JP7842849B2 - 前駆体を閉じ込めるための改良されたシャワーヘッドポンピング形状寸法 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、一般に、移行堆積ゾーンを狭くする装置および方法に関する。特に、本開示のいくつかの実施形態は、改良されたポンピング形状寸法を有するバッチ処理チャンバに関する。

原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバでは、堆積は、処理されるウエハ以外のチャンバ部分で生じ得る。この事例では、チャンバは、通常、堆積が生じる部品をインサイチュ洗浄することができるように、またはエックスサイチュ洗浄するために除去することができるように構築される。周期的に交換される部品のセットは処理キットと呼ぶことができる。

いくつかの事例では、処理キット上の堆積は、堆積が剥がれ、処理されるウエハに対する欠陥問題の原因になる点まで蓄積し得る。また、この望ましくない堆積は、膜の厚さ、膜の均一性または膜の特性の変化などのプロセス変動をもたらし得る。いくつかの堆積した膜は、インサイチュ洗浄のための良好なオプションを有していないため、処理キットは、それらを除去し、潜在的に交換しなければならなくなるまで堆積を蓄積する。これは、機械ダウンタイムおよび運転コストの増加をもたらし得る。

基板が同じ静電チャック上の異なる処理ステーション（処理領域とも呼ばれる）間で移動するいくつかのバッチ処理チャンバでは、異なる処理ステーション間における反応物の分離のため、ほとんどのチャンバ部品上の堆積を防止することが可能である。しかしながら、ウエハを支持する静電チャックは、異なるステーションの間をウエハと共に移動する。静電チャックの部分は、処理ステーションの中でプロセス条件に曝露され、望ましくない膜堆積も蓄積することになる。

これらの事例では、チャンバ中の裏側パージフローによってポンピングチャネルを超えて延びないよう、静電チャックのエッジにおける堆積を制限することができる。ウエハ／静電チャックのエッジは移行領域であり、ウエハ上の堆積に匹敵する領域から堆積しない領域へ、堆積が減少する。

したがって、処理チャンバ表面の堆積が少ない装置および方法が必要である。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、本体を備えるガス分配プレートを対象としており、本体は、本体の厚さを画定する前面および裏面ならびに外部周囲エッジを有する。真空チャネルは、前面の入口開口および裏面の出口開口を有する。真空チャネルは、前面に対して第１の角度で、前面の入口開口から第１の長さにわたって延びる第１の脚、および前面に対して第２の角度で、第１の脚から裏面の出口開口まで第２の長さにわたって延びる第２の脚を備える。

本開示のさらなる実施形態は、基板支持体、第１の処理領域および第２の処理領域を備える処理チャンバを対象としている。基板支持体は、処理中、ウエハを支持し、かつ、複数の処理領域の間でウエハを移動させるように構成された頂面を有する。基板支持体は、内側に向かって突出している内部突起を有するエッジリングを備え、内部突起は、基板支持体の頂面と、内側に向かって突出している内部突起の頂面との間に間隙を提供するようなサイズにされる。第１の処理領域は、基板支持体の頂面の反対側に第１の前面を有する第１のガス分配プレートを備える。第１のガス分配プレートは第１の前面に第１の真空チャネルを有し、第１の真空チャネルは第１の外径を有する。第２の処理領域は、基板支持体の頂面の反対側に第２の前面を有する第２のガス分配プレートを備える。第２のガス分配プレートは第２の前面に第２の真空チャネルを有する。第２の真空チャネルは、前面に入口開口を有し、また、第２のガス分配プレートの第２の裏面に出口開口を有する。第２の真空チャネルは、第２の前面に対して第１の角度で、第２の前面の入口開口から第１の長さにわたって延びる第１の脚、および第２の前面に対して第２の角度で、第１の脚から第２の裏面の出口開口まで第２の長さにわたって延びる第２の脚を備える。第２の真空チャネルの入口開口は、第１の外径より大きい第２の内径を有する。

本開示の上で示した特徴を詳細に理解することができる方法において、上で簡単に要約した本開示のより詳細な説明は、実施形態を参照することによって得ることができ、それらの実施形態のうちのいくつかは、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、単に本開示の典型的な実施形態を示したものにすぎず、したがって、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容することができるので、添付の図面を本開示の範囲を限定するものと見なすべきではないことに留意されたい。

本開示の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバの断面等角図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバの断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による処理領域の部分断面概略図である。 図３の領域３Ａの拡大図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるガス分配プレートの断面概略図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による処理領域の部分断面概略図である。 図４の領域４Ａの拡大図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるガス分配プレートの断面概略図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による堆積移行領域の概略図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による堆積移行領域の概略図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるガス分配プレートの一部の概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるガス分配プレートの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による交換可能パージリングを有するガス分配プレートの断面概略図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態によるガス分配プレートの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの部分概略断面図である。 本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの部分概略断面図である。

本開示のいくつかの例示的実施形態についての説明に先立って、本開示は、以下の説明の中で示される構造またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示には他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践または実施することができる。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されているように、「基板」という用語は、プロセスが作用する表面または表面の一部を意味している。基板に対する参照は、文脈が他に明確に示していない限り、基板の一部のみを同じく意味することができることは当業者には同じく理解されよう。さらに、基板の上に堆積させる、に対する参照は、裸の基板および１つまたは複数の膜または特徴がその上に堆積され、または形成された基板の両方を意味し得る。

