(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明の手法は、さらに均一な高さの半導体基板上に堆積層を形成する、及び／又はさらに均一なやり方で堆積層をエッチングする。【解決手段】環状本体３４０、上方プレート３２０及び下方プレート３２５を含むガス分配アセンブリ３００が記載されている。上方プレートは、第１の複数の開孔３６０を画定する。下方プレートは、第２の複数の開孔３６５及び第３の複数の開孔３７５を画定する。上方プレート及び下方プレートは互いに、環状本体と結合させることができ、これにより、第１の開孔及び第２の開孔はガス分配アセンブリを通るチャネルを形成し、上方プレート及び下方プレートの間に容積が画定される。【選択図】図３Ｄ
2020014004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス分配アセンブリであって、
環状本体であって、
内径に位置づけされる環状内壁、外径に位置づけされる環状外壁、上面、及び下面と、
前記上面に形成された第１の上方凹部と、
前記環状内壁において前記下面に形成された第１の下方凹部と、
前記第１の下方凹部の下及び半径方向外側で前記下面に形成された第２の下方凹部と、
前記第１の上方凹部の半径方向内側で前記環状本体に位置づけされた前記上面に画定された第１の流体チャネルと
を備える前記環状本体と、
前記第１の上方凹部において前記環状本体と結合し、前記第１の流体チャネルをカバーし、複数の第１の開孔を画定する上方プレートと、
前記第１の下方凹部において前記環状本体と結合した下方プレートであって、
前記下方プレートに画定され、前記上方プレートに画定された前記第１の開孔と直線状に並ぶ複数の第２の開孔と、
前記下方プレートに画定され、前記第２の開孔の間に位置づけされた複数の第３の開孔と
を備える前記下方プレートと
を備え、
前記上方プレート及び前記下方プレートが互いに結合され、これにより前記第１の開孔と前記第２の開孔とが前記上方プレートと前記下方プレートを通るチャネルを形成するように直線に並ぶ、ガス分配アセンブリ。
【請求項２】
前記上方プレート及び前記下方プレートが互いに接着される、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項３】
前記第１の流体チャネルの半径方向外側で前記環状本体に位置づけされた前記上面に画定された第２の流体チャネルをさらに備え、複数のポートが、前記第１の流体チャネルの外壁と、前記第２の流体チャネルの内壁とを画定している前記環状本体の一部に画定されている、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項４】
前記第２の流体チャネルは、前記上方凹部の半径方向外側に位置づけされ、これにより前記第２の流体チャネルは前記上方プレートによって覆われない、請求項３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項５】
第２の上方凹部は、内壁及び外壁の両方において前記第２の流体チャネルの最上部近辺で前記環状本体によって画定され、前記ガス分配アセンブリは、前記第２の上方凹部内部に位置決めされた環状部材をさらに含むことにより、前記第２の流体チャネルを覆う、請求項４に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項６】
前記上方凹部は、前記第１の流体チャネルの外壁と交差する底部を備える、請求項３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項７】
分離チャネルの対をさらに備え、前記分離チャネルの対のうちの一方は、前記環状本体の前記上面に画定され、前記分離チャネルの対のうちの他方は、前記環状本体の前記下面に画定され、前記分離チャネルの対は互いに垂直方向に直線に並んでいる、請求項３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項８】
前記第２の流体チャネルは、前記上方凹部の半径方向内側に位置づけされ、これにより前記第２流体チャネルは前記上方プレートによって覆われる、請求項３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項９】
前記上方プレートの一部は、前記上方凹部の底部の下で前記第２のチャネルの中に延在する、請求項８に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数のポートは、前記第２の流体チャネルから前記第１の流体チャネルまで上向きに角度をなしており、これにより前記ポートは、前記第２のチャネルの中に延在する前記上方プレートの前記一部の下へ流動的にアクセス可能である、請求項９に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１１】
分離チャネルの対をさらに備え、前記分離チャネルの対のうちの一方は、前記上方凹部から半径方向内側の場所において前記上方プレートに画定され、前記分離チャネルの対のうちの他方は、前記環状本体の前記下面に画定されており、前記分離チャネルの対は互いに垂直方向に直線に並んでいる、請求項８に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１２】
前記環状本体に画定され、前記環状本体の温度を維持するように作動可能な冷却流体を受けるように構成された環状温度チャネルをさらに備える、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１３】
前記環状本体に画定された環状温度チャネルをさらに備え、前記環状温度チャネルは、前記チャネル内部に配置された、前記環状本体の温度を維持するように作動可能な加熱要素を受けるように構成される、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１４】
ガス分配アセンブリであって、
環状本体であって、
内径に位置づけされる環状内壁、外径に位置づけされる環状外壁、上面、及び下面と、
前記上面に形成された上方凹部と、
前記下面に形成された下方凹部と、
前記下方凹部の半径方向内側に、前記環状本体に位置づけされた前記下面に画定された第１の流体チャネルと
を備える前記環状本体と、
前記上方凹部において前記環状本体と結合し、複数の第１の開孔を画定する上方プレートと、
前記下方凹部において前記環状本体と結合し、前記第１の流体チャネルをカバーする下方プレートであって、
前記下方プレートに画定され、前記上方プレートに画定された前記第１の開孔と直線に並ぶ複数の第２の開孔と、
前記下方プレートに画定され、前記第２の開孔の間に位置づけされた複数の第３の開孔と
を備える下方プレートと
を備え、
前記上方プレート及び前記下方プレートが互いに結合され、これにより前記第１の開孔と前記第２の開孔とが前記上方プレートと前記下方プレートを通るチャネルを形成するように直線に並ぶ、ガス分配アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の流体チャネルの半径方向外側で前記環状本体に位置づけされた前記下面に画定された第２の流体チャネルをさらに備え、複数のポートが、前記第１の流体チャネルの外壁と、前記第２の流体チャネルの内壁とを画定している前記環状本体の一部に画定され、前記複数のポートは前記第２の流体チャネルを前記第１の流体チャネルに流動的に結合させるように構成されている、請求項１４に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１６】
前記第２の流体チャネルは、前記下方凹部の半径方向内側に位置づけされ、これにより前記第２の流体チャネルは前記下方プレートによってカバーされ、前記下方プレートの一部が前記下方凹部の最上部の上で前記第２のチャネルの中に延在する、請求項１５に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１７】
前記複数のポートは、前記第２の流体チャネルから前記第１の流体チャネルまで下向きに角度をなしており、これにより前記ポートは、前記第２のチャネルの中に延在する前記下方プレートの前記一部の上へ流動的にアクセス可能である、請求項１６に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１８】
前記第１の開孔は、前記第１の開孔が前記上方プレートを通って延在するにつれ直径が縮小する円錐形状を備え、前記第２の開孔と前記第３の開孔は、前記第２の開孔と前記第３の開孔が前記下方プレートを通って延在するにつれ直径が増加する円錐形状を備える、請求項１４に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１９】
前記第２の開孔と前記第３の開孔はそれぞれ、少なくとも３つの異なる形状または直径の区域を備える、請求項１４に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項２０】
ガス分配アセンブリであって、
環状本体であって、
内径に位置づけされる環状内壁、外径に位置づけされる環状外壁、上面、及び下面と
を備える前記環状本体と、
前記環状本体と結合し、複数の第１の開孔を画定する上方プレートと、
前記上方プレートと結合し、複数の第２の開孔と第３の開孔とを画定し、前記第２の開孔は前記上方プレートの前記第１の開孔と直線に並んでいる中間プレートと、
前記環状本体と前記中間プレートと結合した下方プレートであって、
前記下方プレートに画定され、前記上方プレートの前記第１の開孔と前記中間プレートの前記第２の開孔と直線に並ぶことにより、前記プレートを通る第１の一連の流体チャネルを形成する複数の第４の開孔と、
前記下方プレートに画定され、前記中間プレートの前記第３の開孔と直線に並ぶことにより、前記中間プレートと前記下方プレートとを通る第２の一連の流体チャネルを形成する複数の第５の開孔であって、前記第２の一連の流体チャネルは、前記第１の一連の流体チャネルから流動的に隔離されている、前記複数の第５の開孔と
前記下方プレートに画定され、前記下方プレートを通る第３の一連の流体チャネルを形成する複数の第６の開孔であって、前記第３の一連の流体チャネルは、前記第１の一連の流体チャネル及び前記第２の一連の流体チャネルから流動的に隔離されている、前記複数の第６の開孔と
を備える前記下方プレートと
を備えるガス分配アセンブリ。
【請求項２１】
前記下方プレートが、第４の開孔の大部分が各々、少なくとも前記第５の開孔のうちの４つと、前記第６の開孔のうちの４つによって囲まれるような前記第４の開孔、前記第５の開孔、及び前記第６の開孔の向きを含む、請求項２０に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項２２】
前記第５の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第５の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置いて配置されており、前記第６の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第６の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置いて配置され、前記第５の開孔から約４５度ずれている、請求項２１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項２３】
