JP2022541573A - 基板上にフィルムを形成するための蒸発器チャンバ - Google Patents

Abstract

ここに記載される１つ又は複数の実施形態は、概して、半導体処理において基板上に膜を形成するための方法及びシステムに関する。本明細書に記載の実施形態では、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するリッドプレート、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するペデスタル、及びシャワーヘッドを含む処理チャンバが提供され、シャワーヘッドは複数のセグメントを含み、各セグメントは少なくとも部分的にシールドによって囲まれている。【選択図】図１

Description

背景
分野
ここに記載の１つ又は複数の実施形態は、概して、半導体処理に関し、より詳細には、半導体処理で基板上にフィルムを形成するための方法及びシステムに関連する。

関連技術の説明
有機気相堆積は、半導体デバイス及びその他の光学デバイスの構築にますます関連するようになっている。蒸気堆積処理は、一般に、加熱された材料が気化され、次に気化された材料が基板に転写され、その基板の表面上で凝縮するように、所望の圧力で所望の温度に維持される加熱材料を含む。有機蒸気堆積は、ＣＭＯＳイメージセンサを形成するのにしばしば使用される。しかしながら、有機蒸気堆積を使用して、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、有機光検出器、太陽電池、及びその他の同様のデバイスを形成することもできる。これらのデバイスは、テレビ画面、コンピュータモニタ、携帯電話、及び情報を表示するための他のハンドヘルドデバイスの製造に使用される。ＯＬＥＤピクセルは直接発光し、バックライトを必要としないため、ＯＬＥＤディスプレイで可能な色、明るさ、視野角の範囲は従来のＬＥＤディスプレイよりも大きく、成形されたデバイスのエネルギー消費を抑える。さらに、ＯＬＥＤはフレキシブル基板上に製造できるため、さらなるデバイス用途も可能になる。

これらのデバイスは有用ではあるが、それらの製造時に直面する多くの課題がある。高効率でスタックを製造するには、材料の共堆積がしばしば望まれる。基板上に材料を共堆積する場合、基板上に結果として生じるフィルム層（複数可）が機能するデバイスを形成できることを保証するために、基板の表面上への材料の配置が重要である。材料の配置の制御がないと、形成された層内に結果として生じる堆積材料は、有機電子デバイスにおける電荷の分離及び抽出を妨げる望ましくないドメインサイズ及び形態を形成する可能性がある。いくつかのデバイス構成では、複数の材料が単一の形成された層内で混合するか、又は複数の材料が超格子構造を形成するように、材料を基板上に堆積させることが望ましい。しかしながら、従来の蒸気堆積処理は、これらのタイプの複数の材料を含む層、又は複合層を確実に形成することができない。

したがって、複数の材料により基板上に膜を形成するための方法及び装置が必要である。

ここに記載される１つ又は複数の実施形態は、概して、半導体処理において基板上にフィルムを形成するための方法及びシステムに関する。ここに記載の実施形態では、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するリッドプレート、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するペデスタル、及びシャワーヘッドを含む処理チャンバが提供され、ここで、シャワーヘッドは複数のセグメントを含み、各セグメントは少なくとも部分的にシールドによって囲まれている。

別の実施形態では、基板を処理するためのシステムが開示され、これは、チャンバ本体、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するリッドプレート、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有する回転可能なペデスタル、回転可能なペデスタルの上に配置されているシャワーヘッド、シャワーヘッドに結合された複数の流体供給ライン、及びチャンバ本体及び複数の流体供給ラインの各々に結合された１つ又は複数の真空ポンプを含む。

別の実施形態では、基板上にフィルムを堆積するための方法が開示され、これは、チャンバで基板支持体上に基板を位置決めすることであって、チャンバは、シャワーヘッドに結合された複数の加熱流体供給ラインを有する、基板を位置決めすることと、基板の上にマスクを位置決めすることと、気化された流体を複数の加熱流体供給ラインを通して流すこととを含む。気化された流体を流すことは、複数の加熱流体供給ラインのうちの１つにあるバイパス弁を閉じることであって、バイパス弁は、真空ポンプとチャンバとの間に位置決めされる、バイパス弁を閉じることと、複数の加熱流体供給ラインのうちの１つのフロー弁を開くことと、気化された流体をシャワーヘッドに流すこととを含む。該方法は、複数の加熱流体供給ラインのうちの１つのフロー弁を閉じることと、複数の加熱流体供給ラインのうちの１つのバイパス弁を開くことと、複数の加熱流体供給ラインのうちの１つをパージすることとさらに含む。

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ている本開示のより詳細な説明は実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態の一部が添付図面に示される。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、その範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。

ここに記載の少なくとも１つの実施形態による処理システムの概略図である。 ここに記載の少なくとも１つの実施形態による、図１に示されるシャワーヘッドの底面等角図である。 図１の処理チャンバの一部の等角断面図である。 チャンバリッドの一部とシャワーヘッドの一部の等角断面図である。

