JP2016530730A - エピ予熱リング - Google Patents

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Abstract

本開示の実施形態は、広くは、プロセスガスを加熱するための予熱リングを有する処理チャンバに関する。一実施形態において、処理チャンバは、内部処理領域を画定するチャンバ本体、チャンバ本体の中に配置された基板支持体であって、基板を支持するための基板支持面を有する基板支持体、及び、チャンバ本体の中に配置されたリング支持体上に配置された予熱リングを含み、パージガスがガス注入側よりもガス排気側を通ってより多く流れるのを促進するため、予熱リングの一部が、基板支持面に対して既定の角度だけガス排気側に向かって下方に傾斜している。【選択図】図３

Description

［０００１］本開示の実施形態は、広くは、基板処理チャンバ用の予熱リングに関する。
［０００２］半導体デバイスのサイズの継続的縮小は、例えば、半導体処理チャンバに供給されるプロセスガスの流れ及び温度に対する、更なる正確な制御に依存する。通常、クロスフロー処理チャンバでは、プロセスガスがチャンバに供給され、処理すべき基板の表面上をクロスする。プロセスガスの温度が、例えば、基板支持体を囲む予熱リングによって制御され得る。
［０００３］図１は、クロスフロー処理チャンバ１００の概略断面図を示す。処理チャンバ１００は、上方ドーム１０４、下方ドーム、及びチャンバ側壁１０８によって画定される処理領域の中に配置される回転基板支持体１０２を有する。プロセスガス源１１０から供給されるプロセスガス（複数可）が、プロセスガス入口１１４を通って上方処理領域１１２に導入される。プロセスガス入口１１４は、プロセスガスを層流状に（例えば、流路１１６によって示されるような、概して半径方向に内側への方向）導くように構成される。処理中、パージガスも、上方処理領域１１２のプロセスガスの圧力より相対的に大きい圧力で、パージガス源１２２からパージガス入口１２４を通って下方処理チャンバ１２６の中に導入される。パージガスの一部が、上方に流れ、基板支持体１０２と予熱リング１０３の間を漏れ、上方処理領域１１２の中に流れるであろう。パージの上方への流れは、プロセスガスが下方処理チャンバ１２６の中に流れるのを防止し、それにより、下方ドーム１０６の下方に配置されたランプからの熱放射を減少させる、望ましくない反応生成物の下方ドーム１０６への堆積を最小化する。プロセスガス及びパージガスは、排気装置１２０に連結された（プロセスガス入口１１４の反対側の）ガス出口１１８を通って上方処理領域１１２を出る。
［０００４］しかしながら、上方処理領域１１２の中へと上方に流れるパージガスは、基板１２８のエッジの近くでプロセスガスの濃度の希釈を引き起こし得るということが、観察された。希釈は、基板１２８のエッジの近くで主に生じ、これは、乱流及び流れの追加的抵抗を作り出し（領域「Ａ」で示される）、そこを通ってプロセスガスは拡散し、基板１２８の表面に移動しなければならない。それ故に、基板のエッジにおける堆積効率が、損なわれる。堆積中に基板を回転させることは、回転対称の堆積を作り出すことができるが、希釈によって引き起こされる堆積効率の低下のために、特に基板１２８のエッジの近くで膜の均一性が低下する。その結果、基板のエッジの近くでの膜厚が減少する（エッジロールオフ効果）。
［０００５］流れの特性は、基板上の膜の均一性に直接に影響を与えるので、基板のエッジの近くでのプロセスガスの希釈を減少又は除去し、プロセスガスが処理中に処理チャンバの下方処理領域の中に入るのを防止する改良された堆積装置に対する必要性が存在する。
［０００６］本開示の実施形態は、広くは、プロセスガスを加熱するための改良された予熱リングを有する処理チャンバに関する。一実施形態において、処理チャンバは、内部処理領域を画定するチャンバ本体、チャンバ本体の中に配置された基板支持体であって、基板を支持するための基板支持面を有する基板支持体、及び、チャンバ本体の中に配置されたリング支持体上に配置された予熱リングを含み、パージガスがガス注入側よりもガス排気側を通ってより多く流れるのを促進するため、予熱リングの一部が、基板支持面に対してある角度だけガス排気側の方に傾斜している。
