JP2023546409A - Ｒｐｓパージを可能にするガスミキサー - Google Patents

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Abstract

半導体処理システムが、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）、面板、及びＲＰＳと面板との間に配置された出力マニホールドを含む。出力マニホールドは、パージガス源に流体結合された複数のパージ出口と、堆積ガス源に流体結合された複数の堆積出口と、によって特徴付けられる。供給管が、ＲＰＳと面板との間で延在し、ＲＰＳと面板とを流体結合する。供給管は、放射状パターンに配置された上側の複数の開孔を画定する概して円筒形の側壁によって特徴付けられる。上側の複数の開孔の各々は、パージガス出口のうちの１つに流体結合されている。概して円筒形の側壁は、放射状パターンに配置され、上側の複数の開孔の下方にある下側の複数の開孔を画定する。下側の複数の開孔の各々は、堆積出口のうちの１つに流体結合されている。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２０年１０月１５日に出願された「GAS MIXER TO ENABLE RPS PURGING」という題目の米国非仮特許出願第17/071,618号の利益及び優先権を主張し、当該出願の内容全体をあらゆる目的のために本明細書に援用する。
[0002] 本技術は、半導体製造用の部品及び装置に関する。より具体的には、本技術は、処理チャンバの分配部品及び他の半導体処理装備に関する。
[0003] 集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの材料層を形成するプロセスによって可能となる。基板上にパターニングされた材料を生成することは、材料を形成し除去するための制御された方法を必要とする。チャンバ部品は、膜の堆積又は材料の除去のために処理ガスを基板に供給することが多い。対称性と均一性を促進するために、多くのチャンバ部品は、均一性を高めることがあるやり方で材料を提供するための、開孔のようなフィーチャの規則的なパターンを含んでよい。しかし、これは、オンウエハでのレシピ調整機能を制限することがある。
[0004] したがって、高品質デバイス及び構造物の製造に使用することができる、改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及びその他の必要性は、本技術によって対処される。
[0005] 例示的な半導体処理システムは、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を含んでよい。該システムは、面板を含んでよい。該システムは、ＲＰＳと面板との間に配置された出力マニホールドを含んでよい。出力マニホールドは、パージガス源に流体結合された複数のパージ出口と、堆積ガス源に流体結合された複数の堆積出口と、によって特徴付けられてよい。該システムは、ＲＰＳと面板との間で延在し、ＲＰＳと面板とを流体結合する供給管を含んでよい。供給管は、放射状パターンに配置された上側の複数の開孔を画定する概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよい。上側の複数の開孔の各々は、複数のパージ出口のうちの少なくとも１つと流体結合されてよい。概して円筒形の側壁は、放射状パターンに配置され、上側の複数の開孔の下方にある下側の複数の開孔を画定してよい。下側の複数の開孔の各々は、複数の堆積出口のうちの少なくとも１つと流体結合されてよい。
[0006] 幾つかの実施形態では、上側の複数の開孔が、上側の列及び下側の列に配置されてよい。下側の列の開孔は、供給管の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。下側の列の開孔は、中心軸から離れるときに約１度と１０度との間の角度だけ角度が付けられてよい。上側の列の開孔の角度位置は、下側の列の開孔の角度位置からオフセットされてよい。下側の複数の開孔は、上側の列及び下側の列に配置されてよい。上側の複数の開孔は、供給管の外周（circumference）で規則的な間隔で配置されてよい。上側の複数の開孔は、下側の複数の開孔からオフセットされてよい。
[0007] 本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理システムを包含してよい。該半導体処理システムは、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を含んでよい。該半導体処理システムは、面板を含んでよい。該半導体処理システムは、パージガスプレナムを含んでよい。該半導体処理システムは、ＲＰＳと面板との間で延在し、ＲＰＳと面板とを流体結合する供給管を含んでよい。供給管は、中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよい。概して円筒形の側壁は、中心軸の周りで放射状パターンに配置された複数の開孔を画定してよい。複数の開孔の各々は、パージガスプレナムと流体結合されてよい。複数の開孔の各々は、中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。
[0008] 幾つかの実施形態では、複数の開孔が、供給管の外周で規則的な間隔で配置されてよい。複数の開孔のうちの少なくとも幾つかは、面板に向かって下方へ角度が付けられてよい。パージガスプレナムは、供給管の外側の周辺（outer periphery）で延在する環状体によって特徴付けられてよい。複数の開孔の各々は、パージガスプレナムから供給管の内面に延在する管腔（lumen）を形成してよい。面板は、第１の面板であってよい。該半導体処理システムは、第２の面板を更に含んでよい。パージガスプレナムは、第１のパージガスプレナムであってよい。該半導体システムは、第２のパージガスプレナムを更に含んでよい。供給管は、第１の供給管であってよい。該半導体処理システムは、第２の供給管を更に含んでよい。第２の供給管は、ＲＰＳと第２のシャワーヘッドとの間で延在してよく、ＲＰＳと第２のシャワーヘッドとを流体結合してよい。第２の供給管は、第２の中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよい。概して円筒形の側壁は、第２の中心軸の周りで放射状パターンに配置された第２の複数の開孔を画定してよい。第２の複数の開孔の各々は、第２のパージガスプレナムと流体結合されてよい。第２の複数の開孔の各々は、第２の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。第２の複数の開孔は、第２の面板に向かって下方へ角度が付けられてよい。
[0009] 本技術の幾つかの実施形態は、基板を処理する方法を包含してよい。該方法は、堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。供給管の上端に配置された遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）の中への堆積ガスの逆流を防止するために、パージガスが、供給管の周りで放射状に配置された複数の流体ポートにおいて供給管の内部に導入されてよい。該方法は、供給管の下端に結合された面板の中に堆積ガスを流すことを含んでよい。
[0010] 幾つかの実施形態では、堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことが、マニホールドから、供給管の周りで放射状に配置され複数の流体ポートの下方に配置された複数の開孔を介して供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことは、ＲＰＳから供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、供給管の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、面板に向かって下方へ角度が付けられてよい。パージガスを供給管の内部に導入することは、パージガスプレナムから流体ポートを介して供給管の内部にパージガスを流すことを含んでよい。
