知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 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
特表2024-510364エピタキシチャンバ及びＣＶＤチャンバのためのガスインジェクタ
(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】2024-03-07
(54)【発明の名称】エピタキシチャンバ及びＣＶＤチャンバのためのガスインジェクタ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240229BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/455
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023543348
(86)(22)【出願日】2022-04-19
(85)【翻訳文提出日】2023-09-08
(86)【国際出願番号】 US2022025321
(87)【国際公開番号】W WO2022240553
(87)【国際公開日】2022-11-17
(31)【優先権主張番号】17/317,342
(32)【優先日】2021-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/317,363
(32)【優先日】2021-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/317,565
(32)【優先日】2021-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/317,684
(32)【優先日】2021-05-11
(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】石川 哲也
(72)【発明者】
【氏名】スリニバサン， スワミナサン ティー．
(72)【発明者】
【氏名】バウアー， マティアス
(72)【発明者】
【氏名】モラディアン， アラ
(72)【発明者】
【氏名】サバンナ， マンジュナート
(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】サンチェス， エロール アントニオ シー．
(72)【発明者】
【氏名】ゾカエイ， ソーラブ
(72)【発明者】
【氏名】ライス， マイケル アール．
(72)【発明者】
【氏名】ライマー， ピーター
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA16
4K030AA17
4K030AA18
4K030CA04
4K030CA12
4K030EA01
4K030EA04
4K030EA05
4K030EA06
4K030FA10
4K030GA02
4K030GA06
4K030GA12
4K030JA05
4K030KA11
4K030KA12
4K030KA23
4K030KA45
4K030LA15
5F045AA03
5F045AB02
5F045AD01
5F045AE29
5F045AF03
5F045BB02
5F045DP04
5F045DP28
5F045DQ10
5F045EC03
5F045EF02
5F045EF07
5F045EF14
5F045EF20
5F045EK12
5F045EK14
(57)【要約】
本開示は、概して、半導体基板を処理する処理チャンバのためのガス注入装置に関する。ガス注入装置が、処理チャンバに結合されるよう構成された１つ以上のガスインジェクタを含む。ガスインジェクタのそれぞれが、プロセスガスを受け取って、１つ以上のガス出口にプロセスガスを分配するよう構成されている。ガスインジェクタが、複数の通路、フィンアレイ、バッフルアレイを含む。ガスインジェクタは個別に加熱される。混合ガスアセンブリがまた、ガスインジェクタのそれぞれから処理空間に流入するロセスガスの濃度を制御するために利用される。混合ガスアセンブリにより、プロセスガスの濃度及び流量を制御することが可能となる。
【選択図】図４Ａ
【選択図】図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理のための処理チャンバであって、注入リングであって、前記注入リングの半分に当該注入リングの半分を貫通して配置された１つ以上のインジェクタ通路を含む注入リングと、
１つ以上のガスインジェクタであって、前記１つ以上のガスインジェクタのそれぞれが、前記インジェクタ通路のうちの１つの内部に配置されており、前記ガスインジェクタのそれぞれが、
インジェクタ挿入部、
ガス導入通路、
前記ガス導入通路に流体的に結合されたガス拡散通路、及び
前記ガス導入通路とは反対側の前記インジェクタ挿入部の注入面を貫通して配置されており、前記ガス拡散通路と流体連通した出口開口部
を含む１つ以上のガスインジェクタと、
を備える、基板処理のための処理チャンバ。
【請求項2】
前記１つ以上のガスインジェクタのそれぞれが、前記インジェクタ挿入部を通る１つ以上のヒータをさらに備える、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項3】
３つ以上のインジェクタ通路及び３つ以上のガスインジェクタが存在し、前記ガスインジェクタのそれぞれが、前記注入リングの中央部分に向かって配向されている、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項4】
前記ガス導入通路が、インジェクタ基体を貫通して配置された単一の通路である、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項5】
前記ガス拡散通路が、複数の通路の分岐、及び複数の経路を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項6】
フィンアレイが、前記ガス拡散通路と前記出口開口部との間に配置されており、バッフルアレイが、前記フィンアレイと前記出口開口部との間に配置されている、請求項５に記載の処理チャンバ。
【請求項7】
リングインジェクタをさらに含み、前記リングインジェクタが、内側リング表面を含む分配本体と、
前記内側リング表面を貫通して配置された複数の孔と、
を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項8】
処理チャンバ内で使用するためのガスインジェクタであって、インジェクタ挿入部と、
前記ガスインジェクタを貫通して配置されたガス導入通路と、
前記ガス導入通路に接続されたガス拡散通路であって、ガス分配ツリーを形成するガス拡散通路と、
前記ガス導入通路とは反対側の前記インジェクタ挿入部の注入面を貫通して配置されており、前記ガス拡散通路と流体連通した出口開口部と、
を含む、ガスインジェクタ。
【請求項9】
前記ガス拡散通路が、複数の通路の分岐、及び複数の経路を含む、請求項８に記載のガスインジェクタ。
【請求項10】
フィンアレイが、前記ガス拡散通路と前記出口開口部との間に配置されている、請求項９に記載のガスインジェクタ。
【請求項11】
バッフルアレイが、前記フィンアレイと前記出口開口部との間に配置されている、請求項１０に記載のガスインジェクタ。
【請求項12】
前記バッフルアレイが複数のバッフルを含み、各バッフルが、前記フィンアレイに面した第１の表面であって、前記出口開口部に面した第２の表面より広い第１の表面を有するよう成形されている、請求項１１に記載のガスインジェクタ。
【請求項13】
前記インジェクタ挿入部内に配置された１つ以上のヒータをさらに含む、請求項８に記載のガスインジェクタ。
【請求項14】
前記１つ以上のヒータはそれぞれ、抵抗性加熱要素又は放射加熱要素である、請求項１３に記載のガスインジェクタ。
【請求項15】
前記ガス導入通路が第１のガス導入通路であり、前記ガス拡散通路が第１の拡散通路であり、前記出口開口部が第１の出口開口部であり、前記インジェクタ挿入部が、第２のガス導入通路と、
第２のガス拡散通路と、
第２の出口開口部と、
をさらに含む、請求項８に記載のガスインジェクタ。
【請求項16】
前記第１の出口開口部が、前記第２の出口開口部の下方に配置されている、請求項１５に記載のガスインジェクタ。
【請求項17】
処理チャンバ内で使用するための混合ガスアセンブリであって、プロセスガス供給源に接続されるよう構成された入口を有するガスリザーバと、
前記ガスリザーバに流体的に結合されており、前記処理チャンバを迂回する排気ポンプに結合されるよう構成された排気誘導バルブと、
並列に配置されており、前記ガスリザーバに流体的に結合された複数のスプリッタバルブと、
処理チャンバであって、前記処理チャンバの処理空間が前記スプリッタバルブのそれぞれと流体連通している、処理チャンバと、
前記排気誘導バルブと前記複数のスプリッタバルブのそれぞれを通る流量を制御するよう構成されたマスタ流量コントローラと、
を備える、混合ガスアセンブリ。
【請求項18】
複数のガス分割導管であって、前記ガス分割導管のそれぞれが、前記スプリッタバルブのうちの１つと、複数の混合点のうちの１つの混合点と、の間に流体的に結合している、複数のガス分割導管と、キャリアガス供給源、及び前記複数の混合点のそれぞれに流体的に結合するよう構成されたキャリアガス導管と、
前記複数の混合点と前記処理空間との間に延びる複数の混合ガス導管と、
をさらに含む、請求項１７に記載の混合ガスアセンブリ。
【請求項19】
前記スプリッタバルブのそれぞれに流体的に結合されており、前記処理空間に混合ガスを供給するよう構成されたガスインジェクタをさらに含む、請求項１７に記載のガス混合アセンブリ。
【請求項20】
前記スプリッタバルブのそれぞれが、前記スプリッタバルブを開閉するよう構成されたバルブコントローラをさらに含む、請求項１７に記載の混合ガスアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、概して、半導体基板を作製するための装置及び方法に関する。より具体的には、本明細書に開示される装置は、半導体プロセスの範囲内のガス注入のための構成要素に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板は、集積デバイス及び微小デバイスの製造を含む様々な用途のために処理される。処理中、基板は処理チャンバ内のサセプタ上に配置される。サセプタは中心軸の周りに回転可能な支持体シャフトによって支持される。基板の上下に配設された複数の加熱ランプなどの熱源を正確に制御することによって、極めて厳密な許容誤差の範囲内で基板を加熱することができる。基板の温度は、基板の上に堆積する材料の均一性に影響を及ぼしうる。
【0003】
処理チャンバ内の基板温度を正確に制御する能力はスループット及び生産収率に大きな影響を与える。従来の処理チャンバでは、次世代デバイスの製造に必要な温度制御基準を満たしつつ、生産収率の向上及びスループットの高速化に対するますます高まる要求を満たすことが困難であった。
【0004】
従って、ハードウェア部品を低コストで交換でき、基板を横切るガス流の制御を強化できる、改良された処理チャンバ及びガス注入装置に対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【0005】
本開示の一実施形態において、処理チャンバ内で使用するためのガスインジェクタが記載される。ガスインジェクタは、インジェクタ基体と、インジェクタ基体に結合されておりインジェクタ基体から外方に延びるインジェクタ挿入部と、を含む。インジェクタ挿入部が、ガス導入通路、ガス拡散通路、及び出口開口部を含む。ガス導入通路が、インジェクタ基体を貫通して配置されており、インジェクタ挿入部に流体的に結合されている。ガス拡散通路が、ガス導入通路に結合されており、ガス分配ツリーを形成する。出口開口部が、ガス導入通路とは反対側のインジェクタ挿入部の注入面を貫通して配置されており、ガス拡散通路と流体連通している。
【0006】
他の実施形態において、基板処理のためのチャンバが記載される。処理チャンバが、ベースリング、注入リング、１つ以上のガスインジェクタを含む。ベースリングが、自身を通って配置された基板移送通路及び１つ以上の上部チャンバ排気通路を含む。注入リングが、ベースリングの上に配置されており、１つ以上のインジェクタ通路が注入リングを通って配置されている。１つ以上のガスインジェクタがそれぞれ、インジェクタ通路のうちの１つの中に配置されている。ガスインジェクタのそれぞれが、注入リングのインジェクタ支持面に結合するよう構成されたインジェクタ基体と、インジェクタ基体から外方に延びるインジェクタ挿入部と、を含む。インジェクタ挿入部が、ガス導入通路と、ガス拡散通路と、ガス導入通路とは反対側のインジェクタ挿入部の注入面を貫通して配置され、ガス拡散通路と流体連通した出口開口部と、を含む。
【0007】
他の実施形態において、熱処理チャンバで使用するための混合ガスアセンブリが記載される。混合ガスアセンブリが、プロセスガス供給源、ガスリザーバ、排気誘導バルブ、排気ポンプ、複数のスプリッタバルブ、処理チャンバ、及びマスタ流量コントローラを含む。ガスリザーバが、プロセスガス供給源に流体的に結合されている。排気誘導バルブが、ガスリザーバに流体的に結合されている。排気ポンプが、排気誘導バルブと流体的に結合されている。複数のスプリッタバルブが並列に配置されており、ガスリザーバに流体的に結合されている。処理チャンバが、スプリッタバルブのそれぞれと流体連通した処理空間を含む。マスタ流量コントローラが、排気誘導バルブ及び複数のスプリッタバルブのそれぞれを通る流量を制御するよう構成されている。
【0008】
本開示の先に記載した特徴が詳細に理解できるように、先に簡潔に要約した本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得るができ、実施形態の一部が添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、従って、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容されうることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の実施形態に係る処理チャンバの概略図である。
【図2A】本開示の実施形態に係る、チャンバ本体アセンブリの概略的な断面図である。
【図3A】本開示の実施形態に係る、ベースリングの概略的な断面図である。
【図4A】本開示の実施形態に係る、注入リングの概略的な断面図である。
【図5A】本開示の実施形態に係る、ガスインジェクタの概略的な等角図である。
【図6A】本開示の実施形態に係る、他の実施形態によるガスインジェクタの概略的な等角図である。
【図7A】本開示の実施形態に係る、混合ガスアセンブリの概略的なガスフロー図である。
【図9A】本開示の実施形態に係る、リングインジェクタの概略的な平面図である。
【図9B】本開示の実施形態に係る、他の実施形態によるリングインジェクタの概略的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
理解を容易にするため、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の構成要素及び特徴は、さらなる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると想定されている。
【0011】
本開示の実施形態は、概して、半導体処理のための装置に関する。より具体的には、本明細書に開示された装置は、処理チャンバ及びその構成要素に関する。処理チャンバは、エピタキシャル堆積チャンバといった熱堆積チャンバとして構成されている。本明細書で開示される処理チャンバによって、改善されたプロセスガス流及び基板の加熱が可能となる。処理チャンバは、従来のチャンバに比べて部品が安価であるため、チャンバ本体の一部が摩耗した後又はチャンバ本体の一部に改良された設計が施されたときの処理チャンバの一部の交換コストを削減する。開示される処理チャンバは、チャンバ空間を流過するプロセスガス流の改善、及びより均一な熱制御を含む従来の課題を克服し、これによりスループットがより良くなってプロセス歩留まりが向上する。
【0012】
本明細書には、処理チャンバの構成要素も開示されている。本明細書で開示される構成要素には、注入リング、ベースリング、上方ランプモジュール、下方ランプモジュール、サセプタ、回転アセンブリ、上方ライナ、下方ライナ、及び１つ以上の加熱要素が含まれる。処理チャンバの構成要素のそれぞれは、１つ以上のプロセスガスを基板の表面に亘って水平方向に流すために一緒に使用される。処理チャンバの構成要素は互いに結合されており、例えばエピタキシャル堆積によって基板が処理される処理空間を形成する。
