JP7027560B2 - ラジカル濃度を改善するためのサイドインジェクト設計 - Google Patents

ラジカル濃度を改善するためのサイドインジェクト設計 Download PDF

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Description

[0001] 本開示の実施形態は、広くは、半導体デバイスの製造に関する。より具体的には、本明細書で説明される実施形態は、遠隔プラズマ源からのイオン、ラジカル、及び電子のための改善されたサイドインジェクトを使用する、フローティングゲートNANDメモリデバイス及び他のトランジスタゲート構造の製造に関する。
[0002] NANDフラッシュメモリデバイスなどのフラッシュメモリは、大容量記憶用途に広く使用されている、一般的に使用されている種類の不揮発性メモリである。NANDフラッシュメモリデバイスは、通常、トンネル酸化物（TO）、フローティングゲート（FG）、ポリ間誘電体（IPD）、及び制御ゲート（CG）が、順次半導体基板上に積層された、積層型のゲート構造を有している。フローティングゲート、トンネル酸化物、及び基板の下層部分は、概して、NANDフラッシュメモリデバイスのセル（又はメモリユニット）を形成する。隣接するセルからセルを分離するために、トンネル酸化物に隣接する各セルとフローティングゲートとの間で、基板内にシャロートレンチアイソレーション（STI）領域が配置されている。NANDフラッシュメモリデバイスの書き込み中に、正の電圧が制御ゲートに印加され、この制御ゲートは、電子を基板からフローティングゲートの中に引き込む。NANDフラッシュメモリデバイスのデータを消去するために、正の電圧を基板に印加して、フローティングゲートからトンネル酸化物を通して電子を放出する。電子の流れは、検知回路によって検知され、その結果、電流インジケータとして「０」又は「１」が返される。フローティングゲート内の電子の量と「０」又は「１」の特性は、NANDフラッシュメモリデバイス内にデータを記憶するための基礎を形成する。
[0003] フローティングゲートは、通常、トンネル酸化物によって半導体基板から、ポリ間誘電体によって制御ゲートから絶縁され、これにより、例えば、基板とフローティングゲート又はフローティングゲートと制御ゲートの間での電子の漏れが防止される。NANDフラッシュメモリデバイスの継続的な物理的スケーリングを可能とするために、窒素をフローティングゲートの表面の中に組み込んで、トンネル酸化物の信頼性を改善したり、フローティングゲートからのドーパントの拡散を抑制したりする窒化プロセスが、産業界で使用されてきた。しかし、窒化プロセスはまた、望ましくないことに窒素をシャロートレンチアイソレーション領域の中に組み込む。隣接するフローティングゲート構造の間のシャロートレンチアイソレーション領域内に組み込まれた窒素は、最終的なデバイス性能に悪影響を及ぼす可能性がある電荷漏れ経路を形成する。
[0004] 一般的に、例えば、ガス状分子のエネルギー励起によって生成されるプラズマは、荷電イオン、ラジカル、及び電子のプラズマを含む。プラズマのラジカルは、概して、イオン又はラジカルとイオンの混合物より遥かに望ましいやり方で、基板上のケイ素、ポリシリコン、又は窒化ケイ素材料と反応する。この点で、プラズマのラジカルのみが基板上のケイ素、ポリシリコン、又は窒化ケイ素材料と反応し、それによって、基板上のケイ素又はポリシリコン材料の処理のより大きな選択性を得るように、プラズマのイオンの大部分を排除することが有益であろう。
[0005] 多くの現行の基板処理システムは、サイドインジェクトを介して処理チャンバに連結された遠隔プラズマ源を含む。理想的には、遠隔プラズマ源からのラジカルは、サイドインジェクトを通って処理チャンバに移動し、次いで、基板の表面を覆って基板の表面にわたり流れる。多くの現行の基板処理システムでは、サイドインジェクトの構成が、（サイドインジェクトと処理チャンバとの間の）連結アダプタの制限された形状／サイズに少なくとも部分的に起因して、著しいラジカル損失を引き起こし得る。例えば、この構成は、ラジカルが処理チャンバに到達する前に、かなりの量の体積‐表面再結合をもたらす可能性がある。幾つかの現行の基板処理システムは、RPSから処理チャンバへの背圧を生成することによって、体積‐表面再結合を悪化させ得る（ノーベルらの米国特許番号第6,450,116号を参照のこと）。
[0006] 体積‐表面再結合を低減させ又は最小化することによって、基板にわたるより大きなラジカル利用可能性を向上させるために、サイドインジェクト及び／又はアダプタピースの構成を改善することが有益であろう。
[0007] 基板処理システム用のチャンバ入口アセンブリは、チャンバ入口と、供給ライン向けの外側継手と、処理チャンバの処理領域向けの内側継手であって、内側継手と外側継手は、それぞれ、チャンバ入口の内端と外端にあり、内側継手の断面積は、外側継手の断面積より大きい、内側継手と、内端及び外端並びに第１の辺及び第２の辺を含む長手方向プロファイルであって、第１の辺と第２の辺は、チャンバ入口の両側にあり、長手方向プロファイルの形状は、三角形、修正された三角形、台形、修正された台形、矩形、修正された矩形、菱形、修正された菱形のうちの少なくとも１つを含む、長手方向プロファイルと、チャンバ入口を含み、処理チャンバの側壁の中に設置されるように構成されたカセットとを含む。
[0008] 基板処理システム用の供給ライン用の入口部材は、供給ラインの装着スリーブに連結するための第１の端部、処理チャンバに連結するための第２の端部、及び第１の端部から第２の端部に延在する入口通路を含み、入口通路は、第１の端部に近接する円筒形状部分を備え、入口通路は、第２の端部に近接する円錐形状部分を備え、第１の端部における第１の断面積は、第２の端部における第２の断面積より小さい。
[0009] 基板処理システムは、処理チャンバと遠隔プラズマ源との間に連結された供給ライン、側壁を備えた処理チャンバ、並びに側壁の中に設置されたチャンバ入口アセンブリを含み、チャンバ入口アセンブリは、チャンバ入口と、供給ラインへの外側継手と、処理チャンバの処理領域向けの内側継手であって、内側継手と外側継手は、それぞれ、チャンバ入口の内端と外端にあり、内側継手の断面積は、外側継手の断面積より大きい、内側継手と、内端及び外端並びに第１の辺及び第２の辺を含む長手方向プロファイルであって、第１の辺と第２の辺は、チャンバ入口の両側にあり、長手方向プロファイルの形状は、三角形、修正された三角形、台形、修正された台形、矩形、修正された矩形、菱形、修正された菱形のうちの少なくとも１つを含む、長手方向プロファイルと、チャンバ入口を含み、処理チャンバの側壁の中に設置されるように構成されたカセットとを備える。
[0010] 基板処理システムは、処理チャンバ、並びに、処理チャンバと遠隔プラズマ源との間に連結された供給ラインであって、遠隔プラズマ源に連結された装着スリーブ、及び、入口部材であって、装着スリーブに連結するための第１の端部と、処理チャンバに連結するための第２の端部と、第１の端部から第２の端部に延在する入口通路とを備え、入口通路は、第１の端部に近接する円筒形状部分を備え、入口通路は、第２の端部に近接する円錐形状部分を備え、第１の端部における第１の断面積は、第２の端部における第２の断面積より小さい、入口部材を備える、供給ラインを含む。
[0011] 上述の本開示の特徴を詳しく理解し得るように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容され得ることに留意されたい。