本明細書において使用されている「基板」は、任意の基板、または製造プロセスの間に膜処理が実施される基板の上に形成された材料表面を意味している。例えば処理を実施することができる基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、絶縁体上シリコン（ＳＯＩ）、炭素ドープド酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープドシリコン、ゲルマニウム、砒化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、および金属、金属窒化物、金属合金などの任意の他の材料、ならびに他の導電性材料を含む。基板は、それには限定されないが半導体ウエハを含む。基板は、基板表面を研磨し、エッチングし、還元し、酸化し、ヒドロキシル化し、アニールし、ＵＶ硬化し、電子ビーム硬化し、および／または焼成するために前処理プロセスを施すことができる。基板自体の表面に直接膜処理を施すことに加えて、本開示では、以下でより詳細に開示されるように、開示される膜処理ステップのうちの任意のステップを基板の上に形成された下側の層の上に同じく実施することができ、また、「基板表面」という用語には、文脈が示しているようにこのような下側の層を含むことが意図されている。したがって、例えば膜／層または部分膜／層が基板表面に堆積された場合、新たに堆積された膜／層の曝露した表面が基板表面になる。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されているように、「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」、等々という用語は、基板表面または基板表面に形成された膜と反応することができる任意のガス種を意味するべく交換可能に使用されている。

ほとんどの堆積チャンバは個別の化学薬品を有しておらず、様々な化学薬品を同じポンプポート場所を介してポンプ供給している。いくつかの最近のバッチ処理チャンバでは、前駆体は異なる処理ステーションの間で分離されている。ポンピングハードウェアを使用して、ウエハに対して同じ場所を介してガスをポンプ供給することができる。堆積蓄積の問題はこの構造でも依然として存在している。したがって、本開示の１つまたは複数の実施形態は、空間的に分離された処理ステーションの間でポンピング場所を互い違いにしている。いくつかの実施形態は、反応性ガスの各々に対して異なる感度を使用して、支持表面堆積を最少にしている。

本開示の１つまたは複数の実施形態は、ウエハ上の一様な堆積と、隣接する支持表面の非堆積との間の移行領域の幅を狭くするための方法および装置を対象としている。いくつかの実施形態は、有利には、ウエハに対するポンピング場所を互い違いにすることによってウエハ外堆積を最少にし、あるいは除去するための装置および方法を提供する。

本開示のいくつかの実施形態は、有利には、高度に反応性の前駆体を空間的に隔離することにより、熱プロセスによって生じる堆積を最少にするための改良されたシステムアーキテクチャを提供する。いくつかの実施形態は、ウエハエッジの近傍の局所化されたポンピングと共に、ウエハの周りのパージガスを戦略的に対象としている。本開示の１つまたは複数の実施形態は、有利には、膜厚さの小さい非均一性を維持しつつ、前駆体の閉じ込めを改善するための装置および方法を提供する。

金属酸化物ＡＬＤ膜は、堆積ハードウェアから洗浄不可能であり、また、前駆体および酸化剤ガスが同じプロセス環境で混合するため、堆積中にチャンバ内壁に蓄積する。静電チャックおよびシャワーヘッドのような構成要素の交換は高くつき、かつ、時間を消費し得る。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、ウエハエッジの近傍に局所ポンピングを有し、また、ウエハに対して改善されたポンピング入口形状寸法を有するシステムを提供する。ウエハ膜厚さに対する衝撃を平衡させることにより、ウエハ境界の外側のチャンバ部品上の堆積が減少する。いくつかの実施形態では、ウエハの周りの静電チャック（ＥＳＣ）領域を清潔に維持するために、交換可能エッジリングは、最大３ｍｍまでウエハエッジ内で張り出すようにＥＳＣ上に取り付けられ、裏側エッジパージが、ＥＳＣ表面に対する前駆体ガスの拡散を防止する。いくつかの実施形態では、パージガスは、エッジリング全体にわたって空気力学境界をもたらし、リング上の膜堆積を少なくする。

以下の説明は、主として図１に示されているようなバッチ処理チャンバに関して示されているが、当業者は、本開示の範囲はバッチチャンバに限定されないことを認識することになる。いくつかの実施形態では、ガス分配プレートおよび／またはポンピング構成要素は、ウエハに対する異なる場所のために、互い違いポンピングを提供するように構成される。

図１および図２は、本開示の１つまたは複数の実施形態によるバッチ処理チャンバ１００を示したものである。図１は、本開示の１つまたは複数の実施形態による横断面等角図として示されている処理チャンバ１００を示している。図２は、本開示の１つまたは複数の実施形態による処理チャンバ１００を横断面で示したものである。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、基板支持体２００および頂部プレート３００を組み込んだ処理チャンバ１００を対象としている。

処理チャンバ１００は、壁１０４および底部１０６を有するハウジング１０２を有している。ハウジング１０２は、頂部プレート３００と共に、処理体積とも呼ばれる内部体積１０９を画定している。

