特開 2023-98701 ウエハの縁部のパージを伴う半導体プロセッシングデバイス

(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】P2023098701

(43)【公開日】2023-07-10

(54)【発明の名称】ウエハの縁部のパージを伴う半導体プロセッシングデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230703BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230703BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/31 C

C23C16/458

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022210455

(22)【出願日】2022-12-27

(31)【優先権主張番号】63/266,099

(32)【優先日】2021-12-28

(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】ロハン・レーン

(72)【発明者】

【氏名】ヘルベルト・テルホルスト

(72)【発明者】

【氏名】エリック・ジェームズ・シェロ

(72)【発明者】

【氏名】アンキト・キムティー

(72)【発明者】

【氏名】ジェレルド・リー・ウィンクラー

(72)【発明者】

【氏名】マイケル・シュモッツァー

(72)【発明者】

【氏名】シュヤン・ジャン

(72)【発明者】

【氏名】トッド・ロバート・ダン

(72)【発明者】

【氏名】シュバム・ガーグ

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030EA03

4K030EA04

4K030EA05

4K030GA02

4K030KA05

4K030KA45

4K030KA46

5F045AA08

5F045BB14

5F045DP03

5F045EE14

5F045EF05

5F045EK07

5F045EM04

5F045EM09

5F131AA02

5F131BA04

5F131CA12

5F131DA42

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB02

5F131EB81

(57)【要約】

【課題】ウエハの縁部のパージを伴う半導体プロセッシングデバイスを提供する。
【解決手段】半導体プロセッシングデバイスは、ウエハを支持するように構成されたウエハサポートを備えるサセプタアセンブリを備える。ウエハサポートは、ウエハを支持するように構成されたウエハサポート本体と、ウエハサポート本体の内側部分からウエハサポート本体の外側部分へ横方向に延在するパージチャネルと、ウエハサポートの外側部分に配置され、かつパージチャネルと流体連通する第1のプレナムチャネルと、パージガスをウエハの縁部へと送達するための出口であって、第1のプレナムチャネルと流体連通する前記出口と、ウエハサポート本体の反対側の表面上のパージガス供給穴と、を備える。パージガス供給穴は、パージチャネルと流体連通し、また複数の第1のパージ穴は、第1のプレナムチャネルおよびパージチャネルと流体連通する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サセプタアセンブリであって、
ウエハを支持するように構成されたウエハサポートであって、
ウエハサポート本体であって、前記ウエハサポート本体のサポート面上に前記ウエハを支持するように構成されたウエハサポート本体と、
前記ウエハサポート本体の内側部分から前記ウエハサポート本体の外側部分へと横方向に延在するパージチャネルと、
前記ウエハサポートの前記外側部分に配置され、かつ前記パージチャネルと流体連通する第1のプレナムチャネルと、
パージガスを前記ウエハの縁部に送達するための出口であって、前記第1のプレナムチャネルと流体連通する、出口と、を備える、ウエハサポートを備える、サセプタアセンブリ。

【請求項2】

前記ウエハサポート本体の前記サポート面と反対側の表面上のパージガス供給穴であって、前記パージチャネルと流体連通する、パージガス供給穴と、
前記第1のプレナムチャネルと前記パージチャネルとの間の流体連通を提供する、複数の第1のパージ穴と、をさらに備える、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項3】

前記ウエハサポートが円筒状本体を備え、かつ前記出口が前記ウエハサポートと同心である、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項4】

前記ウエハサポートが、前記内側部分から対称的に延在する複数の前記パージチャネルを備える、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項5】

前記ウエハサポート本体が、前記ウエハを支持するように構成された凹部部分を備え、
前記出口が、前記凹部部分上に形成され、かつ前記第１のプレナムチャネルと流体連通する、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項6】

前記ウエハサポートが、前記凹部部分上に環状の隆起部をさらに備え、かつ
前記環状の隆起部が、処理される前記ウエハの円周と同心である、請求項５に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項7】

前記環状の隆起部が、処理される前記ウエハの周囲内に配置されるように構成された、請求項６に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項8】

前記出口が、前記環状の隆起部の最も外側の周囲に沿って形成された、請求項６に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項9】

前記環状の隆起部の外径側における前記凹部部分の深さが、前記環状の隆起部の内径側より深く、かつ円筒状本体の周囲に向かって徐々に減少する、請求項６に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項10】

前記ウエハサポートの前記外側部分に形成された第2のプレナムチャネルであって、前記ウエハサポート本体の厚さ方向に前記第１のプレナムチャネルから垂直に離れて位置付けられた第2のプレナムチャネルと、
前記第１のプレナムチャネルと前記第2のプレナムチャネルとの間の流体連通を提供する複数の第２のパージ穴と、をさらに備え、
複数の第１のパージ穴が、前記第2のプレナムチャネルおよびそれぞれのパージチャネルと流体連通する、請求項５に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項11】

前記第2のパージ穴の数が、前記第１のパージ穴の数よりも多い、請求項１０に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項12】

