(57)【要約】      （修正有）【課題】寄生プラズマを抑制してウエハ内での不均一性を低減するための基板処理システムを提供する。【解決手段】基板に薄膜を蒸着するための基板処理システム１５０は、反応領域を規定する処理チャンバを備える。シャワーヘッド１４は、処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分１９０を備える。ベース部分１９３は、ステム部分の反対端に接続され、ステム部分から半径方向外向きに伸びている。シャワーヘッドは、処理ガス及びパージガスの少なくとも一方を反応領域内に導入する。プラズマ発生器が、反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させる。縁部調整システム１５２は、カラー２１２と、カラーとシャワーヘッドの上面との間でステム部分の周りに配置されたプレート２３６−１〜２３６−Ｔからなる寄生プラズマ低減要素と、を備える。寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドと処理チャンバの上面との間の寄生プラズマを低減する。【選択図】図２
2020025100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムであって、
反応領域を規定する処理チャンバと、
シャワーヘッドであって、
前記処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記反応領域内に導入するように構成された、シャワーヘッドと、
前記反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されたプラズマ発生器と、
縁部調整システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、反応ガスであるパージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
前記カラーと前記シャワーヘッドの上面との間で前記ステム部分の周りに配置され、前記シャワーヘッドと前記処理チャンバの前記上面との間の寄生プラズマを低減するように構成された寄生プラズマ低減要素と、を含む縁部調整システムと、
を備える、基板処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、略「Ｔ」字形の断面を有し、前記１または複数の穴は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と垂直に配置されている、基板処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、前記カラーの前記内部空洞と前記ステム部分の外面との間に一様な間隔を提供するために、１または複数の突起を備える、基板処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、セラミック材料製のシャワーヘッドカバーを備える、基板処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、前記シャワーヘッドの前記上面と前記シャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有すると共に、３／８インチから１インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の基板処理システムであって、さらに、前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの上面との間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理システムであって、前記スペーサは、１／４インチから１／２インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項８】
請求項４に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、前記シャワーヘッドの前記上面と前記シャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分と、前記基板と垂直な平面内で前記第１の部分の両端から半径方向外向きに伸びる第２の部分と、を備える、基板処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の基板処理システムであって、さらに、前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの上面との間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板処理システムであって、前記スペーサは、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える、基板処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、さらに、前記複数のプレートの内の隣接するプレートの間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記複数のプレートの各々は、前記ステム部分の外径よりも大きい中央開口部を備えることで、パージガスが前記カラーから前記プレートの前記中央開口部を通って前記プレートの間を流れることを可能にする、基板処理システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、さらに、前記複数のプレートと前記ステム部分との間に配置されたインサートを備える、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記インサートは、ポリイミド製である、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記インサートは、ステム部分および環状ベース部分を備え、前記ステム部分は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と隣接して接触するように配置され、前記環状ベース部分は、前記インサートのシャワーヘッド側の部分から外向きに伸びている、基板処理システム。
【請求項１８】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、
前記ステム部分に隣接して配置された内部カラーと、
前記内部カラーの上側部分の周りに配置された上側外部カラーと、
前記内部カラーの下側部分の周りに配置された下側外部カラーと、
を備える、基板処理システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える、基板処理システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の基板処理システムであって、前記複数のプレートは、ねじ切りされた中央開口部を備え、前記下側外部カラーは、ねじ切りされた半径方向外面を備え、前記複数のプレートは、前記下側外部カラーに螺合される、基板処理システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の基板処理システムであって、前記内部カラーは、前記上側外部カラーと前記下側外部カラーとの間の空間と整列された複数の穴を備え、パージガスが、前記内部カラーの前記複数の穴を通して流れる、基板処理システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の基板処理システムであって、前記複数の穴は、前記複数のプレートの間にパージガスが流れることを可能にするために、前記中央開口部に沿って切り欠きを備える、基板処理システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載の基板処理システムであって、前記内部カラーは、前記プレートと前記シャワーヘッドとの間にパージガスが流れることを可能にするために、シャワーヘッド側の端部に沿って開口部を備える、基板処理システム。
【請求項２４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは、酸素分子、水素分子、窒素分子、亜酸化窒素、および、アンモニアを含む群から選択される、基板処理システム。
【請求項２５】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは酸素分子を含み、前記薄膜は二酸化シリコンを含む、基板処理システム。
【請求項２６】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは亜酸化窒素を含み、前記薄膜は二酸化シリコンを含む、基板処理システム。
【請求項２７】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは酸素分子を含み、前記薄膜は二酸化チタンを含む、基板処理システム。
【請求項２８】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは亜酸化窒素を含み、前記薄膜は二酸化チタンを含む、基板処理システム。
