JP2006522495A - 大面積基板上に酸化シリコンを堆積する為の方法および装置 - Google Patents

大面積基板上に酸化シリコンを堆積する為の方法および装置 Download PDF

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Abstract

少なくとも約０．３５平方メートルを有する大面積基板上に少なくとも３０００オングストローム／分の速度で誘電材料を堆積する為の方法および装置が提供される。一実施形態において、誘電材料は、酸化シリコンである。また、提供されているのは、約３０００オングストローム／分を超える速度の堆積を強いる処理により堆積された誘電材料の層を有する大面積基板と、それを製造する為の処理チャンバである。

Description

発明の背景
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、大面積基板の酸化シリコン堆積の為の方法および装置に関する。
関連技術の説明
[0002]薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、従来、モニタ、パネルディスプレイ、ソーラーセル、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話等に使用される、大面積基板またはプレート上に作られる。多くのＴＦＴ製造業者は、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ（必要に応じて更に大きなサイズ）を越える寸法を有するＴＦＴ製造の為に大面積基板を利用する。これらの寸法が、近い将来、４．０平方メートルを超えるかもしれないことが予想される。
[0003]中央の搬送チャンバの周りに典型的に配置される真空チャンバ内で、アモルファスシリコン、ドープされる酸化シリコン、ドープされない酸化シリコン、窒化シリコン等を含む様々な膜の連続堆積により、クラスタツール内で作られる。ＴＦＴは、一般的に、液晶材料層を挟んだ２つのガラス板を備える。ガラス板の少なくとも一つは、電源に結合され、上部に配置される、少なくとも一つの導電膜を含む。電源から導電膜に供給される電力は、液晶材料の配向性を偏向し、ディスプレイ上で見られるようなテキスト、グラフィクスのようなパターンを作り出す。フラットパネルを生産する為に使用される一つの製造処理は、プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）である。
[0004] プラズマ増強型化学気相堆積は、一般的に、フラットパネル又は半導体ウエハのような基板上に薄膜を堆積する為に使われる。プラズマ増強型化学気相堆積は、一般的に、基板を内包する真空チャンバ内に前駆体ガスを導入することにより、達成される。前駆体ガスは、通常、チャンバの最上部付近に載置される分配プレートを通って導かれる。チャンバ内の前駆体ガスは、チャンバに結合された一以上のＲＦ源からチャンバにＲＦ電力を印加することにより、エネルギーが与えられる（例えば、励起される）。励起されたガスは反応し、温度制御基板支持体上に位置決めされた基板の表面で材料層を形成する。基板が低温ポリシリコン層を受ける適用例において、基板支持体は、４００℃を越えるまで加熱されてもよい。反応中に生産される揮発性副産物は、排気システムを通って、チャンバからポンプで出される。
[0005]堆積膜、特にＴＥＯＳ前駆体から形成される酸化シリコン内の障害の一つは、大きなサイズの基板表面で所定厚さの膜を堆積するのに必要な時間が長いことである。特に、商業的に実用可能な堆積速度を許容する速度でチャンバに処理ガスを供給できないので、堆積速度は、指数関数的に遅くなる。例えば、ＣＶＤ処理に適したＴＥＯＳ蒸気に液体ＴＥＯＳを変換する為に利用される従来の気化器は、約１０ｇ／ｍに限定され、対応して、典型的な処理において約１５００から最大で約２５００Å／ｍの堆積速度に限定される。処理ガスの高容量流量（すなわち、１５ｇ／ｍを越える流量）を供給するのに適した発生装置の欠如は、次世代サイズの大面積基板で商業的に実用的な酸化シリコン堆積に対する主な障害である。