［０００７］他の実施形態において、半導体処理チャンバの中で用いられるリングアセンブリが提供される。リングアセンブリは、中央開口、内周縁及び外周縁を有する環状本体であって、第一の半円部及び第二の半円部を含む環状本体を有し、パージガスがガス注入側よりもガス排気側を通ってより多く流れるのを促進するため、第二の半円部は、第一の半円部の上面に対してある角度だけガス排気側の方に傾斜している。
［０００８］更に別の実施形態において、基板を処理するための処理チャンバが提供される。処理チャンバは、処理チャンバの中に配置された回転可能な基板支持体であって、基板を支持するための基板支持面を有する基板支持体、基板支持体の比較的下方に配置される下方ドーム、基板支持体の比較的上方に配置される上方ドームであって、下方ドームに向かい合う上方ドーム、上方ドームと下方ドームの間に配置されたリング本体であって、上方ドーム、リング本体及び下方ドームは、概して、処理チャンバの内部容積を画定し、基板の直径を実質的に覆うのに十分広いガス流を提供するために、少なくとも一つの直線的な集まりで配置された一つ以上のガス注入口を有するリング本体、リング本体に連結するリング支持体上に配置された予熱リングであって、パージガスがガス注入側よりもガス排気側を通ってより多く流れるのを促進するため、予熱リングの一部が、基板支持面に対して既定の角度だけガス排気側の方に傾斜している予熱リング、を含む。
［０００９］本開示の上述の特徴が詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照してなされ得、実施形態の幾つかが、添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は、本開示の代表的な実施形態のみを示しており、従って、開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることに留意されたい。
［００１０］クロスフロー処理チャンバの概略断面図を示す。 ［００１１］一実施形態による、例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。 ［００１２］一実施形態による、図２の予熱リングを取り替えるために用いられ得る予熱リングの透視図を示す。 ［００１３］他の実施形態による、図２の予熱リングを取り替えるために用いられ得る予熱リングの上面図を示す。 ［００１４］更に他の実施形態による、図２の予熱リングを取り替えるために用いられ得る予熱リングの上面図を示す。
［００１５］理解を容易にするため、可能な場合には、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。一つの実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有利に組み込まれうることが意図される。
［００１６］以下の記述では、説明の目的のために、本開示の徹底的な理解を提供するため、多数の詳細が記述される。場合によっては、本開示を不明瞭にすることを回避するため、周知の構造及び装置が、詳細によりはむしろ、ブロック図の形で示される。これらの実施形態は、当業者が本開示を実施することを可能にするのに十分詳細に記載される。他の実施形態が利用されうるということと、本開示の範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、電気的及び他の変更がなされうるということが理解されるべきである。
例示的な処理チャンバ
［００１７］図２は、一実施形態による、例示的な処理チャンバ２００の概略断面図を示す。一つの適当な処理チャンバの非限定的な例は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， Ｃａｌｉｆ．より商業的に入手可能である、ＲＰ ＥＰＩリアクタである。処理チャンバ２００が、本書に記載された様々な実施形態を実施するために利用されるように、以下に説明されるが、違う製造業者からの他の半導体処理チャンバも、本開示に記載された実施形態を実施するために用いられ得る。処理チャンバ２００は、エピタキシャル堆積プロセスなどの、化学気相堆積を実施するために採用され得る。処理チャンバ２００は、チャンバ本体２０２、サポートシステム２０４、及びコントローラ２０６を例示的に含む。