【請求項２９】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは窒素分子を含み、前記薄膜は窒化シリコンを含む、基板処理システム。
【請求項３０】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスはアンモニアを含み、前記薄膜は窒化シリコンを含む、基板処理システム。
【請求項３１】
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムであって、
反応領域を規定する処理チャンバと、
シャワーヘッドであって、
前記処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記反応領域内に導入するように構成された、シャワーヘッドと、
前記反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されたプラズマ発生器と、
縁部調整システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
前記カラーと前記シャワーヘッドの上面との間で前記ステム部分の周りに配置され、前記シャワーヘッドと前記処理チャンバの前記上面との間の寄生プラズマを低減するように構成され寄生プラズマ低減要素と、を含む縁部調整システムと、
を備え、
前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを含む、基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１４年９月１２日出願の米国仮特許出願第６２／０４９，７６７号の利益を主張する。上記の出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板処理システムに関し、特に、寄生プラズマを抑制してウエハ内での不均一性を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
基板への薄膜の蒸着を実行するために、基板処理システムが利用されうる。基板処理システムは、通例、反応領域を有する処理チャンバを備える。ペデスタル、チャック、プレートなどの基板支持体が、処理チャンバ内に配置される。半導体ウエハなどの基板が、基板支持体上に配置されてよい。
【０００５】
いくつかの応用例において、薄膜は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）またはプラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）を用いて蒸着される。ＰＥＡＬＤ中に、１または複数回のＰＥＡＬＤサイクルが、基板上に薄膜を蒸着するために用いられる。各ＰＥＡＬＤサイクルは、通例、前駆体ドーズ、ドーズパージ、ＲＦプラズマドーズ、および、ＲＦパージの工程を含む。
【０００６】
蒸着中に、処理ガスが、シャワーヘッドを用いて処理チャンバに供給されてよい。ＲＦプラズマドーズ中に、ＲＦ電力がシャワーヘッドに供給され、基板支持体は接地される（または、その逆）。ＰＥＡＬＤ中、前駆体のプラズマ強化変換が、基板上で起きる。
【０００７】
ドーズパージ工程およびＲＦパージ工程中、アルゴンなどの不活性ガスが、シャワーヘッドを通して供給される。さらに、シャワーヘッドの背面、処理チャンバの上部プレート、および／または、処理チャンバの壁など遠隔領域での望ましくない蒸着を防止するために、二次パージがＰＥＡＬＤの工程の一部または全部の間にシャワーヘッドの上方で実行されてもよい。
【０００８】
アルゴンが、一部の窒素を用いない応用例（ダブルパターニングなど）のための二次パージガスとして用いられる場合、寄生プラズマがシャワーヘッドの裏側で生じうる。寄生プラズマによって消費される電力は、処理チャンバに供給される総プラズマ電力の４０％と同程度でありうる。基板上に供給される電力の損失は、通常、より緩い薄膜を生じ、エッチング速度の上昇につながる。寄生プラズマによって引き起こされる電力損失は、通常、シャワーヘッドにわたって不均一である。より具体的には、シャワーヘッドのステム部分で供給されるＲＦ電力により、シャワーヘッドの中央部分に比べて、シャワーヘッドの縁部で高い電力損失が生じる。
【０００９】
基板の中央に蒸着される薄膜の密度が、基板の縁部よりも高くなる。結果として、薄膜は、縁部の厚いプロファイル、および、高い基板内不均一性を有し、これは、ダブルパターニング用途におけるクリティカルディメンション（ＣＤ）均一性制御にとって望ましくない。さらに、寄生性の高いプラズマで基板処理システムを動作させることは、ウエハ間での再現性、ツールドリフト（ｔｏｏｌ  ｄｒｉｆｔ）、処理欠陥性能、および、シャワーヘッド構成要素の腐食を伴う長期的な問題を引き起こす傾向にある。
【発明の概要】
【００１０】
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムが、反応領域を規定する処理チャンバを備える。シャワーヘッドが、処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分を備える。ベース部分が、ステム部分の反対端に接続され、ステム部分から半径方向外向きに伸びている。シャワーヘッドは、処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を反応領域内に導入するように構成されている。プラズマ発生器が、反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されている。縁部調整システムが、シャワーヘッドのベース部分と処理チャンバの上面との間でシャワーヘッドのステム部分の周りに配置されたカラーを備える。カラーは、カラーの内部空洞から、シャワーヘッドのベース部分と処理チャンバの上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える。パージガスは、反応ガスである。寄生プラズマ低減要素が、カラー（環状部材）とシャワーヘッドの上面との間でステム部分の周りに配置されており、シャワーヘッドと処理チャンバの上面との間の寄生プラズマを低減するように構成されている。
【００１１】
別の特徴において、カラーは、略「Ｔ」字形の断面を有する。１または複数の穴は、シャワーヘッドのステム部分と垂直に配置されている。カラーは、カラーの内部空洞とステム部分の外面との間に一様な間隔を提供するために、１または複数の突起を備える。寄生プラズマ低減要素は、セラミック材料製のシャワーヘッドカバーを備える。シャワーヘッドカバーは、シャワーヘッドの上面とシャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有する。シャワーヘッドカバーは、３／８インチから１インチの間の厚さを有する。スペーサが、シャワーヘッドカバーとシャワーヘッドの上面との間に配置されている。スペーサは、１／４インチから１／２インチの間の厚さを有する。
【００１２】
別の特徴において、シャワーヘッドカバーは、シャワーヘッドの上面とシャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分と、基板と垂直な平面内で第１の部分の両端から半径方向外向きに伸びる第２の部分と、を備える。シャワーヘッドカバーは、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する。スペーサが、シャワーヘッドカバーとシャワーヘッドの上面との間に配置されている。スペーサは、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する。寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドの上面とカラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える。
【００１３】
別の特徴において、寄生プラズマ低減要素は、さらに、複数のプレートの内の隣接するプレートの間に配置されたスペーサを備える。複数のプレートの各々は、ステム部分の外径よりも大きい中央開口部を備えることで、パージガスがカラーからプレートの中央開口部を通ってプレートの間を流れることを可能にする。インサートが、複数のプレートとステム部分との間に配置されている。インサートは、ポリイミド製である。
【００１４】
別の特徴において、インサートは、ステム部分および環状ベース部分を備える。ステム部分は、シャワーヘッドのステム部分と隣接して接触するように配置される。環状ベース部分は、インサートのシャワーヘッド側の部分から外向きに伸びている。
【００１５】
別の特徴において、カラーは、ステム部分に隣接して配置された内部カラーと、内部カラーの上側部分の周りに配置された上側外部カラーと、内部カラーの下側部分の周りに配置された下側外部カラーと、を備える。寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドの上面とカラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える。複数のプレートは、ねじ切りされた中央開口部を備える。下側外部カラーは、ねじ切りされた半径方向外面を備え、複数のプレートは、下側外部カラーに螺合される。
【００１６】
