JP6799902B2 - 多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッド - Google Patents

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本願は、２０１４年５月５日出願の発明の名称を「ＵＬＴＲＡ ＬＯＷ ＶＯＬＵＭＥ ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ ＦＯＲ ＡＴＯＭＩＣ ＬＡＹＥＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ（原子層蒸着のための超低容積シャワーヘッド」とする米国仮特許出願第６１／９８８，８３４号に基づく優先権の利益を主張して２０１５年３月２５日に出願された発明の名称を「ＬＯＷ ＶＯＬＵＭＥ ＳＨＯＷＥＲＨＥＡＤ ＷＩＴＨ ＰＯＲＯＵＳ ＢＡＦＦＬＥ（多孔バッフルを備える低容積シャワーヘッド）」とする米国特許出願第１４／６６８，５１１号に基づく優先権の利益を主張し、各出願は参照によって本明細書にその全体が全ての目的で組み込まれる。

本開示は、一般に、半導体処理装置においてガスを分配するためのシャワーヘッドに関する。本開示の特定の態様は、原子層蒸着（堆積）処理においてガスを分配するための多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドに関する。

半導体処理ツールは、しばしば、半導体基板またはウエハにわたって比較的均一に処理ガスを分配するよう設計された構成要素を備える。かかる構成要素は、一般に、その業界では「シャワーヘッド」と呼ばれている。シャワーヘッドは、通例、何らかのプレナム空間に面するフェースプレートを備える。フェースプレートは、プレナム空間内のガスが、フェースプレートを通って、基板とフェースプレートとの間（あるいは、ウエハを支持するウエハ支持体とフェースプレートとの間）の反応空間に流れ込むことを可能にする複数の貫通孔を備えうる。貫通孔は、通例、ウエハにわたるガス分配が実質的に均一な基板処理につながるように配置される。

本開示は、半導体処理装置で用いるシャワーヘッドに関する。シャワーヘッドは、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有するプレナム空間を備えており、第１の面よび第２の面は、シャワーヘッドのプレナム空間を少なくとも部分的に規定する。シャワーヘッドは、さらに、プレナム空間と流体連通する１または複数のガス流入口と、複数の第１の貫通孔を備えるフェースプレートと、複数の第２の貫通孔を備えているバッフルと、を備える。複数の第１の貫通孔は、フェースプレートの第１の側から第２の側まで伸びており、フェースプレートの第１の側は、プレナム空間の第１の面を規定する。バッフルは、複数の第２の貫通孔を備えており、プレナム空間と１または複数のガス流入口との間の領域内に配置されている。

いくつかの実施例において、フェースプレートの直径は、バッフルの直径よりも少なくとも４倍大きい。いくつかの実施例において、シャワーヘッドの容積は、約５０ミリリットルから約５００ミリリットルである。いくつかの実施例において、バッフルの多孔率は、約５％から約２５％である。いくつかの実施例において、複数の第２の貫通孔は、バッフルの中心よりもバッフルの縁部の近くに配置されている。いくつかの実施例において、シャワーヘッドは、さらに、フェースプレートの反対側にバックプレートを備え、バックプレートの一の側が、プレナム空間の第２の面を規定し、プレナム空間と１または複数のガス流入口との間の領域は、プレナム空間の第２の面を規定するバックプレートの片側に凹設されている。

本開示は、さらに、上述のシャワーヘッドを備えた半導体処理ステーションに関する。半導体処理ステーションは、命令によって以下の動作を実行するよう構成されているコントローラを備える。基板を半導体処理ステーション内に提供する動作と、シャワーヘッドを介して半導体処理ステーションに反応ガスを導入して、基板の表面上に吸着させる動作と、シャワーヘッドを介して半導体処理ステーションにパージガスを導入する動作と、プラズマを印加して、基板の表面上に吸着した反応ガスから薄膜層を形成する動作。

いくつかの実施例において、薄膜層の膜不均一性は、約０．５％未満である。いくつかの実施例において、膜不均一性は、ガス反応物を導入する動作、パージガスを導入する動作、および、プラズマを印加する動作の内の１または複数に関連する１または複数のプロセスパラメータから切り離されている。いくつかの実施例において、原子層蒸着（ＡＬＤ）サイクルでの薄膜層の形成は、約１．５秒未満で実行される。

本開示は、さらに、上述の半導体処理ステーションを備えた半導体処理ツールに関する。いくつかの実施例において、半導体処理ツールは、ステッパを備える。

バッフルを備えたシャワーヘッドの一例を示す等角断面図。

多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドの一例を示す等角断面図。

図２の低容積シャワーヘッド内の多孔バッフルを示す拡大等角断面図。

２例のシャワーヘッドを並べて比較した断面図。

低容積シャワーヘッドにおいて、フェースプレートおよび多孔バッフルのための貫通孔の配置のレイアウト例を示す図。

シャワーヘッド内での通常のガス流の方向を矢印で示す、バッフルを備えたシャワーヘッド例の一部の断面図。

低容積シャワーヘッド内での通常のガス流の方向を矢印で示す、多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッド例の一部の断面図。

シャワーヘッドにおけるバッフルの一例を示した等角図。

シャワーヘッドにおいて複数の貫通孔を備えたバッフルの一例を示す等角図。

フェースプレートの半径方向寸法の関数としてシャワーヘッドのフェースプレートからのガスの軸方向流速を示したグラフ。

２つのシャワーヘッドについて原子層蒸着の不均一性の割合を示したグラフ。

多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドを備えることができるマルチステーション処理ツールを示す概略図。

以下の説明では、提示した概念の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。提示された概念は、これらの具体的な詳細事項の一部またはすべてがなくとも実施可能である。また、記載した概念が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。いくつかの概念が、具体的な実施形態との関連で説明されているが、これらの実施形態は限定を意図していないことを理解されたい。

本願において、「半導体ウエハ」、「ウエハ」、「基板」、「ウエハ基板」、および、「製造途中の集積回路」という用語は、交換可能に用いられている。当業者であれば、「製造途中の集積回路」という用語は、集積回路加工の多くの段階の内のいずれかの途中のシリコンウエハを指しうることがわかる。半導体デバイス産業で用いられるウエハまたは基板は、通例、２００ｍｍ、または、３００ｍ、または、４５０ｍｍの直径を有する。以下の詳細な説明では、本発明がウエハに実施されることを仮定している。ただし、本発明は、それに限定されない。ワークピースは、様々な形状、サイズ、および、材料を有してよい。半導体ウエハに加えて、本発明を利用しうるその他のワークピースは、プリント回路基板、磁気記録媒体、磁気記録センサ、鏡、光学素子、微小機械素子など、様々な物品を含む。

本開示の図面および説明の一部には、いくつかの慣例が採用されている場合がある。例えば、様々な点で「容積」（例えば「プレナム空間」）に言及されている。これらの空間は、一般に様々な図に示されうるが、図面および付随の符号が、かかる空間の近似を表していること、および、実際の空間は、例えば、空間の境界となる様々な固体表面まで広がりうることが理解される。様々なより小さい容積（例えば、プレナム空間の固体境界面を貫通するガス流入口またはその他の孔）が、プレナム空間に流体連通されてよい。

「〜の上方に」、「〜の上に」、「〜の下方に」、「〜の下に」などの相対語の利用は、シャワーヘッドの通常利用中の構成要素の配置に関して、それらの構成要素の空間的な関係性を示すものと理解できることを理解されたい。換言すると、シャワーヘッドは、基板処理動作中に基板に向かって下向きにガスを供給するように方向付けられうる。

はじめに
半導体処理で用いられる様々な蒸着技術の中で、或る特定の蒸着技術が、原子層蒸着（ＡＬＤ）を含みうる。膜を蒸着させるために熱的に活性化された気相反応を用いる化学蒸着（ＣＶＤ）処理とは対照的に、ＡＬＤ処理は、表面媒介性の蒸着反応を用いて、一層ずつ薄膜を蒸着する。ＡＬＤ処理の一例において、一群の界面活性部位を含む基板表面が、第１の薄膜前駆体（Ｐ１）の気相分布に暴露される。Ｐ１の分子の一部は、Ｐ１の化学吸着種および物理吸着分子を含む凝集相を基板表面上に形成しうる。次いで、リアクタは、化学吸着種だけが残るように、気相および物理吸着したＰ１を除去するために排気される。次いで、第２の薄膜前駆体（Ｐ２）が、基板表面にＰ２分子の一部を吸着させるように、リアクタに導入される。リアクタは、未結合のＰ２を除去するために、再び排気されてよい。その後、基板に供給されたエネルギが、Ｐ１およびＰ２の吸着分子の間の表面反応を活性化し、薄膜層を形成する。最終的に、リアクタは、反応副生成物ならびに場合によっては未反応のＰ１およびＰ２を除去するために排気され、ＡＬＤサイクルは終了する。さらなるＡＬＤサイクルが、膜厚を厚くするために含められてもよい。

前駆体供給工程の暴露時間および前駆体の付着係数に応じて、各ＡＬＤサイクルは、一例では１／２ないし３オングストローム厚の薄膜層を蒸着しうる。各ＡＬＤサイクルは、約５秒以下、約３秒以下、または、約２秒以下継続しうる。