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。１つの実施形態で開示されている要素は、具体的な記載がなくとも、他の実施形態で有益に利用され得ると想定される。

以下の説明では、本開示の実施形態のより完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が示されている。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細のうちの１つ又は複数がなくても、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を実施することが可能であることが明白であろう。他の例では、本開示の実施形態のうちの１つ又は複数を不明瞭にしないため、周知の機能は説明されていない。

ここに記載される１つ又は複数の実施形態は、概して、１つ又は複数の堆積処理において基板上にフィルムを形成するための方法及び装置に関する。ここに記載の実施形態では、処理システムは、それぞれが個別のアンプルに含まれる同じ又は異なる蒸発可能な材料を含む。各蒸発可能な材料は、加熱されたガスラインを介して処理チャンバ内に含まれるシャワーヘッドの個別の部分に流入する。シャワーヘッドからは、各材料が回転するペデスタルの表面上にある基板上に方向付けられる。材料がアンプルから基板に流れる間に処理システムの処理パラメータを制御することで結果として、単一の形成された層内で混合された複数の材料、又は超格子構造を形成する複数の材料が生じる。処理パラメータを制御することで、複数の堆積材料を含む形成された層の相対的な組成も達成することができる。

ここに記載の実施形態では、基板の表面を横切る、結果として生じるフィルムの組成に影響を与えるいくつかのパラメータは、シャワーヘッドからの質量流量、基板の温度、及びペデスタルの回転速度である。シャワーヘッドからの質量流量を決定するいくつかの要因は、シャワーヘッドに接続されているアンプルの温度、アンプルからシャワーヘッドまで延在している流体供給システムに形成される温度勾配、シャワーヘッドの温度、各シャワーヘッド部分内の開口によって作られた流れの制限、処理システムの異なる部分内の材料の流動様式（例えば、分子の流れ）、処理中に基板が存在する処理チャンバの圧力である。質量流量とペデスタルの回転速度を制御することで、結果として、基板の表面上に望ましい組成のフィルムを形成できる堆積処理が得られる。このように、結果として得られるフィルムは所望のドメインサイズ及び形態を有し、有機電子デバイスにおける電荷の分離及び抽出を妨げる望ましくないドメインサイズ及び形態を有する結果として生じるフィルムの問題を解決する。

図１は、ここに記載の少なくとも１つの実施形態による処理システム１００の概略図である。処理システム１００は、処理チャンバ１０２を含む。処理チャンバ１０２は、側壁１０４、底部１０６、及びチャンバリッド１０８によって画定され、処理領域１１０を形成する。処理チャンバ１０２は、処理チャンバ１０２の処理領域１１０内で、基板１１４などの基板を処理するように構成される。基板１１４は、処理チャンバ１０２中に配置されたペデスタル１１２によって支持されている。開口を備えたマスク１１３は、基板１１４の上に位置決めされる。マスク１１３は、材料が基板１１４の個別の領域上に流れるように位置決めされ、適切なデバイスが形成される。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、本開示に従って、有機蒸気堆積などの処理材料堆積を実行するように構成されている、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ、又は物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバであり得る。しかしながら、他のチャンバも使用でき、ここで提供される教示で変更することができる。

いくつかの実施形態では、材料層（図示せず）又はその誘導体は、それぞれが異なる蒸発温度を必要とする各材料の質量流量を別々に制御することによって、基板１１４上での堆積処理によって形成、凝縮、又は堆積され得る。したがって、ここにおける実施形態は、従来のシャワーヘッドを介して蒸発させることはできない。いくつかの実施形態では、使用される材料の組み合わせのいくつかは、ＣｕＰｃ：Ｃ６０混合物；ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３混合物；ＭｏＯ３：Ａｇ混合物；分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）超格子構造（例えば、ＭｇＦ２／ＳｉＯｘ対）、及び／又は他の同様の組み合わせであることができる。しかしながら、ここに記載の実施形態では、第１のセグメント１２２、第２のセグメント１３０、第３のセグメント１６６、及び第４のセグメント１６８を含むシャワーヘッド１１６が提供される。図１には４つのセグメントが示されているが、任意の数のセグメントを含む他のシャワーヘッドを提供できる。複数のセグメントを使用して、シャワーヘッド１１６は、基板１１４上に所望のフィルムを形成するために複数の処理材料を堆積するように構成され、これについては、以下でより詳細に説明する。

チャンバリッド１０８は、シャワーヘッド１１６の上に位置決めされている。チャンバリッド１０８は、その中に形成されている複数の流体チャネル１１７を含む。流体チャネル１１７は、その中に水、エチレングリコール、又は他の適切な冷却剤などの冷却剤を流すために利用される。チャンバリッド１０８は、処理チャンバ１０２、シャワーヘッド１１６の一部、及びチャンバリッド１０８に結合されている他の構成要素の温度を制御するために少なくとも部分的に利用される。

