(57)【要約】  複数の凹部を有する頂面と底面とを有するサセプタを備えたサセプタアセンブリが説明される。ヒータは、サセプタを加熱するようにサセプタの下方に配置されている。サセプタの底面とヒータとの間にシールドが配置されている。シールドは、サセプタの全体にわたる堆積の均一性を高める。【選択図】図９
2019521255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面と底面を有するサセプタであって、前記頂面が前記頂面の内部に形成された複数の凹部を有し、前記凹部が処理中に基板を支持するようにサイズ決定されている、サセプタ、
前記サセプタを加熱するように前記サセプタの下方に配置されたヒータ、及び
前記サセプタの前記底面と前記ヒータとの間に配置されたシールドであって、前記サセプタの全体にわたる堆積の均一性を高める、シールドを備える、サセプタアセンブリ。
【請求項２】
前記シールドが、複数のシールドセグメントを備え、各セグメントが、前記凹部の間の領域内に配置されている、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項３】
前記シールドセグメントの各々が、前記サセプタの中心から径方向に延在する楔形状である、請求項２に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項４】
前記シールドセグメントの各々が、前記凹部の形状と類似する形状を有するように輪郭が決められている、請求項２に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項５】
前記シールドセグメントが、ある凹部の隣の凹部の後縁よりも前記ある凹部の前縁のうちの多くの部分をカバーする、請求項４に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項６】
前記シールドセグメントの各々が、ある凹部と位置合わせされ、前記ある凹部の内側端部の内側の領域から前記ある凹部の中心に向けて延在する、請求項２に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項７】
前記シールドが、内側端部と外側端部を有する環形状であり、前記外側端部よりも前記内側端部が前記サセプタの中心に近い、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項８】
前記シールドが、前記内側端部から内向きに延在する複数の突起を備える、請求項７に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の突起の少なくとも一部が、サスペンションロッドが通過することを可能にする開口部を備える、請求項８に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１０】
前記シールドの前記内側端部が、前記凹部の幅の第１のクウォーターの範囲内に配置されている、請求項７に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１１】
前記シールドの前記外側端部が、前記凹部の幅の第２のハーフの範囲内に配置されている、請求項７に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１２】
前記シールドの前記内側端部が、前記凹部の幅の第１のクウォーターの範囲内に配置され、且つ、前記シールドの前記外側端部が、前記凹部の前記幅の第４のクウォーターの範囲内に配置されている、請求項７に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１３】
前記シールドの前記内側端部から前記シールドの前記外側端部までの距離が、前記凹部の幅の少なくとも約２／３をカバーする、請求項７に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１４】
前記シールドが、前記サセプタの前記底面から一定の距離を置いて配置され、約０．２５ｍｍから約６ｍｍまでの範囲内の間隙を形成し、前記ヒータが、約３０ｍｍから約８０ｍｍまでの範囲内の距離だけ前記シールドから間隔を空けられている、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
【請求項１５】
前記サセプタに連結された複数のサスペンションロッドであって、前記シールドを支持し、前記シールドと前記サセプタとの間の間隙を維持する、複数のサスペンションロッドを更に備える、請求項１に記載のサセプタアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広くは、薄膜を堆積させるための装置に関する。特に、本開示は、空間的原子層堆積バッチ処理チャンバ内で薄膜を堆積させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ温度の均一性は、原子層堆積（ALD）プロセスにおいて重要である。空間的ALDバッチ処理リアクタ内での堆積の均一性は、赤外線加熱システムの上方で移動しているサセプタ上にウエハが配置されたときに、困難であり得る。従来、温度の均一性を改良するために、マルチゾーン加熱が使用されている。しかし、改良される温度均一性のために使用されるシステムは、複雑であり、コストは加熱区域の数に比例する。更に、回転しているサセプタを有する空間的ALDシステムに対して、接線方向において優れた温度分布を実現することは非常に困難であり、結果として、前縁及び後縁の温度は、ウエハ表面の残りの部分と均一になることが非常に難しく、不均一な堆積がもたらされる。
【０００３】