共形薄膜蒸着（ＣＦＤ：ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｆｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）は、蒸着が複数サイクルにわたって実行され、各サイクルが少量の反応物質または前駆体を用いる点で、ＡＬＤ技術と類似した蒸着技術である。通例、ＣＦＤ薄膜を生成するための表面反応は、表面吸着した反応物質をプラズマ、紫外線放射、または、同様の放射源に暴露することによって活性化される。いくつかの例では、１つの反応物質が、数サイクルのＣＦＤを含みうる蒸着処理中に連続的に流れる。ＡＬＤ処理とは違い、多くのＣＦＤ処理は、２以上の反応物質がチャンバ内部の気相の中に共存することを可能にし得る。ＣＦＤでは、ＡＬＤ処理について記載した１または複数の処理工程が、ＣＦＤ処理例において短縮または除外されてもよい。ＣＦＤを用いて薄膜を形成する方法が、２０１１年４月１１日出願の米国特許出願第１３／０８４，３９９号に記載されており、この出願は、参照によって全ての目的で本明細書に組み込まれる。背景として、ＣＦＤについて簡単に説明する。

一般に、ＣＦＤサイクルは、表面蒸着反応のために実行されうる動作の最小セットである。１サイクルの結果として、基板面上に少なくとも部分的な薄膜層が生成される。通例、ＣＦＤサイクルは、各反応物質を基板表面に供給して吸着させた後に、それらの吸着した反応物質を反応させて、部分的な薄膜層を形成するのに必要な工程のみを備える。もちろん、サイクルは、反応物質または副生成物の内の１または複数を一掃する工程および／または蒸着された部分的な薄膜を処理する工程など、特定の補助的な工程を備えてもよい。一般に、サイクルは、一意的な動作手順を一組だけ含む。一例として、サイクルは、以下の動作を含んでよい。（ｉ）反応物質Ａの供給／吸着、（ｉｉ）反応物質Ｂの供給／吸着、（ｉｉｉ）パージガスを用いて反応チャンバからＢを一掃する動作、ならびに、（ｉｖ）表面上に部分的な薄膜層を形成するために、プラズマを印加してＡおよびＢの表面反応を駆動する動作。いくつかの実施例において、これらの工程は、供給工程、パージ工程、および、プラズマ工程として特徴付けることができる。いくつかの実施例において、プラズマ後パージ工程が、さらなるパージのためにサイクルに含まれてもよい。

いくつかの実施例は、異なる処理手順を用いてもよい。１つの可能な処理は、以下の動作手順を備える。（１）補助反応物質を連続的に流す動作、（２）１回量のシリコン含有反応物質またはその他の主要反応物質を供給する動作、（３）パージ１、（４）基板をＲＦプラズマに暴露させる動作、（５）パージ２。別の代替的な処理は、以下の動作手順を備える。（１）不活性ガスを連続的に流す動作、（２）１回量のシリコン含有反応物質またはその他の主要反応物質を供給する動作、（３）パージ１、（４）１回量の酸化剤またはその他の補助反応物質を供給しつつ基板をＲＦプラズマに暴露させる動作、（５）パージ２。

一般に、「掃気」または「パージ」段階の概念は、反応チャンバから気相の反応物質の１つを除去すなわちパージするものであり、通例、かかる反応物質の供給が完了した後だけに行われる。換言すると、反応物質は、パージ段階中には反応チャンバにもはや供給されない。しかしながら、パージ段階中、反応物質が基板表面上に吸着したままである。通例、パージは、反応物質が所望のレベルまで基板表面上に吸着した後に、チャンバ内の任意の残留気相反応物質を除去するよう機能する。パージ段階は、さらに、弱く吸着した種（例えば、特定の前駆体配位子または反応副生成物）を基板表面から除去しうる。

半導体処理装置では、しばしば、シャワーヘッドが、均一に分配するなど所望の方法で半導体基板にわたって処理ガスを分配するために用いられる。シャワーヘッドは、通例、シャワーヘッドの外側に通じる複数のガス分配孔を備えたフェースプレートを境界とするプレナムを備える。フェースプレートは、通例、半導体処理チャンバすなわち反応チャンバ内の基板反応領域に面しており、基板は、通常、フェースプレートの下方の位置にウエハを支持するウエハ支持体またはペデスタルの上など、半導体処理チャンバ内部でフェースプレートの下に配置される。

薄膜が、ＡＬＤで自己制限的および自己飽和的に基板表面上に成膜される。換言すると、表面上の反応サイトすべてが消費されると反応が終了するような自己制限的な方法で、前駆体が供給されて表面と反応する。これは、ＡＬＤ処理の特定の工程が飽和に達したことを意味する。通例、膜均一性は、完全な飽和に達した場合には問題にならない。しかしながら、多くのＡＬＤ処理が、より経済的に動作し、特定のスループット閾値を求める。結果として、ＡＬＤの工程すべてが必ずしも完全な飽和に達して所望のスループットを達成するわけではないので、ＡＬＤ処理の完全な飽和はスループットによって制限されうる。一例として、ＡＬＤ処理は、所望のスループットを達成するために、約７０％から約９９％の間の飽和度に達しうる。本明細書で用いられているように、ＡＬＤ処理は、ＣＦＤ処理を含みうるため、交換可能に用いられてもよい。

したがって、膜均一性を犠牲にするとより高いスループットを達成することができ、スループットを犠牲にするとより高い膜均一性を達成することができる。しかしながら、本開示のシャワーヘッドは、膜均一性かつスループットを改善するよう設計できる。いくつかの実施例において、シャワーヘッドは、ＡＬＤ処理における処理ガスまたはパージガスの供給を容易にするよう設計できる。ＡＬＤ処理において、気相の反応物質の供給における流れの均一性を改善することにより、特に供給工程およびプラズマ工程中に、蒸着膜の均一性を改善することができる。また、パージ時間を改善することにより、パージ工程の効率を改善して、ＡＬＤ処理のスループットを高めることができる。

スループットを高めるシャワーヘッドは、シャワーヘッドの容積を縮小することによって得ることができる。プレナム容積およびステム容積を縮小または最小化することで、パージ工程中に前駆体のパージを完了させるためのパージ時間を短くすることができる。容積の縮小は、パージガスを迅速かつ効率よく反応チャンバに供給できるように背圧を高める。しかしながら、シャワーヘッドの容積を小さくすると、通例は、蒸着膜の膜均一性を低下させる可能性がある。シャワーヘッドのフェースプレートにわたって空間的に均一な流れを得ることは、低容積シャワーヘッドでは困難でありうる。フェースプレートにわたって空間的に不均一な流れは、蒸着される薄膜の厚さに不均一性を引き起こしうる。上述のように、いくつかのＡＬＤ処理では、ＡＬＤ処理の蒸着サイクルが短い場合があり、完全な飽和に達することを許容しえない。したがって、フェースプレートにわたって空間的に不均一な流れは、蒸着膜の膜均一性および膜特性に悪影響を与えうる。

多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッド
本開示は、空間的に不均一な流れのペナルティを受けることなしに縮小した容積を有するシャワーヘッドを提供する。かかる低容積シャワーヘッドは、ステム容積およびプレナム空間の間の領域に配置された多孔バッフルを備えうる。低容積シャワーヘッドは、約５００ミリリットル以下の総容積を有するシャワーヘッドのことでありうる。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッドは、約５０ミリリットルおよび約５００ミリリットルの間の容積を有しうる。従来のシャワーヘッドは、特にＡＬＤ用途において、５００ミリリットルを超える容積を有しうる。

一般に、シャワーヘッドには主に２つの型がある：シャンデリア型および埋め込み型である。シャンデリア型シャワーヘッドは、チャンバの上部に取り付けられたステムを一端に有し、フェースプレートまたはバックプレートを他端に有する。ステムの一部が、ガスラインおよびＲＦ電力の接続のためにチャンバ上部から突出していてよい。埋め込み型シャワーヘッドは、チャンバ上部に一体化されており、通例はステムを持たない。図面では、一般にシャンデリア型シャワーヘッドを図示しているが、本開示は、埋め込み型シャワーヘッドにも適用できることを理解されたい。

図１は、バッフル１１０を備えたシャワーヘッド１００の一例を示す等角断面図である。図１のシャワーヘッド１００は、５００ミリリットルを超える容積を有すると共に、非多孔バッフル１１０を備えうる。図１に示すように、シャワーヘッド１００は、バックプレート１０２およびフェースプレート１０４を備えており、バックプレート１０２およびフェースプレート１０４は、別個の機械的構成要素であってもよいし、単一体に一体化されてもよい。バックプレート１０２およびフェースプレート１０４は、互いの反対側に配置されてよい。フェースプレート１０４は、基板へのガスの供給を容易にするために、複数のガス分配孔すなわち貫通孔１３２を有してよい。プレナム空間１３０が、バックプレート１０２およびフェースプレート１０４の間に規定されてよく、プレナム空間１３０は、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有しうる。いくつかの実施例において、プレナム空間１３０の第１の面および第２の面は、円周面を有しうる。第１の面および第２の面は、シャワーヘッド１００のプレナム空間１３０を少なくとも部分的に規定しうる。フェースプレート１０４の第１の側が、プレナム空間１３０の第１の面を規定しうる。バックプレート１０２の第２の側が、プレナム空間１３０の第２の面を規定しうる。いくつかの実施例では、図１に示すように、プレナム空間１３０は、プレナム空間１３０の第２の面に沿って略円錐形でありうる。