別の特徴において、内部カラーは、上側外部カラーと下側外部カラーとの間の空間と整列された複数の穴を備えており、パージガスが、内部カラーの複数の穴を通して流れる。複数の穴は、複数のプレートの間にパージガスが流れることを可能にするために、中央開口部に沿って切り欠きを備える。
【００１７】
別の特徴において、内部カラーは、プレートとシャワーヘッドとの間にパージガスが流れることを可能にするために、シャワーヘッド側の端部に沿って開口部を備える。
【００１８】
別の特徴において、反応ガスは、酸素分子、水素分子、窒素分子、亜酸化窒素、および、アンモニアを含む群から選択される。反応ガスは酸素分子を含み、薄膜は二酸化シリコンを含む。反応ガスは亜酸化窒素を含み、薄膜は二酸化シリコンを含む。反応ガスは酸素分子を含み、薄膜は二酸化チタンを含む。反応ガスは亜酸化窒素を含み、薄膜は二酸化チタンを含む。反応ガスは窒素分子を含み、薄膜は窒化シリコンを含む。反応ガスはアンモニアを含み、薄膜は窒化シリコンを含む。
【００１９】
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムが、反応領域を規定する処理チャンバを備える。シャワーヘッドが、処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分を備える。ベース部分が、ステム部分の反対端に接続され、ステム部分から半径方向外向きに伸びている。シャワーヘッドは、処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を反応領域内に導入するように構成されている。プラズマ発生器が、反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されている。縁部調整システムが、シャワーヘッドのベース部分と処理チャンバの上面との間でシャワーヘッドのステム部分の周りに配置されたカラーを備える。カラーは、カラーの内部空洞から、シャワーヘッドのベース部分と処理チャンバの上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える。寄生プラズマ低減要素が、カラーとシャワーヘッドの上面との間でステム部分の周りに配置されており、シャワーヘッドと処理チャンバの上面との間の寄生プラズマを低減するように構成されている。寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドの上面とカラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える。
【００２０】
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
【００２２】
【図１】本開示に従って、寄生プラズマを低減するための縁部調整システムを備える基板処理システムの一例を示す機能ブロック図。
【００２３】
【図２】本開示に従って、第１の縁部調整システムの一例を示す断面図。
【００２４】
【図３Ａ】第１の縁部調整システムを示す拡大断面図。
【００２５】
【図３Ｂ】プレートの一例を示す平面図。
【００２６】
【図４Ａ】内部カラーの一例を示す斜視図。
【図４Ｂ】内部カラーの一例を示す斜視図。
【００２７】
【図５】本開示に従って、第２の縁部調整システムの一例を示す断面図。
【００２８】
【図６】本開示に従って、第３の縁部調整システムの一例を示す断面図。
【００２９】
【図７Ａ】本開示に従って、第４の縁部調整システムの一例を示す断面図。
【図７Ｂ】本開示に従って、第４の縁部調整システムの一例を示す断面図。
【００３０】
【図８】様々なガスについて、圧力の関数として放電開始電圧を示すグラフ。
【００３１】
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示は、シャワーヘッドの裏側の寄生プラズマを抑制すると共に基板内での不均一性を低減するための縁部調整システムを備えたＰＥＣＶＤおよびＰＥＡＬＤ用の基板処理システムに関する。例えば、典型的なＰＥＡＬＤ処理では、シャワーヘッドの背面に流れるパージガスが、シャワーヘッドの背面および処理チャンバ内の他の遠隔領域での望ましくない薄膜蒸着を低減するために用いられる。ダブルパターニングなど一部の応用例でアルゴンが用いられる場合、寄生プラズマがシャワーヘッドの上面で点火し、寄生誘導された基板上への供給電力の損失により、高いウエハ内不均一性および縁部の厚いプロファイルを引き起こす。本明細書に記載のシステムおよび方法は、シャワーヘッドの上面に配置された縁部調整システムを用いて、寄生プラズマを抑制し基板内不均一性を低減する。
【００３３】
一部の例において、縁部調整システムは、ステム部分の周りに配置されたカラーと、カラーおよびシャワーヘッドの上面の間に配置された寄生プラズマ低減要素との組み合わせを備える。一部の例において、寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドカバーを備える。一部の例において、寄生プラズマ低減要素は、平行プレートを備える。
【００３４】
図１によると、基板処理システム１０の一例が、反応領域を含む処理チャンバ１２を備える。処理ガスが、シャワーヘッド１４を用いて処理チャンバ１２に供給されてよい。一部の例において、シャワーヘッド１４は、シャンデリア型のシャワーヘッドである。縁部調整システム１５が、後述するように寄生プラズマを低減するために、シャワーヘッド１４の上面と処理チャンバ１２の上面との間に配置されている。後に詳述するように、縁部調整システム１５は、ステム部分の周りに配置されたカラー（環状部材）と、カラーおよびシャワーヘッドの上面の間に配置された寄生プラズマ低減要素とを備える。
【００３５】
半導体ウエハなどの基板１８が、処理中に基板支持体１６上に配置されてよい。基板支持体１６は、ペデスタル、静電チャック、機械式チャック、または、その他のタイプの基板支持体を含みうる。
【００３６】
ガス供給システム２０が、１または複数のガス源２２−２、２２−２、・・・、および、２２−Ｎ（集合的に、ガス源２２）を備えてよく、ここで、Ｎは１より大きい整数である。バルブ２４−１、２４−２、・・・、および、２４−Ｎ（集合的に、バルブ２４）、マスフローコントローラ２６−１、２６−２、および、２６−Ｎ（集合的に、マスフローコントローラ２６）、または、その他の流量制御装置が、１または複数のガスを、処理チャンバ１２にガス混合物を供給するマニホルド３０に、制御可能に供給するために用いられてよい。
【００３７】
コントローラ４０が、（１または複数のセンサ４１を用いて）温度、圧力などの処理パラメータを監視し、処理タイミングを制御するために用いられてよい。コントローラ４０は、ガス供給システム２０、基板支持体ヒータ４２、および／または、ＲＦプラズマ発生器４６などの処理装置を制御するために用いられてよい。コントローラ４０は、バルブ５０およびポンプ５２を用いて処理チャンバ１２を排気するために用いられてもよい。
【００３８】
ＲＦプラズマ発生器４６は、処理チャンバ内にＲＦプラズマを発生させる。ＲＦプラズマ発生器４６は、誘導タイプまたは容量タイプのＲＦプラズマ発生器であってよい。一部の例において、ＲＦプラズマ発生器４６は、ＲＦ電源６０および整合／配電ネットワーク６４を備えてよい。図では、ＲＦプラズマ発生器４６がシャワーヘッド１４に接続され、基板支持体が接地または浮遊しているが、ＲＦプラズマ発生器４６が基板支持体１６に接続され、シャワーヘッド１４が接地または浮遊していてもよい。一部の例において、パージガス８０が、バルブ８２によって縁部調整システム１５に選択的に供給されてもよい。
【００３９】
ここで、図２〜図４Ｂを参照すると、第１の縁部調整システム１５２を備える基板処理システム１５０の一例が示されている。図２、図３Ａ、および、図３Ｂにおいて、シャワーヘッド１４は、さらに詳細に図示されており、マニホルド３０からガス混合物を受け入れるための中央空洞１９２を有するステム１９０を備える。シャワーヘッド１４は、さらに、底面すなわち基板対向面１９４と上面１９５とを有するベース部分１９３を備える。基板対向面１９４は、複数の離間した穴１９６を備える。ステム１９０の空洞１９２を通して流れる処理ガスが、空洞１９９に入る前に拡散プレート１９８に衝突しうる。処理ガスは、複数の穴１９８を通して空洞１９９を出る。
【００４０】
第１の縁部調整システム１５２は、さらに、ステム部分１９０の外径の周りに配置された内部カラー２１２を備える。内部カラー２１２は、それを貫通する１または複数の穴２１３を備える。ステム１９０は、内部カラー２１２の内部空洞２１５を貫通している。上側外部カラー２１６は、略「Ｔ」字形の断面を有してよく、下側外部カラー２１８の上方に配置される。上側外部カラー２１６の上側部分２２０が、処理チャンバの上面２２２への取り付けを容易にする。上側外部カラー２１６の内部空洞２２３が、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム１９０とを受け入れる。下側外部カラー２１８の内部空洞２２７も、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム１９０とを受け入れる。
【００４１】
