▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-26
(54)【発明の名称】重なり合うサセプタ及び予熱リング
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20231219BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
C23C16/44 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023523226
(86)(22)【出願日】2022-03-23
(85)【翻訳文提出日】2023-06-15
(86)【国際出願番号】 US2022021463
(87)【国際公開番号】W WO2022216458
(87)【国際公開日】2022-10-13
(31)【優先権主張番号】17/224,537
(32)【優先日】2021-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】ツォン， チョーポン
(72)【発明者】
【氏名】チュー， シューベルト
(72)【発明者】
【氏名】ミオ， ニィ オー．
(72)【発明者】
【氏名】シャー， カルティク ブペンドラ
(72)【発明者】
【氏名】イェー， ジーユエン
(72)【発明者】
【氏名】コリンズ， リチャード オー．
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030KA45
5F045AB02
5F045AB05
5F045AB09
5F045AB10
5F045AB14
5F045AD06
5F045AD07
5F045AD08
5F045AD09
5F045AD10
5F045AD11
5F045AD12
5F045AD13
5F045AD14
5F045AD15
5F045AD16
5F045AD17
5F045AD18
5F045AE23
5F045DP04
5F045DP28
5F045EC02
5F045EC03
5F045EC05
5F045EG02
5F045EK12
5F045EK14
5F045EM09
5F045EM10
5F045GB06
5F045GB15
(57)【要約】
本明細書に開示される実施形態は一般的に、処理チャンバにおけるガス流制御を改善する。少なくとも１つの実施形態では、処理チャンバのためのライナーが、側壁を有する環状体と、環状体の内部から外部へとガスを排出するための、環状体に形成されたベントとを備える。当該ベントは、側壁を通じて配置された１又は複数の通気孔を備える。ライナーはさらに、基板をロード及びアンロードするための、環状体にある開口部を含む。
【選択図】図１Ｂ
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理チャンバのためのライナーであって、側壁を有する環状体、
前記環状体の内部から外部へとガスを排出するための、前記環状体に形成されたベントであって、前記側壁を通じて配置された１又は複数の通気孔を備える、ベント、並びに
基板のロード及びアンロードのための、前記環状体にある開口部、
を備える、ライナー。
【請求項2】
前記環状体が、半径方向内側に延びる内側フランジを備え、前記内側フランジが、当該内側フランジ上の予熱リングを支持するように構成されている、請求項１に記載のライナー。
【請求項3】
前記１又は複数の通気孔が、前記側壁を通じて、互いに平行に横方向に延びる、請求項１に記載のライナー。
【請求項4】
前記１又は複数の通気孔が、前記ライナーの前記側壁を通じて半径方向に延びる、請求項１に記載のライナー。
【請求項5】
前記１又は複数の通気孔が、円形孔、細長スロット、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のライナー。
【請求項6】
前記１又は複数の通気孔の少なくとも１つのペアが、前記ライナーの前記側壁の周囲に円周方向に整列されており、約９０°以下の前記環状体の半径方向角度内に配置されている、請求項１に記載のライナー。
【請求項7】
前記側壁に、及び前記環状体の上面に形成された複数の凹部をさらに備え、前記複数の凹部が、前記ベントと円周方向に対向して配置されている、請求項１に記載のライナー。
【請求項8】
処理チャンバのためのアセンブリであって、基板受け入れ上面を有するサセプタ、
前記サセプタの平面の下方にある第１の容積を半径方向外側で取り囲むライナー、及び
前記ライナーに結合されるとともに、前記ライナーから半径方向内側に延び、前記サセプタに半径方向で重なる、予熱リング、
を備える、処理チャンバのためのアセンブリ。
【請求項9】
前記予熱リング及びサセプタが半径方向で重なる部分同士が、互いに間隔を空けて鉛直方向に離れている、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項10】
前記予熱リングの半径方向で重なる部分が、前記サセプタの半径方向で重なる部分の上方に配置されている、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項11】
前記予熱リング及び前記サセプタが半径方向で重なる部分同士の間の鉛直方向ギャップが、約１ｍｍ以下である、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項12】
前記予熱リングが環状体を備え、当該環状体が、前記サセプタの半径方向外側に延びる外側フランジと重なるように構成された、半径方向内側に延びる内側フランジ、及び
前記環状体の下面の下方に延びる外側フランジであって、前記ライナーと接触するように構成された外側フランジ、
