特許 7580465 ＡＬＤ前駆体送達用シャワーヘッド

(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】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】ＡＬＤ前駆体送達用シャワーヘッド

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20241101BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022538299

(86)(22)【出願日】2020-12-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-08

(86)【国際出願番号】 US2020065770

(87)【国際公開番号】W WO2021127287

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-08-17

(31)【優先権主張番号】16/721,724

(32)【優先日】2019-12-19

(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】ムスタファ， ムハンナド

(72)【発明者】

【氏名】ラシード， ムハマド

【審査官】宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５１４２０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセスチャンバ内で使用されるシャワーヘッドであって、
前記シャワーヘッドの中央領域から前記シャワーヘッドの周縁領域まで延在する第１の螺旋チャネル、
前記シャワーヘッドの前記中央領域から前記シャワーヘッドの前記周縁領域まで延在する第２の螺旋チャネルであって、前記第１の螺旋チャネルと交互に配置され、前記第１の螺旋チャネルから流体的に独立している第２の螺旋チャネル、
前記第１の螺旋チャネルから前記シャワーヘッドの下面上の複数の第１のガス分配孔まで延在する複数の第１のチャネルであって、各第１のチャネルは、前記シャワーヘッドの前記下面に垂直な軸に対して第１の角度で延在する単一のチャネルである、複数の第１のチャネル、及び
前記第２の螺旋チャネルから前記シャワーヘッドの前記下面上の複数の第２のガス分配孔まで延在する複数の第２のチャネルであって、各第２のチャネルは、前記シャワーヘッドの前記下面に垂直な前記軸に対して第２の角度で延在する単一のチャネルである、複数の第２のチャネルを備える、シャワーヘッド。

【請求項2】

前記複数の第１のガス分配孔と前記複数の第２のガス分配孔とは、前記シャワーヘッドの前記下面において螺旋パターンに沿って交互に収束する、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項3】

前記複数の第１のチャネル及び前記複数の第２のチャネルは、２度から９度の角度で延在する、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項4】

前記複数の第１のチャネル及び前記複数の第２のチャネルの各々は、上側部分及び下側部分を含み、前記下側部分は、前記上側部分の直径よりも大きい直径を有する、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項5】

前記シャワーヘッドの上面は、前記シャワーヘッドを通してパージガスを流すように構成されたパージガス入口を含む、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項6】

前記シャワーヘッドの上面は、取り付けネジを受け入れるように構成された複数の開口部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項7】

前記シャワーヘッドの外面は、前記シャワーヘッドを蓋アセンブリと位置合わせするように構成された溝を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項8】

前記シャワーヘッドの上面は、封止溝を有する第１の面を画定する凹部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項9】

前記シャワーヘッドの上面は、複数の位置合わせ特徴を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項10】

前記シャワーヘッドの上面は、第１の面を画定する凹部を含み、前記第１の螺旋チャネル及び前記第２の螺旋チャネルは、前記第１の面の中央領域から前記第１の面の周縁領域まで螺旋パターンで延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項11】

前記第１の螺旋チャネル及び前記第２の螺旋チャネルは、０．１インチから０．４インチの幅を有する、請求項１０に記載のシャワーヘッド。

【請求項12】

前記第１の螺旋チャネル及び前記第２の螺旋チャネルは、０．１インチから１．２０インチの深さを有する、請求項１０に記載のシャワーヘッド。

【請求項13】

前記下面の外径は、１３．０インチから１６．０インチである、請求項１０に記載のシャワーヘッド。

【請求項14】

前記シャワーヘッドの外面は、前記上面から前記下面まで半径方向内向きに延在する、請求項１０に記載のシャワーヘッド。

【請求項15】

プロセスチャンバであって、
処理空間を有するチャンバ本体、
前記処理空間内に配置され、外縁部を有する基板を支持するための基板支持面を有する基板支持体、
前記基板支持体に対向する前記処理空間内に配置された請求項１から５のいずれか一項に記載のシャワーヘッド、並びに
前記第１の螺旋チャネルに結合された第１の排気口及び前記第２の螺旋チャネルに結合された第２の排気口を備え、前記第１の排気口及び前記第２の排気口は、前記基板の前記外縁部の半径方向外側に０．２５インチから１．５０インチのところに配置されている、プロセスチャンバ。

【請求項16】

前記第１の排気口は、前記複数の第１のガス分配孔の最も外側の孔の上方に配置されている、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項17】

