KR20230024401A - 반도체 프로세싱 툴들을 위한 기울어진 가스 분배 통로들 (angled gas distribution passages) 을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트들 - Google Patents
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Abstract
반도체 프로세싱 챔버들을 위한 샤워헤드 대면 플레이트들은 샤워헤드 대면 플레이트 중심 축에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 가스 분배 통로들의 하나 이상의 세트들을 포함한다. 이러한 기울어진 (angle) 가스 분배 통로들은 이러한 샤워헤드 대면 플레이트들을 통해 웨이퍼로 전달되는 가스에서 다양한 목표된 가스 플로우 거동들을 생성하도록 이러한 샤워헤드 대면 플레이트들의 가스 플로우 특성들을 맞추도록 (tailor) 사용될 수도 있다.
Description
반도체 프로세싱 툴들은 통상적으로 페데스탈 또는 척에 의해 반도체 프로세싱 챔버 내에서 지지되는 기판 또는 웨이퍼에 걸쳐 반도체 프로세싱 가스들을 분배하기 위해 "샤워헤드"를 사용한다. 샤워헤드들은 통상적으로 웨이퍼를 향해 대면하고 반도체 프로세싱 동작들 동안 샤워헤드의 하나 이상의 내부 볼륨들로부터 대면 플레이트를 통해 프로세싱 가스를 전달하는 다수의 가스 분배 통로들, 예를 들어, 홀들을 포함하는 대면 플레이트를 특징으로 한다. 반도체 프로세싱 툴들에 사용된 2 개의 일반적인 부류의 샤워헤드들―"샹들리에" 타입 샤워헤드들 및 "플러시-마운트 (flush-mount)" 샤워헤드들―이 있다. 샹들리에-타입 샤워헤드들은 통상적으로 가스 분배 통로들을 하우징하는 디스크형 구조체, 프로세싱 가스들을 이들 가스 분배 통로들로 분배하기 위한 하나 이상의 내부 플레넘들, 및 디스크형 구조체의 상단 측면에 연결되거나 이로부터 그리고 샹들리에-타입 샤워헤드가 위치되는 프로세싱 챔버의 천장까지 또는 천장을 통해 연장하는 스템을 포함한다. 스템은 프로세싱 챔버 내에서 디스크형 구조체를 지지하고 또한 디스크형 구조체 내 플레넘(들)으로 프로세싱 가스들을 라우팅하도록 (route) 작용한다. 플러시-마운트 샤워헤드는 스템 또는 등가의 구조를 갖지 않고, 대신 단순히 반도체 프로세싱 챔버의 벽들에 장착되고, 종종, 사실상 반도체 프로세싱 챔버에 대한 리드로서 작용한다.
샤워헤드 대면 플레이트는, 다양한 구현 예들에서, 샤워헤드의 나머지로부터 분리된 컴포넌트일 수도 있고, 또는 예를 들어, 단일 구조체를 형성하도록 다른 구조체들과 함께 브레이징되거나 (braze) 용접된 샤워헤드의 통합된 부분일 수도 있다. 일부 샤워헤드들은 개방된 내부 플레넘들, 예를 들어, 프로세스 가스 유입구 및 복수의 가스 분배 통로들 각각과 유체적으로 연결된 하나 이상의 큰 볼륨들을 특징으로 할 수도 있지만, 다른 샤워헤드들은 샤워헤드의 프로세스 가스 유입구로부터 샤워헤드 대면 플레이트의 다양한 가스 분배 통로들로 프로세스 가스들을 라우팅하는 역할을 하는 샤워헤드의 내부에 있는 구조체일 수도 있는 가스 분배 플레이트를 포함할 수도 있다.
기울어진 (angle) 가스 분배 통로들의 하나 이상의 세트들을 특징으로 하는 샤워헤드 대면 플레이트들을 위한 다양한 설계들이 본 명세서에 제시된다.
관련 출원 섹션
PCT 신청 양식이 본 출원의 일부로서 본 명세서와 동시에 제출되었다. 본 출원이 동시에 제출된 PCT 신청 양식에서 식별된 바와 같이 우선권 또는 이익을 주장하는 출원 각각은 전체가 모든 목적들을 위해 참조로서 본 명세서에 인용된다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현 예들의 세부사항들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 제시된다. 다른 특징들, 양태들 및 이점들은 기술, 도면들 및 청구항으로부터 명백해질 것이다. 기술된 구현 예들은 이로 제한되지 않지만, 적어도 다음의 특정한 구현 예들을 포함한다.
일부 구현 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면으로부터 제 1 측면의 반대 편인 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면으로 연장하는 복수의 가스 분배 통로들을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트를 포함하는 장치가 제공될 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 제 1 측면 및 제 2 측면은 샤워헤드 대면 플레이트의 평균 중간면 (midplane) 을 규정할 수도 있다. 샤워헤드 대면 플레이트가 해당 반도체 프로세싱 챔버의 샤워헤드의 일부로서 반도체 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면은, 반도체 프로세싱 챔버 내에 위치된 웨이퍼 지지부를 향해 대면할 수도 있고 그리고 웨이퍼 지지부에 노출될 수도 있다. 샤워헤드 대면 플레이트는 내부 영역 및 평균 중간에 수직인 중심 축을 따라 볼 때 내부 영역을 둘러싸는 주변 영역을 가질 수도 있고, 그리고 내부 영역과 주변 영역 사이의 경계는, 중심 축을 따라 볼 때, 샤워헤드 대면 플레이트가 해당 반도체 프로세싱 챔버의 샤워헤드의 일부로서 반도체 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 샤워헤드의 내부 원주형 (circumferential) 벽 표면과 일치할 수도 있다. 복수의 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로들은 중심 축에 대해 제 1 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있고, 그리고 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 내부 영역 내의 제 1 환형 영역 내에 전체적으로 위치될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들의 최외측 원형 패턴으로 배치될 (arrange) 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면과 각각 교차하는 위치들보다 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 각각 교차할 수도 있고, 그리고 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부 각각에 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 원형 패턴 내에 위치될 수도 있고 그리고 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 가스 분배 통로들의 원형 패턴이다.
일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 원형 패턴들 중 최외측 원형 패턴에 방사상으로 인접한 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들의 원형 패턴으로 배치될 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면과 각각 교차하는 위치들보다 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 각각 교차할 수도 있고, 그리고 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부에 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 원형 패턴 내에 위치될 수도 있고 그리고 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 가스 분배 통로들의 원형 패턴들이다.
일부 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 최외측 원형 패턴은 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 원형 패턴일 수도 있고, 그리고 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로들은 중심 축에 대해 평행한 방향들을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있다.
일부 대안적인 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 최외측 원형 패턴은 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 원형 패턴일 수도 있고, 그리고 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로들은 중심 축에 대해 제 2 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 제 1 경사각 및 제 2 경사각은 동일할 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들 중 가스 분배 통로들의 최내측 원형 패턴으로 배치될 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 각각 교차하는 위치들보다 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면과 각각 교차할 수도 있고, 그리고 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부 각각에 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 원형 패턴 외부에 위치될 수도 있고 그리고 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 가스 분배 통로들의 원형 패턴이다.
장치의 일부 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 최내측 원형 패턴은 가스 분배 통로들의 복수의 클러스터들의 원형 패턴일 수도 있고, 가스 분배 통로들의 클러스터 각각은 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들 중 하나 이상을 갖는다.
장치의 일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 중심 축에 가장 가까운 가스 분배 통로들일 수도 있다.
장치의 일부 구현 예들에서, 복수의 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 중심 축에 대해 제 2 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있고, 제 1 경사각은 제 2 경사각과 상이할 수도 있으며, 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 또한 제 1 환형 영역 내에 위치될 수도 있다.
장치의 일부 구현 예들에서, 복수의 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 중심 축에 대해 평행한 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있고, 그리고 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 또한 제 1 환형 영역 내에 위치될 수도 있다.
장치의 일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들은 복수의 동심원 원형 패턴들로 배열될 수도 있다.
이전에 논의된 구현 예들 중 일부에서, 원형 패턴 각각의 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 축들과 중심 축 사이의 각도는 원형 패턴 각각에 대해 동일할 수도 있다.
이전에 논의된 구현 예들의 일부 다른 버전들에서, 원형 패턴 각각의 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 축들과 중심 축 사이의 각도들은 원형 패턴 각각의 증가하는 직경의 함수로서 증가할 수도 있다.
이전에 논의된 구현 예들의 또 다른 버전들에서, 원형 패턴 각각의 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 축들과 중심 축 사이의 각도들은 원형 패턴 각각의 증가하는 직경의 함수로서 감소될 수도 있다.
이전에 논의된 구현 예들의 일부 버전들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각은 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 선형 경로를 따를 수도 있다. 이전에 논의된 구현 예들의 일부 다른 버전들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각은 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 비선형 경로를 따를 수도 있다.
이전에 논의된 구현 예들의 일부 버전들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각은 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 분기 경로 (branching path) 를 따를 수도 있고, 그리고 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면 상에 유입구 개구부 및 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면 상에 2 개 이상의 유출구 개구부들을 가질 수도 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들에 대한 분기 경로 각각은 유입구 부분 및 복수의 유출구 부분들을 포함하는 복수의 부분들을 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유입구 부분은 가스 분배 통로에 대한 유입구 개구부에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유출구 부분은 가스 분배 통로에 대한 유출구 개구부들 중 하나에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유입구 부분 및 유출구 부분들은 샤워헤드 대면 플레이트 내에서 서로 유체 연결된 제 2 단부들을 가질 수도 있고, 그리고 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 유출구 부분들 중 적어도 2 개는 동일한 길이들을 가질 수도 있다.
장치의 일부 다른 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들에 대한 분기 경로 각각은 유입구 부분 및 복수의 유출구 부분들을 포함하는 복수의 부분들을 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유입구 부분은 가스 분배 통로에 대한 유입구 개구부에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유출구 부분은 가스 분배 통로에 대한 유출구 개구부들 중 하나에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있고, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유입구 부분 및 유출구 부분들은 샤워헤드 대면 플레이트 내에서 서로 유체 연결된 제 2 단부들을 가질 수도 있고, 그리고 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 유출구 부분들 중 적어도 2 개는 상이한 길이들을 가질 수도 있다.
장치의 일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 유출구들 중 적어도 2 개는 대응하는 단면 평면들에서 상이한 단면적들을 가질 수도 있고, 그리고 단면 평면 각각은 분기 경로의 일부에 이어 대응하는 유출구 부분에 수직일 수도 있다.
장치의 일부 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 유입구 부분은 대응하는 단면 평면에서 가스 분배 통로에 대한 유출구 부분들 중 하나 이상의 유출구 부분의 단면적과는 상이한, 대응하는 단면 평면의 단면적을 가질 수도 있고, 그리고 단면 평면 각각은 분기 경로의 일부에 이어서 대응하는 부분에 수직일 수도 있다.
