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特表2024-534826リアクタインターフェースに嵌合された弾性物体を使用したプロセスガスの格納
(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】2024-09-26
(54)【発明の名称】リアクタインターフェースに嵌合された弾性物体を使用したプロセスガスの格納
(51)【国際特許分類】
C23C 16/455 20060101AFI20240918BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240918BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
H01L21/31 C
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024512017
(86)(22)【出願日】2021-08-25
(85)【翻訳文提出日】2024-04-10
(86)【国際出願番号】 US2021047611
(87)【国際公開番号】W WO2023027707
(87)【国際公開日】2023-03-02
(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】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100228337
【弁理士】
【氏名又は名称】大橋 綾
(72)【発明者】
【氏名】コー ジェフリー
(72)【発明者】
【氏名】シャオ ショウチエン
(72)【発明者】
【氏名】チェン ジュリヤン ジェリー
(72)【発明者】
【氏名】スン グァンウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ホ グァン ス
(72)【発明者】
【氏名】ザオ ライ
(72)【発明者】
【氏名】スン ゼリン
(72)【発明者】
【氏名】ス ゾンフイ
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030EA05
4K030EA06
4K030FA03
4K030GA02
4K030KA02
4K030KA10
4K030KA11
4K030KA15
4K030KA45
5F045AA08
5F045AA15
5F045AD01
5F045AE01
5F045BB08
5F045DP04
5F045DQ10
5F045EB03
5F045EB10
5F045EC05
5F045EE17
5F045EF20
5F045EK07
5F045EM03
(57)【要約】
堆積チャンバシステムは、リアクタインターフェースと、リアクタインターフェースに取り付けられたフローガイドと、基板を固定するようにリアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームと、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部、およびリアクタインターフェースとリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するようにリアクタフレームの上に配置された圧縮体に対応する第２の端部とを有する弾性物体とを含む。フローガイドは、リアクタに投入された基板に対して堆積プロセスを実行するためにプロセスガス流をリアクタ内へ案内するための上流フローガイド、または堆積プロセスを実行した後にリアクタの外へ残留プロセスガスを案内するための下流フローガイドのうちの１つである。
【選択図】図２Ａ
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リアクタインターフェースと、前記リアクタインターフェースに取り付けられたフローガイドであって、リアクタ内に投入された基板に対して堆積プロセスを実行するためにプロセスガス流を前記リアクタ内へ案内するための上流フローガイド、または前記堆積プロセスを実行した後に前記リアクタの外へ残滓を案内するための下流フローガイドのうちの１つである、フローガイドと、
基板を固定するように前記リアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームと、
前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部、および前記リアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するように前記リアクタフレームの上に配置された圧縮体に対応する第２の端部とを有する弾性物体と
を備える、堆積チャンバシステム。
【請求項2】
前記リアクタフレームが、シャドウフレームまたはマスクフレームを備える、請求項１に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項3】
前記堆積チャンバシステムが、前記基板を前記リアクタ内へ投入する前に前記基板を受け取り、
前記堆積プロセスを実行するために前記基板を第１の位置よりも上の第２の位置まで前記リアクタ内に持ち上げ、
前記堆積プロセスを実行した後、前記基板を取り出すために前記第１の位置まで下げる
ためのサセプタをさらに備える、請求項１に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項4】
カソードをさらに備え、前記圧縮力が、前記堆積プロセス中の前記基板と前記カソードとの間の標的間隔に対応し、前記標的間隔が、前記第２の位置を画定する、請求項１に記載の堆積チャンバ。
【請求項5】
前記圧縮力が、前記プロセスガス格納シールを形成するための最小圧縮力および前記弾性物体が耐えることができる最大圧縮力によって画定される力範囲内にあり、前記圧縮力が、前記堆積プロセスを実行するための標的圧縮力である、請求項１に記載の堆積チャンバ。
【請求項6】
前記圧縮体の形状寸法が、環状の断面形状、対称の二股の断面形状、またはヒレ状の断面形状を含む、請求項１に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項7】
第２のリアクタインターフェースと、前記第２のリアクタインターフェースに取り付けられた第２のフローガイドであって、前記下流フローガイドまたは前記上流フローガイドのうちの１つであり、前記リアクタフレームが、前記第２のリアクタインターフェースの下にさらに配置される、第２のフローガイドと、