示されている処理ステーション１１０は、３つの主構成要素、すなわち頂部プレート３００（蓋とも呼ばれる）、ポンプ／パージインサート３３０、およびガス分配プレート１１２を備えている。処理チャンバ１００は複数の処理ステーション１１０をさらに含む。処理ステーション１１０は、ハウジング１０２の内部体積１０９の中に配置され、基板支持体２００の回転軸２１１の周りに円形構造で位置決めされている。個々の処理ステーション１１０は、前方表面１１４を有するガス分配プレート１１２（ガスインジェクタとも呼ばれる）を備えている。いくつかの実施形態では、ガス分配プレート１１２の各々の前方表面１１４は実質的に共平面である。処理ステーション１１０は、処理が生じ得る領域として画定されている。例えばいくつかの実施形態では、処理ステーション１１０は、以下で説明されるように、基板支持体２００の支持表面２３１、およびガス分配プレート１１２の前方表面１１４によって範囲が定められた領域として画定されている。示されている実施形態では、ヒータ２３０は基板支持表面として作用し、基板支持体２００の部品を形成している。ヒータ２３０の各々は支持表面２３１および底表面２３２を備えており、ヒータ２３０の厚さを画定している。いくつかの実施形態では、支持表面２３１は、支持表面２３１を貫通して延びる少なくとも３つのリフトピンのための供給をさらに含む。支持プレート２４５は、示されている実施形態ではヒータ２３０の周りに存在している。支持プレート２４５は基板支持体２００に接続されており、ヒータ２３０が貫通して延びる複数の開口を有している。いくつかの実施形態では、支持プレート２４５は、裏側パージガスのための流路を提供している。

処理ステーション１１０は、任意の適切なプロセスを実施し、かつ、任意の適切なプロセス条件を提供するように構成することができる。使用されるガス分配プレート１１２のタイプは、例えば実施されるプロセスのタイプ、およびシャワーヘッドすなわちガスインジェクタのタイプで決まる。例えば原子層堆積装置として動作するように構成された処理ステーション１１０は、シャワーヘッドすなわち渦タイプのガスインジェクタを有することができる。一方、プラズマステーションとして動作するように構成された処理ステーション１１０は、プラズマを生成し、その一方でウエハに向かうプラズマガスの流れを許容するための１つまたは複数の電極および／または接地プレート構成を有することができる。図２に示されている実施形態は、図の左側（処理ステーション１１０ａ）に、図の右側（処理ステーション１１０ｂ）とは異なるタイプの処理ステーション１１０を有している。適切な処理ステーション１１０は、それらに限定されないが、熱処理ステーション、マイクロ波プラズマ、３電極ＣＣＰ、ＩＣＰ、平行プレートＣＣＰ、ＵＶ露光、レーザ処理、ポンピングチャンバ、アニーリングステーションおよび計測ステーションを含む。図１および図２に示されている実施形態は、処理ステーションの四重対称構造を示しているが、本開示の範囲は４ステーション処理チャンバに限定されない。

いくつかの実施形態では、堆積厚さの割合は、使用される堆積化学薬品に応じて、また、前駆体の濃度に対する堆積プロセスの感度に応じて、この移行領域で減少する。いくつかの実施形態では、移行領域が狭いほど、処理されるウエハのより広い面積にわたって一様に堆積させることができ、その一方で、ウエハ以外の表面の堆積が減少する。

図３、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、本開示の１つまたは複数の実施形態は、複数の処理領域を備える処理チャンバを対象としている。図３は、第１の処理領域３１１の一部を示したものである。例えば第１の処理領域３１１は、図２に示されている左側の処理ステーション１１０ａの部品であってもよい。図３Ａは、図３の領域３Ａの拡大図を示したものである。図３Ｂは、図３Ａのガス分配プレート３２０の図を示したものである。図４は、第２の処理領域３１２の一部を示したものであり、また、図４Ａは、図４の領域４Ａの拡大図を示したものである。図４Ｂは、図４Ａのガス分配プレート３２０の図を示したものである。例えば第２の処理領域３１２は、図２に示されている右側の処理ステーション１１０ｂの部品であってもよい。「第１の」、「第２の」、等々などの順序の使用は、異なる構成要素を参照するための単なる説明目的のためにすぎず、操作または優先順位の何らかの特定の順序として解釈するべきではない。

個々の処理領域３１１、３１２は、それぞれ、ガス分配プレート３２０の前面３２１および基板支持体３３３の頂面３３１によって画定される高さＨを有している。処理領域３１１、３１２の高さＨは、示されているように、ウエハ６０が基板支持体３３３の頂面３３１に位置決めされると低くなる。処理領域３１１、３１２の各々は、１つまたは複数の真空チャネル３４１ａ、３４１ｂによって外部周囲エッジの周りに範囲が定められている。

図３、図３Ｂ、図４および図４Ｂに示されているガス分配プレート３２０は、反応性ガスが流入するプレナム３２２領域を含む。反応性ガスは、開孔３２４を通ってプレナム３２２から処理領域３１１、３１２へ流れる。図は、単なる説明用として３つの開孔３２４を示しており、本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。恐らく当業者は、開孔３２４の配置を熟知しており、また、開口３２４の構成はシャワーヘッドガス分配プレートである。いくつかの実施形態では、ガス分配プレート３２０はプレナム３２２領域を有しておらず、また、ガスは、開孔を通過することなく、処理領域に直接流入する。

第１の処理領域３１１は、第１の内径ＩＤ_１、第１の外径ＯＤ_１および第１の真空チャネル幅Ｗ_１を有する第１の真空チャネル３４１ａを有している。第１の真空チャネル３４１ａは第１の処理領域３１１の部品として説明されているが、第１の真空チャネル３４１ａは、第１の処理領域３１１の範囲を定めているガス分配プレート３２０または他の構成要素の部品であることは当業者には理解されよう。言い換えると、第１の処理領域３１１の範囲を定めているガス分配プレート３２０は、図３Ｂに示されているように、第１の内径ＩＤ_１、第１の外径ＯＤ_１および第１の真空チャネル幅Ｗ_１有する第１の真空チャネル３４１ａを有している。

