JP2020529124A5

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Publication number: JP2020529124A5
Application number: JP2020503841A
Authority: JP
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2038-07-26

Description

添付図面を参照して本発明のいくつかの実現形態を本明細書で詳細に説明してきたが、本発明はこれらの厳密な実現形態に限定されないこと、ならびに様々な変更および修正が、特許請求の範囲にて規定されるような本発明の趣旨の範囲から逸脱しない範囲で当業者によって本明細書にて実現してよいことを理解されたい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
半導体基板を処理できる化学堆積装置内で使用するためのモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ガス分配プレートは、
上面、下面、および前記上面と前記下面との間を延びる外側円筒面を有するモノリシックセラミック体と、
前記下面において均一に間隔を空けた第１の位置にある第１のガス出口であって、前記上面の第１のガス入口に、前記第１のガス入口を前記第１のガス出口へと接続する垂直に延びる貫通穴の第１のセットによって流体連通している、第１のガス出口と、
前記下面において前記第１の位置に隣接する均一に間隔を置いた第２の位置にある第２のガス出口であって、前記第２のガス出口は、前記モノリシックセラミック体の内側プレナムに、前記第２のガス出口を前記内側プレナムに接続する垂直に延びる貫通穴の第２のセットによって流体連通しており、前記内側プレナムは、前記上面の中央部分に位置する第２のガス入口と流体連通している、第２のガス出口と、
内側上部壁、内側下部壁、内側外部壁、および前記内側上部壁と前記内側下部壁との間に延びる一組のピラーによって画定される前記内側プレナムと、
前記ピラーのうちの対応する１つを貫通し、垂直に延びる貫通穴の前記第１のセットの貫通穴の各々と、
を備えるモノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例２：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記上面にあり、前記第２のガス入口を取り囲む環状溝を更に備える、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例３：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ピラーは同じ直径を有する円筒形ピラーであり、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの各々が、前記ピラーの前記直径の約３分の１から約５分の１、または前記ピラーの前記直径の約６分の１から約１０分の１の直径を有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例４：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記モノリシックセラミック体内に埋め込まれた平面電極を更に備え、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットおよび前記貫通穴の第２のセットを通過するガスに前記平面電極が暴露されないように、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの位置において、および垂直に延びる前記貫通穴の第２のセットの位置において、前記平面電極は内部に間隙を有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例５：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ピラーは、同じ直径を有する円筒形ピラーであり、前記ピラーは、垂直方向に延びる前記貫通穴の第２のセットの同心列によって隔てられた同心列の形態で配置されている、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例６：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記上面および前記下面は平面であり、前記ピラーは同じ直径を有する円筒形ピラーであり、前記内側プレナムは前記ピラーの前記直径にほぼ等しい高さを有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例７：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記内側プレナムの下方にある埋込み電極と、前記モノリシックセラミック体の外周と前記第１のガス出口の最外列との間で円周方向に間隔を空けた位置において前記埋込み電極から上向きに延びる導電性ビアと、を更に備える、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例８：
