(57)【要約】  本明細書で開示された実施形態は、概して、半導体処理チャンバ内に処理ガスの改善された均一分配をもたらすガス分配アセンブリに関する。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ブロッカプレート、及びデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配アセンブリは、独立した中心から端部への流れのゾーン性、独立した２前駆体供給、ミキシングマニホールドを介した２前駆体混合、及びガス分配プレートでの反復的な質量流分配をもたらす。【選択図】図１
2019517143.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、
ガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
を備え、前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、ガス分配アセンブリ。
【請求項２】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンと位置合わせされ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンと位置合わせされる、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項３】
前記複数のチャネルが、前記ガス供給口の周りで対称的に分散され、前記第１の複数のガス孔が、少なくとも８つのガス孔である、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項４】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、及び
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム
をさらに備えている、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項５】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項６】
前記第１の隔壁と前記ガス分配プレートとの間に配置された第１のＯリング、及び
前記第１の隔壁と前記デュアルゾーンシャワーヘッドとの間に配置された第２のＯリング
をさらに備え、前記第１のＯリング及び前記第２のＯリングが、パーフロロエラストマー材料を含む、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。    
【請求項７】
前記ガス分配プレート、前記ブロッカプレート、又は前記デュアルゾーンシャワーヘッドが、アルミニウム材料、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含む、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項８】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項９】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、個々にそれぞれ均一幅を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１０】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１１】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、個々にそれぞれ可変幅を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１２】
ガス分配アセンブリであって、
ガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
前記ガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドと
を備えているガス分配アセンブリ。
【請求項１３】
前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、請求項１２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１４】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム、
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項１２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１５】
ガス分配アセンブリであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドと
前記ミキシングマニホールドに連結されたガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
を備え、前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、ガス分配アセンブリ。
【請求項１６】
処理チャンバであって、
内部で処理空間を少なくとも部分的に画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置され、前記チャンバ本体に連結された基板支持体と、
入口アダプタと、
ガス分配アセンブリであって、
複数のミキシングチャネルを画定するミキシングマニホールド、
ブロッカプレートであって、
第１の複数のガス孔を画定する内側ゾーン、
第２の複数のガス孔を画定する外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレート、並びに
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第３の複数のガス孔を画定する内側ゾーン、
第４の複数のガス孔を画定する外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドを備えたガス分配アセンブリと、
を備え、前記第１の複数のガス孔及び前記第３の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、処理チャンバ。
【請求項１７】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンと位置合わせされ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンと位置合わせされる、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項１８】
前記ブロッカプレートに連結されたガス分配プレートをさらに備え、前記ガス分配プレートが、第５の複数のガス孔を画定し、前記第５の複数のガス孔が、少なくとも８つのガス孔を含む、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項１９】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、及び
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム
をさらに備えている、請求項１８に記載の処理チャンバ。
【請求項２０】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項１９に記載の処理チャンバ。
【請求項２１】
前記第１の隔壁と前記ガス分配プレートとの間に配置された第１のＯリング、及び
前記第１の隔壁と前記デュアルゾーンシャワーヘッドとの間に配置された第２のＯリング
をさらに備え、前記第１のＯリング及び前記第２のＯリングが、パーフロロエラストマー材料を含む、請求項１８に記載の処理チャンバ。
【請求項２２】
前記ガス分配プレート、前記ブロッカプレート、又は前記デュアルゾーンシャワーヘッドが、アルミニウム材料、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含む、請求項１８に記載の処理チャンバ。
【請求項２３】