前記第５の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第５の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置いて配置されており、前記第６の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第６の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置いて配置され、前記第５の開孔から約３０度ずれている、請求項２１に記載のガス分配アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「ウェハ処理機器の化学制御機構」と題した２０１２年９月２１日出願の米国仮特許出願第６１／７０４２５７号の利益を主張する。この米国仮特許出願の全開示内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明の技術は半導体プロセス及び機器に関する。さらに具体的には、本発明の技術は処理システムのプラズマ成分に関する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの物質層を形成するプロセスによって可能になる。基板上のパターン付きの物質を形成するには、露出した物質を取り除く制御された方法が必要である。化学エッチングは、下位層にフォトレジストでパターンを転写する、層を薄くする、又は表面にすでにある特徴の横寸法を薄くすることを含む、様々な目的に使用される。多くの場合、一つの物質を別の物質よりも早くエッチングして、例えばパターン転写プロセスを促進するエッチングプロセスを有することが望ましい。上記エッチングプロセスは、第１の物質に対して選択的であると言われる。物質、回路、及びプロセスに多様性があるために、様々な物質に対して選択性を有するエッチングプロセスが開発されてきた。
【０００４】
基板の処理領域内に形成された局所プラズマにおいて行われるドライエッチングは、より制約のある溝に浸透することができ、壊れやすい残りの構造の変形が抑えられる。しかしながら、集積回路の技術により寸法が縮小しつつある中で、使用される前駆体及びプラズマ種の均一性と品質は前駆体を送る機器に影響されうる。
【０００５】
したがって、好適な分解プロファイルを提供しつつ、プラズマ環境において効率的に使用可能な改善されたシステム構成要素が必要である。これらの必要、及びその他の必要は本発明の技術によって対処される。
【発明の概要】
【０００６】
環状本体、上方プレート、及び下方プレートを含むガス分配アセンブリを説明する。上方プレートは複数の第１の開孔を画定し、下方プレートは複数の第２及び第３の開孔を画定することができる。第１及び第２の開孔によりガス分配アセンブリを貫通するチャネルができるように、上方プレート及び下方プレートを相互に、そして環状本体に結合させることができ、上方プレートと下方プレートとの間に容積が画定される。
【０００７】
アセンブリは、内径に位置づけされた環状内壁と、外径に位置づけされた環状外壁と、上面及び下面を有する環状本体を含みうる。環状本体はさらに、環状内壁において、上面に形成された第１の上方凹部と、下面に形成された第１の下方凹部と、第１の下方凹部の下及び半径方向外側の下面に形成された第２の下方凹部とを含みうる。環状本体により、環状本体の第１の上方凹部の半径方向内側に位置づけされた上面の第１の流体チャネルも画定されうる。アセンブリは、第１の上方凹部において環状本体と結合し、第１の流体チャネルをカバーする上方プレートを含むことができ、上方プレートにより複数の第１の開孔が画定されうる。アセンブリはまた、第１の下方凹部において環状本体と結合した下方プレートも含むことができ、下方プレートにおいて複数の第２の開孔が画定され、第２の開孔は上方プレートにおいて画定された第１の開孔と直線に並んでいる。下方プレートはまた、第２の開孔間に位置づけされた複数の第３の開孔も画定しうる。上方プレート及び下方プレートは、第１及び第２の開孔が直線に並んで、上方プレート及び下方プレートを通るチャネルを形成するように互いに結合させることができる。
【０００８】
アセンブリの上方プレート及び下方プレートは互いに接着させることができる。アセンブリの環状本体はさらに、第１の流体チャネルの半径方向外側に位置づけされる上面の第２の流体チャネルを画定することができ、第１の流体チャネルの外壁と、第２の流体チャネルの内壁とを画定する環状本体の一部において，複数のポートを画定することができる。第２の流体チャネルは、第２の流体チャネルが上方プレートによってカバーされないように上方凹部の半径方向外側に位置づけすることができる。環状本体は、内壁及び外壁の両方で第２の流体チャネルの最上部近くに第２の上方凹部を画定することができ、ガス分配アセンブリは第２の流体チャネルをカバーするように第２上方凹部内に位置決めされた環状部材を含むことができる。上方凹部には、第１の流体チャネルの外壁と交差する底部が含まれうる。
【０００９】
アセンブリはさらに、分離チャネルの対を含むことができ、分離チャネルの対のうちの一方は環状本体の上面に画定され、分離チャネルの対のうちの他方は環状本体の下面に画定される。分離チャネルの対は、互いに垂直に直線に並んでいてよい。第２の流体チャネルは、第２の流体チャネルが実施形態の上方プレートによってカバーされるように上方凹部の半径方向内側に位置づけされうる。上方プレートの一部は、上方凹部の底部の下の第２のチャネルの中にも延在しうる。複数のポートは、ポートが上方プレートの、第２のチャネルの中に延在する部分の下で流動的にアクセス可能になるように、第２の流体チャネルから第１の流体チャネルまで上向きの角度をつけることができる。分離チャネルは実施形態において、分離チャネルの対の内の一方が上方プレートの上方凹部から半径方向内側の場所に画定され、分離チャネルの対のうちの他方が環状本体の下面に画定されるように配置することができ、これにより分離チャネルの対は互いに垂直方向に直線に並ぶ。環状本体は、環状本体の温度を維持するように動作可能な冷却流体を受け入れるように構成された環状温度チャネルも画定しうる。温度チャネルはまた、チャネル内に配置された加熱要素を受け入れて、環状本体の温度を維持するように動作可能に構成することも可能である。
【００１０】
環状本体を含むことができるガス分配アセンブリも説明する。環状本体は、内径に位置づけされる環状内壁と、外径に位置づけされる環状外壁と、上面及び下面を含みうる。上方凹部は上面に形成することができ、下方凹部は下面に形成することができる。第１の流体チャネルは、環状本体の下方凹部の半径方向内側に位置づけされる下面に画定することができる。アセンブリは、上方凹部において環状本体と結合される上方プレートも含むことができ、上方プレートにより複数の第１の開孔が画定される。アセンブリは、下方凹部において環状本体と結合され、第１の流体チャネルをカバーする下方プレートも含むことができる。下方プレートにより、上方プレートにおいて画定される第１の開孔と直線に並ぶ複数の第２の開孔が画定されうる。下方プレートによりさらに、第２の開孔の間に位置づけされる複数の第３の開孔が画定されうる。上方プレート及び下方プレートは、第１及び第２の開孔が直線に並んで上方プレート及び下方プレートを通るチャネルを形成するように、互いに結合されうる。
【００１１】
ガス分配アセンブリは、環状本体の第１の流体チャネルの半径方向外側に位置づけされる下面に画定される第２の流体チャネルを含みうる。複数のポートは、第１の流体チャネルの外壁と第２の流体チャネルの内壁を画定している環状本体の一部に画定されることができ、第２の流体チャネルと第１の流体チャネルとを流動的に結合させるように構成されうる。第２の流体チャネルは、第２の流体チャネルが下方プレートによってカバーされうるように下方凹部の半径方向内側に位置づけすることができ、下方プレートの一部は下方凹部の最上部の上で第２のチャネルの中に延在する。複数のポートは、ポートが下方プレートの、第２のチャネルの中に延在している部分の上で流動的にアクセス可能になるように、第２の流体チャネルから第１の流体チャネルまで下向きの角度をつけることができる。第１の開孔は、第１の開孔が上方プレートを通って延びる方向に直径が縮小する円錐形状を有することもできる。第２及び第３の開孔は、第２及び第３の開孔が下方プレートを通って延びる方向に直径が増加する円錐形状を有することもできる。第２及び第３の開孔はそれぞれ、異なる形状又は直径の少なくとも３つの区分も含むことができる。
【００１２】
ガス分配アセンブリはまた、内径に位置づけされた内壁、外径に位置づけされた外壁、上面、及び下面を有する環状本体を有することも記載されている。アセンブリはまた、環状本体に結合され、複数の第１の開孔を画定しうる上方プレートも含むことができる。中間プレートは上方プレートに結合され、複数の第２及び第３の開孔を画定することができ、第２の開孔は上方プレートの第１の開孔と直線に並んでいる。アセンブリは、環状本体と中間プレートに結合された下方プレートも含むことができる。下方プレートは、上方プレートの第１の開孔と、中間プレートの第２の開孔と直線に並びし、プレートを通過する第１の一連の流体チャネルを形成する複数の第４の開孔を画定することができる。下方プレートは、中間プレートの第３の開孔と直線に並んだ複数の第５の開孔も画定し、これにより中間プレート及び下方プレートを通る第２の一連の流体チャネルが形成され、第２の一連の流体チャネルは第１の一連の流体チャネルと流動的に分離している。下方プレートはさらに、下方プレートを通る第３の一連の流体チャネルを形成する第６の一連の開孔を画定することができ、第３の一連の流体チャネルは、第１及び第２の一連の流体チャネルと流動的に分離している。
【００１３】
ガス分配アセンブリの下方プレートの第４、第５、及び第６の開孔は、少なくとも第５の開孔のうちの４つと、第６の開孔のうちの４つが第４の開孔のうちの多数をそれぞれ囲むように配向されうる。第５の開孔は、第５の開孔の中央が第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置くように第４の開孔周囲に位置づけすることができ、第６の開孔は、第６の開孔の中央が第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置き、第５の開孔から約４５度ずれるように第４の開孔周囲に位置づけすることができる。第５の開孔は、第５の開孔の中央が第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置くように第４の開孔周囲に位置づけすることができ、第６の開孔は、第６の開孔の中央が第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置き、第５の開孔から約３０度ずれるように第４の開孔周囲に位置づけすることができる。
【００１４】
上記手法は、従来のシステム及び手法よりも多数の利点を提供することができる。例えば、アセンブリの漏れを最小限に抑える、又は防止し、流量特性を改善することができ、この結果プロセスの均一性を改善することができる。さらに、多数の前駆体をアセンブリを通して供給しながら、互いに流動的な分離を維持することができる。これら多数の利点及び特徴と共に、これらの実施形態及びその他の実施形態を、下記の説明及び添付の図面と合わせてさらに詳細に説明する。
【００１５】
本発明の手法の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによってさらに理解を深めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示の処理ツールの一実施形態を示す上部平面図である。
【図２Ａ】例示の処理チャンバを示す概略断面図である。
【図２Ｂ】例示の処理チャンバを示す概略断面図である。
【図２Ｃ】例示の処理チャンバを示す概略断面図である。
【図２Ｄ】例示の処理チャンバを示す概略断面図である。
【図２Ｅ】例示の処理チャンバを示す概略断面図である。
【図３Ａ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の概略図である。
【図３Ｂ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の概略図である。