상기 논의된 구현 예들 중 일부에서, 복수의 가스 분배 통로들의 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로들은 내부 영역 내의 제 2 환형 영역 내에 위치될 수도 있고, 제 1 환형 영역은 제 2 환형 영역과 상이할 수도 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로들은 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장할 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 제 2 환형 영역은 내측 경계 및 외측 경계를 가질 수도 있고, 제 1 환형 영역 및 제 2 환형 영역은 동심일 수도 있고, 그리고 제 1 환형 영역은 내측 경계 내에 포지셔닝될 (position) 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 제 1 환형 영역은 내측 경계 및 외측 경계를 가질 수도 있고, 제 1 환형 영역 및 제 2 환형 영역은 동심일 수도 있고, 그리고 제 2 환형 영역은 내측 경계 내에 포지셔닝될 수도 있다.
일부 구현 예들에서, 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들 내에 가스 분배 통로들의 복수의 동심 링들이 있을 수도 있다.
상기 논의된 일부 구현 예들에서, 장치는 반도체 프로세싱 챔버, 샤워헤드, 및 웨이퍼 지지부를 더 포함할 수도 있다. 이러한 구현 예들에서, 샤워헤드는 반도체 프로세싱 챔버 내에서 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝될 수도 있고, 웨이퍼 지지부는 직경 (D) 의 공칭 직경을 갖는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 직경 (D) 의 원형 웨이퍼 지지 영역을 가질 수도 있고, 샤워헤드 대면 플레이트는 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면이 웨이퍼 지지부를 향해 대면하도록 샤워헤드에 설치될 수도 있고, 샤워헤드 대면 플레이트와 웨이퍼 지지 영역의 적어도 90 ％ 사이에 구조체가 없을 수도 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 장치는 샤워헤드 내에 위치되고 가스 분배 통로들에 프로세싱 가스를 제공하도록 구성된 유출구 포트들을 갖는 가스 분배 플레이트를 포함할 수도 있다.
이하의 도면들에 대한 참조는 이하의 논의에서 이루어지고; 도면들은 권리 범위를 제한하도록 의도되지 않고 단순히 이하의 논의를 용이하게 하도록 제공된다.
도 1은 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다.
도 2는 또 다른 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다.
도 3은 예시적인 샤워헤드의 평단면도 (plan view cross-sectional view) 를 도시한다.
도 4는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 5, 도 6 및 도 7은 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 8, 도 9 및 도 10은 도 5, 도 6 및 도 7과 유사하지만 컨투어링된 (contour) 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 11, 도 12, 및 도 13은 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 14, 도 15 및 도 16은 도 11, 도 12 및 도 13과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 17는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 18, 도 19, 및 도 20은 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 21, 도 22 및 도 23은 도 18, 도 19 및 도 20과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 24는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 25는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 26는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 27는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 28는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 부가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 29는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 1은 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다.
도 2는 또 다른 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다.
도 3은 예시적인 샤워헤드의 평단면도 (plan view cross-sectional view) 를 도시한다.
도 4는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 5, 도 6 및 도 7은 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 8, 도 9 및 도 10은 도 5, 도 6 및 도 7과 유사하지만 컨투어링된 (contour) 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 11, 도 12, 및 도 13은 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 14, 도 15 및 도 16은 도 11, 도 12 및 도 13과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 17는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 18, 도 19, 및 도 20은 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 21, 도 22 및 도 23은 도 18, 도 19 및 도 20과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 24는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 25는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 26는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 27는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 28는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 부가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
도 29는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다.
다양한 실시 예들의 예들은 첨부한 도면들에 예시되고 이하에 더 기술된다. 본 명세서의 논의가 기술된 특정한 실시 예들로 청구항을 제한하도록 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다. 반대로, 이는 첨부된 청구항들에 의해 규정된 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함될 수도 있는 바와 같이 대안들, 수정들, 및 등가물들을 커버하도록 의도된다. 이하의 기술에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 본 발명은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다.
도 1은 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다. 도 1은 웨이퍼 지지부 (104) 및 자신의 내부에 위치된 샤워헤드 (110) 를 갖는 반도체 프로세싱 챔버 (102) 를 포함하는 장치 (100) 를 도시한다. 도 2는 이 도면에 도시된 다양한 구조들의 절반만을 도시하고; 다른 절반은 외관상 대체로 유사할 수도 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 이 일반적인 대칭을 예시하기 위해, 중심 축 (138) 이 도 1에 도시되고, 중심 축 (138) 의 좌측에 있는 장치의 부분들은 생략된다. 웨이퍼 지지부 (104) 는 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안 반도체 프로세싱 챔버 (102) 내에서 웨이퍼 (108) 를 지지하도록 사용될 수도 있는 웨이퍼 지지 영역 (106) 을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지부 (104) 는 점선 화살표들로 나타낸 바와 같이 샤워헤드 (110) 를 통해 흐르는 프로세싱 가스들이 웨이퍼 (108) 상으로 그리고 웨이퍼 (108) 를 가로질러 흐르도록 샤워헤드 (110) 밑에 위치된다.
이 예에서, 샤워헤드 (110) 는 백 플레이트 (124) 에 연결되는 스템 (122) 을 갖는 샹들리에-타입 (chandelier-type) 샤워헤드이다. 이 경우, 백 플레이트 (124) 는 쓰레드된 (thread) 패스너들 (120) 이 삽입되는,백 플레이트를 관통하는 복수의 홀들을 갖는다. 쓰레드된 패스너들 (120) 은 백 플레이트 (124) 에 대한 링-형 원주형 (circumferential) 벽 (128) 을 유지하도록 사용될 수도 있다. 원주형 벽 (128) 은 결국 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 와 인게이지할 (engage) 수도 있고 대면 플레이트를 지지할 수도 있는 내부 주변부 둘레에 원주형 선반 또는 다른 유지 구조체를 가질 수도 있다. 원주형 벽 (128) 은 또한 샤워헤드 (110) 의 내부 볼륨을 적어도 부분적으로 규정하는 내부 원주형 벽 표면 (130) 을 가질 수도 있다. 본 개시의 범위 내에서 고려되는 다른 샤워헤드 설계들은, 예를 들어, 단순히 백 플레이트 (124) 및/또는 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 연장부인, 그리고 백 플레이트 및/또는 샤워헤드 대면 플레이트와 인접한 원주형 벽들을 포함하는, 다른 원주형 벽 구조체들을 활용할 수도 있는 것이 이해될 것이다.
샤워헤드 대면 플레이트 (112) 는 이를 통과하는 복수의 가스 분배 통로들 (126) 을 가질 수도 있다. 도시된 샤워헤드 대면 플레이트가 이를 통과하는 가스 분배 통로들 (126) 사이에 상대적으로 성긴 (coarse) 간격을 갖지만, 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 제 1 측면 (132) 으로부터 샤워헤드 플레이트 (112) 를 통해, 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 가 샤워헤드 (110) 내에 설치될 때 웨이퍼 지지부 (104) 를 향해 대면하고 웨이퍼 지지부에 노출되는 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 제 2 측면 (134) 으로 연장하는 이러한 수백 개 또는 수천 개의 가스 분배 통로들 (126) 이 있을 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 제 1 측면 (132) 및 제 2 측면 (134) 은 그들 사이에 평균 중간면 (midplane) (136) 을 규정할 수도 있다. 사실상 평면으로 도 1에 도시되지만, 제 1 측면 (132) 및 제 2 측면 (134) 중 하나 또는 모두가, 일부 구현 예들에서, 컨투어링될 (contour) 수도 있고 그렇지 않으면 비평면 프로파일들을 가질 수도 있는 것이 이해될 것이다.
용어가 본 명세서에 사용될 때, 평균 중간면 (136) 은 평균 중간면과 하나 이상의 표면들 사이의 평균 거리 및 최대 거리가 최소화되도록 하나 이상의 표면들에 대해 위치되고 배향되는 기준 평면을 지칭할 수도 있다. 컴포넌트의 또는 컴포넌트의 부분의 평균 중간면 은, 예를 들어, 컴포넌트 또는 컴포넌트의 부분의 전체 형상에 크게 기여하지 않는 작은 홀들 또는 다른 미세한 피처들은 제외하고, 이러한 컴포넌트의 컴포넌트의 부분의 주 표면들, 예를 들어, 이러한 컴포넌트 또는 이의 부분의 보다 큰 표면들에 의해 규정된 평균 중간면인 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 콜랜더 (colander) 에 대해, 그 평균 중간면은 콜랜더의 보울 부분의 내측 표면 및 외측 표면에 의해 규정될 것이지만, 콜랜더를 통한 수백 또는 수천 개의 홀들의 내부 표면들에 의해 또는 (존재한다면) 콜랜더의 핸들들의 표면들에 의해 규정되지 않을 것이다.
용어가 본 명세서에 사용된 바와 같이, 샤워헤드 대면 플레이트는 반도체 프로세싱 샤워헤드의 일부이고 반도체 프로세싱 챔버의 샤워헤드 내에 설치될 때 웨이퍼 지지부를 향해 대면하는 가스 분배 통로들로의 개구부들을 갖는 표면을 갖는 구조체를 지칭한다는 것이 이해될 것이다. 샤워헤드 대면 플레이트들은 통상적으로 이러한 반도체 프로세싱 챔버들에서 프로세싱되는 웨이퍼에 가장 가까운 샤워헤드의 컴포넌트 또는 엘리먼트이고, 그리고 (적어도 정상적인 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안―웨이퍼 핸들링 로봇들은 물론 웨이퍼 로딩/언로딩 동작들 동안 이 공간에 엔드 이펙터들을 삽입할 수도 있지만, 이들 일시적인 경우들은 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안 발생하지 않음) 대체로 샤워헤드 대면 플레이트와 그 밑에 포지셔닝된 (position) 웨이퍼 지지부의 웨이퍼 지지 영역의 적어도 90 % 사이에 반도체 프로세싱 챔버 또는 툴의 다른 구조체는 존재하지 않는다. 물론 웨이퍼 지지 영역에 의해 지지될 수도 있는 웨이퍼는 실제로 반도체 프로세싱 챔버 또는 툴의 컴포넌트 또는 구조체가 아니다. 실제로, 웨이퍼 지지 영역과 샤워헤드 대면 플레이트 사이에 반도체 프로세싱 챔버 또는 툴의 구조가 없거나 거의 없을 수도 있지만, 일부 경우들에서 에지 링이 사용될 수도 있다. 에지 링들은 웨이퍼를 둘러싸고 웨이퍼의 얇은 환형 주변 영역 (및 따라서 웨이퍼 지지 영역) 과 오버랩할 수도 있다. 일반적으로 말하면, 이는 샤워헤드 대면 플레이트와 웨이퍼 지지 영역 사이에 개재되는 일부 구조체 (에지 링의 내측 에지) 를 발생시킬 수도 있지만, 이러한 오버랩의 양 (amount) 은 웨이퍼 지지 영역의 면적의 10 % 이하로 떨어진다.