[0011] 本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理システムを包含してよい。該半導体処理システムは、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を含んでよい。該半導体処理システムは、面板を含んでよい。該半導体処理システムは、ＲＰＳと面板との間に配置された出力マニホールドを含んでよい。出力マニホールドは、堆積ガス源に流体結合された複数の堆積出口によって特徴付けられてよい。該半導体処理システムは、ＲＰＳと面板との間で延在し、ＲＰＳと面板とを流体結合する供給管を含んでよい。供給管は、中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよい。概して円筒形の側壁は、中心軸の周りで放射状パターンに配置された複数の開孔を画定してよい。複数の開孔の各々は、複数の堆積出口のうちの少なくとも１つと流体結合されてよい。供給管は、複数の開孔の上方に配置されたパージ入口を含んでよい。パージ入口は、パージガス源と流体結合されてよい。パージ入口は、供給管の最上部にある開口部によって形成されてよい。パージガスは、ＲＰＳを介して供給管の中に流されてよい。パージ入口は、概して円筒形の側壁によって画定された上側の複数の放射状に配置された開口部を含んでよい。
[0012] このような技術は、従来のシステム及び技法を超えた多数の利点を提供してよい。例えば、本技術の実施形態は、ＲＰＳユニットの中への堆積ガスの逆流の発生を低減させてよい基板処理装備を提供してよい。これは、ＲＰＳのストライク故障（strike fault）及びオンウエハ問題を防止するのに役立つ。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。
[0013] 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。
[0014] 本技術の幾つか実施形態による例示的な処理システムの上面図を示す。 [0015] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な処理システムの概略断面図を示す。 [0016] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な半導体処理チャンバの概略部分断面図を示す。 [0017] 本技術の幾つかの実施形態による供給管の概略部分断面図を示す。 [0018] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な半導体処理チャンバの概略断面図を示す。 [0019] 本技術の幾つかの実施形態による供給管の概略部分断面図を示す。 [0020] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な供給管の概略断面図を示す。 [0021] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な供給管の概略断面図を示す。 [0022] 本技術の幾つかの実施形態による例示的な半導体処理チャンバの概略部分断面図を示す。 [0023] 本技術の幾つかの実施形態による供給管の概略断面図を示す。 [0024] 本技術の実施形態による二重チャンバ半導体処理システムの概略断面図を示す。 [0025] 本技術の幾つかの実施形態による基板をエッチングする例示的な方法のフローチャートである。
[0026] 図面のうちの幾つかは、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べて全ての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。
[0027] 添付図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同一の参照符号を有し得る。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの何れにも適用可能である。
[0028] プラズマ強化堆積プロセス中に、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）を使用して、プラズマを生成し、ストライクすることができる。しかし、幾つかの事例では、ＲＰＳが、断続的にプラズマストライク故障を起こす場合がある。これは、複数の製造ツールにわたりシステムダウンタイムをもたらす可能性がある。このような故障は、汚染物がＲＰＳユニットに入り、汚染し、ＲＰＳユニットのプラズマを正常にストライクする能力に影響を与えたときに引き起こされることがある。これらの汚染物は、ＲＰＳユニットの中に逆流する堆積ガスに起因するものであるかもしれない。堆積ガスは、ＲＰＳユニットの内表面の表面形態を変化させ、ＲＰＳユニット内でプラズマをストライクしようとするときに故障を引き起こす場合がある。
[0029] これらの問題は、単に、ＲＰＳユニット及び供給管を通してパージガスを流すことのみによっては克服できない。というのも、この流れは、ガスボックスからの堆積ガスの流れと平行であり、処理チャンバ内で乱流を生成するからである。このパージガスの乱流は、堆積ガスの流量パターンを乱し、ウエハの均一性を低下させたり及び／又はウエハに応力を与えたりするなどのオンウエハ問題を引き起こす。更に、機械式バルブを使用すると、ラジカルが機械式バルブの可動アクチュエータ内で発熱し、機械式バルブの誤作動を引き起こすため、所望の解決策を提供することができない。
[0030] 本技術は、堆積ガスがＲＰＳユニットの中に逆流することを防止するために、ＲＰＳユニット近傍の位置においてパージガスの正圧供給を促進してよい１以上のチャンバ部品を利用することによって、これらの課題を克服する。本技術はまた、単にパージガスを単体でＲＰＳユニットから下流に流すのではなく、むしろパージガスを堆積ガスと混合させる１以上のチャンバ部品も提供する。パージガスを堆積ガスと混合させることによって、ＲＰＳユニットから来る（又はＲＰＳユニットの近傍で導入された）任意のパージガスが、堆積ガスと同時に処理チャンバに入り、処理領域の中への堆積ガスの均一性が向上する。
[0031] 本技術は、ＲＰＳ逆流の発生を低減させ又は排除するために、チャンバ内で代替的な部品を利用する。チャンバからのＲＰＳ逆流を除去することによって、ＲＰＳユニットの内面の変化を防止し、ＲＰＳストライク故障が排除されてよく、ウエハ上の堆積ガスの均一性の向上が実現されてよい。本開示は、本開示の技術を利用した特定のエッチングプロセスを規定通りに確認するものであるが、これらのシステム及び方法は、説明されるチャンバ内で行われてよい堆積プロセス及び洗浄プロセスに対しても同様に適用可能であることが、容易に理解できるだろう。したがって、該技術は、エッチングプロセスのみに使用されるよう限定されるとみなすべきではない。
[0032] 図１は、複数の実施形態による、堆積チャンバ、エッチングチャンバ、ベーキングチャンバ、及び硬化チャンバの処理システム１００の一実施形態の上面図を示している。この図面では、一対の前方開口型統一ポッド（FOUP）１０２が、タンデムセクション１０９ａ～ｃに配置された、基板処理チャンバ１０８ａ～ｆのうちの１つの中に配置される前に、ロボットアーム１０４によって受け取られ、低圧保持エリア１０６の中に配置される様々なサイズの基板を供給する。保持エリア１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～ｆへ基板ウエハを移送したり戻したりするために、第２のロボットアーム１１０が使用されてよい。各基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、プラズマ化学気相堆積、原子層堆積、物理的気相堆積、エッチング、予洗浄、ガス抜き、配向、及びアニーリングやアッシングなどを含む他の基板プロセスに加えて、本明細書で説明される半導体材料のスタックの形成を含む、幾つかの基板処理動作を実行するために装備され得る。
[0033] 基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、基板上に誘電体又は他の膜を堆積、アニーリング、硬化、及び／又はエッチングするための１以上のシステム構成要素を含んでよい。一構成では、二対の処理チャンバ（例えば、１０８ｃ～ｄ及び１０８ｅ～ｆ）が、誘電材料を基板上に堆積させるために使用されてよく、第３の対の処理チャンバ（例えば、１０８ａ～ｂ）が、堆積された誘電体をエッチングするために使用されてよい。別の一構成では、例えば１０８ａ～ｆの三対のチャンバの全てが、交互の誘電体膜のスタックを基板上に堆積させるように構成されてもよい。説明されるプロセスのうちの任意の１以上のものは、種々の実施形態で示されている製造システムから分離された複数のチャンバ内で実行されてもよい。システム１００によって、誘電体膜用の堆積チャンバ、エッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、及び硬化チャンバの更なる構成が検討されていることを理解されたい。
