JP2020505508A - 化学気相成長(cvd)反応装置用の処理チャンバ及びこのチャンバを用いた熱化プロセス。 - Google Patents

化学気相成長(cvd)反応装置用の処理チャンバ及びこのチャンバを用いた熱化プロセス。 Download PDF

Info

Publication number
JP2020505508A
JP2020505508A JP2019537834A JP2019537834A JP2020505508A JP 2020505508 A JP2020505508 A JP 2020505508A JP 2019537834 A JP2019537834 A JP 2019537834A JP 2019537834 A JP2019537834 A JP 2019537834A JP 2020505508 A JP2020505508 A JP 2020505508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing chamber
heat transfer
thermal
injection system
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019537834A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020505508A5 (ja
JP7161996B2 (ja
JPWO2018130516A5 (ja
Inventor
ナル、パトリス
ボレア、クリストフ
Original Assignee
コブス エスアエス
コブス エスアエス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コブス エスアエス, コブス エスアエス filed Critical コブス エスアエス
Publication of JP2020505508A publication Critical patent/JP2020505508A/ja
Publication of JP2020505508A5 publication Critical patent/JP2020505508A5/ja
Publication of JPWO2018130516A5 publication Critical patent/JPWO2018130516A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7161996B2 publication Critical patent/JP7161996B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/4557Heated nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4402Reduction of impurities in the source gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4409Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber characterised by sealing means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

化学気相成長(CVD)反応装置用の処理チャンバ(C)。処理チャンバは、部分真空エンクロージャを画定する本体(B)内に、注入システム(3)の温度を略一定に制御または維持するための熱制御システム(2)を備える。熱制御システム(2)は、注入システム(3)との界面領域(ZI)を有する。この処理チャンバ(C)は,界面領域(ZI)に、少なくとも1つの熱移動領域(ZT)をさらに備える。熱移動領域(ZT)は、(i)圧力および汚染種の拡散からの絶縁障壁によって部分真空エンクロージャ(E)から絶縁されており、(ii)熱界面材料(10)により充填されている。CVD蒸着法を実施する用途、とりわけパルスCVD蒸着。

