향해 수직으로 하향으로 연장한다. 제 1 개구부 (528) 및 제 2 개구부 (532) 는 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면과 동일한 평면에 놓인다. 제 1 개구부 (528) 및 제 2 개구부 (532) 는 제 3 축을 따라 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면에 대해 동일한 수직 상향 방향으로 개방된다.
제 1 가스 채널링 블록들 (502) 각각에서, 제 1 직사각형 부분 (520) 및 제 2 직사각형 부분 (524) 은 (제 1 축을 따라 측정된) 슬롯 (506) 의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 제 2 직사각형 부분 (524) 의 길이 (즉, 높이) 는 슬롯 (506) 의 깊이 (즉, 높이) 와 같다 (둘 모두 제 3 축을 따라 측정됨). 제 1 직사각형 부분 (520) 의 높이는 슬롯 (506) 의 높이보다 더 작다 (둘 모두 제 3 축을 따라 측정됨).
제 2 가스 채널링 블록들 (504) 각각은 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 및 제 1 축에 평행한 더 긴 측면을 갖는 직사각형이다. 제 2 가스 채널링 블록 (504) 은 제 1 축에 평행한 제 2 가스 채널링 블록 (504) 의 길이를 따라 연장하는 보어 (570) 를 포함한다. 보어 (570) 의 2 개의 단부들은 제 3 축을 따라 제 2 가스 채널링 블록 (504) 을 통해 수직으로 상향으로 연장하고 그리고 제 2 가스 채널링 블록 (504) 의 상단 표면 상에 제 1 개구부 (572) 및 제 2 개구부 (574) 를 제공한다. 따라서, 도 11a에서, 제 2 가스 채널링 블록들 (504-1, 504-2, …, 및 504-6) 은 제 1 개구부들 (572-1, 572-2, …, 및 572-6) (집합적으로 제 1 개구부들 (572)) 을 각각 포함한다. 제 2 가스 채널링 블록들 (504-1, 504-2, …, 및 504-6) 은 제 2 개구부들 (574-1, 574-2, …, 및 574-6) (집합적으로 제 2 개구부들 (574)) 을 각각 포함한다. 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 의 제 1 개구부들 (572) 은 밸브들 (406) 이 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상에 설치될 때 각각의 밸브들 (406) 의 제 3 포트들 (564) 과 유체로 연통한다. 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 의 제 2 개구부들 (574) 은 밸브들 (406) 이 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상에 설치될 때 각각의 밸브들 (406) 의 제 1 포트들 (560) 과 유체로 연통한다.
제 1 가스 채널링 블록들 (502) 의 제 2 개구부들 (532) 과 제 2 가스 채널링 블록들 (504) 의 제 1 개구부 (572) 및 제 2 개구부 (574) 는 동일 선상에 있고 그리고 제 1 축에 평행하다. 개구부들 (532, 572, 574); 밸브들 (406) 의 포트들 (560, 562, 564); 제 3 리지 (508-3) 의 상단부에서 보어들 (550-1 및 550-2) 의 개구부들은 동일 선상에 있고 그리고 제 1 축에 평행하다.
도 11f에서, 밸브들 (406) 이 베이스 플레이트 (402) 상에 설치될 때, 제 1 밸브 (406-1) 의 제 1 포트 (560) 는 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상의 개구부 (544-1) 와 유체로 연통한다. 따라서, 보어들 (540-1 및 542-1) 을 통해 개구부 (544-1) 와 유체로 연통하는 가스 라인 (430-1) 은 제 1 밸브 (406-1) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 8 밸브 (406-8) 의 제 3 포트 (564) 는 베이스 플레이트 (402) 의 상단 표면 상의 개구부 (544-2) 와 유체로 연통한다. 따라서, 보어들 (540-2 및 542-2) 을 통해 개구부 (544-2) 와 유체로 연통하는 가스 라인 (430-10) 은 제 8 밸브 (406-8) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다.
제 1 밸브 (406-1) 의 제 1 포트 (560) 는 보통 제 1 밸브 (406-1) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 1 밸브 (406-1) 의 제 3 포트 (564) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-1) 을 통해 제 2 밸브 (406-2) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 2 밸브 (406-2) 의 제 1 포트 (560) 는 보통 제 2 밸브 (406-2) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 2 밸브 (406-2) 의 제 3 포트 (564) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-2) 을 통해 제 3 밸브 (406-3) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 3 밸브 (406-3) 의 제 1 포트 (560) 는 보통 제 3 밸브 (406-3) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 3 밸브 (406-3) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 3 리지 (508-3) 의 상단에서 보어 (550-1) 의 개구부와 유체로 연통한다. 따라서, 화살표들로 도시된 바와 같이, 가스 라인 (430-1) 으로부터의 불활성 가스 (즉, 상기에 기술된 트리클) 는 제 1 밸브 (406-1), 제 2 밸브 (406-2) 및 제 3 밸브 (406-3) 의 제 1 포트 (560) 및 제 3 포트 (564) 를 통해 그리고 보어 (550-1) 를 통해 샤워헤드 (420) 로 보통 공급된다.