プレナム空間１３０は、１または複数のガス流入口１２０を介して、ガス（反応ガスまたはパージガスなど）を供給されてよい。図１のガス流入口１２０は、ガスを供給するための１または複数のガス供給源に接続されてよい。ガス流入口１２０は、ステム１２２を備えてよく、ステム１２２は、細管１２４に接続された拡大管１２６を備えてよい。プレナム空間１３０への到達後に、より空間的に分散した流れを提供するために、拡大管１２６は、細管１２４の直径よりも大きい直径を有してよい。

シャワーヘッド１００は、さらに、プレナム空間１３０内に配置されたバッフル１１０を備えうる。バッフル１１０は、プレナム空間１３０を通してフェースプレート１０４の縁部に向かってガスを外向きに方向付けるために、プレナム空間１３０内に取り付けられた中実すなわち非多孔質の構造であってよい。バッフル１１０は、プレナム空間１３０内でのガスの分散を可能にするために、ガス流入口１２０から特定の距離に取り付けられてよい。さらに、第２の面でのプレナム空間１３０は、ガス流入口１２０およびバッフル１１０の間により広い空間を提供するために、円錐形であってよい。いくつかの実施例において、バッフル１１０は、円形であり、拡大管１２４の直径よりも大きい直径を有してよい。プレナム空間１３０を通して外向きにガスの流れを方向付けることによって、より大きい流れの均一性を得ることができる。さらに、バッフル１１０は、ガスの流れがフェースプレート１０４の中心を通して噴出することを防止または最小限に抑えるために、実質的にガス流入口１２０を中心として配置されうる。

図２は、多孔バッフル２１０を備えた低容積シャワーヘッド２００の一例を示す等角断面図である。多孔バッフル２１０は、多孔バッフルプレートと呼んでもよい。図２の低容積シャワーヘッド２００は、約５０ミリリットルおよび約５００ミリリットルの間の容積を有すると共に、多孔バッフル２１０を備えうる。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッド２００は、約１００ミリリットルおよび約３００ミリリットルの間の容積を有しうる。低容積シャワーヘッド２００は、バックプレート２０２およびフェースプレート２０４を備えており、バックプレート２０２およびフェースプレート２０４は、別個の機械的構成要素であってもよいし、単一体に一体化されてもよい。バックプレート２０２およびフェースプレート２０４は、互いの反対側に配置されてよい。いくつかの実施例において、バックプレート２０２およびフェースプレート２０４は各々、円柱形であってよい。フェースプレート２０４は、基板へのガスの供給を容易にするために、複数の貫通孔２３２を有してよい。いくつかの実施例において、フェースプレート２０４のサイズ（例えば、直径）は、処理される基板のサイズに一致または実質的に一致してよい。貫通孔２３２は、フェースプレート２０４の第１の側から第２の側までフェースプレート２０４を通して伸びていてよい。プレナム空間２３０が、バックプレート２０２およびフェースプレート２０４の間に規定されてよく、プレナム空間２３０は、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有しうる。いくつかの実施例において、プレナム空間２３０の第１の面および第２の面は、円周面を有しうる。第１の面および第２の面は、低容積シャワーヘッド２００のプレナム空間２３０を少なくとも部分的に規定しうる。フェースプレート２０４の第１の側が、プレナム空間２３０の第１の面を規定しうる。バックプレート２０２の第２の側が、プレナム空間２３０の第２の面を規定しうる。いくつかの実施例では、図２に示すように、プレナム空間２３０は、円柱形または略円柱形であってよい。これにより、図２のプレナム空間２３０は図１のプレナム空間１３０に比較して小さい容積を有するので、シャワーヘッドの内部容積全体を縮小できる。

プレナム空間２３０は、１または複数のガス流入口２２０を介して、ガス（反応ガスまたはパージガスなど）を供給されてよい。図２のガス流入口２２０は、ガスを供給するための１または複数のガス供給源に接続されてよい。ガス流入口２２０は、ステム２２２を備えてよく、ステム２２２は、細管２２４を備えてよい。ステム２２２は、プレナム空間２３０と流体連通しうる。ステム２２２の容積は、いくつかの実施例において、約１ミリリットルおよび約５０ミリリットルの間であってよい。図２の細管２２４は図１の拡大管１２６よりも小さい直径を有するので、ステム２２２全体に細管２２４を設けることにより、シャワーヘッドの内部容積全体も削減できる。

低容積シャワーヘッド２００は、プレナム空間２３０およびガス流入口２２０の間の領域２３５に多孔バッフル２１０をさらに備えることができる。図３は、図２の低容積シャワーヘッド２００内の多孔バッフル２１０を示す拡大等角断面図である。いくつかの実施例において、多孔バッフル２１０は、領域２３５内に配置されてよく、ここで、多孔バッフル２１０は、ガス流入口２２０から特定の距離でプレナム空間２３０の上方に取り付けられてよい。多孔バッフル２１０は、領域２３５内に配置されてよいが、いくつかの別の実施例では、プレナム空間２３０内に配置されてもよいことがわかる。したがって、多孔バッフル２１０は、領域２３５を通して伸びるガス流入口２２０から或る距離に取り付けられてよい。領域２３５は、バックプレート２０２の凹んだ部分であってよい。領域は、ガス流入口２２０およびプレナム空間２３０の間のガスの流れのための移行領域を提供する。いくつかの実施例において、領域２３５は、バックプレート２０２の第２の側に凹設されてよく、バックプレート２０２の第２の側は、プレナム空間２３の第２の面を規定する。いくつかの実施例において、ステム２２２、領域２３５、および、プレナム空間２３０の各々は、円柱形の空間を規定しており、ここで、プレナム空間２３０の直径は領域２３５の直径より大きく、領域２３５の直径はステム２２２の直径より大きい。

多孔バッフル２１０は、プレナム空間２３０およびガス流入口２２０の間の領域２３５に配置されるものとして特徴付けられてよいことがわかるが、当業者であれば、領域２３５がガス流入口２２０の一部と見なされてもよいこと、および、多孔バッフル２１０がガス流入口２２０内に配置されてもよいことを理解されたい。ただし、ガス流入口２２０内に配置された時にガスの流れを遮断するのではなく、多孔バッフル２１０は、ガスが通過することを可能にする多孔性を有しうる。

バッフル２１０は、選択的に多孔質であってよく、ここで、バッフル２１０の多孔率は、約５％から約２５％の間であってよい。いくつかの実施例において、バッフル２１０は、多孔質材料を含むか、または、その他の方法で多孔質材料から製造されてよい。多孔質材料の例は、多孔質アルミニウム、多孔質アルミナ、および、多孔質石英を含みうる。バッフル２１０は、任意の適切な材料で製造されてよく、かかる材料は、アルミニウム、アルミナ、石英、および、ステンレス鋼などを含むが、これらに限定されない。材料は、遠隔洗浄（ｒｅｍｏｔｅ ｃｌｅａｎ）に適合でき、不動態化された材料すなわちアンモニア／フッ素ラジカルと容易に反応しない材料であってよい。いくつかの実施例において、バッフル２１０は、バッフル２１０を通して伸びる複数の貫通孔２１２を備えてよい。貫通孔２１２は、多孔性を効果的にシミュレートおよび模倣するために、バッフル２１０の材料を貫通して設けられてよい。いくつかの実施例において、バッフル２１０は、円形であり、ステム２２２の直径よりも大きい直径を有してよい。ただし、いくつかの実施例において、バッフル２１０は、実質的にフェースプレート２０４よりも小さい。例えば、フェースプレート２０４の直径は、バッフルプレート２１０の直径の少なくとも４倍、または、バッフルプレート２１０の直径の少なくとも１０倍であってよい。また、バッフル２１０は、領域２３５の直径よりも小さい直径を有しうる。したがって、ガス流は、貫通孔２１２を通るだけではなく、プレナム空間２３０を通して外向きにフェースプレート２０４の縁部に向かって方向付けられうる。貫通孔２１２を通して、および、プレナム空間２３０を通して外向きに、ガスの流れを方向付けることにより、図１のシャワーヘッド１００に比べてシャワーヘッド２００の内部容積全体が小さいにもかかわらず、より空間的に均一なガスの流れが得られる。さらに、バッフル２１０は、バッフル２１０の位置およびバッフル２１０の多孔性が、フェースプレート２０４の中央部を通したガスの噴出の影響を最小化できるように、実質的にガス流入口２２０を中心として配置されうる。いくつかの実施例において、バッフル２１０は、プレナム空間２３０の第１の面および第２の面と実質的に平行であってよい。

図４は、２例のシャワーヘッド４００ａ、４００ｂを並べて比較した断面図である。従来のシャワーヘッド４００ａが左側に示され、本開示の低容積シャワーヘッド４００ｂが右側に示されている。従来のシャワーヘッド４００ａは、図１のシャワーヘッド１００に対応し、低容積シャワーヘッド４００ｂは、図２の低容積シャワーヘッド２００に対応しうる。