【図３Ｃ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の概略図である。
【図３Ｄ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の概略図である。
【図３Ｅ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の概略図である。
【図４Ａ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の追加の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の追加の概略図である。
【図５Ａ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の追加の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の追加の概略図である。
【図５Ｃ】本発明の手法による例示のシャワーヘッド構成の追加の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面では、類似の構成要素及び／又は特徴に同じ数字の参照名が振られている場合がある。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素及び／又は特徴を区別する文字により、参照名に従って区別することができる。第１の数字の参照名のみが本明細書において使用されている場合、この説明は、文字の接尾語に関わらず、同じ第１の数字の参照名を有する類似の構成要素及び／又は特徴のすべてに適用可能である。
【００１８】
本発明の手法は、さらに均一な高さの半導体基板上に堆積層を形成する、及び／又はさらに均一なやり方で堆積層をエッチングするために、処理ガスを分配してフローパターンを生成するための改善されたガス分配アセンブリ又はシャワーヘッド設計を含む。従来のシャワーヘッド設計は、前駆体ガスを処理する貫通分配システムを単に提供することができる一方で、本明細書に記載される手法は、ガスが基板処理チャンバに送られる時にガスの流量特性をより良く制御できるようにするものである。そうすることで、製造工程中の堆積工程において、さらに精度の高い膜プロファイルを製造することができる。
【００１９】
従来のあるガス分配アセンブリ又はシャワーヘッドには、例えばプレートでカバーされた多数の流体チャネルが含まれる場合があるが、本体の一部がチャネルと内壁との間に位置づけされるため、上記設計は決まって、プレートの交差部に沿った隙間に悩まされることになる。例えば、接着、ろう付け等を介してプレートが本体に結合されると、プレートがたわむ場合がある。外側エッジ周囲のみが結合される場合があるため、プレートと本体のその他のインターフェースでの追加の接着は行われない可能性がある。プレートがわずかにたわむだけでも、上方プレートと環状本体との間のインターフェース表面がでこぼこになる可能性があり、たわみが発生したインターフェースの箇所が適切に環状本体と結合されない場合がある。このため、作動中に、第１の流体チャネルと第２の流体チャネルとの間だけでなく、第１の流体チャネルと中央領域との間でも流体が漏れる可能性がある。上記の漏れは流体の処理領域への供給に影響を与える可能性があり、堆積又はエッチングが影響されうる。本発明の手法の態様は、しかしながら、たわみにくい構成要素、及び／又はたわみの影響を受けにくい設計を提供することによって、すべてとは言わなくてもその多くの課題を解決するものである。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態による、堆積、エッチング、ベーキング、及び／又は硬化チャンバの処理ツール１００の一実施形態の上部平面図である。図面では、ＦＯＵＰ（前面開口型統一ポッド）１０２の対により基板（例：様々な規定直径の半導体ウェハ）が供給され、この基板をロボットアーム１０４が受け、タンデム式処理チャンバ１０９ａ〜ｃの基板処理区域１０８ａ〜ｆのうちの一つの中に配置する前に、低圧保持領域１０６の中に置くことができる。第２のロボットアーム１１０を使用して、保持領域１０６から処理チャンバ１０８ａ〜ｆまで基板を搬送し、戻すことができる。
【００２１】
タンデム式処理チャンバ１０９ａ〜ｃの基板処理区域１０８ａ〜ｆには、基板又は膜をその上に堆積させる、アニールする、硬化させる及び／又はエッチングする一又は複数のシステム構成要素が含まれうる。例示の膜は流動性誘電体であってよいが、処理ツールで多数の種類の膜を形成する又は処理することができる。一構成では、処理チャンバ（例：１０８ｃ〜ｄ及び１０８ｅ〜ｆ）のタンデム式処理区域の２つの対を使用して、基板上に誘電材料を堆積させることができ、タンデム式処理区域の第３の対（例：１０８ａ〜ｂ）を使用して、堆積した誘電体をアニールすることができる。別の構成では、処理チャンバのタンデム式処理区域の２つの対（例：１０８ｃ〜ｄ及び１０８ｅ〜ｆ）は、基板上の誘電膜の堆積及びアニールの両方を行うように構成することができ、タンデム式処理区域の第３の対（例：１０８ａ〜ｂ）を使用して、堆積した膜を紫外線又は電子ビームにより硬化させることができる。さらに別の構成では、タンデム式処理区域の３つの対（例：１０８ａ〜ｆ）は全て、基板上に誘電膜を堆積及び硬化させる、又は堆積した膜に特徴をエッチングするように構成することができる。
【００２２】
さらに別の構成では、タンデム式処理区域の２つの対（例：１０８ｃ〜ｄ及び１０８ｅ〜ｆ）を使用して、誘電体の堆積及び紫外線による硬化又は電子ビームによる硬化の両方を行うことができ、タンデム式処理区域の第３の対（例：１０８ａ〜ｂ）を使用して、誘電膜をアニールすることができる。加えて、一又は複数のタンデム式処理区域１０８ａ〜ｆは処理チャンバとして構成することができ、湿式処理チャンバ、又はドライ処理チャンバであってよい。これらのプロセスチャンバは、湿気を含む大気中で誘電膜を加熱することを含むことができる。したがって、システム１００の実施形態は、堆積した誘電膜上に湿式及びドライアニールの両方を行うための、湿式処理用タンデム式処理区域１０８ａ〜ｂと、アニール用タンデム式処理区域１０８ｃ〜ｄを含むことができる。当然ながら、システム１００においては、誘電膜の堆積、アニール、及び硬化チャンバのさらなる構成が考えられる。
【００２３】
図２Ａは、処理チャンバ内部の区分プラズマ生成領域を有する例示のプロセスチャンバ区域２００の断面図である。膜（例：酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、又はオキシ炭化ケイ素）の堆積中に、プロセスガスは、ガス注入口アセンブリ２０５を通って第１のプラズマ領域２１５の中へ流れることができる。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１はガスを処理することができ、その後ガスは、ガス注入口アセンブリ２０５を通って移動する。ガス注入口アセンブリ２０５内部に、２つの個別のガス供給チャネルを見ることができる。第１のチャネル２０６は、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１を通過するガスを運び、第２のチャネル２０７はＲＰＳ２０１を迂回する。本発明の実施形態において、第１のチャネル２０６はプロセスガス用に使用可能であり、第２のチャネル２０７は処理ガス用に使用可能である。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１内部の第１のプラズマ領域２１５に入る前に、プロセスガスを励起させることができる。蓋２１２、シャワーヘッド２２５、及び基板２５５が上に配置された基板支持部２６５を、本発明の実施形態にしたがって示す。蓋２１２は、最上部が狭く、底部に向けて拡張して広くなっているピラミッド形、円錐形、又は同様の別の構造物であってよい。蓋２１２の追加の形状も使用可能である。図示した蓋（又は導電性の最上部）２１２とシャワーヘッド２２５との間には絶縁リング２２０があるため、シャワーヘッド２２５に対して蓋２１２にＡＣ電位を印加することができる。絶縁リング２２０を蓋２１２とシャワーヘッド２２５の間に位置決めすることができ、これにより、第１のプラズマ領域に容量結合されたプラズマ（ＣＣＰ）を形成することが可能になる。バッフル（図示せず）を第１のプラズマ領域２１５にさらに位置づけして、ガス注入口アセンブリ２０５を通って領域に流れる流体に影響を与えることができる。
【００２４】
前駆体、例えばケイ素含有前駆体等の流体は、本明細書に記載されたシャワーヘッドの実施形態によって処理領域２３３の中へ流れることができる。プラズマ領域２１５のプロセスガスから引き出された励起種は、シャワーヘッド２２５の開孔を通って移動し、シャワーヘッドから処理領域２３３の中へ流れる前駆体と反応しうる。処理領域２３３にはわずかなプラズマしか存在しない、又はプラズマが全く存在しない可能性がある。プロセスガスの励起誘導体と前駆体は、基板の上の領域で、そして時々は基板上で結合して、基板上に本願において流動性でありえる膜を形成することができる。流動性膜は、膜が成長するにつれ、さらに後から追加された材料が有する可動性が下位層よりも高くなりうる。可動性は、有機含有量が蒸発によって減るにつれ低下しうる。この手法を利用すると、堆積が完了した後に膜内部に有機含有量が従来の密度で残ることなく、流動性膜によって隙間を充填することができる。硬化ステップをさらに使用して、堆積膜から有機含有量をさらに低減する、又は除去することができる。
【００２５】
第１のプラズマ領域２１５において直接プロセスガスを励起させる、ＲＰＳにおいてプロセスガスを励起させる、又はこれら両方により、いくつかの利点を得ることができる。プロセスガスから引き出された励起種の濃度は、第１のプラズマ領域２１５のプラズマのために、処理領域２３３内部で上昇しうる。この上昇は、第１のプラズマ領域２１５のプラズマの位置による結果でありうる。処理領域２３３は、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１よりも第１のプラズマ領域２１５により近く位置づけすることができ、これにより励起種が他のガス分子、チャンバの壁、及びシャワーヘッド表面と衝突することによって励起状態を離脱する時間が縮小する。
【００２６】
プロセスガスから引き出された励起種の濃度の均一性も、処理領域２３３内部で上がりうる。これは、処理領域２３３の形により類似しうる第１のプラズマ領域２１５の形に起因する可能性がある。遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）２０１に発生した励起種は、シャワーヘッド２２５のエッジ近辺の開孔を通過するために、シャワーヘッド２２５の中央近辺の開孔を通過する種よりも長い距離を移動することができる。距離がより長いために励起種の励起状態が低下する場合があり、例えば基板のエッジ近辺の成長速度が遅くなりうる。第１のプラズマ領域２１５のプロセスガスを励起することで、この変化を軽減することができる。
【００２７】
処理ガスをＲＰＳ２０１で励起させることができ、シャワーヘッド２２５を励起状態で処理領域２３３まで通過させることができる。あるいは、第１の処理領域２３３に電源を投入して、プラズマガスを励起させるか、ＲＰＳからすでに励起されたプロセスガスをさらに励起させることができる。プラズマは処理領域２３３で生成されるが、プラズマは処理領域において生成されなくてもよい。一例では、処理ガス又は前駆体の励起は、ＲＰＳ２０１の処理ガスを励起させて、処理領域２３３の前駆体と反応させることからのみであってよい。
【００２８】
処理チャンバ、及び記載されたこのツールは、本明細書の特許請求の範囲の態様及び明細書と矛盾しない範囲で参照することによって本願に組み込まれる２００８年９月１５日出願の特許出願第１２／２１０９４０号明細書、及び２００８年９月１５日出願の特許出願第１２／２１０９８２号明細書にさらに詳しく説明されている。
【００２９】