第１のプロセスガスを前記処理空間に提供するために、第１の入口が前記第１の螺旋チャネルに流体結合され、第２のプロセスガスを前記処理空間に提供するために、第２の入口が前記第２の螺旋チャネルに流体結合されている、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項18】

前記シャワーヘッドの前記下面は、表面コーティングを含む、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項19】

前記シャワーヘッドと前記チャンバ本体との間に配置されたアイソレータを更に備える、請求項１５に記載のプロセスチャンバ。

【請求項20】

前記アイソレータは、前記アイソレータの上面に、パージガスを流すように構成された環状チャネルを含む、請求項１９に記載のプロセスチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001] 本開示の実施形態は、広くは、基板処理機器に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002] 堆積チャンバは、典型的には、基板上に形成された特徴の上に材料層を堆積させるために使用される。原子層堆積（ALD）及び化学気相堆積（CVD）は、材料層の堆積に使用される堆積技法である。ＡＬＤプロセスの一例は、シャワーヘッドなどのガス分配装置を通るガスのパルス（pulse）の連続的な導入を含む。例えば、ガスのパルスの連続的な導入のための１サイクルは、第１の反応ガスのパルス、それに続くパージガスのパルス及び／又はポンプ排気、それに続く第２の反応ガスのパルス、並びにそれに続くパージガスのパルス及び／又はポンプ排気を含んでよい。第１の反応物と第２の反応物との別個のパルスの連続的な導入は、基板の表面上の反応物の単層の交互の自己制御吸収をもたらしてよく、したがって、各サイクルについて材料の単層を形成する。このサイクルは、堆積された材料の所望の厚さが到達されるまで、繰り返されてよい。第１の反応ガスのパルスと第２の反応ガスのパルスとの間のパージガスのパルス及び／又はポンプ排気は、チャンバ内に残っている反応物の余剰な量による反応物の気相反応の可能性を低減させるように働く。しかし、本発明者らは、ガス分配装置は、洗浄又はパージが困難であり、幾つかの堆積プロセスの間に、ガス分配装置を通るガスのパルスの導入が、基板全体にわたる堆積の不均一性をもたらすことを観察した。

【0003】

[0003] したがって、本発明者らは、堆積チャンバで使用される改良されたガス分配装置を提供した。

【発明の概要】

【0004】

[0004] 本明細書では、プロセスチャンバ内で使用されるシャワーヘッドの実施形態が提供される。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ内で使用されるシャワーヘッドが、シャワーヘッドの中央領域からシャワーヘッドの周縁領域まで延在する第１の螺旋チャネル、シャワーヘッドの中央領域からシャワーヘッドの周縁領域まで延在する第２の螺旋チャネルであって、第１の螺旋チャネルと交互に配置され、第１の螺旋チャネルから流体的に独立している第２の螺旋チャネル、第１の螺旋チャネルからシャワーヘッドの下面上の複数の第１のガス分配孔まで延在する複数の第１のチャネルであって、各第１のチャネルは、シャワーヘッドの下面に垂直な軸に対してある角度で延在する単一のチャネルである、複数の第１のチャネル、及び、第２の螺旋チャネルからシャワーヘッドの下面上の複数の第２のガス分配孔まで延在する複数の第２のチャネルであって、各第２のチャネルは、シャワーヘッドの下面に垂直な軸に対してある角度で延在する単一のチャネルである、複数の第２のチャネルを含む。

【0005】

[0005] 幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ内で使用されるシャワーヘッドが、複数の第１のガス分配孔と複数の第２のガス分配孔とを有するシャワーヘッドの下面、第１の面を画定する凹部を有するシャワーヘッドの上面、第１の面の中央領域から第１の面の周縁領域まで螺旋パターンで延在する第１の螺旋チャネル、第１の螺旋チャネルから複数の第１のガス分配孔まで延在する複数の第１のチャネル、第１の面の中央領域から第１の面の周縁領域まで螺旋パターンで延在する第２の螺旋チャネルであって、第１の螺旋チャネルから流体的に独立している第２の螺旋チャネル、及び、第２の螺旋チャネルから複数の第２のガス分配孔まで延在する複数の第２のチャネルを含み、複数の第１のガス分配孔と複数の第２のガス分配孔とは、シャワーヘッドの下面に垂直な軸に対して約２度から約９度の角度で延在する。

