特開 2023-35984 インピーダンス調整器を含む基材処理装置

(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】P2023035984

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】インピーダンス調整器を含む基材処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/505 20060101AFI20230306BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20230306BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230306BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

C23C16/505

C23C16/44 B

H01L21/31 C

H05H1/46 R

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022135755

(22)【出願日】2022-08-29

(31)【優先権主張番号】63/239,802

(32)【優先日】2021-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】荒川 知洋

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA05

2G084BB14

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD23

2G084DD57

2G084HH08

2G084HH23

2G084HH24

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA04

4K030FA01

4K030GA02

4K030KA17

4K030KA30

5F045AA08

5F045BB02

5F045DP03

5F045EF05

5F045EH14

(57)【要約】

【課題】基材処理装置を提供する。
【解決手段】基材処理装置が開示される。例示的な基材処理装置は、反応チャンバと、基材を支持するために構築および配設される反応チャンバ内に位置付けられたサセプタと、サセプタに面して構築および配設されるシャワープレートと、サセプタが電気的に接地された状態で、ＲＦプレートを介してシャワープレートに電気的に連結されたＲＦ発生器と、含み、ＲＦプレートには、複数のインピーダンス調整器が提供される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応チャンバと、
基材を支持するために構築および配設される前記反応チャンバ内に位置付けられたサセプタと、前記サセプタに面するように構築および配設されるシャワープレートと、前記サセプタが電気的に接地された状態で、ＲＦプレートを介して前記シャワープレートに電気的に連結されたＲＦ発生器と、を備え、
前記ＲＦプレートに、複数のインピーダンス調整器が提供される、基材処理装置。

【請求項2】

前記ＲＦプレートがリング形状構造である、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項3】

前記インピーダンス調整器が、前記ＲＦプレート上に９０度おきに提供される、請求項２に記載の基材処理装置。

【請求項4】

前記インピーダンス調整器が、キャパシタおよびインダクタのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項5】

前記インピーダンス調整器が共振回路である、請求項４に記載の基材処理装置。

【請求項6】

前記キャパシタが調整可能なキャパシタンスを有し、かつ前記インダクタが調整可能なインダクタンスを有する、請求項４に記載の基材処理装置。

【請求項7】

前記シャワープレートには、前記基材にガスを供給するための複数の穴が提供される、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項8】

前記ＲＦ発生器と前記ＲＦプレートとの間に配置されるマッチングボックスをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項9】

前記シャワープレートと前記インピーダンス調整器との間に配置されるリレーリングをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項10】

１つ以上の反応チャンバモジュールであって、各反応チャンバモジュールが２つ以上の反応ステーションを備える反応チャンバモジュールと、
基材を支持するように構築および配設された各反応ステーション内に位置付けられたサセプタと、
前記サセプタに面するように構築および配設される各ステーション内に位置付けられたシャワープレートと、
前記サセプタが電気的に接地された状態で、ＲＦプレートを介して前記シャワープレートへの連通を提供するＲＦ電力に電気的に連結されたＲＦ発生器と、を備え、
前記ＲＦプレートに、複数のインピーダンス調整器が提供される、基材処理装置。

【請求項11】

基材をサセプタ上に定置することと、
前記シャワープレートに高周波電力を印加する一方で、前記サセプタに面する前記シャワープレートから、前記シャワープレートと前記サセプタとの間にガスを提供することによって、前記シャワープレートと前記サセプタとの間にプラズマを生成することと、を含み、
前記高周波電力が、複数のインピーダンス調整器を通して前記シャワープレートへと供給される、基材処理方法。

【請求項12】

前記高周波電力が１３．５６ＭＨｚ以上の周波数を含む、請求項９に記載の基材処理方法。

【請求項13】

第一のインピーダンス調整器のインピーダンスを調整することと、
前記第一のインピーダンス調整器の前記インピーダンスに応答して、前記第一のインピーダンス調整器に連結されたシャワープレートの第一の部分に近接する第一の電界を調整することと、
第二のインピーダンス調整器のインピーダンスを調整することと、
前記第二のインピーダンス調整器の前記インピーダンスに応答して、前記第二のインピーダンス調整器に連結された前記シャワープレートの第二の部分に近接する第二の電界を調整することと、を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は概して、基材処理装置に関する。より具体的には、本開示の例示的な実施形態は、インピーダンス調整器を含む基材処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

