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(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】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】堆積チャンバ用のガス分配セラミックヒータ
(51)【国際特許分類】
C23C 16/455 20060101AFI20240930BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20240930BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
H01L21/205
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022533418
(86)(22)【出願日】2020-11-30
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-07
(86)【国際出願番号】 US2020062609
(87)【国際公開番号】W WO2021113184
(87)【国際公開日】2021-06-10
【審査請求日】2022-08-01
(31)【優先権主張番号】62/944,180
(32)【優先日】2019-12-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/106,735
(32)【優先日】2020-11-30
(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】レイ， ピンイェン
(72)【発明者】
【氏名】ウー， ディエン－イェ
(72)【発明者】
【氏名】ラビ， ジャレパリー
(72)【発明者】
【氏名】コッパ， マンジュナタ
(72)【発明者】
【氏名】トゥーリハル， アンバリシュ
(72)【発明者】
【氏名】ヤダマネ， サンデシュ
(72)【発明者】
【氏名】プラテ， ビノド コンダ
(72)【発明者】
【氏名】ユアン， シアオシオン
【審査官】▲高▼橋 真由
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／２０３９７５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１３－５４１８４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５－２１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
堆積チャンバ用のリッドヒータであって、向かい合う第１の側と第２の側とを有するセラミックヒータ本体であって、前記第１の側の１つ又は複数の第１のガス入口から延びる第１の複数のガスチャネルを含み、前記１つ又は複数の第１のガス入口の各々は前記第２の側の複数の第１のガス出口に延び、前記第１の複数のガスチャネルが、前記１つ又は複数の第１のガス入口から前記第２の側に向かって実質的に垂直に延びる第１の通路、及び前記第１の通路から半径方向外側に延びる複数の第２の通路を含む、前記セラミックヒータ本体；
前記セラミックヒータ本体に埋め込まれた加熱要素；及び
前記第２の側の近位で前記セラミックヒータ本体に埋め込まれたＲＦ電極であって、前記第１の複数のガスチャネルがそれを通って延びる前記ＲＦ電極
を含み、
前記セラミックヒータ本体が、前記ＲＦ電極と前記加熱要素の間に配置される内部導管を含み、前記内部導管が、環状溝を含み、前記内部導管が、前記第２の通路により画定され、前記内部導管が、前記環状溝の周りに直交パターンで配置されている、リッドヒータ。
【請求項2】
前記複数の第１のガス出口が、複数の通路を介して前記内部導管に流体連結している、請求項１に記載のリッドヒータ。
【請求項3】
前記第１の側の第２のガス入口から前記第２の側の複数の第２のガス出口に延びる第２の複数のガスチャネルをさらに含む、請求項１に記載のリッドヒータ。
【請求項4】
前記複数の第２のガス出口が、前記複数の第１のガス出口の半径方向内側に配置されている、請求項３に記載のリッドヒータ。
【請求項5】
前記ＲＦ電極が、開口部を備えた導電性プレート又は導電性メッシュである、請求項１に記載のリッドヒータ。
【請求項6】
前記加熱要素が、前記ＲＦ電極と前記第１の側との間に配置されている、請求項１に記載のリッドヒータ。
【請求項7】
前記ＲＦ電極が、前記第２の側から約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ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リッドヒータ。
【請求項8】
前記第１の複数のガスチャネルが円形の断面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ。
【請求項9】
前記第１の複数のガスチャネルが約２．０ｍｍから約１２．０ｍｍの直径を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ。
【請求項10】
前記第１のガス出口が約０．５０８ｍｍから約２．５４ｍｍの直径を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ。
【請求項11】
前記第１の複数のガスチャネルが矩形の断面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ。