[0012] 本明細書で開示される実施形態による、基板処理システムを示す。 [0013] 図１の基板処理システムの供給ラインの概略断面図を示す。 [0014] 図１の基板処理システムの概略上面図である。 [0015] 代替的な基板処理システムの概略上面図である。 [0016] 別の代替的な基板処理システムの概略上面図である。 [0017] 別の代替的な基板処理システムの概略上面図である。 [0018] 別の代替的な基板処理システムの概略上面図である。 [0019] 図４～図７の基板処理システムのモデル化実験の結果のグラフであり、基板の表面上の様々な点におけるＯラジカル濃度によって測定された表面反応を示す。 [0020] 図４～図７の基板処理システムのモデル化実験の結果のグラフであり、Ｏラジカル濃度の面積加重平均を示す。 [0021] 酸化物成長速度実験の代表的な結果を示す。
[0022] 理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられている。
[0023] 本特許出願は、遠隔プラズマ源（「RPS」）などの前駆体活性化装置を使用して、基板又は半導体基板上の材料の中にプラズマのラジカルを組み込むための装置及び方法を説明する。一般的に、プラズマは、イオン、ラジカル、電子、及び中性分子から構成されるガス状物質である。プラズマのラジカルは、概して、イオン又はラジカルとイオンの混合物より望ましいやり方で、基板上のケイ素又はポリシリコン材料と反応する。この点で、本明細書で説明される装置及び方法は、主として、プラズマのラジカルが基板上のケイ素又はポリシリコン材料と反応して、基板上のケイ素又はポリシリコン材料の処理のより大きな選択性を改善するように、プラズマのイオンの大部分を排除する。
[0024] 本明細書で説明される装置及び方法は、狭ピッチ用途に適した半導体デバイス及び構造の製造に使用することができる。本明細書で使用される際に、狭ピッチ用途は、３２nm以下のハーフピッチ（例えば、３２nm以下のデバイスノード）を含む。本明細書で使用される際に、「ピッチ」という用語は、半導体デバイスの並列構造又は隣接構造の間の測定距離を指す。ピッチは、隣接する又は実質的に並列な構造の同じ側の側面から側面に測定されてよい。半導体デバイス及び構造は、より大きなピッチを有する用途にも利用することができる。半導体デバイスは、例えば、NAND若しくはNORフラッシュメモリ、又は他の適切なデバイスであってよい。
[0025] プラズマは、概して、荷電ガス種（例えば、イオン・カチオン又はアニオン）及び非荷電ガス種（例えば、ラジカル、励起中性物質、及び非励起中性物質）を含む。多くの実施形態では、本明細書の実施形態によって説明される安定化プロセスまで基板を処理する前に、荷電ガス種をプラズマ種から還元又は除去することができる。非荷電ガス種は、安定化プロセス中のドープ層及び他の材料層の窒化又は酸化に利用される。非荷電ガス種は、ラジカル（例えば、原子‐N、NH2、NH、N3、原子-O、O3）、励起中性物質（例えば、N2*、NH3*、又はO2*）、及び非励起中性物質（例えば、N2、NH3、又はO2）を含むが、これらに限定されない。非荷電ガス種内の励起中性物質は、プラズマ又は活性化されたガス混合物を生成することができる励起プロセスによって、熱的に、電子的に、又はそれらの組み合わせで励起され得る。
[0026] 本明細書で使用される際に「ラジカル」又は「フリーラジカル」という用語は、少なくとも１つの不対電子を有する、電気的に帯電していない又は原子価が中性の原子、分子、又は分子フラグメントを指す。
[0027] 本明細書で使用される際に、「イオン」という用語は、中性原子価状態からの少なくとも１つの電子の獲得又は喪失によって生成される、電気的に帯電した原子、分子、又は分子フラグメントを指す。
[0028] イオンは、ラジカルと比較して化学活性が高く、上記の結合エネルギー（N2の第１のイオン化エネルギー＝1402kJ／mol、N2の原子化エネルギー＝473kJ／mol）と比較して化学活性が高いので、イオンは一般的にラジカルより多くの化学反応を活性化する。ラジカルは、ラジカルの反応エネルギー及び化学ポテンシャルに基づいて、他の化学反応に関与せずに、特定の化学反応にエネルギーを与えるか又は関与するように選択することができる。
[0029] イオン密度に対する高ラジカル密度は、例えば約０．３Torrから約２０Torrの範囲内、例えば約５Torr以上の圧力を使用する高圧プラズマ処理によって実現することができる。高圧により、イオンは電子と素早く再結合し、中性ラジカル種及び不活性種が残される。ある実施形態では、ラジカルガスが生成される。ある実施形態では、RPSを使用して、様々な方法によりラジカル種を生成することができる。RPS、例えばマイクロ波、RF、又は熱システムは、供給ラインを介して処理チャンバに接続されてよい。
例示的な基板処理システム
[0030] 図１は、基板処理システム１００を示している。基板処理システム１００は、処理チャンバ１０２と、チャンバ１０２に連結され、プラズマのラジカル（例えば、O*）をチャンバ１０２に遠隔で提供するために使用される前駆体活性化装置１８０とを含む。前駆体活性化装置１８０は、例えば、ガスを著しくはイオン化しないエネルギーをガスに加えることによって、プラズマではない活性化されたガス混合物を提供するために使用されてもよい。チャンバ１０２は、１以上の側壁１１４（例えば、４つの側壁）及びベース１１５によって囲まれた処理領域１１３を有する。側壁１１４の上側部分は、（例えば、「Ｏ」リングを使用して）窓アセンブリ１１７に対して密封されてよい。放射エネルギーアセンブリ１１８が、窓アセンブリ１１７を覆って配置され、窓アセンブリ１１７に連結される。放射エネルギーアセンブリ１１８は、複数のランプ１１９を有する。複数のランプ１１９は、タングステンハロゲンランプであってよく、それぞれが、容器１２１の中に取り付けられ、電磁放射を処理領域１１３の中に放つように配置されている。図１の窓アセンブリ１１７は、複数の短い光パイプ１４１を有するが、窓アセンブリ１１７は、光パイプを有さない平坦で中実の窓を有するだけであってもよい。窓アセンブリ１１７は、外壁１１６（例えば、円筒形状外壁）を有する。外壁１１６は、窓アセンブリ１１７の外周で窓アセンブリ１１７を取り囲むリムを形成する。窓アセンブリ１１７は、光パイプ１４１の第１の端部をカバーする第１の窓１２０、及び第１の端部とは反対側の光パイプ１４１の第２の端部をカバーする第２の窓１２２も有する。第１の窓１２０と第２の窓１２２は、光パイプ１４１を含む窓アセンブリ１１７の内装を取り囲み且つ密封するために、窓アセンブリ１１７の外壁１１６まで延在し、外壁１１６と係合する。そのような場合では、光パイプが使用されたときに、光パイプ１４１のうちの１つに対して外壁１１６を通る導管１５３を通して減圧を加え、今度は、その光パイプ１４１が、パイプの残りと流体連結されることによって、複数の光パイプ１４１内で減圧が生成されよい。
[0031] 基板１０１は、処理領域１１３内の支持リング１６２によって、チャンバ１０２内で支持される。支持リング１６２は、回転可能円筒１６３上に取り付けられている。円筒１６３を回転させることによって、支持リング１６２と基板１０１は、処理中に回転させられる。チャンバ１０２のベース１１５は、処理中に基板１０１の裏側にエネルギーを反射するための反射面１１１を有する。代替的に、個別の反射板（図示せず）が、チャンバ１０２のベース１１５と支持リング１６２との間に配置されてよい。チャンバ１０２は、基板１０１の温度を検出するために、チャンバ１０２のベース１１５を通して配置された複数の温度プローブ１７１を含んでよい。上述のように、個別の反射板が使用される事例では、温度プローブ１７１が、基板１０１から来る電磁放射に光アクセスするために個別の反射板を通って延在してもよい。
[0032] 円筒１６３は、磁気ローター１６４によって支持されている。磁気ローター１６４は、レッジ１６５を有する円筒形状部材である。レッジ１６５上には、両方の部材がチャンバ１０２内に設置されたときに、円筒１６３が載置される。磁気ローター１６４は、レッジ１６５の下方の磁気ローター１６４の磁石領域１６６内に複数の磁石を有する。磁気ローター１６４は、ベース１１５に沿ってチャンバ１０２の周縁領域に位置付けられた環状吹き抜け１６０内に配置されている。カバー１７３が、ベース１１５の周縁部分上に載置され、環状吹き抜け１６０の上方を円筒１６３と支持リング１６２に向けて延在し、カバー１７３と円筒１６３及び／又は支持リング１６２との間に許容可能な間隙を残す。カバー１７３は、概して、磁気ローター１６４が、処理領域１１３内のプロセス条件に曝露されることから保護する。