前記サセプタアセンブリが、真空配管および内側ガス供給配管を備えるシャフトと連結され、
複数のパージガス供給穴が、前記内側ガス供給配管を通して不活性ガス源に流体接続されるように構成された、請求項２に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項13】

前記ウエハサポートの前記内側部分に配置された真空チャック溝と、
前記真空配管を通して複数の真空チャック溝と流体連通する真空チャック穴であって、前記真空チャック穴が真空源と流体接続するように構成された、真空チャック穴と、をさらに備える、請求項１２に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項14】

サセプタアセンブリであって、
ウエハを支持するように構成されたウエハサポートであって、
処理されるウエハを支持するように構成されたウエハサポート本体と、
前記ウエハサポート本体の内側部分から前記ウエハサポート本体の外側部分へ横方向に延在する複数のパージチャネルと、
前記ウエハサポートの前記外側部分に配置された第1のプレナムチャネルと、
前記第1のプレナムチャネルから垂直に離れて位置付けられた第2のプレナムチャネルであって、複数の第1のパージ穴によって前記複数のパージチャネルと流体連通し、かつ複数の第2のパージ穴によって前記第1のプレナムチャネルと流体連通する、第2のプレナムチャネルと、
パージガスを前記ウエハの縁部へと送達するための、前記第1のプレナムチャネルと流体連通する、出口と、を備える、ウエハサポートを備える、サセプタアセンブリ。

【請求項15】

前記ウエハサポート本体が、前記ウエハを支持するように構成された凹部部分を備え、
前記出口が、前記凹部部分上に形成され、かつ前記第1のプレナムチャネルと流体連通する、請求項１４に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項16】

前記サセプタアセンブリが、不活性ガス源に接続されたパージガス供給配管を備えるシャフトに連結された、請求項１４に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項17】

ヒーターペデスタルが、真空配管および内側ガス供給配管を備えるシャフトに連結され、かつ
前記ヒーターペデスタルが、
それぞれの真空チャック穴へと連結するように構成された1つ以上の真空穴と、
それぞれのパージガス供給穴へと連結するように構成された1つ以上のパージガス穴を備える、請求項１５または１６に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項18】

1つ以上の真空穴が、前記真空配管を通して真空源へと流体接続されるように構成され、かつ
1つ以上のパージ穴が、前記内側ガス供給配管を通して内側ガス源に流体接続されるように構成された、請求項１７に記載のサセプタアセンブリ。

【請求項19】

ウエハを処理するためのシャワーヘッドアセンブリであって、
シャワーヘッドプレナムと、
前記シャワーヘッドプレナムと流体連通する複数の開口部であって、前記シャワーヘッドプレナムから、および前記ウエハを支持するように構成されたウエハサポートの上へと、気化した前駆体を搬送するように構成された、複数の開口部と、
処理される前記ウエハの周囲の外側に配置され、かつパージガス源と流体連通するように構成された複数の縁部のパージ注入穴であって、前記ウエハへのガスの逆拡散を防止するようにパージガスを方向付けるように配設された、複数の縁部のパージ注入穴と、を備える、シャワーヘッドアセンブリ。

【請求項20】

前記縁部のパージ注入穴が、前記シャワーヘッドプレナムと流体連通していない、請求項１９に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

分野は、ウエハの縁部のパージを伴う半導体プロセッシングデバイスに関する。例えば、分野は概して、パージガスを半導体ウエハの縁部に送達するための1つ以上のチャネルを含むサセプタアセンブリに関する。追加的または代替的に、分野は、反応物質ガスを半導体ウエハの表の表面に、およびパージガスをウエハの縁部に供給するように構成されたシャワーヘッドアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体のプロセッシング中に、様々な気化した前駆体（複数可）が反応チャンバの中へと供給される。一部の用途では、周囲圧力および温度において固相または液相である好適な原料化学物質が原料容器内に提供される。これらの固体原料物質または液体原料物質は、蒸着などの反応プロセス用の気化した前駆体を生成するために、昇華または蒸発するように加熱されてもよい。化学蒸着（ＣＶＤ）は、反応チャンバへの前駆体蒸気の連続的な流れの供給を要する場合があり、一方で原子層堆積（ＡＬＤ）、パルスＣＶＤ、およびそれらのハイブリッドは、所望の構成に依存して、反応チャンバへの連続的な流れまたはパルス化された供給を要する場合がある。