チャンバ本体２０２は、内部処理領域２１２を画定する上方ドーム２２６、側壁２０８及び底部壁２１０を有する。基板を支持するために用いられる基板支持体２１４が、内部処理領域２１２の中に配置される。基板支持体２１４は、シャフト２２０から伸びる支持アーム２１８と接続される支持ポスト２１６によって回転され、支持される。動作中、基板支持体２１４上に配置された基板は、リフトピン２２４を介して基板リフトアーム２２２によって持ち上げられ得る。基板支持体２１４は、示されているようなディスク状の基板支持体であってもよいし、又は中央開口のないリング状の基板支持体であってもよく、これは、ランプ２３５の熱放射への基板の曝露を容易にするために、基板のエッジから基板を支持する。
［００１８］上方ドーム２２６が、基板支持体２１４の上方に配置され、下方ドーム２２８が、基板支持体２１４の下方に配置される。堆積処理は、内部処理領域２１２の中の基板支持体２１４上に配置された基板の上面で通常起こる。
［００１９］上方ライナ２３０が、上方ドーム２２６の下方に配置され、ベースリング２２９又は中央窓部２３３の周囲で上方ドーム２２６の中央窓部２３３に係合する周辺フランジ２３１などのチャンバ部品上への望ましくない堆積を防止するように適合される。上方ライナ２３０は、予熱リング２３２に隣接して配置される。予熱リング２３２は、基板支持体２１４が処理位置にある間、基板支持体２１４の周囲に配置されるように、構成される。予熱リング２３２の半径方向の幅が、基板支持体２１４とリング支持体２３４の間に幾分伸び、上方に流れるプロセスガスのための予熱ゾーンを提供しながら、ランプ２３５から基板のデバイス側への熱／光ノイズの漏れを防止又は最小化する。プロセスガスが、基板支持体２１４の上面を横切って層流状に（例えば、流路２７０によって示されるような、概して半径方向に内側への方向）内部処理領域２１２の中へ流れるように、予熱リング２３２は、予熱リング２３２を支持し位置決めするリング支持体２３４の上に取外し可能に配置される。リング支持体２３４は、処理チャンバの中に配置されたライナであってもよい。
［００２０］予熱リング２３２は、（ランプ２３５などの）ランプからのエネルギーを吸収するための任意の適当な材料から製造され得る。幾つかの実施形態において、予熱リング２３２は、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）で被覆されたグラファイト、不透明石英、被覆された石英、又はプロセスガスによる化学的分解に耐久性のある任意の同様な、適当な材料から作られ得る。ここで、ｙは、既知の炭化ケイ素成分を表す。一実施形態において、予熱リング２３２は、炭化ケイ素で被覆されたグラファイトを含む。
［００２１］ベースリング２２９は、処理チャンバ２００の内周の中にぴったり入るように大きさが決められたリング本体を有し得る。リング本体は、概して円形の形状を有し得る。ベースリング２２９の内周は、リング支持体２３４を受け入れるように構成される。一例において、リング支持体２３４は、ベースリング２２９の内周の中にはめ込まれるように又は内周によって囲まれるように大きさが決められる。「リング」という用語は、予熱リング２３２又はベースリング２２９などの、処理チャンバのある部品を記述するために用いられるけれども、これらの部品の形状が、円形である必要はなく、長方形、多角形、長円形、等を含むが、これらに限定されない、任意の形状を含んでよいことが、意図される。
［００２２］処理チャンバ２００は、ランプ２３５などの、処理チャンバ２００の中に配置された部品に熱エネルギーを供給するように適合されている複数の熱源を含む。例えば、ランプ２３５は、基板及び予熱リング２３２に熱エネルギーを供給し、基板上へのプロセスガスの熱分解をもたらし、基板上に一つ以上の層を形成するように、適合され得る。幾つかの実施形態において、放射加熱ランプ２３５の列が、上部ドーム２２６の上に代替的又は追加的に配置されてもよい。下方ドーム２２８は、熱放射の通過を容易にするために、石英などの、光学的に透明な材料から作られてもよい。動作中の予熱リング２３２の温度は、摂氏約１００度〜摂氏約８００度であり得る。処理の間、基板支持体２１４は、摂氏１０００度に加熱され得、予熱リング２３２は、摂氏約６５０〜７５０度に加熱され得る。プロセスガスが、ベースリング２２９を通って形成されるプロセスガス入口２４０を通って処理チャンバ２００の中に流れるときに、加熱された予熱リング２３２は、プロセスガスを活性化する。プロセスガスは、プロセスガス入口２４０の反対側に配置されたプロセスガス出口２４２を通って処理チャンバ２００を出る。プロセスガス入口２４０、基板支持体２１４及びプロセスガス出口２４２は、処理の間、およそ同じ高さにあるので、プロセスガスは、概して平らな層流状に基板（図示せず）の上面を横切って流路２７０に沿ってプロセスガス出口２４２へ流される。更なる半径方向の均一性が、基板支持体２１４を通じた基板の回転により提供されうる。
