JP3196506U - ディフューザー及びこれを用いたｐｅｃｖｄ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体処理チャンバ内で使用するための亜鉛含有量を低減したアルミニウム合金のディフューザー及びこれを用いたＰＥＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】基板１２０を処理するためのディフューザーであって、アルミニウム合金を含む本体であって、アルミニウム合金は０．０１重量％以下の亜鉛を含む本体と、本体を貫通して形成される複数の通路を含むことを特徴とする。また、プラズマ強化化学気相堆積チャンバ１００内で使用するためのディフューザーであって、０．０１重量％以下の亜鉛を含むアルミニウム合金を含む本体と、本体を貫通して形成される複数の通路を含み、４００℃を超える温度を有する環境内で動作するように適合されている。【選択図】図１
Description
（分野）
本明細書に記載される実施形態は、概して、処理チャンバ内で使用するための亜鉛含有量を低減したアルミニウム合金シャワーヘッドに関する。シャワーヘッドは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって制御することができる低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はＬＴＰＳ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを製造するために適合された処理チャンバ内で使用することができる。より具体的には、本明細書に記載される実施形態は、亜鉛を低減したシャワーヘッドに関する。
本明細書に記載される実施形態は、概して、処理チャンバ内で使用するための亜鉛含有量を低減したアルミニウム合金シャワーヘッドに関する。シャワーヘッドは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって制御することができる低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はＬＴＰＳ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイを製造するために適合された処理チャンバ内で使用することができる。より具体的には、本明細書に記載される実施形態は、亜鉛を低減したシャワーヘッドに関する。
（関連技術の説明）
これらのデバイスは、コンピュータ及びテレビのフラットパネルにしばしば用いられる種類のＬＣＤに使用することができるので、ＴＦＴアレイへの現在の関心は特に高い。ＬＣＤはまた、バックライト用のＯＬＥＤなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）も含むことができる。ＬＥＤ及びＯＬＥＤは、ディスプレイの動作をアドレッシングするためのＴＦＴを必要とする。
これらのデバイスは、コンピュータ及びテレビのフラットパネルにしばしば用いられる種類のＬＣＤに使用することができるので、ＴＦＴアレイへの現在の関心は特に高い。ＬＣＤはまた、バックライト用のＯＬＥＤなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）も含むことができる。ＬＥＤ及びＯＬＥＤは、ディスプレイの動作をアドレッシングするためのＴＦＴを必要とする。
ＬＴＰＳディスプレイは、一般的に、ポリシリコンを堆積させるために、高温での処理を必要とする。処理中におけるパーティクル生成の一般的な源は、デバイス内の銅のマイグレーション（移動）に起因する銅金属汚染である。しかしながら、粒子汚染の他の源は、処理中に存在する場合がある。処理中に存在する粒子は、ＴＦＴデバイスの性能を劣化させる可能性がある。
このように、当該技術分野で必要とされるのは、ＴＦＴデバイスの製造の際に粒子汚染を低減するための装置である。
一実施形態では、半導体基板を処理するためのディフューザーが提供される。ディフューザーは、０．０１重量％以下の亜鉛を含むアルミニウム合金を含む本体を含むことができる。
別の一実施形態では、プラズマ強化化学気相堆積チャンバ内で使用するためのディフューザーが提供される。ディフューザーは、０．０１重量％以下の亜鉛を含むアルミニウム合金を含むことができ、ディフューザーは、４００℃を超える温度を有する環境内で動作するように適合されることができる。
本実用新案登録又は出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を有する本実用新案登録又は実用新案登録出願公報のコピーは、請求及び必要な料金の支払いに応じて、特許庁によって提供されるであろう。
本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつか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形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限されていると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本明細書に記載される特定の実施形態に係るＰＥＣＶＤチャンバの概略断面図である。
