特許 7520868 基板処理チャンバ用のリッドアセンブリ装置及び方法

(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】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】基板処理チャンバ用のリッドアセンブリ装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240716BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240716BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

C23C16/455

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021554712

(86)(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-11

(86)【国際出願番号】 US2020019801

(87)【国際公開番号】W WO2020185401

(87)【国際公開日】2020-09-17

【審査請求日】2023-01-05

(31)【優先権主張番号】201941009365

(32)【優先日】2019-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(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】クマーランクティ， ハニシュ クマール パナバラッピル

(72)【発明者】

【氏名】デサイ， パラシャント エー．

(72)【発明者】

【氏名】ケッドラヤ， ディワカール エヌ．

(72)【発明者】

【氏名】アガルワル， スミット

(72)【発明者】

【氏名】バンガロール， ビジャダラン スリニバサ ムールティー

(72)【発明者】

【氏名】グェン， トゥロン

(72)【発明者】

【氏名】ホアン， ツーピン

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１４３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４６５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５９８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６４９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５３３８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３９７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１２４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３６５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５２５２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６８７９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００５２８０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００９５２２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００９５２２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リッドアセンブリにおいて、
ガスマニホールドであって、
第１のガス経路を画定する、第１のガスを受け取るように構成された第１のガスチャネル、
第２のガス経路を画定する、第２のガスを受け取るように構成された第２のガスチャネルであって、前記第２のガス経路が前記第１のガスチャネルから流体的に隔離されている、第２のガスチャネル、及び
第３のガス経路を画定する、第３のガスを受け取るように構成された第３のガスチャネルであって、前記第３のガス経路が前記第１のガスチャネル及び前記第２のガスチャネルと流体連結している、第３のガスチャネル
を備えた、ガスマニホールド、並びに
前記ガスマニホールドに流体的に結合したシャワーヘッドであって、
前記第２のガスから前記第１のガスを流体的に隔離しつつ、前記第１のガスを受け取るように構成されている１つ以上の第１のガス開口部、及び
前記第１のガス及び前記第３のガスの両方から前記第２のガスを流体的に隔離しつつ、前記第２のガスを受け取るように構成されている１つ以上の第２のガス開口部
を備えた、シャワーヘッド
を備えている、リッドアセンブリ。

【請求項2】

前記１つ以上の第１のガス開口部が、前記シャワーヘッドの１つ以上のボスに配置され、前記１つ以上の第２のガス開口部が、前記１つ以上のボスの周囲又は間に配置される、請求項１に記載のリッドアセンブリ。

【請求項3】

前記シャワーヘッドの前記１つ以上の第１のガス開口部及び前記１つ以上の第２のガス開口部が、前記第３のガスチャネルに流体的に結合される、請求項１に記載のリッドアセンブリ。

【請求項4】

ガスボックスであって、
ガスボックス第３ガスチャネルに結合された中央開口部であって、前記第３のガスチャネルに流体的に結合された、中央開口部、
ガスボックス第１ガスチャネルに結合された第１のガス開口部であって、前記中央開口部の周りに配置され、かつ前記第１のガスチャネルに流体的に結合された、第１のガス開口部、
ガスボックス第２ガスチャネルに結合された第２のガス開口部であって、前記第１のガス開口部の周りに配置され、かつ前記第２のガスチャネルに流体的に結合された、第２のガス開口部
を含む、ガスボックス
をさらに含む、請求項１に記載のリッドアセンブリ。

【請求項5】

前記シャワーヘッドの上面に結合された第１のプレートであって、
前記ガスボックス第１ガスチャネル及び前記ガスボックス第３ガスチャネルに流体的に結合された第１のプレートプレナムであって、前記第１及び第３のガス経路を組み合わせた第４のガス経路を画定する、第１のプレートプレナム、
前記ガスボックス第２ガスチャネルに流体的に結合され、かつ前記第１のプレートプレナムから流体的に隔離された第１プレート第２ガス開口部であって、前記第２のガス経路をさらに画定する、第１プレート第２ガス開口部
を備えた、第１のプレート
をさらに含む、請求項４に記載のリッドアセンブリ。

【請求項6】

前記シャワーヘッドの前記上面に結合され、かつ前記第１のプレートを介して前記ガスボックスと接触した第２のプレートであって、
前記第１のプレートプレナムに流体的に結合された第２のプレートプレナムであって、前記第４のガス経路をさらに画定する、第２のプレートプレナム、
前記第２のプレートプレナムから分離された前記第１プレート第２ガス開口部に流体的に結合された第２プレート第３ガス開口部であって、前記第２のガス経路をさらに画定する、第２プレート第３ガス開口部
を備えた、第２のプレート
をさらに含む、請求項５に記載のリッドアセンブリ。

【請求項7】

前記ガスボックスが、複数の前記第１のガスチャネルを含み、前記複数の第１のガスチャネルが、放射状に延びるスポーク構成で配置される、請求項６に記載のリッドアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、基板処理チャンバ用のリッドアセンブリ装置及び関連する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