各シャワーヘッド４００ａ、４００ｂは、バックプレート４０２と、バックプレート４０２の反対側のフェースプレート４０４とを備える。従来のシャワーヘッド４００ａのバックプレート４０２ａおよびフェースプレート４０４ａは、プレナム空間４３０ａを少なくとも部分的に規定しており、ここで、プレナム空間４３０ａは、円柱形部分および円柱形部分の上の円錐形部分の両方を含む。低容積シャワーヘッド４００ｂのバックプレート４０２ｂおよびフェースプレート４０４ｂは、プレナム空間４３０ｂを少なくとも部分的に規定しており、ここで、プレナム空間４３０ｂは、円柱形部分を含む。各シャワーヘッド４００ａ、４００ｂは、さらに、ガスがプレナム空間４３０ａ、４３０ｂに供給される際に通るステム４２２ａ、４２２ｂを備える。従来のシャワーヘッド４００ａのステム４２２ａは、細管４２４ａおよび拡大管４２６ａを備えており、低容積シャワーヘッド４００ｂのステム４２２ｂは、細管４２４ｂを備える。したがって、従来のシャワーヘッド４００ａは、ステムの直径が大きくプレナムの高さが高いので、低容積シャワーヘッド４００ｂよりも大幅に大きい容積を有しうる。従来のシャワーヘッド４００ａのより大きい容積は、流れの均一性の変動を引き起こしうるプレナム空間４３０ａ内でのガス流に関する再循環領域につながりうる。また、従来のシャワーヘッド４００ａのより大きい容積は、パージ時間の延長および移行時間の増大につながって、結果としてスループットの低下を引き起こしうる。

さらに、シャワーヘッド４００ａ、４００ｂは、バッフル４１０ａ、４１０ｂを備えており、従来のシャワーヘッド４００ａは、大型の非多孔バッフル４１０ａを備え、低容積シャワーヘッド４００ｂは、小型の多孔バッフル４１０ｂを備える。いくつかの実施例において、小型の多孔バッフル４１０ｂは、プレナム空間４３０ｂおよびステム４２２ｂの間の領域４３５ｂ内に配置される。いくつかの実施例において、領域４３５ｂは、ステム４２２ｂの延長部分を構成してよく、領域４３５ｂは、細管４２４ｂよりも大きい直径を有する。小型の多孔バッフル４１０ｂは、かかる実施例において、ステム４２２ｂ内にあると見なされてもよい。いくつかの実施例において、領域４３５ｂは、拡散器として機能することができ、散布器は円錐形または円柱形でありうる。小型の多孔バッフル４１０ｂは、大型の非多孔バッフル４１０ａと比べて、フェースプレート４０４の中央部を通る流れを増大させうる。いくつかの実施例において、小型の多孔バッフル４１０ｂの孔の数および孔の配置は、フェースプレート４０４ｂを通して空間的により均一なガス流を提供しうる。いくつかの実施例において、フェースプレート４０４ｂの孔の数および配置も、フェースプレート４０４ｂを通るガス流の空間的な均一性に影響しうる。例えば、フェースプレート４０４ｂの孔の数を減らすと、フェースプレート４０４ｂにわたって圧力降下を増大させて、フェースプレート４０４ｂの縁部に向かってより外側までガスの流れを押すことができる。

表１は、従来のシャワーヘッド４００ａおよび低容積シャワーヘッド４００ｂの間の特徴および値の比較を示す。

本開示の低容積シャワーヘッド４００ｂは、約７００ミリリットル未満、または、約５０ミリリットルおよび約５００ミリリットルの間、または、約１００ミリリットルおよび約３００ミリリットルの間の全内部容積を有しうる。表１において、本開示の低容積シャワーヘッド４００ｂは、従来のシャワーヘッド４００ａの全内部容積を７４２．７ミリリットルから２５６．４ミリリットルに縮小しており、これは、６５％の容積の削減になる。従来のシャワーヘッド４００ａのプレナム高さは、低容積シャワーヘッド４００ｂでは０．２５インチ（６．３５ｍｍ）から０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）に削減されうる。従来のシャワーヘッド４００ａのプレナム形状は、略円錐形であってもよいし、略円錐形部分および略円柱形部分の組み合わせを少なくとも含んでもよい。略円錐形部分の頂角は、約９０度超または約１２０度超であってよい。低容積シャワーヘッド４００ｂのプレナム形状は、円柱形または略円筒形であってよい。従来のシャワーヘッド４００ａのステム直径は、低容積シャワーヘッド４００ｂにおいては、１．２１インチ（３０．７３４ｍｍ）の直径から約０．１２５インチ以上の直径に低減されうる。いくつかの実施例では、これにより、半導体用途（ＡＬＤ用途など）において、パージ時間を短縮し、スループットを改善することができる。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッド４００ｂのステム直径は、移行領域４３５ｂにおいて、小さい直径から大きい直径に移行してよく、大きい直径は、約１．２１インチ以下でありうる。

いくつかの実施例において、フェースプレート４０４ａ、４０４ｂの貫通孔の数は、フェースプレート４０４ａ、４０４ｂにわたる流れの均一性に影響しうる。シャワーヘッドの内部容積が低減されると、フェースプレートにわたってより均一な分布の流れを提供するのに、プレナム空間および処理チャンバ間の圧力降下の増大が必要になりうる。一般に、ガスは、抵抗の最も小さい経路に沿って流れるので、低容積シャワーヘッド４００ｂのフェースプレート４０４ｂが小さい圧力降下を有する場合には、ガスの流れは、フェースプレート４０４ｂの中央部を通って噴出することになる。しかしながら、より大きい圧力降下では、フェースプレート４０４ｂの縁部に向かって、より外側にガスの流れを押し出す。より大きい圧力降下を容易にするために、フェースプレート４０４ｂの貫通孔の数は、従来のシャワーヘッド４００ａから低容積シャワーヘッド４００ａへの内部容積の縮小に伴って減らされてよい。逆に、フェースプレート４０４ｂの貫通孔の数が多すぎる場合、圧力降下が低すぎる場合があり、流れは、中心から縁部までフェースプレート４０４ｂにわたって均一でなくなる。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッド４００ｂのフェースプレート４０４ｂの貫通孔の数は、約１０００貫通孔から約３０００貫通孔の間、または、約１５００貫通孔から約２５００貫通孔の間であってよい。例えば、表１において、従来のシャワーヘッド４００ａの３２９２貫通孔から、低容積シャワーヘッド４００ｂの２２５７貫通孔まで削減されうる。

低容積シャワーヘッド４００ｂを通る所与の流量のガスに対して、フェースプレート４０４ｂの貫通孔の数は、特定の圧力降下を達成することにより、フェースプレート４０４にわたって特定の分布の流れを提供できる。ガスの流量が低い場合には、フェースプレート４０４ｂにわたって流れの所望の均一性を達成するために、貫通孔を少なくする必要がある。

いくつかの実施例において、フェースプレート４０４ａ、４０４ｂの貫通孔の配置も、フェースプレート４０４ａ、４０４ｂにわたる流れの均一性に影響しうる。いくつかの実施例において、貫通孔の幾何学的配置は、六角形であってよい。例えば、従来のシャワーヘッド４００ａは、六角形配置の貫通孔を備えたフェースプレート４０４ａを有しうる。いくつかの実施例において、貫通孔の幾何学的配置は、三角形であってもよい。例えば、低容積シャワーヘッド４００ｂは、三角形配置の貫通孔を備えたフェースプレート４０４ｂを有しうる。

従来のシャワーヘッド４００ａは、フェースプレート４０４ａの中央部を通る噴出の影響を防止または最小限に抑えるために、ステム４２２ａの下方に中心がある大型の非多孔バッフル４１０ａを備えうる。大型の非多孔バッフル４１０ａは、２．１３インチの直径を有しうる。非多孔バッフル４１０ａの直径は、従来のシャワーヘッド４００ａの拡大管４２６ａの直径よりも大きくてよい。しかしながら、プレナム空間４３０ａの体積が、十分な流れの均一性のために、ステム４２２ａの下方に大型の非多孔バッフル４１０ａを収容できるように増大されうる。増大される体積は、ガスの流れが外向きに分配されうるように、プレナム空間４３０ａの円錐形部分によって提供されうる。バックプレート４０２ａは、プレナム空間４３０ａの円錐形部分を提供するように傾斜されてよい。

対照的に、本開示の低容積シャワーヘッド４００ｂは、フェースプレート４０４ｂの中央部を通る噴出の影響を防止または最小限に抑えるために、ステム４２２ｂの下方に中心がある小型の多孔バッフル４１０ｂを備えうる。いくつかの実施例において、小型の多孔バッフル４１０ｂは、大型の非多孔バッフル４１０ａよりも実質的に小さくなりうる。小型の多孔バッフル４１０ｂは、約０．１インチ（２．５４ｍｍ）から約２．０インチ（５０．８ｍｍ）の間の直径を有しうる。例えば、小型の多孔バッフル４１０ｂは、０．７９インチ（２０．０６６ｍｍ）の直径を有しうる。フェースプレート４０４ｂの直径は、小型の多孔バッフル４１０ｂの直径よりも実質的に大きくなりうる。例えば、フェースプレート４０４ｂの直径は、１３インチ（３３０．２ｍｍ）であってよい。いくつかの実施例において、フェースプレート４０４ｂの直径は、小型の多孔バッフル４１０ｂの直径の少なくとも４倍、または、小型の多孔バッフル４１０ｂの直径の少なくとも１０倍であってよい。