を備える、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項13】
前記サセプタの上面、前記予熱リングの上面、及び前記ライナーの上面が、相互に実質的に同一平面にある、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項14】
前記ライナーが、側壁を有する環状体、
前記環状体の内部から外部へとガスを排出するための、環状体に形成されたベントであって、前記側壁を通じて配置された１又は複数の通気孔を備える、ベント、並びに
基板のロード及びアンロードのための、前記環状体にある開口部
を備える、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項15】
処理チャンバであって、該処理チャンバは、サセプタ及び予熱リングが内部に配置されたチャンバ本体であって、
前記サセプタの平面の上方に画定された上部チャンバ容積、及び
前記サセプタの平面の下方に画定された下部チャンバ容積
を備えるとともに、前記サセプタの一部と前記予熱リングの一部とが半径方向で重なる、チャンバ本体、
前記上部チャンバ容積からプロセスガスを排出するための、前記チャンバ本体の側壁を通じて配置された、第１の排気ポート、
前記下部チャンバ容積からパージガスを排出するための、前記チャンバ本体の側壁を通じて配置された、第２の排気ポート、
前記上部チャンバ容積と前記下部チャンバ容積との間の差圧を測定するように構成された、差圧センサ、並びに
前記第１の排気ポート及び前記第２の排気ポートを真空源に流体結合するように構成された、圧力平衡バルブ、
を備え、
前記圧力平衡バルブは、前記上部チャンバ容積と前記下部チャンバ容積との間の差圧を調節するように動作可能である、処理チャンバ。
【請求項16】
前記差圧センサが、前記第１の排気ポート及び前記第２の排気ポートに結合されている、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項17】
前記圧力平衡バルブは、前記上部チャンバ容積と前記下部チャンバ容積との間の差圧を約１０％以下に維持するように動作可能である、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項18】
前記圧力平衡バルブは、前記下部チャンバ容積を、前記上部チャンバ容積よりも高い圧力に維持するように動作可能である、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項19】
前記チャンバ本体に配置されるとともに、前記下部チャンバ容積を半径方向外側で取り囲むライナーをさらに備え、前記ライナーが、前記下部チャンバ容積から前記第２の排気ポートへ直接、パージガスを排出するためのベントを備える、請求項１５に記載の処理チャンバ。
【請求項20】
前記予熱リングが前記ライナーに結合されており、前記ライナーから半径方向内側に延びる、請求項１９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一般に、処理チャンバ内のガス流に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、重なり合うサセプタ及び予熱リング、ベント付きライナー、並びにチャンバ圧力平衡化に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］半導体基板は、集積デバイス及びマイクロデバイスの製造など多様な用途で処理される。基板処理の１つの方法は、基板の上面に誘電体材料又は導電性金属などの材料を堆積させることを含む。例えばエピタキシーとは、基板の表面に薄い超高純度層（通常はシリコン又はゲルマニウム）を成長させる堆積プロセスである。支持体上に配置された基板の表面に平行にプロセスガスを流し、プロセスガスを熱分解してプロセスガスから基板表面に材料を堆積させることにより、横方向フローチャンバで材料を堆積させることができる。エピタキシャル成長における膜質は、堆積の間のガス流の精度に依存する。例えば、チャンバの下部内のパージガス流は、プロセスガス流又は下部へのプロセスガスの拡散を防止又は低減するのに役立つように使用することができる。しかしながら、プロセスガス流とパージガス流の間のガス交換は、堆積プロセスにとって有害となり得る。
【0003】
［０００３］よって、処理チャンバにおけるガス流の制御を改善する必要がある。
【発明の概要】
【0004】
［０００４］本開示の実施形態は一般に、処理チャンバ内のガス流に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、重なり合うサセプタ及び予熱リング、ベント付きライナー、並びにチャンバ圧力平衡化に関する。
【0005】
［０００５］少なくとも１つの実施形態において、処理チャンバのためのライナーは、側壁を有する環状体と、環状体の内部から外部へとガスを排出するための、環状体に形成されたベントとを含む。ベントは、側壁を通じて配置された１又は複数の通気孔を含む。ライナーはさらに、基板のロード及びアンロードのための、環状体にある開口部を含む。
【0006】
［０００６］少なくとも１つの実施形態において、処理チャンバのためのアセンブリは、基板受け入れ上面を有するサセプタと、サセプタの平面の下方にある第１の容積を半径方向外側で取り囲むライナーと、ライナーに結合されるとともに、ライナーから半径方向内側に延び、サセプタに半径方向で重なる予熱リングとを含む。
【0007】