一部の例において、上側外部カラー２１６の下側部分が、下側外部カラー２１８の上側部分に規定された第２の合わせ面２３２に隣接して配置された第１の合わせ面２３０を規定してよい。内部カラー２１２の複数の穴２１３は、第１および第２の合わせ面２３０および２３２の間に形成されたギャップ２３３と整列されてよい。動作中、パージガスが、穴２１３およびギャップ２３３を通して供給されてよい。内部カラー２１２の下側部分は、パージガスが、カラー２１２、下側外部カラー２１８、および、プレート２３６の下を流れることを可能にするために、開口部２５２（図３Ａ）を備えてよい。
【００４２】
下側外部カラー２１８の半径方向外面が、ねじ山２３４を備えてよい。縁部調整システム１５２は、さらに、複数のプレート２３６−１、２３６−２、・・・、および、２３６−Ｔ（集合的にプレート２３６）を含む寄生プラズマ低減要素を備える。プレート２３６は、ねじ切りされた内側開口部２３７を備えてよい。プレート２３６は、下側外部カラー２１８のねじ山２３４に螺合されてよい。プレート２３６は、均一または不均一な間隔で離間されてよい。一部の例において、プレート２３６は、次第に間隔が大きくなるように離間されるが、他の間隔が用いられてもよい。別の例において、プレート２３６は、次第に間隔が小さくなるように離間されるが、他の間隔が用いられてもよい。一部の例において、プレート２３６は、ねじ切りされた内側開口部２３７に形成された１または複数の切り欠き２３９を備える。切り欠き２３９は、パージガスがプレート２３６の間を流れることを可能にする。
【００４３】
動作中、処理ガスまたはパージガスが、ステム１９０を通って空洞１９９内に流れる。処理ガスまたはパージガスは、複数の穴１９６によって基板１８全体に分散される。二次パージガスが、内部カラー２１２とステム１９０との間に供給される。パージガスは、穴２１３を通ってギャップ２３３内に流れる。パージガスは、さらに、開口部２５２と、プレート２３６間のカットアウト２３９とを通して流れる。縁部調整システム１５２は、プラズマの利用を含む工程中に寄生プラズマを低減するのに役立つ。
【００４４】
一部の例において、プレート２３６は、アルミニウムで製造されるが、その他の材料が用いられてもよい。一部の例において、プレート２３６は、Ａｌ７０７５アルミニウムで製造されるが、その他の材料が用いられてもよい。一部の例において、プレート２３６は、０．０７０インチから０．１１０インチの厚さを有する。一部の例において、プレート２３６は、０．０９０インチの厚さを有する。一部の例では、プレート２３６の内の最上部のプレートが、内側開口部２３７の周りに離間された９個の切り欠き２３９（各々、０．１２５インチ）を有し、最上部のプレートより下に配置されたプレートが、内側開口部２３７の周りに離間された１５個の切り欠き２３９（各々、０．１２５インチ）を有するが、より多いまたはより少ない切り欠きが用いられてもよい。切り欠き２３９は、均一または不均一なパターンで離間されてよい。
【００４５】
図４Ａおよび図４Ｂでは、内部カラー２１２が、さらに詳細に示されている。内部カラー２１２は、略円筒形であり、内部空洞２１５と、その両端の第１および第２の開口部２６０および２６２とを備える。内部カラー２１２の内面２６４は、半径方向内向きに突出すると共に内部カラー２１２の長さまたは内部カラー２１２の長さの一部にわたって伸びてよい１または複数の突起２８０を備えてよい。１または複数の突起２８０は、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム１９０の半径方向外面との間に、所定の間隔を維持する。
【００４６】
図４Ａおよび図４Ｂの内部カラー２１２は、内部カラー２１２の内面２６４から外面２８２へと伸びる穴２１３を備える。ノッチ２９０が、内部カラー２１２の上部に隣接して内部カラー２１２の半径方向外面２８２に形成されてよい。開口部２５２は、１または複数の扇形または弓形の部分２６２によって規定されてよい。例えば、図４では、４つの扇形または弓形の部分２６２−１、２６２−２、２６２−３、および、２６２−４がある。一部の例では、弓形部分２６２−１および２６２−２の間の接合部２６３が、他の弓形部分２６２の間の接合部よりも低い位置にある。内部カラー２１２は、接合部２６３を基礎としてよい。
【００４７】
ここで、図５を参照すると、第２の縁部調整システム３０６を備える基板処理システム３００の一例が示されている。第２の縁部調整システム３０６は、ステム部分１９０の周りに配置されたカラー３０８と、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の周りに配置されたシャワーヘッドカバー３２０を含む寄生プラズマ低減要素と、を備える。
【００４８】
カラー３０８は、カラー３０８およびシャワーヘッド１４を処理チャンバの上面に取り付けるために、図２に示したのと同様の上側の「Ｔ」字形部分を備えてよい。カラー３０８は、シャワーヘッド１４のステム部分１９０を受け入れる中央空洞３０９を備える。カラー３０８は、さらに、カラー３０８を通して伸びる複数の穴３１４を備える。一部の例において、複数の穴３１４は、ステム部分１９０と垂直に配置される。動作中、パージガスが、複数の穴３１４とカラー３０８の下側部分の下とを通って流れ、シャワーヘッドカバー３２０、シャワーヘッド１４、および、処理チャンバの上面の間をパージする。
【００４９】
シャワーヘッドカバー３２０は、略「Ｃ」字形の断面を有しており、上面３２２と、下面３２４と、ステム部分１９０を受け入れるための中央開口部３２６と、を備える。中央開口部３２６は、ステム１９０との間にさらなる隙間を提供して、シャワーヘッド１４およびシャワーヘッドカバー３２０の間にパージガスが流れることを可能にしてよい。シャワーヘッドカバー３２０の半径方向の端部３３０が、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の半径方向外側縁部を越えた後に、下方に伸びている。シャワーヘッドカバー３２０の下側部分３３２は、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４まで伸びていてもよいし、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４の若干上方または下方まで伸びていてもよい。１または複数のスペーサ３３８が、シャワーヘッドカバー３２０およびシャワーヘッド１４の間の間隔を維持するために提供されてよい。一部の例において、シャワーヘッドカバー３２０は、セラミックで製造されるが、他の材料を用いてもよい。
【００５０】
一部の例において、シャワーヘッドカバー３２０は、３／８インチから１インチの間の厚さを有する。一部の例において、シャワーヘッド１４の半径方向外側の端部は、シャワーヘッドカバー３２０の内面から０．１２０インチ離間される。一部の例において、スペーサ３３８は、１／４インチから１／２インチの厚さを有する。一部の例において、スペーサ３３８は、３／８インチの厚さを有する。
【００５１】
ここで、図６を参照すると、第３の縁部調整システム４０６を備える基板処理システム４００の一例が示されている。第３の縁部調整システム４０６は、上述のカラー３０８と、シャワーヘッドカバー４２０を含む寄生プラズマ低減要素と、を備える。シャワーヘッドカバー４２０は、略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分を備えており、上面４２２と、下面４２４と、ステム部分１９０を受け入れるための中央開口部４２６と、を備える。シャワーヘッドカバー４２０の半径方向外側の端部４３０が、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の半径方向外側縁部を越えて伸びている。シャワーヘッドカバー３２０の下側部分４３２は、４３３で示すように基板１８と略平行な平面内で半径方向外向きに広がるまえに、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４まで伸びていてもよいし、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４の若干上方または下方まで伸びていてもよい。１または複数のスペーサ４３８が、シャワーヘッドカバー４２０およびシャワーヘッド１４の間の間隔を維持するために提供されてよい。
【００５２】
一部の例において、シャワーヘッドカバー４２０は、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する。一部の例において、シャワーヘッド１４の半径方向外側の端部は、シャワーヘッドカバー３２０の内面４５０から（例えば、０．０３１２５インチ）離間されており、表面４５２は、シャワーヘッド１４の下面１９４の上方に（例えば、０．０３１２５インチ）離間されている。一部の例において、スペーサ３３８は、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する。一部の例において、スペーサ３３８は、１／２インチの厚さを有する。
【００５３】
ここで、図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、第３の縁部調整システム５０６を備える基板処理システム５００の一例が示されている。第３の縁部調整システム５０６は、上述のカラー３０８と、複数のプレート５１４−１、５１４−２、・・・、および、５１４−Ｒ（集合的にプレート５１４）を含む寄生プラズマ低減要素と、を備える。プレート５１４は、スペーサ５１６またはその他のメカニズムを用いて離間されてよい。