本明細書に記載される特定の実施形態に係る様々な製造段階におけるＴＦＴの概略断面図である。
本明細書に記載される特定の実施形態に係る様々な製造段階におけるＴＦＴの概略断面図である。
本明細書に記載される特定の実施形態に係る様々な製造段階におけるＴＦＴの概略断面図である。
本明細書に記載される特定の実施形態に係るＬＣＤ画素又はＯＬＥＤを制御するＴＦＴの概略断面図である。
亜鉛物質を上に堆積したバッキングプレートの一部分のカラー写真である。
亜鉛物質を上に実質的に堆積していないバッキングプレートの一部分のカラー写真である。
亜鉛物質を上に堆積したチャンバの一部分の元素分析を示すグラフである。
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
本明細書に記載される実施形態は、概して、半導体処理チャンバ内で使用するための亜鉛含有量を低減したアルミニウム製シャワーヘッド又はディフューザーに関する。ＬＴＰＳベースのＬＣＤ又はＬＴＰＳベースのＯＬＥＤは、一般的にＴＦＴによって制御される。ＴＦＴの製造中における処理チャンバ内の粒子汚染は、ＴＦＴの性能及び信頼性を低下させる可能性がある。亜鉛を低減したシャワーヘッドは、処理チャンバ内における亜鉛粒子の存在を低減し、ＴＦＴデバイスの性能を改善することができる。
開示された実施形態は、処理システム（例えば、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の一部門であるＡＫＴアメリカから入手可能なプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）システム）内において使用されることによって、例示的に後述される。しかしながら、開示された実施形態は、他のメーカーから販売されているものを含め、他のシステム構成における有用性を有することを理解すべきである。
図１は、本明細書に記載される動作を実行するために使用することができる装置の概略断面図である。装置は、内部で１以上の膜を基板１２０上に堆積させることのできるチャンバ１００を含む。チャンバ１００は、一般に、処理容積１０５を画定する壁部１０２、底部１０４及びシャワーヘッド１０６を含む。基板支持体１１８は、処理容積１０５内に配置することができる。処理容積１０５は、スリットバルブ開口部１０８を介してアクセスされ、これによって基板１２０をチャンバの内外へと搬送することができる。基板支持体１１８はアクチュエータ１１６に結合され、これによって基板支持体１１８を昇降させることができる。リフトピン１２２は、基板支持体１１８を貫通して移動自在に配置され、これによって基板を基板受け面へ、及び基板受け面から移動させる。基板支持体１１８はまた、基板支持体１１８を所望の温度に維持するように適合された加熱及び／又は冷却要素１２４を含むことができる。基板支持体１１８はまた、ＲＦリターンストラップ１２６を含み、これによって基板支持体１１８の周囲にＲＦリターンパスを提供することができる。
シャワーヘッド１０６は、１以上の締結機構１４０によって、バッキングプレート１１２に結合することができる。１以上の締結機構１４０は、垂下を防止し、及び／又はシャワーヘッド１０６の真直度／湾曲を制御するのを助長することができる。シャワーヘッド１０６は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、及びそれらの合金）から形成することができる。一実施形態では、シャワーヘッドは、亜鉛含有量を低減した６０６１アルミニウム合金であることができる。低減した６０６１アルミニウム合金は、０．０１重量％以下の亜鉛含有量を有することができる。なお、チャンバ１００が長期間約４００℃を超える温度で運転された場合（例えば、ＬＴＰＳ工程）、６０６１アルミニウム合金中に存在する亜鉛は揮発し、チャンバ１００内の表面上に堆積する可能性があると考えられる。亜鉛の比較的高い蒸気圧は、処理中のチャンバ１００の温度及び圧力条件と組み合わせって、最終的にチャンバ１００内に存在する亜鉛粒子をもたらし得る揮発を引き起こす場合がある。０．０１重量％以下の亜鉛を有する６０６１アルミニウム合金は、チャンバ１００内の亜鉛粒子の生成を低減又は排除することが見出された。
ガス源１３２は、バッキングプレート１１２に結合し、これによってシャワーヘッド１０６と基板１２０との間の処理容積１０５に、シャワーヘッド１０６内のガス流路を通って処理ガスを提供することができる。ガス源１３２は、とりわけシリコン含有ガス供給源、酸素含有ガス供給源、及び窒素含有ガス供給源を含むことができる。１以上の実施形態と共に使用可能な典型的な処理ガスは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン、Ｎ２Ｏ、アンモニア（ＮＨ３）、Ｈ２、Ｎ２、又はそれらの組み合わせを含む。