反応性ガスは、半導体デバイスの製造によく用いられる。一部の反応性ガスは、チャンバに導入されると、基板又は基板のセクションに材料を堆積する。ある特定のガスは、他のガスよりも容易に及び／又はより速く分解する。例えば、一部のガスは、ある特定の温度において他のガスよりも容易に及び／又はより速く分解しうる。この結果、基板処理動作の非効率性、無駄、汚染、及び信頼性の問題が生じる。例えば、ガスが分解すると、基板処理動作中に半導体上に堆積した高誘電率誘電体に信頼性の問題を引き起こす可能性がある。

【0003】

したがって、基板処理チャンバに効率的かつ確実にガスを送出する装置が必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、基板処理チャンバのためのリッドアセンブリ装置及び関連する方法に関する。

【0005】

一実装形態では、リッドアセンブリはガスマニホールドを含む。ガスマニホールドは、プロセスガスを受け取るように構成された第１のガスチャネル、ドーピングガスを受け取るように構成された第２のガスチャネル、及び洗浄ガスを受け取るように構成された第３のガスチャネルを含む。リッドアセンブリはまた、シャワーヘッドも含む。シャワーヘッドは、プロセスガスを受け取るように構成されている１つ以上の第１のガス開口部と、ドーピングガスを受け取るように構成されている１つ以上の第２のガス開口部とを含む。

【0006】

本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することにより、上に簡単に要約されている本開示のより詳細な説明を得ることができる。しかしながら、添付の図面は例示的な実装形態を示しているにすぎず、したがって、その範囲を限定するとみなすべきではなく、他の等しく有効な実装形態も許容されうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実装形態による基板処理チャンバの概略図

【図2A】本開示の一実装形態によるリッドアセンブリの概略図

【図2B】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるリッドアセンブリの拡大部分図

【図2C】本開示の一実装形態による、図２Ｂに示されるシャワーヘッドの拡大部分図

【図2D】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるリッドアセンブリの拡大部分図

【図2E】本開示の一実装形態による、図２Ｄに示されるシャワーヘッドの拡大部分図

【図2F】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるリッドアセンブリの拡大部分図

【図2G】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるガスマニホールドの概略的な上面図

【図2H】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるガスボックスの概略的な上面図

【図2I】本開示の一実装形態による、図２Ａに示される第１のプレートの概略的な上面図

【図2J】本開示の一実装形態による、図２Ａに示される第２のプレート及びシャワーヘッドの概略的な上面図

【図2K】本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるシャワーヘッドの概略的な上面図

【図2L】図２Ｋに示されるシャワーヘッドの部分拡大図

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが想定されている。

【0009】

本開示は、基板処理チャンバ用のリッドアセンブリ装置及び関連する方法に関する。図１は、本開示の一実装形態による基板処理チャンバ１０４の概略図である。基板処理チャンバ１０４は、その上にある基板１０１を支持するためのペデスタル１０８を含む。

【0010】

基板処理チャンバ１０４はリッドアセンブリ１１０を含む。リッドアセンブリ１１０は、基板処理チャンバ１０４の処理容積１０５に前駆体ガス及び洗浄ガスを導入するように構成される。リッドアセンブリ１１０は、処理容積１０５にガスを導入するシャワーヘッド１０６を含む。処理容積１０５に導入された前駆体ガスは、材料を基板１０１上に堆積させる目的で、基板１０１上又はその上方で反応するように構成される。基板１０１上に堆積された材料は、半導体を製造する目的で、高誘電率誘電体材料を含みうる。プラズマは、基板１０１への材料の堆積を容易にするために、処理容積１０５内に生成される。基板処理チャンバ１０４は、高周波（ＲＦ）エネルギー、直流（ＤＣ）電圧、及び／又は交流（ＡＣ）を基板処理チャンバ１０４及び／又はその構成要素全体に伝播する、１つ以上のエネルギー源を含む。基板処理チャンバ１０４は、該基板処理チャンバ１０４のさまざまな構成要素及び態様の温度を制御する、１つ以上のヒータ及び／又は１つ以上の冷却チャネル、例えばペデスタル１０８を含む。

【0011】

基板処理チャンバ１０４は排気開口部１０９を含む。排気開口部１０９は、減圧ポンプ１３３に流体的に接続される。減圧ポンプ１３３は、基板処理チャンバ１０４の処理容積１０５から排気開口部１０９を通してガスを排出するように構成される。

【0012】

図２Ａは、本開示の一実装形態によるリッドアセンブリ２１０の概略図である。リッドアセンブリ２１０の１つ以上の特徴、構成要素、及び／又は態様が、図１に示されるリッドアセンブリ１１０及び／又はシャワーヘッド１０６に含まれうる。