適用例１のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記下面を取り囲む環状凹部を更に備え、前記環状凹部は、前記モノリシックセラミック体の厚さよりも小さい距離を、前記モノリシックセラミック体の外周から内向きに延びる、モノリシックセラミックガス分配プレート。
適用例９：
適用例１のガス分配プレートと、ガス供給アセンブリとを備えるシャワーヘッドモジュールであって、前記シャワーヘッドモジュールは、前記ガス供給アセンブリのステムが前記シャワーヘッドモジュールの下側プレートの中央ボアを通って延びるように、前記ガス供給アセンブリを支持する上部プレートを含み、前記ガス供給アセンブリは、前記内側プレナムと流体連通する中央に位置する内側ガス導管と、前記下側プレートの下面と前記モノリシックセラミック体の前記上面との間の上側プレナムと流体連通する少なくとも１つの外側ガス導管とを含む、シャワーヘッドモジュール。
適用例１０：
適用例９のシャワーヘッドモジュールであって、前記ガス供給アセンブリの前記ステムの下端は、前記下側プレートの前記下面の下方に延びる管状延長部を含み、前記管状延長部の端部と前記モノリシックセラミック体の前記上面との間に環状シールが位置して、少なくとも１つの前記外側ガス導管を介して供給されるガスから、中央に位置する前記内側ガス導管を介して供給されるガスを分離する、シャワーヘッドモジュール。
適用例１１：
適用例１０のシャワーヘッドモジュールであって、前記下側プレートは、前記上側プレナムと流体連通する環状間隙によって前記管状延長部から外側に間隔を空けた中央ボアを含み、前記下側プレートの上面の環状溝内の環状シールが、前記ステムの前記下端に対して封止する、シャワーヘッドモジュール。
適用例１２：
適用例９のシャワーヘッドモジュールであって、前記ガス供給アセンブリは、前記シャワーヘッドモジュールの前記上部プレートに取り付けられた外向きに延びる装着フランジと、前記ステムの上端にある上側ガス接続フランジとを含み、前記ガス接続フランジは、前記ガス接続フランジの上面内に環状凹部を含み、少なくとも１つの前記外側ガス導管は、前記環状凹部内に入口を有する円周方向に間隔を空けた６つの外側ガス導管を備える、シャワーヘッドモジュール。
適用例１３：
適用例１のガス分配プレート、を製造する方法であって、第１のセラミックグリーンシート内の垂直に延びる前記貫通穴の第２のセットを機械加工することと、前記第１のセラミックグリーンシートの上面に埋込み電極を印刷することと、前記第１のセラミックグリーンシートに第２のセラミックグリーンシートを重ねることと、前記第２のセラミックグリーンシート内に前記内側プレナムおよびピラーを機械加工することと、前記第２のセラミックグリーンシートに第３のセラミックグリーンシートを重ねることと、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの各々が、前記ピラーの対応する１つを通過するように、前記第１、前記第２および前記第３のグリーンセラミックシート内に前記貫通穴の第１のセットを機械加工することと、前記グリーンセラミックシートを焼結して、前記モノリシックセラミックガス分配プレートを形成することと、を含む方法。
適用例１４：
適用例１３の方法であって、前記埋込み電極は、前記モノリシックセラミック体の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有する材料で作られている、方法。
適用例１５：
適用例１３の方法であって、前記埋込み電極はモリブデンおよび／またはタングステンで作られている、方法。
適用例１６：
適用例１３の方法であって、前記セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ）、窒化ケイ素（Ｓｉ ₃ Ｎ ₄ ）、酸化イットリウム（Ｙ ₂ Ｏ ₃ ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ ₂ ）、およびそれらの複合材料からなる群から選択される材料で作られる、方法。
適用例１７：
適用例１３の方法であって、前記第３のセラミックグリーンシートの上面にガス入口および環状溝を機械加工することを更に含む、方法。
適用例１８：
適用例１３の方法であって、前記第３のセラミックグリーンシートに、前記第３のセラミックグリーンシートの外周と前記第１のガス出口の最外列との間で円周方向に間隔を空けた位置においてビアを機械加工することと、前記ビアの各々を、前記埋込み電極への電気的接続を提供する導電性材料で少なくとも部分的に充填することと、を更に含む方法。
適用例１９：
適用例１８の方法であって、凹部が前記モノリシックセラミック体の前記上面の中に延びるように前記ビアが部分的に充填される、方法。
適用例２０：
適用例１３の方法であって、前記下面を取り囲む環状凹部を形成することであって、前記環状凹部は、前記モノリシックセラミック体の外周から内向きに、前記モノリシックセラミック体の厚さよりも小さい距離だけ延びる、環状凹部の形成と、前記第３のセラミックグリーンシートの中央部分にガス入口を機械加工して、前記ガス入口が前記内側プレナムと流体連通するようにすることと、を更に含む方法。

