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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】2025-01-08
(45)【発行日】2025-01-17
(54)【発明の名称】千鳥配置のポンピング位置を使用した堆積装置及び堆積方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20250109BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20250109BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20250109BHJP
C23C 16/44 20060101ALN20250109BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/205
C23C16/455
C23C16/44 J
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2023535624
(86)(22)【出願日】2021-12-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-26
(86)【国際出願番号】 US2021063015
(87)【国際公開番号】W WO2022126006
(87)【国際公開日】2022-06-16
【審査請求日】2023-08-09
(31)【優先権主張番号】17/120,186
(32)【優先日】2020-12-13
(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】オーブション， ジョセフ
(72)【発明者】
【氏名】バルジャ， サンジーヴ
(72)【発明者】
【氏名】アガルワル， アシュトシュ
【審査官】河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１４５０７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１０９４２９８２（ＣＮ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２００５－００８０４３３（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許第０８６１７３４７（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】特表２０１４－５０５９９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０７６５６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
原子層堆積（ＡＬＤ）に用いる処理チャンバであって、複数の処理領域であって、各処理領域は独立して、ガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された高さを有し、各処理領域は、１又は複数の真空チャネルによって外周縁部の周りを囲まれており、前記複数の処理領域間で反応物が分離されるように構成された、複数の処理領域
を備え、
第１の処理領域は、第１の外径を有する第１の真空チャネルを有し、第２の処理領域は、第２の外径を有する第２の真空チャネルを有し、前記第１の外径は、前記第２の外径よりも小さい、処理チャンバ。
【請求項2】
前記第１の外径と前記第２の外径との差は、２ｍｍから５ｍｍの範囲である、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項3】
前記第１の外径は、前記基板支持体によって支持されたウエハの直径よりも小さい、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項4】
前記第１の外径は、前記ウエハの直径より２ｍｍ以下だけ小さい、請求項３に記載の処理チャンバ。
【請求項5】
第１の処理領域及び第２の処理領域は同心である、請求項４に記載の処理チャンバ。
【請求項6】
前記第２の処理領域の外側にパージ領域を更に備える、請求項５に記載の処理チャンバ。
【請求項7】
前記第１の処理領域及び前記第２の処理領域は、パージ領域によって空間的に分離されている、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項8】
前記第１の真空チャネルの開口部及び前記第２の真空チャネルの開口部は独立して、８ｍｍ以下である、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項9】
原子層堆積（ＡＬＤ）に用いる、基板の処理方法であって、処理チャンバの第１の処理領域内の第１の反応物及び第２の処理領域内の第２の反応物に基板を暴露することであって、前記第１及び第２の処理領域間で前記第１及び第２の反応物が分離された、曝露することを含み、
前記第１の処理領域は、第１のガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された第１の高さを有し、前記第１の処理領域は、第１の外径を有する第１の真空チャネルを有し、