[0006]さらに、多くの大面積基板ＣＶＤ適用例で利用される従来のＴＥＯＳバブラーのようなＴＥＯＳ気化装置は、操作の上端部で液滴を発生、伴出し、これは、一般的に約１０ｇ／分に限定される。処理チャンバ内に入る液滴は、基板を汚染可能であり、更に／又は、処理変動を生じる。大面積基板のサイズは、材料および処理コストにおける大幅な投資を制するので、液滴または不十分な前駆体ガス発生による過剰欠陥は、容認されない。さらに、処理チャンバに入るガス内で伴出される液滴は、真空ポンプのダウンタイムを引き延ばす。例えば、従来の大面積基板ＣＶＤシステムは、５ｇ／分でＴＥＯＳを生産する従来の気化装置では約２３〜３０秒、１０ｇ／分でＴＥＯＳを生産する従来の気化装置では約約３０〜３４秒である。ポンプダウン時間の最小限化は、それが基板処理能力を直接向上させるので、とても望ましい。
[0007]そのため、大面積基板で少なくとも２０００Å／ｍの速度で誘電材料を堆積する為に（とりわけ、他の前駆体又は処理ガスの中でも）ＴＥＯＳ蒸気を生成する為の方法および装置が必要である。
発明の概要
[0008]少なくとも約０．３５平方メートルの表面積を有する大面積基板で少なくとも３０００Å／分の速度で誘電材料を堆積する為の方法および装置が提供されている。一実施形態において、誘電材料は、酸化シリコンである。同様に提供されるのは、約３０００Å／分を超える堆積速度に従う処理により堆積される誘電材料層を有する大面積基板と、それを製造する為の処理チャンバである。
[0009]本発明の他の態様において、半導体処理に使用するのに適した気化装置モジュールが提供される。一実施形態において、気化器アセンブリを画成する為に、第１の熱伝導プレートと第２の熱伝導プレートを含み、第１の熱伝導プレートは、少なくとも０．１２５の厚みを有し、第２の熱伝導プレートに対し配置されている。複数の溝が、第１のプレートで少なくとも部分的に形成され、第２のプレートにより覆われている。第１ポートおよび第２ポートは、気化器アセンブリのそれぞれの端部で形成され、溝により流体滴に結合されている。
[0010]手短に要約された本発明の具体的な説明は、添付図面に例示されている実施形態を参照する。しかし、注意すべき点は、本発明は他の等価な効果的な実施形態を認めることができるので、添付図面は本発明の典型的な実施形態だけを例示するものであり、その範囲の限定と考慮されるべきではない。
[0016]理解を容易ならしめるため、同一の参照符号は、可能な限り、図面に共通な同一要素を指定する為に使用されている。
好適実施形態の詳細な説明
[0017]図１は、３０００Å／分を超え、１４０００Å／分まで越える速度で、大面積基板で誘電材料を堆積するように適合されたプラズマ増強型化学気相堆積システム１００の一実施形態の上部断面図である。通常、大面積基板は、約０．３５平方メートル以上の表面積を（一側部に）有する。システム１００は、一般的に、中央搬送チャンバ１０２を含み、それに結合された複数の処理チャンバを有する。オプションとして、処理チャンバ１０４の一つは、加熱チャンバ１０４’でもよい。少なくとも一つのロードロックチャンバ１０６が搬送チャンバ１０２とファクトリインターフェース１０８との間に結合され、ファクトリインターフェース１０８と処理チャンバ１０４（２つが図示）との間の基板搬送を容易ならしめている。システム１００は、また、ファクトリインターフェース１０８内に配置されたインターフェースロボット１１０と、搬送チャンバ１０２内に配置された搬送ロボット１１２とを含み、ロードロックチャンバ１０６を介して、当該システムの周りで基板の移動を可能にする。本発明から利益を得られるように適合可能な一つの大面積基板処理システムは、ＡＫＴ−５５００プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムであり、これは、カリフォルニア州サンタクララに所在のＡＫＴ、アプライドマテリアルズ社の一部門から入手可能である。
[0018]各々の処理チャンバ１０４は、大面積基板を処理する為に適合され、通常、少なくとも約３６０リットルの容積を有する。各々の処理チャンバ１０４は、通常、それぞれのガス分配システム１１４に結合されている。ガス分配システム１１４は、一般的に、処理ガスを処理チャンバに供給する。各々のガス分配システム１１４は、一以上のガスを、その、それぞれの処理チャンバ１０４に供給するように構成されてもよい。図１の実施形態において、少なくとも一つのガス分配システム１１４が、液体前駆体から生成される前駆体または処理ガスを約１１６０ｓｃｃｍを越える速度（例えば、ＴＥＯＳを１０から少なくとも１００グラム／分）で供給する。