第２の処理領域３１２は、第２の内径ＩＤ_２、第２の外径ＯＤ_２および第２の真空チャネル幅Ｗ_２を有する第２の真空チャネル３４１ｂを有している。第２の真空チャネル３４１ｂは第２の処理領域３１２の部品として説明されているが、第２の真空チャネル３４１ｂは、第２の処理領域３１２の範囲を定めているガス分配プレート３２０または他の構成要素の部品であることは当業者には理解されよう。言い換えると、第２の処理領域３１２の範囲を定めているガス分配プレート３２０は、図３Ｂに示されているように、第２の内径ＯＤ_１、第２の外径ＯＤ_２および第２の真空チャネル幅Ｗ_２有する第２の真空チャネル３４１ｂを有している。

図７は、本開示の１つまたは複数の実施形態による真空チャネルの横断面図を示したものである。いくつかの実施形態の第１の真空チャネル３４１ａおよび／または第２の真空チャネル３４１ｂは、シャワーヘッドの底表面に形成されたトレンチ３４３である。トレンチ３４３は、複数の導管３４４を介して真空プレナム３４５に接続されている。導管の各々は、プレナム３４５中に開口３４４ａを有し、また、トレンチ３４３に開口３４４ｂを有しており、トレンチ３４３とプレナム３４５の間の流体連結を提供している。

いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は第２の外径ＯＤ_２より小さい。言い換えると、いくつかの実施形態では、第２の外径ＯＤ_２は第１の外径ＯＤ_１より大きい。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は第２の外径ＯＤ_２より大きい。言い換えると、いくつかの実施形態では、第２の外径ＯＤ_２は第１の外径ＯＤ_１より小さい。

いくつかの実施形態のバイナリ反応－前駆体ドーズおよび反応物ドーズを使用した反応－では、２つの異なるプロセス処理領域、すなわち第１の処理領域３１１および第２の処理領域３１２が存在する。第１の処理領域３１１および第２の処理領域３１２の各々は真空チャネル３４１ａ、３４１ｂを有している。真空チャネル３４１ａ、３４１ｂの外径ＯＤ_１、ＯＤ_２は、例えば特定の処理領域で引き渡される反応性種の反応性に応じて異なる。例えばバイナリ反応のいくつかの実施形態では、第１の反応性ガスまたは第２の反応性ガスのうちの一方はより遅い反応速度を有している。反応速度がより遅い反応物は律速反応物と呼ばれ、それは、律速反応物が基板表面と反応することができる速度より速い速度で堆積プロセスを進行させることができないことによる。いくつかの実施形態では、外径がより大きい真空チャネルは、律速反応物である反応物と関連付けられる。

いくつかの実施形態では、真空チャネルの外径は、ウエハ上の全堆積と、ウエハのエッジ除外ゾーン上の非堆積の間の移行ゾーンのサイズを変えるために異なっている。堆積移行ゾーンは、第１の反応物と第２の反応物の間の原子層堆積（ＡＬＤ）反応によって形成される。いくつかの実施形態では、第１の処理領域３１１および第２の処理領域３１２は同心である。

ウエハの外部部分は、処理中における接触点である領域であり、通常、最終デバイスでは省略される領域である。ウエハのこの領域はエッジ除外ゾーンと呼ばれる。典型的には、エッジ除外ゾーンは約２ｍｍの幅を有している。例えばエッジ除外ゾーンが２ｍｍである直径３００ｍｍのウエハは、直径２９６ｍｍの使用可能面積を提供する（３００ｍｍから両側の２ｍｍを控除する）。

図５は、基板支持体３３３の一部を有するウエハ６０の外部周囲エッジ６２の略図を示したものである。示されているウエハ６０は、エッジ除外ゾーン３５５の始まりを示す太い線６４、およびウエハ６０の外部周囲エッジ６２を示すもっと太い線を有している。いくつかの実施形態では、基板支持体３３３は、全堆積がウエハの直径の外側まで続く領域を有している。移行ゾーン３６０は全堆積の領域３５０の外側である。移行ゾーン３６０は、領域３５０における全堆積が移行ゾーン３５５の外側の領域３６５における非堆積まで減少する堆積厚さの勾配を有している。

典型的なＡＬＤプロセスでは、全堆積と非堆積の間の移行ゾーンは約６ｍｍの幅を有している。示されている実施形態では、移行ゾーン３６０はエッジ除外ゾーン３５５内で始まり、ウエハ６０の外部周囲エッジ６２を超えて延びて、基板支持体３３３の部分への堆積をもたらしている。移行ゾーンがエッジ除外ゾーンの始まりで開始すると、少なくとも４ｍｍの堆積が基板支持体上に存在することになる。

したがって、本開示のいくつかの実施形態は、有利には、移行ゾーンの幅を狭くし、それにより基板支持体上の堆積の幅を狭くするための装置および方法を提供する。いくつかの実施形態では、移行ゾーン全体がウエハのエッジ除外ゾーン内になるように移行ゾーンの幅が低減され、かつ、位置決めされる。

図６は、本開示の１つまたは複数の実施形態による装置を使用している別の実施形態を図５と同様の図を使用して示したものである。図６に示されている実施形態では、線３６１における全堆積の領域３５０から点線３６２における非堆積まで延びている移行ゾーン３６０は、エッジ除外ゾーン３５５の幅より狭い幅を有している。示されている実施形態では、移行ゾーン３６０全体がエッジ除外ゾーン３５５内に存在し、したがって、全堆積の領域３５０はウエハ６０をエッジ除外ゾーン３５５中に覆っており、基板表面３３３の堆積は生じない。

