KR20220137719A - 샤워헤드 조립체 - Google Patents

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KR20220137719A
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gas distribution
distribution plate
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outer portion
showerhead assembly
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KR1020227030595A
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티모시 조셉 프랭클린
조셉 에프. 소머스
칼라톤 웅
레인 와카바야시
조셉 프레데릭 벤케
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

샤워헤드 조립체 및 그 형성 방법이 제공된다. 예를 들어, 장치는, 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트 ― 내부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조되고, 외부 부분은 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 하나로 제조되며, 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상에 본딩 층이 제공됨 ―; 및 실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트 ― 백킹 플레이트는 가스 분배 플레이트의 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 중 적어도 하나에 본딩됨 ― 를 포함한다.

Description

샤워헤드 조립체
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 샤워헤드 조립체들(showerhead assemblies)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 기판 프로세싱 시스템들(substrate processing systems)에서 사용하기 위한 샤워헤드 조립체들에 관한 것이다.
[0002] 예를 들어 마이크로전자 디바이스 제조에 사용되는 프로세스 챔버들(process chambers)과 같은 프로세스 챔버들과 함께 사용하도록 구성된 종래의 샤워헤드 조립체들은 전형적으로 백킹 플레이트(backing plate)가 결합된 가스 분배 플레이트(gas distribution plate)를 포함한다. 예를 들어, 백킹 플레이트는 하나 이상의 연결 디바이스들, 예를 들어 볼트들(bolts), 스크루들(screws), 클램프들(clamps) 등을 사용하여 가스 분배 플레이트에 결합될 수 있다. 그러한 연결 디바이스들은 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트에 연결하기에 적합하지만, 가스 분배 플레이트 조립체들의 장기간 사용(extended use) 후에, 연결 디바이스들에 존재하는 토크(torque) 및 모멘트(moment) 힘들은 때때로 가스 분배 플레이트와 백킹 플레이트 사이의 연결을 손상시킬 수 있고, 이는 결국 가스 분배 플레이트 조립체들이 의도된 대로 작동하지 않게 할 수 있다.
[0003] 따라서, 개선된 샤워헤드 조립체들 및 그 제조 방법들이 본원에 설명된다.
[0004] 적어도 일부의 실시예들에서, 예를 들어, 샤워헤드 조립체는, 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트 ― 내부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조되고, 외부 부분은 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 하나로 제조되며, 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상에 본딩 층이 제공됨 ―; 및 실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트 ― 백킹 플레이트는 가스 분배 플레이트의 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 중 적어도 하나에 본딩됨 ― 를 포함한다.
[0005] 내부 부분 및 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체(unitary body)일 수 있다. 본딩 층은 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈(concentric groove) 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링을 포함할 수 있다. 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조될 수 있다. Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위일 수 있다. 가스 분배 플레이트와 백킹 플레이트 사이의 열팽창 계수(CTE)는 약 2 내지 약 7일 수 있다.
[0006] 적어도 일부의 실시예들에서, 프로세스 챔버는 샤워헤드 조립체를 포함하며, 샤워헤드 조립체는, 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트 ― 내부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조되고, 외부 부분은 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 하나로 제조되며, 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상에 본딩 층이 제공됨 ―; 및 실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트 ― 백킹 플레이트는 가스 분배 플레이트의 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 중 적어도 하나에 본딩됨 ― 를 포함한다.
[0007] 내부 부분 및 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체일 수 있다. 본딩 층은 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링을 포함할 수 있다. 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조될 수 있다. Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위일 수 있다. 가스 분배 플레이트와 백킹 플레이트 사이의 열팽창 계수(CTE)는 약 2 내지 약 7일 수 있다.
[0008] 적어도 일부의 실시예들에서, 샤워헤드 조립체를 형성하는 방법은, 단결정 실리콘(Si) 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 적어도 하나로 제조된 가스 분배 플레이트의 후면 상에 본딩 층을 증착하는 단계; 및 실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하는 단계를 포함한다.
[0009] 가스 분배 플레이트는 내부 부분과 외부 부분을 포함하며, 내부 부분 및 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체이다. 본딩 층은 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링을 포함한다. 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조된다. Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위이다.
[0010] 상기 방법은, 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하기 전에, 가스 분배 플레이트의 후면의 정상에 하드 마스크 층을 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0011] 상기 방법은, 가스 분배 플레이트의 후면의 정상에 하드 마스크 층을 증착한 후 및 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하기 전에, 하드 마스크 층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0012] 상기 방법은, 가스 분배 플레이트와 백킹 플레이트 사이의 본딩부(bond)를 검사하기 위해 주사 초음파 현미경(scanning acoustic microscopy; SAM) 계측법, 소나 스캐닝(sonar scanning) 또는 소나 이미징(sonar imaging) 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0013] 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하는 단계는 약 350 ℃ 내지 약 750 ℃의 온도들을 제공하는 노 프로세스(furnace process)를 사용하는 단계, 및 노 프로세스를 수행하는 동안에 역류 가스를 도입하는 단계를 포함할 수 있다.
[0014] 본 개시내용의 다른 및 추가 실시예들이 하기에서 설명된다.
[0015] 위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 묘사된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0016] 도 1은 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버의 단면도이다.
[0017] 도 2a는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 샤워헤드 조립체의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 측면 절취도이다.
[0018] 도 2b는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 2a의 가스 분배 플레이트의 측면 절취도이다.
[0019] 도 2c는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 2a의 가스 분배 플레이트의 분해 평면 등각도이다.
[0020] 도 2d는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 가스 분배 플레이트의 링 본체의 평면도이다.