【0013】

リッドアセンブリ２１０は、ガスマニホールド２０１、隔離マニホールド２０２、ガスボックス２０３、第１のプレート２０４、シャワーヘッド２０６、及び第２のプレート２０５を含む。ガスマニホールド２０１は、２つ以上の前駆体ガス源から２つ以上の前駆体ガスを受け取るように構成され、また、１つ以上の洗浄ガス源から１つ以上の洗浄ガスを受け取るように構成される。隔離マニホールド２０２はガスマニホールド２０１の下に配置される。隔離マニホールド２０２は、ガスマニホールド２０１などの隔離マニホールド２０２の上の構成要素又は態様を、隔離マニホールド２０２の下の構成要素又は態様から電気的に絶縁するように構成される。例えば、隔離マニホールドは、処理容積１０５全体に伝播するＲＦエネルギー、ＤＣ電圧、及び／又はＡＣ電流の１つ以上からガスマニホールド２０１を電気的に絶縁するように構成される。ガスボックス２０３は、ガスマニホールド２０１及び隔離マニホールド２０２の下に配置される。第１のプレート２０４はガスボックス２０３の下に配置される。一例では、第１のプレート２０４はブロッカプレートである。シャワーヘッド２０６は第１のプレート２０４の下に配置される。第２のプレート２０５は、シャワーヘッド２０６と第１のプレート２０４との間に配置される。第２のプレート２０５は、シャワーヘッド２０６の内側ショルダ２０９内に配置される。

【0014】

シャワーヘッド２０６は、１つ以上の第１のガス開口部２１１及び１つ以上の第２のガス開口部２１３を含む。第１のガス開口部２１１は、第１のガスＡを処理容積１０５（図１に示される）に導入するように構成される。第２のガス開口部２１３は、第２のガスＢを処理容積１０５に導入するように構成される。第１のガスＡは、ガスマニホールド２０１を通ってリッドアセンブリ２１０に入り、シャワーヘッド２０６の第１のガス開口部２１１を通ってリッドアセンブリ２１０から出る。第２のガスＢは、ガスマニホールド２０１を通ってリッドアセンブリ２１０に入り、シャワーヘッド２０６の第２のガス開口部２１３を通ってリッドアセンブリ２１０から出る。

【0015】

例として、第１のガスＡはプロセスガスを含む。プロセスガスは、シラン及び／又はジシランのうちの１つ以上を含む。第２のガスＢはドーピングガスを含む。ドーピングガスは、ホウ素、ホスフィン、フッ素、ヒ素、及び／又は三フッ化窒素のうちの１つ以上を含む。しかしながら、他のガスも想定されている。

【0016】

リッドアセンブリ２１０及びシャワーヘッド２０６は、第１のガスＡが第１のガス開口部２１１を通ってシャワーヘッド２０６から出るまで、及び第２のガスＢが第２のガス開口部２１３を通ってシャワーヘッド２０６から出るまで、第１のガスＡと第２のガスＢとが分離されるように構成される。第１のガスＡと第２のガスＢとは、第１のガスＡ及び第２のガスＢが処理容積１０５に到達するまで混合されない。これらの構成により、第１のガスＡ及び第２のガスＢのそれぞれの密度を比較的高くすることが可能であり、その結果、処理容積１０５内及び処理される基板（基板１０１など）に隣接する第１のガスＡ及び第２のガスＢの確実な混合がもたらされる。

【0017】

これらの構成はまた、第１のガスＡ及び第２のガスＢの一方が、第１のガスＡ及び第２のガスＢの他方よりも前に又はより速く、完全に又は部分的に分解することの影響を防止又は軽減する。第１のガスＡがプロセスガスを含み、第２のガスＢがドーピングガスを含む例では、ドーピングガスは、ある特定の温度において、プロセスガスよりも早く又は速く分解しうる。これらの構成は、プロセスガス及びドーピングガスがリッドアセンブリ２１０のシャワーヘッド２０６を出るまでプロセスガスとドーピングガスとを別々に保つことによって、プロセスガスと比較して分解するドーピングガスの影響を防止又は軽減する。第１のガスＡ及び第２のガスＢを分離することにより、第１のガスＡ及び第２のガスＢが処理容積１０５に到達するまで、第１のガスＡと第２のガスＢとの反応を防ぐことができる。例として、基板の表面（図１に示されるシャワーヘッド１０６に面する基板１０１の表面など）のすぐ上まで、第１のガスＡと第２のガスＢとの反応を防ぐことができる。これにより、効率が向上し、無駄が少なくなり、基板への膜の確実な堆積が実現する。

【0018】

リッドアセンブリ２１０は絶縁体２１４を含む。絶縁体２１４は、ガスマニホールド２０１の中央開口部２１５、隔離マニホールド２０２の中央開口部２１６、及びガスボックス２０３の中央開口部２１７に配置される。絶縁体２１４はセラミックシールドである。一例では、絶縁体２１４は窒化アルミニウムを含む。絶縁体２１４は、ガスマニホールド２０１の内面２１８、隔離マニホールド２０２の内面２１９、及びガスボックス２０３の内面２２０への熱の蓄積及び／又はラジカルの蓄積を低減又は防止する。絶縁体２１４は、図２Ｆに示される第３のガスチャネル２５３に対応する開口部２８９を含む。

