JP2017520120A - エピタキシャルチャンバへのガス注入装置 - Google Patents

Abstract

本書に記載される実施形態は、概して、半導体デバイス上にシリコンエピタキシャル層を形成する装置に関する。堆積ガス及びエッチングガスが、エピタキシャル層堆積の特性を改善するために、連続して又は同時に供給され得る。ガス分配アセンブリが、堆積ガス源及びエッチングガス源に連結され得る。堆積ガス及びエッチングガスは、ガスがプロセスチャンバ内の処理容積に供給されるまで、分離されたままであり得る。ガス分配アセンブリの排出口は、様々な特徴とともに、堆積ガス及びエッチングガスを処理容積の中に供給するように構成され得る。一実施形態において、エッチングガスを処理容積に供給するガス分配アセンブリの排出口は、基板の表面に対して上向きに角度をつけられ得る。【選択図】図４Ｂ

Description

本開示の実施形態は、概して、半導体製造設備の分野に関し、より詳細には、エピタキシャルチャンバへのガス注入装置に関する。

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴｓ）のサイズ縮小は、集積回路の速度、性能、密度及び単位機能当たりのコストにおける継続的な改善を可能にして来た。半導体産業はまた、多くの場合に平面である２Ｄトランジスタから、３次元ゲート構造を用いる３Ｄトランジスタへの移行期にある。３Ｄゲート構造において、チャネル、ソース、及びドレインは、基板から持ち上げられており、その場合に、ゲートは、３つの側でチャネルの周りに巻かれている。目的は、持ち上げられたチャネルのみに電流を制限し、電子がリークし得るいかなる経路も無くすことである。１つのそのようなタイプの３Ｄトランジスタが、ＦｉｎＦＥＴ（ｆｉｎ電界効果トランジスタ）として知られており、ソースとドレインを結ぶチャネルが、基板から延びている薄い「フィン」であり、それにより、電流をチャネルに制限する。その結果、電子が、リークしないようにされ得る。

ケイ素含有材料のエピタキシャル層、隆起したソース／ドレイン構造、又は３Ｄトランジスタにおいて必要とされるソース／ドレインの延長部分を形成するために、選択エピタキシャル堆積プロセスが、当該産業によって用いられて来た。一般に、選択エピタキシャルプロセスは、堆積反応とエッチング反応を含む。誘電体上のアモルファス膜及び欠陥のあるエピタキシャル膜をエッチング除去して、プロセス選択性を達成するために、又はチャンバ洗浄プロセス中に、残っている堆積ガス若しくはチャンバ部品からの堆積された残留物を除去するために、塩素ガスが、選択エピタキシャルプロセスにおいてエッチング化学物質として使用され得る。塩素ガスは、一般に、高い反応度を示し、低温においてさえ、堆積プロセスガス（通常、水素と水素化物を含有する）と容易に反応することができる。しかしながら、従来のプロセスでは、塩素ガスと堆積プロセスガスは、膜の成長速度に影響するのを避けるために、堆積段階中に、通常は一緒に用いられない。膜の成長速度又は堆積プロセスガスの堆積効率が、堆積反応をエッチング反応と交互に実行することによって、又は制御された時間及びプロセス条件で、エッチング化学物質と堆積プロセスガスを反応チャンバの中に別々に導入することによって、制御又は操作され得るけれども、そのようなアプローチは、複雑で時間がかかり、処理システムのスループットと全体的な生産性に影響を及ぼす。

それ故に、エッチング化学物質を堆積プロセスガスと反応させることができる同時プロセスを可能にすることができる改良されたガス注入装置が、必要とされる。

一実施形態において、注入ライナを含むガス分配マニホールドライナ装置が、提供される。注入ライナは、第一の複数の排出口が形成されている第一の表面を含む。第一の複数の排出口のうちの１つ以上が、第一の複数の排出口に向かって軸に対して上向きに角度をつけられ得る。第二の表面が、そこに形成された第二の複数の排出口を有し得る。第二の複数の排出口は、第一の複数の排出口と同一平面上に配置され得る。

他の実施形態において、注入ライナを含むガス分配マニホールドライナ装置が、提供される。注入ライナは、第一の複数の排出口が形成されている第一の表面を含む。第一の複数の排出口のうちの１つ以上が、第一の複数の排出口に向かって軸に対して上向きに角度をつけられ得る。第二の表面が、そこに形成された第二の複数の排出口を有し得る。第二の複数の排出口は、第一の複数の排出口の下方に配置され得る。第三の表面が、そこに形成された第一の複数の排出口を有し得る。第三の表面が、第一の表面と同一平面上であり得る。第三の表面に形成された第一の複数の排出口のうちの１つ以上が、軸に対して上向きに角度をつけられ得る。