[0019]図２は、図１の処理チャンバ１０４の断面図を示し、それは、処理チャンバに結合されたガス分配システム１１４の一実施形態を有する。処理チャンバ１０４は、壁２０６、底部２０８、リッドアセンブリ２１０であって、処理容積２１２を画成するものを有する。処理容積２１２は、通常、処理チャンバ１０４の内外への基板１４０の移動を容易にする壁２０６のポート（図示せず）を介してアクセスされる。壁２０６と底部２０８は、通常、アルミニウムまたは処理化学物質と両立する他の材料の単一ブロック体から製造される。リッドアセンブリ２１０は、処理容積２１２を（図示しない様々なポンピングコンポーネントを含む）排気ポートに結合させるポンピングプレナム２１４を内包する。
[0020]リッドアセンブリ２１０は、壁２０６により支えられ、処理チャンバ１０４を点検する為に取り外すことができる。リッドアセンブリ２１０は、一般的に、アルミニウムから構成され、追加的に、熱伝達流体を貫通して流すことによりリッドアセンブリ２１０の温度を調整する為に熱伝達流体用チャネルを含む。
[0021]分配プレート２１８は、リッドアセンブリ２１０の内側２２０に結合されている。分配プレート２１８は、典型的に、アルミニウムから製造され、穿孔領域を含み、そこを通って、ガス分配システム１１４から供給された処理及び他のガスが、基板支持体２３８に載置された基板１４０まで分配される。分配プレート２１８の穿孔領域は、基板１４０上の材料の均一な堆積を促進する方式で処理ガスを分配するように構成されている。
[0022]加熱される基板支持アセンブリ２３８は、処理チャンバ１０４内で中央に配置されている。支持アセンブリ２３８は、処理中、基板１４０をさせる。支持アセンブリ２３８は、複数のリフトアセンブリ２５０を有し、これらは、そこを通じて移動できるように配置されている。リフトピン２５０は、支持面２６０から突き出ており、これにより、支持アセンブリ２３８に対し離間された関係で基板を配置し、搬送ロボット１１２を共に基板の搬送を容易にする。
[0023]真空ポート（図示せず）は、支持アセンブリ２３８を介して配置され、基板１４０と支持アセンブリ２３８との間に真空を作用させ、処理中、基板１４０を支持アセンブリ２３８に固定する。支持アセンブリ２３８内に配置された電極のような加熱素子２３２は、電源２３０に結合され、支持アセンブリ２３８と、その上部に位置決めされた基板１４０を所定の温度まで加熱する。通常、加熱素子２３２は、基板１４０を約１５０から少なくとも約４６０℃までの均一な温度で維持する。
[0024]支持アセンブリ２３８は、追加的に、制限シャドウフレーム２４８を支える。シャドウフレーム２４８は、基板１４０の縁部を覆うように構成され、通常、セラミックから構成される。一般的に、シャドウフレーム２４８は、支持アセンブリ２３８と基板１４０との縁部での堆積を防止するので、基板は、支持アセンブリ２３８にくっつかない。オプションとして、パージガスは、シャドウフレーム２４８と支持アセンブリ２３８との間に供給され、基板の縁部での堆積を防止することを支援する。
[0025]支持アセンブリ２３８は、ステム２４２によりリフトシステム（図示せず）に結合され、リフトシステムは、支持アセンブリ２３８を高い位置（図示）と低い位置との間で移動させる。ベローズ２４６は、チャンバ容量２１２と処理チャンバ外部の大気圧との間の真空密封を与える一方、支持アセンブリ２３８の移動を容易にする。ステム２４２は、追加的に、電気端子の為の導管、真空及びガス供給ラインを、支持アセンブリとシステム１００の他のコンポーネントとの間に与える。
[0026]支持アセンブリ２３８は、電源２２２により分配プレート２１８（又はチャンバのリッドアセンブリ内部または付近に配置された他の電極）に供給されたＲＦ電力が、支持アセンブリ２３８と分配プレート２１８との間の処理容積２１２内に配置されたガスを励起できるように、一般的に接地されている。数Ｈｚから１３ＭＨｚ以上の間の周波数を一般的に有するＲＦ電力は、基板表面積に適切なワット数で供給される。一実施形態において、電源２２２は、二重の周波数源を備え、これは、約２ＭＨｚ未満の低周波数（好ましくは、約２００〜５００ｋＨｚ）から１３ＭＨｚを超える高周波数（好ましくは、約１３．５６ＭＨｚ）を供給する。周波数は、固定しても、変動してもよい。例示的に、５５０ｍｍ×６５０ｍｍの基板に対し、低周波数電源は、約０．３から約２ｋＷであるが、高周波数電源は、約１から５ｋＷである。一般的に、電力要件は、対応する基板サイズの増減と共に増減する。