［０００７］少なくとも１つの実施形態において、処理チャンバは、サセプタ及び予熱リングが内部に配置されたチャンバ本体を含む。チャンバ本体は、サセプタの平面の上方に画定された上部チャンバ容積と、サセプタの平面の下方に画定された下部チャンバ容積とを含む。サセプタの一部と予熱リングの一部とは、半径方向で重なる。処理チャンバは、上部チャンバ容積からプロセスガスを排出するための、チャンバ本体の側壁を通じて配置された第１の排気ポートを含む。処理チャンバは、下部チャンバ容積からパージガスを排出するための、チャンバ本体の側壁を通じて配置された第２の排気ポートを含む。処理チャンバは、上部チャンバ容積と下部チャンバ容積との間の差圧を測定するように構成された差圧センサを含む。処理チャンバは、第１の排気ポート及び第２の排気ポートを真空源に流体接続するように構成された圧力平衡バルブを含む。圧力平衡バルブは、上部チャンバ容積と下部チャンバ容積との間の差圧を調節するように動作可能である。
【0008】
［０００８］先に言及した本開示の特徴が詳細に理解可能となるように、先に簡潔に要約した本開示のより具体的な説明について、実施形態（そのうち一部が添付図面に図示されている）を参照することができる。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態を示すに過ぎないため、その範囲を限定するとみなされるべきではなく、他の同様に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［００１４］理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指すためには、可能な限り同一の参照番号を使用した。１つの実施形態の要素及び特徴は、さらに言及せずとも、他の実施形態に有益に組み込むことができることが考慮される。
【0011】
［００１５］本開示の実施形態は一般に、処理チャンバ内のガス流に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、重なり合うサセプタ及び予熱リング、ベント付きライナー、並びにチャンバ圧力平衡化に関する。
【0012】
［００１６］本明細書に開示される実施形態により、処理チャンバにおいて、特に、チャンバの上部にプロセスガス流を有し、チャンバの下部にパージガス流を有する処理チャンバにおいて、ガス流制御が改善される。本明細書に開示される実施形態により、重なり合うサセプタ及び予熱リングがもたらされ、これにより、サセプタと予熱リングとの間のギャップによってこれらの間でガス交換が起こり得る従来の装置と比較して、上部のプロセスガス流と、下部のパージガス流との間でのガス交換が減少又は防止される。
【0013】
［００１７］本明細書に開示される実施形態により、チャンバの上部へのパージガス流が減少又は防止され、これは、堆積プロセスにとって不利になり得るプロセスガス流の希釈防止に役立つ。いくつかの堆積プロセスでは、例えば膜形成の間に高いドーパントレベルを達成するために、主なキャリアガス流の使用量を少なくして、高い前駆体分圧を維持している。このようなプロセスの間には、上部への高いパージガス流がプロセスガス流を希釈し、これによって主なキャリアガス流を減少させることが必要となり得る。主なキャリアガス流が不所望に低いレベルに低下すると、回転による堆積の均一性調整が悪くなるなど、堆積の均一性が悪くなる。さらに、パージガス流によって、上部に粒子（例えば金属粒子）が導入され、欠陥性能に悪い影響を与える。
【0014】
［００１８］本明細書に開示される実施形態により、チャンバの下部へのプロセスガス流が低減又は防止され、下部表面への望ましくない材料堆積の防止に役立つ。例えば、プロセスガスがサセプタの裏面若しくは下窓の一方、又は両方に接触して膜が堆積されること（これらはいずれも、膜厚、ドーパントレベル及び欠陥形成における望ましくない変化につながるプロセスシフトをもたらし得る）を防止することができる。チャンバ下部での材料堆積を防止することにより、洗浄に伴う予防的メンテナンスの間隔が延長され、ツールの稼働率が向上する。
【0015】
［００１９］本明細書に開示された実施形態は、パージガス流がプロセスガスと混合されてチャンバの上部から排気されるベントなしの従来のライナーとは対照的に、チャンバの下部から直接パージガス流を排気可能なベント付きライナーを提供する。パージガス流をチャンバ下部から直接ベントすることにより、上記メカニズムに従って、堆積プロセスの均一性及びツールの稼働率が向上する。
【0016】
［００２０］本明細書に開示された実施形態は、圧力がプロセスガス流インプット、パージガス流インプット、及びサセプタと予熱リングとの間のギャップサイズに少なくとも部分的に基づいて受動的に制御される従来の処理チャンバとは対照的に、チャンバの上部と下部との間で動的な圧力平衡化をもたらす。動的な圧力平衡化により、上記メカニズムに従って、堆積プロセスの均一性及びツールの稼働率が向上する。
【0017】
［００２１］図１Ａは、処理チャンバ１００の概略的な断面図である。処理チャンバ１００は、１又は複数の基板１０１を処理するため（基板１０１の上面への材料の堆積を含む）に、使用され得る。例えば、処理チャンバ１００は、エピタキシャル堆積プロセスを行うように適合されていてよい。１つの例では、処理チャンバ１００が、３００ｍｍの基板を処理するように構成されていてよい。
【0018】
［０１００］処理チャンバ１００は一般に、チャンバ本体１０２、サポートシステム１０４、及びコントローラ１０６を含む。サポートシステム１０４は、処理チャンバ１００を使用して実行される１又は複数のプロセス（例えば膜堆積）を監視及び／又は実行するための構成要素を含み得る。コントローラ１０６、例えばプログラマブルコンピュータは、サポートシステム１０４に結合され、処理チャンバ１００及びサポートシステム１０４を制御するように適合されている。コントローラ１０６は、メモリ１１１（例えば、不揮発性メモリ）及び支持回路１１３と共に動作可能なプログラマブル中央処理装置（ＣＰＵ）１０７を含む。支持回路１１３は従来どおり、ＣＰＵ１０７に結合され、キャッシュ、クロック回路、入力／出力サブシステム、電源等と、処理チャンバ１００の様々な構成要素に結合されたそれらの組み合わせとを含む。
