7577670 複数のプレナムおよびガス分配室を有する堆積ツール用のシャワーヘッド

(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】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】複数のプレナムおよびガス分配室を有する堆積ツール用のシャワーヘッド

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20241028BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

H01L21/31 C

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2021543139

(86)(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-05-02

(86)【国際出願番号】 US2020014813

(87)【国際公開番号】W WO2020159799

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2023-01-11

(31)【優先権主張番号】62/800,055

(32)【優先日】2019-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジャニッキ・マイケル・ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ベイリー・カーチス・ダブリュ．

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－００９０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００００９９０（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開平１１－１２４６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２５８５６（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】

堆積ツールであって、
処理室と、
前記処理室内で基板を保持するように構成された基板ホルダと、
第１のガスおよび／または蒸気を前記処理室に分配するように構成されたフェイスプレートを有するシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドは、
第１プレナムと、
前記フェイスプレートの裏面の直後に設けられた第１室と、
前記フェイスプレートを貫通して前記第１室と流体連通するように形成された第１セットの孔であって、
前記第１室が、
前記第１プレナムから、前記第１のガスおよび／または蒸気を供給され、
前記第１セットの孔を介して、前記処理室に、前記第１のガスおよび／または蒸気を分配するように、構成されている、第１セットの孔と、
第２プレナムと、
第２室であって、前記第１室が前記第２室と前記フェイスプレートの前記裏面との間に設けられるように配置された、第２室であり、前記第２プレナムから第２のガスおよび／または蒸気を供給されるように構成されている、第２室と、
前記フェイスプレートに形成された第２セットの孔であって、前記第１室を通って伸びる突起部を介して前記処理室と流体連通し、前記第２のガスおよび／または蒸気を前記処理室に分配するように構成されている、第２セットの孔であり、一つの同じ突起部を通る少なくとも二つの孔を備える、第２セットの孔と、を備える、シャワーヘッドと、
を備える、堆積ツール。

【請求項2】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記第１室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。

【請求項3】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記第２室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。

【請求項4】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第１セットの孔および前記第１プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記第１室内で、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。

【請求項5】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔および前記第２プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記第２室内で、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。

【請求項6】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１プレナム、前記第１室、および前記第１セットの孔は、
前記第１のガスおよび／または蒸気が前記第１室内で前記フェイスプレートに対して横方向に流れるように配置される、堆積ツール。

【請求項7】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第２プレナム、前記第２室、および前記第２セットの孔は、
前記第２のガスおよび／または蒸気が前記第２室内で前記フェイスプレートに対して横方向に流れるようにし、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔を通じて、前記第２のガスおよび／または蒸気を前記第２室から前記処理室に分配するように配置される、堆積ツール。

【請求項8】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、前記第１プレナムおよび前記第２プレナムを含むステムを備える、堆積ツール。

【請求項9】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、前記フェイスプレートの前記裏面に近接して位置する中間プレートを備え、前記中間プレートおよび前記フェイスプレートの前記裏面は、前記第１室を少なくとも部分的に規定する、堆積ツール。

【請求項10】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、
前記フェイスプレートの前記裏面に近接して位置する中間プレートであって、前記中間プレートおよび前記フェイスプレートの前記裏面は、前記第１室を少なくとも部分的に規定する、中間プレートと、
前記中間プレートに隣接して位置するバックプレートであって、前記バックプレートおよび前記中間プレートは、前記第２室を少なくとも部分的に規定する、バックプレートと、
を備える、堆積ツール。

【請求項11】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに均等に配置されている、堆積ツール。

【請求項12】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第２セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに同心状パターンで配置されている、堆積ツール。

【請求項13】

請求項１２に記載の堆積ツールであって、
前記同心状パターンは、
（ａ）同心円、
（ｂ）同心正方形、
（ｃ）同心長方形、
（ｄ）同心楕円形、および
（ｅ）同心多角形、
のうちの１つである、堆積ツール。

【請求項14】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１セットの孔は、前記第２セットの孔よりも数が多く、前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記第１のガスおよび／または蒸気よりも前記処理室に分散しやすい、堆積ツール。

【請求項15】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質である、堆積ツール。

【請求項16】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気ならびに第２のガスおよび／または蒸気は、前記シャワーヘッド内では互いに孤立して分離されるが、前記シャワーヘッドの外では前記処理室内で自由に混合できる、堆積ツール。

