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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022137077
(43)【公開日】2022-09-21
(54)【発明の名称】改良型の半角ノズル
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20220913BHJP
H01L 21/26 20060101ALI20220913BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31
H01L21/26 G
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022099299
(22)【出願日】2022-06-21
(62)【分割の表示】P 2018013532の分割
【原出願日】2018-01-30
(31)【優先権主張番号】62/455,282
(32)【優先日】2017-02-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【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・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ショウノ， エリック キハラ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】熱処理中のガス分配を改善するための装置を提供する。
【解決手段】チャンバにおいて、ガスチャネル２４９には角度が付けられる。側方ガス流２４８は、処理されている基板のエッジプロファイルを調整する流路に沿って流れる。側方ガス流２４８のガス流パターンが不均一な横方向の広がりを有するように、ガスチャネル２４９の半角を変動させることで、基板に堆積された材料の、より均一な厚さプロファイルが生成される。ゆえに、ガスチャネル２４９は、２つの異なる半角２５０ａ及び２５０ｂを有する。半角２５０ａ、２５０ｂの一方が２９．５度から３０．５度である一方、半角２５０ａ、２５０ｂの他方は、３１．８度から３２．８度である。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】チャンバにおいて、ガスチャネル２４９には角度が付けられる。側方ガス流２４８は、処理されている基板のエッジプロファイルを調整する流路に沿って流れる。側方ガス流２４８のガス流パターンが不均一な横方向の広がりを有するように、ガスチャネル２４９の半角を変動させることで、基板に堆積された材料の、より均一な厚さプロファイルが生成される。ゆえに、ガスチャネル２４９は、２つの異なる半角２５０ａ及び２５０ｂを有する。半角２５０ａ、２５０ｂの一方が２９．５度から３０．５度である一方、半角２５０ａ、２５０ｂの他方は、３１．８度から３２．８度である。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を熱処理するための装置であって、
本体と、
角度がついた突起と、
ガス注入チャネルであって、
第１半角、及び、
第２半角を備え、前記第１半角は前記第２半角とは異なる、ガス注入チャネルとを備える、装置。
本体と、
角度がついた突起と、
ガス注入チャネルであって、
第１半角、及び、
第２半角を備え、前記第１半角は前記第２半角とは異なる、ガス注入チャネルとを備える、装置。
【請求項2】
前記本体が、
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する、第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する、第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する、第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面とを備える、請求項１に記載の装置。
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する、第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する、第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する、第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面とを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
角度がついた突起が前記第５の面に配置され、ガス注入チャネルが前記第６の面に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記角度がついた突起が三角形である、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
角度がついた突起が、
第１ファセットと、
第２ファセットと、
前記湾曲したガス注入チャネルと流体連通している円形の入口とを備える、請求項２に記載の装置。
第１ファセットと、
第２ファセットと、
前記湾曲したガス注入チャネルと流体連通している円形の入口とを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項6】