【0019】

図２Ｂは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるリッドアセンブリ２１０の拡大部分図である。ガスマニホールド２０１は、該ガスマニホールド２０１の第１のガスチャネル２２１を介して第１のガスＡを受け取るように構成される。第１のガスチャネル２２１は、隔離マニホールド２０２の第１のガスチャネル２２２に流体的に接続される。隔離マニホールド２０２は、第１のガスチャネル２２２を介して第１のガスＡを受け取るように構成される。第１のガスチャネル２２２は、ガスボックス２０３の第１のガス開口部２２３に流体的に接続される。ガスボックス２０３は、第１のガス開口部２２３を介して第１のガスＡを受け取るように構成される。ガスボックス２０３の第１のガス開口部２２３は、ガスボックス２０３の第１のガスチャネル２２５に流体的に接続される。

【0020】

第１のガスチャネル２２５は、該第１のガスチャネル２２５から及び第１のプレート２０４のプレナム２２７に第１のガスＡを送出するように構成されている１つ以上の第１のガス開口部２２６（６つ示されている）を含む。プレナム２２７は、第１のプレート２０４の凹部２２８及びガスボックス２０３によって画定される。凹部２２８は、第１のプレート２０４の第１の表面２３０を画定する。第１のプレートはまた、第２の表面２３１も含む。第１のプレート２０４は、第１のプレート２０４の第１の表面２３０から第２の表面２３１まで延びる１つ以上の第１のガス開口部２２９を含む。第１のガス開口部２２９は、第１のプレート２０４の第２の表面２３１と第２のプレート２０５との間にあるプレナム２３２に流体的に接続される。第１のガス開口部２２９は、プレナム２２７から及び第１のプレート２０４と第２のプレート２０５との間のプレナム２３２に第１のガスＡを送出するように構成される。

【0021】

第２のプレート２０５は、該第２のプレート２０５の第１の表面２３４から第２のプレート２０５の第２の表面２３５まで延びる１つ以上の第１のガス開口部２３３を含む。一例では、第１のプレート２０４の第１のガス開口部２２９の１つ以上は、ガスボックス２０３の第１のガスチャネル２２５の第１のガス開口部２２６の１つ以上と位置合わせされる。一例では、第１のプレート２０４の第１のガス開口部２２９の１つ以上は、第２のプレート２０５の第１のガス開口部２３３の１つ以上と位置合わせされる。

【0022】

第２のプレート２０５の第１のガス開口部２３３は、プレナム２３２から及びシャワーヘッド２０６の第１のガス開口部２１１に第１のガスＡを送出するように構成される。

【0023】

図２Ｃは、本開示の一実装形態による、図２Ｂに示されるシャワーヘッド２０６の拡大部分図である。シャワーヘッド２０６は、該シャワーヘッド２０６の第１の表面２３６から突出する１つ以上のボス２４０を含む。第１のガス開口部２１１は、ボス表面２３７からシャワーヘッド２０６の第２の表面２３８まで延びる。第２の表面２３８は、処理容積１０５に面しており、それに晒される。ボス２４０のボス表面２３７は、第２のプレート２０５の第２の表面２３５に接触する。一例では、第２のプレート２０５の第１のガス開口部２３３の１つ以上は、シャワーヘッド２０６の第１のガス開口部２１１の１つ以上と位置合わせされる。

【0024】

図２Ｂ及び２Ｃに示されるように、ガスマニホールド２０１の第１のガスチャネル２２１は、シャワーヘッド２０６及び処理容積１０５に流体的に接続される。リッドアセンブリ２１０は、第１のガス源から及び処理容積１０５に第１のガスＡを送出する。

【0025】

図２Ｄは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示されているものとは異なる径方向断面でのリッドアセンブリ２１０の拡大部分図である。ガスマニホールド２０１は、第２のガスチャネル２４１を介して第２のガスＢを受け取るように構成される。第２のガスチャネル２４１は、図２Ｂに示される第１のガスチャネル２２１とは分離され、区別される。第２のガスチャネル２４１は、隔離マニホールド２０２の第２のガスチャネル２４２へと第２のガスＢを送出するように構成される。第２のガスチャネル２４２は、隔離マニホールド２０２の第１のガスチャネル２２２とは分離され、区別される。第２のガスチャネル２４２は、ガスマニホールド２０１の第２のガスチャネル２４１から及びガスボックス２０３の第２のガス開口部２４３に第２のガスＢを送出するように構成される。第２のガス開口部２４３は、ガスボックス２０３の第２のガスチャネル２４４に第２のガスＢを送出するように構成される。第２のガス開口部２４３は、ガスボックス２０３の第１のガス開口部２２３の径方向外側に配置される。

【0026】

ガスボックス２０３の第２のガスチャネル２４４は、図２Ｂに示される第１のガスチャネル２５とは分離され、区別される。第２のガスチャネル２４４は、１つ以上の第２のガス開口部２４６を含む。第２のガスチャネル２４４の第２のガス開口部２４６は、第１のガスチャネル２２５の第１のガス開口部２２６の径方向外側に配置される。第２のガス開口部２４６は、第２のガスチャネル２４４から及び第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７に第２のガスＢを送出するように構成される。第２のガス開口部２４７は、図２Ｂに示される第１のガス開口部２２９の径方向外側に配置される。一例では、第２のガス開口部２４７は、第２のガスチャネル２４４の第２のガス開口部２４６と位置合わせされる。

