特許 6807656 膜スタック形成のためのデュアルチャネルシャワーヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6807656

(24)【登録日】2020年12月10日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】膜スタック形成のためのデュアルチャネルシャワーヘッド

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20201221BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20201221BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 C

   H01L21/302 101L

   C23C16/455

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-90190(P2016-90190)

(22)【出願日】2016年4月28日

(65)【公開番号】特開2017-11261(P2017-11261A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2019年4月22日

(31)【優先権主張番号】62/155,897

(32)【優先日】2015年5月1日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/275,516

(32)【優先日】2016年1月6日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】アラヤヴァッリ， カウシィク

(72)【発明者】

【氏名】ハン， シンハイ

(72)【発明者】

【氏名】ジャー， プラケット ピー．

(72)【発明者】

【氏名】尾方， 正樹

(72)【発明者】

【氏名】チアン， チーチュン

(72)【発明者】

【氏名】コウ， アレン

(72)【発明者】

【氏名】ムクティ， ンダンカ オー．

(72)【発明者】

【氏名】ブリッチャー， チュイ

(72)【発明者】

【氏名】バンサル， アミット クマール

(72)【発明者】

【氏名】バラスブラマニアン， ガネーシュ

(72)【発明者】

【氏名】ロチャ−アルヴァレス， フアン カルロス

(72)【発明者】

【氏名】キム， ボク ホーエン

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１０１０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０１３７４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０７１４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１３３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６０１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５７９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８３３４０６２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特表２０１７−５１２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２８３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２９５６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理チャンバのためのシャワーヘッドであって、
第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、前記第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む前記本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、前記第１の開口の各々が、前記第２の開口の各々と異なる形状寸法を有している本体
を備え、
前記本体は、前記本体の一面に前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口と共に点在するブラインドコーンであって、前記本体の一面から凹んだ円錐状の表面を有し、前記第１のガスチャネル及び前記第２のガスチャネルから流体的に分離された、ブラインドコーンを備える、シャワーヘッド。

【請求項2】

前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口の各々が、フレア状の開口を含み、前記第１の開口の前記フレア状の開口が、前記第２の開口の前記フレア状の開口の形状寸法と異なる形状寸法を有している、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項3】

前記第２の開口の前記フレア状の開口の長さが、前記第１の開口の前記フレア状の開口の長さよりも短い、請求項２に記載のシャワーヘッド。

【請求項4】

前記第１の開口及び第２の開口の１つ又は両方の前記フレア状の開口が粗面を含む、請求項２に記載のシャワーヘッド。

【請求項5】

前記第１の開口及び第２の開口の１つ又は両方の前記フレア状の開口がコーティングを含む、請求項２に記載のシャワーヘッド。

【請求項6】

前記コーティングがＳｉ_ｖＹ_ｗＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚを含み、
ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１（不純物を除く）であって、
ｖは、約０．０１９６から約０．２９５１であり；
ｗは、約０．０１３１から約０．１５６９であり；
ｘは、約０．０１６４から約０．０７８４であり；
ｙは、約０．０１９７から約０．１５６９であり；
ｚは、約０．５８８２から約０．６５５７である、請求項５に記載のシャワーヘッド。

【請求項7】

前記第１の開口及び第２の開口の１つ又は両方の前記フレア状の開口が丸コーナーを含む、請求項２に記載のシャワーヘッド。

【請求項8】

前記ブラインドコーンが、前記本体の中心エリアの中に形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項9】

半導体処理チャンバのためのシャワーヘッドであって、
第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、前記第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む前記本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、前記第１の開口の各々が、前記第２の開口の各々と異なる形状寸法を有しており、前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口の各々が、フレア状の部分を含む本体
を備え、
前記本体は、前記本体の一面に前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口と共に点在するブラインドコーンであって、前記本体の一面から凹んだ円錐状の表面を有し、前記第１のガスチャネル及び前記第２のガスチャネルから流体的に分離された、ブラインドコーンを備える、シャワーヘッド。