【請求項17】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質であり、前記第２のガスおよび／または蒸気は、反応ガスおよび／または蒸気である、堆積ツール。

【請求項18】

請求項１に記載の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、反応ガスおよび／または蒸気であり、前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質である、堆積ツール。

【請求項19】

シャワーヘッドであって、
第１のガスおよび／または蒸気の１つ以上を処理室に分配するように構成されたフェイスプレートと、
第１プレナムと、
前記フェイスプレートの裏面の直後に、前記第１プレナムと流体連通するように設けられた第１室と、
前記フェイスプレートを貫通して前記第１室と流体連通するように形成された第１セットの孔であって、
前記第１室が、
前記第１プレナムから、前記第１のガスおよび／または蒸気を供給され、
前記第１セットの孔を介して、前記処理室に、前記第１のガスおよび／または蒸気を分配するように、構成されている、第１セットの孔と、
第２プレナムと、
第２室であって、前記第１室が前記第２室と前記フェイスプレートの前記裏面との間に設けられるように配置された、第２室であり、前記第２プレナムから第２のガスおよび／または蒸気を供給されるように構成されている、第２室と、
前記フェイスプレートに形成された第２セットの孔であって、前記第１室を通って伸びる突起部を介して前記処理室と流体連通し、前記第２のガスおよび／または蒸気を前記処理室に分配するように構成されている、第２セットの孔であり、一つの同じ突起部を通る少なくとも二つの孔を備える、第２セットの孔と、を備える、シャワーヘッド。

【請求項20】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上は、前記第１室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、シャワーヘッド。

【請求項21】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記少なくとも１つの第２のガスおよび／または蒸気は、前記第２室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、シャワーヘッド。

【請求項22】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第１セットの孔および前記第１プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上は、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で、前記第１室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、シャワーヘッド。

【請求項23】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔および前記第２プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上は、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で、前記第２室内で前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、シャワーヘッド。

【請求項24】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第１プレナム、前記第１室、および前記第１セットの孔は、
（ａ）前記第１プレナムを通じて前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上を前記第１室に供給し、
（ｂ）前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上が前記第１室内で前記フェイスプレートに対して横方向に流れるようにし、
（ｃ）前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第１セットの孔を通じて、前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上を前記第１室から前記処理室に分配するように配置される、シャワーヘッド。

【請求項25】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第２プレナム、前記第２室、および前記第２セットの孔は、
（ｄ）前記第２プレナムを通じて前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上を前記第２室に供給し、
（ｅ）前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上が前記第２室内で前記フェイスプレートに対して横方向に流れるようにし、
（ｆ）前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔を通じて、前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上を前記第２室から前記処理室に分配するように配置される、シャワーヘッド。

【請求項26】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、さらに、
前記第１プレナムおよび前記第２プレナムを含むステムを備える、シャワーヘッド。

【請求項27】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、さらに、
前記フェイスプレートの前記裏面に近接して位置する中間プレートであって、前記中間プレートおよび前記フェイスプレートの前記裏面は、前記第１室を少なくとも部分的に規定する、中間プレートと、
前記中間プレートに隣接して位置するバックプレートであって、前記バックプレートおよび前記中間プレートは、前記第２室を少なくとも部分的に規定する、バックプレートと、
を備える、シャワーヘッド。

【請求項28】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第１セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに均等に配置されている、シャワーヘッド。

【請求項29】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第２セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに同心状パターンで配置されている、シャワーヘッド。

【請求項30】

請求項２９に記載のシャワーヘッドであって、
前記同心状パターンは、
（ａ）同心円、
（ｂ）同心正方形、
（ｃ）同心長方形、
（ｄ）同心楕円形、および
（ｅ）同心多角形、
のうちの１つである、シャワーヘッド。

【請求項31】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第１セットの孔は、前記第２セットの孔よりも数が多く、前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上は、前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上よりも前記処理室に分散しやすい、シャワーヘッド。

【請求項32】

請求項１９に記載のシャワーヘッドであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上ならびに前記第２のガスおよび／または蒸気の前記１つ以上は、前記シャワーヘッド内では互いに孤立して分離されるが、前記シャワーヘッドの外では前記処理室内で自由に混合できる、シャワーヘッド。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本願は、全ての目的のために参照により本明細書に援用される、２０１９年２月１日出願の米国出願第６２／８００，０５５号の優先権の利益を主張する。

