特許 6987215 エピタキシャル堆積プロセスのための注入アセンブリ

(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】6987215

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】エピタキシャル堆積プロセスのための注入アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20211213BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/455

【請求項の数】13

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-511426(P2020-511426)

(86)(22)【出願日】2018年7月10日

(65)【公表番号】特表2020-532130(P2020-532130A)

(43)【公表日】2020年11月5日

(86)【国際出願番号】US2018041529

(87)【国際公開番号】WO2019040195

(87)【国際公開日】20190228

【審査請求日】2020年4月24日

(31)【優先権主張番号】62/550,048

(32)【優先日】2017年8月25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】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】大木 慎一

(72)【発明者】

【氏名】青木 裕司

(72)【発明者】

【氏名】森 義信

【審査官】 田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２７３５０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１５−５３１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５８１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２４２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１５４５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体を有するガス分配アセンブリと、
前記ガス分配アセンブリ内に形成された複数のガス注入チャネルであって、前記複数のガス注入チャネルの少なくとも一部が前記ガス分配アセンブリに形成されたブラインドチャネルに隣接する、複数のガス注入チャネルと、
前記複数のガス注入チャネルおよび前記ブラインドチャネルの一方の側を境界付ける整流板であって、前記ガス分配アセンブリの前記ブラインドチャネルの位置に対応する位置に非穿孔部分を含む、整流板と
を含み、
前記複数のガス注入チャネルのそれぞれが、前記整流板、外壁、および中央隔壁によって境界付けられている、ガス導入インサート。

【請求項2】

前記ブラインドチャネルが、前記ガス分配アセンブリの端部に配置されている、請求項１に記載のガス導入インサート。

【請求項3】

前記ブラインドチャネルが２つのブラインドチャネルを含み、前記整流板が各対向端部に前記非穿孔部分を含む、請求項１に記載のガス導入インサート。

【請求項4】

前記整流板の長さが、前記ガス分配アセンブリのガス注入部分の長さよりも大きい、請求項１に記載のガス導入インサート。

【請求項5】

前記ガス分配アセンブリの前記ガス注入部分の前記長さが、基板の直径に実質的に等しい、請求項４に記載のガス導入インサート。

【請求項6】

前記ブラインドチャネルが、前記整流板、前記外壁、および前記ガス分配アセンブリの端部壁によって境界付けられている、請求項１に記載のガス導入インサート。

【請求項7】

少なくとも２つのガス源からの前駆体ガスを複数のプレナムに供給するための少なくとも１つの入り口を有する注入ブロックと、
前記注入ブロックに結合されたガス分配アセンブリと、
前記複数のプレナムの一方の側を境界付ける整流板であって、各対向端部に非穿孔部分を含む、整流板と、
前記ガス分配アセンブリの本体内に形成された複数のガス注入チャネルであって、前記複数のガス注入チャネルの少なくとも一部が前記整流板の前記非穿孔部分の位置に対応する前記本体に形成されたブラインドチャネルに隣接する、複数のガス注入チャネルと
を含み、
前記複数のガス注入チャネルのそれぞれが、前記整流板、外壁、および中央隔壁によって境界付けられている、反応チャンバのためのガス導入インサート。