図１に示されるように、処理システム１００は、第１のアンプル１１８、第２のアンプル１２６、第３のアンプル１７４、及び第４のアンプル１７６を含む。第１の材料１６２は、第１のアンプル１１８の処理領域内に収容され、第２の材料１６４は、第２のアンプル１２６の処理領域内に収容され、第３の材料１７８は、第３のアンプル１７４の処理領域内に収容され、第４の材料１８０は、第４のアンプル１７６の処理領域内に収容されている。第１のアンプル１１８は、第１の材料１６２を、第１の供給ライン１２０を介してシャワーヘッド１１６の第１のセグメント１２２に供給し、第２のアンプル１２６は、第２の材料１６４を、第２の供給ライン１２８を介してシャワーヘッド１１６の第２のセグメント１３０に供給し、第３のアンプル１７４は、第３の材料１７８を、第３の供給ライン１７１を介してシャワーヘッドの第３のセグメント１６６に供給し、及び、第４のアンプル１７６は、第４の材料１８０を、第４の供給ライン１７３を介してシャワーヘッド１１６の第４のセグメント１６８に供給する。図１には４つのアンプルが示されているが、他の実施形態は、それぞれがそれ自身の処理材料を含み、それぞれが処理材料をシャワーヘッドの個別のセグメントに供給する任意の数のアンプルを含むことができる（例えば、シャワーヘッドには、提供されている様々な材料と同じ数の分離されたセグメントを含めることができる。）。さらに、他の実施形態では、シャワーヘッド１１６の２つの対向するセグメントは、同じアンプルに接続して、同じ材料を堆積させることができる。図１には示されていないが、一例では、シャワーヘッド１１６の第１のセグメント１２２及び第３のセグメント１６６は、第１の供給ライン１２０を介して第１のアンプル１１８などの同じアンプルに接続して、第１の材料１６２を基板上に堆積させることができる。この例では、第２のセグメント１３０及び第４のセグメント１６８は、第２の供給ライン１２８を介して第２のアンプル１２６に接続されて、第２の材料１６４を基板上に堆積することができる。

これらの実施形態では、処理システム１００中の温度は、システムの異なる部分に収容されている加熱要素によって制御される。例えば、いくつかの実施形態では、第１の供給ライン１２０は、第１の供給ライン加熱要素１２４によって加熱され、第２の供給ライン１２８は、第２の加熱要素１３２によって加熱され、第３の供給ライン１７１は、第３の供給ライン加熱要素１７０によって加熱され、及び第４の供給ライン１７３は、第４の供給ライン加熱要素１７２によって加熱される。第１の供給ライン加熱要素１２４、第２の供給ライン加熱要素１３２、第３の供給ライン加熱要素１７０、及び第４の供給ライン要素１７２の各々は、第１の供給ライン１２０、第２の供給ライン１２８、第３の供給ライン１７１、及び第４の供給ライン加熱要素１７２を加熱するのを助け、望ましくない凝縮を防止する。同様に、第１のアンプル１１８は、第１のアンプル加熱要素１４９によって加熱され、第２のアンプル１２６は、第２のアンプル加熱要素１５０によって加熱され、第３のアンプル１７４は、第３のアンプル加熱要素１８２によって加熱され、及び第４のアンプル１７６は、第４のアンプル加熱要素１８４によって加熱される。同様に、シャワーヘッド１１６の第１のセグメント１２２は、第１のセグメント加熱要素１３８によって加熱され、シャワーヘッド１１６の第２のセグメント１３０は、第２のセグメント加熱要素１４８によって加熱され、シャワーヘッド１１６の第３のセグメント１６６は、第３のセグメント加熱要素１６７によって加熱され、及びシャワーヘッド１１６の第４のセグメント１６８は、第４のセグメント加熱要素１６９によって加熱される。

１つ又は複数のシールド１２７は、シャワーヘッド１１６の周囲の周りに位置決めされている。シールド１２７の各々は、アルミニウム、ステンレス鋼、又は他の金属などの熱伝導性材料でできている。シールド１２７の少なくとも１つの表面は反射性である。例えば、シールド１２７の内面は、シャワーヘッド１１６からの熱エネルギーを封じ込め、エネルギーをシャワーヘッド１１６に向けて反射して戻すために反射性である。反射面の反射率は約０．１～約０．２である。

シールド１２７は、チャンバリッド１０８と熱的に連絡している。シャワーヘッド１１６に反射して戻されない熱エネルギーは、シールド１２７によって吸収される。しかしながら、シールド１２７は、チャンバリッド１０８中を流れる冷却流体によって冷却される。シールド１２７の各々は、中央壁１２９を有する。中央壁１２９は、シャワーヘッド１１６の隣接するセグメントの間に位置決めされている。図１には示されていないが、シールド１２７は、シャワーヘッド１１６の上面を覆う上壁を有する。中央壁１２９の各々は、上壁（図示せず）に結合されている。