更に他の実施形態において、注入ライナを含むガス分配マニホールドライナ装置が、提供される。注入ライナは、第一の複数の排出口が形成されている第一の表面を含み、第一の複数の排出口のうちの１つ以上が、第一の複数の排出口に向かって軸に対して上向きに角度をつけられ得る。第二の表面が、そこに形成された第二の複数の排出口を有し得る。第二の複数の排出口は、第一の複数の排出口の下方に配置され得る。

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、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の幾つかは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、その範囲を限定すると見なされるべきではなく、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。

本開示の種々の実施形態を実施するのに用いられ得る、例示的なプロセスチャンバの概略的な側面断面図である。 ９０度回転した図１Ａのチャンバの概略的な側面断面図である。 図１Ａと図１Ｂに示された１つ以上のライナを含むガスプロセスキットの一実施形態の等角図である。 図１Ａに示されたガス分配アセンブリの等角図である。 図１Ａのプロセスチャンバの中で利用され得るプロセスキットの一実施形態の部分等角図である。 図４Ａのプロセスキットの断面図である。 図１Ａのプロセスチャンバの中で利用され得るプロセスキットの別の実施形態の部分等角図である。 図１Ａのプロセスチャンバの中で利用され得るプロセスキットの別の実施形態の部分等角図である。

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。一つの実施形態に開示される要素は、詳述がなくても、他の実施形態で有益に利用され得ることが意図される。

本書に記載される実施形態は、概して、半導体デバイス上にシリコンエピタキシャル層を形成する装置に関する。堆積ガス及びエッチングガスが、エピタキシャル層堆積の特性を改善するために、連続して又は同時に供給され得る。ガス分配アセンブリが、堆積ガス源及びエッチングガス源に連結され得る。堆積ガス及びエッチングガスは、ガスがプロセスチャンバ内の処理容積に供給されるまで、分離されたままであり得る。ガス分配アセンブリの排出口は、様々な特徴とともに、堆積ガス及びエッチングガスを処理容積の中に供給するように構成され得る。一実施形態において、エッチングガスを処理容積に供給するガス分配アセンブリの排出口は、基板の表面に対して上向きに角度をつけられ得る。

図１Ａは、例示的なプロセスチャンバ１００の概略的な側面断面図である。チャンバ１００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利用され得るが、チャンバ１００は、エッチング又は他のプロセスのために利用されてもよい。適当なプロセスチャンバの非限定的な例は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から商業的に入手可能なＲＰ ＥＰＩリアクタを含み得る。プロセスチャンバ１００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得るけれども、違う製造業者からの他の半導体プロセスチャンバが、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てもよい。プロセスチャンバ１００は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から同じく入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）統合処理システムに加えられてもよい。

チャンバ１００は、アルミニウム又はステンレス鋼などの、プロセス耐性のある材料で作られたハウジング構造１０２を含む。ハウジング構造１０２は、上部チャンバ１０６、及び下部チャンバ１０８を含み、その中に処理容積１１０が画定される、石英チャンバ１０４などの、プロセスチャンバ１００の種々の機能エレメントを囲む。セラミック材料又は炭化ケイ素などのケイ素材料でコーティングしたグラファイト材料で作られ得る基板支持体１１２が、石英チャンバ１０４内で基板１１４を受け取るように適合される。前駆体反応物材料からの反応性種が、基板１１４の処理表面１１６に適用され、副生成物が、その後、処理表面１１６から除去され得る。基板１１４及び／又は処理容積１１０の加熱が、上部ランプモジュール１１８Ａ及び下部ランプモジュール１１８Ｂなどの、放射源によって提供され得る。一実施形態において、上部ランプモジュール１１８Ａ及び下部ランプモジュール１１８Ｂは、赤外線ランプである。ランプモジュール１１８Ａ及び１１８Ｂからの放射は、上部チャンバ１０６の上部石英窓１２０を通って、及び下部チャンバ１０８の下部石英窓１２２を通って進む。必要に応じて、上部チャンバ１０６のための冷却ガスが、吸入口１２４を通って入り、排出口１２６を通って出る。

反応性種が、ガス分配アセンブリ１２８によって石英チャンバ１０４に供給される。処理副生成物が、真空源（図示せず）と通常、連通している排気アセンブリ１３０によって処理容積１１０から除去される。前駆体反応物材料、並びにチャンバ１００のための希釈ガス、パージガス及び通風ガスが、ガス分配アセンブリ１２８を通って入り、排気アセンブリ１３０を通って出る。チャンバ１００はまた、複数のライナ１３２Ａ−１３２Ｈ（ライナ１３２Ａ−１３２Ｇのみが、図１Ａに示されている）を含む。ライナ１３２Ａ−１３２Ｈは、処理容積１１０を囲む金属壁１３４から処理容積１１０を保護する。一実施形態において、ライナ１３２Ａ−１３２Ｈは、処理容積１１０と連通し得る又は他の方法で処理容積１１０に曝され得る全ての金属部品を覆うプロセスキットを含む。