【0006】

[0006] 幾つかの実施形態では、プロセスチャンバが、処理空間を有するチャンバ本体と、処理空間内に配置され、外縁部を有する基板を支持するための基板支持面を有する基板支持体と、基板支持体に対向する処理空間内に配置されたシャワーヘッドであって、シャワーヘッドの中央領域からシャワーヘッドの周縁領域まで延在する第１の螺旋チャネル及び第２の螺旋チャネルであって、第１の螺旋チャネルは、第２の螺旋チャネルと交互に配置され、第２の螺旋チャネルから流体的に独立している、第１の螺旋チャネル及び第２の螺旋チャネル、第１の螺旋チャネルからシャワーヘッドの下面上の複数の第１のガス分配孔まで延在する複数の第１のチャネル、第２の螺旋チャネルからシャワーヘッドの下面上の複数の第２のガス分配孔まで延在する複数の第２のチャネルを備え、複数の第１のガス分配孔及び複数の第２のガス分配孔は、シャワーヘッドの下面に垂直な軸に対してある角度で延在し、シャワーヘッドは更に、第１の入口の反対側の端部にある第１の螺旋チャネルに結合された第１の排気口及び第２の入口の反対側の端部にある第２の螺旋チャネルに結合された第２の排気口を備える、シャワーヘッドとを含み、第１の排気口及び第２の排気口は、基板の外縁部の半径方向外側に約０．２５インチから約１．５０インチのところに配置されている。

【0007】

[0007] 本開示の他の及び更なる実施形態が、以下で説明される。

【0008】

[0008] 上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示す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。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容し得ることから、付随する図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、範囲を限定するものと見なすべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】[0009] 本開示の幾つかの実施形態によるプロセスチャンバの概略側面断面図を描く。

【図2】[0010] 本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの上面等角図を描く。

【図3】[0011] 本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの一部分の断面側面図である。

【図4】[0012] 本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの下面図を描く。

【図5】[0013] 本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの側面図を描く。

【図6】[0014] 本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの一部分の上面図を描く。

【発明を実施するための形態】

【0010】

[0015] 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のに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりではなく、分かりやすくするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、その他の実施形態に有益に組み込まれてよい。

【0011】

[0016] シャワーヘッドなどのガス分配装置の実施形態が、本明細書で提供される。本明細書で提供されるシャワーヘッドは、シャワーヘッド内のプロセスガス間の反応を低減させ又は防止するために、複数のプロセスガスのための隔離された流路を好適に提供する。本明細書で説明される教示を組み込むための適切な処理チャンバの例には、カリフォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.から入手可能な高誘電率（すなわち、high k）及び金属ALD堆積チャンバが含まれるが、Applied Materials, Inc.又は他の製造業者から入手可能な他のチャンバも利益を得てよい。以下のプロセスチャンバの説明は、文脈及び例示の目的のために提供され、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【0012】

[0017] 図１は、本開示の幾つかの実施形態によるプロセスチャンバ（プロセスチャンバ１００）の概略側面断面図を描いている。プロセスチャンバ１００は、チャンバ本体１０２、及び蓋アセンブリ１０４を含み、チャンバ本体１０２内で蓋アセンブリ１０４の下には、処理空間１０６が画定されている。チャンバ本体１０２内のスリット弁１２０は、ロボット（図示せず）が、プロセスチャンバ１００との間で外縁部１２２を有する基板１１２を送達し及び／又は取り出すためのアクセスを提供する。基板１１２は、１５０mm、２００mm、３００mm、４５０mmなどの、半導体ウエハ、ガラス基板などであってよい。

【0013】

[0018] 基板支持体１０８は、プロセスチャンバ１００内で基板受け面上に基板を支持する。基板支持体１０８には、基板支持体１０８及び（基板支持体１０８上に配置されたときに）基板を上げ下げするためのリフトモータが取り付けられている。基板支持体１０８は、処理中に基板を基板支持体１０８に固定するために、減圧チャック（図示せず）、静電チャック（図示せず）、又はクランプリング（図示せず）を含んでよい。

【0014】

[0019] 基板支持体１０８の温度は、基板の温度を制御するために調整されてよい。例えば、基板支持体１０８は、抵抗加熱器のような埋め込まれた加熱要素を用いて加熱されてよく、又は、基板支持体１０８に熱エネルギーを提供するように構成された加熱ランプのような放射熱を用いて加熱されてもよい。

