特許 7518289 再帰的ガスチャネルを備えるシャワーヘッドアセンブリ

(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】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】再帰的ガスチャネルを備えるシャワーヘッドアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

H01L21/302 101M

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023518032

(86)(22)【出願日】2021-09-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 US2021051218

(87)【国際公開番号】W WO2022066603

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-05-12

(31)【優先権主張番号】17/028,587

(32)【優先日】2020-09-22

(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】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】ワカバヤシ， レイン テツロウ

(72)【発明者】

【氏名】ウォン， カーラトン

(72)【発明者】

【氏名】フランクリン， ティモシー ジョセフ

【審査官】加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１６２２６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００５／０２４９２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５４１２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１２３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理チャンバ内で使用するためのシャワーヘッドアセンブリであって、該シャワーヘッドアセンブリは、
互いに流体的に独立して内部に配置されている複数の再帰的ガス経路と、内部に配置された１又は複数の冷却チャネルとを有するチルプレートであって、前記複数の再帰的ガス経路のそれぞれは、前記チルプレートの第１の側に延びる１つのガス注入口と、前記チルプレートの第２の側に延びる複数のガス排出口とに流体接続されている、チルプレート、及び
前記チルプレートに結合されているヒータープレートであって、内部に配置された１又は複数の加熱要素と、複数の第１のガス分配孔の上面から、流体的に独立して前記ヒータープレート内に配置された複数のプレナムへと延びる、複数の第１のガス分配孔とを含む、ヒータープレート、
を備え、前記複数の第１のガス分配孔が、前記チルプレートの複数のガス排出口に対応し、複数の第２のガス分配孔が、前記複数のプレナムから前記ヒータープレートの下面へと延びる、シャワーヘッドアセンブリ。

【請求項2】

前記チルプレート及び前記ヒータープレートがアルミニウム製である、請求項１に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項3】

前記チルプレートと前記ヒータープレートとの間に配置された第１の熱ガスケットシートを更に含み、前記第１の熱ガスケットシートが、前記ヒータープレートの前記複数の第１のガス分配孔の位置に対応する複数の開口部を含む、請求項１に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項4】

前記第１の熱ガスケットシートとは反対側の前記ヒータープレートの側に配置された、第２の熱ガスケットシートを更に含む、請求項３に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項5】

前記チルプレートが、上部プレートに結合された第１の側、及び冷却プレートに結合された第２の側を有するガスプレート、並びに前記ガスプレートとは反対側で前記冷却プレートに結合された底部プレートを含み、前記複数の再帰的ガス経路のうち少なくとも１つが、前記ガスプレートの第１の側及び第２の側に配置されており、前記１又は複数の冷却チャネルが、前記冷却プレート内に配置されている、請求項１に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項6】

前記複数の再帰的ガス経路のそれぞれは、前記１つのガス注入口から前記複数のガス排出口のガス排出口のそれぞれへと、実質的に等しい流れ経路を有する、請求項１に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項7】

前記ヒータープレートの前記１又は複数の加熱要素が、前記シャワーヘッドアセンブリの２つ以上の加熱ゾーンを画定する、請求項１から６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8】

前記ヒータープレートが、前記１又は複数の加熱要素を収容する複数のチャネルを有する第１のプレートと、前記複数のチャネルを覆うために前記第１のプレートに結合された第２のプレートと、前記第１のプレートとは反対側で前記第２のプレートに結合された第３のプレートとを含み、前記第３のプレートが、前記複数のプレナムを画定する第２の複数のチャネルを有する、請求項１から６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】

前記複数の再帰的ガス経路が４つの再帰的ガス経路を含み、前記複数のプレナムが、前記シャワーヘッドアセンブリの下面に４つのガス分配ゾーンを画定するための４つのプレナムを含む、請求項１から６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】

前記複数のガス排出口が、前記チルプレートの同心円に沿って規則的な間隔で配置されている、請求項１から６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】

前記１又は複数の冷却チャネルが、前記チルプレート内の再帰的流れ経路と、前記ヒータープレートとの間に配置されている、請求項１から６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12】

前記ヒータープレートに結合されるとともに、複数の第３のガス分配孔を有する上部電極を更に備え、前記複数の第３のガス分配孔は、当該複数の第３のガス分配孔の上面から、前記ヒータープレートの前記複数の第２のガス分配孔の位置に対応する位置で、前記上部電極の下面へと延びるものである、請求項１から６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13】

前記上部電極の前記複数の第３のガス分配孔が、約１０ミルから約５０ミルの直径を有する、請求項１２に記載のシャワーヘッドアセンブリ。

【請求項14】

複数のガス流経路のそれぞれの前記再帰的ガス経路が、２つ以上の平面内にある、請求項１から６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15】

前記複数の再帰的ガス経路のうち少なくとも１つが、２つ以上の層に沿って配置されている、請求項１から６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16】

処理チャンバであって、
内部に内部容積を画定するチャンバ本体、
基板を支持するために前記内部容積内に配置された基板支持体、及び
前記基板支持体とは反対側で前記内部容積に配置された、請求項１から６のいずれか一項に記載のシャワーヘッドアセンブリ
を備える、処理チャンバ。