[0033] 磁気ローター１６４は、ベース１１５の周りに配置された磁気ステーター１６７からの磁気エネルギーによって回転する。磁気ステーター１６７は、複数の電磁石１６８を有する。複数の電磁石１６８は、基板１０１の処理中に、回転パターンに従って電力供給されて、磁気ローター１６４を回転させるために磁気エネルギーを提供する回転磁場を生成する。磁気ステーター１６７は、支持体１７０によって、リニアアクチュエータ１６９に連結されている。この場合では、リニアアクチュエータ１６９が、ねじ駆動（screw-drive）である。リニアアクチュエータ１６９を動作させることによって、チャンバ１０２の軸１７２に沿って磁気ステーター１６７を移動させる。今度は、それが、軸１７２に沿って、磁気ローター１６５、円筒１６３、支持リング１６２、及び基板１０１を移動させる。
[0034] 処理ガスが、チャンバ入口１７５を通してチャンバ１０２に供給され、ページの外に方向付けられたチャンバ出口を通して、概してチャンバ入口１７５及び支持リング１６２と同じ平面（図１では示されていない）に沿って排気される。基板は、側壁１１４内に形成され且つ図１では後ろに示されているアクセスポート１７４を通してチャンバ１０２に入り、そこから出る。基板搬送プロセスは、本明細書では説明されない。
[0035] 前駆体活性化装置１８０は、内部空間１８４を囲む本体１８２を有する。内部空間１８４では、イオン、ラジカル、及び電子の活性化された前駆体混合物１８３が、プラズマ生成エネルギーを加えることによって生成されてよい。石英又はサファイヤから作製されたライナー１８５が、本体１８２をプラズマによるケミカルアタックから保護する。内部空間１８４では、好ましくは、荷電粒子、例えばイオンを引き付ける可能性のある任意の電位勾配が存在しない。ガス入口１８６は、本体１８２の第１の端部１８７において、本体１８２の第２の端部１８９に位置付けられたガス出口１８８からみて反対側に、配置されている。前駆体活性化装置１８０が、チャンバ１０２に連結されたときに、ガス出口１８８は、供給ライン１９０を通してチャンバ入口１７５に、チャンバ１０２と流体連通している。それによって、内部空間１８４内で生成された活性化された前駆体混合物１８３のラジカルが、チャンバ１０２の処理領域１１３に供給される。ガス出口１８８は、励起されたラジカルが所望の流量で効率的に放出されることを可能にするために、また、ラジカルとライナー１８５の間の接触を最小化するために、ガス入口１８６より大きい直径を有してよい。所望であれば、ガス出口１８８において内部空間１８４の内側寸法を低減させるために、ガス出口１８８のライナー１８５内に、別のオリフィスが挿入されてよい。ガス出口１８８（又はもし使用されるならばオリフィス）の直径は、処理領域１１３と前駆体活性化装置１８０の間の圧力差を提供するように選択されてよい。その圧力差は、チャンバ１０２内で実行されるプロセスに適した、チャンバ１０２内に流れるイオン、ラジカル、及び分子の組成を生み出すように選択されてよい。
[0036] プラズマ処理のためのガスを供給するために、第１のガス源１９２は、第１のガス源１９２から放出されるガスの流量を制御するために使用される三方弁１９４の第１の入力と弁１９７とを介して、ガス入口１８６に連結されている。三方弁１９４の第２の入力は、第２のガス源１９８に連結されてよい。第１のガス源１９２と第２のガス源１９８のそれぞれは、窒素含有ガス、酸素含有ガス、シリコン含有ガス、又はアルゴンやヘリウムなどのプラズマ生成ガスのうちの１以上であってよく、或いはそれらを含んでよい。流れコントローラ１９６が、どのプロセスが実行されるかに応じて、弁の種々の位置の間で弁を切り替えるために、三方弁１９４に接続されてよい。流れコントローラ１９６は、また、三方弁１９４の切り替えを制御する。
[0037] 前駆体活性化装置１８０は、第１のガス源１９２から活性化された前駆体混合物１８３の中に移動するプロセスガスを活性化するために、前駆体活性化装置１８０にマイクロ波又はRF周波数を有するエネルギーなどの励起エネルギーを供給するエネルギー源（図示せず）に連結されてよい。窒素含有ガス（例えば、N2）が使用される場合では、前駆体活性化装置１８０内の活性化が、内部空間１８４内でN*ラジカル（N+及びN2 +などの正に帯電したイオン）を生成する。チャンバ１０２の処理領域１１３から遠隔に前駆体活性化装置１８０を位置付けることによって、基板のイオンへの曝露が最小され得る。イオンは、半導体基板上の繊細な構造に損傷を与える可能性があるが、ラジカルは、反応性であり、有益な化学反応を実行するために使用することができる。前駆体活性化装置１８０などのRPSの使用により、基板１０１のラジカルへの曝露が促進され、基板１０１のイオンへの曝露を最小化する。
[0038] 斜めの供給ライン１９０を使用することによって、イオン衝突を促進することができ、前駆体活性化装置１８０からチャンバ１０２に流れるプラズマ内のイオン濃度を低減させることができる。斜めの供給ライン１９０を使用することによって、プロセスガスの励起によって生成されたイオンの全て又は大部分が、処理領域１１３に到達する前に電荷中性物質になる。図２は、供給ライン１９０の概略断面図を示している。供給ライン１９０は、装着スリーブ２０２、及び装着スリーブ２０２に連結された入口部材２０４を有する。装着スリーブ２０２と入口部材２０４のそれぞれは、長手方向に延在する空間、例えばスリーブ通路２０６と入口通路２０８を画定する中空本体である。通路２０６、２０８の断面プロファイルは、円形、卵型、正方形、矩形、又は不規則形状を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよいが、それらに限定されるものではない。装着スリーブ２０２の一端は、装着スリーブ２０２のスリーブ通路２０６が、ガス出口１８８の内部空間１８４と整列し且つ流体連結されるように、前駆体活性化装置１８０（部分的に示されている）の本体１８２のガス出口１８８に固定されている。装着スリーブ２０２のもう一つの一端は、入口部材２０４の入口通路２０８が、装着スリーブ２０２のスリーブ通路２０６と実質的に整列し且つ流体連結されるように、入口部材２０４に接続されている。装着スリーブ２０２の内径は、装着スリーブ２０２の長手方向軸に沿って減少して、前駆体活性化装置１８０の内径と入口部材２０４の内径の両方に一致させることができる。装着スリーブ２０２及び入口部材２０４は、N*、O*、又はH*ラジカルなどの、ラジカルの再結合を引き起こさない物質から作製されてよい。例えば、装着スリーブ２０２及び入口部材２０４は、ケイ素、酸化ケイ素（例えば、石英）、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、サファイヤ、又はアルミナ（Al2O3）から作製されてよく、又はそれらから作製されたライナーとして提供されてよい。供給ライン１９０は、互いに連結された２つの別個の構成要素（すなわち、装着スリーブ２０２と入口部材２０４）として図示され説明されるが、供給ライン１９０は、チャンバ１０２のチャンバ入口１７５に連結される通路を有する単一ピースの一体化された本体であってよい。