【0019】
［０１０１］いくつかの実施形態では、ＣＰＵ１０７が、様々な監視システム構成要素及びサブプロセッサを制御するための、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの工業的設定で使用される汎用コンピュータプロセッサの任意の形態の１つである。ＣＰＵ１０７に結合されたメモリ１１１は非一時的であり、典型的には、１又は複数の容易に利用可能なメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又はローカル若しくはリモートの他の任意の形態のデジタルストレージである。
【0020】
［０１０２］ここで、メモリ１１１は、命令を含むコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば不揮発性メモリ）の形態であり、ＣＰＵ１０７によって実行されると、処理チャンバ１００の動作を容易にする。メモリ１１１内の命令は、本開示の方法を実現するプログラム（例えば、ミドルウェアアプリケーション、機器ソフトウェアアプリケーションなど）などのプログラム製品の形態である。プログラムコードは、多数の異なるプログラミング言語のいずれか1つに従っていてよい。１つの例では、本開示が、コンピュータシステムと共に使用するためにコンピュータ可読記憶媒体に格納されたプログラム製品として実施され得る。プログラム製品のプログラムは、実施形態の機能(本明細書に記載される方法を含む)を規定する。
【0021】
［０１０３］例示的なコンピュータ可読記憶媒体には、
（ｉ）情報が永続的に保存される書き込み不可能な記憶媒体（例えばコンピュータ内の読み取り専用メモリデバイス、例えばＣＤ－ＲＯＭドライブで読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、又はあらゆる種類のソリッドステート不揮発性半導体メモリ）、及び
（ｉｉ）変更可能な情報が格納される書き込み可能な記憶媒体(例えば、ディスケットドライブ若しくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、又は任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ)
が含まれるが、これらに限られない。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載された方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を保持する場合、本開示の実施形態である。
（ｉ）情報が永続的に保存される書き込み不可能な記憶媒体（例えばコンピュータ内の読み取り専用メモリデバイス、例えばＣＤ－ＲＯＭドライブで読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、又はあらゆる種類のソリッドステート不揮発性半導体メモリ）、及び
（ｉｉ）変更可能な情報が格納される書き込み可能な記憶媒体(例えば、ディスケットドライブ若しくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、又は任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ)
が含まれるが、これらに限られない。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載された方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を保持する場合、本開示の実施形態である。
【0022】
［００２２］チャンバ本体１０２は、上部窓１０８（例えばドーム）、側壁１０９、及び下部窓１１０（例えばドーム）を有し、これらにより処理領域が画定される。基板１０１を支持するために用いられるサセプタ１１２は、処理領域に配置されている。サセプタ１１２は、炭化ケイ素から、又は炭化ケイ素で被覆されたグラファイトから形成されていてよい。サセプタ１１２は、基板受け入れ上面１１４を有する。サセプタ１１２は、支持支柱１１６により回転及び支持され、これらの支持支柱は、シャフト１２０から延びる各支持アーム１１８に結合されている。動作中、サセプタ１１２上に配置された基板１０１は、リフトピン１２４を介して基板リフトアーム１２２により、サセプタ１１２に対して上昇させることができる。
【0023】
［００２３］処理チャンバ１００の内部容積は、サセプタ１１２の平面の上方にある上部チャンバ容積１３４（例えばプロセスガス領域）と、サセプタ１１２の平面の下方にある下部チャンバ容積１３６（例えばパージガス領域）とに分割される。
【0024】
［００２４］処理チャンバ１００は、他の構成要素の中でもとりわけ、サセプタ１１２の裏側１１５と予熱リング１３２とを加熱するための、放射熱ランプ１２６のアレイを含む（以下でより詳細に説明する）。サセプタ１１２及び予熱リング１３２の加熱は、基板１０１上へのプロセスガスの熱分解に寄与し、基板１０１上に１又は複数の層が形成される。放射熱ランプ１２６は、図１Ａに示すように、上部窓１０８の上方、下部窓１１０の下方、又はその両方に配置され得る。上部窓１０８及び下部窓１１０は、これらを通る熱放射の透過を容易にするために、光学的に透明な材料（例えば石英）から形成されていてよい。
【0025】