【0002】

本発明は、基板上に薄膜を堆積させるための堆積ツールに関し、特に、複数の室を有する堆積ツール用のシャワーヘッドであって、シャワーヘッドの内側にクロスドリル穴の複合分配ネットワークを必要とせずに、各室がガスおよび／または蒸気を処理室に分配する能力を有する堆積ツール用のシャワーヘッドに関する。

【0003】

一般に、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイ、および／または、光起電デバイスなどの基板の表面上に様々な薄膜を堆積させるために、様々な種類のツールが用いられる。かかるツールにより、処理される基板は処理室に設置される。処理室内に位置するシャワーヘッドは、基板上に堆積される材料を含む、（ａ）反応性化学ガスおよび／または蒸気と、（ｂ）１つ以上の処理化学ガスおよび／または蒸気と、の組み合わせを供給する。以下、反応剤および／または処理化学物質は、総称的に「ガス」および／または「蒸気」と呼ばれてよい。

【0004】

処理室に反応剤および／または処理用化学物質を供給するための１つ以上のプレナムを備えたシャワーヘッドは周知である。これらのシャワーヘッドの内部には、プレナムと流体連通するクロスドリル穴の少なくとも１つのネットワークが設けられる。このネットワークは、クロスドリル穴であって、各々が（ａ）プレナムの方向に垂直に、（ｂ）互いに９０度離れて伸びるクロスドリル穴を備える。クロスドリル穴のグリッドに垂直（すなわち、プレナムの軸方向）な複数の孔は、シャワーヘッドのフェイスプレートを貫通して設けられる。この配置により、ガスおよび／または蒸気は、
（１）Ｚ軸に沿って伸びるプレナムを通じてシャワーヘッドに供給され、
（２）Ｘ軸およびＹ軸に沿ってネットワークの個々のクロスドリル穴によってシャワーヘッドの内部で横方向に分配され、
（３）Ｚ軸に沿ってフェイスプレートに形成された複数の孔を通じて処理室に供給される。

【0005】

処理および／または反応用のガスおよび／または蒸気を、処理室に放出する前にシャワーヘッド内部で横方向に分配するために、クロスドリル穴の１つ以上のネットワークに依存するシャワーヘッドには、いくつかの問題がある。第１に、シャワーヘッドを加工する際にクロスドリル穴の複合ネットワークを穿設することは、非常に費用がかかり複雑である。第２に、加工の結果生じる金属の削りくず、粒子、および残留したクロスドリルオイルは、洗浄後もクロスドリル穴に残る可能性がある。これらの汚染物質は、堆積時に処理室に放出されて、処理基板の上に欠陥を引き起こしうる。第３に、複合クロスドリル穴パターン全体にガスおよび／または蒸気を均一に循環させることは困難である。その結果、処理および／または反応用のガスおよび／または蒸気は、基板表面の上に分注されるときに均一に分配されない可能性がある。第４に、クロスドリル穴のネットワークを通じて分配されたガスは、凝縮がより生じやすい。ガスが１つのクロスドリル穴から別のクロスドリル穴に９０度で通過するときに「角を曲がる」と、ガスの温度は低下する傾向がある。この温度の低下は、少なくとも一部のガスが液体に変化することを意味する凝縮を引き起こすことが知られている。その結果、液体が基板表面上に堆積する可能性があり、プラズマ内のガス濃度は所望するよりも低減する。

【0006】

よって、堆積ツールの処理室内部のガスおよび／または蒸気の分配を改善するシャワーヘッドが必要である。

【発明の概要】

【0007】

堆積ツールであって、処理室と、処理室内で処理される基板を保持するための基板ホルダと、第１および／または第２のガスおよび／または蒸気を処理室に分配するためのフェイスプレートを有するシャワーヘッドと、を備える堆積ツールが開示される。

【0008】

非排他的な実施形態では、シャワーヘッドは、第１プレナムと、シャワーヘッドのフェイスプレートの裏面の直後に設けられた第１室と、フェイスプレートを貫通して室と流体連通するように形成された第１セットの孔と、を備える。この配置により、第１のガスおよび／または蒸気は、（ａ）第１プレナムを通じて、（ｂ）第１プレナム室内でシャワーヘッドのフェイスプレートに対して横方向に、（ｃ）第１セットの孔を通じて第１プレナム室から処理室に供給される、および流入する。