前記第１の複数のガス孔、前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、及び前記第４の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有する、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項２４】
前記第１の複数のガス孔、前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、及び前記第４の複数のガス孔が、個々にそれぞれ均一幅を有する、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項２５】
前記第１の複数のガス孔、前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、及び前記第４の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有する、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項２６】
前記第１の複数のガス孔、前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、及び前記第４の複数のガス孔が、個々にそれぞれ可変幅を有する、請求項１６に記載の処理チャンバ。
【請求項２７】
処理チャンバであって、
内部で処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に配置されたガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、及び
前記ガス分配プレートを通して画定された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
前記ガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドと
を備えている処理チャンバ。
【請求項２８】
前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、請求項２７に記載の処理チャンバ。
【請求項２９】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム、
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項２７に記載の処理チャンバ。
【請求項３０】
処理チャンバであって、
内部で処理空間を画定するチャンバ本体と、
前記処理空間内に配置され、前記チャンバ本体に連結された基板支持体と、
前記チャンバ本体に連結されたガス供給源と、
前記チャンバ本体内に配置されたガス分配アセンブリであって、
ガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、及び
前記ガス分配プレートを通して配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレート、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレート、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッド、並びに
前記ガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドを備えたガス分配アセンブリと
を備えている処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、半導体基板を処理するためのシステム及び装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、大面積基板上で堆積の均一性を改善するためにデュアルゾーンシャワーヘッドを有するガス分配アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］ガス分配シャワーヘッドは、半導体処理チャンバ内に配置され、通常、ワークピース又は基板の上にある。フラットパネルディスプレイや集積回路などの電子デバイスに対する需要が高まり続けるにつれて、基板及び基板を処理するチャンバの大きさに対する要求も当然ながら高まる。ディスプレイや集積回路は、基板に層が堆積され、堆積された材料が所望のパターンにエッチングされるという一連の処理によって製造されるのが一般的である。処理には、化学気相堆積（ＣＶＤ）が含まれることが多い。
【０００３】
［０００３］さらに、基板の大きさが増大し続けるにつれて、基板に堆積される膜の均一性を実現することが益々困難になる。したがって、当該技術分野では、基板処理の均一性の改善を可能にする処理チャンバが必要とされている。特に、半導体処理チャンバ内において処理ガスの改善された均一分配をもたらす改善されたガス分配アセンブリが必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
［０００３］本明細書に開示された実施形態は、概して、半導体処理チャンバ内に処理ガスの改善された均一分配をもたらすガス分配アセンブリに関する。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ブロッカプレート、及びデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配アセンブリは、独立した中心から端部への流れのゾーン性（ｚｏｎａｌｉｔｙ）、独立した２前駆体供給、ミキシングマニホールドを介した２前駆体混合、及びガス分配プレートでの反復的な質量流分配をもたらす。
【０００５】
［０００４］一実施形態では、ガス分配アセンブリが開示される。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ガス分配プレートに連結されたブロッカプレート、及びブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガス供給口、ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び複数のチャネルの内部に且つガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を含む。ブロッカプレートは、第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。さらに、第２の複数のガス孔及び第４の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化され、第３の複数のガス孔及び第５の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化されている。
【０００６】
［０００５］別の実施形態では、ガス分配アセンブリが開示される。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ガス分配プレートに連結されたブロッカプレート、ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッド、及びガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドを含む。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガス供給口、ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び複数のチャネルの内部に且つガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を含む。ブロッカプレートは、第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。ミキシングマニホールドは、複数のミキシングチャネルを含む。ミキシングチャネルは、それぞれ、第１の部分及び第２の部分を含む。第１の部分と第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径は、第１の部分又は第２の部分の任意の直径より短い。
【０００７】