基板１１４の温度制御を可能にするために、ペデスタル１１２は、複数の冷却剤チャネル１５５を含む。冷却剤チャネル１５５は、水、エチレングリコール、又は他の適切な冷却剤などの冷却剤をその中で流すために利用される。通常、基板の温度は、フィルムの組成に対する影響がないように十分低温に維持される。基板の温度は、摂氏約０度～摂氏約７０度に維持することができる。

処理システム１００の異なる部分全体の温度を制御することは、処理システム１００の異なる部分全体の質量流量を制御するために使用することができる。温度が上昇すると、気化された材料の密度における低下に起因して、開放系で気化された材料の流量が増加する。温度が低下すると、気化された材料の密度における増加に起因して、流量が減少する。ここに記載の実施形態では、質量流量は、キャリアガスを使用せずに制御することができる。しかしながら、他の実施形態では、キャリアガスを任意選択で提供することができる。

いくつかの実施形態では、処理システム中の圧力は、１つ又は複数の真空ポンプ１４２Ａ及び１４２Ｂ、並びに弁１４４によって制御される。真空ポンプ１４２Ａはターボポンプであって良く、真空ポンプ１４２Ｂはラフポンプであって良い。真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂは、処理システム１００から処理ガス及び空気を除去するために利用される。真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂは、処理チャンバ１０２に接続されており、弁１４４が開いているときに処理チャンバ１０２内の圧力を低下させる。いくつかの構成では、コールドトラップ１０１を使用して、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂに入る前に未反応の前駆体材料を捕捉する。いくつかの実施形態では、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂはまた、供給ライン１２０、１２８、１７１、及び１７３の各々に配置された専用のバイパス弁１４６を介して、供給ライン１２０、１２８、１７１、及び１７３の各々に接続される。いくつかの実施形態では、システム内の圧力は、約１０Ｅ^－０４Ｔｏｒｒ（約０．１３３３パスカル）～から約１０Ｅ^－１０（約１．３３３Ｅ^－７パスカル）に維持される。

いくつかの実施形態では、各供給ライン１２０、１２８、１７１、及び１７３は、専用のフロー弁又はシャットオフ弁を有し、図１に複数のシャットオフ弁１４７として示されている。典型的には、シャットオフ弁１４７はそれぞれが、アンプル１１８、１２６、１７４、１７６からシャワーヘッドの各セグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８に流れる材料１６２、１６４、１７８、１８０を別々に制御するために使用される。例えば、シャットオフ弁１４７のうちの２つを閉じることができ、かつ、シャットオフ弁のうちの２つを開くことができ、したがって、材料１６２及び１８０のシャワーヘッド１１６への流入を防ぎ、また、材料１６４及び１７８のみがシャワーヘッド１１６に流入することを可能にする。別の例では、シャットオフ弁１４７の１つを開くことができる一方で、他のすべての弁１４７を閉じ、そうすることで、材料１６２のみがシャワーヘッド１１６に流入するのを可能にする。別の例では、シャットオフ弁１４７のうちの３つを開くことができ、したがって、材料１６２、１７８、及び１８０の流れをシャワーヘッド１１６に流入させ、したがって、第２の材料１６４がシャワーヘッド１１６に流入するのを防ぐことができる。いくつかの場合、すべてのシャットオフ弁１４７を閉じて、材料１６２、１６４、１７８、１８０のすべての材料がシャワーヘッド１１６に流入するのを防ぐことが望ましく、それにより、基板を処理領域１１０中に、又はそこから移送することができ、あるいは処理チャンバ上で何らかの保守作業を実行することができる。他の実施形態では、すべてのシャットオフ弁１４７を開くことができ、材料１６２、１６４、１７８、１８０のすべての材料がシャワーヘッド１１６に流入することを可能にする。

上記のように、各供給ライン１２０、１２８、１７１、及び１７３は、各それぞれの供給ラインが真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂと直接連絡することを可能にする専用のバイパス弁１４６を有する。バイパス弁１４６は、蒸発した材料１６２、１６４、１７８、１８０を、シャワーヘッド１１６のセグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８から別々に除去することを可能にする。どの材料１６２、１６４、１７８、１８０がシャワーヘッド１１６から除去されるかを制御することにより、堆積処理を有利に開始及び停止することができ、基板上に残留物が形成されるのを防ぐ。例えば、バイパス弁１４６の１つを開いて、第２の供給ライン１２８の一部及びシャワーヘッドの第２のセグメント１３０における残留材料１６４が除去されて、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂに提供されるのを可能にする。別の例では、バイパス弁１４６のうちの２つが開かれて、第１の供給ライン１２０及び第３の供給ライン１７１それぞれ、並びにシャワーヘッドの第１のセグメント１２２及び第３のセグメント１６６それぞれで部分的に見られる残留材料１６２及び１７８が除去されて、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂに提供されるのを可能にする。別の例では、すべてのバイパス弁１４６を閉じることができ、シャワーヘッド１１６からの材料１６２、１６４、１７８、１８０のすべての材料の流れを停止する。別の例では、すべてのバイパス弁１４６を開くことができ、材料１６２、１６４、１７８、１８０のすべての材料をシャワーヘッド及び供給ラインから除去して、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂに提供することが可能となる。