［0034］ 図２は、本技術の実施形態による、例示的な処理システム２００の概略断面図を示している。該システムは、処理チャンバ２０５及び遠隔プラズマ源（「ＲＰＳ」）ユニット２１０を含んでよい。ＲＰＳユニット２１０は、処理チャンバ２０５の周りの１以上の位置において処理チャンバ２０５に結合されてよい支持部材２１４を有するプラットフォーム２１２上に安定化されてよい。プラットフォーム２１２と共に更なる支持部材２１４を利用することによって、ＲＰＳユニット２１０の重量が適正に分散されて、ＲＰＳユニット２１０の重量に関連する剪断又は他の応力から部品を保護することができる。１種類以上の前駆体を処理チャンバ２０５に供給するために、ＲＰＳユニット２１０と処理チャンバ２０５との間に又はＲＰＳユニット２１０と処理チャンバ２０５とに、供給管２１６が結合されてよい。ＲＰＳユニット２１０に対する更なる安定性及び支持を提供するために、フランジアダプタ２１８が、供給管２１６の周りに配置されてよい。さもなければ、支持重量から、供給管２１６が損傷を受ける可能性がある。フランジアダプタ２１８は、ＲＰＳユニット２１０用の支持を提供するために、プラットフォーム２１２と接触してよい。それによって、更に、ＲＰＳユニット２１０の重量が供給管２１６を圧迫することがない。
[0035] 処理チャンバ２０５は、処理チャンバ２０５へのアクセスを提供するガスボックス２２０を含んでよい。ガスボックス２２０は、処理チャンバ２０５へのアクセスを規定してよく、複数の実施形態では、そのアクセスが、ガスボックス２２０の中央に規定されてよく又はガスボックス２２０内に位置付けられてよい。供給管２１６は、ＲＰＳユニット２１０と処理チャンバ２０５の内部との間に前駆体経路を提供するガスボックス２２０のアクセス内に配置又は結合されてよい。フランジアダプタ２１８はまた、供給管２１６への応力を防止し又は低減させるために、ＲＰＳユニット２１０の重量の少なくとも一部分を分散させるよう、上部板２２０とも接触してよい。
[0036] 複数の実施形態では、スペーサ２２２が、処理チャンバ２０５の外壁又は内壁を少なくとも部分的に画定してよい。ガス分配アセンブリ２２５が、供給管２１６の近傍で処理チャンバ２０５内に配置されてよく、ガス分配アセンブリ２２５は、処理チャンバ２０５の中への前駆体又はプラズマ放出物の分配を可能にしてよい。ポンピングライナ２３０が、処理チャンバ２０５の処理領域内に配置されてよい。ポンピングライナ２３０は、未反応の前駆体又はプラズマ放出物が処理チャンバ２０５から排出されることを可能にしてよい。ポンピングライナ２３０は、更に、エッチングプロセスにおいてエッチングされた粒子が、後続の処理動作中に基板上に残ることを防止するために、その粒子が処理チャンバ２０５から除去されることを可能にしてよい。
[0037] ペデスタル２３５が、処理チャンバ２０５の処理領域内に含まれてよく、エッチング又は他のプロセス動作中に基板を支持するように構成されてよい。ペデスタル２３５は、様々な実施形態において、例えば、静電、減圧、又は重力を含む、１以上のチャッキング機構を有してよい。複数の実施形態では、ペデスタル２３５が、回転可能又は平行移動可能であってよく、ガス分配アセンブリ２２５に向かって又はガス分配アセンブリ２２５から上げ下げされてよい。複数の実施形態では、ペデスタル２３５が、処理チャンバ２０５の内外への基板の移送を補助するための１以上のリフトピンを含んでよい。ペデスタル２３５は、処理動作中に基板の温度を維持するための加熱又は冷却機構を更に含んでよい。
[0038] ペデスタル２３５は、フィラメントを含む嵌め込み式加熱要素を含んでよく、又は、適切に温度を上げ下げしてよい温度制御流体を通過させるように構成された１以上の管若しくはチャネルを含んでよい。ペデスタル２３５は、セラミックヒーターであるか又はセラミックヒーターを含む基板を支持するためのプラットフォームを含んでよい。複数の実施形態では、セラミックヒーターが、約２０℃から１０００℃を超える範囲を含む特定の動作温度まで基板を加熱してよい。複数の実施形態では、セラミックヒーターが、更に基板を、約５０℃より上、約１００℃より以上、約１５０℃より上、約２００℃より上、約２５０℃より上、約３００℃より上、約３５０℃より上、約４００℃より上、約５００℃より上、又はそれより上に加熱してよい。複数の実施形態では、セラミックヒーターが、更に基板温度を、約１０００℃より下、約９００℃より下、約８００℃より下、約７００℃より下、約６００℃より下、又は約５００℃より下に維持してよい。複数の実施形態では、セラミックヒーターが、更に基板温度を、約１００℃と約５００℃との間、又は、複数の実施形態では、約３００℃と約５００℃との間に加熱又は維持するように構成されてよい。複数の実施形態では、ヒーターが、基板温度を約３００℃より下に維持するように構成される。その場合、セラミックヒーターの代わりに、代替的な金属加熱要素が使用されてよい。例えば、コーティングされたアルミニウムのヒーターが使用されてよく、又は、アルミニウム若しくは処理されたアルミニウムのペデスタル上にヒーターが埋め込まれたり、コーティングされたりしてよい。
[0039] 処理チャンバ２０５の部品は、エッチング又は他の処理動作中に動作環境に耐えるように構成されてよい。処理チャンバ２０５の部品は、例えば、硬質の陽極酸化されたアルミニウムを含む、陽極酸化又は酸化された材料であってよい。プラズマ放出物又は他の腐食性材料と接触することがある処理チャンバ２０５内の各部品は、腐食から保護するために処理又はコーティングされてよい。複数の実施形態では、フッ素や塩素を含むプラズマ放出物からの腐食を防ぐために、代替的な材料もまた使用されてよい。例えば、複数の実施形態では、処理チャンバ２０５内の１以上の部品が、セラミック又は石英であってよい。特定の一実施例として、プラズマ又は非プラズマ前駆体によって接触されることがある、ガス分配アセンブリ２２５、スペーサ２２２、ポンピングライナ２３０、又は他の部品のうちの１以上の部品は、石英又はセラミックであってよく又はそれらを含んでよい。更に、供給管２１６は、供給管２１６内の石英ライナなどを含んで、石英であってよく又は石英を含んでよい。複数の実施形態では、供給管が、アルミニウム又は硬質の陽極酸化されたアルミニウムであってよく、石英の内面によって特徴付けられてよい。例えば、ＲＰＳユニット２１０内で解離した塩素を含む前駆体による腐食から内部構成要素を保護するために、ＲＰＳユニット２１０もまた、石英でライニングされてよい。ＲＰＳユニット２１０は、陽極酸化された金属を含んでよく、ＲＰＳユニット２１０のチャンバキャビティは、腐食から更に保護するために石英でライニングされてよい。
[0040] ＲＰＳユニット２１０からの遠隔プラズマを利用することによって、処理チャンバ２０５は、プラズマ生成によってもたらされる内部腐食から更に保護されてよい。複数の実施形態では、処理チャンバ２０５が、プラズマを生成するように構成されていなくてよく、プラズマ生成は、ＲＰＳユニット２１０において処理チャンバ２０５の外部で実行されてよい。複数の実施形態では、容量結合プラズマなどによって、更なるプラズマ処理が処理チャンバ２０５内で実行されてよいが、他のプラズマ源が使用されてもよい。例えば、ガスボックス２２０、及びガス分配アセンブリ２２５の１以上の部品は、容量結合プラズマが生成されてよい電極として利用されてよい。チャンバ内で更なる又は代替的なプラズマ部品を使用して、プラズマ生成から基板との相互作用までの経路を短くすることによって、プラズマ放出物の再結合を容易にしないようにすることができる。
[0041] プラズマによって解離した前駆体は、ある滞留時間を経て再結合することとなる。例えば、塩素ベースの前駆体が、ＲＰＳユニット２１０内で解離した後で、前駆体又はプラズマ放出物は、供給管２１６を通って処理チャンバ２０５の中に流れてよく、次いで、ペデスタル２３５上の基板と相互作用してよい。ラジカル放出物用の移動経路の長さに応じて、放出物又はラジカルが再結合することがあり、ラジカル前駆体の反応性が少なくとも部分的に失われることがある。更に、様々な管やチャネルを通るなど、移動経路が複雑になればなるほど、より多くの保護がシステム内に含まれることがなる。というのも、プラズマ放出物と接触する各部品が、腐食から保護されるように処理又はコーティングされてよいからである。したがって、処理チャンバ２０５は、ＲＰＳユニット２１０から処理チャンバ２０５の中へ、次いで、排出プレナム２３０を通って、比較的直線的な移動ラインを含んでよい。更に、処理チャンバ２０５内に入ると、前駆体又はプラズマ放出物が、ガス分配アセンブリ２２５の１以上のインライン特徴を通って移動し、基板と接触してよい。ガス分配アセンブリ２２５の部品を利用して、基板に向かう流れの均一性を改善することができるが、それ以外の方法として、プラズマ放出物の再結合ならびに処理チャンバ２０５内の滞留時間を低減させるために、前駆体流路の長さを短くするように維持してよい。