前記ガス注入チャネルが、流路に平行な基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記第１半角が約２９．５度から約３０．５度であり、前記第２半角が約３１．８度から約３２．８度である、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記ガス注入チャネルが、湾曲面を伴って処理空間に向かって広がる、扁平な漏斗型構造物である、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置された基板支持体であって、基板支持面を有する、基板支持体と、
前記チャンバ本体の入口に連結された、ガス源突起と、
前記チャンバ本体の出口に連結された、排気アセンブリと、
前記チャンバ本体の側壁に連結された、側方ガスアセンブリとを備える、基板を処理するための装置であって、前記側方ガスアセンブリが、
ガス注入チャネルであって、
第１半角、及び、
第２半角を備え、前記第１半角は前記第２半角とは異なる、ガス注入チャネルを備える、装置。
前記処理空間内に配置された基板支持体であって、基板支持面を有する、基板支持体と、
前記チャンバ本体の入口に連結された、ガス源突起と、
前記チャンバ本体の出口に連結された、排気アセンブリと、
前記チャンバ本体の側壁に連結された、側方ガスアセンブリとを備える、基板を処理するための装置であって、前記側方ガスアセンブリが、
ガス注入チャネルであって、
第１半角、及び、
第２半角を備え、前記第１半角は前記第２半角とは異なる、ガス注入チャネルを備える、装置。
【請求項10】
前記側方ガスアセンブリが、
本体と、
角度がついた突起とを更に備える、請求項９に記載の装置。
本体と、
角度がついた突起とを更に備える、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記本体が、
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する、第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する、第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する、第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面とを備える、請求項１０に記載の装置。
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する、第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する、第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する、第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面とを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記角度がついたガス源突起が前記第５の面に配置され、前記ガス注入チャネルが前記第６の面に配置される、請求項１１に記載の装置。
【請求項13】
角度がついた前記突起が、
第１ファセットと、
第２ファセットと、
前記湾曲したガス注入チャネルと流体連通している円形の入口とを備える、請求項９に記載の装置。
第１ファセットと、
第２ファセットと、
前記湾曲したガス注入チャネルと流体連通している円形の入口とを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項14】
前記側方ガスアセンブリが、流路に平行な前記基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、請求項９に記載の装置。
【請求項15】
前記第１半角が約２９．５度から約３０．５度までであり、前記第２半角が約３１．８度から約３２．８度までである、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は概して、半導体処理ツールに関し、より具体的には、ガス流分配が改善されているリアクタに関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術の説明
半導体基板は、集積回路用のデバイス及び微小デバイスの製造を含む、広範な応用のために処理される。基板を処理する方法の１つは、処理チャンバの中に載置された基板の上側表面で酸化物層を成長させることを含む。酸化物層は、基板を、放射熱源を用いて加熱しつつ、酸素ガス及び水素ガスに曝露することによって、堆積されうる。酸素ラジカルが、基板の表面にぶつかって、ケイ素基板に層（例えば二酸化ケイ素層）を形成する。
半導体基板は、集積回路用のデバイス及び微小デバイスの製造を含む、広範な応用のために処理される。基板を処理する方法の１つは、処理チャンバの中に載置された基板の上側表面で酸化物層を成長させることを含む。酸化物層は、基板を、放射熱源を用いて加熱しつつ、酸素ガス及び水素ガスに曝露することによって、堆積されうる。酸素ラジカルが、基板の表面にぶつかって、ケイ素基板に層（例えば二酸化ケイ素層）を形成する。
【0003】
急速熱酸化に使用される既存の処理チャンバでは、成長制御が限定的であることにより、処理均一性が乏しくなる。従来的には、反応ガスが基板の水平方向に平行に導入されている間に、回転可能な基板支持体が基板を回転させ、それにより、基板支持体に設置された基板にフィルムが堆積される。既存のガス入口設計では、ガスは、基板に到達し、基板全体に不均一に堆積することになる。既存のガス入口設計が原因で成長制御が限定的になることにより、基板の中心では成長が大きく、基板のエッジでは成長が小さくなる。