【発明の概要】

【0003】

上述の状況の点から見て、開示された実施形態の1つ以上の態様のうちの1つの目的は、あらゆる裏側のウエハ堆積を除去するためのサセプタアセンブリを提供することである。

【0004】

一部の実施形態では、サセプタアセンブリは、ウエハを支持するように構成されたウエハサポートを含んでもよく、これはウエハサポート本体のサポート面上にウエハを支持するように構成されたウエハサポート本体を含んでもよい。ウエハサポートは、ウエハサポート本体の内側部分からウエハサポート本体の外側部分へと横方向に延在するパージチャネルと、パージチャネルと流体連通するウエハサポートの外側部分に配置された第1のプレナムチャネルと、パージガスをウエハの縁部へと送達するための出口であって、第1のプレナムチャネルと流体連通する出口と、をさらに備えてもよい。サセプタアセンブリは、ウエハサポート本体のサポート面と反対側の表面上にパージガス供給穴をさらに備えてもよく、当該パージガス供給穴はパージチャネルと流体連通してもよく、また複数の第1のパージ穴は第1のプレナムチャネルおよびパージチャネルと流体連通してもよい。ウエハサポートは、円筒状本体を備えてもよく、また出口は、ウエハサポート、および内側部分から対称的に延在する複数のパージチャネルと同心であってもよい。

【0005】

一部の実施形態では、ウエハサポート本体は、ウエハを支持するように構成された凹部部分を備えてもよく、また出口は、凹部部分上に形成され、かつ第1のプレナムと流体連通してもよい。ウエハサポートは、凹部部分上に環状の隆起部をさらに備えてもよく、また当該環状の隆起部は、処理されるウエハの円周と同心であってもよい。当該環状の隆起部は、処理されるウエハの周囲内に配置されるように構成されてもよい。出口は、環状の隆起部の最も外側の周囲に沿って形成されてもよい。環状の隆起部の外径側における凹部部分の深さは、環状の隆起部の内径側より深くてもよく、また円筒状本体の周囲に向かって徐々に減少してもよい。

【0006】

一部の実施形態では、第2のプレナムチャネルは、ウエハサポートの外側部分に形成されてもよく、それは、ウエハサポート本体の厚さ方向に第1のプレナムから垂直に離れて位置付けられてもよい。ウエハサポートは、第1のプレナムチャネルおよび第2のプレナムチャネルと流体連通して提供する複数の第2のパージ穴をさらに備えてもよい。複数の第1のパージ穴は、第2のプレナムチャネルおよびそれぞれのパージチャネルと流体連通してもよい。第2のパージ穴の数は、第1のパージ穴の数より多くてもよい。

【0007】

一部の実施形態では、サセプタアセンブリは、真空配管および内側ガス供給配管を備えるシャフトに連結されてもよく、また複数のパージガス供給穴は、内側ガス供給配管を通して不活性ガス源に流体接続されるように構成されてもよい。ウエハサポート本体は、ニッケル-クロムモリブデン合金を含んでもよい。サセプタアセンブリは、ウエハサポートの内側部分に配置された真空チャック溝と、真空配管を通して複数の真空チャック溝と流体連通する真空チャック穴とをさらに備えてもよい。真空チャック穴は、真空源と流体接続するように構成されてもよい。ウエハサポート本体は、ハステロイ（登録商標)C22（登録商標）材料を含んでもよい。

【0008】

一部の実施形態では、サセプタアセンブリは、ウエハを支持するように構成されたウエハサポートを備えてもよく、当該ウエハサポートは、処理されるウエハを支持するように構成されたウエハサポート本体と、ウエハサポート本体の内側部分からウエハサポート本体の外側部分へと横方向に延在する複数のパージチャネルと、ウエハサポートの外側部分に配置された第1のプレナムチャネルと、第1のプレナムから垂直に離れて位置付けられた第2のプレナムチャネルと、を備えてもよい。サセプタアセンブリは、複数の第1のパージ穴によって複数のパージチャネルと流体連通し、かつ複数の第2のパージ穴によって第1のプレナムと流体連通する、第2のプレナムチャネルと、パージガスをウエハの縁部へと送達するための、第1のプレナムと流体連通する出口と、をさらに備えてもよい。ウエハサポート本体は、ウエハを支持するように構成された凹部部分を備えてもよく、また出口は、凹部部分上に形成され、かつ第1のプレナムと流体連通してもよい。サセプタアセンブリは、不活性ガス源に接続されたパージガス供給配管を備えるシャフトに連結されてもよい。

【0009】

一部の実施形態では、サセプタアセンブリは、キャップおよびヒーターペデスタルを備えてもよく、キャップは、ウエハサポートを備えてもよく、また凹部部分の反対側の表面は、ヒーターペデスタル上に配置されるように構成されてもよい。ウエハサポート本体は、ウエハを支持するように構成された凹部部分を備えてもよく、出口は、凹部部分上に形成され、かつ第1のプレナムと流体連通する。ヒーターペデスタルは、真空配管および内側ガス供給配管を備えるシャフトに連結されてもよい。ヒーターペデスタルは、それぞれの真空チャック穴に連結するように構成された1つ以上の真空穴、およびそれぞれのパージガス供給穴に連結するように構成された1つ以上のパージガス穴を備えてもよい。1つ以上の真空穴は、真空配管を通して真空源に流体接続されるように構成されてもよく、また1つ以上のパージ穴は、内側ガス供給配管を通して内側ガス源に流体接続されるように構成されてもよい。
サセプタアセンブリは、外側部分のより良好な調整を可能にし、かつ面内(WiW)NU%を改善する、3つの温度制御ゾーンを備えてもよい。