【請求項17】

前記複数の再帰的ガス経路が、２つ又は４つの再帰的ガス経路である、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項18】

前記複数の再帰的ガス経路のうち少なくとも１つが、２つ以上の層に沿って配置されている、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項19】

前記ヒータープレートに結合された上部電極を更に含み、当該上部電極は、前記内部容積内に配置されたライナーのステップ状内部表面に対応するステップ状外部表面を含むものである、請求項１６に記載の処理チャンバ。

【請求項20】

前記上部電極がシリコン製である、請求項１９に記載の処理チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は一般に、基板処理設備に関し、より具体的には、基板処理設備とともに使用するためのシャワーヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体処理チャンバ（例えば、蒸着チャンバ、エッチングチャンバなど）で利用される従来のシャワーヘッドアセンブリは典型的に、処理容積内へ複数のガス注入点をもたらすために、複数のガス排出口に流体接続されている１つのガス注入口を含む。複数のガス注入点によって、処理チャンバ内で処理される基板にわたり、より均一な流量分布がもたらされる。本発明者らは、１つのガス注入口を複数のガス排出口に分割するために溶接部を使用すると、漏出及び保守管理の問題が生じ得ることを観察した。さらに、１つのガス注入口を複数のガス排出口に分割するために溶接部を使用すると、シャワーヘッドアセンブリの全体的な厚さが望ましくないほど増加し得る。

【0003】

［０００３］そこで本発明者らは、改良されたシャワーヘッドアセンブリの実施形態を提供した。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］基板処理チャンバ内で使用するためのシャワーヘッドの実施形態が、本明細書で提供される。いくつかの実施形態では、基板処理チャンバ内で使用するためのシャワーヘッドアセンブリが、互いに流体的に独立して内部に配置されている複数の再帰的ガス経路と、内部に配置された１又は複数の冷却チャネルとを有するチルプレートであって、複数の再帰的ガス経路のそれぞれは、チルプレートの第１の側に延びる１つのガス注入口と、チルプレートの第２の側に延びる複数のガス排出口とに流体接続されている、チルプレート；及びチルプレートに結合されているヒータープレートであって、内部に配置された１又は複数の加熱要素と、複数の第１のガス分配孔の上面から、流体的に独立してヒータープレート内に配置された複数のプレナムへと延びる、複数の第１のガス分配孔とを含む、ヒータープレートを備え、ここで複数の第１のガス分配孔が、チルプレートの複数のガス排出口に対応し、複数の第２のガス分配孔が、複数のプレナムからヒータープレートの下面へと延びる。

【0005】

［０００５］いくつかの実施形態では、基板処理チャンバ内で使用するためのシャワーヘッドが、内部に配置された１又は複数の冷却チャネルを有するチルプレート；チルプレートに結合されたヒータープレートであって、内部に埋め込まれた１又は複数の加熱要素を有するヒータープレート；及びヒータープレートに結合された上部電極を含み、当該シャワーヘッドアセンブリは、互いに流体的に独立している複数のガス流経路を含み、複数のガス流経路のそれぞれは、チルプレートの上面にあるガス注入口からチルプレート内の再帰的流れ経路へと、チルプレートの下面にある複数の出口まで、複数の第１のガス分配孔、複数のプレナム、及びヒータープレートの複数の第２のガス分配孔を通って、また上部電極の第３のガス分配孔を通って延びる。

【0006】

［０００６］いくつかの実施形態では、処理チャンバが、内部に内部容積を画定するチャンバ本体と、基板を支持するために内部容積内に配置された基板支持体と、基板支持体とは反対側で内部容積に配置されたシャワーヘッドアセンブリとを含み、当該シャワーヘッドアセンブリは、互いに流体的に独立して内部に配置されている複数の再帰的ガス経路と、内部に配置された１又は複数の冷却チャネルとを有するチルプレートであって、複数の再帰的ガス経路がそれぞれ、チルプレートの第１の側に延びる１つのガス注入口と、チルプレートの第２の側に延びる複数のガス排出口とに流体接続されているチルプレート；当該チルプレートに結合されているヒータープレートであって、内部に埋め込まれた１又は複数の加熱要素と、複数の第１のガス分配孔の上面から、流体的に独立してヒータープレート内に配置された複数のプレナムへと延びる、複数の第１のガス分配孔とを含む、ヒータープレート、ここで複数の第１のガス分配孔が、チルプレートの複数のガス排出口に対応し、複数の第２のガス分配孔が、複数のプレナムからヒータープレートの下面へと延び；及びヒータープレートに結合されるとともに、複数の第３のガス分配孔を有する上部電極を含み、当該複数の第３のガス分配孔はそれぞれ、ヒータープレートの複数の第２のガス分配孔のそれぞれに流体接続されている。

【0007】

［０００７］本開示についてその他の及び更なる実施形態は、以下で説明する。

【0008】

［０００８］先に簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付図面に図示された本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解できる。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ているに過ぎず、本開示は、他の同様に有効な実施形態を認めることができるため、添付図面が、本願発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示のいくつかの実施形態に従った処理チャンバを横から見た概略図を示す。

