JP4933894B2 - 気化器モジュール - Google Patents

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Description

発明の背景
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、大面積基板の酸化シリコン堆積の為の方法および装置に関する。
関連技術の説明
[0002]薄膜トランジスタ(TFT)は、従来、モニタ、パネルディスプレイ、ソーラーセル、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、携帯電話等に使用される、大面積基板またはプレート上に作られる。多くのTFT製造業者は、550mm×650mm(必要に応じて更に大きなサイズ)を越える寸法を有するTFT製造の為に大面積基板を利用する。これらの寸法が、近い将来、4.0平方メートルを超えるかもしれないことが予想される。
[0003]中央の搬送チャンバの周りに典型的に配置される真空チャンバ内で、アモルファスシリコン、ドープされる酸化シリコン、ドープされない酸化シリコン、窒化シリコン等を含む様々な膜の連続堆積により、クラスタツール内で作られる。TFTは、一般的に、液晶材料層を挟んだ2つのガラス板を備える。ガラス板の少なくとも一つは、電源に結合され、上部に配置される、少なくとも一つの導電膜を含む。電源から導電膜に供給される電力は、液晶材料の配向性を偏向し、ディスプレイ上で見られるようなテキスト、グラフィクスのようなパターンを作り出す。フラットパネルを生産する為に使用される一つの製造処理は、プラズマ増強型化学気相堆積(PECVD)である。
[0004] プラズマ増強型化学気相堆積は、一般的に、フラットパネル又は半導体ウエハのような基板上に薄膜を堆積する為に使われる。プラズマ増強型化学気相堆積は、一般的に、基板を内包する真空チャンバ内に前駆体ガスを導入することにより、達成される。前駆体ガスは、通常、チャンバの最上部付近に載置される分配プレートを通って導かれる。チャンバ内の前駆体ガスは、チャンバに結合された一以上のRF源からチャンバにRF電力を印加することにより、エネルギーが与えられる(例えば、励起される)。励起されたガスは反応し、温度制御基板支持体上に位置決めされた基板の表面で材料層を形成する。基板が低温ポリシリコン層を受ける適用例において、基板支持体は、400℃を越えるまで加熱されてもよい。反応中に生産される揮発性副産物は、排気システムを通って、チャンバからポンプで出される。
[0005]堆積膜、特にTEOS前駆体から形成される酸化シリコン内の障害の一つは、大きなサイズの基板表面で所定厚さの膜を堆積するのに必要な時間が長いことである。特に、商業的に実用可能な堆積速度を許容する速度でチャンバに処理ガスを供給できないので、堆積速度は、指数関数的に遅くなる。例えば、CVD処理に適したTEOS蒸気に液体TEOSを変換する為に利用される従来の気化器は、約10g/mに限定され、対応して、典型的な処理において約1500から最大で約2500Å/mの堆積速度に限定される。処理ガスの高容量流量(すなわち、15g/mを越える流量)を供給するのに適した発生装置の欠如は、次世代サイズの大面積基板で商業的に実用的な酸化シリコン堆積に対する主な障害である。
[0006]さらに、多くの大面積基板CVD適用例で利用される従来のTEOSバブラーのようなTEOS気化装置は、操作の上端部で液滴を発生、伴出し、これは、一般的に約10g/分に限定される。処理チャンバ内に入る液滴は、基板を汚染可能であり、更に/又は、処理変動を生じる。大面積基板のサイズは、材料および処理コストにおける大幅な投資を制するので、液滴または不十分な前駆体ガス発生による過剰欠陥は、容認されない。さらに、処理チャンバに入るガス内で伴出される液滴は、真空ポンプのダウンタイムを引き延ばす。例えば、従来の大面積基板CVDシステムは、5g/分でTEOSを生産する従来の気化装置では約23〜30秒、10g/分でTEOSを生産する従来の気化装置では約約30〜34秒である。ポンプダウン時間の最小限化は、それが基板処理能力を直接向上させるので、とても望ましい。
[0007]そのため、大面積基板で少なくとも2000Å/mの速度で誘電材料を堆積する為に(とりわけ、他の前駆体又は処理ガスの中でも)TEOS蒸気を生成する為の方法および装置が必要である。
発明の概要
[0008]少なくとも約0.35平方メートルの表面積を有する大面積基板で少なくとも3000Å/分の速度で誘電材料を堆積する為の方法および装置が提供されている。一実施形態において、誘電材料は、酸化シリコンである。同様に提供されるのは、約3000Å/分を超える堆積速度に従う処理により堆積される誘電材料層を有する大面積基板と、それを製造する為の処理チャンバである。