前記第２の処理領域は、第２のガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された第２の高さを有し、前記第２の処理領域は、第２の外径を有する第２の真空チャネルを有し、
前記第１の真空チャネルの第１の外径及び前記第２の真空チャネルの第２の外径の一方は、前記第１の真空チャネル及び前記第２の真空チャネルの他方よりも大きい、方法。
【請求項10】
より大きい外径を有する真空チャネルは、速度制限反応物である反応物と関連している、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
第１の処理領域から第２の処理領域へ前記基板を移動させることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記基板を移動させることは、基板支持体を、中心軸を中心としたある距離の周りを回転させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第１の反応物と前記第２の反応物との間のＡＬＤ反応から堆積遷移ゾーンが形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項14】
前記堆積遷移ゾーンは、第１の外径及び第２の外径が同じである同様の処理チャンバの基板に形成された堆積遷移ゾーンよりも小さい、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
原子層堆積（ＡＬＤ）に用いる処理チャンバであって、処理中にウエハを支持し且つ複数の処理領域間で前記ウエハを移動させるように構成された上面を有する基板支持体であって、前記複数の処理領域間で反応物が分離されるように構成された基板支持体
と、
前記基板支持体の上面に対向する第１の前面を有する第１の分配プレートを含む第１の処理領域であって、前記第１の分配プレートは、第１の外径を有する第１の前面上の第１の真空チャネルによって囲まれている、第１の処理領域と、
前記基板支持体の上面に対向する第２の前面を有する第２のガス分配プレートを含む第２の処理領域であって、前記第２のガス分配プレートは、前記第２の前面上の第２の真空チャネルによって囲まれ、前記第２の真空チャネルは、前記第１の外径よりも大きい第２の外径を有する、第２の処理領域と
を備え
る、処理チャンバ。
【請求項16】
前記基板支持体は、複数の基板を支持するように構成される、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項17】
前記第１の外径及び前記第２の外径は、２ｍｍから５ｍｍの範囲の差を有する、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項18】
前記第１の外径は、前記ウエハの直径よりも小さい、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項19】
前記第１の外径は、前記ウエハの直径よりも２ｍｍ以下の量だけ小さい、請求項１８に記載の処理チャンバ。
【請求項20】
前記第１の真空チャネル及び前記第２の真空チャネルの開口部は、８ｍｍ以下である、請求項１５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、概して、堆積遷移ゾーンを減少させる装置及び方法に関する。特に、本開示の幾つかの実施形態は、千鳥配置のポンピングチャネルを有するバッチ処理チャンバに関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバでは、処理されたウエハ以外のチャンバの部分に堆積が発生することがある。この場合、チャンバは通常、堆積が発生する部品をインシトゥで洗浄することができる、又はエクスシトゥで洗浄するために取り外すことができるように構成されている。定期的に交換される部品一式は、プロセスキットと称され得る。
【0003】
［０００３］場合によっては、プロセスキット上の堆積物が剥がれ落ちるほどに蓄積し、処理されたウエハに欠陥問題を引き起こすことがある。また、不要な堆積は、膜厚、膜の均一性、又は膜特性のばらつき等のプロセスドリフトにつながることもある。堆積した膜の中には、インシトゥでの洗浄に適したオプションがないものもあり、プロセスキットは、取り外して、おそらく交換する必要があるまで堆積物を蓄積してしまう。これは、機械のダウンタイムと運用コストの増加につながる可能性がある。
【0004】
［０００４］同じ静電チャック上の異なる処理ステーション（処理領域とも呼ばれる）間で基板を移動させる幾つかのバッチ処理チャンバでは、異なる処理ステーション間で反応物を分離させることにより、チャンバ部品の大部分への堆積を防止することが可能である。しかし、ウエハを支持する静電チャックが、ウエハと共に異なるステーション間を移動する。静電チャックの一部は、処理ステーションのプロセス条件に暴露され、ここにも不要な膜の堆積が蓄積することになる。
【0005】
［０００５］このような場合、静電チャックのエッジにおける堆積は、チャンバの裏側パージ流により、ポンピングチャネルを超えないように制限することができる。ウエハ／静電チャックのエッジには、堆積がウエハ上の堆積と同程度から堆積なしまで減少する遷移領域がある。
【0006】
［０００６］従って、プロセスチャンバ表面への堆積を減少させる装置及び方法が必要である。
【発明の概要】
【0007】