【0009】

別の実施形態では、シャワーヘッドはさらに、第２プレナムおよび第２室を備える。第２室は第２セットの孔を通じて処理室と流体連通し、第２セットの孔は、（１）シャワーヘッドのフェイスプレートを貫通して形成され、（２）第１室を通って第２室に架かる突起部を介して伸びる。この配置により、第２のガスおよび／または蒸気は、（ａ）第２プレナムを通じて、（ｂ）第２室内でシャワーヘッドのフェイスプレートに対して横方向に、（ｃ）第２セットの孔を通じて処理室に供給される、および流入する。

【0010】

特定の、しかし非排他的な実施形態では、突起部は、第１室を通って第２室に架かる「リブ」である。リブは、同心の放射状パターンにも配置される。この構成により、第２セットの孔も、シャワーヘッドのフェイスプレートに同様の同心で放射状のパターンで配置される。他の実施形態では、突起部は、第１室および第２室を流体接続するのに適した任意の形態であってよく、第２セットの孔は、シャワーヘッドのフェイスプレート上で任意のパターンで配置されてよい。

【0011】

上記のシャワーヘッドにより、第１および／または第２のガスおよび／または蒸気は、穿設されたクロスホールのネットワークを通って流れる必要なしに、第１室および第２室内でシャワーヘッドのフェイスプレートの裏面に対して横方向に流れることができる。その結果、（１）製造時のシャワーヘッドの加工における複雑さおよび費用の低減、（２）穿設から生じる金属の削りくず、粒子、および残留オイルの低減または排除、（３）シャワーヘッドから出るガスおよび／または蒸気のより均一な分配、ならびに（４）堆積基板上への粒子および不良を引き起こすガスおよび／または蒸気の凝縮の低減または排除、を含むいくつかの利益が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本願およびその利点は、添付の図面と共に記載された以下の説明を参照して十分に理解されてよい。

【0013】

【図1】本発明の非排他的な実施形態により基板を処理するために用いられる例示的な堆積ツールの図。

【0014】

【図2A】本発明の非排他的な実施形態による例示的な堆積ツールで用いられるシャワーヘッドの斜視分解図。

【図2B】本発明の非排他的な実施形態による例示的な堆積ツールで用いられるシャワーヘッドの斜視分解図。

【0015】

【図3A】本発明の非排他的な実施形態によるシャワーヘッドのフェイスプレートおよびフェイスプレートの裏面の斜視図。

【図3B】本発明の非排他的な実施形態によるシャワーヘッドのフェイスプレートおよびフェイスプレートの裏面の斜視図。

【0016】

【図4A】本発明の非排他的な実施形態によるシャワーヘッドの様々な断面図。

【図4B】本発明の非排他的な実施形態によるシャワーヘッドの様々な断面図。

【図4C】本発明の非排他的な実施形態によるシャワーヘッドの様々な断面図。

【0017】

図中では、類似の構造要素を示すために類似の参照番号が用いられることがある。図の表現は図式的であり、必ずしも原寸に比例しないことも認識されたい。

【発明を実施するための形態】

【0018】

ここで本願は、添付の図面に表されるように、そのいくつかの非排他的な実施形態を参照して詳細に説明される。以下の説明では、本開示の十分な理解を提供するために、いくつかの特定の詳細が記載される。しかし、当業者には、本開示がこれらの特定の詳細の一部または全てなしに実施されてよいことは明らかだろう。他の例では、本開示を必要以上に分かりにくくしないように、周知のプロセス工程および／または構造は詳細には説明されていない。

【0019】

図１を参照すると、例示的な化学蒸着（ＣＶＤ）ツール１０の図が示されている。ＣＶＤツール１０は、処理室１２、シャワーヘッド１４、処理される基板１８を保持して位置決めするための基板ホルダ１６、および高周波（ＲＦ）発生器２０を備える。様々な実施形態では、ＣＶＤツール１０は、プラズマ強化（ＰＥＣＶＤ）、低圧（ＬＰＣＶＤ）、超高真空（ＵＨＶＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、またはあらゆる他の種類のＣＶＤツールであってよい。