下部ライナ１３２Ａが、下部チャンバ１０８内に配置される。上部ライナ１３２Ｂが、少なくとも部分的に下部チャンバ１０８内に配置され、下部ライナ１３２Ａに隣接する。排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃが、上部ライナ１３２Ｂに隣接して配置される。図１Ａにおいて、排気インサートライナ１３２Ｄが、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃに隣接して配置され、設置を容易にするために、上部ライナ１３２Ｂの一部を置き換え得る。注入器ライナ１３２Ｅが、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃ及び排気ライナ１３２Ｄの反対側の、処理容積１１０の側部に示されている。注入器ライナ１３２Ｅは、ガス又はガスのプラズマなどの１つ以上の流体を処理容積１１０に供給するマニホールドとして構成される。１つ以上の流体は、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆによって注入器ライナ１３２Ｅに供給される。バッフルライナ１３２Ｇが、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆに連結される。バッフルライナ１３２Ｇは、第一のガス源１３５Ａ及び任意選択の第二のガス源１３５Ｂに連結され、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆに、並びに注入器ライナ１３２Ｅに形成された開口１３６Ａ及び１３６Ｂに、それぞれ第一の複数の通路１９０及び第二の複数の通路１９２を通って、ガスを供給する。

１つ以上のガスが、第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂから処理容積１１０に供給される。第一のガス源１３５Ａは、注入キャップ１２９を通る経路を通って処理容積１１０に供給され得、第二のガス源１３５Ｂは、バッフルライナ１３２Ｇを通って処理容積１１０に供給され得る。図示されていないが、第一のガスと第二のガスが、処理容積１１０に到達するまで、分離された状態に保たれている場合には、第一のガス源１３５Ａが、第二のバッフルライナ又はバッフルライナ１３２Ｇを通って処理容積１１０に供給されてもよい。

１つ以上の第一のバルブ１５６Ａが、第一のガス源１３５Ａをチャンバ１００に連結する１つ以上の第一の導管１５５Ａに形成されてもよい。同様に、１つ以上の第二のバルブ１５６Ｂが、第二のガス源１３５Ｂをチャンバ１００に連結する１つ以上の第二の導管１５５Ｂに形成されてもよい。バルブ１５６Ａ、１５６Ｂは、ガス源１３５Ａ、１３５Ｂからのガスの流れを制御するように適合され得る。バルブ１５６Ａ、１５６Ｂは、ニードルバルブ又は空気圧バルブなどの任意のタイプの適当なガス制御バルブであってよい。バルブ１５６Ａ、１５６Ｂは、所望の仕方でガス源１３５Ａ、１３５Ｂからのガス流を制御し得る。一実施形態において、１つ以上の第一のバルブ１５６Ａは、第一のガス源１３５Ａからのガスのより大きな流れを、基板１１４の中心領域に供給するように構成され得る。バルブ１５６Ａ、１５６Ｂの各々が、互いと独立に制御され得、バルブ１５６Ａ、１５６Ｂの各々が、処理容積１１０内のガス流を決定することに対して少なくとも部分的に責任を有し得る。

第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂの両方からのガスが、注入器ライナ１３２Ｅに形成された１つ以上の開口１３６Ａ及び１３６Ｂを通って進んでもよい。一実施形態において、第一のガス源１３５Ａから供給されたガスが、開口１３６Ａを通って進み、第二のガス源１３５Ｂから供給されたガスが、開口１３６Ｂを通って進んでもよい。他の実施形態において、第一のガス源１３５Ａが、エッチングガスを供給し、第二のガス源１３５Ｂが、堆積ガスを供給してもよい。

注入器ライナ１３２Ｅに形成された１つ以上の開口１３６Ａ及び１３６Ｂが、層流路１３３Ａ又は噴流路１３３Ｂのために構成された排出口に連結される。開口１３６Ａ及び１３６Ｂは、速度、密度、又は組成などの様々なパラメータを有する個別又は複数のガス流を供給するように構成され得る。複数の開口１３６Ａ及び１３６Ｂが適合される一実施形態において、開口１３６Ａ及び１３６Ｂは、基板の直径をほぼ覆うのに十分広いガス流を供給するために、ガス分配アセンブリ１２８（例えば、注入器ライナ１３２Ｅ）の一部に沿って、ほぼ直線の配列で分布されてもよい。例えば、開口１３６Ａ及び１３６Ｂの各々が、基板の直径に概して一致するガス流を供給するために、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てもよい。代替的に、開口１３６Ａ及び１３６Ｂは、図５に関して以下で論じられるように、ガス（複数可）を平面の層状に流すために、ほぼ同じ平面又は高さで配列されてもよい。開口１３６Ａ及び１３６Ｂは、注入器ライナ１３２Ｅに沿って均等に間隔を空けられてもよいし、又は種々の密度で間隔を空けられてもよい。例えば、開口１３６Ａ及び１３６Ｂのうちの１つ又は両方が、基板の中心に対応する注入器ライナ１３２Ｅの領域に、より多く集中されてもよい。