通例、従来のシャワーヘッド４００ａから低容積シャワーヘッド４００ｂに内部容積を削減すると、削減された内部容積がフェースプレート４０４ｂにわたる流れの均一性を下げることによって流れの均一性に悪影響を与える「容積のペナルティ」が生じる。低容積シャワーヘッド４００ｂにおいてこの容積のペナルティを避けるために、本開示は、小型多孔バッフル４１０ｂを提供することが可能であり、小型の多孔バッフル４１０ｂは、プレナム空間４３０ｂおよびステム４２２ｂの間の領域４３５ｂに配置されうる。小型の多孔バッフル４１０ｂは、ガスの流れを遮断することなしに、プレナム空間４３０ｂの上方に配置できる。むしろ、小型の多孔バッフル４１０ｂは、流れの均一性を改善するために領域４３５ｂに配置することができ、小型の多孔バッフル４１０ｂの直径、ならびに、小型の多孔バッフル４１０ｂの貫通孔のサイズ、数、および、配置は、空間プレナム４３０ｂ内へのガスの流れを方向付けることにより、フェースプレート４０４ｂにわたる流れの均一性に影響を与えることができる。さらに、フェースプレート４０４ｂの貫通孔のサイズ、数、および、配置は、フェースプレート４０４ｂにわたってより大きい圧力降下を達成して、所望の流れの均一性を得るように構成できる。例えば、小型の多孔バッフル４１０ｂの貫通孔の直径は、約０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）から約０．１５インチ（３．８１ｍｍ）の間（約０．０８インチ（２．０３２ｍｍ）など）であってよい。小型の多孔バッフル４１０ｂは、図５および図７Ｂに示すように、六角形のリングに配置された６つの孔を備えてよい。６つの孔は、小型の多孔バッフル４１０ｂの中心よりも小型の多孔バッフル４１０ｂの縁部の近くに配置されてよい。フェースプレート４０４ｂの貫通孔の直径は、約０．０１インチから約０．１０インチの間（約０．０４インチ（１．０１６ｍｍ）など）であってよい。フェースプレート４０４ｂは、図５に示すように、複数の三角形パターンに配置された２０００超の孔を備えてよい。

図５は、低容積シャワーヘッドにおいて、フェースプレートのための貫通孔５３２、５５２、および、多孔バッフルのための貫通孔５１２の配置のレイアウト例を示す。従来のシャワーヘッドのフェースプレートにおける貫通孔５３２は、六角形配置５５０を形成しうるので、低容積シャワーヘッドにおいて貫通孔５５２を貫通孔５３２に追加することで、三角形配置５６０を形成できる。多孔バッフルの貫通孔５１２は、フェースプレートの貫通孔５３２の上に配置されてよい。多孔バッフルの貫通孔５１２の配置およびフェースプレートの貫通孔５３２、５５２の配置は、フェースプレートにわたる流れの均一性に影響しうる。

図６Ａは、シャワーヘッド内での通常のガス流の方向を矢印６４０ａで示す、バッフル６１０ａを備えたシャワーヘッド例の一部の断面図である。図６Ｂは、低容積シャワーヘッド内での通常のガス流の方向を矢印６４０ｂで示す、多孔バッフル６１０ｂを備えた低容積シャワーヘッド例の一部の断面図である。ガス流入口６２０ａからのガス流の流れベクトル６４０ａが、図６Ａの矢印によって示され、ガス流入口６２０ｂからのガス流の流れベクトル６４０ｂが、図６Ｂの矢印によって示されうる。バッフル６１０ａ、６１０ｂの位置、サイズ、および、多孔率は、フェースプレート６０４ａ、６０４ｂの貫通孔６３２ａ、６３２ｂを通る流れベクトル６４０ａ、６４０ｂに影響を与えうる。バッフル６１０ｂの貫通孔６１２ｂのサイズ、配置、および、数は、フェースプレート６０４ｂの貫通孔６３２ｂを通る流れベクトル６４０ｂに影響を与えうる。図６Ａにおいて、バッフル６１０ａは、フェースプレート６０４ａの縁部に向かって外向きに流れベクトル６４０ａを方向付けうる。しかしながら、図６Ｂにおいて、多孔バッフル６１０ｂは、フェースプレート６０４ｂの縁部に向かって外側に、および、フェースプレート６０４ｂの中心に向かって、流れベクトル６４０ｂを方向付けて、その結果として、フェースプレート６０４ｂの中心に向かう流れを増加させることができる。ＡＬＤ用途において、これにより、基板の中心でより高い供給濃度を実現できる。

図７Ａは、従来のシャワーヘッド７００ａにおけるバッフル７１０ａの一例を示した等角図である。従来のシャワーヘッド７００ａは、バックプレート７０２ａと、バックプレート７０２ａを通して従来のシャワーヘッド７００ａのプレナム空間に流体接続されたガス流入口７２０ａと、を備える。バッフル７１０ａは、プレナム空間内に埋め込まれてよく、バッフル７１０ａは、１または複数の内側支持ポスト７１４ａを介してバックプレート７０２ａの側から取り付けられてよい。

図７Ｂは、低容積シャワーヘッド７００ｂにおいて複数の貫通孔７１２ｂを備えたバッフル７１０ｂの一例を示す等角図である。低容積シャワーヘッド７００ｂは、バックプレート７０２ｂと、バックプレート７０２ｂを通して低容積シャワーヘッド７００ｂのプレナム空間に流体接続されたガス流入口７２０ｂと、を備える。バックプレート７０２ｂおよびガス流入口７２０ｂの間の境界では、ポケットすなわち移行領域７３５ｂが、プレナム空間およびガス流入口７２０ｂの間に設けられている。いくつかの実施例において、バッフル７１０ｂは、移行領域７３５ｂ内に配置されても、移行領域７３５ｂから伸びていてもよく、バッフル７１０ｂは、１または複数の内側支持ポスト７１４ｂを介して移行領域７３５ｂから取り付けられてよい。バッフル７１０ｂは、複数の貫通孔７１２ｂを備えてよい。いくつかの実施例において、複数の貫通孔７１２ｂは、バッフル７１０ｂの中心よりもバッフル７１０ｂの縁部の近くに選択的に配置されてよい。いくつかの実施例において、バッフル７１０ｂの多孔率は、約５％から約２５％の間（約１０％など）であってよい。いくつかの実施例において、バッフル７１０ｂは、多孔質材料で製造されてもよいし、バッフル７１０ｂを貫通するように設けられた貫通孔７１２ｂを備えた中実材料で製造されてもよい。いくつかの実施例において、バッフル７１０ｂの貫通孔７１２ｂは、六角形パターンに配置されてよい。

図８は、フェースプレートの半径方向寸法の関数としてシャワーヘッドのフェースプレートからのガスの軸方向流速を示したグラフである。シャワーヘッドのフェースプレートから１ｍｍの位置で測定された軸方向流速は、シャワーヘッドからのガスの流れの均一性を反映しうるものであり、フェースプレートの中心から縁部に向かってグラフに示されている。５標準リットル毎分（ｓｌｍ）の酸素および６Ｔｏｒｒの圧力で、バッフルを備えないシャワーヘッドは、フェースプレートの中心付近で極めて速い軸方向流速を示し、フェースプレートの中心付近の数ミリメートル以内で極めて遅い軸方向流速を示す。バッフルがないと、フェースプレートの中心から縁部までの流れの均一性は非常に悪い。５ｓｌｍの酸素および６Ｔｏｒｒの圧力で、非多孔バッフルを備えたシャワーヘッドは、フェースプレートの中心近くで非常に遅い軸方向流速を示し、フェースプレートの縁部に近づくほど軸方向流速は増大する。非多孔バッフルでは、フェースプレートの中心から縁部までの流れの均一性は悪い。シャワーヘッドの表面から２．５ｍｍに配置され、直径０．０８インチの６つの貫通孔を備えた多孔バッフルでは、フェースプレートの中心から縁部までの軸方向流速は比較的均一である。多孔バッフルは、直径２ｃｍおよび厚さ１ｍｍであってよく、６つの貫通孔は、中心が１ｃｍずつ離間されてよい。

図９は、２つのシャワーヘッドについて原子層蒸着の膜不均一性の割合を示したグラフである。膜不均一性は、蒸着膜の最も厚い部分および最も薄い部分の間の差を蒸着膜の厚さの平均値の２倍で割ることによって計算できる。不均一性の割合＝（最大値−最小値）／（２×平均値）図９において、従来のシャワーヘッドは、約０．５％の不均一性を生じうるが、本開示の低容積シャワーヘッドは、約０．２％の不均一性を生じうる。したがって、本開示の低容積シャワーヘッドを設計することにより、ＡＬＤ処理において、膜均一性を大幅に向上させることができる。

本開示の低容積シャワーヘッドは、様々な処理工程または処理ノブ（ｐｒｏｃｅｓｓ ｋｎｏｂ）を調節することによって補正する必要なしに膜均一性を得ることができるハードウェア構成を提供できる。換言すると、膜均一性の向上を目的とした低容積シャワーヘッドを提供することにより、膜均一性をプロセスパラメータから切り離すことができる。結果として、膜特性（ウェットエッチング速度およびドライエッチング速度など）を膜均一性から切り離すことができる。さらなる膜特性は、誘電率、屈折率、ウェットエッチング速度、ドライエッチング速度、光学特性、多孔率、密度、組成、硬度および弾性率、レジスト剥離およびアッシングレート、化学機械平坦化除去速度などを含みうる。