【図2】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリの断面図を示す。

【図3】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリのガスプレートを上から見た図を示す。

【図4】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリのガスプレートを下から見た図を示す。

【図5】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリのチルプレートを下から見た断面図を示す。

【図6】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリのヒータープレートを上から見た断面図を示す。

【図7】本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリのヒータープレートを上から見た断面図を示す。

【0010】

［００１６］理解を容易にするために、図面に共通する同一の要素を指し示すためには、可能な限り同一の参照番号を使用している。図面は縮尺どおりに図示されているわけではなく、わかりやすくするために簡略化している場合がある。ある実施形態の要素及び特徴は、特に言及せずとも、他の実施形態に有利に組み込むことができる。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００１７］処理チャンバで使用するためのシャワーヘッドアセンブリの実施形態が本明細書で提供される。シャワーヘッドアセンブリは、処理チャンバ内で処理される基板へのプロセスガスの流れを促進するように構成される。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリが、高出力適用のために動作するように構成される。シャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドアセンブリを加熱するように構成されたヒータープレートを含む。シャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドアセンブリを冷却するための冷却チャネルが通っているチルプレートを含む。シャワーヘッドアセンブリは、１つのガス注入口から複数のガス排出口へと延びる１又は複数の再帰的ガス経路を含む。いくつかの実施形態では、１又は複数の再帰的ガス経路が、有利には、シャワーヘッドアセンブリの厚さを最小化するためにチルプレートの中に配置されている。

【0012】

［００１８］図１は、本開示のいくつかの実施形態に従った処理チャンバの一部の側面図を概略的に示す。いくつかの実施形態において処理チャンバは、エッチング処理チャンバである。しかしながら、異なるプロセスのために構成された他のタイプの処理チャンバも、本明細書に記載のシャワーヘッドアセンブリの実施形態による使用のために、使用又は変更することができる。

【0013】

［００１９］処理チャンバ１００は、基板処理の間に内部容積１２０内に大気圧を下回る圧力（sub-atmospheric pressures）を維持するよう好適に適合された真空チャンバを含む。処理チャンバ１００は、側壁及び底壁を有するチャンバ本体１０６を含む。チャンバ本体１０６は、蓋１０４によって覆われ、チャンバ本体１０６及び蓋１０４は、ともに内部容積１２０を画定する。チャンバ本体１０６及び蓋１０４は、アルミニウムなどの金属製であり得る。チャンバ本体１０６は、接地１１５への結合を介して接地されていてよい。

【0014】

［００２０］基板支持体１２４は、基板１２２（例えば半導体ウェハなど）、又は静電的に保持され得るような他の基板を支持及び保持するために、内部容積１２０内に配置される。基板支持体１２４は一般的に、ペデスタル１２８と、ペデスタル１２８を支持するための中空支持シャフト１１２とを含むことができる。ペデスタル１２８は、静電チャック１５０を含むことができる。静電チャック１５０は、１又は複数の電極１５４が内部に配置された誘電体プレートを含む。中空支持シャフト１１２は、例えば裏面ガス（backside gases）、プロセスガス、流体、冷却剤、電力などをペデスタル１２８に供給するための導管をもたらす。

【0015】

［００２１］基板支持体１２４は、静電チャック１５０へのチャック電源１４０及びＲＦ源（例えば、ＲＦバイアス電源１１７又はＲＦプラズマ電源１７０）に結合される。いくつかの実施形態では、裏面ガス供給部１４２が、チャンバ本体１０６の外側に配置され、静電チャック１５０に熱伝達ガスを供給する。いくつかの実施形態では、ＲＦバイアス電源１１７が、１又は複数のＲＦマッチネットワーク１１６を介して静電チャック１５０に結合される。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４が代替的に、ＡＣ又はＤＣバイアス電力を含むことができる。

【0016】

［００２２］処理チャンバ１００はまた、内部に配置された基板１２２を処理するために１又は複数のプロセスガスを処理チャンバ１００に供給可能なガス供給装置１１８に結合され、当該ガス供給装置と流体連通している。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、基板支持体１２４に対向する内部容積１２０に配置される。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３２が、蓋１０４に結合される。シャワーヘッドアセンブリ１３２及び基板支持体１２４は、これらの間に処理容積１４４を部分的に画定する。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、ガス供給部１１８からの１又は複数のプロセスガスを処理容積１４４内へと分配するための複数の開口部を含む。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、シャワーヘッドアセンブリ１３２の温度を制御するためのチルプレート１３８と、チルプレート１３８を通るガス流路をもたらすための穴／チャネル（以下でより詳細に説明する）とを含む。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、チルプレート１３８に結合されたヒータープレート１４１を含む。ヒータープレート１４１は、シャワーヘッドアセンブリ１３２の温度を制御するために内部に配置又は埋め込まれた１又は複数の加熱要素を含み、ヒータープレート１４１を通るガス流路を提供するための穴／チャネル（以下でより詳細に説明する）を含む。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３２が、ヒータープレート１４１に結合された上部電極１３６を含む。上部電極１３６は、基板支持体１２４に対向して内部容積１２０内に配置される。上部電極１３６は、１又は複数のプロセスガスに点火するために１又は複数の電源（例えば、ＲＦプラズマ電源１７０）に結合される。いくつかの実施形態では、上部電極１３６が、単結晶シリコン又は他のシリコン含有材料を含む。

