JP2021532268A - Cvdチャンバのためのガスボックス - Google Patents
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Abstract
本開示の実施態様は、CVDプロセスによって基板上に堆積される膜の品質を改善するための装置に関する。具体的には、分岐ガス供給アセンブリは、環状プレナムに入るプロセスガスを均一に分配する。実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第1の複数の導管の各導管は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第2の複数の導管の1つ又は複数の導管と流体連結している。第2の複数の導管の各導管は、複数のアウトレットの1つで終端する。複数のアウトレットの各アウトレットは、環状プレナム内に形成された複数のインレットポートの1つ又は複数のインレットポートと流体連結している。複数のインレットポートの各インレットポートは、環状プレナムの中心軸を中心として等距離に離間して配置される。【選択図】図1
Description
分野
本開示の実施態様は、基板を製造するための処理装置に関する。具体的には、本開示はガス流装置に関する。
本開示の実施態様は、基板を製造するための処理装置に関する。具体的には、本開示はガス流装置に関する。
関連技術の説明
半導体基板は、一般に、層が基板上に堆積され、堆積された材料が所望のパターンにエッチングされる一連の処理工程によって製造される。この処理工程は、通常、物理的気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、プラズマCVD(PECVD)、及び他のプラズマ処理を含む。処理工程は、プロセスガスを処理チャンバに送達し、動力付きシャワーヘッドを利用して、処理チャンバ内にプラズマを生成することを含みうる。
半導体基板は、一般に、層が基板上に堆積され、堆積された材料が所望のパターンにエッチングされる一連の処理工程によって製造される。この処理工程は、通常、物理的気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、プラズマCVD(PECVD)、及び他のプラズマ処理を含む。処理工程は、プロセスガスを処理チャンバに送達し、動力付きシャワーヘッドを利用して、処理チャンバ内にプラズマを生成することを含みうる。
基板の処理で遭遇する1つの問題は、処理チャンバ内への均一なガス流を確立することに関連する困難性である。不均一なガス流は、プロセスガスの不十分な混合をもたらし、基板の不均一な処理をもたらす。不均一なガス流及び混合は、基板上に堆積される層を不均一にする。
したがって、当技術分野で必要とされるのは、処理チャンバ内のガス流の対称性及びプラズマ分布を改善するための装置である。
一実施態様では、内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体とを含む装置が提供される。蓋は、それを貫通して形成されたポートを有する。この装置は、第1の端部と第2の端部とを含むガス供給管を含む。ガス供給管の第1の端部にある開口部は、ポートと流体連結している。第1の複数の導管の各導管は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有し、ガス供給管と流体連結している。第1の複数の導管の各導管は、第1の複数のアウトレットの1つで終端する。第2の複数の導管の各導管は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有し、第1の複数のアウトレットの1つと流体連結している。第2の複数の導管の各導管は、第2の複数のアウトレットの1つで終端する。内部に環状プレナムを画定するプレナム本体は、その中に形成された複数のインレットポートを有する。第2の複数のアウトレットの各アウトレットは、複数のインレットポートの少なくとも1つと流体連結している。複数のインレットポートは、プレナム本体の中心軸を中心として等距離に離間して配置され、ガス供給管は、環状プレナムと流体連結する少なくとも1つの開孔を有する。
別の実施態様では、内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体とを含む装置が提供される。蓋は、それを貫通して形成されたポートを有する。この装置は、第1の端部と第2の端部とを含むガス供給管を含む。ガス供給管の第1の端部にある開口部は、ポートと流体連結している。第1のプレナムは、ガス供給管と流体連結する第1のインレットを有する。第1のプレナムは、第1のアウトレットと第2のアウトレットとを有する。第1アウトレットと第2アウトレットは、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。第2のプレナムは、第2のインレットと第3のインレットとを有する。第2のインレット及び第3のインレットは、第1のアウトレット及び第2のアウトレットと流体連結している。第2のプレナムは、それを貫通して形成された、第3のアウトレットと、第4のアウトレットと、第5のアウトレットと、第6のアウトレットとを有する。第3のアウトレット、第4のアウトレット、第5のアウトレット、及び第6のアウトレットは各々が、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。プレナム本体は、内部に環状プレナムを画定する。プレナム本体は、その中に形成された複数のインレットポートを有する。複数のインレットポートの各ポートは、プレナム本体の中心軸を中心として等距離に離間して配置され、第3のアウトレット、第4のアウトレット、第5のアウトレット、及び第6のアウトレットの少なくとも1つと流体連結する。ガス供給管は、環状プレナムと流体連結する少なくとも1つの開孔を有する。