[0027]ガス分配システム１１４は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）源２７２，ヘリウム源２７４，気化器モジュール２８０を含み、気化器モジュール２８０は、気化器出力ライン２８８により、処理チャンバ１０４に結合されている。ＴＥＯＳ源２７２は、配管、バルブ、流量制御装置などを含み、液体ＴＥＯＳの制御された量を、気化器入力ライン２７６を通して気化器モジュール２８０に分配するが、気化器入力ライン２７６は、ＴＥＯＳ源２７２と気化器モジュール２８０との間を通っている。
[0028]ヘリウム源２７４は、配管、バルブ、流量制御装置などを含み、ヘリウムガスの制御された量を分配する。ヘリウムは、ヘリウム源２７４から気化器モジュール２８０まで気化器入力ライン２７６を通ってヘリウムを発送することによりパージガスとして処理に使用可能である。ヘリウムは、また、ヘリウム源２７４からヘリウムまで、気化器出力ライン２８８に連結されたキャリアガスライン２７８を通って、ヘリウムを発送することによりキャリアガスとして使用可能である。
[0029]図３Ａは、気化器モジュール２８０の概略図を示す。気化器モジュールは、液体流量制御装置３４０と気化器３３０を含む容器３２０である。容器３２０は、また、絶縁性分割器３２２を含み、これは、気化器３３０を熱的に流量制御装置３４０から分離する。導管３２６は、絶縁性分割器３２２内に形成された通路を通り、流量制御装置３４０を気化器３３０に結合させる。容器３２０と絶縁性分割器３２２は、どのような適材で形成されてもよい。示された実施形態において、容器３２０は、ステンレス鋼から製造され、絶縁性分割器３２２は、シリコンゴムから製造されている。
[0030]流量制御装置３４０は、気化器入力ライン２７６によりＴＥＯＳ源２７２に結合され、導管３２６により気化器３３０に結合されている。ヒートシンク３４２は、流量制御装置３４０の底部に取り付けられている。ファン３４６は、ヒートシンク３４２の近傍に配置され、それは、空気をヒートシンク３４２を横切って送風するように向けられているので、流量制御装置を、およそ室温、或いは約２５℃で維持する。流量制御装置３４０は、液体の流れを制御する装置であればよく、例えば、質量または容積式流量計である。一つの適した流量制御装置３４０は、質量流量計モデル２０００ＰＩであり、これは、ペンシルバニア州ハットフィールドに所在するPorter Instrument Companyより商業的に利用可能である。流量制御装置３４０を熱的に気化器３３０から隔離することにより、流量制御装置３４０の温度は、所定値に容易に維持可能であり、そのため、制御装置３４０により提供される流量の読みは、既知の正確な制御偏差内になるので、前駆体の生成において、より高精度な制御が可能である。
[0031]気化器３３０は、気化器出力ライン２８８により処理チャンバ１０４に結合され、導管３２６により流量制御装置３４２に結合されている。少なくとも一つの加熱装置３１２が気化器モジュール２８０に結合され、ＴＥＯＳを加熱し、液体ＴＥＯＳから気相への気化を容易にしている。気化器３３０に結合されていることが示されているが、加熱装置３１２は、代替え的に、内部に配置されるか、或いは、導管３２６に結合されるか、或いは気化器３３０内に配置可能である。
[0032]図３Ｂは、気化器３３０の一実施形態の分解図を示す。一実施形態において、気化器３３０は、熱伝導性キャップ３５４で密封された熱伝導性本体３５２を備える。本体３５２は、複数の側方チャネル３６０と、一側部に形成された細長い溝３６２と、を有する。本体３５２は、処理する化学物質に対し不活性であり、複数のチャネル３６０と複数の溝３６２の製造中および約９０℃以上の温度での動作において、平坦性を保持するのに十分な厚さである。分かったことは、本体３５２が少なくとも０．１２５インチの厚さを有するステンレス鋼から製造可能であることである。溝形成中に本体３５２が柔らかすぎ、且つ／又は、簡単に反らされ、本体３５２とキャップ３５４との間隙が本体３５２にわたって変動し、それにより、液体／ガスが溝３６２の外側に流れ、実質的に完全な気化を妨げるので、約０．１００インチ以下の厚さのステンレス鋼の本体は、貧弱なＴＥＯＳ気化特性を有し、出力部における高い液体含有のため、低い欠陥堆積に対し不適切であることが分かっている。