流路１３３Ａ、１３３Ｂの各々が、軸Ａ′を横切って層流状又は非層流状に排気ライナ１３２Ｄへ流れるように構成される。流路１３３Ａ、１３３Ｂは、軸Ａ′と概して同一平面上であってもよいし、又は軸Ａ′に対して角度をつけられてもよい。例えば、流路１３３Ａ、１３３Ｂは、軸Ａ′に対して上向きに又は下向きに角度をつけられてもよい。軸Ａ′は、チャンバ１００の縦軸Ａ″にほぼ垂直である。流路１３３Ａ、１３３Ｂは、排気ライナ１３２Ｄに形成されたプレナム１３７の中に流れ、最後には排気流路１３３Ｃになる。プレナム１３７は、排気又は真空ポンプ（図示せず）に連結される。一実施形態において、プレナム１３７は、縦軸Ａ″にほぼ平行な方向に排気流路１３３Ｃを向けるマニホールド１３９に連結される。少なくとも注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆが、注入キャップ１２９を通って配置され、注入キャップ１２９によって部分的に支持され得る。

図１Ｂは、９０度回転した図１Ａのチャンバ１００の概略的な側面断面図である。図１Ａに記載されたチャンバ１００と同様な全ての構成要素が、簡潔さのために、記載されない。図１Ｂにおいて、スリットバルブライナ１３２Ｈが、チャンバ１００の金属壁１３４を通って配置されるのが示される。加えて、図１Ｂに示される回転した図において、上部ライナ１３２Ｂが、図１Ａに示される注入器ライナ１３２Ｅの代わりに、下部ライナ１３２Ａに隣接して示される。図１Ｂに示される回転した図において、上部ライナ１３２Ｂは、図１Ａに示される排気ライナ１３２Ｄの代わりに、スリットバルブライナ１３２Ｈの反対側の、チャンバ１００の側部に下部ライナ１３２Ａに隣接して示される。図１Ｂに示される回転した図において、上部ライナ１３２Ｂは、上部チャンバ１０６の金属壁１３４を覆う。上部ライナ１３２Ｂはまた、内側に延びるショルダー１３８を含む。内側に延びるショルダー１３８は、上部チャンバ１０６の中に前駆体ガスを閉じ込める環状予熱リング１４０を支持するリップを形成する。

図２は、図１Ａと図１Ｂに示されるような１つ以上のライナ１３２Ａ−１３２Ｈを備えるガスプロセスキット２００の一実施形態の等角図である。ライナ１３２Ａ−１３２Ｈは、モジュール式であり、単独で又はまとめて置き換えられるように適合される。例えば、ライナ１３２Ａ−１３２Ｈのうちの１つ以上が、他のライナ１３２Ａ−１３２Ｈの置換えなしに、異なるプロセスに適合される別のライナで置き換えられ得る。それ故、ライナ１３２Ａ−１３２Ｈは、ライナ１３２Ａ−１３２Ｈの全てを置き換えることなく、様々なプロセスに対してチャンバ１００を構成するのを容易にする。プロセスキット２００は、下部ライナ１３２Ａと上部ライナ１３２Ｂを備える。下部ライナ１３２Ａと上部ライナ１３２Ｂの両方が、図１Ａ及び図１Ｂのチャンバ１００の中に受け入れられるような大きさである概して円筒状の外径２０１を含む。ライナ１３２Ａ−１３２Ｈの各々が、重力及び／又はライナ１３２Ａ−１３２Ｈの幾つかの中に又は上に形成された突起及びかみ合わせ凹みなどの連結装置によって、チャンバ内部に支持されるように構成される。下部ライナ１３２Ａと上部ライナ１３２Ｂの内側表面２０３が、処理容積１１０の一部を形成する。上部ライナ１３２Ｂは、図１Ａの断面図に示される排気ライナ１３２Ｄ及び注入器ライナ１３２Ｅを受け入れるような大きさの切欠き部２０２Ａ及び２０２Ｂを含む。切欠き部２０２Ａ、２０２Ｂの各々が、内側に延びるショルダー１３８に隣接する上部ライナ１３２Ｂの凹んだ領域２０４を画定する。