任意選択で、いくつかの実施形態では、第１のプッシュガス源アセンブリ１６０、第２のプッシュガス源アセンブリ１５４、第３のプッシュガス源アセンブリ１９０、及び第４のプッシュガス源アセンブリ１９２が提供されて、気化された材料を処理システムの１００の処理領域に供給するのを助ける。第１のプッシュガス源アセンブリ１６０は、弁１５６が開いているときに、第１のプッシュガス（例えば、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅなどの不活性ガス）を第１の供給ライン１２０を通して供給する。第２のプッシュガス源アセンブリ１５４は、弁１５２が開いているときに、第２のプッシュガス（例えば、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅなどの不活性ガス）を第２の供給ライン１２８を通して供給する。第３のプッシュガス源アセンブリ１９０は、弁１８６が開いているときに、第３の供給ライン１７１を通して第３のプッシュガス（例えば、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅなどの不活性ガス）を供給する。第４のガス源アセンブリ１９２は、弁１８８が開いているときに、第４の供給ライン１７３を通して第４のプッシュガス（例えば、Ａｒ、Ｎ_２、Ｈｅなどの不活性ガス）を供給する。プッシュガス（すなわち、キャリアガス）を流すことは、ここに記載されるような蒸気圧を使用する蒸発の代わりに、キャリアガスを使用する蒸発の任意選択を提供する。

流体供給システムの一部を使用してフィルムを堆積するために使用される処理の一例では、供給ライン１２０に取り付けられたシャットオフ弁１４７が初期閉状態にあり、供給ライン１２０に接続されているバイパス弁１４６が閉じられている間、第１のアンプル１１８、供給ライン１２０及びシャワーヘッドのセグメント１２２はそれぞれ所望の温度に加熱される。この段階で、アンプル１１８、供給ライン１２０及び処理領域１１０中の圧力は、高い平衡圧力までポンプダウンされる。第１のアンプル１１８、供給ライン１２０及びシャワーヘッドのセグメント１２２の所望の温度は、第１の材料１６２を気化させ、供給ライン１２０中で蒸気のままにする温度を含む。堆積処理を開始するために、供給ライン１２０に取り付けられたシャットオフ弁１４７が開かれ、供給ライン１２０に接続されたバイパス弁１４６は閉じられたままであり、したがって、気化された材料がシャワーヘッドのセグメント１２２に流入し、処理領域に配置された基板に流入するのを可能にする。所望の時間が経過した後、供給ライン１２０に取り付けられたシャットオフ弁１４７が閉じられ、供給ライン１２０に接続されているバイパス弁１４６が開かれ、第１の供給ライン１２０及びシャワーヘッドの第１のセグメント１２２で部分的に見られる残留材料１６２が除去され、真空ポンプ１４２Ａ、１４２Ｂに提供されるのを可能にする。いくつかの場合に、シャットオフ弁１４７が閉じられ、バイパス弁１４６が開かれる前に、ガス源１６０から提供される不活性ガスで第１の供給ライン１２０及びシャワーヘッドの第１のセグメント１２２をパージすることが望ましい。

これらの実施形態では、ペデスタル１１２は、図１の矢印１３４によって示されるように回転するように構成される。さらに、ペデスタル１１２は、矢印１３５によって示されるように垂直に移動するように構成される。ペデスタル１１２は、基板１１４の表面上に所望の堆積されたフィルムの結果を達成するような速度で回転するように制御される。形成された層内に堆積された材料は、ＯＬＥＤ、光検出器、太陽電池、又は他の光学デバイスなどの適切なデバイスを形成することができる。ペデスタル１１２の回転の速度を制御することは、有機電子デバイスにおける電荷の分離及び抽出を妨げる、望ましくないドメインサイズ及び形態を有する結果として生じるフィルムの問題を解決する。いくつかの実施形態では、ペデスタル１１２は、堆積処理中に１分当たりの回転数（ＲＰＭ）約１から約６０ＲＰＭまで回転される。