[0009]本発明の他の態様において、半導体処理に使用するのに適した気化装置モジュールが提供される。一実施形態において、気化器アセンブリを画成する為に、第1の熱伝導プレートと第2の熱伝導プレートを含み、第1の熱伝導プレートは、少なくとも0.125の厚みを有し、第2の熱伝導プレートに対し配置されている。複数の溝が、第1のプレートで少なくとも部分的に形成され、第2のプレートにより覆われている。第1ポートおよび第2ポートは、気化器アセンブリのそれぞれの端部で形成され、溝により流体滴に結合されている。
[0010]手短に要約された本発明の具体的な説明は、添付図面に例示されている実施形態を参照する。しかし、注意すべき点は、本発明は他の等価な効果的な実施形態を認めることができるので、添付図面は本発明の典型的な実施形態だけを例示するものであり、その範囲の限定と考慮されるべきではない。
[0016]理解を容易ならしめるため、同一の参照符号は、可能な限り、図面に共通な同一要素を指定する為に使用されている。
好適実施形態の詳細な説明
[0017]図1は、3000Å/分を超え、14000Å/分まで越える速度で、大面積基板で誘電材料を堆積するように適合されたプラズマ増強型化学気相堆積システム100の一実施形態の上部断面図である。通常、大面積基板は、約0.35平方メートル以上の表面積を(一側部に)有する。システム100は、一般的に、中央搬送チャンバ102を含み、それに結合された複数の処理チャンバを有する。オプションとして、処理チャンバ104の一つは、加熱チャンバ104’でもよい。少なくとも一つのロードロックチャンバ106が搬送チャンバ102とファクトリインターフェース108との間に結合され、ファクトリインターフェース108と処理チャンバ104(2つが図示)との間の基板搬送を容易ならしめている。システム100は、また、ファクトリインターフェース108内に配置されたインターフェースロボット110と、搬送チャンバ102内に配置された搬送ロボット112とを含み、ロードロックチャンバ106を介して、当該システムの周りで基板の移動を可能にする。本発明から利益を得られるように適合可能な一つの大面積基板処理システムは、AKT−5500プラズマ増強型化学気相堆積(PECVD)システムであり、これは、カリフォルニア州サンタクララに所在のAKT、アプライドマテリアルズ社の一部門から入手可能である。
[0018]各々の処理チャンバ104は、大面積基板を処理する為に適合され、通常、少なくとも約360リットルの容積を有する。各々の処理チャンバ104は、通常、それぞれのガス分配システム114に結合されている。ガス分配システム114は、一般的に、処理ガスを処理チャンバに供給する。各々のガス分配システム114は、一以上のガスを、その、それぞれの処理チャンバ104に供給するように構成されてもよい。図1の実施形態において、少なくとも一つのガス分配システム114が、液体前駆体から生成される前駆体または処理ガスを約1160sccmを越える速度(例えば、TEOSを10から少なくとも100グラム/分)で供給する。
[0019]図2は、図1の処理チャンバ104の断面図を示し、それは、処理チャンバに結合されたガス分配システム114の一実施形態を有する。処理チャンバ104は、壁206、底部208、リッドアセンブリ210であって、処理容積212を画成するものを有する。処理容積212は、通常、処理チャンバ104の内外への基板140の移動を容易にする壁206のポート(図示せず)を介してアクセスされる。壁206と底部208は、通常、アルミニウムまたは処理化学物質と両立する他の材料の単一ブロック体から製造される。リッドアセンブリ210は、処理容積212を(図示しない様々なポンピングコンポーネントを含む)排気ポートに結合させるポンピングプレナム214を内包する。
[0020]リッドアセンブリ210は、壁206により支えられ、処理チャンバ104を点検する為に取り外すことができる。リッドアセンブリ210は、一般的に、アルミニウムから構成され、追加的に、熱伝達流体を貫通して流すことによりリッドアセンブリ210の温度を調整する為に熱伝達流体用チャネルを含む。
[0021]分配プレート218は、リッドアセンブリ210の内側220に結合されている。分配プレート218は、典型的に、アルミニウムから製造され、穿孔領域を含み、そこを通って、ガス分配システム114から供給された処理及び他のガスが、基板支持体238に載置された基板140まで分配される。分配プレート218の穿孔領域は、基板140上の材料の均一な堆積を促進する方式で処理ガスを分配するように構成されている。
[0022]加熱される基板支持アセンブリ238は、処理チャンバ104内で中央に配置されている。支持アセンブリ238は、処理中、基板140をさせる。支持アセンブリ238は、複数のリフトアセンブリ250を有し、これらは、そこを通じて移動できるように配置されている。リフトピン250は、支持面260から突き出ており、これにより、支持アセンブリ238に対し離間された関係で基板を配置し、搬送ロボット112を共に基板の搬送を容易にする。