前記リアクタインターフェースに取り付けられた第２の基部に対応する第１の端部、および前記リアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に第２の圧縮力によって第２のプロセスガス格納シールを形成するように前記リアクタフレームの上に配置された第２の圧縮体に対応する第２の端部とを有する第２の弾性物体と
をさらに備える、請求項１に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項8】
前記第１の弾性物体および前記第２の弾性物体が、単一の弾性物体の一部分である、請求項７に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項9】
前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積（ＡＬＤ）システムを備える、請求項１に記載の堆積チャンバシステム。
【請求項10】
堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースと、前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部、および基板を固定するように前記リアクタインターフェースと前記リアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するための圧縮体に対応する第２の端部とを有する弾性物体と
を備える、装置。
【請求項11】
前記圧縮体の形状寸法が、環状の断面形状、対称の二股の断面形状、またはヒレ状の断面形状を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項12】
前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積（ＡＬＤ）システムを備える、請求項１０に記載の装置。
【請求項13】
前記圧縮力が、前記堆積プロセス中の前記基板と前記堆積チャンバシステムのカソードとの間の標的間隔に対応し、前記標的間隔が、前記第２の位置を画定する、請求項１０に記載の装置。
【請求項14】
前記圧縮力が、前記プロセスガス格納シールを形成するための最小圧縮力および前記弾性物体が耐えることができる最大圧縮力によって画定される力範囲内にあり、前記圧縮力が、前記堆積プロセスを実行するための標的圧縮力である、請求項１０に記載の装置。
【請求項15】
堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、前記堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板を配置することであって、前記基板が、前記サセプタ上で前記リアクタに対して第１の位置に配置される、配置することと、係合されたリアクタフレームを取得するために、前記堆積チャンバシステムのリアクタ内へ前記基板を投入することと、
プロセスガス格納シールを形成するために、前記係合されたリアクタフレームと前記堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまで、前記サセプタを持ち上げることであって、前記サセプタが、前記基板と前記堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔に対応する、前記第１の位置よりも上の第２の位置まで持ち上げられ、前記弾性物体が、前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部と、圧縮体に対応する第２の端部とを有する、持ち上げることと
を含む、方法。
【請求項16】
前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積（ＡＬＤ）システムを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記基板を前記サセプタ上に配置する前に、前記基板と前記カソードとの間の前記間隔を画定することをさらに含み、前記第２の位置が、前記間隔に対応する、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記基板上に材料を堆積させるために堆積プロセスを実行することであって、前記堆積プロセスが実行されている間に、前記弾性物体が前記係合されたリアクタフレームと前記リアクタインターフェースとの間で圧縮されたままである、実行することと、前記堆積プロセスを実行した後、前記リアクタから残滓を除去することと
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記残滓が除去された後、前記堆積チャンバシステムから前記基板を取り出すことをさらに含み、前記基板を取り出すことが、前記サセプタを前記第２の位置から前記第１の位置まで下げることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記第１の堆積プロセスとは異なる第２の堆積プロセスを実行するために、第２の基板と前記カソードとの間に第２の間隔を画定することと、前記リアクタフレームが前記第１の位置にある間に、前記サセプタ上に前記第２の基板を配置することと、
第２の係合されたリアクタフレームを取得するために、前記リアクタ内へ前記第２の基板を投入することと、
第２のプロセスガス格納シールを形成するために、前記第２の係合されたリアクタフレームと前記リアクタインターフェースとの間で前記弾性物体が圧縮されるまで、前記サセプタを持ち上げることであって、前記サセプタが、前記基板と前記リアクタインターフェースとの間の前記第２の間隔に対応する、前記第１の位置よりも上の第３の位置まで持ち上げられる、持ち上げることと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、一般に、電子デバイスの製造に関する。より詳細には、本明細書は、リアクタインターフェースに嵌合された弾性物体を使用したプロセスガスの格納に関する。
【背景技術】
【0002】
電子デバイス製造装置は、プロセスチャンバおよびロードロックチャンバなどの複数のチャンバを含むことができる。そのような電子デバイス製造装置は、移送チャンバ内で、複数のチャンバ間で基板を輸送するように構成されたロボット装置を用いることができる。いくつかの事例では、複数の基板がともに移送される。
【発明の概要】
【0003】