【0020】

種類にかかわらず、ＣＶＤツール１０は、基板１８の上に広範囲の材料または膜を堆積させるために用いられてよい。かかる材料または膜は、ポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、特定の金属（タングステン、ニッケル、モリブデン、アルミニウム、グラフェン、ダイアモンドなど）、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウムなどを含むがこれらに限定されない）を含んでよいが、これらに限定されない。本明細書に挙げた膜の種類は単なる例示であり、限定的と解釈されるべきでないことを理解されたい。ＣＶＤツール１０は、本明細書に挙げた薄膜だけでなく、ほとんどの種類の薄膜を堆積させるために用いられうる。基板１８は、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイ、光起電デバイス、またはあらゆる他のワークピースであってよい。

【0021】

基板１８の上に堆積する材料または膜の種類は、処理室１２に導入される化学物質に依存する。非排他的な実施形態では、第１および第２のガスおよび／または蒸気は、シャワーヘッド１４を通じて処理室１２に交互に導入される。例えば、堆積される材料を含む第１のガスおよび／または蒸気が室１２に導入される。第１のガスおよび／または蒸気が室１２の内部に分散されると、次に第２の反応ガスおよび／または蒸気が室１２に導入される。あるいは、第１および第２のガスおよび／または蒸気は、室１２の内部に同時に分散されてよい。

【0022】

供給のタイミングにかかわらず、例示的な化学物質は、ポリシリコンを堆積させるためのシラン（ＳｉＨ₄）またはトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ ₃ ）、二酸化シリコンを堆積させるためのシランおよび酸素（Ｏ₂）、ジクロロシラン（ＳｉＨ ₂ Ｃｌ ₂ ）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、ならびに／またはテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、タングステンを堆積させるためのタングステン前駆体（六フッ化タングステン（ＷＦ₆）など）、モリブデンを堆積させるためのモリブデン前駆体（三酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）またはヘプタモリブデン酸アンモニウム（ＡＨＭ））、窒化シリコンおよび酸化シリコンのための前駆体であるビス（第三ブチルアミノ）シラン（ＢＴＢＡＳ）などを含んでよいが、これらに限定されない。反応性学物質は通常、アンモニア、水、アルコール、または、水およびアルコールの組み合わせなどを含む。上記の化学物質は単なる例示であり、決して限定的と解釈されるべきでないことに注意されたい。繰り返しになるが、堆積される膜の種類に応じて、処理室１２の内部で用いられる第１および第２のガスおよび／または蒸気は大きく異なってよく、実際には本明細書に挙げられないほど多い。

【0023】

シャワーヘッド１４に導入される処理化学物質および反応化学物質は通常、気体および／または液体状態である。次に処理化学物質および反応化学物質は、一般にシャワーヘッド１４の内部で加熱される。結果として、処理化学物質および反応化学物質は、フェイスプレート３６において気体状態であることが好ましい。しかし、いくつかの状況では、処理化学物質および反応化学物質の一部は、フェイスプレート３６において凝縮してよい、または、完全には気体状態に変化しなくてよい。それでも、シャワーヘッド１４の一般的目的は、処理室１２の基板１８の上の領域で、所望の濃度レベルまたは範囲の処理化学物質および反応化学物質の完全な混合を達成することである。

【0024】

基板１８の処理中に、第１および第２のガスおよび／または蒸気は、１つ以上のプレナム（図示せず）を通じてシャワーヘッド１４によって処理室に導入および分注される。次に、ＲＦ発生器２０によって生成されたＲＦ電位がシャワーヘッド１４の電極（図示せず）に印加される（ＲＦ電位は、基板ホルダ１６にも印加されうることに注意されたい）。ＲＦ電位は、処理室１２内でプラズマ２２の生成をもたらす。プラズマ２２の内部では、励起電子がイオン化し、または、処理室１２内のガスおよび／もしくは蒸気から解離（すなわち、「クラック」）して、化学反応性ラジカルを形成する。これらのラジカルは、反応するにつれて基板１８に堆積し、薄膜を形成する。