通例、所望のレベルの膜均一性は、様々なプロセスパラメータを調節することによって得ることができる。いくつかの実施例では、所望の膜均一性を達成するために、流量、供給時間、パージ時間、高周波（ＲＦ）電力、ＲＦオンタイム、および、その他のプロセスパラメータなどのプロセスパラメータを調節できる。一例として、より高い飽和度を提供するために各ＡＬＤサイクルの処理時間を長くすることにより、膜均一性を改善できる。しかしながら、スループットが低下することになる。別の例において、より多くの前駆体を流す（例えば、供給を増やす）ことにより、膜均一性を改善できる。しかしながら、前駆体の投与（ドーズ）量を増やすと、化学物質のコストの増大、薄膜に関する化学量論への悪影響、ならびに、ウェットエッチング速度およびドライエッチング速度のような膜特性への望ましくない変化が生じうる。したがって、所望のレベルの膜均一性を得るための典型的なアプローチは、スループットおよび膜特性に望ましくない影響を与えうる。

表２は、膜均一性（中心厚さ）および膜特性（ウェットエッチング速度およびドライエッチング速度）に関して、ドーズ量の増加、ＲＦ電力、および、ＲＦオンタイムを含むプロセスパラメータと、本開示の低容積シャワーヘッドを比較している。

表２に示すように、本開示の低容積シャワーヘッドは、蒸着膜のウェットエッチング速度およびドライエッチング速度に影響を与えることなく、蒸着膜の中心厚さを増大させる。しかしながら、供給レベル、ＲＦ電力、および、ＲＦオンタイムなどのプロセスパラメータの調整は、膜均一性を膜特性から切り離さない。ドーズ量を増加すると、蒸着膜のウェットエッチング速度およびドライエッチング速度が増大する。ＲＦ電力を減少させると、蒸着膜のドライエッチング速度が減少し、ＲＦオンタイムを減少させると、蒸着膜のウェットエッチング速度が減少する。したがって、低容積シャワーヘッドを提供することにより、半導体処理のためのよりプロセスウィンドウを広げると共に、所望のレベルの膜均一性を得るために流量、供給時間、パージ時間などのプロセスパラメータを微調整する必要なしに、所望のレベルの膜均一性を得ることができる。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッドは、約１．０％未満（約０．５％未満または約０．３％未満など）の膜不均一性を達成できる。いくつかの実施例において、１．５秒以下のＡＬＤサイクルで、約１．０％未満の膜不均一性を達成できる。例えば、供給時間を０．４秒以下、パージ時間を０．４秒以下、プラズマ工程を０．４秒以下、プラズマ後パージ工程を０．１５秒以下とすることができる。対照的に、従来のシャワーヘッドでのＡＬＤサイクルは、供給時間が０．６秒以上、パージ時間が０．４秒以上、プラズマ工程が０．４秒以上、プラズマ後パージ工程が０．１５秒以上で、サイクルあたり約１．５秒を超えうる。低容積シャワーヘッドは、ＡＬＤサイクルの総時間を短縮しつつ所望のレベルの膜均一性を得ることにより、スループットを改善することができる。さらに、低容積シャワーヘッドは、他の膜特性（ウェットエッチング速度およびドライエッチング速度など）に影響を与えることなしに、所望のレベルの膜均一性を得ることができる。

本開示の低容積シャワーヘッドは、半導体処理チャンバに設置されてよい。処理チャンバは、チャンバハウジングの上部に取り付けられた低容積シャワーヘッドを備えうる。基板支持体が、処理チャンバ内で低容積シャワーヘッドの下に半導体基板を支持してよい。基板支持体および低容積シャワーヘッドの間には、微小空間が形成されてよい。微小空間は、基板反応領域として機能すると共に、処理中に半導体基板の近傍に処理ガスを集中させて保持するのに役立ちうる。基板支持体は、ロードおよびアンロード動作を容易にするために上下動するよう構成されてよい。いくつかの実施例において、低容積シャワーヘッドは、ステムによって処理チャンバの蓋から吊り下げられてよく、それ自体は処理チャンバの「蓋」の一部を形成しなくてよい。かかる実施例において、低容積シャワーヘッドは、基板のロードおよびアンロード動作を容易にするために上下動するよう構成されてよい。

いくつかの実施例において、１または複数の処理チャンバが、マルチステーション半導体処理でも処理ステーションとして提供されてよい。いくつかの実施例において、単一の処理チャンバが、複数の処理ステーションを備えてよく、それらの処理ステーションの一部または全部が自身の低容積シャワーヘッドアセンブリを有してよい。

図１０は、多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドを備えることができるマルチステーション処理ツールを示す概略図である。マルチステーション処理ツール１０００は、入口ロードロック１００２および出口ロードロック１００４を備えてよい。大気圧下にあるロボット１００６が、ポッド１００８を通してロードされたカセットから大気ポート１０１０を介して入口ロードロック１００２内に基板を移動させるよう構成されうる。基板は、ロボット１００６によって入口ロードロック１００２内のペデスタル１０１２上に載置されてよく、大気ポート１０１０は閉じられてよく、その後、ロードロックはポンプ排気されてよい。入口ロードロック１００２が遠隔プラズマ源を備える場合、基板は、処理チャンバ１０１４に導入される前にロードロック内で遠隔プラズマ処理を受けてよい。さらに、基板は、例えば、湿気および吸着ガスを除去するために、入口ロードロック１００２内で加熱されてもよい。次に、処理チャンバ１０１４へのチャンバ移動ポート１０１６が開かれてよく、別のロボット（図示せず）が、処理に向けて、処理チャンバ１０１４に基板を入れて、リアクタ内に示された第１のステーションのペデスタル上に配置してよい。図１０に示した実施例は、ロードロックを備えているが、いくつかの実施例において、処理ステーションに基板を直接入れてもよいことがわかる。

図の処理チャンバ１０１４は、図１０に示した実施例において、１から４までの番号を付した４つの処理ステーションを備える。各ステーションは、加熱または非加熱ペデスタル（ステーション１用が１０１８として図示されている）と、ガスライン入口と、を有してよい。いくつかの実施例において、各処理ステーションは、異なる目的または複数の目的を有してよいことがわかる。例えば、いくつかの実施例において、処理ステーションは、ＡＬＤおよびプラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）の間で処理モードが切り換え可能であってもよい。追加的または代替的に、いくつかの実施例において、処理チャンバ１０１４は、１または複数のマッチドペアのＡＬＤおよびＰＥＣＶＤ処理ステーションを備えてもよい。図の処理チャンバ１０１４は４つのステーションを備えるが、本開示に従った処理チャンバは、任意の適切な数のステーションを有してよいことがわかる。例えば、いくつかの実施例において、処理チャンバは、５以上のステーションを有してもよく、他の実施例において、処理チャンバは、３以下のステーションを有してもよい。

各ステーションは、そのステーションの基板に処理ガスを供給する別個のシャワーヘッドアセンブリを備えてよい。いくつかの実施例において、これらのシャワーヘッドの一部または全部が、本明細書に記載の多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドを利用してよい。例えば、ステーションが、ＡＬＤ処理または本明細書に記載の装置の利用が役立ちうるその他の処理を基板に提供する場合、そのステーションのためのシャワーヘッドは、本明細書に記載の多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドであってよい。

図１０は、さらに、処理チャンバ１０１４内で基板を移動させるための基板ハンドリングシステム１０９０を示している。いくつかの実施例において、基板ハンドリングシステム１０９０は、様々な処理ステーションの間で、および／または、処理ステーションとロードロックとの間で、基板を移動させうる。任意の適切な基板ハンドリングシステムが用いられてよいことがわかる。例としては、基板回転コンベヤおよび基板ハンドリングロボットが挙げられるが、これらに限定されない。図１０は、さらに、処理ツール１０００の処理条件およびハードウェア状態を制御するために用いられるシステムコントローラ１０５０を示す。システムコントローラ１０５０は、１または複数のメモリデバイス１０５６と、１または複数のマスストレージデバイス１０５４と、１または複数のプロセッサ１０５２と、を備えてよい。プロセッサ１０５２は、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続、ステッパモータコントローラボードなどを備えてよい。

いくつかの実施例において、コントローラ１０５０は、システムの一部であり、システムは、上述の例の一部であってよい。かかるシステムは、１または複数の処理ツール、１または複数のチャンバ、処理のための１または複数のプラットフォーム、および／または、特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガスフローシステムなど）など、半導体処理装置を備えうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および、処理後に、システムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてもよく、システムの様々な構成要素または副部品を制御しうる。コントローラ１０５０は、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置および動作設定、ならびに、ツールおよび他の移動ツールおよび／または特定のシステムと接続または結合されたロードロックの内外へのウエハ移動など、本明細書に開示の処理のいずれを制御するようプログラムされてもよい。

概して、コントローラ１０５０は、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、エンドポイント測定を可能にすることなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウエア）を実行する１または複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含みうる。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体基板に対するまたは半導体基板のための特定の処理を実行するための動作パラメータ、もしくは、システムへの動作パラメータを定義する。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、１または複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、基板のダイの加工中に１または複数の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。

