KR20240093998A - 프로세스 챔버를 위한 주입 모듈 - Google Patents

프로세스 챔버를 위한 주입 모듈 Download PDF

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KR20240093998A
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크리스토퍼 에스. 올슨
카르틱 부펜드라 샤
차이타냐 안자네얄루 프라사드
비슈와스 쿠마르 판데이
아닐 쿠마르 보데푸디
에리카 한센
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용은 프로세스 챔버를 위한 가스 주입 모듈에 관한 것이다. 프로세스 챔버는 챔버 몸체, 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부 - 기판 지지부는 회전 스핀율을 갖도록 구성됨 -; 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트, 및 유입구 포트에 결합된 주입 모듈을 포함한다. 주입 모듈은 몸체, 몸체에 결합된 하나 이상의 가스 유입구, 및 몸체의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 포함하고, 공급 면은 챔버 몸체 내부를 향하도록 구성되고, 주입 모듈로부터 빠져나가는 가스는 유량을 갖도록 구성되고; 프로세스 챔버는 또한, 유량 대 회전 스핀율의 비율이 약 1/3 내지 3이도록 프로세스 챔버를 작동시키도록 구성된 제어기를 포함한다.

Description

프로세스 챔버를 위한 주입 모듈
본 개시내용은 일반적으로, 박막 물질들, 특히, 기판, 예컨대, 반도체 기판 상의 박막 물질들의 증착, 수정, 또는 제거에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 프로세스 챔버, 예컨대, 급속 열 처리(RTP) 프로세스 챔버를 위한 가스 주입 모듈에 관한 것이다.
기판 상의 박막 물질들의 증착, 수정, 또는 제거는, 기판의 표면에 걸친 전구체 가스들의 선속(flux)에 크게 의존한다. 기판 회전 동안, 회전 속도(즉, 회전 스핀율)는 종종, 프로세스 챔버 내의 전구체 가스 유량(flow rate)에 비해 우세하다. 특히, 약 100 Torr 이상의 프로세스 용적 압력 범위들에서, (회전 스핀율에 비해) 낮은 상대적인 가스 유량은 기판의 중심에서의 낮은 선속을 야기할 수 있다. 기판의 중심에서의 낮은 선속의 영역은 "정체 영역"으로 지칭될 수 있다. 일부 예들, 예컨대, 라디칼 산화에서, 기판의 중심에서의 정체 영역에서 발생하는 산화물 박막의 (에지 영역에 비해) 비교적 낮은 성장은 기판의 표면에 걸쳐 바람직하지 않게 높은 막 두께 불균일성으로 이어질 수 있다. 그러므로, 기판의 표면에 걸쳐 전구체 가스 선속을 개선하는 장치 및 방법들이 필요하다.
일부 실시예들에서, 반도체 제조에서 사용하기에 적합한 프로세스 챔버가 제공된다. 프로세스 챔버는 챔버 몸체, 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부 - 기판 지지부는 회전 스핀율을 갖도록 구성됨 -; 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트, 및 유입구 포트에 결합된 주입 모듈을 포함한다. 주입 모듈은 몸체, 몸체에 결합된 하나 이상의 가스 유입구, 및 몸체의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 포함하고, 공급 면은 챔버 몸체 내부를 향하도록 구성되고, 주입 모듈로부터 빠져나가는 가스는 유량을 갖도록 구성된다. 프로세스 챔버는 또한, 유량 대 회전 스핀율의 비율이 약 1/3 내지 3이도록 프로세스 챔버를 작동시키도록 구성된 제어기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 프로세스 챔버가 제공된다. 프로세스 챔버는 챔버 몸체, 챔버 몸체 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부; 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트, 및 유입구 포트에 결합된 주입 모듈을 포함한다. 주입 모듈은 몸체, 몸체에 결합된 하나 이상의 가스 유입구, 및 몸체의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 포함하고, 공급 면은 챔버 몸체 내부를 향하도록 구성되고, 공급 면은, 복수의 노즐들 중 근접한 인접한 노즐들 사이에, 노즐들의 다른 인접한 쌍들 사이의 간격에 비해, 더 큰 간격을 갖는 보이드 영역을 갖는다.
일부 실시예들에서, 프로세스 챔버가 제공된다. 프로세스 챔버는 챔버 몸체, 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부, 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트, 및 유입구 포트에 결합된 주입 모듈을 포함한다. 주입 모듈은 2개 이상의 몸체 부분들; 2개 이상의 몸체 부분들의 각각의 인접한 쌍에 대해, 인접한 몸체 부분들을 분리하는 수직 파티션; 2개 이상의 몸체 부분들 각각에 대해, 대응하는 몸체 부분에 결합된 가스 유입구 및 대응하는 가스 유입구에 결합된 가스 도관; 및 2개 이상의 몸체 부분들 각각에 대해, 대응하는 몸체 부분의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 포함한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용이, 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 단지 본 개시내용의 예시적인 실시예들만을 예시하는 것이므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 단면도이다.
도 2a는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 1의 프로세스 챔버의 평면도이다.
도 2b는 일부 실시예들에 따른, 도 1의 프로세스 챔버의 평면도이다.
도 3a-3d는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 1의 프로세스 챔버에서 사용될 수 있는 다양한 주입 모듈들의 등각도들이다.
도 4a-4d는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 1의 프로세스 챔버에서 사용될 수 있는 다양한 주입 모듈들의 단면도들이다.
도 4e는 본 개시내용의 예들에 따른, 도 1의 프로세스 챔버에서 사용될 수 있는 주입 모듈의 개략적인 등각도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
본 개시내용은 약 100 Torr 이상의 프로세스 용적 압력 범위를 갖는 프로세스 챔버를 위한 가스 주입 모듈에 관한 것이다. 주입 모듈은 기판의 표면의 하나 이상의 영역에 걸친 가스 선속을 유리하게 증가시킬 수 있다. 주입 모듈은 회전 스핀율에 비해, 상대적인 가스 유량을 유리하게 증가시킬 수 있다. 주입 모듈은 종래의 챔버 설계들에 비해, 가스 유동 방향성을 유리하게 개선할 수 있다. 주입 모듈은 프로세스 챔버에 배치된 기판의 표면의 하나 이상의 영역에 걸쳐 더 큰 반응 균일성 및/또는 조정가능성을 가능하게 할 수 있다.
본 개시내용의 주입 모듈 실시예들은 이전의 가스 주입 모듈들 또는 샤워헤드 설계들에 비해, 증가된 상대적인 가스 유량 및 개선된 가스 유동 방향성을 제공한다. 제공된 가스 유량은 프로세스 챔버 내의 기판 지지부의 회전 스핀율과 매칭되거나 회전 스핀율을 초과할 수 있다. 제공된 가스 유량 및 방향성은 기판의 중심에서의 또는 중심 근처에서의 정체 영역으로부터의 가스의 변위를 가능하게 할 수 있다. 정체 영역으로부터의 가스의 개선된 변위는 기판의 중심 근처에서의 반응성을 증가시킬 수 있고, 그에 의해 중심 대 에지(C-E) 반응 균일성을 개선한다.