[0023]真空ポート(図示せず)は、支持アセンブリ238を介して配置され、基板140と支持アセンブリ238との間に真空を作用させ、処理中、基板140を支持アセンブリ238に固定する。支持アセンブリ238内に配置された電極のような加熱素子232は、電源230に結合され、支持アセンブリ238と、その上部に位置決めされた基板140を所定の温度まで加熱する。通常、加熱素子232は、基板140を約150から少なくとも約460℃までの均一な温度で維持する。
[0024]支持アセンブリ238は、追加的に、制限シャドウフレーム248を支える。シャドウフレーム248は、基板140の縁部を覆うように構成され、通常、セラミックから構成される。一般的に、シャドウフレーム248は、支持アセンブリ238と基板140との縁部での堆積を防止するので、基板は、支持アセンブリ238にくっつかない。オプションとして、パージガスは、シャドウフレーム248と支持アセンブリ238との間に供給され、基板の縁部での堆積を防止することを支援する。
[0025]支持アセンブリ238は、ステム242によりリフトシステム(図示せず)に結合され、リフトシステムは、支持アセンブリ238を高い位置(図示)と低い位置との間で移動させる。ベローズ246は、チャンバ容量212と処理チャンバ外部の大気圧との間の真空密封を与える一方、支持アセンブリ238の移動を容易にする。ステム242は、追加的に、電気端子の為の導管、真空及びガス供給ラインを、支持アセンブリとシステム100の他のコンポーネントとの間に与える。
[0026]支持アセンブリ238は、電源222により分配プレート218(又はチャンバのリッドアセンブリ内部または付近に配置された他の電極)に供給されたRF電力が、支持アセンブリ238と分配プレート218との間の処理容積212内に配置されたガスを励起できるように、一般的に接地されている。数Hzから13MHz以上の間の周波数を一般的に有するRF電力は、基板表面積に適切なワット数で供給される。一実施形態において、電源222は、二重の周波数源を備え、これは、約2MHz未満の低周波数(好ましくは、約200〜500kHz)から13MHzを超える高周波数(好ましくは、約13.56MHz)を供給する。周波数は、固定しても、変動してもよい。例示的に、550mm×650mmの基板に対し、低周波数電源は、約0.3から約2kWであるが、高周波数電源は、約1から5kWである。一般的に、電力要件は、対応する基板サイズの増減と共に増減する。
[0027]ガス分配システム114は、テトラエトキシシラン(TEOS)源272,ヘリウム源274,気化器モジュール280を含み、気化器モジュール280は、気化器出力ライン288により、処理チャンバ104に結合されている。TEOS源272は、配管、バルブ、流量制御装置などを含み、液体TEOSの制御された量を、気化器入力ライン276を通して気化器モジュール280に分配するが、気化器入力ライン276は、TEOS源272と気化器モジュール280との間を通っている。
[0028]ヘリウム源274は、配管、バルブ、流量制御装置などを含み、ヘリウムガスの制御された量を分配する。ヘリウムは、ヘリウム源274から気化器モジュール280まで気化器入力ライン276を通ってヘリウムを発送することによりパージガスとして処理に使用可能である。ヘリウムは、また、ヘリウム源274からヘリウムまで、気化器出力ライン288に連結されたキャリアガスライン278を通って、ヘリウムを発送することによりキャリアガスとして使用可能である。
[0029]図3Aは、気化器モジュール280の概略図を示す。気化器モジュールは、液体流量制御装置340と気化器330を含む容器320である。容器320は、また、絶縁性分割器322を含み、これは、気化器330を熱的に流量制御装置340から分離する。導管326は、絶縁性分割器322内に形成された通路を通り、流量制御装置340を気化器330に結合させる。容器320と絶縁性分割器322は、どのような適材で形成されてもよい。示された実施形態において、容器320は、ステンレス鋼から製造され、絶縁性分割器322は、シリコンゴムから製造されている。
[0030]流量制御装置340は、気化器入力ライン276によりTEOS源272に結合され、導管326により気化器330に結合されている。ヒートシンク342は、流量制御装置340の底部に取り付けられている。ファン346は、ヒートシンク342の近傍に配置され、それは、空気をヒートシンク342を横切って送風するように向けられているので、流量制御装置を、およそ室温、或いは約25℃で維持する。流量制御装置340は、液体の流れを制御する装置であればよく、例えば、質量または容積式流量計である。一つの適した流量制御装置340は、質量流量計モデル2000PIであり、これは、ペンシルバニア州ハットフィールドに所在するPorter Instrument Companyより商業的に利用可能である。流量制御装置340を熱的に気化器330から隔離することにより、流量制御装置340の温度は、所定値に容易に維持可能であり、そのため、制御装置340により提供される流量の読みは、既知の正確な制御偏差内になるので、前駆体の生成において、より高精度な制御が可能である。