したがって、当該技術分野では、バッチ処理チャンバ内での堆積の均一性を高めるための装置及び方法が必要である。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の１以上の実施形態は、頂面及び底面を有するサセプタを備えたサセプタアセンブリを対象とする。頂面は、その内部に形成された複数の凹部を有する。凹部は、処理中に基板を支持するようにサイズ決定されている。ヒータは、サセプタを加熱するようにサセプタの下方に配置されている。サセプタの底面とヒータとの間にシールドが配置されている。シールドは、サセプタの全体にわたる堆積の均一性を高める。
【０００５】
本開示の更なる実施形態は、頂面及び底面を有するサセプタを備えたサセプタアセンブリを対象とする。頂面は、その内部に形成された複数の凹部を有する。凹部は、処理中に基板を支持するようにサイズ決定されている。ヒータは、サセプタを加熱するようにサセプタの下方に位置決めされている。サセプタの底面とヒータとの間にシールドが配置されている。シールドは、複数のシールドセグメントを備える。各シールドセグメントは、凹部の間の領域内に配置されており、サセプタ全体にわたる堆積の均一性を高め、凹部の形状に類似した形状を有し且つ隣の凹部の後縁よりも凹部の前縁のうちの多くの部分をカバーするように輪郭が決められている。各シールドセグメントは、そこを通る複数の開口部を含む。複数のサスペンションロッドが、サセプタとシールドを連結する。サスペンションロッドは、シールドセグメント内の複数の開口部を通過し、シールドセグメントを支持すると共に、シールドセグメントとサセプタとの間の間隙を維持する。
【０００６】
本開示の更なる実施形態は、頂面及び底面を有するサセプタを備えたサセプタアセンブリを対象とする。頂面は、その内部に形成された複数の凹部を有する。凹部は、処理中に基板を支持するようにサイズ決定されている。ヒータは、サセプタを加熱するようにサセプタの下方に配置されている。サセプタの底面とヒータとの間にシールドが配置されている。シールドは、サセプタの全体にわたる堆積の均一性を高める。シールドは、内側端部と外側端部を有する環形状を有する。内側端部は、外側端部よりサセプタの中心に近い。シールドは、内側端部から内向きに延在する複数の突起を含み、各突起は、そこを通る開口部を有している。シールドの内側端部からシールドの外側端部までの距離は、凹部の幅の少なくとも約２／３をカバーする。複数のサスペンションロッドが、サセプタに連結され、シールドを支持し、シールドとサセプタとの間の間隙を維持する。サスペンションロッドの各々は、シールド内の開口部を通過する。
【０００７】
本開示の上述の特徴を詳しく理解し得るように、上記で簡単に要約されている本開示の、より詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態は付随する図面に示されている。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、付随する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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の１以上の実施形態による、バッチ処理チャンバの断面図を示す。
【図２】本開示の１以上の実施形態による、バッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。
【図３】本開示の１以上の実施形態による、バッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図４】本開示の１以上の実施形態による、バッチ処理チャンバ内で使用するための楔形状ガス分配アセンブリの一部分の概略図を示す。
【図５】本開示の１以上の実施形態による、バッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図６】本開示の１以上の実施形態による、サセプタアセンブリの側面図を示す。
【図７】本開示の１以上の実施形態による、サセプタアセンブリを示す。
【図８】本開示の１以上の実施形態による、サセプタアセンブリを示す。
【図９】本開示の１以上の実施形態による、サセプタアセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の幾つかの例示的な実施形態が説明される前に理解するべきことは、本開示が以下の説明で提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないということである。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々なやり方で実施又は実行することができる。
【００１０】
本明細書で使用される「基板」は、製造プロセス中にその上で膜処理が実行されるところの任意の基板又は基板上に形成された材料面を指す。例えば、その上で処理が実行され得るところの基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコン・オン・インシュレータ（SOI）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに、金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電性材料などの任意の他の材料を含む。基板は、半導体ウエハを含むが、それに限定されるものではない。基板表面を、研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニーリング、及び／又はベークするために、基板を前処理プロセスに曝してもよい。基板自体の表面上で直接膜処理することに加えて、本開示では、開示される任意の膜処理ステップが、以下でより詳細に開示されるように基板上に形成された下層上で実行されてもよい。「基板表面」という用語は、文脈が示すように、そのような下層を含むことが意図されている。したがって、例えば、膜／層又は部分的な膜／層が、基板表面の上へ堆積された場合、新しく堆積された膜／層の曝露面が、基板表面となる。
