特許 7208363 複数前駆体の均一供給のためのセグメント化シャワーヘッド

(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】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】複数前駆体の均一供給のためのセグメント化シャワーヘッド

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20230111BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

H01L21/31 B

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021513814

(86)(22)【出願日】2019-09-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-27

(86)【国際出願番号】 US2019051307

(87)【国際公開番号】W WO2020056413

(87)【国際公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-05-07

(31)【優先権主張番号】62/731,799

(32)【優先日】2018-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/570,317

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

【住所又は居所原語表記】Ｍ／Ｓ １２６９，３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(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】ラーナー， アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】コスナ， プラシャーント

(72)【発明者】

【氏名】シャビブ， ロイ

(72)【発明者】

【氏名】ラダクリシュナン， サティシュ

【審査官】神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００９－０１３１３８４（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３８４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２２０２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に複数の材料を堆積させるためのシャワーヘッドアセンブリであって、
複数のガス供給部分を備え、各ガス供給部分が、入り口、プレナムを画成するくさび形の本体、及び該ガス供給部分の底面に配置された複数の開口部を有し、前記プレナムの各々が互いに流体的に分離されており、
前記複数のガス供給部分間に配置されたヒートシンクをさらに備える、
シャワーヘッドアセンブリ。

【請求項2】

基板上に複数の材料を堆積させるためのシャワーヘッドアセンブリであって、
複数のガス供給部分を備え、各ガス供給部分が、入り口、プレナムを画成するくさび形の本体、及び該ガス供給部分の底面に配置された複数の開口部を有し、前記プレナムの各々が互いに流体的に分離されており、
前記複数の開口部に配置されたノズルをさらに備える、
シャワーヘッドアセンブリ。

【請求項3】

基板上に複数の材料を堆積させるためのシャワーヘッドアセンブリであって、
複数のガス供給部分を備え、各ガス供給部分が、入り口、プレナムを画成するくさび形の本体、及び該ガス供給部分の底面に配置された複数の開口部を有し、前記プレナムの各々が互いに流体的に分離されており、
各入り口が、各ガス供給部分の外側部分に隣接して配置されている、
シャワーヘッドアセンブリ。

【請求項4】

前記複数のガス供給部分が、第１のガス供給部分、第２のガス供給部分、第３のガス供給部分、及び第４のガス供給部分を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項5】

前記第１のガス供給部分と前記第３のガス供給部分とが、第１のガス源に結合されており、前記第２のガス供給部分と前記第４のガス供給部分とが第２のガス源に結合されている、請求項４に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項6】

前記第１のガス供給部分に熱を供給するように構成された第１の加熱アセンブリ、前記第２のガス供給部分に熱を供給するように構成された第２の加熱アセンブリ、前記第３のガス供給部分に熱を供給するように構成された第３の加熱アセンブリ、及び前記第４のガス供給部分に熱を供給するように構成された第４の加熱アセンブリをさらに備えている、請求項４に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項7】

前記第１の加熱アセンブリが、前記ガス供給部分の上壁及び底壁の少なくとも一方に抵抗ヒータを備えている、請求項６に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項8】

前記複数のガス供給部分が同一平面上にあり、それらが一緒に円形形状を有するシャワーヘッドを形成する、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アセンブリ。

【請求項9】

前記複数のガス供給部分の各ガス供給部分のサイズが類似している、請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項10】

各ガス供給部分を包むシールドをさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項11】

請求項１から３のいずれか一項に記載のシャワーヘッドアセンブリを通じて、前駆体を導入する方法であって、
前記複数のガス供給部分のうちの第１のガス供給部分を、第１の温度へと加熱すること；及び
前記複数のガス供給部分のうちの第２のガス供給部分を、前記第１の温度とは異なる第２の温度へと同時に加熱すること；
を含み、
前記第１のガス供給部分及び前記第２のガス供給部分の各々が、（ｉ）プレナムを画成するくさび形の本体を有しており、（ｉｉ）同一平面上にあり、かつ（ｉｉｉ）それらが一緒に円形形状を有するシャワーヘッドを形成する、
方法。