図２Ｂ〜２Ｃは、本明細書に記載される処理チャンバとガス分配アセンブリの前駆体のフロープロセスの一実施形態の側面概略図である。処理チャンバ区域２００で使用されるガス分配アセンブリは、デュアルチャネルシャワーヘッド（ＤＣＳＨ）又はトリプルチャネルシャワーヘッド（ＴＣＳＨ）と呼ぶことができ、本明細書の図３Ａ〜３Ｇ、４Ａ〜４Ｂ、及び５Ａ〜５Ｃに記載される実施形態に詳しく示される。デュアル又はトリプルチャネルシャワーヘッドにより、誘電材料の流動性堆積、及び作動中の前駆体と処理流体との分離を可能にすることができる。シャワーヘッドはあるいは、エッチングプロセスに用いることができ、これにより、反応ゾーン外のエッチング液を分離し、チャンバ構成要素との相互作用を制限することができる。
【００３０】
前駆体は、最初に第１のマニホールド２２６、又は上方プレート、及び第２のマニホールド２２７、又は下方プレートによってシャワーヘッド２２５において画定されるシャワーヘッド内部容積２９４の中に導入することによって、分配ゾーンに導入することができる。マニホールドは、複数の開孔を画定する孔開きプレートであってよい。シャワーヘッド内部容積２９４の前駆体は、下方プレートに形成された開孔２９６を介して処理領域２３３の中に流れ込む２９５ことができる。この流路は、チャンバの残りのプロセスガスから分離させることができ、前駆体が基板２１７と下方プレート２２７の底部との間に画定される処理領域２３３の中に入るまで、反応していない状態、又はほぼ反応していない状態に保たれる。処理領域２３３に入ると、前駆体は処理ガスと反応しうる。前駆体は、本明細書のシャワーヘッドの実施形態に示すチャネル３２２、４２２等のシャワーヘッドに形成された側面チャネルを通って、シャワーヘッド２２５で画定されたシャワーヘッド内部容積２９４の中に導入されうる。プロセスガスは、ＲＰＳユニットからのラジカル、又は第１のプラズマ領域で生成されたプラズマからのラジカルを含むプラズマ状態にあってよい。加えて、プラズマは処理領域で生成されうる。
【００３１】
処理ガスは、面板２１７とシャワーヘッド２２５の最上部によって画定される、第１のプラズマ領域２１５、又は上方容積の中に供給されうる。処理ガスは、プロセスガスプラズマ及びラジカルを生成するために第１のプラズマ領域２１５で励起されたプラズマであってよい。あるいは、処理ガスは、面板２１７とシャワーヘッド２２５の最上部によって画定される第１のプラズマ処理領域２１５に導入される前に遠隔プラズマシステムを通過した後にすでにプラズマ状態であってよい。
【００３２】
プラズマ及びラジカルを含む処理ガスは次に処理領域２３３に送られ、シャワーヘッドプレート又はマニホールドの開孔を通して形成されるチャネル２９０等のチャネルを通して前駆体と反応する。チャネルを通過する処理ガスは、シャワーヘッド内部容積２９４から流動的に分離させることができ、処理ガス及び前駆体の両方がシャワーヘッド２２５を通る時に、シャワーヘッド内部容積２９４を通過する前駆体と反応させないようにすることができる。処理容積に入ると、処理ガスと前駆体は混合し反応しうる。
【００３３】
プロセスガスと誘電材料の前駆体に加え、様々な目的で様々な時点で導入されるその他のガスもありうる。チャンバの壁、基板、堆積膜、及び／又は堆積中の膜から不必要な種を除去するために、処理ガスを導入することができる。処理ガスをプラズマにおいて励起させて、その後にチャンバ内部の残留物含有量を低減する又は除去するために使用することができる。その他の本発明の実施形態では、処理ガスをプラズマなしで使用することができる。処理ガスが水蒸気を含む時は、質量流量計（ＭＦＭ）、注入バルブ、又は市販の水蒸気発生器を使用して送ることができる。処理ガスは、ＲＰＳユニットを通してか、ＲＰＳユニットを迂回してかのいずれかで、第１の処理領域から導入することができ、第１のプラズマ領域でさらに励起させることができる。
【００３４】
開孔２９１の開口部の軸２９２と、開孔２９６の開口部の軸２９７とは互いに平行している、又はほぼ平行していてよい。あるいは、軸２９２と軸２９７は互いに約１〜８０度、例えば約１〜３０度等、角度をなしていてよい。あるいは、各軸２９２は互いに約１〜８０度、例えば１〜３０度などの角度をなしていてよく、各軸２９７は互いに約１〜８０度、例えば１〜３０度などの角度をなしていてよい。各開口部は、図２Ｂの開孔２９１で示すように、約１〜８０度、例えば１〜３０度などの角度をなしていてよい。開孔２９１の開口部の軸２９２、および開孔２９６の開口部の軸２９７は、基板２１７の表面に直交する、またはほぼ直交するものであってよい。あるいは、軸２９２および軸２９７は、基板表面から約５度未満などの角度をなしていてよい。
【００３５】
図２Ｃは、開孔２９６を介した内部容積２９４から処理領域２３３の中までの前駆体の流れ２９５を示す、処理チャンバ２００とシャワーヘッド２２５の部分概略図である。図面はまた、互いに角度をなしている２つの開孔２９６の軸２９７および２９７‘を示す代替実施形態も示す。
【００３６】
図２Ｄは、代替的な流体供給システムを含みうる本発明の実施形態による別の例示の処理システム２００を示す簡素化された断面図である。処理ガスの分配は、図示した面板２１７を使用することによって行うことができる。処理ガスは、流体供給システム２１０を通して供給することができ、チャンバは、ＲＰＳ２０１、第１のプラズマ領域２１５、絶縁リング２２０、シャワーヘッド２２５、処理領域２３３、ペデスタル２６５、および基板２５５を含む前述した構成要素を含んでいてもよく、含まなくてもよい。システムはまた、変更された分配システムに冷却プレート２０３を含むこともできる。
【００３７】
プラズマ生成ガス及び／またはプラズマ励起種は、ＲＰＳ２０１の使用により、面板２１７の、図２Ｅに示す複数の孔を通過し、第１のプラズマ領域２１５の中にさらに均一に供給されうる。例示の構成は、面板２１７によって第１のプラズマ領域２１５から分離されたガス供給領域２５８の中に開口しているガス注入口アセンブリ２０５を含むことにより、ガス／種が面板２１７の孔を介して第１のプラズマ領域２１５へ流れる。構造特徴、及び動作特徴は、第１プラズマ領域２１５から、供給領域２５８、ガス注入口アセンブリ２０５、流体供給システム２１０の中へのプラズマの大量逆流を防止するように選択することができる。構造特徴は、プラズマの逆流を止める面板２１７の開孔の寸法と断面形状の選択を含むことができる。動作特徴は、シャワーヘッド２２５を通るプラズマの流れを一方向に維持する、ガス供給領域２５８と第１のプラズマ領域２１５との間の圧力差を維持することを含みうる。
【００３８】
処理システムはさらに、面板２１７及び／又はシャワーヘッド２２５へ電力を供給して、第１のプラズマ領域２１５又は処理領域２３３にプラズマを生成する処理チャンバに電気的に結合された電源２４０を含むことができる。電源は、実施されるプロセスにより、チャンバに調節可能な量の電力を送るように構成することができる。
【００３９】
図２Ｅは、面板２１７を介した処理ガスの分配に影響を与える特徴の詳細図である。図２Ｄ及び２Ｅに示すように、面板２１７、冷却プレート２０３、及びガス注入口アセンブリ２０５が交差することにより、プロセスガスがガス注入口２０５から送られうるガス供給領域２５８が画定される。ガス供給領域２５８にガスが充満し、面板２１７の開孔２５９を通って第１のプラズマ領域２１５まで流れることができる。開孔２５９は、プロセスガスを処理領域２３３の中へ流すことができるが、面板２１７を横切った後はガス供給領域２５８の中への逆流が部分的に又は完全に防止されうるように、流れをほぼ一方向へ導くように構成することができる。
【００４０】
追加のデュアルチャネルシャワーヘッド、及びこの処理システム及びチャンバは、特許請求の範囲の特徴、及び本明細書の説明と矛盾しない範囲で多目的の、参照することによって本願に組み込まれる２０１１年１０月３日出願の特許出願第１３／２５１７１４号明細書にさらに詳しく説明されている。
【００４１】
図３Ａは、ガス分配アセンブリ３００の上面概略図である。使用において、ガス分配システム３００は、システムを通って形成されたガス開孔軸が、基板支持部（図２Ａの基板支持部２６５を参照）の平面に直交しうる、又はほぼ直交しうるようなほぼ水平の向きを有することができる。図３Ｂは、ガス分配アセンブリ３００の底面概略図である。図３Ｃは、ガス分配アセンブリ３００の底面図である。図３Ｄ及び３Ｅは、図３Ｃの線Ａ−Ａに沿って切り取ったガス分配アセンブリ３００の開示の実施形態の断面図である。
【００４２】
図３Ａ〜３Ｅを参照すると、ガス分配アセンブリ３００は概して、環状本体３４０、上方プレート３２０、及び下方プレート３２５を含む。環状本体３４０は、内径に位置づけされる環状内壁３０１と、外径に位置づけされる環状外壁３０５と、上面３１５、及び下面３１０を有するリングであってよい。上面３１５及び下面３１０は、環状本体３４０の厚さを画定する。導管３５０又は環状温度チャネルを環状本体内部に画定することができ、環状本体の温度を維持する又は調整するために使用できる冷却流体又は加熱要素を受けるように構成することができる。図３Ａに示すように、冷却チャネル３５０は、環状本体の外径３０５に流入口と流出口を含むことができる。これにより、冷却流体がそこから流れることができる処理チャンバの側面からのアクセスを得ることができる。追加の実施形態は図３Ｂに示されており、この図において、導管３５５は底面３１０に形成することができ、加熱要素を導管３５５内部に配置することができる。ヒータ凹部３４２は底面３１０に形成して、加熱要素を保持するように適合させることができ、これにより、加熱要素を環状温度チャネル又は導管３５５内部に配置するためのアクセスが得られる。
【００４３】
一又は複数の凹部及び／又はチャネルは、図３Ｄに示すものを含む本開示の実施形態において示すように、環状本体に形成されうる、又は環状本体によって画定されうる。環状本体は、環状内壁３０１において上面に形成された上方凹部３０３と、下面に形成された第１の下方凹部３０２とを含むことができる。上方凹部３０３は、環状本体３４０に形成された第１の上方凹部であってよい。環状本体は、第１の下方凹部３０２の下及び第１の下方凹部３０２から半径方向上向きの下面３１０に形成された第２の下方凹部３０４も含みうる。図３Ｄに示すように、第１の流体チャネル３０６を上面３１５に画定することができ、上方凹部３０３の半径方向内側に環状本体に位置づけすることができる。第１の流体チャネル３０６の形状は環状であり、環状本体３４０周囲の全周囲長において形成されうる。本開示の実施形態では、上方凹部３０３の底部は第１の流体チャネル３０６の外壁と交差する。第１の流体チャネルは、少なくとも部分的に第２の下方凹部３０４の半径方向外側であってもよい。複数のポート３１２は、第１の流体チャネルの内壁に画定することができ、また環状本体３４０の環状内壁３０１にも画定されうる。ポート３１２により、第１の流体チャネルと、上方プレート３２０と下方プレート３２５との間に画定された内部容積との間のアクセスを得ることができる。ポートは、特定の間隔を置いたチャネルの外周周囲に画定することができ、上方プレートと下方プレートとの間に画定された容積全域にわたる分配を促進することができる。ポート３１２間の間隔は一定であってよい、又は異なる場所で変化して、容積内への流体の流れに影響を与えるものであってよい。第１の流体チャネル３０６の半径方向の内壁及び外壁の高さは同じであってよい、又は異なっていてよい。例えば、内壁は外壁よりも高く形成することができ、これにより、第１の流体チャネルの流体の分配が影響され、第１の流体チャネルの内壁の上を流体が流れることが回避される又はほぼ回避される。
【００４４】