［０００７］本開示の１又は複数の実施形態は、複数の処理領域を含む処理チャンバを対象とする。各処理領域は独立して、ガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された高さを有する。各処理領域は、１又は複数の真空チャネルによって外周縁部の周りを囲まれている。第１の処理領域は、第１の外径を有する第１の真空チャネルを有し、第２の処理領域は、第２の外径を有する第２の真空チャネルを有する。第１の外径は、第２の外径よりも小さい。
【0008】
［０００８］本開示の追加の実施形態は、基板の処理方法を対象とする。基板は、処理チャンバの第１の処理領域内の第１の反応物及び第２の処理領域内の第２の反応物に暴露される。第１の処理領域は、第１のガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された第１の高さを有する。第１の処理領域は、第１の外径を有する第１の真空チャネルを有する。第２の処理領域は、第２のガス分配プレートの前面と基板支持体の上面とによって画定された第２の高さを有する。第２の処理領域は、第２の外径を有する第２の真空チャネルを有する。第１の真空チャネルの第１の外径及び第２の真空チャネルの第２の外径の一方は、第１の真空チャネル及び第２の真空チャネルの他方よりも大きい。
【0009】
［０００９］本開示の更なる実施形態は、基板支持体と、第１の処理領域と、第２の処理領域とを備える処理チャンバを対象とする。基板支持体は、処理中にウエハを支持し且つ複数の処理領域間でウエハを移動させるように構成された上面を有する。第１の処理領域は、基板支持体の上面に対向する第１の前面を有する第１のガス分配プレートを含む。第１のガス分配プレートは、第１の外径を有する第１の前面上の第１の真空チャネルによって囲まれている。第２の処理領域は、基板支持体の上面に対向する第２の前面を有する第２のガス分配プレートを含む。第２のガス分配プレートは、第２の前面上の第２の真空チャネルによって囲まれている。第２の真空チャネルは、第１の外径よりも大きい第２の外径を有する。
【0010】
［００１０］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、従って、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の１又は複数の実施形態に係る処理チャンバを示す断面等角図である。
【図2】本開示の１又は複数の実施形態に係る処理チャンバを示す断面図である。
【図3】本開示の１又は複数の実施形態に係るプロセス領域を示す部分断面概略図である。
【図3B】本開示の１又は複数の実施形態に係るガス分配プレートを示す断面概略図である。
【図4】本開示の１又は複数の実施形態に係るプロセス領域を示す部分断面概略図である。
【図4B】本開示の１又は複数の実施形態に係るガス分配プレートを示す断面概略図である。
【図5】本開示の１又は複数の実施形態に係る堆積遷移領域を示す概略図である。
【図6】本開示の１又は複数の実施形態に係る堆積遷移領域を示す概略図である。
【図7】本開示の１又は複数の実施形態に係るガス分配プレートの一部を示す概略断面図である。
【図8】本開示の１又は複数の実施形態に係るガス分配プレートを示す部分概略断面図である。
【図9】本開示の１又は複数の実施形態に係る交換可能なパージリングを有するガス分配プレートを示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
［００２３］本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の説明で示す構造又はプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行されることが可能である。
【0013】
［００２４］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する用語「基板」は、プロセスが作用する表面、又は表面の一部を指す。また、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、当業者には、基板への言及は基板の一部分のみを指しうることが理解されよう。更に、基板への堆積への言及は、ベア基板と、その上に１又は複数の膜又は特徴が堆積又は形成された基板の両方を意味し得る。
【0014】
［００２５］本明細書で使用する「基板」は、製造プロセス中に膜処理が実行される基板に形成された任意の基板又は材料表面を指す。例えば、処理が実行され得る基板表面には、用途に応じて、シリコン、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア等の材料、及び金属、金属窒化物、金属合金、及び他の導電性材料等の他の任意の材料が含まれる。基板には、限定しないが、半導体ウエハが含まれる。基板は、基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、水酸化、アニール、ＵＶ硬化、電子ビーム硬化及び／又は焼成するための前処理プロセスに暴露され得る。基板自体の表面で直接膜処理を行うことに加えて、本開示では、開示される膜処理ステップのいずれもが、以下により詳細に開示するように、基板に形成された下層で行われてもよく、用語「基板表面」は、文脈が示すように、そのような下層を含むことが意図される。従って、例えば、膜／層又は部分膜／層が基板表面上に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の露出した表面が基板表面となる。