[0021] 도 3은 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 2a 내지 도 2c의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 제조 방법의 흐름도이다.
[0022] 도 4a는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 단면에 있어서의 샤워헤드 조립체의 가스 분배 플레이트의 평면 등각도이다.
[0023] 도 4b는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 4a의 가스 분배 플레이트의 분해도이다.
[0024] 도 5는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 4a 및 도 4b의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 제조 방법의 흐름도이다.
[0025] 도 6은 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 샤워헤드 조립체의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 측면 절취도이다.
[0026] 도 7은 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 도 6의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 제조 방법의 흐름도이다.
[0027] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다.
[0028] 커넥터(connector)가 본딩(bonding)된 가스 분배 플레이트를 포함하는 샤워헤드 조립체 및 그 제조 방법의 실시예들이 본원에 제공된다. 보다 상세하게는, 본원에 설명된 가스 분배 조립체들은 단결정 실리콘(Si) 및 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si)으로 각각 제조된 내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트를 포함한다. 추가적으로, 내부 부분 및 외부 부분 중 하나 또는 모두 상에는 Si 및 가변 양의 실리콘 카바이드(SiC)로 형성된 커넥터가 본딩된다. 본딩된 커넥터는 가스 분배 플레이트를 샤워헤드 조립체의 백킹 플레이트에 연결하는 데 사용된다. 볼트들, 스크루들, 클램프들 등 중 하나 이상을 사용하여 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트에 연결하는 기존의 가스 분배 플레이트 조립체들과 달리, 커넥터와 내부 부분 및/또는 외부 부분 사이에 제공되는 비교적 강한 본딩은 샤워헤드 조립체의 작동 동안에 존재하는 토크 및 모멘트 힘들 하에서 백킹 플레이트에 연결된 가스 분배 플레이트를 유지한다. 추가적으로, 본딩된 커넥터는 가스 분배 플레이트를 따른 하중의 균등한 분배를 제공한다. 추가적으로, 커넥터(예를 들어, 링 본체(ring body))에 결합된 재킷(jacket)은 가스 분배 플레이트를 교체하기 위해 가스 분배 플레이트가 백킹 플레이트로부터 제거될 수 있게 한다(예를 들어, 디본딩(debonding)이 필요하지 않음).
[0029] 도 1은 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예에 따른, 개선된 샤워헤드 조립체(150)를 갖는 프로세싱 챔버(processing chamber)(100)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)는 기판(101)과 같은 기판을 에칭하기에 적합한 에칭 챔버(etch chamber)이다. 본 개시내용의 실시예들로부터 이익을 얻도록 구성될 수 있는 프로세싱 챔버들의 예들은 캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 Sym3® Processing Chamber, 및 Mesa™ Processing Chamber이다. 다른 제조업체들로부터의 프로세싱 챔버들을 포함하여, 다른 프로세싱 챔버들이 본 개시내용의 실시예들로부터 이익을 얻도록 구성될 수 있다.
[0030] 프로세싱 챔버(100)는 다양한 플라즈마 프로세스들에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세싱 챔버(100)는 하나 이상의 에칭제들(etching agents)로 건식 에칭을 수행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 챔버는 전구체 CxFy(여기서, x 및 y는 상이한 허용된 조합들일 수 있음), O2, NF3, 또는 이들의 조합들로부터의 플라즈마의 점화에 사용될 수 있다.
[0031] 프로세싱 챔버(100)는 챔버 본체(102), 덮개 조립체(104) 및 지지 조립체(106)를 포함한다. 덮개 조립체(104)는 챔버 본체(102)의 상단부에 위치결정된다. 지지 조립체(106)는 챔버 본체(102)에 의해 한정된 내부 용적부(interior volume)(108)에 배치된다. 챔버 본체(102)는 그 측벽에 형성된 슬릿 밸브 개구(slit valve opening)(110)를 포함한다. 슬릿 밸브 개구(110)는 기판 이송을 위한 기판 핸들링 로봇(substrate handling robot)(도시되지 않음)에 의해 내부 용적부(108)에 대한 접근을 허용하도록 선택적으로 개방 및 폐쇄된다.
[0032] 챔버 본체(102)는 지지 조립체(106)를 둘러싸는 라이너(liner)(112)를 더 포함할 수 있다. 라이너(112)는 Al과 같은 금속, 세라믹 재료, 또는 임의의 다른 프로세스 호환성 재료로 제조될 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 라이너(112)는 내부에 형성된 하나 이상의 구멍들(114) 및 펌핑 채널(pumping channel)(116)을 포함하며, 펌핑 채널(116)은 진공 포트(118)와 유체 연통한다. 구멍들(114)은 펌핑 채널(116) 내로의 가스들을 위한 유동 경로를 제공한다. 펌핑 채널(116)은 프로세싱 챔버(100) 내의 가스들을 위한 진공 포트(118)로의 배출구(egress)를 제공한다.
[0033] 진공 시스템(120)은 진공 포트(118)에 결합된다. 진공 시스템(120)은 진공 펌프(vacuum pump)(122) 및 스로틀 밸브(throttle valve)(124)를 포함할 수 있다. 스로틀 밸브(124)는 프로세싱 챔버(100)를 통한 가스들의 유동을 조절한다. 진공 펌프(122)는 내부 용적부(108)에 배치된 진공 포트(118)에 결합된다.