［００２３］一つのプロセスガス入口２４０が示されているが、プロセスガス入口２４０は、二つ以上の個別のガス流を供給するための二つ以上のガス入口を含んでよい。プロセスガス入口２４０は、速度、密度、又は組成などの様々なパラメータの個別のガス流を供給するように構成され得る。複数のプロセスガス入口が適合される一実施形態において、プロセスガス入口２４０は、実質的な直線の配列でベースリング２２９の一部分に沿って分布され、基板の直径を実質的に覆うのに十分広いガス流を供給し得る。例えば、プロセスガス入口２４０は、可能な範囲で、少なくとも一つの直線的な集まりで配列され、基板の直径に概して一致するガス流を提供し得る。
［００２４］処理チャンバ２００は、ベースリング２２９を通って形成されたパージガス入口２５０を含み得る。パージガス入口２５０は、プロセスガス入口２４０より下の高さに配置され得る。一例において、予熱リング２３２は、プロセスガス入口２４０とパージガス入口２５０の間に配置される。パージガス入口２５０は、処理チャンバ２００の上方部（すなわち、基板支持体２１４より上の処理領域）の中のプロセスガスの圧力より大きい圧力で、処理チャンバ２００の下方部２５４（すなわち、基板支持体２１４より下の処理領域）の中へ、パージガス源２５２から、水素などの不活性パージガスの流れを供給し得る。一実施形態において、パージガス入口２５０は、パージガスを概して半径方向に内側への方向に向けるように構成される。膜堆積プロセスの間、基板支持体２１４は、パージガスが流路２７２に沿って下方へと回って基板支持体２１４の裏側を横切って層流状に流れるような位置に、置かれ得る。パージガスが流れることにより、プロセスガスの流れが下方部２５４の中に入るのを防止若しくは実質的に回避する、又は下方部２５４に入るプロセスガスの拡散を減少させると考えられる。パージガスは、下方部２５４を出て、パージガス入口２５０の反対側に配置されているプロセスガス出口２４２を通って処理チャンバ２００から排気される。
［００２５］サポートシステム２０４は、処理チャンバ２００の中の膜の成長などの、予め決められたプロセスを実行しモニタするために用いられる構成要素を含み得る。サポートシステム２０４は、ガスパネル、ガス分配導管、真空及び排気サブシステム、電源、並びにプロセス制御器械のうちの一つ以上を含む。コントローラ２０６が、サポートシステム２０４に連結され、処理チャンバ２００とサポートシステム２０４を制御するように適合される。コントローラ２０６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及びサポート回路を含む。コントローラ２０６内にある命令が実行され、処理チャンバ２００の動作又はその中での一つ以上の膜堆積プロセスを制御し得る。
例示的な予熱リング
［００２６］図３は、一実施形態による、図２の予熱リング２３２を置き替えるために用いられ得る予熱リング３００の透視図を示す。予熱リング３００は、図２の基板支持体２１４などの基板支持体３０２の周囲に配置するように大きさが決められている中央開口を有する。予熱リング３００は、予熱リング３００の上部から見るとき、通常、円形であるが、長方形、多角形、長円形、等を含むが、これらに限定されない任意の他の形状も意図されている。予熱リング３００は、図２に示されるようなリング支持体２３４などの、リング支持体（図示せず）によって支持される環状本体を有する。予熱リング３００は、内周縁３３０、外周縁３３２、上面３３４、及び上面３３４と向かい合う底面３３６を含む。予熱リング３００は、既定の間隙「Ｂ」だけ基板支持体３０２から離れるように配置される。間隙は、約０．１ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲であってよく、例えば、約０．３ｍｍであってよい。間隙が、基板支持体３０２の回転を可能にし、プロセスガスに対する希釈効果を除去又は最小化しながら、パージガスが予熱リング３００と基板支持体３０２との間を漏れるのを可能にする限り、予熱リング３００は、より大きな間隙「Ｂ」を有してもよいし、より小さな間隙「Ｂ」を有してもよい。