【0004】
したがって、基板全体におけるより均一な成長のための成長制御をもたらす、改良型のガス流分配が必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
本開示の実行形態は、熱処理中のガス分配を改善するための装置を提供する。本開示の一実施実行形態は、基板を熱処理するための装置を提供する。この装置は、本体と、角度が付いた突起と、ガス注入チャネルとを含む。ガス注入チャネルは、第１半角と第２半角とを有する。第１半角は第２半角とは異なる。
【0006】
本開示の別の実行形態は、基板を処理するための装置であって、処理空間を画定するチャンバ本体と、処理空間内に配置された基板支持体とを備える、装置を提供する。基板支持体は基板支持面を有する。この装置は、チャンバ本体の入口に連結されたガス源突起と、チャンバ本体の出口に連結された排気アセンブリと、チャンバ本体の側壁に連結された側方ガスアセンブリとを、更に含む。側方ガスアセンブリは、ガス注入チャネルを含む。ガス注入入口は、第１半角と第２半角とを含む。第１半角は第２半角とは異なる。
【0007】
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明が、実行形態を参照することによって得られる。実行形態の一部は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実行形態も許容しうるため、付随する図面は、この開示の典型的な実行形態のみを示しており、したがって、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】
【0008】
【図1A】本開示の実行形態を実践するために使用されうる熱処理チャンバの概略断面図である。
【図1B】本開示の一実行形態による、熱処理チャンバの概略的な上面断面図である。
【図2A】本開示の一実行形態による、ガスインジェクタの概略的な上面断面図である。
【図2B】本開示による、ガスインジェクタの三次元概略図である。
【図2C】本開示による、ガスインジェクタの三次元概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。一実行形態で開示されている要素は、具体的な記述がなくとも、他の実行形態で有益に利用されうると、想定される。
【0010】
図１Ａは、本開示の実行形態を実践するために使用されうる熱処理チャンバ１００の概略断面図である。熱処理チャンバ１００は概して、ランプアセンブリ１１０と、処理空間１３９を画定するチャンバアセンブリ１３０と、処理空間１３９内に配置される基板支持体１３８とを含む。処理チャンバ１００は、例えば、熱アニール処理、熱洗浄、熱化学気相堆積、熱酸化、及び熱窒化などのプロセスのために基板１０１を加熱する、制御された熱サイクルを提供することが可能である。
【0011】
ランプアセンブリ１１０は、石英ウインドウ１１４を介して処理空間１３９に熱を供給するために、基板支持体１３８よりも上方に位置付けられうる。石英ウインドウ１１４は、基板１０１とアセンブリ１１０との間に配置される。一部の実行形態では、ランプアセンブリ１１０は、追加的又は代替的に、基板支持体１３８よりも下方に配置されうる。この開示において、「上方（ａｂｏｖｅ）」又は「下方（ｂｅｌｏｗ）」という語が絶対的な方向を表わすわけではないことに、留意されたい。ランプアセンブリ１１０は、カスタマイズされた赤外加熱手段を基板支持体１３８に配置された基板１０１に提供するための加熱源１０８（例えば、複数のタングステンハロゲンランプ）を、収納するよう構成される。複数のタングステンハロゲンランプは、六角形構成に配置されうる。加熱源１０８はコントローラ１０７に接続されてよく、コントローラ１０７は、基板１０１に対して均一な又はカスタマイズされた加熱プロファイルを実現するよう、加熱源１０８のエネルギーレベルを制御しうる。一例では、加熱源１０８は、約５０℃／ｓから約２８０℃／ｓの速度で、基板１０１を急速に加熱することが可能である。
【0012】
基板１０１は、摂氏約５５０度から摂氏約７００度未満までの範囲内の温度に、加熱されうる。加熱源１０８は、基板１０１の、区域に分けられた加熱（温度チューニング）を提供しうる。温度チューニングは、特定の場所では基板１０１の温度を変化させるが、それ以外の基板温度には影響を与えないよう、実施されうる。ロボットが、基板１０１を移送して処理空間１３９に出し入れするために、スリットバルブ１３７がベースリング１４０に配置されうる。基板１０１は基板支持体１３８に配置されてよく、基板支持体１３８は、垂直に動き、中心軸１２３の周りで回転するよう、構成されうる。ガス入口１３１は、ベースリング１４０の上方に配置されてよく、かつ、処理空間１３９に一又は複数の処理ガスを提供するために、ガス源１３５に接続されうる。ベースリング１４０のガス入口１３１とは反対側に形成された、ガス出口１３４は、排気アセンブリ１２４に適合し、排気アセンブリ１２４は、ポンプシステム１３６と流体連通している。排気アセンブリ１２４は、ガス出口１３４を介して処理空間１３９と流体連通している排気空間１２５を画定する。
【0013】
一実行形態では、一又は複数の側方ポート１２２が、ベースリング１４０の上方の、ガス入口１３１とガス出口１３４との間に形成されうる。側方ポート１２２と、ガス入口１３１と、ガス出口１３４とは、実質的に同じ高さに配置されうる。つまり、側方ポート１２２と、ガス入口１３１と、ガス出口１３４とは、実質的に同じ高さにありうる。下記で詳述するように、側方ポート１２２は、基板１０１のエッジエリア付近でのガス分配均一性を向上させるよう構成された、側方ガス源に接続される。