【0015】
［００２６］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する用語「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」等は、基板表面、又は基板表面に形成された膜と反応し得る任意の気体種を指すために交換可能に使用される。
【0016】
［００２７］ほとんどの堆積チャンバは、分離された化学物質を持たず、様々な化学物質を同じポンプポート位置を通してポンピングする。幾つかの最近のバッチ処理チャンバでは、前駆体は、異なる処理ステーション間で分離されている。ポンピングハードウェアを使用して、ウエハに対して同じ位置からガスをポンピングすることができる。この配置では、堆積物の蓄積の問題が残る。従って、本開示の１又は複数の実施形態は、空間的に分離された処理ステーション間でのポンピング位置を千鳥配置にする。幾つかの実施形態は、各反応性ガスに対して異なる感度を使用して、支持体表面への堆積を最小限に抑える。
【0017】
［００２８］本開示の１又は複数の実施形態は、ウエハ上の均一な堆積と堆積のない隣接する支持体表面との間の遷移領域の幅を減少させるための方法及び装置を対象とする。幾つかの実施形態は、ウエハに対するポンピング位置を千鳥配置にすることによって、ウエハ外堆積を最小限に抑える又は排除する装置及び方法を有利に提供する。
【0018】
［００２９］以下の説明は、主に、図１に示すようなバッチ処理チャンバに関して提示するものであるが、当業者は、本開示のその範囲がバッチチャンバに限定されないことを認識するであろう。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート及び／又はポンピング構成要素は、ウエハに対する異なる位置における千鳥配置のポンピングを提供するように構成される。
【0019】
［００３０］図１及び図２は、本開示の１又は複数の実施形態に係るバッチ処理チャンバ１００を示す図である。図１は、本開示の１又は複数の実施形態に係る断面等角図として図示された処理チャンバ１００を示す図である。図２は、本開示の１又は複数の実施形態に係る処理チャンバ１００を断面で示す図である。従って、本開示の幾つかの実施形態は、基板支持体２００及び上部プレート３００を組み込んだ処理チャンバ１００を対象とする。
【0020】
［００３１］処理チャンバ１００は、壁１０４及び底部１０６を有するハウジング１０２を有する。ハウジング１０２は、上部プレート３００と共に、処理領域とも呼ばれる内部領域１０９を画定する。
【0021】
［００３２］図示した処理ステーション１１０は、３つの主要な構成要素：上部プレート３００（リッドとも呼ばれる）、ポンプ／パージインサート３３０及びガス分配プレート１１２を含む。処理チャンバ１００は更に、複数の処理ステーション１１０を含む。処理ステーション１１０は、ハウジング１０２の内部領域１０９に位置し、基板支持体２００の回転軸２１１の周りに円形配置に位置決めされる。各処理ステーション１１０は、前面１１４を有するガス分配プレート１１２（ガスインジェクタとも呼ばれる）を含む。幾つかの実施形態では、各ガス分配プレート１１２の前面１１４は、実質的に同一平面上にある。処理ステーション１１０は、処理が行われ得る領域として定義される。例えば、幾つかの実施形態では、処理ステーション１１０は、後述する基板支持体２００の支持面２３１と、ガス分配プレート１１２の前面１１４とによって囲まれている領域として定義される。図示した実施形態では、ヒータ２３０が基板支持面として機能し、基板支持体２００の一部を形成する。各ヒータ２３０は、支持面２３１と、ヒータ２３０の厚さを画定する底面２３２とを含む。幾つかの実施形態では、支持面２３１は更に、支持面２３１を貫通して延びる少なくとも３つのリフトピンを含む。支持プレート２４５は、図示した実施形態では、ヒータ２３０の周りにある。支持プレート２４５は、基板支持体２００に接続され、ヒータ２３０が貫通して延びる複数の開口部を有する。幾つかの実施形態では、支持プレート２４５は、裏側パージガスのための流路を提供する。
【0022】
［００３３］処理ステーション１１０は、任意の適切なプロセスを実行し、任意の適切なプロセス条件を提供するように構成され得る。使用されるガス分配プレート１１２の種類は、例えば、実行されるプロセスの種類、及びシャワーヘッド又はガスインジェクタの種類に依存する。例えば、原子層堆積装置として動作するように構成された処理ステーション１１０は、シャワーヘッド又は渦流式ガスインジェクタを有していてよい。一方、プラズマステーションとして動作するように構成された処理ステーション１１０は、プラズマガスがウエハに向かって流れることを可能にしながらプラズマを生成するための１又は複数の電極及び／又は接地プレート構成を有し得る。図２に示す実施形態は、図面の左側（処理ステーション１１０ａ）に、図面の右側（処理ステーション１１０ｂ）とは異なる種類の処理ステーション１１０を有する。好適な処理ステーション１１０には、熱処理ステーション、マイクロ波プラズマ、３電極ＣＣＰ、ＩＣＰ、平行平板ＣＣＰ、ＵＶ露光、レーザ処理、ポンピングチャンバ、アニールステーション、及び計測ステーションが含まれるが、これらに限定されない。図１及び図２に示す実施形態は、処理ステーションの４重対称の配置を示しているが、本開示の範囲は、４つのステーションの処理チャンバに限定されない。
【0023】