【請求項8】

前記ブラインドチャネルが、前記整流板、前記外壁、および前記ガス分配アセンブリの端部壁によって境界付けられている、請求項７に記載のガス導入インサート。

【請求項9】

前記整流板の長さが、前記ガス分配アセンブリのガス注入部分の長さよりも大きい、請求項７に記載のガス導入インサート。

【請求項10】

前記ガス分配アセンブリの前記ガス注入部分の前記長さが、基板の直径に実質的に等しい、請求項９に記載のガス導入インサート。

【請求項11】

前記ブラインドチャネルが、前記ガス分配アセンブリの端部に配置されている、請求項７に記載のガス導入インサート。

【請求項12】

前記ブラインドチャネルが２つのブラインドチャネルを含み、前記整流板が各対向端部に前記非穿孔部分を含む、請求項７に記載のガス導入インサート。

【請求項13】

前記ガス分配アセンブリを横切る速度が±０．５メートル／秒変動する、請求項７に記載のガス導入インサート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、一般に、半導体デバイス製造プロセスを実行するために前駆体ガスを提供することに関する。より詳細には、本開示の実施形態は、一般に、エピタキシャル堆積プロセスまたは他の化学気相堆積プロセスなどの、半導体基板上で実行される堆積およびエッチング反応で使用される前駆体ガスを提供することに関する。

【背景技術】

【0002】

基板上のシリコンおよび／またはゲルマニウム含有膜のエピタキシャル成長は、他の半導体デバイスの中でもとりわけ、高度なロジックおよびＤＲＡＭデバイスならびに半導体電力デバイス向けの新規の用途のためにますます重要になっている。これらの用途のうちの一部の重要な要件は、基板表面全体にわたる成長層または堆積層の膜厚の均一性である。典型的には、膜厚の均一性は、基板全体にわたるガス流量の均一性に関連する。

【0003】

しかしながら、一部の従来のチャンバでの堆積またはキャリアガス流（すなわち速度）は、均一ではなく、その結果、基板表面全体にわたる成長層または堆積層の厚さの不均一が生じることがある。場合によっては、不均一性がある特定の限界を超えると、基板が使用できなくなることがある。

【0004】

したがって、当技術分野において、エピタキシャル成長または堆積プロセス中に流れる前駆体ガス流または速度の差を最小化する装置および方法が必要である。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に記載される実施形態は、チャンバ内の処理領域にプロセスガスを供給して、基板の露出表面全体にわたって実質的に等しい厚さを有する膜層を形成するための装置および方法に関する。

【0006】

一実施形態では、ガス導入インサートは、本体を有するガス分配アセンブリと、ガス分配アセンブリ内に形成された複数のガス注入チャネルであって、複数のガス注入チャネルの少なくとも一部がガス分配アセンブリに形成されたブラインドチャネルに隣接する、複数のガス注入チャネルと、複数のガス注入チャネルおよびブラインドチャネルの一方の側を境界付ける整流板であって、ガス分配アセンブリのブラインドチャネルの位置に対応する位置に非穿孔部分を含む整流板とを含む。

【0007】

別の実施形態では、少なくとも２つのガス源からの前駆体ガスを複数のプレナムに供給するための少なくとも１つの入り口を有する注入ブロックと、注入ブロックに結合されたガス分配アセンブリと、複数のプレナムの一方の側を境界付ける整流板であって、各対向端部に非穿孔部分を含む、整流板と、ガス分配アセンブリの本体内に形成された複数のガス注入チャネルであって、複数のガス注入チャネルの少なくとも一部が整流板の非穿孔部分の位置に対応する本体に形成されたブラインドチャネルに隣接する、複数のガス注入チャネルとを含む、反応チャンバのためのガス導入インサートが提供される。

【0008】

別の実施形態では、前駆体ガスをチャンバ内の処理領域に供給する方法が提供される。本方法は、ガス注入部分を画定する複数のガス注入チャネルと流体連結する非穿孔領域および穿孔領域であって、複数のガス注入チャネルの少なくとも一部がブラインドチャンネルに隣接して配置されている、非穿孔領域および穿孔領域を有する整流板に前駆体ガスを提供するステップと、前駆体ガスを非穿孔領域に向けて、および整流板の穿孔領域の開口部を通して複数のガス注入チャネルに流すステップとを含み、整流板の長さがガス注入部分の長さよりも大きく、ガス注入部分の長さが基板の直径に実質的に等しい。

【0009】

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された本開示のより具体的な説明を得ることができる。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためであることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】エピタキシャル成長装置の一実施形態を示す断面図である。