【0013】
図１は、本開示の実施形態に係る処理チャンバ１００の概略図である。処理チャンバ１００は、エピタキシャル堆積チャンバであり、クラスタツール（図示せず）の一部として使用することができる。処理チャンバ１００は、基板１５０といった基板上にエピタキシャル膜を成長させるために利用される。処理チャンバ１００は、処理中に基板１５０の上面を横切る前駆体のクロスフローを生成する。
【0014】
処理チャンバ１００は、上方ランプモジュール１０２、下方ランプモジュール１０４、チャンバ本体アセンブリ１０６、サセプタアセンブリ１２４、下方ウィンドウ１２０、上方ウィンドウ１２２を含む。サセプタアセンブリ１２４は、サセプタアセンブリ１２４と下方ランプモジュール１０４との間に配置されている。下方ウィンドウ１２０は、サセプタアセンブリ１２４と下方ランプモジュール１０４との間に配置されている。上方ウィンドウ１２２は、サセプタアセンブリ１２４と上方ランプモジュール１０２との間に配置されている。
【0015】
上方ランプモジュール１０２は、サセプタアセンブリ１２４の上に配置されており、サセプタアセンブリ１２４上に配置された基板１５０といった基板を加熱するよう構成されている。上方ランプモジュール１０２は、上方モジュール本体１２６と、上方モジュール本体１２６を貫通して配置された複数のランプ開口部１２８と、を含む。複数のランプ開口部１２８のそれぞれの中には、ランプ１３０が配置されている。各ランプ１３０は、ランプベース１２９に結合されている。ランプベース１２９のそれぞれは、ランプ１３０のうちの１つを支持し、各ランプ１３０を電源（図示せず）に電気的に接続する。各ランプ１２９は、開口部１２８内に概ね垂直な配向で伸長しており固定されている。本明細書では、ランプ１３０の概ね垂直な配向は、サセプタ１２４の基板支持面に対してほぼ垂直である。ランプ１３０の垂直な配向は、基板支持面に対して必ずしも垂直ではないが、基板支持面９０６（図９）に対して約３０度～約１５０度の角度、例えば、基板支持面９０６に対して約４５度～約１３５度の角度、例えば、基板支持面９０６に対して約７０度～約１１０度の角度でありうる。
【0016】
引き続き図１を参照すると、上方ランプモジュール１０２は、加熱ガス通路１３６と、高温計通路１３８と、をさらに含む。加熱ガス供給源１３２が、加熱ガス通路１３６に流体的に結合している。加熱ガス通路１３６は、上方モジュール本体１２６の上面から底面まで延びている。加熱ガス通路１３６は、加熱された空気又は加熱された不活性ガスといった加熱されたガスが、加熱ガス供給源１３２から上方ウィンドウ１２２の上面まで流れて、上方ウィンドウ１２２を対流的に加熱することを可能とするよう構成されている。加熱されたガスは、上方ランプモジュール１０２と上方ウィンドウ１２２の間に画定された上方プレナム１８０に供給される。加熱ガス排気通路１４２も、上方モジュール本体１２６を貫通して配置されている。加熱ガス排気通路１４２は、加熱排気ポンプ１４０に結合されている。加熱排気ポンプ１４０は、上方プレナム１８０からガスを除去する。加熱排気ポンプ１４０はまた、処理空間の排気ポンプとしても機能する。加熱ガス排気通路１４２は、幾つかの実施形態において、上方モジュール本体１２６の縁部に沿って形成された溝であってよく、又は上方プレナム１８０と流体連通した別個の構成要素を通って形成されてよい。
【0017】
高温計通路１３８は、走査高温計といった高温計１３４が基板１５０の温度を測定することを可能とするよう、上方モジュール本体１２６を貫通して配置されている。高温計１３４は、上方モジュール本体１２６の上に高温計通路１３８に隣接して配置されている。高温計通路１３８は、上方モジュール本体１２６の上面から、上方ウィンドウ１２２の近傍の底面まで延びている。
【0018】
下方ランプモジュール１０４は、サセプタアセンブリ１２４の下方に配置されており、サセプタアセンブリ１２４上に配置された基板１５０の底面を加熱するよう構成されている。下方ランプモジュール１０４は、下方モジュール本体１８２と、下方モジュール本体１８２を貫通して配置された複数のランプ開口部１８６と、を含む。複数のランプ開口部１８６のそれぞれの中には、ランプ１８８が配置されている。各ランプ１８８は、概ね垂直な配向で配置されており、ランプベース１８４に結合されている。ランプベース１８４のそれぞれは、ランプ１８８のうちの１つを支持し、各ランプ１８８を電源（図示せず）に電気的に接続する。本明細書では、ランプ１８８の概ね垂直な配向は、サセプタ１２４の基板支持面に対して記載されている。概ね垂直な配向は、基板支持面に対して必ずしも概して垂直ではないが、基板支持面に対して約３０度～約１５０度の角度、例えば、基板支持面に対して約４５度～約１３５度の角度、例えば、基板支持面に対して約７０度～約１１０度の角度でもありうる。
【0019】
下方ランプモジュール１０４は、サセプタシャフト通路１９５と、高温計通路１９２と、をさらに含む。サセプタ１２４の支持シャフト９０４（図９）が、サセプタシャフト通路１９５を通って配置される。サセプタシャフト通路１９５は、下方モジュール本体１８２の中央を貫通して配置されている。サセプタシャフト通路１９５は、サセプタ１２４の支持シャフト９０４、及び下方ウィンドウ１２０の一部が下方モジュール本体１８２を通れるよう構成されている。
【0020】
走査高温計といった高温計１９０が基板１５０の底面又は基板支持体の底面の温度を測定することを可能とするよう、高温計通路１９２が下方モジュール本体１８２を貫通して配置されている。高温計１９０が、下方モジュール本体１８２の下に高温計通路１９２に隣接して配置されている。高温計通路１９２は、下方モジュール本体１８２の底面から、下方ウィンドウ１２０の近傍の下方モジュール本体１８２の上面まで配置されている。
【0021】
図１を引き続き参照すると、チャンバ本体アセンブリ１０６が、注入リング１１６及びベースリング１１４を含む。注入リング１１６は、ベースリング１１４の上に配置されている。注入リング１１６は、１つ以上のガスインジェクタ１０８が、自身を貫通して配置されている。ベースリング１１４は、自身を通って配置された基板移送通路１６２、１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６（図３Ｃ）、及び下方チャンバ排気通路１６４を含む。基板移送通路１６２が、１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６及び下方チャンバ排気通路１６４に対向して配置されている。１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６のそれぞれは、排気モジュール１６５に結合されている。
【0022】
上方チャンバ１１１は、処理空間１１０のうち、基板１５０が処理されプロセスガスが注入される部分である。下方チャンバ１１３は、処理空間１１０のうち、基板１５０がサセプタアセンブリ１２４上へとロードされる部分である。上方チャンバ１１１は、サセプタアセンブリ１２４が処理位置にある間サセプタアセンブリ１２４のサセプタの上方にある空間としても理解されうる。下方チャンバ１１３は、サセプタアセンブリ１２４が処理位置にある間サセプタアセンブリ１２４のサセプタの下にある空間であると理解される。処理位置（図示せず）とは、水平面１２５と同じ平面上に又は水平面１２５より上に基板１５０が配置される位置である。水平面１２５は、注入リング１１６とベースリング１１４が互いに接触する平面である。
【0023】
１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６及び下方チャンバ排気通路１６４は、１つ以上の排気ポンプ（図示せず）に結合されている。１つ以上の排気ポンプは、１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６及び下方チャンバ排気通路１６４を介して、処理空間１１０から排気ガスを除去するよう構成されている。幾つかの実施形態において、上方チャンバ排気通路３２６及び下方チャンバ排気通路１６４のそれぞれは、複数の導管を用いて単一の排気ポンプに結合されている。他の実施形態において、上方チャンバ排気通路３２６が、下方チャンバ排気通路１６４とは異なる排気ポンプに結合されている。
【0024】
基板移送通路１６２は、ベースリング１１４を貫通して形成されており、クラスタツール（図示せず）の移送チャンバから基板がそこを通って通過することを可能とするよう構成されている。処理チャンバ１００をクラスタツール（図示せず）に取り付けることを可能とするために、フランジ１６８が、ベースリング１１４の一端に取り付けられている。基板移送通路１６２は、フランジ１６８を貫通している。
【0025】
上方冷却リング１１８及び下方冷却リング１１２が、チャンバ本体アセンブリ１０６の両側に配置されている。上方冷却リング１１８は、注入リング１１６の上に配置されており、注入リング１１６を冷却するよう構成されている。下方冷却リング１１２は、ベースリング１１４の下方に配置されており、ベースリング１１４を冷却するよう構成されている。上方冷却リング１１８は、冷却材通路１４６がその中に配置されている。冷却液通路１４６を通って循環する冷却材は、幾つかの実施形態において水又は油を含みうる。下方冷却リング１１２は、冷却材通路１４８がその中に配置されている。冷却材通路１４８を循環する冷却材は、上方冷却リング１１８の冷却材通路１４６を循環する冷却材と同様である。幾つかの実施形態において、上方冷却リング１１８及び下方冷却リング１１２は、注入リング１１６及びベースリング１１４を所定の位置に固定するのを支援する。上方冷却リング１１８は、上方ランプモジュール１０２を部分的に支持することができ、下方冷却リング１１２は、ベースリング１１４及び注入リング１１６を部分的に支持することができる。
【0026】
上方冷却リング１１８及び下方冷却リング１１２を使用することで、注入リング１１６及びベースリング１１４の温度が下がり、その際に、従来のリングに存在するような、注入リング１１６及びベースリング１１４を通って配置された追加の冷却チャネルが必要とならない。これにより、上方冷却リング１１８及び下方冷却リング１１２よりも交換頻度が高い注入リング１１６及びベースリング１１４の製造コストが削減される。幾つかの実施形態において、注入リング１１６が、その中に配置された追加の冷却材通路４２１（図４Ａ）を有しうる。
【0027】
注入リング１１６の１つ以上のガスインジェクタ１０８は、注入リング１１６の内部の１つ以上の開口部を通って配置されている。本明細書に記載の実施形態では、複数のガスインジェクタ１０８が注入リング１１６を貫通して配置されている。１つ以上のガスインジェクタ１０８は、１つ以上のガス出口１７８を介して処理空間１１０にプロセスガスを供給するよう構成されている。１つ以上のガスインジェクタ１０８のうちの１つが図１に示されている。ガスインジェクタ１０８は、１つ以上のガス出口１７８がサセプタ１２４及び基板１５０に向かって下方を指すように配置されているものとして示されている。ガスインジェクタ１０８の下向きの角度は、水平から約５度より大きな角度、例えば水平から約１０度より大きな角度でありうる。１つ以上のガス出口１７８のそれぞれは、第１のプロセスガス供給源１７４又は第２のプロセスガス供給源１７６といった、１つ以上のプロセスガス供給源に流体的に結合されている。幾つかの実施形態において、第１のプロセスガス供給源１７４のみが利用される。第１のプロセスガス供給源１７４と第２のプロセスガス供給源１７６の双方が利用される実施形態では、各ガスインジェクタ１０８内に２つのガス出口１７８が存在する。２つのガス出口１７８は、重ねられた形態で配置されており、ガスが処理空間１１０に進入した後にのみガスの混合が可能となる。一部の実施形態において、第１のプロセスガス供給源１７４がプロセスガスであり、第２のプロセスガス供給源１７６が洗浄ガスである。他の実施形態において、第１のプロセスガス供給源１７４と第２のプロセスガス供給源１７６の双方がプロセスガスである。
【0028】
上方ウィンドウ１２２は、注入リング１１６と上方ランプモジュール１０２との間に配置されている。上方ウィンドウ１２２は光学的に透明なウィンドウであり、これにより、上方ランプモジュール１０２により生成された放射エネルギーがそれを通過することができる。一部の実施形態において、上方ウィンドウ１２２が石英又はガラス材材料で形成される。上方ウィンドウ１２２はドーム形状をしており、一部の実施形態では上方ドームと描写される。上方ウィンドウ１２２の外縁が、周辺支持部１７２を形成する。周辺支持部１７２は、上方ウィンドウ１２２の中央部分よりも厚い。周辺支持部１７２は、注入リング１１６の上に配置されている。周辺支持部１７２は、上方ウィンドウ１２２の中央部分に接続しており、上方ウィンドウ１２２の中央部分の光学的に透明な材料で形成されている。
【0029】
下方ウィンドウ１２０は、ベースリング１１４と下方ランプモジュール１０４との間に配置されている。下方ウィンドウ１２０は光学的に透明なウィンドウであり、これにより、下方ランプモジュール１０４により生成された放射エネルギーがそれを通過することができる。一部の実施形態において、下方ウィンドウ１２０が石英又はガラス材材料で形成される。下方ウィンドウ１２０はドーム形状をしており、一部の実施形態では下方ドームと描写される。下方ウィンドウ１２０の外縁が、周辺支持部１７０を形成する。周辺支持部１７０は、下方ウィンドウ１２０の中央部分よりも厚い。周辺支持部１７０は下方ウィンドウ１２０の中央部分に接続しており、同じ光学的に透明な材料で形成されている。
【0030】
様々なライナ及びヒータが、処理空間１１０内で、チャンバ本体アセンブリ１０６の内側に配置されている。図１に示すように、チャンバ本体アセンブリ１０６内には、上方ライナ１５６及び下方ライナ１５４が配置されている。上方ライナ１５６は、下方ライナ１５４の上方に、かつ注入リング１１６の内側に配置されている。下方ライナ１５４は、ベースリング１１４の内側に配置されている。上方ライナ１５６と下方ライナ１５４とは、処理空間内に存在する間、一緒に結合されるよう構成されている。上方ライナ１５６及び下方ライナ１５４は、注入リング１１６及びベースリング１１４の内面を、処理空間内のプロセスガスから遮蔽するよう構成されている。上方ライナ１５６及び下方ライナ１５４はさらに、処理空間から注入リング１１６及びベースリング１１４への熱損失を低減する役割を果たす。熱損失が減少すると、基板１５０の加熱均一性が改善され、処理中の基板１５０上のより均一な堆積が可能になる。
【0031】
上方ヒータ１５８及び下方ヒータ１５２も、チャンバ本体アセンブリ１０６内の処理空間１１０内に配置されている。図１に示すように、上方ヒータ１５８は、上方ライナ１５６と注入リング１１６の間に配置されており、下方ヒータ１５２は、下方ライナ１５４とベースリング１１４の間に配置されている。上方ヒータ１５８と下方ヒータ１５２の双方は、チャンバ本体アセンブリ１０６の内側に配置されており、基板１５０が処理チャンバ１００内にある間の基板１５０のより均一な加熱を可能にする。上方ヒータ１５８及び下方ヒータ１５２は、チャンバ本体アセンブリ１０６の壁への熱損失を低減し、処理空間１１０を形成する表面の周囲で、より均一な温度分布を形成する。上方ライナ１５６、下方ライナ１５４、上方ヒータ１５８、及び下方ヒータ１５２のそれぞれは、処理空間１１０内に配置されたフランジ１６０に結合されている。フランジ１６０は、上方ライナ１５６、下方ライナ１５４、上方ヒータ１５８、及び下方ヒータ１５２のそれぞれの固定を可能とするために、注入リング１１６の一部分とベースリング１１４との間に固定されるよう構成された水平方向の表面である。上方ヒータ１５８と下方ヒータ１５２の双方は、加熱される流体がそこを通るよう構成することができ、又は抵抗ヒータでありうる。上方ヒータ１５８及び下方ヒータ１５２はさらに、注入リング１１６及びベースリング１１４を貫通する開口部を受け入れるよう成形されている。
【0032】
サセプタアセンブリ１２４は処理空間１１０内に配置されており、処理中に基板１５０を支持するよう構成されている。サセプタアセンブリ１２４は、基板１５０を支持するための平面的な上面と、下方ウィンドウ１２０の一部分及び下方ランプモジュール１０４を通って延びるシャフトと、を含む。サセプタアセンブリ１２４は、移動アセンブリ１９４に結合されている。移動アセンブリ１９４は、回転アセンブリ１９６及びリフトアセンブリ１９８を含む。回転アセンブリ１９６は、中心軸Ａ周りにサセプタアセンブリ１２４を回転させるよう構成されており、リフトアセンブリ１９８は、中心軸Ａに沿って、処理空間１１０内を直線的にサセプタアセンブリ１２４を移動させるよう構成されている。