Description

本発明は、化学気相成長(CVD)反応装置用の処理チャンバに関し、このチャンバ内で実行される熱化プロセスにも係るものである。より具体的には、CVD反応装置におけるガス分配システムの熱的調整、およびこの反応装置における熱移動の最適化に関するものである。
CVD型の蒸着は、部分真空下の反応装置で行われる。この反応装置には、反応種(たとえば、反応物質および前駆体)を、シャワーヘッドと通常呼ばれる空間を通して処理チャンバに注入するものがある。シャワーヘッドは、処理すべき基板に面し、反応種を基板上の容積内に均一に注入するための複数のチャネルを有する。
例えば、国際公開第2009/0136019号は、反応種を別々に注入するための2つの別個のチャネルを有する注入シャワーを備えた反応装置を記載している。
注入シャワーを備えたこの種類の反応装置は、CVD型の蒸着技術を実施するために使用できる。また、例えば国際公開第2015/140261号に記載されているように、パルスCVD法を実施するためにも使用できる。この場合、2つの別個のチャネル群を有するシャワーが使用され、反応種は位相シフトしたパルスとして注入される。これは、例えば、成長速度が大きく、パターンの全ての側面に厚さの均一性の高い、すなわち高い厚さ均一性を有する被着物を形成することが可能になる。
シャワーヘッドは、磨耗部品であり、定期的に分解および交換しなければならない。しかし、パルスCVD法及び広くCVD法には、反応装置のシャワーヘッドの熱化又は温度維持に問題がある。実際、この部品は、使用されるプロセスに応じた正確な温度に維持されなければならない。このために、通常は、温度制御された反応装置の他の部分と接触させている。従って、熱移動は、二重機能(固定と熱移動の両方)を通して、真空中で金属どうしの間(または、金属どうし間に存在する材料との間)の熱接触によって達成される。真空中では熱伝導が存在しないで、この場合の熱移動は、主に固定点での熱伝導、すなわち非常に小さな表面での伝導、およびわずかな放射による。
シャワーヘッド内を循環する感熱性前駆体の完全性および基板への被着物の均一性を維持するために、このシャワーヘッドの温度は、その表面全体にわたって均一かつ一定であることが重要である。
しかし、シャワーヘッドはプロセスやステップに依存して、急激な繰り返しのエネルギー入力を受ける。それは、特に、ヒータ上に配置された基板がシャワーヘッドに接近するとき、チャンバ内の圧力が上昇するとき、または、チャンバ内でプラズマが発生するときである。
この構成では、シャワーヘッド材料と温度制御された真空チャンバとの間の接触は、温度制御された領域への十分な熱移動を保証するのに適切ではない。換言すれば、この界面の熱抵抗は、十分に速い熱移動を保証するには大きすぎる。
熱グリースのような熱抵抗の小さい界面材料を使用することにより、組立要素間の熱伝導性を向上させることも知られている。しかし、この解決法はCVDチャンバに直接適用することはできない。なぜなら、汚染の危険性を回避するために関係プロセスに対して不活性な材料しか使用できず、熱伝導性を制限する真空の問題が依然として残るためである。
国際公開第2009/0136019号 国際公開第2015/140261号
本発明の目的は、ガスシャワーヘッドと熱調整システムとの間の熱移動を最適化する点で、従来技術の反応装置およびCVD処理チャンバに起こる欠点を克服することであり、基板およびシャワーヘッドへの交換を容易にするために容易に分解することのできる蓋構造を提供することである。