いくつかの実施形態では、堆積移行ゾーン３６０は、第１の外径および第２の外径が同じである同様の処理チャンバの中で基板の上に形成される堆積移行ゾーンより小さい。いくつかの実施形態では、堆積移行ゾーン３６０は、１つの真空チャネルを有する処理チャンバの中で形成される堆積移行ゾーンより小さい。例えば単一ウエハ処理チャンバでは時間ドメインＡＬＤプロセスが実施される。

本発明者らは、第１の外径ＯＤ_１および第２の外径ＯＤ_２の相違は移行ゾーン３５５の幅Ｗ_Ｚに影響を及ぼし得ることを見出した。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１と第２の外径ＯＤ_２の間の差は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍまたは１０ｍｍ以上である。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１と第２の外径ＯＤ_２の間の差は、１ｍｍから８ｍｍの範囲、または２ｍｍから５ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１と第２の内径ＩＤ_２の間の差は移行ゾーン３５５の幅Ｗ_Ｚに影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１と第２の内径ＩＤ_２の間の差は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍまたは１０ｍｍ以上である。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１と第２の外径ＯＤ_２の間の差は、１ｍｍから８ｍｍの範囲、または２ｍｍから５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、第１の外径Ｏ１と第２の内径ＩＤ_２の間の差は、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍまたは１ｍｍ以下の負数である。この方法で使用されているように、負の幅は第２の内径ＩＤ_２が第１の外径ＯＤ_１より小さいことを意味している。いくつかの実施形態では、第２の内径ＩＤ_２は第１の外径ＯＤ_１の±０．５ｍｍまたは±０．２５ｍｍ以内である。

いくつかの実施形態では、第１の内径ＩＤ_１は、処理されるウエハの外径の±５ｍｍ、±１０ｍｍ、±１５ｍｍまたは±２０ｍｍ以内である。例えば３００ｍｍのウエハが処理されるいくつかの実施形態では、第１の内径ＩＤ_１は、２８０ｍｍから３２０ｍｍの範囲、または２８５ｍｍから３１５ｍｍの範囲、あるいは２９０ｍｍから３１０ｍｍの範囲、もしくは２９５ｍｍから３０５ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は、板支持体上で支持されるウエハの直径より小さい。いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は、処理されるウエハの直径より５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍまたは１ｍｍ以上小さい。言い換えると、いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は、処理される基板の直径より５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍまたは１ｍｍ以上の長さだけ小さい。

いくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は、処理されるウエハの外径の±５ｍｍ、±１０ｍｍ、±１５ｍｍまたは±１９ｍｍ以内である。第１の外径ＯＤ_１は第１の内径ＩＤ_１より大きい。例えば３００ｍｍのウエハが処理されるいくつかの実施形態では、第１の外径ＯＤ_１は、２８１ｍｍから３１９ｍｍの範囲、または２８５ｍｍから３１５ｍｍの範囲、あるいは２９０ｍｍから３１０ｍｍの範囲、もしくは２９５ｍｍから３０５ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態では、第２の内径ＩＤ_２は、処理されるウエハの外径の－５ｍｍ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍまたは４０ｍｍ以内である。この方法で使用されているように、負数は、言及されている直径が処理されるウエハより小さいことを意味している。例えば３００ｍｍのウエハが処理されるいくつかの実施形態では、第２の内径ＩＤ_２は、２９５ｍｍから３４０ｍｍの範囲、または３００ｍｍから３３５ｍｍの範囲、あるいは３０５ｍｍから３３０ｍｍの範囲、もしくは３１０ｍｍから３２５ｍｍの範囲、もしくは３１５ｍｍから３２０ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態では、第２の外径ＯＤ_２は、処理されるウエハの外径の－４ｍｍ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍまたは４１ｍｍ以内である。第２の外径ＯＤ_２は第２の内径ＩＤ_２より大きい。例えば３００ｍｍのウエハが処理されるいくつかの実施形態では、第２の外径ＩＤ_２は、２９６ｍｍから３４１ｍｍの範囲、または３００ｍｍから３４０ｍｍの範囲、あるいは３０５ｍｍから３３５ｍｍの範囲、もしくは３１０ｍｍから３３０ｍｍ、もしくは３１５ｍｍから３２５ｍｍの範囲である。

いくつかの実施形態の第１の真空チャネル幅Ｗ_１は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍまたは２ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、第２の真空チャネル幅Ｗ_２は、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍまたは２ｍｍ以下である。いくつかの実施形態では、第１の真空チャネル（第１の真空チャネル幅Ｗ_１）および第２の真空チャネル（第２の真空チャネル幅Ｗ_２）の開口は、それぞれ、１０ｍｍ、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍまたは２ｍｍ以下である。

もう一度図３および図４を参照すると、いくつかの実施形態は、それぞれ第１の処理領域３１１および／または第２の処理領域３１２の外側に第１のパージ領域３８０ａおよび／または第２のパージ領域３８０ｂをさらに備えている。いくつかの実施形態では、第１のパージ領域３８０および／または第２のパージ領域３８０ｂは、パージガスの流れを提供して、処理領域３１１、３１２からのプロセスガスの拡散を防止するパージガスポート３８２ａ、３８２ｂを含む。いくつかの実施形態では、パージ領域は、処理ステーション１１０（図１に示されている）同士の間の処理領域３１１、３１２の外側である。いくつかの実施形態では、第１の処理領域３１１および第２の処理領域３１２は、パージ領域によって空間的に分離されている。