【0010】

本発明の1つ以上の態様の別の目的は、裏側ウエハ堆積が除去されるように、逆拡散を防止するウエハを処理するためのシャワーヘッドアセンブリを提供することである。

【0011】

一部の実施形態では、シャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドプレナムと、シャワーヘッドプレナムと流体連通する複数の開口部と、処理されるウエハの周囲の外側に配置され、かつパージガス源と流体連通するように構成された縁部のパージ注入穴と、を備えてもよい。複数の開口部は、シャワーヘッドプレナムから、およびウエハを支持するよう構成されたウエハサポートの上へと、気化した前駆体（複数可）を搬送するように構成されてもよく、また縁部のパージ注入穴は、ウエハへのガスの逆拡散を防止するようにパージガスを方向付けるように配設されてもよい。

【0012】

一部の実施形態では、シャワーヘッドアセンブリは、処理されるウエハに対して周方向外向きに方向付けられる、複数の縁部のパージ注入穴を含んでもよい。シャワーヘッドアセンブリは、複数の縁部のパージ注入穴をさらに備えてもよい。縁部のパージ注入穴は、シャワーヘッドプレナムと流体連通していなくてもよい。

【0013】

一部の実施形態では、ウエハを処理するためのシャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドプレナムと、シャワーヘッドプレナムと流体連通する複数の開口部であって、シャワーヘッドプレナムから、およびウエハの上へと、気化した前駆体を搬送するように構成された複数の開口部と、処理されるウエハの周囲の外側に配置され、かつパージガス源と流体連通するように構成された縁部のパージ注入穴と、を備えてもよい。パージガスは、ウエハサポートに対して周方向外向きに方向付けられてもよい。シャワーヘッドアセンブリは、複数の縁部のパージ注入穴をさらに備えてもよい。

【0014】

一部の実施形態では、ウエハを処理するためのシャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドプレナムと、ウエハを支持するように構成された基材サポートと、シャワーヘッドプレナムと流体連通し、かつ基材サポートの上方に配置された複数の開口部と、を備えてもよい。複数の開口部は、シャワーヘッドプレナムから、およびウエハの上へと、気化した前駆体を搬送するように構成されてもよい。シャワーヘッドアセンブリと基材サポートとの間の間隙は、シャワーヘッドアセンブリの外縁においては、基材サポートの上方より狭くてもよい。間隙は、凹部部分によって少なくとも部分的に画定されてもよく、凹部部分の深さは、シャワーヘッドの外縁に向かって徐々に変化（例えば、減少）する。

【0015】

本発明の1つ以上の態様のまた別の目的は、ウエハの縁部をパージするための方法を提供することである。

【0016】

一部の実施形態では、方法は、ウエハサポートのサポート面上に処理されるウエハを定置することと、ウエハサポートのパージガスチャネルに沿ってウエハサポートの外側部分へと横方向にパージガスを送達することと、パージガスをパージチャネルから第1のプレナムを通して、かつ出口を通してウエハの外縁へと上向きに方向付けることと、を含んでもよい。方法は、真空チャックに真空を印加することによってウエハをウエハサポートの上へと保持することと、ウエハへと前駆体ガスを当てることと、をさらに含んでもよい。パージガスは、パージチャネルから第1のプレナム、第2のプレナム、および出口を通して方向付けられてもよい。

【0017】

一部の実施形態では、方法は、処理されるウエハを基材サポート上に定置することと、シャワーヘッドからウエハへと前駆体ガスを提供することと、処理されるウエハの周囲の外側の縁部のパージ注入穴を通してパージガスを送達することと、を含んでもよい。パージガスは、周方向外向きに方向付けられてもよい。

【0018】

一部の実施形態では、方法は、処理されるウエハを基材サポート上に定置することと、シャワーヘッドからウエハへと前駆体ガスを提供することと、シャワーヘッドと基材サポートとの間の間隙を通して、シャワーヘッドに対して横方向に前駆体ガスを方向付けることと、を含んでもよく、間隙は、シャワーヘッドの外縁において、ウエハの上方より狭くてもよい。

【0019】

前述のおよび他の目的および利点は、以下の記述から出現するであろう。説明において、本明細書の一部を形成する添付図面への参照がなされていて、この添付図面においては例示として特定の実施形態が示されていて、この特定の実施形態において、開示された実施形態が実施されてもよい。これらの実施形態は、当業者が開示された実施形態を実施することができるように十分な詳細で記述されるのであり、他の実施形態が利用されてもよくかつ構造的な変化が開示された実施形態の範囲から逸脱することなくなされてもよいことが理解されるべきである。したがって、添付図面は、単に開示される実施形態の好ましい例証を示すものとして提出される。その結果、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味で取られるべきではなく、開示される実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲によって最も良好に定義される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図1は、半導体プロセッシングデバイスの全体的なシステムの概観の概略図である。