【0033】
図２Ａは、本開示の実施形態に係る、チャンバ本体アセンブリ１０６の概略的な断面斜視図である。チャンバ本体１０６は、ベースリング１１４の上に配置されベースリング１１４に結合された注入リング１１６を含む。注入リング１１６は、１つ以上のガスインジェクタ１０８を含む。注入リング１１６は内面４０４を含み、ベースリング１１４は内面３０４を含む。ベースリング１１４の内面３０４と注入リング１１６の内面４０４とは、内面３０４、４０４がベースリング１１４及び注入リング１１６の外周の少なくとも一部分について同じ直径を有するように、互いに位置合わせされている。ベースリング１１４の内面３０４と注入リング１１６の内面４０４とが、中央開口部２０１を形成する。中央開口部２０１は、ベースリング１１４の開口部３１０と注入リング１１６の開口部４１０の双方を含む。ベースリングの上面３１２は、注入リング１１６の底面３２４と接触している。
【0034】
１つ以上のガスインジェクタ１０８が、チャンバ本体アセンブリ１０６の一方の側に配置されており、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４が、チャンバ本体アセンブリ１０６の反対の側に配置されている。１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４のそれぞれは、注入リング１１６の内面に形成された凹所４３０と位置合わせされている。１つ以上の凹所４３０のそれぞれと上方チャンバ排気通路開口部３２４とを位置合わせすることで、１つ以上のガスインジェクタ１０８によって注入されたガスが、処理空間１１０（図１）を横切って基板１５０の上を流れ、その後、上方チャンバ排気通路開口部３２４を介して処理空間１１０から除去されることが可能となる。凹所４３０は、排気ガスを集め、注入リング１１６と同じ高さの領域から上方チャンバ排気通路開口部３２４に向かって下方に、排気ガスを方向付ける際に支援する。排気ガスが上方チャンバ排気通路開口部３２４に進入すると、排気ガスは、１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６を通って流れて、排気出口３３０から出る。
【0035】
凹所４３０と上方チャンバ排気通路開口部３２４との組み合わせによって、ベースリング１１４及び／又は注入リング１１６の製造の複雑さが軽減される。凹所４３０と上方チャンバ排気通路開口部３２４との組み合わせによって、プロセスガスが処理空間１１０にわたって水平方向に流れて、上方チャンバ１１１内に留まることがさらに可能となり、その際に、汚染源となりうる下方チャンバ１１３内へと下方に迂回することはない。
【0036】
図２Ｂは、本開示の実施形態に係る、他の平面を通る図２Ａのチャンバ本体アセンブリ１０６の概略的な断面図である。図２Ｂに示す断面は、下方チャンバ排気通路１６４、及び、下方チャンバ排気通路１６４の向きと、上方チャンバ排気通路開口部３２４、凹所４３０、及び上方チャンバ排気通路３２６のうちの少なくとも１つと、の間の関係を示している。凹所４３０、上方チャンバ排気通路開口部３２４、及び上方チャンバ排気通路３２６は、図４Ｄ、図４Ｅ、及び図５Ｂを参照して説明するように、下方チャンバ排気通路１６４に対して或る角度で配置されている。凹所４３０及び上方チャンバ排気通路開口部３２４は、下方チャンバ排気通路１６４の上方に追加的に配置されている。下方チャンバ排気通路１６４は、下方チャンバ１１３から排気ガスを除去するよう構成されており、上方チャンバ排気通路開口部３２４は、上方チャンバ１１１から排気ガスを除去するよう構成される。
【0037】
図３Ａは、ベースリング１１４の概略的な断面図である。ベースリング１１４は、ベースリング本体３０２を含み、ベースリング本体３０２を通って開口部３１０が配置されている。開口部３１０は、処理チャンバ１００全体の処理空間１１０の少なくとも一部を形成する。開口部３１０は、基板及びサセプタアセンブリ１２４をその中に配置できるよう寸法設定されている。開口部３１０は、ベースリング１１４の内壁３０４によって形成されている。開口部３１０は、ベースリング１１４の上面３１２からベースリング１１４の底面３１４まで延びている。
【0038】
ベースリング本体３０２は、ベースリング１１４の本体であり、スチール、アルミニウム、銅、ニッケル、又は金属合金といった金属材料で形成されている。幾つかの実施形態において、ベースリング本体３０２は、炭化ケイ素材料又はドープされた炭化ケイ素材料でありうる。
【0039】
上述したように、基板移送通路１６２が、１つ以上の上方チャンバ排気通路３２４及び下方チャンバ排気通路１６４に対向して配置されている。基板移送通路１６２は、ベースリング１１４の第１の側面３０６を貫通して配置されており、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４及び下方チャンバ排気通路１６４は、ベースリング１１４の第２の側面３０８を通って形成されている。ベースリング１１４の第１の側面３０６は、ベースリング１１４を通って配置された平面Ｃ（図３Ｃ）の１の側に配置されており、ベースリング１１４の第２の側面３０８は、第１の側面３０６からは平面Ｃの反対側に配置されている。平面Ｃは、中心軸Ａを通っており、平面Ｂに対して垂直である。平面Ｃは、下方チャンバ排気通路１６４及び上方チャンバ排気通路開口部３２４から、基板移送通路１６２を分離する。本明細書に記載の実施形態では、２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４が、ベースリング１１４の上面３１２を通って形成されている（図３Ｂ）。２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４は、基板移送通路１６２に対向しているが、基板移送通路１６２の真向かいからはずれている。２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４は、ガスがガスインジェクタ１０８（図１）から処理空間１１０を横切って流れるときにガスが内方に集まるのを防止するために、ずらされている。代わりに、ガス流は、処理空間に亘ってより均等に分散したままであり、基板１５０上のより均一な堆積が可能となる。２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４は、シール溝３１６より内側に配置されている。
【0040】
基板移送通路１６２は、そこを通して基板１５０及び移送アーム（図示せず）を配置できるように、約７ｍｍ～約３０ｍｍ、例えば約１０ｍｍ～約２０ｍｍの高さＨ１を有する。基板移送通路１６２は、約３０５ｍｍ～約３５０ｍｍ、例えば約３０５ｍｍ～約３１５ｍｍの幅Ｗ１（図３Ｃ）をさらに有する。幅Ｗ１によって、基板１５０がそこを通ってサセプタアセンブリ１２４上に配置されることが可能となる。
【0041】
さらに図１を参照すると、下方チャンバ排気通路１６４は、当該下方チャンバ排気通路１６４を排気ポンプ（図示せず）と流体連通させるため、基板移送通路１６２の向かい側に配置されている。排気ポンプはまた、２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４と結合され、２つの上方チャンバ排気通路開口部３２４と流体連通しうる本明細書では、下方チャンバ排気通路１６４は、円筒状の通路又は楕円形の通路である。下方チャンバ排気通路１６４は、約０ｍｍ～約７５ｍｍ、例えば約２５ｍｍ～約５０ｍｍの高さＨ２を有する。下方チャンバ排気通路１６４の高さＨ２は、適切な下方チャンバガス流が、図１０Ａに示すように可能なリフトアームアセンブリと共にそこを通過できるよう構成されている。
【0042】
引き続き図４Ｃを参照すると、ベースリング本体３０２の上面３１２には、シール溝３１６が配置されている。シール溝３１６は、内壁３０４を取り囲んでおり、Ｏリング又は他のシーリングガスケットといったシールリングを収容するよう構成されている。シール溝３１６内に配置されるシールリングは、硬度がショアＡ（Ｓｈｏｒｅ Ａ）スケールで５０デュロメータより高い、例えば６０デュロメータより高い、例えば約６５デュロメータより高いポリマー又はプラスチックでありうる。シール溝３１６は、図１に示すように、ベースリング１１４と注入リング１１６との間のシールを形成するシールリングを収容するよう寸法設定されている。シール溝３１６は、上方チャンバ排気通路開口部３２４より径方向外側に配置されており、上方チャンバ排気通路開口部３２４を通って流れる排気ガスが処理チャンバ１００から漏れるのを防止する。
【0043】
上面３１２は、任意選択的に、支持ステップ部３４０を含む。支持ステップ部３４０は、上面３１２と内壁３０４との間に形成された凹部である。支持ステップ部３４０は、フランジ１６０（図１）を支持するよう構成されている。フランジ１６０は、当該フランジ１６０を所定の位置に保持するために、ベースリング１１４及び注入リング１１６の支持ステップ部３４０内に少なくとも部分的に配置されるよう構成されている。
【0044】
ベースリング本体３０２の底面３１４は、第１のシール溝３１８及び第２のシール溝３２０を含む。第１のシール溝３１８と第２のシール溝３２０とは同心円上にあり、底面３１４に沿って内壁３０４を取り囲んでいる。第１のシール溝３１８は、当該第１のシール溝３１８が第２のシール溝３２０を取り囲むように、第２のシール溝３２０よりも軸Ａからさらに外側に配置されている。第１のシール溝３１８と第２のシール溝３２０のそれぞれは、Ｏリング又は他のシーリングガスケットといったシールリングを収容するよう構成されている。第１のシール溝３１８内及び第２のシール溝３２０内に配置されるシールリングは、硬度がショアＡスケールで５０デュロメータより高い、例えば６０デュロメータより高い、例えば約６５デュロメータより高いポリマー又はプラスチックでありうる。第１のシール溝３１８及び第２のシール溝３２０は、シールリングを収容するよう寸法設定されており、ベースリング１１４と、図１に示すような下方ウィンドウ１２０の周辺支持部１７０と、の間のシールを形成することを可能にする。
【0045】
図３Ｂは、図３Ａのベースリング１１４の概略的な平面図である。図３Ｂに示すように、上面３１２は、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４が自身を通って配置されている。１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４は、内壁３０４とシール溝３１６との間に配置されている。１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４は、処理空間１１０の上方部分からプロセスガスを除去するために、上方ライナ１５６の一部及び注入リング１１６と流体連通している。１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４はそれぞれ、上方チャンバ排気通路３２６を介して、排気モジュール１６５と流体連通している。上方チャンバ排気通路３２６は、ベースリング本体３０２を通って配置された通路である（図３Ｃ）。上方チャンバ排気通路３２６は、排気モジュール１６５のうちの１つを、上方チャンバ排気通路開口部３２４のうちの１つに流体的に結合する。図３Ｂに示すように、ベースリング本体３０２の第２の側面３０８には２つの排気モジュール１６５が取り付けられている。２つの排気モジュール１６５のそれぞれは、下方チャンバ排気通路１６４の両側に配置されており、これにより、排気モジュール１６５のそれぞれは、平面Ｂの両側に配置され平面Ｂを挟んで鏡写しになっている。平面Ｂは、中心軸Ａ、基板移送通路１６２の中心、及び下方チャンバ排気通路１６４を通っている（図３Ｃ）。平面Ｂは、垂直方向に向いた平面であり、ベースリング１１４が平面Ｂを挟んで鏡写しとなるようにベースリング１１４を半分に分割する。同じ平面Ｂが、図４Ｂに示すように、注入リングを参照しながら利用される。
【0046】
１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４はそれぞれ、幅Ｗ２が約１０ｍｍ～約２２０ｍｍ、例えば約２０ｍｍ～約１５０ｍｍである。上方チャンバ排気通路開口部３２４のそれぞれの幅Ｗ２によって、処理空間１１０内のガス流の乱流を低減しながら、処理空間１１０内からの排気ガスを除去することが可能となる。
【0047】
上方チャンバ排気通路開口部３２４のそれぞれは、平面Ｂに対して、第１の排気角度αと第２の排気角度βとの間に配置されている。第１の排気角度αは、平面Ｂに対して約５度～約４５度の角度、例えば平面Ｂに対して約１０度～約３０度の角度、例えば平面Ｂに対して約１０度～約２５度の角度である。第１の排気角度αは、上方チャンバ排気通路３２６が下方チャンバ排気通路１６４と交差するのを防止するのに十分な大きさである。第２の排気角度βは、約３０度～約７０度の角度、例えば約３５度～約６５度の角度、例えば約４５度～約６０度の角度である。第２の排気角度βは、１つ以上のガスインジェクタ１０８によって開口部３１０に亘って方向付けられたガスを捕捉するのに十分な大きさであり、その際に、ガス経路が平面Ｂに向かって内方に実質的に曲がることはない。第１の排気角度αと第２の排気角度βとの間の差は、約２５度～約６０度であり、例えば約３０度～約５０度である。第１の排気角度αと第２の排気角度βとの間の差によって、上方チャンバ排気通路開口部３２４を開口部３１０の所望の円周の周りに配置することが可能となり、上記差が、上方チャンバ排気通路開口部３２４がその周りに延在するベースリング１１４の量となる。
【0048】
図３Ｃは、図３Ａのベースリング１１４を切断線３Ｃ－３Ｃで切った概略的な断面による平面図である。図３Ｃに示すように、上方チャンバ排気通路３２６のそれぞれは、排気モジュール１６５のそれぞれを通って配置された排気モジュール通路３２８に流体的に結合している。排気モジュール通路３２８は、上方チャンバ排気通路３２６を介して、上方チャンバ排気通路開口部３２４と流体連通している。排気モジュール通路３２８は、当該排気モジュール通路３２８がベースリング本体３０２からさらに延びるにつれて狭くなり、最終的に、排気モジュール通路３２８は排気出口３３０と繋がる。排気出口３３０は、排気モジュール通路３２８の壁を通って形成された開口部であり、処理チャンバ１００から排気ガスを除去するための排気導管（図示せず）に結合されるよう構成されている。上方チャンバ排気通路開口部３２４と同様に、上方チャンバ排気通路３２６は、平面Ｂに対して、第１の排気角度αと第２の排気角度βとの間に配置されている。
【0049】
図４Ａは、本開示の実施形態に係る、注入リング１１６の概略的な断面図である。注入リング１１６は、ベースリング１１４の上に着座し、処理空間１１０にプロセスガスを供給するよう構成されている。注入リング１１６は、ベースリング１１４とは別体の構成要素である。注入リング１１６は、処理空間１１０を通るガスの主流が水平方向になるように、基板の表面に亘ってガスを注入するよう構成されている。分離可能な注入リング１１６によって、チャンバ本体アセンブリ１０６全体を交換する又は取り外すことなく、注入リング１１６を容易に交換及びメンテナンスすることが可能となる。これにより、交換コストが削減され、他のチャンバ構成要素への影響を最小に抑えながら、新規なガス注入の改良を処理チャンバ１００でより簡単に実現することが可能となる。
【0050】
注入リング１１６は、内面４０４及び外面４０６を含む。内面４０４は、注入リング１１６内に配置された開口部４１０の周りのリングを形成する。開口部４１０は、処理チャンバ１００の処理空間１１０の少なくとも一部を形成する。注入リング１１６は、１つ以上のガスインジェクタ１０８が、自身を貫通して配置されている。１つ以上のガスインジェクタ１０８は、インジェクタ支持面４１４から注入リング本体４０２を貫通して内面４０４まで延びている。本明細書に記載の１つ以上のガスインジェクタ１０８は、１つ以上のインジェクタ通路４０８を通って配置されている。各インジェクタ通路４０８は、１つ以上のガスインジェクタ１０８のうちの１つ、例えばガスインジェクタ１０８のうちの１つを収容するよう寸法設定されている。インジェクタ通路４０８は、インジェクタ支持面４１４から内面４０４まで延びている。インジェクタ通路４０８がインジェクタ支持面４１４から内面４０４へと移動するにつれて、インジェクタ通路４０８は下方に延びている。下方に延びるとは、内面４０４に向かって径方向内方にインジェクタ通路４０８が移動するにつれて、インジェクタ通路４０８が注入リング１１６の上面４１８から離れて注入リング１１６の底面４２４により近づくよう配置されることとして定義される。