【請求項12】
前記第１の複数のガスチャネルが、前記第２の通路の各々から前記複数の第１のガス出口に延びる複数の第３の通路を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ。
【請求項13】
前記第１の複数のガスチャネルが、前記複数の第３の通路の各々から水平方向外側に延びる複数の第４の通路、前記複数の第４の通路の各々から実質的に垂直に延びる複数の第５の通路、前記複数の第５の通路の各々から水平方向外側に延びる複数の第６の通路、及び前記第６の通路の各々から前記複数の第１のガス出口に延びる複数の第７の通路を含む、請求項１２に記載のリッドヒータ。
【請求項14】
チャンバリッドを有し、その中に処理容積を画定する処理チャンバ；前記処理容積内に配置されて基板を支持する支持ペデスタル；及び
前記チャンバリッドに連結された請求項１から６のいずれか一項に記載のリッドヒータ
を含む堆積チャンバ。
【請求項15】
前記支持ペデスタルと前記リッドヒータとの間に配置されたシャワーヘッドをさらに含む、請求項１４に記載の堆積チャンバ。
【請求項16】
第１のガス流ラインが前記リッドヒータに連結されており、第２のガス流ラインが前記シャワーヘッドに連結されている、請求項１５に記載の堆積チャンバ。
【請求項17】
前記第１の側の前記１つ又は複数の第１のガス入口が２つの第１のガス入口を含む、請求項１４に記載の堆積チャンバ。
【請求項18】
複数の枝路が環状溝から半径方向外側に延びている、請求項１に記載のリッドヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示の実施態様は、概して、半導体処理機器に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］基板処理システムは通常、筐体を形成する処理チャンバを含み、処理チャンバは筐体の内部で半導体基板といった基板を支持するための支持ペデスタルを有する。いくつかの処理において、処理チャンバ内での材料の堆積又はエッチングのために、プラズマが使用されることがある。シャワーヘッドを筐体内部の支持ペデスタルの反対側に配置して、筐体に１つ又は複数のプロセスガスを分配することができる。ヒータをシャワーヘッドの近位に配置して、シャワーヘッドを加熱し、それらの間にプラズマを形成することができる。しかしながら、本発明者らは、ヒータが筐体内部に配置されて、１つ又は複数のプロセスガスが処理チャンバの上から注入されるとき、材料の不均一な堆積又はエッチングを観察した。
【0003】
［０００３］それに基づき、本発明者らは、処理チャンバにおける使用のための改良されたリッドヒータを提供した。
【発明の概要】
【0004】
［０００４］堆積チャンバ用のリッドヒータの実施態様が本明細書に提供される。いくつかの実施態様では、堆積チャンバ用のリッドヒータは、向かい合う第１の側と第２の側とを有するセラミックヒータ本体であって、第１の側の１つ又は複数の第１のガス入口から延びる第１の複数のガスチャネルを含み、１つ又は複数の第１のガス入口の各々は第２の側の複数の第１のガス出口に延びている、セラミックヒータ本体；セラミックヒータ本体に埋め込まれた加熱要素；及び第２の側の近位でセラミックヒータ本体に埋め込まれたＲＦ電極であって、第１の複数のガスチャネルがそれを通って延びるＲＦ電極を含む。
【0005】
［０００５］いくつかの実施態様では、基板処理装置は、向かい合う第１の側と第２の側とを有するセラミックヒータ本体を有するリッドヒータであって、セラミックヒータ本体が、第１の側の１つ又は複数の第１のガス入口から第２の側の複数の第１のガス出口に延びる第１の複数のガスチャネルを含み、第１の複数のガスチャネルが、１つ又は複数の第１のガス入口の各々から第２の側に向かって実質的に垂直に延びる第１の通路と、各第１の通路から半径方向外側に延びる複数の第２の通路と、複数の第２の通路の各々から複数の第１のガス出口に向かって延びる複数の第３の通路とを含む、リッドヒータ；第２の側の近位でセラミックヒータ本体に埋め込まれたＲＦ電極であって、第１の複数のガスチャネルがそれを通って延びるＲＦ電極；及びセラミックヒータ本体に埋め込まれた加熱要素を含む。
【0006】
［０００６］いくつかの実施態様では、堆積チャンバは、チャンバリッドを有し、その中の処理容積を画定する処理チャンバ；基板を支持するために処理容積内に配置された支持ペデスタル；チャンバリッドに連結されたリッドヒータであって、向かい合う第１の側と第２の側とを有するセラミックヒータ本体、及びそれに埋め込まれた加熱要素を含み、第１の側の１つ又は複数の第１のガス入口から延びる第１の複数のガスチャネル含み、１つ又は複数の第１のガス入口の各々が、第２の側の複数の第１のガス出口に延びる、リッドヒータ；並びに第２の側の近位でセラミックヒータ本体に埋め込まれたＲＦ電極であって、第１の複数のガスチャネルがそれを通って延びるＲＦ電極を含む。
【0007】
［０００７］本開示の他の実施態様及びさらなる実施態様について、以下に記載する。
【0008】
［０００８］上記に簡潔に要約され、以下で詳述される本開示の実施態様は、添付図面に示される本開示の例示的な実施態様を参照することにより、理解することができる。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施態様を許容しうることから、添付図面は、本開示の典型的な実施態様のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと見なすべきでない。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】［０００９］本開示のいくつかの実施態様による、リッドヒータに適した基板処理装置の概略的側面図である。