この目的は、化学気相成長(CVD)反応装置用の処理チャンバを用いて達成され、このチャンバは、部分真空チャンバを画定する本体内に、支持要素上に配置された基板に蒸着させる反応種を注入するための注入システム、および注入システムの温度を略一定に調整または維持するための熱調整システムを備える。この熱調整システムは、注入システムとの界面領域を有する。
本発明によれば、処理チャンバは、界面領域に、少なくとも1つの熱移動領域も備える。熱移動領域は、(i)圧力および汚染種の拡散からの絶縁障壁によって部分真空エンクロージャから絶縁されており、(ii)熱界面材料により充填されている。
材料の存在により、真空中に存在しない熱伝導による熱移動の存在が可能になる。熱界面材料は、小さい熱抵抗係数を有することが好ましい。
特に、熱界面材料は、(例えば、反応装置環境の温度および圧力条件下で)空気の熱伝導率と等しいか又はそれよりも大きい熱伝導率を有することができる。
絶縁障壁は、圧力損失及び熱界面材料の化合物が処理チャンバ内に拡散することを防止する。そうでなければ、その化合物は汚染種となる。
本発明により提供されるこの新しい技術により、良好な保守性を維持しながら、非常に効率的な熱界面を達成することが可能になる。
したがって、本発明は、シャワーヘッドと、熱調整システムと一体化したチャンバの上部との間の熱伝導性が良好であることから、プロセス中のガスシャワーヘッドの温度安定性を大幅に向上させることができる。
実際、この熱界面材料の存在により、熱伝導による熱移動が可能になる。これは、放射による非常に制限された熱移動のみが可能な真空下では不可能である。
このようにして形成された熱界面により、ガス注入システムが近づいたとき、またはガスが注入されてチャンバ内で圧力が上昇したときに、支持要素又は基板ホルダから吸収された熱をガス注入システムによって排出することが可能になる。
良好な熱接触を保証することに加えて、本発明は、実施が簡単であり、追加の流体チャネルを必要とせず、保守作業を複雑にすることはない。
本発明によるチャンバの好ましい具体例によれば、熱調整システムは、反応種の入口を備えた、反応装置の蓋の一体部分である。
注入システムは、界面領域および熱調整システムを介して蓋に接続され、それにより蓋が取り外しできるために注入システムに容易にアクセスが可能であることが有利である。
処理チャンバの蓋のこの一体化された構成は、ガス注入システムの交換を容易にすることを助ける。
本発明による処理チャンバの特定の具体例では、処理チャンバは、少なくとも2つの連結絶縁障壁によって画定された熱移動領域を有する。
このようにして画定される熱移動領域は、例えば、円筒形の幾何学的形状を有する処理チャンバの場合には、環状の形状を有することができる。
本発明による処理チャンバのさらに別の特定の具体例では、処理チャンバは複数の熱移動領域を有し、複数の熱移動領域が、界面領域内に分布されて、それぞれが絶縁障壁によって区切られる。
この絶縁障壁は、熱移動領域の周囲に1つ又は複数の封止領域を提供するように配置でき、部分真空エンクロージャと熱移動領域とに異なる圧力を提供する。絶縁障壁は、例えば、大気圧の熱移動領域を部分真空エンクロージャから分離するように配置された1つ又は複数の封止体の列を有することができる。
熱制御システムは、熱界面材料を大気圧にするために設けられた1つ又は複数の孔を備えることができることが有利である。
本発明による処理チャンバは、注入システムと基板との間に高周波(RF)電位を印加することによってプラズマを発生させるために設けられた高周波手段をさらに備える。この処理チャンバは、熱調整システムを、接地された処理チャンバ本体の他の部分から電気的に絶縁するための手段をさらに備える。