【図2】図１のエピタキシャル成長装置の反応チャンバを示す分解斜視図である。

【図3】図１のエピタキシャル成長装置の反応チャンバを示す分解斜視図である。

【図4】断面でのエピタキシャル成長装置の一部の概略上面図を示す図である。

【図5】反応チャンバの処理容積に結合されたガス分配アセンブリの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするために、可能な限り同一の参照番号を使用して、各図に共通の同一の要素を指定した。一実施形態において開示される要素は、異なる実施形態における具体的な記載なしに、他の実施形態で有益に利用され得ることも企図されている。

【0012】

本開示は、基板の成長面全体にわたって高い膜厚の均一性を有するエピタキシャル膜層の安定かつ高い成長速度を達成することができる、エピタキシャル成長を使用する膜層形成方法およびエピタキシャル成長装置を提供する。より具体的には、本開示は、この成膜方法を可能にするエピタキシャル成長装置用のチャンバ部品について説明する。例示的なチャンバ部品およびその改善により、基板の成長面上に形成されるエピタキシャル層の膜厚の均一性および成長速度が向上し、結果として、より均一な膜層をエピタキシャル成長させた基板のスループットが向上し、エピタキシャル成長膜の欠陥が減少する。

【0013】

最初に、本明細書では、本開示の一実施形態によるエピタキシャル成長装置１００の構成について説明する。図１は、エピタキシャル成長装置１００の構成を示す断面図である。図２は、エピタキシャル成長装置１００の反応チャンバ１０１の部分の構成を示す分解斜視図である。図３は、エピタキシャル成長装置１００の反応チャンバ１０１の外部構成を示す分解斜視図である。

【0014】

エピタキシャル成長装置１００は、例えば、シリコンの膜層を基板１０２上にエピタキシャル成長させることができる成膜装置である。

【0015】

エピタキシャル成長装置１００は、反応チャンバ１０１を含む。反応チャンバ１０１は、エピタキシャル膜層を成長させるための基板１０２が取り付けられたサセプタ１０３、取り囲む本体１０４、および天井１０５を含む。

【0016】

サセプタ１０３は、上方から見ると円環状の形状を有する板状部材であり、基板１０２の外周よりもわずかに大きい外周を有する。サセプタ１０３には凹部１０３ａが設けられており、この凹部１０３ａに膜層をエピタキシャル成長させるための基板１０２が取り付けられる。サセプタ１０３は、サセプタ１０３の下側まで上方向かつ半径方向に延在する複数のアーム１０８を有するサセプタ支持体１０６によって支持されている。

【0017】

サセプタ支持体１０６の複数のアーム１０８は、サセプタ支持体１０６と共に、サセプタ１０３を支持しながらサセプタ１０３を上下に移動させるように構成されている。サセプタ支持体１０６およびアーム１０８は、サセプタ１０３をその長手方向軸１１０の周りに回転させるように構成されている。基板１０２が取り付けられるサセプタ１０３の表面のチャンバ内の位置は、サセプタ１０３上に位置する基板１０２上に膜が成長する成膜面Ｐ１から、基板１０２がエピタキシャル成長装置１００の壁のバルブ付き開口部１０９を通してエピタキシャル成長装置１００に装填され、そこから引き出される基板搬送面Ｐ２までの範囲である。サセプタ支持体１０６は、サセプタ支持体１０６の長手方向軸１１０を中心に回転することによって、サセプタ１０３、したがって基板１０２が、成膜面Ｐ１に位置している間、回転することができるように構成されている。

【0018】

サセプタ１０３が成膜面Ｐ１に位置するとき、環状サセプタリングアセンブリ１０７がサセプタ１０３の周りに配置される。その詳細は本明細書で後述するが、サセプタリング１０７アセンブリは、第１のリング１１１と、第１のリング１１１上に配置された第２のリング１１２とを含む。サセプタリングアセンブリ１０７は、反応チャンバ１０１の支持体１０４の内側壁から内側に延在するフランジ部１１３によって反応チャンバ１０１内で支持されている。