コントローラ１０５０は、いくつかの実施例において、システムと一体化されるか、システムに接続されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、もしくは、それらの組み合わせでシステムに結合されたコンピュータの一部であってもよいし、かかるコンピュータに接続されてもよい。例えば、コントローラ１０５０は、「クラウド」内にあってもよいし、基板処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってもよい。コンピュータは、製造動作の現在の進捗を監視する、過去の製造動作の履歴を調べる、複数の製造動作からの傾向または性能指標を調べる、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、もしくは、新たな処理を開始するために、システムへのリモートアクセスを可能にし得る。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）が、ネットワーク（ローカルネットワークまたはインターネットを含みうる）を介してシステムに処理レシピを提供してよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを備えてよく、パラメータおよび／または設定は、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１または複数の動作中に実行される処理工程の各々のためのパラメータを指定する。パラメータは、実行される処理のタイプならびにコントローラ１０５０がインターフェース接続するまたは制御するよう構成されたツールのタイプに固有であってよいことを理解されたい。したがって、上述のように、コントローラ１０５０は、ネットワーク化されて共通の目的（本明細書に記載の処理および制御など）に向けて動作する１または複数の別個のコントローラを備えることなどによって分散されてよい。かかる目的のための分散コントローラ１０５０の一例は、チャンバでの処理を制御するために協働するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部として配置されるなど）１または複数の集積回路と通信するチャンバ上の１または複数の集積回路である。

限定はしないが、システムの例は、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属メッキチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層蒸着（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体基板の加工および／または製造に関連するかまたは利用されうる任意のその他の半導体処理システムを含みうる。

上述のように、ツールによって実行される１または複数の処理工程に応じて、コントローラ１０５０は、他のツール回路またはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近くのツール、工場の至る所に配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、もしくは、半導体製造工場内のツール位置および／またはロードポートに向かってまたはそこから基板のコンテナを運ぶ材料輸送に用いられるツール、の内の１または複数と通信してもよい。

いくつかの実施例において、システムコントローラ１０５０は、処理ツール１０００の動作すべてを制御する。システムコントローラ１０５０は、マスストレージデバイス１０５４に格納され、メモリデバイス１０５６にロードされて、プロセッサ１０５２で実行されるシステム制御ソフトウェア１０５８を実行する。システム制御ソフトウェア１０５８は、タイミング、ガスの混合、チャンバおよび／またはステーションの圧力、チャンバおよび／またはステーションの温度、基板温度、目標電力レベル、ＲＦ電力レベル、基板ペデスタル、チャック、および／または、サセプタの位置、ならびに、処理ツール１０００によって実行される特定の処理の他のパラメータ、を制御するための命令を備えてよい。システム制御ソフトウェア１０５８は、任意の適切な方法で構成されてよい。例えば、様々な処理ツールの処理を実行するために必要な処理ツール構成要素の動作を制御するために、様々な処理ツール構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれてよい。システム制御ソフトウェア１０５８は、任意の適切なコンピュータ読み取り可能プログラム言語でコードされてよい。

いくつかの実施例において、システム制御ソフトウェア１０５８は、上述の様々なパラメータを制御するための入力／出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を備えてよい。例えば、ＡＬＤ処理の各段階が、システムコントローラ１０５０による実行のための１または複数の命令を備えてよい。ＡＬＤ処理段階のための処理条件を設定するための命令が、対応するＡＬＤレシピ段階に含まれてよい。いくつかの実施例において、複数のシャワーヘッドがある場合には、それらは、別個の並行処理動作の実行を可能にするために独立的に制御されてよい。

システムコントローラ１０５０に関連付けられたマスストレージデバイス１０５４および／またはメモリデバイス１０５６に格納された他のコンピュータソフトウェアおよび／またはプログラムが、いくつかの実施例において用いられてもよい。この目的のためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、および、プラズマ制御プログラムを含む。

基板位置決めプログラムは、基板をペデスタル１０１８上にロードすると共に基板と処理ツール１０００の他の部品との間の間隔を制御するために用いられる処理ツール構成要素のためのプログラムコードを備えてよい。

プロセスガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するため、ならびに、任意選択的に、処理ステーション内の圧力を安定させるために蒸着の前に１または複数の処理ステーション内にガスを流すためのコードを備えてよい。圧力制御プログラムは、例えば、処理ステーションの排気システムのスロットルバルブまたは処理ステーションへのガス流量を調節することにより、処理ステーション内の圧力を制御するためのコードを備えてよい。

ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために用いられる加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを備えてよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、基板への熱伝導ガス（ヘリウムなど）の供給を制御してもよい。

プラズマ制御プログラムは、１または複数の処理ステーション内の処理電極に印加されるＲＦ電力レベルを設定するためのコードを備えてよい。プラズマ制御プログラムは、適切な状況においては、外部プラズマ発生器を制御するためのコードおよび／またはプラズマ発生器またはラジカル源の領域に処理ガスを供給するのに必要な弁操作を行うためのコードを含んでもよい。

いくつかの実施例において、システムコントローラ１０５０に関連したユーザインターフェースがあってよい。ユーザインターフェースは、表示スクリーン（装置および／または処理条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ）と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力デバイスと、を備えてよい。

いくつかの実施例において、システムコントローラ１０５０によって調整されるパラメータは、処理条件に関してよい。非限定的な例として、プロセスガスの組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＲＦバイアス電力レベルなど）、圧力、温度などが挙げられる。これらのパラメータは、レシピの形態でユーザに提供されてよく、ユーザインターフェースを用いて入力されうる。

処理を監視するための信号が、様々な処理ツールセンサから、システムコントローラ１０５０のアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供されてよい。処理を制御するための信号は、処理ツール１０００のアナログおよびデジタル出力接続で出力されてよい。監視されうる処理ツールセンサの非限定的な例は、マスフローコントローラ、圧力センサ（圧力計など）、熱電対などを含む。適切にプログラムされたフィードバックアルゴリズムおよび制御アルゴリズムが、処理条件を維持するためにこれらのセンサからのデータと共に用いられてよい。

システムコントローラ１０５０は、様々な半導体製造処理を実施するためのプログラム命令を提供してよい。プログラム命令は、ＤＣ電力レベル、ＲＦバイアス電力レベル、圧力、温度など、様々なプロセスパラメータを制御しうる。命令は、薄膜スタックのその場蒸着を動作させるためにパラメータを制御しうる。

システムコントローラは、通例、１または複数のメモリデバイスと、装置が本発明に従った方法を実行するように命令を実行するよう構成された１または複数のプロセッサと、を備える。本発明に従った処理動作を制御するための命令を含むマシン読み取り可能な媒体が、システムコントローラに接続されてよい。

図１０に示した半導体処理ツールは、単一の４ステーション処理チャンバまたはモジュールを示しているが、他の実施例の半導体処理ツールは、単一のステーションまたは複数のステーションを備えた複数のモジュールを備えてもよい。かかるモジュールは、互いに相互接続されてもよい、および／または、モジュール間の基板の移動を容易にし得る１または複数の移送チャンバの周りに配置されてよい。かかるマルチモジュール半導体処理ツールによって提供されるステーションの内の１または複数が、必要に応じて、本明細書に記載の多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドを備えてよい。

概して、本明細書に記載の多孔バッフルを備えた低容積シャワーヘッドは、反応チャンバ内で、１または複数の半導体基板を支持するよう構成された半導体支持体の上方に取り付けられてよい。低容積シャワーヘッドは、例えば、反応チャンバの蓋または蓋の一部として機能してもよい。別の実施例において、低容積シャワーヘッドは、「シャンデリア」型シャワーヘッドであってよく、ステムまたはその他の支持構造によって反応チャンバの蓋から吊り下げられてよい。

上述の装置／処理は、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、光起電力パネルなどの加工または製造のために、リソグラフィパターニングツールまたは処理（例えば、ステッパ）と共に用いられてもよい。通例、必ずしもそうとは限らないが、かかるツール／処理は、共通の製造施設で一緒に利用または実行されている。薄膜のリソグラフィパターニングは、通例、以下の工程の一部または全部を含み、各工程は、複数の可能なツールで実現される。（１）スピンオンまたはスプレーオンツールを用いて、ワークピース（すなわち、ウエハ）上にフォトレジストを塗布する工程、（２）ホットプレートまたは炉またはＵＶ硬化ツールを用いて、フォトレジストを硬化させる工程、（３）ウエハステッパなどのツールで可視光またはＵＶまたはＸ線にフォトレジストを暴露させる工程、（４）ウェットベンチなどのツールを用いて、選択的にレジストを除去することによってパターニングするためにレジストを現像する工程、（５）ドライエッチングツールまたはプラズマ支援エッチングツールを用いて、下層の膜またはワークピースにレジストパターンを転写する工程、ならびに、（６）ＲＦプラズマまたはマイクロ波プラズマレジストストリッパなどのツールを用いて、レジストを除去する工程。