【0051】
内面４０４は、内面４０４の外周の大部分の周りに配置された溝４３６を含み、当該溝４３６は、例えば、内面４０４の外周の５０％より大きく、例えば内面４０４の外周の６０％より大きく、例えば内面４０４の外周の７０％より大きい割合で配置されている。溝４３６は、上方加熱要素１５８といった加熱要素を収容するよう構成されている。溝４３６は、図４Ａでは、注入リング１１６の内面４０４及び底面４２４の一部として形成されたものとして示されている。内面４０４には、２つの凹所４３０も配置されている。２つの凹所４３０は、インジェクタ通路４０８に対向して配置されている。凹所４３０は、溝４３６の範囲内に配置され、溝４３６よりも注入リング本体４０２のより奥深くまで延びており、これにより、凹所４３０は、溝４３６よりも軸Ａからさらに離れて延びている。
【0052】
インジェクタ支持面４１４は、外側の段差面４１６と共に、注入リング本体４０２の外面４０６の一部である。インジェクタ支持面４１４は、１つ以上のガスインジェクタ１０８の一部分を固定するための表面を提供することで、１つ以上のガスインジェクタ１０８を所定の位置に保持するよう構成されている。１つ以上のガス出口１７８が、内面４０４を貫通して配置されており、処理空間１１０（図１）内に配置された基板１５０に向かって下方に角度が付けられている。
【0053】
注入リング１１６の底面４２４は、ベースリング１１４の上面３１２に接触するよう構成されている。底面４２４は、外面４０６と内面４０４の間に延在する平面的な表面である。外側の段差面４１６は、外面４０６の最も外側の部分からインジェクタ支持面４１４の下方遠位端まで延びている。インジェクタ支持面４０６は、底面４２４から離れた、外側の段差面４１６から延びている。インジェクタ支持面４１４は底面４２４に対して或る角度で配置されている。インジェクタ支持面４１４の角度は、インジェクタ通路４０８及び１つ以上のガスインジェクタ１０８の所望の下向きの角度に、少なくとも部分的に依存する。本明細書に記載の実施形態では、底面４２４に対するインジェクタ支持面４１４の角度は約４５度より大きく、例えば約４５度～約８５度、例えば約６０度～約８０度、例えば約７０度～約８０度である。インジェクタ支持面４１４は、外側の段差面４１６から径方向内方に延びており、これにより、外側の段差面４１６から最も遠いインジェクタ支持面４１４の遠位端は、内面４０４により近い。
【0054】
注入リング１１６の上面４１８は、インジェクタ支持面４１４の上方遠位端から径方向内方に延在している。上面４１８は水平方向の表面であり、これにより、上面４１８は底面４２４に対して平行に延在している。インジェクタ支持面４１４とは反対側の上面４１８の遠位端は、ウィンドウ支持溝４１２に繋がっている。ウィンドウ支持溝４１２は、注入リング１１６の上面に沿って配置されたチャネルである。ウィンドウ支持溝４１２は、そこに上方ウィンドウ１２２の周辺支持部１７２を受け入れるよう構成されている。ウィンドウ支持溝４１２は、第１のウィンドウシール溝４２０及び第２のウィンドウシール溝４２２を含む。第１のシールウィンドウ溝４２０と第２のシールウィンドウ溝４２２のそれぞれは、Ｏリング又は他のシーリングガスケットといったシールリングを収容するよう構成されている。第１のウィンドウシール溝４２０内及び第２のウィンドウシール溝４２２内に配置されるシールリングは、硬度がショアＡスケールで５０デュロメータより高い、例えば６０デュロメータより高い、例えば約６５デュロメータより高いポリマー又はプラスチックでありうる。第１のウィンドウシール溝４２０及び第２のウィンドウシール溝４２２は、シールリングを収容するよう寸法設定されており、図１に示すように、注入リング１１６と上方ウィンドウ１２２との間のシールを形成することを可能にする。
【0055】
ウィンドウ支持溝４１２の内側部分は、角度の付いた突出部４１１によって形成されている。角度の付いた突出部４１１は、第１のウィンドウシール溝４２０及び第２のウィンドウシール溝４２２より内方に配置されている。角度の付いた突出部４１１は、底面４０８から離れるようにウィンドウ支持溝４１２から上方へと延びている。角度の付いた突出部４１１は、当該角度の付いた突出部４１１の最内側に配置されたウィンドウ支持溝４１２の部分と、当該角度の付いた突出部４１１の最外側に配置された内面４０４の部分と、を形成する。角度の付いた突出部４１１は、ウィンドウ支持溝４１２から上方に延びつつ径方向内方へと延びている。角度の付いた突出部４１１は、周辺支持部１７２といった上方ウィンドウ１２２の一部を、処理空間１１０（図１）から遮蔽する。周辺支持部１７２を処理空間１１０から遮蔽することで、周辺支持部１７２と、第１のウィンドウシール溝４２０内及び第２のウィンドウシール溝４２２内のシールと、に対する加熱負荷が低減される。加えて、角度の付いた突出部４１１は、支持溝４１２内に配置されたシールリングが放射エネルギー又はプロセスガスに直接的に曝露されないように保護し、従って、シールリングのリフト（持ち上げる力、ｌｉｆｔ）及び信頼性を向上させる。
【0056】
冷却材通路４２１が、任意選択的に、注入リング本体４０２を通って配置される。冷却材通路４２１は、水又は油といった冷却流体を受け入れるよう構成されている。冷却材通路４２１は、注入リング本体４０２を通って配置された部分的なリングであり、注入リング１１６とベースリング１１４の双方の温度制御を支援する。
【0057】
図４Ｂは、複数のガスインジェクタ１０８を有する図４Ａの注入リング１１６の概略的な平面図である。図４Ｂでは、５つのガスインジェクタ１０８が示されている。ガスインジェクタ１０８の他の数量も想定され、例えば、３つ以上のガスインジェクタ１０８、４つ以上のガスインジェクタ１０８、５つ以上のガスインジェクタ１０８、又は６つ以上のガスインジェクタ１０８も想定される。ガスインジェクタ１０８の数によって、処理空間１１０（図１）内へとプロセスガスを注入するゾーンの数が決定される。各ガスインジェクタ１０８は、中心軸Ａといったインジェクトリング１１６の中心部分に向かって配向されたガス出口を有する。ガスインジェクタ１０８は、処理チャンバ１００内の基板を横切るクロスフローを可能とするため、注入リング１１６の１の側に配置されている。ガスインジェクタ群１０８は、平面Ｂを中心として配置されている。平面Ｂは、ベースリング１１４を通る平面Ｂと同じ平面である。平面Ｂは、中心軸Ａを通って配置されており、平面Ｄに対して直交している。各ガスインジェクタ１０８の内部には、複数の個々のプロセスガス通路（図５Ａ～図６Ｂ）が配置されうる。５つのガスインジェクタ１０８が利用される実施形態では、中央のガスインジェクタ４３２ａが内側ガス注入ゾーンを形成し、２つの最も外側のガスインジェクタ４３２ｃが外側ガス注入ゾーンを形成し、中央のガスインジェクタ４３２ａと最も外側のガスインジェクタ４３２ｃとの間の２つの中間ガスインジェクタ４３２ｂが中間ガス注入ゾーンを形成する。平面Ｂは、中央のガスインジェクタ４３２ａを通って配置されている。２つの中間ガスインジェクタ４３２ｂは、平面Ｂを挟んで鏡写しになっている。同様に、２つの最も外側のガスインジェクタ４３２ｃは、平面Ｂを挟んで鏡写しになっている。各インジェクタ通路４０８を通って、ガスインジェクタ１０８が配置されている。インジェクタ通路４０８の数はインジェクタ１０８の数に等しい。
【0058】
各インジェクタ通路４０８は、インジェクタ通路幅Ｗ３を有する。各インジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３は同じであるとして示されている。代替的な実施形態において、インジェクタ通路幅Ｗ３が、中央のガスインジェクタ４３２ａから最も外側のガスインジェクタ４３２ｃへと、インジェクタ通路４０８が外側に延びるにつれて、変化する。幾つかの実施形態において、最も外側のガスインジェクタ４３２ｃが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３は、中間のガスインジェクタ４３２ｂが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３よりも大きい。中間ガスインジェクタ４３２ｂが延びるインジェクタ通路４０８は、中央のガスインジェクタ４３２ａが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３よりも大きなインジェクタ通路幅Ｗ３を有する。
【0059】
代替的に、インジェクタ通路幅Ｗ３は、中央のガスインジェクタ４３２ａが配置されたインジェクタ通路４０８から、インジェクタ通路４０８が外側に延びるにつれて、縮小する。本実施形態では、最も外側のガスインジェクタ４３２ｃが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３は、中間ガスインジェクタ４３２ｂが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３よりも小さい。中間ガスインジェクタ４３２ｂが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３は、中央のガスインジェクタ４３２ａが延びるインジェクタ通路４０８のインジェクタ通路幅Ｗ３よりも小さい。
【0060】
インジェクタ通路４０８のそれぞれは、平面Ｂに対してインジェクタ角度γで配置されている。インジェクタ角度γは、平面Ｂに対して得られるが、平面Ｄの反対側では、第１の排気角度α及び第２の排気角度βに対して得られる。インジェクタ角度γは、平面Ｂからは約９０度未満、例えば約７０度未満であり、例えば平面Ｂから約６５度未満であり、例えば平面Ｂから約６０度未満である。インジェクタ角度γは、第２の排気角度βから１０度の範囲内にあるよう構成されており、これにより、インジェクタ角度γと第２の排気角度βとの差は約－１０度～約１０度であり、例えば、約－５度～約５度、例えば約０度である。インジェクタ角度γと第２の排気角度βとは、ガスが排出される間、ガスインジェクタ１０８によって処理空間１１０内に注入されるガスの偏向を低減するという点で類似している。ガスの偏向によって、膜堆積時に不均一性が引き起こる虞がある。
【0061】
注入リング１１６は、インジェクタ通路４０８に対向する内面４０４内に凹所４３０を含む。凹所４３０は、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４（図３Ｂ）に対応している。凹所４３０は、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４の上に配置されており、これにより、凹所４３０は、ベースリング１１４（図４Ａ）の１つ以上の上方チャンバ排気通路３２６の第１の部分として機能する。本明細書に記載の実施形態では、２つの上方チャンバ排気通路３２６に対応する２つの凹所４３０が存在する。２つの凹所４３０は、インジェクタ通路４０８からは開口４１０の反対側に配置されている。２つの凹所４３０は、注入リング１１６を通る平面Ｄの片側に配置されており、インジェクタ通路４０８は平面Ｄの反対側に配置されている。２つの凹所４３０は、中央のガスインジェクタ４３２ａが配置されたインジェクタ通路４０８の向かい側で、注入リング１１６の中心からずらされている。どちらの凹所４３０も平面Ｂを通って配置されていない。凹所４３０は、平面Ｂを挟んで鏡写しになっている。上述のように、２つの凹所４３０をずらすことで、ガスがガスインジェクタ１０８（図１）から処理空間１１０を横切って上方チャンバ排気通路３２６へと流れるときに、ガスが内方に集まることが防止される。
【0062】
本明細書では、凹所４３０は、１つ以上の上方チャンバ排気通路開口部３２４と同様の大きさ及び形状をしている。凹所４３０のそれぞれは、幅Ｗ４が約０ｍｍ～約２２０ｍｍであり、例えば約１０ｍｍ～約１５０ｍｍである。幅Ｗ４は、上方チャンバ排気通路開口部３２４の幅Ｗ２（図３Ｂ）に対応している。幅Ｗ４は、処理空間１１０内のガス流の乱れを低減して、主に層流のガス流と、基板１５０上への均一な堆積とを可能とするよう構成されている。上方チャンバ排気通路開口部３２４と同様に、凹所４３０は、平面Ｂに対して第１の排気角度αと第２の排気角度βとの間に配置されている。
【0063】
注入リング本体４０２が注入リング１１６を形成しており、スチール、アルミニウム、銅、ニッケル、又は金属合金といった金属材料で形成されている。幾つかの実施形態において、注入リング本体４０２が、炭化ケイ素材料又はドープされた炭化ケイ素材料から作製されうる。
【0064】
図５Ａは、本開示の一実施形態に係る、ガスインジェクタ１０８の概略的な等角図である。ガスインジェクタ１０８は、インジェクタ基体５０２、及びインジェクタ挿入部５００を含む。インジェクタ挿入部５００は、インジェクタ基体５０２に接続されており、インジェクタ通路４０８（図４Ａ）のうちの１つに嵌め込まれるよう構成されている。インジェクタ基体５０２は、インジェクタ支持面４１４に載置されており、インジェクタ通路４０８のうちの１つのインジェクタ通路４０８の範囲内の定位置に、インジェクタ挿入部５００を固定するよう構成されている。ガスインジェクタ１０８は、インジェクタ１０８内に複数のガス経路を形成し、インジェクタ基体５０２とは反対側のインジェクタ挿入部５００の遠位端に配置されたガス出口１７８から出るガスの広がり（ｓｈｅｅｔ）を提供するよう構成されている。
【0065】
インジェクタ挿入部５００とインジェクタ基体５０２の双方は、プロセスガスに対する反応性が低く、耐久性が高く、熱伝導率が高い材料で形成されている。インジェクタ基体５０２及びインジェクタ挿入部５００の形成に適した材料は、炭化ケイ素、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、及び石英を含む。
【0066】
インジェクタ挿入部５００は、インジェクタ基体５０２の裏面５０６から延在する。裏面５０６は、ガスインジェクタ１０８をインジェクタ支持面４１４に固定するための取り付け面として機能する。裏面５０６は、インジェクタ挿入部５００のベース５０１の周囲に配置された平面的な表面である。インジェクタ挿入部５００は、外面５０４及び注入面５１０を有する。ガス出口１７８は、注入面５１０を貫通して配置されている。注入面５１０は、ベース５０１及びインジェクタベース５０２とは反対側のインジェクタ挿入部５００の遠位端に配置されている。インジェクタ挿入部５００の外面５０４は、インジェクタ通路４０８のうちの１つの内部に収まるよう構成されている。インジェクタ挿入部５００の外面５０４及び注入面５１０の断面は、スタジアム（ｓｔａｄｉｕｍ）形状、又はオブラウンド（ｏｂｒｏｕｎｄ）形状をしている。一部の実施形態において、外面５０４及び注入面５１０の断面が、楕円形、又は、矩形、平行四辺形、台形といった四辺形である。他の形状による外面５０４及び注入面５１０の断面も想定され、有効でありうる。
【0067】
インジェクタ挿入部５００のガス出口１７８は、出口開口部５０８から形成されている。出口開口部５０８は、インジェクタ挿入部５００の外面５０４を貫通して配置されている。出口開口部５０８は、当該出口開口部５０８を通して駆動されるガスを分配して、基板１５０の上面を横切るよう方向付けられたガスの広がりを形成するよう成形されている。
【0068】
図５Ｂは、本開示の実施形態に係る、図５Ａのガスインジェクタ１０８を切断線５Ｂ－５Ｂで切った概略的な断面図である。インジェクタ基体５０２が前面５１２を含む。前面５１２は、インジェクタ基体５０２の、背面５０６とは反対側の側面である。前面５１２は、１つ以上のガス接続及び１つ以上の電気接続を受け入れるよう構成されている。１つ以上のガス接続は、第１のプロセスガス供給源１７４及び／又は第２のプロセスガス供給源１７６のいずれかでありうる。１つ以上の電気接続は図示されていないが、ガスインジェクタ１０８内に配置されたヒータに電力を供給するよう構成されうる。
【0069】
ガス導入通路５１４が、前面５１２を貫通して配置されている。ガス導入通路５１４は単一のガス通路であり、前面５１２に接続されたガスラインから、インジェクタ挿入部５００の範囲内に配置された拡散通路５１６へとプロセスガスを移送するよう構成されている。拡散通路５１６は、ガス導入通路５１４からのガス流を複数のガス流に分ける。複数のガス流へのガスの拡散は、緩やかであっても突然であってもよく、一部の実施形態では、単一のガス導入通路５１４が同時に３つ以上の通路に分けられ、他の実施形態では、単一のガス導入通路５１４が２つのガス通路に分けられ、当該２つのガス通路が４つのガス通路に分けられ、当該４つのガス通路が８つのガス通路に分けられる（図５Ｃ）。