도 1의 장치 (100) 에서, 샤워헤드 (110) 는 또한 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 제 1 측면 (132) 에 인접한 가스 분배 플레이트 (114) 의 복수의 가스 분배 포트들 (116) 로 프로세싱 가스를 분배하는 다수의 가스 분배 플레이트 통로들 (118) 을 포함하는 가스 분배 플레이트 (114) 를 포함한다. 가스 분배 플레이트 (114) 는 다양한 목표된 프로세싱 조건들에 맞춰진 (tailor) 다양한 가스 분배 통로들 (126) 로 가스 플로우의 미리 결정된 분배를 제공하도록 엔지니어링될 (engineer) 수도 있다.
도 2는 또 다른 예시적인 반도체 프로세싱 장치의 간략화된 도면을 도시한다. 도 2의 장치 (100) 는 도 2의 장치 (100) 가 가스 분배 플레이트 (114) 를 포함하지 않고 따라서 단순히 스템 (122) 내의 가스 유입구를 통해 전달된 프로세싱 가스들을 가스 분배 통로들 (126) 로 제공하도록 작용하는 개방된 내부 플레넘 볼륨을 갖는 것을 제외하고 도 1의 장치 (100) 와 동일하다.
이하에 논의된 다양한 타입들의 기울어진 가스 분배 통로들 또는 기울어진 가스 분배 통로들 및 기울어지지 않은 (즉, 중심 축에 평행한) 가스 분배 통로들의 조합들은 도 1 및 도 2에 도시된 샤워헤드의 타입에서 뿐만 아니라 유사한 내부 설계의 플러시-마운트 샤워헤드들에서 사용될 수도 있다. 이러한 샤워헤드들은, 일부 구현 예들에서, 또한 예를 들어, 전하 커플링된 플라즈마 프로세싱 챔버에서 전극들로서 역할을 할 수도 있다.
도 3은 예시적인 샤워헤드의 평단면도 (plan view cross-sectional view), 즉 중심 축 (138) 을 따르는 도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 샤워헤드 (110) 는 주변 영역 (144) 에 의해 둘러싸인 (encircle) 내부 영역 (142) 을 갖는다. 내부 영역 (142) 과 주변 영역 (144) 사이의 경계 (140) 는 원주형 벽 (128) 의 내부 원주형 벽 표면 (130) 과 일치할 수도 있다.
일부 실시 예들에서, 도 1 및 도 2에 도시된 샤워헤드 대면 플레이트들 (112) 은 샤워헤드 대면 플레이트들 (112) 의 내부 영역 (142) 내의 가스 분배 통로들 (126) 이 모두 중심 축 (138) 에 평행한 중심 축들을 갖는 홀들인 샤워헤드 대면 플레이트들이다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 중심 축 (138) 에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 적어도 일부 가스 분배 통로들 (126) 을 특징으로 하는 샤워헤드 대면 플레이트들 (112) 은 이러한 샤워헤드 대면 플레이트들 (112) 로부터의 가스 플로우를 미세 튜닝하거나 달리 수정하여 이러한 가스 플로우를 다양한 프로세스 요구들에 적응시키는 능력을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 비스듬하게 기울어진 (obliquely angle) 가스 분배 통로들을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트들은 가스 분배 플레이트들, 예컨대 특정 프로세스를 위해 개발된 도 1의 가스 분배 플레이트 (114) 로 하여금 가스 분배 플레이트의 가스 분배 포트들, 예를 들어, 가스 분배 포트들 (116) 의 위치들과 정렬되지 않는 샤워헤드 대면 플레이트의 밑면 상의 적어도 일부 지점들로부터 전달된 가스를 갖는 혜택을 받는 다른 프로세스들에서 사용하기 위해 용도가 변경되게 할 수도 있다. 기울어진 가스 분배 통로들을 사용함으로써, 복수의 상이한 대면 플레이트들과 함께 사용하기 위해 특정한 가스 분배 플레이트 설계를 적응시키는 것이 가능하다. 일부 실시 예들에서, 샤워헤드 (110) 는 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 웨이퍼-대면 측면 상의 상이한 위치들에서 종단되지만 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 가스 분배 플레이트-대면 측면 상의 동일하거나 거의 동일한 위치들에서 종단되는 가스 분배 통로들을 가질 수도 있다. 이는 이러한 샤워헤드 각각의 가스 분배 프로파일로 하여금 함께 사용된 가스 분배 플레이트 (114) 가 동일한 위치들에 매칭 가스 분배 포트들을 갖도록 수정될 필요 없이 가스 분배 통로 유출 홀들 (exit holes) 을 포지셔닝함으로써 수정되거나 튜닝되게 한다. 이는 이러한 샤워헤드 각각에 대한 새로운 가스 분배 플레이트 또는 새로운 샤워헤드 대면 플레이트들을 개발하고, 테스트하고, 자격을 부여하는 것과 관련된 잠재적인 비용들을 방지한다.
주어진 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 가스 분배 통로들 (126) 의 하나 이상의 서브 세트들은 이러한 기울어진 또는 부분적으로 기울어진 가스 분배 통로들 (126) 을 포함할 수도 있다. 이러한 서브 세트 각각은 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 대응하는 환형 영역에 포함될 수도 있고, 일부 경우들에서, 2 개 이상의 서브 세트들이 샤워헤드 대면 플레이트 (112) 의 공통 환형 영역에 포함될 수도 있다. 다른 경우들에서, 서브 세트는 다른 가스 분배 통로들 (126) 이 위치되는 2 개 이상의 환형 영역들 내에 배치된 가스 분배 통로들 (126) 을 포함할 수도 있다.
도 4는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 4에서, 샤워헤드 (410) 는 웨이퍼 지지부 (404) 및 웨이퍼 (408) 위에 도시된다. 샤워헤드 (410) 는 중심 축 (438) 의 좌측 부분이 생략되고, 커브된 브레이크아웃 라인들 (breakout lines) 사이의 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 부분이 또한 생략되어, 부분적으로만 도시된다. 브레이크아웃 라인들 사이의 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 부분은 또한 이를 통한 가스 분배 통로들 (426) 을 가질 수도 있다는 것이 대체로 이해될 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 는 제 1 측면 (432) 및 제 2 측면 (434) 을 갖고; 가스 분배 통로들 (426 및 426') 은 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 를 통해 제 1 측면 (432) 으로부터 제 2 측면 (434) 으로 연장할 수도 있다. 원주형 벽 (428) 의 원주형 벽 표면 (430) 은 내부에 가스 분배 통로들 (426 및 426') 이 위치될 수도 있는 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 내부 영역을 규정하도록 작용할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 중심 축 (438) 에 가장 가까운 가스 분배 통로들 (426) 은 중심 축 (438) 에 평행한, 즉, 기울어지지 않은 중심 축들을 갖는 홀들이다. 그러나, 중심 축 (438) 으로부터 가장 먼 가스 분배 통로들 (426') 은 중심 축 (438) 에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 연장하는 홀들이다. 이 예에서, 중심 축 (438) 으로부터 가장 먼 가스 분배 통로들 (426') 은 이러한 가스 분배 통로들 (426') 이 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 제 1 측면 (432) 과 교차하는 위치들이 이들 가스 분배 통로들 (426') 이 샤워헤드 대면 플레이트 (412) 의 제 2 측면 (434) 과 교차하는 위치들에서보다 중심 축 (438) 에 보다 가깝도록 각이 진다.
도 4의 구현 예들과 유사한 일부 구현 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트는, 예를 들어, 가스 분배 통로들이 중심 축에 대해 경사각들로 있는 축들을 따라 연장하는 제 1 원형 어레이의 가스 분배 통로들을 가질 수도 있다. 제 1 원형 패턴의 가스 분배 통로들은 중심 축에 평행한 축에 대해 약 40 ° 내지 65 °의 각도, 예를 들어, 약 50 ° 내지 약 55 °의 각도인 축을 따라 적어도 부분적으로 연장할 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 이들 가스 분배 통로들은 이들 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 교차하는 위치들이 이들 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면과 교차하는 위치들보다 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 보다 가깝도록 각질 수도 있다. 본 명세서에서 원형 패턴들에 대한 참조들은 완벽한 원형 패턴들 (이 원형 패턴의 아이템들은 원의 원주 둘레를 중심으로 완벽하게 등거리의 간격으로 위치된 위치들과 일치하는 포지션들에 위치됨) 및 대체로 원형 패턴들 (이러한 완벽한 원형 패터닝으로부터 약간 벗어나는 패턴의 아이템들을 가질 수도 있고, 예를 들어, "완벽한" 원형 패턴 포지션으로부터 원형 패턴 직경의 1 % 내지 2 %보다 보다 작은 위치들에 포지셔닝된 아이템들의 서브 세트를 가짐) 을 모두 포함하는 공칭의 원형 패턴들을 지칭하는 것이 이해될 것이다.
도 5, 도 6 및 도 7은 상기와 같은 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시하고; 이하의 논의는 이 예의 양태들을 참조할 수도 있지만, 도시된 예는 이하의 논의로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 측면 (532) 및 제 2 측면 (534) (보통 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 가 활성 사용시 프로세싱될 웨이퍼를 향해 대면할 것임) 을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 가 도시된다. 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 는 제 1 측면 (532) 과 제 2 측면 (534) 사이에서 연장하고 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 중심 축 (538) 을 중심으로 원형 패턴들로 배열된 비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들 (526') 을 포함하는 다수의 가스 분배 통로들 (526) 을 포함한다.
일부 구현 예들에서, 또한 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축 (538) 둘레에 배치되는 복수의 동심원 패턴들의 부가적인 가스 분배 통로들이 또한 있을 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트를 통해 연장하는 5, 6, 7, 8, 9, 10 개, 등의 부가적인 동심원 패턴들의 가스 분배 통로들이 있을 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 분배 통로들의 원형 패턴들 중 일부는 가스 분배 통로들의 훨씬 보다 작은 원형 패턴들의 원형 패턴들일 수도 있고, 예를 들어, 가스 분배 통로들의 작은 (예컨대 직경이 0.1 인치 내지 0.5 인치) 원형 패턴들 자체가 동심 원형 패턴들의 하나 이상으로 배치될 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 는 총 7 개의 동심원 원형 패턴들의 가스 분배 통로들을 포함한다 (비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들 (526') 을 포함하는, 제 1 원형 패턴을 포함함). 도 5 및 도 6에 도시된 가스 분배 통로들의 최내측 원형 패턴은 실제로 이러한 클러스터 각각 내에 또한 보다 작은 원형 패턴으로 배치된 가스 분배 통로들 (526) 의 작은 클러스터들의 원형 패턴이다.