【図2】［００１０］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的側面図である。
【図3】［００１１］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的側面図である。
【図4】［００１２］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的側面図である。
【図5】［００１３］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。
【図6】［００１４］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。
【図7】［００１５］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。
【図8A】［００１６］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの一部分の上部断面図である。
【図8B】［００１７］本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの一部分の上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。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している場合がある。一実施態様の要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施態様に有益に組み込まれうる。
【0011】
［００１９］堆積チャンバ用にセラミック材料で作製されたリッドヒータの実施態様が本明細書に提供される。本明細書に記載されるリッドヒータの実施態様は、有利には、複数のガス分配チャネルを含み、それを通して１つ又は複数のプロセスガスをより均一に分配する。リッドヒータ近傍でのプラズマ形成を促進するために、ＲＦ電極がリッドヒータに埋め込まれる。
【0012】
［００２０］図１は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータに適した基板処理装置１０の概略的側面図である。いくつかの実施態様では、基板処理装置１０は、チャンバリッドを有する処理チャンバ１００、ガスパネル１３０、制御ユニット１１０を、電源及び真空ポンプといった他のハードウエア構成要素と共に含む。本明細書に提供される教示による改変に適した例示的な処理チャンバは、化学気相堆積（ＣＶＤ）用に構成された、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている複数の処理チャンバのうちのいずれかを含む。他の製造者による他の適切な処理チャンバが、本開示にしたがって同様に使用及び改変されてもよい。
【0013】
［００２１］処理チャンバ１００は通常、リッドヒータ１３１を含む。リッドヒータ１３１は、処理チャンバ１００内に配置されたリッドヒータ１３１とシャワーヘッド１６５との間の遠隔処理容積１４４を含む処理容積１０１を加熱するために使用することができる。特定の処理に応じて、遠隔処理容積１４４は、本開示による処理の前及び／又は処理の間に何らかの所望の温度に加熱されうる。いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、埋め込まれた加熱要素、例えば加熱要素１７１により加熱される。例えば、リッドヒータ１３１は、ＡＣ源１２４から加熱要素１７１に電流を印加することによって抵抗加熱されうる。次いで遠隔処理容積１４４を、リッドヒータ１３１によって加熱して、例えば摂氏２００から８００度の処理温度範囲内又は摂氏約６００度以上の第１の温度に維持することができる。
【0014】
［００２２］いくつかの実施態様では、従来の方式でリッドヒータ１３１の温度をモニタするために、熱電対などの温度センサ１４６がリッドヒータ１３１に埋め込まれうる。例えば、測定された温度をフィードバックループに使用して、遠隔処理容積１４４の温度を特定の処理又は用途に適した所望の温度に維持又は制御することができるように、リッドヒータ１３１用の電源を制御することができる。
【0015】
［００２３］いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、リッドヒータ１３１とシャワーヘッド１６５との間の遠隔処理容積１４４内での遠隔プラズマ形成を促進するために十分な熱を提供するように構成される。いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、シャワーヘッド１６５の内部又は上での凝縮を防止するために十分な熱を提供するように構成される。例えば、制御ユニット１１０は、ユーザがリッドヒータ１３１の熱を調整し、遠隔プラズマ形成に十分な熱を維持することができるように、リッドヒータ１３１と通信することができる。いくつかの実施態様では、処理ニーズに応じて、リッドヒータ１３１は、遠隔処理容積１４４内で加熱を行わないように、又は遠隔処理容積内での遠隔プラズマ形成を促進しないように構成される。例えば、リッドヒータ１３１は、ユーザニーズに応じて、制御ユニット１１０を介してスイッチを切ることができる。
【0016】