[0034] 덮개 조립체(104)는 플라즈마 용적부 또는 공동을 그 사이에 형성하도록 구성된 적어도 2 개의 적층된 구성요소들을 포함한다. 하나 이상의 실시예들에서, 덮개 조립체(104)는 제2 전극("하부 전극")(128) 위에 수직으로 배치된 제1 전극("상부 전극")(126)을 포함한다. 제1 전극(126) 및 제2 전극(128)은 그 사이에 플라즈마 공동(130)을 한정한다. 제1 전극(126)은 RF 전력 공급부와 같은 전원(132)에 결합된다. 제2 전극(128)은 접지에 연결되어, 제1 전극(126)과 제2 전극(128) 사이에 커패시터(capacitor)를 형성한다. 제1 전극(126)은 가스 공급부(도시되지 않음)에 연결된 가스 입구(134)와 유체 연통하고, 가스 공급부는 가스 입구(134)를 통해 프로세스 챔버(100)에 가스를 제공한다. 하나 이상의 가스 입구들(134)의 제1 단부는 플라즈마 공동(130) 내로 개방된다.
[0035] 덮개 조립체(104)는 또한 제1 전극(126)을 제2 전극(128)으로부터 전기적으로 절연시키는 아이솔레이터 링(isolator ring)(136)을 포함할 수 있다. 아이솔레이터 링(136)은 산화알루미늄(AlO) 또는 임의의 다른 절연성의 프로세싱 호환성 재료로 제조될 수 있다.
[0036] 덮개 조립체(104)는 또한 샤워헤드 조립체(150), 및 선택적으로 차단 플레이트(blocker plate)(140)를 포함할 수 있다. 샤워헤드 조립체(150)는 가스 분배 플레이트(138), 백킹(가스) 플레이트(139) 및 냉각 플레이트(chill plate)(151)를 포함한다. 제2 전극(128), 가스 분배 플레이트(138), 냉각 플레이트(151) 및 차단 플레이트(140)는 덮개 림(lid rim)(142) 상에 적층되어 배치될 수 있으며, 덮개 림(142)은 챔버 본체(102)에 결합된다.
[0037] 냉각 플레이트(151)는 프로세싱 동안에 가스 분배 플레이트(138)의 온도를 조절하도록 구성된다. 예를 들어, 냉각 플레이트(151)는 가스 분배 플레이트(138)의 온도를 조절하기 위해 온도 제어 유체가 내부에 제공될 수 있도록 관통 형성된 하나 이상의 온도 제어 채널들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
[0038] 하나 이상의 실시예들에서, 제2 전극(128)은 플라즈마 공동(130) 아래에 형성된 복수의 가스 통로들(144)을 포함하여서 플라즈마 공동(130)으로부터의 가스가 복수의 가스 통로들(144)을 통해 유동할 수 있게 할 수 있다. 백킹 플레이트(139)는 하나 이상의 가스 통로들(217) 및 하나 이상의 가스 전달 채널들(219)(예를 들어, 도 2a 참조)을 포함하고, 따라서 가스가 하나 이상의 가스 통로들(217)로부터 프로세싱 영역 내로 유동할 수 있게 한다. 유사하게, 가스 분배 플레이트(138)는 자신을 통과하는 가스의 유동을 분배하도록 구성된 복수의 구멍들(146)을 포함한다. 차단 플레이트(140)는 선택적으로 제2 전극(128)과 가스 분배 플레이트(138) 사이에 배치될 수 있다. 차단 플레이트(140)는 제2 전극(128)으로부터 가스 분배 플레이트(138)로의 복수의 가스 통로들을 제공하기 위한 복수의 구멍들(148)을 포함한다.
[0039] 지지 조립체(106)는 지지 부재(180)를 포함할 수 있다. 지지 부재(180)는 프로세싱을 위해 기판(101)을 지지하도록 구성된다. 지지 부재(180)는 챔버 본체(102)의 하부면을 통해 연장되는 샤프트(shaft)(184)를 통해 리프트 메커니즘(lift mechanism)(182)에 결합될 수 있다. 리프트 메커니즘(182)은 샤프트(184) 주위로부터의 진공 누출을 방지하는 벨로우즈(bellows)(186)에 의해 챔버 본체(102)에 유연하게 밀봉될 수 있다. 리프트 메커니즘(182)은 지지 부재(180)가 챔버 본체(102) 내에서 하부 이송 부분과 다수의 상승된 프로세스 포지션들 사이에서 수직으로 이동될 수 있게 한다. 추가적으로, 하나 이상의 리프트 핀들(lift pins)(188)이 지지 부재(180)를 통해 배치될 수 있다. 하나 이상의 리프트 핀들(188)은 기판(101)이 지지 부재(180)의 표면으로부터 상승될 수 있도록 지지 부재(180)를 통해 연장되도록 구성된다. 하나 이상의 리프트 핀들(188)은 리프트 링(lift ring)(190)에 의해 활성화될 수 있다.
[0040] 프로세싱 챔버는 또한 제어기(191)를 포함할 수 있다. 제어기(191)는 기판 프로세싱의 제어를 용이하게 하기 위해 프로세싱 시스템의 다양한 구성요소들에 결합된, 메모리(194) 및 대용량 저장 디바이스와 함께 작동할 수 있는 프로그램 가능한 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(192), 입력 제어 유닛 및 디스플레이 유닛(도시되지 않음), 예컨대 전력 공급부들, 클록들(clocks), 캐시(cache), 입/출력(I/O) 회로들 및 라이너를 포함한다.