[0031]気化器330は、気化器出力ライン288により処理チャンバ104に結合され、導管326により流量制御装置342に結合されている。少なくとも一つの加熱装置312が気化器モジュール280に結合され、TEOSを加熱し、液体TEOSから気相への気化を容易にしている。気化器330に結合されていることが示されているが、加熱装置312は、代替え的に、内部に配置されるか、或いは、導管326に結合されるか、或いは気化器330内に配置可能である。
[0032]図3Bは、気化器330の一実施形態の分解図を示す。一実施形態において、気化器330は、熱伝導性キャップ354で密封された熱伝導性本体352を備える。本体352は、複数の側方チャネル360と、一側部に形成された細長い溝362と、を有する。本体352は、処理する化学物質に対し不活性であり、複数のチャネル360と複数の溝362の製造中および約90℃以上の温度での動作において、平坦性を保持するのに十分な厚さである。分かったことは、本体352が少なくとも0.125インチの厚さを有するステンレス鋼から製造可能であることである。溝形成中に本体352が柔らかすぎ、且つ/又は、簡単に反らされ、本体352とキャップ354との間隙が本体352にわたって変動し、それにより、液体/ガスが溝362の外側に流れ、実質的に完全な気化を妨げるので、約0.100インチ以下の厚さのステンレス鋼の本体は、貧弱なTEOS気化特性を有し、出力部における高い液体含有のため、低い欠陥堆積に対し不適切であることが分かっている。
[0033]側方チャネル360は、気化器330を通る流れの方向に対し垂直方向に堆積される。チャネル360の一つのチャネルは、気化器330の入口側370付近に配置され、本体352を少なくとも部分的に通って形成された入口ポート356を介して導管326に結合されている。チャネル360の2番目のチャネルは、気化器330の外側372付近に配置され、本体352を少なくとも部分的に通って形成された出口ポート358(図3Bに部分的にあいまいに図示)を介して気化器出力ライン288に結合されている。
[0034]複数の細長い溝362は、本体352内に形成され、気化器330を貫通する流れの方向に対し平行に通り、複数のチャネル360を互いに流体結合させる。溝362は、チャネル360より浅く、完全な気化を確実にするため、隣接する溝362を通るTEOSの分離した流れを維持する為に必要な平坦さを維持する為に機械加工される。溝362の化学的エッチングにより生じる熱は、本体352を反らせ、それにより、TEOSの完全な気化を実質的に妨げる溝362内の流れの分離を妨げることが分かった。流れの混合は、貧弱な性能、過剰な液滴を生じるが、これは、大面積基板処理にとって受け入れがたい。キャップ354は、本体352に留められ、それにより、気化器330を通って流れる流体が複数のチャネル及び内部に形成された複数の溝の内部だけを移動するようにしている。
[0035]溝362は、TEOSが、1分当たり少なくとも約10から少なくとも約100gまでの気化を実質的に完了することを確実にする為に十分な表面積で構成されている。一実施形態において、少なくとも45個の溝362が本体352内に形成されている。各々の溝362は、約0.007インチの深さ、約0.015インチの幅を有する。
[0036]本体352とキャップ354は、本体352及び/又はキャップ354に抗して配置された少なくとも一つの加熱装置312により加熱され、約90℃から約150℃、好ましくは120℃まで、チャネル360及び溝362を通って流れるTEOSを加熱する。そのため、気化器330に入る液体TEOSは、加熱され、細長い溝362を横切るように強いられ、TEOS蒸気を生産する。
[0037]TEOSは実質的に完全に蒸発するので、真空ポンプダウンタイムは実質的に減じられる。例えば、気化器330を利用する大面積基板用CVDシステムは、5g/分のTEOSを生産するとき約15秒のポンプダウン時間、10g/分を生産する従来の気化器では約18秒であるが、それぞれを従来の気化器のポンプダウン時間と比較すると、21秒、34秒である。そのため、気化器330は、処理チャンバに入る液体のパーセントにおいて実質的な減少を示すため、サイクル時間を減らし、望ましいことに、従来のシステムと比較すると、基板処理能力を高める。
[0038]さらに、気化器出力部の圧力安定および整定時間は、従来の気化器を越えて実質的に改善される。例えば、約10g/分でTEOSを生産するとき、本発明では約10秒の整定時間(すなわち、定常状態の出力までの時間)であるのに対し、従来の気化器では20〜45秒である。約10g/分でTEOSを生産するとき、本発明の圧力安定性は、約±2.82パーセントであるのに対し、従来の気化器では±6.09パーセントである。