一実施形態によれば、堆積チャンバシステムが提供される。堆積チャンバシステムは、リアクタインターフェースと、リアクタインターフェースに取り付けられたフローガイドと、基板を固定するようにリアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームと、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部、およびリアクタインターフェースとリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するようにリアクタフレームの上に配置された圧縮体に対応する第２の端部とを有する弾性物体とを含む。フローガイドは、リアクタに投入された基板に対して堆積プロセスを実行するためにプロセスガス流をリアクタ内へ案内するための上流フローガイド、または堆積プロセスを実行した後にリアクタの外へ残留プロセスガスを案内するための下流フローガイドのうちの１つである。
【0004】
別の実施形態によれば、装置が提供される。装置は、堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースと、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部、および基板を固定するようにリアクタインターフェースとリアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するための圧縮体に対応する第２の端部とを有する弾性物体とを備える。
【0005】
さらに別の実施形態によれば、方法が提供される。方法は、堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板を配置することを含む。基板は、サセプタ上でリアクタフレームに対して第１の位置に配置される。方法は、係合されたリアクタフレームを取得するために、堆積チャンバシステムのリアクタ内へ基板を投入することと、プロセスガス格納シールを形成するために、係合されたリアクタフレームと堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまでサセプタを持ち上げることとをさらに含む。サセプタは、基板と堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔に対応する、第１の位置よりも上の第２の位置まで持ち上げられる。弾性物体は、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部と、圧縮体に対応する第２の端部とを有する。
【0006】
本開示の態様および実施は、態様および実施について限定ではなく例として説明することが意図された後述の詳細な説明および添付の図面からより完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】いくつかの実施形態による例示的な堆積チャンバシステムの断面図である。
【図2A】いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムの例示的な下流区間の断面図である。
【図3】いくつかの実施形態による例示的な堆積チャンバシステムの断面図である。
【図4A】いくつかの実施形態による分離位置における堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。
【図4B】いくつかの実施形態によるリアクタ投入中の堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。
【図4C】いくつかの実施形態によるリアクタが封止されたときの堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。
【図5】いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムを実施する方法の流れ図である。
【図6】いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム内にプロセス格納シールを形成するために使用することができる弾性物体の例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバシステムなどの堆積チャンバシステムに対するリアクタ設計では、プロセスガスがリアクタから漏れ出して他の堆積チャンバシステム構成要素を損傷することを防止するために、プロセスガスを格納するための窓（「格納窓」）を利用する。ＡＬＤ堆積チャンバシステムに対する典型的なリアクタ設計では、ガラス材料から形成されたプロセスガス格納窓を利用する。ガラス材料は、温度衝撃に起因する破損を低減させるために、低い熱膨張などの好適な熱的特性を有することができる。好適なガラス材料の一例は、ホウケイ酸強化ガラス（たとえば、ＰＹＲＥＸ（登録商標））である。そのような材料から作られた格納窓は、たとえば破損、コスト、材料変形、および反応区間の電力損など、様々な問題を呈する可能性がある。加えて、そのような格納窓を実施するリアクタ設計は、ガス分布の問題（たとえば、凝縮のリスク）を有する複雑なガス流チャネルを含む可能性がある。さらに、リアクタのカソードとガラス材料から作られたリアクタ格納窓との間に、寄生プラズマが存在する可能性がある。
【0009】
本開示の態様および実施は、堆積チャンバシステム内で弾性物体を使用したプロセスガスの格納を実施することによって、既存の技術の上記その他の欠点に対処する。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、ＡＬＤチャンバシステムである。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバシステムである。１つまたは複数のタイプのプロセスガスの化学的特性に対する材料の腐食を防止するために、リアクタ内の露出面（たとえば、カソード）に保護コーティング（たとえば、耐プラズマ性コーティング）を施すことができる。たとえば、三塩化ホウ素（ＢＣＬ3）の化学的特性のために、Ｙ2Ｏ3のコーティングを施すことができる。
【0010】
リアクタフレームは、リアクタ内に基板を投入するときにサセプタ上に配置された基板を固定し、堆積プロセスの際は材料堆積（たとえば、膜堆積）境界を提供するように設計される。サセプタは、サセプタ上に配置された基板を特定の範囲内の温度まで加熱または冷却することができる材料を含む。サセプタ設計（たとえば、材料の選択）は、リアクタ動作温度に依存することができる。いくつかの実施形態では、リアクタフレームは、マスクフレームまたはシャドウフレームである。マスクフレームまたはシャドウフレームは、堆積プロセス中に基板を定位置で保持するように設計されており、基板上に膜堆積境界区域を画定するためのステンシルとして機能することができる。たとえば、マスクフレームは、携帯電話などのより小さい電子デバイスに対して使用することができ、シャドウフレームは、テレビジョンなどのより大きい電子デバイスに使用することができる。リアクタインターフェースは、プロセスガス流をリアクタの内外へ誘導するように、フローガイドに動作可能に結合される。