【００１１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などの用語は、基板表面と反応し得る任意のガス状核種（gaseous species）を指すために、相互交換可能に使用される。
【００１２】
本開示の一部の実施形態は、バッチ処理チャンバ（空間的処理チャンバとも称される）を使用してスペーサ材料（spacer material）を堆積させるプロセスを対象とする。図１は、注入器又は注入器アセンブリとも称されるガス分配アセンブリ１２０、及び、サセプタアセンブリ１４０を含む、処理チャンバ１００の断面図を示している。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用される任意の種類のガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に対向する前面１２１を含む。前面１２１は、サセプタアセンブリ１４０に向けてガスの流れを供給するための任意の数の又は様々な開口部を有し得る。ガス分配アセンブリ１２０は、示されている実施形態では実質的に丸い外側端部１２４も含む。
【００１３】
使用されるガス分配アセンブリ１２０の特定の種類は、使用されている特定の処理に応じて変動し得る。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される、任意の種類の処理システムを用いて使用され得る。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えば、シャワーヘッド）が採用され得るが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ガス分配アセンブリを用いると、特に有用であり得る。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用される際に、「実質的に平行（substantially parallel）」という文言は、ガスチャネルの長手方向軸が大体同じ方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度には、若干の不完全性があり得る。２成分反応においては、複数の実質的に平行なガスチャネルが、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢチャネル、少なくとも１つのパージガスＰチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖチャネルを含み得る。（１以上の）第１の反応性ガスＡチャネル、（１以上の）第２の反応性ガスＢチャネル、及び（１以上の）パージガスＰチャネルから流れるガスは、ウエハの頂面に向けられている。ガス流の一部は、ウエハの表面にわたり水平方向に移動し、（１以上の）パージガスＰチャネルを通って処理領域から出る。ガス分配アセンブリの一端から他端へ移動する基板は、順番に処理ガスの各々に曝され、基板表面上に層を形成することとなる。
【００１４】
ある実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０が、単一の注入器ユニットから作られた固い静止した本体である。１以上の実施形態では、図２で示されるように、ガス分配アセンブリ１２０が、複数の個別の区域（例えば、注入器ユニット１２２）から作り上げられている。単一片の本体又は複数区域の本体の何れも、説明される本開示の様々な実施形態と共に使用され得る。
【００１５】
サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下方に配置されている。サセプタアセンブリ１４０は、頂面１４１と、頂面１４１内の少なくとも１つの凹部１４２とを含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及び端部１４４も有する。凹部１４２は、処理されている基板６０の形状及びサイズに応じて、任意の適切な形状及びサイズであり得る。図１で示されている実施形態では、凹部１４２が、ウエハの底部を支持するために平坦な底部を有する。しかし、凹部の底部は変動し得る。ある実施形態では、凹部が、ウエハの外側周縁端部を支持するためにサイズ決定された、凹部の外側周縁端部の周りの段差領域を有する。段差によって支持されるウエハの外側周縁端部の量は、例えば、ウエハの厚さと、ウエハの裏側に既にある特徴の存在とに応じて変動し得る。
【００１６】
ある実施形態において、図１で示されているように、サセプタアセンブリ１４０の頂面１４１内の凹部１４２は、凹部１４２内で支持されている基板６０が、サセプタ１４０の頂面１４１と実質的に同一平面上にある頂面６１を有するように、サイズ決定される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「実質的に同一平面」という表現は、ウエハの頂面とサセプタアセンブリの頂面が、±０．２ｍｍ以内で同一平面にあることを意味する。ある実施形態では、それらの頂面が、±０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３５ｍｍ、±０．３０ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２０ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ以内で同一平面上にある。