【0019】

天井部１０５は、天井板１２１と、天井板１２１の周りに延在して、天井板１２１を支持する支持体１２２とを含む。天井板１２１は、可視スペクトルおよび可視スペクトルに近い波長の放射エネルギーに対して透明である。天井板１２１は、天井板１２１の上方、および上部反射器１２６の下方に配置された加熱デバイス１２３（例えばハロゲンランプ）からのエネルギーを伝搬させることによって、放射エネルギーを通過させ、反応チャンバ１０１内の基板１０２を加熱するように構成されている。すなわち、本実施形態によるエピタキシャル成長装置１００は、コールドウォール型のエピタキシャル成長装置である。本実施形態では、天井板１２１は、透明な石英で形成されている。

【0020】

天井板１２１を支持する支持体１２２は、環状であり、天井板１２１を取り囲む。天井板１２１は、支持体１２２の内側円錐台形壁１２４の基部において、基板１０２に近接して支持体１２２の端部に固定されている。固定方法の一例は、溶接法である。

【0021】

側面支持体１０４は、上部リング１３１および下部リング１３２を含む。フランジ部１１３は、下部リング１３２の内周からチャンバ容積の内側に延在する。基板搬送ポート１３０は、フランジ部１１３の下の位置で下部リング１３２を貫いて延在する。上部リング１３１は、支持体１２２の突出部１２５と整合する内側傾斜部１１５に対応する外側傾斜部１１４を有する。支持体１２２は、上部リング１３１の傾斜部１１６上に配置されている。

【0022】

下部リング１３２の頂面に沿って、その外周に沿った部分が、上部リング１３１が取り付けられる取り付け面１３３（図２に示す）を形成する。下部リング１３２に切り欠き領域を設けることによって、下部リング１３２に第１の凹部１３４が形成される。すなわち、第１の凹部１３４は、下部リング１３２の頂面の一部に形成された窪み部分である。上部リング１３１には、下部リング１３２の第１の凹部１３４に対応する位置に、第１の凹部１３４の形状に対応するように、かつ第１の凹部１３４と第１の凸部１３６との間に間隙１３５を形成するように、第１の凸部１３６が形成されている。第１の凸部１３６と第１の凹部１３４との間の間隙１３５は、反応ガス供給路１４１（供給路）として機能する。反応ガス供給路１４１のさらなる詳細は、本明細書で後述する。

【0023】

下部リング１３２の第１の凹部１３４に対向する領域では、第２の凹部１３７を形成するために、下部リング１３２の頂面の外周部の一部が切り欠かれている。上部リング１３１には、第２の凹部１３７に対応する位置に、第２の凹部１３７の形状に対応するように、かつ第２の凹部１３７と第２の凸部１３９との間に間隙１３８を形成するように、第２の凸部１３９が形成されている。第２の凹部１３７と上部リング１３１の第２の凸部１３９との間の間隙１３８にガス排出路１４２が形成されている。

【0024】

このように、反応ガス供給路１４１とガス排出路１４２は、反応チャンバ１０１の処理領域を横切って対角線状に向かい合い、ガス供給路１４１から反応チャンバ１０１に導入された反応ガスは、基板１０２の上を（長手方向軸１１０に直交する）水平方向に流れる。

【0025】

パージガスが排出されるパージ孔１４４が、下部リング１３２の第２の凸部１３７の壁面１４３に形成されている。パージ孔１４４は、フランジ部１１３の下に形成されている。パージ孔１４４は、ガス排出路１４２と連結しているため、反応ガスとパージガスの両方をガス排出路１４２から排出することができる。

【0026】

環状プラットフォーム１４５が本体１０４の下部リング１３２の底面側の下に設けられ、本体１０４は、プラットフォーム１４５上に配置されている。プラットフォーム１４５は、環状クランプ部１５１内に配置されてもよい。