［００２７］予熱リング３００は、第一の半円部３０４及び第一の半円部３０４と実質的に同一である第二の半円部３０６を含み得る。第一の半円部３０４と第二の半円部３０６は、予熱リング３００の直径方向に中心点３１２を通過する中心軸「Ｘ」に関して互いに実質的に対称である。第一の半円部３０４と第二の半円部３０６は、単一の一体式本体として形成されてもよいし、溶接されて一つの一体式部品になる二つの別々の部品として形成されてもよい。第一の半円部３０４が、プロセスガス入口、例えば図２のプロセスガス入口２４０、が配置されているガス注入側の近くに配置され得る。第二の半円部３０６が、プロセスガス出口、例えば図２のプロセスガス出口２４２、が配置されているガス排気側の近くに配置され得る。
［００２８］第一の半円部３０４は、実質的に平坦な上面及び平坦な上面に向かい合い且つ平行である実質的に平坦な底面を有し得る。第二の半円部３０６は、実質的に平坦な上面及び平坦な上面に向かい合い且つ平行である実質的に平坦な底面を有し得る。図３に示された一実施形態において、第二の半円部３０６は、概して、ガス注入側からガス排気側へ向かって下方に傾斜する。具体的には、第二の半円部３０６は、基板支持面３０８を定める基板支持体３０２の水平面に対して、又は基板支持面３０８と概して平行である第一の半円部３０６の上面に対して、既定の角度「θ」だけガス排気側に向かって下方に傾いている。既定の角度「θ」は、約１°〜約１５°であってよく、例えば、約１°〜約３°、約３°〜約５°、約５°〜約７°、約７°〜約９°、約９°〜約１１°、約１１°〜約１３°、約１３°〜約１５°であってもよい。一例において、既定の角度「θ」は、約２°〜約６°、例えば約３°である。約３°の角度で下方に傾いている第二の半円部３０６は、ガス排気側の基板支持体３０２の遠端で、第二の半円部３０６と基板支持面３０８の間を測定すると、約５ｍｍ〜約１５ｍｍの間隙高さ「Ｄ」を一般にもたらす。予熱リング３００と基板支持体３０２の間の間隙「Ｂ」は、ガス注入側でプロセスガスに対する希釈効果を最小化するために小さく保たれるべきである一方、基板支持体を上下に動かすときに、第二の半円部３０６の下部が、基板支持体３０２上に配置された基板とぶつからないように十分大きく保たれるべきである、ということが留意される。
［００２９］予熱リング３００を支持するために用いられる、図２のリング支持体２３４などのリング支持体は、予熱リング３００の異なる高さを収容できるように、それに応じて修正され得る、ということが理解される。すなわち、ガス排気側におけるリング支持体の高さは、予熱リング３００の第二の半円部３０６の傾斜した角度を収容できるように、ガス注入側におけるリング支持体の高さより相対的に低くなるように調整される。ガス排気側におけるリング支持体の高さの低下は、図３に示される間隙高さ「Ｄ」に概して一致し得る。リング支持体の輪郭が、予熱リング３００の第二の半円部３０６の傾いた表面３１０に少なくともおおよそ従うように、リング支持体は修正され得る。
［００３０］ガス排気側に向かって下方に傾斜した部分（すなわち、第二の半円部３０６）を有する予熱リング３００は、第二の半円部３０６と基板支持面３０８の間の間隙高さ「Ｄ」の増加により、より多くのパージガスが、ガス注入側よりもガス排気側を通って流れることができるようになるので、基板のエッジの近くのプロセスガスの希釈効果を減少させると考えられる。従って、ガス注入側で上昇して来るパージガスが減少し、それにより、基板のエッジの近くでパージガスによって作り出される乱流及び／又は流れ抵抗層を除去又は最小化する。その結果、本開示の背景技術において論じられたような、堆積中のエッジロールオフ効果が、減少する。