일 예에서, 가스 유량은 기판 지지부의 둘레에서의 기판 지지부의 회전 스핀율의 약 0.5배 내지 약 2.0배이다. 일 예에서, 기판 지지부의 둘레는 대략, 기판을 지지하는 기판 지지부의 직경의 범위에 있다. 일 예에서, 가스 유량은, 기판 지지부의 회전 스핀율, 프로세스 용적 압력, 및 기판의 크기에 따라, 초당 약 0.1 미터(m/s) 초과 및 약 6 m/s 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 유량은 약 6 m/s 초과일 수 있다. 다른 실시예들에서, 기판은 200 mm 웨이퍼, 300 mm 웨이퍼 또는 450 mm 웨이퍼일 수 있다. 예를 들어, 200 mm, 300 mm 및 450 mm 웨이퍼에 대해, 가스 유량은 각각 약 0.3 m/s 내지 약 2.6 m/s, 약 0.4 m/s 내지 약 3.8 m/s, 및 약 0.7 m/s 내지 약 5.7 m/s일 수 있다.
본 개시내용의 주입 모듈 실시예들은 이전의 가스 주입 모듈들 또는 샤워헤드 설계들에 비해, 프로세스 챔버 내에서의 가스 유동 분배 및/또는 방향성의 개선된 제어를 가능하게 할 수 있다. 가스 유동의 속도, 분배 및/또는 방향성은 조정가능할 수 있고, 그에 의해 가스 선속 및 반응 균일성을 개선할 수 있다.
도 1은 본원에 제시된 방법들을 실시하는 데 사용될 수 있는 예시적인 프로세스 챔버(110)의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(110)는 급속 열 처리(RTP) 챔버이지만, 다른 유형들의 챔버들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 프로세스 챔버(110)는 본 개시내용의 예들에 따른 가스 환경에서의 처리를 위해 기판(132)을 유지한다.
일반적으로, 프로세스 챔버(110)는, 내부에 기판(132)을 수용하고, 기판(132)을 상승된 온도로 가열하기 위해 프로세스 챔버(110) 내로 에너지를 수용하면서 기판(132)을 회전시키도록 구성된다. 기판(132)의 상승된 온도는 프로세스 챔버(110) 내로 도입되는 반응물 종들의, 기판(132) 또는 기판(132) 상의 박막 물질 층의 부분들과의 더 빠른 반응 속도를 초래한다. 일부 예들에서, 기판(132)은 반도체 기판(예를 들어, 규소로 형성됨)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(132)은 에지 링(130) 상에 지지된다. 에지 링(130)은 기판 지지부(128) 상에 배치된다. 다른 실시예들에서, 기판(132)이 기판 지지부(128) 상에 직접 지지되는 것이 고려된다. 기판 지지부(128)는 회전자(126)에 결합된다. 회전자(126)는 도 1에 도시된 바와 같이 환형일 수 있다. 회전자(126)는 프로세스 챔버(110)의 에너지 공급원을 통한 기판(132)의 균일한 가열을 허용하기 위해, 회전자(126)의 중심 축(175)을 중심으로 기판(132)을 회전시키도록 구성된다. 회전자(126)는 약 0.5 헤르츠 이상, 예컨대, 약 2 헤르츠 이상, 예컨대, 약 4 헤르츠 이상의 회전 스핀율로 기판(132)을 회전시키도록 구성될 수 있다.
프로세스 챔버(110)는 약 100 Torr 이상의 프로세스 용적 압력 범위를 가질 수 있다. 현재, 약 100 Torr 내지 약 600 Torr의 프로세스 용적 압력 범위들, 및 약 2 헤르츠 이상의 기판 회전 주파수에서 작동하는 챔버들의 경우, 회전 대류 항력이 가스 속도를 1-2 m/s 가량 스핀-업시키는 것으로 여겨진다. 또한, 현재, 그러한 대류 항력들은 새로운 반응물들의, 기판의 중심으로의 이동을 방해하는 것으로 여겨진다. 프로세스 챔버(110)는 측벽 부분(121) 및 하부 부분(123)을 갖는 챔버 몸체(120)를 포함한다. 윈도우(122)는 챔버 몸체(120)의 측벽 부분(121) 상에 배치되고, 그에 의해 프로세스 용적(170)은 윈도우(122)와 기판 지지부(128) 사이에 형성된다. 일부 예들에서, 윈도우(122)는 전자기 에너지에 대해 투과성일 수 있다. 급속 어닐링 램프 조립체(116)가 윈도우(122) 위에 배치된다. 본원에 개시되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 램프 조립체(116)는 기판 지지부로부터 약 3 센티미터(cm) 이하, 예컨대, 기판 지지부 위로 약 2 cm 이하이다. 램프 조립체(116)는 하우징(154), 및 하우징(154)에 배치된 복수의 램프들(146)을 포함한다. 각각의 램프(146)는 하우징(154)의 대응하는 개구부(153) 내에 배치된다. 램프들(146)은 복수의 전기 소켓들(148)(예를 들어, 각각의 램프(146)마다 하나의 소켓(148))을 통해 전력 공급 제어기(176)에 연결된다. 작동 동안, 램프들(146)은, 기판(132)을 미리 결정된 온도로 가열하기 위해, 프로세스 챔버(110)에 배치된 기판(132)을 향해 윈도우(122)를 통해 방사선을 방출한다. 일부 예들에서, 미리 결정된 온도는 약 20 ℃ 내지 약 1,500 ℃, 예컨대, 약 200 ℃ 내지 약 1,300 ℃의 범위 내에 있을 수 있다.
일부 예들에서, 윈도우(122)는 처리 환경에 저항성이 있는 물질(예를 들어, 상승된 온도들에 노출될 때 강성을 유지하는 물질, 및/또는 램프들(146)에 의해 방출되는 방사선에 투과성인 물질)로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 윈도우(122)는 석영 또는 사파이어로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 윈도우(122)는 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 필터(119)가 윈도우(122)의 내부 표면 상에(즉, 도시된 바와 같이, 기판 지지부(128)를 향하여) 코팅된다. 일부 예들에서, 하나 이상의 필터가 윈도우(122)의 일 측 또는 양 측들 상에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 램프들(146)이 상당한 자외선(UV) 광 출력을 갖는 경우, 기판(132) 상의 UV 민감성 구조들에 대한 UV 손상을 감소시키기 위해 램프들(146)로부터 프로세스 챔버(110) 내로의 UV 이온들 및/또는 라디칼들의 투과를 제한하거나 방지하는 데 하나 이상의 UV 필터가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 하나 이상의 노치 필터가 협대역 방사선을 허용하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 필터(119)는 약 780 nm 내지 약 880 nm의 특정 범위 내의 파장들의 방사선을 차단하면서, 특정 범위 밖의 파장들의 방사선을 투과시킨다. 일부 예들에서, 필터(119)는 복수의 교번하는 층들, 예컨대, 교번하는 산화물 층들로 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 필터(119)는, 이산화규소 층들이 필터(119)의 대향 단부들에 위치되는, 교번하는 이산화규소 층들 및 이산화티타늄 층들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 필터(119)는 30개 내지 50개의 교번하는 층들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 필터(119)는 윈도우(122)의 외부 표면 상에 코팅되거나(즉, 램프 조립체(116)를 향함), 윈도우(122)의 내부 표면 상에 코팅되거나(즉, 도시된 바와 같이, 기판 지지부(128)를 향함), 윈도우(122)에 매립될 수 있다.