別の実施態様では、内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体とを含む装置が提供される。蓋は、それを貫通して形成されたポートを有する。ガス供給管は、第1の端部と第2の端部とを有する。ガス供給管の第1の端部にある開口部は、ポートと流体連結している。ガス供給管は、それを貫通して形成された複数のインレットポートを含む。第1のプレナムは、第1の複数のアウトレットを含み、ガス供給管と流体連結している。第2のプレナムは、第1の複数のインレットと第2の複数のアウトレットとを含む。第3のプレナムは、第2の複数のインレットと第3の複数のアウトレットとを含む。プレナム本体は、内部に環状プレナムを画定する。プレナム本体は、その中に形成された第3の複数のインレットと第4の複数のアウトレットとを含む。第1の複数の導管の各導管は、第1の複数のアウトレットの1つと第1の複数のインレットの1つとの間、又は第1の複数のアウトレットの1つと第2の複数のインレットの1つとの間に配置される。第2の複数の導管の各導管は、第2の複数のアウトレットの1つと第3の複数のインレットの1つとの間に配置される。第3の複数の導管の各導管は、第3の複数のアウトレットの1つと第3の複数のインレットの1つとの間に配置される。1つ又は複数の通路が、第4の複数のアウトレットと複数のインレットポートとの間に配置される。
本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、それらの実施態様の一部は添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施態様のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施態様も許容しうることに留意されたい。
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施態様の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施態様に有益に組み込まれうると考えられる。
本開示の実施態様は、CVDプロセスによって基板上に堆積される膜の品質を改善するための装置に関する。具体的には、分岐ガス供給アセンブリが、環状プレナムに入るプロセスガスを均一に分配する。実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第1の複数の導管の各導管は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第2の複数の導管の1つ又は複数の導管と流体連結している。第2の複数の導管の各導管は、複数のアウトレットの1つで終端する。複数のアウトレットの各アウトレットは、環状プレナム内に形成された複数のインレットポートの1つ又は複数のインレットポートと流体連結している。複数のインレットポートの各インレットポートは、環状プレナムの中心軸を中心として等距離に離間して配置される。
図1は、一実施態様による処理チャンバ100の概略断面図を示す。処理チャンバ100は、内部に処理容積部120を画定する蓋104と側壁102とを含む。処理チャンバ100は、アルミニウム又はステンレス鋼といったプロセス耐性材料から製造される。基板支持体106は、処理容積部120内に配置される。基板支持体106は、処理中に基板130を支持する。一実施態様では、基板支持体106はセラミック材料から製造される。別の実施態様では、基板支持体106は、炭化ケイ素材料などのケイ素含有材料でコーティングされたグラファイト材料から製造される。
蓋104は、それを貫通して形成されたポート108を有する。ポート108は、ガス供給管110の第1の端部132にある開口部に連結されている。ガス供給管110の第2の端部134は、遠隔プラズマ源112に接続される。シャワーヘッド114は、1つ又は複数のスタンドオフ138を介して基板支持体106に対向する蓋104の表面136に連結されている。複数の通路140がシャワーヘッド114を貫通して形成されている。蓋104とシャワーヘッド114とは、それらの間にプレナム116を画定し、これによりポート108から出たガスがプレナム116内に入ることができる。ガスは、プレナム116からシャワーヘッド114内の通路140を通って進み、処理容積部120内に入る。高周波(RF)電源142がシャワーヘッド114に連結されている。