【００５４】
一部の例において、スペーサ５１６は、セラミックで製造されてよい。一部の例において、プレート５１４は、Ａｌ７０７５アルミニウムなどのアルミニウムで製造されるが、その他の材料が用いられてもよい。一部の例において、プレート５１４は、０．０７０インチから０．１１０インチの厚さを有する。一部の例において、プレート５１４は、０．０９０インチの厚さを有する。
【００５５】
インサート５３０が、シャワーヘッド１４のステム部分１９０と、プレート５１４およびカラー３０８の空洞３０９の半径方向内側の縁部との間に配置されてよい。一部の例において、インサート５３０は、ポリイミド系のプラスチック（例えば、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標））などのプラスチックで製造されるが、その他の材料が用いられてもよい。一部の例において、インサート５３０は、環状本体部分５３２およびステム部分５３４を備えてよい。環状本体部分５３２は、ステム部分５３４の下側部分から半径方向外向きに伸びる。図７Ｂにおいて、プレート５１４は、ステム部分１９０よりも大きい開口部５１５を含むことが図示されている。結果として、パージガスが、プレート５１４の間を流れる。
【００５６】
一部の例において、本明細書に記載のシステムおよび方法は、非反応性のガスすなわち不活性ガスの代わりに反応ガスで二次パージを実行する。単に例として、酸素分子（Ｏ２）または亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）が、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）の薄膜を蒸着する時に、二次パージに用いられてよい。単に例として、窒素分子（Ｎ２）またはアンモニア（ＮＨ３）が、窒化シリコン（ＳｉＮ）を蒸着する時に、二次パージに用いられてよい。さらに、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２が本明細書で特に開示されているが、本開示は、シリコン（Ｓｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などを含むその他のＡＬＤ酸化膜またはＡＬＤ窒化膜に関する。
【００５７】
一部の例において、酸素分子または水素分子が、二次パージガスとして用いられる。酸素分子などの反応ガスの利用は、アルゴンを用いた時に観察される点火および／または関連する中空陰極放電（ＨＣＤ）の痕跡を防ぐのに役立つ。アルゴンは、典型的な処理圧力では酸素分子よりも低い放電開始電圧を有する。酸素分子などの反応ガスがアルゴンの代わりに用いられると、正面側のエッジプロファイルにおける厚さのばらつきも、（特にノッチにおいて）防止される。
【００５８】
ここで、図８を参照すると、パッシェン曲線が示されている。アルゴンなどの不活性ガスの放電開始電圧は、２〜１０Ｔｏｒｒなどの典型的な処理圧力では比較的低い。図からわかるように、水素分子および窒素分子の放電開始電圧は、一部の処理圧力で比較的高い。一部の例において、二次パージガスは、選択された処理圧力でアルゴンよりも高い放電開始電圧を有するように選択される。単に例として、水素分子は、処理チャンバが２〜３Ｔｏｒｒの処理圧力で動作する時に利用できるが、アルゴンがより高い放電開始電圧を有するより高い処理圧力では利用できない。
【００５９】
別の特徴において、薄膜は、原子層蒸着を用いて蒸着される。方法は、さらに、２〜３Ｔｏｒｒの真空圧に処理チャンバを維持する工程を備える。
【００６０】
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、および、Ｃの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。方法の中の１または複数の工程は、本開示の原理を変えることなしに、異なる順序で（または、同時に）実行されてもよいことを理解されたい。
【００６１】
いくつかの実施例において、コントローラは、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（ウエハ基板支持体、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。
【００６２】
概して、コントローラは、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、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハ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、ウエハのダイの加工中に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。
【００６３】
コントローラは、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、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ウエハ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うる。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。
【００６４】
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、半導体ウエハの加工および／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。
【００６５】
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ウエハ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。
【図１】
2020025100.tif 000003
【図２】
2020025100.tif 000004
【図３Ａ】
2020025100.tif 000005
【図３Ｂ】
2020025100.tif 000006
【図４Ａ】
2020025100.tif 000007
【図４Ｂ】
2020025100.tif 000008
【図５】
2020025100.tif 000009
【図６】
2020025100.tif 000010
【図７Ａ】
2020025100.tif 000011
【図７Ｂ】
2020025100.tif 000012
【図８】
2020025100.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月13日(2019.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に膜を蒸着するための基板処理システムであって、
シャワーヘッドであって、
処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記処理チャンバに導入するように構成された、シャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
を備える、基板処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数の穴は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と垂直に配置されている、基板処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ステム部分は、前記カラーの前記内部空洞を通る、基板処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、
前記カラーは、
内部カラーと、
上側外部カラーと、
下側外部カラーと、
を備える、基板処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記上側外部カラーは、略「Ｔ」字形の断面を有し、前記下側外部カラーの上方に配置されている、基板処理システム。
【請求項６】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記上側外部カラーは、
上側部分と、
下側部分と、
を備える、基板処理システム。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理システムであって、
前記上側部分は、前記処理チャンバの前記上面に取り付くように構成されている、基板処理システム。
【請求項８】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記上側外部カラーの下側部分は、前記下側外部カラーの上側部分に規定された第２の合わせ面に隣接して配置された第１の合わせ面を規定する、基板処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数の穴は、前記内部カラーを通って形成され、前記第１の合わせ面と前記第２の合わせ面との間に形成されたギャップと整列される、基板処理システム。