【請求項10】

前記第１の開口の前記フレア状の部分が、前記第２の開口の前記フレア状の部分の形状寸法と異なる形状寸法を有している、請求項９に記載のシャワーヘッド。

【請求項11】

前記ブラインドコーンが、前記本体の中心エリアの中に形成される、請求項９又は１０に記載のシャワーヘッド。

【請求項12】

前記第１の開口及び第２の開口の１つ又は両方の前記フレア状の開口がコーティングを含む、請求項９に記載のシャワーヘッド。

【請求項13】

半導体処理チャンバのためのシャワーヘッドであって、
第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、前記第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む前記本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、
前記第１の開口の各々が、前記第２の開口の各々と異なる形状寸法を有し、
前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口の各々が、フレア状の部分を含み、前記第１の開口の前記フレア状の部分が、前記第２の開口の前記フレア状の部分の形状寸法と異なる形状寸法を有しており、
前記本体が、前記本体の一面に前記複数の第１の開口及び前記複数の第２の開口と共に点在するブラインドコーンであって、前記本体の一面から凹んだ円錐状の表面を有し、前記第１のガスチャネル及び前記第２のガスチャネルから流体的に分離された、ブラインドコーンを備える、シャワーヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示される実施形態は、一般的には、半導体基板などの基板上で膜を形成するためのシャワーヘッドに関し、より具体的には、膜スタック形成のためのデュアルチャネルシャワーヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体処理は、極めて小さな集積回路を基板上で製作することができる多くの異なる化学的かつ物理的処理を含む。集積回路を作り上げる材料層は、化学気相堆積、物理気相堆積、エピタキシャル成長などによって製作される。材料層には、フォトレジストマスク及び湿式又は乾燥エッチング技術を使用してパターン形成されるものもある。集積回路を形成するために利用される基板は、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、ガラス、又は他の適切な材料であり得る。

【0003】

集積回路製造の際に、基板上での様々な材料層の堆積にプラズマ処理がよく使用される。プラズマ処理は、熱処理に勝る多くの利点を提供する。例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）により、堆積処理は、類似の熱処理で実現できるよりも低温かつ高い堆積速度で実行可能とされる。したがって、ＰＥＣＶＤは、大規模模集積回路又は超大規模集積回路（ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩ）デバイス製造などの、厳しい熱収支を含む集積回路製造に有利である。

【0004】

酸化物−窒化物−酸化物（ＯＮＯ）スタック及び酸化物−ポリシリコン−酸化物（ＯＰＯ）スタックなどの膜スタックを形成するための前駆体ガスが、シャワーヘッドを通って基板に分配される。ガスがシャワーヘッドの開口を出て、反応性核種が基板上に堆積し、様々な膜を形成する際に、ガスのプラズマがシャワーヘッドの中又はその付近で形成される。

【0005】

しかしながら、前駆体ガスは、典型的には、シャワーヘッド（例えば、単一のチャネルシャワーヘッド）の中の同一の開口を通して分配される。この種のシャワーヘッドは、堆積速度及びスループットを限定するプラズマ密度の点から限定される。更に、酸化物前駆体及び窒化物前駆体は、プラズマ形成に用いられる電磁気エネルギーに対する感度が異なるだけではなく、流量感度も異なる。加えて、従来のシャワーヘッドは、シャワーヘッドの中の開口のパターンに一致する目に見えるインプリントを基板上に残すことがあり、これは望ましくない。

【0006】

したがって、必要なのは、酸化物前駆体及び窒化物前駆体を均一に分配するための別々のチャネルを含むシャワーヘッドである。

【発明の概要】

【0007】

デュアルチャネルシャワーヘッドのための方法及び装置が提供される。１つの実施形態では、シャワーヘッドは、第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、第１の開口の各々が、第２の開口の各々と異なる形状寸法を有している本体を備える。

【0008】

別の実施形態では、シャワーヘッドは、第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、第１の開口の各々が、第２の開口の各々と異なる形状寸法を有しており、複数の第１の開口及び複数の第２の開口の各々が、フレア状の部分を含む本体を備える。

【0009】

別の実施形態では、シャワーヘッドは、第１のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第１の開口と、第１のガスチャネルから流体的に分離している第２のガスチャネルを含む本体を通って形成された複数の第２の開口とを有する、導電性材料を含む本体であって、第１の開口の各々が、第２の開口の各々と異なる形状寸法を有しており、複数の第１の開口及び複数の第２の開口の各々が、フレア状の部分を含み、第１の開口のフレア状の部分が、第２の開口のフレア状の部分の形状寸法と異なる形状寸法を有している本体を備える。

【0010】

本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、先ほど簡単に要約されたより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の一部は付随する図面に示されている。しかし、本明細書中で開示された実施形態が他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、付随する図面は、典型的な実施形態だけを例示しており、ゆえに本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】プラズマシステムの部分断面図である。

【図2A】本明細書に記載された実施形態による図１のデュアルチャネルシャワーヘッドの断面図である。

【図2B】本明細書に記載された実施形態による図２Ａのデュアルチャネルシャワーヘッドの底面図である。

【図3A】本明細書に記載された実施形態による複数の第２の開口の１つの拡大断面図である。

【図3B】本明細書に記載された実施形態による複数の第１の開口の１つの拡大断面図である。

【図4】第１の開口及び第２の開口の代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。

【図5】複数の第１の開口及び複数の第２の開口の１つ又は両方と用いられ得る開口の代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。

【図6】複数の第１の開口及び複数の第２の開口の１つ又は両方と用いられ得る開口の代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。