【請求項12】

第１のプロセス材料を前記第１のガス供給部分に供給すること、及び前記第１のプロセス材料とは異なる第２のプロセス材料を前記第２のガス供給部分に供給することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記複数のガス供給部分のうちの第３のガス供給部分を、前記第１の温度、前記第２の温度、又は前記第１の温度及び前記第２の温度とは異なる第３の温度のうちの少なくとも１つへと加熱することをさらに含む、請求項１１又は１２に記載の方法。

【請求項14】

前記複数のガス供給部分のうちの第４のガス供給部分を、前記第１の温度、前記第２の温度、前記第３の温度、又は第４の温度のうちの少なくとも１つへと加熱することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施形態は、概して、基板を処理する装置及び技術に関し、より詳細には、反応チャンバにガスを供給するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機気相堆積は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ（ＣＩＳ）及び他の光学デバイスなどの半導体デバイスの構築にますます関連するようになってきている。しかしながら、本発明者らは、堆積プロセスにおいてワークピース上に有機材料を堆積させることには、とりわけキャリアガスの使用を妨げる、純度及び／又は汚染問題の懸念などを理由とした問題があることを見出した。

【0003】

多くの場合、一度に複数の材料を堆積させる必要がある。しかしながら、幾つかの用途において、本発明者らは、より低温の材料をより高温の材料と共堆積させることにより、より低温の材料を解離させ、より高温の材料を凝縮させることができることを見出した。

【0004】

したがって、本発明者らは、基板上に複数の材料を堆積させるための改良された装置を提供している。

【発明の概要】

【0005】

気化した反応物などの複数のプロセスガスを反応チャンバに供給するための装置の実施形態が本明細書に記載される。幾つかの実施形態では、基板上に複数の材料を堆積させるためのシャワーヘッドアセンブリは複数のガス供給部分を備え、各ガス供給部分が、入り口と、プレナムを画成するくさび形の本体と、ガス供給部分の底面に配置された複数の開口部とを有し、プレナムの各々は、互いに流体的に分離されている。

【0006】

幾つかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリは、第１のプレナムを画成する第１のガス供給部分、第２のプレナムを画成する第２のガス供給部分、第３のプレナムを画成する第３のガス供給部分、及び第４のプレナムを画成する第４のガス供給部分を備えており、ここで、第１、第２、第３、及び第４のガス供給部分の各々は、入り口及び複数の開口部を備えており、第１、第２、第３、及び第４のプレナムの各々は、互いに流体的に分離されている。

【0007】

幾つかの実施形態では、流体的に分離されている複数のガス供給部分を有するセグメント化されたシャワーヘッドを通じて前駆体を導入する方法は、第１のガス供給部分を第１の温度へと加熱すること；及び、第２のガス供給部分を第１の温度とは異なる第２の温度へと同時に加熱することであって、第１及び第２のガス供給部分の各々が、（ｉ）プレナムを画成するくさび形の本体を有しており、（ｉｉ）同一平面上にあり、かつ（ｉｉｉ）それらが一緒に円形形状を有するシャワーヘッドを形成する、加熱することを含む。

【0008】

本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態については、以下に説明する。

【0009】

上記で簡潔に要約し、以下により詳細に述べる本開示の実施形態は、添付の図面に示される本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。添付の図面は、本開示の幾つかの実施形態を例示しており、従って、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、範囲を限定していると見なされるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドアセンブリを有する堆積システムの概略的な側面図

【図2】本開示の幾つかの実施形態による、シャワーヘッド及びリッドアセンブリの上面等角図

【図3】本開示の幾つかの実施形態による、シャワーヘッド及びリッドアセンブリの上面等角断面図

【図4】本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドのガス供給部分の上面等角図

【図5】本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドのガス供給部分の部分断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするため、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が用いられる。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができる。