［００２４］いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００は通常、処理チャンバ１００内で半導体基板などの基板１９０を支持するために使用される、支持表面１９２を有する支持ペデスタル１５０を含む。支持ペデスタル１５０は、中空の支持シャフト１６０に連結し、変位機構又はリフト機構（図示しない）を使用して処理チャンバ１００の内部で垂直方向に移動することができる。特定の処理に応じて、基板１９０は、処理に先立って何らかの所望の温度に加熱することができる。いくつかの実施態様では、支持ペデスタル１５０は、埋め込まれた加熱要素、例えば加熱要素１７０により加熱される。例えば、支持ペデスタル１５０は、ＡＣ源１０６から加熱要素１７０に電流を印加することによって抵抗加熱されうる。次いで基板１９０を、支持ペデスタル１５０によって加熱し、例えば摂氏３００から８００度の処理温度範囲内に維持することができる。いくつかの実施態様では、従来の方式で支持ペデスタル１５０の温度をモニタするために、熱電対などの温度センサ１７２が支持ペデスタル１５０に埋め込まれうる。例えば、測定された温度をフィードバックループに使用して、基板１９０の温度を特定の処理又は用途に適した所望の温度に維持又は制御することができるように、加熱要素１７０用の電源、例えばＡＣ源１０６を制御することができる。いくつかの実施態様では、支持ペデスタルは、１８２に接地部を含む。
【0017】
［００２５］いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、例えばリッドヒータ１３１上に配置された又は同ヒータに埋め込まれた、高周波（ＲＦ）電極１８１を含むことができる。ＲＦ電源１８０は、リッドヒータ１３１にＲＦ電力を提供するためにＲＦ電極１８１に連結することができる。ＲＦ電力は、ＲＦ電源１８０からＲＦ電極１８１に、リッドヒータ１３１とシャワーヘッド１６５との間の遠隔処理容積１４４内にプラズマを形成するために十分な量で提供することができる。例えば、制御ユニット１１０は、ユーザがリッドヒータ１３１に提供されるＲＦ電力を調整し、提供されるＲＦ電力をプラズマ形成に十分な量に維持することができるように、ＲＦ電源１８０と通信することができる。
【0018】
［００２６］処理容積１０１は、シャワーヘッド１６５と支持ペデスタル１５０との間に配置された直接処理容積１５２を含む。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は第２のＲＦ電極１４８を含み、直接処理容積１５２及び／又は遠隔処理容積１４４内にプラズマを形成するために十分な量でＲＦエネルギーを提供する。第２のＲＦ電極１４８は、ＲＦ電源１８０又は第２のＲＦ電源（図示しない）に連結することができる。いくつかの実施態様では、第２のＲＦ電極１４８は、シャワーヘッド１６５に埋め込まれうる。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５の少なくとも一部分は、第２のＲＦ電極１４８として機能するために適した導電性材料で形成されうる。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は第２のＲＦ電極１４８を含み、リッドヒータ１３１はＲＦ電極１８１を含み、シャワーヘッド１６５とリッドヒータ１３１との間の遠隔処理容積１４４内にプラズマを形成するために十分な量で、リッドヒータ１３１及びシャワーヘッド１６５の両方にＲＦエネルギーを提供する。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は、処理容積１０１内部でのプラズマ配置に対するユーザニーズに応じて、接地部１８３に連結されるか又は選択的に連結されうる。
【0019】
［００２７］ＲＦ電極１８１及び第２のＲＦ電極１４８は、ＲＦ電源の一部とすることができるか又は別個に提供することのできる１つ又は複数のそれぞれのマッチングネットワーク（別個のマッチングネットワークは図示しない）を通して、１つ又は複数のＲＦ電源１８０に連結することができる。１つ又は複数のＲＦ電源１８０は、約３５０ｋＨｚから約６０ＭＨｚ、例えば約３５０ｋＨｚ、又は約１３．５６ＭＨｚ、又は約６０Ｍｈｚなどといった周波数で、最大３０００ワットのＲＦエネルギーを生成することができてもよい。いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００は、プラズマ処理のために容量結合されたＲＦエネルギーを利用することができる。例えば、処理チャンバ１００は、誘電材料から作製された天井と、第２のＲＦ電極１４８を提供するために少なくとも部分的に導電性であるシャワーヘッド１６５とを有しうる（又は別個のＲＦ電極が提供されてもよい）。シャワーヘッド１６５（又は別個のＲＦ電極）は、１つ又は複数のそれぞれのマッチングネットワーク（図示しない）を通して１つ又は複数のＲＦ電源１８０に連結されうる。１つ又は複数のＲＦ電源１８０は、約３５０ｋＨｚから約６０ＭＨｚ、例えば約３５０ｋＨｚ、又は約１３．５６ＭＨｚ、又は約６０Ｍｈｚなどといった周波数で最大約３，０００ワットの、又はいくつかの実施態様では最大約５，０００ワットのＲＦエネルギーを生成することができてもよい。
【0020】