【図7】複数の第１の開口及び複数の第２の開口の１つ又は両方と用いられ得る開口の代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。１つの実施形態で開示する要素は、具体的な記述がなくても、他の実施形態で有益に利用できることが企図されている。プラズマチャンバに関連した本開示の実施形態が以下で例示的に説明されるが、本明細書に記載の実施形態は、他のチャンバ種類及び多数のプロセスで用いられることもある。１つの実施形態では、プラズマチャンバは、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムで利用される。本開示から利益を受けるように適合され得るＰＥＣＶＤシステムの例には、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥ ＣＶＤシステム、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＧＴ（登録商標）ＣＶＤシステム、又はＤＸＺ（登録商標）ＣＶＤシステムが含まれ、これらすべてがカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．，から市販されている。

【0013】

ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）ＳＥ ＣＶＤシステムチャンバ（例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍ）は、導電性膜、酸化ケイ素膜などの酸化物膜、窒化物膜、ポリシリコン膜、炭素ドープされた酸化ケイ素及び他の材料などの薄膜を基板上に堆積させるために使用され得る、２つの分離した処理領域を有する。例示的実施形態は２つの処理領域を含むが、本明細書に記載された実施形態は、単一の処理領域又は２を上回る処理領域を有するシステムで利益をもたらすために使用され得ると考えられる。本明細書に記載の実施形態は、数ある中でも、エッチチャンバ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバを含む他のプラズマチャンバ、及びレジスト剥離チャンバで利益をもたらすために使用され得るとも考えられる。更に、本明細書に記載の実施形態は、他の製造業者から入手可能なプラズマ処理チャンバで利益をもたらすために利用され得るとも考えられる。

【0014】

図１は、プラズマシステム１００の部分断面図である。プラズマシステム１００は、一対の処理領域１２０Ａ及び１２０Ｂを画定する、側壁１１２、底壁１１６、及び内部側壁１０１を有するチャンバ本体１０２を一般的に備える。処理領域１２０Ａ及び１２０Ｂの各々は、同じように構成され、簡潔にするために、処理領域１２０Ｂの構成要素のみが説明される。

【0015】

ペデスタル１２８は、システム１００において底壁１１６に形成された通路１２２を通って処理領域１２０Ｂに配置され得る。ペデスタル１２８は、その上面で基板（図示されず）を支持するように適合されたヒータを提供する。ペデスタル１２８は、所望の処理温度で基板温度を加熱及び制御するための加熱要素、例えば、抵抗性加熱要素を含み得る。代替的には、ペデスタル１２８は、ランプアセンブリなどの遠隔加熱要素によって加熱され得る。

【0016】

ペデスタル１２８は、フランジ１３３によって、ステム１２６に連結され得る。ステム１２６は、ペデスタル１２８を電力出力又は電力ボックス１０３に連結し得る。電力ボックス１０３は、処理領域１２０Ｂ内でペデスタル１２８の上昇及び移動を制御するドライバシステムを含み得る。ステム１２６はまた、ペデスタル１２８に電力を供給するための電力インターフェースを含み得る。電力ボックス１０３はまた、熱電対インターフェースなどの、電力計及び温度計用のインターフェースを含み得る。ステム１２６はまた、電力ボックス１０３に着脱可能に連結するように適合されたベースアセンブリ１２９を含む。周方向リング１３５は、電力ボックス１０３上方に示される。１つの実施形態では、周方向リング１３５は、ベースアセンブリ１２９と電力ボックス１０３の上面との間に機械的インターフェースを提供するように構成された機械的止め部又はランドとして適合されたショルダである。

【0017】

ロッド１３０は、処理領域１２０Ｂの底壁１１６の中に形成された通路１２４を通って配置され得、ペデスタル１２８を通って配置された基板リフトピン１６１を位置付けるために利用され得る。基板リフトピン１６１は、基板移送ポート１６０を通して処理領域１２０Ｂ内へ及び処理領域１２０Ｂから基板を移送するために用いられるロボット（図示されず）による基板の交換を促進するために、選択的に、基板をペデスタルから距離を置いて配置する。

