特表 2024-514139 処理チャンバ用の改良されたアイソレータ

(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】2024-03-28

(54)【発明の名称】処理チャンバ用の改良されたアイソレータ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240321BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240321BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20240321BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

C23C16/455

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023562486

(86)(22)【出願日】2022-03-25

(85)【翻訳文提出日】2023-12-08

(86)【国際出願番号】 US2022021844

(87)【国際公開番号】W WO2022221025

(87)【国際公開日】2022-10-20

(31)【優先権主張番号】17/228,996

(32)【優先日】2021-04-13

(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】ダナクシルル， アクシャイ

(72)【発明者】

【氏名】ペマサニ， サケス

(72)【発明者】

【氏名】クルカルニ， マユル ゴビンド

(72)【発明者】

【氏名】ムチャラ， マドゥー サントシュ クマール

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030AA14

4K030BA44

4K030EA06

4K030EA11

4K030FA03

4K030FA10

4K030GA02

4K030JA03

4K030JA04

4K030KA45

4K030LA12

4K030LA15

5F004AA01

5F004BA04

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB28

5F004BB29

5F004BC08

5F004BD03

5F004BD04

5F004DA17

5F045AA06

5F045AA08

5F045AA15

5F045AB32

5F045AC00

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC11

5F045AC15

5F045AC16

5F045AD08

5F045AD09

5F045AE15

5F045AE17

5F045AE19

5F045AE21

5F045AE23

5F045AF01

5F045BB02

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB03

5F045EB06

5F045EE17

5F045EF05

5F045EF15

5F045EH13

5F045EK07

(57)【要約】

処理チャンバ内の１つまたは複数の表面上での望ましくない残留材料の堆積および蓄積を低減するための装置および方法が本明細書で提供される。本明細書に開示される実施形態では、処理チャンバは、チャンバベース、１つまたは複数の側壁、および処理空間を画定するチャンバリッドを有するチャンバ本体と、チャンバリッド内に配置され、処理空間に隣接する底面を有するシャワーヘッドと、チャンバリッドと１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータと、を含む。アイソレータは、シャワーヘッドに接する第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部に接続され、第１の端部から第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁と、傾斜内壁とは異なる角度の下部内壁と、を含む。アイソレータの第１の端部と傾斜内壁とが、９０°未満の第１の角度を形成する。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバベース、１つまたは複数の側壁、および処理空間を画定するチャンバリッドを有する、チャンバ本体と、
前記チャンバリッド内に配置され、前記処理空間に隣接する底面を有するシャワーヘッドと、
前記チャンバリッドと前記１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータと、
を備え、前記アイソレータは、
前記シャワーヘッドに接する第１の端部と、
前記第１の端部の反対側の第２の端部と、
前記第１の端部に接続され、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁であって、前記アイソレータの前記第１の端部と前記傾斜内壁とが９０°未満の第１の角度を形成する、傾斜内壁と、
前記傾斜内壁に接続され、前記傾斜内壁とは異なる角度で前記第２の端部に向かって延在する下部内壁とを含む、
処理チャンバ。

【請求項2】

前記第１の角度が約３０°から約４５°である、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項3】

前記シャワーヘッドの前記底面と前記アイソレータの前記傾斜内壁とが、９０°を超える第２の角度を形成する、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項4】

第２の角度が約１３５°から約１５０°である、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項5】

前記傾斜内壁が、前記アイソレータの半径方向内縁で前記第１の端部に接続されている、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項6】

前記アイソレータの前記半径方向内縁の内側で測定された前記シャワーヘッドの平坦で穴のない領域の半径方向幅が、約７／１６インチ未満である、請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項7】

前記半径方向内縁の内側で測定した前記アイソレータの内径が約１３＋３／８インチ未満である、請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項8】

前記アイソレータの前記第１の端部と前記チャンバベースとの間に配置され、前記１つまたは複数の側壁の半径方向内側に配置されたライナをさらに備え、前記ライナは、
内壁と、
傾斜外壁と、
前記内壁を前記傾斜外壁に接続する第１の端部と、
前記第１の端部の反対側の第２の端部と、
を含み、
前記アイソレータの前記半径方向内縁が、前記ライナの前記内壁と実質的に位置合わせされているか、または前記ライナの前記内壁の半径方向内側に配置されている、
請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項9】

基板支持体をさらに備え、前記基板支持体が、
第１の表面と、
前記第１の表面の反対側の第２の表面と、
前記基板支持体の周囲で前記第１の表面と前記第２の表面とを接続する第３の表面と、
を含み、
前記傾斜内壁と前記基板支持体の前記第３の表面との間の最小距離が約０．２インチより大きい、
請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項10】

前記アイソレータの前記第１の端部と前記チャンバベースとの間に配置され、前記１つまたは複数の側壁の半径方向内側に配置されたライナをさらに備え、前記ライナは、
内壁と、
傾斜外壁と、
前記内壁を前記傾斜外壁に接続する第１の端部と、
前記第１の端部の反対側の第２の端部と、
を含み、
前記アイソレータの前記傾斜内壁の第１の平面と前記ライナの前記傾斜外壁の第２の平面とが、約３０°以下の第３の角度を形成する、
請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項11】