【0014】
図１Ｂは、本開示の一実行形態による、熱処理チャンバ１００の概略的な上面断面図である。図１Ｂに示しているように、ガス入口１３１とガス出口１３４とは、処理空間１３９の対向する両側部に配置される。ガス入口１３１とガス出口１３４の両方が、基板支持体１３８の直径におおよそ等しい、線幅又は方位幅を有しうる。
【0015】
一実行形態では、ガス源１３５は、複数のガス源（例えば、第１ガス源１４１及び第２ガス源１４２）を備えてよく、その各々が、処理ガスを提供するよう構成され、注入カートリッジ１４９に接続される。ガスは、第１ガス源１４１及び第２ガス源１４２から、注入カートリッジ１４９及びガス入口１３１を通って処理空間１３９内へと、流通する。一実行形態では、注入カートリッジ１４９は、内部に形成された狭長チャネル１５０と、狭長チャネル１５０の両端部に形成された２つの入口１４３、１４４とを有する。複数の注入孔１５１が狭長チャネル１５０に沿って分布しており、注入孔１５１は、処理空間１３９に向けて主ガス流１４５を注入するよう構成される。カートリッジ１４９の二入口設計により、処理空間１３９内のガス流均一性が向上する。主ガス流１４５は、３０～５０体積パーセントの水素ガスと、５０～７０体積パーセントの酸素ガスとを含み、かつ、約２０毎分標準リットル（ｓｌｍ）から約５０ｓｌｍまでの範囲内の流量を有しうる。流量は３００ｍｍ直径を有する基板１０１に基づき、これにより、約０．０２８ｓｌｍ／ｃｍ２から約０．０７１ｓｌｍ／ｃｍ２までの範囲内の流量が導かれる。
【0016】
主ガス流１４５は、ガス入口１３１からガス出口１３４に向けて、かつポンプ１３６へと、導かれる。ポンプ１３６は、チャンバ１００の真空源である。一実行形態では、排気アセンブリ１２４の排気空間１２５は、主ガス流１４５に対するチャンバ構造の形状寸法の影響を低減するために、処理空間１３９を拡張するよう構成される。ポンプ１３６は、処理空間１３９の圧力を制御するためにも使用されうる。例示的な一工程では、処理空間の内部の圧力は、約１Ｔｏｒｒから約１９Ｔｏｒｒ（例えば、約５Ｔｏｒｒから約１５Ｔｏｒｒまで）に維持される。
【0017】
一実行形態では、ガスインジェクタ１４７は、ガスが、側方ポート１２２を介して、側方ガス流１４８にしたがって処理空間１３９へと流れるように、ベースリング１４０に連結される。ガスインジェクタ１４７は、側方ガス流１４８の流量を制御するよう構成された流量調整デバイス１４６を介して、ガス源１５２と流体連通している。ガス源１５２は、一又は複数のガス源１５３、１５４を含みうる。一具体例では、ガス源１５２は、側方ポート１２２に向けて水素ラジカルを発生させる、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）である。ランプで基板を加熱し、スリットバルブ１３７から処理チャンバ１００内に水素と酸素を注入する、ＲａｄＯｘ（登録商標）プロセスでは、ガスインジェクタ１４７は、処理空間１３９内に水素ラジカルを注入するよう構成される。ガスインジェクタ１４７から導入される水素ラジカルにより、基板１０１のエッジ沿いの反応速度が向上し、酸化物層の厚さ均一性が向上することにつながる。側方ガス流１４８は、約５ｓｌｍから約２５ｓｌｍまでの範囲内の流量を有しうる。３００ｍｍ直径を有する基板では、流量は、約０．００７ｓｌｍ／ｃｍ２から約０．０３５ｓｌｍ／ｃｍ２までの範囲内となる。側方ガス流１４８の組成及び流量は、厚さ均一性が向上した酸化物層を形成する上で、重要な因子である。
【0018】
図１Ｂに示す実行形態では、ガスインジェクタ１４７は、処理空間１３９に向かって広がる、漏斗状の開口を有する構造物である。つまり、側方ポート１２２は、基板１０１に向かって徐々に増大する内径を有する。ガスインジェクタ１４７は、側方ガス流１４８の大部分を、中空の扇形又は中空の扁平円錐形の形状で、基板１０１のエッジに導くよう適合している。基板１０１のエッジとは、基板１０１の端面から０ｍｍ～１５ｍｍ（例えば１０ｍｍ）の幅の、外縁領域のことでありうる。ガスインジェクタ１４７の漏斗型構造が、基板１０１のエッジに向けて側方ガス流１４８の大部分を拡散させることから、基板１０１のガス曝露は、エッジエリアにおいて又はエッジエリア付近で増大する。一実行形態では、ガスインジェクタ１４７の内表面は、基板１０１のエッジに実質的に正接する、又は、基板支持体１３８の基板支持面のエッジに実質的に正接する方向１８９に沿って延在するように、構成される。
【0019】
加えて、基板１０１が反時計回り方向１９７に回転することから、ガスは、基板１０１の上方を流れ、基板１０１のエッジにおけるより大きな成長をもたらすことになる。図１Ｂは基板１０１が反時計回り方向に回転することを示しているが、基板１０１は、側方ガス流１４８による利点を損なうことなく、時計回りにも回転しうる。側方ガス流１４８のガス流速、及び、処理空間１３９内のガス流パターンは、側方ガス流１４８の流量、基板１０１の回転スピード、及び、ガスインジェクタ１４７の広がり角度のうちの一又は複数を通じて、調整されうる。側方ガス流１４８の制御態様により、側方ガス流１４８が主ガス流１４５及び基板１０１とどのように反応するかに影響をあたえうる、不均一なガス流が防止される。その結果として、基板のエッジにおける厚さプロファイルが改善される。
【0020】