明確に分かりやすくなるように、ある程度詳しく説明を行ったが、添付の特許請求の範囲内で、ある程度の変更や変形を行ってもよいことは明らかである。記載された処理、システム、および、装置を実施する多くの他の方法が存在することに注意されたい。したがって、記載した実施形態は、例示であって限定と見なされるべきではない。
［適用例１］：半導体処理装置において用いられるシャワーヘッドであって、
第１の面と、前記第１の面の反対側の第２の面とを有するプレナム空間と、前記第１の面よび前記第２の面は、前記シャワーヘッドの前記プレナム空間を少なくとも部分的に規定し、
前記プレナム空間と流体連通する１または複数のガス流入口と、
複数の第１の貫通孔を備えているフェースプレートと、前記複数の第１の貫通孔は、前記フェースプレートの第１の側から第２の側まで伸びており、前記フェースプレートの前記第１の側は、前記プレナム空間の前記第１の面を規定し、
複数の第２の貫通孔を備え、前記プレナム空間と前記１または複数のガス流入口との間の領域内に配置されたバッフルと、
を備える、シャワーヘッド。
［適用例２］：適用例１に記載のシャワーヘッドであって、前記フェースプレートの直径は、前記バッフルの直径よりも少なくとも４倍大きい、シャワーヘッド。
［適用例３］：適用例２に記載のシャワーヘッドであって、前記フェースプレートの直径は、前記バッフルの直径よりも少なくとも１０倍大きい、シャワーヘッド。
［適用例４］：適用例１に記載のシャワーヘッドであって、前記１または複数のガス流入口は、前記プレナム空間と流体連通するステムを備える、シャワーヘッド。
［適用例５］：適用例４に記載のシャワーヘッドであって、前記ステムの容積は、約１ミリリットルから約５０ミリリットルである、シャワーヘッド。
［適用例６］：適用例４に記載のシャワーヘッドであって、前記ステム、前記領域、および、前記プレナム空間の各々は、円柱形の空間を規定しており、前記プレナム空間の直径は前記領域の直径より大きく、前記領域の直径は前記ステムの直径より大きい、シャワーヘッド。
［適用例７］：適用例１に記載のシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドの容積は、約５０ミリリットルから約５００ミリリットルである、シャワーヘッド。
［適用例８］：適用例７に記載のシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドの容積は、約１００ミリリットルから約３００ミリリットルである、シャワーヘッド。
［適用例９］：適用例１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記バッフルの多孔率は、約５％から約２５％である、シャワーヘッド。
［適用例１０］：適用例１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記複数の第２の貫通孔は、前記バッフルの中心よりも前記バッフルの縁部の近くに配置されている、シャワーヘッド。
［適用例１１］：適用例１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記バッフルは、前記１または複数のガス流入口を実質的に中心とし、前記第１の面および前記第２の面と実質的に平行である、シャワーヘッド。
［適用例１２］：適用例１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記第１の貫通孔の数は、約１５００個から約２５００個である、シャワーヘッド。
［適用例１３］：適用例１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドは、さらに、
前記フェースプレートの反対側にバックプレートを備え、
前記バックプレートの一の側が、前記プレナム空間の前記第２の面を規定し、
前記プレナム空間と前記１または複数のガス流入口との間の前記領域は、前記プレナム空間の前記第２の面を規定する前記バックプレートの前記片側に凹設されている、シャワーヘッド。
［適用例１４］：適用例１に記載のシャワーヘッドを備える半導体処理ステーション。
［適用例１５］：適用例１４に記載の半導体処理ステーションはさらに、
命令によって動作を実行するよう構成されているコントローラを備え、前記動作は、
基板を前記半導体処理ステーション内に提供する動作と、
前記シャワーヘッドを介して前記半導体処理ステーションに反応ガスを導入して、前記基板の表面上に吸着させる動作と、
前記シャワーヘッドを介して前記半導体処理ステーションにパージガスを導入する動作と、
プラズマを印加して、前記基板の前記表面上に前記吸着した反応ガスから薄膜層を形成する動作と、を含む、半導体処理ステーション。
［適用例１６］：適用例１５に記載の半導体処理ステーションであって、前記薄膜層の膜不均一性は、約０．５％未満である、半導体処理ステーション。
［適用例１７］：適用例１６に記載の半導体処理ステーションであって、前記膜不均一性は、前記ガス反応物を導入する動作、前記パージガスを導入する動作、および、前記プラズマを印加する動作の内の１または複数に関連する１または複数のプロセスパラメータから切り離されている、半導体処理ステーション。
［適用例１８］：適用例１５から１７のいずれか一項に記載の半導体処理ステーションであって、原子層蒸着（ＡＬＤ）での前記薄膜層の形成は、約１．５秒未満で実行される、半導体処理ステーション。
［適用例１９］：適用例１５から１７のいずれか一項に記載の半導体処理ステーションを備える半導体処理ツール。
［適用例２０］：適用例１９に記載の半導体処理ツールであって、ステッパを備える、半導体処理ツール。

Claims (20)

1. 半導体処理装置において用いられるシャワーヘッドであって、
   第１の面と、前記第１の面の反対側の第２の面とを有するプレナム空間と、前記第１の面よび前記第２の面は、前記シャワーヘッドの前記プレナム空間を少なくとも部分的に規定し、
   複数の第１の貫通孔を備えているフェースプレートと、前記複数の第１の貫通孔は、前記フェースプレートの第１の側から第２の側まで伸びており、前記フェースプレートの前記第１の側は、前記プレナム空間の前記第１の面を規定し、
   前記フェースプレートと対向するバックプレートと、前記フェースプレートと対向する前記バックプレートの一の側は前記プレナム空間の前記第２の面を規定し、
   前記バックプレートと接続され、前記プレナム空間と流体連通するステムと、
   複数の第２の貫通孔を備え、前記プレナム空間と前記ステムとの間の領域内に配置されたバッフルプレートと、
   前記領域は、前記バックプレートの前記一の側に凹設され、前記プレナム空間と直接的に流体流通し、前記ステムと直接的に流体流通すること、
   を備える、シャワーヘッド。
2. 請求項１に記載のシャワーヘッドであって、前記フェースプレートの直径は、前記バッフルプレートの直径よりも少なくとも４倍大きい、シャワーヘッド。
3. 請求項２に記載のシャワーヘッドであって、前記フェースプレートの直径は、前記バッフルプレートの直径よりも少なくとも１０倍大きい、シャワーヘッド。
4. 請求項１に記載のシャワーヘッドはさらに、
   前記ステム内に、前記プレナム空間にガスを供給するように構成されている１または複数のガス流入口を備え、前記バッフルプレートは、前記１または複数のガス流入口の下方であり、且つ前記プレナム空間の上方である前記凹設された領域に配置されている、シャワーヘッド。
5. 請求項１に記載のシャワーヘッドであって、前記ステムの容積は、１ミリリットルから５０ミリリットルである、シャワーヘッド。
6. 請求項１に記載のシャワーヘッドであって、前記ステム、前記領域、および、前記プレナム空間の各々は、円柱形の空間を規定しており、前記プレナム空間の直径は前記領域の直径より大きく、前記領域の直径は前記ステムの内径より大きい、シャワーヘッド。
7. 請求項１に記載のシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドの容積は、５０ミリリットルから５００ミリリットルである、シャワーヘッド。
8. 請求項７に記載のシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドの容積は、１００ミリリットルから３００ミリリットルである、シャワーヘッド。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記バッフルプレートの多孔率は、５％から２５％である、シャワーヘッド。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記複数の第２の貫通孔は、前記バッフルプレートの中心よりも前記バッフルプレートの縁部の近くに配置されている、シャワーヘッド。
11. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記バッフルプレートの中心および前記ステムの中心は一致し、前記バッフルプレートは、前記第１の面および前記第２の面と実質的に平行である、シャワーヘッド。
12. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドであって、前記第１の貫通孔の数は、１５００個から２５００個である、シャワーヘッド。
13. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャワーヘッドにおいて、前記複数の第１の貫通孔は前記フェースプレート上に三角形パターンで配置され、前記第２の貫通孔は前記バッフルプレート上に六角形パターンで配置されている、シャワーヘッド。
14. 請求項１に記載のシャワーヘッドを備える半導体処理ステーション。
15. 請求項１４に記載の半導体処理ステーションはさらに、
    命令によって動作を実行するよう構成されているコントローラを備え、前記動作は、
    基板を前記半導体処理ステーション内に提供する動作と、
    前記シャワーヘッドを介して前記半導体処理ステーションに反応ガスを導入して、前記基板の表面上に吸着させる動作と、
    前記シャワーヘッドを介して前記半導体処理ステーションにパージガスを導入する動作と、
    プラズマを印加して、前記基板の前記表面上に前記吸着した反応ガスから薄膜層を形成する動作と、を含む、半導体処理ステーション。
16. 請求項１５に記載の半導体処理ステーションであって、前記薄膜層の膜不均一性は、１．０％未満である、半導体処理ステーション。
17. 請求項１６に記載の半導体処理ステーションであって、前記薄膜層の前記膜不均一性は、０．５％未満である、半導体処理ステーション。
18. 請求項１５から１７のいずれか一項に記載の半導体処理ステーションであって、原子層蒸着（ＡＬＤ）での前記薄膜層の形成は、１．５秒未満で実行される、半導体処理ステーション。
19. 請求項１５から１７のいずれか一項に記載の半導体処理ステーションを備える半導体処理ツール。
20. 請求項１９に記載の半導体処理ツールであって、前記半導体処理ツールは、共通の製造施設において、ステッパと共に利用可能である、半導体処理ツール。

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