注入システムは、反応種を部分真空チャンバに均一に注入するように設計された複数のチャネルを有する噴射又は分配シャワーの形態で配置されることが有利である。
この分配シャワーは、反応種を別々に注入するために、2組の別個のチャネルを有することもできる。この別個の注入は、連続的な蒸着に特に有用である。
反応種は、パルスCVD蒸着を達成するために、位相シフトされたパルスの形態で注入することができる。この場合、パルスは、チャンバ内の圧力および温度条件を強くかつ急速に変化させるので、熱移動を最適化することがより必要になる。
本発明による処理チャンバの特定の具体例では、この処理チャンバは、エンクロージャ内の基板支持要素の高さを調整するための手段も備えることができる。
本発明の別の観点によれば、化学気相成長(CVD)反応装置の処理チャンバ内に反応種を注入するためのシステムを熱化する方法が提案される。この処理チャンバは、部分真空チャンバを画定する本体内に、支持要素上に配置された基板上に蒸着するための反応種を注入するための注入システムも備える。この方法は、注入システムの温度を略一定に調整または維持するための熱調整を含み、この熱調整は、本体の蓋の一部から行われ、注入システムとの界面領域を有する。
本発明によれば、熱化プロセスは、界面領域において、以下を含む。
熱界面材料を有する熱移動領域を介しての、注入システムと蓋の上部との間の熱移動、および
部分真空エンクロージャからの熱移動領域内の汚染種の拡散および圧力の絶縁。
本発明による熱化プロセスは、反応装置内で実施することができる。反応装置は、シャワーヘッドの形態をした注入システムを備える。このシャワーヘッドは、有利には、反応種を別々に注入するために、2つの別個のチャネル群を有することができる。反応種は、位相シフトされたパルスの形態で注入することができる。
他の特徴および利点は、添付図面を参照して、非限定的な実施例として与えられる、発明による処理チャンバを製造する方法の以下の説明において明らかになるであろう。
従来技術を代表す化学気相成長反応装置用の処理チャンバの概略図。 本発明による化学気相成長反応装置用の処理チャンバの第1の具体例の概略図。 図2に示した処理チャンバの界面領域の部分拡大図。 本発明による化学気相成長反応装置用の処理チャンバの第2の具体例の概略図。
なお、説明を簡略化するために、様々な具体例において同一であるか又は同一の機能を有する要素には、同一の符号が付される。
これらの具体例は決して発明を限定するものではない。したがって、その特徴の選択が技術的効果を得るために十分であるか又は本発明を従来技術と区別するために十分である場合には、以下に記載または図示される特徴を他の特徴から分離して選択して(その選択が他の特徴を含む文内で分離される場合でも)本発明の変形例を考慮することが可能である。この選択には、構造上の詳細を伴わない少なくとも1つの有利な機能的特徴、および/または、技術的効果を得るために十分であるか又は本発明を従来技術と区別するために十分である場合には構造的詳細の一部のみを有する少なくとも1つの有利な機能的特徴を含む。
図1は、従来技術の典型的な化学気相成長CVDの反応装置ROを概略的に示す。この反応装置は、支持要素または基板ホルダ5上に配置された基板8上にパルスCVDまたはCVD蒸着を実行するように意図した処理チャンバCOを備え、例えば国際公開第2009/0136019号に開示されているような2つの組のチャネルを有するタイプのシャワーヘッド3を備えている。シャワーヘッド3は、定期的に交換しなければならない摩耗部品である。
