KR102537309B1 - 감소된 배면 플라즈마 점화를 갖는 샤워헤드 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리에 관한 것이다. 샤워헤드 어셈블리는, 플라즈마 점화로부터 생기는 부식성 라디칼들을 완화시켜 챔버 내의 입자 이슈들 및 금속 오염을 감소시키기 위해, 가스 분배 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 정의된 공간에 배치된 다공성 인서트를 포함한다. 다공성 인서트는, 갭 전기장 강도를 감소시키기 위해 사용되는 전도성 재료, 이를테면 금속이거나, 또는 유전체 재료, 이를테면, 세라믹, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드-이미드, 또는 고주파수 및 강한 전기장들의 조건들 하에서 높은 전기장 강도 및 낮은 유전 손실을 갖는 다른 재료들일 수 있다. 따라서, 절연 파괴 임계치가 향상된다. 다공성 인서트는 샤워헤드 배면 플라즈마 점화를 감소시키고 그리고/또는 제거할 수 있으며, 가스 분배 플레이트의 가스 홀들을 커버하는 다수의 동심의 좁은 링들을 포함할 수 있다.

Description

감소된 배면 플라즈마 점화를 갖는 샤워헤드
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 반도체 프로세싱 챔버에 관한 것이며, 더욱 구체적으로, 샤워헤드 배면 플라즈마 점화를 감소시키기에 적절한 샤워헤드 어셈블리에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱은 다수의 상이한 화학적 및 물리적 프로세스들을 수반하며, 여기서, 미세한 집적 회로들이 기판 상에서 생성된다. 집적 회로를 형성하는 재료들의 층들은, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 에피택셜 성장 등에 의해 생성된다. 재료의 층들 중 일부는, 포토레지스트 마스크들 그리고 습식 또는 건식 에칭 기법들을 사용하여 패터닝된다. 집적 회로들을 형성하기 위해 활용되는 기판은 실리콘, 갈륨 아세나이드, 인듐 포스파이드, 유리, 또는 임의의 다른 적절한 재료들일 수 있다.
[0003] 통상적인 반도체 프로세싱 챔버는 많은 컴포넌트들을 가질 수 있다. 일부 컴포넌트들은 프로세스 존을 정의하는 챔버 바디, 가스 공급부로부터 프로세스 존으로 프로세스 가스를 공급하도록 적응된 가스 분배 어셈블리, 프로세스 존 내의 프로세스 가스에 에너지를 공급하기 위해 활용되는 가스 에너자이저, 예컨대 플라즈마 생성기, 기판 지지 어셈블리, 및 가스 배기관을 포함한다. 일부 컴포넌트들은 부품들의 어셈블리로 구성될 수 있다. 예컨대, 샤워헤드 어셈블리는 세라믹 가스 분배 플레이트에 본딩된 전도성 베이스 플레이트를 포함할 수 있다.
[0004] 종래의 샤워헤드들은, 높은 RF 전기장 조건들에 노출될 때 가스 분배 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 갭에서의 플라즈마 점화의 이슈(issue)들을 갖는다. 플라즈마가 점화되어서, 그에 따라 가스 분배 플레이트 및 베이스 플레이트의 변색들이 유발될 수 있다. 플라즈마 점화들은 일반적으로, 이를테면 2000 와트를 초과하는 높은 전력들이 추구될 때 발생했다. 배출되는 프로세스 가스들은 베이스 플레이트 및 가스 분배 플레이트의 노출된 표면들 상에 폴리머 증착을 유발한다. 부식성 라디칼들은, 샤워헤드 어셈블리의 개스킷 밀봉부들 또는 본딩 재료를 공격하여서, 그에 따라 본드 밀봉부 침식 및/또는 개스킷 밀봉부 침식 그리고 열 접점의 이완(loosening)을 야기할 뿐만 아니라, 양극 처리된 베이스 플레이트 및 다른 그러한 보호성 코팅부들도 공격한다. 축적된 폴리머들, 이완된 본드 필러(bond filler), 및/또는 양극 처리된 재료의 입자들이 가스 분배 플레이트의 가스 홀들을 통해 플라즈마 챔버 안으로 통과하여, 그에 따라 입자 이슈들 및 오염을 유발할 수 있다.