［０００６］別の実施形態では、ガス分配アセンブリが開示される。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレートに連結されたミキシングマニホールド、ガス分配プレートに連結されたブロッカプレート、及びブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ミキシングマニホールドは、複数のミキシングチャネルを含む。ミキシングチャネルは、第１の部分及び第２の部分を含み、第１の部分と第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径は、第１の部分又は第２の部分の任意の直径より短い。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガス供給口、ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び複数のチャネルの内部に且つガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を含む。ブロッカプレートは、第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。第２の複数のガス孔及び第４の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化され、第３の複数のガス孔及び第５の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化されている。
【０００８】
［０００７］別の実施形態では、処理チャンバが開示される。処理チャンバは、内部で処理空間を少なくとも部分的に画定するチャンバ本体、処理空間内に配置され、チャンバ本体に連結された基板支持体、入口アダプタ、及びガス分配アセンブリを含む。ガス分配アセンブリは、複数のミキシングチャネルを画定するミキシングマニホールド、ブロッカプレート、及びブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ブロッカプレートは、第１の複数のガス孔を画定する内側ゾーン、第２の複数のガス孔を画定する外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第３の複数のガス孔を画定する内側ゾーン、第４の複数のガス孔を画定する外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。第１の複数のガス孔及び第３の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化され、第２の複数のガス孔及び第４の複数のガス孔は、同軸流を避けるためにパターン化されている。
【０００９】
［０００８］別の実施形態では、処理チャンバが開示される。処理チャンバは、内部で処理空間を画定するチャンバ本体、ガス分配プレート、ガス分配プレートに連結されたブロッカプレート、ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッド、及びガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドを含む。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガス供給口、及びガス分配プレートを通して画定された第１の複数のガス孔を含む。ブロッカプレートは、第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。ミキシングマニホールドは、複数のミキシングチャネルを含む。ミキシングチャネルは、第１の部分及び第２の部分を含み、第１の部分と第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径は、第１の部分又は第２の部分の任意の直径より短い。
【００１０】
［０００９］別の実施形態では、処理チャンバが開示される。処理チャンバは、内部で処理空間を画定するチャンバ本体、処理空間内に配置され、チャンバ本体に連結された基板支持体、チャンバ本体に連結されたガス供給源、チャンバ本体内に配置されたガス分配アセンブリ、及びガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドを含む。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ガス分配プレートに連結されたブロッカプレート、及びブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガス供給口、及びガス分配プレートを通して配置された第１の複数のガス孔を含む。ブロッカプレートは、第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンを外側ゾーンから分離する第１の隔壁を含む。デュアルゾーンシャワーヘッドは、第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び内側ゾーンと外側ゾーンとの間に配置されたトレンチを含む。トレンチは、デュアルゾーンシャワーヘッドの内側ゾーンが、デュアルゾーンシャワーヘッドの外側ゾーンから物理的に分離されるよう、第１の隔壁を受け入れるように構成されている。ミキシングマニホールドは、複数のミキシングチャネルを含み、ミキシングチャネルは、第１の部分及び第２の部分を含み、第１の部分と第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径は、第１の部分又は第２の部分の任意の直径より短い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
［００１０］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面はこの開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【００１２】
【図１】本明細書で開示された一実施形態に係る、処理チャンバの概略断面図である。
【図２Ａ】本明細書で開示された一実施形態に係る、ガス分配プレートの上部の概略斜視図である。
【図２Ｂ】本明細書で開示された一実施形態に係る、図２Ａのガス分配プレートの底部の概略斜視図である。
【図３】本明細書で開示された一実施形態に係る、ブロッカプレートの上部の概略斜視図である。
【図４】本明細書で開示された一実施形態に係る、シャワーヘッドの上部の概略斜視図である。
【００１３】
［００１６］理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。具体的な記述がなくとも、一方の実施形態で開示された要素を他方の実施形態で有益に利用できると考えられている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［００１７］本明細書で開示された実施形態は、概して、半導体処理チャンバ内に処理ガスの改善された均一分配をもたらすガス分配アセンブリに関する。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ブロッカプレート、及びデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配アセンブリは、独立した中心から端部への流れのゾーン性、独立した２前駆体供給、ミキシングマニホールドを介した２前駆体混合、及びガス分配プレートでの反復的な質量流分配をもたらす。
【００１５】
［００１８］図１は、処理システム１００の断面図である。処理システム１００は、ガス源１０２、及び処理チャンバ１０４を含む。処理チャンバ１０４は、内部で画定される処理空間１０５を有する。幾つかの実施形態では、処理空間は、基板を上部で保持する基板支持体１２４を囲むスペーサ１２２によって画定される。基板は、ガス分配シャワーヘッド１３０からの処理領域１２８にわたって、基板支持体１２４上に置かれてもよい。基板は、処理チャンバ１０４を通るように配置されたスリットバルブ開口１３２を通して、処理チャンバ１０４を出入りすることができる。幾つかの実施形態では、基板支持体１２４は、基板支持体に熱を供給するペデスタルヒータ１２６に連結される。
【００１６】