제 8 밸브 (406-8) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 8 밸브 (406-8) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 8 밸브 (406-8) 의 제 1 포트 (560) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-6) 을 통해 제 7 밸브 (406-7) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 7 밸브 (406-7) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 7 밸브 (406-7) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 7 밸브 (406-7) 의 제 1 포트 (560) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-5) 을 통해 제 6 밸브 (406-6) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 6 밸브 (406-6) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 6 밸브 (406-6) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 6 밸브 (406-6) 의 제 1 포트 (560) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-4) 을 통해 제 5 밸브 (406-5) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 5 밸브 (406-5) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 5 밸브 (406-5) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 5 밸브 (406-5) 의 제 1 포트 (560) 는 제 2 가스 채널링 블록 (504-3) 을 통해 제 4 밸브 (406-4) 의 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 제 4 밸브 (406-4) 의 제 3 포트 (564) 는 보통 제 4 밸브 (406-4) 의 제 1 포트 (560) 와 유체로 연통한다. 제 4 밸브 (406-4) 의 제 1 포트 (560) 는 보통 제 3 리지 (508-3) 의 상단부에서 보어 (550-2) 의 개구부와 유체로 연통한다. 따라서, 화살표들로 도시된 바와 같이, 가스 라인 (430-10) 으로부터의 불활성 가스 (즉, 상기에 기술된 트리클) 는 보통 제 8 밸브 (406-8), 제 7 밸브 (406-7), 제 6 밸브 (406-6), 제 5 밸브 (406-5) 및 제 4 밸브 (406-4) 의 제 3 포트 (564) 및 제 1 포트 (560) 를 통해 그리고 보어 (550-2) 를 통해 샤워헤드 (420) 로 공급된다.
밸브들 (406) 의 제 2 포트들 (562) 은 각각의 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 의 제 2 개구부들 (532) 과 유체로 연통한다. 제 2 개구부들 (532) 은 제 1 가스 채널링 블록들 (502) 의 제 1 개구부들 (528) 을 통해 각각의 CV들 (404) 의 유출구들과 유체로 연통한다. 시스템 제어기 (114) 는 도 1 내지 도 4b를 참조하여 상기에 설명된 바와 같이 CV들 (404) 로부터 샤워헤드 (420) 로 프로세스 가스들을 공급하도록 밸브들 (406) 의 제 2 포트들 (562) 을 제어한다. 임의의 밸브들 (406) 의 제 2 포트 (462) 가 개방될 때, 밸브 (406) 의 개방된 제 2 포트 (562) 는 밸브 (406) 의 제 1 포트 (560) 및 제 3 포트 (564) 와 유체로 연통한다. 따라서, 밸브들 (406) 의 제 2 포트들 (462) 을 제어함으로써, 각각의 CV들 (404) 로부터의 프로세스 가스들 (예를 들어, 반응 물질들, 전구체들, 및 퍼지 가스들) 중 하나 이상이 보어 (550-1 및/또는 550-2) 를 통해 샤워헤드 (420) 로 흐른다.
적어도 2 개의 열 센서들 (580-1, 580-2) (집합적으로 열 센서들 (580)) 이 베이스 플레이트 (402) 내에 배치된다. 예를 들어, 열 센서들 (580) (예를 들어, 열전대들) 은 보어들 (550-1, 550-2) 에 근접하게 배치될 수도 있다. 대안적으로, 열 센서들 (580) 은 베이스 플레이트 (402) 내의 임의의 다른 적합한 위치들에 배치될 수도 있다. 시스템 제어기 (114) 는 열 센서들 (580) 에 의해 센싱된 베이스 플레이트 (402) 의 온도에 기초하여 가열기 플레이트 (450) 내의 가열 엘리먼트들 (도 12a 내지 도 12f를 참조하여 이하에 도시되고 기술됨) 에 공급된 전력을 제어한다. 다른 열 센서 (580) 가 고장나면 1 개의 열 센서 (580) 가 동작하도록 적어도 2 개의 열 센서들 (580) 이 사용된다.
본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 내 프로세스 가스들의 가열이 이제 기술된다. 그 후, 본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 급속 냉각이 설명된다. PVM 서브시스템 (400) 에서, 가스 라인들 (492) 은 도 8 내지 도 10b를 참조하여 이미 상기 기술된 바와 같이 금속 플레이트 (410) 내의 가열 엘리먼트들 (490) 에 의해 가열된다. 따라서, 가스 라인들 (492) 내의 프로세스 가스들은 가열 엘리먼트들 (490) 에 의해 가열된다. 그 후, 프로세스 가스들은 가스 라인들 (430) 을 통해 CV들 (440, 404) 내로, 가스 플로우 경로들을 통해 베이스 플레이트 (402) 내로, 밸브들 (406) 을 통해 이어서 샤워헤드 (420) 로 흐른다.
가열기 플레이트 (450) 는 가스 라인들 (430), CV들 (440, 404), 의 하단 부분들, 베이스 플레이트 (402), 및 밸브들 (406) 을 가열한다. 가열기 플레이트 (452) 는 CV들 (440, 404) 의 상단 부분들을 가열한다. 따라서, 가스 라인들 (430), CV들 (440, 404), 베이스 플레이트 (402), 및 밸브들 (406) 의 프로세스 가스들은 가열기 플레이트들 (450, 452) 에 의해 가열된다.