［００２５］放射熱ランプ１２６は、基板１０１の上面への材料の堆積を容易にするため、基板１０１の様々な領域における温度を独立して制御するために、サセプタ１１２の周囲に任意の所望のやり方で配置されていてよい。ここでは詳細に論じないが、堆積材料は、とりわけ、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、又は窒化アルミニウムガリウムを含むことができる。各放射熱ランプ１２６の熱エネルギー出力は、コントローラ１０６を用いて精密に制御され得る。放射熱ランプ１２６は、処理チャンバ１００の内部を約２００℃～約１６００℃の範囲内の温度に加熱するように構成されていてよい。
【0026】
［００２６］リフレクタは任意選択的に、基板１０１から放射される赤外光を基板１０１上に反射し返すために、上部窓１０８の上方に配置されていてよい。リフレクタは、アルミニウム又はステンレス鋼などの金属から作製されていてよい。リフレクタ領域を金などの反射率の高いコーティングでコーティングすることにより、反射の効率を向上させることができる。リフレクタは、リフレクタを冷却するため、水などの冷却流体を供給するための冷却源に結合されていてよい。
【0027】
［００２７］上部ライナー１２８は、上部窓１０８の下方に配置され、チャンバ構成要素（例えば側壁１０９又は上部窓１０８の周辺部）への望ましくない堆積を防止するように構成されている。上部ライナー１２８は、下部ライナー１３０に隣接して配置されている。下部ライナー１３０は、側壁１０９の内周の内側に収まるように構成されている。下部ライナー１３０は、上部窓１０８と下部窓１１０との間に配置されている。下部ライナー１３０は、下部チャンバ容積１３６を半径方向外側で取り囲んでいる。上部ライナー１２８及び下部ライナー１３０は、石英から形成されていてよい。
【0028】
［００２８］予熱リング１３２は、予熱リング１３２を支持及び位置決めするために下部ライナー１３０に結合される。下部ライナー１３０の上端１２９は、その上に予熱リング１３２を受け入れるためのプロファイルを有する。予熱リング１３２は、図１Ａに示すように、サセプタ１１２が処理位置にあるときにサセプタ１１２の周囲に配置されるように構成されている。予熱リング１３２は、下部ライナー１３０から半径方向内側に延びている。予熱リング１３２及びサセプタ１１２が半径方向で重なり合う部分は、以下でより詳細に説明するように、上部チャンバ容積１３４と下部チャンバ容積１３６との間のガス交換を低減又は防止するように構成されている。予熱リング１３２は、炭化ケイ素から形成されていてよい。稼働中の予熱リング１３２の温度は、約１００℃～約８００℃の範囲内にあり得る。加熱された予熱リング１３２は、上部チャンバ容積１３４を通って流れるプロセスガスを活性化するのに役立つ。
【0029】
［００２９］プロセスガス供給源１３８から供給されたプロセスガスは、側壁１０９を貫通して形成されたプロセスガス入口１４０を介して上部チャンバ容積１３４に導入される。プロセスガス入口１４０は、上部ライナー１２８と下部ライナー１３０との間に少なくとも部分的に延びている。プロセスガス入口１４０は、プロセスガス流１７０によって示されるように、プロセスガスを概ね半径方向内側の方向に向けるように構成されている。膜形成の間、サセプタ１１２は、プロセスガス入口１４０の終端に隣接するとともに、ほぼ同じ高度にある処理位置（図１Ａ参照）に配置されていてよく、これによってプロセスガスは、基板１０１の上面を少なくとも部分的に横切って画定された流路に沿って、概ね平面的な層状状態で流れることができる。プロセスガス入口１４０は１つしか示されていないが、プロセスガス入口１４０は、異なる組成、濃度、分圧、密度及び／又は速度を有する２つ以上の別個のプロセスガス流を送達するための２つ以上の入口を含むことができる。
【0030】
［００３０］プロセスガスは、プロセスガス入口１４０と反対側の処理チャンバ１０２の側壁１０９を通って形成された排気ポート（例えばプロセスガス出口１４２）を通って、上部チャンバ容積１３４から出る。プロセスガス出口１４２を通るプロセスガスの排気は、真空源（例えば真空ポンプ１４４）によって促進され、プロセスガス排出口１４２の下流側に流体結合される。
【0031】
［００３１］パージガスは、１又は複数のパージガス源１４８ａ及び／又は１４８ｂから下部チャンバ容積１３６に供給される。パージガス源１４８ａ及び１４８ｂは、図示したように、同じ供給源であるか、又は異なる供給源であり得る。パージガスは、不活性ガス、例えば水素又は窒素であり得る。下部チャンバ容積１３６におけるパージガス流は、上部チャンバ容積１３４から下部チャンバ容積１３６へのプロセスガス流又はプロセスガスの拡散を防止又は低減するのに役立つ。パージガス流は、側壁１０９内若しくはその周囲に形成された側方入口１５０、又は下部窓１１０に形成された底部入口１６０の一方又は両方を通って、下部チャンバ容積１３６に入る。側方入口１５０は、プロセスガス入口１４０より下の高度に配置されている。下部ライナー１３０と側壁１０９との間には半径方向に、側壁１０９と下部窓１１０との間には鉛直方向に、分配流路１５２が形成されている。分配流路１５２は、側方入口１５０からパージガスを受け取るために、側方入口１５０に流体結合されている。分配流路１５２は、パージガスを下部チャンバ容積１３６の周囲に均等に分配するために、下部ライナー１３０の周囲に３６０°、延びていてよい。分配流路１５２は、第２の流路１５４を介して下部チャンバ容積１３６に流体結合される。図示した第２の流路１５４は、下部ライナー１３０と下部窓１１０との間に形成されている。第２の流路１５４は、下部ライナー１３０の下端１３１に向かって半径方向内側に延びている。あるいは、第２の流路１５４は、下部ライナー１３０の本体を貫通して形成されていてよい。第２の流路１５４は、単独の環状流路として、又は複数の円弧状流路として形成されていてよい。第２の流路１５４は、プロセスガス入口１４０より下の高度に配置されている。図示した第２の流路１５４も、分配流路１５２より下の高度に配置されている。あるいは、第２の流路１５４は、分配流路１５２に、又はその上方に配置されていてよい。第２の流路１５４は、パージガス流１７２によって示されるように、パージガスを概ね半径方向内側の方向で下部チャンバ容積１３６に導くように構成されている。