1つ又は複数のプロセスガスが、ガス供給管110を取り囲むプレナム本体118からガス供給管110に供給される。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、パージガスが遠隔プラズマ源112からガス供給管110に入る。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、プレナム本体118は環状である。分岐ガス供給アセンブリ122は、プレナム本体118に連結されている。分岐ガス供給アセンブリ122は、インレット124とガスパネル126との間に延びる導管150に連結されたインレット124を有している。分岐ガス供給アセンブリ122の複数のアウトレット128は、プレナム本体118に連結されている。上述した1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、プレナム本体118は、アルミニウム又はステンレス鋼といったプロセス耐性材料から製造される。
排気口160は、蓋104の反対側で処理チャンバ100を貫通して形成される。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様では、排気口160は、蓋104に隣接する側壁102を貫通して形成される。排気口160は、真空ポンプ(図示せず)に連結されて、処理容積部120からガスを排気することができる。
動作中、基板130は、処理チャンバ100内で基板支持体106上に位置決めされる。パージガスが遠隔プラズマ源112からガス供給管110に流入する。プロセスガスは、分岐ガス供給アセンブリ122を通って処理容積部120に送達される。プロセスガスは、導管150及び分岐ガス供給アセンブリ122を通ってプレナム本体118へと流れる。プレナム本体118に入ると、プロセスガスはその中で対称に分配される。プロセスガスは、プレナム本体118から半径方向内側に、半径方向に対称な分布でガス供給管110に送達される。プロセスガスの半径方向に対称な分布は、ガス供給管110内でのプロセスガスとパージガスとの混合を可能にする。
ガス供給管110内のガス(パージガスを含む)が処理容積部120に向かって流れる際に、ガスは、ポート108から出てプレナム116に流入するまでガス供給管110内で継続的に混合する。ガスのさらなる混合がプレナム116内で起こる。ガスは、シャワーヘッド114内の通路140を通って処理容積部120内に移動する。処理容積部120内のガスは、基板130上において材料をエッチング又は堆積するために利用することができる。RF電源142は、RFエネルギーをシャワーヘッド114に供給して、処理容積部120内にプラズマを生成及び/又は維持する。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様では、基板支持体106を加熱し、堆積プロセスを実施して基板130上に材料を堆積させる。基板130が処理された後、プロセスガスの流れはガスパネル126で終了する。
基板130が処理チャンバ100から除去された後、処理チャンバ100及びシャワーヘッド114を洗浄するために、クリーニング剤が遠隔プラズマ源112からガス供給管110を通して処理チャンバ100内に送達される。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、洗浄剤は、処理チャンバ100の内部を洗浄するためにフッ素ラジカルを処理容積部120に送達する遠隔プラズマ源112内に形成されたプラズマである。この実施態様では、パージガスは、ガスパネル126から分岐ガス供給アセンブリ122を通って処理容積部120に流入する。
図2は、一実施形態によるプレナム本体118の断面平面図である。プレナム本体118は、その中に形成された1つ又は複数のインレットポート202を有する。インレットポート202は、プレナム本体118の中心軸204を中心として等距離に離間して配置されている。ガス供給管110はプレナム本体118を貫通し、中心軸204を中心に同心円状に配置されている。したがって、プレナム本体118の中心軸204は、ガス供給管110の中心軸と同軸である(即ち、プレナム本体118の中心軸204はガス供給管110の中心軸である)。
インレットポート202の各々は、図1を参照して記載されたアウトレット128といった、分岐ガス供給アセンブリ122のアウトレットと整列しており且つ同アウトレットに連結されている。インレットポート202は各々が実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。したがって、インレットポート202の各々を通って流れるガスの流量は実質的に等しい。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、インレットポート202の形状及び寸法は、インレットポート202の各々に実質的に等しい流動コンダクタンスを可能にするために実質的に等しい。一実施例において、実質的に等しい流れは、+/−10%、例えば+/−8%、例えば+/−5%、例えば+/−3%、例えば+/−1%、例えば+/−0.5%以内の体積流量である。
図3は、一実施態様による分岐ガス供給アセンブリ122の概略断面図である。分岐ガス供給アセンブリ122は、第1のプレナム302を画定する第1のプレナム本体301と、第2のプレナム306を画定する第2のプレナム本体305と、第3のプレナム308を画定する第3のプレナム本体307と、プレナム本体118とを含む。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第1のプレナム302は、ガス供給管110を取り囲む連続的な半環状プレナムである。別の実施態様では、第1のプレナム302は、ガス供給管110を取り囲む連続的な環状プレナム(図示しない)である。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第2のプレナム306と第3のプレナム308は、各々がガス供給管110の一部分を取り囲む対向する半環状プレナムである。この実施態様では、第2のプレナム本体305と第3のプレナム本体307は、第2のプレナム306と第3のプレナム308が互いに流体連結しないように不連続である。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる別の実施態様では、第2のプレナム306は第3のプレナム308と流体連結して、ガス供給管110を取り囲む連続的な環状プレナム(図示しない)を形成する。