ガスインジェクタ１４７は、石英、セラミック、アルミニウム、ステンレス鋼、鋼などといった任意の好適な材料で作られうる。基板１０１のエッジにおける側方ガス流の効果を更に向上させるために、ガスインジェクタ１４７は、基板１０１のエッジの方を向いた一又は複数のガスチャネルを有するよう構成されうる。図２Ａは、本開示の一実行形態による、ガスインジェクタ２４７の概略的な上面断面図である。
【0021】
図２Ａの実行形態では、ガスインジェクタ２４７は、ガスチャネル２４９が内部に形成されている狭長構造物である。ガスインジェクタ２４７は、本体２３０と突起２０５とを有する。突起２０５の形状は三角形でありうる。突起２０５はガス源アセンブリでありうる。一実行形態では、突起２０５は、図２Ｂに示すような円形入口２１６を有する角度が付いた開口２４６と、角度が付いた面２０２と、第１ファセット２１８と、第２ファセット２０４とを含む。一実行形態では、角度が付いた開口２４６は長方形である。一実行形態では、第１ファセット２１８は第２ファセット２０４に平行である。第２ファセット２０４は、第１ファセット２１８の長さの２倍でありうる。第２ファセットは、０．０４０～０．０４８インチでありうる。
【0022】
一実行形態では、本体２３０はエッジが丸み付けされた長方形である。本体２３０は、第２の面２３４の反対側に第１の面２３２を有する。一実行形態では、第１の面２３２と第２の面２３４とは、実質的に同じ長さである。一実行形態では、第１の面２３２と第２の面２３４とは平行である。本体は、図２Ｂに示しているように、第３の面２２４と、第４の面２２２と、第５の面２２６と、第６の面２８２とを有する。第１ファセット２１８が、角度が付いた面２０２を第５の面２２６に接続しうる。第２ファセットが、角度が付いた開口２４６を第５の面２２６に接続しうる。突起２０５は第５の面２２６に接続しうる。角度が付いた開口２４６は、角度がついた面２０２に対して直角でありうる。
【0023】
ガスインジェクタは、長方形、正方形、円形、多角形、六角形、又はその他の任意の好適な形状といった、任意の望ましい断面形状を有する狭長チャネルを含みうる。ガスインジェクタ２４７は、側方ガス流１４８の大部分を、中空の扇形又は中空の扁平円錐形の形状で、基板１０１のエッジに導くよう適合している。ガスチャネル２４９は、２つの内部表面２７９、２８０を含む。一実行形態では、内部表面２７９、２８０は、その各々が、基板１０１のエッジに実質的に正接する、又は、基板支持体１３８の基板支持面のエッジに実質的に正接する方向に沿って延在するように、構成される。内部表面２７９、２８０は、角度が付いた開口２４６から湾曲面２８２へと延在する。湾曲面２８２は、基板１０１と隣り合い、かつ、突起２０５の反対側にある。
【0024】
側方ポート１２２（図１Ｂ）を介して側方ガス流２４８を処理空間１３９（図１Ｂ）に提供するために、ガスチャネル２４９には角度が付けられる。側方ガス流２４８は、処理されている基板１０１のエッジプロファイルを調整する流路に沿って流れる。有利には、また驚くべきことに、側方ガス流２４８のガス流パターンが不均一な横方向の広がりを有するように、ガスチャネル２４９の半角を変動させることで、基板１０１に堆積された材料の、より均一な厚さプロファイルが生成される。ゆえに、ガスチャネル２４９は、２つの異なる半角２５０ａ及び２５０ｂを有する。一方の半角２５０ａ、２５０ｂが２９．５度から３０．５度でありうる一方、他方の半角２５０ａ、２５０ｂは、３１．８度から３２．８度でありうる。半角２５０ａ及び２５０ｂは、基板１０１の中心軸線２１０とガスチャネル２４９の中心交点２２０とを使用して測定される角度である。中心軸線２１０は、基板１０１の中心からガスチャネル２４９の開口へと延在する線である。中心軸線２１０は、第１の面２３２に平行である。一実行形態では、中心軸線２１０は、第１の面２３２に平行に、点２１２を通って延在する線である。点２１２は、角度が付いた開口２４６の内側エッジに位置している。角度が付いた開口２４６は、（図２Ｂに示しているような）円形の入口２１６を有する。円形の入口２１６は、拡張された内部空間２１４につながっている。一実行形態では、拡張された内部空間２１４は長方形である。一実行形態では、点２１２は、角度が付いた開口２４６と内部空間２１４との交点にある。一実行形態では、拡張された内装空間２１４は、入口チャネル２４９と連通している。中心交点２２０は、ガスチャネルの開口の中点である。中心交点２２０は、第５の面２２６に平行であり、かつ、第１ファセット２１８と角度が付いた面２０２とが接続する点と交差する線によって、画定される。
【0025】
ガスインジェクタ２４７は、ガス源１５２に接続されている、角度が付いたガス源突起２０５を有する。一実行形態では、角度が付いたガス源突起２０５の形状は三角形である。一実行形態では、角度がついたガス源突起２０５の開口は、約１３７度から１４１度の角度２４２に配置される。一実行形態では、ガスチャネル２４９は、ガス又はラジカルのガスが、ガスチャネル２４９から出た後に、基板１０１のエッジに実質的に正接する、又は、基板支持体１３８の基板支持面のエッジに実質的に正接する方向に流れるように、構成される。ガスチャネル２４９の角度は、側方ガス流２４８が基板１０１（又は基板支持体１３８）の中心に向かって流れ、基板１０１（又は基板支持体１３８）の外縁に近接し、又は、基板１０１（又は基板支持体１３８）の任意の望ましい場所に空間的に分配されるように調整されうると、想定される。
【0026】
側方ガス流２４８（ガス又はラジカルのガスのいずれであっても）が、基板１０１のエッジ（又は、基板支持体１３８の基板支持面のエッジ）に正接又は近接する方向に流れるか否かにかかわらず、ガス又はラジカルのガスは、基板１０１のエッジ沿いの反応速度を著しく加速させる。ランプで基板を加熱し、スリットバルブ１３７から処理チャンバ１００内に水素と酸素を注入する、ＲａｄＯｘ（登録商標）プロセスでは、ガスインジェクタ２４７は、種々の角度で、基板１０１に側方ガス流２４８を提供するよう構成される。驚くべきことに、不均一な半角を有するガスチャネル２４９を通じて、側方ガスを基板のエッジ又はエッジ付近に提供することにより、基板１０１のエッジ沿いの厚さ均一性が向上した酸化物層がもたらされる。