[0039] 図３は、基板処理システム１００の概略上面図である。入口部材２０４は、チャンバ１０２の側壁１１４でチャンバ入口１７５に連結されるアダプタとして構成されてよい。入口部材２０４は、側壁１１４で供給ライン１９０の外面に連結され且つその外面の周りで全方向に延在するフランジ３１０を含む。入口部材２０４の一部分は、フランジ３１０の面３１２が側壁１１４の凹部（図示せず）内にボルト留めされるように、側壁１１４内に形成された凹部の中に延在してよい。代替的に、凹部を省略してよく、フランジ３１０の面３１２は、側壁１１４の外面１１４ａにボルド留めされてよく、入口通路２０８がチャンバ入口１７５に流体連結されるように構成されてよい。何れの場合でも、供給ライン１９０は、入口部材２０４内の入口通路２０８の長手方向軸「Ａ」とチャンバ入口１７５の長手方向軸「Ｂ」とが角度θで交差するように、斜めのパイプ構造でチャンバ入口１７５に連結される。フランジ３１０は、入口通路２０８の長手方向軸「Ａ」に対して所望の角度「α」で延在する。角度αは、フランジ３１０が凹部内のチャンバ１０２に連結される事例では、入口部材２０４と側壁１１４との間に隙間を提供するように選択されてよい。角度αは、約２０度から約８０度、例えば約４５度から約７０度の範囲とすることができる。角度θは、約２０度と約４５度などの約１０度と約７０度の間の範囲とすることができる。一実施例では、角度αが、約４５度以上、例えば約６０度である。チャンバ入口１７５に対して斜めに配置された供給ライン１９０を有することにより、チャンバ入口１７５の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
[0040] 上述した斜めのパイプ構造に加えて、イオン衝突は、プロセスガスの所与の流量（例えば、所与のプラズマ生成速度）に対して、供給ライン１９０内のプラズマの滞留時間が、イオンがプラズマ内の電子と再結合するための平均時間よりも実質的に長くなるように、供給ライン１９０の長さを選択することによって促進されてよい。所与の供給源ガス流量でプラズマの実質的に全てのイオンを消滅させるために必要な供給ライン１９０（及び／又は前駆体活性化装置１８０の内部空間１８４）の長さは、実験的に又は寿命計算によって決定されてよい。一実施形態では、内部空間１８４が、約５インチから約１２インチ、例えば約８インチの長さを有し、約０．５インチから約３インチ、例えば約２インチの内径を有する。供給ライン１９０（スリーブ及び入口通路２０６、２０８を含む）の長さは、約５インチから約２５インチ、例えば約１２インチであってよい。通路２０６、２０８の直径は、前駆体活性化装置１８０と処理領域１１３との間の圧力差を最適化するように選択することができる。一実施形態では、通路２０６、２０８のそれぞれの直径が、約０．５インチから約２インチ、例えば、入口通路２０８については約０．６インチ、スリーブ通路２０６については約０．８インチである。通路２０６、２０８の何れか一方又は両方は、イオンの喪失を促進するために、流れの向きに徐々に減少するか、徐々に増加するか、又は均一な直径を有してよい。内部空間１８４及び供給ライン１９０の全長は、約８インチから約３５インチ、例えば約２０インチである。
[0041] 図４は、チャンバ入口に近接する基板処理システム１００の一部分の概略上面図である。図３で示されたように、チャンバ入口１７５は、概して円筒形状であってよい。図４は、概して細長い又は平坦な円錐形状である代替的なチャンバ入口４７５を示している。カセット４３０は、チャンバ入口４７５を含む。チャンバ入口４７５は、入口通路２０８から処理容積１１３までのガス流通路である。カセット４３０が、チャンバ１０２の側壁１１４の中に設置されている。図示されているように、チャンバ入口４７５の長手方向プロファイルは、概して、長手方向軸「Ｂ」を中心とし、等しい長さの辺４７８と４７９を有する二等辺三角形（又はその一部）を画定する。長手方向軸「Ｂ」は、処理領域１１３の径方向に沿って延在する。二等辺三角形の頂点は、軸「Ｂ」に位置し、軸は、二等辺三角形の底辺を二等分する。したがって、二等辺三角形の高さは、長手方向軸「Ｂ」に沿って測定され、辺４７８及び４７９は、等しい角度で軸「Ｂ」から分岐する。チャンバ入口４７５は、従来と同様に、概して二等辺三角形の頂点付近又は頂点にある開口４７６において、入口部材２０４の入口通路２０８と流体連結されている。開口４７６におけるチャンバ入口４７５の横方向の寸法は、約０．６インチから約１．０インチ、例えば約０．８インチであってよい。チャンバ入口４７５は、二等辺三角形の内端４７７又はその近傍における三角形の底辺において、処理領域１１３と流体連結されている。二等辺三角形の底辺の長さは、辺４７８、４７９と内端４７７との交点の間で内端４７７に沿って測定されてよい。チャンバ入口４７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム（stadium）形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、内端４７７における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。内端４７７における断面積は、約２．５インチから約３．５インチ、例えば約３インチの底辺、及び、約０．４インチから約０．８インチ、例えば約０．６インチの幅を有してよい。
[0042] ガス出口１８８（図２）は、ここではチャンバ入口４７５に連結された供給ライン１９０を介してチャンバ１０２と流体連結したままであり、内部空間１８４内で生成された活性化された前駆体混合物１８３のラジカルが、チャンバ１０２の処理領域１１３に供給されるようになっている。ある実施形態では、チャンバ入口４７５の長手方向プロファイルが、不等辺三角形を画定する。ここで、辺４７８と辺４７９は、長さが等しくなく、長手方向軸「Ｂ」から異なる角度で分岐するため、長手方向軸「Ｂ」は頂点を通過するが、内端４７７を二等分しない。前述のように、通路２０６、２０８のそれぞれの直径は、約０．５インチから約２インチ、例えば、入口通路２０８については約０．６インチ、スリーブ通路２０６については約０．８インチである。現在、入口通路２０８より大きな直径のスリーブ通路２０６を有する供給ライン１９０は、通路２０６、２０８の間の連結部にチョークポイントを形成してもよいと考えられている。そのようなチョークポイントは、前駆体活性化装置１８０内の圧力を増加させ、且つ／又は、体積‐表面再結合を引き起こすか若しくは増加させる可能性がある。
[0043] 供給ライン１９０は、入口通路２０８の長手方向軸「Ａ」とチャンバ入口４７５の長手方向軸「Ｂ」とが角度θで交差するように、斜めの構造でチャンバ入口４７５に連結されている。角度θは、約２０度と約４５度などの約１０度と約７０度の間の範囲とすることができる。長手方向軸「Ａ」は、開口４７６の近傍の点４７８‐ｐにおいて、チャンバ入口４７５の三角形の長手方向プロファイルの辺４７８と交差している。チャンバ入口４７５に対して斜めに配置された供給ライン１９０を有することにより、チャンバ入口４７５の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
[0044] カセット４３０（及び以下で説明されるカセット５３０、６３０、７３０）は、チャンバ入口１７５が側壁１１４（図１）を横断したのと略同じやり方で、チャンバ１０２の側壁１１４の中に設置されている。
[0045] 入口通路２０８及び／又はチャンバ入口４７５は、ボーリングプロセスを用いて石英の固体片から製造されてよい。所望のボア深さ及び／又は入射角に適応するために、複数の穿孔機を利用することができ、その結果、表面に１以上の凹凸が生じることがある。例えば、図４で見られ得るように、チャンバ入口４７５の三角形の長手方向プロファイルの頂点は、特異点ではない。むしろ、突出した不規則部位４７６‐ｂが、入口通路２０８とチャンバ入口４７５との間の連結部で見られることがある。これらの不規則な特徴は、凸状又は凹状であってよい。そのような不規則な特徴は、近位の実質的な特徴と比べて小さい（例えば、１０％以下の寸法）ことが予期される。明瞭さのために、このような不規則な特徴に関する説明は、本開示の残りの部分では限定的なものとなる。しかし、「真っ直ぐ」若しくは「滑らかな」又は同様な用語の使用は、小さな不規則な特徴が存在することを想定していることが理解されるべきである。