【0017】

［００２３］ライナー１０２は、基板支持体１２４及びシャワーヘッドアセンブリ１３２のうち少なくとも一方の周りで内部容積１２０内に配置され、内部にプラズマを閉じ込める。いくつかの実施形態では、ライナー１０２が、アルミニウム又はシリコン含有材料などの適切なプロセス材料で作製されている。ライナー１０２は、上部ライナー１６０及び下部ライナー１６２を含む。上部ライナー１６０は、上述したいずれの材料で作られていてよい。いくつかの実施形態では、下部ライナー１６２が、上部ライナー１６０と同じ材料で作られている。いくつかの実施形態では、上部ライナー１６０が、上部電極１３６のステップ状外面１８８に対応するステップ状内面を含む。

【0018】

［００２４］下部ライナー１６２は、下部ライナー１６２の周囲に配置された複数の放射状スロット１６４を含み、ポンプポート１４８（後述）へのプロセスガスの流路をもたらす。いくつかの実施形態では、ライナー１０２が、シャワーヘッドアセンブリ１３２及びペデスタル１２８とともに、処理容積１４４を少なくとも部分的に画定する。いくつかの実施形態において、シャワーヘッドアセンブリ１３２の外径は、ライナー１０２の外径よりも小さく、ライナー１０２の内径よりも大きい。ライナー１０２は、基板１２２を処理チャンバ１００内へと、また当該処理チャンバ内から外に移動させるためのチャンバ本体１０６のスリット１０３に対応する開口部１０５を含む。

【0019】

［００２５］いくつかの実施形態では、ライナー１０２が、ライナー１０２を所定の温度に加熱するために、ヒーターリング１８０に結合される。いくつかの実施形態では、ライナー１０２が、１又は複数のファスナー１５８を介してヒーターリング１８０に結合される。ヒーター電源１５６は、ヒーターリング１８０及びライナー１０２を加熱するために、ヒーターリング１８０の１又は複数の加熱要素に結合される。

【0020】

［００２６］処理チャンバ１００は、スロットルバルブと真空ポンプとを含む真空システム１１４（処理チャンバ１００を排気するために用いられる）に結合され、当該真空システムと流体連通している。処理チャンバ１００内部の圧力は、スロットルバルブ及び／又は真空ポンプを調整することによって調節することができる。真空システム１１４は、ポンプポート１４８に結合されていてよい。

【0021】

［００２７］いくつかの実施形態では、ライナー１０２が、下部トレイ１１０上に載っている。下部トレイ１１０は、１又は複数のプロセスガス及び処理副生成物の流れを、複数の放射状スロット１６４からポンプポート１４８に導くように構成される。いくつかの実施形態では、下部トレイ１１０が、外側側壁１２６と、内側側壁１３０と、外側側壁１２６から内側側壁１３０に延びる下部壁１３４とを含む。外側側壁１２６、内側側壁１３０及び下部壁１３４は、これらの間に排気容積１８４を画定する。いくつかの実施形態では、外側側壁１２６及び内側側壁１３０が、環状である。下部壁１３４は、排気容積１８４を真空システム１１４に流体的に結合させるための１又は複数の開口部１８２（１つは図１に示した）を含む。下部トレイ１１０は、ポンプポート１４８の上に載るか、又はポンプポート１４８に他のやり方で結合されていてよい。いくつかの実施形態では、下部トレイ１１０が、チャンバ構成要素（例えば基板支持体１２４のペデスタル１２８）を収容するために、内側側壁１３０から内側半径方向に延びる棚状部（ledge）１５２を含む。いくつかの実施形態では、下部トレイ１１０が、接地経路をもたらすためにアルミニウムのような導電性材料で作られている。

【0022】

［００２８］稼働時には例えば、１又は複数の処理を行うために処理容積１４４内でプラズマを生成させることができる。プラズマは、プラズマ電源（例えば、ＲＦプラズマ電源１７０）からの電力を、内部容積１２０の近く又は内部で１又は複数の電極（例えば、上部電極１３６）を介してプロセスガスに結合し、プロセスガスに点火してプラズマを生成することによって生成され得る。バイアス電源（例えば、ＲＦバイアス電源１１７）から静電チャック１５０内の１又は複数の電極１５４にバイアス電力を提供して、プラズマから基板１２２に向けてイオンを引き寄せることもできる。

【0023】

［００２９］プラズマシースを基板１２２の端部で曲げることにより、イオンをプラズマシースに対して垂直に加速させることができる。プラズマシースを曲げることによって、イオンを基板端部に集束又は偏向させることができる。いくつかの実施形態では、基板支持体１２４が、静電チャック１５０の周りに配置されたエッジリング１４６を含む。いくつかの実施形態では、エッジリング１４６及び静電チャック１５０が、基板受取面を画定する。エッジリング１４６は、プラズマシースの曲がりを制御及び／又は減少させるために、電源（例えば、ＲＦバイアス電源１１７又は第２のＲＦバイアス電源（図示せず））に結合されていてよい。