図３Ｄを再び参照すると、第２の流体チャネル３０８ａは、第１の流体チャネル３０６の半径方向外側に環状本体に位置づけされた上面３１５に画定されうる。第２の流体チャネル３０８ａは環状であり、第１の流体チャネル３０６から半径方向外側に、第１の流体チャネル３０６と同心に位置づけすることができる。第２の流体チャネル３０８ａは、後に記載するように、第２の流体チャネル３０８ａが上方プレート３２０によってカバーされないように、第１の上方凹部３０３の半径方向外側に位置づけすることもできる。第２の複数のポート３１４は、第１の流体チャネル３０６の外壁と、第２の流体チャネル３０８ａの内壁を画定する環状本体３４０の一部において画定されうる。第２の複数のポート３１４は、チャネル周囲において所定の間隔を置いて位置づけして、第２の流体チャネル３０８ａ周囲の幾つかの場所において第１の流体チャネル３０６に流動的なアクセスを提供することができる。第２の上方凹部３０９は、第２の流体チャネルの内壁及び外壁の両方で、第２の流体チャネル３０８ａの最上部に形成することができる。第２の上方凹部は、チャネルの内壁と外壁を越えて凹部の空間３０９の中へ半径方向内側及び外側に環状本体の中へ延在することによって、第２の流体チャネルをカバーするように位置決めすることができる環状部材３１６を受けるように構成することができる。環状部材３１６を環状本体３４０にろう付け、又は接着させて、第２の流体チャネル３０８ａを上から流動的に分離させることができる。作動中に、前駆体は、プロセスチャンバの外から環状本体３４０の側面に位置づけされる供給チャネル３２２まで流れることができる。流体は、第２の流体チャネル３０８ａまで、第２の複数のポート３１４を通って第１の流体チャネル３０６の中へ、第１の複数のポート３１２を通って上方プレートと下方プレートとの間に画定される内部容積の中へ、そして下部プレートに位置づけされた第３の開孔３７５を通って流れることができる。このように、上記のやり方で供給される流体は、流体が別々に下方プレート３２５から出るまで、開孔３６０を通って第１のプラズマ領域の中へ送られるすべての流体から分離させる、又はほぼ分離させることができる。
【００４５】
第２の流体チャネル３０８ａをカバーする環状部材３１６を提供することで、第１の流体チャネルと第２の流体チャネルとの間の漏れがほぼ除去され、本発明の実施形態では完全に除去されうる。環状部材３１６を、例えば両方の凹部３０９のチャネルの両側を接着する等によって、環状本体３４０と結合させることができる。環状部材３１６は、第２の流体チャネル３０８ａと凹部３０９の幅を超えて半径方向に延在しないため、環状部材３１６は半径方向に反りにくい。これにより、被覆プロファイルを改善することができ、第２の流体チャネルからの漏れがほぼ防止されうる、又は完全に防止されうる。
【００４６】
上方プレート３２０は円盤状本体であってよく、第１の上方凹部３０３において環状本体３４０と結合させることができる。上方プレート３２０はしたがって、第１の流体チャネル３０６をカバーして、第１の流体チャネル３０６の最上部からの流体の流れを防止する、又はほぼ防止することができる。上方プレートの直径は、上方凹部３０３の直径と嵌合するように選択することができ、上方プレートは、上方プレートを貫通して形成された複数の第１の開孔３６０を備えることができる。第１の開孔３６０は、上方プレート３２０の底面を超えて延在することができ、これにより任意の数の隆起した円筒本体が形成される。隆起した円筒本体同士の間には隙間がありうる。図３Ａからわかるように、第１の開孔３６０を、最外部の第１の開孔３６０の中央を通って描かれた仮想線により、例えば六辺の多角形であってよい多角形の形態が画定される、又はほぼ画定されるように、上方プレート３２０の多角形パターンで配置することができる。
【００４７】
パターンは、約５〜６０列、例えば約１５〜２５列の第１の開孔３６０のジグザグ列の配列で特徴づけられうる。各列はｙ軸に沿って、約５〜２０の第１の開孔３６０を有することができ、各列は、約０．４〜０．７インチの間隔を置いて配置されている。列の第１の開孔３６０は各々、ｘ軸に沿って、前の開孔のそれぞれの直径から約０．４〜０．８インチほどずれていてよい。第１の開孔３６０は、ｘ軸に沿って、別の列の開孔からそれぞれの直径が約０．２〜０．４インチほどジグザグ状にずれていてよい。第１の開孔３６０は、各列において互いに等間隔を置いて配置することができる。図３Ｄを参照すると、上方プレート３２０のエッジ部は、プレートの中央部にさらに寄って位置づけされた第１の厚さよりも厚い第２の厚さを含むことができ、第２の厚さは、第１の上方凹部３０３の外壁の高さと等しい、又はほぼ等しいものであってよい。エッジ部は、上方凹部の底部と等しい、又はほぼ等しい距離だけ外エッジから半径方向内側に延在することができる。したがって、エッジ部は、本発明の実施形態において第１の上方凹部３０３の最内部を超えて半径方向内側に延在しえない。
【００４８】
下方プレート３２５は、図３Ｃで特に見られるように、下方プレート３２５を貫通して形成された任意の数の第２の開孔３６５と、第３の開孔３７５を有する円盤状本体を有することができる。下方プレート３２５は複数の厚さを有することができ、画定された部分の厚さは上方プレート３２０の中央の厚さよりも厚く、本発明の実施形態では、上方プレート３２０の厚さの少なくとも約２倍である。下方プレート３２５は、第１の下方凹部３０２において、環状本体３４０の環状内壁３０１の直径と嵌合する直径も有しうる。前述したように、下方プレート３２５は複数の厚さを有することができ、例えば、プレートの第１の厚さは、第３の開口３７５がそれを通って延在する厚さであってよい。第１の厚さよりも厚い第２の厚さは、環状本体３４０の第１の下方凹部３０２と交差するプレートのエッジ領域の厚さであってよい。第１の下方凹部に対する第２の厚さは、第１の上方凹部に対する上方プレートのエッジ部と同様の大きさであってよい。本発明の実施形態では、第１の厚さ及び第２の厚さはほぼ同じである。第２の厚さよりも厚い第３の厚さは、第２の開孔３６５周囲のプレートの厚さであってよい。例えば、第２の開孔３６５は、上方プレート３２０まで円筒本体が延在しているため、下方プレート３２５によって画定されうる。これにより、互いに流動的に分離された第１の開孔と第２の開孔との間にチャネルが形成されうる。加えて、上方プレートと下方プレートとの間に形成された容積を、第１の開孔と第２の開孔との間に形成されたチャネルから流動的に分離させることができる。このように、第１の開孔３６０を通って流れる流体は第２の開孔３６５を通って流れ、プレートとプレートの間の内部容積内の流体は第３の開孔３７５を通って流れ、流体は、第２の開孔又は第３の開孔のいずれかを通って下方プレート３２５から出るまで、互いに流動的に分離している。この分離により、反応ゾーンに到達する前にラジカル前駆体が第２の前駆体と接触することを防止することを含む多数の利点が得られる。ガスの相互作用を防止することによって、堆積が所望される処理領域へ到達する前のチャンバ内部への堆積を最小限に抑えることができる。
【００４９】
第２の開孔３６５を、上述したように、第１の開孔３６０のパターンと直線に並ぶパターンで配置することができる。一実施形態において、上方プレート３２０と下方プレート３２５が互いに重なって位置決めされた場合、第１の開孔３６０と第２の開孔３６５の軸は直線に並ぶ。本発明の実施形態では、上方プレート及び下方プレートは互いに結合させる、又は互いに直接接着させることができる。いずれの場合にも、第１の開孔と第２の開孔が直線に並んで、上方プレートと下方プレートを通るチャネルが形成されるように、プレートを結合させることができる。複数の第１の開孔３６０と、複数の第２の開孔３６５は互いに平行する、又はほぼ平行するそれぞれの軸を有することができ、例えば開孔３６０と３６５は同心であってよい。あるいは、複数の第１の開孔３６０と複数の第２の開孔３６５は、互いに約１〜３０度の角度に配置されたそれぞれの軸を有することができる。下方プレート３２５の中央には、第２の開孔３６５がない場合がある。
【００５０】
前述したように、ガス分配アセンブリ３００は概して、環状本体３４０、上方プレート３２０、及び下方プレート３２５からなる。下方プレート３２５を、図３Ｄに示すように、第１の下方凹部３０３内に位置決めすることができ、隆起した円筒本体は上方プレート３２０の下面に面する。下方プレート３２５を次に、第１の下方凹部３０４に位置決めし、第１の開孔３６０と第２の開孔３６５の軸が直線に並ぶことができるように回転可能に配向させることができる。上方プレート３２０を下方プレート３２５と密閉結合させて、第１の開孔３６０と第２の開孔３６５を第３の開孔３７５から流動的に分離させることができる。例えば、上方プレート３２０を下方プレート３２５にろう付けして、下方プレート３２５の隆起した円筒本体の表面と、上方プレート３２０の下面との間を密閉することができる。上方プレート３２０と下方プレート３２５を次に、環状本体３４０に電子ビーム溶接する、又はそうでない場合に接着させることができる。上方プレート３２０を電子ビーム溶接して、円形本体の外側エッジと、上方凹部３０３の内側エッジとの間を密閉することができる。下方プレート３２５を電子ビーム溶接して、円形本体の外側エッジと環状内壁３０１との間を密閉することができる。本発明の実施形態では、ガス分配アセンブリ３００の表面の電解研磨、金属めっき、又は様々な金属ベースの物質又は酸化物のコーティングを行うことができる。
【００５１】
複数の第２の開孔３６５と複数の第３の開孔３７５は、交互にジグザグ状になった列を形成する場合がある。第３の開孔３７５は、下方プレート３２５の第２の開孔３６５のうちの少なくとも２つの間に配置することができる。各第２の開孔３６５の間には、２つの第２の開孔３６５の間に均等の間隔で配置された第３の開孔３７５があってよい。例えば６つの第３の開孔等、六角形のパターンの下方プレート３２５の中央周囲に位置決めされる任意の数の第３の開孔３７５、又は別の幾何学的形状を形成する任意の数の第３の開孔３７５もあってよい。下方プレート３２５の中央には第３の開孔３７５は形成されない場合がある。第２の開孔の多角形パターンの頂点を形成する外周の第２の開孔３６５間に位置決めされる第３の開孔３７５がない場合もある。あるいは、外周の第２の開孔３６５の間に位置づけされた第３の開孔３７５がある場合があり、図３Ｃに例えば示すように、開孔の最外部のリングを形成している外周の第２の開孔３６５から外側に位置づけされた追加の第３の開孔３７５がある場合もある。
【００５２】
あるいは、第１の開孔及び第２の開孔の配置により、他の何らかの幾何学的パターンが形成される場合があり、また互いに同心円状外側に位置づけされた開孔のリングとして、プレート上の中央に位置づけされた位置に基づいて分布しうる。一例として、この手法の範囲を限定することなく、図３Ａは、中央から外側に延在している同心の六角形リングを含む開孔によって形成されたパターンを示す。外側に位置づけされた各リングは、内側に位置づけされた前のリングと同じ数の、さらに多い数の、又は少ない数の開孔を有しうる。一例では、各同心リングは、各リングの幾何学的形状に基づいて追加の数の開孔を有することができる。六辺の多角形の例では、外側に移動している各リングは、直接内側に位置づけされたリングよりもさらに６個の開孔を有することができ、第１の内部リングは６つの開孔を有する。開孔の第１のリングは、上方プレートと下方プレートの中央にもっとも近く位置づけされ、上方プレートと下方プレートは２を超えるリングを有することができ、使用される開孔の幾何学的パターンによっては、約１〜５０の開孔のリングを有することができる。あるいは、プレートは、約２〜４０個のリング、又は最大約３０個のリング、約２０個のリング、約１５個のリング、約１２個のリング、約１０個のリング、約９個のリング、約８個のリング、約７個のリング、約６個のリング等、又はそれ以下のリングを有することができる。一例では、図３Ａに示すように、例示の上方プレート上に９個の六角形リングがある場合がある。
【００５３】
開孔の同心リングはまた、開孔の同心リングのうちの一つを有さない場合があり、その他のリングの間から外側に延在する開孔のリングのうちの一つが取り除かれている場合がある。例えば、例示の９個の六角形リングがプレート上にある図３Ａを参照する。プレートはその代わりに８個のリングを有していてよいが、除去されるのはリング４であってよい。上記の例では、そうでなければ４つ目のリングが位置づけされるはずのところには、開孔を通過している流体のガス流が再分配されうるチャネルが形成されない場合がある。リングはまた、幾何学的パターンから除去された特定の開孔を有することもできる。例えば図３Ａを再度参照すると、最外部のリングとして示される開孔の１０個目の六角形リングをプレート上に形成することができる。しかしながら、リングは、リング内に六角形パターンの頂点を形成する開孔、又はその他の開孔を含まない場合がある。