【請求項１０】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーの下側部分は、（ａ）前記内部カラーの前記下側部分と（ｂ）前記シャワーヘッドの前記ベース部分との間の位置で、パージガスが前記内部空洞から外向きに流れることを可能にするように構成された１または複数の開口部を備える、基板処理システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数の開口部は、弓形である、基板処理システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーの前記下側部分は、前記１または複数の開口部の間に位置する１または複数の接合部を備える、基板処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーは、前記１または複数の接合部の１つを基礎とするように構成されている、基板処理システム。
【請求項１４】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記下側外部カラーの半径方向外面は、寄生プラズマ低減要素のプレートのねじ切りされた内側開口部を係合するように構成されたねじ山を備える、基板処理システム。
【請求項１５】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーは、略円筒形である、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーの内面は、半径方向内向きに突出し、前記内部カラーと前記シャワーヘッドの前記ステム部分の半径方向外面との間に所定の間隔を維持するように構成された１つまたは複数の突起を備える、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項４に記載の基板処理システムであって、
前記内部カラーは、前記内部カラーの半径方向外面に形成されたノッチを備える、基板処理システム。
【請求項１８】
基板に膜を蒸着するための基板処理システムであって、
シャワーヘッドであって、
処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記処理チャンバ内に導入するように構成された、シャワーヘッドと、
縁部調整システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
（ｉ）前記カラーと前記シャワーヘッドの上面との間で前記ステム部分の周りに配置され、（ｉｉ）前記シャワーヘッドと前記処理チャンバの前記上面との間の寄生プラズマを低減するように構成されたシャワーヘッドカバーを備える寄生プラズマ低減要素と、を含む縁部調整システムと、
を備る、基板処理システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記カラーは、前記カラーおよび前記シャワーヘッドを前記処理チャンバの前記上面に取り付けるように構成された上側部分を備える、基板処理システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ステム部分は、前記カラーの前記内部空洞を通して伸びる、基板処理システム。
【請求項２１】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数の穴は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と垂直に配置されている、基板処理システム。
【請求項２２】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数の穴は、前記内部空洞から、前記シャワーヘッドカバーの上面と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、前記パージガスを供給するように構成されている、基板処理システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、前記カラーから前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの前記ベース部分との間に前記パージガスが流れることを可能にするように構成された中央開口部を備える、基板処理システム。
【請求項２４】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、前記ステム部分に対して半径方向外向きに伸びる、基板処理システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、前記半径方向の伸長から下向きに伸びる、基板処理システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、前記下向きの伸長から半径方向外向きに伸びる、基板処理システム。
【請求項２７】
請求項２４に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、前記シャワーヘッドの前記ベース部分の半径方向外側縁部の外側下向きに伸びる、基板処理システム。
【請求項２８】
請求項２４に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分の下面、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分の前記下面の上方、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分の前記下面の下方、
の１つに下向きに伸びる、基板処理システム。
【請求項２９】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、更に、
前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの前記ベース部分との間に配置され、前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの前記ベース部分との間の間隔を維持するように構成された１または複数のスペーサを備える、基板処理システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の基板処理システムであって、
前記１または複数のスペーサは、１／４インチから１／２インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項３１】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、セラミック製である、基板処理システム。
【請求項３２】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドカバーは、３／８インチから１インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
【請求項３３】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、
前記シャワーヘッドの半径方向外側縁部は、前記シャワーヘッドカバーの内面から０．１２０インチ離間される、基板処理システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
別の特徴において、シャワーヘッドカバーは、シャワーヘッドの上面とシャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分と、基板と平行な平面内で第１の部分の両端から半径方向外向きに伸びる第２の部分と、を備える。シャワーヘッドカバーは、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する。スペーサが、シャワーヘッドカバーとシャワーヘッドの上面との間に配置されている。スペーサは、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する。寄生プラズマ低減要素は、シャワーヘッドの上面とカラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ガス供給システム２０が、１または複数のガス源２２−１、２２−２、・・・、および、２２−Ｎ（集合的に、ガス源２２）を備えてよく、ここで、Ｎは１より大きい整数である。バルブ２４−１、２４−２、・・・、および、２４−Ｎ（集合的に、バルブ２４）、マスフローコントローラ２６−１、２６−２、および、２６−Ｎ（集合的に、マスフローコントローラ２６）、または、その他の流量制御装置が、１または複数のガスを、処理チャンバ１２にガス混合物を供給するマニホルド３０に、制御可能に供給するために用いられてよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ここで、図２〜図４Ｂを参照すると、第１の縁部調整システム１５２を備える基板処理システム１５０の一例が示されている。図２、図３Ａ、および、図３Ｂにおいて、シャワーヘッド１４は、さらに詳細に図示されており、マニホルド３０からガス混合物を受け入れるための中央空洞１９２を有するステム部分１９０を備える。シャワーヘッド１４は、さらに、底面すなわち基板対向面１９４と上面１９５とを有するベース部分１９３を備える。基板対向面１９４は、複数の離間した穴１９６を備える。ステム１９０の空洞１９２を通して流れる処理ガスが、空洞１９９に入る前に拡散プレート１９８に衝突しうる。処理ガスは、複数の穴１９６を通して空洞１９９を出る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