【0027】

環状クランプ部１５１は、天井部１０５、側壁１０４、およびプラットフォーム１４５の外周に配置されている。環状クランプ部１５１は、天井部１０５、側壁１０４、およびプラットフォーム１４５をクランプして支持する。クランプ部１５１には、反応ガス供給路１４１と連結する供給側連結路１５２と、ガス排出路１４２と連結する排出側連結路１５３とが設けられている。ガス導入インサート１５５は、供給側連結路１５２に設けられている。ガス排出インサート１５８は、排出側連結路１５３に設けられている。

【0028】

反応ガス導入部１５４がクランプ部１５１の外側に配置され、反応ガス導入部１５４と供給側連結路１５２とが互いに流体連結している。本実施形態では、第１の原料ガスおよび第２の原料ガスが反応ガス導入部１５４から導入される。第２の原料ガスは、キャリアガスとしても機能する。３種類以上のガスの混合物を反応ガスとして使用することができる。整流板１５６は、反応ガス導入部１５４に配置され、そこで供給側連結路１５２に合流する。整流板１５６には、サセプタ１０３の上面に略平行な直線経路に沿って貫通する複数の開口部１５６ａ（図５）が設けられ、第１の原料ガスと第２の原料ガスは、反応ガスを、開口部１５６ａを通過させることによって混合され、整流される。ガス排出部１５７は、クランプ部１５１の外側に配置されている。ガス排出部１５７は、反応チャンバ１０１の中心を間に挟んで反応ガス導入部１５４に対向する位置に配置されている。

【0029】

チャンバ底部１６１がプラットフォーム１４５の内周側の下部に配置されている。別の加熱デバイス１６２および下部反射器１６５がチャンバ底部１６１の外側に配置されているため、基板１０２は、下側からも加熱することができる。

【0030】

チャンバ底部１６１の中心には、サセプタ支持体１０６の長手方向軸１１０に沿ってパージガス導入部１６６が設けられている。パージガスは、パージガス源（図示せず）から、チャンバ底部１６１、下部リング１３２、およびプラットフォーム１４５によって形成された下部反応チャンバ部１６４に導入される。パージ孔１４４も、チャンバ１０１の下部内容積を通して下部反応チャンバ部１６４と流体連結している。

【0031】

本実施形態によるエピタキシャル成長装置を用いた成膜方法について以下に説明する。

【0032】

最初に、サセプタ１０３を基板搬送面Ｐ２に移動し、基板１０２をバルブ付き開口部１０９および基板搬送ポート１３０を介して搬送し、基板が載置されたサセプタ１０３を成膜面Ｐ１に移動させる。例えば、２００ｍｍの直径を有するシリコン基板が基板１０２として使用される。次いで、加熱デバイス１２３、１６２を用いて、基板を待機温度（例えば、８００℃）から成長温度（例えば、１１００℃）に加熱する。パージガス１６６（例えば、水素）は、パージガス供給から下部反応チャンバ部１６４に導入される。反応ガス（例えば、第１の原料ガスとしてのトリクロロシランおよび第２の原料ガスとしての水素）は、反応ガス導入部１５４から反応ガス供給路１４１を介して反応チャンバ１０１に導入される。反応ガスは、基板１０２の表面に境界層を形成し、境界層で反応が起こる。それに応じて、シリコン膜が基板１０２上に形成される。反応ガスは、反応チャンバ１０１と連結するガス排出路１４２から排出される。パージガスは、パージ孔１４４を介してガス排出路１４２に排出される。エピタキシャル成長後、基板１０２の温度は、待機温度に戻り、基板１０２は、チャンバ１０１から取り出され、半導体製造装置の別のチャンバに移される。