【0024】

［００３０］図２は、本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリ１３２の断面図を示す。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、１又は複数の冷却チャネル２０４が内部に配置又は埋め込まれたチルプレート１３８を含む。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、チルプレート１３８に結合されたヒータープレート１４１を含む。ヒータープレート１４１は、内部に配置又は埋め込まれた１又は複数の加熱要素２０８を含む。１又は複数の加熱要素２０８は、シャワーヘッドアセンブリ１３２の２つ以上のガスゾーンに独立した温度制御をもたらすために、１又は複数の加熱ゾーンに配置されていてよい。１又は複数の加熱素子２０８は、１又は複数の電源２９０に結合される。シャワーヘッドアセンブリ１３２は、互いに流体的に独立している複数のガス流経路を含み、当該複数のガス流経路は、シャワーヘッドアセンブリ１３２を通って延びる。いくつかの実施形態では、チルプレート１３８がアルミニウム製である。いくつかの実施形態では、ヒータープレート１４１がアルミニウム製である。

【0025】

［００３１］チルプレート１３８は、互いに流体的に独立するとともに、シャワーヘッドアセンブリ１３２の２つ以上のガスゾーンに対応する、内部に配置された複数の再帰的ガス経路２０６を含む。例えば、複数の再帰的ガス経路２０６は、２つ、３つ、又は４つの再帰的ガス経路を含むことができる（図３及び図４には、２つの再帰的ガス経路が図示されている）。複数の再帰的ガス経路２０６はそれぞれ、チルプレート１３８の第１の側面２１８に延びる１つのガス注入口と、チルプレート１３８の第２の側面２２４に延びる複数のガス排出口２４８とに流体的に結合される。再帰的ガス経路２０６はそれぞれ、１つのガス注入口から複数のガス排出口２４８の各ガス排出口まで実質的に等しい流路（すなわち、実質的に等しい軸方向長さ及び断面積）を含むことができる。いくつかの実施形態では、実質的に等しい流路が、互いに１０％以内の長さを含むことができる。実質的に等しい流路は、有利なことに、シャワーヘッドアセンブリ１３２を通って処理容積１４４内へと、より均一なガス分配をもたらす。

【0026】

［００３２］いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６が、共通の平面（すなわち、単一層）に沿ってチルプレート１３８の周りに配置される。いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６の少なくとも１つが、２つ以上の平面（すなわち、２つ以上の層）に沿ってチルプレート１３８の周りに配置され、ここでは接続チャネル（例えば接続チャネル２２０）が、複数の再帰的ガス経路２０６の多数の層を結合する。二つ以上の層によって有利なことに、単層と比較して、複数の再帰的ガス経路２０６がチルプレート１３８内に延びるための容積を増加させることができる。図２は、２つの平面に沿って配置された複数の再帰的ガス経路２０６のうちの少なくとも１つを示す。

【0027】

［００３３］いくつかの実施形態では、チルプレート１３８が、ともに結合された１又は複数のプレートを含む。図２に示したように、いくつかの実施形態では、チルプレート１３８が、上部プレート２２８に結合された第１の側２３８と、冷却プレート２３２に結合された第２の側２４０とを有するガスプレート２３０を含む。冷却プレート２３２は、ガスプレート２３０とは反対側の冷却プレート２３２の側で底部プレート２３４に結合されている。このような実施形態では、１又は複数の冷却チャネル２０４が、冷却プレート２３２の底面２４２に沿って配置される。いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６が、ガスプレート２３０の第１の側面２３８及び第２の側面２４０のうち少なくとも１つに配置される。いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６のうち１又は複数が、第１の側面２３８及び第２の側面２４０の両方に配置され、このような実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６が、２つの層に沿ってチルプレート１３８に配置される。このような実施形態では、２つの層に沿う再帰的ガス経路が、２つの層を流体的に結合する接続チャネル２２０を含む。再帰的ガス経路２０６が２つより多くの層に沿って配置される実施形態では、ガスプレート２３０が、ともに結合された２つより多いプレートを含むことができる。底部プレート２３４は、複数のガス排出口２４８を少なくとも部分的に画定する開口部を含む。

【0028】

［００３４］いくつかの実施形態では、第１のガス注入口２１２が、チルプレート１３８の第１の側面２１８（すなわち、上部プレート２２８の上面）から、複数の再帰的ガス経路２０６の第１の再帰的ガス経路３１０（図３参照）へと延びる。いくつかの実施形態では、第２のガス注入口２１６が、チルプレート１３８の第１の側面２１８から、複数の再帰的ガス経路２０６の第２の再帰的ガス経路３３０（図３参照）へと延びる。