［００２８］使用時、制御ユニット１１０は、ユーザが、遠隔処理容積１４４又は直接処理容積１５２の少なくとも１つでのプラズマ形成に十分なＲＦ電力を維持するためにシャワーヘッド１６５及びリッドヒータ１３１の少なくとも一方に提供されるＲＦ電力を調整することができるように、ＲＦ電源１８０と、又はＲＦ電源１８０及び第２のＲＦ電源（図示しない）と通信しうる。例えば、いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５を接地して（例えば、シャワーヘッド１６５を接地部１８３に連結して）、遠隔処理容積１４４内でプラズマに点火する及び／又はプラズマを維持するために十分なＲＦ電力をＲＦ電極１８１に提供することにより、遠隔処理容積１４４内にプラズマを形成することができる。いくつかの実施態様では、直接処理容積１５２内でプラズマに点火する及び／又はプラズマを維持するために、プラズマを直接処理容積１５２内に形成して、十分なＲＦ電力をシャワーヘッド１６５に、さらに詳細には第２のＲＦ電極１４８に提供することができる。このような実施態様では、シャワーヘッド１６５は接地されない（例えば、接地部１８３に連結されない）。
【0021】
［００２９］いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００とガスパネル１３０とを通るガス流の適切な制御及び調節が、マスフローコントローラ（図示しない）及び制御ユニット１１０によって実施される。シャワーヘッド１６５は、ガスパネル１３０からのプロセスガスが均一に分散されて処理チャンバ１００に導入されることを可能にする。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は、チタン材料層といった所望の材料層を、基板の表面、例えばシリコン表面の上に選択的に形成するために、反応生成物（例えば本明細書に記載されるチタン材料層を形成するために適した反応生成物）を処理チャンバに流入させるように構成される。
【0022】
［００３０］実例として、制御ユニット１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１１２、支持回路１１４、及び関連制御ソフトウエアを含むメモリ１１６を含む。制御ユニット１１０は、基板輸送、ガス流量制御、温度制御、及びチャンバ排気などといった基板１９０の処理のための自動制御を担っている。制御ユニット１１０と、基板処理装置１０の様々な構成要素との間の双方向又は一方向通信は、まとめて信号バス１１８と呼ばれる多数の信号ケーブルを通して操作される。信号ケーブルのいくつかは図１に示されている。
【0023】
［００３１］いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００は、処理チャンバ１００を排気して処理チャンバ１００の内部に適切なガス流及び圧力を維持するための真空ポンプ１０２を含む。処理チャンバ１００に導入されるプロセスガスを通すシャワーヘッド１６５は、支持ペデスタル１５０の上方に位置している。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は、２つ以上のガスを事前に混合することなく処理チャンバ１００に別々に導入することのできる、２つ以上の別々の経路を有する多重ガスシャワーヘッドとして構成されうる。いくつかの実施態様では、シャワーヘッド１６５は、マスフローコントローラ（図示しない）を通して、処理シーケンスの異なる工程で使用される様々なガスを制御及び供給するガスパネル１３０に接続される。基板処理の間にはまた、支持ペデスタル１５０上に形成される望ましくない堆積物を最小限に抑えるために、パージガス供給部１０４が、パージガス、例えば不活性ガスを、支持ペデスタル１５０の底部の周りに提供する。
【0024】
［００３２］第１のガス流ライン１６２は、リッドヒータ１３１に連結されており、ガスパネル１３０からリッドヒータ１３１にガス流を提供するように構成されている。第１のガス流ライン１６２からリッドヒータ１３１に提供されるガスは、有利には、以下にさらに詳述されるように、リッドヒータ１３１を通って流れ、さらに均一なガス流を、シャワーヘッド１６５を貫通するシャワーヘッド１６５の第１のガス分配開口部１５６を通して直接処理容積１５２に提供する。いくつかの実施態様では、第２のガス流ライン１６３は、シャワーヘッド１６５に連結され、ガスパネル１３０から、有利にはシャワーヘッド１６５の第１のガス分配開口部１５６から流体的に独立しており且つシャワーヘッド１６５の基板に対向する側に延びるシャワーヘッド１６５の内部通路１５４を介して、直接処理容積１５２に第２のガス流を提供するように構成される。
【0025】
［００３３］いくつかの実施態様では、制御ユニット１１０は、ガスパネル１３０から、第１のガス流ライン１６２による遠隔処理容積１４４へのガス流の制御を担うか、又は第２のガス流ライン１６３によるシャワーヘッド１６５内部のガス流の制御を担う。いくつかの実施態様では、処理チャンバ１００は、ガスパネル１３０が処理チャンバ１００及び処理容積１０１の内部に四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、水素（Ｈ２）及び／又はアルゴン（Ａｒ）を提供するように構成される。いくつかの実施態様では、１つ又は複数の所望のガスは、第２のガス流ライン１６３を介してシャワーヘッド１６５を通し、ガスパネル１３０から直接処理容積１５２内へ方向づけることができる。例えば、いくつかの実施態様では、ＳｉＨ４などのシラン、Ｓｉ２Ｈ６などのジシラン、水素（Ｈ２）、又はアルゴン（Ａｒ）ガスのうちの１つ又は複数を、第２のガス流ライン１６３により処理容積１０１に加えることができる。
【0026】