【0033】

図４は、断面でのエピタキシャル成長装置１００の一部の概略上面図である。ガス分配アセンブリ４００として図４に表されているガス導入インサート１５５は、環状クランプ部１５１に結合されて示されている。ガス分配アセンブリ４００は、１つまたは複数のガス源４１０Ａおよび４１０Ｂに結合された注入ブロック４０５を含む。注入ブロック４０５は、内側プレナム４１５Ａおよび外側プレナム４１５Ｂなどの、整流板１５６の開口部１５６ａの上流に配置された１つまたは複数のプレナムを含む。

【0034】

ガス源４１０Ａ、４１０Ｂは、シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ₂Ｃｌ₆）、ジブロモシラン（ＳｉＨ₂Ｂｒ₂）、高次シラン、それらの誘導体、およびそれらの組合せを含むシラン類などのシリコン前駆体を含むことができる。ガス源４１０Ａ、４１０Ｂは、ゲルマン（ＧｅＨ₄）、ジゲルマン（Ｇｅ₂Ｈ₆）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）、ジクロロゲルマン（ＧｅＨ₂Ｃｌ₂）、それらの誘導体、およびそれらの組合せなどの前駆体を含有するゲルマニウムも含むことができる。シリコンおよび／またはゲルマニウム含有前駆体は、塩化水素（ＨＣｌ）、塩素ガス（Ｃｌ₂）、臭化水素（ＨＢｒ）、およびそれらの組合せと組み合わせて使用されてもよい。ガス源４１０Ａ、４１０Ｂは、ガス源４１０Ａ、４１０Ｂの一方または両方に存在するシリコンおよびゲルマニウム含有前駆体のうちの１つまたは複数を含むことができる。例えば、外側プレナム４１５Ｂと連結することができるガス源４１０Ａは、水素ガス（Ｈ₂）または塩素ガス（Ｃｌ₂）などの前駆体材料を含むことができ、一方、ガス源４１０Ｂは、シリコンおよび／またはゲルマニウム含有前駆体、それらの誘導体、またはそれらの組合せを含むことができる。

【0035】

ガス源４１０Ａ、４１０Ｂからの前駆体材料は、内側プレナム４１５Ａおよび外側プレナム４１５Ｂに供給される。前駆体材料は、内側プレナム４１５Ａおよび外側プレナム４１５Ｂ、整流板１５６の開口部１５６ａ、ならびにガス分配アセンブリ４００の本体４２５に形成された１つまたは複数のガス注入チャネル４２０を通って、反応チャンバ１０１の処理容積に入る。

【0036】

図４に示す平面図では、１つまたは複数のガス注入チャネル４２０は、外壁４３０、整流板１５６、および中央隔壁４３５によって境界付けられている。外壁４３０の外側にブラインドチャネル４４０が示されており、そこには、整流板１５６に開口部１５６ａが形成されていない（すなわち、整流板１５６の非穿孔部分）。本体４２５は、整流板１５６の非穿孔部分および外壁４３０と共に、ブラインドチャネル４４０を境界付ける側板４４５も含む。ブラインドチャネル４４０ならびに１つまたは複数のガス注入チャネル４２０は、反応チャンバ１０１の処理容積と流体連結していてもよい（例えば、ブラインドチャネル４４０がその一端部で開いている）。しかしながら、前駆体ガスは、注入ブロック４０５からブラインドチャネル４４０を通って反応チャンバ１０１の処理容積には流れない。供給源４１０Ａによって導入された前駆体ガスは、最初にプレナム４１５Ｂに入り、そこからプレナム４１０に流入する。供給源４１０Ｂによって導入された前駆体ガスは、最初にプレナム４１５Ａに入り、そこからプレナム４１０に流入し、供給源４１０Ａからの前駆体ガスと混合される。次いで、前駆体ガスは、基板１０２の上を流れ、ガス排出部１５７を介して反応チャンバ１０１の処理容積から出る。外壁４３０および整流板１５６を含むガス分配アセンブリ４００の少なくとも本体４２５は、石英材料から製造されてもよい。