第１の縁部調整システム１５２は、さらに、ステム部分１９０の外径の周りに配置された内部カラー２１２を備える。内部カラー２１２は、それを貫通する１または複数の穴２１３を備える。ステム部分１９０は、内部カラー２１２の内部空洞２１５を貫通している。上側外部カラー２１６は、略「Ｔ」字形の断面を有してよく、下側外部カラー２１８の上方に配置される。上側外部カラー２１６の上側部分２２０が、処理チャンバの上面２２２への取り付けを容易にする。上側外部カラー２１６の内部空洞２２３が、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム部分１９０とを受け入れる。下側外部カラー２１８の内部空洞２２７も、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム部分１９０とを受け入れる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
動作中、処理ガスまたはパージガスが、ステム部分１９０を通って空洞１９９内に流れる。処理ガスまたはパージガスは、複数の穴１９６によって基板１８全体に分散される。二次パージガスが、内部カラー２１２とステム部分１９０との間に供給される。パージガスは、穴２１３を通ってギャップ２３３内に流れる。パージガスは、さらに、開口部２５２と、プレート２３６間のカットアウト２３９とを通して流れる。縁部調整システム１５２は、プラズマの利用を含む工程中に寄生プラズマを低減するのに役立つ。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図４Ａおよび図４Ｂでは、内部カラー２１２が、さらに詳細に示されている。内部カラー２１２は、略円筒形であり、内部空洞２１５と、その両端の第１および第２の開口部２６０および２６１とを備える。内部カラー２１２の内面２６４は、半径方向内向きに突出すると共に内部カラー２１２の長さまたは内部カラー２１２の長さの一部にわたって伸びてよい１または複数の突起２８０を備えてよい。１または複数の突起２８０は、内部カラー２１２と、シャワーヘッド１４のステム部分１９０の半径方向外面との間に、所定の間隔を維持する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図４Ａおよび図４Ｂの内部カラー２１２は、内部カラー２１２の内面２６４から外面２８２へと伸びる穴２１３を備える。ノッチ２９０が、内部カラー２１２の上部に隣接して内部カラー２１２の半径方向外面２８２に形成されてよい。開口部２５２は、１または複数の扇形または弓形の部分２６１によって規定されてよい。例えば、図４では、４つの扇形または弓形の部分２６２−１、２６２−２、２６２−３、および、２６２−４がある。一部の例では、弓形部分２６２−１および２６２−２の間の接合部２６３が、他の弓形部分２６２の間の接合部よりも低い位置にある。内部カラー２１２は、接合部２６３を基礎としてよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
シャワーヘッドカバー３２０は、略「Ｃ」字形の断面を有しており、上面３２２と、下面３２４と、ステム部分１９０を受け入れるための中央開口部３２６と、を備える。中央開口部３２６は、ステム部分１９０との間にさらなる隙間を提供して、シャワーヘッド１４およびシャワーヘッドカバー３２０の間にパージガスが流れることを可能にしてよい。シャワーヘッドカバー３２０の半径方向の端部３３０が、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の半径方向外側縁部を越えた後に、下方に伸びている。シャワーヘッドカバー３２０の下側部分３３２は、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４まで伸びていてもよいし、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４の若干上方または下方まで伸びていてもよい。１または複数のスペーサ３３８が、シャワーヘッドカバー３２０およびシャワーヘッド１４の間の間隔を維持するために提供されてよい。一部の例において、シャワーヘッドカバー３２０は、セラミックで製造されるが、他の材料を用いてもよい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
ここで、図６を参照すると、第３の縁部調整システム４０６を備える基板処理システム４００の一例が示されている。第３の縁部調整システム４０６は、上述のカラー３０８と、シャワーヘッドカバー４２０を含む寄生プラズマ低減要素と、を備える。シャワーヘッドカバー４２０は、略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分を備えており、上面４２２と、下面４２４と、ステム部分１９０を受け入れるための中央開口部４２６と、を備える。シャワーヘッドカバー４２０の半径方向外側の端部４３０が、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の半径方向外側縁部を越えて伸びている。シャワーヘッドカバー４２０の下側部分４３２は、４３３で示すように基板１８と略平行な平面内で半径方向外向きに広がるまえに、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４まで伸びていてもよいし、シャワーヘッド１４のベース部分１９３の下面１９４の若干上方または下方まで伸びていてもよい。１または複数のスペーサ４３８が、シャワーヘッドカバー４２０およびシャワーヘッド１４の間の間隔を維持するために提供されてよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
一部の例において、シャワーヘッドカバー４２０は、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する。一部の例において、シャワーヘッド１４の半径方向外側の端部は、シャワーヘッドカバー４２０の内面４５０から（例えば、０．０３１２５インチ）離間されており、表面４５２は、シャワーヘッド１４の下面１９４の上方に（例えば、０．０３１２５インチ）離間されている。一部の例において、スペーサ４３８は、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する。一部の例において、スペーサ４３８は、１／２インチの厚さを有する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
ここで、図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、第４の縁部調整システム５０６を備える基板処理システム５００の一例が示されている。第４の縁部調整システム５０６は、上述のカラー３０８と、複数のプレート５１４−１、５１４−２、・・・、および、５１４−Ｒ（集合的にプレート５１４）を含む寄生プラズマ低減要素と、を備える。プレート５１４は、スペーサ５１６またはその他のメカニズムを用いて離間されてよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
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ウエハ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。
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
＜適用例１＞
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムであって、
反応領域を規定する処理チャンバと、
シャワーヘッドであって、
前記処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記反応領域内に導入するように構成された、シャワーヘッドと、
前記反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されたプラズマ発生器と、
縁部調整システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、反応ガスであるパージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
前記カラーと前記シャワーヘッドの上面との間で前記ステム部分の周りに配置され、前記シャワーヘッドと前記処理チャンバの前記上面との間の寄生プラズマを低減するように構成された寄生プラズマ低減要素と、を含む縁部調整システムと、
を備える、基板処理システム。
＜適用例２＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、略「Ｔ」字形の断面を有し、前記１または複数の穴は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と垂直に配置されている、基板処理システム。