[0005] 그러므로, 기술분야에서 필요한 것은, 배면 플라즈마 점화를 감소시키기 위한 개선된 샤워헤드 어셈블리이다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리가 개시된다. 샤워헤드 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 베이스 플레이트, 및 다공성 인서트를 포함한다. 가스 분배 플레이트는, 가스 분배 플레이트의 제1 표면을 통해 연장되는 복수의 가스 홀들을 갖는다. 베이스 플레이트는, 베이스 플레이트의 제1 표면을 통해 연장되는 적어도 하나 또는 그 초과의 가스 운반 홀들을 갖는다. 베이스 플레이트의 제1 표면과 가스 분배 플레이트의 제1 표면 사이에는 공간이 정의된다. 다공성 인서트는 이 공간에 위치된다. 샤워헤드 어셈블리를 통과하는 가스 흐름 경로는 베이스 플레이트를 통해 연장되는 하나 또는 그 초과의 가스 운반 홀들, 다공성 인서트, 및 가스 분배 플레이트의 가스 홀들을 통해 정의된다.
[0007] 다른 실시예에서, 샤워헤드 어셈블리를 포함하는, 기판들을 프로세싱하기 위한 프로세싱 챔버가 개시된다. 샤워헤드 어셈블리는 가스 분배 플레이트, 베이스 플레이트, 가스 분배 플레이트와 베이스 플레이트 사이에 정의된 공간, 및 이 공간 내에 위치된 다공성 인서트를 포함한다.
[0008] 또 다른 실시예에서, 가스 분배 플레이트가 개시된다. 가스 분배 플레이트는 디스크-형상 바디, 바디에 정의된 제1 존, 바디에 정의된 제2 존, 복수의 원형 개스킷 밀봉부들, 및 제1 다공성 인서트를 포함한다. 제1 존은 바디를 통해 연장되는 복수의 제1 가스 홀들을 포함한다. 제1 다공성 인서트는 복수의 제1 가스 홀들을 커버한다. 제2 존은 제1 존을 둘러싸며, 바디를 통해 연장되는 복수의 제2 가스 홀들을 포함한다. 복수의 원형 개스킷 밀봉부들은 가스 분배 플레이트와 커플링되며, 제1 존 및 제2 존 내에 동심으로 안착된다.
[0009] 위에서 간략히 요약되며 아래에서 더욱 상세히 논의된 본 개시내용의 실시예들은, 첨부된 도면들에서 묘사된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본원에서 설명된 일 실시예에 따른, 프로세싱 챔버의 일 실시예의 단면도를 예시한다.
[0011] 도 2a는 본원에서 설명된 일 실시예에 따른, 샤워헤드의 단면도를 개략적으로 예시한다.
[0012] 도 2b는 본원에서 설명된 일 실시예에 따른, 도 2a의 샤워헤드의 확대된 섹션을 개략적으로 예시한다.
[0013] 도 3은 본원에서 설명된 일 실시예에 따른, 다공성 인서트를 갖는 샤워헤드의 가스 분배 플레이트를 개략적으로 예시한다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 표기하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 축척에 맞게 그려지지 않으며, 명료성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 유익하게, 추가적인 언급 없이, 다른 실시예들에 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0015] 본 개시내용의 실시예들은 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리를 제공한다. 샤워헤드 어셈블리는, 플라즈마 점화로부터 생기는 부식성 라디칼들을 완화시켜 챔버 내의 입자 이슈들 및 금속 오염을 감소시키기 위해, 가스 분배 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 공간에 다공성 인서트를 포함한다. 다공성 인서트는, 갭 전기장 강도를 감소시키기 위해 사용되는 전도성 재료, 이를테면 금속일 수 있거나, 또는 유전체 재료, 이를테면, 세라믹, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드-이미드, 또는 고주파수 및 강한 전기장들의 조건들 하에서 높은 전기장 강도 및 낮은 유전 손실을 갖는 다른 재료들일 수 있다. 따라서, 절연 파괴(electrical breakdown) 임계치가 향상된다. 다공성 인서트는 샤워헤드 배면 플라즈마 점화를 감소시키고 그리고/또는 제거할 수 있으며, 가스 분배 플레이트의 가스 홀들을 커버하는 다수의 동심의 좁은 링들을 포함할 수 있다.
[0016] 도 1은 본 개시내용에 따른, 반도체 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예의 단면도이다. 적절한 프로세싱 챔버들(100)의 일 예는 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 CENTURA® ENABLERTM Etch System을 포함할 수 있다. 다른 제조자들로부터의 프로세싱 챔버들을 포함하는 다른 프로세싱 챔버들이 본원에서 개시된 신규한 기법들 중 하나 또는 그 초과로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있다는 것이 고려된다.