【0027】

第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７は、ガスボックス２０３から及び第２のプレート２０５の第２のガス開口部２４８に第２のガスＢを送出するように構成される。一例では、第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７は、第２のプレート２０５の第２のガス開口部２４８と位置合わせされる。

【0028】

図２Ｅは、本開示の一実装形態による、図２Ｄに示されるシャワーヘッド２０６の部分拡大図である。第２のプレート２０５の第２のガス開口部２４８は、第２のプレート２０５から及びシャワーヘッド２０６の第２のガスチャネル２４９に第２のガスＢを送出するように構成される。第２のガス開口部２４８は、第２のプレート２０５の第１のガス開口部２３３の径方向外側に配置される。第２のガスチャネル２４９は、ボス２４０及び第１の表面２３６の径方向外側に配置される。壁２５０は、第１の表面２３６と第２のガスチャネル２４９との間に配置される。壁２５０は、第２のガスチャネル２４９から及びボス２４０の周囲及び間に配置された１つ以上の間隙２５２に第２のガスＢを送出するように構成されている１つ以上の壁開口部２５１を含む。シャワーヘッド２０６の第２のガス開口部２１３は、第１の表面２３６から第２の表面２３８まで延びる。第２のガス開口部２１３は、間隙２５２から及び処理容積１０５に第２のガスＢを送出するように構成される。

【0029】

図２Ｄ及び２Ｅに示されるように、ガスマニホールド２０１の第２のガスチャネル２４１は、シャワーヘッド２０６及び処理容積１０５に流体的に接続される。リッドアセンブリ２１０は、第２のガス源から及び処理容積１０５に第２のガスＢを送出する。リッドアセンブリ２１０は、第１のガスＡ及び第１のガスＢが処理容積１０５に導入されるまで、第１のガスＡの流れを第２のガスＢの流れから分離して維持する。例として、ボス２４０のボス表面２３７は、第２の表面２３５に接触し、それに対してシールする。したがって、ボス２４０は、第１のガス開口部２１１を通って流れる第１のガスＡを、間隙２５２及び第２のガス開口部２１３を通って流れる第２のガスＢから流体的に分離する。

【0030】

第１のガスＡを第２のガスＢから分離して維持することにより、リッドアセンブリ２１０は、基板１０１（図１に示される）の近くの処理容積１０５内での第１のガスＡと第２のガスＢとの混合を促進する。処理容積１０５内での第１のガスＡと第２のガスＢとの混合は、基板１０１上への信頼性が高く効率的な膜堆積を促進する。第１のガスＡ及び第２のガスＢは、処理容積１０５に入る前には混合されず、一又は第１のガスＡ又は第２のガスＢが第１のガスＡ又は第２のガスＢの他方と比較して分解することの影響を軽減又は排除する。例えば、分解される反応ガスの量を減らすことにより、反応ガスが別の反応ガスと混合して基板上への膜の堆積を促進する密度で処理容積１０５に到達することを確実にする。

【0031】

図２Ｆは、本開示の一実装形態による、図２Ａ又は図２Ｄに示されるものとは異なる径方向位置でのリッドアセンブリ２１０の部分拡大図である。ガスマニホールド２０１は、第３のガスチャネル２５３内に第３のガスＣを受け取るように構成される。第３のガスチャネル２５３は、第１のガスチャネル２２１及び第２のガスチャネル２４１とは分離され、区別される。ガスマニホールド２０１は、第３のガス源から第３のガスＣを受け取る。第３のガスＣは、第３のガスチャネル２５３への導入前に、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）によって活性化することができる洗浄ガスである。一例では、第３のガスＣは、１つ以上のキャリア及び／又は洗浄ガス、例えば、アルゴン、三フッ化窒素、及び／又は酸素を含む。

【0032】

第３のガスＣはまた、ガスマニホールド２０１によって、中央開口部２１５の上にある第３のガス源から中央開口部２１５に受け取られうる。一例では、第３のガスチャネル２５３によって受け取られる第３のガスＣは、ＲＰＳをバイパスし、ＲＰＳによって活性化されず、中央開口部２１５によって受け取られる第３のガスＣは、ＲＰＳを通過し、ＲＰＳによって活性化される。

【0033】

第３のガスチャネル２５３は、第３のガスＣを、ガスマニホールド２０１の中央開口部２１５、隔離マニホールド２０２の中央開口部２１６、及びガスボックス２０３の中央開口部２１７に送出するように構成される。ガスボックス２０３は、中央開口部２１７から及びガスボックス２０３の第３のガスチャネル２５４に第３のガスＣを送出するように構成される。したがって、リッドアセンブリ２１０は、第３のガスＣが、隔離マニホールド２０２、ガスボックス２０３の第１のガス開口部２２３、及びガスボックス２０３の第２のガス開口部２４３をバイパスするように構成される。これらの構成は、ガスボックス２０３の単純な設計を可能にし、また、第３のガスＣの大流量がガスマニホールド２０１の中央開口部２１５を通って流れることを可能にする。