この従来技術の反応装置ROは、シャワーヘッド3と基板ホルダ5上に配置された基板8との間に高周波(RF)電位を印加することによってプラズマ生成を任意に実施できる。
処理チャンバCOは、部分真空に維持されるエンクロージャEOを画定する本体BOを有し、その上部に取外し可能な蓋LOを備え、ガスをエンクロージャに導入するオリフィス1を有する。
プラズマ発生を使用するCVD反応装置での使用の場合、蓋LOは、RF電位にアップグレードすることができる。この蓋LOは熱調整システム2により一定の温度に維持される。熱調整システム2は、例えば、発熱抵抗体を備える、または、電磁誘導により作動するか、または、例えば、脱イオン水とエチレングリコールの混合物などの熱伝導流体または、Solvay Group社から市販されているGalden(R)ブランドの熱伝達流体のような熱伝達流体の流れる回路を使用する。
熱制御システム2の主な機能は、シャワーヘッド3を一定の温度に維持することである。
電気絶縁体要素4が、チャンバCOのRF電位が正である部分を、チャンバCOの接地された残りの部分から分離するために設けられる。
反応による副生成ガスは、処理チャンバCOの本体BOの側方オリフィス6を通って排出される。
基板ホルダ5は、チャンバのタイプに応じて、浮遊電位、接地、または直流電圧もしくは交流電圧に分極することができるので、基板8の温度を保持し、また電気機能も実行する。基板ホルダ5は、−40℃から+800℃ までの温度に維持することができる。
基板ホルダ5の高さは、処理性能および基板のロード/アンロードを最適化するように調整できる。基板ホルダ5はチャンバCOの一部分7内に配置され、この部分7の壁はゼロ電位に維持される。基板ホルダ5の近接およびガス注入時のチャンバCOの圧力上昇により、シャワーヘッド3との著しい熱交換が生じ、これによりシャワーヘッド3の温度が変化する可能性があることに注意すべきである。
このような反応装置を用いると、例えば、基板8上へのポリシリコンまたはアモルファスシリコンの高温蒸着を行うことが可能である。このプロセスには、600℃〜700℃の基板温度、および大気圧の3分の1に近い圧力が必要とされ、これは、熱制御システム2とシャワーヘッド3との間の熱伝導率を大きくすることに寄与する。シャワーヘッド3が十分に低い温度、例えば、80℃のオーダーに維持されない場合、反応領域の前方で前駆体の劣化が起こり、過剰な粒子が生成されてプロセスに非常に損傷をもたらす。
他の種類の蒸着では、(約100℃での)前駆体の昇華、次いで500℃を超える温度での熱分解によりチャンバの上流領域で前駆体を活性化することを必要とするパリレンのようなポリマーを蒸着させることを望むことができる。活性化された前駆体は、チャンバに送られ、室温で基板上に定着させられる。活性化された前駆体と基質との温度差は、反応の重要なポイントの1つである。基板上方のガスシャワーヘッドが十分に高い温度に維持されない場合には、基板ではなくシャワーヘッド上で蒸着が起こる。この被着物は、その場で洗浄できないので、洗浄のためにチャンバの開口から次の開口までの間の平均作動時間は非常に短くなる。
図2を参照して、本発明によるCVD反応装置用の処理チャンバの第1の具体例を説明する。以下に説明する相違点を除いて、このチャンバCは、図1を参照して前述したチャンバCOと共通の特性を有し、同様の方法で実施することができる。
特に、チャンバCは、シャワーヘッド3と熱制御システム2との間の界面領域ZIに、部分真空エンクロージャEから絶縁された熱移動領域ZTが存在する点でチャンバCOとは異なる。