［００３４］処理チャンバ１００が、遠隔プラズマ用途、例えば、遠隔処理容積１４４内又はシャワーヘッド１６５内部におけるプラズマの点火のために構成されているようないくつかの実施態様では、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、水素（Ｈ２）及び／又はアルゴン（Ａｒ）といった１つ又は複数の所望のガスを、ガスパネル１３０から第１のガス流ライン１６２を介して処理容積１０１内へ方向づけることができ、ＳｉＨ４などのシラン、又は水素（Ｈ２）、又はアルゴン（Ａｒ）ガスといった１つ又は複数の所望のガスを、第２のガス流ライン１６３により処理容積１０１に方向づけることができる。いくつかの実施態様では、処理容積の流量、温度、及び圧力は、本開示により望まれる反応に十分な値に調整することができる。
【0027】
［００３５］処理チャンバ１００が、直流プラズマ適用、例えば、直接処理容積１５２内におけるプラズマの点火のために構成されているようないくつかの実施態様では、１つ又は複数の所望のガス、例えば窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）又はアルゴン（Ａｒ）を、ガスパネル１３０から第１のガス流ライン１６２を介して処理容積１０１中に方向づけることができ、１つ又は複数の所望のガス、例えばアルゴン（Ａｒ）を、第２のガス流ライン１６３により処理容積１０１に方向づけることができる。いくつかの実施態様では、処理容積の流量、温度、及び圧力は、本開示により望まれる反応に十分な値に調整することができる。
【0028】
［００３６］図２及び３は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータ１３１の概略的側面図である。リッドヒータ１３１は、セラミック材料で作製されたヒータ本体２１０を含んでいる。いくつかの実施態様では、ヒータ本体２１０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で作製される。ヒータ本体２１０は、向かい合う第１の側２０８と第２の側２０２とを含んでいる。ヒータ本体２１０は、単一の本体でもよく、又はまとめて結合又は連結されると複数のガス分配チャネルを画定するチャネルを有する複数のプレートを含んでもよい。
【0029】
［００３７］いくつかの実施態様では、複数のガス分配チャネルは、第１の側２０８の１つ又は複数の第１のガス入口２０４から延びる第１の複数のガスチャネル２１２を含む。１つ又は複数の第１のガス入口２０４の各々は、第２の側２０２の複数の第１のガス出口２０６に延びている。図２の例示的実施態様では、１つ又は複数の第１のガス入口２０４は、２つの第１のガス入口を含んでいる。本明細書に開示されるリッドヒータ１３１のいずれの実施態様も、１つ、２つ、又はそれよりも多い第１のガス入口２０４を有しうる。いくつかの実施態様では、図２に示されるように、第１のガス流ライン１６２は、１つ又は複数の第１のガス入口２０４のうちの２つ以上の対応するガス入口に流体連結される２つ以上のラインを含む。いくつかの実施態様では、２つ以上の第１のガス入口２０４は、有利には、第１の複数のガスチャネル２１２を通して第１のガス流ライン１６２からのガス分配を増加させる。いくつかの実施態様では、第１のガス出口２０６は、約０．０２インチから約０．１０インチの直径を有する。
【0030】
［００３８］第１の複数のガスチャネル２１２は、有利には、ガス源（例えば、ガスパネル１３０）から隣接するリッドヒータ１３１の第２の側２０２に均一にガス流を分配するように構成される。いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、１つ又は複数の第１のガス入口２０４の各々から複数の第１のガス出口２０６のうちの複数の出口まで実質的に等しいフローパス長を有する再帰フローパスを有する。いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、１つ又は複数の第１のガス入口２０４から複数の第１のガス出口２０６のうちの複数の出口まで実質的に等しいコンダクタンスを有する再帰フローパスを画定する。
【0031】
［００３９］いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、１つ又は複数の第１のガス入口２０４の各々から第２の側２０２に向かって延びる第１の通路２１６を含む。いくつかの実施態様では、第１の通路２１６は、実質的に垂直に延びる。第１の複数のガスチャネル２１２は、各第１の通路２１６から半径方向外側に延びる複数の第２の通路２２０を含む。複数の第３の通路２２４は、複数の第２の通路２２０の各々からリッドヒータ１３１の第２の側２０２に向かって延びる。いくつかの実施態様では、複数の第３の通路２２４は、第２の通路２２０の各々から複数の第１のガス出口２０６に延びる。いくつかの実施態様では、複数の第３の通路２２４は、複数の第２の通路２２０の断面積より小さな断面積を有する。
【0032】
［００４０］いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、円形の断面を有する。いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、約２．０ｍｍから約１２．０ｍｍの直径を有する円形の断面を有する。いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は矩形の断面を有する。いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、約２．０ｍｍから約１２．０ｍｍの幅を有する矩形の断面を有する。
【0033】