[0042] 図３は、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な半導体処理チャンバ３００の概略部分断面図を示している。図３は、図２に関して上述された１以上の部品を含んでよく、そのチャンバに関連する更なる詳細を示してよい。チャンバ３００は、幾つかの実施形態において前述されたシステム２００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。チャンバ３００は、前述されたようにハードマスク材料の堆積、ならびに他の堆積、除去、及び洗浄動作を含む、半導体処理動作を実行するように使用されてよい。チャンバ３００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示してよく、チャンバ３００の幾つかの実施形態に組み込まれていると理解される部品の全てを含んでいなくてもよい。
[0043] 述べられたように、図３は、処理チャンバ３００の一部分を示してよい。チャンバ３００は、幾つかのリッドスタック部品を含んでよい。幾つかのリッドスタック部品は、処理チャンバ３００を通る処理領域３０５の中への材料の供給又は分配を容易にしてよい。処理領域３０５では、例えば、ペデスタル３１０上に基板３０６が配置されてよい。チャンバリッドプレート３１５が、リッドスタックの１以上の板にわたり延在してよく、遠隔プラズマ源（「ＲＰＳ」）ユニット３７０などの部品用の構造的支持を提供してよい。ＲＰＳユニット３７０は、チャンバ洗浄又は他の処理動作のために前駆体又はプラズマ放出物を提供してよい。ＲＰＳユニット３７０は、チャンバリッドプレート３１５上に安定化されてよい。幾つかの実施形態は、ＲＰＳユニット３７０の重量に関連する剪断又は他の応力から部品を保護するために、ＲＰＳユニット３７０の重量を適正に分散させるよう、処理チャンバ３００の周りの１以上の位置において処理チャンバ３００に結合されてよい更なる支持部材（図示せず）を利用してよい。処理チャンバ３００に１種類以上の前駆体を供給するために、中央開孔を規定する供給管３２７が、ＲＰＳユニット３７０と処理チャンバ３００との間で延在してよい。
[0044] 出力マニホールド３２０が、リッドプレート３１５上に配置されてよく、中央開孔３２２を画定してよい。中央開孔３２２は、チャンバ３００又は出力マニホールド３２０の中心軸の周りで延在してよい。処理チャンバ３００はまた、絶縁体３２５も含んでよい。絶縁体３２５は、出力マニホールド３２０を他のリッドスタック部品から電気的又は熱的に分離してよい。絶縁体３２５も、中央開孔３２８を画定してよい。中央開孔３２８は、出力マニホールド３２０の中央開孔３２２と軸方向に整列していてよい。処理チャンバ３００はまた、ガスボックス３３０も含んでよい。ガスボックス３３０上には、絶縁体が配置されてよい。
［0045］ ガスボックス３３０は、第１の表面３３１及び第１の表面の反対側であってよい第２の表面３３２によって特徴付けられてよい。中央開孔３３３は、ガスボックスを完全に貫通して第１の表面３３１から第２の表面３３２まで延在してよい。中央開孔３３３は、出力マニホールド３２０の中央開孔３２２と軸方向に整列していてよく、絶縁体３２５の中央開孔３２８と軸方向に整列していてよい。それらの開孔は、内部に供給管３２７が配置されてよいチャネルを画定してよい。ガスボックス３３０はまた、ガスボックス３３０を通して流体的にアクセスされてよい１以上のチャネルも画定してよく、複数の前駆体がリッドスタックを貫通して様々なプロファイルで供給されることを可能にしてよい。
[0046] 例えば、ガスボックス３３０は、ガスボックス３３０内で延在し、第１の表面３３１から凹んでいてよい環状チャネル３３５を画定してよい。以下で更に説明されることとなるように、環状チャネル３３５は、入口開孔を通して流体的にアクセスされてよい。入口開孔は、ガスボックス３３０の周りの任意の箇所に配置されてよく、１種類以上の前駆体がガスパネル又はマニホールドから供給されるためのカップリングを与えてよい。入口開孔は、矢印によって図示されているように、前駆体をガスボックス３３０の中に提供するために、第１の表面３３１を通って延在してよい。幾つかの実施形態では、環状チャネル３３５が、ガスボックス３３０の中央開孔３３３と同心であってよい。ガスボックス３３０はまた、１以上の出口開孔３３６も画定してよい。出口開孔３３６は、環状チャネル３３５を通して画定されてよく、環状チャネル３３５からガスボックス３３０の第２の表面３３２を通って延在してよい。したがって、ガスボックス３３０を通して環状チャネル３３５の中に供給される１種類以上の前駆体は、ＲＰＳユニット３７０を迂回してよく、ガスボックス３３０を通してガスボックス３３０の１以上の外側領域に供給されてよい。
[0047] ガスボックス３３０は、更なる特徴を含んでよい。例えば、ガスボックス３３０は、冷却チャネル３５７を画定してよい。冷却チャネル３５７は、冷却流体がガスボックス３３０の周りで流れることを可能にしてよく、更なる温度制御を可能にしてよい。図示されているように、冷却チャネル３５７は、ガスボックス３３０の第１の表面３３１内に画定されてよく、気密密封を形成するために、蓋が冷却チャネルの周りで延在してよい。冷却チャネル３５７は、中央開孔３３３の周りで延在してよく、中央開孔３３３と同心であってもよい。図示されているように、環状チャネル３３５は、冷却チャネルとガスボックス３３０の第２の表面との間で、ガスボックス３３０内に形成又は画定されてよい。幾つかの実施形態では、環状チャネル３３５が、冷却チャネル３５７と鉛直方向に整列していてよく、ガスボックス３３０の深さの範囲内で冷却チャネル３５７からオフセットされていてよい。幾つかの実施形態では、環状チャネル３３５を形成するために、ガスボックス３３０が、１以上の積層板を含んでよい。板は、完全な構造体を形成するために、共に接合され、溶接され、又はさもなければ結合されてよい。
[0048] 例えば、ガスボックス３３０は、少なくとも１つの板を含んでよく、形成される特徴に応じて、２つ、３つ、４つ、又はそれより多い板を含んでよい。図示されているように、ガスボックス３３０は、２つ又は３つの板を含んでよい。それらの板は、環状チャネル３３５に向けて前駆体を更に分配するために、複数の経路が形成されることを可能にしてよい。例えば、供給のポイントが単一である場合、出口開孔に対するチャネル内の伝導性を調節することによって、均一性が実現されてよい。しかし、ガスボックス３３０内で画定される１以上の伝導経路を利用することによって、前駆体が、環状チャネル３３５内の複数の箇所に供給されてよい。これによって、ガスボックス３３０を通る供給の均一性が向上してよく、供給の均一性を犠牲にすることなしに、より大きな直径の出口開孔が可能になるだろう。
[0049] 幾つかの実施形態では、半導体処理チャンバ３００がまた、ブロッカプレート３５０や面板３５５などの更なる部品も含んでよい。ブロッカプレート３５０は、供給の均一性を改善するために、径方向への拡散を増加させるためのチョークとして動作してよい幾つかの開孔を画定してよい。ブロッカプレート３５０は、ガスボックス３３０の中央開孔３３３に供給される前駆体と、ガスボックス３３０の環状チャネル３３５に供給される前駆体とが混在してよい、リッドスタックを通る第１の箇所であってよい。図示されているように、ガスボックス３３０とブロッカプレート３５０との間で、空間３５２が生成又は画定されてよい。空間３５２は、中央開孔３３３と複数の出口開孔３３６との両方から流体的にアクセス可能であってよい。ゾーンの中に供給された前駆体は、次いで、リッドスタックを通過する前に、少なくとも部分的に混合又はオーバーラップしてよい。基板表面と接触する前に、ある量の混合を可能にすることによって、ある量のオーバーラップが提供されてよい。これは、基板におけるより滑らかな移行を生成してよく、膜又は基板表面上に境界領域が形成されることを抑制してよい。次いで、面板３５５は、前駆体を処理領域に供給してよい。処理領域は、面板３５５によって上方から少なくとも部分的に画定されてよい。