［００１９］図１の配向では、ガス及び／又は生成物の流れの概括的な方向は下向きであり、この方向は、本明細書では「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」と呼ばれ得るが、図１の配向における上向きの反対方向は、「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」と呼ばれ得る。また、図１に示す装置のかなりの部分は、中心軸１０６の周囲で円筒形に対称であってよく、関連する方向は、径方向１０８及び方位方向１１０と定義される。本明細書ではこの方向の慣例が使用され得るが、当業者は、本明細書に記載の原理の多くが、円筒形状に対称なシステムに限定されないことを理解されよう。
【００１７】
［００２０］図１に示すように、処理チャンバ１０４は、概して、処理チャンバ１０４に連結された少なくとも１つの流量比率コントローラ１１４から下流に配置された入口アダプタ１１２を含む。幾つかの実施形態では、処理システム１００は、複数の流量比率コントローラ１１４を含み得る。図１に示すように、２つの４チャネル流量比率コントローラ１１４が処理チャンバ１０４に連結されている。流量比率コントローラ１１４は、処理領域１２８の外部及び／又は内部に配置され得る。各流量比率コントローラ１１４は、独立したチャンバマッチングをもたらし得る。入口アダプタ１１２の第１の側１１６Ａでガスが流量比率コントローラ１１４から入口アダプタ１１２に入り、ガス分配アセンブリの第１のセクションにガスが供給され得る。さらに、入口アダプタの第２の側１１６Ｂでガスが流量比率コントローラ１１４から入口アダプタ１１２に入り、ガス分配アセンブリの第２のセクションにガスがさらに供給され得る。流量比率コントローラ１１４に入るガスは、ＨＦ及び／又はＮＨ３であり得る。
【００１８】
［００２１］入口アダプタ１１２は、ミキシングプレート１１８に連結され得る。ミキシングプレート１１８は、入口アダプタ１１２から下流に配置され得る。ミキシングプレート１１８は、ガス分配アセンブリ１３４に連結され得る。ガス分配アセンブリ１３４は、ミキシングプレート１１８から下流に配置され得る。幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１３４は、とりわけ、ミキシングマニホールド１２０、ガス分配シャワーヘッド１３０、ガス分配プレート１３６、及び／又はブロッカプレート１３８を含み得る。ブロッカプレート１３８は、処理領域１２８をさらに画定するためにスペーサ１２２に連結される。
【００１９】
［００２２］ミキシングマニホールド１２０は、第１の端部でミキシングプレート１１８に作動的に連結され、第２の端部でガス分配プレート１３６に連結される。ミキシングマニホールド１２０は、複数のミキシングチャネル１４０を含む。図１で示すように、２つのミキシングチャネルが示されている。各ミキシングチャネル１４０は、チョークチャネル１４６によって分けられた第１の部分１４２及び第２の部分１４４を含む。チョークチャネル１４６は、第１の部分１４２と第２の部分１４４との間に配置される。チョークチャネル１４６の直径は、第１の部分１４２及び／又は第２の部分１４４の直径より短い。チョークチャネル１４６の直径と第１の部分１４２又は第２の部分１４４の直径の違いにより、ガスの可変流量が可能となり得る。
【００２０】
［００２３］ガス分配アセンブリ１３４は、ガス分配プレート１３６をさらに含む。ガス分配プレート１３６は、ミキシングマニホールド１２０に連結され、幾つかの実施形態では、ミキシングマニホールド１２０の下流に配置される。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート１３６は、アルミニウム材料、例えば、Ａｌ６０６１−Ｔ６材料を含む。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート１３６は、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含み得る。
【００２１】
［００２４］ガス分配アセンブリは、ブロッカプレート１３８をさらに含む。ブロッカプレート１３８は、ガス分配プレート１３６に連結され、幾つかの実施形態では、ガス分配プレート１３６の下流に配置される。幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８は、アルミニウム材料、例えば、Ａｌ６０６１−Ｔ６材料を含む。幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８は、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含み得る。
【００２２】
［００２５］ガス分配アセンブリは、ガス分配シャワーヘッド１３０をさらに含む。ガス分配シャワーヘッド１３０は、ブロッカプレート１３８に連結され、幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８の下流に配置される。特定の実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、ブロッカプレート１３８と処理領域１２８との間に配置され得る。幾つかの実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、アルミニウム材料、例えば、Ａｌ６０６１−Ｔ６材料を含む。幾つかの実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含み得る。
【００２３】
［００２６］図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、ガス分配プレート１３６を概略的に示す。図２Ａは、ガス分配プレート１３６の上表面２０２を示す。図示されているように、ガス分配プレート１３６は、少なくとも１つのガス供給口２０６を含む。ここでは第１のガス供給口２０６Ａ及び第２のガス供給口２０６Ｂが示されているが、ガス分配プレート１３６内に任意の数のガス供給口２０６（例えば、１つのガス供給口又は４つのガス供給口）が含まれ得ると考えられている。第１のガス供給口２０６Ａは、ミキシングマニホールド１２０の第１のミキシングチャネル１４０に第１の位置で作動的に接続される。第１の位置は、中心軸１０６において又は中心軸１０６に隣接して配置され得る。第１のガス供給口２０６Ａは、さらにブロッカプレート１３８に作動的に接続される。第２のガス供給口２０６Ｂは、ミキシングマニホールド１２０の第２のミキシングチャネル１４０に第２の位置で作動的に接続される。第２の位置は、第１の位置に隣接して配置され得る。第２のガス供給口２０６Ｂは、さらにブロッカプレート１３８に作動的に接続される。各ガス供給口２０６は、ミキシングマニホールド１２０を介してガスを受け入れることができる。第１のガス供給口２０６Ａは、通路２０８を介してブロッカプレート１３８にガスを供給し得る。
【００２４】
［００２７］図２Ａに示すように、ガス分配プレート１３６は、複数のガスチャネル２１０を含む。複数のガスチャネル２１０は、ガス分配プレート１３６において多様に分かれる経路を形成する。複数のガスチャネル２１０は、少なくとも１つのガス供給口に連結されている。図２Ａに示すように、複数のガスチャネル２１０は、第１の端部において第２のガス供給口２０６Ｂに作動可能に接続されている。複数のガスチャネル２１０の第２の端部において、複数のガスチャネル２１０が第１の複数のガス孔２１２に作動可能に接続されている。第１の複数のガス孔２１２は、複数のガスチャネル２１０の内部に配置され、第２の端部においてガス分配プレート１３６を通って延在する。
【００２５】