［００３４］幾つかの実施形態では、この遷移領域における堆積厚さの減少速度は、使用される堆積化学物質と、前駆体の濃度に対する堆積プロセスの感度とに依存する。幾つかの実施形態では、遷移領域をより狭くすることで、処理されたウエハのより大きな領域への均一な堆積を可能にし、一方でウエハ以外の表面への堆積を減少させる。
【0024】
［００３５］図３、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、本開示の１又は複数の実施形態は、複数の処理領域を含む処理チャンバを対象としたものである。図３は、第１の処理領域３１１の一部を示す図である。例えば、第１の処理領域３１１は、図２に示す左側の処理ステーション１１０ａの一部であり得る。図３Ａは、図３の領域３Ａを示す拡大図である。図３Ｂは、図３Ａのガス分配プレート３２０を示す図である。図４は、第２の処理領域３１２の一部を示し、図４Ａは、図４の領域４Ａを示す拡大図である。図４Ｂは、図４Ａのガス分配プレート３２０を示す図である。例えば、第２の処理領域３１２は、図２に示す右側の処理ステーション１１０ｂの一部であり得る。「第１」、「第２」等の序列の使用は、単に異なる構成要素を参照するための説明目的であり、動作のいかなる特定の順序又は優先順位としても解釈すべきではない。
【0025】
［００３６］各処理領域３１１、３１２は、独立して、ガス分配プレート３２０の前面３２１と基板支持体３３３の上面３３１とによって画定される高さＨを有する。処理領域３１１、３１２の高さＨは、図示のように、ウエハ６０が基板支持体３３３の上面３３１に位置決めされるときに減少する。処理領域３１１、３１２の各々は、１又は複数の真空チャネル３４１ａ、３４１ｂによって外周縁部の周りを囲まれている。
【0026】
［００３７］図３、図３Ｂ、図４及び図４Ｂに示すガス分配プレート３２０は、反応性ガスが流入するプレナム３２２領域を含む。反応性ガスは、プレナム３２２から開孔３２４を通して処理領域３１１、３１２に流れる。図には、単なる例示として３つの開孔３２４を示しており、本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。当業者には、開孔３２４の配置及び構成がシャワーヘッドガス分配プレートであることが良く分かることだろう。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート３２０は、プレナム３２２領域を有さず、ガスは、開孔を通過することなく処理領域に直接流入する。
【0027】
［００３８］第１の処理領域３１１は、第１の内径ＩＤ１、第１の外径ＯＤ１及び第１の真空チャネル幅Ｗ１を有する第１の真空チャネル３４１ａを有する。第１の真空チャネル３４１ａは、第１の処理領域３１１の一部であると説明したが、当業者は、第１の真空チャネル３４１ａが、ガス分配プレート３２０又は第１の処理領域３１１を囲む他の構成要素の一部であることを理解するであろう。異なる言い方をすれば、第１の処理領域３１１を囲むガス分配プレート３２０は、図３Ｂに示すように、第１の内径ＩＤ１、第１の外径ＯＤ１、第１の真空チャネル幅Ｗ１を有する第１の真空チャネル３４１ａを有する。
【0028】
［００３９］第２の処理領域３１２は、第２の内径ＩＤ２、第２の外径ＯＤ２及び第２の真空チャネル幅Ｗ２を有する第２の真空チャネル３４１ｂを有する。第２の真空チャネル３４１ｂは、第２の処理領域３１２の一部であると説明したが、当業者は、第２の真空チャネル３４１ｂが、ガス分配プレート３２０又は第２の処理領域３１２を囲む他の構成要素の一部であることを理解するだろう。異なる言い方をすれば、第２の処理領域３１２を囲むガス分配プレート３２０は、図４Ｂに示すように、第２の内径ＩＤ２、第２の外径ＯＤ２及び第２の真空チャネル幅Ｗ２を有する第２の真空チャネル３４１ｂを有する。
【0029】
［００４０］図７は、本開示の１又は複数の実施形態に係る真空チャネルを示す断面図である。幾つかの実施形態の第１の真空チャネル３４１ａ及び／又は第２の真空チャネル３４１ｂは、シャワーヘッドの底面に形成されたトレンチ３４３である。トレンチ３４３は、複数の導管３４４を通して真空プレナム３４５に接続されている。各導管は、トレンチ３４３とプレナム３４５との間の流体連結を設けるためのプレナム３４５の開口部３４４ａと、トレンチ３４３の開口部３４４ｂとを有する。
【0030】
［００４１］幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、第２の外径ＯＤ２よりも小さい。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第２の外径ＯＤ２は、第１の外径ＯＤ１よりも大きい。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、第２の外径ＯＤ２よりも大きい。異なる言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第２の外径ＯＤ２は、第１の外径ＯＤ１よりも小さい。
【0031】