[0039]更に図2に戻ると、制限装置290は、気化器330と処理チャンバ104との間の気化器出力ライン288に配置されている。制限装置290は、気化器330に十分な背圧を与えるように構成されているので、気化する液体は、完全な気化の前に気化器330を急速に出るように膨張しない。さらに、制限装置290は、気化されるTEOSの安定した流れを与え、それが均一性かつ再現性のある処理を高める。一実施形態において、制限装置290は、約0.187及び約0.140インチの間のオリフィスを有する。
[0040]チャンバ104に達する前に、気化されたTEOSの凝縮を避ける為に、気化器出力ライン288およびキャリアガスライン278は加熱される。これにより、気化器出力ライン288を移動する時、又は、より冷えた加熱されていないキャリアガスとの混合時の、気化されたTEOSの冷却が防止される。ライン278,288は、加熱テープを巻き、接触式加熱装置を付け、熱伝導導管を経由する等により、加熱されてもよい。気化されたTEOSまたはTEOS/キャリアガス混合物は、気化器出力ライン288を通って処理チャンバ104まで流れる。気化器モジュール280と加熱されるライン288、278との組合せは、気化されたTEOSが処理チャンバ104に10g/分を超える速度で分配されることを可能にする。他の実施形態において、気化器モジュール280は、少なくとも約20g/分、最大で100g/分を超えて、分配するように構成可能である。高性能気化器を促進する気化器モジュール280の一つの特質は、気化器モジュール280内に形成された溝の数を増加することである。
[0041]酸素ガスは、プラズマガスライン286により処理チャンバに結合された酸素源284から処理チャンバ内に供給される。酸素ガスは、TEOS蒸気と混合し、処理チャンバ104内で励起され、プラズマを形成する。TEOSは、プラズマ内で分解し、処理チャンバ104内に置かれた基板の表面で酸化シリコン層を堆積する。
[0042]通常、リモートプラズマ源(図示せず)は、処理チャンバ104に結合され、数多くの処理サイクルが終了した後、チャンバを洗浄する為に使用される。処理チャンバは、汚染による高価なダウンタイム及び製品の欠陥を最小限にする一方、チャンバ内の洗浄度の必要レベルを保つ為に、サイクル毎に洗浄されてもよいし、所定回数のサイクルの後で洗浄されてもよい。
[0043]図4は、大面積基板上の誘電材料の、プラズマ増強型化学気相堆積の為の方法に対するフローチャートを示す。ステップ402では、図2,図3を言及し、基板140が処理チャンバ104内に導入され、処理チャンバ104内部の基板支持アセンブリ238上に配置される。基板140は、真空圧力で下方に保持され、シャドウフレーム248により周辺部の周りが覆われる。
[0044]ステップ404では、基板140が、約350℃から約440℃の範囲内の温度まで加熱素子232により加熱される。通常、処理チャンバ104の壁206は、約90℃から約150℃までの範囲内の温度で処理チャンバ104を維持する為に冷却される。
[0045]処理ガスは、ステップ406で処理チャンバ104内に導入される。一実施形態において、TEOSは、TEOS源272から気化器276まで、約1160sccmから約11600sccmの範囲内の流量で供給される。気化器276と気化器出力管284は、約90℃から約150℃まで、好ましくは、120℃の温度で維持される。加熱された気化器を通って流れるTEOSは、気化され、TEOS蒸気は、気化器出力管284から処理チャンバ104内に流される。
[0046] 気化器出力管284を通って流れるTEOS蒸気は、リッドアセンブリ210を通って処理チャンバ104に入る。酸素ガス源284からプラズマガスライン286を通って流れる酸素ガスは、同時に、処理チャンバ104内にリッドアセンブリ210を通って導入される。酸素ガスの流量は、約2000から約15000sccmである。TEOSと酸素ガスは混合し、処理容積212内にガス分配プレート218を通って移動する。
[0047]ステップ408では、混合されたTEOSと酸素から、処理チャンバ104内の、処理容積212内で、電源222からガス分配プレート218に約5000WのRFエネルギーを印加することにより、プラズマが形成される。TEOSは、プラズマ内で分解し、TEOSが約1160sccmの流速で流れるとき、少なくとも約0.357mの一側部の表面積を有する大面積基板の露出表面で約3000から少なくとも約3500Å/分までの速度で、基板の表面上に、酸化シリコンの層を堆積する。約14000Å/分の堆積速度は、11600sccmのTEOS流量で実現可能である。
[0048]一実施形態において、基板140は加熱素子232により、約440℃の温度まで加熱される。TEOSは、TEOS源272から気化器276まで、少なくとも約10g/分の流量で供給される。気化器は、約120℃の温度で維持される。加熱された気化器を通って流れるTEOSは、気化され、気化器出力管284を出て処理チャンバ104内に流れる。気化器出力管284は、約120℃まで加熱され、TEOSが処理チャンバ104内に入る前に凝縮することを妨げる。