일반적으로 말하면, 예를 들어, 상기 논의된 바와 같이, 가스 분배 통로들의 작은 클러스터들이 단일 가스 분배 통로들 대신 본 명세서에서 논의된 가스 분배 통로들의 임의의 배치들로 사용될 수 있고, 예를 들어, 가스 분배 통로들의 임의의 원형 패턴은 가스 분배 통로들의 클러스터들의 원형 패턴으로서 구현될 수도 있는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 임의의 이러한 클러스터는 모든 비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들, (즉, 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장하는) 모든 비스듬하게 기울어지지 않는 통로들, 또는 이들의 혼합으로 구성될 수도 있다.
도 5 내지 도 7에서, 가스 분배 통로들 (526') 의 제 1 원형 패턴은 (비스듬하게 기울어지지 않는) 가스 분배 통로들 (526) 의 최외곽 원형 패턴과 가스 분배 통로들 (526) 의 최외곽 원형 패턴으로부터 방사상으로 내향으로 가스 분배 통로들 (526) 의 제 2 원형 패턴 사이에 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 일부 예들에서, 훨씬 보다 작은 원형 패턴 (보다 작은 원형 패턴 각각의 중심은 보다 큰 동심 원형 패턴의 패턴 위치들 상에서 센터링됨) 으로 각각 배치되는 가스 분배 통로들의 서브 세트들을 포함하는, 최내측 동심 패턴을 갖는 가스 분배 통로들의 7 개의 부가적인 동심 패턴들이 있을 수도 있다. 가스 분배 통로들의 이러한 부가적인 동심 원형 패턴들 중 일부 또는 전부의 가스 분배 통로들은 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장할 수도 있다. 일부 추가의 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 원형 패턴 각각은, 가스 분배 통로들의 다음으로 가장 작은 직경의 원형 패턴에서의 가스 분배 통로들 (또는 최내측 원형 패턴에 대한 가스 분배 통로들의 세트들) 의 수에 비해 6 개 내지 14 개의 또는 일부 경우들에서 8 개 내지 12 개의 부가적인 가스 분배 통로들을 가질 수도 있다. 이러한 부가적인 동심 원형 패턴들은 가스 분배 통로들의 복수의 세트들의 원형 패턴의 직경보다 보다 큰 직경들을 가질 수도 있고, 원형 패턴 각각은 (가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면을 교차하는 위치들에 관하여) 대체로 다음으로 가장 가까운 보다 작은 원형 패턴의 반경보다 대략 0.5 인치 내지 1 인치 보다 큰 반경을 가질 수도 있다. 이러한 구현 예들에서 가스 분배 통로들은 예를 들어, 직경이 대략 0.02 인치 내지 0.04 인치일 수도 있다.
일부 이러한 구현 예들에서, 비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들의 원형 패턴과 이웃하는 가스 분배 통로들의 원형 패턴 또는 패턴들 사이의 방사상 간격은 상기 논의된 것보다 보다 크거나 보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들의 제 1 원형 패턴은 가스 분배 통로들의 2 개의 다른 원형 패턴들 사이에 방사상으로 개재될 수도 있고, 제 1 원형 패턴의 가스 분배 통로들은 제 1 원형 패턴 내에서 가장 가까운 원형 패턴의 반경의 0.1 인치 내지 0.2 인치 이내인 반경을 갖는 원형 패턴 내의 위치들에서 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 교차한다. 일부 추가의 이러한 구현 예들에서, 제 1 원형 패턴으로부터 방사상으로 외향으로 그리고 제 1 원형 패턴에 방사상으로 인접한 가스 분배 통로들의 다른 원형 패턴은, 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면 및 제 2 측면을 교차하는 위치들 모두가 제 1 원형 패턴에 방사상으로 인접한 2 개의 원형 패턴들 사이에 완전히 놓이도록, 제 1 원형 패턴으로부터 방사상으로 외향으로 이격될 수도 있다. 동심 원형 패턴들 또는 동심 원형들의 맥락에서 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "방사상으로 인접한"은 동심원으로 배열되고 그 사이에 그 아이템 또는 피처의 다른 경우가 없는 특정한 타입의 아이템 또는 피처 (예컨대 원형 패턴) 중 2 개를 지칭하도록 사용된다. 따라서, 5 개의 동심형 링들의 세트에서, 제 3 링은 제 2 링 및 제 4 링에 방사상으로 인접하지만 제 1 링 및 제 5 링에는 인접하지 않을 것이다.
일부 구현 예들에서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 샤워헤드 대면 플레이트는 프로세싱될 웨이퍼의 외측 주변부를 따라 프로세싱 가스에 대해 위해 증가된 체류 시간을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 도 5 내지 도 7의 샤워헤드 대면 플레이트는 조닝된 (zoned) 접근법을 사용하는, 예를 들어, 제 1 플로우 조건들 하에서 가스를 전달하는 원형 영역 내에 제 1가스 분배 포트들을 갖고 그리고 제 2 플로우 조건들 하에서 가스를 전달하는 원형 영역 외부에 제 2 가스 분배 포트들을 갖는 가스 분배 플레이트 (도시되지 않았으나 예를 들어 도 1을 참조) 와 함께 사용될 수도 있다. 이러한 가스 분배 플레이트는 예를 들어, 제 2 가스 분배 포트들의 2 개의 링들 및 제 1 가스 분배 포트들의 복수의 링들을 가질 수도 있다. 제 2 가스 분배 포트들의 2 개의 링들은 보통 제 2 플로우 조건들 하에서 샤워헤드 대면 플레이트 내의 가스 분배 통로들의 2 개의 대응하는 외측 링들로 가스를 제공하도록 사용될 수도 있다. 유사하게, 제 1 가스 분배 포트들의 링들은 보통 제 1 플로우 조건들 하에서 이러한 샤워헤드 대면 플레이트 내의 가스 분배 통로들의 대응하는 내측 링들에 가스를 공급하도록 사용될 수도 있다.
도 5 내지 도 7의 샤워헤드 대면 플레이트를 참조하면, 일부 실시예들에서, 제 1 원형 패턴의 기울어진 가스 분배 통로들 (526') 은 가스가 원형 영역의 밖인 위치에서 샤워헤드 대면 플레이트의 밑면으로부터 지향되도록 상기 개시된 조닝된 가스 분배 플레이트의 제 1 가스 분배 포트들의 최외측 링으로부터 가스를 전달하도록 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 5 내지 도 7에서, 원형 영역은 기울어진 가스 분배 통로들 (526') 이 제 1 측면 (532) 과 교차하는 홀들을 인스크라이빙한다 (inscribe). 따라서, 제 1 가스 분배 포트들의 최외측 링은 제 1 플로우 조건들 하에서 가스 분배 통로들의 2 개의 동심 링들―샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 가스 분배 통로들 (526') 및 가스 분배 통로들 (526') 로부터 바로 방사상으로 내향인 가스 분배 통로들 (526) 의 링―으로 가스를 제공할 것이다. 동시에, 제 2 가스 분배 포트들의 2 개의 링들은 제 2 플로우 조건들 하에서 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 가스 분배 통로들 (526) 의 단일 외측 링, 즉 가스 분배 통로들 (526) 의 최외측 링에만 가스를 제공할 것이다. 이러한 배치는 보다 많은 가스로 하여금 웨이퍼 에지에 보다 가까운 위치들로 지향되게 할 수도 있고, 이러한 가스로 하여금 (예를 들어, 가스 분배 통로들 (526) 의 대략 최외측 링 밑에 포지셔닝될 수도 있는) 웨이퍼 에지 위에 가스 분배 플레이트 상의 가스 분배 포트들의 위치들에 대응하는 수직, 기울어지지 않은 가스 분배 통로들만을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트를 사용하여 달성될 수도 있는 것보다 보다 긴 시간 동안 체류하게 할 수도 있다. 그 결과, 도 5 내지 도 7의 샤워헤드 대면 플레이트는 동일한 가스 분배 플레이트와 함께 사용된 기울어지지 않은 가스 분배 샤워헤드 대면 플레이트와 비교하여 증가된 웨이퍼 에지 균일도를 제공할 수도 있다.
도 8, 도 9 및 도 10은 도 5, 도 6 및 도 7과 유사하지만 컨투어링된 (contour) 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다. 샤워헤드 대면 플레이트의 컨투어링된 밑면은 샤워헤드 대면 플레이트 밑에서 스트라이킹할 (strike) 수도 있는 플라즈마의 플라즈마 분포를 수정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트는 플라즈마 생성 맥락에서 전극으로서 역할을 할 수도 있고, 샤워헤드 대면 플레이트의 윤곽 (contour) 은 샤워헤드 대면 플레이트를 사용하여 수행되는 웨이퍼 프로세싱에서 향상된 플라즈마 안정성 및 감소된 불균일도를 촉진할 수도 있다.
예를 들어, 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 하부 표면은 중심 영역에 커브가 있고 (curve) (예를 들어, 볼록하고) 그리고 외측 영역에서 오목할 수도 있다. 즉, 하부 표면은 원형 볼록한 중심 영역으로부터 환형 오목한 외측 영역으로 전이하고, 중심 영역 및 오목한 영역 모두는 두께가 가변할 수도 있다. 예를 들어, 하부 표면은 샤워헤드 대면 플레이트의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리 또는 두께가 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 중심으로부터 외측 영역으로 곡선 형태로 감소될 수도 있도록 컨투어링될 수도 있다. 하부 표면은 샤워헤드 대면 플레이트의 상부 표면과 하부 표면 사이의 거리 또는 두께가 다시 감소하기 시작하기 전에 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 의 외측 영역에서 일단 곡선 방식으로 증가하거나 그 외주 근방에 평평하게 유지되도록 더 컨투어링될 수도 있다.
일부 부가적인 이러한 구현 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 연장하는 가스 분배 통로들의 복수의 동심원 원형 패턴들이 있을 수도 있다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 제 1 원형 패턴은 샤워헤드 대면 플레이트 내의 가스 분배 통로들의 최외측 원형 패턴 다음일 수도 있고, 그리고 샤워헤드 대면 플레이트는 제 1 원형 패턴에 방사상으로 인접하고 그리고 가스 분배 통로들의 최외측 원형 패턴인 제 2 원형 패턴을 포함할 수도 있다. 제 1 원형 패턴 및 제 2 원형 패턴 모두는 이러한 가스 분배 통로 각각이 제 1 측면과 교차하는 위치들이 이 동일한 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면과 교차하는 위치들보다 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 보다 가깝게 위치되도록 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행한 축들에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하는 가스 분배 통로들을 포함할 수도 있다.