시스템 제어기 (114) 는 PVM 서브시스템 (400) 전반에 걸쳐 프로세스 가스들을 균일하게 가열하도록 (도 12a 내지 도 12f를 참조하여 이하에 도시되고 기술된) 가열 엘리먼트들 (490) 및 가열기 플레이트들 (450, 452) 내의 가열 엘리먼트들을 제어한다. 시스템 제어기 (114) 는 가열 엘리먼트들 (490) 과 연관된 열 센서들 (494) 을 사용하여 가열 엘리먼트들 (490) 에 근접한 온도들을 센싱함으로써 가열 엘리먼트들 (490) 을 제어한다. 시스템 제어기 (114) 는 가열기 플레이트 (450) 와 연관된 열 센서들 (580) 을 사용하여 가열기 플레이트 (450) 에 근접한 온도들을 센싱함으로써 가열기 플레이트 (450) 의 가열 엘리먼트들을 제어한다. 시스템 제어기 (114) 는 가열기 플레이트 (452) 와 연관된 열 센서들을 사용하여 가열기 플레이트 (452) 에 근접한 온도들을 센싱함으로써 가열기 플레이트 (452) 의 가열 엘리먼트들을 제어한다.
도 12a 내지 도 12f는 본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 다양한 도면들을 도시한다. 도 12a 내지 도 12c는 가열 엘리먼트들을 갖는 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 도면들을 도시한다. 도 12d 내지 도 12f는 가열 엘리먼트들이 없는 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 도면들을 도시한다. 도 12a 및 도 12d는 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 평면도들을 도시한다. 도 12b 및 도 12e는 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 더 긴 측면들을 따른 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 단면도들을 도시한다. 도 12c 및 도 12f는 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 더 짧은 측면들을 따른 가열기 플레이트들 (450 및 452) 의 단면도들을 도시한다.
가열기 플레이트들 (450 및 452) 은 직사각형이고 그리고 동일한 치수들을 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트 (402) 는 가열기 플레이트 (450) 상에 배치되고, 그리고 가열기 플레이트 (452) 는 CV들 (404, 440) 의 상단부에 배치된다. 가열기 플레이트 (450) 는 컷 아웃 (cutout) (596) 을 포함한다. 컷 아웃 (596) 은 가열기 플레이트 (452) 가 컷 아웃 (596) 을 포함하지 않기 때문에 점선들로 도시된다. 샤워헤드 (420) 의 어댑터 (424) 는 컷 아웃 (596) 을 통해 베이스 플레이트 (402) 에 연결된다. 가열기 플레이트 (450) 의 기술의 나머지는 가열기 플레이트 (452) 에 동일하게 적용된다.
가열기 플레이트 (450) 는 2 개의 가열 엘리먼트들 (590-1 및 590-2) (집합적으로 가열 엘리먼트들 (590)) 을 포함한다. 가열 엘리먼트들 (590) 은 금속 플레이트 (410) 내에 배치된 가열 엘리먼트들 (490) 과 유사하다. 가열기 플레이트 (450) 는 가열기 플레이트 (450) 의 길이를 따라 2 개의 보어들 (592-1 및 592-2) (집합적으로 보어들 (592)) 을 포함한다. 가열 엘리먼트들 (590-1 및 590-2) 은 보어들 (592-1 및 592-2) 내로 각각 삽입된다. 가열 엘리먼트들 (590) 및 보어들 (592) 은 제 1 축에 평행하다. 제 1 축에 평행한 라인 (A-A) 을 따른 가열기 플레이트 (450) 의 단면들은 도 12b 및 도 12e에서 가열 엘리먼트들 (590) 을 갖는 그리고 갖지 않는 것으로 도시된다. 제 2 축에 평행한 라인 (B-B) 을 따른 가열기 플레이트 (450) 의 단면들은 도 12c 및 도 12f에서 가열 엘리먼트들 (590) 을 갖는 그리고 갖지 않는 것으로 도시된다.
단지 예를 들면, 가열기 플레이트 (450) 는 2 개의 가열 엘리먼트들 (590) 을 포함하는 것으로 도시된다. 대안적으로, 임의의 수의 가열 엘리먼트들 (590) 이 사용될 수 있다. 예를 들어, 1 개의 가열 엘리먼트들 (590) 만이 사용될 수 있다. 예를 들어, 3 개 이상의 가열 엘리먼트들 (590) 이 사용될 수 있다. 또한, 가열 엘리먼트들 (490) 의 길이들은 동일할 필요는 없다. 게다가, 가열 엘리먼트들 (490) 의 길이들은 도시된 바와 같이 가열기 플레이트 (450) 의 길이와 동일할 필요는 없다. 가열 엘리먼트들 (590) 의 수 및 가열 엘리먼트들 (590) 의 길이들의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 또한, 가열기 플레이트 (450) 의 조합은 가열기 플레이트 (452) 의 조합과 상이할 수도 있다.