【0015】

[0020] 幾つかの実施形態では、エッジリング１１６が、基板支持体１０８の周縁部の上に配置されてよい。エッジリング１１６は、基板支持体１０８の支持面を露出させるようにサイズ決定された中央開口部を含む。エッジリング１１６は、基板支持体１０８の側面を保護するために、スカート、又は下向きに延在する環状リップを更に含んでよい。

【0016】

[0021] 幾つかの実施形態では、ライナ１１４が、チャンバ本体１０２の内壁（例えば、１以上の側壁）に沿って配置され、動作中の腐食性ガス又は材料の堆積からチャンバ本体１０２を保護する。ライナ１１４は、複数の開口部１２８であって、処理空間１０６をポンプポート１２６に流体結合して、プロセスチャンバ１００からのガスの排気を促進し、ポンプポート１２６に結合された減圧ポンプを介してプロセスチャンバ１００の内側の所定の圧力又は圧力範囲を維持するための複数の開口部１２８を含む。

【0017】

[0022] ガス送達システム１１８が、蓋アセンブリ１０４に結合され、プロセスガス及び／又はパージガスのようなガスをシャワーヘッド１１０を通して処理空間１０６に提供する。シャワーヘッド１１０は、概して基板支持体１０８に対向する蓋アセンブリ１０４内に配置され、処理空間１０６にプロセスガスを提供するための複数のガス分配孔１６０を含む。シャワーヘッド１１０は、シャワーヘッド１１０内で混合することなく複数のプロセスガスを処理空間１０６に供給するために、互いに流体的に独立した複数の交互に配置された螺旋チャネルを含む。複数の交互に配置された螺旋チャネルは、複数のガス分配孔１６０のそれぞれの孔に流体結合されている。幾つかの実施形態では、複数の交互に配置された螺旋チャネルが、第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル１５８とを含む。幾つかの実施形態では、複数の交互に配置された螺旋チャネルが、３つ以上の交互に配置された螺旋チャネルを含む。

【0018】

[0023] 幾つかの実施形態では、ガス送達システム１１８が、第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル１５８とを囲むバッキング板１２４を含む。幾つかの実施形態では、バッキング板１２４が、シャワーヘッド１１０の裏面に形成された凹部１６８内に配置される。幾つかの実施形態では、バッキング板１２４の上面が、シャワーヘッド１１０の上面と実質的に同一平面上にある。

【0019】

[0024] ２つの交互に配置された螺旋チャネルを有する実施形態では、ガス送達システム１１８が、第１のガス源１３４からシャワーヘッド１１０に第１のプロセスガスを提供するための第１の供給ライン１３２、及び、第２のガス源１４４からシャワーヘッド１１０に第２のプロセスガスを提供するための第２の供給ライン１４０を含む。幾つかの実施形態では、ガス送達システム１１８が、ガスマニホールド１６６を含む。幾つかの実施形態では、第１の供給ライン１３２が、ガスマニホールド１６６及びバッキング板１２４を介して、第１のガス源１３４からシャワーヘッド１１０まで延在している。幾つかの実施形態では、第２の供給ライン１４０が、ガスマニホールド１６６及びバッキング板１２４を介して、第２のガス源１４４からシャワーヘッド１１０まで延在している。第１の入口１６２が、第１の螺旋チャネル１５０に流体結合され、第１の供給ライン１３２から処理空間１０６に第１のプロセスガスを提供する。第２の入口１６４が、第２の螺旋チャネル１５８に流体結合され、第２のガス源１４４から処理空間１０６に第２のプロセスガスを提供する。

【0020】

[0025] シャワーヘッドは、第１の螺旋チャネル１５０に結合された第１の排気口１５２、及び、第２の螺旋チャネル１５８に結合された第２の排気口１５４を含む。第１の排気口１５２は、第１の排気ライン１４２を介して第１の排気ポンプ１３６に結合されている。第１の排気ポンプ１３６は、第１の螺旋チャネル１５０を排気するように構成されている。第２の排気口１５４は、第２の排気ライン１４８を介して第２の排気ポンプ１４６に結合されている。第２の排気ポンプ１４６は、第２の螺旋チャネル１５８を排気するように構成されている。幾つかの実施形態では、第１の排気ライン１４２及び第２の排気ライン１４８が、ガスマニホールド１６６を通って延在する。本発明者らは、第１の排気口１５２及び第２の排気口１５４が基板１１２の上に配置されたときに、基板１１２上に不均一な堆積が生じることを観察した。幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１１０がポンプダウンされたときに、基板１１２上の堆積の不均一性を好適に低減させるために、第１の排気口１５２及び第２の排気口１５４が、基板１１２の外縁部１２２の半径方向外側に配置される。幾つかの実施形態では、第１の排気口１５２及び第２の排気口１５４が、基板１１２の外縁部の半径方向外側に約０．２５インチから約１．５０インチのところに配置される。