[0046] 図５は、基板処理システム１００のチャンバ入口部分の別の概略上面図である。図３で示されたように、入口通路２０８は、概して円筒形状であってよい。図５は、入口部材５０４の代替的な入口通路５０８を示しており、この通路は、概して円筒形状の部分５０７と、概して細長い又は平坦な円錐形状である円錐形状部分５０９とを含んでいる。円筒形状部分５０７は、入口通路５０８の断面積が、装着スリーブ２０２との連結からチャンバ１０２との連結に至るまで単調に増加するように、円錐形状部分５０９に遷移してよい。図示されているように、円筒形状部分５０７から円錐形状部分５０９への遷移は、入口通路５０８の壁内のコーナー又は角として現れ得る遷移点５０８‐ｐを生成してよい。装着スリーブ２０２は、入口通路５０８の円筒形状部分５０７が、実質的に装着スリーブ２０２のスリーブ通路２０６と実質的に整列し且つ流体的連結されるように、入口部材５０４に接続される。
[0047] 図５は、概して台形を画定する長手方向プロファイルを有する代替的なチャンバ入口５７５を示している。カセット５３０は、チャンバ入口５７５を含む。カセット５３０が、チャンバ１０２の側壁１１４の中に設置されている。長手方向軸「Ｂ」は、処理領域１１３の径方向に沿って延在し、台形の内端５７７を二等分する。台形の底辺の長さは、内端５７７に沿って測定されてよい。台形の高さは、長手方向軸「Ｂ」に沿って測定されてよい。チャンバ入口５７５は、入口通路５０８の円錐形状部分５０９が、チャンバ入口５７５の台形の長手方向プロファイルと実質的に整列し、流体連結するように、入口部材５０４に接続される。台形の頂辺の長さは、外端５７６に沿って測定されてよい。台形の頂辺の長さは、台形の底辺の長さ以下であってよい。チャンバ入口５７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、外端５７６における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。チャンバ入口５７５は、台形の内端５７７で処理領域１１３に連結され、流体接続されている。チャンバ入口５７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、内端５７７における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。外端５７６における断面積は、内端５７７における断面積以下であってよい。円錐形状部分５０９の壁は、チャンバ入口５７５の辺５７９と整列してよい。例えば、入口通路の５０８の円錐形状部分５０９の壁は、点５０８‐ｐから内端５７７までの滑らかで直線的な表面を形成するように、チャンバ入口５７５の辺５７９と整列してよい。ある実施形態では、滑らかで直線的な表面が、処理領域１１３の中心を通過する径方向と整列する。図示されている実施形態では、チャンバ入口５７５の台形の長手方向プロファイルの辺５７９は、外端５７６と内端５７７の両方と直角をなす。他の実施形態では、辺５７９が、外端５７６及び／又は内端５７７と約７５度と約１０５度の間の角度をなしてよい。
[0048] 供給ライン１９０は、入口通路５０８の円筒形状部分５０７の長手方向軸「Ａ」とチャンバ入口５７５の長手方向軸「Ｂ」とが角度θで交差するように、斜めの構造でチャンバ入口５７５に連結されている。角度θは、約２０度と約４５度などの約１０度と約７０度の間の範囲とすることができる。ある実施形態では、長手方向軸「Ａ」が、チャンバ入口５７５の台形の長手方向プロファイルの辺５７８の軸「Ｃ」と平行であり、整列している。他の実施形態（図示せず）では、長手方向軸「Ａ」が、軸「Ｃ」と約１６０度から約２００度の間の角度をなす。長手方向軸「Ａ」が軸「Ｃ」と約１８０度未満の角度をなす実施形態では、長手方向軸「Ａ」が、外端５７６の近傍の点５７８‐ｐで、チャンバ入口５７５の台形の長手方向プロファイルの辺５７８と交差する。長手方向軸「Ａ」が軸「Ｃ」と約１８０度より大きい角度をなす実施形態では、長手方向軸「Ａ」が、台形の辺５７８と交差しないことになる。チャンバ入口５７５に対して斜めに配置された供給ライン１９０を有することにより、チャンバ入口５７５の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
[0049] 入口部材５０４は、入口部材２０４が装着スリーブ２０２に連結するのと同じやり方で、装着スリーブ２０２に連結されることに留意されたい。したがって、装着スリーブ２０２は、たとえあったとしても、入口部材５０４を収容するための修正をほとんど受けないことが予期される。
[0050] 図６は、チャンバ入口に近接する基板処理システム１００の一部分の別の概略上面図である。図６は、湾曲した辺６７８を有する、概して修正された台形を画定する長手方向プロファイルを有する代替的なチャンバ入口６７５を示している。カセット６３０は、チャンバ入口６７５を含む。カセット６３０が、チャンバ１０２の側壁１１４の中に設置されている。湾曲した辺６７８は、外端６７６において円錐形状部分５０９の壁と整列し、湾曲した辺６７８は、内端６７７に近づくにつれて、辺６７９に向かって内側に湾曲する。長手方向軸「Ｂ」は、処理領域１１３の径方向に沿って延在し、内端６７７を二等分する。修正された台形の底辺の長さは、内端６７７に沿って測定されてよい。修正された台形の高さは、長手方向軸「Ｂ」に沿って測定されてよい。チャンバ入口６７５は、入口通路５０８の円錐形状部分５０９が、チャンバ入口６７５の修正された台形の長手方向プロファイルの外端６７６と実質的に整列し、流体連結するように、入口部材５０４に接続される。修正された台形の頂辺の長さは、外端６７６に沿って測定されてよい。修正された台形の頂辺の長さは、台形の底辺の長さ以下であってよい。チャンバ入口５７５と比較して、内端６７７に沿って測定された底辺は、湾曲した辺６７８の侵入のため、内端５７７に沿って測定された底辺より小さくてよいことに留意されたい。チャンバ入口６７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、外端６７６における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。チャンバ入口６７５は、修正された台形の内端６７７で処理領域１１３に連結され、流体接続されている。チャンバ入口６７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、内端６７７における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。外端６７６における断面積は、内端６７７における断面積以下であってよい。円錐形状部分５０９の壁は、チャンバ入口６７５の辺６７９と整列してよい。例えば、入口通路５０８の円錐形状部分５０９の壁は、点５０８‐ｐから内端６７７までの滑らかで直線的な表面を形成するように、チャンバ入口６７５の辺６７９と整列してよい。ある実施形態では、滑らかで直線的な表面が、処理領域１１３の中心を通過する径方向に整列する。図示されている実施形態では、チャンバ入口６７５の修正された台形の長手方向プロファイルの辺６７９は、外端６７６と内端６７７の両方と直角をなす。他の実施形態では、辺６７９が、外端６７６及び／又は内端６７７と約７５度と約１０５度の間の角度をなしてよい。
[0051] 供給ライン１９０は、入口通路５０８の円筒形状部分５０７の長手方向軸「Ａ」とチャンバ入口６７５の長手方向軸「Ｂ」とが角度θで交差するように、斜めの構造でチャンバ入口６７５に連結されている。角度θは、約２０度と約４５度などの約１０度と約７０度の間の範囲とすることができる。湾曲した辺６７８の湾曲は、少なくとも部分的に、入口通路５０８の円筒形状部分５０７の長手方向軸「Ａ」が湾曲した辺６７８と交差する点６７８‐ｐを決定してよい。例えば、湾曲した辺６７８が、わずかに湾曲しているときに、長手方向軸「Ａ」は、内端６７７の近くで湾曲した辺６７８と交差する。湾曲した辺６７８が、より大きな湾曲を有するときに、長手方向軸「Ａ」は、外端６７６の近くで湾曲した辺６７８と交差する。長手方向軸「Ｂ」に沿って測定すると、点６７８‐ｐは、外端６７６からの修正された台形の高さの約１０％と約６０％の間であってよい。チャンバ入口６７５に対して斜めに配置された供給ライン１９０を有することにより、チャンバ入口６７５の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