도 11, 도 12 및 도 13은 비스듬하게 기울어진 가스 분배 통로들의 2 개의 원형 패턴들을 갖는 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다. 도 11 내지 도 13의 샤워헤드 대면 플레이트 (1112) 는 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 와 유사하고, 그리고 도 5 내지 도 7의 대응하는 콜 아웃들 (callouts) 과 동일한 마지막 두 자리를 갖는 콜아웃들로 콜아웃되는 피처들이 마지막 두 자리가 같은 콜아웃들을 갖는 도 5 내지 도 7의 피처들과 유사한 것이 가정될 수도 있다. 따라서, 도 5 내지 도 7에 대한 이러한 유사한 엘리먼트들의 선행 기술 (prior description) 은 달리 지시되거나 명백하지 않은 한 이러한 유사체들 (analogues) 에 동일하게 적용 가능하다. 도 11 내지 도 13에서, 가스 분배 통로들 (1126') 의 최외측 원형 패턴은 제 2 원형 패턴이고, 제 2 원형 패턴의 바로 방사상으로 내향으로 가스 분배 통로들 (1126') 의 원형 패턴은 제 1 원형 패턴이다.
일부 이러한 구현 예들에서, 제 1 원형 패턴 내에 위치되는, 즉, 제 1 원형 패턴의 직경보다 보다 작은 직경들을 갖는 가스 분배 통로들의 부가적인 동심원 원형 패턴들이 있을 수도 있다. 이러한 부가적인 동심 원형 패턴들은 예를 들어, 상기 논의된 것과 유사하게 방사상으로 이격될 수도 있다. 제 1 원형 패턴 내의 이들 부가적인 원형 패턴들 내의 가스 분배 통로들 중 하나 이상, 그리고 적어도 일 예에서 모두는 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장할 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 제 1 원형 패턴의 가스 분배 통로들이 완전히 원형 영역의 내부에 놓이고 제 2 원형 패턴의 가스 분배 통로들이 완전히 원형 영역 (1111) 의 외부에 놓이는 원형 영역 (1111) 이 있을 수도 있다.
도 14, 도 15 및 도 16은 도 11, 도 12 및 도 13과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
대안적인 배치가 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시하는 도 17에 도시된다. 도 17 (및 나머지 도면들) 에 도시된 다양한 엘리먼트들의 대부분은 도 4에 도시된 것들과 유사하고 동일한 마지막 2 개의 번호들을 갖는 참조 번호들은 도 17 (및 나머지 도면들) 에서 이러한 유사한 엘리먼트들을 나타내도록 사용된다. 독자는 이러한 엘리먼트들의 논의를 위해 도 4에 대한 상기 논의를 참조하고; 간결성을 위해, 이러한 엘리먼트들은 문맥이 요구하는 경우를 제외하고 이하에 상세히 기술되지 않는다.
도 17에 도시된 바와 같이, 샤워헤드 대면 플레이트 (1712) 의 중심 축 (1738) 으로부터 가장 먼 가스 분배 통로들 (1726) 은 중심 축 (1738) 에 평행한 중심 축들을 갖는 홀들이다. 그러나, 중심 축 (1738) 에 가장 가까운 가스 분배 통로들 (1726') 은 중심 축 (1738) 에 대해 경사각으로 있는 축들을 따라 연장하는 홀들이다. 이 예에서, 중심 축 (1738) 에 가장 가까운 가스 분배 통로들 (1726') 은 이러한 가스 분배 통로들 (1726') 이 샤워헤드 대면 플레이트 (1712) 의 제 1 측면 (1732) 과 교차하는 위치들이 이들 가스 분배 통로들 (1726') 이 샤워헤드 대면 플레이트 (1712) 의 제 2 측면 (1734) 과 교차하는 위치들에서보다 중심 축 (1738) 으로부터 보다 멀도록 각이 진다.
이러한 배치는 기울어진 가스 분배 통로들 (1726') 을 통해 지향되는 가스로 하여금 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 (1726) 로부터의 가스 플로우들과 비교하여 중심 축 (1738) 에 대해 방사상으로 내향 방향으로 웨이퍼를 가로질러 증가된 플로우 속도를 갖게 할 수도 있다. 이는 이러한 가스로 하여금 웨이퍼 위에서보다 많은 체류 시간을 갖게 하고 웨이퍼 주변부를 향해 이동하기 전에 웨이퍼 중심을 향해 초기에 이동하게 할 수도 있다.
도 17의 구현 예들과 유사한 일부 구현 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트는, 예를 들어, 가스 분배 통로들의 세트 각각의 가스 분배 통로들 중 적어도 하나가 중심 축에 경사각으로 있는 축을 따라 연장하는 복수의 가스 분배 통로들의 복수의 세트들의 원형 패턴을 가질 수도 있다.
도 18, 도 19 및 도 20은 가스 분배 통로들의 이러한 배치는 갖는 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다. 도 18 내지 도 20의 샤워헤드 대면 플레이트 (1812) 는 샤워헤드 대면 플레이트 (512) 와 유사하고, 그리고 도 5 내지 도 7의 대응하는 콜 아웃들과 동일한 마지막 두 자리를 갖는 콜아웃들로 콜아웃되는 피처들이 마지막 두 자리가 같은 콜아웃들을 갖는 도 5 내지 도 7의 피처들과 유사한 것이 가정될 수도 있다. 따라서, 도 5 내지 도 7에 대한 이러한 유사한 엘리먼트들의 선행 기술 (prior description) 은 달리 지시되거나 명백하지 않은 한 이러한 유사체들 (analogues) 에 동일하게 적용 가능하다.
이러한 원형 어레이는 예를 들어, 1 인치 내지 2 인치, 예를 들어, 약 1.3 내지 1.4 인치의 공칭 직경을 가질 수도 있다. 가스 분배 통로들의 세트 각각은, 예를 들어, 3개의 가스 분배 통로들이, 정삼각형 패턴을 형성하는 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면과 교차하는 위치들과 배치되는 3개의 가스 분배 통로들의 트리플릿 (triplet), 예를 들어, 0.1 인치 내지 0.25 인치, 예를 들어, 대략 0.15 인치 또는 0.2 인치의 원형 어레이 직경을 갖는 예를 들어 3개의 아이템 원형 어레이를 가질 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 분배 통로들의 세트 각각의 가스 분배 통로들의 수는 3 개보다 보다 많고, 예를 들어, 4 개, 5 개, 6 개, 등일 수도 있다. 일부 예들에서, 가스 분배 통로들의 세트들은 중심 축에 실질적으로 평행한 방향들을 따라 샤워헤드 대면 플레이트를 통해 연장하는 적어도 2개의 가스 분배 통로들을 포함할 수도 있고, 이러한 세트 각각의 남아 있는 가스 분배 통로들 중 하나 이상은 중심 축에 수직인 축 또는 중심 축에 대한 경사각 또는 경사각들에 있는 축 또는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장한다. 도 18 내지 도 20에서, 가스 분배 통로들의 최내측 원형 패턴으로 도시된 가스 분배 통로들의 트리플릿 각각 내의 가스 분배 통로들 (1826') 은 비스듬하게 기울어진 한편, 이러한 트리플릿 각각 내의 다른 2 개의 가스 분배 통로들 (1826) 은 비스듬하게 기울어지지 않는다.
예를 들어, 이러한 구현 예들에서, 경사각으로 있는 가스 분배 통로들의 세트의 각각의 가스 분배 통로는, 이러한 가스 분배 통로들이, 이러한 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면을 나가는 곳보다 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 보다 가까운 (샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면의 반대 편인) 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면을 나가도록, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행한 축에 대하여 약 20 ° 내지 40 °, 예를 들어 30 °의 내향하는 각도로 있을 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 또한 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축 둘레에 배치되는 복수의 동심원 패턴들의 부가적인 가스 분배 통로들이 또한 있을 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트를 통해 연장하는 5, 6, 7, 8, 9, 10 개, 등의 부가적인 동심원 패턴들의 가스 분배 통로들이 있을 수도 있다. 일부 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 7 개의 부가적인 동심형 패턴들이 있을 수도 있다. 일부 추가의 이러한 구현 예들에서, 가스 분배 통로들의 원형 패턴 각각은, 가스 분배 통로들의 다음으로 가장 작은 직경의 원형 패턴에서의 가스 분배 통로들 (또는 최내측 원형 패턴에 대한 가스 분배 통로들의 세트들) 의 수에 비해 6 개 내지 14 개의 또는 일부 경우들에서 8 개 내지 12 개의 부가적인 가스 분배 통로들을 가질 수도 있다. 이러한 부가적인 동심 원형 패턴들은 가스 분배 통로들의 복수의 세트들의 원형 패턴의 직경보다 보다 큰 직경들을 가질 수도 있고, 원형 패턴 각각은 (가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면을 교차하는 위치들에 관하여) 다음으로 가장 가까운 보다 작은 원형 패턴의 반경보다 대략 0.5 인치 내지 1 인치 보다 큰 반경을 가질 수도 있다. 이러한 구현 예들에서 가스 분배 통로들은 예를 들어, 직경이 대략 0.02 인치 내지 0.04 인치일 수도 있다.
예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 근방에 기울어진 가스 분배 통로들을 갖는 도 18 내지 도 20에 도시된 샤워헤드 대면 플레이트는 웨이퍼의 중심 근방에서 향상된 웨이퍼 균일도를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 일부 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 근방의 홀들 또는 개구부들이 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 근방에서 증가된 무선 주파수 에너지로 인한 중공 캐소드 방전 이벤트들의 증가된 위험을 겪을 수도 있기 때문에, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 근방에 샤워헤드 대면 플레이트를 나가는 가스 분배 통로들을 갖는 것을 방지하는 것이 바람직 할 수도 있다. 그러나, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심으로부터 가스 분배 통로들을 생략하는 것은 보다 낮은 가스 전달을 겪고 따라서 웨이퍼 불균일도의 소스가 되는 데드 존을 웨이퍼의 중심에 생성할 수도 있다. (중공 캐소드 방전의 위험이 있을 정도로 충분히 가깝지 않지만) 웨이퍼 중심에 방사상으로 내향이고 보다 가까운 위치들 모두에 가스를 지향시키도록 경사진 가스 분배 통로들 (1826') 과 같은 가스 분배 통로들의 사용은 프로세싱 가스가 웨이퍼의 중심으로 적절히 전달되는 것을 보장하는 것을 도울 수도 있다. 예를 들어, 가스 분배 통로들 (1826') 로부터의 가스 플로우들의 방사상으로 내향 속도 벡터들과 함께 웨이퍼의 중심으로의 가스 전달 지점들의 보다 가까운 근접도의 조합은 프로세싱 동안 웨이퍼의 바로 중심으로의 가스의 플로우를 증가시켜서, 웨이퍼 중심 불균일도를 감소시키도록 작용할 수도 있다.