[0050] 供給管３２７は、中央開孔３２２、中央開孔３２８、及び中央開孔３３３の各々を貫通して延在してよい。それによって、供給管３２７の上部３７２は、ＲＰＳユニット３７０と結合されてよく、供給管３２７の下部３７４は、ガスボックス３３０の第２の表面３３２を貫通して延在する。図４は、供給管３２７の概略部分断面図を示している。多くの実施形態では、供給管３２７が、概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよいが、他の形状の側壁も可能であることが理解されるだろう。供給管３２７の上部３７２は、ＲＰＳ３７０から前駆体又はプラズマ放出物を受け取ってよく、前駆体又はプラズマ放出物を、チャンバ洗浄及び／又は他の処理動作のためにチャンバ３００に供給してよい流体管腔を画定する。供給管３２７の上部３７２は、大きな開口部から、供給管３２７の本体を画定するより小さな直径まで先細りしてよい。ＲＰＳユニット３７０はまた、堆積動作中のＲＰＳ逆流を排除する助けとするために、供給管３２７を下るパージガスの正圧流れを生成するためにも使用されてよい。例えば、アルゴン、ヘリウム、水素などのパージガスを、供給管３２７を通してＲＰＳから下向きに流してよい。パージガスは、様々な流量でＲＰＳユニット３７０から流されてよい。それは、供給管３２７を通る堆積ガスの流量に基づいてよい。例えば、パージガスは、毎分約１００標準立方センチメートル（sccm）以上、約２００sccm以上、約３００sccm以上、約４００sccm以上、約５００sccm以上、約６００sccm以上、約７００sccm以上、約８００sccm以上、約９００sccm以上、約１リットル／分以上、約２リットル／分以上、又はそれより高い流量で、ＲＰＳユニット３７０から流されてよいが、特定の処理用途において使用される堆積ガスの流量に基づいて、より高い又は低い流量が使用されてよい。開孔３７５は、特定の堆積用途によって必要とされる流量及び／又は流速に基づいてサイズ決定されてよい。例えば、開孔３７５は、所望の流量及び／又は流速で堆積ガスを供給するために、約０．０１０インチ以上、約０．０２０インチ以上、約０．０３０インチ以上、約０．０４０インチ以上、約０．０５０インチ以上、又はそれより大きい直径を有してよい。
[0051] 供給管３２７の側壁の上側領域は、幾つかの放射状に配置された開孔３７５を画定してよい。これらの開孔３７５の各々は、出力マニホールド３２０の出口と整列していてよい。出力マニホールド３２０の出口は、供給管３２７の内部に堆積ガスを供給してよい。例えば、堆積ガスは、少なくとも若しくは約１リットル／分、少なくとも若しくは約２リットル／分、少なくとも若しくは約３リットル／分、又はそれより高い流量で、開孔３７５を貫通して流れされてよいが、特定の処理用途の必要性を満たすために、より高い又は低い流量が使用されてよい。開孔３７５は、供給管３２７の周縁の周りで規則的な又は不規則な間隔で配置されてよい。例えば、４つの開孔３７５が、配置されてよい。その場合、１つの開孔３７５が、供給管３２７の周縁の周りで９０度毎に配置されている。しかし、任意の数の開孔３７５が、任意の配置で設けられてよいことは、理解されるだろう。幾つかの実施形態では、開孔３７５が、供給管３２７の長さに沿って複数の列で配置されてよい。ほんの一実施例として、開孔３７５は、鉛直方向のある距離だけ互いに離隔した２つの列で配置されてよい。例えば、４つの開孔３７５の２つの列が、供給管３２７によって画定されてよい。その場合、それらの列は、鉛直方向のある距離だけ互いに離隔されている。
[0052] 開孔３７５の一部又は全部が、供給管３２７の放射状ラインと整列する角度で供給管３２７の側壁を貫通して延在してよい。一方で、幾つかの実施形態では、開孔３７５の一部又は全部が、供給管３２７の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。例えば、開孔３７５の上列は、放射状に整列していてよく、一方で、開孔３７５の下列は、供給管３２７の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。幾つかの実施形態では、開孔３７５が、中心軸から約１度と１０度との間、約２度と９度との間、約３度と８度との間、約４度と７度との間、約５度６度との間などによって、中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。開孔３７５が複数の列で配置される幾つかの実施形態では、列のうちの１以上における開孔３７５が、少なくとも１つの他の列における開孔３７５の角度位置からオフセットされた供給管３２７の中心軸に対する角度位置を有してよい。例えば、開孔３７５は、４つの開孔３７５の上列及び４つの開孔３７５の下列に配置されてよい。各列の４つの開孔３７５は、９０度の間隔で配置されてよい。その場合、上列と下列とは、互いから４５度オフセットされている。それによって、供給管３２７の周縁は、４５度毎に開孔を含む。幾つかの実施形態では、複数列の開孔３７５のうちの開孔３７５が、同様な角度位置で互いに鉛直方向に整列していてよい。
[0053] 上述されたように、アルゴン、ヘリウム、又は水素などの不活性パージガスが、開孔３７５の上方の位置でＲＰＳユニット３７０から供給管３２７を下って流されてよい。ＲＰＳユニット３７０からのパージガスのこの流れは、ＲＰＳ逆流を防止し、逆流によってＲＰＳユニット３７０内の任意の微粒子が処理チャンバ３００の中及び処理されている基板上に吹き付けられる可能性を排除する、下向きの正圧流体の流れを生成する。
[0054] 図５は、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な半導体処理チャンバ５００の概略部分断面図を示している。図５は、図２及び図３に関して上述された１以上の部品を含んでよく、そのチャンバに関連する更なる詳細を示してよい。チャンバ５００は、前述されたシステム２００及び／又は３００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。チャンバ５００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示してよく、チャンバ５００の幾つかの実施形態に組み込まれていると理解される部品の全てを含んでいなくてもよい。チャンバ５００は、例えば基板５０６がペデスタル５１０上に配置されてよい処理領域５０５、ＲＰＳユニット５７０、中央開孔５２２を画定する出力マニホールド５２０、中央開孔５２８を画定する絶縁体５２５、及び中央開孔５３３を画定するガスボックス５３０を含んでよい。幾つかの実施形態では、半導体処理チャンバ５００がまた、ブロッカプレート５５０や面板５５５などの更なる部品も含んでよい。
[0055] 供給管５２７は、中央開孔５２２、中央開孔５２８、及び中央開孔５３３の各々を貫通して延在してよい。それによって、供給管５２７の上部５７２は、ＲＰＳユニット５７０と結合されてよく、供給管５２７の下部５７４は、ガスボックス５３０を貫通して延在する。供給管５２７は、ＲＰＳユニット５７０から処理チャンバ５００への流路を提供し、ＲＰＳユニット５７０が、チャンバ洗浄及び／又は他の処理動作のために、前駆体及び／又はプラズマ放出物をチャンバ３００に供給することを可能にする。図６は、供給管５２７の概略部分断面図である。多くの実施形態では、供給管５２７が、概して円筒形の側壁によって特徴付けられてよいが、他の形状の側壁も可能であることが理解されるだろう。供給管５２７の上部５７２は、ＲＰＳユニット５７０から前駆体又はプラズマ放出物を受け取ってよく、前駆体又はプラズマ放出物を、チャンバ洗浄又は他の処理動作のためにチャンバ５００に供給してよい流体管腔を画定してよい。供給管５２７の上部５７２は、大きな開口部から、供給管５２７の本体を画定するより小さな直径まで先細りしてよい。供給管５２７の側壁の上側領域は、幾つかの組の放射状に配置された開孔を画定してよい。例えば、一組の上側開孔５７５及び一組の下側開孔５７７が、供給管５２７の側壁によって画定されてよい。
[0056] 下側開孔５７７は、出力マニホールド５２０の出口と整列し、出力マニホールド５２０から供給管５２７の内部に堆積ガスを供給してよい。例えば、堆積ガスは、少なくとも約１リットル／分、少なくとも約２リットル／分、少なくとも約３リットル／分、又はそれより高い流量で、下側開孔５７７を貫通して流れてよいが、特定の処理用途の必要性を満たすために、より高い又は低い流量が使用されてよい。下側開孔５７７は、供給管５２７の周縁の周りで規則的な又は不規則な間隔で配置されてよい。例えば、約２つ以上、約３つ以上、約４つ以上、又はそれより多い下側開孔５７７が、配置されてよい。その場合、１つの下側開孔５７７は、供給管５２７の周縁の周りで９０度毎に配置されてよい。しかし、任意の数の下側開孔５７７が、任意の配置で設けられてよいことは、理解されるだろう。幾つかの実施形態では、下側開孔５７７が、供給管５２７の長さに沿って複数の列で配置されてよい。ほんの一実施例として、下側開孔５７５は、鉛直方向のある距離だけ互いに離隔した２つの列で配置されてよい。
[0057] 上側開孔５７５は、下側開孔５７７の上方に配置されてよく、出力マニホールド５２０の出口と整列していてよい。上側開孔５７５は、アルゴン、ヘリウム、水素などのパージガスを供給管５２７の内部に供給するための流路を提供してよい。例えば、パージガスは、約１００sccm以上、約２００sccm以上、約３００sccm以上、約４００sccm以上、約５００sccm以上、約６００sccm以上、約７００sccm以上、約８００sccm以上、約９００sccm以上、約１リットル／分以上、約２リットル／分以上、又はそれより高い流量で、上側開孔５７７を通して流されてよいが、特定の処理用途において使用される堆積ガスの流量に基づいて、より高い又は低い流量が使用されてよい。清浄で不活性なパージガスを、下側開孔５７７よりも上方の位置にある上側開孔５７５を通して流すことによって、パージガスの流れが、ＲＰＳ逆流を防止する正圧流体バリアを生成する。