[0049]気化器出力管284を通って流れるTEOS蒸気は、リッドアセンブリ210を通って処理チャンバ104に入る。酸素ガス源284からプラズマガスライン286を通って流れる酸素ガスは、約2000sccmの流量で、リッドアセンブリ210を通って処理チャンバ104内に同時に導入される。TEOSと酸素ガスは、混合し、ガス分配プレート218を通って処理容積212内に移動する。電源222からガス分配プレート218まで約5000WのRFエネルギーを印加することにより、混合ガスから、処理容積212内で、プラズマが形成され、約3000から少なくとも約4000Å/分までの速度で、基板の表面上に酸化シリコンの層が堆積される。
[0050]当該方法400を介して堆積される酸化シリコン材料は、従来の処理より実質的に速い速度で堆積されるばかりか、酸化シリコンは、丈夫な物理特性を示す。例えば、堆積された酸化シリコンは、−2.68から3.03の範囲の応力、約1.45から約1.47の反射率、約1250から約3100Å/分までのウェットエッチング速度を有し、これらの全ては、非常に遅い速度で堆積された従来法適用の材料と有利に匹敵する。
[0051]前述したことは、本発明の好ましい実施形態に向けられているが、本発明の他の更なる実施形態は、その基本的範囲を逸脱することなく、案出可能である。本発明の範囲は、添付された請求の範囲により定められる。
図1は、本発明の気化器モジュールの一実施形態を含む例示的な大面積基板処理システムの断面図である。 図2は、本発明の気化器モジュールの一実施形態を含む図1の処理チャンバの断面図を示す。 図3Aは、本発明の気化器モジュールの一実施形態の断面図である。 図3Bは、図3Ano気化器モジュールに含まれる気化器の断面図である。 図3Aの気化器モジュールが利用可能な処理の一実施例のフローチャートを示す。
符号の説明
100…プラズマ増強型化学気相堆積システム、102…中央搬送チャンバ、104…処理チャンバ、106…ロードロックチャンバ、104’…加熱チャンバ、106…ロードロックチャンバ、108…ファクトリインターフェース、110…インターフェースロボット、112…搬送用ロボット、114…ガス分配システム、140…基板、206…壁、208…底部、210…リッドアセンブリ、212…処理容積、218…分配プレート、220…内側、222…電源、232…加熱素子、238…支持アセンブリ、242…ステム、246…ベローズ、248…シャドウフレーム、250…リフトピン、260…支持面、272…TEOS源、274…ヘリウム源、276…気化器入力ライン、278…キャリアガスライン、280…気化器モジュール、286…プラズマガスライン、288…気化器出力ライン、290…制限装置、312…加熱装置、320…容器、322…絶縁性分割器、326…導管、330…気化器、340…流量制御装置、342…ヒートシンク、346…ファン、352…本体、354…熱伝導性キャップ、356…入口ポート、358…出口ポート、360…チャネル、362…溝、370…入口側、372…TEOS源

Claims (7)

  1. 気化器モジュールであって、
    液体流量コントローラと、
    前記流量コントローラと協働し、所定温度で前記流量コントローラを維持する温度コントローラと、
    前記流量コントローラに結合された入口、前記半導体処理チャンバにガス状の前駆体を流すように適合された出口を有する気化器と、
    前記流量コントローラに結合されたヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの近傍に配置され、前記ヒートシンクと協働して前記流量コントローラを冷却するファンと、
    を備える、前記気化器モジュール。
  2. 前記気化器と前記流量コントローラの間に配置された断熱部材を更に備える、請求項1記載の気化器モジュール。
  3. 前記断熱部材は、少なくともシリコンゴムで部分的に製造されている、請求項2記載の気化器モジュール。
  4. 前記気化器と流量コントローラを収容する容器を更に備える、請求項2記載の気化器モジュール。
  5. 前記気化器は、90℃から150℃の範囲内の温度まで加熱され、前記流量コントローラは、25℃で維持される、請求項1記載の気化器モジュール。
  6. 気化器モジュールであって、
    液体流量コントローラと、
    前記流量コントローラと協働し、所定温度で前記流量コントローラを維持する温度コントローラと、
    前記流量コントローラに結合された入口、前記半導体処理チャンバにガス状の前駆体を流すように適合された出口を有する気化器と、
    第1側部を有する少なくとも0.3175センチメートルの厚みを有する第1の熱伝導性プレートと、
    前記気化器を画成する為に前記第1のプレートに結合された第2の熱伝導性プレートと、