［００３１］加えて、予熱リング３００の第二の半円部３０６の傾いた表面３１０は、リング支持体の上面に自動ロックしているので、予熱リング３００の第二の半円部３０６の傾いた角度は、予熱リング３００が処理中に回転するのを防止する。従って、予熱リング３００は、さもなければ従来の傾いていない予熱リング（すなわち、予熱リングは、予熱リングの直径方向に沿って完全に平坦である）の場合に、処理中での近隣の基板支持体の回転のために、有するであろう、横方向の位置合わせズレ又は移動の問題（及び、それ故に、膜厚の非均一性）を有しない。必要ならば、処理中の予熱リング３００の横方向の動きを更に抑制するために、リング支持体の上面は、予熱リング３００に形成された対応する高くした部分（突出部又は突起など）を受け入れるように構成された、二つ以上のポケット又は凹部を提供してもよい。
［００３２］予熱リング３００は、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）で被覆されたグラファイト、不透明石英、被覆された石英、又はプロセスガスによる化学的分解に耐久性のある任意の同様な、適当な材料から作られ得る。ここで、ｙは、既知の炭化ケイ素成分を表す。一実施形態において、予熱リング３００は、炭化ケイ素で被覆されたグラファイトを含む。
［００３３］予熱リング３００は、互いに対称に作られた第一の半円部３０４と第二の半円部３０６を有すると、本書では論じられているけれども、予熱リング３００は、基板のエッジの近くのプロセスガスの希釈効果を操作して、堆積の均一性を改善するために、傾斜部のパーセンテージがより多くてもよいし、より少なくてもよい。ガス排気側に向かって傾いている部分のパーセンテージが多くなるほど、より多くのパージガスが、ガス注入側よりもガス排気側を通って流れることが可能になる。図４は、別の実施形態による、図２の予熱リング２３２を置き替えるために用いられ得る予熱リング４００の上面図を示す。予熱リング４００は、予熱リング４００の様々な点で、例えば、ガス注入側の予熱リング４００の遠端「Ｆ」から距離「Ｄ１」の第一の点４０２で、下方に傾斜し始める傾斜部を有し得る、ということを図４は示す。第一の点４０２は、直径方向に予熱リング４００を通過する点である。
［００３４］３００ｍｍ基板を処理するために設計された又は組立てられた処理チャンバについて、予熱リング４００は、約３２０ｍｍ〜約３６０ｍｍ、例えば約３４０ｍｍ、の外径及び約５ｍｍ〜約３０ｍｍの半径方向の幅を有し得る。そのような場合、距離「Ｄ１」は、約３０ｍｍ〜約６０ｍｍであり得、これは、予熱リング４００の約８０％〜約９０％が、予熱リング４００の直径方向にガス排気側に向かって下方に傾けられていることに、ほぼ対応する。同様に、幾つかの実施形態において、予熱リング４００は、ガス注入側の予熱リング４００の遠端「Ｆ」から距離「Ｄ２」の第二の点４０４で下方に傾斜し始める傾斜部を有してもよい。第二の点４０４は、直径方向に予熱リング４００を通過する点である。距離「Ｄ２」は、約９０ｍｍ〜約１２０ｍｍであり得、これは、予熱リング４００の約６５％〜約７５％が、予熱リング４００の直径方向にガス排気側に向かって下方に傾けられていることに、ほぼ対応する。同様に、幾つかの実施形態において、予熱リング４００は、ガス注入側の予熱リング４００の遠端「Ｆ」から距離「Ｄ３」の第三の点４０６で下方に傾斜し始める傾斜部を有してもよい。第三の点４０６は、直径方向に予熱リング４００を通過する点である。距離「Ｄ３」は、約１９０ｍｍ〜約２２０ｍｍであり得、これは、予熱リング４００の約３５％〜約４５％が、予熱リング４００の直径方向にガス排気側に向かって下方に傾けられていることに、ほぼ対応する。同様に、幾つかの実施形態において、予熱リング４００は、ガス注入側の予熱リング４００の遠端「Ｆ」から距離「Ｄ４」の第四の点４０８で下方に傾斜し始める傾斜部を有してもよい。第四の点４０８は、直径方向に予熱リング４００を通過する点である。距離「Ｄ４」は、約２３０ｍｍ〜約２６０ｍｍであり得、これは、予熱リング４００の約２５％〜約３５％が、予熱リング４００の直径方向にガス排気側に向かって下方に傾けられていることに、ほぼ対応する。これらの実施形態のいずれにおいても、傾斜部は、基板支持面を定める水平面に対して、約１°〜約１５°、例えば、約３°〜約６°の予め決められた角度「θ」であってよい。