［００２８］複数のガスチャネル２１０は、ガス分配プレート１３６の中心から径方向外側に配置される。さらに、複数のガスチャネル２１０が、第１のガス供給口２０６Ａ及び／又は第２のガス供給口２０６Ｂの周りに分散される。図２Ａに示すように、複数のガスチャネル２１０が、第１のガス供給口２０６Ａ及び／又は第２のガス供給口２０６Ｂの周りで対称的に分散されるが、複数のガスチャネルは、第１のガス供給口２０６Ａ及び／又は第２のガス供給口２０６Ｂの周りで非対称的に分散され得ることも考えられている。図２Ａのガス分配プレート１３６の例示の実施形態で示すように、第１のガス供給口２０６Ａは、ガス分配プレートの内側ゾーンを介してガスを供給し得、第２のガス供給口２０６Ｂは、ガス分配プレートの外側ゾーンを介してガスを供給し得る。複数のガスチャネル２１０は、複数のＴ型ジャンクション２１４で展開する。各Ｔ型ジャンクション２１４でガスの流れが両方の周方向にほぼ等しく分かれる。各Ｔ型ジャンクション２１４は、カスケード接続されるので、長いチャネル２１０Ａで始まり、短いチャネル２１０Ｃで終わる連続的に短くなる円弧状チャネル２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃの間でガスの流れが分割される。短いチャネル２１０Ｃは、第１の複数のガス孔２１２のうちの少なくとも１つが位置する先端で終端する。各Ｔ型ジャンクション２１４は、ガス分配プレート１３６において対称的であるので、ガスが移動する各ガスチャネル２１０の距離は同じである。この特徴は、すべての第１の複数のガス孔２１２にわたって均一なガス圧を加える助けとなる。さらに、各Ｔ型ジャンクション２１４は、当該ジャンクションでガスの流量を等しく分配する。複数のガスチャネル２１０は、反復的なガス流をもたらす。複数のガスチャネル２１０は、電子ビーム溶接によって製造されてもよい。図２Ａに示すように、第１の複数のガス孔２１２は、８つの等しく分散したガス孔２１２を含み得、これらは、ブロッカプレート１３８にガス排出口を設ける。しかしながら、第１の複数のガス孔２１２は、任意の数のガス孔を含み得ると考えられている。
【００２６】
［００２９］図２Ｂは、ガス分配プレート１３６の底面２０４を示す。図示されているように、ガスは、ガス分配プレート１３６の底面２０４を通って延在する第１の複数のガス孔２１２から排出される。第１の複数のガス孔２１２は、ガス分配プレートの外部分あたりで均等に離間されている。第１の複数のガス孔２１２から排出されると、ガスは、ブロッカプレート１３８の外側ゾーン３０４内に流動し得る（以下で説明する）。さらに、ガスは、さらにガス分配プレート１３６の底面２０４を通って延在する第１のガス供給口２０６Ａから排出される。第１のガス供給口２０６Ａから排出されると、ガスは、ブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２内に流動し得る（以下で説明する）。
【００２７】
［００３０］図３は、ブロッカプレート１３８の上面図を示している。ブロッカプレート１３８の対応する底面図は、幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８の上面図と実質的に類似し得ることに留意するべきである。ブロッカプレート１３８は、ガス分配プレート１３６とガス分配シャワーヘッド１３０との間に配置される。幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８は、ガス分配プレート１３６及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０に連結される。
【００２８】
［００３１］幾つかの実施形態では、図３で示すように、ブロッカプレート１３８は、デュアルゾーンブロッカプレート１３８である。このように、ブロッカプレート１３８は、内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４を含む。内側ゾーン３０２は、外側ゾーン３０４内に配置され得る。幾つかの実施形態では、内側ゾーン３０２は、外側ゾーン３０４の中に完全に配置されてもよい。他の実施形態では、外側ゾーン３０４は、内側ゾーン３０２を取り囲んでもよい。
【００２９】
［００３２］内側ゾーン３０２は、第２の複数のガス孔３０６を含む。幾つかの実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、まっすぐに穿孔されたガス孔であり得る。まっすぐに穿孔されたガス孔は、それぞれ、ブロッカプレート１３８及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有し得る。幾つかの実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、角度を付けて穿孔されてもよい。他の実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、まっすぐに穿孔されたガス孔及び／又は角度を付けて穿孔されたガス孔の混合を含み得る。このようにして、角度を付けて穿孔されたガス孔は、ブロッカプレート１３８及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有し得る。さらに、幾つかの実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、約０．０１インチと約０．３インチとの間の直径、例えば、約０．０１５インチの直径を有し得る。このようにして、幾つかの実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、それぞれ均一幅を有し得る。他の実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、それぞれ可変幅を有し得る。さらに、第２の複数のガス孔３０６は、それぞれ均等に離間され得るが、幾つかの実施形態では、第２の複数のガス孔３０６は、それぞれ、可変的に離間され得る。
【００３０】
［００３３］外側ゾーン３０４は、第３の複数のガス孔３０８を含む。幾つかの実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、まっすぐに穿孔されたガス孔であり得る。まっすぐに穿孔されたガス孔は、それぞれ、ブロッカプレート１３８及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有し得る。他の実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、角度を付けて穿孔されてもよい。他の実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、まっすぐに穿孔されたガス孔及び／又は角度を付けて穿孔されたガス孔の混合を含み得る。このようにして、角度を付けて穿孔されたガス孔は、ブロッカプレート１３８の長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有し得る。さらに、幾つかの実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、約０．０１インチと約０．３インチとの間の直径、例えば、約０．０１５インチの直径を有し得る。このようにして、幾つかの実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、それぞれ均一幅を有し得る。他の実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、それぞれ可変幅を有し得る。さらに、第３の複数のガス孔３０８は、それぞれ均等に離間され得るが、幾つかの実施形態では、第３の複数のガス孔３０８は、それぞれ、可変的に離間され得る。全体的に、ブロッカプレート１３８は、約６００から約２２００の間のガス孔を含み得る。
【００３１】
［００３４］ブロッカプレート１３８は、複数の表面３１２を含み得る。各表面３１２は、ブロッカプレートから異なる上昇率を有するよう段状に並べられる。幾つかの実施形態では、図３で示すように、ブロッカプレートは、第１の表面３１２Ａ、第２の表面３１２Ｂ、及び第３の表面３１２Ｃを有し得る。第１の表面３１２Ａは、最も低い高さであり得、第３の表面３１２Ｃは、最も高い高さであリ得る。内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４は、同一の表面に配置される。図示されているように、内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４は、第１の表面３１２Ａ内に配置される。しかしながら、内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４は、完全に且つ／又は部分的に、異なる表面３１２に配置されてもよいと考えられている。
【００３２】
［００３５］第１の隔壁３１０が、ブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２と外側ゾーン３０４との間に配置される。第１の隔壁３１０は、ブロッカプレート１３８に連結され、ブロッカプレート１３８の第１の表面３１２Ａから外側に延在する。第１の隔壁３１０の上表面３１４は、ブロッカプレートのより高い段の表面、例えば、第２の表面３１２Ｂ又は第３の表面３１２Ｃと実質的に同一平面であり得る。幾つかの実施形態では、第１の隔壁３１０は、ブロッカプレートの第１の表面３１２Ａから外側に約０．１２５インチから約０．３５０インチの間の長さだけ延在し得る。