이에 더하여, 적어도 2 개의 열 센서들 (예를 들어, 열전대들) (594-1, 594-2) (집합적으로 열 센서들 (594)) 이 가열기 플레이트들 (450, 452) 내에 배치된다. 열 센서들 (594) 은 가열기 플레이트 (450) 의 어디에나 위치될 수 있다. 시스템 제어기 (114) 는 열 센서들 (594) 에 의해 센싱된 가열기 플레이트 (450) 의 온도에 기초하여 가열 엘리먼트들 (590) 에 공급된 전력을 제어한다. 다른 열 센서 (594) 가 고장나면 1 개의 열 센서 (594) 가 동작하도록 적어도 2 개의 열 센서들 (594) 이 사용된다.
도 13a 내지 도 13c는 본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 열 계면 (454) 의 다양한 도면들을 도시한다. 도 13a는 열 계면 (454) 의 평면도를 도시한다. 도 13b는 열 계면 (454) 의 더 긴 측면을 따른 열 계면 (454) 의 단면 측면도를 도시한다. 도 13b는 열 계면 (454) 의 더 짧은 측면을 따른 열 계면 (454) 의 단면 측면도를 도시한다.
도 5를 참조하여 이전에 기술된 바와 같이, 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452) 와 CV들 (404, 440) 의 상단 단부들 사이에 배치된다 (즉, 샌드위치된다). 예를 들어, 열 계면 (454) 은 흑연과 같은 재료를 포함할 수도 있다. 가열기 플레이트 (452) 를 장착하도록 사용된 장착 하드웨어의 조임에 의해 가압될 때, 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452) 의 하단 표면 및 CV들 (404, 440) 의 상단 표면들에 대고 (against) 압축된다. 가열기 플레이트 (452) 의 하단 표면 및 CV들 (404, 440) 의 상단 표면들에 대고 압축함으로써, 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452) 와 CV들 (404, 440) 의 상단 단부들 사이의 열적 콘택트 및 열 전도를 개선한다. 열 계면 (454) 은 가열기 플레이트 (452) 의 하단 표면 및 CV들 (404, 440) 의 상단 표면들의 제작 변동들과 무관하게 열적 콘택트 및 열 전도를 개선한다. 따라서, CV들 (404, 440) 내의 프로세스 가스들은 가열기 플레이트 (452) 에 의해 균일하게 가열될 수 있다. 제 1 축에 평행한 라인 (A-A) 을 따른 그리고 제 2 축에 평행한 라인 (B-B) 을 따른 열 계면 (454) 의 단면들이 각각 도 13b 및 도 13c에 도시된다.
도 14a 내지 도 14c는 본 개시에 따른 PVM 서브시스템 (400) 의 인클로저 (600) 의 일 예를 도시한다. 도 14a는 인클로저 (600) 를 도시한다. 도 14b는 도 14c에 도시된 바와 같이 가열기 플레이트 (450) 가 배치되는 인클로저 (600) 의 하단 패널 (602) 의 평면도를 도시한다. 도 14c는 가열기 플레이트 (450) 가 상부에 배치된 인클로저 (600) 의 하단 패널 (602) 의 측단면도를 도시한다.
도 14a는 6 개의 직사각형 표면들: 상단 표면 및 하단 표면 (각각 숫자 1 및 숫자 2로 식별됨), 및 전면 표면 및 후면 표면 (각각 숫자 3 및 숫자 4로 식별됨) 각각 하나, 및 2 개의 측면 표면들 (각각 숫자 5와 숫자 6으로 식별됨) 을 포함하는 인클로저 (600) 를 도시한다. 따라서, 인클로저 (600) 는 6 개의 직사각형 패널들, 6 개의 표면들 각각에 대해 1 개의 패널을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 인클로저 (600) 는 단지 4 개의 패널: 상단 패널 및 하단 패널 각각 하나 및 2 개의 측면 패널을 포함할 수 있고, 측면 패널 각각은 2 개의 인접한 표면들 (예를 들어, (3,5) 및 (4,6) 또는 (3,6) 및 (4,5)) 을 커버한다. 예를 들어, 패널들은 판금 (sheet metal) 으로 이루어질 수 있다. 패널들 각각의 내부는 열적 절연 재료 층의 라이닝을 포함한다. 열적 절연 재료의 층의 예는 도 14c의 (630) 에 도시된다. 열적 절연 재료의 예들은 유리 섬유를 포함한다. 다른 열적 절연 재료들이 대신 사용될 수 있다.