【0034】

ガスボックス２０３の第３のガスチャネル２５４は、第１のガスチャネル２２５及び第２のガスチャネル２４４とは分離され、区別される。第３のガスチャネル２５４は、第２のガスチャネル２４４から及びガスボックス２０３と第１のプレート２０４との間のプレナム２２７に第３のガスＣを送出するように構成されている１つ以上の第１の開口部２５５を含む。

【0035】

第３のガスチャネル２５４は、第１の開口部２５５の径方向外側に配置されている１つ以上の第２の開口部２５６を含む。第２の開口部２５６は、第３のガスチャネル２５４から及び第１のプレート２０４の第３のガス開口部２６２に第３のガスＣを送出するように構成される。第３のガス開口部２６２は、第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７とは分離され、区別される。一例では、第３のガス開口部２６２は、第３のガスチャネル２５４の第２の開口部２５６の１つ以上と位置合わせされる。

【0036】

第１のガスＡ、第２のガスＢ、及び／又は第３のガスＣの逆流を防ぐために、１つ以上のパージガスを、リッドアセンブリ２１０を通して流すことができる。例として、流体（第１のガスＡなど）がプレナム２２７から及び第３のガスチャネル２５４に流れるのを防ぐために、パージガスを流すことができる。別の例として、流体（第２のガスＢなど）が第２のガスチャネル２４９から及び第３のガス開口部２６３に流れるのを防ぐために、パージガスを流すことができる。本開示はまた、リッドアセンブリ２１０が逆流を防止するために１つ以上のバルブを含みうることも想定している。例として、第１の開口部２５５、第１のガス開口部２２６、第２のガス開口部２４６、第３のガス開口部２６３、及び／又は第３のガス開口部２６２の各々の１つ以上はバルブを含みうる。一例では、バルブには、チェックバルブ又は他の幾つかのバルブが含まれる。

【0037】

第１のプレート２０４は、プレナム２２７から及び１つ以上の第１のガス開口部２２９に第３のガスＣを送出するように構成される。第１のガス開口部２２９は、プレナム２２７から及び第１のプレート２０４と第２のプレート２０５との間のプレナム２３２に第３のガスＣを送出するように構成される。第２のプレート２０５の１つ以上の第１のガス開口部２３３は、プレナム２３２から及びシャワーヘッド２０６の第１のガス開口部２１１に第３のガスＣを送出するように構成される。第１のガス開口部２１１は、処理容積１０５に第３のガスＣを導入するように構成される。

【0038】

第１のプレート２０４の第３のガス開口部２６２は、第２のプレート２０５の第３のガス開口部２６３に第３のガスＣを送出するように構成される。第３のガス開口部２６３は、第２のプレート２０５の第２のガス開口部２４８とは分離され、区別される。第３のガス開口部２６３は、シャワーヘッド２０６の第２のガスチャネル２４９に第３のガスＣを送出するように構成される。一例では、第２のプレート２０５の第３のガス開口部２６３は、第１のプレート２０４の第３のガス開口部２６２と位置合わせされる。

【0039】

シャワーヘッド２０６は、第２のガスチャネル２４９から、及び壁２５０の１つ以上の壁開口部２５１を通って、及びシャワーヘッド２０６のボス２４０の間及び周囲に配置された間隙２５２に第３のガスＣを送出するように構成される。シャワーヘッドは、間隙２５２から及び１つ以上の第２のガス開口部２１３を通って処理容積１０５に第３のガスＣを送出するように構成される。

【0040】

したがって、リッドアセンブリ２１０は、第１のガスＡ及び第２のガスＢが、それぞれ、第１のプレート２０４、第２のプレート２０５、及びシャワーヘッド２０６を通って流れる流路を通じて第３のガスＣを送出するように構成される。第３のガスＣが洗浄ガスである例では、リッドアセンブリ２１０は、第１のガスＡ及び第２のガスＢの流路を効果的、効率的、かつ同時に洗浄することができる。リッドアセンブリ２１０は、処理容積１０５内で第１のガスＡ及び第２のガスＢを混合する前に、第１のガスＡ及び第２のガスＢの流路を分離して維持することができる。リッドアセンブリ２１０はまた、第１のガスＡ及び第２のガスＢの流体経路を同時に洗浄することができる。

【0041】

図２Ｇは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるガスマニホールド２０１の概略的な上面図である。ガスマニホールド２０１は、中央開口部２１５に隣接して配置されたショルダ２６４を含む。ショルダ２６４は、図２Ａに示される絶縁体２１４を支持する。第１のガスチャネル２２１、第２のガスチャネル２４１、及び第３のガスチャネル２５３は、分離され、区別され、かつ、ガスマニホールド２０１内で互いに間隔を置いて配置される。第１のガスチャネル２２１は、ガスマニホールド２０１の外面２６８からガスマニホールド２０１の底面２６６に達する。第２のガスチャネル２４１は、ガスマニホールド２０１の外面２６８からガスマニホールド２０１の底面２６６に達する。第３のガスチャネル２５３は、ガスマニホールド２０１の外面２６８から内面２１８に達する。