유입구 포트(180) 및 배출구 포트(예를 들어, 도 2a의 182)는 챔버 몸체(120)의 측벽 부분(121)에 형성된다. 일부 예들에서, 프로세스 챔버(110) 내의 작동 압력은 유입구 포트(180)를 통해 프로세스 가스를 도입하기 전에 대기압 미만의 압력으로 감소될 수 있다. 진공 펌프(184)(도 1에 개략적으로 도시됨)는 챔버 몸체(120)의 측벽 부분(121)에 형성된 배기 포트(186)를 통해 프로세스 챔버(110)의 내부로부터 가스를 펌핑함으로써 프로세스 챔버(110)를 배기한다. 배기 포트(186)와 진공 펌프(184) 사이에 배치된 밸브(188)는 프로세스 챔버(110) 내의 압력을 제어하는 데 활용된다. 일부 다른 예들에서, 프로세스 챔버(110)는 약 100 Torr 이상의 범위의, 예를 들어, 약 100 Torr 내지 약 600 Torr의 프로세스 용적 압력으로 작동될 수 있다. 특히, 윈도우(122)에 걸친 압력차를 감소시키기 위해 프로세스 챔버(110) 내의 압력이, 감소된 압력으로 펌핑될 때, 램프 조립체(116) 내의 압력을 감소시키기 위해 제2 진공 펌프(192)(도 1에 개략적으로 도시됨)가 램프 조립체(116)에 연결된다. 램프 조립체(116) 내의 압력은 밸브(194)에 의해 제어된다.
환형 채널(124)이 챔버 몸체(120)에 형성된다. 채널(124)은 챔버 몸체(120)의 하부 부분(123)에 인접하여 위치된다. 회전자(126) 및 기판 지지부(128)는 채널(124)에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(128)는 원통이다. 일부 예들에서, 기판 지지부(128)는 높은 열 비저항을 갖는 물질(예를 들어, 흑색 석영)로 형성된다. 에지 링(130)은 회전가능한 기판 지지부(128) 상에 배치되고, 기판(132)과 접촉할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 에지 링(130)의 평면은 X-Y 평면(수평)에 평행하다. 회전자 커버(127)는 에지 링(130) 외부에 챔버 몸체(120)의 하부 부분(123) 상에 배치된다. 채널(124)은 외측 벽(150)(즉, 내측 벽(152)에 대해 방사상 외측) 및 내측 벽(152)을 갖는다. 외측 벽(150)의 하부 부분(155)은 제1 반경을 갖고, 외측 벽(150)의 상부 부분(156)은 제1 반경보다 큰 제2 반경을 갖는다. 하부 부분(155)을 상부 부분(156)에 연결하는, 외측 벽(150)의 중간 부분(158)은 그들 사이에서 선형으로 연장되고, 에지 링(130)을 향하는 경사진 표면을 형성한다. 회전자 커버(127)는 챔버 몸체(120)의 하부 부분(123)의 상부 표면(123a) 상에 놓이는 제1 부분(160), 및 외측 벽(150)의 상부 부분(156)을 따라 채널(124) 내로 연장되는 제2 부분(162)을 갖는다. 회전자 커버(127)는 프로세스 챔버(110) 내로의 전구체 가스의 유동에 의해 야기되는 입자들의 증착 또는 축적을 방지하기 위해 채널(124)의 개구부(177)에 걸쳐 부분적으로 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 회전자 커버(127)는 환형 링이다. 일부 예들에서, 회전자 커버(127)는 세라믹 물질(예를 들어, 알루미나)로 형성될 수 있다. 회전자 커버(127)는 윈도우(122)를 향하는 제1 표면(131)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 표면(131)은 기판(132)을 향한 복사 에너지의 반사를 방지하기 위해 윈도우(122)에 평행하다. 일부 다른 예들에서, 제1 표면(131)은 외부로부터 내부로(즉, 방사상 내측으로) 하향으로 경사질 수 있다. 다른 예들에서, 제1 표면(131)은 내부로부터 외부로(즉, 방사상 외측으로) 하향으로 경사질 수 있다.
고정자(134)는 회전자(126)와 축방향으로 정렬된 위치에서 챔버 몸체(120) 외부에 위치된다. 일부 실시예들에서, 고정자(134)는 자기 고정자이고, 회전자(126)는 자기 회전자이다. 작동 동안, 회전자(126)는 고정자(134)에 대해 회전되고, 이는 차례로, 기판 지지부(128), 에지 링(130), 및 상부에 지지된 기판(132)을 회전시킨다.
작동 동안, 에지 링(130)에 보유되는 열은 기판(132)의 에지에서의 온도가 기판(132)의 중심에서의 온도보다 높은 것을 야기할 수 있다. 일부 예들에서, 에지 링(130)의 두께는, 기판(132)의 에지를 과열하는 것을 회피하는 것을 돕는 히트 싱크의 역할을 하기 위한 여분의 열 질량을 제공하도록 과대 크기일 수 있다. 일부 실시예들에서, 에지 링(130)을 냉각하기 위한 히트 싱크의 역할을 하기 위해 냉각 부재(143)가 에지 링(130) 근처에 위치된다. 냉각 부재(143)는 챔버 베이스(125) 상에 배치된다. 챔버 베이스(125)는 챔버 몸체(120)에 결합된다. 챔버 베이스(125)는 제1 표면(171) 및 제1 표면(171)에 대향하는 제2 표면(172)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 부재(143)는 챔버 베이스(125)의 제1 표면(171)과 직접 접촉한다. 일부 예들에서, 냉각 부재(143)는 높은 열 전도율을 갖는 물질(예를 들어, 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 구리 등)로 형성될 수 있다. 챔버 베이스(125)에 냉각제(예를 들어, 물)의 유동을 제공하기 위해 챔버 베이스(125)에 채널(137)이 형성된다. 작동 시에, 채널(137)에 공급되는 냉각제는 챔버 베이스(125)뿐만 아니라 챔버 베이스(125) 근처에 위치된 냉각 부재(143)도 냉각할 수 있다. 본원에 개시되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 챔버 베이스(125)에 형성된 다수의 냉각 채널들(137)이 존재하는 것이 고려된다.