【0070】
従って、拡散通路５１６は、ガス通路のガス分配ネットワーク又はガス分配ツリーである。図５Ｃに示すように、拡散通路５１６内のガスが徐々に分けられることで、各ガス通路内のガスの圧力を、流れ方向にわたって均一にすることが可能となり、従って、複数の個別経路５５２ａ～ｈ（図５Ｃ）にわたる拡散通路５１６内のガス分散の均一性が改善される。拡散通路５１６の様々な構成が、各経路５５２ａ～ｈにわたるガス分散を変更するために利用される。図５Ｃに示された例では、拡散通路５１６が第１の分岐５４０を含み、第１の分岐５４０は、ガス導入通路から拡散通路５１６の２つのアームへと延びている。拡散通路５１６が第１の分岐５４０で２つのアームに分かれた後で、２つのアームのそれぞれが、２つの第２の分岐５４２ａ、５４２ｂにおいて、さらに２つのアームに分かれる。２つの第２の分岐５４２ａ、５４２ｂで分かれた後には、出口開口部５０８に向かって延びる合計４つのアームが存在する。その後、４つのアームのそれぞれは、４つの第３の分岐５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ、５５０ｄにおいて、さらに２つのアームに分かれる。４つの第３の分岐５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ、５５０ｄで分かれた後には、出口開口部５０８に向かって延びる合計８つのアームが存在する。一部の実施形態において、第１の分岐５４０、第２の分岐５４２ａ、５４２ｂ、又は第３の分岐５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ、５５０ｄのそれぞれが、代替的に、２つの追加のアームの代わりに、３つ又は４つの追加アームに分かれてよい。さらに別の実施形態において、第２の分岐５４２ａ、５４２ｂ、又は第３の分岐５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ、５５０ｄの一方が利用できず、２セットの分岐又は１セットの分岐のみが存在する。
【0071】
個別経路５５２ａ～ｈが、幾つかの経路５５２ａ～ｈを通過するガス流を、他の経路５５２ａ～ｈに対してより大きくして提供するよう構成されうる。インジェクタ挿入部５００の大きさ、及び個別ガス経路５５２ａ～ｈの数はまた、インジェクタ挿入部５００の様々な構成及び異なるプロセスのために調整される。拡散通路５１６によって形成される４～１６個の経路が存在し、例えば４～１２個の経路、例えば６～１０個の経路、例えば８個の経路が存在する。拡散通路５１６内の各経路５５２ａ～ｈの断面の大きさは、所望の流量、流速、流圧、及び／又は所与のプロセスのために望まれるガスの種類に従って選択される。
【0072】
ガスインジェクタ１０８の使用は、ダウンタイムが少なく生産コストを大幅に削減しつつ、新しい注入通路の設計を処理チャンバ内で迅速かつ安価にテストできるという点で有益である。新しい注入経路の設計は、１つ以上のガスインジェクタ１０８の交換によってテストすることができ、その際に、注入リング１１６又はベースリング１１４といった、処理チャンバ１００内の他の構成要素を分解又は交換することがない。従って、ガスインジェクタ１０８によって、新しい拡散通路５１６及びインジェクタ挿入部５００の設計の迅速な適合が可能となる。基板１５０の様々な部分にプロセスガスを分配するために、様々なガスインジェクタ１０８を利用することもできる。ガスインジェクタの全長は、約７５ｍｍ～約１５０ｍｍ、例えば約８０ｍｍ～約１２０ｍｍ、例えば約１００ｍｍとすることができる。基板の中央へのガス供給に対して基板の端部へのガス供給に偏らせられるように、ガスインジェクタ１０８の様々な長さが様々な理由のために利用される。
【0073】
拡散通路５１６の各経路５５２ａ～ｈは、第１のプレナム５１８に通じている。第１のプレナム５１８は、導入通路５１４からは反対側の、拡散通路５１６の遠位端に配置された空間である。第１のプレナム５１８は、拡散通路５１６の各経路５５２ａ～ｈの遠位端にある単一の空間である。第１のプレナム５１８によって、個別経路５５２ａ～ｈのうちの１つを移動する各ガス流の間の圧力及び流速を少なくとも部分的に均一にすることが可能となる。第１のプレナム５１８内の圧力を均一にすることで、各経路５５１ａ～ｈ間の流量を少なくとも部分的に均一にすることが可能となり、第１のプレナム５１８内で背圧が生成されるため、ガス流中のガスが混合される。第１のプレナム５１８は、個別経路５５２ａ～ｈのそれぞれの間の圧力を部分的に均一にするよう構成されている。第１のプレナム５１８内のガス流の拡散量は、拡散通路５１６の遠位端と、拡散通路５１６に最も近いフィンアレイ５２０の遠位端と、の間の第１のプレナム５１８の長さＬ１によって制御される。第１のプレナム５１８は、長さＬ１が約３ｍｍ～約１２ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約１０ｍｍである。
【0074】
フィンアレイ５２０は、インジェクタ挿入部５００の底面５０３と上面５０５との間に配置された複数のフィン５２１を含む。複数のフィン５２１は、複数の経路延長部５３４を形成するように分散されている。経路延長部５３４は、インジェクタ挿入部５００の内壁と、フィン５２１のうちの１つとの間、又は、隣合う２つのフィン５２１の間に形成されている。本明細書に記載の実施形態では、３～１４個のフィン５２１、例えば４～１２個のフィン５２１、例えば６～８個のフィン５２１が存在する。フィンは、４～１６個の経路延長部５３４、例えば６～１２個の経路延長部５３４、例えば８個の経路延長部５３４が存在するように、経路延長部５３４を形成する。本明細書に記載の実施形態では、経路５５２ａ～ｈと同じ数の経路延長部５３４が存在し、これにより、ガス流が中断されず、第１のプレナム５１８を通過した後も続いている。フィンアレイ５２０内の各フィン５２１は、個々に異なる方向に向いている。図５Ｃに示された例では、フィン５２１は扇形状に配置され、注入リング１１６の中心線Ｅから角度が増大するように配向されている。中心線Ｅからより遠く離れて配置された各フィン５２１は、中心線Ｅに対してより大きな角度において配向される（図５Ｃ）。中心線Ｅ上のフィンは、中心線Ｅと直線的に揃えられている。
【0075】
フィンアレイ５２０は、インジェクタ挿入部５００の長さＬ２にわたって配置されている。フィンアレイ５２０の長さＬ２は、各ガス流の流れベクトル及び分散を決定する際に役立つ。長さＬ２が長いほど、ガス流の速度が落ち、第１のプレナム５１８内の背圧が増大する。低減された長さＬ２では、適切な背圧の蓄積又はガスの混合が可能とならない。フィンアレイ５２０の長さＬ２は、約１５ｍｍ～約５０ｍｍ、例えば約２０ｍｍ～約４０ｍｍである。一部の実施形態において、長さＬ２は、インジェクタ挿入部５００の全幅Ｗ５の約２５％～約５０％である。
【0076】
フィンアレイ５２０のすぐ下流には、第２のプレナム５２２が存在する。第２のプレナム５２２は、第１のプレナム５２０とは反対側の、フィンアレイ５２０の遠位端に配置された空間である。第２のプレナム５２２は、フィンアレイ５２０の各経路延長部５３４の遠位端にある単一の空間である。第２のプレナム５２２によって、個別経路延長部５３４のうちの１つを移動する各ガス流の間の圧力及び流速を少なくとも部分的に均一にすることが可能となる。第２のプレナム５２２内の圧力を均一にすることで、各経路延長部５３４間の流量を少なくとも部分的に均一にすることが可能となる。背圧が第２プレナム５２２内で生成され、ガス流中のガスが混合される。第２のプレナム５２２は、経路延長部５３４のそれぞれの間の圧力を部分的に均一にするよう構成されている。第２のプレナム５２２内のガス流の拡散量、及び背圧の蓄積は、フィンアレイ５２０の遠位端と、第２のプレナム５２２に最も近いバッフルアレイ５２４の遠位端と、の間の第２のプレナム５２２の長さＬ３によって、部分的に制御される。第２のプレナム５２２は、長さＬ３が約３ｍｍ～約１２ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約１０ｍｍである。
【0077】
バッフルアレイ５２４は、複数のバッフル５３５から形成される（図５Ｃ）。バッフルアレイ５２４のバッフル５３５は、複数の通路出口５３６を形成する。経路出口５３５は、各経路５５２ａ～ｈ及び経路延長部５３４の追加の延長部である。経路出口５３５は、第２のプレナム５２２の近傍の狭い経路であり、経路出口５３５が第２のプレナム５２２から離れて、第３のプレナム５２６に向かうにつれて広くなる。複数のバッフル５３５は、第２のプレナム５２２の近傍の表面の幅が、第３のプレナム５２６の近傍の表面よりも、ガスの流れ方向にわたって広くなるように、成形されている。一部の実施形態において、各バッフル５３５は、等脚台形といった台形の形状をしている。バッフル５３５の他の形状も想定される。本明細書に記載の実施形態では、バッフルアレイ５２４内に３～１４個のバッフル５３５、例えば４～１２個のバッフル、例えば５～１０個のバッフル、例えば６～８個のバッフルが存在する。
【0078】
各バッフル５３５の形状及び向きは、第２のプレナム５２２内で背圧を生成することで第２のプレナム５２２を流過するガス流のそれぞれの間の圧力を均一にする際に役立つ。第２のプレナム５２２内の背圧は、インジェクタ挿入部５００を流過するガス流を遅くし、経路出口５３６を通る均一なガス流を生成するのを助ける。各経路出口５３６の幅の拡大によって、第３のプレナム５３６を満たす各ガス流の拡大が促される。従って、バッフルアレイ５２４は、第３のプレナム５２６の幅にわたり配置されるプロセスガスのカーテンを形成するのを助ける。プロセスガスのカーテンは、第３のプレナム５２６の幅全体にわたってプロセスガスの流量及び濃度が同じであるほぼ均一なカーテンとなるよう構成されている。
【0079】
バッフルアレイ５２４は、インジェクタ挿入部５００の長さＬ４にわたって配置されている。バッフルアレイ５２４の長さＬ４は、ガス流の拡大レート、第２のプレナム５２２内の背圧、及びガス混合のレートを決定する際に役立つ。バッフルアレイ５２４の長さＬ４は、フィンアレイ５２０の長さＬ２の約２５％～約５０％、例えば長さＬ２の約３０％～約４０％、例えば長さＬ２の約３０％～約３５％である。
【0080】
第３のプレナム５２６は、バッフルアレイ５２４と出口開口部５０８との間に配置されている。第３のプレナム５２６は、インジェクタ挿入部５００の壁の内部に形成された空いた領域である。第３のプレナム５２６は、バッフルアレイ５２４から流れ出たガスの流れが混ざってプロセスガスの連続的な広がりに合流することを可能とするよう構成されている。プロセスガスのシート状の広がり（ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）は、その後、出口開口部５０８を通って処理空間１１０内へと放出される。
【0081】
図５Ｃは、本開示の実施形態に係る、図５Ａのガスインジェクタ１０８を切断線５Ｃ－５Ｃで切った概略的な断面による平面図である。図５Ｃは、上述のインジェクタ挿入部５００を介した分配システム５１５をより明確に示している。分配システム５１５は、ガス導入通路５１４、拡散通路、第１のプレナム５１８、フィンアレイ５２０、第２のプレナム５２２、バッフルアレイ５２４、第３のプレナム５３６、及びこれらから形成される通路を含む。
【0082】
インジェクタ挿入部５００の両側には、１つ以上の加熱要素５３０が配置されている。加熱要素５３０は、インジェクタ挿入部５００の少なくとも一部分を通って、拡散通路５１６の周囲に配置されている。本明細書に記載の加熱要素５３０は、インジェクタ基体５０２の前面５１２を貫通して配置された１つ以上の開口部５２８を通して、インジェクタ挿入部５００に挿入されている。加熱要素５３０は、抵抗性加熱要素又は放射加熱要素のいずれかでありうる。図５Ｃに示す加熱要素５３０はカートリッジヒータであり、ヒータキャビティ５３１内に配置されている。図５Ａ～図５Ｃの実施形態では、２つのヒータキャビティ５３１が存在し、それぞれのヒータキャビティ５３１内に１つの加熱要素５３０が配置されている。
【0083】
各ガスインジェクタ１０８内に配置された加熱要素５３０によって、処理空間１１０（図１）に流入する混合ガス又はプロセスガスの予熱が可能となる。注入リング１１６及びベース本体１１４といった処理チャンバ１００の他の構成要素とは別に加熱されるガスインジェクタ１０８によって、当該ガスインジェクタ１０８を流過するガスのより制御された加熱が可能となる。ガスは、本明細書に記載の加熱要素５３０を使用して、処理空間に入る直前に所望のプロセス温度まで加熱することができる。ガスインジェクタ１０８を加熱することは概して、ジクロロシラン又はトリクロロシランといった、安定した又は非反応性の前駆体をガスインジェクタ１０８を介して流すときに利用される。加熱要素５３０は、ガスインジェクタ１０８、及びガスインジェクタ１０８を流過するガスを、約４００℃未満の温度まで、例えば約１００℃～約４００℃、例えば約１５０℃～約３００℃、例えば約２００℃～約３００℃の温度まで加熱するよう構成されている。各ガスインジェクタ１０８を個別に加熱することで、個々のガスインジェクタ１０８を流過するプロセスガスを制御することがさらに可能となり、これにより、１つ以上のガスインジェクタ１０８を流過するプロセスガスが、他のガスインジェクタ１０８を流過するプロセスガスとは異なる温度まで加熱される。加熱要素５３０によって、基板の上に流す前に未完成のまま消費することなく、ガスを予熱することが可能となる。
【0084】
図５Ｄは、本開示の実施形態に係る、図５Ａのガスインジェクタ１０８の第１の側からの概略的な側面図である。ガスインジェクタ１０８は、インジェクタ基体５０２の前面５１２に面して示されている。前面５１２を貫通して、ガス導入通路５１４、加熱要素５３０用の１つ以上の開口部５２８、及び１つ以上の取り付けファスナ５０７が配置されている。ガス導入通路５１４は、当該ガス導入通路５１４が開口部５２８間の中央に位置されるように、開口部５２８の間に配置されている。２つの開口部５２８が示されており、加熱要素５３０が各開口部５２８内に配置されている。各開口部５２８及びガス導入通路５１４は、インジェクタ挿入部５００の外面５０４より内側に配置されている。
【0085】
１つ以上の取り付けファスナ５０７は、ガスインジェクタ１０８を注入リング１１６に取り付けて、ガスインジェクタ１０８を定位置に保持するために使用される。１つ以上の取り付けファスナ５０７は、フック、留め具、固定ピン、ラッチ、ねじ、又はボルトを含みうる。他の種類のファスナも想定される。１つ以上の取り付けファスナ５０７が、インジェクタ基体５０２を貫通して配置される。１つ以上の取り付けファスナ５０７が、少なくとも前面５１２を貫通して配置される。本明細書で示される１つ以上の取り付けファスナ５０７は、２つの取り付けファスナ５０７である。２つの取り付けファスナ５０７は、インジェクタ基体５０２の両側に、かつガス導入通路５１４の両側に配置されている。２つの取り付けファスナ５０７は、インジェクタ基体５０２を貫通して配置された開口部５２８より外側に配置されている。
【0086】
一部の実施形態において、加熱要素５３０又は取り付けファスナ５０７が追加的に利用される。前面５１２を貫通して配置された開口部５２８によって、加熱要素５３０を個別に電源（図示せず）に接続することが可能となる。ガス導入通路５１４によって、第１のプロセスガス供給源１７４又は第２のプロセスガス供給源１７６といったガス供給源を、拡散通路５１６に流体的に結合してプロセスガスを供給することが可能となる。
【0087】
図５Ｅは、本開示の実施形態に係る、図５Ａのガスインジェクタ１０８の第２の側からの概略的な側面図である。ガスインジェクタ１０８は、インジェクタ挿入部５００の注入面５１０に面して示されている。示されるように、出口開口部５０８が注入面５１０内に配置されている。１つ以上の取り付けファスナ５０７が、インジェクタ基体５０２を貫通してさらに配置されている。
【0088】
注入面５１０の高さＨ３、従ってインジェクタ挿入部５００の高さは、約５ｍｍ～約１２ｍｍ、例えば約６ｍｍ～約１１ｍｍ、例えば約７ｍｍ～約１０ｍｍである。高さＨ３は、インジェクタ通路４０８の高さと同様であり、インジェクタ挿入部５００をインジェクタ通路４０８に挿入することを可能にする。注入面５１０の幅Ｗ５、従ってインジェクタ挿入部５００の幅は、約５０ｍｍ～約１００ｍｍ、例えば約６０ｍｍ～約９０ｍｍ、例えば約７０ｍｍ～約９０ｍｍである。幅Ｗ５は、インジェクタ通路４０８の幅と同様であり、インジェクタ挿入部５００をインジェクタ通路４０８に挿入することを可能にする。幅Ｗ５によってさらに、処理チャンバ１００内で利用されるガスインジェクタ１０８の数が決定される。注入面５００の高さＨ３と幅Ｗ５との比率は、約１：１５～約１：５であり、例えば約１：１２～約１：８、例えば約１：１０である。高さＨ３と幅Ｗ５との比率が、インジェクタ挿入部５００から出るガスの均一な広がりの形成を助ける。