前記第３の角度が約１０°以下である、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項12】

前記第１の平面と前記第２の平面とが実質的に平行である、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項13】

処理チャンバ用のアイソレータであって、
リング状本体を備え、前記リング状本体は、
第１の端部と、
前記第１の端部と反対側の第２の端部と、
前記第１の端部に接続され、前記第１の端部から前記第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁と、
前記第２の端部に接続され、前記第２の端部から前記第１の端部に向かって半径方向内側に延在する円錐形内壁と、
前記傾斜内壁を前記円錐形内壁に接続する平坦内壁と、
を有する、アイソレータ。

【請求項14】

前記アイソレータの前記第１の端部と前記傾斜内壁とが、９０°未満の第１の角度を形成する、請求項１３に記載のアイソレータ。

【請求項15】

前記第１の角度が、約３０°から約４５°である、請求項１４に記載のアイソレータ。

【請求項16】

前記アイソレータの前記傾斜内壁と前記平坦内壁とが２７０°未満の第２の角度を形成する、請求項１３に記載のアイソレータ。

【請求項17】

前記第２の角度が、約２２５°から約２４０°である、請求項１６に記載のアイソレータ。

【請求項18】

チャンバベース、１つまたは複数の側壁、および処理空間を画定するチャンバリッドを有するチャンバ本体と、
前記チャンバリッド内に配置されたシャワーヘッドであって、
前記処理空間に隣接する底面と、
前記底面を貫通して配置された複数の開口部と、
前記複数の開口部を半径方向外側に取り囲む、平坦で穴のない領域と、
を含む、シャワーヘッドと、
前記チャンバリッドと前記１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータであって、前記アイソレータの半径方向内縁の内側で測定された平坦領域の半径方向の幅が、約７／１６インチ未満である、アイソレータと、
を備える、処理チャンバ。

【請求項19】

前記平坦領域内の前記シャワーヘッドの前記底面の残りの領域に対する前記平坦領域の比率が約１０％未満である、請求項１８に記載の処理チャンバ。

【請求項20】

前記複数の開口部が円周方向に位置合わせされて１つまたは複数の同心リングとなり、前記平坦領域の半径方向の幅が、前記１つまたは複数の同心リングのうちの最も外側のリングの外側で測定される、請求項１８に記載の処理チャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載される実施形態は、一般に、半導体デバイス製造の分野に関し、より詳細には、流れが改善された化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ用のアイソレータに関する。

【背景技術】

【0002】

化学気相堆積（ＣＶＤ）やプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理などの堆積処理は、１つまたは複数のガス状前駆体またはその活性種を基板表面とまたは基板表面上で反応させることによって、基板表面上に材料層を堆積するために、半導体デバイスの製造で一般的に使用される。ガス状前駆体には通常、ガス相前駆体と蒸気相前駆体の一方または両方が含まれる。

【0003】

残念ながら、ガス状前駆体およびその反応副生成物も、処理チャンバの処理空間内に配置された壁および他の構成要素の表面に材料、ここでは残留材料を堆積させることが望ましくない。通常、基板が処理されるたびに、残留材料堆積物の厚さが増大する。厚い残留材料堆積物は最終的には処理チャンバ表面から剥がれ落ち、処理空間内に望ましくない微粒子汚染が生じ、基板上に堆積される材料層の品質に悪影響を及ぼす。したがって、ＣＶＤおよびＰＥＣＶＤ処理チャンバを定期的に洗浄して残留物質を除去する必要がある。通常、チャンバの洗浄には、基板処理操作間の定期的な洗浄サイクルと、洗浄および定期メンテナンスのためにチャンバを開けることの一方または両方が含まれ、これらはどちらも基板スループットの低下とチャンバのダウンタイム（基板処理に利用できない時間）の増大をもたらし、その結果、処理チャンバの生産能力が失われる。

【0004】

したがって、当技術分野では、処理チャンバの処理空間内の表面上への未反応前駆体およびその反応副生成物の望ましくない堆積を防止する装置および方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に開示される実施形態は、一般に、処理ガスの流れを改善する化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ用のアイソレータに関し、より具体的には、シャワーヘッド付近の処理ガスの低流量を低減し、シャワーヘッド上の望ましくない残留物質の堆積を低減するアイソレータに関するものである。

【0006】

少なくとも一実施形態では、処理チャンバは、チャンバベース、１つまたは複数の側壁、および処理空間を画定するチャンバリッドを有するチャンバ本体と、チャンバリッド内に配置され、処理空間に隣接する底面を有するシャワーヘッドと、チャンバリッドと１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータと、を含む。アイソレータは、シャワーヘッドに接する第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部に接続され、第１の端部から第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁と、を含む。アイソレータの第１の端部と傾斜内壁とは、９０°未満の第１の角度を形成する。アイソレータは、傾斜内壁に接続され、傾斜内壁とは異なる角度で第２の端部に向かって延在する下部内壁を含む。

【0007】

少なくとも一実施形態では、処理チャンバは、チャンバベース、１つまたは複数の側壁、および処理空間を画定するチャンバリッドを有するチャンバ本体を含む。処理チャンバは、チャンバリッド内に配置され、処理空間に隣接する底面を有するシャワーヘッドと、処理空間内に配置された基板支持体と、チャンバリッドと１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータとを含む。アイソレータは、シャワーヘッドに接する第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部に接続され、第１の端部から第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁と、第２の端部に接続され、第２の端部から第１の端部に向かって半径方向内側に延在する円錐形内壁と、傾斜内壁を円錐形内壁に接続する平坦内壁と、を含む。