[0017] 프로세싱 챔버(100)는, 내부 볼륨(106)을 에워싸는 챔버 바디(102) 및 덮개(104)를 포함한다. 챔버 바디(102)는 통상적으로, 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 다른 적절한 재료로 제작된다. 챔버 바디(102)는 일반적으로, 측벽들(108) 및 바닥(110)을 포함한다. 기판 액세스 포트(미도시)가 일반적으로 측벽(108)에 정의되며, 프로세싱 챔버(100)로부터의 기판(144)의 출입(entry and egress)을 용이하게 하기 위해 슬릿 밸브에 의해 선택적으로 밀봉된다. 외부 라이너(116)가 챔버 바디(102)의 측벽들(108) 상에 맞대어(against) 포지셔닝될 수 있다. 외부 라이너(116)는 플라즈마 또는 할로겐-함유 가스 저항성 재료로 제작 및/또는 코팅될 수 있다.
[0018] 배기 포트(126)가 챔버 바디(102)에 정의되며, 내부 볼륨(106)을 펌프 시스템(128)에 커플링한다. 펌프 시스템(128)은 일반적으로, 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)의 압력을, 진공배기하여 조절하기 위해 활용되는 하나 또는 그 초과의 펌프들 및 스로틀 밸브들을 포함한다.
[0019] 덮개(104)는 챔버 바디(102)의 측벽(108) 상에서 밀봉식으로 지지된다. 덮개(104)는 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로의 액세스를 허용하기 위해 개방될 수 있다. 덮개(104)는 선택적으로, 광학 프로세스 모니터링을 용이하게 하는 윈도우(142)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 윈도우(142)는, 광학 모니터링 시스템(140)에 의해 활용되는 신호를 전달하는 석영 또는 다른 적절한 재료로 구성된다. 본 개시내용으로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 하나의 광학 모니터링 시스템은 캘리포니아 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 EyeD® 풀-스펙트럼, 간섭계 계측 모듈이다.
[0020] 프로세스 및/또는 세정 가스들을 내부 볼륨(106)에 제공하기 위해 가스 패널(158)이 프로세싱 챔버(100)에 커플링된다. 프로세싱 가스들의 예들은 할로겐-함유 가스, 이를테면, 다른 것들 중에서, C2F6, SF6, SiCl4, HBr, NF3, CF4, Cl2, CHF3, CF4, 및 SiF4, 그리고 다른 가스들, 이를테면, O2, 또는 N2O를 포함할 수 있다. 캐리어 가스들의 예들은 프로세스 및 비-반응성 가스들에 불활성인 N2, He, Ar, 및/또는 다른 가스들을 포함한다. 도 1에서 묘사된 실시예에서, 가스 패널(158)로부터 샤워헤드 어셈블리(130)를 통해 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로 가스들이 운반될 수 있게 하는 유입 포트들(132', 132'')(총괄하여, 포트들(132))이 덮개(104)에 제공된다.
[0021] 샤워헤드 어셈블리(130)는 덮개(104)의 내부 표면(114)에 커플링된다. 샤워헤드 어셈블리(130)는 전도성 베이스 플레이트(196)에 커플링된 가스 분배 플레이트(194)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(194)는 전도성 베이스 플레이트(196)에 본딩되거나 또는 클램핑될 수 있다. 전도성 베이스 플레이트(196)는 RF 전극으로서의 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 베이스 플레이트(196)는 알루미늄, 스테인리스 강 또는 다른 적절한 재료들에 의해 제작될 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는 할로겐-함유 화학적 성질들에 대한 저항성을 제공하는 실리콘 결정 재료 및/또는 세라믹 재료, 이를테면, 실리콘 카바이드, 벌크 이트륨, 또는 이트리어로 제작될 수 있다. 대안적으로, 가스 분배 플레이트(194)는 샤워헤드 어셈블리(130)의 서비스 수명을 연장시키기 위해 이트륨 또는 이트리어로 코팅될 수 있다.
[0022] 전도성 베이스 플레이트(196)는 열 개스킷 및/또는 접착제 재료(122)에 의해 가스 분배 플레이트(194)에 본딩되거나 또는 클램핑될 수 있다.
[0023] 가스 분배 플레이트(194)는 편평한 디스크-형상 바디(195)일 수 있다. 복수의 가스 홀들(134)이 가스 분배 플레이트(194)의 바디(195)를 통해 형성될 수 있으며, 기판(144)을 향해 마주보는 가스 분배 플레이트(194)의 하부 표면을 나갈 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)의 가스 홀들(134)은 전도성 베이스 플레이트(196)를 통해 형성된 대응하는 가스 홀들(154)과 정렬된다. 정렬은, 챔버(100)에서 프로세싱되고 있는 기판(144)의 표면에 걸쳐, 미리 정의된 분포로, 유입 포트(132)(132', 132''로서 도시됨)로부터 하나 또는 그 초과의 플리넘들(127, 129로서 도시됨)을 통해 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)으로 가스들이 흐를 수 있게 할 수 있다.