【００３３】
［００３６］第１の内側Ｏリング３１６（図１参照）が、第１の隔壁３１０の第１の表面に配置されるか、且つ／又は、第１の隔壁３１０の第１の表面に連結されてもよい。図２Ｂに戻ると、トレンチ２１６が、ガス分配プレート１３６の底面２０４に形成され得る。ガス分配プレート１３６におけるトレンチ２１６は、ブロッカプレート１３８の第１の隔壁３１０及び第１の内側Ｏリング３１６を受け入れ且つ／又は受容するように寸法形成され得る。それにより、ブロッカプレート１３８をガス分配プレート１３６に連結すると、ブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４は、ブロッカプレートの上表面で密封的に封入且つ／又は連結される。このようにして、第１の内側Ｏリング３１６は、第１の隔壁３１０とガス分配プレート１３６との間に配置される。幾つかの実施形態では、第１の内側Ｏリング３１６は、パーフロロエラストマー材料、例えば、カルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）材料を含む。
【００３４】
［００３７］ブロッカプレート１３８は、ブロッカプレート１３８の一表面に形成されたトレンチ３１８を含み得る。トレンチ３１８は、第２の表面３１２Ｂを取り囲むように、ブロッカプレート１３８の外側ゾーン３０４の周りに配置され得る。トレンチ３１８は、ブロッカプレート１３８をガス分配プレート１３６に密封するように構成される。ブロッカプレート１３８におけるトレンチ３１８は、第１の外側Ｏリング３１５を受け入れ且つ／又は受容するように寸法形成され得る。それにより、ブロッカプレート１３８をガス分配プレート１３６に連結すると、ブロッカプレート１３８は、ガス分配プレートに密封連結される。このようにして、第１の外側Ｏリング３１５は、トレンチ３１８内に、且つブロッカプレート１３８とガス分配プレート１３６との間に配置される。幾つかの実施形態では、第１の外側Ｏリング３１５は、パーフロロエラストマー材料、例えば、カルレッツ材料を含む。
【００３５】
［００３８］上述のように、ブロッカプレート１３８の底面側は、図３に示すブロッカプレート１３８の上面側に実質的に類似する。このようにして、ブロッカプレート１３８の底面側（図示せず）は、内側ゾーン及び外側ゾーンも含む。この内側ゾーン及び外側ゾーンは、それぞれ、第２の複数のガス孔３０６及び第３の複数のガス孔３０８それぞれを介して、内側ゾーン３０２及び外側ゾーン３０４それぞれに連結される。さらに、ブロッカプレート１３８の底面側の内側ゾーンは、ブロッカプレートの底面側の外側ゾーン内に配置され得る。幾つかの実施形態では、ブロッカプレート１３８の底面側の内側ゾーンは、ブロッカプレート１３８の底面側の外側ゾーン内に完全に配置され得る。他の実施形態では、ブロッカプレート１３８の底面側の外側ゾーンは、ブロッカプレート１３８の底面側の内側ゾーンを取り囲み得る。
【００３６】
［００３９］ブロッカプレート１３８の底面側は、複数の表面３１２をさらに含み得る。各表面３１２は、ブロッカプレート１３８から異なる上昇率を有するよう段状に並べられる。さらに、ブロッカプレート１３８の底面側は、上述の第１の隔壁３１０に実質的に類似する第２の隔壁（図１に示す）をさらに含む。第２の隔壁は、ブロッカプレート１３８の底面側の内側ゾーンとブロッカプレート１３８の底面側の外側ゾーンとの間に配置される。第２の隔壁は、ブロッカプレート１３８に連結され、ブロッカプレート１３８の表面から外側に延在する。第２の隔壁の上表面は、第１の隔壁３１０について以上で述べたように、ブロッカプレートのより高い段の表面と実質的に同一平面であり得る。
【００３７】
［００４０］第２の内側Ｏリング３１６が、第２の隔壁の第１の表面に配置されるか、且つ／又は、第２の隔壁の第１の表面に連結されてもよい。図４に示すように、第１のトレンチ４１６が、ガス分配シャワーヘッド１３０の上表面４０４に形成され得る。ガス分配シャワーヘッド１３０における第１のトレンチ４１６は、ブロッカプレート１３８の第２の隔壁及び第２の内側Ｏリング３１６を受け入れ且つ／又は受容するように寸法形成され得る。それにより、ガス分配シャワーヘッド１３０をブロッカプレート１３８に連結すると、ブロッカプレート１３８の底面側の内側ゾーン及びブロッカプレート１３８の底面側の外側ゾーンは、ブロッカプレートの底面上で密封的に封入且つ／又は連結される。このようにして、第２の内側Ｏリング３１６は、第１の隔壁３１０とガス分配シャワーヘッド１３０との間に配置される。幾つかの実施形態では、第２の内側Ｏリング３１６は、パーフロロエラストマー材料、例えば、カルレッツ材料を含む。
【００３８】
［００４１］図４は、ガス分配シャワーヘッド１３０の上面図を示している。ガス分配シャワーヘッド１３０は、ブロッカプレート１３８と処理領域１２８との間に配置される。幾つかの実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、ブロッカプレート１３８及び／又はスペーサ１２２に連結される。
【００３９】
［００４２］幾つかの実施形態では、且つ図４で示すように、ガス分配シャワーヘッド１３０は、デュアルゾーンシャワーヘッドであり得る。このように、ガス分配シャワーヘッド１３０は、内側ゾーン４０６及び外側ゾーン４０８を含む。内側ゾーン４０６は、外側ゾーン４０８内に配置され得る。幾つかの実施形態では、内側ゾーン４０６は、外側ゾーン４０８の中に完全に配置されてもよい。他の実施形態では、外側ゾーン４０８は、内側ゾーン４０６を取り囲んでもよい。
【００４０】
［００４３］図示されているように、ガス分配シャワーヘッド１３０は、その上表面に内側ゾーン４０６及び外側ゾーン４０８を有する。ガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６は、ブロッカプレートの内側ゾーン１３８に対応してもよく、且つ／又はブロッカプレートの内側ゾーン１３８に作動的に接続してもよい。ガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６は、それを通る第４の複数のガス孔４１０を含む。
【００４１】
［００４４］幾つかの実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、まっすぐに穿孔されたガス孔であり得る。まっすぐに穿孔されたガス孔は、それぞれ、ブロッカプレート１３８及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有し得る。他の実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、角度を付けて穿孔されてもよい。他の実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、まっすぐに穿孔されたガス孔及び／又は角度を付けて穿孔されたガス孔の混合を含み得る。このようにして、角度を付けて穿孔されたガス孔は、ガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有し得る。さらに、幾つかの実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、約０．０１インチと約０．６インチとの間の直径、例えば、約０．０３インチの直径を有し得る。このようにして、幾つかの実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、それぞれ均一幅を有し得る。他の実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、それぞれ可変幅を有し得る。さらに、第４の複数のガス孔４１０は、それぞれ均等に離間され得るが、幾つかの実施形態では、第４の複数のガス孔４１０は、それぞれ、可変的に離間され得る。
【００４２】