【0029】

［００３５］いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６のそれぞれが、ガス供給部１１８に結合される。ガス供給部は、１又は複数のプロセスガスを再帰的ガス経路のうち１又は複数に提供するように構成されていてよい。例えば、いくつかの実施形態では、ガス供給部１１８が、１つのプロセスガスを再帰的ガス経路３１０、３３０のそれぞれに提供するように構成される。いくつかの実施形態では、ガス供給部１１８が、第１のプロセスガス又はガス状混合物を再帰的ガス経路３１０、３３０のうち１又は複数に、第２のプロセスガス又はガス状混合物を再帰的ガス経路３１０、３３０の残りに提供するように構成される。いくつかの実施形態では、ガス供給部１１８が、異なるプロセスガス又はガス状混合物を再帰的ガス経路のそれぞれに提供するように構成される。

【0030】

［００３６］ヒータープレート１４１は、１又は複数の加熱要素２０８を含む。いくつかの実施形態において、ヒータープレート１４１は、その上面２５０から、流体的に独立してヒータープレート１４１に配置される複数のプレナム２５６へと延びる複数の第１のガス分配孔２５２を含む。複数の第２のガス分配孔２５４は、複数のプレナム２５６からヒータープレートの下面２５８へと延び、ヒータープレート１４１を通るガス流路をもたらす。いくつかの実施形態では、複数の第２のガス分配孔２５４が、複数の第１のガス分配孔２５２よりも多くの孔を備え、１又は複数のプロセスガスを処理容積１４４内により均一に分散させる。

【0031】

［００３７］複数の第１のガス分配孔２５２は、チルプレート１３８の複数のガス排出口２４８と位置合わせされている。いくつかの実施形態では、複数のプレナム２５６が、複数の再帰的ガス経路２０６に対応する。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３２が、ヒータープレート１４１に結合された上部電極１３６を含む。上部電極１３６は、ヒータープレート１４１の複数の第２のガス分配孔２５４の位置に対応する位置で当該ヒータープレートの上面２７６から上部電極１３６の下面２７８へと延びる複数の第３ガス分配孔２７４を含む。いくつかの実施形態では、複数の第３のガス分配孔２７４が、約１０ミル～約５０ミルの直径を有する。上部電極１３６、ヒータープレート１４１及びチルプレート１３８は、ファスナー、ばね張力部材（spring tensioners）などを介してともに結合されていてよい。

【0032】

［００３８］いくつかの実施形態では、互いに流体的に独立しているシャワーヘッドアセンブリ１３２を通る複数のガス流経路のそれぞれが、チルプレート１３８の第１の側２１８のそれぞれのガス注入口を介して、チルプレート１３８内の再帰的流路へと、チルプレート１３８の第２の側２２４に延びるそれぞれの複数のガス排出口２４８に延び、複数の第１のガス分配孔２５２のそれぞれの孔、複数のプレナム２５６のそれぞれのプレナム、及び複数の第２のガス分配孔２５４のそれぞれの孔を介してヒータープレート１４１を通り、複数の第３のガス分配孔２７４を介して上部電極１３６を通る。例えば、第１のガス流路は、第１の再帰的ガス経路４１０に関連する複数のガス排出口２４８から、第１のガス分配孔２５２のうち対応するガス分配孔を通って、複数のプレナム２５６の第１のプレナム内へと延びる。同様に、第２のガス流路は、第２の再帰的ガス経路３３０に関連する複数のガス排出口２４８から、第１のガス分配孔２５２のうち対応するガス分配孔を通って、複数のプレナム２５６の第２のプレナム内へと延びる。

【0033】

［００３９］いくつかの実施形態では、ヒータープレート１４１が、ともに結合された１又は複数のプレートを含む。いくつかの実施形態では、ヒータープレート１４１が、第２のプレート２６４に結合された第１のプレート２６２を含む。１又は複数の加熱要素２０８が、複数のチャネル２６８に配置される。いくつかの実施形態では、複数のチャネル２６８が、第１のプレート２６２に配置される。いくつかの実施形態では、複数のチャネル２６８が、第２のプレート２６４に配置される。いくつかの実施形態では、複数のチャネル２６８が、第１のプレート２６２及び第２のプレート２６４の両方によって画定される。いくつかの実施形態では、第１のプレート２６２及び第２のプレート２６４の両方が、複数のチャネル２６８を含む。いくつかの実施形態では、第３のプレート２６６が、第１のプレート２６２と反対側の第２のプレート２６４の側で第２のプレート２６４に結合される。いくつかの実施形態では、第３のプレート２６６が、複数のプレナム２５６を画定する第２の複数のチャネル２７２を含む。