【図2】図2は、一実施形態によるサセプタアセンブリの概略図である。

【図3】図3は、パージチャネルを示すウエハサポートの概略図である。

【図4】図4は、図3の線A-Aに沿って取った単一のプレナムの実施形態の断面図である。

【図5】図5は、図3の線A-Aに沿って取ったデュアルプレナムの実施形態の断面図である。

【図6】図6は、一実施形態による、ヒーターペデスタル上に配置されたサセプタアセンブリの概略図である。

【図7】図7は、一実施形態による、縁部のパージ注入穴を有するシャワーヘッドアセンブリの概略図である。

【図8】図8は、一実施形態による、外側周方向側面に向かって方向付けられた縁部のパージ注入穴を有するシャワーヘッドアセンブリの概略図である。

【図9】図9は、一実施形態による、縁部のパージ注入穴を有しないシャワーヘッドアセンブリの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下の発明を実施するための形態では、実施形態の通した理解を提供するために、数多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、実施形態がこれらの具体的な詳細を有しないで実施されてもよいことは、当業者には明白であろう。他の事例では、周知の方法、手順、構成要素、および機構は、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように詳細には記述されていない。

【0022】

一般的に、半導体製造工程において膜の形成で使用されるこれらの装置では、サセプタおよび熱源をウエハの下に配設することができ、また上部から均一なプロセスガスを供給することができる裏の表面を加熱する方法が使用され、これはウエハの裏側の上に膜成長を生成する場合がある。堆積プロセス中に、一部のプロセスについて、ウエハの後方のデッドボリュームからの前駆体の逆拡散によって引き起こされる裏側堆積による、ウエハの縁部の上に高い厚さが観測される。ウエハの裏側からウエハの縁部をパージすると、ウエハの裏側の堆積を除去することになり、またウエハの縁部の厚さのより良好な調整も可能になる。プロセッシング中に、裏側のパージを可能にし、かつウエハをサセプタへと固定するために、ウエハを保持するために真空チャックサセプタまたは静電チャックサセプタを提供することができ、一方で裏側のパージを使用することができる。サセプタはまた、プロセッシング中にウエハを加熱するためのヒーターを備える、またはヒーターとして機能することもできる。

【0023】

例えば、真空チャック窒化アルミニウム(AlN)サセプタヒーターを使用することができるが、機械加工性および耐久性が劣るため、専用の縁部のパージチャネルはAlNヒーターでは利用可能ではない場合がある。上部チャンバと下部チャンバとの間の圧力差によって生じる下部チャンバからの流れを利用して、裏側堆積を防止することができる。しかしながら、流れを制御することは困難であり、圧力差を使用しても限定された流量範囲の制御しか提供することができない。さらに、AlNヒーターの幾何学的形状はセラミックであるため、AlNヒーターは、破損を有しないで10℃より大きい縁部のバイアスを有することはできず、2ゾーン温度制御しか有しない場合がある。ある特定のプロセスに対しては、それは放射率、および厚さの不均一性(NU%)を劣化させ、これを外側ゾーンのサセプタ温度調整によって回復することはできない。それ故に、当技術分野では、ウエハの縁部の厚さの調整の強化を提供するサセプタアセンブリに対する必要性がある。

【0024】

図1は、半導体プロセッシングデバイス100全体の一部としてのマニホールド50を例示する、半導体プロセッシングデバイス100の概略図である。マニホールド50は、シャワーヘッドアセンブリ40に向かって下向きに気化した前駆体を注入するボア51を含むことができる。マニホールド50が、一緒に接続された複数のブロックを含むことができ、または単一の本体を備えることができることが理解される。マニホールド50は、反応チャンバ52の上流に接続することができる。特に、ボアの出口は、反応物質インジェクタ、特にシャワーヘッドアセンブリ40の形態の分散機構と連通することができる。図7～図9に示すように、シャワーヘッドアセンブリ40は、シャワーヘッドプレナム41を含むことができる。シャワーヘッドアセンブリ40は、気化した前駆体をマニホールド50からシャワーヘッド40の下方の反応空間へと送達する。反応チャンバ52は、反応空間内で基材W(例えば、半導体ウエハ)を支持するように構成されたウエハサポート10を含む。真空源25は、ウエハを固定するためにウエハサポート10へと連結されてもよく、また内側ガス源24は、ウエハの縁部のパージのために弁(CV、PV)を通してウエハサポートへと連結されてもよい。単一のウエハ、シャワーヘッドタイプの反応チャンバを用いて示されているが、当業者は、マニホールドを、他のタイプのインジェクタを有する他のタイプの反応チャンバ（例えば、バッチもしくは炉タイプ、水平またはクロスフロー反応器など）にも接続することができることを理解するであろう。