上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第1のプレナム本体301と第2のプレナム本体305と、第3のプレナム本体307とは、同じ材料から製造される。例えば、第1のプレナム本体301と第2のプレナム本体305と、第3のプレナム本体307とは、プロセス耐性材料、例えばアルミニウム、又はその合金から製造することができる。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第1のプレナム本体301と、第2のプレナム本体305と、第3のプレナム本体307とは、酸化アルミニウム(Al2O3)でコーティングされた金属材料から製造される。
第2のプレナム306と第3のプレナム308は、互いと実質的に同じ水平面内に配置される。第2のプレナム本体305と第3のプレナム本体307は、第1のプレナム本体301と蓋104との間に配置される。第1のプレナム302は、第2のプレナム306と第3のプレナム308に、第1のプレナム本体301を貫通して形成された1つ又は複数のアウトレット344と、第2のプレナム本体305を貫通して形成された1つ又は複数のインレット346と、第3のプレナム本体307を貫通して形成された1つ又は複数のインレット348との間に延びる1つ又は複数の導管304を介して連結されている。したがって、1つ又は複数の導管304は、第1のプレナム本体301と第2のプレナム本体305及び第3のプレナム本体307の各々との間に延びて、第1のプレナム302が第2のプレナム306及び第3のプレナム308の両方と流体連結することを可能にしている。したがって、1つ又は複数のアウトレット344は、第2のプレナム本体305を貫通して形成された1つ又は複数のインレット346と、第3のプレナム本体307を貫通して形成された1つ又は複数のインレット348とに流体連結されている。
上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第1のプレナム302の内径330は、第2のプレナム306の内径334及び第3のプレナム308の内径338より小さい。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる別の実施態様では、第1のプレナム302の内径330は、第2のプレナム306の内径334及び第3のプレナム308の内径338と実質的に等しい。同様に、上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、第1のプレナム302の高さ318は、第2のプレナム306及び第3のプレナム308の高さ336より小さい。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる別の実施態様では、第1のプレナム302の高さ318は、第2のプレナム306及び第3のプレナム308の高さ336と実質的に等しい。
一実施例において、第2のプレナム306の内径334と第3のプレナム308の内径338とは実質的に等しい。同様に、第2のプレナム306の容積と第3のプレナム308の容積とが実質的に等しくてもよい。1つ又は複数の導管304の内径332は、第1のプレナム302の内径330より小さい。1つ又は複数の導管304の内径332も、第2のプレナム306及び第3のプレナム308それぞれの内径334、338より小さい。
プレナム本体118は、蓋104と第2のプレナム306及び第3のプレナム308の各々との間でガス供給管110上に配置され且つガス供給管に連結されている。プレナム本体118は、第1の本体部材310と、第2の本体部材312と、第3の本体部材314とを含む。第1の本体部材310は、ガス供給管110から横方向及び半径方向外側に延びている。第2の本体部材312は、第1の本体部材310に対向して且つ第1の本体部材310と平行にガス供給管110から横方向及び半径方向外側に延びる。第3の本体部材314は、第1の本体部材310と第2の本体部材312との間に且つ第1の本体部材310と第2の本体部材312とに直角に延びる。第1の本体部材310と、第2の本体部材312と、第3の本体部材314とは、その中に環状プレナム316を形成する。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、環状プレナム316の高さ342は、第1のプレナム302の高さ318と、第2のプレナム306及び第3のプレナム308の高さ336より大きい。別の実施態様では、環状プレナム316の高さ342は、第1のプレナム302の高さ318と第2のプレナム306及び第3のプレナム308高さ336より小さい。