[0041] 전술한 프로세싱 챔버(100)의 제어를 용이하게 하기 위해, CPU(192)는 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 프로그램가능 논리 제어기(programmable logic controller; PLC)와 같은, 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. 메모리(194)는 CPU(192)에 결합되고, 메모리(194)는 비일시적인 것이며, 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 판독 전용 메모리(read only memory; ROM), 플로피 디스크 드라이브, 하드디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장장치(digital storage)와 같은 용이하게 이용 가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로들(196)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(192)에 결합된다. 일반적으로, 하전된 종 생성, 가열 및 다른 프로세스들은, 전형적으로 소프트웨어 루틴으로서, 메모리(194)에 저장된다. 소프트웨어 루틴은 또한 CPU(192)에 의해 제어되는 프로세싱 챔버(100)로부터 원격으로 위치된 제2 CPU(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
[0042] 메모리(194)는 CPU(192)에 의해 실행될 때 프로세싱 챔버(100)의 작동을 용이하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체들의 형태이다. 메모리(194) 내의 명령들은 본 개시내용의 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 어느 하나를 따를 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위해 컴퓨터 판독가능 저장 매체들에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에 설명된 방법들을 포함하는) 실시예들의 기능들을 규정한다. 예시적인 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은, (i) 정보가 영구적으로 저장되는 기록 불가능한 저장 매체들(예를 들어, 컴퓨터 내의 판독 전용 메모리 디바이스들, 예컨대 CD-ROM 드라이브에 의해 판독 가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들 또는 임의의 유형의 솔리드-스테이트 비휘발성 반도체 메모리); 및 (ii) 변경 가능한 정보가 저장되는 기록 가능한 저장 매체들(예를 들어, 하드디스크 드라이브 또는 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들, 또는 임의의 유형의 솔리드-스테이트 랜덤 액세스 반도체 메모리)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 그러한 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은, 본원에 설명된 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터 판독가능 명령들을 보유할 때, 본 개시내용의 실시예들이다.
[0043] 도 2a는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 샤워헤드 조립체(150)의 가스 분배 플레이트(138) 및 백킹 플레이트(139)의 측면도이고, 도 3은 도 2a 내지 도 2c의 가스 분배 플레이트(138) 및 백킹 플레이트(139)의 제조 방법(300)의 흐름도이다. 상기에서 언급된 바와 같이, 샤워헤드 조립체(150)는 가스 분배 플레이트(138), 가스 분배 플레이트(138)의 상부면 상에 위치결정된 백킹 플레이트(139), 및 백킹 플레이트(139)의 상부면 상에 위치결정된 냉각 플레이트(151)(도 2a 내지 도 2c에는 도시되지 않음)를 포함한다. 가스 분배 플레이트(138)는 상부면(204), 및 프로세싱 챔버(100)의 프로세싱 영역과 대면하는 하부면(206)을 갖는 내부 부분(202)을 포함한다. 유사하게, 가스 분배 플레이트(138)의 외부 부분(208)은 상부면(210), 및 프로세싱 챔버(100)의 프로세싱 영역과 대면하는 하부면(212)을 포함한다.
[0044] 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)은, 동일한 재료(예를 들어, 단결정 Si, poly-Si 등)로 제조되는 경우, 일체식으로 형성될 수 있다(예를 들어, 균질한 단일체로서 형성됨). 대안적으로 또는 추가적으로, 내부 부분(202)과 외부 부분(208)은 하나 이상의 적절한 연결 디바이스들 또는 방법들을 통해 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 내부 부분(202)과 외부 부분(208)은 압입(press fit)을 사용하는 기계적 인터페이스(예를 들어, 대응하는 만입부(indent)/디텐트(detent))를 통해 서로 연결되고, 그에 따라 내부 부분(202)과 외부 부분(208)은 서로 인터로킹(interlocking)될 수 있다. 내부 부분(202)과 외부 부분(208) 사이에 시일(seal)이 제공되는 것을 보장하기 위해, 기계적 인터페이스에는 하나 이상의 열 개스킷들(thermal gaskets), O-링들, 또는 다른 적합한 디바이스(들)가 제공될 수 있다.
[0045] 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)은 하나 이상의 커넥터들(201)에 본딩되기에 적합한 하나 이상의 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)은 단결정 실리콘(Si) 및/또는 폴리실리콘(poly-Si)으로 제조될 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 부분(202)은 단결정 실리콘(Si)으로 제조될 수 있고, 외부 부분(208)은 단결정 Si 또는 poly-Si 중 하나로 제조될 수 있다.
[0046] 하나 이상의 커넥터들(201)은 가스 분배 플레이트(138)의 내부 부분(202) 및/또는 외부 부분(208)에 본딩되도록 구성되고, 가스 분배 플레이트(138)를 백킹 플레이트(139)에 연결하도록 구성되며, 이는 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다(예를 들어, 도 3의 302 참조). 본딩 층(bonding layer)(명시적으로 도시되지는 않음)은 유기 본딩 재료 또는 확산 본딩 재료일 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 본딩 층은 하나 이상의 커넥터들(201)을 가스 분배 플레이트(138)의 내부 부분(202) 및/또는 외부 부분(208)에 본딩할 수 있는 하나 이상의 적합한 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 본딩 층은 Al, 알루미늄 실리콘 합금(AlSi) 재료, 및/또는 티타늄(Ti)으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 본딩 재료는 Al 및/또는 AlSi, 및 소정 백분율의 Ti, 예를 들어 약 0.1% 내지 약 10%의 Ti를 포함할 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, Ti의 백분율은 약 2.5%일 수 있다. 하나 이상의 열 개스킷들이 본딩 층과 함께 사용될 수 있다. 노 프로세스(예를 들어, 진공로(vacuum furnace) 또는 다른 적합한 유형의 노)는 하나 이상의 커넥터들(201)을 가스 분배 플레이트(138)의 내부 부분(202) 및/또는 외부 부분(208)에 본딩하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 노 프로세스는 약 550 ℃ 내지 약 600 ℃의 온도들을 본딩 층에 제공할 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 본딩 층은 약 2 미크론 내지 40,000 미크론의 두께를 가질 수 있다. 추가적으로, 본딩 프로세스는 약 2 시간 내지 약 4 시간의 체류 시간(dwell time) 및 약 3 K/분 내지 약 7 K/분의 냉각 속도를 가질 수 있다.