【0034】

［００４０］いくつかの実施形態では、第１の熱ガスケットシート２８０が、チルプレート１３８とヒータープレート１４１との間に配置され、これらの間に強化された熱結合及び圧縮界面をもたらす。いくつかの実施形態では、第２の熱ガスケットシート２８２が、ヒータープレート１４１と上部電極１３６との間に配置され、これらの間に強化された熱結合及び圧縮界面をもたらす。第１の熱ガスケットシート２８０は、ヒータープレート１４１の複数の第１のガス分配孔２５２の位置に対応する複数の開口部を含む。第２の熱ガスケットシート２８２は、ヒータープレート１４１の複数の第２のガス分配孔２５４の位置に対応する複数の開口部を含む。第１の熱ガスケットシート２８０及び第２のガスケットシート２８１は、熱伝導性及び電気伝導性のシート状材料で作製されている。いくつかの実施形態では、第１の熱ガスケットシート２８０及び第２のガスケットシート２８１が、ポリマー材料を含む。いくつかの実施形態では、第１の熱ガスケットシート２８０及び第２のガスケットシート２８１が、エラストマーと金属とのサンドイッチ構造を含む。

【0035】

［００４１］図３は、本開示のいくつかの実施形態に従ったチルプレート１３８のガスプレート２３０を上から見た図を示す。図４は、本開示のいくつかの実施形態に従ったガスプレート２３０を下から見た図を示す。図３及び図４に示したガスプレート２３０は、ガスプレート２３０の２つの層に沿って配置された、複数の再帰性ガス経路２０６を有する。図３は、複数の再帰的ガス経路２０６の第１の層３００の実施形態を示す。図４は、複数の再帰的ガス経路２０６の第２の層４００の実施形態を示す。

【0036】

［００４２］複数の再帰的ガス経路２０６はそれぞれ、第１の層３００及び第２の層４００のうち少なくとも１つに配置されていてよい。いくつかの実施形態では、複数の再帰的ガス経路２０６のうち１又は複数が、第２の層４００から第１の層３００に延び、第２の層４００へと戻る。いくつかの実施形態では、第１のガス注入口２１２が、第１の層３００へと延び、第１の層３００及び第２の層４００の両方に位置する第１の再帰的ガス経路３１０に流体的に結合されている。いくつかの実施形態では、第１の再帰的ガス経路３１０が、第１の層３００において第１のガス注入口２１２から１回又は複数回分岐して、第１の再帰的ガス経路３１０の複数の層を流体的に結合する接続チャネル２２０Ａに対応する複数の端部になる。いくつかの実施形態では、第１の再帰的ガス経路３１０が１回分岐して、２つの接続チャネル２２０Ａに対応する２つの端部になる。

【0037】

［００４３］いくつかの実施形態では、第２の層４００において、第１の再帰性ガス経路３１０が、接続チャネル２２０Ａのそれぞれから１回又は複数回、分岐して、複数の第１の端部４１５になる。いくつかの実施形態では、第１の再帰的ガス経路３１０が、第２の層４００の各接続チャネル２２０Ａから１回分岐して、４つの第１の端部４１５を形成する。いくつかの実施形態では、複数の第１端部４１５が、ガスプレート２３０について対称に配置される。いくつかの実施形態では、複数の第１の端部４１５が、仮想の円に沿った一定の間隔で存在する。いくつかの実施形態では、第１の再帰的ガス経路３１０が、第２の層４００における環状延在部及び半径方向延在部を含む。複数の第２端部４３５は、チルプレート１３８の複数のガス排出口２４８の第１のサブセット２４８Ａと位置合わせされている。いくつかの実施形態では、第１の再帰的ガス経路３１０が、第２の層４００の各接続チャネル２２０Ａから２回分岐して、８つの第１の端部４１５を形成する。

【0038】

［００４４］いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が、第２のガス入口２１６から第２の層４００に第１の層３００へと延び、それから第２の層４００に戻る。このように、第２の再帰性ガス経路３３０は、第１の層３００及び第２の層４００の両方に配置されていてよい。いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が、第２の層４００において、第２のガス注入口２１６から１回又は複数回、分岐して、第２の再帰的ガス経路３３０の複数の層を流体的に結合する接続チャネル２２０Ｃに対応する複数の端部になる。いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が一回分岐して、２つの接続チャネル２２０Ｃに対応する２つの端部を形成する。

【0039】

［００４５］いくつかの実施形態では、第１の層３００において、第２の再帰性ガス経路３３０が、接続チャネル２２０Ｃのそれぞれから１回又は複数回、分岐して、接続チャネル２２０Ｄに対応する端部になる。いくつかの実施形態では、第２の再帰性ガス経路３３０が、接続チャネル２２０Ｃのそれぞれから１回分岐して、４つの接続チャネル２２０Ｄに対応する４つの端部を形成する。

【0040】

［００４６］いくつかの実施形態では、第２の層４００において、第２の再帰性ガス経路３３０が、接続チャネル２２０Ｄのそれぞれから１回又は複数回、分岐して、複数の第２の端部４３５になる。いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が、第２の層４００の各接続チャネル２２０Ｄから１回分岐して、合計８つの第２の端部４３５を形成する。いくつかの実施形態では、複数の第２の端部４３５が、ガスプレート２３０について対称に配置される。いくつかの実施形態では、複数の第２端部４３５が、仮想の円に沿った一定の間隔で配置される。いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が、第２の層４００における環状延在部及び半径方向延在部を含む。複数の第２の端部４３５は、チルプレート１３８の複数のガス排出口２４８の第２のサブセット２４８Ｂと位置合わせされている。いくつかの実施形態では、第２の再帰的ガス経路３３０が、第１の再帰的ガス経路３１０から半径方向外側に配置される。いくつかの実施形態では、第２の再帰性ガス経路３３０が、第２の層４００の各接続チャネル２２０Ｄから２回分岐して、１６個の第２の端部４３５を形成する。