ペデスタル１１２は、図１の処理位置に示されているが、基板１１４の移動を容易にするために垂直に下げることができる。シュラウド１３７は、処理位置において、基板１１４及び／又はペデスタル１１２の周囲の周りに位置決めされる。シュラウド１３７は、全体ではないが実質的に、堆積中に処理領域１１０を密封する。例えば、シュラウド１３７は、処理領域１１０内に適切な圧力が維持されるのを可能にしながら、処理領域１１０の外側にある処理チャンバ１０２の内面を寄生堆積から保護する。シュラウド１３７は、反射性であり得る基板１１４に面する表面を含む。例えば、シュラウド１３７の内面は、シャワーヘッド１１６からの熱エネルギーを処理領域１１０中に封じ込めるために反射性であり、エネルギーをシャワーヘッド１１６に向けて反射して戻す。反射面の反射率は約０．２～約０．５である。シュラウド１３７は、チャンバリッド１０８と熱的に連絡している。シャワーヘッド１１６に反射されない熱エネルギーは、シュラウド１２７によって吸収される。しかしながら、シュラウド１３７は、チャンバリッド１０８中を流れる冷却流体によって冷却される。

上記のように、得られるフィルム内に形成される領域のサイズに影響を与えるいくつかのパラメータは、シャワーヘッド１１６からの質量流量、処理領域１１０内の圧力、及びペデスタル１１２の回転速度である。シャワーヘッド１１６から出る材料の質量流量を決定するいくつかの要因は、シャワーヘッドの第１のセグメント１２２、第２のセグメント１３０、第３のセグメント１６６、及び第４のセグメント１６８の各々の温度、シャワーヘッド１１６の第１のセグメント１２２、第２のセグメント１３０、第３のセグメント１６６、及び第４のセグメント１６８の各々に供給される材料の流量、材料供給構成要素内の流動様式（例えば、分子の流れ）、第１のアンプル１１８、第２のアンプル１２６、第３のアンプル１７４、及び第４のアンプル１７６の各々の温度、アンプル１１８、１２６、１７４、１７６の各々からシャワーヘッド１１６までの温度勾配、及び処理チャンバ１０２の圧力である。これらの要因を制御することにより、材料の堆積速度が決定され、基板１１４の表面上に形成された所望の組成のフィルムが結果として得られる。

いくつかの実施形態では、上記の要因の各々は、コントローラ１３６によって制御することができる。コントローラ１３６は、処理チャンバ１０２内に収容されるハードウェアを含む、処理システム１００全体内に収容されるハードウェアと通信している。コントローラ１３６は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３６Ａ、メモリ１３６Ｂ、及びサポート回路（又はＩ／Ｏ）１３６Ｃを含むことができる。ＣＰＵ１３６Ａは、様々な処理及びハードウェアを制御するための産業環境で使用される任意の形態のコンピュータプロセッサの１つ（例えば、モータ、弁、電力供給部品、及びその他の関連ハードウェア）の１つであって良く、処理を監視する（例えば、処理時間と基板の位置又は場所）。メモリ１３６Ｂは、ＣＰＵ１３６Ａに接続されており、容易に利用可能なメモリ、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、又はローカル若しくはリモートのその他の形式のデジタルストレージのうちの１つ又は複数であって良い。ソフトウェア命令、アルゴリズム、及びデータは、ＣＰＵ１３６Ａに命令するために、コード化され、メモリ１３６Ｂ内に格納され得る。サポート回路１３６Ｃはまた、従来の方法でプロセッサを支持するためにＣＰＵ１３６Ａに接続されている。サポート回路１３６Ｃは、従来のキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステムなどを含み得る。コントローラによって読み取り可能なプログラム（又はコンピュータ命令）は、処理システム１００内で実行可能なタスクを決定する。プログラムは、コントローラ１３６によってソフトウェアで読み取り可能であり得、例えば、以下の図３でさらに説明されるように、シャワーヘッド１１６からの質量流量及びペデスタル１１２の回転速度を決定するパラメータを監視及び制御するためのコードを含むことができる。

図２は、ここに記載の少なくとも１つの実施形態によるシャワーヘッドアセンブリ２００の底面等角図を示す。シャワーヘッドアセンブリ２００は、シャワーヘッド１１６及びリッドプレート２１０を含む。示されるように、シャワーヘッド１１６は、第１のセグメント１２２、第２のセグメント１３０、第３のセグメント１６６、及び第４のセグメント１６８を含む複数のセグメントを含む。複数のセグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８は、同一平面上にあり得、一緒になって、円形を有するシャワーヘッド１１６を形成する。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドの直径は、約３００ｍｍ～約５００ｍｍである。いくつかの実施形態では、シャワーヘッドの直径は、基板１１４の直径に対応する。いくつかの実施形態では、複数のセグメントは３つのセグメントを含むことができる。いくつかの実施形態では、複数のセグメントは６つのセグメントを含むことができる。複数のセグメント１２２、１３０、１６０、及び１６８は、各セグメント間に間隙２４６が存在するように配置される。セグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８の間の間隔を置いた関係は、処理チャンバ１０２中に出る前に、各セグメント間の熱のクロストーク（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｒｏｓｓ－ｔａｌｋ）を有利に低減又は防止する。