【0012】

基板を処理するため及び／又は複数のプロセス材料を堆積チャンバに供給するための装置の実施形態が本明細書に提供される。本開示の装置は、供給システムを出る前に２つ以上の隣接するプロセス材料間の熱クロストークを有利に防止するように構成された、シャワーヘッドアセンブリ及び／又は供給システムを備えている。例えば、プロセス材料の２つ以上の核種又はサンプルは、シャワーヘッドアセンブリを出て基板上に堆積する前に、同じ又は異なる温度で、断熱又は相対的な断熱で装置を通して個別に処理されうる。本開示の装置は、シャワーヘッドアセンブリ全体にわたる圧力降下を有利に低減する。このプロセスは、基板又はワークピース上に堆積、成長、又は凝縮された有機薄膜の観点から説明することができるが、本開示のプロセスは、複数のプロセス材料の供給を必要とする任意の基板プロセス、特に、本明細書で提供される教示に従って、複数のプロセス材料が互いに有益に分離されるようなプロセスに適用することができる。

【0013】

図１は、本開示の幾つかの実施形態による堆積システム１００の概略的な側面図を示している。堆積システム１００は、１つ以上の側面１１１、床１２８、及びリッド１３０によって少なくとも一部が画成された堆積チャンバ１１０を含む。堆積システム１００は、堆積チャンバ１１０内で基板１１６などの基板を処理するように構成される。基板は、堆積チャンバ１１０内に配置された基板支持体１１４によって支持される。幾つかの実施形態では、堆積チャンバ１１０は、本開示に従って、有機前駆体の堆積などのプロセス材料堆積を実施するように構成されたＣＶＤチャンバでありうる。使用に適した、又は本開示に従って使用に適合させることができる１つの非限定的なシステムは、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な処理システムのＥＮＤＵＲＡ（登録商標）ラインである。他の製造業者から入手可能なものを含めた他の処理システムもまた、本明細書で提供される教示に従って修正することができる。幾つかの実施形態では、本開示による装置は、原子層堆積（ＡＬＤ）を実施するように構成されたチャンバ内で利用することができる。

【0014】

幾つかの実施形態では、有機層（図示せず）又はその誘導体は、堆積プロセスによって、基板１１６上に形成、凝縮、又は堆積されうる。幾つかの実施形態では、層は、そうでなければ従来のシャワーヘッド内で互いに望ましくない反応をするであろう複数のプロセス材料から形成することができる。幾つかの実施形態では、層は、流量、温度などの異なるプロセス要求を有する複数のプロセス材料で形成されうる。幾つかの実施形態では、本開示の装置での使用に適したプロセス材料には、基板上での昇華及び凝縮に適した任意の材料、例えば、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）又はバックミンスターフラーレン（Ｃ_６０）が含まれる。他のプロセスガスも適切に使用することができ、ガス分配システム内のそれぞれのプロセスガス間の反応を防ぐために、限定はしないが、特に、異なる流量、異なる温度、又は異なるガス分配システムのうちの１つ以上を必要とするプロセスガスを使用することができる。

【0015】

堆積システム１００は、堆積チャンバ１１０及び前駆体供給システム１２０を備えている。幾つかの実施形態では、前駆体供給システム１２０は、１つ以上の加熱システム１４２を備えることができる（図１には２つ示されている）。幾つかの実施形態では、前駆体供給システム１２０は、１つ以上のガス供給システム１５０を備えることができる（図１には２つ示されている）。幾つかの実施形態では、堆積システム１００の構成要素は、１つ以上の加熱システム１４２内の処理材料が昇華され、続いてガス供給システム１５０を通過して堆積チャンバ１１０に入ることができるように、接続され、かつ連結している。幾つかの実施形態では、１つ以上の加熱システム１４２、ガス供給システム１５０、及び堆積チャンバ１１０は、流体連結しうる。