環状プレナム316は、ガス供給管110に形成された1つ又は複数の開孔324を介してガス供給管110と流体連結している。1つ又は複数の開孔324の各々は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、1つ又は複数の開孔324は、ガス供給管110の中心軸204を中心とする単一の連続的な環状開口部である。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる別の実施態様では、1つ又は複数の開孔324は、ガス供給管110の周囲に配置された複数の不連続な開孔である。この実施態様では、1つ又は複数の開孔324の各々は、環状プレナム316からガス供給管110まで1つ又は複数の開孔324を通るガスの実質的に等しい流動コンダクタンスを可能にするために、実質的に同様の形状及び寸法を有する。
1つ又は複数の締め付け部材320、322が、1つ又は複数の開孔324内に配置されている。締め付け部材320、322は、第1の本体部材310と第2の本体部材312がそれぞれガス供給管110に連結されている位置でガス供給管110に連結される。締め付け部材320、322は、ガス供給管110に平行に且つ第1の本体部材310及び第2の本体部材312に直角に、ガス供給管110に連結される。1つ又は複数の開孔324の高さ340は、締め付け部材320、322のために、環状プレナム316の高さ342より小さい。1つ又は複数の開孔324の直径の方が小さいことにより、環状プレナム316からガス供給管110へのガスのジェット流が形成される。
動作時には、1つ又は複数のプロセスガスは、1つ又は複数のインレット(図示しない)を介して第1のプレナム302に流入する。プロセスガスは、第1のプレナム302を満たし、1つ又は複数の導管304を通って第2のプレナム306及び第3のプレナム308へと広がる。プロセスガスは、第2のプレナム306と第3のプレナム308とを満たし、1つ又は複数の導管(図4に示す)を通って環状プレナム316へと移動する。
図4は、一実施態様による分岐ガス供給アセンブリ122の概略断面図である。図示のように、第2のプレナム306及び第3のプレナム308は、1つ又は複数の導管402を介して環状プレナム316と流体連結している。1つ又は複数の導管402は、第1の本体部材310を貫通して形成された1つ又は複数のインレットポート202と整列する。1つ又は複数の導管402の各々は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。
上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、図2に示される1つ又は複数のインレット346、348は、1つ又は複数のインレットポート202の間で、それぞれ第2のプレナム本体305及び第3のプレナム本体307を貫通して形成されている。即ち、第1のプレナム本体301と第2のプレナム本体305と第3のプレナム本体307との間に配置された1つ又は複数の導管304は、プレナム本体118と第2のプレナム本体305と第3のプレナム本体307との間に配置された1つ又は複数の導管402からオフセットされている。
導管402の内径410は、環状プレナム316の内径420より小さい。プレナム本体118は、蓋104から離間して配置されている。例えば、蓋104と第2の本体部材312との間の距離450は、約0.5インチから約3.5インチの間、例えば約1インチと約2インチの間、例えば、約1.5インチである。蓋104と第2の本体部材312との間の距離450は、ガス流が、ポート108を出る前にガス供給管110内で混合することを可能にする。距離450はまた、処理中に蓋104によって吸収される熱放射に起因する環状プレナム316内でのガス流の熱活性化を防止する。
上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、環状プレナム316の高さ342は導管402の内径410より小さい。この実施態様では、環状プレナム316の容積は、導管402の容積より小さく、導管402を通って環状プレナム316へと流れる流体の速度を上昇させる。即ち、導管304(図3を参照して記載)及び導管402の各々の流体圧が概ね且つ実質的に一定であると仮定すると、導管402を通る流体の流体流速度と比較して、より小さい環状プレナム316の容積は、環状プレナム316を通ってガス供給管110に流入する流体の速度を上昇させる。
1つ又は複数のインレットポート202を介して1つ又は複数の導管402を出ると、プロセスガスはプレナム116を満たし、開孔324を通ってガス供給管110に入る。ガス供給管110内のパージガスは、遠隔プラズマ源、例えば図1に示される遠隔プラズマ源112から、蓋104のポート108に向かって移動する。ガス供給管110に入ると、プロセスガスは、ガス供給管110の容積部430内でパージガスと混合する。ガス(パージガスを含む)は、ポート108を出て、蓋104とシャワーヘッド114との間のプレナム116に入り、そこで混合を継続した後に複数の通路140を通って広がり、処理容積部、例えば図1に示される処理容積部120に入る。