【0018】

チャンバリッド１０４は、チャンバ本体１０２の最上部分に連結され得る。リッド１０４は、そこに連結された一又は複数のガス分配システム１０８を収容し得る。ガス分配システム１０８は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８を通して処理領域１２０Ｂ内に反応ガス及び洗浄ガスを分配するガス注入口通路１４０を含む。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８は、面板１４６との中間に配置された遮蔽板１４４を有する環状のベース板１４８を含む。高周波（ＲＦ）源１６５は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８に連結され得る。ＲＦ源１６５は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の面板１４６とペデスタル１２８との間のプラズマ領域生成を促進するために、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８に電力供給する。１つの実施形態では、ＲＦ源１６５は、１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器などの高周波無線周波数（ＨＦＲＦ）電源であり得る。別の実施形態では、ＲＦ源１６５は、ＨＦＲＦ電源、及び３００ｋＨｚのＲＦ発生器などの低周波無線周波数（ＬＦＲＦ）電源を含み得る。代替的には、ＲＦ源は、プラズマ発生を促進するために、ペデスタル１２８などのチャンバボディ１０２の他の部分に連結され得る。誘電体アイソレータ１５８が、ＲＦ電力のリッド１０４への伝導を防止するために、リッド１０４とデュアルチャネルシャワーヘッド１１８との間に配置され得る。シャドウリング１０６は、ペデスタル１２８の外縁に配置され、ペデスタル１２８の所望の高さで基板に係合し得る。

【0019】

任意選択的に、冷却チャネル１４７は、動作中に環状のベース板１４８を冷却するために、ガス分配システム１０８の環状のベース板１４８に形成され得る。水、エチレングリコール、ガス、又は同種のものなどの熱移送流体は、ベース板１４８が所定の温度で維持され得るように、冷却チャネル１４７を通して循環され得る。

【0020】

ライナアセンブリ１２７は、処理領域１２０Ｂ内の処理環境への側壁１０１、１１２の露出を防止するために、チャンバ本体１０２の側壁１０１、１１２に接近して、処理領域１２０Ｂ内に配置され得る。ライナアセンブリ１２７は、処理領域１２０Ｂからガス及び副生成物を排気し、処理領域１２０Ｂ内で圧力を制御するように構成されたポンピングシステム１６４に連結され得る周方向ポンピングキャビティ１２５を含む。複数の排気口１３１が、ライナアセンブリ１２７に形成され得る。排気口１３１は、システム１００内での処理を促進するように、処理領域１２０Ｂから周方向ポンピングキャビティ１２５までガスが流れることができるように構成される。

【0021】

図２Ａは、本明細書に記載された実施形態によるデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の断面図である。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８は、処理領域１２０Ｂで使用され得る。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８は、ガス分配システム１０８（図１に示されず）に面している第１の表面２０２と、第１の表面２０２に対向する第２の表面２０４とを有し得る。第２の表面２０４は、ペデスタル１２８（図１に示される）に面する可能性がある。第１の表面２０２は、内部容積２０６を提供するために、第２の表面２０４から間隔を置いて配置され得る。第１及び第２の表面２０２、２０４はそれぞれ、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の第１の表面２０２と第２の表面２０４との間に形成された開口を通って分配された前駆体ガスのプラズマの中に存在するイオン又はラジカルに実質的に非反応性であり得る材料から成り得る、又はそのような材料でコーティングされ得る。複数の第１の開口２０７及び複数の第２の開口２０９が、別々の前駆体ガスを基板に分配するために提供され得る。例えば、複数の第１の開口２０７の各々は、酸化物前駆体ガスを分配するために利用され得、複数の第２の開口２０９の各々は、窒化物（又はポリシリコン）含有ガスを分配するために利用され得る、又はその逆である。複数の第１の開口２０７及び複数の第２の開口２０９の各々は、前駆体ガスの混合を防止するために、流体的に分離され得る。複数の第１の開口２０７の各々は、複数の第２の開口２０９の各々と形状寸法が異なり得る。異なる形状寸法は、異なる前駆体ガスに対する異なる流量特徴を提供する。異なる形状寸法はまた、プラズマ形成の異なる電場を提供し得る。

【0022】

デュアルチャネルシャワーヘッド１１８は、電極として機能し得るような導電性材料から形成され得る又は導電性材料を含む本体２１１を含み得る。例示的導電性材料は、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、又はプロセス化学に抵抗する能力を含む他の導電性材料を含む。複数の第１の開口２０７及び複数の第２の開口２０９の各々は、本体２１１の中で機械加工されたチューブ又はオリフィスであり得る。第１の開口２０７及び第２の開口２０９の内部表面だけではなく、表面２０２、２０４の少なくとも一部は、ビードブラストされ得る。いくつかの実施形態では、第１の開口２０７及び第２の開口２０９の内部表面だけではなく、表面２０２、２０４の少なくとも一部が、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、陽極酸化Ａｌ_２Ｏ_３、サファイア、Ａｌ_２Ｏ_３、サファイア、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、若しくはＳｉ_ｖＹ_ｗＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚのうちの一又は複数を含むセラミック、又は他のプラズマ耐性及び／又はプロセス化学耐性コーティングでコーティングされ得る。Ｓｉ_ｖＹ_ｗＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚの分子構造において、ｖは、約０．０１９６から約０．２９５１までの範囲にあり：ｗは、約０．０１３１から約０．１５６９までの範囲にあり；ｘは、約０．０１６４から約０．０７８４までの範囲にあり；ｙは、約０．０１９７から約０．１５６９までの範囲にあり；ｚは、約０．５８８２から約０．６５５７までの範囲にあり、ｖ＋ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１（不純物を除く）である。コーティングが使用される場合、コーティングの厚さは、約１μｍから約１ｍｍまでとなり得る。