[0052] 図７は、チャンバ入口に近接する基板処理システム１００の一部分の別の概略上面図である。図７は、概して矩形を規定する長手方向プロファイルを有する代替的なチャンバ入口７７５を示している。カセット７３０は、チャンバ入口７７５を含む。カセット７３０が、チャンバ１０２の側壁１１４の中に設置されている。長手方向軸「Ｂ」は、処理領域１１３の径方向に沿って延在し、内端７７７を二等分する。矩形の底辺の長さは、内端７７７に沿って測定されてよい。矩形の高さは、長手方向軸「Ｂ」に沿って測定されてよい。チャンバ入口７７５は、入口通路５０８の円錐形状部分５０９が、チャンバ入口７７５の矩形の長手方向プロファイルの外端７７６の一部分と実質的に整列し、流体連結するように、入口部材５０４に接続される。矩形の頂辺の長さは、辺７７８から辺７７９まで、外端７７６に沿って測定されてよい。矩形の頂辺の長さは、矩形の底辺の長さ以下であってよい。チャンバ入口７７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、外端７７６における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。チャンバ入口７７５は、矩形の内端７７７で処理領域１１３に連結され、流体接続されている。チャンバ入口７７５は、概して、卵型、楕円形、長円形、スタジアム形状、及び／又は丸みを帯びた矩形を含む、対称的又は非対称的な任意の形状であってよい、内端７７７における断面積を有してよいが、それらに限定されるものではない。外端７７６における断面積は、内端７７７における断面積以下であってよい。チャンバ入口５７５及び６７５と比較して、内端７７７の断面積は、内端５７７の断面積と略等しくてよく、内端６７７の断面積より大きくてよいことに留意されたい。円錐形状部分５０９の壁は、チャンバ入口７７５の辺７７９と整列してよい。例えば、入口通路の５０８の円錐形状部分５０９の壁は、点５０８‐ｐから内端７７７までの滑らかで直線的な表面を形成するように、チャンバ入口７７５の辺７７９と整列してよい。ある実施形態では、滑らかで直線的な表面が、処理領域１１３の中心を通過する径方向に整列する。図示されている実施形態では、チャンバ入口７７５の矩形の長手方向プロファイルの辺７７９は、外端７７６と内端７７７の両方と直角をなす。他の実施形態では、辺７７９が、外端７７６及び／又は内端７７７と約７５度と約１０５度の間の角度をなしてよい。更に他の実施形態では、辺７７８と７７９の両方が、外端７７６及び／又は内端７７７と約７５度と約１０５度の間の角度をなしてよく、それによって、チャンバ入口７７５の菱形の長手方向プロファイルを形成する。
[0053] 供給ライン１９０は、入口通路５０８の円筒形状部分５０７の長手方向軸「Ａ」とチャンバ入口７７５の長手方向軸「Ｂ」とが角度θで交差するように、斜めの構造でチャンバ入口７７５に連結されている。角度θは、約２０度と約４５度などの約１０度と約７０度の間の範囲とすることができる。ある実施形態では、チャンバ入口５７５の台形の長手方向プロファイルの高さが、チャンバ入口７７５の矩形の長手方向プロファイルの高さと略等しく、内端５７７に沿って測定された底辺の長さが、内端７７７に沿って測定された底辺の長さと略等しくてよい。そのような実施形態では、入口通路５０８の円筒形状部分５０７の長手方向軸「Ａ」が、辺７７８と交差しなくてよく、又は内端７７７に近い点（例えば、点７７８‐ｐ）で辺７７８と交差してよい。内端７７７に沿って測定された底辺の長さが内端５７７に沿って測定された底辺の長さより短い、ある実施形態では、長手方向軸「Ａ」が、内端７７７から実質的に離れた点で辺７７８と交差してよい。チャンバ入口７７５に対して斜めに配置された供給ライン１９０を有することにより、チャンバ入口７７５の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
[0054] 同様な利点を提供する供給ライン１９０及びチャンバ１０２の他の構成が想定され得る。前駆体活性化装置１８０が、チャンバ１０２に連結されたときに、ガス出口１８８は、供給ライン１９０を通してチャンバ入口（例えば、チャンバ入口１７５、４７５、５７５、６７５、７７５）に、チャンバ１０２と流体連通している。それによって、内部空間１８４内で生成された活性化された前駆体混合物１８３のラジカルが、チャンバ１０２の処理領域１１３に供給される。それぞれの構成は、装着スリーブ２０２の管状スリーブ２０６をチャンバ１０２のチャンバ入口に流体連結するアダプタとして作用する入口部材（例えば、入口部材２０４、５０４）を含んでよい。入口部材の直径及び／又は内部容積は、前駆体活性化装置１８０と処理領域１１３との間の差圧を最適化するように選択されてよい。その圧力差は、チャンバ１０２内で実行されるプロセスに適した、チャンバ１０２内に流れるイオン、ラジカル、及び分子の組成を生み出すように選択されてよい。各構成は、処理ガスを受け取り、チャンバ１０２の処理領域１１３に分配するチャンバ入口を含んでもよい。供給ライン１９０は、チャンバ入口に対して斜めに配置されてよい。例えば、供給ライン１９０の長手方向軸「Ａ」は、チャンバ入口の長手方向軸「Ｂ」に対して角度θで配置されてよく、長手方向軸「Ｂ」は、処理領域１１３の径方向に沿って延在し、概して、チャンバ入口の長手方向プロファイル（例えば、三角形、修正された三角形、台形、修正された台形、矩形、修正された矩形、菱形、修正された菱形）の内端（たとえば、底辺）の中点（例えば、二等分点）を横切る。チャンバ入口に対して斜めに供給ライン１９０を配置することにより、チャンバ入口の内面での衝突中に、イオンの衝突又は電子若しくは他の荷電粒子とのイオンの反応が促進される。したがって、処理領域１１３に入るイオンの濃度は、場合によっては実質的にゼロまで減少する。
実験結果
[0055] 図４～図７で示されているようなハードウェア及び構成要素は、シミュレーションシナリオで試験されてきた。シミュレーション結果に対する更なる信頼性を得るために、同じものの３Ｄモデルを、圧力と流量の変化に対する流れの傾向と、全体的なO*ラジカル面積加重平均の傾向と、の観点から実験で検証した。図８は、基板処理システム１００のチャンバ１０２内の基板の表面上の様々な点におけるOラジカル濃度によって測定された表面反応を示すモデル化実験の結果のグラフである。結果８０４は、入口部材２０４（すなわち、略円筒形状の入口通路）及びチャンバ入口４７５（すなわち、略三角形の長手方向プロファイル）を有する、図４で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果８０５は、入口部材５０４（すなわち、略円筒形状部分及び略円錐形状部分を有する入口通路）及びチャンバ入口５７５（すなわち、略台形の長手方向プロファイル）を有する、図５で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果８０６は、入口部材５０４及びチャンバ入口６７５（すなわち、修正された台形の長手方向プロファイル）を有する、図６で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果８０７は、入口部材５０４及びチャンバ入口７７５（すなわち、略矩形の長手方向プロファイル）を有する、図７で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。図９は、各モデルのOラジカル濃度の面積加重平均を示す結果のグラフである。結果９０４は、入口部材２０４及びチャンバ入口４７５を有する、図４で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果９０５は、入口部材５０４及びチャンバ入口５７５を有する、図５で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果９０６は、入口部材５０４及びチャンバ入口６７５を有する、図６で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。結果９０７は、入口部材５０４及びチャンバ入口７７５を有する、図７で示されている基板処理システム１００のモデルから得られる。各グラフから分かるように、入口部材５０４及びチャンバ入口６７５を有するモデルは、処理容積内で最高のOラジカル濃度を提供する。現在、入口部材及びチャンバ入口への継手の内部断面積を増加させることによって、RPSの出口での背圧が５０％も減少する可能性があると考えられている。更に、背圧を低減させることによって、気相再結合が少なくなるため、ウエハにわたるOラジカルの濃度を高める助けとなり得る。