【0025】

図２Ａ～２Ｂを参照すると、シャワーヘッド１４の斜視分解図が示されている。シャワーヘッド１４は、第１プレナム３２および第２プレナム（図示せず）を収容するためのステム３０、第２プレナムに流体接続する流入口３４、裏面３６Ｂ（図２には図示せず）を有するフェイスプレート３６、中間プレート３８、ならびにバックプレート４０を備える。図２Ｂで明らかなように、フェイスプレート３６の裏面３６Ｂは、同心円状に配置され、中間プレート３８の方向に伸びる「リブ」または突起部４１をさらに備える。フェイスプレート３６と中間プレート３８との間に、ディフューザー４２が設けられる。中間プレート３８は、図の特定の実施形態では、突起部４１と位置合わせされる同心円状パターンに配置された孔またはスロット４３のセットを備える。ステム３０およびバックプレート４０は、一体型として製造されうる、または、別々に製造された後に、溶接、ろう付けなど任意の数の接合技術を用いて機械的に結合されて、一体型を形成されうることに注意されたい。

【0026】

図３Ａ～３Ｂを参照すると、フェイスプレート３６および裏面３６Ｂの斜視図が示されている。

【0027】

図３Ａに詳しく示されているように、フェイスプレート３６は、第１セットの孔４４および第２セットの孔４６を備える。図の実施形態では、第１セットの孔４４はフェイスプレート３６の表面全体に等間隔に配置されるが、第２セットの孔４６は、中間プレート３８を通って設けられた突起部４１、および孔またはスロット４３のセットと位置合わせされた同心円状に配置される。

【0028】

図３Ｂで明らかなように、第１セットの孔４４は、フェイスプレート３６の厚さを通って裏面３６Ｂに伸びる。第２セットの孔４６は、フェイスプレート３６から突起部４１を通って伸びる。この配置により、以下により詳細に説明されるように、別々のガスおよび／または蒸気は、（ａ）第１セットの孔４４および（ｂ）第２セットの孔４６をそれぞれ介して処理室１２に提供されうる。

【0029】

図の孔４４および４６は単なる例示であり、限定的と解釈されるべきでないことを理解されたい。別の実施形態では、第１セットの孔４４および第２セットの孔４６は、第１および第２のガスおよび／または蒸気を処理室１２内で所望の濃度レベルで分配および混合するのに適した任意のパターン、孔の数、ピッチ、直径などで配置されてよい。この目的を考慮して、孔４４および４６は、均等または不均等なパターン、同心状または非同心状パターン、様々な渦状パターン、または複数の距離が可変な放射状パターンで配置されてよい。同心状パターンが用いられる範囲において、同心状パターンは、正方形、長方形、楕円形、多角形、またはほとんどの他の形状もしくはパターンでありうる。

【0030】

図４Ａ～４Ｃを参照すると、組み付けられたシャワーヘッド１４の様々な断面図が示されている。これらの図から明らかなように、シャワーヘッド１４は、ステム３０、裏面３６Ｂを含むフェイスプレート３６、中間プレート３８、およびバックプレート４０を備える。

【0031】

ステム３０は、円筒形である。第１プレナム３２は、ステム３０によって規定されたシリンダを通って長手方向に伸びる。以前の図では見えなかった第２プレナム５０は、円筒状ステム３０の外壁と内壁との間に規定される。

【0032】

シャワーヘッド１４は、２つの室５２および５４を備える。（１）第１室５２は、中間プレート３８とフェイスプレート３６の裏面３６Ｂとの間の空間によって規定される。流入口３２Ａは、フェイスプレート３６の遠位側の第１プレナムの端に設けられる。第１室５２は、第１プレナム３２と流体連通し、第１プレナム３２によって供給される。この配置により、第１室５２は、フェイスプレート３６の裏面３６Ｂの直後に設けられる。

【0033】

本明細書で用いられる「直」という用語は、処理室１２にガスおよび／または蒸気を分配するための室が、第１室５２と裏面３６Ｂとの間に設けられていないことを意味することを理解されたい。しかし、直という用語は、他の機械的特徴または要素が室５２と裏面３６Ｂとの間に設けられうることを意味すると広義で解釈されることを意図する。（２）第２室５４は、中間プレート３８とバックプレート４０との間の空間によって規定される。流入口３４は、第２プレナム５０に流体接続される。第２室５４は、第２プレナム５０と流体連通し、第２プレナム５０によって供給される。