【0011】
弾性物体は、リアクタフレームとリアクタインターフェース（たとえば、リアクタリッド）との間にプロセスガス格納シールを形成して、リアクタから堆積チャンバシステムのうち保護されていない表面を有する（たとえば、保護コーティングのない）区域内へプロセスガスが漏れ出すことを防止する。たとえば、プロセスガスは、堆積プロセス中にリアクタ内へ導入されたプロセスガス流、および堆積プロセスから生じた残滓を含む可能性がある。残滓は、堆積プロセスの残留ガス（たとえば、未反応のガス）および／または副生成物を含む可能性がある。
【0012】
いくつかの実施形態では、弾性物体は、弾性物体の基部に対応する第１の端部と、弾性物体の圧縮体に対応する第２の端部とを有する。第１の端部は、リアクタインターフェースに取り付けられており（たとえば、嵌合）、したがってリアクタフレームは、弾性物体の第２の端部に接触して、弾性物体の圧縮時にリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間にプロセスガス格納シールを形成する。圧縮体は、堆積チャンバシステムのうちリアクタ内へプロセスガス流を導入するために使用される上流区間、および／または堆積チャンバシステムのうち残滓を除去するために使用される下流区間において、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間にプロセスガス格納シールを形成することができる。圧縮体は、リアクタフレームおよびリアクタインターフェースへの潜在的な損傷を低減または除去しながら、プロセスガスの格納を可能にするように、好適な形状寸法および／または好適な材料特性を有する弾性材料を含むことができる。
【0013】
たとえば、弾性物体は、上流区間内の第１の弾性物体部分と、下流区間内の第２の弾性物体部分とを含むことができ、したがって第１および第２の弾性物体部分は、連続する弾性材料から画定される。いくつかの実施形態では、第１および第２の弾性物体部分は、それぞれ上流区間および下流区間内の弾性材料の個別の部分である。
【0014】
リアクタフレームは、プロセスガス格納シールの形成を可能にするように特別に設計する必要がないため、任意の好適なリアクタフレームを堆積チャンバシステム内で実施することができる。したがって、弾性物体は、任意の好適なリアクタフレームに対して後付けすることができる。ガラス材料から形成されたプロセスガス格納窓を使用する場合、本明細書に記載するタイプのリアクタフレーム（たとえば、マスクフレームまたはシャドウフレーム）は、典型的には、ＡＬＤ堆積チャンバシステム内で使用されない。したがって、本明細書に記載する弾性物体を使用することで、そのようなリアクタフレームをＡＬＤ堆積チャンバシステム内で使用して、基板処理を改善することが可能になる。
【0015】
本開示の態様および実施により、他の手法に比べて技術的な利点が得られる。たとえば、プロセスガスの格納のための弾性物体（たとえば、低圧縮弾性物体）を使用することで、プロセスガス格納窓を使用した場合と比べて、プロセスチャンバのサイズの犠牲および／または設置区域の増大なく、改善されたガス流分布を可能にすることができる。改善されたガス流分布の結果、改善された膜均一性およびインシトゥ洗浄速度を得ることができる。また、プロセスガス格納窓の使用をなくすことで、弾性物体は、リアクタ内への簡略化されたガス分布チャネルを可能にし、ガス流を改善し、凝縮および／または気相反応のリスクを低減させることができる。
【0016】
弾性物体を使用することで、可変のまたは動的なプロセス間隔の能力をさらに可能にすることができ、基板とリアクタインターフェースとの間のプロセス間隔は、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の弾性物体の圧縮によって生成される圧縮力に関係する（たとえば、圧縮が大きければ大きいほど、より小さいプロセス間隔に対応することができる）。たとえば、プロセスガス格納シールをもたらすための最小圧縮力に対応する第１の閾値力と、弾性物体が破損せず耐えることができる最大圧縮力に対応する第２の閾値力とが存在しうる。それに応じて、圧縮力は第１の閾値力と第２の閾値力との間の範囲とすることができるため、プロセス間隔も同様に、第１の閾値力に対応するプロセス間隔と第２の閾値力に対応するプロセス間隔との間の範囲とすることができる。閾値力および／またはプロセス間隔は、使用されるプロセス方策のタイプに応じて変動する可能性がある。
【0017】
弾性物体を使用することで、低減された質量を有する簡略化されたリアクタフレーム設計を可能にすることができ、それによってロボット（たとえば、真空ロボット）が堆積チャンバシステムからリアクタフレームをより容易に取り外すことを可能にすることができる。弾性物体を使用することで、より多くの電力を反応区間内へ誘導し、堆積チャンバシステムのカソードに伴う寄生プラズマを低減させることができる。
【0018】
図１は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム１００の断面図である。いくつかの実施形態では、示されているように、堆積チャンバシステム１００は、ＡＬＤチャンバシステムを含む。しかし、堆積チャンバシステム１００は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な堆積チャンバを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステム１００は、ＣＶＤチャンバシステムを含む。
【0019】