【0008】

少なくとも一実施形態では、処理チャンバ用のアイソレータはリング状本体を含む。リング状本体は第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部に接続され、第１の端部から第２の端部に向かって半径方向外側に延在する傾斜内壁と、第２の端部に接続され、第２の端部から第１の端部に向かって半径方向内側に延在する円錐形内壁と、傾斜内壁を円錐形内壁に接続する平坦内壁と、を有する。

【0009】

少なくとも一実施形態では、処理チャンバは、チャンバベース、１つまたは複数の側壁、処理空間を画定するチャンバリッドを有するチャンバ本体と、チャンバリッド内に配置されたシャワーヘッドとを含む。シャワーヘッドは、処理空間に隣接する底面と、底面を貫通して配置された複数の開口部と、複数の開口部を半径方向外側に取り囲む、平坦で穴のない領域と、を含む。処理チャンバは、チャンバリッドと１つまたは複数の側壁との間に配置されたアイソレータを含む。アイソレータの半径方向内縁の内側で測定した平坦領域の半径方向の幅は、約７／１６インチ（１．１１ｃｍ）未満である。

【0010】

本開示の上記の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した主題のより具体的な説明は、その一部が添付の図面に示されている実施形態を参照することによって得ることができる。しかしながら、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本開示は他の同様に効果的な実施形態を許容するため、本開示の範囲を限定するとみなされるものではないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】少なくとも１つの実施形態による、例示的な処理チャンバの概略断面図である。

【図1B】図１Ａの一部の拡大図である。

【図2】少なくとも１つの実施形態による、処理チャンバ内に設置された別の例示的なアイソレータを示す、図１Ａの拡大部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

理解を容易にするために、可能であれば、各図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴は、さらに詳述することなく他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。

【0013】

本明細書に開示される実施形態は、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）またはプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）処理中に、処理チャンバ内の１つまたは複数の表面上での望ましくない残留材料の堆積および蓄積を低減するための装置およびそれに関連する方法を提供する。本明細書の実施形態はさらに、処理チャンバを使用して生産性を向上させる。

【0014】

ＣＶＤおよびＰＥＣＶＤ処理中、処理ガスは、基板支持体とシャワーヘッドとの間に位置する処理空間の一部（ここでは第１の空間）から、チャンバ壁内に円周方向に配置された排気チャネルを通じて除去される。排気チャネルは、第１の空間のうち基板の中心の上にある中心領域から半径方向外側に処理ガスを引き込む。次いで、処理ガスは、チャンバ壁を貫通して形成され、１つまたは複数の専用真空ポンプなどの真空源に流体的に接続された、円周方向またはほぼ円周方向に形成された排気ポートを介して、排気チャネルから除去される。

【0015】

従来のＣＶＤおよびＰＥＣＶＤ処理では、シャワーヘッドの底面の非活性周囲部分に形成された開口部のない平坦領域（つまり、穴のない領域）で望ましくない残留物質の堆積と蓄積が発生し、処理ガスが第１の空間から排気チャネルに流れるときに処理空間内で露出される。

【0016】

シャワーヘッドの平坦領域に沿って流れる処理ガスの少なくとも一部は、平坦領域付近で望ましくない低流量（例えばゼロ流量）または再循環の一方または両方を示し、その結果、望ましくない残留材料の堆積および蓄積が生じる。平坦領域上に残留物が堆積して蓄積すると、フレークやその他の残留粒子が平坦領域から落下して基板の表面に着地する可能性が高まり、処理された基板上の欠陥の形成が増大する。

【0017】

処理ガスが平坦領域に堆積するのを防ぐ１つの方法は、処理チャンバ内の温度を上げることである。しかし、従来の処理チャンバでは、シール要素の最大許容温度や基板上に必要な膜特性など、他の要因によって温度が制限される。

【0018】

したがって、本明細書に開示される実施形態では、シャワーヘッドの平坦領域を取り囲むアイソレータは、平坦領域全体にわたる処理ガスの流れを改善し、その上での望ましくない残留材料の堆積および蓄積を低減する設計を有する。したがって、本明細書の実施形態の利点には、シャワーヘッド上での残留材料の堆積の減少、必要な洗浄サイクルの減少、定期メンテナンス間のより多くの時間、生産能力の増大、歩留まりの向上、および処理された基板上の欠陥形成の減少が含まれる。

【0019】

図１Ａは、例示的な処理チャンバ１００の概略断面図である。処理チャンバ１００は、他の種類の真空チャンバの中でも特に、ＣＶＤチャンバ、ＰＥＣＶＤチャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ、またはエッチングチャンバであってもよい。処理チャンバ１００は、１つまたは複数の側壁１０４を有するチャンバ本体１０２、チャンバベース１０６、およびチャンバリッドアセンブリ１０８を含み、これらは共に処理空間１０３を画定し、処理空間１０３内に配置された基板支持体１２０を含む。処理空間１０３は、第１の空間１０９と第２の空間１１０とを含む。第１の空間１０９は、側壁１０４の内面と、チャンバリッドアセンブリ１０８の内面と、基板支持体１２０が上昇した基板処理位置にあるとき（図示のように）、第１の表面１２０ａなど基板支持体１２０のチャンバリッドアセンブリに面する表面とによって画定される。第２の空間は、１つまたは複数の側壁１０４の内面と、基板支持体が上昇した基板処理位置にあるときの、第２の表面１２０ｂなどの基板支持体１２０のチャンバベース対向表面と、およびチャンバベース１０６の内面と、によって画定される。通常、第１の空間１０９は、処理空間１０３の約１０％未満、例えば約５％未満である。