【0034】

突起部４１は、裏面３６Ｂから第１室５２を通り、中間プレート３８と接触するように伸びる。突起部４１を通って上向きに伸びる孔４６は、中間プレート３８に形成された孔またはスロット４３と位置合わせされるため、第２室５４は、孔４６を介して処理室１２と流体連通する。

【0035】

第１のガスおよび／または液体化学物質は、第１プレナム３２の流入口３２Ａを通じてシャワーヘッド１４に供給される。シャワーヘッド内では、ガスおよび／または液体は加熱され、完全にガスに、またはガスおよび／もしくは蒸気になる。第１のガスおよび／または蒸気は、フェイスプレート３６に向かってプレナム３２を下って流れると、ディフューザー４２によって拡散され、第１室５２に入る。第１室５２内では、第１のガスおよび／または蒸気は、プレナム３２によって規定された軸（例えば、Ｚ軸）に垂直方向に、（ｂ）フェイスプレート３６に対して横方向に、ならびに（ｃ）同様に第１プレナム３２に軸方向である第１セットの孔４４を通って処理室１２に流れる。

【0036】

第２プレナム５０は、流入口３４を通じて第２のガスおよび／または液体を受け入れるように配置される。シャワーヘッド内では、ガスおよび／または液体は加熱され、完全にガスに、またはガスおよび／もしくは蒸気になる。第２のガスおよび／または蒸気は、フェイスプレート３６に向かってプレナム５０を下って流れると、第２室５４に入る。第２室５４内では、第２のガスおよび／または蒸気は、プレナム５０によって規定された軸（例えば、Ｚ軸）に垂直方向に、（ｂ）シャワーヘッド１４のフェイスプレート３６に対して横方向に、ならびに（ｃ）位置合わせされた孔またはスロット４３、および孔４６を通って処理室１２に流れる。孔またはスロット４３および孔４６も共に、プレナム５０に軸方向である。

【0037】

上記の配置により、第１および第２のガスおよび／または蒸気は、シャワーヘッド１４の内部で別々に維持される。第１および第２のガスおよび／または蒸気は、フェイスプレート３６から出ると、処理室１２の内部で自由に混合できる。

【0038】

上記の実施形態により、第１および第２のガスおよび／または蒸気は、穿設されたクロスホールのネットワークを通って流れる必要なしに、第１室５２および第２室５４内でフェイスプレート３６の裏面３６Ａに対して横方向に流れることができる。その結果、（１）シャワーヘッドの加工における複雑さおよび費用の低減、（２）穿設から生じる金属の削りくず、粒子、および残留オイルの低減または排除、（３）シャワーヘッドから出るガスおよび／または蒸気のより均一な分配、（４）ガスおよび／または蒸気の凝縮の低減または排除、ならびに（５）基板上の粒子および欠陥の排除、を含むいくつかの利益が実現される。

【0039】

本明細書に記載の実施形態は、主に堆積およびエッチングのツールに関するが、決して限定的と解釈されるべきでないことを理解されたい。これに対して、本明細書に記載の主題は、ワークピースの種類またはワークピースの処理方法にかかわらず、あらゆる種類のワークピース処理ツールで用いられてよい。