【0021】

[0026] 幾つかの実施形態では、ガス送達システム１１８が、１以上のパージガス供給ライン１７０（図１では２つ示されている）を介して、パージガスを処理空間１０６に提供するためのパージガス源１３８を含む。幾つかの実施形態では、１以上のパージガス供給ライン１７０が、シャワーヘッド１１０のそれぞれの１以上のパージガス入口（図２で示されている）に流体結合される。パージガスは、シャワーヘッド１１０とライナ１１４との間の空隙を介して、パージガス入口から処理空間１０６に流れるように構成される。幾つかの実施形態では、アイソレータ１５６が、シャワーヘッド１１０とライナ１１４との間に配置され、それらの間の電気的アーク放電を低減させ又は防止する。幾つかの実施形態では、アイソレータ１５６の内面のプロファイルが、シャワーヘッド１１０の外面のプロファイルと一致する。幾つかの実施形態では、パージガスが、シャワーヘッド１１０とアイソレータ１５６との間を流れるように構成される。幾つかの実施形態では、アイソレータ１５６が、アイソレータ１５６の上面に環状チャネル１３０を含む。環状チャネル１３０は、シャワーヘッド１１０のパージガス入口に流体結合され、アイソレータ１５６とシャワーヘッド１１０との間でパージガスの流れを導くように構成される。

【0022】

[0027] 例示的な処理動作では、基板１１２が、ロボット（図示せず）によってスリットバルブ１２０を通してプロセスチャンバ１００に送達される。基板１１２は、リフトピンとロボットとの協働を介して基板支持体１０８上に配置される。基板支持体１０８は、基板１１２を上昇させて、シャワーヘッド１１０の下面と密接に対向させる。（例えば、第１のガス源１３４からの）第１のガス流は、（例えば、第２のガス源１４４からの）第２のガス流と共に、又は連続的に（例えば、パルスで）、ガス送達システム１１８によって処理空間１０６の中に注入されてよい。第１のガス源１３４は、第１の前駆体を含み、第２のガス源１４４は、第２の前駆体を含む。（例えば、パージガス源１３８からの）第３のガス流は、第１のガス流及び第２のガス流と共に、又は第１のガス流と第２のガス流との各々が注入される前若しくは後に連続的に（例えば、パルスで）、処理空間１０６の中に注入されてよい。パージガス源は、インシトゥ（in-situ）処理に適した任意のガスを含む。次いで、ガスを基板の表面上に堆積させる。余剰ガスや副生成物などは、ライナ１１４内の複数の開口部１２８を通ってポンプポート１２６に流れ、次いで、プロセスチャンバ１００から排気される。

【0023】

[0028] 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の上面等角図を描いている。第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８は、シャワーヘッド１１０の中央領域からシャワーヘッド１１０の周縁領域まで延在する。幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１１０の上面２０２が凹部１６８を含む。凹部１６８は、第１の面２０４及び第２の面２１８を画定する。幾つかの実施形態では、第１の面２０４が、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８の周りで環状に延在する封止溝２１０を含む。Ｏリングが、封止溝２１０内に配置されてよく、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８を密封する。幾つかの実施形態では、第１の面２０４が、上面２０２と実質的に平行である。

【0024】

[0029] 幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１１０の上面２０２が、取り付けネジを受け入れるように構成された複数の開口部２０６を含む。幾つかの実施形態では、複数の開口部２０６が、シャワーヘッド１１０をバッキング板１２４に結合することを容易にする。幾つかの実施形態では、複数の開口部２０６が、上面２０２から凹んだ特徴２２０内に配置されている。幾つかの実施形態では、特徴２２０が、凹部１６８の第２の面２１８から半径方向外向きに延在する。幾つかの実施形態では、特徴２２０が、シャワーヘッド１１０の周りで軸対称に配置される。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドの上面２０２が、シャワーヘッド１１０をバッキング板１２４と位置合わせするために、複数の位置合わせ特徴２０８を含む。幾つかの実施形態では、位置合わせ特徴２０８が、特徴２２０の間に配置される。