[0024] 샤워헤드 어셈블리(130)는, 내부 플리넘(127)과 외부 플리넘(129)을 분리하는, 전도성 베이스 플레이트(196)와 덮개(104) 사이에 배치된 디바이더들(125)을 포함할 수 있다. 샤워헤드 어셈블리(130)에 형성된 내부 플리넘(127) 및 외부 플리넘(129)은, 가스 분배 플레이트(194)를 통과하기 전에, 가스 패널로부터 제공된 가스들의 혼합을 방지하는 것을 도울 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)를 통해 내부 볼륨(106) 안으로 통과하는 동안 각각의 플리넘(127, 129)에 제공되는 가스들을 격리시키기 위해, 디바이더들(125)이 사용될 때 접착제 재료(122)의 대응하는 층이 가스 분배 플레이트(194)와 전도성 베이스 플레이트(196) 사이에 배치된다. 더욱이, 샤워헤드 어셈블리(130)는, 광학 모니터링 시스템(140)이 기판 지지 어셈블리(148) 상에 포지셔닝된 기판(144) 및/또는 내부 볼륨(106)을 볼 수 있게 하기 위한 투명한 구역 또는 적절한 통로(138)를 더 포함할 수 있다. 통로(138)는, 통로(138)로부터의 가스 누설을 방지하기 위한 윈도우(142)를 포함한다.
[0025] 소정의 실시예들에서, 샤워헤드 어셈블리(130)는 전기적으로 플로팅(float)될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 RF 전력원들(131)이 매칭 회로(133)를 통해 RF 전극, 이를테면, 전도성 베이스(196)와 커플링될 수 있다. RF 전력원(131)은 일반적으로 RF 신호를 생성할 수 있다. RF 전력원(131)이 베이스 플레이트(196)와 가스 분배 플레이트(194) 사이에 전압을 생성하여서, 그에 따라 배면 플라즈마 점화를 유발할 수 있다. 더욱이, 샤워헤드 어셈블리(130)는 절연체(135)를 포함할 수 있다.
[0026] 기판 지지 어셈블리(148)는 샤워헤드 어셈블리(130) 아래의 프로세싱 챔버(100)의 내부 볼륨(106)에 배치된다. 기판 지지 어셈블리(148)는 프로세싱 동안 기판(144)을 홀딩한다. 기판 지지 어셈블리(148)는 일반적으로, 그것을 통해서 배치된 복수의 리프트 핀들(미도시)을 포함하며, 이 리프트 핀들은, 지지 어셈블리(148)로부터 기판(144)을 리프팅하며, 종래의 방식으로 로봇(미도시)을 이용하는 기판(144)의 교환을 용이하게 하도록 구성된다. 내부 라이너(118)가 기판 지지 어셈블리(148)의 주변부 상에 코팅될 수 있다. 내부 라이너(118)는, 외부 라이너(116)에 사용된 재료와 실질적으로 유사한 할로겐-함유 가스 저항성 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 라이너(118)는 외부 라이너(116)의 재료와 동일한 재료로 제작될 수 있다. 내부 라이너(118)는 내부 도관(120)을 포함할 수 있으며, 온도를 조절하기 위해 열 전달 유체가 유체 소스(124)로부터 내부 도관(120)을 통해 제공된다.
[0027] 일 실시예에서, 기판 지지 어셈블리(148)는 장착 플레이트(162), 베이스(164) 및 정전 척(166)을 포함한다. 베이스(164) 또는 척(166) 중 적어도 하나는, 지지 어셈블리(148)의 측면 온도 프로파일을 제어하기 위해, 적어도 하나의 선택적인 임베딩된 가열기(176), 적어도 하나의 선택적인 임베딩된 아이솔레이터(174) 및 복수의 도관들(168, 170)을 포함할 수 있다. 도관들(168, 170)은, 그것을 통해서 온도 조절 유체를 순환시키는 유체 소스(172)에 유동적으로 커플링된다. 가열기(176)는 전력원(178)에 의해 조절된다. 도관들(168, 170) 및 가열기(176)는, 베이스(164)의 온도를 제어하여서, 그에 따라 정전 척(166)을 가열 및/또는 냉각하기 위해 활용된다. 정전 척(166) 및 베이스(164)의 온도는, 복수의 온도 센서들(190, 192)을 사용하여 모니터링될 수 있다.