[0056] 実験モデル化は、図４～図７で図示されている基板処理システム１００の間のチャンバ内（ウエハの上方）における入口点での速度の比較を描く。モデル化は、図５～図７のモデルでは速度がより低くなっていることを示している。これは、ウエハ上にガスをより良く広げるのに役立つ。その結果、ウエハ上のOラジカルが増加することになる。
[0057] 実験モデル化は、図４～図７で示されている基板処理システム１００の間のチャンバの切断面上の速度の比較を描く。モデル化は、図４の基板処理システム１００において、RPSからチャンバへの（長手方向軸「Ａ」に沿った）直接的な見通し線のために、コーンの一部分のみが利用され、残りの半分が、チャンバからの逆流を得ていることを示している。これらの速度等高線は、入口部材の形状を変更することで、チャンバ内の入口点での速度を低下させるのに役立つ可能性があることを示しており、これによって、ウエハ上の流れが良くなり、より高いO*ラジカルの濃度が得られることを示している。
[0058] これらの実験結果は、入口部材及びチャンバ入口の開示された構成が、体積‐表面再結合を低減させ又は最小化することによって、ウエハ上のラジカルの利用可能性を改善することを示している。特に、実験結果は、入口部材５０４（すなわち、略円筒形状部分及び略円錐形状部分を有する入口通路）並びにチャンバ入口６７５（すなわち、修正された台形の長手方向プロファイル）を有する図６で開示されている構成が、図４で開示されている構成について観察されるものよりも１７．２％だけ高い酸化物成長速度を提供することを示している。
[0059] これらの実験結果は、チャンバ入口の供給ラインの端から処理容積の端までの増大する断面積が、O*ラジカルの体積‐表面再結合を減少させ、且つ／又は基板処理中の酸化物成長速度を高めることを示している。これらの実験結果は、本明細書で説明されるようなチャンバ入口及び／又は入口部材を利用することが、ウエハの均一性を改善し得ることを示している。
[0060] 更に、実験結果は、酸化物成長速度が改善され得ること及び／又は酸化物の厚さが同じ処理時間で増加し得ることを示している。図１０は、酸化物成長速度実験の代表的な結果を示している。Ｙ軸は、同じ処理時間当たりの酸化物の厚さを示している。図４の構成の結果を左に示し、図６の構成の結果を右に示している。
[0061] 一実施形態では、基板処理システムが、処理チャンバと遠隔プラズマ源との間に連結された供給ライン、側壁を備えた処理チャンバ、並びに側壁の中に設置されたチャンバ入口アセンブリを含み、チャンバ入口アセンブリは、チャンバ入口と、供給ラインへの外側継手と、処理チャンバの処理領域向けの内側継手であって、内側継手と外側継手は、それぞれ、チャンバ入口の内端と外端にあり、内側継手の断面積は、外側継手の断面積より大きい、内側継手と、内端及び外端並びに第１の辺及び第２の辺を含む長手方向プロファイルであって、第１の辺と第２の辺は、チャンバ入口の両側にあり、長手方向プロファイルの形状は、三角形、修正された三角形、台形、修正された台形、矩形、修正された矩形、菱形、修正された菱形のうちの少なくとも１つを含む、長手方向プロファイルと、チャンバ入口を含み、処理チャンバの側壁の中に設置されるように構成されたカセットとを含む。
[0062] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、チャンバ入口の長手方向軸が、処理領域の中心から内端を通って外側継手まで延在し、供給ラインと平行な供給ラインの長手方向軸が、供給ラインから外側継手を通って延在し、チャンバ入口の長手方向軸が、供給ラインの長手方向軸と１０度と７０度の間の角度をなす。
[0063] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、供給ラインの長手方向軸が、内端と外端の間の点で第１の辺と交差する。
[0064] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、第１の辺が湾曲している。
[0065] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、第１の辺が、外側継手において供給ラインと整列し、内側継手に近づくにつれて第２の辺に向かって湾曲する。
[0066] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、第１の辺が、真っ直ぐであり、供給ラインの内壁と整列する。
[0067] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、第１の辺が、真っ直ぐであり、供給ラインの内壁と１８０度未満の角度をなす。
[0068] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、外側継手の長さが、外端の長さ未満である。
[0069] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、内側継手の断面積が外側継手の断面積より大きいことによって、基板処理中の体積‐表面再結合が低減される。
[0070] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、内供連結器の断面積が外側継手の断面積より大きいことによって、基板処理中の体積‐表面再結合が低減される。
[0071] 一実施形態では、基板処理システムが、処理チャンバ、並びに、処理チャンバと前駆体活性化装置との間に連結された供給ラインであって、前駆体活性化装置に連結された装着スリーブ、及び、入口部材であって、供給ラインの装着スリーブに連結するための第１の端部と、処理チャンバに連結するための第２の端部と、第１の端部から第２の端部に延在する入口通路とを含み、入口通路は、第１の端部に近接する円筒形状部分を備え、入口通路は、第２の端部に近接する円錐形状部分と備え、第１の端部における第１の断面積は、第２の端部における第２の断面積より小さい、入口部材を含む、供給ラインを含む。
[0072] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、入口通路の内壁が、円筒形状部分から円錐形状部分に遷移する角を含む。
[0073] 本明細書で開示される１以上の実施形態では、基板処理システムが、処理チャンバの側壁内に設置されたチャンバ入口であって、供給ラインへの外側継手と、処理チャンバの処理領域向けの内側継手であって、内側継手と外側継手が、それぞれ、チャンバ入口の内端と外端にある、内側継手と、内端及び外端並びに第１の辺及び第２の辺を含む長手方向プロファイルであって、第１の辺と第２の辺がチャンバ入口の両側にあり、円錐形状部分の壁が、チャンバ入口の第２の辺と整列して、角から内端への直線的な表面を形成する、長手方向プロファイルと、を含むチャンバ入口を更に含む。
[0074] 以上の記述は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実施態様及び更なる実施態様が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (8)