도 21, 도 22 및 도 23은 도 18, 도 19 및 도 20과 유사하지만 컨투어링된 밑면을 갖는 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 등각도, 평면도, 및 측면 부분 단면도를 도시한다.
도 4 및 도 17에 도시된 배치들은 또한 기울어진 가스 분배 통로들의 복수의 동심 패턴들, 예를 들어, 이러한 기울어진 가스 분배 통로들의 2 개, 3 개, 4 개, 등의 동심 링들이 있는 배치들을 포함할 수도 있음이 인지될 것이다. 일부 극단적인 경우들에서, 모든 가스 분배 통로들은 도시된 배향들, 예를 들어, (도 17에 도시된 바와 같이) 방사상으로 내향으로 기울어지거나 또는 (도 4에 도시된 바와 같이) 방사상으로 외향으로 기울어질 수도 있다. 기울어진 가스 분배 통로들의 부가적인 배치들이, 방사상으로 내향으로 기울어진 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축으로부터 가장 멀리 위치될 수도 있고 또는 방사상으로 외향으로 기울어진 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 가장 가깝게 위치되는 일부 구현 예들에서 사용될 수도 있음이 인지될 것이다.
명확성을 위해, 방사상으로 내향 방향으로 기울어진 가스 분배 통로들 또는 방사상으로 내향 방향으로 기울어진 가스 분배 통로들의 부분들에 대한 참조는 가스 분배 통로들, 또는 가스 분배 통로들의 부분들을 지칭하는 것으로 이해되어야 하고, 여기서 가스 분배 통로 또는 가스 분배 통로의 부분은 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면으로부터 증가하는 거리 및 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면으로부터 감소하는 거리를 갖는 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 보다 가까워지는 축을 따라 연장한다. 반대로, 방사상으로 외향 방향으로 기울어진 가스 분배 통로들 또는 방사상으로 외향 방향으로 기울어진 가스 분배 통로들의 부분들에 대한 참조는 가스 분배 통로들, 또는 가스 분배 통로들의 부분들을 지칭하는 것으로 이해되어야 하고, 여기서 가스 분배 통로 또는 가스 분배 통로 부분은 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면으로부터 증가하는 거리 및 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면으로부터 감소하는 거리를 갖는 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축으로부터 보다 멀어지는 축을 따라 연장한다.
일부 구현 예들에서, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 상이한 경사각들로 기울어진, 기울어진 가스 분배 통로들을 각각 특징으로 할 수도 있는 이러한 샤워헤드 대면 플레이트의 복수의 환형 영역들이 있을 수도 있는 것이 더 인식될 것이다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 각도 X로 있는 축들을 따라 연장하는 가스 분배 통로를 갖는 제 1 환형 영역, 및 제 1 환형 영역을 둘러싸고 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 각도 Y로 있는 축들을 따라 연장하는 가스 분배 통로들을 갖는 제 2 환형 영역이 있을 수도 있고, 여기서 X 및 Y는 상이하다.
도 24는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 24의 샤워헤드 대면 플레이트 (2412) 는 도 4의 샤워헤드 대면 플레이트와 유사하고, 기울어진 가스 분배 통로들 (2426') (본 도면에서 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 (2426) 뒤에 있음을 표시하기 위해 파선으로 도시됨) 의 서브 세트는 샤워헤드 대면 플레이트 (2412) 의 내부 영역과 주변 영역 사이의 경계 (내부 원주형 벽 표면 (2430) 에 의해 규정됨) 에 인접하게 외측 에지 근방에 위치된다. 그러나, 샤워헤드 대면 플레이트 (2412) 는 또한 대체로 동일한 위치, 예를 들어, 동일한 원형 경로를 따른 위치들에 위치되지만 가스 분배 통로들 (2426') 이 위치되는 위치들 사이에 개재된 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 (2426) 의 또 다른 서브 세트를 갖는다. 따라서, 가스 분배 통로들의 최외측 링은 예를 들어, 원주형으로 교번하는 가스 분배 통로들 (2426 및 2426') 을 특징으로 할 수도 있다.
도 25는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 25의 배치는 중심 축 (2538) 에 대해 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 (2526) 사이에 그리고 방사상으로 내향으로 기울어지고 원주형으로 개재된 중심 축 (2538) 에 가장 가까운 가스 분배 통로들 (2526') 을 특징으로 하는, 도 17 및 도 24의 배치와 유사하고 다소 혼합된 (hybrid) 배치이다.
도 24 및 도 25에 도시된 배치들은 또한 원주방향으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들 및 기울어지지 않은 가스 분배 통로들의 복수의 동심 패턴들, 예를 들어, 이러한 원주방향으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들 및 기울어지지 않은 가스 분배 통로들의 2 개, 3 개, 4 개, 등의 동심 링들이 있는 배치들을 포함할 수도 있음이 인지될 것이다. 일부 극단적인 경우들에서, 이러한 원주형으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들 및 기울어지지 않은 가스 분배 통로들은 전체 샤워헤드 대면 플레이트에 걸쳐 연장할 수도 있다 (도시된 배향들 중 어느 한 쪽으로 각짐, 예를 들어, (도 25에 도시된 바와 같이) 방사상으로 내향으로 기울어지거나 (도 25에 도시된 바와 같이) 방사상으로 외향으로 각짐)). 원주형으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들 및 기울어지지 않은 가스 분배 통로들의 부가적인 배치들은, 방사상으로 내향하여 기울어진 가스 분배 통로들을 갖는 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 및 원주형으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들이 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축으로부터 가장 멀리 위치될 수도 있고, 또는 방사상으로 외향하여 기울어진 가스 분배 통로들을 갖는 기울어지지 않은 가스 분배 통로들 및 원주형으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들은 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 가장 가깝게 위치되는 일부 구현 예들에서 사용될 수도 있음이 또한 이해될 것이다.
도 24 및 도 25에 도시된 배치들은, 동일한 각도들을 따르는 것과 반대로 샤워헤드 플레이트의 중심 축에 대한 상이한 각들로 있는 축들을 따라 연장하는 원주형으로 개재된 기울어진 가스 분배 통로들의 복수의 동심 패턴들이 존재하는 배치들을 포함할 수도 있음이 (그리고 기울어지지 않은 가스 분배 통로들을 포함할 필요가 없을 수도 있음이) 인지될 것이다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트의 주어진 환형 영역 내에 두 세트의 기울어진 가스 분배 통로들이 있을 수도 있고, 일 세트의 기울어진 가스 분배 통로들은 대체로 다른 세트의 기울어진 가스 분배 통로들 사이에 원주형으로 개재된다. 그러나, 환형 영역 내의 기울어진 가스 분배 통로들의 세트 각각의 기울어진 가스 분배 통로들은 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 상이한 경사각들로 있는 축들을 따라 연장할 수도 있다.
도 26는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 추가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 복수의 가스 분배 통로들 (2626) 은 복수의 동심 패턴들로 배치되고, 동심 패턴들의 가스 분배 통로들 (2626) 은 가스 분배 통로들 (2626) 의 원형 패턴 각각의 직경이 증가함에 따라 중심 축 (2638) 에 대해 보다 더 작은 각도들로 방사상으로 내향으로 기울어진다. 즉, 원형 패턴 각각의 가스 분배 통로들 (2626) 이 적어도 부분적으로 연장하는 중심 축 (2638) 과 축들 사이의 각도들은 원형 패턴 각각의 직경을 증가시키는 함수로서 감소한다.
이러한 배치는 샤워헤드를 통해 흐르는 가스로 하여금 샤워헤드 대면 플레이트의 중심에서 웨이퍼의 중심을 향해 보다 강한 플로우 바이어스를 갖고 샤워헤드의 주변부를 향해 방사상으로 내향으로 보다 덜 바이어스된 플로우를 갖게 할 수도 있다.
도 27는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 27에 도시된 바와 같이, 복수의 가스 분배 통로들 (2726) 은 복수의 동심 패턴들로 배치되고, 동심 패턴들의 가스 분배 통로들 (2726) 은 가스 분배 통로들 (2726) 의 원형 패턴 각각의 직경이 증가함에 따라 중심 축 (2738) 에 대해 보다 더 큰 각도들로 방사상으로 외향으로 기울어진다. 즉, 중심 축 (2738) 과 원형 패턴 각각의 가스 분배 통로들 (2726) 이 적어도 부분적으로 연장하는 축들 사이의 각도들은 원형 패턴 각각의 직경을 증가시키는 함수로서 증가한다.
이러한 배치는 샤워헤드를 통해 흐르는 가스로 하여금 샤워헤드 대면 플레이트의 외측 주변부 근방에서 웨이퍼의 주변부를 향하여 보다 강한 플로우 바이어스를 갖고 샤워헤드의 중심을 향해 보다 덜 방사상으로 외향 플로우를 갖게 할 수도 있다.
또한 도 26 및 도 27의 배치들과 같은 배치들이 또한 다른 배치들과 융합될 (blend) 수도 있음이 인식될 것이다. 예를 들어, 샤워헤드 대면 플레이트는 기울어지지 않은 가스 분배 통로들이 제공되는 제 1 환형 영역 및 가스 분배 통로들의 원형 패턴 각각의 증가하는 직경을 갖고 중심 축에 대해 보다 더 큰 각도로 방사상으로 외향하여 기울어진 동심 패턴들의 가스 분배 통로들을 갖는, 가스 분배 통로들이 복수의 동심 원형 패턴들로 배치되는, 제 1 환형 영역을 둘러싸는 제 2 환형 영역을 가질 수도 있다.
도 28는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 부가적인 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시한다. 도 28에서, 가스 분배 통로들 (2826') 은 샤워헤드 대면 플레이트를 통해 분기 경로들 (branching paths) (2862) 을 따른다. 이 예에서, 가스 분배 통로들 (2826') 은 유입구 부분들 (2868) 및 유출구 부분들 (2870) 을 포함하는 복수의 부분들을 특징으로 한다. 유입구 부분들 (2868) 각각은 제 1 측면 (2832) 상에 위치된 유입구 개구부 (2864) 에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있다. 대응하여, 유출구 부분들 (2870) 각각은 제 2 측면 (2834) 상에 위치된 대응하는 유출구 개구부 (2866) 에서 종단되는 제 1 단부를 가질 수도 있다. 주어진 가스 분배 통로 (2826') 에 대한 유입구 부분 (2868) 및 유출구 부분들 (2870) 은 또한 샤워헤드 대면 플레이트 (2812) 내에서 서로 유체로 연결되는 제 2 단부들을 가질 수도 있고, 그렇게 함으로써, 대응하는 유입구 개구부들 (2864) 을 통해 대응하는 가스 분배 통로들 (2826') 내로 흐르는 가스들로 하여금 그의 유출구 개구부들 (2866) 을 통해 가스 분배 통로들 (2826') 을 나가는 복수의 가스 플로우들로 세분되게 허용한다.