【0020】

チャンバリッドアセンブリ１０８は、それらの間に配置された環状アイソレータ１６２によって１つまたは複数の側壁１０４から電気的に絶縁される。アイソレータ１６２は、電気絶縁材料から形成される。例えば、アイソレータ１６２は、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミック材料から形成されてもよい。チャンバリッドアセンブリ１０８内に配置され、チャンバリッドアセンブリ１０８に結合されたシャワーヘッド１１２は、シャワーヘッド１１２を貫通して配置された複数の開口部１１７を有し、前駆体源１１１からの１つまたは複数のガス状前駆体を第１の空間１０９内に均一に分配する。複数の開口部１１７は、円周方向に位置合わせされて１つまたは複数の同心の環状リングを形成し得る。シャワーヘッド１１２は、面板、遮蔽板、および他の断続的なディフューザ板のうちの１つまたは複数を含み得る。

【0021】

ここで、シャワーヘッド１１２は、導電性材料、例えばアルミニウムで形成され、容量結合を介してガス状前駆体のプラズマを点火および維持するための電力を供給するＲＦ電源などの第１の電源１４２に接続される。正または負の極性のＤＣ電力またはパルスＤＣ電力、およびパルスＲＦ電力のうちの少なくとも１つをシャワーヘッド１１２に結合することもできる。

【0022】

シャワーヘッド１１２の底面１１４は処理空間１０３に隣接している。一例では、シャワーヘッド１１２は面板を含み、シャワーヘッド１１２の底面１１４は、処理空間１０３に面する面板の下面に対応する。シャワーヘッド１１２の底面１１４は、複数の開口部１１７を半径方向外側に取り囲む平坦領域１１８を有する。平坦領域１１８には穴が開けられていない。平坦領域１１８は、開口部のないシャワーヘッド１１２の底面１１４の非活性周囲部分上に形成され、処理空間１０３内に露出される。例えば、平坦領域１１８の内径は、複数の開口部１１７のうちの最も外側の開口部の半径方向外側（例えば、１つまたは複数の同心リングのうちの最も外側のリングの外側）で画定され得る。平坦領域１１８の外径は、アイソレータ１６２の半径方向内側（例えば、図１Ｂに示すようなアイソレータ１６２の半径方向内側端１７２の内側）に画定され得る。平坦領域１１８については、図１Ｂおよび図２を参照して以下でさらに詳しく説明する。

【0023】

基板支持体１２０は、基板１０１を受け入れるためにチャンバリッドアセンブリ１０８に面する第１の表面１２０ａと、第１の表面１２０ａの反対側でチャンバベース１０６に面する第２の表面１２０ｂと、図１Ｂおよび図２に示すように、第１の表面１２０ａと第２の表面１２０ｂを接続する円周の第３の表面１２０ｃと、を含む。第３の表面１２０ｃは、１つまたは複数の側壁１０４に面しており、第１および第２の表面１２０ａ、１２０ｂに対して直交している。第１の表面１２０ａは第１の平面を有し、第２の表面１２０ｂは第１の平面と実質的に平行な第２の平面を有する。本明細書で使用される「実質的に平行」という用語は、第１の平面と第２の平面が処理チャンバ１００の処理空間１０３内で交差しないことを少なくとも意味する。

【0024】

通常、その上に薄膜を形成する処理中、基板１０１は静電チャック（ＥＳＣ）力によって基板支持体１２０の第１の表面１２０ａに固定される。チャック力は、基板支持体１２０の誘電体材料に埋め込まれたチャック電極１２４に供給される電圧と、その上に配置された基板１０１との間の電位の作用である。通常、チャック電極１２４は、ＤＣ電源などの第２の電源１４８に結合される。基板支持体１２０は、その中に埋め込まれた１つまたは複数の抵抗加熱素子などの１つまたは複数のヒータ（図示せず）を含んでもよい。基板支持体１２０は、その中に配置された１つまたは複数の冷却チャネル（図示せず）を含み得、これらの冷却チャネルは、１つまたは複数の冷却剤ライン（図示せず）を介して冷却剤源（図示せず）に流体的に結合され、流体連通する。通常、冷却剤源は、比較的高い電気抵抗を有する冷媒源または水源である。一例では、基板支持体１２０は、基板支持体１２０およびその上に配置された基板１０１の温度の微調整を可能にするために、１つまたは複数のヒータおよび１つまたは複数の冷却チャネルの両方を含む。