【0032】
［００３２］上部チャンバ容積１３４は、サセプタ１１２の平面の鉛直方向上方（例えば、その基板受け入れ面１１４の上方、又はその上に配置された基板１０１の上方）に画定され、予熱リング１３２は、上部窓１０８の鉛直方向下方に画定され、側壁１０９の半径方向内側に画定される。下部チャンバ容積１３６は、サセプタ１１２の平面の鉛直方向下方（例えば、その裏面１１５の下方）に画定され、下部窓１１０の鉛直方向上方に画定され、下部ライナー１３０の半径方向内側に画定される。
【0033】
［００３３］基板ロード位置において、サセプタ１１２は、サセプタ１１２及び予熱リング１３２が半径方向で重なり合う部分同士の間に鉛直方向ギャップをもたらすために、予熱リング１３２に対して下降される。基板１０１は、チャンバ本体１０２内にロードされ、ギャップを通って、下部ライナー１３０内の対応する開口部を通ってチャンバ本体１０２からアンロードされるように構成されている（図２Ａ参照）。処理位置（図１Ａ参照）において、サセプタ１１２は、サセプタ１１２及び予熱リング１３２が、プロセスガス入口１４０の終端と第２の流路１５４の終端との間の高度に配置されるように上昇される。
【0034】
［００３４］底部入口１６０は、シャフト１２０と下部窓１１０との間に配置されている。底部入口１６０は、下部チャンバ容積１３６に直接、流体結合される。下部入口１６０は、第２の流路１５４より下の高度に配置されている。底部入口１６０は、パージガス流１７４によって示されるように、概ね上向き及び半径方向外方向で、パージガスを下部チャンバ容積１３６に導くように構成されている。底部入口１６０からのパージガス流１７４は、パージガス流１７２単独と比較して、下部チャンバ容積１３６の底部へのパージガス流を増加させるように構成されていてよい。
【0035】
［００３５］パージガスは、排気ポート（例えば、側壁１０９を貫通して形成されたパージガス出口１５６）を通って下部チャンバ容積１３６から出る。図示したパージガス出口１５６は、プロセスガス入口１４０の反対側に位置する。しかしながら、パージガス出口１５６は、プロセスガス入口１４０に対して側壁１０９に沿った任意の半径方向の位置に位置していてよい。下部ライナー１３０は、パージガスを下部チャンバ容積１３６から直接、パージガス出口１５６内に排気するためのベント１３３（以下でより詳細に説明する）を有する。ベント１３３及びパージガス出口１５６を通るパージガスの排気は、真空源（例えば真空ポンプ１４４）によって促進され、パージガス出口１５６の下流側に流体結合される。
【0036】
［００３６］差圧センサ１６２は、上部チャンバ容積１３４と下部チャンバ容積１３６との間の差圧を測定するように構成されている。差圧センサ１６２は、プロセスガス出口１４２及びパージガス出口１５６のそれぞれに結合されている。図示した差圧センサ１６２は、側壁１０９に配置されている。あるいは、差圧センサ１６２は、チャンバ本体１０２の外側に、及びチャンバ本体に隣接して位置していてよい（例えば側壁１０９に結合される）。差圧センサ１６２からの測定データは、コントローラ１０６及び圧力平衡バルブ１６６の一方又は両方に伝達される（これについては以下で詳述）。
【0037】
［００３７］圧力センサ１６４は、上部チャンバ容積１３４内の圧力を測定するように構成されている。処理の間、上部チャンバ容積１３４内の圧力は、約５トル（Ｔｏｒｒ）～約６００トルであり得る。図示した圧力センサ１６４は、チャンバ本体１０２の外側に、及びチャンバ本体に隣接して位置し、側壁１０９に結合されている。あるいは、圧力センサ１６４は、側壁１０９に配置されていてよい。図示した圧力センサ１６４は、側壁１０９及び上部ライナー１２８を介して、上部チャンバ容積１３４に結合されている。あるいは、圧力センサ１６４は、上部窓１０８を介して、又は上部窓１０８と側壁１０９との間で、上部チャンバ容積１３４に結合されていてよい。圧力センサ１６４からの測定データは、コントローラ１０６及び圧力平衡バルブ１６６の一方又は両方に通信される。第２の圧力センサは、下部チャンバ容積１３６内の圧力を測定するように構成されていてよい。第２の圧力センサからの測定データは、コントローラ１０６及び圧力平衡バルブ１６６の一方又は両方に通信され得る。
【0038】
［００３８］圧力平衡バルブ１６６は、プロセスガス出口１４２及びパージガス出口１５６のそれぞれを、真空ポンプ１４４に流体結合する。圧力平衡バルブ１６６は、差圧センサ１６２又は圧力センサ１６４の一方又は両方からのデータに基づき、コントローラ１０６によって操作され得る。作動中、圧力平衡バルブ１６６は、上部チャンバ容積１３４と下部チャンバ容積１３６との間の差圧を調節するために、プロセスガス出口１４２を通るプロセスガスの排気及びパージガス出口１５６を通るパージガスの排気を調節する。上部チャンバ容積１３４と下部チャンバ容積１３６との間の圧力平衡化により、それらの間のガス交換のための駆動力を省略（remove）することができる。差圧に対するプロセス設計の許容誤差は、約±５％以下、例えば約±０．１％～約±５％、例えば約±２％～約±５％であり得る。１つの例では、上部チャンバ容積１３４における１０トルの圧力に対して、下部チャンバ容積１３６は、約９．９トル～約１０．１トル（すなわち、±１％の許容誤差）の範囲内に維持され得る。１つの例では、圧力平衡バルブ１６６が、上部チャンバ容積１３４と下部チャンバ容積１３６との間の差圧を約１０％以下、例えば約５％以下、例えば約１％以下に維持するように作動可能である。