熱移動領域ZTは、圧力及び化学物質の拡散から絶縁する障壁によってエンクロージャEから分離され離隔されている。それは、接触及び伝導による熱移動を確実にする熱界面材料10で満たされる。従って、例えば図1に関して説明した真空界面により達成される熱抵抗係数と比較して非常に小さい熱抵抗係数を有する。
熱移動領域ZTは、自由体積または拘束体積を規定する座ぐりを有することができる。これは、それぞれが界面領域ZI内に分布する絶縁障壁であるいくつかの領域の形態、または、界面領域ZIの全周にわたって2つの絶縁障壁の間の領域の形態で形成できる。
熱界面材料10は、閉じ込められた空気、発泡体、導電性グリース又は可鍛性金属であることができる。
熱移動領域は、真空に曝されず、空気および/または他の材料を含む。この空気は、チャンバが部分排気されても閉じ込められたままであり、伝導による熱移動を確実にする。したがって、移動領域内の圧力は、組立中に大気圧以上に維持される。
熱移動領域の部分拡大図である図3に示すように、処理チャンバCの蓋Lは、熱移動界面を大気圧にするように設計された一組の孔9を有する。
熱移動領域ZTは2つの封止領域12.1,12.2を有し、シャワーヘッド3の前のガス分配領域11と、熱調整システム2を通して設けられた孔9を介して大気圧下に置かれた熱界面材料10を含む熱接触領域と異なる圧力を有することを可能にする。2つの封止領域12.1,12.2は、熱移動領域ZTを囲む絶縁障壁を形成し、大気圧下の部分を低圧又は部分真空下の部分から分離するための封止体の列として設計することができる。使用される封止体は、溝内のOリング、または、高温に耐えることのできる金属シールにできる。
次に、図4を参照して、本発明によるCVD反応装置の処理チャンバC’の第2の具体例を説明する。チャンバC’は、図2に示したチャンバCと共通する全ての構成に加えて、シャワーヘッド3と基板ホルダ5上に配置された基板8との間に高周波RF電位を印加することによってプラズマを発生させるシステムをさらに備える。このプラズマ生成システムは、例えば、シャワーヘッド3に一体化された部分である。蓋Lは高周波源に接続され、処理チャンバC’の本体Bの下部は接地されている(ゼロ電位)。シャワーヘッド3は、界面領域ZIを介して蓋Lと電気接続され、絶縁体要素4によって本体Bの下部から電気的に絶縁されている。
本発明による処理チャンバは、それぞれが特定の種類の蒸着物若しくは基材または特定の用途に対応し、多種多様な構成を有することができる。したがって、本発明の文脈において、非網羅的な例として、以下の蒸着、チャンバおよび熱調整の組み合わせが考えられる。
CVD構成
複数のチャネルを有するシャワーヘッド
2つの別個のチャネルの組を有するシャワーヘッド
均質なパルスCVDにより注入される反応種
2つの別個のチャネルの組を有するシャワーヘッド
位相シフトパルス蒸着タイプの形態で注入される反応種
−基板上へのポリシリコンまたはシリコンの高温蒸着
−基板チャンバ上へのポリマーの蒸着
−反応種の注入順序に従ってチャンバ内で変化するガス圧力
−チャンバ内で生成されるRFプラズマ
温度調整
−加熱抵抗器
−電磁誘導。
−熱軸受流体。
当然、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、これらの例に対して多数の変更を加えることができる。当然ながら、本発明の様々な特性、形状、代替的な解決策および具体例は、それらが矛盾しないか、または相互に排他的でない場合には、いつでも様々な組み合わせで関連付けることができる。