【0089】
ガスインジェクタ１０８の出口開口部５０８は、約５０ｍｍ～約１００ｍｍ、例えば約７０ｍｍ～約９０ｍｍの幅Ｗ６を含む。出口開口部５０８の幅Ｗ６は、単一のガスインジェクタ１０８からのガスの分配を制御するよう構成されている。幅Ｗ６は、使用されるガスインジェクタ１０８がより少ないときには広くなり、使用されるガスインジェクタ１０８がより多いときには狭くなりうる。出口開口部５０８の高さＨ４は、約２ｍｍ～約８ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約７ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約６ｍｍである。出口開口部５０８の高さＨ４は、分配システム５１５の残りの部分の高さと等しい。一部の実施形態において、高さＨ４が分配システム５１５を通して変化する。
【0090】
図６Ａは、本開示の第２の実施形態に係る、他の実施形態によるガスインジェクタ１０８の概略的な等角図である。図６Ａ～図６Ｂのガスインジェクタ１０８は、ガスインジェクタ１０８と類似しているが、インジェクタ挿入部５００が、多層インジェクタ挿入部６００に置き換えられている。多層インジェクタ挿入部６００は、図５Ａ～図５Ｃのインジェクタ挿入部５００と同様であるが、二層のガス流を有しており、第１の広がりのガス流（ｆｉｒｓｔ ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｇａｓ ｆｌｏｗ）が、第２の広がりのガス流（ｓｅｃｏｎｄ ｓｈｅｅｔ ｏｆ ｇａｓ ｆｌｏｗ）の下に配置されている。インジェクタ挿入部６００は、２つの分配システム５１５を含み、これにより、第１の分配システム５１５が、本明細書に記載するように、第２の分配システム５１５の上に重ねられている。
【0091】
図６Ａ～図６Ｂのガスインジェクタ１０８は、インジェクタ基体５０２、及び多層インジェクタ挿入部６００を含む。多層インジェクタ挿入部６００は、インジェクタ基体５０２に接続されており、図５Ａ～図５Ｃのインジェクタ挿入部５００と同様のやり方で、インジェクタ通路４０８（図４Ａ）のうちの１つに嵌め込まれるよう構成されている。インジェクタ挿入部６００を有する各ガスインジェクタ１０８は、ガス出口１７８内に、第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂを含み、これにより、インジェクタ基体５０２とは反対側の多層インジェクタ挿入部６００の遠位端に配置された、２つの別個のガス出口が存在する。第１の出口開口部６０８ａと第２の出口開口部６０８ｂのそれぞれには、第１のプロセスガス供給源１７４及び第２のプロセスガス供給源１７６といった、別々のプロセスガス供給源から別々のプロセスガスが供給される。
【0092】
多層インジェクタ挿入部６００とインジェクタ基体５０２の双方は、プロセスガスに対する反応性が低く、耐久性が高く、熱伝導率が高い材料で形成されている。インジェクタ基体５０２及び多層インジェクタ挿入部６００の形成に適した材料は、炭化ケイ素、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、及び石英を含む。
【0093】
多層インジェクタ挿入部６００は、インジェクタ基体５０２の裏面５０６から延在する。多層インジェクタ挿入部６００は、外面６０４、及び注入面６１０を有する。ガス出口１７８は、注入面６１０を貫通して配置されている。注入面６１０は、多層インジェクタ挿入部６００のベース６０１及びインジェクタベース５０２とは反対側の、多層インジェクタ挿入部６００の遠位端に配置されている。多層インジェクタ挿入部６００の外面６０４は、インジェクタ通路４０８のうちの１つの内部に収まるよう構成されている。多層インジェクタ挿入部６００の外面６０４及び注入面６１０の断面は、スタジアム形状、又はオブラウンド形状をしている。一部の実施形態において、外面６０４及び注入面６１０の断面が、楕円形、又は、矩形、平行四辺形、台形といった四辺形である。他の形状による外面６０４及び注入面６１０の断面も想定され、有効でありうる。多層インジェクタ挿入部６００は、外面６０４のうち上面６０５及び底面６０３を含む。上面６０５及び底面６０３は、上面５０５及び底面５０３と同様である。
【0094】
インジェクタ挿入部６００のガス出口１７８は、第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂを含む。第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂは、多層インジェクタ挿入部６００の外面６０４を貫通して配置されている。第１の出口開口部６０８ａと第２の出口開口部６０８ｂのそれぞれは、当該第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂを通って駆動されるガスを分配して、基板の表面にわたってガスの２つのシート状の広がり（ｔｗｏ ｓｈｅｅｔｓ ｏｆ ｇａｓ）を形成するように、成形されている。図６Ａ～図６Ｂの実施形態では、第１の出口開口部６０８ａが、第２の出口開口部６０８ｂの下に配置されている。第１の出口開口部６０８ａは、第２の出口開口部６０８ｂに対して平行に配置されている。第１の出口開口部６０８ａと第２の出口開口部６０８ｂのそれぞれは、別々のガスカーテン又はガスの広がりを提供するよう構成されている。
【0095】
各別々のガスシート（ｇａｓ ｓｈｅｅｔ）は、互いに対して平行に吐出され、処理空間１１０（図１）に入った後にのみ混合する。各ガスシートの経路は、インジェクタ挿入部６００内を流過する間、分離されている。幾つかの実施形態において、第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂの一方又は両方が、当該第１の出口開口部６０８ａ又は第２の出口開口部６０８ｂを出るガスを、対向する出口開口部６０８ａ、６０８ｂを出るガス流に向かって方向付けるように、配置される。このことにより、出口開口部６０８ａ、６０８ｂを出るプロセスガスの２つのカーテンの間のガス混合を向上させることができる。
【0096】
図６Ｂは、本開示の実施形態に係る、他の平面を通る図６Ａのガスインジェクタ１０８の概略的な断面図である。本明細書に記載の実施形態では、第１のガス導入通路６１４ａ及び第２のガス導入通路６１４ｂが存在する。第１のガス導入通路６１４ａ及び第２のガス導入通路６１４ｂに結合された１つ以上のガス接続は、第１のプロセスガス供給源１７４又は第２のプロセスガス供給源１７６のいずれかでありうる。一部の実施形態において、第１のガス導入通路６１４ａが第１のプロセスガス供給源１７４に結合されており、第２のガス導入通路６１４ｂが第２のプロセスガス供給源１７６に結合されている。第１のガス導入通路６１４ａと第２のガス導入通路６１４ｂの双方は、図５Ｂ及び図５Ｃのガス導入通路５１４と同様である。
【0097】
第１のガス導入通路６１４ａと第２のガス導入通路６１４ｂのそれぞれは、別体の別個のガス通路である。第１のガス導入通路６１４ａは単一のガス通路であり、前面５１２に接続されたガスラインからのプロセスガスを移送する。第２のガス導入通路６１４ｂは、第１のガス導入通路６１４ａと同様であり、前面５１２に接続された第２のラインからの第２のプロセスガスを移送する単一のガス通路である。第１のガス導入通路６１４ａは、第１の拡散通路６１６ａと流体連通するよう構成されている。第２のガス導入通路６１４ｂは、多層インジェクタ挿入部６００内に配置された第２の拡散通路６１６ｂと流体連通している。第１の拡散通路６１６ａと第２の拡散通路６１６ｂの双方は、図５Ｃの拡散通路５１６と同様である。第１の拡散通路６１６ａと第２の拡散通路６１６ｂとは、幾つかの実施形態において、異なるパターンを有することができ、これにより、第１の拡散通路６１６ａのパターンは、第２の拡散通路６１６ｂのパターンとは異なっている。第１の拡散通路６１６ａは、第２の拡散通路６１６ｂの下方に配置されている。
【0098】
第１の拡散通路６１６ａ及び第２の拡散通路６１６ｂのそれぞれによって形成される４～１６個の経路が存在し、例えば４～１２個の経路、例えば６～１０個の経路、例えば８個の経路が存在する。
【0099】
第１の拡散通路６１６ａの各経路は、第１の下方プレナム６１８ａに通じている。第２の拡散通路６１６ｂの各経路は、第１の上方プレナム６１８ｂに通じている。第１の下方プレナム６１８ａと第１の下方プレナム６１８ｂとは、２つの別個の空間であり、それぞれ、第１の拡散通路６１６ａ及び第２の拡散通路６１６ｂの遠位端に配置されている。第１の下方プレナム６１８ａ及び第１の上方プレナム６１８ｂは、図５Ｂ及び図５Ｃの第１のプレナム５１８と同様である。下方フィンアレイ６２０ａが、第１の拡散通路６１６ａからの第１の下方プレナム６１８ａとは反対側の、第１の下方プレナム６１８ａの遠位端に配置されている。上方フィンアレイ６２０ｂは、第１の上方プレナム６１８ｂの遠位端に配置されている。下方フィンアレイ６２０ａ及び上方フィンアレイ６２０ｂのそれぞれは、図５Ｂ及び図５Ｃのフィンアレイ５２０と同様であり、それぞれが複数のフィンを含む。
【0100】
下方フィンアレイ６２０ａのすぐ下流には、第２の下方プレナム６２２ａが存在する。上方フィンアレイ６２０ｂのすぐ下流には、第２の上方プレナム６２２ｂが存在する。第２の下方プレナム６２２ａと第２の上方プレナム６２２ｂは、それぞれ、下方フィンアレイ６２０ａ及び上方フィンアレイ６２０ｂの遠位端に配置された空間である。第２の下方プレナム６２２ａ及び第２の上方プレナム６２２ｂは、図５Ｂ及び図５Ｃの第２のプレナム５２２と同様である。
【0101】
下方バッフルアレイ６２４ａ及び上方バッフルアレイ６２４ｂが、図５Ｃのバッフル５３５と同様の複数のバッフルから形成されている。下方バッフルアレイ６２４ａは、下方フィンアレイ６２０ａから最も遠い、第２の下方プレナム６２２ａの遠位端に配置されている。上方バッフルアレイ６２４ｂは、下方フィンアレイ６２０ｂから最も遠い、第２の上方プレナム６２２ｂの遠位端に配置されている。第３の下方プレナム６２６ａ及び第３の上方プレナム６２６ｂが、それぞれ、下方バッフルアレイ６２４ａ及び上方バッフルアレイ６２４ｂから延在する。第３の下方プレナム６２６ａは、下方バッフルアレイ６２４ａと第１の出口開口部６０８ａとの間に延在する空間である。第３の上方プレナム６２６ｂは、上方バッフルアレイ６２４ｂと第２の出口開口部６０８ｂとの間に延在する空間である。第３の下方プレナム６２６ａと第３の上方プレナム６２６ｂのそれぞれは、第３のプレナム５２６と同様である。
【0102】
図６Ａ及び図６Ｂには示されていないが、多層インジェクタ挿入部６００は、図５Ｃの加熱要素５３０と同様の１つ以上の加熱要素をさらに含む。多層インジェクタ挿入部６００内の通路、プレナム、フィン、及びバッフルのパターンと分布は、図５Ａ～図５Ｃの実施形態に関して先に記載したものと同様である。スペースが許す限り、多層インジェクタ挿入部６００内には３つ以上の層が存在しうる。一部の実施形態において、処理空間１１０に３つの別個のガスシートを注入するための３つの層、又は処理空間１１０に４つの別個のガスシートを注入するための４つの層が存在する。
【0103】
図６Ｃは、本開示の実施形態に係る、図６Ａのガスインジェクタ１０８の第１の側からの概略的な側面図である。ガスインジェクタ１０８は、インジェクタ基体５０２の前面５１２に面して示されている。先に図５Ｄを参照して述べたのと同様に、ガスインジェクタ１０８は、加熱要素５３０のための１つ以上の開口部５２８と、１つ以上の取り付けファスナ５０７と、を含む。ガス導入通路５１４が、第１のガス導入通路６１４ａ及び第２のガス導入通路６１４ｂと置き換えられている。第２のガス導入通路６１４ｂは、第１のガス導入通路６１４ａの上方に配置されている。第１のガス導入通路６１４ａ及び第２のガス導入通路６１４ｂの双方は、開口部５２８間に、かつ加熱要素５３０間に配置されている。第１のガス導入通路６１４ａ及び第２のガス導入通路６１４ｂは、多層インジェクタ挿入部６００の外面６０４より内部に存在する。多層インジェクタ挿入部６００の高さは、ガス通路の追加の層を補うために調整することができ、又は、各ガス通路は狭くすることができる。
【0104】
図６Ｄは、本開示の実施形態に係る、図６Ａのガスインジェクタの第２の側からの概略的な側面図である。ガスインジェクタ１０８は、多層インジェクタ挿入部６００の注入面６１０に面して示されている。示されるように、第１の出口開口部６０８ａ及び第２の出口開口部６０８ｂは、注入面６１０の範囲内に配置されている。
【0105】
注入面６１０の高さＨ５、従ってインジェクタ挿入部６００の高さは、約５ｍｍ～約１５ｍｍ、例えば約６ｍｍ～約１２ｍｍ、例えば約８ｍｍ～約１２ｍｍである。高さＨ５は、インジェクタ通路４０８の高さと同様であり、インジェクタ挿入部６００をインジェクタ通路４０８に挿入することを可能にする。注入面６１０の幅Ｗ５は、注入面５１０の幅Ｗ５と同様である。幅Ｗ５は、インジェクタ通路４０８の幅と同様であり、インジェクタ挿入部６００をインジェクタ通路４０８に挿入することを可能にする。注入面６００の高さＨ５と幅Ｗ５との比率は、約１：７～約１：２０であり、例えば約１：８～約１：１６、例えば約１：１０～約１：１５である。高さＨ５と幅Ｗ５との比率が、インジェクタ挿入部６００から出るガスの均一な広がりの形成を助ける。
【0106】
第１の出口開口部６０８ａと第２の出口開口部６０８ｂのそれぞれの幅Ｗ６は、出口開口部５０８の幅Ｗ６と同様である。第１の出口開口部６０８ａと第２の出口開口部６０８ｂのそれぞれは、高さＨ６をさらに含む。高さＨ６は、約２ｍｍ～約８ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約７ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約６ｍｍである。出口開口部６０８ａ、６０８ｂの高さＨ６は、各分配システム５１５の残りの部分の高さと等しい。一部の実施形態において、高さＨ６が分配システム５１５を通して変化する。
【0107】
図７Ａは、本開示の実施形態に係る、ガス供給アセンブリ７００の概略的なガスフロー図である。ガス供給アセンブリ７００は、第１のプロセスガス供給源１７４及び第２のプロセスガス供給源１７６のうちの１つの代わりに又は当該１つと共に使用することができる。１つ以上のガス供給アセンブリ７００は、１つ以上のガスインジェクタ１０８を介して、処理空間１１０にプロセスガスを供給するよう構成されている。ガス供給アセンブリ７００は、プロセスガス供給源７０２から処理空間１１０への前駆体の分圧及び流量を制御する際に支援する。プロセスガス供給源７０２からのガスの分圧を制御することで、処理空間１１０の様々な領域に流入するプロセスガスの濃度を制御することが可能となる。ガス供給アセンブリ７００は、ガス供給アセンブリ７００の様々なアームを流過するプロセスガス及び前駆体の流量及び分圧（即ち濃度）を別々に制御することを可能とする。ユーザは、同じ流量の特定のプロセスガスを様々な分圧／濃度で供給するよう、ガス供給アセンブリ７００の様々なアーム又は導管を構成することが可能である。
【0108】
ガス供給アセンブリ７００は、圧力コントローラ７０４に流体的に結合されたプロセスガス供給源７０２と、圧力コントローラ７０４に流体的に結合されたガスリザーバ７０６と、ガスリザーバ７０６及び排気ポンプ７３４に流体的に結合され、かつガスリザーバ７０６と排気ポンプ７３４との間に配置された排気誘導バルブ７０８と、を含む。複数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが、ガスリザーバ７０６及び処理空間１１０に流体的に接続されている。複数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、ガスリザーバ７０６に対して並列に結合されている。複数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆの各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆに接続されている。バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆは、ガスリザーバ７０６から各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを通る体積流量を制御する。