[0028] 정전 척(166)은 척킹 전력원(182)을 사용하여 제어되는 적어도 하나의 클램핑 전극(180)을 포함한다. 전극(180)(또는 척(166) 또는 베이스(164)에 배치된 다른 전극)은 추가로, 프로세싱 챔버(100) 내에서 프로세스 및/또는 다른 가스들로부터 형성된 플라즈마를 유지하기 위해 매칭 회로(188)를 통해 하나 또는 그 초과의 RF 전력원들(184, 186)에 커플링될 수 있다. 소스들(184, 186)은 일반적으로, 약 50 kHz 내지 약 3 GHz의 주파수, 및 최대 약 10,000 와트의 전력을 갖는 RF 신호를 생성할 수 있다.
[0029] 베이스(164)는 본딩 재료(136)에 의해 정전 척(166)에 고정되며, 본딩 재료(136)는, 샤워헤드 어셈블리(130)에서 가스 분배 플레이트(194)와 전도성 베이스 플레이트(196)를 본딩하기 위해 활용되는 접착제 재료(122)와 실질적으로 유사하거나 또는 동일할 수 있다.
[0030] 도 2a는 도 1의 샤워헤드 어셈블리(130)의 단면도를 예시한다. 위에서 진술된 바와 같이, 샤워헤드 어셈블리(130)는 전도성 베이스 플레이트(196)에 커플링된 가스 분배 플레이트(194)를 포함한다. 가스 분배 플레이트(194)는 실리콘 함유 재료로 제작될 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는, 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)을 통해 연장되는 복수의 가스 홀들(134)을 가질 수 있다. 각각의 가스 홀(134)은 약 0.001 인치 내지 약 0.2 인치의 직경을 가질 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는, 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 커플링된 복수의 개스킷 밀봉부들(212)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 열 개스킷 밀봉부들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 동심일 수 있다. 개스킷 밀봉부들(212)은, 베이스 플레이트(196)가 가스 분배 플레이트(194)에 클램핑될 때 압박될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 실리콘 타입 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 약 80% 알루미나 재료를 포함할 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는, 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210) 근처에 복수의 필러 링들(220)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 필러 링들(220)은 다공성 필러 링들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 필러 링들(220)은 폴리아미드-이미드 필러 링들일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 필러 링들(220)은 다공성 폴리아미드-이미드 필러 링들일 수 있다.
[0031] 베이스 플레이트(196)는 알루미늄 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 베이스 플레이트(196)는 다공성 테프론 재료를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(196)는, 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216)을 통해 연장되는 적어도 하나 또는 그 초과의 가스 홀들(154)을 갖는다. 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216)은 클램프(222)와 함께 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 클램프(222)는 알루미늄 재료를 포함할 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216)의 커플링은 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216) 사이에 공간(218)을 정의할 수 있으며, 이 공간에서, 플리넘들(127, 129)이 정의된다. 공간(218)은 약 0.01 인치 내지 약 0.2 인치, 예컨대 약 0.02 인치 내지 약 0.1 인치의 높이를 갖는다.
[0032] 도 2b는 도 2a의 샤워헤드 어셈블리(130)의 섹션의 확대된 단면도를 개략적으로 예시한다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 소정의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216) 사이에 정의된 공간(218)에 인서트(300)가 삽입될 수 있다.
[0033] 도 3은 가스 분배 플레이트(194)와 커플링된 인서트(300)를 개략적으로 예시한다. 가스 분배 플레이트(194)의 제1 표면(210)과 베이스 플레이트(196)의 제1 표면(216) 사이의 공간(218)에 인서트(300)가 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인서트(300)는 다공성일 수 있다. 인서트(300)는 전도성 재료, 이를테면 금속을 포함할 수 있다. 전도성 재료는 갭 전기장 강도를 감소시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 인서트(300)는 유전체 재료, 이를테면, 세라믹, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드-이미드, 또는 고주파수 및 강한 전기장들의 조건들 하에서 높은 전기장 강도 및/또는 낮은 유전 손실을 갖는 다른 그러한 재료들을 포함할 수 있다. 따라서, 절연 파괴 임계치가 향상될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인서트(300)는 복수의 개스킷 밀봉부들(212) 사이에 위치된 복수의 동심 링들을 포함한다. 인서트(300)는 약 2 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 예컨대, 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 공극(pore) 크기를 가질 수 있다. 다공성 인서트가 활용되는 소정의 실시예들에서, 인서트(300)는 약 15% 내지 약 75%, 예컨대, 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 가질 수 있다. 인서트(300)는 링-형상일 수 있으며, 그리고/또는 샤워헤드 어셈블리(130)의 형상에 매칭될 수 있다. 부가적으로, 인서트(300)는 가스 분배 플레이트의 상단 면을 코팅하는 재료의 층일 수 있다.