【0042】

図２Ｈは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるガスボックス２０３の概略的な上面図である。ガスボックス２０３は、分離され、区別される、第１のガスチャネル２２５、第２のガスチャネル２４４、及び第３のガスチャネル２５４を含む。第１のガスチャネル２２５、第２のガスチャネル２４４、及び第３のガスチャネル２５４は、交互の配置で、互いに間隔を置いた関係で配置される。第１のガスチャネル２２５、第２のガスチャネル２４４、及び／又は第３のガスチャネル２５４の各々の１つ以上が、ガスボックス２０３内の異なる垂直面に配置されうる。図２Ｆに示される実装形態では、第３のガスチャネル２５４は、図２Ｂに示される第１のガスチャネル２２５及び図２Ｄに示される第２のガスチャネル２４４の下に垂直に配置される。本開示はまた、第１のガスチャネル２２５、第２のガスチャネル２４４、及び／又は第３のガスチャネル２５４の各々の１つ以上がガスボックス２０３内の同じ垂直面に配置されうることを想定している。図２Ｄに示される実装形態では、第２のガスチャネル２４４は、第１のガスチャネル２２５と同じ垂直面に配置される。

【0043】

第１のガスチャネル２２５はそれぞれ、径方向外向きに延びる線形配置で配置されている１つ以上の第１のガス開口部２２６を含む。第２のガスチャネル２４４はそれぞれ、第１のガスチャネル２２５の第１のガス開口部２２６の径方向外側に配置されている１つ以上の第２のガス開口部２４６を含む。第３のガスチャネル２５４はそれぞれ、径方向外向きに延びる線形配置で配置された、１つ以上の第１の開口部２５５及び１つ以上の第２の開口部２５６を含む。第２の開口部２５６は、第１の開口部２５５及び第１のガスチャネル２２５の第１のガス開口部２２６の径方向外側に配置される。

【0044】

第１のガス開口部２２３は、ガスボックス２０３の中央開口部２１７の周りに円周方向に、かつ、中央開口部２１７の径方向外側に配置される。第１のガス開口部２２３は、該第１のガス開口部２２３から及び第１のガスチャネル２２５に第１のガスＡを送出するように構成されている１つ以上の第１のガスポート２６７を含む。

【0045】

第２のガス開口部２４３は、ガスボックス２０３の第１のガス開口部２２３の周りに円周方向に、かつ、第１のガス開口部２２３の径方向外側に配置される。第２のガス開口部２４３は、該第２のガス開口部２４３から及び第２のガスチャネル２４４に第２のガスＢを送出するように構成されている１つ以上の第２のガスポート２６９を含む。

【0046】

第３のガスチャネル２５４は、ガスボックス２０３の中央開口部２１７に対して開かれている。ガスボックス２０３は、中央開口部２１７から及び第３のガスチャネル２５４に第３のガスＣを送出するように構成される。

【0047】

図２Ｉは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示される第１のプレート２０４の概略的な上面図である。一例では、第１のプレート２０４はブロッカプレートである。第１のガス開口部２２９は、図２Ｉに示されるように、第１のプレート２０４上に同心円パターンで配置される。第１のプレート２０４は、交互の配置で第１のプレート２０４上に円周方向に配置された、第２のガス開口部２４７及び第３のガス開口部２６２を含む。第２のガス開口部２４７及び第３のガス開口部２６２は、第１のガス開口部２２９の径方向外側に配置されている。第２のガス開口部２４７は楕円形の形状である。第３のガス開口部２６２及び第１のガス開口部２２９は円形の形状である。第２のガス開口部２４７の各々は、ガスボックス２０３の第２のガスチャネル２４４の第２のガス開口部２４６に対応する。第３のガス開口部２６２の各々は、ガスボックス２０３の第３のガスチャネル２５４の第２の開口部２５６に対応する。第２のガス開口部２４７及び第３のガス開口部２６２は、それぞれ、第１のボス２９８及び第２のボス２９９に配置される。第１のボス２９８及び第２のボス２９９は、第１のプレート２０４から突出する。第１のプレート２０４は、内側ショルダ２９７及び外側ショルダ２９６を含む。

【0048】

図２Ｊは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示される第２のプレート２０５及びシャワーヘッド２０６の概略的な上面図である。第２のプレート２０５は、シャワーヘッド２０６の内側ショルダ２０９内に配置される。第１のガス開口部２３３は、図２Ｊに示されるように、第２のプレート２０５上に六角形のパターンで配置される。第２のガス開口部２４８及び第３のガス開口部２６３は、交互の配置で第２のプレート２０５上に円周方向に配置される。第２のガス開口部２４８及び第３のガス開口部２６３は、第１のガス開口部２３３の径方向外側に配置される。第２のガス開口部２４８は楕円形の形状である。第１のガス開口部２３３及び第３のガス開口部２６３は円形の形状である。第２のガス開口部２４８は、第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７に対応する。第３のガス開口部２６３は、第１のプレート２０４の第３のガス開口部２６２に対応する。第２のガス開口部２４８及び第３のガス開口部２６３は、それぞれ、第１のボス２９０及び第２のボス２９１に配置される。第１のボス２９０及び第２のボス２９１は、第２のプレート２０５から突出する。