[0058] 上側開孔５７５は、供給管５２７の周縁の周りで規則的な又は不規則な間隔で配置されてよい。例えば、４つの開孔５７５が、配置されてよい。その場合、１つの上側開孔５７５が、供給管５２７の周縁の周りで９０度毎に配置されている。しかし、任意の数の下側開孔５７５が、任意の配置で設けられてよいことは、理解されるだろう。幾つかの実施形態では、上側開孔５７５が、供給管５２７の長さに沿って複数の列で配置されてよい。ほんの一実施例として、上側開孔５７５は、鉛直方向のある距離だけ互いに離隔した２つの列で配置されてよい。
[0059] 上側開孔５７５及び下側開孔５７７は、特定の堆積用途によって必要とされる流量及び／又は流速に基づいてサイズ決定されてよい。例えば、上側開孔５７５及び下側開孔５７７は、所望の流量及び／又は流速で堆積ガスを供給するために、約０．０１０インチ以上、約０．０２０インチ以上、約０．０３０インチ以上、約０．０４０インチ以上、約０．０５０インチ以上、又はそれより大きい直径を有してよい。幾つかの実施形態では、上側開孔５７５及び下側開孔５７７の全てが同じサイズであってよいが、一方、他の実施形態では、上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７の一部又は全部が異なるサイズを有してもよい。例えば、上側開孔５７５は第１の直径を有してよく、一方、下側開孔５７７は第１の直径よりも小さいか又は大きい第２の直径を有してよい。上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７が複数列で配置される幾つかの実施形態では、各列の開孔が異なるサイズを有してよい。ほんの一実施例として、上列の上側開孔５７５は、下列の上側開孔５７５とは異なる直径を有してよい。
[0060] 幾つかの実施形態では、上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７の一部又は全部が、供給管５２７の放射状ラインと整列する角度で供給管５２７の側壁を貫通して延在してよい。一方で、幾つかの実施形態では、上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７の一部又は全部が、供給管５２７の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。例えば、上側開孔５７５の上列及び／又は下側開孔５７７の上列は、放射状に整列していてよいが、一方、上側開孔５７５の下列及び／又は下側開孔５７７の下列は、供給管５２７の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７の一部又は全部が、中心軸から離れるときに角度が付けられることによって、パージガスと堆積ガスを混合する助けとなってよい回転流体の流れが、供給管５２７内生成されてよい。幾つかの実施形態では、上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７が、約１度と１０度との間、約２度と９度との間、約３度と８度との間、約４度と７度との間、約５度と６度との間などによって、中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。上側開孔５７５の一部又は全部は、下側開孔５７７の一部又は全部と鉛直方向に整列していてよいが、一方、幾つかの実施形態では、上側開孔５７５の一部又は全部は、下側開孔５７７の一部又は全部から角度的にオフセットされてよい。上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７が複数列で配置される幾つかの実施形態では、１以上の列の上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７が、少なくとも１つの他の列の開孔の角度位置からオフセットされた、供給管５２７の中心軸に対する角度位置を有してよい。例えば、図示されているように、上側開孔５７５と下側開孔５７７の両方の各列の開孔は、角度位置を共有する開孔が存在しないように、互いから角度的にオフセットされてよい。しかし、上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７の幾つかの列の上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７は、他の列の上側開孔５７５及び／又は下側開孔５７７と同様な角度位置を有してよい（すなわち、鉛直方向に整列してよい）。
[0061] 図７Ａ～図７Ｂは、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な供給管の概略図を示している。図７Ａは、本明細書で説明される供給管３２７及び５２７と同様な特徴を含んでよい供給管７００を示している。供給管７００は、ＲＰＳユニットから半導体処理システムの処理チャンバまで延在する流体管腔７０４を画定する少なくとも１つの側壁７０２によって特徴付けられてよい。しばしば、側壁７０２は、概して円形の断面を有してよい。それによって、供給管７００は、概して円筒形である。しかし、他の断面形状も可能である。側壁７０２は、流体管腔７０４までの流路を形成するために、側壁７０２の厚さを貫通して延在する幾つかの開孔７０６を画定してよい。開孔７０６は、供給管７００の放射状ラインに沿って側壁７０２を貫通して延在してよい。例えば、４つの開孔７０６は、互いから９０度の間隔で設けられてよいが、不規則な間隔を含む他の数及び角度間隔が、幾つかの実施形態では利用されてよい。図７Ｂは、別の供給管７１０を示している。供給管７１０は、供給管７００と類似しており、本明細書で説明される供給管３２７及び５２７と同様な特徴を含んでよい。供給管７１０は、ＲＰＳユニットから半導体処理システムの処理チャンバまで延在する流体管腔７１４を画定する少なくとも１つの側壁７１２によって特徴付けられてよい。側壁７１２は、側壁７１２を貫通して延在してよく、供給管７１０の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい幾つかの開孔７１６を画定してよい。幾つかの実施形態では、開孔７１６が、約１度と１０度との間、約２度と９度との間、約３度と８度との間、約４度と７度との間、約５度と６度との間などによって、中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。しばしば、ここで図示されているような開孔７１６の配置が、図３～図６に関連して説明された開孔の下側の列などの開孔の下側の列で使用されてよい。図７Ａ及び図７Ｂは、４つの開孔を有する供給管を示しているが、幾つかの実施形態では、任意の数の開孔を使用してよいことが理解されよう。開孔は、９０度毎など規則的な間隔で配置されてよく、又は不規則な間隔で配置されてもよい。更に、図７Ａ及び図７Ｂにおける開孔は、単一の列のそれらの開孔を表してよく、本明細書で説明されるように、複数の列の開孔が、単一の供給管内に設けられてよいことが理解されるだろう。幾つかの実施形態では、開孔７０６などの開孔の配置が、供給管の上列などの１つの列で使用されてよいが、一方、開孔７１６と同様な開孔の配置が、開孔の下列などの別の１つの列で使用されてよい。
[0062] 図８は、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な半導体処理チャンバ８００の概略部分断面図を示している。図８は、図２及び図３に関して上述された１以上の部品を含んでよく、そのチャンバに関連する更なる詳細を示してよい。チャンバ８００は、幾つかの実施形態において前述されたシステム２００及び／又はチャンバ３００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。チャンバ８００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示してよく、チャンバ８００の幾つかの実施形態に組み込まれていると理解される部品の全てを含んでいなくてもよい。チャンバ８００は、例えば基板８０６がペデスタル８１０上に配置されてよい処理領域８０５を含んでよい。チャンバ８００は、ＲＰＳユニット８７０、及び中央開口８３３を画定してよいガスボックス８３０を含んでよい。幾つかの実施形態では、半導体処理チャンバ８００がまた、ブロッカプレート８５０や面板８５５などの更なる部品も含んでよい。