본 개시의 목적들을 위해, 용어 "유체적으로 연결된 (fluidically connected) "은 용어 "전기적으로 접속된"이 전기적 접속을 형성하도록 함께 연결되는 컴포넌트들에 대해 사용되는 방법과 유사하게, 유체 연결을 형성하기 위해 서로 연결될 수도 있는, 볼륨들, 플레넘들, 홀들, 등에 대해 사용된다. 용어 "유체적으로 개재된 (fluidically interposed) "은, 사용된다면, 적어도 2 개의 다른 컴포넌트들, 볼륨들, 플레넘들, 또는 홀들과 유체적으로 연결된 컴포넌트, 볼륨, 플레넘, 또는 홀을 지칭하도록 사용될 수도 있어서, 이들 다른 컴포넌트들, 볼륨들, 플레넘들, 또는 홀들 중 하나로부터 이들 컴포넌트들, 볼륨들, 플레넘들, 또는 홀들 중 다른 것 또는 또 다른 것으로 흐르는 유체가 이들 컴포넌트들, 볼륨들, 플레넘들, 또는 홀들 중 다른 것 또는 또 다른 것에 도달하기 전에 "유체적으로 개재된" 컴포넌트를 통해 먼저 흐를 것이다. 예를 들어, 펌프가 저장부와 유출구 사이에 유체적으로 개재된다면, 저장부로부터 유출구로 흐르는 유체는 유출구에 도달하기 전에 먼저 펌프를 통해 흐를 것이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 유출구 부분들 (2870) 은 유출구 부분 (2870) 각각에서 대체로 동일한 플로우 저항을 제공할 수도 있고 따라서 유출구 부분 (2870) 각각 사이에서 대체로 고르게 분할된 플로우를 제공할 수도 있는 동일한 길이를 갖는다. 그러나, 다른 구현 예들은 유출구 부분들이 모두 동일한 길이가 아닐 수도 있는 분기 가스 분배 통로들을 특징으로 할 수도 있는 것이 이해될 것이다. 이에 대한 예는 예시적인 반도체 프로세싱 장치에 설치된 또 다른 예시적인 샤워헤드 대면 플레이트의 부분들의 단면도를 도시하는 도 29에서 볼 수도 있다. 도 29에서, 분기 경로들을 따르고 동일하지 않은 길이들의 유출구 부분들 (2970) 을 특징으로 하는 가스 분배 통로들 (2926') 이 도시된다. 따라서, 중심 축 (2938) 으로부터 보다 멀리 위치된 유출구 개구부 (2966) 에서 종단되는 유출구 부분 (2970) 은 중심 축 (2838) 에 보다 가까운 유출구 개구부 (2966) 에서 종단되는 유출구 부분 (2970) 보다 보다 길다.
이러한 배치들은 가스로 하여금 단일 플로우 레이트에서 샤워헤드 대면 플레이트 (2912) 의 유입구 개구부 (2964) 로 제공되고 이어서 샤워헤드 대면 플레이트 (2912) 의 복수의 유출구들 (2966) 을 통해 상이한 플로우 레이트들을 갖는 가스 플로우들로 세분되게 할 수도 있다.
도 28 및 도 29에 2 차원 분기 경로들을 따르는 것으로 도시되는 반면에, 분기 경로들을 따르는 가스 분배 통로들은 또한 3 차원 분기 경로들을 따를 수도 있고, 예를 들어, 단일 유입구 부분으로부터 방출되는 3 개 또는 4 개의 유출구 부분들이 있고, 분기 경로의 분기들 모두가 동일한 평면에 놓일 필요는 없는 것이 이해될 것이다. 분기 경로들을 따르는 가스 분배 통로들은 또한 상이한 단면 치수들을 갖는 유입구 부분들 및 유출구 부분들을 특징으로 할 수도 있는 것이 더 이해될 것이다. 예를 들어, 분기 가스 분배 통로를 위한 유입구 부분은 충분한 가스 플로우가 유입구 부분으로 들어가고 일단 세분되면 유출구 부분들의 각각을 통해 적절한 가스 전달을 제공하는 것을 허용하도록 그에 유체 연결되는 유출구 부분들보다 보다 큰 단면적을 가질 수도 있다. 일부 구현 예들에서, 주어진 분기 가스 분배 통로에 대한 유출구 부분들의 하나 이상은 또한 분기 가스 분배 통로의 다른 유출구 부분(들)과는 상이한 단면적들을 가질 수도 있다. 명확성을 위해, 가스 분배 통로 또는 이의 부분들의 단면적을 참조할 때, 이러한 단면적은 가스 분배 통로 및 그의 부분이 연장하는 경로 또는 축에 수직인 대응하는 단면 평면의 단면적을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 논의된 가스 분배 통로들이 대체로 예를 들어 선형 축을 따라 샤워헤드 대면 플레이트를 통해 연장하는 홀들과 같이 사실상 선형일 수도 있지만, 일부 가스 분배 통로들은 본질적으로 비선형인 경로들을 따를 수도 있다는 것이 또한 인식될 것이다. 예를 들어, 분기 가스 분배 통로들은 경로 내의 분기의 존재로 인해 반드시 적어도 하나의 비선형 경로를 따를 것이다. 그러나, 비-분기 (non-branching) 가스 분배 통로들에서도, 가스 분배 통로가 비선형 경로를 따르는 예들이 있을 수도 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 가스 분배 통로들에서, 가스 분배 통로는 샤워헤드 대면 플레이트 내에 유체 연결된 유입구 부분 및 유출구 부분을 포함할 수도 있고; 그러나, 유입구 부분 및 유출구 부분은 서로 동일하지 않고 평행하지 않은 축들을 따라 연장할 수도 있고, 예를 들어, 일 축은 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행할 수도 있고 다른 축은 상기 일 축에 대한 경사각으로 있을 수도 있다. 대안적으로, 두 부분들은 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 대해 상이한 경사각들로 있는 축들을 따라 연장할 수도 있다.
본 명세서에 논의된 가스 분배 통로들이 통상적으로 원형 단면 홀들로서 제공될 수도 있지만, 다른 단면 형상들이 또한 사용될 수도 있다는 것이 또한 인식될 것이다. 예를 들어, 싱커 (sinker) 방전 가공 (electrical discharge machining; EDM) 또는 고속 홀 드릴링 EDM 프로세스들과 같은 EDM 프로세스들이 종래의 기계적 홀-드릴링 프로세스들 대신 사용된다면, 생성된 홀들은 원형 단면들로 제한될 필요가 없다.
상기 논의된 샤워헤드 대면 플레이트들은 예를 들어, 하단 표면 및 상단 표면이 평면인, 편평한 샤워헤드 대면 플레이트들로서 도시된 다양한 구현 예들을 포함한다. 그러나, 이러한 샤워헤드 대면 플레이트들의 상단 표면 및/또는 하단 표면 중 하나 또는 모두는 즉, 비평면적 측면 (예를 들어, 도 8 내지 도 10, 도 14 내지 도 16 또는 도 21 내지 도 23의 샤워헤드 대면 플레이트들) 을 갖는 컨투어링되는 표면을 가질 수도 있는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 일부 구현 예들에서, 이러한 샤워 헤드 대면 플레이트들의 하단 표면 (프로세싱 동작들 동안 웨이퍼를 향하는 표면) 은 중심에서 (사용 동안) 웨이퍼에 가장 가깝게 그리고 이어서 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에서 증가하는 방사상 거리만큼 웨이퍼로부터 점진적으로 멀어지게 경사지도록 컨투어링될 수도 있다.
본 개시 및 청구항들에서, 순서 지표들, 예를 들어, (a), (b), (c) … 등의 사용은, 이러한 순서 또는 시퀀스가 명시적으로 지시된 범위를 제외하고, 임의의 특정한 순서 또는 시퀀스를 전달하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, (i), (ii) 및 (iii) 로 라벨링된 3 개의 단계들이 있다면, 이들 단계들은 달리 지시되지 않는 한 임의의 순서로 (또는 달리 금기 사항이 아니라면 동시에) 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 단계 (ii) 가 단계 (i) 에서 생성된 엘리먼트의 핸들링을 수반한다면, 단계 (ii) 는 단계 (i) 후에 어떤 지점에서 일어나는 것으로 보일 수도 있다. 유사하게, 단계 (i) 가 단계 (ii) 에서 생성된 엘리먼트의 핸들링을 수반한다면, 그 반대가 이해되어야 한다. 본 명세서의 서수 지표 "제 1", 예를 들어, "제 1 항목"의 사용은 반드시 "제 2"예, 예를 들어, "제 2 항목"이 있다는 것을 암시적으로 또는 내재적으로 암시하는 것으로 읽히지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용된다면, "하나 이상의 <아이템들> 의 <아이템> 각각에 대한", "하나 이상의 <아이템들> 의 <아이템> 각각의" 등의 문구들은 단일 아이템 그룹 및 복수의 아이템 그룹들 모두를 포함하는 것으로 이해되어야 한다, 즉, 프로그래밍 언어들에서 아이템들의 집단이 참조되는 모든 아이템의 각각을 참조하기 위해 사용된다는 의미에서 문구 "… 각각에 대해"가 사용된다. 예를 들어, 참조된 아이템들의 집단이 단일 아이템이면, ("각각"의 사전적 정의들이 "둘 이상의 것들의 모든 하나"를 지칭하는 용어를 빈번하게 규정한다는 사실에도 불구하고) "각각 (each)"은 그 단일 아이템만을 지칭하고, 이 아이템들 중 적어도 2 개가 있어야 한다는 것을 암시하지 않는다. 유사하게, 용어 "세트" 또는 "서브 세트"는 그 자체가 복수의 아이템들을 반드시 아우르는 것으로 간주되어서는 안된다―세트 또는 서브 세트는 (문맥이 지시하지 않는 한) 단지 하나의 멤버 또는 복수의 멤버들을 아우를 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전술한 개념들의 모든 조합들 (이러한 개념들이 서로 모순되지 않는다면) 이 본 명세서에 개시된 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것이 인식되어야 한다. 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 청구된 주제의 모든 조합들은 본 명세서에 개시된 발명의 주제의 일부인 것으로 고려된다. 또한 참조로서 인용된 임의의 개시에 나타날 수도 있는 본 명세서에 명시적으로 채용된 용어들은 본 명세서에 개시된 특정한 개념들과 가장 일치하는 의미를 부여해야 한다는 것이 또한 인식되어야 한다.