  1. 基板処理システム用のチャンバ入口アセンブリであって、
    チャンバ入口と、
    供給ライン向けの外側継手と、
    処理チャンバの処理領域向けの内側継手であって、前記内側継手と前記外側継手が、それぞれ、前記チャンバ入口の内端と外端にあり、
    前記内側継手の開口面積が、前記外側継手の開口面積より大きく、
    上から見たときに、チャンバ入口長手方向軸は前記処理領域の中心から前記内端の中央を通って前記外側継手まで延在し、前記外側継手は、前記チャンバ入口長手方向軸に対して非対称である、内側継手と、
    前記内端及び前記外端並びに第１の辺及び第２の辺を含む長手方向プロファイルであって、前記第１の辺と前記第２の辺が、前記チャンバ入口の両側にあり、前記長手方向プロファイルの形状が、三角形、修正された三角形、台形、修正された台形、矩形、修正された矩形、菱形、及び修正された菱形のうちの少なくとも１つを含む、長手方向プロファイルと、
    前記チャンバ入口を含み、前記処理チャンバの側壁の中に設置されるように構成されたカセットとを備える、チャンバ入口アセンブリ。
  2. 前記供給ラインと平行な供給ライン長手方向軸が、前記供給ラインから前記外側継手を通って延在し、
    前記チャンバ入口長手方向軸が、前記供給ライン長手方向軸と、１０度と７０度の間の角度をなす、請求項１に記載のチャンバ入口アセンブリ。
  3. 前記供給ライン長手方向軸が、前記第１の辺と交差する場合は、前記内端に近い点で前記第１の辺と交差する、請求項２に記載のチャンバ入口アセンブリ。
  4. 前記第１の辺が湾曲している、請求項１に記載のチャンバ入口アセンブリ。
  5. 前記第１の辺が、前記外側継手において前記供給ラインと整列し、前記内側継手に近づくにつれて前記第２の辺に向かって湾曲する、請求項４に記載のチャンバアセンブリ。
  6. 前記第１の辺が、真っ直ぐであり、前記供給ラインの内壁と整列する、請求項１に記載のチャンバ入口アセンブリ。
  7. 前記第１の辺が、真っ直ぐであり、前記供給ラインの内壁と１８０度未満の角度をなす、請求項１に記載のチャンバ入口アセンブリ。
  8. 前記外側継手の長さが、前記外端の両端の間の長さ未満である、請求項１に記載のチャンバ入口アセンブリ。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD924825S1 (en) * 2018-01-24 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Chamber inlet
KR102610827B1 (ko) * 2018-12-20 2023-12-07 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 개선된 가스 유동을 처리 챔버의 처리 용적에 공급하기 위한 방법 및 장치
US20220165547A1 (en) * 2020-11-24 2022-05-26 Applied Materials, Inc. Novel and effective homogenize flow mixing design

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543584A (ja) 1999-04-22 2002-12-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プラズマラジカルに基板を曝露する装置及び方法
JP2004214622A (ja) 2002-11-14 2004-07-29 Applied Materials Inc ハイブリッド化学処理装置及び方法
JP2014527300A (ja) 2011-08-10 2014-10-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 選択的窒化プロセスのための方法および装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7030335B2 (en) 2000-03-17 2006-04-18 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression
JP2003133302A (ja) 2001-10-26 2003-05-09 Applied Materials Inc アダプター保持具、アダプター、ガス導入ノズル、及びプラズマ処理装置
JP2007242871A (ja) 2006-03-08 2007-09-20 Sharp Corp 気相成長装置
JP5198611B2 (ja) * 2010-08-12 2013-05-15 株式会社東芝 ガス供給部材、プラズマ処理装置およびイットリア含有膜の形成方法
TWI549163B (zh) 2011-09-20 2016-09-11 應用材料股份有限公司 減少摻質擴散之表面穩定化製程
US8741785B2 (en) * 2011-10-27 2014-06-03 Applied Materials, Inc. Remote plasma radical treatment of silicon oxide
US10580623B2 (en) * 2013-11-19 2020-03-03 Applied Materials, Inc. Plasma processing using multiple radio frequency power feeds for improved uniformity
US9287095B2 (en) 2013-12-17 2016-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor system assemblies and methods of operation
US10683571B2 (en) * 2014-02-25 2020-06-16 Asm Ip Holding B.V. Gas supply manifold and method of supplying gases to chamber using same
US10407771B2 (en) * 2014-10-06 2019-09-10 Applied Materials, Inc. Atomic layer deposition chamber with thermal lid
CN108242380B (zh) * 2016-12-27 2019-09-06 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种均匀抽真空的双工位真空处理器
JP7125427B2 (ja) 2017-05-31 2022-08-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 遠隔プラズマ酸化チャンバ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002543584A (ja) 1999-04-22 2002-12-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プラズマラジカルに基板を曝露する装置及び方法
JP2004214622A (ja) 2002-11-14 2004-07-29 Applied Materials Inc ハイブリッド化学処理装置及び方法
JP2014527300A (ja) 2011-08-10 2014-10-09 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 選択的窒化プロセスのための方法および装置

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