【0025】

[0030] 幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１１０の外面２１２が、シャワーヘッド１１０を蓋アセンブリ１０４と位置合わせするように構成された１以上の溝２１４を含む。幾つかの実施形態では、１以上の溝２１４が、シャワーヘッド１１０の周りで軸対称に配置された３つの溝である。幾つかの実施形態では、上面２０２が、シャワーヘッド１１０を通して（例えば、パージガス源１３８から）パージガスを流すように構成された１以上のパージガス入口２１６を含む。幾つかの実施形態では、１以上のパージガス入口２１６が、直径の両側にある２つの入口を含む。

【0026】

[0031] 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の一部分の断面側面図である。複数のガス分配孔１６０が、複数の第１のチャネル３０２及び複数の第２のチャネル３０４を含む。複数の第１のチャネル３０２は、第１の螺旋チャネル１５０からシャワーヘッド１１０の下面３１４上の複数の第１のガス分配孔３０６まで延在している。複数の第２のチャネル３０４は、第２の螺旋チャネル１５８からシャワーヘッドの下面３１４上の複数の第２のガス分配孔３０８まで延在している。

【0027】

[0032] 第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル１５８とは、それぞれの第１及び第２の入口１６２、１６４と第１及び第２の排気口１５２、１５４との間の距離に相当する全長を有する。第１のガス分配孔３０６は、第１の螺旋チャネル１５０の全長に沿って離隔している。第２のガス分配孔３０８は、第２の螺旋チャネル１５８の全長に沿って離隔している。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８の全長は、約１２０インチから約１６８インチである。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０が、約８００から約９００個の第１のガス分配孔３０６を含む。幾つかの実施形態では、第２の螺旋チャネル１５８が、約８００から約９００個の第２のガス分配孔３０８を含む。

【0028】

[0033] 第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８は、プロセスチャンバ１００によって実行されているプロセスに適した容積を有してよい。より小さい容積は、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８のより速い飽和及び排気を可能にし、より少ない量のプロセスガスを処理空間１０６に提供する。より小さい容積は、薄膜堆積のためのより短いパルス時間を有するプロセスにより適している。より大きい容積は、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８のより遅い飽和及び排気を可能にし、より大量のプロセスガスを処理空間１０６に提供する。したがって、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８の容積は、所望の膜厚及びパルス時間に対応し得る。

【0029】

[0034] 幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル１５８とが、異なる容積を有する。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル１５８とが、等しい容積を含む同様の容積を有する。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０の幅３１２が、第２の螺旋チャネル１５８の幅３２４と実質的に同じである。幾つかの実施形態では、幅３２４及び幅３１２が、約０．１インチから約０．４インチである。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０及び第２の螺旋チャネル１５８の深さ３１６が、約０．１インチから約１．２０インチである。幾つかの実施形態では、第１の螺旋チャネル１５０と第２の螺旋チャネル158との間の壁厚３２２が、約０．０２インチから約０．０８インチである。

【0030】

[0035] 複数の第１のチャネル３０２及び複数の第２のチャネル３０４は、好適には角度が付けられている。それによって、複数の第１のガス分配孔３０６及び複数の第２のガス分配孔３０８が、シャワーヘッド１１０の下面３１４における螺旋パターンに沿って交互に収束する（例えば、図４で示されているように）。幾つかの実施形態では、螺旋パターンが、シャワーヘッド１１０の中央領域からシャワーヘッド１１０の周縁領域まで２つの交互に配置された螺旋パターンを含む（図４参照）。螺旋パターンに沿って交互に収束することによって、第１のガス分配孔３０６と第２のガス分配孔３０８とは、それぞれ、第１のプロセスガス及び第２のプロセスガスを、より均一なやり方で基板１１２に好適に提供し得る。

【0031】

[0036] 複数の第１のチャネル３０２は、シャワーヘッド１１０の下面３１４に垂直な軸３２０に対して第１の角度３１０で延在している。複数の第１のチャネル３０２は、第１の螺旋チャネル１５０から外向きに（例えば、第１の螺旋チャネル１５０自体に対して外向きに）下面３１４まで延在する。幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２が、第１の螺旋チャネル１５０の第１の側３４２から外向きに延在する。幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２が、複数の第１のチャネル３０２の第２の側３５２から外向きに延在する。幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２のうちの幾つかが、第１の螺旋チャネル１５０から第１の側３４２から外向きに延在し、複数の第１のチャネル３０２のうちの他のものが、第１の螺旋チャネル１５０から第２の側３５２から外向きに延在する。例えば、複数の第１のチャネル３０２は、第１の側３４２から外向きに延在することと、第２の側３５２から外向きに延在することと、の間で交互になり得る（図６の部分上面図でも描かれているように）。