示されているように、システム１００は、サセプタ１１０と、カソード１２０と、サセプタ１１０とカソード１２０との間のリアクタ区域１３０とを含む。サセプタ１１０は、基板（図１には示されていない）を受け取り、堆積プロセスを実行するために基板をリアクタ区域１３０内に持ち上げ、処理中にリアクタ区域１３０内で基板を維持するように構成される。サセプタ１１０は、基板を所望の処理温度まで加熱および／または冷却することができる好適な材料から作ることができる。サセプタ１１０のための好適な材料の例には、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼、およびセラミックが含まれる。サセプタ１１０には、処理中にサセプタ１１０を保護するための保護コーティングを設けることができる。いくつかの実施形態では、保護コーティングは、耐プラズマ性コーティングである。たとえば、保護コーティングは、Ｙ2Ｏ3または他の類似の材料を含むことができる。使用することができる耐プラズマ性コーティングの他の例には、Ｅｒ2Ｏ3、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ）、Ｅｒ3Ａｌ5Ｏ12（ＥＡＧ）、Ｙ２Ｏ３およびＺｒＯ２を含む組成物（たとえば、Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２固溶体）、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む組成物（たとえば、Ｙ4Ａｌ2Ｏ9およびＹ2Ｏ3－ＺｒＯ2の固溶体を含む組成物）、Ｙ－Ｏ－Ｆ（たとえば、Ｙ5Ｏ4Ｆ7）、ＹＦ3などが含まれる。コーティングは、ＡＬＤ、ＣＶＤ、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、イオン支援堆積（ＩＡＤ）などの視線方向または非視線方向の堆積プロセスによって堆積させられたものとすることができる。
【0020】
カソード１２０は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な導電性材料を含むことができる。たとえば、カソード１２０は、アルミニウム（Ａｌ）を含むことができる。カソード１２０には、処理中にカソード１２０を保護するための保護コーティングを設けることができる。いくつかの実施形態では、保護コーティングは、耐プラズマ性コーティングである。たとえば、保護コーティングは、Ｙ2Ｏ3または他の類似の材料を含むことができる。本明細書に論じる他の耐プラズマ性コーティングのいずれかを、カソード１２０をコーティングするために使用することもできる。
【0021】
示されているように、システム１００は、上流区間１４０および下流区間１５０をさらに含む。下流区間１５０がシステム１００の左側に示されており、上流区間１４０がシステム１００の右側に示されているが、そのような配置は限定と見なされるべきではない。
【0022】
上流区間１４０は、堆積プロセスのためにシステム１００のリアクタに入る上流からのプロセスガス流を支持して流し込むように設計される。たとえば、プロセスガス流は、堆積プロセスを実行するためにリアクタ内へ導入されるガスを含むことができる。プロセスガス流は、プラズマと組み合わせることができる（たとえば、プラズマ強化堆積プロセス）。たとえば、プロセスガスを使用してリアクタ内にプラズマを形成することができ、または遠隔プラズマを形成し、プロセスガスとともにリアクタ内へ送達することができる。下流区間１５０は、堆積プロセスの残滓をリアクタから除去または排出するように設計されており、残滓は、残留ガス（たとえば、未反応のガス）および／または副生成物を含む可能性がある。本明細書でさらに詳細に記載するように、上流区間１４０および／または下流区間１５０内に弾性物体を含むことができ、それによってプロセスガスが漏れ出てシステム１００の他の構成要素を損傷することを防止するためのそれぞれのプロセスガスシールを形成することができる。いくつかの実施形態では、単一の弾性物体（たとえば、弾性物体から形成されたＯリング）によって、上流区間１４０および下流区間１５０の両方を覆うことができる。下流区間１５０に関するさらなる詳細は、図２Ａ～図２Ｂを参照して以下で説明する。
【0023】
図２Ａおよび図２Ｂは、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムの例示的な下流区間２００の断面図である。下流区間２００は、図１を参照して上述した下流区間１５０とすることができる。下流区間が示されているが、堆積チャンバシステムの上流区間（たとえば、図１を参照して上述した上流区間１４０）が、構成要素の類似の配置を有することもできる。
【0024】
示されているように、下流区間２００は、図１のサセプタ１１０の一部分、カソード１２０の一部分、およびリアクタ区域１３０の一部分を含む。下流区間２００は、フローガイド２１０、第１の絶縁体２２０、第２の絶縁体２３０、リアクタインターフェース（たとえば、リアクタリッド）２４０、リアクタフレーム２５０、および弾性物体２６０をさらに含む。上流区間（たとえば、図１の上流区間１４０）もまた、類似のフローガイド、第１の絶縁体、第２の絶縁体、リアクタインターフェース、リアクタフレーム２５０、および弾性物体を含むことができる。
【0025】
フローガイド２１０およびリアクタインターフェース２４０は集合的に、堆積プロセスの残滓（たとえば、残留プロセスガスおよび副生成物）がリアクタ区域１３０から流出するための経路２１５を提供する。以下でさらに詳細に記載するように、弾性物体２６０は、残滓の漏れまたは流出を防止するプロセスガス格納シールを形成し、それにより堆積チャンバシステムの他の構成要素を潜在的な損傷から保護することができる。
【0026】
第１の絶縁体２２０および第２の絶縁体２３０は、カソード１２０からのアークの発生を防止するために、カソード１２０およびリアクタインターフェース２４０に接触するように配置される。第１の絶縁体２２０および第２の絶縁体２３０は、異なる特性を有する異なる材料を含むことができる。たとえば、第２の絶縁体２３０は、その場所に起因する溶解を受けにくい材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の絶縁体２２０は、非粘着性の材料を含む。たとえば、非粘着性の材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または他の好適な非粘着性の材料とすることができる。いくつかの実施形態では、第２の絶縁体２４０は、セラミック材料を含む。
【0027】
リアクタフレーム２５０は、リアクタ区域１３０内に基板２７０を投入するとき、サセプタ１１０上に配置された基板２７０を固定するように設計される。リアクタフレーム２５０は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適なリアクタフレームとすることができる。いくつかの実施形態では、リアクタフレーム２５０は、マスクフレームまたはシャドウフレームである。基板２７０は、正方形もしくは長方形の形状を有してもよく、または円盤の形状もしくは他の多角形の形状などの他の形状を有してもよい。基板２７０は、たとえば、半導体（たとえば、半導体ウエハ）、ガラスもしくはセラミック体（たとえば、ガラスもしくはセラミック片）、金属体、または何らかの他のタイプの材料から構成することができる。
【0028】