真空ポンプ１１０がチャンバ１００に結合され、これによって処理容積１０５を所望の圧力に制御することができる。ＲＦ源１２８が整合ネットワーク１５０を介してバッキングプレート１１２及び／又はシャワーヘッド１０６に結合され、これによってシャワーヘッド１０６にＲＦ電流を供給することができる。ＲＦ電流は、シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間に電界を生成し、これによってシャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間のガスからプラズマを生成することができる。
リモートプラズマ源１３０（例えば、誘導結合リモートプラズマ源１３０）もまた、ガス源１３２とバッキングプレート１１２との間に結合することができる。基板を処理する間には、クリーニングガスがリモートプラズマ源１３０に供給され、これによってリモートプラズマを生成することができる。リモートプラズマからのラジカルがチャンバ１００に供給され、これによってチャンバ１００のコンポーネントを洗浄することができる。クリーニングガスは、シャワーヘッド１０６に供給されるＲＦ源１２８によって更に励起することができる。
シャワーヘッド１０６は、更に、シャワーヘッドサスペンション１３４によって、バッキングプレート１１２に結合することができる。一実施形態では、シャワーヘッドサスペンション１３４は、可撓性のある金属のスカートである。シャワーヘッドサスペンション１３４は、シャワーヘッド１０６を載置可能なリップ１３６を有することができる。バッキングプレート１１２は、チャンバ１００を密封するチャンバ壁１０２に結合された棚部１１４の上面に載置することができる。
図２Ａ〜図２Ｃは、様々な製造段階でのＴＦＴ２００の概略断面図である。図２Ａに示されるように、ゲート電極２０４が、基板２０２の上に形成される。基板２０２用に使用することができる適切な材料としては、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム、ソーダ石灰ガラス、ガラス、半導体、プラスチック、鋼又はステンレス鋼の基板が含まれるが、これらに限定されない。ゲート電極２０４用に使用することができる適切な材料としては、クロム、銅、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、及びそれらの組み合わせ、又は一般的に透明電極として使用される酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又はフッ素ドープ酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｆ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）が含まれるが、これらに限定されない。ゲート電極２０４は、適当な堆積技術（例えば、ＰＶＤ、ＭＯＣＶＤ、スピンオンプロセス及び印刷プロセス）によって堆積させることができる。ゲート電極２０４は、エッチング処理を用いてパターニングすることができる。
ゲート電極２０４の上に、ゲート誘電体層２０６を堆積することができる。ゲート誘電体層２０６用に使用することができる適切な材料としては、二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム又はそれらの組み合わせが含まれる。ゲート誘電体層２０６は、プラズマ強化化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を含む適切な堆積技術によって堆積することができる。
その後、図２Ｂに示されるように、半導体層２０８がゲート誘電体層２０６の上に形成される。半導体層２０８は、ＬＴＰＳを含む。実際には、半導体層２０８はしばしば、チャネル層、活性層、又は半導体活性層と呼ばれる。
図２Ｃに示されるように、半導体層２０８の上に、ソース電極２１０及びドレイン電極２１２が形成される。ソース電極２１０とドレイン電極２１２との間の半導体層２０８の露出部分は、スロット又はトレンチ２１４と呼ばれる。ソース電極２１０及びドレイン電極２１４用に適した材料としては、クロム、銅、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、及びそれらの組み合わせ、又は上述のＴＣＯが含まれる。ソース及びドレイン電極２１０、２１２は、例えば、エッチングを介したパターニングを後に伴うＰＶＤなどの適切な堆積技術によって形成することができる。
チャンバ１００内で形成されたＴＦＴ２００は、ＬＣＤ又はＯＬＥＤディスプレイを制御するために使用することができる。従って、ＴＦＴ２００は、ポリシリコン半導体層２０８を有することができる。ポリシリコン半導体層は、アニールしてポリシリコンにすることができるアモルファスシリコン又は微結晶シリコンを含むことができる。アニール処理は、約４００℃を超える温度で行うことができる。前述したように、６０６１アルミニウム合金を含むシャワーヘッド１０６は、シャワーヘッド１０６が高温に曝されたとき、シャワーヘッド１０６から揮発して、チャンバ１００内の表面上に堆積する可能性のある不純物（例えば、亜鉛）を含む場合がある。揮発した亜鉛は、チャンバ１００の様々な表面上に堆積し得る亜鉛粉末の形態であるかもしれない。亜鉛粉末又は粒子はまた、ＴＦＴ２００の製造中にポリシリコン半導体層２０８の上に堆積する可能性がある。亜鉛の粒子は、ＴＦＴ２００の性能を低下させる可能性がある。このように、亜鉛を低減したシャワーヘッド１０６を使用することによって、ＬＴＰＳのＴＦＴ２００を形成する際に、チャンバ１００内の亜鉛粒子を低減又は排除することができる。