【0016】

前駆体供給システム１２０は、シャワーヘッドアセンブリ１１２と流体連結して、複数のプロセス材料をシャワーヘッドアセンブリ１１２及び基板１１６に供給するように構成される。シャワーヘッドアセンブリ１１２は、複数のガス供給部分を含む。幾つかの実施形態では、複数のガス供給部分は、同一平面上にあり、かつそれらが一緒に円形形状を有するシャワーヘッドアセンブリ１１２を形成する。複数のガス供給部分は、互いに流体的に分離されている（例えば、各ガス供給部分内の材料は、シャワーヘッドアセンブリ１１２内の他のガス供給部分内の材料と混合又は接触することができない）。前駆体供給システム１２０は、第１の温度で１つ以上のガス供給部分に第１のプロセス材料を供給することができる。幾つかの実施形態では、第１の温度は、摂氏約２００度から約３５０度である。前駆体供給システム１２０は、第１の温度とは異なる第２の温度で１つ以上のガス供給部分に第２のプロセス材料を供給することができる。幾つかの実施形態では、第２の温度は、摂氏約４５０度から約６００度である。幾つかの実施形態では、前駆体供給システム１２０は、第１の温度、第２の温度、又は第１の温度及び第２の温度とは異なる第３の温度で、１つ以上のガス供給部分に第３のプロセス材料を供給することができる。幾つかの実施形態では、前駆体供給システム１２０は、第１の温度、第２の温度、第３の温度、又は第１の温度、第２の温度、及び第３の温度とは異なる第４の温度で、１つ以上のガス供給部分に第４のプロセス材料を供給することができる。使用中、基板支持体１１４は、複数のガス供給部分からのプロセス材料が基板１１６上に均一に堆積されるように基板１１６を回転させることができる。

【0017】

複数のガス供給部分間に提供される流体分離に加えて、幾つかの実施形態では、複数のガス供給セクションは、以下でさらに詳細に説明するように、堆積チャンバ１１０へと出る前に、各ガス供給セクション間の熱クロストークを低減又は防止するようにさらに構成される。例えば、第１のプロセス材料の温度は、シャワーヘッドアセンブリ１１２内の第２のプロセス材料の温度に影響を及ぼさないか、又は及ぼされる影響が少なくなるであろう。幾つかの実施形態では、第１のプロセス材料と第２のプロセス材料との間の温度差は、摂氏約２００度から約４００度の間である。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１１２は、その中の１つ以上のプロセス材料を凝縮することなく、堆積チャンバ１１０にプロセス材料を供給するように構成される。

【0018】

幾つかの実施形態では、堆積システム１００は、該堆積システム１００において所定のプロセス（例えば、膜の堆積）を実行及び監視するために用いられる構成要素を備えることができる。このような構成要素は、概して、堆積システム１００のさまざまなサブシステム（例えば、減圧及び排気サブシステムなど）並びにデバイス（例えば、電源、プロセス制御機器など）を含む。幾つかの実施形態では、堆積システム１００は、システムの圧力を制御して、堆積システム１００を減圧状態にするか、あるいは減圧状態に維持するために、第１のポンプ１８０、第２のポンプ１８１、スロットルバルブ１８４、及び圧力弁１８３を含む。圧力弁１８３は、減圧状態を解除するために含まれうる。

【0019】

図２は、本開示の幾つかの実施形態による、シャワーヘッド及びリッドアセンブリの上面等角図を示している。示されるように、シャワーヘッド及びリッドアセンブリ２００は、第１のガス供給部分２２０、第２のガス供給部分２３０、第３のガス供給部分２４０、及び第４のガス供給部分２５０を含む複数のガス供給部分を備えている。複数のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０は、同一平面上にあり、かつそれらが一緒に円形形状を有するシャワーヘッドアセンブリ１１２を形成する。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドの直径は、約３００ｍｍから約５００ｍｍである。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドの直径は、基板１１６の直径に対応する。幾つかの実施形態では、複数のガス供給部分は、３つのガス供給部分を含みうる。幾つかの実施形態では、複数のガス供給部分は、６つのガス供給部分を含みうる。複数のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０は、各ガス供給部分間に間隙２４６が存在するように配置される。ガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０間の間隔を置いた関係は、堆積チャンバ１１０へと出る前に、各ガス供給部分間の熱クロストークを有利に低減又は防止する。