Claims (21)

  1. 化学気相成長(CVD)の反応装置(R)用の処理チャンバ(C)であって、該処理チャンバは、部分真空エンクロージャを画定する本体(B)内に、
    支持要素(5)上に配置された基板(8)に蒸着させる反応種を注入するための注入システム(3)と、
    前記注入システム(3)の温度を略一定に制御または維持するための熱制御システム(2)であって、前記注入システム(3)との界面領域(ZI)を有する前記熱制御システム(2)と
    を備える前記処理チャンバ(C)において、
    前記処理チャンバ(C)は、前記界面領域(ZI)に、少なくとも1つの熱移動領域(ZT)をさらに備え、該熱移動領域(ZT)は、
    (i)圧力および汚染種の拡散からの絶縁障壁によって部分真空エンクロージャ(E)から絶縁されており、
    (ii)熱界面材料(10)により充填されていることを特徴とする、処理チャンバ(C)。
  2. 前記熱界面材料が、小さい熱抵抗係数を有することを特徴とする請求項1に記載された処理チャンバ(C)。
  3. 前記熱界面材料が、空気の熱伝導率と等しいかそれよりも大きい熱伝導率を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された処理チャンバ(C)。
  4. 前記熱調整システム(2)が、前記反応装置(R)の蓋(L)と一体化した部分であり、該蓋(L)が、反応種を導入するための入口オリフィス(1)を備えることを特徴とする請求項1に記載された処理チャンバ(C)。
  5. 前記注入システム(3)が、前記界面領域(ZI)及び前記熱調整システム(2)を介して前記蓋(L)と一体化されており、前記注入システム(3)は、前記蓋を取り外すことによってアクセス可能になっていることを特徴とする請求項4に記載された処理チャンバ(C)。
  6. 少なくとも2つの連結絶縁障壁によって画定された熱移動領域を備えることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  7. 前記画定された熱移動領域は環状領域であることを特徴とする請求項6に記載された処理チャンバ(C)。
  8. 前記界面領域に分布され、かつそれぞれが絶縁障壁によって区切られた複数の熱移動領域を有することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  9. 前記絶縁障壁が、前記部分真空エンクロージャ(E)と前記熱移動領域(ZT)とに異なる圧力を印加することを可能にする1つまたは複数の封止領域を前記熱移動領域(ZT)の周りに形成するように配置されることを特徴とする請求項6から請求項8までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  10. 前記絶縁障壁が、大気圧の前記熱移動領域(ZT)を前記部分真空エンクロージャ(E)から分離するように配置された1つまたは複数の封止体の列を備えることを特徴とする請求項6から請求項9までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  11. 前記熱制御システム(2)が、前記熱界面材料(10)を大気圧下に置くために設けられた1つまたは複数の孔(9)を備えることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  12. 前記注入システム(3)と前記基板(8)との間に高周波(RF)電位を印加することによってプラズマを発生させるための高周波手段をさらに備え、
    前記処理チャンバ(C)は、前記熱調整システム(2)を、前記処理チャンバ(C)の前記本体(B)の接地されている残りの部分から電気的に絶縁するための手段(4)をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  13. 前記注入システムは、反応種を前記部分真空エンクロージャ(E)内に均一に注入するために設けられた複数のチャネル(30)を有するシャワーヘッド(3)の形態で配置されていることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  14. 前記シャワーヘッド(3)が、反応種を別個に注入するための2組の別個のチャネルを有することを特徴とする請求項13に記載された処理チャンバ(C)。
  15. 前記シャワーヘッドは、位相シフトパルスの形態で反応種を注入するための2組の別個のチャネルを有することを特徴とする請求項13に記載された処理チャンバ(C)。
  16. 前記部分真空エンクロージャ(E)内の前記基板(8)の前記支持要素(5)の高さを調整するための手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載された処理チャンバ(C)。
  17. 化学気相成長(CVD)の反応装置(R)用の処理チャンバ(C)に反応種を注入するためのシステム(3)を熱化する方法であって、前記チャンバが部分真空エンクロージャ(E)を画定する本体(B)内に、支持要素(5)に配置された基板(8)に蒸着させる反応種を注入するための注入システム(3)を備え、
    前記方法は、前記注入システム(3)の温度を略一定に調整または維持するための熱調整を含み、
    前記熱調整は、蓋を形成して前記注入システム(3)との界面領域(ZI)を有する前記本体(B)の一部から実施される、前記方法において、
    前記注入システム(3)と前記蓋(L)の上部との間での、熱界面材料(10)を含む熱移動領域(ZT)を介しての熱伝導による熱移動と、
    前記部分真空エンクロージャ(E)に対する前記熱移動領域(ZT)の圧力および汚染種の拡散からの絶縁と
    を特徴とする方法。
  18. シャワーヘッド(3)の形態の注入システムを備えた反応装置(R)で実施される請求項17に記載された方法。
  19. 反応種を別個に注入するための2組の別個のチャネルを有するシャワーヘッドを用いて実施される請求項18に記載された方法。
  20. 前記反応種がシフト位相パルスの形態で注入される請求項19に記載された方法。
  21. 請求項1から請求項16までのいずれか1項に記載された処理チャンバを有する化学気相成長(CVD)反応装置。
JP2019537834A 2017-01-16 2018-01-09 化学気相成長(cvd)反応装置用の処理チャンバ及びこのチャンバを用いた熱化プロセス。 Active JP7161996B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1750316A FR3061914B1 (fr) 2017-01-16 2017-01-16 Chambre de traitement pour un reacteur de depot chimique en phase vapeur (cvd) et procede de thermalisation mis en œuvre dans cette chambre
FR1750316 2017-01-16
PCT/EP2018/050442 WO2018130516A1 (fr) 2017-01-16 2018-01-09 Chambre de traitement pour un reacteur de depot chimique en phase vapeur (cvd) et procede de thermalisation mis en œuvre dans cette chambre