【0027】
例示的な一実行形態では、ガスインジェクタ２４７は、処理チャンバ１００のガス注入側（例えばスリットバルブ１３７）の方を向いたガスチャネル２４９を有するよう、構成される。つまり、ガスチャネル２４９は、処理チャンバのガス注入側に向かう方向に沿って、延在する。この様態では、ガスの大部分が、側方ガス流２４８にしたがって処理チャンバ１００のガス注入側に向かって流れ、基板１０１（又は、基板支持体１３８の基板支持面）のエッジにおいて又はかかるエッジ付近で、注入カートリッジ１４９（図１Ｂ）から出て来る処理ガス（複数可）と反応する。
【0028】
図２Ｂ及び図２Ｃは、本開示による、ガスインジェクタ２４７の三次元概略図である。ガスインジェクタ２４７は、ガス又はラジカルのガスの大部分が、側方ガス流にしたがって、処理空間１００のガス注入側（例えばスリットバルブ１３７）と、処理チャンバ１００のガス排気側（例えばポンプシステム１３６）のそれぞれに向かって流れるように導くよう、機能する。追加的又は代替的には、ガスチャネル２４９は、側方ガス流２４８が基板１０１のエッジ（又は、基板支持体１３８の基板支持面のエッジ）に正接する方向、又は近接する方向に流れるように、構成されうる。
【0029】
ガスインジェクタ２４７は、面２２６、２３２、２３４、２８２、２２４、及び２２２を含む。第１の面２３２は、第２の面２３４の反対側にある。一実行形態では、第１の面２３２は、第２の側２３４に平行であり、かつ、第２の側２３４と実質的に同じ長さである。第１の湾曲面２３６が、第１の面２３２と第３の面２２４との間に配置される。第３の面２２４は、第１の面２３２に対して直角に配置される。第２の湾曲面２４０が、第２の面２３４と第３の面２２４との間に配置される。第３の湾曲面２３８が、第１の面２３２と第４の面２２２との間に配置される。第４の面２２２は、第１の面２３２に対して直角である。第４の湾曲面２２８が、第２の面２３４と第４の面２２２との間に配置される。第３の面２２４は、第４の面２２２の反対側にある。第５の面２２６が、第６の面２８２の反対側にある。一実行形態では、第６の面２８２は湾曲している。第６の面２８２の曲率半径は約８～約９インチでありうる。第３の面２２４は、角度がついたガス源突起２０５と同じ平面にある。ガスチャネル２４９が、基板１０１に面して、第６の面２８２に配置される。有利には、第１の面２３２及び第２の面２３４は、第４の面２２２に対して実質的に直角であり、チャンバ１００におけるより密着性の高い密封を可能にする。一実行形態は、オプションで、図２Ｃで視認できるようなファセット２０４、２１８を含みうる。一実行形態では、角度がついたガス源突起２０５は、ファセット２０４、２１８を介して第５の面２２６に接続される。一実行形態では、角度がついた面２０２及び角度がついた開口２４６は、第５の面２２６に直接接続される。第６の面の湾曲は、有利には、ガスのより均一な弁別を促進し、基板１０１に向かって流れるガスは、基板１０１の湾曲に沿うことによって、乱れが少なくなる。
【0030】
この出願では熱処理チャンバについて記述しているが、本開示の実行形態は、均一なガス流が求められる任意の処理チャンバで使用されうる。
【0031】
本開示の利点は、基板のエッジに向かってガスを導いて、基板全体における（すなわち中心からエッジまでの）成長均一性を制御するために、処理チャンバ内で改良型の側方ガスアセンブリを使用することを含む。側方ガスアセンブリは、処理チャンバのガス注入側（例えばスリットバルブ）、及び／又は、処理チャンバのガス排気側（例えばポンプポンプ）の方を向くよう構成された、角度がついたガス入口を有する。とりわけ、驚くべきことに、ＲａｄＯｘ（登録商標）プロセスにおいて、不均一な半角を有するガスチャネルを通してガスを導くことで、基板のエッジにおける又は基板のエッジ付近での反応が著しく増大し、それにより、基板のエッジ沿いの厚さ均一性の向上、並びに、基板の全体的な厚さ均一性の向上が、もたらされることが確認された。
【0032】
以上の記述は本開示の実行形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することのない、本開示の他の実行形態及び更なる実行形態が考案されてよく、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。
【符号の説明】
【0033】
１００ チャンバ
１０１ 基板
１０７ コントローラ
１０８ 加熱源
１１０ ランプアセンブリ
１１４ 石英ウインドウ
１２２ 側方ポート
１２３ 中心軸
１２４ 排気アセンブリ
１２５ 排気空間
１３０ チャンバアセンブリ
１３１ ガス入口
１３４ ガス出口
１３５ ガス源
１３６ ポンプシステム
１３７ スリットバルブ
１３８ 基板支持体
１３９ 処理空間
１４０ ベースリング
１４１ 第１ガス源
１４２ 第２ガス源
１４３ ２つの入口
１４４ ２つの入口
１４５ 主ガス流
１４６ 流量調整デバイス
１４７ ガスインジェクタ
１４８ 側方ガス流
１４９ カートリッジ
１５０ 狭長チャネル
１５１ 注入孔
１５２ ガス源
１５３ ガス源
１５４ ガス源
１７９ 内表面
１８９ 方向
１９７ 反時計回り方向
２０２ 角度が付いた面
２０４ 第２ファセット
２０５ 突起
２１０ 中心軸線
２１２ 点