本開示のいくつかの実施形態は基板を処理する方法を対象としている。基板は、第１の処理領域３１１で第１の反応物に曝露され、また、第２の処理領域３１２で第２の反応物に曝露される。第１の処理領域３１１は、第１の幅Ｗ_１を画定している第１の内径ＩＤ_１および第１の外径ＯＤ_１を有する第１の真空チャネル３４１ａによって外部周囲の周りに範囲が定められている。第２の処理領域３１２は、第２の幅Ｗ_２を画定している第２の内径ＩＤ_２および第２の外径ＯＤ_２を有する第２の真空チャネル３４１ｂによって外部周囲の周りに範囲が定められている。第１の真空チャネル３４１ａの第１の外径ＯＤ_１または第２の真空チャネル３４１ｂの第２の外径ＯＤ_２のうちの一方は、第１の真空チャネル３４１ａまたは第２の真空チャネル３４１ｂの他方より大きい。

いくつかの実施形態では、方法は、基板を第１の処理領域３１１から第２の処理領域３１２へ移動させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、基板支持体が回転軸２１１の周りを一定の距離だけ移動し、それによりウエハが第１の処理領域３１１を有する第１の処理ステーションから第２の処理領域３１２を有する第２の処理ステーションへ移動するよう、基板支持体２００（例えば図１の基板支持体２００）を回転させることができる。

本開示のいくつかの実施形態は、二重排気チャネルを有するシャワーヘッドすなわちガス分配プレート３２０を対象としている。図８は、第１の処理領域３１１および第２の処理領域３１２が重畳しているガス分配プレート３２０の実施形態を示したものである。処理領域は、第１の真空チャネル３４１ａおよび第２の真空チャネル３４１ｂによって範囲が定められている。第１の真空チャネル３４１ａまたは第２の真空チャネル３４１ｂのうちの一方は、第１の処理領域３１１または第２の処理領域３１２のうちのいずれかと共に使用される。例えば第１の反応では、第１のプロセスガスが第１の処理領域３１１に流入し、ウエハ６０を横切って流れて、第１の真空チャネル３４１ａから流出する。第２の反応では、第２のプロセスガスが第２の処理領域３１２に流入し、ウエハ６０を横切って第２の真空チャネル３４１ｂから流出する。第１のプロセスガスが流れている間、第２の真空チャネル３４１ｂは、第１の処理領域３１１と同じ圧力で真空下にあってもよく、あるいは反応性ガスが第２の真空チャネル３４１ｂに流入するのを防止するためのパージガス流を有することも可能である。第２のプロセスガスが流れている間、第１の真空チャネル３４１ａは、第２の処理領域３１２と同じ圧力で真空下にあってもよく、あるいは反応性ガスが第１の真空チャネル３４１ａに流入するのを防止するためのパージガス流を有することも可能である。

いくつかの実施形態では、ガス分配プレート３２０は二重プレナム排気を含む。図８に示されているように、いくつかの実施形態では、第１の真空チャネル３４１ａは第１のプレナム３４５ａに接続され、また、第２の真空チャネル３４１ｂは第２のプレナム３４５ｂに接続されている。処理中における任意の所与の時間における第１のプレナム３４５ａおよび第２のプレナム３４５ｂは真空状態下にあってもよく、あるいは処理領域に向かって流れるガスを有することができる。いくつかの実施形態では、パージガスチャネル３８２は、反応性ガスが処理チャンバの残りの部分へ移動するのを防止するためのパージガス流を提供するために、真空チャネルの処理領域とは反対側に存在している。

いくつかの実施形態では、ガス分配プレート３２０は、分離可能シャワーヘッド３２７およびポンプリング４０１、４０２を備えている。いくつかの実施形態におけるパージリング３８１は、ガス分配プレート３２０が組み立てられると、ポンプリング４０１、４０２を取り囲む。分離可能ガス分配プレート３２０により、真空チャネルの外径を容易に変更することができる。例えば第１の外径ＯＤ_１を有する第１の真空チャネル３４１ａを有する第１のポンプリング４０１は、第２の外径ＯＤ_２を有する第２の真空チャネル３４１ｂを有する第２のポンプリング４０２と交換することができる。

いくつかの実施形態では、図１に示されているように複数の処理ステーションが存在している。いくつかの実施形態では、基板支持体は、複数の基板を複数のヒータ上、静電チャック上、より一般的には支持表面で支持するように構成されている。ガス分配プレート３２０のポンプリングは、ポンプリングを異なる外径と交換することによって堆積移行ゾーンを調整するために容易に変更することができる。

図１０、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、本開示の１つまたは複数の実施形態は、多重脚真空チャネル４４０を有するガス分配プレート３２０を対象としている。ガス分配プレート３２０は、前面３２１および裏面３２３を有する本体を有している。図９に示されているように、ガス分配プレート３２０の本体を貫通して複数の開孔が延びており、プレナム３２２から処理領域３１２へのガスの通過を許容している。図３に示されている実施形態では、プレナム３２２はガス分配プレート３２０に統合されている。図１０に示されている実施形態では、プレナム３２２は、ガス分配プレート３２０の裏面３２３とバッキング板３２５の間に形成されている。ガス分配プレート３２０の本体は、外部周囲エッジ３２８によって範囲が定められている。

真空チャネル４４０は、ガス分配プレート３２０の前面３２１から裏面３２３まで延びている。真空チャネルは、前面３２１に入口開口４４６を有し、また、裏面３２３に出口開口４４８を有している。真空チャネル４４０は、前面３２１に対して第１の角度Θ_１で、前面３２１の入口開口４４６から第１の長さＬ_１にわたって延びている第１の脚４４１、および前面３２１に対して第２の角度Θ_２で、第１の脚４４１から裏面３２３の出口開口４４８まで第２の長さＬ_２にわたって延びている第２の脚４４２を備えている。