이하의 기술에서, 하단 패널 (602), 전면 패널 (604), 및 측면 패널 (606) 이 참조된다. 측면 패널 (606) 은 인클로저 (600) 의 표면 5 또는 표면 3을 커버할 수 있다. 하단 패널 (602) 은 가열기 플레이트 (450) 내의 컷 아웃 (596) 과 정렬하는 컷 아웃 (610) 을 포함한다. 어댑터 (424) 는 샤워헤드 (420) 를 베이스 플레이트 (402) 에 연결하도록 컷 아웃들 (610 및 596) 을 통과한다. 전면 패널 (604) 은 도 15a 내지 도 15c를 참조하여 이하에 상세히 기술된 바와 같이 압축된 건조 공기 또는 다른 적합한 냉각 가스 또는 가스들을 PVM 서브시스템 (400) 내로 디스펜싱하기 위한 플레이트 및 유입구 (집합적으로 (620) 으로 도시됨) 를 포함한다. 측면 패널 (606) 은 유출구 (621) 를 포함한다. 유입구를 통해 인클로저 내로 주입된 압축된 건조 공기 또는 다른 적합한 냉각 가스 또는 가스들은 유출구 (621) 를 통해 인클로저 (600) 를 나간다.
도 14b는 하단 패널 (602) 의 평면도를 도시한다. 가열기 플레이트 (450) 는 도 14c에 도시된 바와 같이 하단 패널 (602) 상에 배치되고 그리고 이에 평행하다. 하단 패널 (602) 의 더 긴 측면은 제 1 축에 평행하다. 하단 패널 (602) 의 더 짧은 측면은 제 2 축에 평행하다. 하단 패널 (602) 의 내부 (즉, 가열기 플레이트 (450) 와 대면하는 하단 패널 (602) 의 표면) 는 열적 절연 재료의 층 (630) 을 포함한다. 열적 절연 재료의 유사한 층들은 인클로저 (600) 의 다른 패널들의 내부들을 라이닝한다.
도 14b 및 도 14c에서, 복수의 스페이서들 (612-1, 612-2, 612-3, 612-4) (집합적으로 스페이서들 (612)) 이 가열기 플레이트 (450) 와 하단 패널 (602) 사이에 배치된다. 스페이서들 (612) 은 가열기 플레이트 (450) 와 하단 패널 (602) 사이에 에어 갭을 제공한다. (예시 목적들을 위해 과장된) 에어 갭은 부가적인 열적 절연을 제공한다. 열적 절연 재료의 층 (630) 및 에어 갭에 의해 제공된 열적 절연은 열 손실을 감소시키고, 이는 금속 플레이트 (410) 내의 가열 엘리먼트들 (490) 및 가열기 플레이트들 (450, 452) 내의 가열 엘리먼트들 (590) 의 효율을 상승시킨다.
도 15a 내지 도 15c는 PVM 서브시스템 (400) 의 냉각 시스템 (도 14a에 도시된 엘리먼트 (620)) 의 일 예를 도시한다. 냉각 시스템은 플레이트 (622) 및 유입구 (624) 를 포함한다. 도 15a는 플레이트 (622) 및 인클로저 (600) 의 전면 패널 (604) 에 장착된 유입구 (624) 를 갖는 냉각 시스템의 정면도를 도시한다. 도 15b는 플레이트 (622) 및 전면 패널 (604) 에 장착된 유입구 (624) 를 갖는 전면 패널 (604) 의 측면도를 도시한다. 도 15c는 플레이트 (622) 를 더 상세히 도시한다.
예를 들어, 플레이트 (622) 는 3 개의 부분들 (622-1, 622-2, 및 622-3) 을 포함한다. 플레이트 (622) 는 단일 피스일 수도 있다. 대안적으로, 플레이트 (622) 의 3 개의 부분들은 플레이트 (622) 를 형성하도록 패스너들을 사용하여 함께 결합될 수도 있다 (또는 함께 용접될 수도 있다). 단지 예를 들면, 3 개의 부분들 각각은 직사각형인 것으로 도시되지만 대신 임의의 다른 형상일 수 있다. 도시된 예에서, 제 1 부분 (622-1) 은 제 2 부분 (622-2) 및 제 3 부분 (622-3) 각각보다 더 넓다 (즉, 제 1 축을 따라 더 길다). 따라서, 플레이트 (622) 는, 문자 "T"의 상단 수평 부분을 형성하는 제 1 부분 (622-1) 및 함께 문자 "T"의 수직 부분을 형성하는 제 2 부분 (622-2) 및 제 3 부분 (622-3) 을 갖는, 문자 "T"의 형상을 가질 수도 있다. 대안적으로, 플레이트 (622) 의 3 개의 부분들 모두는 동일한 사이즈일 수도 있다.
도 15b에 도시된 측면도에서, 제 1 부분 (622-1) 은 제 3 축에 평행하게 수직으로 하향으로 (즉, 인클로저 (600) 의 하단 패널 (602) 을 향해) 연장한다. 제 1 부분 (622-1) 은 2 개 이상의 패스너들 (626-1, 626-2) (집합적으로 패스너들 (626)) 을 사용하여 전면 패널 (604) 에 부착된다. 대안적으로, 제 1 부분 (622-1) 은 전면 패널 (604) 에 용접될 수도 있다.
제 2 부분 (622-2) 은 제 1 부분 (622-1) 의 하단 단부로부터 내향으로 (즉, 인클로저 (600) 의 중심을 향해) 직각으로 (또는 또 다른 각도로) 연장한다. 제 3 부분 (622-3) 은 제 2 부분 (622-2) 의 하단 단부로부터 수직으로 (또는 또 다른 각도로) 하향으로 (즉, 인클로저 (600) 의 하단 패널 (602) 을 향하여) 연장한다.