[0063] 供給管８２７は、中央開孔８３３を貫通して延在してよい。それによって、供給管８２７の上部８７２は、ＲＰＳユニット８７０に結合されてよく、供給管８２７の下部８７４は、ガスボックス８３０を貫通して延在してよい。不活性ガスプレナム８８０が、供給管８２７の少なくとも一部分の周りに配置されてよく、供給管８２７の側壁内に画定された幾つかの開孔８７５を介して、供給管８２７の内部と流体結合されてよい。例えば、幾つかの管腔８８２が、パージガスプレナム８８０から開孔８７５への流路を提供するために、パージガスプレナム８８０と供給管８２７との間で延在してよい。これにより、不活性ガスプレナム８８０は、アルゴン、ヘリウム、水素などの不活性ガスを、幾つかの周方向位置において供給管８２７の内部に供給して、供給管８２７の内部にガスの渦を生成することができる。この渦は、供給管８２７内の流体をガスボックス８３０に向けて下方へ引き込んでよく、任意のプラズマ、前駆体、又は堆積ガスのＲＰＳユニット８７０の中への逆流を防止してよい。パージガスは、約１００sccm以上、約２００sccm以上、約３００sccm以上、約４００sccm以上、約５００sccm以上、約６００sccm以上、約７００sccm以上、約８００sccm以上、約９００sccm以上、約１リットル／分以上、又はそれより高い流量で、開孔８７５を通して流されてよいが、より高いレベルの逆流するガスと対抗するために、より高い流量が使用される。多くの実施形態では、開孔８７５が、ＲＰＳユニット８７０の近傍で供給管８２７の上側領域内に配置されてよく、ＲＰＳユニット８７０に近い流体バリアとして作用する渦を生成する。供給管８２７は、少なくとも５Torr、一般的には少なくとも１０Torr、及びしばしば少なくとも２０Torr、又はそれより上の着火後圧力を維持するようにサイズ決定及び成形されてよい。例えば、特定の一実施形態では、供給管８２７が、少なくとも若しくは約１．０インチ、少なくとも若しくは約１．１インチ、少なくとも若しくは約１．２インチ、少なくとも若しくは約１．３インチ、少なくとも若しくは約１．４インチ、少なくとも若しくは約１．５インチ、又はそれより大きい直径を有する、概して円筒形の側壁を有してよいが、様々な実施形態において、供給管８２７の他のサイズ及び／又は形状が可能であることは理解されよう。開孔８７５は、約０．０５０インチ以上、約０．１００インチ以上、約０．１５０インチ以上、約０．２００インチ以上、約０．２５０インチ以上、約０．３００インチ以上、約０．３５０インチ以上、約０．４００インチ以上、約０．４５０インチ以上、約０．５００インチ以上、又はそれより大きい直径を有してよく、より小さい開孔８７５は、供給管８２７内でより高い圧力降下を生成する。
[0064] 幾つかの実施形態では、開孔８７５の一部又は全部が、ガスボックス８３０に向かって下方へ角度が付けられてよい。下向きの角度を有する開孔８７５は、ガスが開孔８７５を介して導入されたときに、ガスがＲＰＳユニット８７０から離れる方向に進むように、供給管８２７の内部の正圧を増加させてよい。開孔８７５は、水平に対して約１度と１０度との間、約２度と９度との間、約３度と８度との間、約４度と７度との間、約５度と６度との間などによって、下向きに角度が付けられてよく、下向き傾斜のより大きい角度は、より強い渦を生成してよい。
[0065] 開孔８７５は、供給管８２７の周縁の周りで規則的な又は不規則な間隔で配置されてよい。幾つかの実施形態では、開孔８７５の一部又は全部が、供給管８２７の放射状ラインと整列した角度で供給管８２７の側壁を貫通して延在してよいが、一方、幾つかの実施形態では、開孔８７５の一部又は全部が、供給管８２７の水平軸に沿って供給管８２７の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。図９は、供給管８２７及び不活性ガスプレナム８８０の概略断面図を示している。開孔８７５は、管腔８８２を介してパージガスプレナム８８０に結合されてよい。上述されたように、管腔８８２は、パージガスプレナム８８０と供給管８２７との間で延在して、パージガスプレナム８８０から開孔８７５への流路を提供する。開孔８７５は、約１度と１０度との間、約２度と９度との間、約３度と８度との間、約４度と７度との間、約５度と６度との間などによって、中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。１４個の開孔８７５を伴って図示されているが、任意の数の開孔８７５が設けられてよいことは理解されるだろう。
[0066] 幾つかの実施形態では、単一のＲＰＳユニットが、複数の半導体処理チャンバに前駆体又はプラズマ放出物を供給するために使用されてよい。図１０は、そのような配置を示す簡略化された概略図を示している。その場合、ＲＰＳユニット１０７０は、２つの供給管１０２７ａ、１０２７ｂと結合されている。各供給管１０２７ａ、１０２７ｂは、供給管８２７と同様であってよく、前駆体又はプラズマ放出物をそれぞれの処理チャンバ１０００ａ、１０００ｂに供給してよい。各処理チャンバ１０００ａ、１０００ｂは、本明細書で説明される処理チャンバ３００及び／又は８００と同様であってよい。不活性ガスプレナム１０８０ａ、１０８０ｂは、不活性ガスプレナム８８０と同様であってよく、各それぞれの供給管１０２７ａ、１０２７ｂの周りに配置されてよい。各不活性ガスプレナム１０８０ａ、１０８０ｂは、図８及び図９に関して上述されたように、それぞれの供給管１０２７ａ、１０２７ｂに不活性ガスの流れを供給してよい。各供給管／処理チャンバのペアに専用の不活性ガスプレナムを設けることによって、ＲＰＳユニット１０７０は、逆流から隔離されるだけではなく、各処理チャンバ１０００のガスからも隔離されてよい。これによって、ＲＰＳユニット１０７０は、異なる処理チャンバ１０００の間のクロストークを回避することができる。
[0067] 図１１は、本技術の実施形態による、基板をエッチングする方法１１００を示している。方法１１００は、動作１１１０で、堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。動作１１２０では、供給管の上端に配置された遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）の中への堆積ガスの逆流を防止するために、パージガスが、供給管の周りで放射状に配置された複数の流体ポートにおいて供給管の内部に流れされてよい。動作１０３０で、堆積ガスは、供給管の下端に結合された面板の中に流されてよい。
[0068] 堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことは、マニホールドから、供給管の周りで放射状に配置され複数の流体ポートの下方に配置された複数の開孔を介して供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。幾つかの実施形態では、堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すことは、ＲＰＳから供給管の内部に堆積ガスを流すことを含んでよい。複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、供給管の中心軸から離れるときに角度が付けられてよい。複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、面板に向かって下方へ角度が付けられてよい。パージガスを供給管の内部に導入することは、パージガスプレナムから流体ポートを介して供給管の内部にパージガスを流すことを含んでよい。
[0069] 堆積ガス流の少なくとも一部分の上方に位置において供給管の中へパージガスを流すことによって、該方法は、チャンバからの任意のガスがＲＰＳの中に逆流することを防止してよい。これは、ＲＰＳユニットの内面が変化するのを防止する助けとなる。それは、ＲＰＳストライク故障を排除するためであり、ウエハ上により好適な均一性を有する堆積ガスを供給するためである。
[0070] 前述の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されている。しかし、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があれば、特定の実施形態を実施することができることは明らかであろう。
[0071] 幾つかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることを認識されよう。更に、幾つかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