２１４ 内部空間
２１６ 円形の入口
２１８ 第１ファセット
２２０ 中心交点
２２６ 第５の面
２２８ 第４の湾曲面
２３０ 本体
２３２ 面
２３４ 面
２３６ 第１の湾曲面
２３８ 第３の湾曲面
２４０ 第２の湾曲面
２４２ 角度
２４６ 角度が付いたガス源アセンブリ
２４７ ガスインジェクタ
２４８ 側方ガス流
２４９ 入口チャネル
２５０ａ 一方の半角
２５０ｂ 他方の半角
２７９ 内部表面
２８０ 内部表面
２８２ 湾曲面
１０１ 基板
１０７ コントローラ
１０８ 加熱源
１１０ ランプアセンブリ
１１４ 石英ウインドウ
１２２ 側方ポート
１２３ 中心軸
１２４ 排気アセンブリ
１２５ 排気空間
１３０ チャンバアセンブリ
１３１ ガス入口
１３４ ガス出口
１３５ ガス源
１３６ ポンプシステム
１３７ スリットバルブ
１３８ 基板支持体
１３９ 処理空間
１４０ ベースリング
１４１ 第１ガス源
１４２ 第２ガス源
１４３ ２つの入口
１４４ ２つの入口
１４５ 主ガス流
１４６ 流量調整デバイス
１４７ ガスインジェクタ
１４８ 側方ガス流
１４９ カートリッジ
１５０ 狭長チャネル
１５１ 注入孔
１５２ ガス源
１５３ ガス源
１５４ ガス源
１７９ 内表面
１８９ 方向
１９７ 反時計回り方向
２０２ 角度が付いた面
２０４ 第２ファセット
２０５ 突起
２１０ 中心軸線
２１２ 点
２１４ 内部空間
２１６ 円形の入口
２１８ 第１ファセット
２２０ 中心交点
２２６ 第５の面
２２８ 第４の湾曲面
２３０ 本体
２３２ 面
２３４ 面
２３６ 第１の湾曲面
２３８ 第３の湾曲面
２４０ 第２の湾曲面
２４２ 角度
２４６ 角度が付いたガス源アセンブリ
２４７ ガスインジェクタ
２４８ 側方ガス流
２４９ 入口チャネル
２５０ａ 一方の半角
２５０ｂ 他方の半角
２７９ 内部表面
２８０ 内部表面
２８２ 湾曲面
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【手続補正書】
【提出日】2022-07-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を熱処理するための処理チャンバとともに用いるように適合されたガスインジェクタであって、
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分する、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有し、前記突起が三角形であり、前記突起の前記チャネルが前記中心軸に対して角度を付けて配置された側壁を有する、突起と、
を備えるガスインジェクタ。
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分する、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有し、前記突起が三角形であり、前記突起の前記チャネルが前記中心軸に対して角度を付けて配置された側壁を有する、突起と、
を備えるガスインジェクタ。
【請求項2】
前記突起の前記チャネルは、
第１の内部表面と、
前記第１の内部表面の反対側にある第２の内部表面と、
前記第１の内部表面と前記中心軸の間で測定される第１の半角と、
前記第２の内部表面と前記中心軸の間で測定される第２の半角であって、前記第１の半角は前記第２の半角と異なる、第２の半角と、
を更に備える、請求項１に記載のガスインジェクタ。
第１の内部表面と、
前記第１の内部表面の反対側にある第２の内部表面と、
前記第１の内部表面と前記中心軸の間で測定される第１の半角と、
前記第２の内部表面と前記中心軸の間で測定される第２の半角であって、前記第１の半角は前記第２の半角と異なる、第２の半角と、
を更に備える、請求項１に記載のガスインジェクタ。
【請求項3】
前記第１の半角が約２９．５度から約３０．５度であり、前記第２の半角が約３１．８度から約１１．８度である、請求項２に記載のガスインジェクタ。
【請求項4】
前記本体が、
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面と、
を備える、請求項１に記載のガスインジェクタ。
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面と、
を備える、請求項１に記載のガスインジェクタ。
【請求項5】
前記突起が前記第５の面に配置され、前記本体の前記チャネルが前記第６の面に配置される、請求項４に記載のガスインジェクタ。
【請求項6】
前記突起が、
前記第５の面に接続された第１のファセットと、
前記第５の面に接続され、前記第１のファセットに平行である第２のファセットと、
を備える、請求項４に記載のガスインジェクタ。
前記第５の面に接続された第１のファセットと、
前記第５の面に接続され、前記第１のファセットに平行である第２のファセットと、
を備える、請求項４に記載のガスインジェクタ。
【請求項7】
前記突起が円形の入口を更に備える、請求項６に記載のガスインジェクタ。
【請求項8】
前記円形の入口が前記突起の前記チャネルと流体連通する、請求項７に記載のガスインジェクタ。
【請求項9】
前記突起の前記チャネルが、流路に平行な基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、請求項１に記載のガスインジェクタ。
【請求項10】
前記突起の前記チャネルが、処理空間に向かって広がる扁平な漏斗型構造物である、請求項１に記載のガスインジェクタ。
【請求項11】
基板を熱処理するためのガスインジェクタであって、