［００３５］図５は、別の実施形態による、図２の予熱リング２３２を置き替えるために用いられ得る予熱リング５００の上面図を示す。予熱リング５００は、第二の半円部３０６が除去されていることを除いて、図３に示されるような予熱リング３００と同様である。言い換えると、予熱リング５００は、予熱リング５００の上部から見ると、単一の半円部品である。予熱リング５００は、約０．１ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲であり得、例えば約０．３ｍｍであり得る、既定の間隙「Ｇ」だけ基板支持体５０２から離れるように配置される。間隙が、基板支持体５０２の回転を可能にし、プロセスガスに対する希釈効果を除去又は最小化しながら、パージガスが予熱リング５００と基板支持体５０２との間を漏れるのを可能にする限り、予熱リング５００は、より大きな間隙「Ｇ」を有してもよいし、より小さな間隙「Ｇ」を有してもよい。
［００３６］予熱リング５００は、図２の基板支持体２１４などの、基板支持体５０２の周囲を部分的に囲むように大きさが決められる。一つの実施形態において、プロセスガスの加熱は、ガス注入側で主に必要とされるので、予熱リング５００は、ガス注入側の基板支持体５０２だけを囲んでもよい。図５に示された一つの実施形態において、単一の半円部品で形成された予熱リング５００は、基板支持体５０２の周囲のうちの、ガス注入側の約５０％を囲むように構成される。予熱リング５００が、ガス注入側の基板支持体５０２の約半分の周囲を主に囲む結果として、より多くのパージガスが、ガス注入側よりもガス排気側を通って流れるであろう。従って、ガス注入側で上昇して来るパージガスが減少し、それにより、基板のエッジの近くでパージガスによって作り出される乱流及び／又は流れ抵抗層を除去又は最小化する。その結果、本開示の背景技術において論じられたような、堆積中のエッジロールオフ効果が、減少する。
［００３７］幾つかの実施形態において、単一の半円部品で形成された予熱リング５００は、ガス注入側で基板支持体５０２の周囲のより多くのパーセンテージを囲むように構成されてもよいし、より小さなパーセンテージを囲むように構成されてもよい。例えば、予熱リング５００は、基板支持体５０２の周囲の約１５％〜約９５％、例えば、基板支持体５０２の周囲の約２０％〜約３０％、約３０％〜約４０％、約４０％〜約５０％、約５０％〜約６０％、約６０％〜約７０％、約７０％〜約８０％、約８０％〜約９０％を囲み、ガス注入側が、予熱リングによって実質的に覆われ、ガス注入側のプロセスガスに対する希釈効果を除去又は最小化し得る。
［００３８］予熱リング５００は、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）、炭化ケイ素（ＳｉＣｙ）で被覆されたグラファイト、不透明石英、被覆された石英、又はプロセスガスによる化学的分解に耐久性のある任意の同様な、適当な材料から作られ得る。ここで、ｙは、既知の炭化ケイ素成分を表す。一実施形態において、予熱リング５００は、炭化ケイ素で被覆されたグラファイトを含む。
［００３９］処理中での近隣における基板支持体の回転による、横方向の位置合わせズレ又は移動の問題（及び、それ故に、膜厚の非均一性）を防止するために、予熱リング５００の底面に、二つ以上の高くした部分（突出部又は突起など）が設けられてもよく、その結果、予熱リング５００は、予熱リングを支持するために用いられる図２のリング支持体２３４などのリング支持体の上に、リング支持体の上面に形成された（高くした部分を受け入れるために用いられる）対応するポケット又は凹部によって、確実に保持されることができる。代替的に、ねじ、ボルト、又はクリップなどの締め付け手段が、予熱リングを固定するために用いられてもよい。
［００４０］要約すると、予熱リングを有する処理装置が開示される。予熱リングは、ガス排気側に向かって下方に傾く部分を有し、パージガスが、ガス注入側よりもガス排気側を通ってより多く流れるのを促進し得る。本書に開示されたような傾斜した予熱リングは、基板のエッジの近くでプロセスガスの希釈を減少させることができ、これは、次に、膜厚の均一性を改善する。傾斜した予熱リングはまた、処理チャンバの下方処理領域から流れるパージガスとともに来る基板上の粒子汚染を減少させるのに役立つ。更に、傾斜した予熱リングは、その傾斜した角度の特徴で予熱リングがリング支持体に自動ロックすることにより、予熱リングが処理中に回転する（及び従って横方向に移動する）問題を除去する。本書で開示した実施形態は、底部チャンバがパージされ、パージガスが処理チャンバに流れている全ての減圧クロスフローリアクタについて流れと堆積を改善するために用いることができる。