【００１７】
図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇、下降、及び回転させることが可能な支持ポスト１６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト１６０の中心部内にヒータ、又はガスライン、又は電子部品を含み得る。支持ポスト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ１４０を適正位置へと移動させる、主たる手段であり得る。サセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の所定の間隙１７０を生成するために、サセプタアセンブリ１４０に対して微調整を行うことができる、微調整用アクチュエータ１６２も含み得る。ある実施形態では、ヒータが、サセプタアセンブリの部分ではない。ある実施形態では、ヒータが、サセプタアセンブリから分離した構成要素である。ある実施形態では、ヒータが、サセプタアセンブリから分離しており、サセプタアセンブリとヒータとの間の一定の距離を維持するために、サセプタアセンブリと共に移動するように構成されている。
【００１８】
一部の実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約３．０ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．１ｍｍから約２．０ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．２ｍｍから約１．８ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．３ｍｍから約１．７ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．４ｍｍから約１．６ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．５ｍｍから約１．５ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．６ｍｍから約１．４ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．７ｍｍから約１．３ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．８ｍｍから約１．２ｍｍまでの範囲内、若しくは約０．９ｍｍから約１．１ｍｍまでの範囲内であるか、又は約１ｍｍである。
【００１９】
図面で示されている処理チャンバ１００は、その内部でサセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持できるところの、カルーセル型のチャンバである。図２で示されているように、ガス分配アセンブリ１２０は、ウエハが注入器ユニットの下方で移動する際に、各注入器１２２がウエハ上に膜を堆積させることができる、複数の分離した注入器ユニット１２２を含み得る。２つのパイ形状の注入器ユニット１２２が、サセプタアセンブリ１４０の近似的に反対側に、且つ、サセプタアセンブリ１４０の上方に配置されるように示されている。注入器ユニット１２２のこの数は、例示目的でのみ示されている。より多くの又はより少ない注入器ユニット１２２が含まれ得ることは理解されよう。ある実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ形状の注入器ユニット１２２が存在する。ある実施形態では、個別のパイ形状の注入器ユニット１２２の各々が、独立して、他の注入器ニット１２２の何れかに影響を与えることなく、移動され、取り外され、且つ／又は交換され得る。例えば、基板６０の積み込み／積み出しのために、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にロボットがアクセスできるように、１つのセグメントが上昇し得る。
【００２０】
複数のウエハが同じ処理の流れを経験するように、複数のウエハを同時に処理するために複数のガス注入器を有する処理チャンバが使用され得る。例えば、図３で示されるように、処理チャンバ１００は、４つのガス注入器アセンブリ及び４つの基板６０を有する。処理開始時に、基板６０は、注入器アセンブリ３０の間に配置され得る。サセプタアセンブリ１４０を４５度だけ回転させること（１７）により、ガス分配アセンブリ１２０の間にある各基板６０が、膜堆積のために、（ガス分配アセンブリ１２０の下方の点線円で示されているように）ガス分配アセンブリ１２０の方へ移動する。更に４５度だけ回転させると、基板６０は、注入器アセンブリ３０から離れるように移動し得る。基板６０とガス分配アセンブリ１２０の数は、同一であるか又は異なっていてもよい。ある実施形態では、処理されるウエハの数が、ガス分配アセンブリの数と同じである。１以上の実施形態では、処理されるウエハの数が、ガス分配アセンブリの数より少ない数又は整数倍となる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在するならば、処理されるウエハの数は４ｘとなる。ここで、ｘは１以上の整数値である。例示的な一実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０が、ガスカーテンによって分離された８つの処理領域を含み、サセプタアセンブリ１４０が６つのウエハを保持し得る。
【００２１】