【0040】

本明細書に記載の実施形態は、単なる例示であり、あらゆる点において限定的と解釈されるべきでないことを理解されたい。いくつかの実施形態しか詳細に説明されなかったが、本願は、本明細書に記載の本開示の精神または範囲から逸脱することなく、多くの他の形態で実施されてよいことを認識されたい。よって、本実施形態は制限的ではなく例示的とみなされるべきであり、本明細書に記載の詳細に限定されるべきでないが、添付の特許請求の範囲およびその同等物の範囲内で変更されてよい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１
堆積ツールであって、
処理室と、
前記処理室内で基板を保持するための基板ホルダと、
第１のガスおよび／または蒸気を前記処理室に分配するためのフェイスプレートを有するシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドは、
第１プレナムと、
前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの裏面の直後に設けられた第１室と、
前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートを貫通して前記第１室と流体連通するように形成された第１セットの孔と、を含む、シャワーヘッドと、
を備える、堆積ツール。
適用例２
適用例１に記載の堆積ツールであって、さらに、
第２プレナムと、
第２室であって、前記第１室が前記第２室と前記フェイスプレートの前記裏面との間に設けられるように配置された、第２室と、
前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに形成された第２セットの孔であって、前記第１室を通って伸びる突起部を介して前記処理室と流体連通する、第２セットの孔と、
を備える、堆積ツール。
適用例３
適用例１の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記シャワーヘッドに穿設されたクロスホールを通って流れる必要なしに、前記第１室内で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。
適用例４
適用例２の堆積ツールであって、
前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記シャワーヘッドに穿設されたクロスホールを通って流れる必要なしに、前記第２室内で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。
適用例５
適用例１の堆積ツールであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第１セットの孔および前記第１プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記第１室内で、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。
適用例６
適用例２の堆積ツールであって、
前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔および前記第２プレナムは、第１軸方向に伸び、
前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記第２室内で、前記第１軸方向に垂直な第２軸方向で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に対して横方向に流れることができる、堆積ツール。
適用例７
適用例１の堆積ツールであって、
前記第１プレナム、前記第１室、および前記第１セットの孔は、
（ａ）前記第１プレナムを通じて第１のガスおよび／または蒸気を前記第１室に供給し、
（ｂ）前記第１のガスおよび／または蒸気が前記第１室内で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに対して横方向に流れるようにし、
（ｃ）前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第１セットの孔を通じて、前記第１のガスおよび／または蒸気を前記第１室から前記処理室に分配するように配置される、堆積ツール。
適用例８
適用例２の堆積ツールであって、
前記第２プレナム、前記第２室、および前記第２セットの孔は、
（ｄ）前記第２プレナムを通じて第２のガスおよび／または蒸気を前記第２室に供給し、
（ｅ）前記第２のガスおよび／または蒸気が前記第２室内で前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに対して横方向に流れるようにし、
（ｆ）前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートを貫通して形成された前記第２セットの孔を通じて、前記第２のガスおよび／または蒸気を前記第２室から前記処理室に分配するように配置される、堆積ツール。
適用例９
適用例２の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、前記第１プレナムおよび前記第２プレナムを含むステムを備える、堆積ツール。
適用例１０
適用例１の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に近接して位置する中間プレートを備え、前記中間プレートおよび前記フェイスプレートの前記裏面は、前記第１室を少なくとも部分的に規定する、堆積ツール。
適用例１１
適用例２の堆積ツールであって、
前記シャワーヘッドは、さらに、
前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートの前記裏面に近接して位置する中間プレートであって、前記中間プレートおよび前記フェイスプレートの前記裏面は、前記第１室を少なくとも部分的に規定する、中間プレートと、
前記中間プレートに隣接して位置するバックプレートであって、前記バックプレートおよび前記中間プレートは、前記第２室を少なくとも部分的に規定する、バックプレートと、
を備える、堆積ツール。
適用例１２
適用例１の堆積ツールであって、
前記第１セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに均等に配置されている、堆積ツール。
適用例１３
適用例２の堆積ツールであって、
前記第２セットの孔は、前記シャワーヘッドの前記フェイスプレートに同心状パターンで配置されている、堆積ツール。
適用例１４
適用例１３の堆積ツールであって、
前記同心状パターンは、
（ａ）同心円、
（ｂ）同心正方形、
（ｃ）同心長方形、
（ｄ）同心楕円形、および
（ｅ）同心多角形、
のうちの１つである、堆積ツール。
適用例１５
適用例２の堆積ツールであって、
前記第１セットの孔は、前記第２セットの孔よりも数が多く、前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記第１のガスおよび／または蒸気よりも前記処理室に分散しやすい、堆積ツール。
適用例１６
適用例１の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質である、堆積ツール。
適用例１７
適用例２の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気ならびに第２のガスおよび／または蒸気は、前記シャワーヘッド内では互いに孤立して分離されるが、前記シャワーヘッドの外では前記処理室内で自由に混合できる、堆積ツール。
適用例１８
適用例２の堆積ツールであって、
前記第１のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質であり、前記第２のガスおよび／または蒸気は、反応ガスおよび／または蒸気である、堆積ツール。
適用例１９
適用例２の堆積ツールであって、
前記第１のガスは、反応ガスおよび／または蒸気であり、前記第２のガスおよび／または蒸気は、前記処理室内で処理されたときに前記基板上に堆積される材料を含む処理化学物質である、堆積ツール。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】