[0047] 적어도 일부의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(138)(예를 들어, Si)와 백킹 플레이트(139)(예를 들어, SiC) 사이의 열팽창 계수(CTE)는 약 2 내지 약 7이고, 일부 실시예들에서는 약 3.1 내지 약 3.3이다.
[0048] 적어도 일부의 실시예들에서, 하나 이상의 커넥터들(201)은 내부 부분(202) 및/또는 외부 부분(208)에 본딩될 수 있는 하나 이상의 링 본체들(도 2b 및 도 2c 참조)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 내부 링 본체(214)(예를 들어, 제1 링 본체)는 내부 부분(202)의 상부면(204)으로부터 연장된다. 추가적인 링 본체들이 내부 부분(202) 상에 제공될 수 있다. 내부 링 본체(214)는 공간 또는 공극(void)(220)을 그 사이에 갖는 제1 단차부(216) 및 제2 단차부(218)를 포함하는 단차형 구성(예를 들어, 2 개의 단차부들)을 포함한다. 유사하게, 외부 링 본체(222)(예를 들어, 제2 링 본체)는 내부 부분(202)의 상부면(210)으로부터 연장되고, 공간 또는 공극(228)을 그 사이에 갖는 제1 단차부(224) 및 제2 단차부(226)를 포함하는 단차형 구성(예를 들어, 2 개의 단차부들)을 포함한다. 추가적인 링 본체들이 내부 부분(202) 및/또는 외부 부분(208) 상에 제공될 수 있다.
[0049] 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 부분(202) 및 외부 부분(208) 중 하나만이 링 본체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 부분(202)에는 링 본체가 제공될 수 있고, 외부 부분(208)에는 링 본체가 제공되지 않을 수 있거나, 또는 이 반대로도 가능하다.
[0050] 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222) 각각은 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)에 본딩되기에 적합한 하나 이상의 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222) 각각은 주성분으로서 가변 양의 실리콘 카바이드(SiC)와 함께 실리콘(Si)을 갖는 재료들(예를 들어, SiSiC)로 제조될 수 있다. 링 본체들의 Si 함량(체적%)은 약 20 내지 약 30일 수 있고, 잔부는 SiC일 수 있다.
[0051] 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)가 그 둘레부를 따라 연속적이거나 중단되지 않는 구성을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222) 중 하나 또는 모두는 불연속적이거나 중단된 구성을 가질 수 있다. 그러한 실시예들에서, 내부 링 본체(214) 및/또는 외부 링 본체(222)의 둘레부를 따라 하나 이상의 갭들(gaps) 또는 공간들(223)이 제공될 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 도 2d는 복수의 갭들(223)(예를 들어, 4 개의 갭들(223))을 갖는 내부 링(222)의 상부 부분을 도시한다.
[0052] 계속해서 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 하나 이상의 적합한 재료들로 제조된 대응하는 재킷(230, 232)이 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)를 덮는다. 재킷들(230, 232)은 Al, 스테인리스강, SiC, 질화알루미늄(AlN) 등으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예들에서, 재킷들(230, 232)은 Al로 제조된다.
[0053] 재킷들(230, 232)은 기계적 인터페이스를 통해 대응하는 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)에 결합되도록 구성된다. 예를 들어, 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)는 내부에 형성된 하나 이상의 피처들(features)을 갖고, 재킷들(230, 232)은 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)를 재킷들(230, 232)에 로킹하는 하나 이상의 대응하는 정합(인터로킹) 피처들을 가지며, 따라서 조립될 때 이들의 분리를 방지한다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 재킷들(230, 232)은 대응하는 단차형 구성을 포함한다. 대응하는 단차형 구성은 압입(press fit)을 통해 대응하는 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222)에 재킷들(230, 232)의 결합(예를 들어, 서로 인터로킹됨)을 허용한다(예를 들어, 도 2b의 표시된 세부 영역들(234, 236) 참조).
[0054] 재킷들(230, 232)의 상부면(238, 240)을 따라 복수의 나사형 구멍들(242)이 배치되며, 복수의 나사형 구멍들(242)은 대응하는 복수의 나사형 스크루들 또는 볼트들(도시되지 않음)을 수용하도록 구성된다. 복수의 스크루들 또는 볼트들은 백킹 플레이트(139)를 가스 분배 플레이트(138)에 연결하기 위해 백킹 플레이트(139)의 상부면(246)을 통해 연장되는 대응하는 복수의 구멍들(244)을 통해 박혀진다(예를 들어, 도 2a 참조). 보다 상세하게는, 구멍들(244)은 백킹 플레이트(139)의 하부면(249)에 한정된 환형 홈들(248)(도 2a)과 수직으로 정렬된다. 환형 홈들(248)은 내부 부분(202) 및 외부 부분(208) 상의 링 본체들(예를 들어, 내부 링 본체(214) 및 외부 링 본체(222))에 대응하고, 링 본체들을 수용하도록 구성된다. 일단 수용되면, 복수의 나사형 스크루들 또는 볼트들은 백킹 플레이트(139)의 구멍들(244)을 통해 그리고 재킷들(230, 232)의 나사형 구멍들(242) 내로 박혀져서, 가스 분배 플레이트(138)를 백킹 플레이트(139)에 연결한다(예를 들어, 도 3의 304 참조).