図３で示されている処理チャンバ１００は、単に１つの可能な構成を表すものであり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではない。ここで、処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ１２０を含む。示されている実施形態では、処理チャンバ１００の周りに均等に間隔を空けられた４つのガス分配アセンブリ（注入器アセンブリ３０とも呼ばれる）が存在する。示されている処理チャンバ１００は八角形であるが、これは１つの可能な形状であり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではないことが、当業者には理解されよう。示されているガス分配アセンブリ１２０は、台形であるが、図２で示されているものなどの、複数のパイ形状のセグメントから作り上げられた単一の円形構成要素であってもよい。
【００２２】
図３で示されている実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又は緩衝ステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ１８０は、処理チャンバ１００の側部に連結され、例えば、（基板６０とも称される）基板が、チャンバ１００に積み込まれ／チャンバ１００から積み出されることを可能にする。ウエハロボットが、チャンバ１８０内に配置され、基板をサセプタの上へ移動させ得る。
【００２３】
カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的であっても又は間欠的（不連続的）であってもよい。連続処理では、ウエハが注入器の各々に順番に曝されるように、ウエハは常に回転している。不連続処理では、ウエハを注入器の領域へと移動させてから停止させ、次いで、注入器間の領域８４へと移動させてから停止させることができる。例えば、カルーセルは、ウエハが、注入器間領域から注入器を横断して移動し（又は注入器に隣接して停止し）、そして次の注入器間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度休止し得るように回転し得る。注入器間で休止することにより、各層の堆積の間に追加の処理ステップ（例えば、プラズマへの曝露）のための時間を付与することができる。
【００２４】
図４は、注入器ユニット１２２と称され得る、ガス分配アセンブリ２２０の１つの区域又は一部分を示している。注入器ユニット１２２は、個別に、又は他の注入器ユニットと組み合わせて使用され得る。例えば、図５で示されるように、単一のガス分配アセンブリ２２０を形成するために、図４の注入器ユニット１２２が４つ組み合わされる。（４つの注入器ユニットを区切る線は明確に図示されていない。）図４の注入器ユニット１２２は、パージガスポート１５５と真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２の反応性ガスポート１３５の両方を有しているが、注入器ユニット１２２は、これらの構成要素の全てを必要とするわけではない。
【００２５】
図４と図５の両方を参照すると、１以上の実施形態によるガス分配アセンブリ２２０は、各区域が全く同一であるか又は異なっている、複数の区域（又は注入器ユニット１２２）を備えてよい。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバ内に配置され、ガス分配アセンブリ２２０の前面１２１内に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備える。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５、１５５は、ガス分配アセンブリ２２０の内側周縁端部１２３に隣接した領域から外側周縁端部１２４に隣接した領域に向けて延在する。示されている複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートの各々を取り囲む真空ポート１４５、及びパージガスポート１５５を含む。
【００２６】
図４又は図５で示されている実施形態を参照すると、ポートは少なくとも内側周縁領域の辺りから少なくとも外側周縁領域の辺りまで延在する、と述べる時、ポートは、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではない。ポートは、真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５と反応性ガスポート１３５を取り囲むように、接線方向に延在し得る。図４及び図５で示されている実施形態において、楔形状反応性ガスポート１２５、１３５は、真空ポート１４５によって、内側周縁領域と外側周縁領域に隣接する端部を含む全ての端部が取り囲まれている。
【００２７】
図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動する際に、基板表面の各部分は、様々な反応性ガスに曝される。経路１２７を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２の反応性ガスポート１３５、そして、真空ポート１４５に晒され、又はそれらに「遭遇する（see）」こととなる。ゆえに、図４に示す経路１２７の終わりでは、基板が第１反応性ガス１２５及び第２反応性ガス１３５に曝されて、層を形成する。図示されているインジェクタユニット１２２は四分円をなしているが、より大きい又はより小さいものである可能性もある。図５で示されているガス分配アセンブリ２２０は、連続的に連結された、４つの図４の注入器ユニット１２２の組み合わせと見なされ得る。
【００２８】