一実施形態において、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆと排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃの各々が、２つのセクションを備える。注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆは、バッフルライナ１３２Ｇによって一方の端で連結されている第一のセクション２０６Ａ及び第二のセクション２０６Ｂを含む。同様に、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃが、第一のセクション２０８Ａ及び第二のセクション２０８Ｂを含む。注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆのセクション２０６Ａ及びセクション２０６Ｂの各々が、バッフルライナ１３２Ｇを通って、第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂからガスを受け取る。ガスは、第一の複数の通路１９０及び第二の複数の通路１９２を経由して注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆを通って流され、注入器ライナ１３２Ｅの複数の第一の排出口２１０Ａ及び複数の第二の排出口２１０Ｂに送られる。一態様において、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆ及び注入器ライナ１３２Ｅは、ガス分配マニホールドライナを含む。従って、第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂからのガスは、別々に処理容積１１０の中に流される。一例において、第一のガス源１３５Ａから供給されるガスは、複数の第一の排出口２１０Ａを経由して処理容積１１０に供給され、第二のガス源１３５Ｂから供給されるガスは、複数の第二の排出口２１０Ｂを経由して処理容積１１０に供給される。各々のガスが、排出口２１０Ａ、２１０Ｂを出る前に、出ている間に、又は出た後に解離され、基板上に堆積するために処理容積１１０を横切って流れ得る（図示せず）。堆積後に残っている解離された前駆体は、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃの中に流され、排気される。

ライナ１３２Ａ−１３２Ｈは、上部チャンバ１０６と下部チャンバ１０８にアクセスするために、チャンバ１００の金属壁１３４から上部石英窓１２０を取り除くことによって、図１Ａのチャンバ１００内に設置され、アクセスされ得る。一実施形態において、金属壁１３４の少なくとも一部が、ライナ１３２Ａ−１３２Ｈの交換を容易にするために取外し可能であってもよい。バッフルライナ１３２Ｇは、チャンバ１００の外面に固定され得る注入キャップ１２９と連結される。基板支持体１１２の水平寸法より大きい内径を含む下部ライナ１３２Ａが、下部チャンバ１０８内に設置される。下部ライナ１３２Ａは、下部石英窓１２２の上に置かれてもよい。

下部ライナ１３２Ａが、下部石英窓１２２の上に配置された後に、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃ、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆ、及びスリットバルブライナ１３２Ｈが、設置され得る。注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆは、第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂからのガス流を促進するために、バッフルライナ１３２Ｇと連結され得る。排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃ、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆ、及びスリットバルブライナ１３２Ｈの設置後に、上部ライナ１３２Ｂが設置され得る。環状予熱リング１４０が、上部ライナ１３２Ｂの、内側に延びるショルダー１３８上に配置され得る。注入器ライナ１３２Ｅが、上部ライナ１３２Ｂに形成された開孔内に設置され、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆから注入器ライナ１３２Ｅへのガス流を促進するように、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆと連結され得る。排気ライナ１３２Ｄが、注入器ライナ１３２Ｅの反対側で上部ライナ１３２Ｂに形成された開孔内で排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃより上に設置され得る。幾つかの実施形態において、注入器ライナ１３２Ｅが、異なるガス流スキーム用に構成された別の注入器ライナで置き換られ得る。同様に、排気インサートライナアセンブリ１３２Ｃが、異なる排気流スキーム用に構成された別の排気インサートライナアセンブリで置き換られ得る。

図３は、図２の注入器ライナ１３２Ｅ、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆ、及びバッフルライナ１３２Ｇ（まとめて、ガス分配マニホールドライナ３００と呼ぶ）の実施形態を示す図１Ａのガス分配アセンブリ１２８の等角図である。図３に示されるガス分配アセンブリ１２８及び図４〜図６に示される種々のプロセスキット２００が、本開示で論じられる堆積プロセスの種々の実施形態を実施するために用いられ得る。図３に示される一実施形態において、注入器ライナ１３２Ｅが、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆに連結され、ガスを分配するように構成される。ガス分配マニホールドライナ３００は、他のガス分配マニホールドライナと交換可能であるように構成され得る。

第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂからのプロセスガスが、注入キャップ１２９を通って流される。注入キャップ１２９は、バッフルライナ１３２Ｇに形成されたポート（図示せず）に連結される複数のガス通路を含む。一実施形態において、ランプモジュール３０５が、注入キャップ１２９内の前駆体ガスを予熱するために、注入キャップ１２９に配置され得る。バッフルライナ１３２Ｇは、ガスを注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆの中に流す導管（図示せず）を含む。注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆは、ガス分配マニホールドライナ３００の第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口２１０Ｂにガスを送るポート（図示せず）を含む。一実施形態において、第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂからのガスが、それぞれ、第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口２１０Ｂから出るまで、分離されたままである。