[0055] 하나 이상의 온도 검출 조립체들(250)(도 2a 및 도 2b)은, 예를 들어 전술한 본딩 프로세스들 중 하나를 사용하여, 가스 분배 플레이트(138)에, 예를 들어 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)의 상부면 상에 결합될 수 있다. 예시적인 목적을 위해, 온도 검출 조립체(250)가 내부 부분(202)의 상부면(204)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 온도 검출 조립체(250)는 프로세싱 동안에 가스 분배 플레이트(138)의 온도를 모니터링하도록 구성된다. 온도 검출 조립체(250) 및 그와 함께 사용되는 모니터링 프로세스들에 대한 보다 상세한 설명에 대해서는, 명칭이 "열 반복성 및 현장 샤워헤드 온도 모니터링(THERMAL REPEATABILITY AND IN-SITU SHOWERHEAD TEMPERATURE MONITORING)"이고 Applied Materials, Inc.로 양도된 미국 특허 공개 제20180144907호가 참조되며, 이 문헌은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다. 온도 검출 조립체(250)는 백킹 플레이트(139)의 하부면(249) 내에 한정된 대응하는 구멍(명시적으로 도시되지는 않음) 내에 수용되도록 구성된다(예를 들어, 도 2a 참조).
[0056] 도 4a는 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 샤워헤드 조립체(150)와 함께 사용하도록 구성된 가스 분배 플레이트(400)의 측면도이고, 도 4b는 도 4a의 가스 분배 플레이트(400)의 분해도이며, 도 5는 도 4a 및 도 4b의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 제조 방법(500)의 흐름도이다. 가스 분배 플레이트(400)는 가스 분배 플레이트(138)와 유사하다. 따라서, 가스 분배 플레이트(400)에 특유한 해당 특징들만이 본원에서 설명된다.
[0057] 가스 분배 플레이트(400)는, 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)과 관련하여 전술한 것과 동일한 재료들로 제조될 수 있는 내부 부분(402) 및 외부 부분(404)을 포함한다. 그러나, 가스 분배 플레이트(138)의 내부 부분(202) 및 외부 부분(208)과 달리, 가스 분배 플레이트(400)의 내부 부분(402) 및 외부 부분(404) 중 하나 또는 모두는 복수의 동심 홈들을 포함한다. 도시된 실시예에서, 내부 부분(402) 및 외부 부분(404) 각각은 내부 부분(402)의 상부면(407) 및 외부 부분(404)의 상부면(409) 상에 각각 한정된 복수의 동심 홈들(406, 408)을 포함한다. 동심 홈들(406, 408)은 커넥터(401)를 내부 부분(402) 및 외부 부분(404)에 본딩하는 데 사용되는 대응하는 복수의 링들(410)을 수용하도록 구성된다. 링들(410)은 예를 들어 Al 또는 알루미늄 실리콘 합금 AlSi 재료로 제조될 수 있다.
[0058] 도 2a 내지 도 2c의 링 본체들을 포함하는 커넥터(201)와 달리, 도 4a 및 도 4b의 커넥터(401)는 대체로 원형 구성을 가지며, 가스 분배 플레이트(400)의 내부 부분(402) 및 외부 부분(404) 중 하나 또는 모두를 실질적으로 덮는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 커넥터(401)는 내부 부분(402) 상에만 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 커넥터(401)는 외부 부분(404) 상에만 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 커넥터(401)는 내부 부분(402) 및 외부 부분(404) 모두 상에 배치되고 그로부터 연장된다.
[0059] 커넥터(401)의 하부면(412)은 내부 부분(402)의 상부면(407) 및 외부 부분(404)의 상부면(409) 상에 지지되고, 예를 들어 커넥터(401)를 내부 부분(402) 및 외부 부분(404)에 본딩하기 위한 복수의 링들(410)의 정상에 지지된다(도 5의 502 참조).
[0060] 하나 이상의 가스 통로들(또는 채널들)(414)이 커넥터(401)에 한정되고, 커넥터(401)의 하부면(412)으로 연장된다. 하나 이상의 가스 통로들(414)은 커넥터(401)의 상부면(418)을 통해 한정된 하나 이상의 대응하는 구멍들(416) 및 내부 부분(402) 및 외부 부분(404) 각각의 하부면(419) 및 하부면(421)의 복수의 구멍들(446)과 유체 연통하고, 따라서 프로세스 가스(process gas)가 백킹 플레이트(139)로부터 커넥터(401)를 통해 프로세싱 영역 내로 유동할 수 있게 한다.
[0061] 복수의 나사형 구멍들(420)이 커넥터(401)의 상부면(418)을 통해 한정되고, 복수의 나사형 구멍들(420)은 가스 분배 플레이트(400)를 백킹 플레이트(139)에 연결하기 위해 하나 이상의 대응하는 스크루들 또는 볼트들을 수용하도록 구성된다(도 5의 504 참조). 추가적으로, 하나 이상의 온도 검출 조립체들(422)은, 전술한 본딩 프로세스들 중 하나를 사용하여, 가스 분배 플레이트(400)의 내부 부분(402) 또는 외부 부분(404) 중 하나 또는 모두에, 예를 들어 외부 부분(404)의 상부면(409) 상에 결합될 수 있다. 하나 이상의 온도 검출 조립체들(422)은 백킹 플레이트(139)의 대응하는 구멍에 수용될 수 있다.
[0062] 도 6은 본 개시내용의 적어도 일부의 실시예들에 따른, 샤워헤드 조립체의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 측면 절취도이고, 도 7은 도 6의 가스 분배 플레이트 및 백킹 플레이트의 제조 방법(700)의 흐름도이다.