［００４１］いくつかの実施態様では、第１の複数のガスチャネル２１２は、複数の第３の通路２２４の各々から水平方向外側に延びる複数の第４の通路２２８と、複数の第４の通路２２８の各々からリッドヒータ１３１の第２の側２０２に向かって実質的に垂直に延びる複数の第５の通路２３０とを含む。いくつかの実施態様では、複数の第５の通路２３０は、複数の第１のガス出口２０６に延びる。いくつかの実施態様では、図２に示されるように、複数の第６の通路２３２は、複数の第５の通路２３０の各々から水平方向外側に延び、複数の第７の通路２３４は、第６の通路２３２の各々から複数の第１のガス出口２０６に垂直に延びる。いくつかの実施態様では、図３に示されるように、複数の第３の通路２２４は、複数の第２の通路２２０の各々から複数の第１のガス出口２０６に実質的に垂直に延びる。
【0034】
［００４２］ＲＦ電極２１４は、ヒータ本体２１０に埋め込まれている。ＲＦ電極２１４は、図１に関して上述したＲＦ電極１８１である。第１の複数のガスチャネル２１２は、ＲＦ電極２１４を通って延びている。いくつかの実施態様では、ＲＦ電極２１４は、第１の複数のガスチャネル２１２が貫通する開口部を備えた導電性プレートを含む。いくつかの実施態様では、ＲＦ電極２１４は、第１の複数のガスチャネル２１２が貫通する導電性メッシュを含む。いくつかの実施態様では、ＲＦ電極２１４は、第２の側２０２の近傍でのプラズマの形成を促進するために、第２の側２０２の近位に、例えば第２の側２０２から約０．５ｍｍから約１．５ｍｍに配置される。
【0035】
［００４３］加熱要素２１８は、ヒータ本体２１０に埋め込まれている。いくつかの実施態様では、加熱要素２１８は、図１の加熱要素１７１である。加熱要素２１８は通常、ＲＦ電極２１４と第１の側２０８との間に配置される。いくつかの実施態様では、加熱要素２１８は、ヒータ本体２１０を均一に加熱するために、第１の側２０８と第２の側２０２との間の概ね中央に位置する。いくつかの実施態様では、加熱要素２１８は、加熱要素２１８が第１の複数のガスチャネル２１２に干渉しないように、ヒータ本体２１０の上半分に配置される。いくつかの実施態様では、第１の通路２１６は、加熱要素２１８を通って延びる。いくつかの実施態様では、加熱要素２１８は、複数の第２の通路２２０と第１の側２０８との間に配置される。
【0036】
［００４４］図４は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータ１３１の概略的側面図である。いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、２つ以上のプロセスガスを（例えば、ガスパネル１３０から）混合せずに通過させるように構成される。いくつかの実施態様では、リッドヒータ１３１は、第１の複数のガスチャネル２１２から流体的に独立した第２の複数のガスチャネル４１２を含む。いくつかの実施態様では、ヒータ本体２１０は、第１の側２０８の１つ又は複数の第２のガス入口４０４から第２の側２０２の複数の第２のガス出口４０６に延びる第２の複数のガスチャネル４１２（図４に１つだけ示す）を含む。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、ＲＦ電極２１４を通って延びる。
【0037】
［００４５］いくつかの実施態様では、複数の第２のガス出口４０６は、複数の第１のガス出口２０６の半径方向内側に配置される。いくつかの実施態様では、複数の第２のガス出口４０６は、複数の第１のガス出口２０６の半径方向外側に配置される。いくつかの実施態様では、複数の第２のガス出口４０６と複数の第１のガス出口２０６とは、ヒータ本体２１０の中心からヒータ本体２１０の外側側壁まで交互に配置される。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、第１の複数のガスチャネル２１２に関して上述したものと同様の、断面のサイズ及び形状を有する。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、第１の複数のガスチャネル２１２の断面積と同様の断面積を有する。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、第１の複数のガスチャネル２１２の断面積より小さな断面積を有する。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、第１の複数のガスチャネル２１２の断面積より大きな断面積を有する。
【0038】
［００４６］いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、１つ又は複数の第２のガス入口４０４の各々から第２の側２０２に向かって延びる第１の通路４１６を含む。いくつかの実施態様では、第１の通路４１６は、実質的に垂直に延びる。第２の複数のガスチャネル４１２は、各第１の通路４１６から半径方向外側に延びる複数の第２の通路４２０を含む。複数の第３の通路４２２は、第２の通路４２０の各々から複数の第２のガス出口４０６に向かって延びる。いくつかの実施態様では、図４に示されるように、複数の第３の通路４２２は、第２の通路４２０の各々から第２の側２０２に実質的に垂直に延びる。いくつかの実施態様では、第２の複数のガスチャネル４１２は、複数の第３の通路４２２の各々から、図２に関して図示及び記載した第１の複数のガスチャネル２１２の複数の第３の通路２２４と同様に延びる。
【0039】