図３は、ＬＣＤ画素又はＯＬＥＤを制御するＴＦＴの断面模式図である。ＴＦＴ２００は、表示画素３０６（例えば、ＬＣＤ又はＯＬＥＤの表示画素）を制御するように使用することができる。表示画素３０６は、コネクタ３０４を介してドレイン電極２１２に電気的に結合することができる表示画素電極３０２に電気的に結合することができる。ＴＦＴ２００は、表示画素３０６に影響を与える可能性のある表示画素電極３０２に、コネクタ３０４を介して電気信号を提供することができる。ＴＦＴ２００の性能は、表示画素３０６を制御する上で重要であり、ＴＦＴ２００の形成中にチャンバ１００内に存在する何らかの粒子は、性能を低下させる可能性がある。これは、チャンバ１００内の昇温がシャワーヘッド１０６内の不純物をシャワーヘッド１０６から揮発させる可能性があるので、昇温が多結晶シリコンを形成するのに必要とされるため、半導体層２０８として多結晶シリコンを使用する場合は特に重要である。上述のような亜鉛を低減したシャワーヘッド１０６は、シャワーヘッド１０６からの亜鉛の揮発を低減又は排除し、汚染されていない多結晶シリコン半導体層２０８を備えたＴＦＴを提供することができる。
図４は、亜鉛物質を上に堆積したバッキングプレートの一部分のカラー写真である。図示されるように、青灰色物質がバッキングプレート上に存在する。青灰色物質は、チャンバが長期間約４００℃を超える温度で運転された後、揮発してバッキングプレート上に堆積した亜鉛粒子であると考えられる。バッキングプレート上に堆積するのに加えて、亜鉛物質はまた、他のチャンバコンポーネント（例えば、チャンバの壁）上に堆積する。なお、図４に示される青灰色の亜鉛物質は、亜鉛含有量が０．０１重量％を超える６０６１合金のアルミニウムからなるディフューザーから揮発したと考えられる。
図５は、実質的に亜鉛物質を上に堆積していないバッキングプレートの一部分のカラー写真である。図示されるように、図４の写真と比較した場合、実質的に青灰色物質がバッキングプレート上に存在しない。図５は、合金の亜鉛含有量が０．０１重量％以下の６０６１合金のアルミニウムから作られたディフューザーと共に長期間約４００℃を超える温度でチャンバが運転された後のバッキングプレートを示す。なお、亜鉛含有量が０．０１重量％以下のディフューザーを使用することによって、亜鉛の揮発及びバッキングプレート及び他のチャンバコンポーネント上への亜鉛の堆積の可能性を実質的に低減又は排除すると考えられている。
図６は、亜鉛物質を上に堆積したチャンバの一部の元素分析を示したグラフである。例えば、図４のバッキングプレートは、図６に示される元素分析で得られた結果の典型かもしれない。エネルギー分散型Ｘ線分光法が、合金の亜鉛含有量が０．０１重量％を超える６０６１合金のアルミニウムから作られたディフューザーと共に約２トールの圧力で長期間約４００℃を超える温度で運転されたチャンバコンポーネント上で実施された。青灰色の亜鉛物質が存在するチャンバコンポーネントの得られた元素分析は、炭素、酸素、及び亜鉛の存在を証明した。表１は、図６のグラフから存在する元素量の数値表現を提供する。
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本考案の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の実用新案登録請求の範囲に基づいて定められる。
Claims (10)
- 基板を処理するためのディフューザーであって、
アルミニウム合金を含む本体を含み、アルミニウム合金は、０．０１重量％以下の亜鉛を含むディフューザー。 - 本体は、複数の通路が貫通して配置される請求項１記載のディフューザー。
- プラズマ強化化学気相堆積チャンバ内で使用するためのディフューザーであって、
０．０１重量％以下の亜鉛を含むアルミニウム合金を含み、ディフューザーは、４００℃を超える温度を有する環境内で動作するように適合されているディフューザー。 - 本体は、複数の通路が貫通して配置される請求項３記載のディフューザー。
- 基板を処理するためのディフューザーを含み、ディフューザーは、アルミニウム合金を含む本体を含み、アルミニウム合金は、０．０１重量％以下の亜鉛を含むＰＥＣＶＤ装置。
- 本体は、１以上の締結機構及びシャワーヘッドサスペンション機構によって、バッキングプレートに結合される請求項５記載の装置。
- ガス源は、バッキングプレートに結合される請求項６記載の装置。
- 本体は、基板支持体の反対の処理容積内に配置される請求項６記載の装置。
- 本体は、ＲＦ電源に結合される請求項５記載の装置。
- アルミニウム合金は、約４００℃を超える温度で実質的に不揮発性である請求項５記載の装置。
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