［００４２］幾つかの実施形態の二元反応（前駆体用量と反応物用量を用いた反応）では、２つの異なるプロセス処理領域である第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２が存在する。第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２の各々は、真空チャネル３４１ａ、３４１ｂを有する。真空チャネル３４１ａ、３４１ｂの外径ＯＤ１、ＯＤ２は、例えば、特定の処理領域において供給される反応種の反応性に応じて異なる。例えば、二元反応の幾つかの実施形態では、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスのうちの一方は、より遅い反応速度を有する。反応速度が遅い反応物は、速度制限反応物が基板表面と反応できるよりも速い速度で堆積プロセスを進行させることができないため、速度制限反応物と呼ばれる。幾つかの実施形態では、より大きい外径を有する真空チャネルは、速度制限反応物である反応物と関連している。
【0032】
［００４３］幾つかの実施形態では、真空チャネルの外径は、ウエハ上の完全な堆積とウエハのエッジ除外ゾーン上の堆積なしとの間の遷移ゾーンの大きさを変えるために異なっている。堆積遷移ゾーンは、第１の反応物と第２の反応物との間の原子層堆積（ＡＬＤ）反応から形成される。幾つかの実施形態では、第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２は同心である。
【0033】
［００４４］ウエハの外側部分は、処理中の接触点であり、最終的なデバイスでは一般に省略される領域である。ウエハのこの領域は、エッジ除外ゾーンと呼ばれる。通常、エッジ除外ゾーンは約２ｍｍの幅を有する。例えば、直径３００ｍｍのウエハに２ｍｍのエッジ除外ゾーンを設けると、直径２９６ｍｍ（３００ｍｍの両側から２ｍｍを引いた値）の使用可能面積が得られる。
【0034】
［００４５］図５は、基板支持体３３３の一部を有する、ウエハ６０の外周縁部６２を示す概略図である。図示したウエハ６０は、エッジ除外ゾーン３５５の開始を示す太線６４と、ウエハ６０の外周縁部６２を示す太線とを有する。幾つかの実施形態では、基板支持体３３３は、ウエハの直径の外側で完全な堆積が継続する領域を有する。遷移ゾーン３６０は、完全な堆積の領域３５０の外側にある。遷移ゾーン３６０は、領域３５０における完全な堆積から遷移ゾーン３５５の外側の領域３６５における堆積なしまで減少する堆積厚さの勾配を有する。
【0035】
［００４６］通常のＡＬＤプロセスでは、完全な堆積と堆積なしとの間の遷移ゾーンは、約６ｍｍの幅を有する。図示した実施形態では、遷移ゾーン３６０は、エッジ除外ゾーン３５５内で始まり、ウエハ６０の外周縁部６２を越えて延び、基板支持体３３３の部分への堆積をもたらす。遷移ゾーンがエッジ除外ゾーンが始まるところから始まる場合、基板支持体上には少なくとも４ｍｍの堆積が生じることになる。
【0036】
［００４７］従って、本開示の幾つかの実施形態は、基板支持体上の堆積の幅を減少させるために遷移ゾーンの幅を減少させる装置及び方法を有利に提供する。幾つかの実施形態では、遷移ゾーンの幅は、遷移ゾーン全体がウエハのエッジ除外ゾーン内に入るように減少し、位置決めされる。
【0037】
［００４８］図６は、本開示の１又は複数の実施形態に係る装置を使用した、図５と同様の図を有する別の実施形態を示す図である。図６に示す実施形態では、線３６１における完全な堆積の領域３５０から点線３６２における堆積なしまで延びる遷移ゾーン３６０は、エッジ除外ゾーン３５５の幅より小さい幅を有する。図示した実施形態では、遷移ゾーン３６０全体がエッジ除外ゾーン３５５内にあるため、完全な堆積の領域３５０がエッジ除外ゾーン３５５の中にウエハ６０をカバーし、基板支持体３３３に堆積が発生しない。
【0038】
［００４９］幾つかの実施形態では、堆積遷移ゾーン３６０は、第１の外径と第２の外径とが同じである同様の処理チャンバにおいて基板上に形成される堆積遷移ゾーンよりも小さい。幾つかの実施形態では、堆積遷移ゾーン３６０は、１つの真空チャネルを有する処理チャンバに形成される堆積遷移ゾーンよりも小さい。例えば、時間領域ＡＬＤプロセスが実行される単一ウエハ処理チャンバである。
【0039】
［００５０］本発明者らは、第１の外径ＯＤ１と第２の外径ＯＤ２との差が、遷移ゾーン３５５の幅ＷＺに影響を与え得ることを見出した。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の外径ＯＤ２との差は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ又は１０ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の外径ＯＤ２との差は、１ｍｍから８ｍｍの範囲、又は２ｍｍから５ｍｍの範囲である。
【0040】
［００５１］幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の内径ＩＤ２との差は、遷移ゾーン３５５の幅ＷＺに影響を与える。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の内径ＩＤ２との差は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ又は１０ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の外径ＯＤ２との差は、１ｍｍから８ｍｍの範囲、又は２ｍｍから５ｍｍの範囲である。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１と第２の内径ＩＤ２との差は、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ又は１ｍｍ以下の負の数である。ここで使用する負の幅は、第２の内径ＩＤ２が第１の外径ＯＤ１よりも小さいことを意味する。幾つかの実施形態では、第２の内径ＩＤ２は、第１の外径ＯＤ１の±０．５ｍｍ又は±０．２５ｍｍ以内である。