本体と、
前記本体に接続された突起と、
前記本体に形成されたガス注入チャネルであって、
第１の内部表面、
前記第１の内部表面の反対側にある第２の内部表面、
前記第１の内部表面と前記ガス注入チャネルの中心軸の間で測定される第１の半角、及び
前記第２の内部表面と前記中心軸の間で測定される第２の半角であって、前記第１の半角が約２９．５度から約３０．５度であり、前記第２の半角が約３１．８度から約１１．８度である、第２の半角、
を備える、ガス注入チャネルと、
を備える、ガスインジェクタ。
本体と、
前記本体に接続された突起と、
前記本体に形成されたガス注入チャネルであって、
第１の内部表面、
前記第１の内部表面の反対側にある第２の内部表面、
前記第１の内部表面と前記ガス注入チャネルの中心軸の間で測定される第１の半角、及び
前記第２の内部表面と前記中心軸の間で測定される第２の半角であって、前記第１の半角が約２９．５度から約３０．５度であり、前記第２の半角が約３１．８度から約１１．８度である、第２の半角、
を備える、ガス注入チャネルと、
を備える、ガスインジェクタ。
【請求項12】
前記本体が、
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面と、
を備える、請求項１１に記載のガスインジェクタ。
第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面であって、前記第１の面は前記第２の面と実質的に同じ長さである、第２の面と、
前記第１の面に対して直角な第３の面と、
前記第１の面と前記第３の面との間に延在する第１の湾曲面と、
前記第３の面と前記第２の面との間に延在する第２の湾曲面と、
前記第２の面に対して直角な第４の面と、
前記第１の面と前記第４の面との間に延在する第３の湾曲面と、
前記第４の面と前記第２の面との間に延在する第４の湾曲面であって、前記第３の面が前記第４の面の反対側にある、第４の湾曲面と、
前記第１の面に対して直角な第５の面と、
前記第１の面に対して直角な第６の面であって、前記第６の面は前記第５の面の反対側にある、第６の面と、
を備える、請求項１１に記載のガスインジェクタ。
【請求項13】
前記突起が前記第５の面に配置され、前記ガス注入チャネルが前記第６の面に配置される、請求項１２に記載のガスインジェクタ。
【請求項14】
前記突起が、
前記第５の面に接続された第１のファセットと、
前記第５の面に接続され、前記第１のファセットに平行である第２のファセットと、
を備える、請求項１２に記載のガスインジェクタ。
前記第５の面に接続された第１のファセットと、
前記第５の面に接続され、前記第１のファセットに平行である第２のファセットと、
を備える、請求項１２に記載のガスインジェクタ。
【請求項15】
前記突起が円形の入口を更に備える、請求項１４に記載のガスインジェクタ。
【請求項16】
前記円形の入口が前記ガス注入チャネルと流体連通する、請求項１５に記載のガスインジェクタ。
【請求項17】
前記突起が三角形である、請求項１１に記載のガスインジェクタ。
【請求項18】
前記ガス注入チャネルが、流路に平行な基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、請求項１１に記載のガスインジェクタ。
【請求項19】
基板を熱処理するための処理チャンバとともに用いるように適合されたガスインジェクタであって、
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分する、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有し、前記突起の前記チャネルが、流路に平行な基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、突起と、
を備え、
前記突起の前記チャネルが、前記中心軸に対して角度を付けて配置される側壁を含む、
ガスインジェクタ。
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分する、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有し、前記突起の前記チャネルが、流路に平行な基板支持面の接線から約５ｍｍから約１０ｍｍの距離にある前記流路に沿って、ガス流を提供する、突起と、
を備え、
前記突起の前記チャネルが、前記中心軸に対して角度を付けて配置される側壁を含む、
ガスインジェクタ。
【請求項20】
基板を熱処理するための処理チャンバとともに用いるように適合されたガスインジェクタであって、
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分し、前記突起の前記チャネルが、処理空間に向かって広がる扁平な漏斗型構造物である、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有する、突起と、
を備え、
前記突起の前記チャネルが、前記中心軸に対して角度を付けて配置された側壁を含む、
ガスインジェクタ。
前記処理チャンバにガスを送るように構成されたチャネルを有する本体であって、中心軸が前記本体の前記チャネルを通って延びて実質的に二分し、前記突起の前記チャネルが、処理空間に向かって広がる扁平な漏斗型構造物である、本体と、
前記本体から延びる突起であって、前記突起が前記本体の前記チャネルに前記ガスを送るように構成されたチャネルを有する、突起と、
を備え、
前記突起の前記チャネルが、前記中心軸に対して角度を付けて配置された側壁を含む、
ガスインジェクタ。
【外国語明細書】