【0025】

基板支持体１２０は、支持シャフト１２１に結合されており、支持シャフト１２１は、支持シャフト１２１を上昇および下降させるリフトアクチュエータ１１５に結合されており、基板支持体１２０は、基板１０１の処理ならびに処理チャンバ１００へのおよび処理チャンバ１００からの基板１０１の移送を容易にするべく、支持シャフト１２１に結合されている。支持シャフト１２１を取り囲むベローズ１０７は、チャンバベース１０６およびリフトアクチュエータ１１５に結合され、それらの間に可撓性シールを提供し、処理空間１０３の真空完全性を維持する。リフトアクチュエータ１１５は、処理空間１０３への基板１０１の搬送および処理空間１０３からの基板１０１の移送を容易にするための下降位置（図示せず）と、基板１０１の処理のための図示の上昇位置との間で基板支持体１２０を移動させるように構成されている。

【0026】

基板１０１は、１つまたは複数の側壁１０４のうちの１つの開口部１５４を通して処理空間１０３に搬入され、処理空間１０３から取り出される。開口部１５４は、基板処理中にドアまたはバルブ（図示せず）で通常密閉されている。通常、処理チャンバ１００は、ロボットハンドラー（図示せず）による基板１０１へのアクセスが可能になる下降位置（図示せず）に基板支持体１２０があるときに基板支持体１２０から基板１０１を持ち上げるために使用される従来のリフトピンシステム（図示せず）をさらに含む。

【0027】

パージガスは、基板処理またはチャンバ洗浄動作中に第２の空間１１０に送達され得る。パージガスは、チャンバベース１０６を貫通して支持シャフト１２１の周囲、またはそこから半径方向外側の１つまたは複数の位置に配置された１つまたは複数の開口部１１９を通って第２の空間１１０に流入する。１つまたは複数の開口部１１９は、円形の断面形状などの対称的な断面形状を有する。別の例では、１つまたは複数の開口部１１９は、非対称の断面形状を有する。パージガスは、１つまたは複数の開口部１１９と流体連通するパージガス源１１３によって提供される。パージガスは、Ｎ_２、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、またはそれらの組み合わせなどの不活性ガス、およびＯ_２、Ｎ_２Ｏ、ＣＯ_２、またはそれらの組み合わせなどの酸素含有ガスの一方または両方を含んでもよい。

【0028】

処理空間１０３内に配置された排気ライナアセンブリ１３０は、第１の空間１０９からの処理ガスの均一な除去を促進し、パージガスが第２の空間１１０から第１の空間１０９に流入するのを防ぐことによって、チャンバ本体１０２の内壁および第２の空間１１０内に配置されたチャンバ構成要素の表面上への望ましくない残留物質の堆積を低減するように構成されている。排気ライナアセンブリ１３０は、断面Ｃチャネル形状の円周ライナ１５０（以下、Ｃ字型ライナ１５０という）と、円周アイソレータ１６２と、以下でさらに詳しく説明するように、基板処理中に処理ガスおよびパージガスの流路を画定する円周上部ライナ１４０と、を含む。処理チャンバ１００は、上部ライナ１４０とチャンバベース１０６との間に配置され、処理空間１０３に面する１つまたは複数の側壁１０４の表面の少なくとも一部を裏打ちする円周底部ライナ１６５を含んでいてもよい。

【0029】

ここで、アイソレータ１６２およびそれぞれのライナ１４０、１５０、および１６５は、酸化アルミニウムなどのセラミック材料、またはＮＦ_３ベースのプラズマなどのハロゲン含有洗浄プラズマからの熱および腐食に適切に耐性がある他の材料から作られる。アイソレータ１６２ならびにライナ１４０および１５０は、計画された洗浄または交換のために処理チャンバ１００から定期的に取り外されてもよい。

【0030】

ここで、Ｃチャネルライナ１５０は、基板支持体１２０の下でそこから半径方向外側に位置する円周チャネル内に配置される。円周チャネルは、アイソレータ１６２、１つまたは複数の側壁１０４、および１つまたは複数の側壁１０４に固定された上板１０５によって画定される。上板１０５は、アイソレータ１６２に隣接して配置され、アイソレータ１６２から半径方向外側に配置される。円周チャネルおよびその中に配置されたＣチャネルライナ１５０は、基板支持体１２０が上昇した基板処理位置（図示のように）にあるとき、基板支持体１２０の第２の平面の下に位置する。

【0031】

図１Ｂは、図１Ａの一部の拡大図である。アイソレータ１６２の一部は、Ｃチャネルライナ１５０とチャンバリッドアセンブリ１０８との間の位置で、チャンバリッドアセンブリ１０８の内面に沿って、１つまたは複数の側壁１０４の半径方向内側に延在し、基板支持体１２０が上昇した基板処理位置にあるときに、基板支持体１２０から半径方向外側に、しかし基板支持体１２０に近接して終端する。上部ライナ１４０は、Ｃチャネルライナ１５０の半径方向内側に配置される。上部ライナ１４０およびＣチャネルライナ１５０の表面は、Ｃチャネルライナ１５０を通って形成された排気ポート１７２を通って、さらに１つまたは複数の側壁１０４の１つを通って、１つまたは複数の専用真空ポンプなどの真空源と流体連通する排気チャネル１５２を画定する。