[0034] 도 3의 실시예에서 도시된 바와 같이, 인서트(300)는 가스 분배 플레이트(194)의 가스 홀들(134)을 커버하기 위한 다수의 동심의 좁은 링들을 포함할 수 있다. 따라서, 인서트(300)는 링 형상일 수 있다. 인서트(300)는 샤워헤드 어셈블리(130) 내의 플라즈마 점화를 방지하기 위해 스크리닝(screen)할 수 있다.
[0035] 소정의 실시예들에서, 샤워헤드 어셈블리(130)는 가스 분배 플레이트(194)를 포함할 수 있으며, 가스 분배 플레이트(194)는 바디(195)에 형성된 복수의 존들, 이를테면, 제1 존(310) 및 제2 존(320)을 포함한다. 제1 존(310)은 내부 존일 수 있고, 제2 존(320)은 외부 존일 수 있으며, 제2 존(320)은 제1 존(310)을 둘러싼다. 가스 분배 플레이트(194)의 제1 존(310)은, 가스 분배 플레이트(194)의 바디(195)를 통해 연장되는 복수의 제1 가스 홀들(312)을 포함할 수 있다. 제2 존(320)은, 가스 분배 플레이트(194)의 바디(195)를 통해 연장되는 복수의 제2 가스 홀들(322)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 가스 홀들(312) 및 복수의 제2 가스 홀들(322)은 위에 설명된 가스 홀들(134)과 유사할 수 있다. 가스 분배 플레이트(194)는, 가스 분배 플레이트(194)와 커플링되며 복수의 존들, 이를테면, 제1 존(310) 및 제2 존(320) 각각 내에 동심으로 안착되는 복수의 개스킷 밀봉부들(212)을 더 포함할 수 있다. 개스킷 밀봉부들(212)은, 베이스 플레이트(196)가 가스 분배 플레이트(194)와 클램핑될 때 압박될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 실리콘 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉부들(212)은 약 80% 알루미나 재료를 포함할 수 있다. 인서트(300)가 제1 존(310) 내에 위치되어서, 인서트는 복수의 제1 가스 홀들(312)을 커버할 수 있다. 인서트(300)는 다공성 인서트일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다공성 인서트(300)는 전도성 재료일 수 있다. 일부 실시예들에서, 다공성 인서트(300)는 유전체 재료일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 다공성 인서트(300)는 약 2 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 예컨대, 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 공극 크기를 갖는다. 소정의 실시예들에서, 다공성 인서트(300)는 약 15% 내지 약 75%, 예컨대, 약 20 % 내지 약 70%의 공극율을 갖는다. 소정의 실시예들에서, 가스는 인서트(300)를 통해, 그리고 복수의 제1 가스 홀들(312) 및/또는 복수의 제2 가스 홀들(322)의 밖으로 흐를 수 있다.
[0036] 일부 실시예들에서, 제2 존(320)은 제2 인서트를 포함할 수 있으며, 제2 인서트는 위에 설명된 인서트(300)와 유사하다. 따라서, 제2 인서트는 복수의 제2 가스 홀들(322)을 커버할 수 있다.
[0037] 샤워헤드 어셈블리(130)가 임의의 개수의 존들, 이를테면, 1 개의 존, 2 개의 존들, 또는 2 개 초과의 존들을 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 존들은 동심일 수 있다. 또한, 인서트(300)가 존들 중 임의의 존에 배치될 수 있다는 것이 고려된다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 제1 존(310)이 인서트(300)를 포함할 수 있는 반면에, 제2 존(320)은 인서트(300)를 포함하지 않고; 제2 존(320)이 인서트(300)를 포함할 수 있는 반면에, 제1 존(310)은 인서트(300)를 포함하지 않으며; 그리고/또는 제1 존(310) 및 제2 존(320) 각각은 인서트들(300)을 각각 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 제1 존(310) 및/또는 제2 존(320)의 부분 영역이 하나 또는 그 초과의 인서트들(300)에 의해 커버될 수 있는 반면에, 나머지 영역에는 인서트들(300)이 없다는 것이 고려된다.