一態様において、ガスは、注入キャップ１２９の内部、並びにバッフルライナ１３２Ｇ、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆ、及びガス分配マニホールドライナ３００のうちの１つ以上の内部で予熱される。ガスを予熱することは、注入キャップ１２９上のランプモジュール３０５、上部ランプモジュール１１８Ａ、及び下部ランプモジュール１１８Ｂ（両方とも図１Ａに示されている）のうちの１つ又は組合せによって提供され得る。一態様において、ガスは、注入キャップ１２９上のランプモジュール３０５、上部ランプモジュール１１８Ａ、及び／又は下部ランプモジュール１１８Ｂからのエネルギーによって加熱され、ガスは、第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口２１０Ｂを出る前に解離又はイオン化される。第一のガス源１３５Ａ及び第二のガス源１３５Ｂで利用されるプロセスガスの解離温度に応じて、１つのガスのみが、ガス分配マニホールドライナ３００を出るときに、イオン化され得るが、その他のガスは、加熱されるが、ガス分配マニホールドライナ３００を出るときに、ガス状のままである。

図４Ａは、図１Ａのチャンバ１００で利用され得るプロセスキット２００の一実施形態の部分等角図である。プロセスキット２００は、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆに連結され得る、ガス分配マニホールドライナ４００として示される注入器ライナ１３２Ｅの一実施形態を含み得る。バッフルライナ１３２Ｇが、注入キャップ１２９と、注入インサートライナアセンブリ１３２Ｆのセクション２０６Ａ及び２０６Ｂとの間に示される。ガス分配マニホールドライナ４００は、各ゾーンが、異なるフロー特性、例えば速度、を提供するデュアルゾーン注入性能を含み得る。デュアルゾーン注入は、垂直に間隔を空けられている異なる平面に配置された第一の注入ゾーン４１０Ａ及び第二の注入ゾーン４１０Ｂを備える。一実施形態において、注入ゾーン４１０Ａ及び４１０Ｂの各々が、上部ゾーン及び下部ゾーンを形成するように、間隔を空けられている。代替的に、第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口が、図５に示されるように、ほぼ同じ平面又は高さに配置され得る。図５に示されるプロセスキット２００は、ガス分配マニホールドライナ５００として示される注入器ライナ１３２Ｅの異なる実施形態を除いて、図４Ａに示されるプロセスキット２００と同様である。

図４Ａに戻って、第一の注入ゾーン４１０Ａは、複数の第一の排出口２１０Ａを含み、第二の注入ゾーン４１０Ｂは、複数の第二の排出口２１０Ｂを含む。一実施形態において、第一の排出口２１０Ａの各々が、ガス分配マニホールドライナ４００の第一の表面４２０Ａに配置され、他方、第二の排出口２１０Ｂの各々が、第一の表面４２０Ａから凹んでいるガス分配マニホールドライナ４００の第二の表面４２０Ｂに配置される。例えば、第一の表面４２０Ａは、第二の表面４２０Ｂを形成するのに利用される半径より小さい半径上に形成され得る。

図４Ｂは、切断線４Ｂ−４Ｂに沿って見たガス分配マニホールドライナ４００の断面図である。第一の複数の通路１９０の各々が、軸Ａ’に対して上向きに角度をつけられ得る。例えば、第一の複数の通路１９０の各々の少なくとも一部が、軸Ａ’に対して上向きの角度４０１で配置され得る。一実施形態において、角度４０１は、約１°と約４５°の間、例えば、約５°と約１５°の間であり得る。第一のガス源１３５Ａから第一の複数の排出口２１０Ａを経由して処理容積１１０に供給されるガスが、基板１１４の中心に達する確率が高まるように、軸Ａ’に対して上向きに向けられ得るということが、企図される。流路１３３Ｂは、第一の複数の排出口２１０Ａを出るガスの流れを示す。第一の複数の排出口２１０Ａを経由して供給されるガスを、第二の複数の排出口２１０Ｂを経由して供給されるガスの流路から離れるように角度をつけることによって、ガスとガスの間の相互作用の減少が達成され得ると思われる。従って、第一の複数の排出口２１０Ａを通って供給されるガスは、基板１１４に達したときに、より大きな反応度を有し得る。

図４Ａに戻って、注入ゾーン４１０Ａ及び４１０Ｂは、流体速度などの流れの計量が異なり得る、異なる流体流路を提供するように適合され得る。例えば、第一の注入ゾーン４１０Ａの第一の排出口２１０Ａは、より高い速度で流体を供給して、噴流路１３３Ｂを形成し、他方、第二の注入ゾーン４１０Ｂの第二の排出口２１０Ｂは、層流路１３３Ａを提供し得る。層流路１３３Ａ及び噴流路１３３Ｂは、ガス圧力、排出口２１０Ａ、２１０Ｂのサイズ、排出口２１０Ａ、２１０Ｂとガス源１３５Ａ、１３５Ｂとの間に配置される導管（図示せず）のサイズ（例えば、断面寸法及び／又は長さ）、並びに排出口２１０Ａ、２１０Ｂとガス源１３５Ａ、１３５Ｂとの間に配置される導管のベンドの角度及び／又は数のうちの１つ又は組合せによって提供され得る。流体の速度は、流体が処理容積１１０に入るときの、前駆体ガスの断熱膨張によっても提供され得る。