[0063] 가스 분배 플레이트(600)는 가스 분배 플레이트(138)와 유사하다. 따라서, 가스 분배 플레이트(600)에 특유한 해당 특징들만이 본원에서 설명된다.
[0064] 가스 분배 플레이트(138)와 달리, 가스 분배 플레이트(600)는 전술한 커넥터들 중 하나 이상을 포함하지 않는다. 오히려, 가스 분배 플레이트(600)는 백킹 플레이트(139)에 직접 연결된다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 본딩 층(예를 들어, 복수의 링들(410)(도 4b) 중 적어도 하나를 포함하는 본딩 층 및/또는 하나 이상의 커넥터들(201)을 가스 분배 플레이트(138)에 본딩하는 데 사용되는 본딩 층)이, 도 2a 내지 도 2d와 관련하여 전술한 바와 같이, 가스 분배 플레이트(600)의 후면(예를 들어, 내부 부분 및/또는 외부 부분 또는 균질한 단일체) 상에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 동심 홈들이 가스 분배 플레이트(600)의 후면(예를 들어, 내부 부분 및/또는 외부 부분) 상에 제공될 수 있고, 본딩 층은, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 바와 같이, 대응하는 동심 링을 포함할 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 본딩 층은 백킹 플레이트(139)의 하부면 상에, 또는 가스 분배 플레이트(600)의 상부면 및 백킹 플레이트(139)의 하부면 모두 상에 증착될 수 있다.
[0065] 따라서, 적어도 일부의 실시예들에서, 702에서, 상기에서 언급된 바와 같이 단결정 실리콘(Si) 또는 폴리실리콘(poly-Si)중 적어도 하나로 제조될 수 있는 가스 분배 플레이트(600)의 후면 상에 본딩 층이 증착될 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 예를 들어, 본딩 층은 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD)을 사용하여 증착될 수 있다. 본딩 층을 증착하는 데 사용될 수 있는 PVD 장치의 예는 캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ENDURA® 라인의 PVD 장치(예를 들어, 독립형 또는 클러스터 툴(cluster tool)의 일부)이다. 본딩 층의 두께는 약 1 미크론 내지 약 100 미크론일 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 예를 들어, 본딩 층의 두께는 약 50 미크론일 수 있다.
[0066] 그 후에, 백킹 플레이트(예를 들어, 백킹 플레이트(139))가 가스 분배 플레이트(600) 상에 위치결정될 수 있다(또는 이 반대로도 가능함). 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 백킹 플레이트는 가스 분배 플레이트(600)에 걸쳐 균일하고 균등한 하중이 달성되고 임계 정렬 역치들(critical alignment thresholds)이 충족되도록 가스 분배 플레이트(600)의 후면과 완전히 접촉하도록 위치결정될 수 있다.
[0067] 704에서, 백킹 플레이트는 전술한 바와 같은 방식으로 가스 분배 플레이트(600)의 후면에 본딩될 수 있다. 예를 들어, 노 프로세스는 약 350 ℃ 내지 약 750 ℃, 예를 들어 공융점 바로 아래의 온도들을 제공할 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 노 시간은 비교적 짧을 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 백킹 플레이트가 가스 분배 플레이트(600)에 본딩될 때, 역류 가스(back-flow gas), 이를테면, 질소(N), 아르곤(Ar) 또는 다른 적합한 역류 가스가 (예를 들어, 노 프로세스 동안에) 도입될 수 있다.
[0068] 적어도 일부의 실시예들에서, 백킹 플레이트를 가스 분배 플레이트(600)의 후면에 본딩하기 전에, 하드 마스크 층(hard mask layer)이 가스 분배 플레이트(600)의 후면 상에 증착될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 폴리이미드로 제조된 하드 마스크 층은, 예를 들어 물리 기상 증착(PVD)을 사용하여, 가스 분배 플레이트(600)의 후면 상에 증착될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하드 마스크 층은 (예를 들어, 본딩 층이 백킹 플레이트 상에 증착될 때) 백킹 플레이트(139) 상에 도포될 수 있다. 하드 마스크 층을 증착하는 데 사용될 수 있는 PVD 장치의 예는 캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 ENDURA® 라인의 PVD 장치(예를 들어, 독립형 또는 클러스터 툴의 일부)이다. 하드 마스크 층은 가스 분배 플레이트(600)의 구멍들(예를 들어, 구멍들(146)) ― 및/또는 후면의 일부분들 ― 을 덮고/차폐하는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 PVD 동안에 본딩 층을 형성하는 데 사용되는 본딩 재료에 의해 구멍들이 채워지지 않게 된다. 본딩 층이 가스 분배 플레이트(600)의 후면 상에 증착된 후에, 하드 마스크 층은 전술한 에칭 프로세스와 같은 하나 이상의 적합한 프로세스들을 사용하여 제거될 수 있다.
[0069] 704 이후에, 가스 분배 플레이트(600)와 백킹 플레이트 사이의 본딩부를 검사하기 위해 하나 이상의 프로세스들(예를 들어, 측정 기법들)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 가스 분배 플레이트(600)와 백킹 플레이트 사이의 본딩부를 검사하기 위해 주사 초음파 현미경(scanning acoustic microscopy; SAM) 계측법 또는 소나 스캐닝(sonar scanning) 및/또는 소나 이미징(sonar imaging)과 같은 다른 적합한 측정 기법들이 사용될 수 있다. 추가적으로, 704 이후에, 가스 분배 플레이트(600)와 그에 본딩된 백킹 플레이트(예를 들어, 조립된 샤워헤드)의 최종 세정을 제공하기 위해 하나 이상의 적합한 세정 프로세스들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 조립된 샤워헤드를 세정하기 위해 에칭 프로세스가 사용될 수 있다.