    前記第1のプレート内で少なくとも部分的に機械加工され、前記第2のプレートにより覆われ、前記気化器の前記入口及び出口を結合する、複数の溝と、
    を備える、前記気化器モジュール。
  7. 前記出口に結合され、0.3556から0.47498センチメートルのオリフィスを有する制限装置を更に備える、請求項1記載の気化器モジュール。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040237889A1 (en) * 2003-05-28 2004-12-02 Winbond Electronics Corporation Chemical gas deposition process and dry etching process and apparatus of same
US9725805B2 (en) * 2003-06-27 2017-08-08 Spts Technologies Limited Apparatus and method for controlled application of reactive vapors to produce thin films and coatings
US20050109276A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Applied Materials, Inc. Thermal chemical vapor deposition of silicon nitride using BTBAS bis(tertiary-butylamino silane) in a single wafer chamber
US20050223986A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-13 Choi Soo Y Gas diffusion shower head design for large area plasma enhanced chemical vapor deposition
CN1954094A (zh) * 2004-05-20 2007-04-25 阿克佐诺贝尔股份有限公司 用于固体化学制品持续蒸汽发送的起泡器
DE102004061095A1 (de) * 2004-12-18 2006-06-22 Aixtron Ag Vorrichtung zur temperierten Aufbewahrung eines Behälters
US8709162B2 (en) * 2005-08-16 2014-04-29 Applied Materials, Inc. Active cooling substrate support
US20070082507A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for the low temperature deposition of doped silicon nitride films
US7501355B2 (en) * 2006-06-29 2009-03-10 Applied Materials, Inc. Decreasing the etch rate of silicon nitride by carbon addition
US20100047954A1 (en) * 2007-08-31 2010-02-25 Su Tzay-Fa Jeff Photovoltaic production line
KR20100051738A (ko) * 2007-08-31 2010-05-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 광전지 생산 라인
US8168268B2 (en) * 2008-12-12 2012-05-01 Ovishinsky Innovation, LLC Thin film deposition via a spatially-coordinated and time-synchronized process
US8965185B2 (en) * 2009-03-02 2015-02-24 Btu International, Inc. Infrared furnace system
US20120009347A1 (en) * 2010-07-07 2012-01-12 Applied Materials, Inc. Precise temperature control for teos application by heat transfer fluid
JP6303733B2 (ja) * 2014-03-31 2018-04-04 ソニー株式会社 磁気記録媒体およびその製造方法、ならびに成膜装置
US9953843B2 (en) * 2016-02-05 2018-04-24 Lam Research Corporation Chamber for patterning non-volatile metals