【0032】

[0037] 複数の第２のチャネル３０４は、シャワーヘッド１１０の下面３１４に垂直な軸３２０に対して第２の角度３１８で延在している。複数の第２のチャネル３０４は、第２の螺旋チャネル１５８から外向きに（例えば、第２の螺旋チャネル１５８自体に対して外向きに）下面３１４まで延在する。幾つかの実施形態では、複数の第２のチャネル３０４が、第２の螺旋チャネル１５８の第１の側３４４から外向きに延在する。幾つかの実施形態では、複数の第２のチャネル３０４が、第２の螺旋チャネル１５８の第２の側３５４から外向きに延在する。幾つかの実施形態では、複数の第２のチャネル３０４のうちの幾つかが、第２の螺旋チャネル１５８から第１の側３４４から外向きに延在し、複数の第２のチャネル３０４のうちの他のものが、第２の螺旋チャネル１５８から第２の側３５４から外向きに延在する。例えば、複数の第２のチャネル３０４は、第１の側３４４から外向きに延在することと、第２の側３５４から外向きに延在することと、の間で交互になり得る（図６の部分上面図でも描かれているように）。

【0033】

[0038] 幾つかの実施形態では、第１の角度３１０が、約２度から約４０度である。幾つかの実施形態では、第２の角度３１８が、約２度から約４０度である。幾つかの実施形態では、第１の角度３１０が、約２度から約９度である。幾つかの実施形態では、第２の角度３１８が、約２度から約９度である。第１の角度３１０は、第１の螺旋チャネル１５０の幅３１２及び深さ３１６に基づいて決定されてよい。第２の角度３１８は、第２の螺旋チャネル１５８の幅３２４及び深さ３１６に基づいて決定されてよい。幾つかの実施形態では、第１の角度３１０と第２の角度３１８とが、実質的に同じである。幾つかの実施形態では、第１の角度３１０と第２の角度３１８とが、互いから約５度以内である。

【0034】

[0039] 幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２が、第１の螺旋チャネル１５０の第１の側３４２から延在し、複数の第２のチャネル３０４が、第２の螺旋チャネル１５８の第２の側３５４から延在する（すなわち、互いに向けて角度が付けられる）。それによって、複数の第１のガス分配孔３０６と複数の第２のガス分配孔３０８とが、シャワーヘッド１１０の下面３１４において螺旋パターンに沿って交互に収束する。幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２が、第１の螺旋チャネル１５０の第２の側３５４から延在し、複数の第２のチャネル３０４が、第２の螺旋チャネル１５８の第１の側３４４から延在する。それによって、複数の第１のガス分配孔３０６と複数の第２のガス分配孔３０８とが、シャワーヘッド１１０の下面３１４において螺旋パターンに沿って交互に収束する。例えば、図４及び以下の対応する説明を参照のこと。

【0035】

[0040] 図６は、本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの部分上面図を描いている。幾つかの実施形態では、図６で示されているように、複数の第１のチャネル３０２のうちの幾つかが、第１の螺旋チャネル１５０の第１の側３４２から延在し、複数の第２のチャネル３０４のうちの幾つかが、第２の螺旋チャネル１５８の第２の側３５４から延在し、複数の第１のチャネル３０２のうちの他のものは、第１の螺旋チャネル１５０の第２の側３５２から延在し、複数の第２のチャネル３０４のうちの他のものは、第２の螺旋チャネル１５８の第１の側３４４から延在する。それによって、複数の第１のガス分配孔３０６と複数の第２のガス分配孔３０８とが、シャワーヘッド１１０の下面３１４において螺旋パターンに沿って交互に収束する。

【0036】

[0041] 幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２の各第１のチャネルは、第１の螺旋チャネル１５０の全長に沿って切り取られた第１のチャネル３０２を有する任意の所与の断面における単一のチャネルである。幾つかの実施形態では、複数の第２のチャネル３０４の各第２のチャネルが、第２の螺旋チャネル１５８の全長に沿って切り取られた任意の所与の断面における単一のチャネルである。