Publications (4)

Publication Number Publication Date
JP2020505508A true JP2020505508A (ja) 2020-02-20
JP2020505508A5 JP2020505508A5 (ja) 2020-12-24
JPWO2018130516A5 JPWO2018130516A5 (ja) 2022-07-29
JP7161996B2 JP7161996B2 (ja) 2022-10-27

Family

ID=59152967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019537834A Active JP7161996B2 (ja) 2017-01-16 2018-01-09 化学気相成長(cvd)反応装置用の処理チャンバ及びこのチャンバを用いた熱化プロセス。

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11193207B2 (ja)
EP (1) EP3568505B1 (ja)
JP (1) JP7161996B2 (ja)
KR (1) KR102545676B1 (ja)
CN (1) CN110214201B (ja)
FR (1) FR3061914B1 (ja)
WO (1) WO2018130516A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002327274A (ja) * 2001-02-09 2002-11-15 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
JP2011523229A (ja) * 2008-06-09 2011-08-04 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極アセンブリ
JP2015124421A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6544339B1 (en) * 2000-03-22 2003-04-08 Micro C Technologies, Inc. Rectilinear wedge geometry for optimal process control in chemical vapor deposition and rapid thermal processing
KR100676979B1 (ko) * 2001-02-09 2007-02-01 동경 엘렉트론 주식회사 성막 장치
KR100965758B1 (ko) * 2003-05-22 2010-06-24 주성엔지니어링(주) 액정표시장치용 플라즈마 강화 화학기상증착 장치의샤워헤드 어셈블리
US8317968B2 (en) * 2004-04-30 2012-11-27 Lam Research Corporation Apparatus including gas distribution member supplying process gas and radio frequency (RF) power for plasma processing
US8216418B2 (en) * 2007-06-13 2012-07-10 Lam Research Corporation Electrode assembly and plasma processing chamber utilizing thermally conductive gasket and o-rings
FR2930561B1 (fr) * 2008-04-28 2011-01-14 Altatech Semiconductor Dispositif et procede de traitement chimique en phase vapeur.
CN102418086A (zh) * 2011-11-16 2012-04-18 上海卓锐材料科技有限公司 一种实现气体隔离和均匀化的喷淋头装置
KR101327458B1 (ko) * 2012-01-10 2013-11-08 주식회사 유진테크 냉각 방식의 샤워헤드 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
US9677176B2 (en) * 2013-07-03 2017-06-13 Novellus Systems, Inc. Multi-plenum, dual-temperature showerhead
JP5971870B2 (ja) * 2013-11-29 2016-08-17 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
FR3018825B1 (fr) 2014-03-21 2017-09-01 Altatech Semiconductor Procede de depot en phase gazeuse

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002327274A (ja) * 2001-02-09 2002-11-15 Tokyo Electron Ltd 成膜装置
JP2011523229A (ja) * 2008-06-09 2011-08-04 ラム リサーチ コーポレーション プラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極アセンブリ
JP2015124421A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 株式会社日立国際電気 基板処理装置及び半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11193207B2 (en) 2021-12-07
CN110214201B (zh) 2021-09-21
WO2018130516A1 (fr) 2018-07-19
FR3061914A1 (fr) 2018-07-20
JP7161996B2 (ja) 2022-10-27
US20190323123A1 (en) 2019-10-24
CN110214201A (zh) 2019-09-06
EP3568505A1 (fr) 2019-11-20
EP3568505B1 (fr) 2020-12-02
FR3061914B1 (fr) 2019-05-31
KR20190103211A (ko) 2019-09-04
KR102545676B1 (ko) 2023-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11746414B2 (en) Temperature control assembly for substrate processing apparatus and method of using same
US11795545B2 (en) Multiple temperature range susceptor, assembly, reactor and system including the susceptor, and methods of using the same
US8443756B2 (en) Showerhead electrodes and showerhead electrode assemblies having low-particle performance for semiconductor material processing apparatuses
JP6469688B2 (ja) 高温低圧環境用の細長い容量結合プラズマ源
US11049755B2 (en) Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
KR20170088394A (ko) 프로세스 균일성을 증대하기 위한 방법 및 시스템
TWI801413B (zh) 具有加熱的噴淋頭組件之基板處理腔室
US20130344688A1 (en) Atomic Layer Deposition with Rapid Thermal Treatment
JP2019009424A (ja) マルチゾーン半導体基板支持体
US11434568B2 (en) Heated ceramic faceplate
KR101324208B1 (ko) 기판 처리 장치
JP7161996B2 (ja) 化学気相成長(cvd)反応装置用の処理チャンバ及びこのチャンバを用いた熱化プロセス。
TW202342806A (zh) 具有加熱噴頭的噴頭組件
KR20000057985A (ko) 감소된 온도에서의 티타늄 질화물의 금속성 유기체 화학기상 증착 수행 방법
TW202410259A (zh) 氣體噴射裝置、基板處理設備及沉積薄膜的方法
JP2020505508A5 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201110

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220427

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20220721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220930

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7161996

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150