【0032】

アイソレータ１６２は、シャワーヘッド１１２の底面１１４に接する第１の端部１６４を有するリング状本体である。アイソレータ１６２の第１の端部１６４とは反対側の第２の端部１６６は、Ｃチャネルライナ１５０上に配置されている。アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８は、第１の端部１６４に接続され、第１の端部１６４から第２の端部１６６に向かって半径方向外側に延在する。アイソレータ１６２の第１の端部１６４と傾斜内壁１６８は角度１７０を形成する。角度１７０は、平坦領域１１８を横切る処理ガスの流れを改善し、平坦領域１１８上での望ましくない残留材料の堆積を低減するため、９０°未満、例えば約６０°以下、例えば約４５°以下、例えば約０°から約９０°、例えば約３０°から約４５°、例えば約３５°、例えば約４０°など、である。例えば、角度１７０が９０°未満である場合、平坦領域１１８における処理ガスの低流量および再循環の発生が減少する。

【0033】

シャワーヘッド１１２の底面１１４とアイソレータ１６２の傾斜内壁１６８によって画定される処理空間１０３の形状１６９は、角度１７１を形成する。図示の実施形態では、角度１７１はアイソレータ１６２の角度１７０に依存することが理解されるであろう。角度１７１は、平坦領域１１８を横切る処理ガスの流れを改善し、上述したように平坦領域１１８上の望ましくない残留材料の堆積を低減するため、９０°より大きく、例えば約１３５°以上、例えば約９０°から約１８０°、例えば約１３５°から約１５０°、例えば約１４０°、例えば約１４５°、である。例えば、処理空間１０３の角度１７０および形状１６９は、平坦領域１１８に沿った処理ガスの層流を確保することができる。

【0034】

傾斜内壁１６８は、アイソレータ１６２の半径方向内側端部１７２で第１の端部１６４に接続される。半径方向内縁１７２の内側で測定されたアイソレータ１６２の内径Ｄ１は、約１３＋７／１６インチ（３４．１３ｃｍ）など、約１３＋３／８インチ（３３．９７３ｃｍ）から約１３＋１／２インチ（３３．５２４ｃｍ）である。アイソレータ１６２の半径方向内縁１７２の内側、かつ複数の開口部１１７の最も外側の開口部の外側（例えば、１つまたは複数の同心リングの最も外側のリングの外側）で測定される平坦領域１１８の半径方向幅Ｗ１は、約７／１６インチ（１．１１ｃｍ）から約１／２インチ（１．２７ｃｍ）、例えば約０．４６インチ（１．１６８ｃｍ）である。平坦領域１１８内のシャワーヘッド１１２の底面１１４の残りの領域に対する平坦領域１１８の比率は、約１２％から約１５％、例えば約１４．５％である。

【0035】

アイソレータ１６２の円錐形内壁１７４は、第２の端部１６６に接続されており、第２の端部１６６から第１の端部１６４に向かって半径方向内側に延在している。アイソレータ１６２の下部内壁１７６は、傾斜内壁１６８を円錐形内壁１７４に接続する。下部内壁１７６は、傾斜内壁１６８とは異なる角度で第２の端部１６６に向かって延在している。下部内壁１７６は、傾斜内壁１６８に対して実質的に平坦であってもよい（例えば、傾斜内壁１６８の非垂直配向とは対照的に実質的に垂直配向を有する）。アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８と下部内壁１７６は角度１７８を形成する。角度１７８は、２７０°未満、例えば約２４０°以下、例えば約２２５°から約２４０°、例えば約２３０°、例えば約２３５°である。アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８と下部内壁１７６によって画定される処理空間１０３の形状１７７は、角度１７９を形成する。図示の実施形態では、角度１７９はアイソレータ１６２の角度１７８に依存することが理解されるであろう。角度１７９は、９０°より大きく、例えば約１２０°以上、例えば約９０°から約１８０°、例えば約１２０°から約１３５°、例えば約１２５°、例えば約１３０°である。形状１７７の曲率半径は、約０．３インチ（０．７６２ｃｍ）以下、例えば約０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）から約０．２インチ（０．５０８ｃｍ）、例えば約０．１インチ（０．２５４ｃｍ）であってもよい。

【0036】

上部ライナ１４０は、アイソレータ１６２の第１の端部１６４とチャンバベース１０６との間に配置される。上部ライナ１４０は、１つまたは複数の側壁１０４およびＣチャネルライナ１５０の半径方向内側に配置される。上部ライナ１４０は、少なくとも、内壁１４４と、傾斜外壁１４５と、内壁１４４を傾斜外壁１４５に接続する第１の端部１４６と、第１の端部１４６の反対側の第２の端部１４７（図１Ａに示す）とを含む。上部ライナ１４０は、第２の端部１４７を内壁１４４に接続する円錐形内壁１４９（図１Ａに示す）を含んでいてもよい。円錐形内壁１４９は、内壁１４４から第２の端部１４７に向かって半径方向外側に延在している。処理チャンバ１００内に配置されるとき、内壁１４４は、その外周の周りで基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃと実質的に平行である。第２の端部１４７は、上部ライナ１４０が処理チャンバ１００内に配置されるとき、下部ライナ１６５の表面上に置かれてもよい。