【0025】

図2は、一実施形態によるサセプタアセンブリ1の概略図である。サセプタアセンブリ1は、プロセッシング処理の間ウエハWを支持するように構成することができる。サセプタアセンブリ1は、ウエハサポート本体11のサポート面上で処理されるウエハWを支持するように構成されたウエハサポート本体11を備えてもよい、ウエハサポート10を備えることができる。ウエハサポート本体11のサポート面は、ウエハWを支持するために凹部部分を備えてもよい。サセプタアセンブリ1は、第1のプレナムチャネル15およびパージチャネル12と流体連通する、複数の第1のパージ穴19をさらに備えてもよい。

【0026】

図3は、ウエハサポート10の内側部分13から外側部分14へと延在するパージチャネル12を示す、ウエハサポート10の概略図である。ウエハサポートは、内側部分から対称的に延在する複数のパージチャネルを備えてもよい。

【0027】

ウエハサポート10は、ウエハサポート10の外側部分14に形成された1つ以上の第1のプレナムチャネル15をさらに備えてもよい。図4に示すように、パージガスをウエハWの縁部に送達するための出口17は、ウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分に提供されてもよく、またはその上に形成されてもよい。出口17は、第1のプレナムチャネル15と流体連通することができる。1つ以上のパージガス供給穴18（例えば、複数）を、ウエハWを支持するウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分の反対側のウエハサポート10の表面上に形成することができる。パージガス供給穴18は、複数のパージチャネル12およびそれぞれの内側ガス供給配管32と流体連通することができる。ウエハサポート10は、第1のプレナムチャネル15およびそれぞれのパージチャネル12と流体連通する、複数の第1のパージ穴19をさらに備えてもよい。ウエハサポート10は、円筒状形状または円盤形状の本体を備えてもよく、また出口17は、ウエハサポート10と同心であってもよい。ウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分は、ウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分が概して円形状形状であり得るように、ウエハWを受容するように形づくられてもよい。

【0028】

図3に示すように、パージガス供給穴18は、ウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分の反対側の表面上に形成されてもよい。パージガス供給穴18は、1つ以上の環状チャネル30を通して、複数のパージチャネル12と連通することができる。複数のパージチャネル12は、内側部分13内に配置された環状チャネル30から半径方向に延在してもよい。図示した実施形態では、パージチャネル12は、パージガスの均等な分配のために内側部分13から対称的に延在してもよい。複数の1次パージ穴19は、図4に示すように、それぞれのパージチャネル12の端部に配置することができ、また第1のプレナムチャネル15と流体連通することができる。

【0029】

図4は、単一のプレナムチャネル、例えば、第1のプレナムチャネル15を有するサセプタアセンブリを例示する。図4に示すように、環状の隆起部21は、ウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分上に配置されてもよく、処理されるウエハの円周と同心であってもよく、処理されるウエハWの周囲内に配置されるように構成されてもよい。出口17は、環状の隆起部21の最も外側の周囲に沿って形成されてもよく、また環状の隆起部21の円周の周りに完全に開放されてもよい。環状の隆起部21の外径側におけるウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分の深さは、環状の隆起部21の内径側より深くすることができ、また円筒状本体の周囲に向かって徐々に減少させることができる。

【0030】

図5は、複数のプレナムチャネル、例えば、第1のプレナムチャネル15および第2のプレナムチャネル16を有するサセプタアセンブリを例示する。第2のプレナムチャネル16は、ウエハサポート10の外側部分14において形成されてもよく、第2のプレナムチャネル16は、ウエハサポート10の厚さ方向に第1のプレナム15から垂直に離れて位置付けられてもよい。第1のプレナムチャネル15および第2のプレナムチャネル16は、図2および図5に示すように、ウエハサポート10の本体を通して形成されてもよい複数の第2のパージ穴20を通して流体連通してもよい。第2のプレナムチャネル16は、より良好に分配された流れのために、ガスを組み合わせることを可能にするのであり、出口17によってウエハの縁部への連続的な流体接続も提供することもできる。任意の数の第1のパージ穴19を好適とすることができるが、均一性を高めるために多数のパージ穴を有することが好ましい場合がある。プレナム15、16は、少なくとも部分的に環状（例えば、完全に環状）の形状であってもよく、また処理されるウエハWの周囲の周りに配置されるように構成されてもよい。一部の実施形態では、第1のパージ穴19の数は、対称的なパージチャネル12の数と等しくてもよく、また第2のパージ穴20の数は、第1のパージ穴19の数より多くてもよい。例えば、第1のパージ穴19の数および対称的なパージチャネル12の数は6であってもよく、一方で第2のパージ穴20の数の数は36であってもよい。少なくとも2つのパージガス供給穴18は、不活性ガス源24に流体接続されるように構成されてもよい。