【0020】

再び図１を参照すると、第１の加熱アセンブリ１２５は、第１のガス供給部分２２０に熱を印加するように構成される。第１の加熱アセンブリ１２５は、実質的に均一な温度で第１のガス供給部分を維持するように構成された１つ以上の加熱要素を備えることができる。幾つかの実施形態では、第１の加熱アセンブリ１２５は、第１のガス供給部分２２０の上壁及び底壁の少なくとも一方に抵抗ヒータなどの加熱要素を備えている（以下で論じる）。第１の加熱アセンブリ１２５は、第１のプロセス材料が堆積チャンバ１１０内に移動するときに、第１の温度などの所定の温度で第１のガス供給部分２２０を通過する第１のプロセス材料に熱を印加するように構成される。

【0021】

幾つかの実施形態では、１つ以上の第１の温度センサ１４１及び第１の温度コントローラ１２４は、第１のガス供給部分２２０に結合される。１つ以上の第１の温度センサ１４１は、第１のガス供給部分２２０から熱情報を取得するように構成される。第１の温度コントローラ１２４は、１つ以上の第１の温度センサ１４１から入力を受信して、第１の加熱アセンブリ１２５の温度を制御、調整、又は設定するように構成される。第１の温度センサ１４１は、熱電対、高温計などでありうる。

【0022】

第２の加熱アセンブリ１２７は、第２のガス供給部分２３０に熱を印加するように構成される。第２の加熱アセンブリ１２７は、実質的に均一な温度で第２のガス供給部分２３０を維持するように構成された１つ以上の加熱要素を備えることができる。幾つかの実施形態では、第１の加熱アセンブリ１２５は、第２のガス供給部分２３０の上壁及び底壁の少なくとも一方に抵抗ヒータなどの加熱要素を備えている。第２の加熱アセンブリ１２７は、第２のプロセス材料が堆積チャンバ１１０に移動するときに、第２の温度などの所定の温度で第２のガス供給部分２３０を通過する第２のプロセス材料に熱を印加するように構成される。

【0023】

幾つかの実施形態では、１つ以上の第２の温度センサ１４３及び第２の温度コントローラ１２６は、第２のガス供給部分２３０に結合される。１つ以上の第２の温度センサ１４３は、第２のガス供給部分２３０から熱情報を取得するように構成される。第２の温度コントローラ１２６は、１つ以上の第２の温度センサ１４３から入力を受信して、第２の加熱アセンブリ１２７の温度を制御、調整、又は設定するように構成される。１つ以上の第２の温度センサ１４３は、熱電対、高温計などでありうる。

【0024】

第３の加熱アセンブリ１５５は、第３のガス供給部分２４０に熱を印加するように構成される。第３の加熱アセンブリ１５５は、実質的に均一な温度で第３のガス供給部分２４０を維持するように構成された１つ以上の加熱要素を備えることができる。幾つかの実施形態では、第３の加熱アセンブリ１５５は、第３のガス供給部分２４０の上壁及び底壁の少なくとも一方に抵抗ヒータなどの加熱要素を備えている。第３の加熱アセンブリ１５５は、プロセス材料が堆積チャンバ１１０に移動するときに、第１の温度、第２の温度、又は第３の温度などの所定の温度で第３のガス供給部分２４０を通過するプロセス材料に熱を印加するように構成される。プロセス材料は、第１のプロセス材料、第２のプロセス材料、又は第３のプロセス材料でありうる。幾つかの実施形態では、第１の温度と第２の温度との間の温度差は、摂氏約２００度から約４００度の間である。

【0025】

幾つかの実施形態では、１つ以上の第３の温度センサ及び第３の温度コントローラ１６３は、第３のガス供給部分２４０に結合される。１つ以上の第３の温度センサ１４５は、第３のガス供給部分２４０から熱情報を取得するように構成される。第３の温度コントローラ１６３は、１つ以上の第３の温度センサ１４５から入力を受信して、第３の加熱アセンブリ１５５の温度を制御、調整、又は設定するように構成される。１つ以上の第３の温度センサ１４５は、熱電対、高温計などでありうる。