【0023】

複数の第１の開口２０７の各々は、第１の表面２０２から第２の表面２０４まで延び得る。複数の第１の開口２０７は、ガス源２１５と流体連通する。ガス源２１５は、ＮＨ_３、ＳｉＮなどの窒化物前駆体を含み得る。

【0024】

内部容積２０６は、一又は複数の環状チャネル２０８、２１０と流体連通し得る。複数の第２の開口２０９の各々は、内部容積２０６から第２の表面２０４まで延び得る。一又は複数の環状チャネル２０８、２１０は、ガス源２１３に連結され得る注入口２１２に連結され得る。ガス源２１３は、シリコン含有ガスなどの前駆体ガスをデュアルチャネルシャワーヘッド１１８に提供し得、前駆体ガスは、一又は複数の環状チャネル２０８、２１０を通って内部容積２０６に、複数の第２の開口２０９を介して処理領域１２０Ｂに流れる。シリコン含有前駆体ガスの例は、有機シリコンガス、オルトケイ酸テトラアルキルガス、及びジシロキサンを含む。有機シリコンガスは、少なくとも１つの炭素−シリコン結合を有する有機化合物のガスを含む。オルトケイ酸テトラアルキルガスは、ＳｉＯ４^４?イオンに付着した４つのアルキル基から成るガスを含む。より具体的には、一又は複数の前駆体ガスは、（ジメチルシリル）（トリメチルシリル）メタン（（Ｍｅ）_３ＳｉＣＨ_２ＳｉＨ（Ｍｅ）_２）、ヘキサメチルジシラン（（Ｍｅ）_３ＳｉＳｉ（Ｍｅ）_３）、トリメチルシラン（（Ｍｅ）_３ＳｉＨ）、テトラメチルシラン（（Ｍｅ）_４Ｓｉ）、テトラエトキシ−シラン（（ＥｔＯ）_４Ｓｉ）、テトラメトキシシラン（（ＭｅＯ）_４Ｓｉ）、テトラキス−（トリメチルシリル）シラン（（Ｍｅ_３Ｓｉ）_４Ｓｉ）、（ジメチルアミノ）ジメチルシラン（（Ｍｅ_２Ｎ）ＳｉＨＭｅ_２）ジメチルジエトキシシラン（（ＥｔＯ）_２Ｓｉ（Ｍｅ）_２）、ジメチルジメトキシシラン（（ＭｅＯ）_２Ｓｉ（Ｍｅ）_２）、メチルトリメトキシシラン（（ＭｅＯ）_３Ｓｉ（Ｍｅ））、トリス（ジメチルアミノ）シラン（（Ｍｅ_２Ｎ）_３ＳｉＨ）、ジメトキシテトラメチルジ−シロキサン（（（Ｍｅ）_２Ｓｉ（ＯＭｅ））_２Ｏ）、ジシロキサン（（ＳｉＨ_３）_２Ｏ）、ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン（（Ｍｅ_２Ｎ）_２ＣＨ_３ＳｉＨ）、及びそれらの組み合わせであり得る。

【0025】

一又は複数の環状チャネル２０８、２１０は、環状チャネル２０８、２１０より小さな断面を有する一又は複数の連結チャネル２１６によって流体連結され得る。この構成は、内部容積２０６内へ及び第２の開口２０９から前駆体ガスを均一に分配する働きをし得る。

【0026】

図２Ｂは、本明細書に記載の実施形態によるデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の底面図である。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８は、複数の第１の開口２０７及び複数の第２の開口２０９を有する第２の表面２０４を含む。一又は複数の環状チャネル２０８、２１０及び内部容積２０６はすべて、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中に組み込まれ得、ゆえにデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の底面図には図示されていない。明確にするために一定の尺度で図示されていないが、第１の開口２０７と第２の開口２０９の数は、３００ミリメートルの基板に対して５０００を超えることもある。

【0027】

図３Ａは、本明細書に記載された実施形態による複数の第２の開口２０９の１つの拡大断面図である。図３Ｂは、本明細書に記載された実施形態による複数の第１の開口２０７の１つの拡大断面図である。図示されていないが、図２Ａ及び図２Ｂの複数の第２の開口２０９すべてが、図３Ａに示された第２の開口２０９として構成され得る。同様に、図２Ａ及び図２Ｂの複数の第１の開口２０７すべてが、図３Ｂに示された第１の開口２０７として構成され得る。第２の開口２０９及び第１の開口２０７は、縦軸Ａ周囲に同心円状に形成され得る。