[0033]側方チャネル３６０は、気化器３３０を通る流れの方向に対し垂直方向に堆積される。チャネル３６０の一つのチャネルは、気化器３３０の入口側３７０付近に配置され、本体３５２を少なくとも部分的に通って形成された入口ポート３５６を介して導管３２６に結合されている。チャネル３６０の２番目のチャネルは、気化器３３０の外側３７２付近に配置され、本体３５２を少なくとも部分的に通って形成された出口ポート３５８（図３Ｂに部分的にあいまいに図示）を介して気化器出力ライン２８８に結合されている。
[0034]複数の細長い溝３６２は、本体３５２内に形成され、気化器３３０を貫通する流れの方向に対し平行に通り、複数のチャネル３６０を互いに流体結合させる。溝３６２は、チャネル３６０より浅く、完全な気化を確実にするため、隣接する溝３６２を通るＴＥＯＳの分離した流れを維持する為に必要な平坦さを維持する為に機械加工される。溝３６２の化学的エッチングにより生じる熱は、本体３５２を反らせ、それにより、ＴＥＯＳの完全な気化を実質的に妨げる溝３６２内の流れの分離を妨げることが分かった。流れの混合は、貧弱な性能、過剰な液滴を生じるが、これは、大面積基板処理にとって受け入れがたい。キャップ３５４は、本体３５２に留められ、それにより、気化器３３０を通って流れる流体が複数のチャネル及び内部に形成された複数の溝の内部だけを移動するようにしている。
[0035]溝３６２は、ＴＥＯＳが、１分当たり少なくとも約１０から少なくとも約１００ｇまでの気化を実質的に完了することを確実にする為に十分な表面積で構成されている。一実施形態において、少なくとも４５個の溝３６２が本体３５２内に形成されている。各々の溝３６２は、約０．００７インチの深さ、約０．０１５インチの幅を有する。
[0036]本体３５２とキャップ３５４は、本体３５２及び／又はキャップ３５４に抗して配置された少なくとも一つの加熱装置３１２により加熱され、約９０℃から約１５０℃、好ましくは１２０℃まで、チャネル３６０及び溝３６２を通って流れるＴＥＯＳを加熱する。そのため、気化器３３０に入る液体ＴＥＯＳは、加熱され、細長い溝３６２を横切るように強いられ、ＴＥＯＳ蒸気を生産する。
[0037]ＴＥＯＳは実質的に完全に蒸発するので、真空ポンプダウンタイムは実質的に減じられる。例えば、気化器３３０を利用する大面積基板用ＣＶＤシステムは、５ｇ／分のＴＥＯＳを生産するとき約１５秒のポンプダウン時間、１０ｇ／分を生産する従来の気化器では約１８秒であるが、それぞれを従来の気化器のポンプダウン時間と比較すると、２１秒、３４秒である。そのため、気化器３３０は、処理チャンバに入る液体のパーセントにおいて実質的な減少を示すため、サイクル時間を減らし、望ましいことに、従来のシステムと比較すると、基板処理能力を高める。
[0038]さらに、気化器出力部の圧力安定および整定時間は、従来の気化器を越えて実質的に改善される。例えば、約１０ｇ／分でＴＥＯＳを生産するとき、本発明では約１０秒の整定時間（すなわち、定常状態の出力までの時間）であるのに対し、従来の気化器では２０〜４５秒である。約１０ｇ／分でＴＥＯＳを生産するとき、本発明の圧力安定性は、約±２．８２パーセントであるのに対し、従来の気化器では±６．０９パーセントである。
[0039]更に図２に戻ると、制限装置２９０は、気化器３３０と処理チャンバ１０４との間の気化器出力ライン２８８に配置されている。制限装置２９０は、気化器３３０に十分な背圧を与えるように構成されているので、気化する液体は、完全な気化の前に気化器３３０を急速に出るように膨張しない。さらに、制限装置２９０は、気化されるＴＥＯＳの安定した流れを与え、それが均一性かつ再現性のある処理を高める。一実施形態において、制限装置２９０は、約０．１８７及び約０．１４０インチの間のオリフィスを有する。