【００５４】
第１の開孔３６０、第２の開孔３６５、及び第３の開孔３７５はすべて、これらを通る流体の流れが可能になるように適合させることができる。第１の開孔３６０と第２の開孔３６５は円筒形状を有することができ、代替的に、円錐状、円筒状、又は複数の形状の組み合わせを含む様々な断面形状を有することができる。一例では、図３Ｄに示すように、第１の開孔及び第２の開孔はほぼ円筒形状を有することができ、第３の開孔は、異なる直径の一連の円筒によって形成することができる。例えば、第３の開孔は、第２の円筒の直径がその他の円筒の直径よりも小さい３つの円筒を含むことができる。これらの変形例、及びその他多数の変形例を利用して、開孔を通る流体の流れを調節することができる。
【００５５】
第１の開孔及び第２の開孔がすべて同じ直径を有する場合、チャネルを通るガスの流れは均一でない可能性がある。プロセスガスが処理チャンバの中に流れると、ガスの流れは、特定のチャネルを通って大量のガスが優先的に流れるようになりうる。このため、特定の開孔を、前駆体が第１のプラズマ領域の中に送られる時に、前駆体の流れを再分配するために、特定の他の開孔から直径を縮小させることができる。開孔は、例えばバッフルの近く等のその相対位置によって選択的に直径を縮小させることができ、そのような場合、バッフル近くに位置づけされた開孔の直径を縮小して、これらの開孔を通るプロセスガスの流れを低減することができる。一例では、図３Ａに示すように、第１の開孔の９つの六角リングがプレート上の同心円状に位置づけされ、開孔の特定のリングの幾つかの、又はすべての開孔の直径を縮小することができる。例えば、リング４は、他のリングの第１の開孔の直径よりも小さい直径を有する第１の開孔のサブセットを含むことができる。あるいは、リング２〜８、２〜７、２〜６、２〜５、２〜４、３〜７、３〜６、３〜５、４〜７、４〜６、２及び３、３及び４、４及び５、５及び６等、又はその他なんらかの組み合わせのリングは、これらのリングに位置づけされたいくつかのあるいはすべての開孔の直径が縮小されている場合がある。
【００５６】
図３Ｄを再び参照すると、分離チャネル３１８の対は、環状本体３４０に形成されうる。分離チャネル３１８の対のうちの一方を環状本体３４０の上面３１５に画定することができ、分離チャネル３１８の対の他方を環状本体３４０の下面３１０に画定することができる。分離チャネルの対は互いに垂直方向に直線に並んでいてよく、本発明の実施形態では、直線に垂直方向に並んでいてよい。あるいは、分離チャネルの対は、垂直方向に直線に並んだ状態からいずれかの方向にずれていてよい。チャネルは、本発明の実施形態において、Ｏリング等の分離障壁に場所を提供しうる。
【００５７】
図３Ｄに関して上述した多くの特徴を含みうる、本発明の実施形態によるガス分配アセンブリの追加の特徴を示す図３Ｅに目を向けてみる。アセンブリ３００は、環状内壁３０１と、環状外壁３０５と、上面３１５と、下面３１０とを有する環状本体３４０を含む。環状本体３４０はさらに、上方凹部３０３と、第１の下方凹部３０２と、第２の下方凹部３０４とを含むことができる。環状本体は、チャネル内壁に画定され、上方プレート３２０と下方プレート３２５との間に形成された容積に流動的にアクセスすることができるようにする複数のポート３１２を有する、上面３１５に形成された第１の流体チャネル３０６も有することができる。下方プレート３２５は、第１の下方凹部３０２において環状本体３４０に結合させることができる。下方プレート３２５はさらに、図３Ｄに関して上述したように、第１の開孔及び第２の開孔を画定することができる。
【００５８】
上方プレート３２０を、上方凹部３０３において環状本体３４０と結合させることができる。第１の流体チャネル３０６は、図３Ｄの第１の流体チャネル３０６と同様に画定することができる。あるいは、第１の流体チャネル３０６の内壁及び外壁をほぼ同じ高さにすることができ、本発明の実施形態では同一の高さであってよい。上方プレート３２０は、第１の流体チャネル３０６の最上部からの流路を防止するために、第１の流体チャネル３０６をカバーしうる。第１の複数のポート３１２は、図３Ｄのポートと同様に環状本体において画定することができる。あるいは、第１の複数のポート３１２を、環状内壁３０１において上面３１５に部分的に形成することができる。上方プレート３２０を環状本体３４０と結合させた時、上方プレートはさらに、複数のポート３１２の最上部を画定することができる。
【００５９】
第２の流体チャネル３０８ｂを環状本体３４０の上面３１５に形成することができ、前述したように、流体供給チャネル３２２を通して送られる流体を受けるように構成することができる。しかしながら、第２の流体チャネル３０８ｂは、第２の流体チャネル３０８ｂが上方プレート３２０によってカバーされるように、第１の上方凹部３０３の半径方向内側に位置づけすることができる。第２の流体チャネル３０８ｂの外壁は、上方凹部３０３の底部と交差しうる。第２の複数のポート３１４は、環状本体の、第２の流体チャネル３０８ｂの内壁と、第１の流体チャネル３０６の外壁を形成している部分によって画定することができる。ポートは、第１の流体チャネルと第２の流体チャネルとの間の流体を連結させることができ、上述と同様に位置づけすることができる。上方プレート３２０は、環状本体３４０と接触する各インターフェースにおけるたわみを制限するように構成することができる。例えば、上方プレート３２０は、開孔が位置づけされる上方プレート３２０の中央部において第１の厚さを有することができ、プレートのエッジ部において、第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有することができる。これらのエッジ部は、上方凹部３０３から第２の流体チャネル３０８ｂ、第１の流体チャネル３０６、及び環状内壁３０１の上を延在することができる。エッジ領域における上方プレート３２０の厚さを増やすことで、上方プレートを環状本体に結合させる時に発生する応力をより良く吸収することができ、これによりたわみが低減する。
【００６０】
上方プレート３２０の一部は、第２の流体チャネル３０８ｂの中にある距離だけ延在していてよい。上方プレートの一部は、上方凹部３０３の底部のレベルより下の第２のチャネルの中に延在していてよい。本発明の実施形態では、第２の流体チャネル３０８ｂは、第１の流体チャネル３０６よりも、上面３１５においてより深く形成されている。上方プレート３２０の、第２の流体チャネル３０８ｂの中に延在している部分は、環状本体３４０内部の第１の流体チャネル３０６の深さと等しい深さまで延在していてよい。上方プレートの一部を第２の流体チャネル３０８ｂの中に延在させることで、第２の流体チャネル３０８ｂの中に延在する上方プレート３２０の量がたわみの範囲を超えるため、上方プレートを環状本体３４０と結合させる時に上方プレートに発生しうるたわみによって第１の流体チャネルと第２の流体チャネルとの間にいかなる漏れ経路も発生することはない。第２の複数のポート３１４は、図３Ｄのポートと同様に画定することができる、又は第１の複数のポート３１２と同様に上面に部分的に形成することができる。複数のポート３１４の最上部は、上方プレート３２０の下面によって画定することができる。第２の複数のポート３１４は、第２の流体チャネル３０８ｂと第１の流体チャネル３０６との間で垂直方向に増加する角度をつけて形成することができる。角度をつけてポートを形成することによって、第２の流体チャネル３０８ｂの中に延在する上方プレートの一部によりポートがブロックされない可能性がある。本発明の実施形態では、第２の複数のポート３１４は、環状本体に形成された様々な形状又は寸法の溝であってよい。溝は、第２の流体チャネル３０８ｂから第１の流体チャネル３０６まで増加する角度で又は第２の流体チャネル３０８ｂから第１の流体チャネル３０６まで上向きに形成することができ、これにより、ポートが、上方プレート３２０の、第２の流体チャネル３０８ｂの中へ延在している部分の下に流動的にアクセス可能となる。
【００６１】
分離チャネル３２４の対は、本発明の実施形態のガス分配アセンブリに形成することができ、ここで分離チャネルの少なくとも一部は、環状本体の、第２の流体チャネル３０８ｂの内壁と、第１の流体チャネル３０６の内壁とを形成している部分と垂直方向に直線に並ぶ。この構成を作製するために、分離チャネルの対のうちの一方を、第１の上方凹部から半径方向内側の位置に上方プレートを画定することができる。分離チャネルの対のうちの他方を、環状本体の下面３１０に画定することができ、分離チャネルの対は互いに垂直方向に直線に並んでいてよい。本発明の実施形態では、分離チャネルの対は、直線に垂直方向に並んでいてよい。作動中、分離チャネルは例えばＯリング、又はその他の分離装置を受けることができる。第１の流体チャネル及び第２の流体チャネルの共有壁と少なくとも部分的に直線に並んだ位置に分離チャネルを提供することによって、分離チャネルで生じる圧縮を利用して、上方プレート３２０と環状本体のインターフェースで生じうるたわみをずらす、減らす、又は取り除くことができる。
【００６２】
図４Ａ〜４Ｂを参照すると、第１の又は上方プレート４２０と、第２の又は下方プレート４２５を含むガス分配アセンブリ４００又はシャワーヘッドが提供されており、下方プレート４２５の最上部は、上方プレート４２０の底部と結合するように構成することができる。上方プレートと下方プレートは、各プレートに複数の開孔が画定されている穿孔プレートであってよい。使用に際して、基板に対するシャワーヘッド４００の配向は、シャワーヘッドに形成されたすべての開孔の軸が基板面に直交しうる、又はほぼ直交しうるようにすることができる。
【００６３】
図４Ｂを参照すると、環状本体４４０は、上面４１５の上方凹部４０３と、下面４１０の下方凹部４０２とを含むことができる。第１の流体チャネル４０６は下面４１０に画定することができ、環状本体の下方凹部４０２の半径方向内側に位置づけすることができる。第１の流体チャネルの形状は環状であってよく、チャネルは下方プレート４２５でカバーされうる。複数のポート４１２は、環状内壁４０１において環状本体に少なくとも部分的に画定することができ、複数のポート全体で等しい、又は変化しうる所定の間隔をおいて全チャネルに沿って位置づけすることができる。本発明の実施形態では、下方プレート４２５は、複数のポート４１２の最上部を画定することができる。上方プレート４２０は、上方凹部４０３において環状本体４４０と結合させることができ、上方プレート４２０は複数の第１の開孔４６０を画定することができる。下方プレート４２５は、下方凹部４０２において環状本体４４０と結合させることができ、第１の流体チャネル４０６をカバーすることができる。下方プレート４２５は、アセンブリ４００を貫通する第１の一連のチャネルを形成するために、上方プレート４２０に画定される第１の開孔４６０と直線に並びうる複数の第２の開孔４６５を画定することができる。下方プレート４２５は、第２の開孔４６５の間及び周囲に位置づけされる複数の第３の開孔４７５を画定することもできる。下方プレート４２５は、最大上方プレート４２０まで延在して、アセンブリを貫通する流動的に分離されたチャネルを形成する第２の開孔４６５周囲の隆起した部分を含むことができる。
【００６４】