【0026】

第４の加熱アセンブリ１５９は、第４のガス供給部分２５０に熱を印加するように構成される。第４の加熱アセンブリ１５９は、実質的に均一な温度で第４のガス供給部分２５０を維持するように構成された１つ以上の加熱要素を備えることができる。幾つかの実施形態では、第４の加熱アセンブリ１５９は、第４のガス供給部分２５０の上壁及び底壁の少なくとも一方に抵抗ヒータなどの加熱要素を備えている。第４の加熱アセンブリ１５９は、プロセス材料が堆積チャンバ１１０に移動するときに、第１の温度、第２の温度、第３の温度、又は第４の温度などの所定の温度で第４のガス供給部分２５０を通過するプロセス材料に熱を印加するように構成される。プロセス材料は、第１のプロセス材料、第２のプロセス材料、第３のプロセス材料、又は第４のプロセス材料でありうる。

【0027】

幾つかの実施形態では、１つ以上の第４の温度センサ１４７及び第４の温度コントローラ１６５は、第４のガス供給部分２５０に結合される。１つ以上の第４の温度センサ１４７は、第４のガス供給部分２５０から熱情報を取得するように構成される。第４の温度コントローラ１６５は、１つ以上の第４の温度センサ１４７から入力を受信して、第４の加熱アセンブリ１５９の温度を制御、調整、又は設定するように構成される。１つ以上の第４の温度センサ１４７は、熱電対、高温計などでありうる。

【0028】

再び図２を参照すると、シャワーヘッド及びリッドアセンブリ２００は、リッドプレート２１０に取り付けられたシャワーヘッドアセンブリ１１２を備えている。リッドプレート２１０は、該リッドプレート２１０の底面２０２から延びる複数のマウント２０４を有する。シャワーヘッドアセンブリ１１２のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０の各々は、シャワーヘッドアセンブリ２０１をリッドプレート２１０に結合するために、リッドプレート２１０の対応するマウント２０４と嵌合させることができる１つ以上のマウント２１６を備えている。幾つかの実施形態では、１つ以上のマウント２１６は、シャワーヘッドアセンブリ１１２の半径方向外面から延びる。幾つかの実施形態では、マウント２０４、２１６は、絶縁材料でできている。

【0029】

幾つかの実施形態では、図２に示されるように、複数のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０は、サイズが類似している。幾つかの実施形態では、複数のガス供給部分は、異なるサイズでありうる。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１１２は、２つのプロセスガスを流すことができる。例えば、第１のガス供給部分２２０及び第３のガス供給部分２４０は、第１のガス源に結合され、第２のガス供給部分２３０及び第４のガス供給部分２５０は、第２のガス源に結合される。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１１２は、３つのプロセスガスを流すことができる。例えば、第１及び第３のガス供給部分２２０、２４０は第１のガス源に結合され、第２のガス供給部分２３０は第２のガス源に結合され、第４のガス供給部分２５０は第３のガス源に結合される。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１１２は、４つのプロセスガスを流すことができる。

【0030】

第１のガス供給部分２２０は、第１のプレナム３１８を画成するくさび形の本体を備えている。第１のガス供給部分２２０は、くさび形の本体からリッドプレート２１０の開口部を通じて延びる第１の入り口２０８を備えている。同様に、第２のガス供給部分２３０、第３のガス供給部分２４０、及び第４のガス供給部分２５０は、それぞれのくさび形の本体からリッドプレート２１０の開口部を通じて延びる、第２の入り口２１２、第３の入り口２１４、及び第４の入り口２２４を備えている。幾つかの実施形態では、各入り口２０８、２１２、２１４、２２４は、各ガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０のそれぞれの外側部分に隣接して配置される。

【0031】

第１のガス供給部分２２０は、くさび形の本体の底面２３６から第１のプレナム３１８へと延びる複数の開口部２２６を備えている。複数の開口部２２６は、堆積チャンバ１１０内にプロセスガスを供給するように構成される。ガス供給部分２３０、２４０、２５０は、それぞれの底面２３８、２４２、２４４から延びる複数の開口部２２８、２３２、２３４をそれぞれ備えている。複数の開口部２２８、２３２、２３４は、ガス供給部分２３０、２４０、２５０の各々から堆積チャンバ１１０内へとプロセスガスを供給するように構成される。複数の開口部２２６、２２８、２３２、２４３は、プロセス材料を基板１１６上に均一に堆積するのに適した任意のパターンで配置することができる。幾つかの実施形態では、複数の開口部２２６、２２８、２３２、２４３は、約１ｍｍから約３ｍｍの直径を有する。