弾性物体２６０は、弾性物体２６０の基部２６２に対応する第１の端部と、弾性物体２６０の圧縮体２６４に対応する第２の端部とを有する。弾性物体２６０は、弾性物体２６０の圧縮時にリアクタインターフェース２４０とリアクタフレーム２５０との間にプロセスガス格納シールを形成するように設計される。示されているように、基部２６２はリアクタインターフェース２４０に嵌合（たとえば、挿入）され、したがって圧縮体２６４は、リアクタフレーム２５０に接触してプロセスガス格納シールを形成するように構成される。
【0029】
圧縮体２６４は、リアクタフレームおよび／またはリアクタインターフェースを損傷することなくプロセスガス格納シールを形成するのに好適な材料特性（たとえば、体積弾性率、ヤング率、圧縮強度、ポアソン比、硬度）を有する圧縮材料から構成することができる。より具体的には、圧縮体２６４は、堆積チャンバシステムの構成要素（たとえば、サセプタ１１０および／またはリアクタフレーム２５０）への損傷を引き起こさない力閾値を下回る好適に低い圧縮力を提供する材料特性を有する圧縮材料から構成することができる。さらに、圧縮体２６４の破損を防止するために、プロセスガス格納シールの形成中にリアクタフレーム２５０に接触したときの圧縮体２６４の圧縮距離は、好適な範囲内に入るべきである。いくつかの実施形態では、圧縮距離は、約４ミリメートル（ｍｍ）未満である。たとえば、圧縮距離は、約２ｍｍ～約３ｍｍとすることができる。圧縮体は、圧縮体がリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の距離範囲（たとえば、±２ｍｍの範囲内）にわたって力閾値よりも小さい力を維持しながらシールを形成することを可能にする材料および／または形状寸法を有することができる。したがって、圧縮体は、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の距離の範囲内で、ＡとＢとの間の力を維持することができる。
【0030】
カソード１２０と基板２７０との間の間隔は、特定の堆積プロセス向けに画定することができる。たとえば、間隔は、約１２ｍｍとすることができる。弾性物体２６０を使用することで、カソード１２０と基板２７０との間で可変の間隔を使用して、異なる堆積プロセスに対応することを可能にすることができる。
【0031】
環境条件（たとえば、高温および／または高圧）は材料特性に影響を及ぼす可能性があるため、圧縮材料は、様々な環境でその特性および完全性を維持するように選択することができる。たとえば、圧縮体２６４は説明的に、弾性ポリマー（エラストマ）または弾性もしくはゴム様の特性を有する他の材料から形成することができる。より具体的には、圧縮体２６４は、場合により極端な環境条件に対する安定性がより大きいため、飽和エラストマを含むことができる。いくつかの実施形態では、圧縮体２６４とリアクタフレーム２５０および／またはリアクタリッド２４０との間の摩擦の結果、圧縮体２６４をリアクタフレーム２５０および／またはリアクタリッド２４０に対してさらに固定することができるほぼ水平の力を得ることができ、それによってプロセス格納シールを改善することができる。飽和エラストマの例には、それだけに限定されるものではないが、シリコーン（ＳＩ、Ｑ、ＶＭＱ）、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フルオロエラストマ（たとえば、ＦＫＭおよびテトラフルオロエチレンプロピレン（ＴＦＥ／Ｐ））、およびパーフルオロエラストマ（ＦＦＫＭ）が含まれる。一実施形態では、圧縮材料は、ペルフルオロポリマー（ＰＦＰ）および／またはポリイミドを含み、それにより高温でその材料特性を保持することができ、プラズマ環境への露出によって引き起こされる浸食または腐食に対する耐性を有することができる。圧縮材料に使用することができる材料のいくつかの例には、Ｄｕｐｏｎｔ（商標）のＥＣＣｔｒｅｍｅ（商標）、ＤｕｐｏｎｔのＫＡＬＲＥＺ（登録商標）（たとえば、ＫＡＬＲＥＺ８９００）、およびＤａｉｋｉｎ（登録商標）のＤＵＰＲＡ（商標）が含まれる。
【0032】
いくつかの実施形態では、この説明的な例に示されているように、基部２６２および圧縮体２６４は同じ材料から形成されており、したがって弾性物体２６０はモノリシック構造である。しかし、基部２６２および圧縮体２６４は各々、異なる材料から形成することもできる。
【0033】
形状寸法に関しては、示されているように、基部２６２は、弾性物体２６０をリアクタインターフェース２４０に固定する台形の断面形状を有することができ、圧縮体２６４は、環状の断面形状を含むことができる（たとえば、中空円形の断面を有する）。たとえば、圧縮体は、弾性のＯリング（「Ｏリング」）とすることができる。別の例として、圧縮体は、弾性のワッシャ（「ワッシャ」）を含むことができる。しかし、基部２６２および圧縮体２６４は、プロセスガスがリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間でリアクタから堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止するプロセスガス格納シールを形成することができる任意の好適な形状寸法を含むことができる。弾性物体２６０の形状に関するさらなる詳細は、図６を参照して示されている。
【0034】
図３は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム３００の断面図である。いくつかの実施形態では、示されているように、堆積チャンバシステム３００は、ＡＬＤチャンバシステムを含む。しかし、堆積チャンバシステム３００は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な堆積チャンバを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステム３００は、ＣＶＤチャンバシステムを含む。
【0035】
示されているように、システム３００は、サセプタ３１０と、サセプタ３１０上に配置された基板３１５と、カソード３２０と、サセプタ３１０とカソード３２０との間のリアクタ区域３３０とを含む。サセプタ３１０、基板３１５、カソード３２０、およびリアクタ区域３３０は、図１を参照して上述したサセプタ１１０、基板２７０、カソード１２０、およびリアクタ区域１３０にそれぞれ類似している。システム３００は、サセプタ３１０に対する支持を提供するために、サセプタ３１０の下にサセプタ支持構成要素３０５をさらに含む。
【0036】
システム１００は、上流区間３４０および下流区間３５０をさらに含む。上流区間３４０がシステム１００の右側に示されており、下流区間３５０がシステム３００の左側に示されているが、そのような配置は限定と見なされるべきではない。
【0037】