제 3 부분 (626-3) 은 복수의 홀들 (628-1, 628-2, 628-3, 628-4) (집합적으로 홀들 (628)) 을 포함한다. 4 개의 홀들 (628) 이 단지 예로서 도시되지만, 제 3 부분 (626-3) 은 더 적거나 더 많은 수의 홀들 (628) 을 포함할 수도 있다. 홀들 (628) 이 동일한 사이즈 및 형상인 것으로 도시되지만, 홀들 (628) 은 인클로저 (600) 전반에 걸쳐 압축된 공기 또는 가스를 고르게 분배하기에 적합한 상이한 사이즈들 및 형상들일 수 있다.
일부 예들에서, 제 1 부분 (622-1) 은 생략될 수도 있고 그리고 제 2 부분 (622-2) 은 전면 패널 (604) 에 직접 패스닝되거나 용접될 수도 있다. 이 예에서, 제 2 부분 (622-1) 은 제 3 부분 (622-3) 과 동일한 사이즈 및 형상일 수도 있다. 대안적으로, 제 2 부분 (622-1) 은 제 3 부분 (622-3) 과 상이한 사이즈 및/또는 형상일 수도 있다.
유입구 (624) 는 유입구 (624) 가 플레이트 (622) 의 제 3 부분 (622-3) 의 중심과 정렬되도록 전면 패널 (604) 에 부착된다. 유입구 (624) 는 유지 보수를 수행하기 전에 PVM 서브시스템 (400) 을 신속하게 냉각하도록 사용될 수 있는 가압된 건조 공기 또는 다른 적합한 가스 또는 가스들의 소스 (예를 들어, 소스들 (102) 중 하나 또는 별개의 소스) 에 연결된다. 예를 들어, 유입구 (624) 는 시스템 제어기 (114) 에 의해 공압으로 제어되는 노즐 (또는 임의의 다른 적합한 디바이스) 을 포함할 수 있다. 압축된 공기 또는 가스는 유입구 (624) 를 통해 인클로저 (600) 내로 주입된다. 압축된 공기 또는 가스는 화살표들로 도시된 바와 같이 홀들 (628) 을 통해 인클로저 (600) 에 걸쳐 (즉, 전반에 걸쳐) (예를 들어, CV들 (404) 등을 통해) 분배되거나 분산된다. 일부 예들에서, 도시되지 않고 불필요하지만, 홀들 (628) 이 (화살표들로 도시된) 인클로저 (600) 내로 특정한 방향들로 압축된 공기 또는 가스를 지향시킬 수 있도록 홀들 (628) 은 제 3 부분 (622-3) 내에서 드릴링될 수도 있다. 일부 예들에서, 임의의 다른 디바이스 또는 인공물 (예를 들어, 콘) 이 인클로저 (600) 전반에 걸쳐 압축된 공기 또는 가스를 균일하게 분배하도록 플레이트 (622) 대신 유입구 (624) 와 함께 사용될 수도 있다.
시스템 제어기 (114) 는 유지 보수가 PVM 서브시스템 (400) 상에서 수행되기 전에 유입구 (624) 를 통해 압축된 공기 또는 가스를 주입하도록 사용될 수 있다. 압축된 공기 또는 가스는 PVM 서브시스템 (400) 을 신속하게 냉각하고, 유지 보수로 하여금 PVM 서브시스템 (400) 이 대류에 의해 냉각되기를 기다리지 않고 수행되게 한다. 유입구 (624) 로부터 인클로저 (600) 내로 주입된 압축된 공기 또는 가스는 유출구 (621) 로부터 인클로저 (600) 를 나간다. 일부 예들에서, 복수의 엘리먼트들 (620) 이 사용될 수도 있다. 엘리먼트들 (620, 621) 의 위치들은 도시된 것과 상이할 수 있다.
전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다.
방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시 예들의 피처들로 및/또는 임의의 다른 실시 예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 또 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다.
엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 관계 및 기능적 관계는, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)" 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적 (direct)"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 A, B 및 C 중 적어도 하나는 비-배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 1 개의 A, 적어도 1 개의 B 및 적어도 1 개의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템들 또는 시스템의 서브 파트들 또는 다양한 컴포넌트들을 제어할 수도 있는 "제어기 (controller)"로서 지칭될 수도 있다.
제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 포지션 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 가능하게 하고, 엔드포인트 측정들을 가능하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (digital signal processors; DSPs), 주문형 집적 회로들 (Application Specific Integrated Circuits; ASICs) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다.