＜適用例３＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、前記カラーの前記内部空洞と前記ステム部分の外面との間に一様な間隔を提供するために、１または複数の突起を備える、基板処理システム。
＜適用例４＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、セラミック材料製のシャワーヘッドカバーを備える、基板処理システム。
＜適用例５＞
適用例４に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、前記シャワーヘッドの前記上面と前記シャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有すると共に、３／８インチから１インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
＜適用例６＞
適用例５に記載の基板処理システムであって、さらに、前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの上面との間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
＜適用例７＞
適用例６に記載の基板処理システムであって、前記スペーサは、１／４インチから１／２インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
＜適用例８＞
適用例４に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、前記シャワーヘッドの前記上面と前記シャワーヘッドの側面とを覆う略「Ｃ」字形の断面を有する第１の部分と、前記基板と垂直な平面内で前記第１の部分の両端から半径方向外向きに伸びる第２の部分と、を備える、基板処理システム。
＜適用例９＞
適用例８に記載の基板処理システムであって、前記シャワーヘッドカバーは、１／１６インチから１／４インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
＜適用例１０＞
適用例８に記載の基板処理システムであって、さらに、前記シャワーヘッドカバーと前記シャワーヘッドの上面との間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
＜適用例１１＞
適用例１０に記載の基板処理システムであって、前記スペーサは、１／４インチから３／４インチの間の厚さを有する、基板処理システム。
＜適用例１２＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える、基板処理システム。
＜適用例１３＞
適用例１２に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、さらに、前記複数のプレートの内の隣接するプレートの間に配置されたスペーサを備える、基板処理システム。
＜適用例１４＞
適用例１２に記載の基板処理システムであって、前記複数のプレートの各々は、前記ステム部分の外径よりも大きい中央開口部を備えることで、パージガスが前記カラーから前記プレートの前記中央開口部を通って前記プレートの間を流れることを可能にする、基板処理システム。
＜適用例１５＞
適用例１２に記載の基板処理システムであって、さらに、前記複数のプレートと前記ステム部分との間に配置されたインサートを備える、基板処理システム。
＜適用例１６＞
適用例１５に記載の基板処理システムであって、前記インサートは、ポリイミド製である、基板処理システム。
＜適用例１７＞
適用例１５に記載の基板処理システムであって、前記インサートは、ステム部分および環状ベース部分を備え、前記ステム部分は、前記シャワーヘッドの前記ステム部分と隣接して接触するように配置され、前記環状ベース部分は、前記インサートのシャワーヘッド側の部分から外向きに伸びている、基板処理システム。
＜適用例１８＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記カラーは、
前記ステム部分に隣接して配置された内部カラーと、
前記内部カラーの上側部分の周りに配置された上側外部カラーと、
前記内部カラーの下側部分の周りに配置された下側外部カラーと、
を備える、基板処理システム。
＜適用例１９＞
適用例１８に記載の基板処理システムであって、前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを備える、基板処理システム。
＜適用例２０＞
適用例１９に記載の基板処理システムであって、前記複数のプレートは、ねじ切りされた中央開口部を備え、前記下側外部カラーは、ねじ切りされた半径方向外面を備え、前記複数のプレートは、前記下側外部カラーに螺合される、基板処理システム。
＜適用例２１＞
適用例２０に記載の基板処理システムであって、前記内部カラーは、前記上側外部カラーと前記下側外部カラーとの間の空間と整列された複数の穴を備え、パージガスが、前記内部カラーの前記複数の穴を通して流れる、基板処理システム。
＜適用例２２＞
適用例２１に記載の基板処理システムであって、前記複数の穴は、前記複数のプレートの間にパージガスが流れることを可能にするために、前記中央開口部に沿って切り欠きを備える、基板処理システム。
＜適用例２３＞
適用例２１に記載の基板処理システムであって、前記内部カラーは、前記プレートと前記シャワーヘッドとの間にパージガスが流れることを可能にするために、シャワーヘッド側の端部に沿って開口部を備える、基板処理システム。
＜適用例２４＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは、酸素分子、水素分子、窒素分子、亜酸化窒素、および、アンモニアを含む群から選択される、基板処理システム。
＜適用例２５＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは酸素分子を含み、前記薄膜は二酸化シリコンを含む、基板処理システム。
＜適用例２６＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは亜酸化窒素を含み、前記薄膜は二酸化シリコンを含む、基板処理システム。
＜適用例２７＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは酸素分子を含み、前記薄膜は二酸化チタンを含む、基板処理システム。
＜適用例２８＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは亜酸化窒素を含み、前記薄膜は二酸化チタンを含む、基板処理システム。
＜適用例２９＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスは窒素分子を含み、前記薄膜は窒化シリコンを含む、基板処理システム。
＜適用例３０＞
適用例１に記載の基板処理システムであって、前記反応ガスはアンモニアを含み、前記薄膜は窒化シリコンを含む、基板処理システム。
＜適用例３１＞
基板に薄膜を蒸着するための基板処理システムであって、
反応領域を規定する処理チャンバと、
シャワーヘッドであって、
前記処理チャンバの上面に隣接して接続された一端を有するステム部分と、
前記ステム部分の反対端に接続され、前記ステム部分から半径方向外向きに伸びるベース部分と、を含み、
処理ガスおよびパージガスの少なくとも一方を前記反応領域内に導入するように構成された、シャワーヘッドと、
前記反応領域内でＲＦプラズマを選択的に発生させるように構成されたプラズマ発生器と、
縁部調整システムであって、
前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間で前記シャワーヘッドの前記ステム部分の周りに配置されたカラーであって、
前記カラーの内部空洞から、前記シャワーヘッドの前記ベース部分と前記処理チャンバの前記上面との間の領域に、パージガスを供給するための１または複数の穴を備える、カラーと、
前記カラーと前記シャワーヘッドの上面との間で前記ステム部分の周りに配置され、前記シャワーヘッドと前記処理チャンバの前記上面との間の寄生プラズマを低減するように構成され寄生プラズマ低減要素と、を含む縁部調整システムと、
を備え、
前記寄生プラズマ低減要素は、前記シャワーヘッドの前記上面と前記カラーとの間に離間して配置された複数のプレートを含む、基板処理システム。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2020025100.tif 000014
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｂ】
2020025100.tif 000015
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020025100.tif 000016
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2020025100.tif 000017
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ａ】
2020025100.tif 000018
【外国語明細書】
2020025100000001.pdf