【0049】

本開示は、本明細書に開示されるポート、開口部、及び／又はチャネルが円形又は楕円形などのさまざまな形状でありうることを想定している。ポート、開口部、及び／又はチャネルの形状は、第１のガスＡ、第２のガスＢ、及び／又は第３のガスＣのさまざまな流量を調節するために使用することができ、また、リッドアセンブリ２１０の構成要素又は特徴間のシールの生成を促進するために使用することができる。例として、第１のプレート２０４の第２のガス開口部２４７は、第２のガスＢのさまざまな流量に対応するために、図２Ｉに楕円形の形状で示されている。第２のガス開口部２４７の楕円形の形状を使用して、第２のガス開口部２４７の断面積を増加させて、第２のガスＢの増加した流量の調節を促進することができる。第２のガス開口部２４７の楕円形の形状は、第１のボス２９８が外側ショルダ２９６と内側ショルダ２９７との間のシールに干渉することなく、第２のガスＢの増加した流量の調節を促進することができる。第２のガス開口部２４７の楕円形の形状はまた、第２のガスＢがプレナム２２７に流入するのを防ぐなど、ガスボックス２０３の１つ以上の態様と第１のプレート２０４の１つ以上の態様との間のシールの生成を促進する。

【0050】

本明細書に開示される開口部、チャネル、及び／又はポートの形状及びサイズは、基板１０１、基板処理チャンバ１０４、第１のガスＡ、第２のガスＢ、及び／又は第３のガスＣのプロセス要件に基づいて変更することができる。

【0051】

図２Ｋは、本開示の一実装形態による、図２Ａに示されるシャワーヘッド２０６の概略的な上面図である。シャワーヘッド２０６は、第１のガス開口部２１１、ボス２４０、及び第２のガス開口部２１３の周囲に円周方向に配置された第２のガスチャネル２４９を含む。第２のガス開口部２１３は、ボス２４０の周囲及び間に配置される。第２のガス開口部２１３は、壁２５０によって第２のガスチャネル２４９から分離されている。壁開口部２５１は、第２のガスＢが第２のガスチャネル２４９から第２のガス開口部２１３に流れることを可能にする。

【0052】

一例では、ボス２４０及び第１のガス開口部２１１は、図２Ｋに示されるように、シャワーヘッド２０６上に六角形の配置で配置される。

【0053】

図２Ｌは、図２Ｋに示されるシャワーヘッド２０６の部分拡大図である。ボス２４０は、該ボス２４０のそれぞれの中心が互いに距離Ｌで配置されるような密度で配置される。一例では、距離Ｌは、約０．０インチから約０．７インチの範囲内、例えば約０．３４インチから約０．６３インチ、例えば約０．３４インチ又は約０．６３インチである。

【0054】

本開示は、開口部、ポート、及びチャネルをさまざまな配向及び構成で示しているが、本開示は、他の配向及び／又は構成が可能であることを想定している。例えば、本開示は、本明細書に開示されるプレート、シャワーヘッド、マニホールド、ガスボックス、開口部、ポート、及び／又はチャネルが、さまざまな形状、サイズ、反復回数、長さ、寸法、垂直配向、水平配向、及び／又は角度付き配向を包含することができることを想定している。例として、シャワーヘッド２０６上の第２のガス開口部２１３の数を変えることができる。第２のガス開口部２１３はまた、さまざまな角度で配置することができ、あるいは形状、長さ、及び／又はサイズを変えることができる。

【0055】

本開示はまた、第１のガスＡ、第２のガスＢ、及び第３のガスＣが、さまざまな指定された温度、圧力、流量、及び／又は分子量で、リッドアセンブリ２１０を通って及び／又は処理容積１０５に流れることができることを想定している。

【0056】

本開示の利点には、ガスが処理容積に到達するまでガスを分離して維持すること；基板の上方で反応ガスを混合すること；ガスの高密度での混合；別々の流路を同時に洗浄すること；基板上への材料の確実かつ効率的な堆積；及び、リッドアセンブリへの熱の蓄積及び／又はラジカルの蓄積を低減又は防止することが含まれる。

【0057】

本開示の態様は、処理容積にガスを導入する前にガスを分離するリッドアセンブリ；第１のガスチャネル、第２のガスチャネル、及び第３のガスチャネルを備えたガスマニホールド；ガスボックス；第１のガス開口部、第２のガス開口部、ボス、及び間隙を備えたシャワーヘッド；並びに、絶縁体を含む。

【0058】

本明細書に開示されるこれらの態様の１つ以上を組み合わせることができることが想定されている。さらには、これらの態様の１つ以上が前述の利益の幾つか又はすべてを含むことができることが想定されている。

【0059】

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。本開示はまた、本明細書に記載される実施形態の１つ以上の態様を、記載される他の態様の１つ以上に代えて使用することができることも想定されている。本開示の範囲は、次の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図2I】

【図2J】

【図2K】

【図2L】