[0040]チャンバ１０４に達する前に、気化されたＴＥＯＳの凝縮を避ける為に、気化器出力ライン２８８およびキャリアガスライン２７８は加熱される。これにより、気化器出力ライン２８８を移動する時、又は、より冷えた加熱されていないキャリアガスとの混合時の、気化されたＴＥＯＳの冷却が防止される。ライン２７８，２８８は、加熱テープを巻き、接触式加熱装置を付け、熱伝導導管を経由する等により、加熱されてもよい。気化されたＴＥＯＳまたはＴＥＯＳ／キャリアガス混合物は、気化器出力ライン２８８を通って処理チャンバ１０４まで流れる。気化器モジュール２８０と加熱されるライン２８８、２７８との組合せは、気化されたＴＥＯＳが処理チャンバ１０４に１０ｇ／分を超える速度で分配されることを可能にする。他の実施形態において、気化器モジュール２８０は、少なくとも約２０ｇ／分、最大で１００ｇ／分を超えて、分配するように構成可能である。高性能気化器を促進する気化器モジュール２８０の一つの特質は、気化器モジュール２８０内に形成された溝の数を増加することである。
[0041]酸素ガスは、プラズマガスライン２８６により処理チャンバに結合された酸素源２８４から処理チャンバ内に供給される。酸素ガスは、ＴＥＯＳ蒸気と混合し、処理チャンバ１０４内で励起され、プラズマを形成する。ＴＥＯＳは、プラズマ内で分解し、処理チャンバ１０４内に置かれた基板の表面で酸化シリコン層を堆積する。
[0042]通常、リモートプラズマ源（図示せず）は、処理チャンバ１０４に結合され、数多くの処理サイクルが終了した後、チャンバを洗浄する為に使用される。処理チャンバは、汚染による高価なダウンタイム及び製品の欠陥を最小限にする一方、チャンバ内の洗浄度の必要レベルを保つ為に、サイクル毎に洗浄されてもよいし、所定回数のサイクルの後で洗浄されてもよい。
[0043]図４は、大面積基板上の誘電材料の、プラズマ増強型化学気相堆積の為の方法に対するフローチャートを示す。ステップ４０２では、図２，図３を言及し、基板１４０が処理チャンバ１０４内に導入され、処理チャンバ１０４内部の基板支持アセンブリ２３８上に配置される。基板１４０は、真空圧力で下方に保持され、シャドウフレーム２４８により周辺部の周りが覆われる。
[0044]ステップ４０４では、基板１４０が、約３５０℃から約４４０℃の範囲内の温度まで加熱素子２３２により加熱される。通常、処理チャンバ１０４の壁２０６は、約９０℃から約１５０℃までの範囲内の温度で処理チャンバ１０４を維持する為に冷却される。
[0045]処理ガスは、ステップ４０６で処理チャンバ１０４内に導入される。一実施形態において、ＴＥＯＳは、ＴＥＯＳ源２７２から気化器２７６まで、約１１６０ｓｃｃｍから約１１６００ｓｃｃｍの範囲内の流量で供給される。気化器２７６と気化器出力管２８４は、約９０℃から約１５０℃まで、好ましくは、１２０℃の温度で維持される。加熱された気化器を通って流れるＴＥＯＳは、気化され、ＴＥＯＳ蒸気は、気化器出力管２８４から処理チャンバ１０４内に流される。
[0046] 気化器出力管２８４を通って流れるＴＥＯＳ蒸気は、リッドアセンブリ２１０を通って処理チャンバ１０４に入る。酸素ガス源２８４からプラズマガスライン２８６を通って流れる酸素ガスは、同時に、処理チャンバ１０４内にリッドアセンブリ２１０を通って導入される。酸素ガスの流量は、約２０００から約１５０００ｓｃｃｍである。ＴＥＯＳと酸素ガスは混合し、処理容積２１２内にガス分配プレート２１８を通って移動する。
[0047]ステップ４０８では、混合されたＴＥＯＳと酸素から、処理チャンバ１０４内の、処理容積２１２内で、電源２２２からガス分配プレート２１８に約５０００ＷのＲＦエネルギーを印加することにより、プラズマが形成される。ＴＥＯＳは、プラズマ内で分解し、ＴＥＯＳが約１１６０ｓｃｃｍの流速で流れるとき、少なくとも約０．３５７ｍ２の一側部の表面積を有する大面積基板の露出表面で約３０００から少なくとも約３５００Å／分までの速度で、基板の表面上に、酸化シリコンの層を堆積する。約１４０００Å／分の堆積速度は、１１６００ｓｃｃｍのＴＥＯＳ流量で実現可能である。
[0048]一実施形態において、基板１４０は加熱素子２３２により、約４４０℃の温度まで加熱される。ＴＥＯＳは、ＴＥＯＳ源２７２から気化器２７６まで、少なくとも約１０ｇ／分の流量で供給される。気化器は、約１２０℃の温度で維持される。加熱された気化器を通って流れるＴＥＯＳは、気化され、気化器出力管２８４を出て処理チャンバ１０４内に流れる。気化器出力管２８４は、約１２０℃まで加熱され、ＴＥＯＳが処理チャンバ１０４内に入る前に凝縮することを妨げる。