【0037】

[0042] 幾つかの実施形態では、複数の第１のチャネル３０２の各々が、上側部分３２６及び下側部分３２８を含む。幾つかの実施形態では、複数の第２のチャネル３０４の各々が、上側部分３３０及び下側部分３３２を含む。幾つかの実施形態では、第１及び第２のチャネル３０２、３０４を通る流れをチョーク（choke）させるために、上側部分３２６、３３０が、下側部分３２８、３３２の直径未満の直径を有する。幾つかの実施形態では、上側部分３２６、３３０が、約０．０１インチから約０．０２インチの直径を有する。幾つかの実施形態では、下側部分３２８、３３２が、約０．０４インチから約０．０８インチの直径を有する。幾つかの実施形態では、流れコンダクタンス（flow conductance）を増加させるために、上側部分３２６、３３０が、下側部分３２８、３３２の長さよりも短い長さを有する。幾つかの実施形態では、上側部分３２６、３３０が、下側部分３２８、３３２と等しい長さを含む下側部分３２８、３３２の長さと同様の長さを有する。

【0038】

[0043] 図４は、本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの下面図を描いている。幾つかの実施形態では、複数の第１のガス分配孔と複数の第２のガス分配孔とが、螺旋パターンを規定するように交互パターンで配置されている。幾つかの実施形態では、複数の第１のガス分配孔と複数の第２のガス分配孔とが、第１の螺旋パターンと、第１の螺旋パターンと交互に配置された第２の螺旋パターンとを含む、交互に配置された螺旋パターンを規定するように、交互のパターンで配置されている。

【0039】

[0044] シャワーヘッド１１０の下面の基板領域４１０が、処理されている基板（例えば、基板１１２）のサイズ及び位置に対応する。基板領域４１０は、実質的に、処理されている基板の所与の直径以上の直径を有する。例えば、プロセスチャンバが３００mmのウエハを処理するように構成されている場合、基板領域４１０は、実質的に３００mm以上の直径を有する。

【0040】

[0045] 螺旋プロファイルのために、シャワーヘッド１１０の周縁領域（例えば、基板領域４１０の半径方向外側）にある複数の第１のガス分配孔３０６と複数の第２のガス分配孔３０８とは、交互パターンで配置されなくてよい。しかし、シャワーヘッド１１０は、好適には、処理されている基板よりも大きくサイズ決定される。それによって、複数の第１のガス分配孔３０６及び複数の第２のガス分配孔３０８のうちの任意の交互に配置されないガス分配孔が、基板領域４１０の半径方向外側の周縁領域内に配置され、したがって、ガス分配孔のパターンに起因する任意の堆積の不均一性を最小化する。幾つかの実施形態では、第１の排気口１５２が、複数の第１のガス分配孔３０６の最も外側の孔４０４の上方に配置される。幾つかの実施形態では、第２の排気口１５４が、複数の第２のガス分配孔３０８の最も外側の孔４０８の上方に配置される。

【0041】

[0046] 図５は、本開示の幾つかの実施形態によるシャワーヘッドの側面図を描いている。幾つかの実施形態では、シャワーヘッドが、上側部分５０２及び下側部分５０６を含む。幾つかの実施形態では、上側部分５０２が、下側部分５０６の半径方向外向きに延在する。幾つかの実施形態では、下側部分５０６の外面５１０が、上側部分５０２から下面３１４まで半径方向内向きに延在する。幾つかの実施形態では、下面３１４が、表面コーティング５０８を含み、多くの基板処理用途（ALDなど）で使用される前駆体に対してより良好な耐食性を提供する。幾つかの実施形態では、表面コーティング５０８が、例えば、熱ALDプロセスにおいて、部品寿命の始めからプロセス安定性を提供するために、より良好な放射率制御を提供し得る。幾つかの実施形態では、表面コーティング５０８が、アンチモンドープ酸化スズ（ATO）などの導電性材料を含む。

【0042】

[0047] 下面３１４の外径は、処理されている基板１１２の外径よりも大きい。幾つかの実施形態では、下面３１４の外径が、約１３．０インチから約１６．０インチである。幾つかの実施形態では、上面２０２から下面３１４までのシャワーヘッドの高さ５０４が、約２．０インチから約３．０インチである。幾つかの実施形態では、上側部分５０２の高さ５１２が、約０．４インチから約１．０インチである。

【0043】

[0048] 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を考案してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】