反応チャンバは、その中の基材を処理する（例えば、様々な材料の層を半導体基材の上に堆積させる）ために使用される。基材は、反応チャンバの内側のサセプタ上に定置される。図１は、基材処理装置の一実施例を示す断面斜視図である。例示的な基材処理装置は、米国特許出願第１７／０３９８７４号に開示され、これは参照により本明細書に組み込まれる。この基材処理装置は、サセプタ１０およびシャワープレート１４を含む平行プレート構造を有する。シャワープレート１４には、複数の穴が提供され、これによりガスがサセプタ１０の上に定置された基材へと供給され、基材上に薄膜の堆積を生じる。シャワープレート１４は、Ｏリング（図示せず）を介して排気ダクト１２の上に取り付けられる。

【0003】

リレーリング１８は、上側本体１６およびシャワープレート１４の上に定置される。ＲＦプレート２０は、リレーリング１８に接続される。ＲＦ電力が、ＲＦプレート２０およびリレーリング１８を介してシャワープレート１４に印加され、シャワープレート１４とサセプタ１０との間にＲＦプラズマを作り出す。

【0004】

基材の表面上への堆積または他の処理は、所望のパターンを有してもよい。例えば、基材表面全体にわたって均一な厚さを有する基材上に堆積させる材料の層を有することが望ましい場合がある。言い換えれば、材料の均一な堆積が望ましい場合がある。しかしながら、一部の事例では、基材の１つの部分における、または１つの部分に近接する材料堆積は、基材の別の部分上の堆積とは異なることが望ましい場合がある。その結果、基材のある特定のエリアにおける基材上での処理の量を調整する（例えば、基材の表面上のより均一かつ／または一様な堆積を容易にするために）能力を可能にする装置および方法が望ましい。

【0005】

このセクションに記載の、問題および解決策の説明を含むいずれの説明も、本開示の背景を提供する目的でのみ本開示に含まれており、説明のいずれかもしくはすべてが、本発明がなされた時点において既知であったこと、またはそれらが別様に先行技術を構成することを認めるものと考えられるべきではない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

この「発明の概要」は、選択された概念を単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に記述される。この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図しない。

【0007】

本開示の例示的な実施形態によると、基材処理装置が提供される。基材処理装置は、反応チャンバと、基材を支持するために構築および配設される反応チャンバ内に位置付けられたサセプタと、サセプタに面して構築および配設されるシャワープレートと、サセプタが電気的に接地された状態で、ＲＦプレートを介してシャワープレートに電気的に連結されたＲＦ発生器と、を備えてもよく、ＲＦプレートには、複数のインピーダンス調整器が提供される。

【0008】

様々な実施形態では、ＲＦプレートは、リング形状の構造であってもよい。

【0009】

様々な実施形態では、インピーダンス調整器は、ＲＦプレート上で９０度おきに提供されてもよい。

【0010】

様々な実施形態では、インピーダンス調整器は、キャパシタおよびインダクタのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

【0011】

様々な実施形態では、インピーダンス調整器は共振回路であってもよい。

【0012】

様々な実施形態では、キャパシタは、調整可能なキャパシタンスを有してもよく、またインダクタは、調整可能なインダクタンスを有してもよい。

【0013】

様々な実施形態では、シャワープレートには、ガスを基材へと供給するための複数の穴が提供されてもよい。

【0014】

様々な実施形態では、ＲＦ発生器とＲＦプレートとの間にマッチングボックスが配置されてもよい。

【0015】

様々な実施形態では、シャワープレートとインピーダンス調整器との間にリレーリングが配置されてもよい。

【0016】

様々な実施形態では、基材処理装置は、各反応チャンバモジュールが２つ以上の反応ステーションを備える、１つ以上の反応チャンバモジュールと、基材を支持するように構築および配設される各反応ステーション内に位置付けられたサセプタと、サセプタに面するように構築および配設される各ステーション内に位置付けられたシャワープレートと、ＲＦ電力に電気的に連結され、サセプタが電気的に接地された状態で、ＲＦプレートを介してシャワープレートに連通を提供するＲＦ発生器と、を備えてもよく、ＲＦプレートには、複数のインピーダンス調整器が提供される。

【0017】

様々な実施形態では、基材処理方法は、サセプタ上に基材を定置することと、シャワープレートに高周波電力を印加する一方で、サセプタに面するシャワープレートからシャワープレートとサセプタとの間へとガスを提供することによって、シャワープレートとサセプタとの間にプラズマを生成することと、を含んでもよく、高周波電力は、複数のインピーダンス調整器を通してシャワープレートに供給される。