図１１Ａを参照すると、第１の脚４４１は、ガス分配プレート３２０の前面３２１から測定した長さＬ_１を有している。第１の脚４４１および第２の脚４４２の幅は異なり得るため、第１の脚４４１および第２の脚４４２の長さは、第１の線４５１および第２の線４５２の交点４５３に対して測定されている。第１の線４５１は、第１の脚４４１の内径ＩＤおよび外径ＯＤに対して、第１の脚４４１の中心で測定した仮想線である。第２の線４５２は、ガス分配プレートの中心における第２の脚４４２の表面、およびガス分配プレートの中心から遠く離れた第２の脚４４２の表面に対して、第２の脚４４２の中心で測定した仮想線である。

いくつかの実施形態では、第１の脚４４１は１ｍｍから７．５ｍｍの範囲の第１の長さＬ_１を有している。いくつかの実施形態では、第１の脚４４１は２ｍｍから６ｍｍの範囲、または３ｍｍから５ｍｍの範囲、あるいは約４ｍｍの第１の長さＬ１を有している。

いくつかの実施形態では、第１の脚４４１は前面３２１から第１の角度Θ_１で延びている。９０°未満の角度は、裏面３２３により近い第１の脚４４１の端部はガス分配プレート３２０の中心から遠く離れており、したがって、第１の脚４４１は裏面３２３および外部周囲エッジ３２８に向かって傾斜していることを意味している。いくつかの実施形態の第１の角度Θ_１は、前面３２１に対して８０°から１００°の範囲、または前面に対して８５°から９５°の範囲である。いくつかの実施形態では、第１の角度は、前面３２１に対して、９２°、９１°、９０°、８５°、８０°、７５°または７０°以下であり、また、６５°、７０°、７５°、８０°または８５°以上である。

第１の脚４４１の幅Ｗ_１は、１ｍｍから３ｍｍの範囲、または１．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲、あるいは１．７５ｍｍから２．２５ｍｍの範囲である。いくつかの実施形態では、第１の脚４４１の幅Ｗ_１は、ガス分配プレート中への深さに沿ってずっと一様である。いくつかの実施形態では、第１の脚の幅は、ガス分配プレート中への深さに沿って変化する。

いくつかの実施形態では、第１の脚は、ガス分配プレートの前面に形成された、連続する円の形のチャネルである。図１０は、第１の脚４４１のための連続するチャネル、および第２の脚４４２の複数の開口４４４を示したものであり、それぞれ第２の脚４４２を第１の脚４４１であるチャネルに接続している開口を有している。

いくつかの実施形態では、真空チャネルの第１の脚は３００ｍｍから３０２ｍｍの範囲の内径を有している。いくつかの実施形態では、真空チャネルの第１の脚は３０１ｍｍから３０５ｍｍの範囲の外径を有している。

いくつかの実施形態では、図１１Ｄに示されているように、真空チャネル４４０の入口開口４４６は前面３２１にフィレット４４７を有している。いくつかの実施形態では、フィレット４４７は０．１５ｍｍから０．４ｍｍの範囲の半径ｒ_ｆを有している。フィレット４４７が存在する場合、内径ＩＤおよび外径ＯＤは、フィレット４４７の外部外延から測定される。

いくつかの実施形態では、図１１Ｅに示されているように、真空チャネル４４０の入口開口４４６は前面３２１に面取り４４９を有している。いくつかの実施形態では、面取り４４９は、０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲の長さを有する面取り面を有している。面取り４４９が存在する場合、内径ＩＤおよび外径ＯＤは、面取り４４９の外部外延から測定される。

図１１Ａから図１１Ｃに戻って参照すると、いくつかの実施形態では、第２の脚４４２は、１．１ｍｍから６ｍｍの範囲、または２ｍｍから５ｍｍの範囲、あるいは３ｍｍから４ｍｍの範囲の第２の幅Ｗ_２を有している。いくつかの実施形態では、第２の脚４４２の幅Ｗ_２は第１の脚４４１の幅Ｗ_１と同じか、それより広い。

いくつかの実施形態における第２の脚４４２の第２の角度Θ_２は、第１の脚４４１の第１の角度Θ_１より小さい。いくつかの実施形態では、第２の角度Θ_２は、２５°から７０°の範囲、または３０°から６５°の範囲、あるいは３５°から６０°の範囲、もしくは４０°から５５°の範囲である。

もう一度図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、真空チャネル４４０の形状により、１ｍｍから５ｍｍ、１．５ｍｍから４ｍｍ、または２ｍｍから３ｍｍの範囲の長さだけウエハ６０をエッジリング２４５から張り出させることができる。

本開示のいくつかの実施形態は、図１０から図１１Ｅに示されているガス分配プレート３２０を組み込んだ処理チャンバを対象としている。いくつかの実施形態では、処理チャンバは、基板支持体の頂面の反対側に第１の前面を有する第１のガス分配プレートを備えており、第１のガス分配プレートは第１の前面に第１の真空チャネルを有し、第１の真空チャネルは第１の外径を有している。いくつかの実施形態の処理チャンバは、基板支持体の頂面の反対側に第２の前面を有する第２のガス分配プレートを備えた第２の処理領域を含み、第２のガス分配プレートは第２の前面に第２の真空チャネルを有し、第２の真空チャネルは前面に入口開口を有し、また、第２のガス分配プレートの第２の裏面に出口開口を有し、第２の真空チャネルは、第２の前面に対して第１の角度で、第２の前面の入口開口から第１の長さにわたって延びる第１の脚を備え、また、第２の前面に対して第２の角度で、第１の脚から第２の裏面の出口開口まで第２の長さにわたって延びる第２の脚を備え、第２の真空チャネルの入口開口は、第１の外径より大きい第２の内径を有している。