여분의 열 질량을 제공하기 위해 에지 링(130) 상에 핀(fin)(140)이 형성된다. 일부 예들에서, 핀(140)은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 일부 실시예들에서, 핀(140)은 원통형이다. 일부 예들에서, 핀(140)은 복수의 개별 핀들을 포함할 수 있다. 핀(140)은 채널(124) 쪽으로 향하고 있는 에지 링(130)의 표면 상에 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 핀(140)은 채널(124) 내로 연장된다. 일부 다른 예들에서, 핀(140)은 윈도우(122) 쪽으로 향하고 있는 에지 링(130)의 표면 상에 형성될 수 있다. 양쪽 실시예들 모두에서, 핀(140)은 에지 링(130)의 평면에 실질적으로 수직이다.
도 2a는 본 개시내용의 예들에 따른, 프로세스 챔버(110)의 평면도이고, 램프 조립체(116)가 제거된 프로세스 챔버(110)의 프로세스 용적(170)을 도시한다. 도 2b는 일부 실시예들에 따른, 램프 조립체(116)가 제거된 프로세스 챔버(110)의 평면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(110)는 챔버 몸체(120)의 외측 벽의 개구부를 통한 챔버 몸체(120) 내로의 액세스를 허용하는 슬릿 밸브(203)를 갖는다. 슬릿 밸브(203)는 이송 로봇이 내부에 배치되는 이송 챔버에 결합될 수 있다. 슬릿 밸브(203)는 기판(132)이 (예를 들어, 이송 로봇의 로봇식 엔드 이펙터를 사용하여) 챔버 몸체(120) 내부의 프로세스 용적 내로 로딩되고 그로부터 제거되는 것을 허용한다. 슬릿 밸브(203)는 챔버 몸체(120)에 형성된 배출구 포트(182)의 맞은편에 위치된다. 도어(207)는, 프로세스 용적의 환경이 챔버 몸체(120) 외부의 주변 조건들과 독립적으로 제어되는 것을 허용하기 위해 개구부에 걸쳐 폐쇄되고 개구부를 밀봉한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 슬릿 밸브(203)는 유입구 포트(180)로부터 반시계 방향으로 90 °에 위치된다. 배출구 포트(182)는 유입구 포트(180)로부터 반시계 방향으로 270 °에 위치된다. 배출구 포트(182)는 슬릿 밸브(203)로부터 180 °에 위치된다. 그러므로, 기판(132)이 반시계 방향으로 회전될 때, 가스 유동은 배출구 포트(182)를 통해 배기되기 전에 챔버 몸체(120)의 내부 주위에서 적어도 270 ° 스위핑된다. 그러나, 유입구 포트(180), 배출구 포트(182), 및 슬릿 밸브(203)는 서로에 대해 다양한 선택적 위치들에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 배출구 포트(182)는 유입구 포트(180)로부터 반시계 방향으로 90 °에 또는 180 °에 위치될 수 있다. 유사하게, 시계 방향 회전의 경우, 배출구 포트(182)는 유입구 포트(180)로부터 시계 방향으로 90 °, 180 °, 또는 270 °에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 슬릿 밸브(203)는 유입구 포트(180)로부터 180 °에 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 배출구 포트(182) 및 슬릿 밸브(203)는 서로 일치될 수 있다(예를 들어, 챔버 몸체(120)의 동일한 측 상에 위치될 수 있다). 일부 예들에서, 배출구 포트(182)는 X-Y 평면 상에서 유입구 포트(180)와 수평을 이룬다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 원격 플라즈마 공급원(RPS)(200)이 유입구 포트(180)의 상류에서 프로세스 챔버(110)에 결합된다. 일부 예들에서, RPS(200)는 기판(132)과의 상호작용을 위해 프로세스 챔버(110)에 후속하여 제공되는 전구체 가스들의 기화 또는 플라즈마 생성을 제공할 수 있다. 다른 예들에서, 유입구 포트(180)와 연결된 RPS(200)가 존재하지 않는다. RPS(200)가 없는 실시예에서, 불활성 가스와 전구체 가스의 혼합물은 유입구 포트(180)를 통해 프로세스 챔버(110)에 직접 공급된다. 일부 예들에서, 전구체 가스들은 하나 이상의 반응성 가스(예를 들어, 물(예를 들어, H2O) 또는 중수(예를 들어, D2O)) 및/또는 불활성 가스(예를 들어, 수소(예를 들어, H2) 또는 아르곤(예를 들어, Ar))("캐리어 가스"로 또한 지칭됨)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 반응성 가스들은 증기를 형성하기 위해 기화될 수 있다. RPS(200)는 가스 패널로부터 제1 도관(201)을 통해 가스 공급부(208)에 결합된다. RPS(200)는 제2 도관(202)을 통해 유입구 포트(180)에 결합된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제2 도관(202)은, 유입구 포트(180)로 이어지는 가스 유동의 체적 팽창을 제공하기 위해, RPS(200)에 대해 원위 단부에 매니폴드(204)를 갖는다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 주입 모듈(206)은 제2 도관(202)의 매니폴드(204)와 유입구 포트(180) 사이에 결합된다. 일부 다른 실시예들에서, 제2 도관(202)은 (예를 들어, 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이) 매니폴드(204) 없이 주입 모듈(206)에 직접 결합된다. 일부 다른 실시예들에서, 제2 도관(202)은 (예를 들어, 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같이) 매니폴드(204) 없이 주입 모듈(206)에 독립적으로 직접 결합되는 다수의 상이한 가스 유동 경로들로 분할된다. 아래에 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 주입 모듈(206)은 프로세스 챔버(110)로의 가스 유동의 속도, 분배 및/또는 방향성에 대한 제어를 가능하게 한다. 주입 모듈(206)은 유입구 포트(180)가 제2 도관(202) 및/또는 매니폴드(204)와 실질적으로 동일 평면을 이루도록 구성될 수 있고, 주입 모듈(206)의 크기의 감소를 허용한다. 제2 도관(202), 주입 모듈(206) 및 유입구 포트(180)의 평탄도는 프로세스 가스를 위한 적절한 팽창 공간을 제공할 수 있고, 하드웨어 크기/공간을 최소화하면서 더 균일한 가스 분배를 용이하게 한다. 대조적으로, 종래의 접근법들에서 행해지는 경우, 주입된 프로세스 가스들은 비선형(또는 비평면) 경로들을 따르며, 이는 난류 및/또는 불균일한 가스 분배를 초래한다. 난류 및/또는 불균일한 가스 분배를 최소화하기 위해, 종래의 접근법들에서는 비교적 큰 매니폴드들이 사용되고, 더 큰 하드웨어 풋프린트들을 초래한다.