【0031】

サセプタアセンブリ1は、真空配管33および1つ以上の内側ガス供給配管32を備えるシャフト31に連結されてもよい。パージガス供給穴18は、内側ガス供給配管32を通して不活性ガス源24に流体接続されるように構成されてもよい。不活性ガスを、シャフト内の供給配管32を通して垂直方向上向きに不活性ガス源から送達し、そして供給穴18を通してパージチャネル12へと送達することができる。不活性ガスは、パージチャネル12を通して複数の1次パージ穴19へと横方向外向きに送達されてもよい。図5の複数のプレナムの実施形態に対して、不活性ガスは、複数の1次パージ穴19を通して第1のプレナム15へと供給されてもよく、また複数の2次パージ穴20を通して第2のプレナムチャネル16へと送達されてもよい。図4の単一のプレナムの実施形態については、チャネル12は、パージ穴19によって不活性ガスを第1のプレナム15へと搬送することができる。送達された不活性ガスは、ウエハWの縁部へと均一な流れを送達するために、出口17を通して拡散することができる。狭い出口設計は、ウエハの縁部の希釈を回避するために役立つ。したがって、有益なことに、開示された実施形態は、ウエハWの裏側の堆積をパージするために、不活性パージガスをウエハの縁部に送達することができる。

【0032】

サセプタアセンブリ1は、ウエハサポート10の内側部分13において配置された、1つまたは複数の真空チャック溝22をさらに備えてもよい。複数の真空チャック溝22は、真空チャック溝22が処理されるウエハWに対して吸引を印加するように、シャフト31内の真空配管32を通して、少なくとも2つの真空チャック穴23と流体連通してもよい。他の実施形態では、サセプタアセンブリ1は、ウエハWを支持する静電チャックを含むことができる。

【0033】

ウエハサポート10は、良好な機械加工性、耐久性を有するニッケル-クロムモリブデン合金を含んでもよい。開示された合金は、サセプタヒーター用の他の材料（窒化アルミニウム(AlN)など）と比較して、より高い1分当たりのランプレートを有することができ、これは、ウエハの縁部、および複数の（例えば、3つの）温度制御ゾーン、すなわち、内側部分、外側部分、およびそれらの間の部分への均一な流れを送達するための、出口17に対する狭いスリット設計を可能にし、これは外側部分のより良好な調整、および面内(WiW)不均一性(NU%)の改善を可能にする。一部の実施形態では、ニッケル-クロムモリブデン合金は、Central States Industrial（米国ミズーリ州Springfield）によって販売されるハステロイ（登録商標)C22（登録商標）材料を含んでもよい。

【0034】

図6は、サセプタアセンブリ1の別の実施形態を例示する。別段の記載のない限り、図6の構成要素は、図1～図4の同様の番号が付けられた構成要素と同じであってもよく、または一般的に同様であってもよい。図6に図示する実施形態では、ウエハサポート10は、ヒーターペデスタル29へと連結されたキャップ部分26を備えることができる。示されるように、ウエハサポート10のウエハサポート本体11のサポート面の凹部部分とは反対側のキャップ部分26の表面は、ヒーターペデスタル29上に配置されるように構成されてもよい。ヒーターペデスタル29は、それぞれの真空チャック穴23に連結するように構成された1つ以上の真空穴35、およびそれぞれのパージガス供給穴18に連結するように構成された1つ以上のパージガス穴34を備えてもよい。真空穴35は、真空源25と流体連通するように構成されてもよく、またパージガス穴34は、不活性ガス源24に流体接続されるように構成されてもよい。ヒーターペデスタル29は、ニッケル-クロムモリブデン合金を含んでもよい。ニッケル-クロムモリブデン合金は、ハステロイ（登録商標)C22（登録商標）材料を含んでもよい。このようにして、ヒーターから堆積を除去するための高価かつ煩雑なクリーニングプロセスは回避されることができ、ウエハヒーターデッドボリュームの効果を排除し得る。キャップ26は、当技術分野で知られている任意の好適なやり方によって、例えば、機械的コネクタ、接着剤などによって、ヒーターペデスタル29へと連結されてもよい。

【0035】

図7は、不均一な様態でのウエハWの縁部の上への反応物質ガスの堆積を防止するための別の実施形態を例示する。図7では、ウエハWを処理するためのシャワーヘッドアセンブリ40は、基材サポート42の上方に配置することができる。シャワーヘッドアセンブリ40は、シャワーヘッドアセンブリ40の内側部分に配置されたシャワーヘッドプレナム41と、処理されるウエハWに面する表面上に形成された複数の開口部45とを備えてもよい。複数の開口部45は、気化した前駆体（複数可）をシャワーヘッドプレナム41の中へと供給し、かつ複数の開口部45を通してウエハWの上へと堆積することができるように、シャワーヘッドプレナム41と流体連通する。複数の縁部のパージ注入穴43は、処理されるウエハWに面する表面上に提供または形成することができる。複数の縁部のパージ注入穴43は、処理されるウエハWの周囲の外側に位置してもよく、また内側ガス源24と流体連通してもよい。図示した実施形態では、縁部のパージ注入穴43は、シャワーヘッドプレナム41の外側に配置され（かつシャワーヘッドプレナム41に露出されなく）てもよい。パージガスを、ウエハWの縁部に移動して不均一性の問題を作り出す可能性がある脱着プロセスからの逆拡散を防止するように、縁部のパージ分配穿孔プレート44を通してウエハWの周囲の外側上に提供することができる。ウエハの縁部に送達される不活性パージガスは、有益なことに不活性ガスのカーテンを生成して、ウエハの曝露からの逆拡散を阻み、かつ裏側堆積を低減または防止するのに十分な程度に前駆体を希釈することができる。