【0109】
キャリアガス供給源７２８が、複数の混合点７３２に流体的に結合されている。複数の混合点７３２は、キャリアガス供給源７２８と処理空間１１０との間、及び複数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆと処理空間１１０との間に配置されている。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆからのガスと、キャリアガス供給源７２８からのガスは、ガスインジェクタ１０８に供給される前に、混合点７３２で合わされる。
【0110】
プロセスガス供給源７０２は、ガスパネル、又は単一のプロセスガス供給源７０２でありうる。プロセスガス供給源７０２は、ケイ素含有ガス、ゲルマニウム含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガスといったプロセスガスを供給するよう構成されている。他の種類のプロセスガスも考えられる。プロセスガス供給源７０２は、プロセスガスを所定の濃度及び流量で供給するよう構成されており、これにより、プロセスガス中の成分の質量流量は、プロセスガス供給源７０２によって制御される。プロセスガス供給源７０２は、プロセスガス導管７１４を介して圧力コントローラ７０４に流体的に結合されている。圧力コントローラ７０４は、ガスリザーバ７０６内に貯えられたガスの圧力を制御するよう構成される。圧力コントローラ７０４は、ガスリザーバ７０６内の圧力を制御する。圧力コントローラ７０４は、ガスリザーバ７０６を出て処理空間１１０に入るガスを考慮するために、圧力コントローラ７０４及び排気誘導バルブ７０８を通るプロセスガスの流れを制御する。
【0111】
圧力コントローラ７０４は、リザーバ供給導管７１６によってガスリザーバ７０６に流体的に結合されている。リザーバ供給導管７１６は、圧力コントローラ７０４とガスリザーバ７０６との間でガスを移送する。ガスリザーバ７０６は、加圧されたガスのリザーバである。ガスリザーバ７０６は、約１０ｐｓｉ～約６５ｐｓｉ、例えば約１０ｐｓｉ～約６０ｐｓｉ、例えば約１４ｐｓｉ～約５０ｐｓｉの圧力で保持される。ガスリザーバ７０６は、一定の圧力を維持するよう構成されている。一定の圧力は、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを通るプロセスガスの脈動を制御する際に役立つ。ガスリザーバ７０６は、チャンバ又はタンクであり、基板処理工程中に、約１００ｃｍ３を超えるプロセスガスを保持するよう構成されている。ガスリザーバ７０６は、約１００ｃｍ３～約７５０ｃｍ３、例えば約１００ｃｍ３～約５００ｃｍ３の空間を有する。ガスリザーバ７０６は、プロセスガス供給源７０２によって導入されるガスの均一な混合を可能とするのに十分な大きさである。ガスリザーバ７０６は、約１００ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍの流量を連続的に通過させられるよう構成されうる。
【0112】
ガスリザーバ７０６内の圧力が、所定の限界値を超えた場合には、圧力コントローラ７０４は、排気バルブコントローラ７１２を介して排気誘導バルブ７０８と通信する。排気バルブコントローラ７１２は、排気誘導バルブ７０８に結合されており、排気誘導バルブ７０８を開閉して、ガスリザーバ７０６から排気ポンプ７３４へのプロセスガスの流出を増減させる。排気ポンプ７３４は、排気導管７２０を介して排気誘導バルブ７０８に結合されている。排気導管７２０はまた、排気モジュール１６５及び下方チャンバ排気通路１６４を、排気ポンプ７３４に流体的に結合する。
【0113】
排気誘導バルブ７０８は、各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが閉じている間は、ガスリザーバ７０６からのプロセスガスを排気ポンプ７３４へと排気できるようにする。全てのスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが閉じている間に、排気誘導バルブ７０８を介して排気されるプロセスガスの流量は、各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを流過するプロセスガスの所望の流量と等しい。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが開位置にあり、プロセスガスが処理空間１１０内に入ることを許容するときには、排気誘導バルブ７０８は閉じられている。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ及び排気誘導バルブ７０８を開閉させることを組み合わせることで、速度及び圧力の上昇が少し発生し又は当該上昇が全く発生することなく、高速のガス供給時間が提供される。時間に対する、各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ及び排気誘導バルブ７０８を通る合計流量は、マスタ流量コントローラ７２２を使用して、ほぼ一定になるように制御される。
【0114】
各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、スプリッタ導管７２５を介してガスリザーバ７０６に結合されている。スプリッタ導管７２５は、複数のガスラインに分岐し、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのそれぞれに接続するよう構成されている。各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは並列に結合されており、いずれのスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｂも同じガス流路内には存在しない。複数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、第１のスプリッタバルブ７２６ａ、第２のスプリッタバルブ７２６ｂ、第３のスプリッタバルブ７２６ｃ、第４のスプリッタバルブ７２６ｄ、第５のスプリッタバルブ７２６ｅ、及び第６のスプリッタバルブ７２６ｆを含む。各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、スプリッタ導管７２５から自身を通過するプロセスガスの流量を制御するよう構成されている。各スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆは、バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのうちの１つによって制御されている。バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆは、マスタ流量コントローラ７２２に接続されている。マスタ流量コントローラ７２２は、各バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆに指示を与えるよう構成されている。バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのそれぞれは、当該バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのそれぞれがスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのうちの１つを開閉するよう構成されているように、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆの構成を制御するよう構成されている。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆによって、スプリッタバルブアセンブリ７３１の各分岐を流過するプロセスガスの流量又は分圧（即ち、濃度）を、混合点７３２でキャリアガスと混合する前に制御することが可能となる。従って、各ガスインジェクタ１０８から出る流量は同じでありうるが、ガスインジェクタ１０８から流出するガス流中のプロセスガスの分圧を、各ガスインジェクタ１０８間で変えることができる。１つの基板が処理されるにつれて各ガスインジェクタ１０８を通るプロセスガスの濃度が変わるように、ガスインジェクタ１０８のそれぞれを通るプロセスガスの分圧がさらに、処理チャンバ内の同じプロセスの間に変えられうる。
【0115】
第１のバルブコントローラ７２４ａは、第１のスプリッタバルブ７２６ａを開閉するよう構成されている。第２のバルブコントローラ７２４ｂは、第２のスプリッタバルブ７２６ｂを開閉するよう構成されている。第３のバルブコントローラ７２４ｃは、第３のスプリッタバルブ７２６ｃを開閉するよう構成されている。第４のバルブコントローラ７２４ｄは、第４のスプリッタバルブ７２６ｄを開閉するよう構成されている。第５のバルブコントローラ７２４ｅは、第５のスプリッタバルブ７２６ｅを開閉するよう構成されている。第６のバルブコントローラ７２４ｆは、第６のスプリッタバルブ７２６ｆを開閉するよう構成されている。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのそれぞれは、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのうちの１つを通るプロセスガスの流れを部分的に制限又は許容するために、様々な程度に開閉することができる。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを開くことで、流量が１つ以上のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを介して増大する。１つ以上のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを少なくとも部分的に閉じることで、流量が１つ以上のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを介して減少する。
【0116】
６個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、及び６個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆを有するものとして示されているが、他の数のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ及びバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆも考えられる。一部の実施形態において、２～２０個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが存在し、例えば３～１５個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、例えば４～１２個のスプリッタバルブ７２６ａ、７２６ｆ、例えば４～１０個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、例えば４～８個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、例えば４～６個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが存在する。図１、図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂに示す実施形態では、５個のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆが存在する。同様に、２～２０個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆが存在してよく、例えば３～１５個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆ、例えば４～１２個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆ、例えば４～１０個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆ、例えば４～８個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆ、例えば４～６個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆが存在してよい。図１、図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂに示す実施形態では、５個のバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆが存在する。
【0117】
一部のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを通る流量は、他のスプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆを通る流量よりも少なくなるよう制御することができる。一部の実施形態において、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、及び対応するバルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのそれぞれが、スプリッタバルブアセンブリ７３１と見做される。
【0118】
ガスは、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのそれぞれを通って、複数のガス分割導管７３３に流入する。ガス分割導管７３３は、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆのそれぞれから、複数の混合点７３２のうちの混合点７３２まで延びている。各ガス分割導管７３３を通るガス流は、混合点７３２でキャリアガスと合わせられる。キャリアガスは、キャリアガス供給源７２８から供給される。キャリアガスは、キャリアガス供給源７２８から、キャリアガス導管７３０を介して各混合点７３２に供給される。キャリアガス導管７３０は、先に記載のスプリッタバルブアセンブリ７３１と同様のスプリッタバルブアセンブリを含みうる。代替的に、キャリアガス導管７３０が、複数のキャリアガスラインに分けられる。キャリアガスラインのうちの１つが、各混合点７３２に接続している。キャリアガス供給源７２８によって供給されるキャリアガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は酸素（Ｏ２）のいずれか１つ又はこれらの組み合わせとすることができる。他のキャリアガスも想定される。一部の実施形態において、キャリアガス供給源７２８が、第２のプロセスガス供給源に置き換えられる。
【0119】
プロセスガスが、混合点７３２のうちの１つでキャリアガスと合わせられて一つになった後で、合わせられたガスは、ガスインジェクタ１０８を介して処理空間１１０に注入するために、１つ以上のガスインジェクタ１０８のそれぞれに供給される。個々の混合ガス導管７３５が、各混合点７３２と、対応する各ガスインジェクタ１０８と、の間に延びている。
【0120】
バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのそれぞれは、マスタ流量コントローラ７２２に接続されている。バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆのそれぞれは、１つ以上の電気接続を使用してマスタ流量コントローラ７２２に接続され、又は電子信号又は高周波（ＲＦ）信号を使用してつながれる。マスタ流量コントローラ７２２はさらに、圧力コントローラ７０４、ガスリザーバ７０６、及び排気バルブコントローラ７１２のそれぞれに接続されている。マスタ流量コントローラ７２２は、バルブコントローラ７２４ａ～７２４ｆ、圧力コントローラ７０４、ガスリザーバ７０６、及び排気バルブコントローラ７１２のそれぞれに指示を送受信して、処理空間１１０内へのプロセスガスの流量を制御するよう構成されている。
【0121】
スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ、及び排気誘導バルブ７０８のそれぞれは、ガス供給アセンブリ７００内に配置された導管を通るプロセスガスの流量を制御するよう構成されている。スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ及び排気誘導バルブ７０８を構成しうるバルブの種類には、回転バルブ、リニアバルブ、及び自己作動バルブが含まれる。より具体的には、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆ及び排気誘導バルブ７０８は、ボールバルブ、プラグバルブ、バタフライバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、ピンチバルブ、ダイヤフラムバルブ、又はニードルバルブの１つでありうる。バルブの種類は、少なくとも部分的には、ガス供給アセンブリ７００全体にプロセスガスを分配する際に使用される精度の程度に応じて選択される。
【0122】
ガス供給アセンブリ７００によって、処理空間１１０に進入する混合ガスの流量と、混合ガス中のプロセスガスの濃度／分圧と、の両方を制御することが可能となる。プロセスガスの濃度／分圧と、総流量の両方を制御することで、基板表面に亘るプロセスガスの分配を変えることが可能となる。プロセスガスの濃度を制御することで、基板の様々な領域での堆積速度をより良好に制御することが可能となる。
【0123】
図７Ｂは、本開示の実施形態に係る、図７Ａの混合ガスアセンブリ７００、及び第２の混合ガスアセンブリ７０１の概略的なガスフロー図である。ガスインジェクタ１０８のそれぞれが、混合ガス導管７３５の１つに取り付けられている。混合ガス導管７３５のそれぞれは、供給アセンブリ７００から延びている。供給アセンブリ７００は、図７Ａにより詳しく示されている。第２の混合ガスアセンブリ７０１は、供給アセンブリ７００と同様である。第２の混合ガスアセンブリ７０１は、複数の第２の混合ガス導管７４０を介して各ガスインジェクタ１０８に接続されている。第２の混合ガス導管７４０は、混合ガス導管７３５と類似しているが、第２の混合ガスアセンブリ７０１から延びている。第２の混合ガスアセンブリ７０１内の各構成要素は、供給アセンブリ７００内の構成要素と同様である。
【0124】
第２の混合ガスアセンブリ７０１は、図６Ａ～図６Ｄの多層インジェクタ挿入部６００と共に利用することができる。本明細書に記載の実施形態では、供給アセンブリ７００が、ガスインジェクタ１０８の第１のガス導入通路６１４ａ（図６Ｂ及び図６Ｃ）にガスを供給し、第２の混合ガスアセンブリ７０１が、ガスインジェクタ１０８の第２のガス導入通路６１４ｂ（図６Ｂ及び図６Ｃ）にガスを供給する。従って、ガスインジェクタ１０８によって吐出されるガスの広がりが、流量及びプロセスガス濃度の両方において正確に制御されうる。
【0125】
排気モジュール１６５及び下部チャンバ排気通路１６４のそれぞれは、第１の混合ガスアセンブリ７００と第２の混合ガスアセンブリ７０１の両方により供給されるガスを除去するための排気導管７２０と流体連通している。一部の実施形態において、混合ガスアセンブリ７００、７０１の両方が、排気導管７２０及び排気ポンプ７３４といった共通の排気システムを共有する。
【0126】
第１の混合ガスアセンブリ７００と第２の混合ガスアセンブリ７０１とは、同じガスを供給してよく、又は異なるガスを供給してよい。一部の実施形態において、第１の混合ガスアセンブリ７００が、基板１５０上に層を堆積させるための第１のプロセスガスを供給する。第２の混合ガスアセンブリ７０１は、処理空間１１０に第２のプロセスガスを供給するために利用される。第２のプロセスガスは、第１のプロセスガスと同様であってよく、基板１５０上に第２の層を堆積させうる。代替的に、第２の混合ガスアセンブリ７０１は、パージガス、洗浄ガス、又はエッチャントガスを供給する。一部の実施形態において、同じガスが利用されるが、異なる流量又は濃度で供給される。ガスは、第１の混合ガスアセンブリ７００及び第２の混合ガスアセンブリ７０１を介して、同時に、又は、流過するガス及び処理チャンバ１００内で実行されている所望のプロセスに従って時間をずらして、供給することができる。
【0127】
図８は、本開示の実施形態に係る、図７Ａのガス供給アセンブリ７００で使用するための方法８００のフロー図である。方法８００は、処理空間１１０といった処理空間へのプロセスガスの流量及び濃度を制御するために利用される。工程８０２の間、第１の混合ガスが、ガスリザーバ７０６といったガスリザーバに導入される。第１の混合ガスは、第１の濃度のプロセスガスを含む。
【0128】
ガスリザーバは、その中のガス量を所定の圧力で維持するよう構成された圧力貯蔵器である。ガスの量は、約１００ｓｃｃｍより大きく、例えば、約１００ｃｍ３より大きいプロセスガスであり、例えば約１００ｃｍ３～約７５０ｃｍ３、例えば約１００ｃｍ３～約５００ｃｍ３のプロセスガスである。ガスリザーバ７０６内の第１の混合ガスの圧力は、動的な圧力振動を発生させうるガスリザーバ内の共振モードを回避するために、上述の所定の圧力範囲内に保たれる。排気誘導バルブ及び複数のスプリッタバルブが、ガスリザーバ内のほぼ一定の圧力を保つために利用される。排気誘導バルブは排気誘導バルブ７０８であり、複数のスプリッタバルブはスプリッタバルブ７２４ａ～７２４ｆである。
【0129】
第１の混合ガスが、プロセスガス供給源７０２といったプロセスガス供給源によって、ガスリザーバに導入される。プロセスガス供給源は、プロセスガスを含む第１の混合ガスを供給するよう構成されている。プロセスガスは、ケイ素含有ガス、ゲルマニウム含有ガス、窒素含有ガス、炭素含有ガス、酸素含有ガスの１つ又はこれらの組み合わせでありうる。列挙されていない他の種類のプロセスガスも考えられる。プロセスガス供給源は、所定の第１のプロセスガス濃度及び流量で第１の混合ガスを供給し、これにより、第１の混合ガス中の成分の質量流量は、プロセスガス供給源によって制御されている。プロセスガス供給源からの第１の混合ガスの流量は、第１の流量である。第１の流量は、約１００ｓｃｃｍ～約２５００ｓｃｃｍ、例えば約１００ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍである。
【0130】
工程８０２の後に、複数のスプリッタバルブに第１の混合ガスを供給する他の工程８０４が実行される。複数のスプリッタバルブは、スプリッタバルブ７２６ａ～７２６ｆでありうる。複数のスプリッタバルブは、スプリッタ導管７２５といったスプリッタ導管の異なる分岐にそれぞれ配置されている。複数のスプリッタバルブのそれぞれは、そこを通る第１の混合ガスの流量を制御するために利用される。従って、スプリッタバルブは、スプリッタ導管７２５の各分岐にわたって第１の混合ガスの流量を制御するために利用される。各スプリッタバルブを通る第１の混合ガスの流量は、プロセスガス供給源からの第１の混合ガスの総流量をスプリッタバルブの数で割ったものと等しい。５個のスプリッタバルブが存在する実施形態では、第１の混合ガスの流量は約２０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、例えば約２０ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍである。６個のスプリッタバルブが存在する実施形態では、第１の混合ガスの流量は約１５ｓｃｃｍ～約４２０ｓｃｃｍ、例えば約１５ｓｃｃｍ～約３３５ｓｃｃｍである。各スプリッタバルブは、第１の混合ガスの流量を制御するために開閉させることができる。一部の実施形態において、スプリッタバルブは、そこを通る第１の混合ガスの部分流量を許容するよう制御される。各スプリッタバルブは、当該各スプリッタバルブを所望のガス流量のために調整できるよう、個別に制御される。スプリッタバルブを通過した後で、第１の混合ガスは、ガス分割導管７３３といった複数のガス分割導管に流入する。１つのガス分割導管が、スプリッタバルブのそれぞれに結合されうる。ガス分割導管７３３は、そこを通る第１の混合ガスを運んで、複数の混合点７３２といった複数の混合点に接続する。ガス分割導管７３３のそれぞれが、混合点７３２のうちの１つに結合されている。
【0131】
キャリアガス導管にキャリアガスを供給する他の工程８０６が、工程８０４の前、工程８０４と同時に、又は工程８０４の後に実行される。キャリアガスは、工程８０６の間、キャリアガス供給源によって供給される。キャリアガス供給源は、キャリアガス供給源７２８でありうる。キャリアガス供給源は、約３０ｓｌｍより小さい流量で、例えば約５ｓｌｍ～約３０ｓｌｍ、例えば約１０ｓｌｍ～約３０ｓｌｍの流量でキャリアガスを供給するよう構成されている。キャリアガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン（Ａｒ）、又は酸素（Ｏ２）のいずれか１つ又はこれらの組み合わせでありうる。他のキャリアガスも想定される。キャリアガス導管は、キャリアガス導管７３０でありうる。キャリアガス導管は、複数のキャリアガスラインに分岐する。１つのキャリアガスラインが、複数の混合点のそれぞれに接続されている。
【0132】
工程８０６でキャリアガスがキャリアガス導管を介して供給されるのと同時に、かつ工程８０４で第１の混合ガスがスプリッタバルブを流過してしまった後で、キャリアガスと第１の混合ガスとが、工程８０８の間に混ぜ合わされる。第１の混合ガスとキャリアガスとの混合は、複数の混合点において行われる。複数の混合点のうちの混合点のそれぞれは、キャリアガス導管のキャリアガスラインの１つと、ガス分割導管の１つと、の交差点でありうる。従って、各混合点は、キャリアガスラインの遠位端とガス分割導管の遠位端とを合流させてキャリアガスと第１の混合ガスとを混合するための、Ｔ字状継手又はＹ字状継手を含みうる。キャリアガスと第１の混合ガスとを混ぜ合わせることで第２の混合ガスが生成し、第２の混合ガスは、混合点から流れ出て、混合ガス導管７３５といった複数の混合ガス導管を通って流れる。最初に混合点で混合されるときには、キャリアガスと第１の混合ガスとが均一に混合されないことがある。第２の混合ガスが、複数の混合ガス導管及び１つ以上のガスインジェクタを流過する間、キャリアガスと第１の混合ガスとは混ざり続ける。
【0133】
第２の混合ガスは、第１のプロセスガス濃度よりも低い第２のプロセスガス濃度を有する。各混合ガス導管を通る第２の混合ガスの流量は、各混合ガス導管を通る第１の混合ガスとキャリアガスの双方の総流量に等しい。各混合ガス導管を通る第２の混合ガスの流量は、約２ｓｌｍ～約１０ｓｌｍ、例えば約４～約８ｓｌｍ、例えば約６ｓｌｍである。各混合ガス導管を通る第２の混合ガスの流量は、処理チャンバ内のガスインジェクタの数に少なくとも部分的に依存しうる。第２の混合ガス中の第１の混合ガスとキャリアガスとの比率は、本明細書に記載の装置を使用して制御し調整することができ、これにより、各インジェクタを通る第１の混合ガスの濃度及び流量が、様々なプロセスのために望まれるように、個々のインジェクタごとに調整される。各ガスインジェクタを通る総流量は一定に保つことができ、第２の混合ガス中の第１の混合ガスの濃度／分圧が、各ガスインジェクタ間で変えられる。
【0134】
第２の混合ガスは、混合ガス導管を介して複数のガスインジェクタへと流される。混合ガス導管のそれぞれは、ガスインジェクタに結合されており、ガスインジェクタに第２の混合ガスを供給する。第２の混合ガスがガスインジェクタに導入されると、第２の混合ガスは、工程８１０の間に処理チャンバの処理空間に導入される。処理空間への第２の混合ガスの導入は、所定の速度及びガス分配で行われる。第２の混合ガスを導入することで、処理空間内に配置された基板の上に１つ以上の層を形成することが可能となる。
【0135】
図９Ａは、本開示の実施形態に係る、リングインジェクタ９００の概略的な平面図である。リングインジェクタ９００は、ガスインジェクタ１０８に加えて、処理空間の周囲に配置されるよう構成されている。リングインジェクタ９００は、処理空間１１０の内部に配置され、注入リング１１６の内面４０４又はベースリング１１４の内面３０４に取り付けられている。図１に示すように、リングインジェクタ９００は、注入リング１１６の内面４０４に取り付けられている。リングインジェクタ９００は、基板が処理位置にある間、基板の上面の上方に配置される。従って、リングインジェクタ９００は、図１の水平面１２５より上方に、かつ上部チャンバ１１１内に配置されている。リングインジェクタ９００は、複数の孔９０６を通して前駆体を処理空間１１０内に供給するよう構成されている。リングインジェクタ９００は、チャンバ内での前駆体供給にフレキシビリティをもたらす。リングインジェクタ９００は、ガスインジェクタ１０８からのガス流を補い、基板１５０の端部付近で堆積速度を制御するのを支援することができる。
【0136】
リング供給ライン９０２が、分配本体９０８に接続されている。分配本体９０８は、リング形状の分配本体９０８であり、リング供給ライン９０２に接続されている。リング供給ライン９０２は、処理チャンバ１００の壁内の供給ポート（図示せず）を通過するよう構成されている。リング供給ライン９０２は、分配本体９０８に前駆体ガスを供給するよう構成されている。リング供給ライン９０２及び分配本体９０８は、プロセスガスが流過できるよう構成された中空の通路又は導管である。分配本体９０８は、外側リング表面９０４及び内側リング表面９１０を有する。外側リング表面９０４は、注入リング１１６の内面４０４といった、処理空間１１０内の表面に取り付けられるよう構成されている。
【0137】
内側リング表面９１０には、複数の孔９０６が貫通して形成されている。複数の孔９０６は、分配本体９０８の内側中空部分と内側リング表面９１０との間に形成された開口部である。処理空間１１０の周囲の、円周上の様々な位置にガスを分配できるように、複数の孔９０６が、内側リング表面９１０の周りに間隔を置いて配置されている。分配本体９０８の直径及び孔９０６の大きさは、所望の流量及び前駆体分配の所望の位置に影響を受ける。
【0138】
内側リング表面９１０の直径は、約２５０ｍｍ～約４５０ｍｍ、例えば約３００ｍｍ～約４００ｍｍ、例えば約３５０ｍｍである。孔９０６のそれぞれの大きさは、孔９０６の数及び孔９０６の位置に依存する。孔９０６は、直径が約１ｍｍ～約５ｍｍであり、例えば直径約２ｍｍ～約４ｍｍ、例えば直径約２ｍｍ～約３ｍｍでありうる。内側リング表面９０６を貫通して配置された約４～３０個の孔９０６が存在し、例えば約６～２５個の孔９０６、例えば約８～２０個の孔９０６が存在する。孔９０６は、内側リング表面９１０の全周に均等に配置されている。一部の実施形態において、孔９０６が内側リング表面９０６の周りに非対称的に配置される。孔９０６を非対称的に分散させることで、ガスインジェクタ１０８又は上方チャンバ排気通路開口部３２４（図３Ｂ）から遠い基板１５０の端部付近で、プロセスガスの濃度を上げることが可能となる。非対称的な分散はさらに、処理空間１１０を通るガス流の制御を支援する。
【0139】
図９Ｂは、本開示の実施形態に係る、他の実施形態によるリングインジェクタ９０１の概略的な平面図である。図９Ｂの実施形態では、リングインジェクタ９０１は、処理空間１１０の一部分を取り囲むよう構成されているだけであり、これにより、分配本体９０６は完全なリングではない。図９Ｂの実施形態では、分配本体９０６は、半円といった部分的なリングである。代替的に、分配本体９０６が、１／４リング又は他の円弧セグメントでありうる。代替的に、分配本体９０６は、当該分配本体９０６が円の約７５％を形成するように、３／４リングでありうる。分配本体９０６の他の実施形態が、様々な部分リングを形成する。本明細書では、部分的なリングとは、全円よりも小さい円、例えば全円の約５％から約９５％、例えば全円の約１０％から約９０％を形成するリングの部分として定義される。
【0140】
部分的なリングが分配本体９０６のために使用される図９Ｂの実施形態は、基板の全周でのガスの分配が望まれない処理工程のために使用されうる。分配本体９０６の部分的なリング形成以外は、図９Ｂのリングインジェクタ９０１は、図９Ａのリングインジェクタ９００と同様である。
【0141】
本明細書で記載された構成要素によって、処理チャンバ１００といった処理チャンバ内で、より良好な均一性及び堆積制御が可能となる。本明細書では、１つの処理チャンバ１００内に一緒に示されているが、本明細書に記載の構成要素は、既存の又は代替的な堆積処理チャンバで別々に利用することができる。
【0142】
先の記載は本開示の実施形態を対象としているが、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することができ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【国際調査報告】