一態様において、第一の注入ゾーン４１０Ａ及び第二の注入ゾーン４１０Ｂによって提供されるデュアルゾーン注入は、異なるガスに対する様々なレベルの注入を容易にする。一実施形態において、第一の注入ゾーン４１０Ａ及び第二の注入ゾーン４１０Ｂは、異なる平面内に隔てられており、基板１１４の処理表面１１６（両方とも図１Ａに示される）の上の異なる垂直距離で、前駆体を処理容積１１０（図１Ａに示される）に供給する。この垂直間隔は、利用され得る幾つかのガスの断熱膨張の主要因となることによって、改善された堆積パラメータを提供し得る。幾つかの実施形態（図示せず）において、第一の注入ゾーン４１０Ａの第一の排出口２１０Ａは、第一の排出口２１０Ａに連結された第一の複数の通路１９０のうちの１つ以上が、基板１１４の処理表面、又は軸Ａ’に対して角度４０１であるように、配向され得る。図４Ｂに関して記載されるように、角度４０１は、軸Ａ’から上向きに配向され得る。

図６は、図１Ａのチャンバ１００で利用され得るプロセスキット２００の別の実施形態の部分等角図である。プロセスキット２００は、ガス分配マニホールドライナ６００として示される注入器ライナ１３２Ｅの異なる実施形態を除いて、図４Ａ又は図５に示されるプロセスキット２００と同様である。この実施形態において、ガス分配マニホールドライナ６００は、第一の表面４２０Ａから内側に延びている延在部６０５を含む。延在部６０５は、ガス分配マニホールドライナ６００の第一の表面６２０Ａ及び第二の表面６２０Ｂの各々よりも、処理容積１１０の中にさらに延びる第三の表面６１０を含む。延在部６０５は、第一の表面４２０Ａからある距離だけ半径方向内側に基板１１４の方に延び得る。一実施形態において、延在部６０５は、第一の表面４２０Ａから、約１５ｍｍと約４５ｍｍの間だけ延び得る。延在部６０５は、第三の表面６１０が、基板１１４のエッジ上に配置されるように、半径方向内側に延び得る。延在部６０５は、基板１１４のエッジを越えて基板１１４の中心に向かって延びさえしてもよい。

延在部６０５は、第一の排出口２１０Ａのうちの一部を含み、一方、第一の排出口２１０Ａのうちの残りは、ガス分配マニホールドライナ６００のの第一の表面４２０Ａに配置される。一実施形態において、第一の表面４２０Ａに配置された第一の複数の排出口２１０Ａとは対照的に、より大きな密度の第一の排出口２１０Ａが、延在部６０５に形成され得る。例えば、第三の表面６１０に配置された第一の排出口２１０Ａの密度は、第一の表面４２０Ａに配置された第一の排出口２１０Ａの密度よりも、約１．１倍〜約５倍大きくてもよい。従って、第三の表面６１０上の第一の排出口２１０Ａと第一の排出口２１０Ａとの間の間隔は、第一の表面４２０Ａ上の第一の排出口２１０Ａと第一の排出口２１０Ａとの間の間隔より小さくてもよい。

一実施形態において、第三の表面６１０上の第一の排出口２１０Ａは、均等に間隔を空けられ得る。他の実施形態において、第三の表面６１０上の第一の排出口２１０Ａは、可変的に間隔を空けられ得る。例えば、延在部６０５の中心領域６０２の近くの第一の排出口２１０Ａの間隔は、延在部６０５の端領域６０４の近くの第一の排出口２１０Ａの間隔より小さくてもよい。従って、より大きな密度の第一の排出口２１０Ａが、延在部６０５の中心領域６０２に形成されてもよい。延在部６０５の第三の表面６１０上の第一の排出口２１０Ａの密度を増加させることにより、基板１１４の中心領域へのガス供給が改良され得るということが、企図される。第一の排出口の密度の特徴が、それぞれ、図３、図４、及び図５に描かれたガス分配マニホールドライナ３００、４００、５００のうちのいずれにも組み入れられ得るということが、企図される。