[0049]気化器出力管２８４を通って流れるＴＥＯＳ蒸気は、リッドアセンブリ２１０を通って処理チャンバ１０４に入る。酸素ガス源２８４からプラズマガスライン２８６を通って流れる酸素ガスは、約２０００ｓｃｃｍの流量で、リッドアセンブリ２１０を通って処理チャンバ１０４内に同時に導入される。ＴＥＯＳと酸素ガスは、混合し、ガス分配プレート２１８を通って処理容積２１２内に移動する。電源２２２からガス分配プレート２１８まで約５０００ＷのＲＦエネルギーを印加することにより、混合ガスから、処理容積２１２内で、プラズマが形成され、約３０００から少なくとも約４０００Å／分までの速度で、基板の表面上に酸化シリコンの層が堆積される。
[0050]当該方法４００を介して堆積される酸化シリコン材料は、従来の処理より実質的に速い速度で堆積されるばかりか、酸化シリコンは、丈夫な物理特性を示す。例えば、堆積された酸化シリコンは、−２．６８から３．０３の範囲の応力、約１．４５から約１．４７の反射率、約１２５０から約３１００Å／分までのウェットエッチング速度を有し、これらの全ては、非常に遅い速度で堆積された従来法適用の材料と有利に匹敵する。
[0051]前述したことは、本発明の好ましい実施形態に向けられているが、本発明の他の更なる実施形態は、その基本的範囲を逸脱することなく、案出可能である。本発明の範囲は、添付された請求の範囲により定められる。
図１は、本発明の気化器モジュールの一実施形態を含む例示的な大面積基板処理システムの断面図である。 図２は、本発明の気化器モジュールの一実施形態を含む図１の処理チャンバの断面図を示す。 図３Ａは、本発明の気化器モジュールの一実施形態の断面図である。 図３Ｂは、図３Ａｎｏ気化器モジュールに含まれる気化器の断面図である。 図３Ａの気化器モジュールが利用可能な処理の一実施例のフローチャートを示す。
符号の説明
１００…プラズマ増強型化学気相堆積システム、１０２…中央搬送チャンバ、１０４…処理チャンバ、１０６…ロードロックチャンバ、１０４’…加熱チャンバ、１０６…ロードロックチャンバ、１０８…ファクトリインターフェース、１１０…インターフェースロボット、１１２…搬送用ロボット、１１４…ガス分配システム、１４０…基板、２０６…壁、２０８…底部、２１０…リッドアセンブリ、２１２…処理容積、２１８…分配プレート、２２０…内側、２２２…電源、２３２…加熱素子、２３８…支持アセンブリ、２４２…ステム、２４６…ベローズ、２４８…シャドウフレーム、２５０…リフトピン、２６０…支持面、２７２…ＴＥＯＳ源、２７４…ヘリウム源、２７６…気化器入力ライン、２７８…キャリアガスライン、２８０…気化器モジュール、２８６…プラズマガスライン、２８８…気化器出力ライン、２９０…制限装置、３１２…加熱装置、３２０…容器、３２２…絶縁性分割器、３２６…導管、３３０…気化器、３４０…流量制御装置、３４２…ヒートシンク、３４６…ファン、３５２…本体、３５４…熱伝導性キャップ、３５６…入口ポート、３５８…出口ポート、３６０…チャネル、３６２…溝、３７０…入口側、３７２…ＴＥＯＳ源

Claims (25)

  1. 大面積基板上に誘電材料を堆積する為の方法であって：
    処理チャンバ内側の基板支持アセンブリ上に少なくとも０．３５７平方メートルの表面積を有する基板を配置するステップと；
    前記基板を加熱するステップと；
    約７３０ｓｃｃｍより大きな流量で前記処理チャンバ内に少なくとも一つの前駆体ガスを流すステップと；
    前記処理チャンバ内部で少なくとも前記前駆体ガスからプラズマを形成するステップと；
    約３０００オングストローム／分より大きく少なくとも約４０００オングストローム／分までの速度で誘電材料を堆積するステップと；
    を備える、前記方法。
  2. 前記基板を加熱するステップは、約３５０℃および約４４０℃の間で前記基板を加熱するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
  3. 前記誘電材料を堆積するステップは、酸化シリコンを堆積するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
  4. 前記少なくとも一つの前駆体ガスを流すステップは、前記処理チャンバに結合された気化器内にＴＥＯＳを流すステップと、
    前記気化器を約９０℃から約１５０℃の間の温度まで加熱し、前記前駆体ガスを生成するステップと、
    結果として生じた蒸気を前記処理チャンバ内に流すステップと、
    を更に備える、請求項１記載の方法。