【0037】

図５は、反応チャンバ１０１の処理容積に結合されたガス分配アセンブリ４００の斜視図である。基板１０２がサセプタ１０３上に示されており、環状サセプタリング１０７がサセプタ１０３を実質的に取り囲んでいる。一部の実施形態では、環状サセプタリング１０７は、熱シールドを含む。

【0038】

ガスがチャンバ１０１に導入される幅がガス分配アセンブリ４００の外壁４３０間の距離５１０によって画定される、ガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５が図５に示されている。

【0039】

一部の実施形態では、距離５１０は、ガス分配アセンブリ４００の寸法５１５（すなわち、一方の端部プレート４４５からもう一方の端部プレート４４５までの長さ）よりも短い。ブラインドチャネル４４０を含むガス分配アセンブリ４００の外側部分５２０を使用して、反応チャンバ１０１の本体５３０の既存の開口部５２５をふさぐことができ、それによって、ガス分配アセンブリ４００をカスタマイズして、既存のチャンバに後付けすることが可能になる。一部の実施形態では、ガス分配アセンブリ４００は、交換可能なライナーアセンブリであり、ガス分配アセンブリ４００は、必要に応じて交換することができる。外側部分５２０は、上述したようにガス流には必要ではないが、他の属性の中でもとりわけ、真空を維持するために既存の開口部５２５をふさぐために利用することができる。

【0040】

一部の実施形態では、ガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５の距離５１０は、基板１０２の直径５３５に実質的に等しい。例えば、基板１０２が２００ミリメートル（ｍｍ）の直径を有する場合、ガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５の距離５１０は、実質的に２００ｍｍに等しい。「実質的に等しい」という用語は、２００ｍｍ基板に基づいて、＋／−約３ｍｍ以下と定義することができる。

【0041】

この比例性の理由は、多数あり、観察およびシミュレーションに基づいている。反応チャンバ１０１の処理容積は、円筒形であるが、ガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５は、矩形であることが順守されている。ブラインドチャネル４４０を有するガス分配アセンブリ４００の容積がブラインドチャネルの位置にもガスを流すことができるように変更されておらず、整流板１５６の全長にわたって開口部１５６ａがあり、その結果、ガス注入部分が基板１０２の距離５１０よりも大きくなるのみならず直径５３５よりも大きくなる従来のガス分配アセンブリでは、ガス流は、ガス注入部分の中心と比較して、ガス注入部分の端部でより高い速度を有する傾向がある。ガス分配アセンブリの縁部でのこの比較的高い速度は、縁部での断面積の減少に起因し、これにより縁部での速度が増加する。この不均一なガス流は、基板上での不均一な膜成長につながる。例えば、従来のガス分配アセンブリでは流量を制御することはできるが、流量の制御は、基板の縁部での膜成長にはほとんど影響を及ぼさない。この不均一なガス流は、基板全体にわたって約＋／−１．０％の厚さの不均一性を生成することが示されており、これは、一部の半導体デバイス用途の仕様外である。

【0042】

対照的に、本明細書に開示されるような、基板１０２の直径５３５に実質的に等しいガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５の距離５１０を有するガス分配アセンブリ４００を利用することにより、厚さの不均一性が基板１０２全体にわたって約＋／−０．６％に改善された。

【0043】

本明細書に開示されるようなガス分配アセンブリ４００で実行された試験により、ガス注入部分５０５を横切る（例えば、距離５１０に沿った）実質的に均一な流速が確認された。例えば、ガス注入部分５０５を横切る速度は、±１．５メートル／秒変動する従来のガス分配アセンブリの速度と比較して、±０．５メートル／秒変動する。本明細書に開示されるようなガス分配アセンブリ４００のガス注入部分５０５を横切るこの流速の変動の減少により、上で論じたように厚さの均一性の改善が得られる。

【0044】

前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】