いくつかの実施形態では、シャワーヘッドアセンブリ２００は、リッドプレート２１０に取り付けられたシャワーヘッド１１６を含む。リッドプレート２１０は、リッドプレート２１０の底面２０２から延びる複数のマウント２０４を有する。シャワーヘッド１１６のセグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８の各々は、シャワーヘッド１１６をリッドプレート２１０に結合するために、リッドプレート２１０の対応するマウント２０４と嵌合することができる１つ又は複数のマウント２１６を含む。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のマウント２１６は、シャワーヘッド１１６の半径方向外面から延びている。いくつかの実施形態では、マウント２０４、２１６は、絶縁性材料で作製される。

いくつかの実施形態では、図２に示されるように、複数のセグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８は、サイズが類似している。いくつかの実施形態では、複数のセグメントは、異なるサイズであり得る。第１のセグメント１２２は、リッドプレート２１０の開口を通って延びる第１の入口２０８を含む。同様に、第２のセグメント１３０、第３のセグメント１６６、及び第４のセグメント１６８は、それぞれがリッドプレート２１０の開口を通って延びる第２の入口２１２、第３の入口２１４、及び第４の入口２２４を含む。いくつかの実施形態では、各入口２０８、２１２、２１４、２２４は、各ガス供給セグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８の各々の外側部分に隣接して配置される。

第１のセグメント１２２は、底面２３６に形成された複数の開口２２６を含む。複数の開口２２６は、処理ガスを処理チャンバ１０２中に供給するように構成される。セグメント１３０、１６６、及び１６８は、それらの各々の底面２３８、２４２、２４４に形成された複数の開口２２８、２３２、２３４を含む。複数の開口２２８、２３２、２３４は、セグメント１３０、１６６、及び１６８の各々からの処理ガスを処理チャンバ１０２中に供給するように構成される。複数の開口２２６、２２８、２３２、２３４は、処理材料を基板１１４上に均一に堆積させるのに適した任意のパターンで配置することができる。いくつかの実施形態では、複数の開口２２６、２２８、２３２、２３４は、約０．１ｍｍ～約３ｍｍの直径を有する。

シャワーヘッド１１６及びリッドプレート２１０は、複数のフィードスループレート２１８を含む。複数のフィードスループレート２１８は、ワイヤーがシャワーヘッド１１６からリッドプレート２１０を通過するのを可能にするように構成される。ワイヤーは、ヒータワイヤー、センサワイヤーなどであることができる。いくつかの実施形態では、複数のフィードスループレート２１８の各々は、複数の開口２２２を含む。いくつかの実施形態では、フィードスループレート２１８は、複数のセグメント１２２、１３０、１６６、及び１６８の各々の隣に配置される。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のヒータワイヤー２０６（１つが示されている）は、フィードスループレート２１８の１つを通過して第１のセグメント１２２に入るように構成される。

シールド１２７は、シャワーヘッド１１６の周りに位置決めされて示されている。図２では、シールド１２７は、シャワーヘッド１１６の表面を囲んでいる複数のシールド構造に分割されている（底面２３６、２３８、２４２及び２４４を除く）。第１のシールド構造２５０は、第１のセグメント１２２の周りに配置されている。第２のシールド構造２５２は、第２のセグメント１３０の周りに配置されている。第３のシールド構造２５４は、第３のセグメント１６６の周りに配置されている。第４のシールド構造２５６は、第４のセグメント１６８の周りに配置されている。シールド構造２５０、２５２、２５４及び２５６の各々は、上壁及び中央壁１２９を含む。中央壁１２９の各々は、上壁（図２には示されていない）並びに中央壁１２９に結合されている。

図３は、図１の処理チャンバ１０２の一部の等角断面図である。チャンバリッド１０８は、シャワーヘッド１１６の上に示されている。第３のシールド構造２５４は、第３のセグメント１６６の周りに配置され、第４のシールド構造２５６は、第４のセグメント１６８の周りに配置されている。第３のシールド構造２５４及び第４のシールド構造２５６の各々の中央壁１２９は、第３のセグメント１６６及び第４のセグメント１６８を分離している。

シュラウド１３７は、キャリア３００上に支持されている基板１１４を囲んでいる。キャリア３００は、ペデスタル１１２（図示せず）上で支持されることになる。シャドウマスク３０５は、基板１１４を少なくとも部分的に覆っている。シャドウマスク３０５は、基板１１４上でのフィルムの堆積のためのパターンを提供する複数の微小な開口を含む。

シュラウド１３７及び基板１１４は、図３の処理位置にある。処理キャビティ３１０は、シャワーヘッド１１６、基板１１４、及びシュラウド１３７の壁３１５の間に形成される。処理キャビティ３１０は、その中に堆積材料を閉じ込め、処理キャビティ３１０の外側のチャンバ構成要素上への堆積を最小限に抑える。