[0038] 본 개시내용의 이익들은, 인서트가 제조 및 생산하기에 저렴하여서, 그에 따라 비용들이 감소되는 것을 포함한다. 통상적인 가스 분배 어셈블리들은 약 600 RF 시간들 후에 세정을 필요로 하지만, 본원에서 개시된 샤워헤드 어셈블리는 훨씬 적은 세정을 필요로 한다. 부가적인 이익들은, 프로세싱 챔버 내의 입자들 또는 오염물들의 감소 또는 제거, 그리고 더 적은 수의 세정들이 요구됨에 따른, 프로세싱 챔버의 서비스 간격의 증가를 포함할 수 있다. 본원에서 개시된 샤워헤드 어셈블리는, 가스 분배 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 공간에의 인서트의 포함에 관련하여, 샤워헤드 내의 배면 점화, 아크, 및 입자들을 감소 및/또는 제거할 수 있다. 더욱이, 테스팅이 고려되었으며, 다공성 인서트의 사용은 이 공간을 0.025 인치 아래로 감소시킨다. 테스팅이 고려되었으며, 결과들은, 높은 전력 소스들, 이를테면, 약 2.5 kW를 초과하는 전력 소스들에서 플라즈마 점화가 방지됨을 나타냈다.
[0039] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (40)

  1. 가스 분배 플레이트로서,
    중심축을 갖는 디스크-형상 바디;
    상기 바디에 정의되는 제1 존 ― 상기 제1 존은 상기 바디를 통해 연장되는 복수의 제1 가스 홀들을 포함하고, 상기 복수의 제1 가스 홀들은 상기 중심축을 중심으로 원형으로 배열됨 ―;
    상기 바디에 정의되며, 상기 제1 존을 둘러싸는 제2 존 ― 상기 제2 존은 상기 바디를 통해 연장되는 복수의 제2 가스 홀들을 포함하고, 상기 복수의 제2 가스 홀들은 상기 중심축을 중심으로 원형으로 배열됨 ―;
    상기 가스 분배 플레이트 상에 포지셔닝되며, 상기 제1 존 및 상기 제2 존 내에 상기 중심축을 중심으로 동심으로 포지셔닝되는 복수의 원형 개스킷 밀봉부들; 및
    상기 복수의 제1 가스 홀들 위에 포지셔닝되는 제1 링-형상 다공성 인서트 ― 상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 상기 복수의 원형 개스킷 밀봉부들 중 2개의 사이에 포지셔닝됨 ―;를 포함하는,
    가스 분배 플레이트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 가스 홀들을 커버하는 제2 링-형상 다공성 인서트를 더 포함하는,
    가스 분배 플레이트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 전기 전도성 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 평균 공극(pore) 크기를 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 유전체 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 실리콘 함유 재료를 포함하는,
    가스 분배 플레이트.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 전기 전도성 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 유전체 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 평균 공극 크기를 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  12. 가스 분배 플레이트로서,
    중심축을 갖는 디스크-형상 바디;
    상기 바디에 정의되는 제1 존;
    상기 바디에 정의되며, 상기 제1 존을 둘러싸는 제2 존;
    상기 제1 존 및 상기 제2 존 내에서 상기 가스 분배 플레이트 상에 포지셔닝되는 복수의 원형 개스킷 밀봉부들 － 상기 복수의 원형 개스킷 밀봉부들은 상기 중심축을 중심으로 동심으로 포지셔닝됨 －;
    복수의 제1 가스 홀들의 제1 원형 가스 홀들 위에 포지셔닝되는 제1 링-형상 다공성 인서트; 및
    복수의 제2 가스 홀들의 제2 원형 가스 홀들 위에 포지셔닝되는 제2 링-형상 다공성 인서트를 포함하고,
    상기 제1 존은,
    상기 바디를 통해 연장되고 상기 중심축을 중심으로 제1 원형으로 배열되는 상기 복수의 제1 가스 홀들; 및
    상기 바디를 통해 연장되고 상기 중심축을 중심으로 제2 원형으로 배열되는 상기 복수의 제2 가스 홀들을 포함하며,
    상기 제2 존은,
    상기 바디를 통해 연장되고 상기 중심축을 중심으로 제3 원형으로 배열되는 복수의 제3 가스 홀들; 및
    상기 바디를 통해 연장되고 상기 중심축을 중심으로 제4 원형으로 배열되는 복수의 제4 가스 홀들을 포함하고,
    각각의 링-형상 다공성 인서트는 상기 복수의 원형 개스킷 밀봉부들 중 2개의 개스킷 밀봉부들 사이에 포지셔닝되는,
    가스 분배 플레이트.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 존의 상기 제3 원형의 상기 복수의 제3 가스 홀들을 커버하는 제3 링-형상 다공성 인서트를 더 포함하는,
    가스 분배 플레이트.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 전기 전도성 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 평균 공극 크기를 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 유전체 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 링-형상 다공성 인서트는 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 갖는,
    가스 분배 플레이트.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 실리콘 함유 재료를 포함하는,
    가스 분배 플레이트.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 전도성 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 링-형상 다공성 인서트는 유전체 재료인,
    가스 분배 플레이트.