KR102338026B1 (ko) * 2017-07-25 2021-12-10 가부시키가이샤 후지킨 유체 제어 장치
FR3079345B1 (fr) * 2018-03-26 2020-02-21 Soitec Procede de fabrication d'un substrat pour dispositif radiofrequence
CN112342531A (zh) * 2020-10-19 2021-02-09 绍兴同芯成集成电路有限公司 一种利用低频射频电浆制备ild绝缘层的晶圆制造工艺

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0058571A1 (en) 1981-02-18 1982-08-25 National Research Development Corporation Method and apparatus for delivering a controlled flow rate of reactant to a vapour deposition process
US4872947A (en) * 1986-12-19 1989-10-10 Applied Materials, Inc. CVD of silicon oxide using TEOS decomposition and in-situ planarization process
US5000113A (en) 1986-12-19 1991-03-19 Applied Materials, Inc. Thermal CVD/PECVD reactor and use for thermal chemical vapor deposition of silicon dioxide and in-situ multi-step planarized process
ZA884511B (en) * 1987-07-15 1989-03-29 Boc Group Inc Method of plasma enhanced silicon oxide deposition
JP2631481B2 (ja) 1987-12-08 1997-07-16 株式会社 リンテック 質量流量計とその計測方法
JPH0784662B2 (ja) * 1989-12-12 1995-09-13 アプライドマテリアルズジャパン株式会社 化学的気相成長方法とその装置
US5078092A (en) * 1989-12-22 1992-01-07 Corning Incorporated Flash vaporizer system for use in manufacturing optical waveguide fiber
JPH0795527B2 (ja) 1991-02-05 1995-10-11 株式会社リンテック 液体原料用気化供給器
JPH06291040A (ja) 1992-03-03 1994-10-18 Rintetsuku:Kk 液体気化供給方法と液体気化供給器
JPH1089532A (ja) 1995-12-13 1998-04-10 Rintetsuku:Kk 気化装置の弁構造
JPH10150030A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Kokusai Electric Co Ltd 成膜装置
US5849089A (en) 1997-03-14 1998-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Evaporator for liquid raw material and evaporation method therefor
JP2000017457A (ja) * 1998-07-03 2000-01-18 Shincron:Kk 薄膜形成装置および薄膜形成方法
US6261374B1 (en) 1998-09-29 2001-07-17 Applied Materials, Inc. Clog resistant gas delivery system
DE29903296U1 (de) * 1999-02-24 2000-08-03 Cpc Cellular Process Chemistry Mikroreaktor
JP2001104769A (ja) 1999-10-04 2001-04-17 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 揮発性物質の供給装置およびその制御方法
KR100436657B1 (ko) * 2001-12-17 2004-06-22 미래산업 주식회사 반도체 소자 테스트 핸들러의 소자 가열 및 냉각장치

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