チャンバリッド１０８は、温度センサ及びヒータワイヤーがシャワーヘッド１１６に接続され得る複数の真空パススルー３１０を含む。チャンバリッド１０８はまた、シャワーヘッド１１６に気化された材料を提供する加熱要素３３０によってそれぞれが囲まれた入口３２５を含む。

図４は、チャンバリッド１０８の一部及びシャワーヘッド１１６の第３のセグメント１６６の等角断面図である。入口３２５は、シャワーヘッド１１６の第３のセグメント１６６の内部領域４００に流体的に結合されて示されている。内部領域４００は、モノリシックトッププレート又は上壁４０５、穿孔底プレート又は壁５１０、及び縁壁４１５によって境界が定められている。穿孔底壁４１０は、処理ガスを基板（図示せず）に供給するための開口２３２を含む。上壁４０５及び穿孔底壁４１０は、内部領域４００を加熱する複数の加熱要素４２０を含む。

第３のシールド構造２５４は、上壁４０５の上の上壁４２５と、縁壁４１５に隣接する側壁４３０とを含む。上壁４２５及び側壁４３０の各々は、第１の層４３５及び第２の層４４０として示される複数の層を含む。２つの層のみが示されているが、上壁４２５及び側壁４３０は、２層より多いかあるいは少ない層を有し得る。

上記は本発明の実装態様を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実装態様を考案することもでき、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (20)

1. 処理チャンバであって：
   チャンバ本体と；
   その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するリッドプレートと；
   回転可能なペデスタルであって、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有する回転可能なペデスタルと；
   複数の層を含むシールドに囲まれているシャワーヘッドと
   を含む、処理チャンバ。
2. 前記シールドの内面が反射面を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
3. 前記シャワーヘッドが複数のセグメントを含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
4. 各セグメントが熱的に分離されている、請求項３に記載の処理チャンバ。
5. 各セグメントが流体的に分離されている、請求項３に記載の処理チャンバ。
6. 前記シャワーヘッド及び前記回転可能なペデスタルを囲んでいる、前記リッドプレートに結合されているシュラウドを更に含む、請求項１に記載の処理チャンバ。
7. 前記シュラウドが反射面を含む、請求項６に記載の処理チャンバ。
8. 前記シャワーヘッドが、トッププレートから離隔されている穿孔プレートを含み、それらの間で内部領域が画定されている、請求項１に記載の処理チャンバ。
9. 前記シールドが、前記トッププレートの上の上壁を含む、請求項８に記載の処理チャンバ。
10. 基板を処理するためのシステムであって：
    チャンバ本体と；
    その中に形成されている複数の冷却チャネルを有するリッドプレートと；
    回転可能なペデスタルであって、その中に形成されている複数の冷却チャネルを有する回転可能なペデスタルと；
    前記回転可能なペデスタルの上に配置されているシャワーヘッドと；
    前記シャワーヘッドに結合されている複数の流体供給ラインと；
    前記チャンバ本体及び前記複数の流体供給ラインの各々に結合されている１つ又は複数の真空ポンプと
    を含む、システム。
11. 前記流体供給ラインの各々が加熱される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記流体供給ラインの各々が、前記チャンバ本体と前記１つ又は複数の真空ポンプとの間に位置決めされている専用のバイパス弁を含む、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記シャワーヘッドを囲んでいるシールドをさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記シールドが複数の層を含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記シャワーヘッドが、複数の、流体的に隔離されているセグメントを含む、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記シャワーヘッドの前記流体的に隔離されているセグメントの各々を囲んでいるシールドをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 基板上にフィルム堆積するための方法であって：
    チャンバ中で基板支持体上に基板を位置決めすることであって、前記チャンバは、シャワーヘッドに結合された複数の加熱流体供給ラインを有する、基板を位置決めすることと；
    前記基板の上にマスクを位置決めすることと；
    気化された流体を前記複数の加熱流体供給ラインを通して流すことであって：
    前記複数の加熱流体供給ラインのうちの１つにあるバイパス弁を閉じることであって、前記バイパス弁は、真空ポンプと前記チャンバとの間に位置決めされている、バイパス弁を閉じること；
    前記複数の加熱流体供給ラインのうちの１つのフロー弁を開くこと；及び
    前記気化された流体を前記シャワーヘッドに流すことを含む、気化された流体を前記複数の加熱流体供給ラインに流すことと；
    前記複数の加熱流体供給ラインのうちの１つの前記フロー弁を閉じることと；
    前記複数の加熱流体供給ラインのうちの１つのバイパス弁を開くことと；
    前記複数の加熱流体供給ラインのうちの１つをパージすることと
    を含む、方法。
18. 前記気化された流体を前記シャワーヘッドに流すことが蒸気圧を使用して達成される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記気化された流体を前記シャワーヘッドに流すことが、加圧されたキャリアガスを使用して達成される、請求項１７に記載の方法。
20. 前記基板を回転させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

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