［００４５］ガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーン４０８は、ブロッカプレート１３８の外側ゾーンに対応してもよく、且つ／又はブロッカプレート１３８の外側ゾーンに作動的に接続してもよい。ガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーンは、それを通る第５の複数のガス孔４１２を含む。幾つかの実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、まっすぐに穿孔されたガス孔であり得る。まっすぐに穿孔されたガス孔は、それぞれ、ブロッカプレート１３８及び／又はガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有し得る。他の実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、角度を付けて穿孔されてもよい。他の実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、まっすぐに穿孔されたガス孔及び／又は角度を付けて穿孔されたガス孔の混合を含み得る。このようにして、角度を付けて穿孔されたガス孔は、ガス分配シャワーヘッド１３０の長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有し得る。さらに、幾つかの実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、約０．０１インチと約０．６インチとの間の直径、例えば、約０．０３インチの直径を有し得る。このようにして、幾つかの実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、それぞれ均一幅を有し得る。他の実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、それぞれ可変幅を有し得る。さらに、第５の複数のガス孔４１２は、それぞれ均等に離間され得るが、幾つかの実施形態では、第５の複数のガス孔４１２は、それぞれ、可変的に離間され得る。全体的に、ガス分配シャワーヘッド１３０は、約６００から約２２００の間のガス孔を含み得る。
【００４３】
［００４６］ガス分配シャワーヘッド１３０は、ガス分配シャワーヘッド１３０内に配置された第１のトレンチ４１６をさらに含む。幾つかの実施形態では、第１のトレンチ４１６は、ガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６とガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーン４０８との間に配置される。第１のトレンチ４１６は、内側ゾーン４０６を取り囲み得る。第１のトレンチ４１６は、ブロッカプレートの第１の隔壁３１０及び第１の内側Ｏリング３１６を受け入れるように構成され、又は幾つかの実施形態では、第１のトレンチ４１６は、ブロッカプレート１３８の底面側に配置された第２の隔壁、及びブロッカプレート１３８の底面側にさらに配置された第２の内側Ｏリング３１６を受け入れるように構成される。第１のトレンチ４１６は、第１の隔壁３１０及び／又は第２の隔壁（図示せず）を受け入れるように構成され、それにより、ガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６は、ガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーン４０８から物理的に分離される。
【００４４】
［００４７］幾つかの実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、ガス分配シャワーヘッド１３０内に配置された第２のトレンチ４１８をさらに含み得る。第２のトレンチ４１８が外側ゾーン４０８を取り囲むように、第２のトレンチ４１８は、ガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーンの周りに配置され得る。第２のトレンチ４１８は、ブロッカプレート１３８をガス分配シャワーヘッド１３０に密封するように構成される。ガス分配シャワーヘッド１３０における第２のトレンチ４１８は、第２の外側Ｏリング３１５（図１を参照）を受け入れ且つ／又は受容するように寸法形成され得る。それにより、ブロッカプレート１３８をガス分配シャワーヘッド１３０に連結すると、ブロッカプレート１３８は、ガス分配シャワーヘッド１３０に密封連結される。このようにして、第２の外側Ｏリング３１５は、第２のトレンチ４１８内に、且つブロッカプレート１３８とガス分配シャワーヘッド１３０との間に配置される。幾つかの実施形態では、第２の外側Ｏリング３１５は、パーフロロエラストマー材料、例えば、カルレッツ材料を含む。
【００４５】
［００４８］特定の実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１３０は、第５の複数のガス孔４１２と第２のトレンチ４１８との間に配置されたボイド領域４２０をさらに含み得る。ボイド領域４２０は、外側ゾーン４０８及び／又は第５の複数のガス孔４１２を取り囲み得る。ボイド領域４２０は、ガス孔を含まなくてもよい。
【００４６】
［００４９］これより図１、図２、及び図３を参照すると、ガス分配プレート１３６がブロッカプレート１３８に連結且つ／又は作動的に接続されると、第１のプレナム１５０が、ガス分配プレート１３６とブロッカプレート１３８の外側ゾーン３０４との間に形成／配置される。さらに、第２のプレナム１５２が、ガス分配プレート１３６とブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２との間に形成／配置される。さらに、ブロッカプレート１３８がガス分配シャワーヘッド１３０に連結且つ／又は作動的に接続されると、ブロッカプレート１３８の外側ゾーン３０４は、ガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーン４０８と位置合わせされ、ブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２は、ガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６と位置合わせされる。さらに、第３のプレナム１５４が、ブロッカプレート１３８の外側ゾーン３０４とガス分配シャワーヘッド１３０の外側ゾーン４０８との間に形成／配置される。さらに、第４のプレナム１５６が、ブロッカプレート１３８の内側ゾーン３０２とガス分配シャワーヘッド１３０の内側ゾーン４０６との間に形成／配置される。第１の隔壁３１０及び／又は第２の隔壁は、第１のプレナム１５０を第２のプレナム１５２から、そして、第３のプレナム１５４を第４のプレナム１５６から分離し得る。第１のプレナム１５０、第２のプレナム１５２、第３のプレナム１５４、及び／又は第４のプレナム１５６は、ガスの突然の膨張を許容し、より均一な流れをもたらす。
【００４７】
［００５０］これより図１、図３、及び図４を参照すると、ブロッカプレート１３８の第２の複数のガス孔３０６及びガス分配シャワーヘッド１３０の第４の複数のガス孔４１０がパターン化され、ブロッカプレート１３８がガス分配シャワーヘッド１３０に連結且つ／又は作動的に接続されたときに同軸流が避けられる。このようにして、ブロッカプレート１３８の第２の複数のガス孔３０６のそれぞれの長手方向軸は、ガス分配シャワーヘッド１３０の任意の第４の複数のガス孔４１０の長手方向軸と位置合わせされない。さらに、ブロッカプレート１３８の第３の複数のガス孔３０８及びガス分配シャワーヘッド１３０の第５の複数のガス孔４１２がパターン化され、ブロッカプレート１３８がガス分配シャワーヘッド１３０に連結且つ／又は作動的に接続されたときに同軸流が避けられる。このようにして、ブロッカプレート１３８の第３の複数のガス孔３０８のそれぞれの長手方向軸は、ガス分配シャワーヘッド１３０の任意の第５の複数のガス孔４１２の長手方向軸と位置合わせされない。
【００４８】
［００５１］本開示の利点は、独立した中心から端部への流れのゾーン性、独立したＨＦ／ＮＨ３供給、ミキシングマニホールドを介したリッド上でのＨＦ／ＮＨ３混合、及びガス分配プレートでの反復分配を含む。さらに、半導体処理チャンバ内への処理ガスの改善された均一分配が実現する。さらに、本開示の実施形態は、現在の、既存の装置に追加導入することができる。さらに、無電解ニッケルメッキを用いてアルミニウムＡｌ６０６１−Ｔ６から作られた部品は、耐腐食性の改善をもたらす。
【００４９】
［００５２］さらなる利点には、処理チャンバ内の流量を変更且つ／又は変化させ、基板上で改善された均一性を可能にする能力が含まれる。例えば、ガス分配アセンブリの内側ゾーンと外側ゾーンとの間で種々の流量が可能であり得る。