【0018】

様々な実施形態では、高周波電力は、１３．５６ＭＨｚ以上の周波数を有してもよい。

【0019】

様々な実施形態では、方法は、第一のインピーダンス調整器のインピーダンスを調整することと、第一のインピーダンス調整器のインピーダンスに応答して、第一のインピーダンス調整器に連結されたシャワープレートの第一の部分に近接した第一の電界を調整することと、第二のインピーダンス調整器のインピーダンスを調整することと、第二のインピーダンス調整器のインピーダンスに応答して第二のインピーダンス調整器に連結されたシャワープレートの第二の部分に近接する第二の電界を調整することと、を含む。

【0020】

先行技術を超えて達成される本開示および利点を要約する目的のために、本開示のある特定の目的および利点を、本明細書で上記に記述してきた。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点のすべてが本開示の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それ故に、例えば、本明細書で教示または示唆される場合があるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示または示唆されるような１つの利点または利点の群を達成または最適化する様態で、本明細書で開示された実施形態が実行されてもよいことを当業者は認識するであろう。

【0021】

これらの実施形態のすべては、本開示の範囲内であることが意図されている。これらの実施形態および他の実施形態は、以下の添付の図面を参照するある特定の実施形態の以下の「発明を実施するための形態」から当業者に容易に明らかとなることになり、本開示は考察されるいかなる特定の実施形態（複数可）にも限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本開示の例示的な実施形態のより完全な理解は、以下の例示的な図に関連して考慮される場合、「発明を実施するための形態」および「特許請求の範囲」を参照することによって得ることができる。

【0023】

【図1】図１は、基材処理装置の一実施例を示す断面斜視図である。

【図2】図２は、様々な実施形態による例示的な基材処理装置の断面図である。

【図3】図３は、様々な実施形態による例示的な基材処理装置の断面上面図である。

【図4A】図４Ａは、様々な実施形態による、インピーダンス調整器を含む例示的な基材処理装置の概略図である。

【図4B】図４Ｂは、様々な実施形態による、インピーダンス調整器を含む基材処理装置の概略図である。

【図4C】図４Ｃは、様々な実施形態による、インピーダンス調整器を含む基材処理装置の概略図である。

【0024】

当然のことながら、図内の要素は、単純化および明瞭化のために例示されており、必ずしも実寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちのいくつかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0025】

ある特定の実施形態および実施例を以下に開示するが、本開示の具体的に開示された実施形態および／または使用、ならびにその明白な修正および均等なものを超えて本開示が拡張することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、本開示の範囲は、本明細書に記述される特定の実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0026】

本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、装置、構造、またはデバイスの実際の姿であることを意味せず、本開示の実施形態を記述するために使用される、単なる表現にすぎない。

【0027】

この開示では、「ガス」は、常温および常圧において気体、気化した固体、および／または気化した液体である材料を含んでもよく、また状況に応じて単一の気体または気体の混合物で構成されてもよい。プロセスガス以外のガス、すなわちガス供給ユニットを通過することなく導入されるガス、例えば、シャワープレートまたはこれに類するものは、例えば、反応空間をシールするために使用されてもよく、また希ガスまたは他の不活性ガスなどのシールガスを含んでもよい。不活性ガスという用語は、かなりの程度まで化学反応に関与しないガス、および／またはプラズマ電力が加えられたときに前駆体を励起することができるガスを指す。前駆体および反応物質という用語は、交換可能に使用することができる。

【0028】

本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、形成するために使用されてもよい、またはデバイス、回路、もしくはフィルムがその上に形成されてもよい、任意の下地材料または材料を指す場合がある。

【0029】

本明細書で使用される場合、「膜」および「薄膜」という用語は、本明細書に開示された方法によって堆積された、任意の連続的または非連続的な構造および材料を指す場合がある。例えば、「膜」および「薄膜」としては、２Ｄ材料、ナノロッド、ナノチューブ、もしくはナノ粒子、またはさらには部分的もしくは完全な分子層、または部分的もしくは完全な原子層、または原子および／もしくは分子のクラスターを挙げることができる。「膜」および「薄膜」は、ピンホールを有するが、それでも少なくとも部分的に連続的な材料または層を含む場合がある。

【0030】

図２は、本発明の一実施形態における基材処理装置の断面図である。基材処理装置は、反応チャンバ１００と、反応チャンバ１００内に位置付けられ、かつ基材１５０を支持するように構成されたサセプタ１１０と、サセプタ１１０に面するよう構成されたシャワープレート１４０と、サセプタ１１０が電気的に接地されるように、ＲＦプレート１２０を介してシャワープレート１４０に電気的に連結されたＲＦ発生器１６０と、を備える。ＲＦプレート１２０には、複数のインピーダンス調整器１７０が提供される。