주입 모듈(206)은, 가스 유동의 속도, 분배 및/또는 방향성이, 원하는 범위 내에 있도록 제2 도관(202)으로부터의 가스 유동을 관리하도록 구성된다. 일 예에서, 주입 모듈(206)로부터 빠져나가는 가스의 유량 대 기판 지지부의 회전 스핀율의 비율은 약 1/3 내지 약 3, 예컨대, 약 1/2 내지 약 2이다. 주입 모듈(206)로부터 빠져나가는 가스의 유량 대 기판 지지부의 회전 스핀율의 비율이 너무 낮으면, 전구체 가스는 기판의 중심에 도달하지 못할 수 있고, 따라서 기판(132)의 중심에 근접한 정체 영역에서 가스를 변위시키지 못할 수 있고, 아마도 불균일한 증착을 초래한다. 주입 모듈(206)로부터 빠져나가는 가스의 유량 대 기판 지지부의 회전 스핀율의 비율이 너무 높으면, 전구체 가스는 기판(132)의 중심에 근접한 정체 영역을 오버슈팅할 수 있고, 아마도 불균일한 증착을 초래한다. 일부 예들에서, 프로세스 챔버(110) 내로의 가스 유동은 2가지 이상의 가스들의 조합된 혼합물을 포함할 수 있다. 일 예에서, 가스 유동은 수소와 물(예를 들어, 수증기)의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 가스 유동은 아르곤과 물(예를 들어, 수증기)의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(176)(도 1)는 주입 모듈(206)로부터 빠져나가는 가스의 유량을 제어하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제어기(176)는 기판 지지부의 회전 스핀율을 제어하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제어기(176)는 프로세스 용적의 압력을 제어하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제어기는 주입 모듈(206)로부터 빠져나가는 가스의 유량 대 기판 지지부의 회전 스핀율의 비율을 제어하여, 예를 들어, 약 1/3 내지 약 3, 예컨대, 약 1/2 내지 약 2의 비율을 설정하고/거나 유지하도록 구성된다. 제어기(176)는 일반적으로, 하나 이상의 프로세서, 메모리, 및 지원 회로들을 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함할 수 있고, 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리, 또는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 하나 이상의 프로세서(184)에 의해 접근가능하며, 메모리, 예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로는 하나 이상의 프로세서에 결합되며, 캐시, 클럭 회로들, 입력/출력 하위시스템들, 전력 공급부들 등을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 다양한 방법들은 일반적으로, 하나 이상의 프로세서의 제어 하에서, 예를 들어, 소프트웨어 루틴으로서 메모리에 저장된 컴퓨터 명령어 코드를 실행하는 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터 명령어 코드가 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서는 다양한 방법들에 따른 프로세스들을 수행하기 위해 챔버(100)를 제어한다.
도 2a-2b에 도시된 바와 같이, 추가적인 유입구 포트(210)가 챔버 몸체(120)에 형성된다. 배출구 포트(182) 및 유입구 포트(210)의 위치들은 상호교환가능하다. 일부 실시예들에서, 가스 유동은 동일한 프로세스 동안 유입구 포트들(180, 210) 양쪽 모두를 통해 동시에 또는 상이한 간격들로 발생한다. 유입구 포트(210)는 배출구 포트(182)로부터 반시계 방향으로 90 도, 180 도 또는 270 도에 위치될 수 있다. 유입구 포트(210)를 통한 가스 유동은 본원에 제시된 주입 모듈을 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 각각의 유입구 포트(180, 210)는 단일 가스 유입구(도 3a 및 3c에 도시됨) 또는 다수의 가스 유입구들(도 3b 및 3d에 도시됨)을 갖는 주입 모듈을 가질 수 있다. 일 예에서, 유입구 포트(180)만이, 단일 가스 유입구를 갖는 주입 모듈을 갖는다. 다른 예에서, 유입구 포트(180)만이, 다수의 가스 유입구들을 갖는 주입 모듈을 갖는다. 다른 예에서, 각각의 유입구 포트(180, 210)가, 단일 가스 유입구를 갖는 주입 모듈을 갖는다. 또 다른 예에서, 각각의 유입구 포트(180, 210)가, 다수의 가스 유입구들을 갖는 주입 모듈을 갖는다.
도 3a-3d는 본 개시내용의 예들에 따른, 프로세스 챔버(110)에서 사용될 수 있는 다양한 주입 모듈들의 등각도들이다. 도 3a-3d의 실시예들은 본원에 개시되는 다른 실시예들과 조합될 수 있다. 도 3a는 몸체(302), 몸체(302)에 결합되도록 구성된 단일 가스 유입구(304), 및 몸체(302)의 공급 면(308)에 형성된 복수의 노즐들(306)을 갖는 주입 모듈(300)을 예시한다. 공급 면(308)은 작동 시에 프로세스 챔버(110)의 내부를 향하도록 구성된다. 복수의 노즐들(306)은, 인접한 노즐들(306)의 중심들 사이의 수평 거리에 의해 한정되는 피치를 갖는다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 노즐들(306)은 수직(Z) 방향으로 정렬된다. 다시 말해서, 노즐들(306)은 동일한 수평(X-Y) 평면 상에 위치된다. 일부 실시예들에서, 몸체(302), 가스 유입구(304), 및 노즐들(306)은 제2 도관(202)(도 2a에 도시됨)과 동일 평면 상에(즉, 동일한 평면, 여기서는 X-Y 평면에) 있도록 구성된다. 일부 다른 실시예들에서, 몸체(302), 가스 유입구(304), 노즐들(306), 또는 이들의 조합들 중 하나 이상은 제2 도관(202)과 동일한 평면에 정렬되지 않는다. 공급 면(308)은 에지 링(130)의 평면에 수직이고 에지 링(130)에 접촉하는 기판(132)의 표면에 수직이도록 구성된다. 일부 예들에서, 기판(132)의 표면과 노즐들(306) 사이의 (Z 방향으로 측정되는) 수직 간격은 약 5 mm 내지 약 15 mm 범위, 예컨대, 약 10 mm일 수 있다.
이전에 논의된 바와 같이, 현재, 높은 대류 항력들은 회전하는 기판의 중심으로의 새로운 반응물들의 이동을 방해할 수 있는 것으로 여겨진다. 본원에 개시된 실시예들은 이러한 난제를 (기판의 회전 스핀율에 비해) 증가된 가스 유량들 및 개선된 가스 유동 방향성으로 해결한다. 예를 들어, 도 3a-3d에 예시된 바와 같이, 주입 모듈의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들의 구성은, 회전 대류 항력들에 거슬러, 회전하는 기판의 중심 쪽으로의 새로운 반응물들의 이동을 용이하게 할 수 있다.
노즐들(306)의 개수, 크기, 피치, 및 평탄도는 도면들에 도시된 것에 의해 제한되어서는 안 된다. 일 예에서, 공급 면(308)에 형성된 노즐들(306)의 개수는 도 3a에 도시된 개수와 상이할 수 있다. 예를 들어, 3개, 4개 또는 5개의 노즐들(306)이 공급 면(308)에 형성될 수 있다. 일 예에서, 공급 면(308)에 형성된 노즐들(306) 각각의 크기는 상이할 수 있다. 예를 들어, 노즐들 각각은 20 mil 내지 100 mil, 예컨대, 약 30 mil 또는 80 mil의 직경을 가질 수 있다. 일 예에서, 노즐들(306) 각각은 상이한 크기, 피치 및 평탄도를 가질 수 있다.