【００５０】
［００５３］要約すると、本明細書で開示された実施形態は、半導体処理チャンバ内に処理ガスの改善された均一分配をもたらすガス分配アセンブリに関する。ガス分配アセンブリは、ガス分配プレート、ブロッカプレート、及びデュアルゾーンシャワーヘッドを含む。ガス分配アセンブリは、独立した中心から端部への流れのゾーン性、独立した２前駆体供給、ミキシングマニホールドを介した２前駆体混合、及びガス分配プレートでの反復的な質量流分配をもたらす。
【００５１】
［００５４］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2019517143.tif 000003
【図２Ａ】
2019517143.tif 000004
【図２Ｂ】
2019517143.tif 000005
【図３】
2019517143.tif 000006
【図４】
2019517143.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【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、
ガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
を備え、前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、ガス分配アセンブリ。
【請求項２】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンと位置合わせされ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンが、前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンと位置合わせされる、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項３】
前記複数のチャネルが、前記ガス供給口の周りで対称的に分散され、前記第１の複数のガス孔が、少なくとも８つのガス孔である、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項４】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、及び
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム
をさらに備えている、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項５】
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項６】
前記第１の隔壁と前記ガス分配プレートとの間に配置された第１のＯリング、及び
前記第１の隔壁と前記デュアルゾーンシャワーヘッドとの間に配置された第２のＯリング
をさらに備え、前記第１のＯリング及び前記第２のＯリングが、パーフロロエラストマー材料を含む、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。    
【請求項７】
前記ガス分配プレート、前記ブロッカプレート、又は前記デュアルゾーンシャワーヘッドが、アルミニウム材料、セラミック材料、誘電材料、石英材料、又はステンレス鋼材料を含む、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項８】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置合わせされた長手方向軸を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項９】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、個々にそれぞれ均一幅を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１０】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、それぞれ、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの長手方向軸と位置ずれした長手方向軸を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１１】
前記第２の複数のガス孔、前記第３の複数のガス孔、前記第４の複数のガス孔、及び前記第５の複数のガス孔が、個々にそれぞれ可変幅を有する、請求項１に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１２】
ガス分配アセンブリであって、
ガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
前記ガス分配プレートに作動可能に連結されたミキシングマニホールドであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドと
を備えているガス分配アセンブリ。
【請求項１３】
前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、請求項１２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１４】
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第１のプレナム、
前記ガス分配プレートと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第２のプレナム、
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記外側ゾーンとの間に配置された第３のプレナム、及び
前記デュアルゾーンシャワーヘッドと前記ブロッカプレートの前記内側ゾーンとの間に配置された第４のプレナム
をさらに備えている、請求項１２に記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１５】
ガス分配アセンブリであって、
第１の部分及び第２の部分を含む複数のミキシングチャネルであって、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されたチョークチャネルの直径が、前記第１の部分又は前記第２の部分の任意の直径より短い、複数のミキシングチャネルを備えたミキシングマニホールドと
前記ミキシングマニホールドに連結されたガス分配プレートであって、
少なくとも１つのガス供給口、
前記ガス供給口に作動可能に接続された多様に分かれる経路を形成する複数のチャネル、及び
前記複数のチャネルの内部に且つ前記ガス分配プレートを通るように配置された第１の複数のガス孔を備えたガス分配プレートと、
前記ガス分配プレートに連結されたブロッカプレートであって、
第２の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第３の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンを前記外側ゾーンから分離する第１の隔壁を備えたブロッカプレートと、
前記ブロッカプレートに連結されたデュアルゾーンシャワーヘッドであって、
第４の複数のガス孔を備えた内側ゾーン、
第５の複数のガス孔を備えた外側ゾーン、及び
前記内側ゾーンと前記外側ゾーンとの間に配置されたトレンチであって、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記内側ゾーンが、前記デュアルゾーンシャワーヘッドの前記外側ゾーンから物理的に分離されるよう、前記第１の隔壁を受け入れるように構成されたトレンチを備えたデュアルゾーンシャワーヘッドと
を備え、前記第２の複数のガス孔及び前記第４の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化され、前記第３の複数のガス孔及び前記第５の複数のガス孔が、同軸流を避けるためにパターン化されている、ガス分配アセンブリ。
【国際調査報告】
2019517143.tif 000008
2019517143.tif 000009