図１～図２Ｂを参照して上述した上流区間１４０および下流区間１５０と同様に、上流区間３４０は、堆積プロセスのためにシステム３００のリアクタに入る上流のプロセスガス流を支持するように設計され、下流区間３５０は、堆積プロセスの残滓をリアクタから除去または排出するように設計される。図４Ａ～図４Ｃを参照して以下でさらに詳細に記載するように、上流区間３４０および下流区間３５０内に弾性物体を含むことができ、それによりプロセスガスが漏れ出てシステム３００の他の構成要素を損傷することを防止するためのそれぞれのプロセスガスシールを形成する。たとえば、上流区間３４０および／または下流区間３５０内で弾性物体を使用することで、粒子蓄積のリスクがより低いリアクタの内外への簡略化されたプロセスガス流経路を提供する幾何形状を有するそれぞれのフローガイドの実施を可能にすることができる。上流区間３４０の観点からのシステムの動作に関するさらなる詳細は、図４Ａ～図４Ｃを参照して以下に説明する。
【0038】
図４Ａ～図４Ｃは、いくつかの実施形態による堆積チャンバの上流区間４００のプロセスの流れを示す。ここで、上流区間４００は、図３を参照して上述した上流区間３４０に対応することができる。たとえば、示されているように、上流区間４００は、サセプタ支持構成要素３０５、サセプタ３１０、基板３１５、カソード３２０、およびリアクタ区域３３０の一部分を含むことができる。上流区間４００は、フローガイド４１０、第１の絶縁体４２０、第２の絶縁体４３０、リアクタインターフェース４４０、リアクタフレーム４５０、および弾性物体４６０をさらに含むことができ、弾性物体４６０は、基部４６２に対応する第１の端部と、圧縮体４６４に対応する第２の端部とを有する。さらに示されているように、フローガイド４１０およびリアクタインターフェース４４０は集合的に、プロセスガス流をリアクタ区域３３０内へ導入するための経路４１５を提供する。以下でさらに詳細に記載するように、弾性物体４６０は、プロセスガス流の漏れを防止するプロセスガス格納シールを形成し、それによって堆積チャンバシステムの他の構成要素を潜在的な損傷から保護する。さらに示されているように、上流区間４００は、リアクタフレーム４５０の一端を支持するように構成されたリアクタフレーム支持構造４７０をさらに含むことができる。下流区間（たとえば、図３の下流区間３５０）もまた、類似のフローガイド、第１の絶縁体、第２の絶縁体、リアクタインターフェース、リアクタフレーム４５０、弾性物体、およびリアクタフレーム支持構造を含むことができる。
【0039】
図４Ａは、いくつかの実施形態による分離位置における堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、基板３１５は、サセプタ３１０上へ投入されているが、リアクタ内へはまだ投入されていない。
【0040】
図４Ｂは、いくつかの実施形態によるリアクタ投入中の堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、基板３１５は、リアクタフレーム４５０に接触するように、サセプタ３１０によって持ち上げられる。リアクタフレーム４５０は、リアクタ内にある間に基板３１５を固定するように機能する。
【0041】
図４Ｃは、いくつかの実施形態によるリアクタが封止されてプロセスガス格納シール４７５を形成するときの堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、堆積プロセスが実行され、プロセスガス流４８０をリアクタ内へ導入することによって、材料（たとえば、膜）を基板３１５上に堆積させる。加えて、堆積プロセス（たとえば、プラズマ強化ＡＬＤ）を支援するために、リアクタ内へプラズマ４９０を導入することができる。
【0042】
図５は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムを実施するための方法５００の流れ図を示す。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、原子層堆積（ＡＬＤ）システムを含む。
【0043】
ブロック５０２で、基板と堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔が画定される。間隔は、基板に対して堆積プロセスが実行されるように判定することができる。たとえば、間隔は、堆積チャンバシステムによって支持される可能な間隔範囲内の標的間隔とすることができる。
【0044】
ブロック５０４で、堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板が配置される。たとえば、基板は、ロボットを使用してサセプタ上に配置することができる。サセプタは、リアクタに対して第１の位置に配置することができる。
【0045】
ブロック５０６で、係合されたリアクタフレームを取得するために、堆積チャンバシステムのリアクタ内へ基板を投入する。この時間中、サセプタはリアクタフレームに接触している。
【0046】
ブロック５０８で、間隔に対応するプロセスガス格納シールを形成するために、係合されたリアクタフレームと堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまで、間隔を考慮してサセプタを持ち上げる。弾性物体は、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第１の端部と、圧縮体に対応する第２の端部とを有することができる。リアクタインターフェースは、上流リアクタインターフェースであっても下流リアクタインターフェースであってもよい。
【0047】
サセプタは、サセプタが基板とカソードとの間の間隔に対応する第２の位置にくるまで、係合されたリアクタフレームを持ち上げ、第２の位置は、係合されたリアクタフレームが圧縮体に十分に接触してプロセスガス格納シールを形成する第１の位置から、ある程度垂直方向の距離をあけた位置である。第２の位置と圧縮時に弾性物体によって生成される圧縮力との間には、相関が存在する。したがって、第２の位置が基板とカソードとの間の間隔に対応するため、基板とカソードとの間の間隔を使用して、圧縮力を標的圧縮力として画定することができる。標的圧縮力は、プロセスガス格納シールをもたらすための最小圧縮力に対応する第１の閾値力、および弾性物体が破損または劣化せず耐えることができる最大圧縮力に対応する第２の閾値力を下回ることができる。
【0048】