【0032】

シャワーヘッド及びリッドアセンブリ２００は、複数のフィードスループレート２１８を含む。複数のフィードスループレート２１８は、ワイヤがシャワーヘッドアセンブリ１１２からリッドプレート２１０を通って通過することができるように構成される。ワイヤは、ヒータワイヤ、センサワイヤなどでありうる。幾つかの実施形態では、複数のフィードスループレート２１８の各々は、複数の開口部２２２を含む。幾つかの実施形態では、フィードスループレート２１８は、複数のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０の各々の隣に配置される。幾つかの実施形態では、１つ以上のヒータワイヤ２０６（１つが示されている）は、フィードスループレート２１８の１つを通って第１のガス供給部分２２０へと通過するように構成される。

【0033】

図３は、本開示の幾つかの実施形態による、シャワーヘッド及びリッドアセンブリの上面等角断面図を示している。リッドプレート２１０は、底面２０２の反対側に上面３０２を有する。幾つかの実施形態では、リッドプレート２１０は、上面３０２から底面２０２に向かって延びるチャネル３１０を備えている。チャネル３１０は、流体を流してリッドプレート２１０を冷却するように構成される。幾つかの実施形態では、チャネル３１０は、該チャネル３１０をシールするためにプラグ３０８で部分的に満たされうる。幾つかの実施形態では、上面３０２は、第１のポート３０４及び第２のポート３０６を含む。第１のポート３０４及び第２のポート３０６は、チャネル３１０の内外に流体を流すように構成される。流体は、冷却剤、水などでありうる。

【0034】

第１のガス供給部分２２０は、第１のプレナム３１８を画成するように、上壁３３２、底壁３３４、及び側壁３３６を備えている。同様に、第２、第３、及び第４のガス供給部分２３０、２４０、２５０の上壁、底壁、及び側壁は、それぞれ、第２のプレナム（２３０の内部容積）、第３のプレナム３２０、及び第４のプレナム（２５０の内部容積）を画成する。上で論じたように、シャワーヘッドアセンブリ１１２は、該シャワーヘッドアセンブリ１１２の半径方向外面から延びる１つ以上のマウント２１６を介してリッドプレートに結合されうる。シャワーヘッドアセンブリ１１２のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０は、それらの間の間隙２４６を維持しつつ、プラグ３２４を用いてシャワーヘッドアセンブリ１１２の中心部分で互いに結合することができる。プラグ３２４は、ファスナのオス部分を受け入れることができる中心開口部３２６を有しうる。

【0035】

幾つかの実施形態では、ヒートシンク３３０は、隣接したガス供給部分の間の間隙２４６に配置される。幾つかの実施形態では、ヒートシンク３３０は、約１５０Ｗ／ｍ－Ｋ以上の導電率を有する。ヒートシンク３３０は、ガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０からの熱が、より低温であるガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０に放射されること（すなわち、熱クロストーク）を低減又は防止するように構成される。幾つかの実施形態では、ヒートシンク３３０は、熱異方性材料を含む。熱異方性材料は、材料の横方向の熱伝導率よりもはるかに大きい面内熱伝導率（基底面の伝導率）を有利に有する材料であり、したがって、面の方向における温度均一性を高めることができる。Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ（登録商標）（ＴＰＧ）は、約１，５００Ｗ／ｍ－Ｋの面内熱伝導率及び約１０Ｗ／ｍ－Ｋの横方向熱伝導率を有する、熱異方性材料の一例である。適切な異方性材料の他の例には、熱分解窒化ホウ素、合成ダイヤモンドなどが含まれる。