【0037】

アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８の第１の平面と上部ライナ１４０の傾斜外壁１４５の第２の平面は、それらの間に角度１４３を形成する。角度１４３は約３０°以下、例えば約１０°以下である。一例では、第１の平面と第２の平面は実質的に平行である（例えば、＋／－１０度以内、例えば＋／－５度以内、例えば＋／－３度以内、例えば＋／－１度以内）。アイソレータ１６２の１つの利点は、角度１４３により、アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８と上部ライナ１４０の傾斜外壁１４５との間に処理ガスの無制限の流れが提供されることである。

【0038】

基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃ（上昇位置にある）、上部ライナ１４０、およびアイソレータ１６２は、第１の入口１２３および第２の入口１２５を有する複合ガス排出空間１２２を画定する。第１の入口１２３は、アイソレータ１６２の傾斜内壁１６８と基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃとの間に位置する。第２の入口１２５は、上部ライナ１４０の内壁１４４と基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃとの間に位置する。

【0039】

混合ガス排出空間１２２への第１の入口１２３の開口部は、平坦領域１１８に沿った処理ガスの流れが制限されないように、第１の表面１２０ａの第１の平面の上に位置する。傾斜内壁１６８と基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃ（第１の入口１２３に対応する）との間の最小距離、例えば距離１７３は、約０．２インチ（０．５０８ｃｍ）より大きく、例えば約０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）から約０．４インチ（１．０１６ｃｍ）、約３／８インチ（０．９５３ｃｍ）などである。アイソレータ１６２の１つの利点は、最小距離が通常０．２インチ（０．５０８ｃｍ）未満で処理ガスの流れを制限する従来の装置と比較して、第１の入口１２３の流れ面積が増大していることである。第１の入口１２３を通る流路面積が増大した本明細書に開示されるアイソレータの実施形態は、平坦領域１１８上の望ましくない残留材料の堆積を低減し、その結果、処理チャンバ１００内で処理される基板上の欠陥形成を低減する。

【0040】

混合ガス排出空間１２２への第２の入口１２５の開口部は、パージガスが混合ガス排出空間１２２内に引き込まれ、処理ガスが第２の空間１１０に流入するのを阻止するように、第２の表面１２０ｂの第２の平面の上に位置する。複合ガス排出空間１２２から排出チャネル１５２への出口１２６は、Ｃチャネルライナ１５０のアームの内側終端の周壁と、上部ライナ１４０の側壁に面する表面とによって画定される。

【0041】

基板処理中に、第１の空間１０９からの処理ガスは、処理ガスが基板支持体１２０の第３の表面１２０ｃの周囲の制限された領域を通って強制的に流れる従来の装置とは対照的に、基板１０１上の領域から半径方向外向きに流れ、複合ガス排出空間１２２に直接流入する。同時に、第２の空間１１０内のパージガスは、第２の入口１２５を通って混合ガス排出空間１２２に引き込まれる。次に、処理ガスとパージガスの両方が、混合ガス排出空間１２２から出口１２６を通って排気チャネル１５２に引き込まれ、そこでガスは排気ポート１７２を通って処理チャンバ１００から排気される。混合ガス排出空間１２２に面する上部ライナ１４０の傾斜外壁１４５は、第１の入口１２３を通って流れる処理ガスを第２の入口１２５から遠ざけるように導き、処理ガスが第２の空間１１０に望ましくない流入を防止する。

【0042】

図２は、処理チャンバ１００内に設置された別の例示的なアイソレータ２６２を示す、図１Ａの拡大部分断面図である。アイソレータ２６２は、アイソレータ１６２と比較して形状が異なる。特に、処理空間１０３に隣接して配置されたアイソレータ２６２の表面は、平坦領域２１８における処理ガスの流れをさらに改善し、その上への残留材料の堆積を低減できる異なるプロファイルを有する。アイソレータ１６２と比較して、アイソレータ２６２の第１の端部２６４は、第１の端部１６４に比べて半径方向に広く、半径方向内縁２７２の内径Ｄ２は内径Ｄ１より小さい。半径方向内縁２７２の内側で測定されたアイソレータ２６２の内径Ｄ２は、約１３＋３／８インチ（３３．９７３ｃｍ）未満、例えば約１３インチ（３３．０２ｃｍ）から約１３＋１／４インチ（３３．６５５ｃｍ）、例えば約１３＋１／８インチ（３３．３３８ｃｍ）である。その結果、平坦領域２１８の径方向幅Ｗ２は、平坦領域１１８の径方向幅Ｗ１よりも小さくなる。アイソレータ２６２の半径方向内縁２７２の内側、かつ複数の開口部１１７のうちの最も外側の開口部の外側（例えば、１つまたは複数の同心リングのうちの最も外側のリングの外側）で測定される平坦領域２１８の半径方向幅Ｗ２は、約７／１６インチ（１．１１ｃｍ）未満、例えば約１／４インチ（０．６３５ｃｍ）から約７／１６インチ（１．１１ｃｍ）、例えば約１／４インチ（０．６３５ｃｍ）から約５／１６インチ（０．７９４ｃｍ）、例えば約５／１６インチ（０．７９４ｃｍ）である。アイソレータ２６２は、従来の装置よりも多くの平坦領域２１８を覆い、望ましくない残留材料の堆積および蓄積のための領域が少なくなり、その結果、処理チャンバ１００内で処理される基板上の欠陥形成が減少する。