上方プレート及び下方プレートを互いに密閉結合させることができ、これにより、第１の開孔と第２の開孔が直線に並んで、上方プレート、及び隆起した部分を有する下方プレートを通るチャネルが形成され、上方プレートと下方プレートとの間に内部容積が画定される。容積は、複数のポート４１２を介して流動的にアクセス可能である。アセンブリは、第１の流体が第１の開孔を通って流れることができ、第１の開孔及び第２の開孔の間に形成された分離チャネルを通るアセンブリ４００を通って延在するように構成することができる。加えて、第２の流体は、第１の流体チャネル４０６を介してアセンブリを通って流れ、上方プレートと下方プレートとの間に画定された容積の中へ送られることが可能である。容積を通って流れる流体は第３の開孔を通り、下方プレートの隆起した部分周囲を流れることができ、これにより、第１の流体及び第２の流体をシャワーヘッドを介して流動的に分離させ、流体がそれぞれ第２の開孔及び第３の開孔を通って下方プレートを出るまで分離したまま保つことができる。
【００６５】
第１の開孔４６０は、前述した第１のプラズマ領域２１５外のイオン的に帯電した種のマイグレーションを抑えながら、荷電されていない中性種又はラジカル種のシャワーヘッド２２５、又はガス分配アセンブリ４００の通過を可能にするような形状であってよい。これらの荷電されていない種には、孔を介して反応が弱いキャリアガスと共に搬送される非常に反応性の高い種が含まれうる。上述したように、孔を介したイオン種のマイグレーションを低減させることができ、ある場合には完全に抑えることができる。ガス分配アセンブリ４００を通過するイオン種の量を制御することで、下位のウェハ基板と接触するガス混合物をより良く制御することができ、これにより、ガス混合物の堆積特性及び／又はエッチング特性がより良く制御される。したがって、本発明の実施形態では、第１の開孔は、流体特性を制御するために、直径が縮小する上方プレートを通って延在する円錐形状を含むことができる。この上方プレートは特に、イオン抑制プレート又はイオンブロッカーとして機能することができ、これにより、イオンの抑制を直接シャワーヘッドの設計に効果的に組み合わせる構成となり、追加の抑制要素をさらに必要としなくてすむ可能性がある。
【００６６】
第１の開孔４６０は各々、第２の開孔４６５と交差する第１の円筒部へ先細る円錐型注入部を有することができる。第２の開孔は、様々な形の複数の区域を含むことができ、これにより第１の開孔及び第２の開孔の間に形成されたチャネルを通る流体の流れがさらに影響を受ける。例示の設計では、第２の開孔４６５は、直径が増加することにより、下方プレート４２５の底部まで直径が増加しながら延在する円錐区域につながる複数の円筒区域を含むことができる。第３の開孔４７５は同様に、様々な形の複数の区域を含むことができ、例示の構成では、第３の開孔４７５は、下方プレート４２５の底部まで直径が増加しながら延在する円錐区域につながる、直径が縮小する複数の円筒区域を含むことができる。開示の実施形態では、第２の開孔及び第３の開孔は、異なる形状又は直径の少なくとも３つの区域を含む。
【００６７】
例示の構成アセンブリ４００等のイオン抑制アセンブリの開孔の数は、図３Ｄ及び３Ｅの例示のアセンブリ等の構成の開孔の数よりも多い場合がある。開孔の数を増やすことで、チャンバの処理領域に送られる種の密度を上げることができる。図４Ａは、第２の開孔４６５と第３の開孔４７５を有する下方プレート４２５を含むガス分配アセンブリ４００を示す底面図である。開孔の４分の１のみを示したが、開孔はアセンブリのその他４分割の部分に同様に画定されることは容易に理解できることである。図３Ａは、例示の開孔の９つの六角形リングを示す図であり、図４Ａに示すような同様のサイズのガス分配アセンブリは、約１８〜２５個の開孔のリングを含みうる。図４Ａ〜４Ｂに示す高密度設計の開孔の総数は、第２の開孔及び第３の開孔の合計の２〜１０倍の数を含むことができる。図３Ｅに示す高密度の構成には、プレートの中央に直接追加された第２の開孔３６５を含むことができる。
【００６８】
図４Ｂを再度参照すると、ガス分配アセンブリはさらに、第１の流体チャネル４０６の半径方向外側に環状本体４４０に位置づけされた下面４１０に画定された第２の流体チャネル４０８を含むことができる。第２の流体チャネル４０８は、環状本体３６０全体の周囲に形成することができ、第１の流体チャネル４０６と同心であってもよい。第２の複数のポート４１４は、第１の流体チャネル４０６の外壁と、第２の流体チャネル４０８の内壁を画定している環状本体の少なくとも一部に画定されうる。第２の流体チャネル４０８は、第２の流体チャネルが下方プレート４２５によってカバーされるように、下方凹部の半径方向内側に位置づけすることもできる。図４Ｅに示す設計と同様に、下方プレートの一部を最大、第２の流体チャネル４０８の中へ延在させることができる。
【００６９】
下方プレート４２５の一部を、下方凹部４０２の最上部のレベルの上で第２のチャネルの中に延在させることができる。本発明の実施形態では、第２の流体チャネル４０８は下面４１０において、第１の流体チャネル４０６よりも高く形成される。第２の流体チャネル４０８の中へ延在している下方プレート４２５の一部を、環状本体４４０内で第１の流体チャネル４０６の高さ以下の高さまで、又は第１のチャネル４０６の高さの約半分に等しい高さまで延在させることができる。上述したように、下方プレートの一部が第２の流体チャネル４０８の中に延在していることにより、下方プレートが環状本体４４０に結合された時に、下方プレートに発生しうるたわみの影響を制限することができる。第２の複数のポート４１４は、下面４１０に、図３Ｄ又は３Ｅのポートと同様に画定することができる。複数のポート４１４の底部を、下方プレート４２５の最上面によって画定することができる。
【００７０】
第２の複数のポート４１４は、第２の流体チャネル４０８と第１の流体チャネル４０６との間で垂直方向に縮小する角度をつけて形成することができる。ポートを角度をつけて形成することによって、第２の流体チャネル４０８の中に延在している下方プレートの一部によってポートがブロックされることがなくなりうる。本発明の実施形態では、第２の複数のポート４１４は、環状本体に形成された様々な形状又は寸法の溝であってよく、第２の流体チャネル４０８の中に延在している下方プレートの一部の上でポートが流動的にアクセス可能となるように、第２の流体チャネル４０８から第１の流体チャネル４０６まで下向きに角度をなしていてよい。作動中に、流体は、ガス分配アセンブリ４００を通し、例えば流体供給チャネル４２２等のチャンバの側面ポートを通して送ることができる。流体は第２の流体チャネル４０８の中へ流れ、次に、第２の流体チャネル４０８を第１の流体チャネル４０６に流動的に結合させることができる第２の複数のポート４１４を通って流れることができる。流体は次に、第１の流体チャネル４０６を、上方プレート４２０と下方プレート４２５との間で画定される容積に流動的に結合させることができる第１の複数のポート４１２を通って流れることができる。流体は続けて、第３の開孔４７５を通って処理領域の中へ流れることができる。この構成では、上記流体を、ガス分配アセンブリを通るチャネルを形成する第１の開孔及び第２の開孔から流動的に分離させることができる。このように、分配アセンブリは、この流体の流れが第１の開孔にアクセスすることを防止することができ、圧力差なしで、又は流れを強制することなしに、流体が、ガス分配アセンブリの最上部を通って流れることを防止することができる。
【００７１】
図５Ａは、３つの分離した流路を処理領域に供給するように構成された例示のガス分配アセンブリ５００を示す図である。アセンブリ５００は、前述したように、内径に位置づけされた環状内壁５０１と、外径に位置づけされた環状外壁５０５と、上面５１５と、下面５１０とを有する環状本体５４０を含む同様の構成要素を含むことができる。ガス分配アセンブリ５００は、第１の一連の開孔を画定する環状本体５４０と結合される上方プレート５２０を含むことができる。中間プレート５３０を上方プレート５２０と結合させることができ、複数の第２の開孔と、複数の第３の開孔とを備えることができる。第２の開孔が上方プレートの第１の開孔と直線状に並ぶように、中間プレート５３０を結合させることができる。アセンブリはさらに、環状本体５４０と中間プレート５３０とに結合された下方プレート５２５を含むことができる。下方プレート５２５は、上方プレートの第１の開孔、及び中間プレートの第２の開孔と直線に並ぶ複数の第４の開孔を画定して、プレートを通る第１の複数の流体チャネル５６１を形成することができる。下方プレートは、中間プレートの第３の開孔と直線に並んだ第５の一連の開孔を画定して、中間プレート及び下方プレートを通る第２の複数の流体チャネル５６６を形成することもできる。第２の複数の流体チャネル５６６は、第１の複数の流体チャネル５６１から流動的に分離させることができる。下方プレートは、下方プレートを通る第３の複数の流体チャネル５７６を形成する第６の一連の開孔を画定することもできる。第３の複数の流体チャネル５７６は、第１及び第２の複数の流体チャネルから流動的に分離させることができる。
【００７２】
作動中に、ガス分配アセンブリは、側面からシャワーヘッドの中へ２つの流体を送るが、アセンブリに作製された２つの流動的に分離された容積において流動的に分離して維持できるように構成することができる。第１の流体は、ガス分配アセンブリ５００の上から送ることができ、例えばＲＰＳ又は第１のプラズマ領域において生じるラジカル種を含むことができる。第１の流体は、個々に分離させることができ、アセンブリ容積内からアクセスしえない第１の複数の流体チャネル５６１を通って流れることができる。第２の流体は、上方プレート５２０と中間プレート５３０との間に第２の流体を送る側面ポート、又は第１の供給チャネルからシャワーヘッドの中へ導入されうる。第２の流体は、この第１の画定された容積内と第２の複数の流体チャネルを通って流れることができる。これらのチャネルを、アセンブリを通して形成されたその他のチャネルから流動的に分離させることもできる。第３の流体を、第３の流体を中間プレート５３０と下方プレート５２５との間に送る追加の側面ポート又は第２の供給チャネルからシャワーヘッドの中へ導入することもできる。第３の流体は、アセンブリを通して形成されたその他のチャネルから流動的に分離させることができるこの第２の画定された容積内と、第３の複数の流体チャネルを通って流れることができる。追加の側面ポート又は第２の供給チャネル、及び第２の画定された容積を、第１の供給チャネル及び第１の画定された容積から流動的に分離させることができる。このように、３つの流体は単一のガス分配アセンブリを介して処理領域へ送られうるが、各々ガス分配アセンブリから流出し、処理領域へ入るまで分離させることができる。
【００７３】
本発明の手法には様々な開孔構成を含まれるが、図５Ｂ及び５Ｃは、第４の開孔５６７、第５の開孔５６８、及び第６の開孔５７７の２つの例示構成を示している。図面は、下方プレート５２５と、第４の開孔、第５の開孔、及び第６の開孔の例示の配向を示す部分平面図である。幾つかの本発明の構成では、下方プレートの第４の開孔、第５の開孔、及び第６の開孔は、第４の開孔５６７の大部分が少なくとも第５の開孔５６８のうちの４つと、第６の開孔５７７の４つにそれぞれ囲まれるように配向されている。
【００７４】
図５Ｂに示すように、第４の開孔５６７は、第４の開孔５６７各々の周囲に位置決めされた第５の開孔５６８を有することができる。加えて、第６の開孔５７７のうちの４つを、第４の開孔５６７各々の周囲に位置決めすることもできる。この構成では、第５の開孔５６８ａ〜ｄは、第４の開孔５６７の周囲に位置づけすることができ、第５の開孔の中央は、第４の開孔５６７の内の一つの中央の周囲に識別されるように、互いに約９０度の間隔を置いて配置されている。同様に、第６の開孔５７７は、第４の開孔の周囲に位置づけすることができ、第６の開孔の中央は、第４の開孔５７７の中央の周囲に識別されるように、互いに約９０度の間隔を置いて配置されている。第６の開孔５７７は、第４の開孔５７７の中央の周囲に識別されるように、第５の開孔５６８から約４５度ずれていてもよい。第５の開孔５６８は各々、第５の開孔５６８の中央の周囲に識別されるように、第５の開孔５６８の周囲に互いに約９０度の間隔を置いて配置された第６の開孔５７７のうちの４つをさらに有することができる。開孔は、第４の開孔５６７と第５の開孔５６８に基づく開孔列と見なすこともできる。図５Ｂに示すように、第４の開孔５６７、又は第５の開孔５６８の各水平方向の列は、個々の列の第４の開孔又は第５の開孔の各々と共に、第６の開孔５７７と互い違いになる。列は、第４の開孔又は第５の開孔が各々、各交互列において第４の開孔又は第５の開孔の上又は下に位置づけされた第６の開孔を有するように、交互列において一つの開孔分さらにずれている。