【0036】

図8に示すように、複数の縁部のパージ注入穴43は、裏側堆積よりも逆拡散を防止するように、外側周方向側面に向かって方向付けられてもよい。縁部のパージ注入穴43は、ガスの逆拡散を防止するために拡散カーテンを作り出すように、周方向外向きに角度付けすることができる。さらに、図9に示すように、シャワーヘッドアセンブリ40は、凹部部分46を備えてもよく、また凹部部分の深さは、シャワーヘッドの外縁に向かって徐々に減少させることができる。例示された構成は、縁部のパージ注入穴43を用いないで逆拡散を停止するために速度を使用するように、ガスの流線を圧縮するための絞りを提供する。シャワーヘッドアセンブリ40と基材サポートとの間の間隙は、シャワーヘッドアセンブリ40の外縁において、基材サポートの上方より狭くすることができる。絞り部分では、気化した前駆体のより高い速度およびより低い滞留時間を達成することができる。それ故に、前駆体はより速く移動することができ、これは、ウエハWの上への前駆体の不均一な堆積を防止し得る。

【0037】

本開示はまた、気相反応器（プラズマ強化CVD(PECVD)反応器、低圧CVD(LPCVD)反応器、原子層堆積(ALD)反応器、およびこれに類するものを含む化学蒸着(CVD)反応器など）内で、本明細書に記述されるサセプタアセンブリまたはシャワーヘッドアセンブリを使用して、ウエハ（半導体ウエハなど）の縁部をパージするための方法にも関する。例として、本明細書に記述されるアセンブリおよび構成要素は、ガスが概してシャワーヘッドから下向き方向に、かつ基材に向かって流れる、シャワーヘッドタイプの気相反応器システムで使用することができる。

【0038】

この開示の目的のために、ある特定の態様、利点、および新規の特徴が本明細書に記述される。必ずしもすべてのこうした利点が任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らない。それ故に、例えば、当業者は、本開示が、本明細書で教示または示唆される場合がある他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるように1つの利点または利点の群を達成する様態で具体化または実行される場合があることを認識するであろう。

【0039】

「することができる（can）」、「可能である（could）」、「してもよい（might）」、または「してもよい（may）」などの条件付きの言葉は、具体的にそうではないと述べられていない限り、または使用されている文脈内で別段の理解がない限り、ある特定の実施形態はある特定の特徴、要素、および／または工程を含むが、他の実施形態はこれらを含まないことを伝えることを一般的に意図している。それ故に、こうした条件付きの言葉は、特徴、要素、および／もしくは工程がいかなるやり方でも1つ以上の実施形態において必要とされること、または1つ以上の実施形態が、ユーザーの入力もしくは指示の有無にかかわらず、これらの特徴、要素および／もしくは工程が任意の特定の実施形態に含まれるまたは実施されるかどうかを決定するためのロジックを必ず含むことを示唆することを一般的に意図していない。

【0040】

「X、Y、およびZのうちの少なくとも1つ」という句などの接続的な言葉は、特に別段の記載のない限り、事項、用語などがX、Y、またはZのいずれかであってもよいことを伝えるために一般的に使用される文脈で別途理解される。それ故に、こうした接続的な言葉は、ある特定の実施形態が、Xのうちの少なくとも1つ、Yのうちの少なくとも1つ、およびZのうちの少なくとも1つの存在を必要とすることを含意することを一般に意図するものではない。

【0041】

「おおよそ」、「約」、「概して」、および「実質的に」という用語などの本明細書で使用される、程度を表す言葉は、本明細書で使用される場合、依然として所望の機能を実施する、または所望の結果を達成する、記載された値、量、または特性に近い値、量、または特性を表す。例えば、「おおよそ」、「約」、「概して」、および「実質的に」という用語は、記載された量の10％未満以内、5％未満以内、1％未満以内、0.1%未満以内、および0.01％未満以内の量を指す場合がある。

【0042】

本開示の範囲は、この節または本明細書内のいずれかで好ましい実施形態の特定の開示によって限定されることを意図せず、この節もしくは本明細書のいずれかで提示される、または将来提示される特許請求の範囲によって定義されてもよい。特許請求の範囲の言葉は、特許請求の範囲で採用される言葉に基づいて適正に解釈されるべきであり、本明細書にまたは出願手続き中に記述された実施例に限定されず、その実施例は非限定的であると解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【外国語明細書】