図5は、一実施態様による分岐ガス供給アセンブリ122の概略図である。図1を参照して説明されたように、ガスパネル126は、導管150を介して第1のプレナム302と流体連結する。第1のプレナム302は、第1の導管502を介して第2のプレナム306と流体連結する。第1のプレナム302は、第2の導管504を介して第3のプレナム308とも流体連結する。第1の導管502と第2の導管504とは、導管502、504が実質的に同様の形状(例えば、円筒形、矩形、球形など)と、実質的に同様の直径(例えば、図3に示される1つ又は複数の導管304の内径332)とを有するので、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。即ち、第1の導管502を通って流れる流体の速度は、第2の導管504を通って流れる流体の速度と実質的に等しい(流体圧が一定と仮定して)。
第2のプレナム306は、第3の導管506及び第4の導管508を介して、分岐ガス供給アセンブリ122の少なくとも2つのアウトレット514と流体連結する。第3のプレナム308は、第5の導管510及び第6の導管512を介して、分岐ガス供給アセンブリ122の少なくとも2つのアウトレット516と流体連結する。アウトレット514とアウトレット516とは、図1に示される分岐ガス供給アセンブリ122の複数のアウトレット128に対応する。第3の導管506、第4の導管508、第5の導管510、及び第6の導管512の各々は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。例えば、第3の導管506、第4の導管508、第5の導管510、及び第6の導管512の各々は、実質的に同様の形状と寸法(例えば、図4に示される1つ又は複数の導管402の内径410)を有する。したがって、第3の導管506、第4の導管508、第5の導管510及び第6の導管512の各々を通って流れる流体の速度は実質的に等しい(流体圧が一定と仮定して)。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、アウトレット514及びアウトレット516の各々は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。
図6は、一実施態様による環状プレナム316の平面図である。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、環状プレナム316は、複数の通路602を介してガス供給管110と流体連結する。通路602の各々は、ガス供給管110の開孔324の一つと流体連結する。
通路602と開孔324とは、ガス供給管110の中心軸204を中心として等距離に放射状に分配されている。通路602の各々は、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する。上述の1つ又は複数の実施態様と組み合わせることができる一実施態様において、通路602は、ガス供給管110の中心軸204に実質的に直角に且つ処理チャンバの蓋104に平行に(図6に示さない)配置されている。別の実施態様では、通路602は、プレナム本体118からガス供給管110の第2の端部134(図6に示さない)に向かって傾斜している。即ち、ガス供給管110の開孔324は、分岐ガス供給アセンブリ122のアウトレット128の上にある。
要約すると、本開示の実施態様は、プラズマ処理装置のための改善されたガス送達、ガス分配、及びガス混合を提供する。ここに記載される分岐ガス供給アセンブリは、複数のプレナムと導管とを利用して、実質的に等しい流動コンダクタンスでプロセスガスを環状プレナムにさらに均一に分配する。環状プレナムに送達されたプロセスガスは、ガス供給管を通って流れるパージガスと混合する。供給管内でのプロセスガスとパージガスとの混合は、シャワーヘッドを介した処理容積部への進入に先立つ混合物の滞留時間を増加させ、これによりさらに完全な混合が可能になり、混合物の分配が改善される。混合が改善されることで、処理容積部に進入する前にプロセスガスとパージガスとがさらに完全に混合するため、処理容積部での基板の処理を改善することができる。改善された基板処理は、堆積又はエッチングプロセスに顕在化し、均一性の改善を呈する。
以上の説明は本開示の実施態様を対象としているが、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実施態様及びさらなる実施態様を考案することができ、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)
- 内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体であって、蓋が、それを貫通して形成されたポートを有する、蓋とチャンバ本体;
第1の端部と第2の端部とを有し、第1の端部にある開口部がポートと流体連結する、ガス供給管;
ガス供給管と流体連結する実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第1の複数の導管であって、各導管が、第1の複数のアウトレットの1つで終端する、第1の複数の導管;
実質的に等しい流動コンダクタンスを有する第2の複数の導管であって、各導管が第1の複数のアウトレットの1つと流体連結し且つ第2の複数のアウトレットの1つで終端する、第2の複数の導管;及び
内部に環状プレナムを画定するプレナム本体であって、内部に形成された複数のインレットポートを有し、第2の複数のアウトレットの各アウトレットが複数のインレットポートの少なくとも1つと流体連結しており、複数のインレットポートは、プレナム本体の中心軸を中心として等距離に離間して配置されており、ガス供給管は、環状プレナムと流体連結する少なくとも1つの開孔を有する、プレナム本体