  21. 프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리로서,
    가스 분배 플레이트 ― 상기 가스 분배 플레이트는, 상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면을 통해 연장되는 복수의 가스 홀들을 가짐 ―;
    베이스 플레이트 ― 상기 베이스 플레이트는, 상기 베이스 플레이트의 제1 표면을 통해 연장되는 적어도 하나 이상의 가스 운반 홀들을 가지며, 상기 베이스 플레이트의 제1 표면과 상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면 사이에는 공간이 정의됨 ―;
    상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면과 상기 베이스 플레이트의 제1 표면 사이에 배치되는 개스킷 밀봉부; 및
    내부에 공극들을 갖는 복수의 다공성 인서트들 － 상기 다공성 인서트들은 상기 공간에 위치됨 －;을 포함하며,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 제1 다공성 인서트는 상기 개스킷 밀봉부의 내측 가장자리 근처에 포지셔닝되고, 상기 복수의 다공성 인서트들 중 제2 다공성 인서트는 상기 개스킷 밀봉부의 외측 가장자리 근처에 포지셔닝되며,
    상기 샤워헤드 어셈블리를 통과하는 가스 흐름 경로는, 상기 베이스 플레이트를 통해 연장되는 하나 이상의 가스 운반 홀들, 상기 다공성 인서트의 공극들, 및 상기 가스 분배 플레이트의 가스 홀들을 통해 정의되는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 전기 전도성 재료인,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 유전체 재료인,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는,
    상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면과 상기 베이스 플레이트의 제1 표면 사이에 배치되는 복수의 개스킷 밀봉부들을 더 포함하는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 공간은 약 0.02 인치 내지 약 0.1 인치의 높이를 갖는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들은,
    상기 복수의 개스킷 밀봉부들 사이에 위치되는 복수의 동심 링들을 포함하는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  27. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 공극 크기를 갖는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  28. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 갖는,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  29. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 링-형상인,
    프로세싱 챔버에서 사용하기 위한 샤워헤드 어셈블리.
  30. 기판들을 프로세싱하기 위한 챔버로서,
    샤워헤드 어셈블리를 포함하며,
    상기 샤워헤드 어셈블리는,
    가스 분배 플레이트;
    베이스 플레이트;
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 베이스 플레이트 사이에 정의된 공간;
    상기 공간 내에 배치되는 개스킷 밀봉부; 및
    상기 공간 내에 위치되는 복수의 다공성 인서트들을 포함하고,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 제1 다공성 인서트는 상기 개스킷 밀봉부의 내측 가장자리 근처에 포지셔닝되고, 상기 복수의 다공성 인서트들 중 제2 다공성 인서트는 상기 개스킷 밀봉부의 외측 가장자리 근처에 포지셔닝되는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트, 상기 베이스 플레이트, 및 상기 복수의 다공성 인서트들을 결합하기 위한 클램프를 더 포함하는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 클램프는 알루미늄 재료를 포함하는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  33. 제30 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 전기 전도성 재료인,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  34. 제30 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 유전체 재료인,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  35. 제30 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 약 5 마이크로미터 내지 약 120 마이크로미터의 평균 공극 크기를 갖는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  36. 제30 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은 약 20% 내지 약 70%의 공극율을 갖는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  37. 제30 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 알루미늄 재료를 포함하는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  38. 제30 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 실리콘 재료를 포함하는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  39. 제30 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는,
    상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면을 통해 연장되는 복수의 가스 홀들; 및
    상기 가스 분배 플레이트의 제1 표면과 상기 베이스 플레이트의 표면 사이에 배치되는 복수의 개스킷 밀봉부들을 더 포함하는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
  40. 제30 항에 있어서,
    상기 복수의 다공성 인서트들 중 적어도 하나의 다공성 인서트들은, 상기 가스 분배 플레이트 내에서 복수의 가스 홀들 위에 포지셔닝되는 링-형상 다공성 인서트이고,
    상기 가스 홀들은 상기 가스 분배 플레이트의 중심축을 중심으로 원형으로 배열되는,
    기판들을 프로세싱하기 위한 챔버.
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