【0028】

図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、第１の開口２０７及び第２の開口２０９は、第１の穴３００Ｂ、３００Ａをそれぞれ含む。各第１の開口２０７及び各第２の開口２０９は、制限オリフィス３０５Ｂ、３０５Ａをそれぞれ含む。各制限オリフィス３０５Ｂ、３０５Ａは、第１の漏斗形状のインターフェース３１０Ｂ、３１０Ａそれぞれにより、第１の穴３００Ｂ、３００Ａそれぞれに連結され得る。第２の漏斗形状のインターフェース３２０Ｂ、３２０Ａは、第２の穴３２５Ｂ、３２５Ａそれぞれに、それぞれの制限オリフィス３０５Ｂ、３０５Ａを連結させる。フレア状の開口３３０Ｂ、３３０Ａは、それぞれの第２の穴３２５Ｂ、３２５Ａに連結され得る。しかしながら、第１の開口２０７及び第２の開口２０９の少なくとも下方部分（即ち、第１の穴より下の部分）は、異なる流量特徴及び／又は異なる電場を可能にする異なる形状寸法を有している。

【0029】

いくつかの実施形態では、第２の開口２０９の長さ３３５Ａは、第１の開口２０７の長さ３３５Ｂと異なり得る。長さ３３５Ａ、３３５Ｂは、第２の穴（３２５Ａ、３２５Ｂ）及びフレア状の開口（３３０Ａ、３３０Ｂ）の一方又は両方の長さを調整することによって提供され得る。１つの実施形態では、長さ３３５Ａ及び／又は３３５Ｂは、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８（図２Ａ及び図２Ｂに示される）の厚さの約７５％から約５０％までであり得る。代替的には又は追加的には、第２の開口２０９及び第１の開口２０７それぞれの主要寸法３４０Ａ、３４０Ｂ（例えば、直径）は、異なってもよい。理論に制約されるつもりはないが、圧力（トル）×直径（ｃｍ）の要素が、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中の開口２０９及び２０７のすべてについて、１トル−ｃｍから１０トル−ｃｍまでの範囲内に維持され得るような開口２０９、２０７の主要寸法３４０Ａ、３４０Ｂのサイズを決定することが所望され得る。ガスがデュアルチャネルシャワーヘッド１１８を通して分配されるときに、開口２０９及び２０７に隣接したデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の第２の表面２０４付近のチャンバ本体内部で（例えば、図１の処理領域１２０Ａ−１２０Ｂの中で）、圧力が測定され得る。更に、代替案又は追加案として、第２の開口２０９のフレア角３４５Ａ及び第１の開口２０７のフレア角３４５Ｂはそれぞれ異なっていてもよい。１つの実施形態では、フレア角３４５Ａ及び３４５Ｂは、縦軸Ａから、約５度から約２０度までであり得る。代替案又は追加案として、第２の開口２０９の長さ３５０Ａ及び第１の開口２０７の長さ３５０Ｂはそれぞれ異なっていてもよい。１つの実施形態では、長さ３５０Ａ及び／又は３５０Ｂは、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８（図２Ａ及び図２Ｂに示される）の厚さの約５０％から約２５％までであり得る。第２の開口２０９及び第１の開口２０７の下方部分の差の１つ又はすべては、所望の流量特徴及び／又はプラズマ形成用の所望の電場形成に基づき提供され得る。

【0030】

図４は、第１の開口２０７及び第２の開口２０９の代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。図示されていないが、図２Ａ及び図２Ｂの複数の第２の開口２０９すべてが、図４Ａに示された第２の開口２０９として構成され得る。同様に、図２Ａ及び図２Ｂの複数の第１の開口２０７すべてが、図４に示された第１の開口２０７として構成され得る。第１の開口２０７の実施形態は、第２の開口２０９の実施形態と組み合わせても取り替えてもよく、又はその逆でもよく、図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態と組み合わせてもよい。

【0031】

第１の開口２０７は、粗面４００を含み得る。粗面４００は、接着力を増し、基板上の欠陥を減らすために利用され得る。粗面４００は、１つの実施形態では、ビードブラストによって形成され得る。粗面４００は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８がコーティングされないときには、約３０マイクロインチから約５０マイクロインチの平均的な表面粗さ（Ｒａ）を含み得る。代替的又は追加的には、第１の開口２０７のフレア状の開口３３０Ｂはまた、修正されたコーナー領域４０５を含み得る。修正されたコーナー領域４０５は、先細にされ得る又は丸められ得る。修正されたコーナー領域４０５は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８によって提供された電場を増加させ得る。第２の開口２０９は、コーティング４１０を含み得る。コーティング４１０は、前述のように、陽極酸化アルミニウム、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、サファイア、Ａｌ_２Ｏ_３、サファイア、ＡｌＮ、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、又はＳｉ_ｖＹ_ｗＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚのうちの一又は複数を含むセラミックを含み得る。コーティング４１０は、接着力を高め得、またフッ化アルミニウム形成を著しく低減し得る。コーティング４１０が使用されると、粗面４００は、約２００マイクロインチから約３００マイクロインチのＲａを含み得る。