［００４７］図５は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。いくつかの実施態様では、ヒータ本体２１０の半径方向に延びる通路、例えば、第２の通路２２０、第４の通路２２８、又は第６の通路２３２が内部導管５０２を画定する。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、第２の側２０２の近位にある。いくつかの実施態様では、近位とは、第１の側２０８より第２の側２０２に近いことを意味する。複数の第１のガス出口２０６は、例えば第３の通路２２４又は第７の通路２３４を介して、内部導管５０２に流体連結される。内部導管５０２は、ヒータ本体２１０の垂直に延びる通路、例えば、第１の通路２１６、第３の通路２２４、第５の通路２３０から、ヒータ本体２１０を横断して複数の第１のガス出口２０６にガス流をさらに方向づけるように構成される。内部導管５０２は、任意の適切な製造プロセス、例えば、機械加工又はラミネート加工により形成されうる。
【0040】
［００４８］図５に示されるように、内部導管５０２は、ヒータ本体２１０の中心の近位に環状溝５０６を含んでいる。複数の枝路が環状溝５０６から半径方向外側に延びている。いくつかの実施態様では、複数の枝路は、環状溝５０６から半径方向外側に延びる複数の第１の枝路５０８を含む。いくつかの実施態様では、複数の第１の枝路５０８は４つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第１の枝路５０８は等しい長さである。いくつかの実施態様では、複数の第１の枝路５０８は、等しい長さの４つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第２の枝路５１０は、複数の第１の枝路５０８の各々から半径方向外側に延びる。いくつかの実施態様では、複数の第２の枝路５１０は２つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第２の枝路５１０は等しい長さである。いくつかの実施態様では、複数の第２の枝路５１０は、等しい長さの２つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第３の枝路５１２は、複数の第２の枝路５１０の各々から半径方向外側に延びる。いくつかの実施態様では、複数の第３の枝路５１２は２つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第３の枝路５１２は等しい長さである。いくつかの実施態様では、複数の第３の枝路５１２は、等しい長さの２つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第４の枝路５１４は、複数の第３の枝路５１２の各々から半径方向外側に延びる。いくつかの実施態様では、複数の第４の枝路５１４は２つの枝路である。いくつかの実施態様では、複数の第４の枝路５１４は等しい長さである。いくつかの実施態様では、複数の第４の枝路５１４は、等しい長さの２つの枝路である。
【0041】
［００４９］図６は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。図６に示されるように、内部導管５０２は、ヒータ本体２１０の中心の近位に環状溝６０２を含んでいる。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、環状溝６０２の半径方向外側に配置された複数のコンセントリック溝６０４を含む。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、複数のコンセントリック溝６０４のうちの２つ以上の間に延びる複数の半径方向溝６０８を含む。いくつかの実施態様では、複数の半径方向溝６０８のうちの少なくともいくつかは、環状溝６０２と複数のコンセントリック溝６０４との間に延びる。
【0042】
［００５０］図７は、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの概略的底部断面図である。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、ヒータ本体２１０の中心の近位に環状溝７０２を含む。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、環状溝７０２の周りに直交パターンで配置される。例えば、内部導管５０２は、互いに対して実質的に平行な複数の第１の溝７０４を含む。いくつかの実施態様では、内部導管５０２は、互いに対して実質的に平行であり且つ複数の第１の溝７０４に対して実質的に直角である複数の第２の溝７０６を含む。いくつかの実施態様では、複数の第１の溝７０４は、ヒータ本体２１０全体に一定の間隔で配置される。いくつかの実施態様では、複数の第２の溝７０６は、ヒータ本体２１０全体に一定の間隔で配置される。
【0043】
［００５１］図８Ａ及び図８Ｂは、本開示のいくつかの実施態様によるリッドヒータの一部分の上部断面図である。いくつかの実施態様では、複数の第１の溝７０４及び複数の第２の溝７０６は、複数の柱により画定される。いくつかの実施態様では、図８Ａに示されるように、複数の柱８２０は円形の断面を有する。複数の柱は、任意の適切な断面形状を有してよい。いくつかの実施態様では、図８Ｂに示されるように、複数の柱８１０は、矩形又は正方形の断面を有する。
【0044】
［００５２］上記の説明は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに、本開示の他の実施態様及びさらなる実施態様が考案されうる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】