일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 이산 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린싱 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 추적 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 팹 (factory) 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 팹 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
Claims (33)
- 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 시퀀스의 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 (canister) 및 제 2 캐니스터;
상기 제 1 캐니스터 및 상기 제 2 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브 및 제 2 밸브; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
상기 제 1 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 도즈 단계 동안 상기 제 1 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하고; 그리고
상기 제 2 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 도즈 단계 동안 상기 제 2 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 상기 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터; 및
상기 제 3 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 연결하도록 구성된 제 3 밸브를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 제 3 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 퍼지 단계 동안 상기 제 3 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하도록 구성되고, 그리고
상기 제 3 펄스는 상기 도즈 단계에서 상기 반응 물질의 상기 제 2 펄스를 공급한 후 공급되는, 시스템. - ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 프로세싱 챔버에 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터;
상기 제 1 캐니스터 및 상기 제 2 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브 및 제 2 밸브; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
상기 제 1 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 제 1 퍼지 단계 동안 상기 제 1 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 1 펄스를 공급하고; 그리고
상기 제 2 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 상기 제 2 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 2 펄스를 공급하도록 구성되고,
상기 제 2 퍼지 단계는 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 1 퍼지 단계에 이어지는, 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 ALD 시퀀스의 도즈 단계 동안 상기 프로세싱 챔버에 제 2 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터로서, 상기 제 2 가스는 반응 물질 또는 전구체를 포함하는, 상기 제 3 캐니스터; 및
상기 제 3 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 연결하도록 구성된 제 3 밸브를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 제 3 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 도즈 단계 동안 상기 제 3 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 제 2 가스의 제 3 펄스를 공급하도록 구성되고, 그리고
상기 제 3 펄스는 상기 제 1 퍼지 단계에서 상기 퍼지 가스의 상기 제 1 펄스를 공급한 후에 그리고 상기 제 2 퍼지 단계에서 상기 퍼지 가스의 상기 제 2 펄스를 공급하기 전에 공급되는, 시스템. - 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 시퀀스의 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터;
상기 ALD 시퀀스의 퍼지 단계 동안 상기 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터;
상기 제 1 캐니스터, 상기 제 2 캐니스터, 및 상기 제 3 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브, 제 2 밸브, 및 제 3 밸브; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
a) 상기 제 1 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 도즈 단계 동안 상기 제 1 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하고;
b) 상기 제 1 펄스 후에 상기 제 2 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 도즈 단계 동안 상기 제 2 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하고;
c) 상기 도즈 단계에서 상기 반응 물질의 상기 제 2 펄스에 이어서, 상기 제 3 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 퍼지 단계 동안 상기 제 3 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하고; 그리고
d) 상기 a), 상기 b), 및 상기 c)를 N회 반복하도록 구성되고, N은 양의 정수인, 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 상기 프로세싱 챔버로 전구체를 공급하도록 구성된 제 4 캐니스터;
상기 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 5 캐니스터; 및
상기 제 4 캐니스터 및 상기 제 5 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 4 밸브 및 제 5 밸브를 더 포함하고,
상기 제어기는,
e) 상기 d)에 이어서 상기 제 4 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 2 도즈 단계 동안 상기 제 4 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 전구체의 제 4 펄스를 공급하고; 그리고
f) 상기 e)에 이어서 상기 제 5 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 2 퍼지 단계 동안 상기 제 5 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 5 펄스를 공급하도록 구성되는, 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 f)를 M 회 반복하도록 구성되고, M은 양의 정수인, 시스템. - ALD 시퀀스의 제 1 도즈 단계 동안 프로세싱 챔버에 반응 물질을 공급하도록 구성된 제 1 캐니스터 및 제 2 캐니스터;
상기 ALD 시퀀스의 제 2 도즈 단계 동안 상기 프로세싱 챔버로 전구체를 공급하도록 구성된 제 3 캐니스터;
상기 ALD 시퀀스의 퍼지 단계들 동안 상기 프로세싱 챔버로 퍼지 가스를 공급하도록 구성된 제 4 캐니스터 및 제 5 캐니스터;
상기 제 1 캐니스터, 상기 제 2 캐니스터, 상기 제 3 캐니스터, 상기 제 4 캐니스터, 및 상기 제 5 캐니스터를 상기 프로세싱 챔버에 각각 연결하도록 구성된 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브 및 제 5 밸브; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