【0043】

図２に示すように、アイソレータ２６２の半径方向内縁２７２は、上部ライナ１４０の内壁１４４と実質的に位置合わせされている。別の例（図示せず）では、アイソレータ２６２の半径方向内縁２７２は、上部ライナ１４０の内壁１４４の半径方向内側に配置される。平坦領域２１８内のシャワーヘッド１１２の底面１１４の残りの領域に対する平坦領域２１８の比率は、約１０％未満、例えば約８％から約１０％、例えば約９％から約１０％、例えば約９．５％である。

【0044】

図２に示すように、アイソレータ２６２の第１の端部２６４と傾斜内壁２６８は、角度１７０よりも小さい角度２７０を形成する。その結果、シャワーヘッド１１２の底面１１４とアイソレータ２６２の傾斜内壁２６８とによって画定される処理空間１０３の形状２６９は、より広い角度２７１を形成し、平坦領域２１８を横切る処理ガスの流れがさらに改善される。

【0045】

アイソレータ１６２と比較して、アイソレータ２６２の傾斜内壁２６８および下部内壁２７６は、角度１７８よりも大きい角度２７８を形成する。また、傾斜内壁２６８とアイソレータ２６２の下部内壁２７６とによって画定される処理空間１０３の形状２７７は、角度１７９よりも小さい角度２７９を形成する。形状２７７の曲率半径は、対応する形状１７７よりも大きい。例えば、形状２７７の曲率半径は、約０．３インチ（０．７６２ｃｍ）以上、例えば約０．４インチ（１．０１６ｃｍ）から約０．６インチ（１．５２４ｃｍ）、例えば約０．５インチ（１．２７ｃｍ）であってもよい。

【0046】

基板処理方法は、１つまたは複数のガス状前駆体をそれぞれ第１の空間内に流すステップと、１つまたは複数のガス状前駆体のプラズマを形成するステップと、基板をプラズマに曝すステップと、基板上に材料層を堆積するステップと、を含んでいてもよい。本方法は、未反応のガス状前駆体またはガス状前駆体の反応副生成物およびパージガスの一方または両方を含む処理ガスを、第１の表面の第１の平面と第２の表面の第２の平面との間に少なくとも部分的に配置された複合ガス排出空間を介して処理空間から同時に（材料層の堆積と）排気するステップを含んでもよい。

【0047】

プラズマは、１つまたは複数のガス状前駆体との容量結合によって形成することができ、チャンバリッド内に配置されたシャワーヘッドまたはシャワーヘッドの面板に供給される電力は、約１００Ｗと約３０００Ｗとの間である。別の例では、処理チャンバは誘導プラズマ発生器を備え、プラズマは１つまたは複数のガス状前駆体との誘導結合を通じて形成される。

【0048】

１つまたは複数のガス状前駆体は、シラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ：ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ：ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、オクタメチルテトラシロキサン（ＯＭＴＳ：ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ：ｏｃｔａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＯＭＣＡＴＳ：ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｃｙｃｌｏｔｅｔｒａｓｉｌｏｘａｎｅ）などのシリコン含有前駆体、またはそれらの混合物を含んでもよい。１つまたは複数のガス状前駆体は、シリコン含有前駆体と、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、ＮＯ、ＮＯ_２、またはそれらの混合物などの酸素含有前駆体、およびＨ_２Ｏ、過酸化水素、またはそれらの混合物などのヒドロキシル含有前駆体の一方または両方との混合物を含んでもよい。１つまたは複数のガス状前駆体は、処理空間に流入する前に、Ｈｅ、Ｎ_２、Ａｒ、またはそれらの組み合わせなどのキャリアガスと混合されてもよい。

【0049】

一例では、堆積された材料層は酸化シリコン（例えば、ＳｉＯ_２）を含み、ガス状前駆体はＴＥＯＳを含み、チャンバベースの１つまたは複数の開口部を通して第２の空間に導入されるパージガスはＯ_２を含む。典型的には、ＴＥＯＳ前駆体の流量は、約５グラム／分（ｇｍ／分）から約３０ｇ／分、例えば約５ｇ／分から約２５ｇ／分である。処理空間は通常、約１０ｍＴｏｒｒと約２０Ｔｏｒｒとの間、例えば約１Ｔｏｒｒと約１０Ｔｏｒｒとの間の圧力に維持される。基板は、約３５０℃と約５５０℃との間、例えば約４００℃と約５００℃との間、例えば約４２５℃の温度に維持される。面板の温度は約１００°Ｃから約３００°Ｃの間に維持される。Ａｒキャリアガス流量は、約１ｓｌｍと約２０ｓｌｍとの間、例えば約５ｓｌｍと約１５ｓｌｍとの間である。Ｏ_２パージガスの流量は、約１ｓｌｍから約２０ｓｌｍ、例えば約１ｓｌｍから約１０ｓｌｍ、例えば約５ｓｌｍである。基板支持体の第１の表面とシャワーヘッドとの間の間隔は、約１５０ミルから約３００ミルの間、例えば約２００ミルから約２５０ミルである。上記の値は、３００ｍｍの基板を処理するサイズの処理チャンバのものである。他の基板に合わせたサイズの処理チャンバには、適切なスケーリングを使用できる。

【0050】

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の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、その範囲は特許請求の範囲によって決定される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【国際調査報告】