Claims

半導体基板を処理できる化学堆積装置内で使用するためのモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ガス分配プレートは、
上面、下面、および前記上面と前記下面との間を延びる外側円筒面を有するモノリシックセラミック体と、
前記下面において均一に間隔を空けた第１の位置にある第１のガス出口であって、前記上面の第１のガス入口に、前記第１のガス入口を前記第１のガス出口へと接続する垂直に延びる貫通穴の第１のセットによって流体連通している、第１のガス出口と、
前記下面において前記第１の位置に隣接する均一に間隔を置いた第２の位置にある第２のガス出口であって、前記第２のガス出口は、前記モノリシックセラミック体の内側プレナムに、前記第２のガス出口を前記内側プレナムに接続する垂直に延びる貫通穴の第２のセットによって流体連通しており、前記内側プレナムは、前記上面の中央部分に位置する第２のガス入口と流体連通している、第２のガス出口と、
内側上部壁、内側下部壁、内側外部壁、および前記内側上部壁と前記内側下部壁との間に延びる一組のピラーによって画定される前記内側プレナムと、
前記ピラーのうちの対応する１つを貫通し、垂直に延びる貫通穴の前記第１のセットの貫通穴の各々と、
を備えるモノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記上面にあり、前記第２のガス入口を取り囲む環状溝を更に備える、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ピラーは同じ直径を有する円筒形ピラーであり、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの各々が、前記ピラーの前記直径の約３分の１から約５分の１、または前記ピラーの前記直径の約６分の１から約１０分の１の直径を有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記モノリシックセラミック体内に埋め込まれた平面電極を更に備え、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットおよび前記貫通穴の第２のセットを通過するガスに前記平面電極が暴露されないように、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの位置において、および垂直に延びる前記貫通穴の第２のセットの位置において、前記平面電極は内部に間隙を有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記ピラーは、同じ直径を有する円筒形ピラーであり、前記ピラーは、垂直方向に延びる前記貫通穴の第２のセットの同心列によって隔てられた同心列の形態で配置されている、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記上面および前記下面は平面であり、前記ピラーは同じ直径を有する円筒形ピラーであり、前記内側プレナムは前記ピラーの前記直径にほぼ等しい高さを有する、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記内側プレナムの下方にある埋込み電極と、前記モノリシックセラミック体の外周と前記第１のガス出口の最外列との間で円周方向に間隔を空けた位置において前記埋込み電極から上向きに延びる導電性ビアと、を更に備える、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のモノリシックセラミックガス分配プレートであって、前記下面を取り囲む環状凹部を更に備え、前記環状凹部は、前記モノリシックセラミック体の厚さよりも小さい距離を、前記モノリシックセラミック体の外周から内向きに延びる、モノリシックセラミックガス分配プレート。
請求項１に記載のガス分配プレートと、ガス供給アセンブリとを備えるシャワーヘッドモジュールであって、前記シャワーヘッドモジュールは、前記ガス供給アセンブリのステムが前記シャワーヘッドモジュールの下側プレートの中央ボアを通って延びるように、前記ガス供給アセンブリを支持する上部プレートを含み、前記ガス供給アセンブリは、前記内側プレナムと流体連通する中央に位置する内側ガス導管と、前記下側プレートの下面と前記モノリシックセラミック体の前記上面との間の上側プレナムと流体連通する少なくとも１つの外側ガス導管とを含む、シャワーヘッドモジュール。
請求項９に記載のシャワーヘッドモジュールであって、前記ガス供給アセンブリの前記ステムの下端は、前記下側プレートの前記下面の下方に延びる管状延長部を含み、前記管状延長部の端部と前記モノリシックセラミック体の前記上面との間に環状シールが位置して、少なくとも１つの前記外側ガス導管を介して供給されるガスから、中央に位置する前記内側ガス導管を介して供給されるガスを分離する、シャワーヘッドモジュール。
請求項１０に記載のシャワーヘッドモジュールであって、前記下側プレートは、前記上側プレナムと流体連通する環状間隙によって前記管状延長部から外側に間隔を空けた中央ボアを含み、前記下側プレートの上面の環状溝内の環状シールが、前記ステムの前記下端に対して封止する、シャワーヘッドモジュール。
請求項９に記載のシャワーヘッドモジュールであって、前記ガス供給アセンブリは、前記シャワーヘッドモジュールの前記上部プレートに取り付けられた外向きに延びる装着フランジと、前記ステムの上端にある上側ガス接続フランジとを含み、前記ガス接続フランジは、前記ガス接続フランジの上面内に環状凹部を含み、少なくとも１つの前記外側ガス導管は、前記環状凹部内に入口を有する円周方向に間隔を空けた６つの外側ガス導管を備える、シャワーヘッドモジュール。
請求項１に記載のガス分配プレート、を製造する方法であって、第１のセラミックグリーンシート内の垂直に延びる前記貫通穴の第２のセットを機械加工することと、前記第１のセラミックグリーンシートの上面に埋込み電極を印刷することと、前記第１のセラミックグリーンシートに第２のセラミックグリーンシートを重ねることと、前記第２のセラミックグリーンシート内に前記内側プレナムおよびピラーを機械加工することと、前記第２のセラミックグリーンシートに第３のセラミックグリーンシートを重ねることと、垂直に延びる前記貫通穴の第１のセットの各々が、前記ピラーの対応する１つを通過するように、前記第１、前記第２および前記第３のセラミックグリーンシート内に前記貫通穴の第１のセットを機械加工することと、前記第１、前記第２および前記第３のセラミックグリーンシートを焼結して、前記モノリシックセラミックガス分配プレートを形成することと、を含む方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記埋込み電極は、前記モノリシックセラミック体の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有する材料で作られている、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記埋込み電極はモリブデンおよび／またはタングステンで作られている、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記第１、前記第２および前記第３のセラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、およびそれらの複合材料からなる群から選択される材料で作られる、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記第３のセラミックグリーンシートの上面にガス入口および環状溝を機械加工することを更に含む、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記第３のセラミックグリーンシートに、前記第３のセラミックグリーンシートの外周と前記第１のガス出口の最外列との間で円周方向に間隔を空けた位置においてビアを機械加工することと、前記ビアの各々を、前記埋込み電極への電気的接続を提供する導電性材料で少なくとも部分的に充填することと、を更に含む方法。
請求項１８に記載の方法であって、凹部が前記モノリシックセラミック体の前記上面の中に延びるように前記ビアが部分的に充填される、方法。
請求項１３に記載の方法であって、前記下面を取り囲む環状凹部を形成することであって、前記環状凹部は、前記モノリシックセラミック体の外周から内向きに、前記モノリシックセラミック体の厚さよりも小さい距離だけ延びる、環状凹部の形成と、前記第３のセラミックグリーンシートの中央部分にガス入口を機械加工して、前記ガス入口が前記内側プレナムと流体連通するようにすることと、を更に含む方法。