ブロック５１０で、堆積プロセスを実行して、基板上に材料を堆積させる。堆積プロセスは、リアクタ内へプロセスガス流を導入することによって実行することができる。たとえば、プロセスガス流は、下流リアクタインターフェースに取り付けられた下流フローガイドを使用して、リアクタ内へ導入することができる。堆積プロセスが実行されている間、少なくとも１つの弾性物体は、係合されたリアクタフレームと少なくとも１つのリアクタインターフェースとの間で圧縮されたままであり、それによってプロセスガスが堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止する。
【0049】
ブロック５１２で、堆積プロセスが実行された後、リアクタから残滓が除去される。残滓は、残留プロセスガス（たとえば、未反応のプロセスガス）および／または堆積プロセスの副生成物を含む可能性がある。たとえば、残滓は、堆積プロセスが実行された後、下流リアクタインターフェースに取り付けられた下流フローガイドを使用して、リアクタから除去することができる。残滓がリアクタから除去されている間、弾性物体は、係合されたリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間で圧縮されたままであり、それによって残滓が堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止する。
【0050】
ブロック５１４で、残滓が除去された後、堆積チャンバシステムから基板が取り出される。基板を取り出すことは、サセプタが第１の位置に戻るまでサセプタを下げることと、サセプタが第１の位置に戻った後、ロボットを使用して基板を取り出すこととを含むことができる。たとえば、ロボットは、真空ロボットとすることができる。サセプタを下げることによって、弾性物体が減圧され、それによってプロセスガス格納シールを破壊する。
【0051】
方法５００を繰り返して、別の基板上に材料を堆積させることができる。たとえば、異なる堆積プロセスを使用して、方法５００を繰り返して、別の基板上に材料を堆積させることができる。異なる堆積プロセスは、基板とカソードとの間で画定された、前述の堆積プロセスとは異なる第２の間隔で実行することができる。したがって、第２の間隔は、前述の標的圧縮力とは異なるがやはり第１の閾値力および第２の閾値力によって画定された範囲内にある第２の標的圧縮力を実現することができる。ブロック５０２～５１４に関するさらなる詳細は、図１～図４Ｃを参照して上述した。
【0052】
図６は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム内にプロセス格納シールを形成するために使用することができる例示的な弾性物体の断面図の図６００である。一例として、弾性物体６１０は、台形の断面形状を有する基部６１２と、環状の断面形状を有する圧縮体６１４（たとえば、Ｏリング）とを含むことができる。代替実施形態では、基部６１２は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することもできる。別の例として、弾性物体６２０は、台形の断面形状を有する基部６２２と、対称の二股の断面形状を有する圧縮体６２４とを含むことができる。代替実施形態では、基部６２２は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することができる。別の例として、弾性物体６３０は、集合的にヒレ状の断面形状を形成する基部６３２および圧縮体６３４を有することができる。代替実施形態では、基部６３２は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することができる。図６に示す弾性物体６１０～６３０は純粋に例示であり、堆積チャンバシステム（たとえば、ＡＬＤチャンバシステム）でプロセスガス格納シールを形成することができる他の好適な弾性物体形状が企図されることを理解および認識されたい。
【0053】
上記の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、特有のシステム、構成要素、方法の例などの多数の特有の詳細を記載する。しかし、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの特有の詳細がなくても実施することができることが、当業者には明らかである。他の事例では、本発明を不必要にあいまいにすることを回避するために、よく知られている構成要素または方法は詳細に記載されておらず、または簡単なブロック図の形式で提示されている。したがって、記載する特有の詳細は単なる例示である。特定の実施は、これらの例示的な詳細から変動することがあり、それでもなお本発明の範囲内に入ることが企図される。
【0054】
本明細書全体にわたって、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の参照は、その実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって様々な配置における「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という表現は、必ずしも同じ実施形態を参照するとは限らない。加えて、「または（ｏｒ）」という用語は、排他的な「または（ｏｒ）」ではなく包含的な「または（ｏｒ）」を意味することが意図される。「約（ａｂｏｕｔ）」または「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語が本明細書で使用されるとき、これは提示する公称値が±１０％の範囲内で正確であることを意味することが意図される。
【0055】
本明細書における方法の動作は、特定の順序で図示および説明されているが、各方法の動作の順序を変更することもでき、したがって特定の動作を逆の順序で実行することができ、または特定の動作を少なくとも部分的に他の動作と同時に実行することができる。別の実施形態では、別個の動作の命令または下位動作を断続的および／または交互に行うこともできる。
【0056】
上記の説明は、制限ではなく説明であることが意図されることを理解されたい。当業者であれば、上記の説明を読んで理解すれば、多くの他の実施例が明らかになる。本開示は特有の例について説明するが、本開示のシステムおよび方法は、本明細書に記載する例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で修正を加えて実施することができることが認識されよう。それに応じて、本明細書および図面は、制限的な意味ではなく説明的な意味で見なされるべきである。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が与えられる均等物の完全な範囲とともに、判定されるべきである。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】