  5. 前記前駆体ガスの流量は、約２０グラム／分から約１００グラム／分の範囲内である、請求項４記載の方法。
  6. 前記前駆体ガスの流量は、少なくとも約２３２０ｓｃｃｍである、請求項４記載の方法。
  7. 前記気化器とチャンバの間に配置された前駆体ガスを約９０℃以上の温度で維持するステップを更に備える、請求項４記載の方法。
  8. 前記気化器と処理チャンバ間に配置された前駆体ガスは、約９０℃から約１５０℃である、請求項７記載の方法。
  9. 前記気化器に入る前にＴＥＯＳでヘリウムを混合するステップを更に備える、請求項４記載の方法。
  10. 前記誘電材料は、少なくとも約３５００オングストローム／分の速度から約１０００オングストローム／分までの速度で堆積される、請求項４記載の方法。
  11. 前記少なくとも一つの前駆体ガスを流すステップは、酸素で前記前駆体ガスを混合するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
  12. 前記前駆体ガスと混合される酸素は、約２０００ｓｃｃｍから約１５０００ｓｃｃｍの流量で供給される、請求項１１記載の方法。
  13. 気化器モジュールであって、
    液体流量コントローラと；
    前記流量コントローラと協働し、所定温度で前記流量コントローラを維持する温度コントローラと；
    前記流量コントローラに結合された入口、前記半導体処理チャンバにガス状の前駆体を流すように適合された出口を有する気化器と；
    を備える、前記気化器モジュール。
  14. 前記気化器と前記流量コントローラの間に配置された断熱部材を更に備える、請求項１３記載の気化器モジュール。
  15. 前記断熱部材は、少なくともシリコンゴムで部分的に製造されている、請求項１４記載の気化器モジュール。
  16. 前記気化器と流量コントローラを収容する容器を更に備える、請求項１４記載の気化器モジュール。
  17. 前記気化器は、約９０℃から約１５０℃の範囲内の温度まで加熱され、前記流量コントローラは、約２５℃で維持される、請求項１３記載の気化器モジュール。
  18. 前記流量コントローラに結合されたヒートシンクを更に備える、請求項１３記載の気化器モジュール。
  19. 前記ヒートシンクの近傍に配置され、前記ヒートシンクと協働して前記流量コントローラを冷却するファンを更に備える、請求項１８記載の気化器モジュール。
  20. 前記気化器は、
    第１側部を有する少なくとも０．１２５インチの厚みを有する第１の熱伝導性プレートと、
    前記気化器を画成する為に前記第１のプレートに結合された第２の熱伝導性プレートと、
    前記第１のプレート内で少なくとも部分的に機械加工され、前記第２のプレートにより覆われ、前記気化器の前記入口及び出口を結合する、複数の溝と、
    を備える、請求項１３記載の気化器モジュール。
  21. 前記出口に結合され、約０．１４０から約０．１８７インチのオリフィスを有する制限装置を更に備える、請求項１３記載の気化器モジュール。
  22. 半導体処理に使用されるのに適した気化器モジュールであって、
    第１側部を有する少なくとも０．１２５インチの厚みを有する第１の熱伝導性プレートと、
    前記気化器を画成する為に前記第１のプレートに結合された第２の熱伝導性プレートと、
    前記第１のプレートで少なくとも部分的に形成され、前記第２のプレートにより覆われた複数の溝と、
    前記気化器アセンブリの第１端部で形成された第１ポートと、
    前記気化器アセンブリの第２端部で形成され、前記溝により前記第１ポートに流動的に結合された第２ポートと、
    を備える、前記気化器モジュール。
  23. 前記第２ポートに結合され、約０．１４０から約０．１８７インチのオリフィスを有する、制限装置を更に備える、請求項２２記載の気化器モジュール。
  24. 前記溝は、機械加工され、約９０℃から約１５０℃の間で加熱されたとき、ＴＥＯＳを少なくとも２０グラム／分で気化するのに十分な表面積を有する、請求項２２記載の気化器モジュール。
  25. 前記溝は、対称的であり、約９０℃から約１５０℃の間まで加熱されたとき、ＴＥＯＳを少なくとも１００グラム／分で気化するのに十分な表面積を有する、請求項２２記載の気化器モジュール。
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