【0041】

［００４７］図５は、本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリ１３２のチルプレート１３８を下から見た断面図を示す。いくつかの実施形態では、複数のガス排出口２４８が、チルプレート１３８の同心円に沿って配置される。いくつかの実施形態では、複数のガス排出口２４８が、チルプレート１３８の同心円に沿って一定の間隔で配置される。いくつかの実施形態では、各同心円における複数のガス排出口２４８のガス排出口が、シャワーヘッドアセンブリ１３２の異なるガス分配ゾーンと対応する。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３２が、２つのガス分配ゾーンを備え、第１のゾーンは半径方向で最も内側のゾーンであり、第２のゾーンは半径方向で最も外側のゾーンである。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ１３２が、４つのゾーンを含み、第１のゾーンは半径方向で最も内側のゾーンであり、第２のゾーンは第１のゾーンの半径方向外側にあり、第３のゾーンは第２のゾーンの半径方向外側にあり、第４のゾーンは半径方向で最も外側のゾーンであって、第３ゾーンよりも半径方向外側にある。

【0042】

［００４８］いくつかの実施形態では、１又は複数の冷却チャネル２０４が、当該冷却チャネルへと冷却剤を供給するための入口５１０と、冷却剤の戻り経路をもたらすための出口５２０とを有する１つの冷却チャネルを含む。いくつかの実施形態では、１又は複数の冷却チャネル２０４が、各ゾーンに近接して延びる。いくつかの実施形態では、１又は複数の冷却チャネル２０４が、螺旋状に配置される。

【0043】

［００４９］図６は、本開示のいくつかの実施形態に従ったシャワーヘッドアセンブリ１３２のヒータープレート１４１を上から見た断面図を示す。１又は複数の加熱要素２０８は、ヒータープレート１４１を加熱するための任意の適切なパターンで、ヒータープレート１４１の周りに延びていてよい。いくつかの実施形態では、１又は複数の加熱要素２０８が、シャワーヘッドアセンブリ１３２の２つ以上のそれぞれの加熱ゾーンを画定する２つ以上の加熱要素である。いくつかの実施形態では、１又は複数の加熱要素２０８が、ヒータープレート１４１の中心に近接する第１の加熱要素６１０を含む。いくつかの実施形態では、１又は複数の加熱要素２０８が、第１の加熱要素６１０の半径方向外側に配置された第２の加熱要素６２０を含む。いくつかの実施形態では、第２の加熱要素６２０が、複数の第１のガス分配孔２５２の半径方向で最も外側のセット６１２を越えて半径方向外側に延びる。

【0044】

［００５０］図７は、本開示のいくつかの実施形態に従った、複数のプレナム２５６の平面に沿ったヒータープレート１４１を上から見た断面図である。いくつかの実施形態では、複数のプレナム２５６が、複数のガス分配ゾーンに対応している。いくつかの実施形態では、複数のプレナム２５６が、２つのガス分配ゾーンに対応する２つのプレナムを含む。いくつかの実施形態では、複数のプレナム２５６が、４つのガス分配ゾーンに対応する４つのプレナムを含む。いくつかの実施形態では、第１のプレナム７２０が、第１の再帰的ガス経路３１０に関連付けられている第１のガス分配孔２５２の第１のサブセット２５２Ａに、流体的に結合される。いくつかの実施形態では、第２のプレナム７４０が、第２の再帰的ガス経路３３０に関連付けられている複数の第１のガス分配孔２５２の第２のサブセット２５２Ｂに、流体的に結合される。第１のプレナム７２０は、複数の第２のガス分配孔２５４の第１のサブセット２５４Ａと流体的に結合されている。第２のプレナム７４０は、複数の第２のガス分配孔２５４の第２のサブセット２５４Ｂと流体的に結合されている。複数の第２のガス分配孔２５４は、各プレナム内に均等に分配されている。第１のプレナム７２０及び第２のプレナム７４０は、各プレナムにおける複数の第１のガス分配孔２５２から複数の第２のガス分配孔２５４へとガス流を導くための複数の壁７０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の壁７０２が、多角形の断面形状を有する。いくつかの実施形態では、複数の壁７０２が湾曲している。いくつかの実施形態では、複数の第２のガス分配孔２５４が、複数のプレナム２５６に１００個より多くの孔を含む。いくつかの実施形態では、複数の第２のガス分配孔２５４が、同心円状に配置される。いくつかの実施形態では、各同心円内の第２のガス分配孔２５４が、それぞれの同心円に沿って一定の間隔で配置される。複数のプレナム２５６の各プレナムは、第２のガス分配孔２５４の１又は複数の同心円を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数の第２のガス分配孔２５４が、約１０ミルから約５０ミルの直径を有する。

【0045】

［００５１］上記のことは本開示の実施形態に向けられたものであるが、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】