【0039】
［００３９］圧力平衡バルブ１６６は、差圧を上部チャンバ容積１３４又は下部チャンバ容積１３６のいずれかへと偏らせる（bias）ために使用され得る。１つの例では、圧力平衡弁１６６が、下部チャンバ容積１３６を上部チャンバ容積１３４よりも高い圧力に維持するように動作可能である。あるいは、圧力平衡バルブ１６６は、下部チャンバ容積１３６を上部チャンバ容積１３４よりも低い圧力に維持するように動作可能であり得る。
【0040】
［００４０］図１Ｂは、図１Ａの一部を拡大した断面図である。サセプタ１１２は、サセプタ１１２の基板受け入れ上面１１４を半径方向外側で取り囲む、隆起した境界部１８０を有する。隆起した境界部１８０は、上部チャンバ容積１３４に面する上面１８１を有する。サセプタ１１２は、以下でより詳細に説明するように、予熱リング１３２の対応する重なり部分に重なるように構成された、半径方向外側に延びる外側フランジ１８２を有する。外側フランジ１８２は、隆起した境界部１８０に対して半径方向外側に延びる。外側フランジ１８２の上面１８３は、隆起した境界部１８０の上面１８１の下方に凹んでいる。
【0041】
［００４１］予熱リング１３２の本体１８４（例えば環状体）は、上部チャンバ容積１３４に面する上面１８５を有する。予熱リング１３２の上面１８５は、サセプタ１１２の上面１８１と同一平面にある。予熱リング１３２の本体１８４は、サセプタ１１２の外側フランジ１８２に重なるように構成された、半径方向内側に延びる内側フランジ１８６を有する。内側フランジ１８６の下面１８７は、（下から）本体１８４の下面１８８の上方で凹んでいる。予熱リング１３２の内側フランジ１８６は、サセプタ１１２の外側フランジ１８２の上方に配置され、基板のロード及びアンロードのために、サセプタ１１２を予熱リング１３２に対して下降させることができる。図１Ｂに示したように、予熱リング１３２の内側フランジ１８６とサセプタ１１２の外側フランジ１８２とは、互いに間隔を空けて離れている（例えば、互いに接触しない）。図示した処理位置では、サセプタ１１２の外側フランジ１８２の上面１８３と、予熱リング１３２の内側フランジ１８６の下面１８７との間の鉛直方向ギャップ１８９は、約１ｍｍ以下、例えば約０．５ｍｍ～約１ｍｍ、例えば約０．６ｍｍ～約０．８ｍｍ、例えば約０．６ｍｍである。予熱リング１３２の本体１８４は、下面１８８の下方に延びる外側フランジ１９０を有する。外側フランジ１９０は、以下でより詳細に説明するように、下部ライナー１３０に接触し、下部ライナー１３０の隆起部を取り囲むように構成されている。
【0042】
［００４２］下部ライナー１３０は、上部チャンバ容積１３４に面する上端１２９に、上面１９１を有する。上面１９１は、予熱リング１３２の上面１８５及びサセプタ１１２の上面１８１と同一平面にある。下部ライナー１３０は、外側フランジ１９０を介して予熱リング１３２を支持するように構成された上面１９３を有する半径方向内側に延びる内側フランジ１９２を有する。内側フランジ１９２は、予熱リング１３２の外側フランジ１９０内に半径方向で適合するように構成されるとともに、予熱リング１３２を下部ライナー１３０上に保持し、中心を合わせるのに役立つように構成された隆起部１９４を有する。
【0043】
［００４３］図２Ａは、図１Ａの下部ライナー１３０の上面のみを描いた等角図である。図２Ｂは、図２Ａの下部ライナー１３０の側面図である。よって図２Ａ及び図２Ｂは、明確さのために、本明細書において一緒に説明する。下部ライナー１３０は一般に、第１の端部又は上端部１２９と、反対側の第２の端部又は下端部１３１とを有する環状体２０２を含む（図２Ｂ参照）。下部ライナー１３０が処理チャンバ１００に配置される場合、図１Ａに示したように、第１の端部１２９は、上部チャンバ容積１３４に配置され、第２の端部１３１は、下部チャンバ容積１３６に配置される。
【0044】
［００４４］ベント１３３は、下部ライナー１３０の本体２０２に形成されている。ベント１３３は、下部ライナー１３０を貫通して配置された１又は複数の通気孔２１２を含む。図示したように、１又は複数の通気孔２１２は、円形である。いくつかの他の例では、１又は複数の通気孔が、非円形（例えば、丸みを帯びた形状、多角形、下部ライナーに対して円周方向若しくは長手方向に縦方向に延びる細長いスロットの形状、任意の他の適切な形状、又はこれらの組み合わせ）であり得る。いくつかの例では、同じ下部ライナーが、異なる通気孔の組み合わせ(例えば、円形孔と細長いスロットとの組み合わせ)を含み得る。図示した１又は複数の通気孔２１２は、下部ライナー１３０の側壁２０８を通って半径方向に延びている。あるいは、１又は複数の通気孔２１２は、側壁２０８を通って横方向に延びてもよく、互いに平行であってもよい。図示した下部ライナー１３０は、１４個の通気孔を有する。しかしながら、下部ライナー１３０は、下部チャンバ容積１３６からパージガスを排出するために必要な任意の数の通気孔を有し得る。１又は複数の通気孔２１２は、ライナー１３０の側壁２０８の周囲に円周方向に整列している。１つの例では、１又は複数の通気孔２１２の少なくとも１つのペアが、円周方向に整列している。１又は複数の通気孔２１２は、下部ライナー１３０の円弧状の部分内に配置されている。例えば、１又は複数の通気孔２１２が、ライナー１３０の半径方向角度２１４内に配置されていてよい。半径方向角度２１４は、約９０°以下、例えば約４５°以下、例えば約３０°～約６０°、例えば約４５°であり得る。
【0045】