도 3b는 하나 초과의 주입 구역을 갖는 주입 모듈(310)을 예시한다. 주입 모듈(310)은 수직 파티션(313)에 의해 서로 분리된 2개의 몸체 부분들(312a-b)을 갖는다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 수직 파티션(313)은 X-Z 평면에 수직이다. 수직 파티션(313)은 2개의 몸체 부분들(312a-b) 사이의 (Y 방향으로 측정된) 수평 중심에 또는 수평 중심 근처에 있다. 주입 모듈(310)은 2개의 개별적이고 독립적인 가스 유입구들(314a-b)을 갖는다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 복수의 몸체 부분들(예를 들어, 312a-b)은 단일 가스 유입구와 결합될 수 있다. 예시된 바와 같이, 제1 가스 유입구(314a)는 제1 몸체 부분(312a)에 결합되고, 제2 가스 유입구(314b)는 제2 몸체 부분(312b)에 결합된다. 도 3a와 유사하게, 복수의 노즐들(316a-b)이, 각각의 몸체 부분(312a-b)의 대응하는 공급 면(318a-b)에 형성된다. 그러나, 도 3a와 대조적으로, 각각의 몸체 부분(312a-b)의 노즐들(316a-b)의 제1 및 제2 군들은 대응하는 가스 유입구(314a-b)에만 유체 결합된다. 도 3b에서, 파티션(313)에 근접한 노즐들의 쌍 사이의 간격은, 노즐들의 다른 인접한 쌍들 사이의 간격에 비해 더 크다. 일부 다른 예들에서, 노즐들의 각각의 인접한 쌍 사이의 간격은 모든 노즐들에 대해 동일하거나, 다시 말해서, 노즐들은 균일한 피치를 갖는다.
일부 실시예들에서, 2개의 개별 몸체 부분들(312a-b), 가스 유입구들(314a-b) 및 노즐들(316a-b)은 (도 2a에 도시된) 제2 도관(202)과 동일 평면 상에(즉, 동일한 평면, 여기서는 X-Y 평면에) 있도록 구성된다. 일부 다른 실시예들에서, 몸체 부분들(312a-b), 가스 유입구들(314a-b), 노즐들(316a-b) 또는 이들의 조합들 중 하나 이상은 제2 도관(202)과 동일 평면에 정렬되지 않는다.
일부 다른 예들에서, 주입 모듈(310)은 2개 초과의 몸체 부분들, 각각의 몸체 부분에 대응하는 개별 가스 유입구들, 및 각각의 인접한 몸체 부분 사이의 파티션을 포함하는 2개 초과의 주입 구역들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 몸체 부분들은 동일하거나 상이한 폭들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 개별 가스 유입구들의 개수는 주입 구역들 또는 개별 몸체 부분들의 개수와 동일하거나, 그보다 많거나, 그보다 적을 수 있다. 일부 예들에서, 주입 모듈(310)은 2개 내지 7개의 개별 주입 구역들, 예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 또는 7개의 개별 주입 구역들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 노즐들(316a-b)의 제1 및 제2 군들은 1개 내지 7개의 개별 노즐, 예컨대, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개의 개별 노즐을 가질 수 있다. 각각의 주입 구역을 통한 가스 유동은 (예를 들어, 각각의 가스 유입구(314a-b) 상의 비례 제어 밸브를 사용하여) 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 주입 구역을 통한 가스 유동의 독립적인 제어는 프로세스 챔버(110) 내에서의 가스 유량, 분배 및/또는 방향성의 더 양호한 제어를 가능하게 할 수 있고, 그에 의해 기판(132)의 표면에 걸친 가스 선속 및 반응 균일성을 개선한다.
도 3c는 낮은 유동 영역 또는 "보이드 영역"을 갖는 주입 모듈(320)을 예시한다. 주입 모듈(320)은 도 3a와 유사하며, 몸체(322), 몸체(322)에 결합된 단일 가스 유입구(324), 및 몸체(322)의 공급 면(328)에 형성된 복수의 노즐들(326)을 갖는다. 그러나, 도 3a와 대조적으로, 공급 면(328)은, 노즐들의 근접한 인접한 노즐들 사이의 간격이, 다른 인접한 쌍들 사이의 간격에 비해 더 큰 (파선 내부의) 보이드 영역(321)을 갖는다. 일부 예들에서, 보이드 영역(321)에서의 근접한 인접한 노즐들 사이의 간격은, 도시된 바와 같이, 노즐들의 다른 인접한 쌍들 사이의 간격보다 약 2x 내지 약 10x 더 클 수 있는데, 예컨대, 약 5x 더 클 수 있다. 일부 다른 예들에서, 공급 면(328)은, 더 가까운 간격을 갖는 노즐들의 군들 사이의 2개 이상의 개별 보이드 영역들을 가질 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 보이드 영역(321)은 공급 면(328)의 (Y 방향으로 측정된) 수평 중심에 또는 수평 중심 근처에 위치된다. 또한, 예시된 바와 같이, 보이드 영역(321)은 가스 유입구(324)와 중첩(예를 들어, 정렬)된다. 보이드 영역(321)이 가스 유입구(324)와 중첩될 때, 도 3c에 도시된 바와 같이, 나머지 노즐들(326)을 통한 가스 유동의 분배가 개선된다. 다시 말해서, 그렇지 않으면 가스 유입구(324)와 중첩되고 있을 하나 이상의 노즐을 통한 직선 가스 유동을 차단함으로써, 나머지 노즐들(326)을 통한 가스 유동 분배가 더 균일하다. 일부 다른 실시예들에서, 노즐들을 통한 가스 유동 균일성을 증가시키고/거나 가스 유동 분배를 개선하기 위해 배플들 또는 확산기 플레이트가 몸체(322)에 배치될 수 있다.
공급 면(328)의 수평 중심에 근접하여 보이드 영역(321)을 포함하는 것의 다른 장점은, 예를 들어, 방사상 에지에서 더 높은 가스 유동이 요구될 때, 기판(132)의 방사상 중심에 비해, 기판(132)의 방사상 에지 쪽으로 비교적 더 높은 가스 유동을 지향시키는 것이다. 일부 다른 예들에서, 보이드 영역(321)은, 예를 들어, 기판(132)의 방사상 중심에서 더 높은 가스 유동이 요구될 때, 공급 면(328)의 수평 에지에 근접하여 위치될 수 있다.