【0032】

図５から図７は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８（図１、図２Ａ及び図２Ｂに示される）の本体２１１内に形成された、開口５００、６００及び７００それぞれの代替的又は追加的実施形態の部分側断面図である。開口５００、６００及び７００は、複数の第１の開口２０７（図２Ａから図４に示される）のうちの一又は複数、又は複数の第２の開口２０９（図２Ａから図４に示される）のうちの一又は複数であり得る。開口５００、６００及び７００の実施形態は、複数の第１の開口２０７と、又は複数の第２の開口２０９と組み合わされ得る。開口５００、６００及び７００は、堆積した膜の均一性に影響を与え得るプラズマ発生を調節するように利用され得る。例えば、開口５００、６００及び７００は、開口５００、６００及び７００が位置付けられる場所でのプラズマ形成を最小にするように使用され得る。いくつかの実施形態では、開口５００、６００及び／又は７００は、図２Ｂに示されたようにデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中心エリア２１４に位置付けられ得る。例えば、開口５００、６００及び／又は７００は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中心開口として利用され得る。別の例では、開口５００、６００及び７００の１つ又は組み合わせは、中心エリア２１４の開口の列の中の開口として利用され得る。したがって、本実施形態によれば、プラズマ形成は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中心エリア２１４の中で最小化され得る。他の実施形態では、開口５００、６００及び／又は７００には、複数の第１の開口２０７及び／又は複数の第２の開口２０９の一方又は双方が点在し得る。更なる実施形態では、開口５００、６００及び７００は、低下したプラズマ形成が望ましい位置では、複数の第１の開口２０７若しくは複数の第２の開口２０９の一又は複数を交換し得る。

【0033】

図５において、開口５００は、ブラインドコーン（ｂｌｉｎｄ ｃｏｎｅ）５０５を備える。ブラインドコーン５０５は、前駆体がそれを通って能動的に流れないようにし得る。しかしながら、ブラインドコーン５０５は、ホローカソード効果によりプラズマ形成を促進し得る。ブラインドコーン５０５は、図３Ａ及び図３Ｂに示された長さ３５０Ａ、３５０Ｂに従って第２の表面２０４まで延在し得る。ブラインドコーン５０５は、図３Ａ及び図３Ｂに示されたフレア角３４５Ａ、３４５Ｂの１つに類似のフレア角を含み得る。ブラインドコーン５０５は、図３Ａ及び図３Ｂに示された主要寸法３４０Ａ、３４０Ｂの１つに類似の主要寸法を含み得る。

【0034】

図６では、開口６００は、第１の表面２０２に形成された第１の穴６０５を含む。第１の穴６０５は、第２の孔６１０と流体連通している。第２の穴６１０は、第１の穴６０５と同心であり得る。第２の穴６１０は、第１の穴６０５の直径より大きな直径を含む。開口６００はまた、第２の穴６１０と流体連通しているフレア状の開口６１５を含む。開口６００は、それを通る前駆体ガスの流れを最小にするために用いられ得、それにより、開口６００に隣接した位置でのプラズマ形成を最小にし得る。第１の穴６０５は、図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示された制限オリフィス３０５Ａ及び３０５Ｂに類似してサイズ決定され得る。第２の穴６１０は、第１の穴３００Ａ、３００Ｂ又は第２の穴３２５Ａ、３２５Ｂ（双方が図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示される）に類似してサイズ決定され得る。フレア状の開口６１５は、図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示されたフレア状の開口３３０Ａ、３３０Ｂに類似してサイズ決定され得る。

【0035】

図７の開口７００は、第１の表面２０２に形成された第１の穴７０５を含む。第１の穴７０５は、第２の孔７１０と流体連通している。第２の穴７１０は、第１の穴７０５と同心であり得る。第２の穴７１０は、第１の穴７０５の直径より小さな直径を含む。開口７００は、それを通る前駆体ガスの流れを最小にするために用いられ得、それにより、開口７００に隣接した位置でのプラズマ形成を最小にし得る。第１の穴７０５は、第１の穴３００Ａ、３００Ｂ又は第２の穴３２５Ａ、３２５Ｂ（双方が図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示される）に類似してサイズ決定され得る。第２の穴７１０は、図３Ａ及び図３Ｂにそれぞれ示された制限オリフィス３０５Ａ及び３０５Ｂに類似してサイズ決定され得る。