[0070] 상기에서 언급된 바와 같이, 예컨대 가스 분배 플레이트의 장기간 사용 후에, 가스 분배 플레이트를 제거하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 적어도 일부의 실시예들에서, 방법(700)은 백킹 플레이트로부터 가스 분배 플레이트(600)를 제거하고 새로운 가스 분배 플레이트를 설치하는 단계를 포함할 수 있다. 가스 분배 플레이트는 하나 이상의 적합한 제거 프로세스들을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 가스 분배 플레이트(600)와 백킹 플레이트 사이의 본딩 층을 제거하기 위해 하나 이상의 화학 용액들이 사용될 수 있다. 적어도 일부의 실시예들에서, 예를 들어, 가스 분배 플레이트(600)와 백킹 플레이트를 서로 분리하기 위해 낮은 농도의 염산(HCl)이 사용될 수 있다.
[0071] 가스 분배 플레이트(600)와 백킹 플레이트가 분리되면, 방법(700)은, 예를 들어 화학-기계적 연마(chemical-mechanical polishing; CMP), 에칭 등과 같은 하나 이상의 세정 프로세스들을 사용하여, 백킹 플레이트를 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부의 실시예들에서, 백킹 플레이트의 하부면(예를 들어, 새로운 가스 분배 플레이트에 본딩될 표면)을 세정하기 위해 CMP가 사용될 수 있다.
[0072] 그 후에, 새로운 가스 분배 플레이트는, 예를 들어 방법(700)과 관련하여 설명된 프로세스들 중 하나 이상을 사용하여, 백킹 플레이트에 재부착될 수 있다.
[0073] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 샤워헤드 조립체(showerhead assembly)로서,
    내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트(gas distribution plate) ― 상기 내부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조되고, 상기 외부 부분은 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 하나로 제조되며, 상기 내부 부분 또는 상기 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상에 본딩 층(bonding layer)이 제공됨 ―; 및
    실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트(backing plate) ― 상기 백킹 플레이트는 상기 가스 분배 플레이트의 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 중 적어도 하나에 본딩됨 ― 를 포함하는,
    샤워헤드 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 부분 및 상기 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체(unitary body)인,
    샤워헤드 조립체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 상기 내부 부분 또는 상기 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈(concentric groove) 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링(concentric ring)을 포함하는,
    샤워헤드 조립체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조되는,
    샤워헤드 조립체.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위인,
    샤워헤드 조립체.
  6. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이의 열팽창 계수(CTE)는 약 2 내지 약 7인,
    샤워헤드 조립체.
  7. 프로세스 챔버(process chamber)로서,
    샤워헤드 조립체를 포함하며,
    상기 샤워헤드 조립체는,
    내부 부분 및 외부 부분을 포함하는 가스 분배 플레이트 ― 상기 내부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조되고, 상기 외부 부분은 단결정 Si 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 하나로 제조되며, 상기 내부 부분 또는 상기 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상에 본딩 층이 제공됨 ―; 및
    실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트 ― 상기 백킹 플레이트는 상기 가스 분배 플레이트의 내부 부분 또는 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 중 적어도 하나에 본딩됨 ― 를 포함하는,
    프로세스 챔버.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 내부 부분 및 상기 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체인,
    프로세스 챔버.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 상기 내부 부분 또는 상기 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링을 포함하는,
    프로세스 챔버.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조되는,
    프로세스 챔버.
  11. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위인,
    프로세스 챔버.
  12. 제7 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이의 열팽창 계수(CTE)는 약 2 내지 약 7인,
    프로세스 챔버.
  13. 샤워헤드 조립체를 형성하는 방법으로서,
    단결정 실리콘(Si) 또는 폴리실리콘(poly-Si) 중 적어도 하나로 제조된 가스 분배 플레이트의 후면 상에 본딩 층을 증착하는 단계; 및
    실리콘(Si) 및 실리콘 카바이드(SiC)를 주성분으로 하여 형성된 백킹 플레이트를 상기 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하는 단계를 포함하는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트는 내부 부분 및 외부 부분을 포함하며, 상기 내부 부분 및 상기 외부 부분은 단결정 실리콘(Si)으로 제조된 균질한 단일체인,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 상기 내부 부분 또는 상기 외부 부분 중 적어도 하나의 부분의 후면 상의 대응하는 동심 홈 내에 안착된 적어도 하나의 동심 링을 포함하는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 본딩 층은 소정 백분율의 티타늄(Ti)과 함께, 알루미늄 실리콘 합금 또는 알루미늄으로 제조되는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  17. 제13 항, 제14 항, 또는 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ti의 백분율은 약 0.1% 내지 약 10%의 범위인,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 가스 분배 플레이트와 상기 백킹 플레이트 사이의 본딩부(bond)를 검사하기 위해 주사 초음파 현미경(scanning acoustic microscopy; SAM) 계측법, 소나 스캐닝(sonar scanning) 또는 소나 이미징(sonar imaging) 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 백킹 플레이트를 상기 가스 분배 플레이트의 후면에 본딩하는 단계는 약 350 ℃ 내지 약 750 ℃의 온도들을 제공하는 노 프로세스(furnace process)를 사용하는 단계를 포함하는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
  20. 제13 항, 제14 항, 제16 항, 제18 항, 또는 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노 프로세스를 수행하는 동안에 역류 가스(back-flow gas)를 도입하는 단계를 더 포함하는,
    샤워헤드 조립체를 형성하는 방법.
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