を備える装置。 - 少なくとも1つの開孔が連続的な環状開口部である、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも1つの開孔が、中心軸を中心として半径方向に分配された複数の開口部を含む、請求項1に記載の装置。
- 処理容積部とガス供給管の第1の端部にある開口部との間に配置されたシャワーヘッドであって、それを貫通して形成された複数の通路を有し、複数の通路がガス供給管及び処理容積部と流体連結している、シャワーヘッド
をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 第2の複数のアウトレットが、プレナム本体の中心軸を中心として等距離に離間して配置されている、請求項1に記載の装置。
- 内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体であって、蓋が、それを貫通して形成されたポートを有する、蓋とチャンバ本体;
第1の端部と第2の端部とを有し、第1の端部にある開口部がポートと流体連結する、ガス供給管;
内部に第1のプレナムを画定する第1のプレナム本体であって、ガス供給管と流体連結する第1のインレットを有し、且つ少なくとも第1のアウトレット及び第2のアウトレットを有し、少なくとも第1のアウトレット及び第2のアウトレットは各々が実質的に等しい流動コンダクタンスを有する、第1のプレナム本体;
内部に第2のプレナムを画定する第2のプレナム本体であって、少なくとも第1のアウトレット及び第2のアウトレットと流体連結する少なくとも第2のインレット及び第3のインレットを有し、且つ各々が実質的に等しい流動コンダクタンスを有する少なくとも第3のアウトレット、第4のアウトレット、第5のアウトレット、及び第6のアウトレットを有する第2のプレナム本体;並びに
内部に環状プレナムを画定する第3のプレナム本体であって、内部に形成された複数のインレットポートを有し、複数のインレットポートは、第3のプレナム本体の中心軸を中心として等距離に離間して配置されており、且つ第3のアウトレット、第4のアウトレット、第5のアウトレット及び第6のアウトレットの少なくとも1つと流体連結しており、ガス供給管は環状プレナムと流体連結する少なくとも1つの開孔を有する、第3のプレナム本体
を備える装置。 - 少なくとも1つの開孔が連続的な環状開口部である、請求項6に記載の装置。
- 少なくとも1つの開孔が、中心軸を中心として半径方向に分配された複数の開口部を含む、請求項6に記載の装置。
- プロセス容積部とガス供給管の第1の端部にある開口部との間に配置されたシャワーヘッドであって、それを貫通して形成された複数の通路を有し、複数の通路が、ガス供給管及びプロセス容積部と流体連結している、シャワーヘッド
をさらに備える、請求項6に記載の装置。 - 環状プレナムの容積が、第1のプレナム及び第2プレナムの各々の容積よりも小さい、請求項6に記載の装置。
- 内部に処理容積部を画定する蓋とチャンバ本体であって、蓋が、それを貫通して形成されたポートを有する、蓋とチャンバ本体;
第1の端部と第2の端部とを有し、第1の端部にある開口部がポートと流体連結するガス供給管であって、それを貫通して形成された複数のインレットポートを有するガス供給管;
内部に、ガス供給管と流体連結する第1のプレナムを画定する第1のプレナム本体であって、内部に形成された第1の複数のアウトレットを有する第1のプレナム本体;
内部に第2のプレナムを画定する第2のプレナム本体であって、第1の複数のインレットと第2の複数のアウトレットとを有する第2のプレナム本体;
内部に第3のプレナムを画定する第3のプレナム本体であって、第2の複数のインレットと第3の複数のアウトレットとを有する第3のプレナム本体;
内部に環状プレナムを画定する第4のプレナム本体であって、その内部に形成された第3の複数のインレットと第4の複数のアウトレットとを有する第4のプレナム本体;
各々が第1の複数のアウトレットの1つと第1の複数のインレット及び第2の複数のインレットの1つとの間に配置された第1の複数の導管;
各々が第2の複数のアウトレットの1つと第3の複数のインレットの1つとの間に配置された第2の複数の導管;
各々が第3の複数のアウトレットの1つと第3の複数のインレットの1つとの間に配置された第3の複数の導管;並びに
第4の複数のアウトレットと複数のインレットポートとの間に配置された1つ又は複数の通路
を備える装置。 - 第3の複数のインレットの数が、第2の複数のアウトレット及び第3の複数のアウトレットの数に等しい、請求項11に記載の装置。
- インレットポートが、ガス供給管の中心軸を中心として等距離に離間して配置されており、第4のプレナム本体が蓋から離間して配置されている、請求項11に記載の装置。
- 環状プレナムの容積が、第1のプレナム、第2のプレナム、及び第3のプレナムの各々の容積よりも小さい、請求項11に記載の装置。
- 第1の複数のアウトレット、第2の複数のアウトレット、第3の複数のアウトレット、及び第4の複数のアウトレットの各々が、実質的に等しい流動コンダクタンスを有する、請求項11に記載の装置。
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