【0036】

本明細書に記載されたようなデュアルチャネルシャワーヘッド１１８の実施形態は、酸化物及び窒化物（又はポリシリコン）前駆体に異なる流路を提供する。酸化物及び窒化物（又はポリシリコン）前駆体の各々は、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８を通って基板に別々に分配され得る。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の開口５００、６００及び７００だけではなく、第１の開口２０７及び第２の開口２０９の形状及びサイズは、本明細書に記載された前駆体ガスの流量特徴を調整するために提供され得る。例えば、酸化物及び窒化物（又はポリシリコン）前駆体の流量特徴は、調整され得る。デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の開口５００、６００及び７００だけではなく、第１の開口２０７及び第２の開口２０９の形状及びサイズは、酸化物及び窒化物（又はポリシリコン）前駆体に対する電場形成を調整するために利用され得る。例えば、複数の第２の開口２０９の各々及び複数の第１の開口２０７の各々の異なるフレア角３４５Ａ、３４５Ｂ及び／又は長さ３５０Ａ、３５０Ｂはそれぞれ、プラズマ密度を調節するために異なっていてもよい。加えて、開口５００、６００及び７００の形状及びサイズは、プラズマ発生を調整するために利用され得る。複数の第２の開口２０９及び複数の第１の開口２０７の密度が増加し（例えば、第２の開口２０９と第１の開口２０７との間隔又はピッチが密である）、複数の第２の開口２０９又は複数の第１の開口２０７のうちの１つの長さ３５０Ａ、３５０Ｂに奥行きがなければ、基板上での目に見えるインプリント形成を減少させ得る。更に、複数の第２の開口２０９又は複数の第１の開口２０７のうちの多数のものの長さ３５０Ａ、３５０Ｂが短縮されると、第１の開口２０７及び／又は第２の開口２０９によって提供されたホローカソード効果を変化させることによって、二次電子が調節され得る。開口５００、６００及び／又は７００の利用により、全体的な均一性を向上させ得る、それらの開口に近接した場所でのプラズマ形成を減少させ得る。例えば、デュアルチャネルシャワーヘッド１１８の中心エリア２１４の中の開口５００、６００及び７００のうちの一又は複数の試験により、基板中心での堆積が減少した。堆積が減少したことにより、その上に堆積した膜の均一性が結果的に増加した。

【0037】

以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

【符号の説明】

【0038】

１００ プラズマシステム
１０１ 側壁
１０２ チャンバ本体
１０３ 電力ボックス
１０４ チャンバリッド
１０６ シャドウリング
１０８ ガス分配システム
１１２ 側壁
１１６ 底壁
１１８ デュアルチャネルシャワーヘッド
１２０Ａ 処理領域
１２０Ｂ 処理領域
１２２ 通路
１２４ 通路
１２５ 周方向ポンピングキャビティ
１２６ ステム
１２７ ライナアセンブリ
１２８ ペデスタル
１２９ ベースアセンブリ
１３０ ロッド
１３１ 排気口
１３３ フランジ
１３５ 周方向リング
１４０ ガス注入口通路
１４４ 遮蔽板
１４６ 面板
１４７ 冷却チャネル
１４８ ベース板
１５８ 誘電体アイソレータ
１６０ ポート
１６１ 基板リフトピン
１６４ ポンピングシステム
１６５ ｒｆ源
２０２ 第１の表面
２０４ 第２の表面
２０６ 内部容積
２０７ 第１の開口
２０８ 環状チャネル
２０９ 第２の開口
２１０ 環状チャネル
２１１ 本体
２１２ 注入口
２１３ ガス源
２１４ 中心エリア
２１５ ガス源
２１６ 連結チャネル
３００Ａ 第１の穴
３００Ｂ 第１の穴
３０５Ａ 制限オリフィス
３０５Ｂ 制限オリフィス
３１０Ａ 第１の漏斗形状のインターフェース
３１０Ｂ 第１の漏斗形状のインターフェース
３２０Ａ 第２の漏斗形状のインターフェース
３２０Ｂ 第２の漏斗形状のインターフェース
３２５Ａ 第２の穴
３２５Ｂ 第２の穴
３３０Ａ フレア状の開口
３３０Ｂ フレア状の開口
３３５Ａ 長さ
３３５Ｂ 長さ
３４０Ａ 主要寸法
３４０Ｂ 主要寸法
３４５Ａ フレア角
３４５Ｂ フレア角
３５０Ａ 長さ
３５０Ｂ 長さ
４００ 粗面
４０５ 修正されたコーナー領域
４１０ コーティング
５００ 開口
５０５ ブラインドコーン
６００ 開口
６０５ 第１の穴
６１０ 第２の穴
６１５ フレア状の開口
７００ 開口
７０５ 第１の穴
７１０ 第２の穴

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】