도 3d는 공급 면(328) 상에 2개의 상이한 방향들로(즉, Y-Z 평면을 따라) 배열된 노즐들을 갖는 주입 모듈(330)을 예시한다. 도 3b와 유사하게, 주입 모듈(330)은 수직 파티션(333)에 의해 서로 분리된 2개의 몸체 부분들(332a-b)을 갖는다. 수직 파티션(333)은 2개의 개별 몸체 부분들(332a-b) 사이의 (Y 방향으로 측정된) 수평 중심에 또는 수평 중심 근처에 있다. 주입 모듈(330)은 2개의 개별적이고 독립적인 가스 유입구들(334a-b)을 갖는다. 제1 가스 유입구(334a)는 제1 몸체 부분(332a)에 결합되고, 제2 가스 유입구(334b)는 제2 몸체 부분(332b)에 결합된다. 도 3b와 마찬가지로, 복수의 노즐들은 프로세스 챔버(110)의 내부를 향하는 각각의 몸체 부분(332a-b)의 대응하는 공급 면(338a-b)에 형성된다. 그러나, 도 3b와 대조적으로, 복수의 노즐들은 공급 면 상에서 수직(Z) 및 수평(Y) 방향들 양쪽 모두로 배열된다. 제1 몸체 부분(332a)의 노즐들의 제1 군은 상부 행(336a) 및 하부 행(336a')을 갖는다. 마찬가지로, 제2 몸체 부분(332b)의 노즐들의 제2 군은 상부 행(336b) 및 하부 행(336b')을 갖는다. 노즐들의 적층된 배열은, 수직(Z) 방향의 가스 유동 분배를 증가시킨다. 일부 예들에서, 노즐들의 각각의 군은, 2개 내지 9개의 행들, 예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 또는 9개의 행들을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 노즐들의 각각의 군은 동일하거나 상이한 개수의 행을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 도 3a-3d의 노즐들은 균일한 또는 불균일한 피치 또는 간격을 가질 수 있다. 일부 예들에서, 각각의 몸체 부분의 노즐들의 개수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 예들에서, 노즐들은 동일하거나 상이한 크기들일 수 있다.
일부 예들에서, (도 3b 및 3d에 도시된) 다수의 가스 유입구들을 갖는 주입 모듈들 중 어느 하나는 기판에 대한 가스 유동을 선택적으로 제어하기 위해 도 3c와 유사한 보이드 영역을 가질 수 있다.
도 4a-4d는, 본원에 개시되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 본 개시내용의 예들에 따른, 프로세스 챔버(110)에서 사용될 수 있는 다양한 주입 모듈들(400a-d)의 단면도들이다. 도 4a-4d는 몸체(402), 몸체(402)에 결합된 단일 가스 유입구(404), 및 몸체(402)의 공급 면(408)에 형성된 복수의 노즐들(406)을 예시한다. 도 4a는 주입 모듈(400a)의 상부 단면도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 노즐들(406a)은 공급 면(408)에 수직으로 배향된다(또한 "직선 노즐들"로 지칭된다). 노즐들(406a)은 X 방향으로 서로 평행하다.
도 4b는 주입 모듈(400b)의 상부 단면도이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 노즐들(406b)은, 공급 면(408)에 대해 그리고 X 방향에 대해 수직이 아닌 각도로 배향된다(또한 "경사진 노즐들"로 지칭된다). 도 4b에서, 노즐들(406b)은 기판(132)(도 2b)에 대하여 반시계 방향(-Y 방향)을 향하여 경사지도록 구성된다. 일부 다른 예들에서, 노즐들(406b)은, 기판(132)(도 2b)에 대하여 시계 방향(+Y 방향)으로 경사지도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, +Y 또는 -Y 방향으로 공급 면(408)에 대한 수직으로부터 측정된 노즐들(406b)의 각도는, 어느 한 방향으로 약 0 ° 내지 약 80 °의 범위 내, 예컨대, 어느 한 방향으로, 약 0 ° 내지 약 60 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 45 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 30 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 15 °, 또는 약 15 ° 내지 약 75 °, 예컨대, 약 30 ° 내지 약 60 °, 예컨대, 약 30 °, 약 45 °, 또는 약 60 °일 수 있다. 도 4b에서, 경사진 노즐들(406b)은 서로 평행하고, 따라서 공급 면(408)과 동일한 각도를 갖는다. 일부 다른 실시예들에서, 경사진 노즐들(406b)은 서로 상이한 각도들로 배향될 수 있다. 나머지 노즐들(406a)은, 도 4a와 유사하게, 공급 면(408)에 수직으로 배향된다. 일부 다른 실시예들에서, 직선 및 경사진 노즐들은 응용에 따라 다양한 배열들로 조합될 수 있다. 예를 들어, 직선 및 경사진 노즐들은 패턴, 예컨대, 교번하는 패턴으로 배열될 수 있다.
도 4c는 (예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이) 공급 면 상에 2개의 상이한 방향들로 배열된 노즐들을 갖는 주입 모듈(400c)의 측단면도이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 노즐들(406c)은 공급 면(408)에 수직으로 배향된 직선 노즐들이다. 노즐들(406c)은 X 방향으로 서로 평행하다.
도 4d는 (예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이) 공급 면 상에 2개의 상이한 방향들로 배열된 노즐들을 갖는 주입 모듈(400d)의 측단면도이다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 노즐들 중 적어도 일부는 공급 면(408)에 대해 그리고 X 방향에 대해 경사진다(또한 "경사진 노즐들"로 지칭된다). 다시 말해서, 노즐들은 수평(X-Y) 평면에 대해 경사진다. 노즐(406d)은 기판(132)(도 2b)으로부터 이격되어 상향으로(+Z 방향으로) 경사지도록 구성된다. 노즐(406e)은 기판(132)(도 2b) 쪽으로 하향으로(-Z 방향으로) 경사지도록 구성된다. 일부 예들에서, +Z 또는 -Z 방향으로 공급 면(408)에 대한 수직으로부터 측정된 노즐들(406d-e)의 각도는, 어느 한 방향으로 약 0 ° 내지 80 °의 범위 내, 예컨대, 어느 한 방향으로, 약 0 ° 내지 약 60 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 45 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 30 °, 예컨대, 약 0 ° 내지 약 15 °, 또는 약 15 ° 내지 약 75 °, 예컨대, 약 30 ° 내지 약 60 °, 예컨대, 약 30 °, 약 45 °, 또는 약 60 °일 수 있다. 나머지 노즐들(406c)은, 도 4c와 유사하게, 공급 면(408)에 수직으로 배향된다. 일부 다른 실시예들에서, 직선 및 경사진 노즐들은 응용에 따라 다양한 배열들로 조합될 수 있다. 예를 들어, 직선 및 경사진 노즐들은 패턴, 예컨대, 교번하는 패턴으로 배열될 수 있다.