【0041】
［００５２］幾つかの実施形態では、第１の内径ＩＤ１は、処理されるウエハの外径の±５ｍｍ、±１０ｍｍ、±１５ｍｍ、又は±２０ｍｍ以内である。例えば、３００ｍｍのウエハが処理される幾つかの実施形態では、第１の内径ＩＤ１は、２８０ｍｍから３２０ｍｍの範囲、又は２８５ｍｍから３１５ｍｍの範囲、又は２９０ｍｍから３１０ｍｍの範囲、又は２９５ｍｍから３０５ｍｍの範囲である。
【0042】
［００５３］幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、基板支持体上に支持されたウエハの直径未満である。幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、処理されるウエハの直径よりも５、４、３、２又は１ｍｍ以下だけ小さい。別の言い方をすれば、幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、処理される基板の直径よりも５、４、３、２又は１ｍｍ以下の量だけ小さい。
【0043】
［００５４］幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、処理されるウエハの外径の±５ｍｍ、±１０ｍｍ、±１５ｍｍ、又は±１９ｍｍ以内である。第１の外径ＯＤ１は、第１の内径ＩＤ１よりも大きい。例えば、３００ｍｍのウエハが処理される幾つかの実施形態では、第１の外径ＯＤ１は、２８１ｍｍから３１９ｍｍの範囲、又は２８５ｍｍから３１５ｍｍの範囲、又は２９０ｍｍから３１０ｍｍの範囲、又は２９５ｍｍから３０５ｍｍの範囲である。
【0044】
［００５５］幾つかの実施形態では、第２の内径ＩＤ２は、処理されるウエハの外径の－５ｍｍ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ又は４０ｍｍ以内である。ここで使用する負の数は、記載された直径が処理されるウエハよりも小さいことを意味する。例えば、３００ｍｍのウエハが処理される幾つかの実施形態では、第２の内径ＩＤ２は、２９５ｍｍから３４０ｍｍの範囲、又は３００ｍｍから３３５ｍｍの範囲、又は３０５ｍｍから３３０ｍｍの範囲、又は３１０ｍｍから３２５ｍｍの範囲、又は３１５ｍｍから３２０ｍｍの範囲である。
【0045】
［００５６］幾つかの実施形態では、第２の外径ＯＤ２は、処理されるウエハの外径の－４ｍｍ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ又は４１ｍｍ以内である。第２の外径ＯＤ２は、第２の内径ＩＤ２よりも大きい。例えば、３００ｍｍのウエハが処理される幾つかの実施形態では、第２の外径ＩＤ２は、２９６ｍｍから３４１ｍｍの範囲、又は３００ｍｍから３４０ｍｍの範囲、又は３０５ｍｍから３３５ｍｍの範囲、又は３１０ｍｍから３３０ｍｍの範囲、又は３１５ｍｍから３２５ｍｍの範囲である。
【0046】
［００５７］幾つかの実施形態の第１の真空チャネル幅Ｗ１は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、又は２ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、第２の真空チャネル幅Ｗ２は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、又は２ｍｍ以下である。幾つかの実施形態では、第１の真空チャネルの開口部（第１の真空チャネル幅Ｗ１）及び第２の真空チャネルの開口部（第２の真空チャネル幅Ｗ２）は、独立して１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、又は２ｍｍ以下である。
【0047】
［００５８］再び図３及び図４を参照すると、幾つかの実施形態は更に、第１の処理領域３１１及び／又は第２の処理領域３１２の外側に、それぞれ第１のパージ領域３８０ａ及び／又は第２のパージ領域３８０ｂを含む。幾つかの実施形態では、第１のパージ領域３８０及び／又は第２のパージ領域３８０ｂは、処理領域３１１、３１２からのプロセスガスの拡散を防止するためにパージガスの流れを提供するパージガスポート３８２ａ、３８２ｂを含む。幾つかの実施形態では、パージ領域は、（図１に示すように）処理ステーション１１０間の処理領域３１１、３１２の外側にある。幾つかの実施形態では、第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２は、パージ領域によって空間的に分離されている。
【0048】
［００５９］本開示の幾つかの実施形態は、基板の処理方法を対象としたものである。基板は、第１の処理領域３１１において第１の反応物に、第２の処理領域３１２において第２の反応物に暴露される。第１の処理領域３１１は、第１の幅Ｗ１を画定する第１の内径ＩＤ１及び第１の外径ＯＤ１を有する第１の真空チャネル３４１ａによって外周部の周りを囲まれている。第２の処理領域３１２は、第２の幅Ｗ２を画定する第２の内径ＩＤ２及び第２の外径ＯＤ２を有する第２の真空チャネル３４１ｂによって外周部の周りを囲まれている。第１の真空チャネル３４１ａの第１の外径ＯＤ１及び第２の真空チャネル３４１ｂの第２の外径ＯＤ２の一方は、第１の真空チャネル３４１ａ及び第２の真空チャネル３４１ｂの他方よりも大きい。