a) 상기 제 1 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 1 도즈 단계 동안 상기 제 1 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 1 펄스를 공급하고;
b) 상기 제 1 펄스 후에 상기 제 2 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 1 도즈 단계 동안 상기 제 2 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 반응 물질의 제 2 펄스를 공급하고;
c) 상기 제 1 도즈 단계에서 상기 반응 물질의 상기 제 2 펄스에 이어서, 상기 제 4 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 1 퍼지 단계 동안 상기 제 4 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 3 펄스를 공급하고;
d) 상기 제 1 퍼지 단계에서 상기 퍼지 가스의 상기 제 3 펄스에 이어서, 상기 제 3 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 상기 제 2 도즈 단계 동안 상기 제 3 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 전구체의 제 4 펄스를 공급하고; 그리고
f) 상기 제 2 도즈 단계에서 상기 전구체의 상기 제 4 펄스에 이어서 상기 제 5 밸브를 활성화함으로써 상기 ALD 시퀀스의 제 2 퍼지 단계 동안 상기 제 5 캐니스터로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 퍼지 가스의 제 5 펄스를 공급하도록 구성되는, 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 제어기는,
f) 상기 d) 및 상기 e)를 수행하기 전에 상기 a), 상기 b), 및 상기 c)를 N 회 반복하고;
g) 상기 f) 후에 상기 d) 및 상기 e)를 수행하고; 그리고
상기 g)를 M 회 반복하도록 구성되고, M은 양의 정수인, 시스템. - 금속 플레이트의 슬롯들에 배치된 (arrange) 복수의 가스 라인들;
상기 금속 플레이트의 상기 슬롯들에 인접하게 배치된 (dispose) 제 1 가열기;
베이스 플레이트 상에 배치되고 그리고 상기 가스 라인들에 연결된 복수의 캐니스터들; 및
상기 캐니스터들을 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하도록 상기 베이스 플레이트 상에 배치된 복수의 밸브들을 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기를 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 캐니스터들 위에 배치된 제 2 가열기를 더 포함하는, 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 가열기와 상기 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기;
상기 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및
상기 제 3 가열기와 상기 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 캐니스터들은 동일한 사이즈 및 형상인, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 가스 라인들과 상기 복수의 캐니스터들 사이에 연결된 제 2 복수의 캐니스터들을 더 포함하는, 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 복수의 캐니스터들은 상기 복수의 캐니스터들과 상이한 저장 용량을 갖는, 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 부착된 제 2 가열기;
상기 복수의 캐니스터들 및 상기 제 2 복수의 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및
상기 제 3 가열기와 상기 복수의 캐니스터들 및 상기 제 2 복수의 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함하는, 시스템. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 가열기를 포함하고, 상기 베이스 플레이트로부터 연장하고, 그리고 상기 금속 플레이트에 연결되는 제 3 플레이트를 더 포함하고,
상기 제 2 복수의 캐니스터들은 상기 제 3 플레이트의 상기 연장된 부분 상에 배치되는, 시스템. - 프로세싱 챔버 상에 장착된 제 14 항에 기재된 시스템을 포함하고, 인클로저 (enclosure) 의 내측 벽들은 열적 절연 재료의 제 2 층을 포함하는, 인클로저.
- 제 20 항에 있어서,
상기 인클로저 내로 가압된 가스를 공급하기 위해 상기 인클로저의 제 1 측면에 장착된 유입구; 및
상기 인클로저로부터 상기 가압된 가스를 배출하기 위한 상기 인클로저의 제 2 측면 상의 유출구를 더 포함하는, 인클로저. - 제 20 항에 있어서,
상기 인클로저 내에서 상기 가압된 가스를 분배하도록 상기 유입구와 정렬되는 상기 인클로저 내부의 상기 제 1 측면에 장착된 분배 디바이스를 더 포함하는, 인클로저. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 2 가열기는 상기 베이스 플레이트의 하단부에 부착되고 그리고 스페이서들을 사용하여 상기 인클로저의 베이스 패널에 부착되는, 인클로저. - 제 14 항에 있어서,
상기 금속 플레이트, 상기 베이스 플레이트, 및 상기 제 3 가열기를 포함하는 제 3 플레이트 각각에 배치된 적어도 2 개의 열 센서들을 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 상기 가스 라인들, 상기 캐니스터들, 및 상기 밸브들을 연결하는 가스 채널들을 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 상기 밸브들 및 상기 프로세싱 챔버와 유체로 연통하는 (in fluid communication with) 복수의 보어들을 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트를 상기 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하고 그리고 상기 밸브들 및 상기 샤워헤드와 유체로 연통하는 복수의 보어들을 포함하는 어댑터 블록을 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트는 상기 밸브들과 유체로 연통하는 제 1 복수의 보어들을 포함하고, 상기 시스템은, 상기 베이스 플레이트를 상기 프로세싱 챔버의 샤워헤드에 연결하고 그리고 상기 제 1 복수의 보어들 및 상기 샤워헤드와 유체로 연통하는 제 2 복수의 보어들을 포함하는 어댑터 블록을 더 포함하는, 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 금속 플레이트는 상기 베이스 플레이트에 직각이고 (perpendicular); 그리고
상기 캐니스터들 및 상기 밸브들은 서로 그리고 상기 금속 플레이트에 평행한 열들 (rows) 로 배치되는, 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 베이스 플레이트에 부착된 상기 제 2 가열기를 포함하고, 상기 베이스 플레이트로부터 연장하고 그리고 상기 금속 플레이트에 연결되는, 제 3 플레이트;
상기 제 3 플레이트의 상기 연장된 부분 상에 배치되고 그리고 상기 가스 라인들 및 상기 복수의 캐니스터들에 연결되는, 제 2 복수의 캐니스터들을 더 포함하는, 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 복수의 캐니스터들 및 상기 제 2 복수의 캐니스터들 위에 배치된 제 3 가열기; 및
상기 제 3 가열기와 상기 복수의 캐니스터들 및 상기 제 2 복수의 캐니스터들 사이에 배치된 열적 전도성 재료의 층을 더 포함하는, 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 제 2 복수의 캐니스터들은 상기 복수의 캐니스터들과 상이한 저장 용량을 갖는, 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 제 2 복수의 캐니스터들은 상기 복수의 캐니스터들보다 더 적은 수의 캐니스터들을 포함하는, 시스템.
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