도 4e는 각각의 몸체 부분(412f-k)의 대응하는 공급 면(418f-k)에 형성된 복수의 노즐들(406f-k)을 갖는 주입 모듈(400e)의 등각 정면도이다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 각각의 대응하는 공급 면(418f-k) 상의 노즐들(406f-k)의 개수, 크기, 피치 및 평탄도는 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 대응하는 공급 면(418f-k) 상의 노즐들(406f-k)의 크기, 피치 및/또는 평탄도는 인접한 노즐(406f-k)과 동일하거나 상이할 수 있다. 가스 유입구들(444a-e)의 개수는 몸체 부분들(412f-k)의 개수와 동일하거나 그보다 많거나 그보다 적을 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 몸체 부분들(412f-k)은 단일 가스 유입구(444a-e)를 공유할 수 있다. 본원에 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 단일 몸체 부분(412f-k)은 다수의 가스 유입구들(444a-e)을 가질 수 있다. 노즐들(406f-k) 각각이, 대응하는 공급 면(418f-k)에 수직인 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서, 노즐들(406f-k) 중 하나 이상은 대응하는 공급 면(418f-k)에 대해 경사진 것이 고려된다. 노즐들(406f-k) 중 하나 이상이, 대응하는 공급 면(418f-k)에 대하여 경사진 실시예에서, 노즐들(406f-k)은 적어도 2개 이상의 방향들로 향할 수 있다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 반도체 제조에서 사용하기에 적합한 프로세스 챔버로서,
    챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부 - 상기 기판 지지부는 회전 스핀율을 갖도록 구성됨 -;
    상기 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트에 결합된 주입 모듈 - 상기 주입 모듈은:
    몸체;
    상기 몸체에 결합된 하나 이상의 가스 유입구; 및
    상기 몸체의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 갖고, 상기 공급 면은 상기 챔버 몸체 내부를 향하도록 구성되고, 상기 주입 모듈로부터 빠져나가는 가스는 유량을 갖도록 구성됨 -; 및
    상기 유량 대 상기 회전 스핀율의 비율이 약 1/3 내지 3이도록 상기 프로세스 챔버를 작동시키도록 구성된 제어기
    를 포함하는, 프로세스 챔버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 몸체에 형성된 배출구 포트를 더 포함하고, 상기 배출구 포트는 상기 유입구 포트로부터 반시계 방향으로 270 °에 위치되는, 프로세스 챔버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지부는 약 2 헤르츠 이상의 회전 스핀율을 갖도록 구성되고,
    상기 프로세스 용적은 적어도 약 100 Torr의 압력을 갖도록 구성되고,
    상기 제어기는 상기 유량 대 상기 회전 스핀율의 비율이 약 1/2 내지 2이도록 상기 프로세스 챔버를 작동시키도록 구성되는, 프로세스 챔버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들은 상기 공급 면에 수직인, 프로세스 챔버.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들 중 하나 이상은 상기 공급 면에 대해 경사지는, 프로세스 챔버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주입 모듈은:
    파티션에 의해 분리된 2개의 몸체 부분들; 및
    각각의 몸체 부분에 결합된 개별 가스 유입구를 포함하는, 프로세스 챔버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들은 상기 공급 면 상에 적어도 2개의 상이한 방향들로 배열되는, 프로세스 챔버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 몸체에 형성된 제2 유입구 포트; 및
    상기 제2 유입구 포트에 결합된 제2 주입 모듈을 더 포함하는, 프로세스 챔버.
  9. 프로세스 챔버로서,
    챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부;
    상기 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트에 결합된 주입 모듈
    을 포함하고, 상기 주입 모듈은:
    몸체;
    상기 몸체에 결합된 하나 이상의 가스 유입구; 및
    상기 몸체의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들 - 상기 공급 면은 상기 챔버 몸체 내부를 향하도록 구성되고, 상기 공급 면은, 상기 복수의 노즐들 중 근접한 인접한 노즐들 사이에, 노즐들의 다른 인접한 쌍들 사이의 간격에 비해, 더 큰 간격을 갖는 보이드 영역을 가짐 - 을 포함하는, 프로세스 챔버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보이드 영역에 근접한 인접한 노즐들 사이의 간격은, 노즐들의 다른 인접한 쌍들 사이의 간격보다 약 2x 내지 약 10x 더 큰, 프로세스 챔버.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 공급 면은 2개 이상의 개별 보이드 영역들을 포함하는, 프로세스 챔버.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보이드 영역은 상기 공급 면의 수평 중심에 또는 수평 중심 근처에 위치되고, 상기 보이드 영역은 상기 하나 이상의 가스 유입구와 중첩되는, 프로세스 챔버.
  13. 제9항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 기판 지지부는 약 2 헤르츠 이상의 회전 스핀율을 갖도록 구성되고,
    상기 프로세스 용적은 적어도 약 100 Torr의 압력을 갖도록 구성되고,
    상기 주입 모듈로부터 빠져나가는 가스는 유량을 갖도록 구성되고,
    상기 제어기는 상기 유량 대 상기 회전 스핀율의 비율이 약 1/2 내지 2이도록 상기 프로세스 챔버를 작동시키도록 구성되는, 프로세스 챔버.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들 중 하나 이상은 상기 공급 면에 대해 경사지는, 프로세스 챔버.
  15. 프로세스 챔버로서,
    챔버 몸체;
    상기 챔버 몸체의 프로세스 용적 내부에 배치된 회전가능한 기판 지지부;
    상기 챔버 몸체에 형성된 유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트에 결합된 주입 모듈
    을 포함하고, 상기 주입 모듈은:
    2개 이상의 몸체 부분들;
    상기 2개 이상의 몸체 부분들의 각각의 인접한 쌍에 대해, 상기 인접한 몸체 부분들을 분리하는 수직 파티션;
    상기 2개 이상의 몸체 부분들 각각에 대해, 상기 대응하는 몸체 부분에 결합된 가스 유입구, 및 상기 대응하는 가스 유입구에 결합된 가스 도관; 및
    상기 2개 이상의 몸체 부분들 각각에 대해, 상기 대응하는 몸체 부분의 공급 면에 형성된 복수의 노즐들을 갖는, 프로세스 챔버.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수직 파티션들 각각은 상기 2개 이상의 몸체 부분들의 상기 대응하는 인접한 쌍 사이의 수평 중심에 또는 수평 중심 근처에 있는, 프로세스 챔버.
  17. 제15항에 있어서,
    각각의 가스 유입구를 통한 가스 유동은 독립적으로 제어되는, 프로세스 챔버.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 2개 이상의 몸체 부분들 중 적어도 하나에 대해, 상기 복수의 노즐들은 상기 공급 면 상에 적어도 2개의 상이한 방향들로 배열되는, 프로세스 챔버.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들의 제1 군은 제1 가스 유입구에만 결합되고, 상기 노즐들의 제1 군은 상기 공급 면에 대해 수직이고,
    상기 복수의 노즐들의 제2 군은 제2 가스 유입구에만 결합되고, 상기 노즐들의 제2 군은 상기 공급 면에 대해 수직이 아닌 각도로 배향되는, 프로세스 챔버.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 기판 지지부의 회전 스핀율은 약 2 헤르츠 이상이고, 상기 프로세스 용적은 적어도 약 100 Torr의 압력을 갖고, 상기 주입 모듈로부터 빠져나가는 가스는 유량을 갖고, 상기 유량 대 상기 회전 스핀율의 비율은 약 1/3 내지 3인, 프로세스 챔버.
KR1020247018107A 2021-11-03 2022-10-18 프로세스 챔버를 위한 주입 모듈 KR20240093998A (ko)

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