【0049】
［００６０］幾つかの実施形態では、本方法は更に、第１の処理領域３１１から第２の処理領域３１２に基板を移動させることを含む。幾つかの実施形態では、基板支持体２００（例えば、図１の基板支持体）を回転させることで、基板支持体が回転軸２１１を中心としてある距離を移動し、これにより第１の処理領域３１１を有する第１の処理ステーションから第２の処理領域３１２を有する第２の処理ステーションにウエハを移動させることができる。
【0050】
［００６１］本開示の幾つかの実施形態は、デュアル排気チャネルを有するシャワーヘッド又はガス分配プレート３２０を対象としたものである。図８は、第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２が重なるガス分配プレート３２０の実施形態を示す図である。処理領域は、第１の真空チャネル３４１ａ及び第２の真空チャネル３４１ｂによって囲まれている。第１の真空チャネル３４１ａ及び第２の真空チャネル３４１ｂの一方は、第１の処理領域３１１及び第２の処理領域３１２のいずれか一方と併用される。例えば、第１の反応において、第１のプロセスガスは、第１の処理領域３１１に流入し、ウエハ６０を横切って流れ、第１の真空チャネル３４１ａから流出する。第２の反応では、第２のプロセスガスが第２の処理領域３１２に流入し、ウエハ６０を横切って、第２の真空チャネル３４１ｂから流出する。第１のプロセスガスが流れているとき、第２の真空チャネル３４１ｂは、真空下にあるか、第１の処理領域３１１と同じ圧力であるか、あるいは反応ガスが第２の真空チャネル３４１ｂに流入するのを防ぐためのパージガス流を有するかのいずれかであってよい。第２のプロセスガスが流れているとき、第１の真空チャネル３４１ａは、真空下にあるか、第２の処理領域３１２と同じ圧力であるか、あるいは第１の真空チャネル３４１ａに反応性ガスが流入するのを防ぐためのパージガス流を有するかのいずれかであってよい。
【0051】
［００６２］幾つかの実施形態では、ガス分配プレート３２０は、デュアルプレナム排気部を含む。図８に示すように、幾つかの実施形態では、第１の真空チャネル３４１ａは、第１のプレナム３４５ａに接続され、第２の真空チャネル３４１ｂは、第２のプレナム３４５ｂに接続される。処理中常に、第１のプレナム３４５ａ及び第２のプレナム３４５ｂは、真空条件下にあり得る、又は処理領域に向かって流れるガスを有し得る。幾つかの実施形態では、パージガスチャネル３８２は、処理領域から真空チャネルの反対側にあり、反応性ガスが処理チャンバの残りの部分に侵入するのを防止するためのパージガス流を提供する。
【0052】
［００６３］幾つかの実施形態では、ガス分配プレート３２０は、分離可能なシャワーヘッド３２７とポンプリング４０１、４０２とを含む。幾つかの実施形態におけるパージリング３８１は、ガス分配プレート３２０が組み立てられたときにポンプリング４０１、４０２を取り囲む。分離可能なガス分配プレート３２０は、真空チャネルの外径を容易に変更することを可能にする。例えば、第１の外径ＯＤ１を有する第１の真空チャネル３４１ａを有する第１のポンプリング４０１は、第２の外径ＯＤ２を有する第２の真空チャネル３４１ｂを有する第２のポンプリング４０２と交換できる。
【0053】
［００６４］幾つかの実施形態では、図１に示すような複数の処理ステーションが存在する。幾つかの実施形態では、基板支持体は、複数のヒータ、静電チャック、又はより一般的には支持面上に複数の基板を支持するように構成される。ガス分配プレート３２０のポンプリングは、異なる外径を有するポンプリングを変更することによって、堆積遷移ゾーンを調整するために、容易に変更することができる。
【0054】
［００６５］本明細書全体で言及する、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１又は複数の実施形態」、又は「実施形態」は、その実施形態に関連して記載する特定の特徴、構造、材料、又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所における「１又は複数の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「実施形態では」等の句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を指すとは限らない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１又は複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることが可能である。
【0055】
［００６６］本明細書の開示を、特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、当業者は、記載の実施形態が、本開示の原理及び適用の単なる例示であることを理解するだろう。本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に様々な修正及び変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内にある修正及び変更を含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】