상기 개시는 특정한 예시적인 구현 예 또는 구현 예들에 집중하지만, 논의된 예로만 제한하는 것이 아니라 유사한 변형들 및 메커니즘들에도 또한 적용될 수도 있고, 이러한 유사한 변형들 및 메커니즘들은 또한 본 개시의 범위 내인 것으로 간주된다.
Claims (32)
- 샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면으로부터 상기 제 1 측면의 반대 편인 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면으로 연장하는 복수의 가스 분배 통로들을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트를 포함하고,
상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면은 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 평균 중간면 (midplane) 을 규정하고,
상기 샤워헤드 대면 플레이트가 해당 반도체 프로세싱 챔버의 샤워헤드의 일부로서 상기 반도체 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면은, 상기 반도체 프로세싱 챔버 내에 위치된 웨이퍼 지지부를 향해 대면하고 상기 웨이퍼 지지부에 노출되고,
상기 샤워헤드 대면 플레이트는 내부 영역 및 상기 평균 중간면에 수직인 중심 축을 따라 볼 때 상기 내부 영역을 둘러싸는 주변 영역을 갖고,
상기 내부 영역과 상기 주변 영역 사이의 경계는, 상기 중심 축을 따라 볼 때, 상기 샤워헤드 대면 플레이트가 해당 반도체 프로세싱 챔버의 상기 샤워헤드의 일부로서 상기 반도체 프로세싱 챔버 내에 설치될 때 상기 샤워헤드의 내부 원주형 (circumferential) 벽 표면과 일치하고,
상기 복수의 가스 분배 통로들 중 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 대해 제 1 경사각 (oblique angle) 으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하고, 그리고
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 전체적으로 상기 내부 영역 내의 제 1 환형 영역 내에 위치되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 상기 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들 중 최외측 원형 패턴으로 배치되고 (arrange),
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들이 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면과 각각 교차하는 위치들보다 상기 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 1 측면과 각각 교차하고, 그리고
상기 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부 각각에 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 상기 원형 패턴 내에 위치되고 그리고 상기 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 상기 가스 분배 통로들의 원형 패턴인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 상기 원형 패턴들 중 최외측 원형 패턴에 방사상으로 인접한 상기 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들의 원형 패턴으로 배치되고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들이 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면과 각각 교차하는 위치들보다 상기 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 1 측면과 각각 교차하고, 그리고
상기 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부에 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 상기 원형 패턴 내에 위치되고 그리고 상기 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 상기 가스 분배 통로들의 원형 패턴들인, 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 가스 분배 통로들의 상기 최외측 원형 패턴은 제 2 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 원형 패턴이고, 그리고
상기 제 2 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는, 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 가스 분배 통로들의 상기 최외측 원형 패턴은 제 2 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 원형 패턴이고, 그리고
상기 제 2 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 대해 제 2 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하는, 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 경사각 및 상기 제 2 경사각은 동일한, 장치. - 제 1 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 상기 가스 분배 통로들의 복수의 동심 원형 패턴들 중 상기 가스 분배 통로들의 최내측 원형 패턴으로 배치되고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들이 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 1 측면과 각각 교차하는 위치들보다 상기 중심 축에 보다 가까운 위치들에서 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면과 각각 교차하고, 그리고
상기 원형 패턴들 중 하나 이상은 내부 각각에 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로들을 갖는 상기 원형 패턴 외부에 위치되고 그리고 상기 중심 축에 평행한 방향들을 따라 연장하는 상기 가스 분배 통로들의 원형 패턴인, 장치. - 제 7 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 최내측 원형 패턴은 가스 분배 통로들의 복수의 클러스터들의 원형 패턴이고, 가스 분배 통로들의 클러스터 각각은 가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들 중 하나 이상을 갖는, 장치. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 가장 가까운 가스 분배 통로들인, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 대해 제 2 경사각으로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하고,
상기 제 1 경사각은 상기 제 2 경사각과 상이하고, 그리고
상기 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 또한 상기 제 1 환형 영역 내에 위치되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분배 통로들의 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 평행한 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하고, 그리고
상기 부가적인 서브 세트의 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 또한 상기 제 1 환형 영역 내에 위치되는, 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 복수의 동심원 원형 패턴들로 배치되는, 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원형 패턴 각각의 상기 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 상기 축들과 상기 중심 축 사이의 상기 각도들은 원형 패턴 각각에 대해 동일한, 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원형 패턴 각각의 상기 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 상기 축들과 상기 중심 축 사이의 상기 각도들은 원형 패턴 각각의 증가하는 직경의 함수로서 증가하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원형 패턴 각각의 상기 가스 분배 통로들이 적어도 부분적으로 연장하는 상기 축들과 상기 중심 축 사이의 상기 각도들은 원형 패턴 각각의 증가하는 직경의 함수로서 감소하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로 각각은 상기 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 선형 경로를 따르는, 장치. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로 각각은 상기 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 비선형 경로를 따르는, 장치. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 가스 분배 통로 각각은 상기 샤워헤드 대면 플레이트를 통한 분기 경로 (branching path) 를 따르고 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 1 측면 상에 유입구 개구부 및 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면 상에 2 개 이상의 유출구 개구부들을 갖는, 장치. - 제 18 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들에 대한 분기 경로 각각은 유입구 부분 및 복수의 유출구 부분들을 포함하는 복수의 부분들을 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로 각각의 상기 유입구 부분은 상기 가스 분배 통로에 대한 상기 유입구 개구부에서 종단되는 제 1 단부를 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로 각각의 유출구 부분 각각은 상기 가스 분배 통로에 대한 상기 유출구 개구부들 중 하나에서 종단되는 제 1 단부를 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 상기 유입구 부분 및 상기 유출구 부분들은 상기 샤워헤드 대면 플레이트 내에서 서로 유체 연결된 제 2 단부들을 갖고, 그리고
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 상기 유출구 부분들 중 적어도 2 개는 동일한 길이들을 갖는, 장치. - 제 18 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들에 대한 분기 경로 각각은 유입구 부분 및 복수의 유출구 부분들을 포함하는 복수의 부분들을 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로 각각의 상기 유입구 부분은 상기 가스 분배 통로에 대한 상기 유입구 개구부에서 종단되는 제 1 단부를 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로 각각의 유출구 부분 각각은 상기 가스 분배 통로에 대한 상기 유출구 개구부들 중 하나에서 종단되는 제 1 단부를 갖고,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 상기 유입구 부분 및 상기 유출구 부분들은 상기 샤워헤드 대면 플레이트 내에서 서로 유체 연결된 제 2 단부들을 갖고, 그리고
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 상기 유출구 부분들 중 적어도 2 개는 상이한 길이들을 갖는, 장치. - 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각에 대한 상기 유출구 부분들의 적어도 2 개는 대응하는 단면 평면들에서 상이한 단면적들을 갖고, 그리고
단면 평면 각각은 상기 분기 경로의 일부에 이어서 상기 대응하는 유출구 부분에 수직인, 장치. - 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
가스 분배 통로들의 상기 제 1 서브 세트의 가스 분배 통로 각각의 상기 유입구 부분은 대응하는 단면 평면의 상기 가스 분배 통로에 대한 상기 유출구 부분들 중 하나 이상의 유출구 부분의 단면적과는 상이한, 대응하는 단면 평면의 단면적을 갖고, 그리고
단면 평면 각각은 상기 분기 경로의 일부에 이어서 상기 대응하는 부분에 수직인, 장치. - 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 가스 분배 통로들 중 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 내부 영역 내의 제 2 환형 영역 내에 위치되고, 그리고
상기 제 1 환형 영역은 상기 제 2 환형 영역과 상이한, 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장하는, 장치. - 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 제 2 환형 영역은 내측 경계 및 외측 경계를 갖고,
상기 제 1 환형 영역 및 상기 제 2 환형 영역은 동심이고, 그리고
상기 제 1 환형 영역은 상기 내측 경계 내에 포지셔닝되는 (position), 장치. - 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 환형 영역은 내측 경계 및 외측 경계를 갖고,
상기 제 1 환형 영역 및 상기 제 2 환형 영역은 동심이고, 그리고
상기 제 2 환형 영역은 상기 내측 경계 내에 포지셔닝되는, 장치. - 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 서브 세트의 가스 분배 통로들 내에 가스 분배 통로들의 복수의 동심 링들이 있는, 장치. - 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 프로세싱 챔버, 상기 샤워헤드, 및 상기 웨이퍼 지지부를 더 포함하고,
상기 샤워헤드는 상기 반도체 프로세싱 챔버 내에서 상기 웨이퍼 지지부 위에 포지셔닝되고,
상기 웨이퍼 지지부는 직경 (D) 의 공칭 직경을 갖는 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 직경 (D) 의 원형 웨이퍼 지지 영역을 갖고,
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면이 상기 웨이퍼 지지부를 향해 대면하도록 상기 샤워헤드 대면 플레이트가 상기 샤워헤드 내에 설치되고, 그리고
상기 샤워헤드 대면 플레이트와 상기 웨이퍼 지지 영역의 적어도 90 ％ 사이에 구조체가 없는, 장치. - 제 28 항에 있어서,
상기 샤워헤드 내에 위치되고 상기 가스 분배 통로들에 프로세싱 가스를 제공하도록 구성된 유출구 포트들을 갖는 가스 분배 플레이트를 더 포함하는, 장치. - 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면은 비평면형, 컨투어링된 (contour) 프로파일을 갖는, 장치. - 가스 분배 플레이트;
샤워헤드 대면 플레이트의 제 1 측면으로부터 상기 제 1 측면의 반대 편인 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 제 2 측면으로 연장하는 복수의 가스 분배 통로들을 갖는 샤워헤드 대면 플레이트를 포함하고,
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 1 측면은 상기 가스 분배 플레이트를 향해 대면하고;
상기 샤워헤드 대면 플레이트가 반도체 프로세싱 챔버 내에 설치될 때, 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면은 상기 가스 분배 플레이트에 이격되어 대면하고 (face away from),
상기 샤워헤드 대면 플레이트는 내부 영역 및 상기 내부 영역을 둘러싸는 외측 영역을 갖고,
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 내부 영역은 상기 복수의 가스 분배 통로들의 제 1 서브 세트를 포함하고,
상기 제 1 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들의 상기 가스 분배 통로들은 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 중심 축에 평행한 축들에 대해 경사각들로 있는 축들을 따라 적어도 부분적으로 연장하고, 그리고
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 외측 영역은 상기 복수의 가스 분배 통로들의 제 2 서브 세트만을 포함하고,
상기 가스 분배 통로들의 상기 제 2 서브 세트의 상기 가스 분배 통로들은 상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 중심 축에 평행한 축들을 따라 연장하는, 샤워헤드. - 제 31 항에 있어서,
상기 샤워헤드 대면 플레이트의 상기 제 2 측면은 컨투어링되는, 샤워헤드.
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