［００４５］図示した下部ライナー１３０は、下部ライナー１３０の周囲に円周方向に等間隔に配置された８つの隆起部１９４を有する。しかしながら下部ライナー１３０は、図１Ｂに示したように、予熱リング１３２を下部ライナー１３０上に保持し、中心を合わせることに役立てるために必要な任意の数の隆起部１９４を有し得る。
【0046】
［００４６］下部ライナー１３０は、下部ライナー１３０の外表面２２４の周囲に円周方向に配置された複数のタブ２１８を含む。複数のタブ２１８は、図１Ａに示したように、分配流路１５２を第２の流路１５４に流体結合するため、下部ウィンドウ１１０と下部ライナー１３０の円錐部２２６との間に鉛直方向ギャップを設けるために、下部ウィンドウ１１０上に静止するように構成されている。
【0047】
［００４７］下部ライナー１３０は、側壁２０８に、基板のロード及びアンロードのための開口部２２０を有する。下部ライナー１３０は、プロセスガス入口１４０の少なくとも一部を形成するように構成された、複数の凹部２２２を有する（図２Ａ参照）。複数の凹部２２２は、第１の端部１２９及び外表面２２４に形成されている。複数の凹部２２２は、互いに流体結合されている。複数の凹部２２２は、ベント１３３から円周方向に対向して配置されている。
【0048】
［００４８］図３は、図１Ａの処理チャンバ１００において使用可能な、異なるサセプタ及び予熱リングの組み合わせについての拡大断面図である。サセプタ３１２及び予熱リング３３２は、重なり合う部分を除いて、図１Ｂに示したものと同様である。したがって、重なり合わない部分の構造及び対応する説明は、図１Ｂと同様である。図１Ｂとは対照的に、サセプタ３１２の外側フランジ３８２と予熱リング３３２の内側フランジ３８６とは、図１Ｂに示すように、鉛直方向に重なり合うのに加えて、半径方向で重なり合っている。
【0049】
［００４９］図３では、サセプタ３１２の外側フランジ３８２が、第１の上面３８３ａと、第１の上面３８３ａの高度より上に延びる第２の上面３８３ｂとを有する。図示した第１の上面３８３ａ及び第２の上面３８３ｂは、サセプタ３１２の平面に平行である。しかしながら、いくつかの他の例では、第１の上面３８３ａ及び第２の上面３８３ｂが、サセプタ３１２の平面に対して鋭角又は鈍角で位置決めされ得る。内表面３８３ｃは、第１の上面３８３ａと、第２の上面３８３ｂとを接続する。図示した内表面３８３ｃは、サセプタ３１２の平面に対して垂直である。しかしながら、いくつかの他の例では、内表面３８３ｃが、サセプタ３１２の平面に対して鋭角又は鈍角で位置決めされ得る。
【0050】
［００５０］図３においても、予熱リング３３２の半径方向内側に延びる内側フランジ３８６は、第１の下面３８７ａと、第１の下面３８７ａの高度より下に延びる第２の下面３８７ｂとを有する。図示した第１の下面３８７ａ及び第２の下面３８７ｂは、予熱リング３３２の平面に平行である。しかしながら、いくつかの他の例では、第１の下面３８７ａ及び第２の下面３８７ｂが、予熱リング３３２の平面に対して鋭角又は鈍角で位置決めされ得る。外表面３８７ｃは、第１の下面３８７ａと第２の下面３８７ｂとを接続する。図示した外表面３８７ｃは、予熱リング３３２の平面に垂直である。しかしながらいくつかの他の例では、外表面３８７ｃが、予熱リング３３２の平面に対して鋭角又は鈍角で位置決めされ得る。図示したように、内側フランジ３８６のプロファイルは、図１Ｂに示される例と比較して、ガス流をさらに妨害する経路が形成されるように、外側フランジ３８２のプロファイルに適合するように成形されている。いくつかの例では、図３のガス流経路が、「曲がりくねった経路（tortuous path）」と呼ばれることがある。いくつかの例では、追加の重なり合う表面が、同じパターン又は異なるパターンに従って、サセプタ３１２及び予熱リング３３２の重なり合う部分に含まれていてよい。
【0051】
［００５１］図１Ｂと同様に、第１の上面３８３ａと第１の下面３８７ａとが鉛直方向に重なり合って、これらの間に第１の鉛直方向ギャップ３８９ａを形成し、これは図１Ｂの鉛直方向ギャップ１８９と大きさが類似していてよい。図３では、ガス流を妨害する追加の鉛直方向及び半径方向のギャップが形成されている。例えば、第２の上面３８３ｂと第１の下面３８７ａとが鉛直方向に重なり合って、その間に第２の鉛直方向ギャップ３８９ｂが形成される。また、第２の下面３８７ｂと第１の上面３８３ａとは、鉛直方向に重なり合い、その間に第３の鉛直方向ギャップ３８９ｃが形成される。この例では、図示した第２の鉛直方向ギャップ３８９ｂ及び第３の鉛直方向ギャップ３８９ｃがそれぞれ、第１の鉛直方向ギャップ３８９ａよりも小さい。しかしながら、いくつかの他の例では、第２の鉛直方向ギャップ３８９ｂ及び第３の鉛直方向ギャップ３８９ｃが、第１の鉛直方向ギャップ３８９ａと同じサイズ又はそれ以上であり得る。この例では、図示した第２の鉛直方向ギャップ３８９ｂと第３の鉛直方向ギャップ３８９ｃとが、同じサイズである。しかしながら、いくつかの他の例では、第２の鉛直方向ギャップ３８９ｂ及び第３の鉛直方向ギャップ３８９ｃが、異なるサイズであり得る。さらに、内表面３８３ｃと外表面３８７ｃとは、半径方向で重なっている。いくつかの例では、その間に形成される半径方向のギャップが、対向する表面間の接触を防ぐために、図１Ｂの鉛直方向ギャップ１８９よりも大きいサイズであり得る。有利なことに、図３に示したサセプタと予熱リングとの組み合わせにより、図１Ｂに示した組み合わせと比較して、基板のロード及びアンロードのためにサセプタを予熱リングに対して下げることができるようにしたまま、サセプタの平面の上部及び下部のチャンバ容積間のガス流をさらに妨害することができる。
【0052】
［００５２］前述のことは本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【国際調査報告】