［００４１］上記は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の及び更なる実施形態を考え出すこともでき、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. 半導体処理チャンバ用のリングアセンブリであって、
    中央開口、内周縁及び外周縁を有する環状本体を含み、前記環状本体は、
    第一の半円部、及び
    前記第一の半円部に対してある角度だけ傾いている第二の半円部
    を含む、リングアセンブリ。
  2. 前記第二の半円部が、前記第一の半円部と実質的に対称である、請求項１に記載のリングアセンブリ。
  3. 前記第二の半円部が、前記第一の半円部の上面に対して下方に傾いている、請求項１に記載のリングアセンブリ。
  4. 前記角度が、約２°〜約６°である、請求項１に記載のリングアセンブリ。
  5. 基板を処理するための処理チャンバであって、
    内部処理領域を画定するチャンバ本体と、
    基板支持面を有する、前記チャンバ本体の内部に配置された基板支持体と、
    前記チャンバ本体の内部に配置されたリング支持体の上に配置された予熱リングであって、予熱リングの一部が前記基板支持面に対してある角度だけ傾いている予熱リングと、
    を含む処理チャンバ。
  6. 前記予熱リングは、ある間隙で前記基板支持体の周囲に配置するような大きさの中央開口を有する環状本体である、請求項５に記載の処理チャンバ。
  7. 前記環状本体は、
    第一の上面及び前記第一の上面に向かい合う第一の底面を有する第一の半円部、及び
    第二の上面及び前記第二の上面に向かい合う第二の底面を有する第二の半円部であって、前記基板支持面に対してある角度だけ下方に傾いている第二の半円部
    を含む、請求項６に記載の処理チャンバ。
  8. 前記角度が、約２°〜約６°である、請求項７に記載の処理チャンバ。
  9. 前記第二の半円部が、前記第一の半円部と実質的に対称である、請求項７に記載の処理チャンバ。
  10. 前記第一の半円部が、前記チャンバ本体のガス注入側の近くに配置され、前記第二の半円部が、前記チャンバ本体のガス排気側の近くに配置される、請求項７に記載の処理チャンバ。
  11. 前記角度が０°であり、前記予熱リングが、前記チャンバ本体のガス注入側の、前記基板支持体の周囲の約５０％を囲んでいる単一の半円部品である、請求項５に記載の処理チャンバ。
  12. 基板を処理するための処理チャンバであって、
    基板支持面を有する、前記処理チャンバの内部に配置された回転可能な基板支持体と、
    前記基板支持体より相対的に下方に配置された下方ドームと、
    前記下方ドームに向かい合う、前記基板支持体より相対的に上方に配置された上方ドームと、
    前記上方ドームと前記下方ドームの間に配置されたリング本体であって、前記上方ドーム、前記リング本体、及び前記下方ドームは、前記処理チャンバの内部容積を概して画定し、リング本体は、前記基板の直径を実質的に覆うガス流を供給するための、少なくとも一つの直線的な集まりで配列された一つ以上のガス注入口を有する、リング本体と、
    前記リング本体の内部に配置されたリング支持体の上に配置された予熱リングであって、予熱リングの一部が前記基板支持面に対してある角度だけ傾いている予熱リングと、
    を含む処理チャンバ。
  13. 前記予熱リングが、
    第一の上面及び前記第一の上面に向かい合う第一の底面を有する第一の半円部、及び
    第二の上面及び前記第二の上面に向かい合う第二の底面を有する第二の半円部であって、前記基板支持面に対してある角度だけ下方に傾いている第二の半円部
    を含む、請求項１２に記載の処理チャンバ。
  14. 前記角度が、約２°〜約６°である、請求項１３に記載の処理チャンバ。
  15. 前記角度が０°であり、前記予熱リングが、前記チャンバ本体のガス注入側の、前記基板支持体の周囲の約５０％を囲んでいる単一の半円部品である、請求項１２に記載の処理チャンバ。
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