【００７５】
図５Ｃに示すように、第４の開孔５６７は、第４の開孔５６７各々の周囲に位置決めされた４つ以上の第５の開孔５６８を有することができる。第６の開孔５６８は、第４の開孔５６７と交互の列に位置づけすることができる。加えて、第６の開孔５７７うちの６つを、各第４の開孔５６７の周囲に位置決めすることもできる。この構成では、第５の開孔５６８を、第４の開孔５６７の周囲に位置づけして、第４の開孔５６７の中央周囲に識別されるように第５の開孔の中央を互いに約６０度の間隔に配置することができる。同様に、第６の開孔５７７を、第４の開孔の周囲に位置づけして、第４の開孔５７７の中央周囲に識別されるように第６の開孔の中央を互いに約６０度の間隔に配置することができる。第６の開孔５７７は、第４の開孔５７７の中央周囲に識別されるように、第５の開孔５６８から約３０度ずれていてもよい。第５の開孔５６８は、各第４の開孔５６７の中央から第１の半径方向の距離に位置づけすることができる。さらに、第６の開孔５７７を、各第４の開孔５６７の中央から第２の半径方向の距離に位置づけすることができる。図５Ｃに示すように、第２の半径方向の距離は、第１の半径方向の距離よりも短い距離であってよい。その他の本発明の実施形態では、第２の半径方向の距離は、第１の半径方向の距離よりも長い距離であってよい。開孔はここでも、第４の開孔又は第５の開孔の交互の水平方向の列として見なすことができる。図示するように、第４の開孔又は第５の開孔は各々、２つの第６の開孔によって次の第４の開孔又は第５の開孔の列から分離されている。各列が、第４の開孔又は第５の開孔のうちの任意の２つの開孔間の距離の半分だけずれているため、第６の開孔５７７の観点から、開孔の列は一つおきに直線状に並びうる。
【００７６】
上述の説明では、説明の目的のために、本発明の様々な実施形態の理解を促すために、多数の詳細が記載されてきた。しかしながら、特定の実施形態をこれらの詳細の幾つか、又は更なる詳細と共に実行することができることが当業者には明らかとなるであろう。
【００７７】
幾つかの実施形態を開示したが、当然ながら当業者には、本発明の実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な変更例、代替構造物、及び同等物を使用することができることが理解されるだろう。加えて、任意の数の周知のプロセス、及び要素は、本発明が不必要に曖昧にならないように記載していない。したがって上記の記載により、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
【００７８】
値の範囲が付与されているところでは、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は介在値の間の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他任意の記載された又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限値及び下限値は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、記載された範囲において任意に具体的に限界値が除外されていない限り、小さい範囲に限界値のいずれかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲も本発明に含まれる。記載された範囲に一又は複数の限界値が含まれるところでは、これらの含有値のいずれか、又は両方を除外する範囲も含まれる。
【００７９】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形の「一つの（ａ、ａｎ）」、及び「前記（ｔｈｅ）」は、文脈上明確な指示がない限り、複数の意味を含む。したがって、例えば、「開孔」を参照した時は複数の上記開孔を含み、「プレート」を参照した時は、一又は複数のプレート及び当業者に周知のそれらの同等物他への参照を含む。
【００８０】
また、「備える」、「備えている」、「含有する」、「含有している」、「含む」、及び「含んでいる」という単語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、一又は複数のその他の特徴、整数、構成要素、ステップ、作動、又はグループの存在、又は追加を除外するものではない。
【図１】
2020014004.tif 000003
【図２Ａ】
2020014004.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2020014004.tif 000010
【図３Ｃ】
2020014004.tif 000011
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月26日(2019.9.26)
【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】
ガス分配アセンブリであって、
内径に位置づけされる環状内壁、外径に位置づけされる環状外壁、上面、及び下面により特徴づけられる環状本体と、
前記上面に沿って前記環状本体と結合し、複数の第１の開孔を画定する上方プレートと、
前記上方プレートと結合し、複数の第２の開孔と複数の第３の開孔とを画定し、前記複数の第２の開孔は前記複数の第１の開孔と軸方向を直線に並んでいる中間プレートと、
前記環状本体と前記中間プレートと結合し、複数の第４の開孔と複数の第５の開孔と複数の第６の開孔とを画定する下方プレートであって、前記複数の第４の開孔は前記複数の第１の開孔及び前記複数の第２の開孔と軸方向を直線に並んでおり、前記複数の第５の開孔は前記複数の第３の開孔と軸方向を直線に並んでおり、前記上方プレート、前記中間プレート及び前記下方プレートが互いに結合されることにより、前記複数の第１の開孔、前記複数の第２の開孔及び前記複数の第４の開孔が前記上方プレート、前記中間プレート及び前記下方プレートを通って延在する複数の第１の流体チャネルを形成する、下方プレートとを備える、ガス分配アセンブリ。
【請求項２】
前記複数の第３の開孔及び前記複数の第５の開孔が、前記中間プレート及び前記下方プレートを通って延在する複数の第２の流体チャネルを形成する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項３】
前記複数の第６の開孔が、前記下方プレートを通って延在する複数の第３の流体チャネルを形成する、請求項２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項４】
前記複数の第１の流体チャネル、前記複数の第２の流体チャネル及び前記複数の第３の流体チャネルは、互いに流動的に隔離されている、請求項３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項５】
前記上方プレート及び前記中間プレートが、前記上方プレートと前記中間プレートとの間の第１の領域を画定する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項６】
前記複数の第３の開孔が、前記第１の領域からの流体アクセスを供給する、請求項５に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項７】
前記中間プレート及び前記下方プレートが、前記中間プレートと前記下方プレートとの間の第２の領域を画定する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項８】
前記複数の第６の開孔が、前記第２の領域からの流体アクセスを供給する、請求項７に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項９】
前記複数の第６の開孔の各開孔は、異なる形状又は寸法の少なくとも３つの領域を備える、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１０】
ガス分配アセンブリであって、
内径に位置づけされる環状内壁、外径に位置づけされる環状外壁、上面、及び下面により特徴づけられる環状本体と、
前記環状本体と結合し、複数の第１の開孔を画定する上方プレートと、
前記上方プレートと結合し、複数の第２の開孔と複数の第３の開孔とを画定し、前記複数の第２の開孔の各開孔は前記上方プレートの前記複数の第１の開孔と直線に並んでいる中間プレートと、
前記環状本体と前記中間プレートと結合した下方プレートであって、
前記上方プレートの前記複数の第１の開孔と前記中間プレートの前記複数の第２の開孔と直線に並ぶことにより、前記上方プレート、前記中間プレート及び前記下方プレートを通る第１の一連の流体チャネルを形成する複数の第４の開孔と、
前記中間プレートの前記複数の第３の開孔と直線に並ぶことにより、前記中間プレートと前記下方プレートとを通る第２の一連の流体チャネルを形成する複数の第５の開孔であって、前記第２の一連の流体チャネルは、前記第１の一連の流体チャネルから流動的に隔離されている、複数の第５の開孔と、
前記下方プレートを通る第３の一連の流体チャネルを形成する複数の第６の開孔であって、前記第３の一連の流体チャネルは、前記第１の一連の流体チャネル及び前記第２の一連の流体チャネルから流動的に隔離されている、複数の第６の開孔と、
を画定する前記下方プレートとを備えるガス分配アセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の第６の開孔の各開孔は、異なる形状又は寸法の少なくとも３つの領域を備える、請求項１０に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１２】
前記下方プレートが、前記複数の第４の開孔の大部分が各々、前記複数の第５の開孔のうちの少なくとも４つによって囲まれるような前記複数の第４の開孔、前記複数の第５の開孔及び前記複数の第６の開孔の向きを含む、請求項１０に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１３】
前記複数の第４の開孔の前記大部分が各々、前記複数の第６の開孔のうちの少なくとも４つによっても囲まれる、請求項１２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１４】
前記第５の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第５の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置いて配置されており、前記第６の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第６の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約９０度の間隔を置いて配置され、前記第５の開孔から約４５度ずれている、請求項１３に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１５】
前記第５の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第５の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置いて配置されており、前記第６の開孔は前記第４の開孔周囲に位置づけされ、前記第６の開孔の中央は前記第４の開孔の中央周囲に互いに約６０度の間隔を置いて配置され、前記第５の開孔から約３０度ずれている、請求項１３に記載のガス分配アセンブリ。
【外国語明細書】
2020014004000001.pdf