【0036】

図２及び３に示されるように、複数のガス供給部分２２０、２３０、２４０、２５０は類似している（すなわち、同一である）。以下の論述は、第１のガス供給部分２２０に関するものである。しかしながら、第２、第３、及び第４のガス供給部分２３０、２４０、２５０にも同じ論述が当てはまる。幾つかの実施形態では、第１のガス供給部分２２０の上壁３３２は、抵抗ヒータのワイヤ３１２を担持することができるチャネルを備えている。幾つかの実施形態では、第１のガス供給部分２２０の底壁３３４は、抵抗ヒータのワイヤを担持することができるチャネル３１４を備えている。幾つかの実施形態では、第１のガス供給部分２２０は、第１のガス供給部分２２０を均一に有利に加熱するために、上壁３３２内のワイヤ３１２と、底壁３３４のチャネル３１４内に配置されたワイヤ（例えば、ワイヤ５０６）とを含む。幾つかの実施形態では、第１の入り口２０８は、第１の加熱アセンブリ１２５によって加熱することができる。幾つかの実施形態では、支柱３２２は、上壁３３２を通して、かつ少なくとも部分的に底壁３３４を通して配置される。支柱３２２は、底壁３３４の温度測定を提供するために、底壁３３４に配置された支柱３２２の下端部の温度の測定を容易にするように構成される。幾つかの実施形態では、支柱３２８は、少なくとも部分的に上壁３３２を通して配置される。支柱３２８は、上壁３２２の温度測定を提供するために、上壁３３２に配置された支柱３２８の下端部の温度の測定を容易にするように構成される。例えば、幾つかの実施形態では、支柱３２２及び支柱３２８は、上部が中心開口部を有しており、底部が中実である、管である。支柱３２２及び支柱３２８の中心開口部は、それぞれの熱電対を収容するように構成される。幾つかの実施形態では、支柱３２２及び支柱３２８の少なくとも一方は、１つ以上の第１の温度センサ１４１に結合される。

【0037】

図４は、本開示の幾つかの実施形態によるガス供給部分の上面等角図を示している。幾つかの実施形態では、第１のガス供給部分２２０は、くさび形の本体４０８と、該くさび形の本体４０８の外面４１２から半径方向外向きに湾曲する湾曲部分４１０とを含む。第１の入り口２０８は、湾曲部分４１０に隣接して配置されうる。

【0038】

幾つかの実施形態では、第１のガス供給部分２２０は、くさび形の本体４０８を実質的に覆う（すなわち、包む）、熱シールド４０２を備えている。熱シールド４０２は、第１のガス供給部分２２０の複数の開口部２２６に対応する複数の開口部を備えている。幾つかの実施形態では、熱シールド４０２は、支柱３２８のための開口部４０６を備えている。幾つかの実施形態では、熱シールド４０２は、支柱３２２のための開口部４１４を備えている。幾つかの実施形態では、熱シールド４０２は、１つ以上のマウント２１６のための１つ以上の開口部４０４を備えている。熱シールド４０２は、熱が第１のガス供給部分２２０から隣接するガス供給部分に放射されること（すなわち、熱クロストーク）を低減又は防止するように構成される。熱シールド４０２は、ステンレス鋼、アルミニウムなどで形成される。くさび形の本体４０８は、ステンレス鋼、チタンなどの高純度かつ高耐熱性の材料で形成される。

【0039】

図５は、本開示の幾つかの実施形態によるガス供給部分の部分断面図を示している。図５に示されるように、ノズル３１６は、複数の開口部２２６の各穴に配置することができる。幾つかの実施形態では、ノズル３１６は、約０．１ｍｍから約３ｍｍの内径を有することができる。幾つかの実施形態では、ノズル３１６は、チタン、チタン合金、又は窒化チタンでコーティングされた鋼を含む。ノズル３１６は、プロセス材料の速度、方向、及び流れを制御するように構成することができる。ノズル３１６は、第１のプレナム３１８から堆積チャンバ１１０へと通過するプロセス材料を噴霧するように構成される。プロセス材料の噴霧は、基板１１６へのプロセス材料の堆積の均一性を有利に高めることができる。プロセス材料の噴霧はまた、基板１１６への複数のプロセス材料の混合の均一性を有利に高める。幾つかの実施形態では、ワイヤ５０６（１つだけが示されている）は、第１のガス供給部分２２０を加熱するために、底壁３３４のチャネル３１４に配置される。

【0040】

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されうる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】