[0072] 値の範囲が提供されている場合、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値の何れかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲が、限界値の片方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。
[0073] 本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「開孔」を参照した時は複数の上記開孔を含み、「プレート」を参照した時は、一又は複数のプレート及び当業者に周知のそれらの同等物他への参照を含む。
[0074] また、「備える（comprise（s））」、「備えている（comprising）」、「含有する（contain（s））」、「含有している（containing）」、「含む（include（s））」、及び「含んでいる（including）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在若しくは追加を除外するものではない。

Claims (23)

  1. 半導体処理システムであって、
    遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）と、
    面板と、
    前記ＲＰＳと前記面板との間に配置された出力マニホールドであって、パージガス源に流体結合された複数のパージ出口と、堆積ガス源に流体結合された複数の堆積出口と、によって特徴付けられる出力マニホールドと、
    前記ＲＰＳと前記面板との間で延在し、前記ＲＰＳと前記面板とを流体結合する供給管とを備え、
    前記供給管は、放射状パターンに配置された上側の複数の開孔を画定する概して円筒形の側壁によって特徴付けられ、
    前記上側の複数の開孔の各々は、前記複数のパージ出口のうちの少なくとも１つと流体結合され、
    前記概して円筒形の側壁は、放射状パターンに配置された下側の複数の開孔であって、前記上側の複数の開孔の下方にある下側の複数の開孔を画定し、
    前記下側の複数の開孔の各々は、前記複数の堆積出口のうちの少なくとも１つと流体結合されている、半導体処理システム。
  2. 前記上側の複数の開孔は、上側の列及び下側の列に配置され、
    前記下側の列の開孔は、前記供給管の中心軸から離れるときに角度が付けられている、請求項１に記載の半導体処理システム。
  3. 前記下側の列の前記開孔は、前記中心軸から離れるときに約１度と１０度との間の角度だけ角度が付けられている、請求項２に記載の半導体処理システム。
  4. 前記上側の列の前記開孔の角度位置は、前記下側の列の前記開孔の角度位置からオフセットされている、請求項２に記載の半導体処理システム。
  5. 前記下側の複数の開孔は、上側の列及び下側の列に配置されている、請求項１に記載の半導体処理システム。
  6. 前記上側の複数の開孔は、前記供給管の外周で規則的な間隔で配置されている、請求項１に記載の半導体処理システム。
  7. 前記上側の複数の開孔は、前記下側の複数の開孔からオフセットされている、請求項１に記載の半導体処理システム。
  8. 半導体処理システムであって、
    遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）と、
    面板と、
    パージガスプレナムと、
    前記ＲＰＳと前記面板との間で延在し、前記ＲＰＳと前記面板とを流体結合する供給管とを備え、
    前記供給管は、中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられ、
    前記概して円筒形の側壁は、前記中心軸の周りで放射状パターンに配置された複数の開孔を画定し、
    前記複数の開孔の各々は、前記パージガスプレナムと流体結合され、
    前記複数の開孔の各々は、前記中心軸から離れるときに角度が付けられている、半導体処理システム。
  9. 前記複数の開孔は、前記供給管の外周で規則的な間隔で配置されている、請求項８に記載の半導体処理システム。
  10. 前記複数の開孔のうちの少なくとも幾つかは、前記面板に向かって下方へ角度が付けられている、請求項８に記載の半導体処理システム。
  11. 前記パージガスプレナムは、前記供給管の外側の周辺で延在する環状体によって特徴付けられる、請求項８に記載の半導体処理システム。
  12. 前記複数の開孔の各々は、前記パージガスプレナムから前記供給管の内面に延在する管腔を形成している、請求項８に記載の半導体処理システム。
  13. 前記面板は、第１の面板であり、前記システムは、第２の面板を更に備え、
    前記パージガスプレナムは、第１のパージガスプレナムであり、前記システムは、第２のパージガスプレナムを更に備え、
    前記供給管は、第１の供給管であり、前記システムは、第２の供給管を更に備え、
    前記第２の供給管は、前記ＲＰＳと第２のシャワーヘッドとの間で延在し、前記ＲＰＳと前記第２のシャワーヘッドとを流体結合し、
    前記第２の供給管は、第２の中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられ、
    前記概して円筒形の側壁は、前記第２の中心軸の周りで放射状パターンに配置された第２の複数の開孔を画定し、
    前記第２の複数の開孔の各々は、前記第２のパージガスプレナムと流体結合され、
    前記第２の複数の開孔の各々は、前記第２の中心軸から離れるときに角度が付けられている、請求項８に記載の半導体処理システム。
  14. 前記第２の複数の開孔は、前記第２の面板に向かって下方へ角度が付けられている、請求項１３に記載の半導体処理システム。
  15. 基板を処理する方法であって、
    堆積ガス源から供給管の内部に堆積ガスを流すこと、
    前記供給管の上端に配置された遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）の中への前記堆積ガスの逆流を防止するために、パージガスを、前記供給管の周りで放射状に配置された複数の流体ポートにおいて前記供給管の内部に導入すること、及び
    前記供給管の下端に結合された面板の中に前記堆積ガスを流すことを含む、基板を処理する方法。
  16. 前記堆積ガス源から前記供給管の前記内部に前記堆積ガスを流すことは、マニホールドから、前記供給管の周りで放射状に配置され前記複数の流体ポートの下方に配置された複数の開孔を介して前記供給管の内部に堆積ガスを流すことを含む、請求項１５に記載の基板を処理する方法。
  17. 前記堆積ガス源から前記供給管の前記内部に前記堆積ガスを流すことは、前記ＲＰＳから前記供給管の前記内部に前記堆積ガスを流すことを含む、請求項１５に記載の基板を処理する方法。
  18. 前記複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、前記供給管の中心軸から離れるときに角度が付けられている、請求項１５に記載の基板を処理する方法。
  19. 前記複数の流体ポートのうちの少なくとも幾つかは、前記面板に向かって下方へ角度が付けられている、請求項１５に記載の基板を処理する方法。
  20. 前記パージガスを前記供給管の前記内部に導入することは、パージガスプレナムから前記流体ポートを介して前記供給管の前記内部に前記パージガスを流すことを含む、請求項１５に記載の基板を処理する方法。
  21. 半導体処理システムであって、
    遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）と、
    面板と、
    前記ＲＰＳと前記面板との間に配置された出力マニホールドであって、堆積ガス源に流体結合された複数の堆積出口によって特徴付けられる出力マニホールドと、
    前記ＲＰＳと前記面板との間で延在し、前記ＲＰＳと前記面板とを流体結合する供給管とを備え、
    前記供給管は、中心軸及び概して円筒形の側壁によって特徴付けられ、
    前記概して円筒形の側壁は、前記中心軸の周りで放射状パターンに配置された複数の開孔を画定し、
    前記複数の開孔の各々は、前記複数の堆積出口のうちの少なくとも１つと流体結合され、
    前記供給管は、前記複数の開孔の上方に配置されたパージ入口を含み、
    前記パージ入口は、パージガス源と流体結合されている、半導体処理システム。
  22. 前記パージ入口は、前記供給管の最上部にある開口部によって形成され、
    パージガスが、前記ＲＰＳを介して前記供給管の中に流される、請求項２１に記載の半導体処理システム。
  23. 前記パージ入口は、前記概して円筒形の側壁によって画定された上側の複数の放射状に配置された開口部を備える、請求項２１に記載の半導体処理システム。
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