第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口２１０Ｂによって提供される流路の１つ又は組合せが、基板（図示せず）全体における堆積均一性及び均一な成長を可能にする。一実施形態において、延在部６０５の第一の排出口２１０Ａは、第二の排出口２１０Ｂによって供給される前駆体よりも速く解離する傾向がある前駆体ガスを注入するために、利用される。例えば、塩素ガスの高い解離特性を考えると、Ｃｌ_２が、第一の排出口２１０Ａによって供給され得る。これにより、流路が延びて、より速く解離する前駆体を、より遠い距離及び／又は基板１１４の中心により近く、注入する。このようにして、第一の排出口２１０Ａ及び第二の排出口２１０Ｂの両方からの前駆体の組合せが、基板１１４全体における均一な分布及び成長をもたらす。

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の及びさら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. 注入ライナ装置であって、
   前記注入ライナに形成された第一の複数の通路のために形成された第一の複数の排出口を有する第一の表面であって、前記第一の複数の通路のうちの１つ以上が、第一の軸に対して前記第一の複数の排出口に向かって上向きに角度をつけられている、第一の表面と、
   前記注入ライナに形成された第二の複数の通路のために形成された第二の複数の排出口を有する第二の表面であって、前記第二の複数の排出口が、前記第一の複数の排出口と同一平面上にある、第二の表面と
   を含む、装置。
2. 前記第一の表面が、第二の軸から第一の半径で配置され、前記第二の表面が、第二の軸から第二の半径で配置され、前記第一の半径が、前記第二の半径よりも小さい、請求項１に記載の装置。
3. 前記第一の複数の排出口のうちの１つ以上が、上向きに１°から４５°の間の角度をつけられている、請求項１に記載の装置。
4. 前記第一の複数の排出口の密度が、前記第一の表面の端領域におけるよりも、前記第一の表面の中心領域において、より大きい、請求項１に記載の装置。
5. 前記第一の複数の排出口が、第二のガス源に流体連結されている前記第二の複数の排出口とは切り離されて、第一のガス源に流体連結されている、請求項１に記載の装置。
6. 注入ライナ装置であって、
   前記注入ライナに形成された第一の複数の通路のために形成された第一の複数の排出口を有する第一の表面であって、前記第一の複数の通路のうちの１つ以上が、第一の軸に対して前記第一の複数の排出口に向かって上向きに角度をつけられている、第一の表面と、
   前記注入ライナに形成された第二の複数の通路のために形成された第二の複数の排出口を有する第二の表面であって、前記第二の複数の排出口が、前記第一の複数の排出口より下に配置されている、第二の表面と、
   前記注入ライナに形成された前記第一の複数の通路のために形成された前記第一の複数の排出口を有し、前記第一の表面と同一平面上にある第三の表面であって、第三の表面に隣接して形成された前記第一の複数の通路のうちの１つ以上が、前記第一の軸に対して前記第一の複数の排出口に向かって上向きに角度をつけられている、第三の表面と
   を含む、装置。
7. 前記第一の表面が、第二の軸から第一の半径で配置され、前記第二の表面が、前記第二の軸から、前記第一の半径と異なる第二の半径で配置され、前記第三の表面が、前記第二の軸から、前記第一の半径及び前記第二の半径と異なる第三の半径で配置されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記第一の半径が、前記第二の半径よりも小さく、前記第三の半径が、前記第一の半径よりも小さい、請求項７に記載の装置。
9. 前記第一の複数の通路のうちの前記１つ以上が、上向きに１°から４５°の間の角度をつけられている、請求項６に記載の装置。
10. 前記第一の複数の排出口の密度が、前記第三の表面の端領域におけるよりも、前記第三の表面の中心領域において、より大きい、請求項６に記載の装置。
11. 前記第一の複数の排出口が、第二のガス源に流体連結されている前記第二の複数の排出口とは切り離されて、第一のガス源に流体連結されている、請求項６に記載の装置。
12. 注入ライナ装置であって、
    前記注入ライナに形成された第一の複数の通路のために形成された第一の複数の排出口を有する第一の表面であって、前記第一の複数の通路のうちの１つ以上が、軸に対して前記第一の複数の排出口に向かって上向きに角度をつけられている、第一の表面と、
    前記注入ライナに形成された第二の複数の通路のために形成された第二の複数の排出口を有する第二の表面であって、前記第二の複数の排出口が、前記第一の複数の排出口より下に配置されている、第二の表面と
    を含む、装置。
13. 前記第一の複数の通路のうちの前記１つ以上が、上向きに１°から４５°の間の角度をつけられている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記第一の複数の排出口の密度が、前記第一の表面の端領域におけるよりも、前記第一の表面の中心領域において、より大きい、請求項１２に記載の装置。
15. 前記第一の複数の排出口が、前記第二の複数の通路を経由して第二のガス源に流体連結されている前記第二の複数の排出口とは切り離されて、前記第一の複数の通路を経由して第一のガス源に流体連結されている、請求項１２に記載の装置。
    

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