さらなる実施形態は、ウエハが第１の処理領域内で第１の反応物に曝露され、第２の処理領域内で第２の反応物に曝露される処理方法を対象としている。第１の処理領域および第２の処理領域は、異なる内径を有する真空チャネルを有するガス分配プレートを有している。

本明細書全体を通した、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「実施形態」に対する参照は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造、材料または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味している。したがって、本明細書全体を通した様々な場所における「１つまたは複数の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」などの語句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態を意味しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。

以上、本明細書において、特定の実施形態を参照して本開示について説明したが、説明されている実施形態は、単に、本開示の原理およびアプリケーションを例証したものにすぎないことは当業者には理解されよう。本開示の精神および範囲を逸脱することなく、様々な修正および変更を本開示の方法および装置に加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内である修正および変更を含むことができる。

Claims (15)

1. 本体であって、前記本体の厚さを画定する前面および裏面ならびに外部周囲エッジを有する本体と、
   前記前面の入口開口および前記裏面の出口開口を有する真空チャネルであって、前記前面に対して第１の角度で、前記前面の前記入口開口から第１の長さにわたって延びる第１の脚、および前記前面に対して第２の角度で、前記第１の脚から前記裏面の前記出口開口まで第２の長さにわたって延びる第２の脚を備える真空チャネルと
   を備える、ガス分配プレートであって、
   前記第１の角度が、前記前面に対して８０°から１００°の範囲であり、前記第２の脚が、前記前面に対して３５°から６０°の範囲の第２の角度を有し、前記第１の脚が、１ｍｍから３ｍｍの範囲の第１の幅を有し、前記第２の脚が、２ｍｍから５ｍｍの範囲の第２の幅を有し、前記第１の脚が、３００ｍｍから３０２ｍｍの範囲の内径を有する、ガス分配プレート。
2. 前記第１の脚が、１ｍｍから７．５ｍｍの範囲の第１の長さを有する、請求項１に記載のガス分配プレート。
3. 前記第１の脚が、３０１ｍｍから３０５ｍｍの範囲の外径を有する、請求項１に記載のガス分配プレート。
4. 前記入口開口が、前記前面にフィレットを有し、前記フィレットが、０．１５ｍｍから０．４ｍｍの範囲の半径を有する、請求項１に記載のガス分配プレート。
5. 前記入口開口が、前記前面に面取りを有し、前記面取りが、０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲の長さの面取り面を有する、請求項１に記載のガス分配プレート。
6. 処理中、ウエハを支持し、かつ、複数の処理領域の間で前記ウエハを移動させるように構成された頂面を有する基板支持体であって、前記基板支持体は、内側に向かって突出している内部突起を有するエッジリングを備え、前記内部突起は、前記基板支持体の前記頂面と、前記内側に向かって突出している内部突起の頂面との間に間隙を提供するようなサイズにされる、基板支持体と、
   前記基板支持体の前記頂面の反対側に第１の前面を有する第１のガス分配プレートを備える第１の処理領域であって、前記第１のガス分配プレートは、前記第１の前面に第１の真空チャネルを有し、前記第１の真空チャネルは、第１の外径を有する、第１の処理領域と、
   前記基板支持体の前記頂面の反対側に第２の前面を有する第２のガス分配プレートを備える第２の処理領域であって、前記第２のガス分配プレートは、前記第２の前面に第２の真空チャネルを有し、前記第２の真空チャネルは、前記第２の前面に入口開口を有し、前記第２のガス分配プレートの第２の裏面に出口開口を有し、前記第２の真空チャネルは、前記第２の前面に対して第１の角度で、前記第２の前面の前記入口開口から第１の長さにわたって延びる第１の脚、および前記第２の前面に対して第２の角度で、前記第１の脚から前記第２の裏面の前記出口開口まで第２の長さにわたって延びる第２の脚を備え、前記第２の真空チャネルの前記入口開口は、前記第１の外径より大きい第２の内径を有する、第２の処理領域と
   を備える、処理チャンバ。
7. 前記第１の脚が、１ｍｍから７．５ｍｍの範囲の第１の長さを有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
8. 前記第１の角度が、前記第２の前面に対して８０°から１００°の範囲である、請求項６に記載の処理チャンバ。
9. 前記第１の脚が、１ｍｍから３ｍｍの範囲の第１の幅を有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
10. 前記第１の脚が、３００ｍｍから３０２ｍｍの範囲の内径を有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
11. 前記第１の脚が、３０１ｍｍから３０５ｍｍの範囲の外径を有する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
12. 前記入口開口が、前記第２の前面にフィレットを有し、前記フィレットが、０．１５ｍｍから０．４ｍｍの範囲の半径を有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
13. 前記入口開口が、前記第２の前面に面取りを有し、前記面取りが、０．１ｍｍから０．４ｍｍの範囲の長さの面取り面を有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
14. 前記第２の脚が、２ｍｍから５ｍｍの範囲の第２の幅を有する、請求項６に記載の処理チャンバ。
15. 基板を処理する方法であって、
    請求項６に記載の前記基板支持体上に支持されたウエハを、請求項６に記載の前記第１の処理領域の内で第１の反応物に曝露させることと、
    前記ウエハを、請求項６に記載の前記第２の処理領域へ移動させることと、
    前記ウエハを、請求項６に記載の前記第２の処理領域の内で第２の反応物に曝露させることと
    を含む、方法。