【0031】

高周波（ＨＲＦ）電力（例えば、１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚ）をシャワープレート１４０に印加することが、シャワープレート１４０とサセプタ１１０との間のプラズマを励起する場合がある。温度調整器は、基材の一定の温度を維持するためにサセプタ１１０内に提供されてもよい。シャワープレート１４０には、ガスを基材１５０へと供給するための複数の穴が提供されてもよい。

【0032】

図３は、例示的な基材処理装置の断面上面図である。ＲＦプレート１２０は、リング形状の構造であってもよい。インピーダンス調整器１７０は、ＲＦプレート１２０上で９０度おきに提供されてもよい。インピーダンス調整器１７０が、例えば、ＲＦプレート１２０上で６０度おきに、またはＲＦプレート１２０に沿った他の間隔で提供される、他の実施形態が可能であってもよい。ＲＦプレート１２０に沿った追加のインピーダンス調整器１７０は、ＲＦプレート１２０全体に沿ったインピーダンスの追加的な制御を可能にする場合がある。

【0033】

図４Ａ～図４Ｃは、インピーダンス調整器を含む例示的な基材処理装置の概略図である。インピーダンス調整器１７０は、キャパシタ１７２およびインダクタ１７４のうちの少なくとも１つを備えてもよく、それによってインピーダンス調整器１７０がキャパシタ１７２およびインダクタ１７４の両方を含む場合、共振回路が形成されてもよい。キャパシタ１７２は、調整可能なキャパシタンスを有してもよく、またインダクタ１７４は、調整可能なインダクタンスを有してもよい。図４Ａは、インピーダンス調整器１７０がキャパシタ１７２とインダクタ１７４との両方を備える実施形態の例を例示する。図４Ｂは、インピーダンス調整器１７０がキャパシタ１７２のみを備える実施形態の例を例示する。図４Ｃは、インピーダンス調整器１７０がインダクタ１７４のみを備える実施形態の例を例示する。

【0034】

図２を参照すると、マッチングボックス２００は、ＲＦ発生器１６０とＲＦプレート１２０との間に配置される場合がある。マッチングボックス２００は、反応チャンバ１００の内部インピーダンスをＲＦ発生器１６０のインピーダンスと合致させるインピーダンスを生成してもよい。さらに、リレーリング１８０は、シャワープレート１４０とインピーダンス調整器１７０との間に配置されて、ＲＦ電力をシャワープレート１４０に伝送してもよい。

【0035】

基材処理の間（例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、および／またはこれに類するものの間）、シャワープレート１４０からサセプタへと電子が移動する際に、電界がサセプタ１１０の周りに形成されてもよい。サセプタ１１０の異なる部分の周りの電界は異なってもよく、異なる近接電界に対応して基材１５０の異なる部分に異なる処理結果を生じる場合がある。差異を回避するために、共振回路１７０のインピーダンスは調整されてもよい。共振回路１７０のインピーダンスを調整することが、シャワープレート１４０を通る電気の流れを調整してもよい。例えば、共振回路１７０のインピーダンスを調整するために、共振回路内のインダクタのインダクタンスを調整してもよく、かつ／または共振回路内のキャパシタのキャパシタンスを調整してもよい。さらなる実施例として、シャワープレート１４０の一部分の周りの電界を調整するために、４つのキャパシタのうちの１つのキャパシタンスを調整してもよい。そうすることによって、４つの共振回路のうちの１つのインピーダンスが調整され、それによって電気の流れを変化させてもよい。加えて、インピーダンスを調整することは、基材１５０上に堆積されるより均一な膜をもたらす場合がある。

【0036】

一部の実施形態では、マルチチャンバーモジュール（互いに近接して配置された基材を処理するための２つまたは４つのチャンバまたはステーション）が使用されてもよく、反応物質ガスは共有されたラインを通して供給されてもよく、一方で前駆体ガスは共有されていないラインを通して供給されてもよい。

【0037】

当業者は、本装置が、本明細書のいずれかに記述された堆積プロセスおよび反応器クリーニングプロセスを行わせるようにプログラムされた、または別の方法で構成された１つ以上のコントローラを含むことを理解するであろう。当業者には理解されるように、コントローラ（複数可）は、様々な電源、加熱システム、ポンプ、ロボット、およびガス流量コントローラまたは反応器の弁と連通してもよい。

【0038】

上述の本開示の例示的な実施形態は、これらの実施形態が本発明の実施形態の単なる実施例にすぎないため、本発明の範囲を限定しない。任意の均等な実施形態は、本発明の範囲内であることが意図される。実際に、記述される要素の代替的な有用な組み合わせなどの、本明細書に示されかつ記述されるものに加えて、本開示の様々な修正は、当業者には記述から明らかになる場合がある。こうした修正および実施形態もまた、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【外国語明細書】