図４の注入器ユニット１２２は、複数の反応性ガスを分離するガスカーテン１５０を示している。「ガスカーテン（gas curtain）」という用語は、反応性ガスを混合しないように分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４で示されているガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の第１反応性ガスポート１２５に隣り合った部分、中間のパージガスポート１５５、及び真空ポート１４５の第２の反応ガスポート１３５に隣り合った部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最小化するために使用され得る。
【００２９】
図５を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせは、複数の処理領域２５０への分離を形成する。複数の処理領域は、２５０の間のガスカーテン１５０により、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周りに大まかに画定される。図５で示されている実施形態は、８つの分離したガスカーテン１５０をそれらの間に備えた、８つの分離した処理領域２５０を構成している。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。ある実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、又は１２の処理領域が存在する。
【００３０】
基板は、処理中に、どの時点においても、２以上の処理領域２５０に曝され得る。しかし、異なる処理領域に曝される部分は、その２つを分離するガスカーテンを有することになる。例えば、基板の前縁が第２の反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入るならば、基板の中央部はガスカーテン１５０の下にあり、且つ、基板の後縁は第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域内にあることになる。
【００３１】
処理チャンバ１００に連結された、例えば、ロードロックチャンバであり得る、ファクトリインターフェース２８０が示されている。参照フレームを提供するために、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０の上に重ね合わされて示されている。基板６０は多くの場合、ガス分配プレート１２０の表側面１２１の近くに保持されるように、サセプタアセンブリ上に置かれ得る。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００内の基板支持体又はサセプタアセンブリ上に積み込まれる（図３参照）。基板６０は、処理領域内に配置されたように示され得る。何故ならば、その基板は、第１の反応性ガスポート１２５に隣接し、且つ、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているからである。基板６０を経路１２７に沿って回転させることにより、基板は、処理チャンバ１００を回るように反時計回りに移動することとなる。したがって、基板６０は、８番目の処理領域２５０ｈを通って、第１の処理領域２５０ａに晒されることとなるが、その間に全ての処理領域が含まれている。
【００３２】
したがって、本開示の実施形態は、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣接する領域から分離されている、複数の処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有する、処理チャンバ１００を備えた処理方法を対象とする。例えば、図５で示されている処理チャンバがそうである。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の配置に応じて任意の適切な数であり得る。図５で示されている実施形態は、８つのガスカーテン１５０と８つの処理領域２５０ａ〜２５０ｈとを有する。
【００３３】
複数の基板６０は、基板支持体、例えば、図１及び図２で示されたサセプタアセンブリ１４０上に配置される。複数の基板６０は、処理のために処理領域の周りで回転する。概して、ガスカーテン１５０は、反応性ガスがチャンバの中へ流れていない期間を含む処理の全体を通して、使用されている（ガスが流れ、真空が機能している）。
【００３４】
したがって、本開示の１以上の実施形態は、図５に示しているようなバッチ処理チャンバを利用する処理方法を対象とする。基板６０は、複数の区域２５０を有する処理チャンバの中に置かれ、各区域は、ガスカーテン１５０によって隣接する区域から分離される。
【００３５】
本開示の一部の実施形態は、サセプタの底面に取り付けられた動的（dynamic）IRシールドを組み込み、該シールドは、サセプタと共に回転されて、関心対象の領域内のウエハの下の恒久的なカバーを生成する。シールドの形状を変更することが行われて、シャワーヘッドに対向するウエハ表面の局所的な温度を調節することができる。ある実施形態では、シールドが、位置付け特徴（locating feature）を有するネジ式固定部を介してサセプタの底面からぶら下げられる。シールドとサセプタとの間の間隔が変更されて、温度分布に更なる影響を与え得る。シールド材料も、ウエハの温度分布に影響を与えるようなやり方で選択され得る。
【００３６】
図６を参照すると、本開示の１以上の実施形態は、サセプタアセンブリ６００を対象としている。サセプタアセンブリ６００は、頂面６１２と底面６１４を有するサセプタ６１０を備える。複数の凹部６４２が、サセプタ６１０の頂面６１２内に形成されている。凹部６４２は、処理中に基板（又はウエハ）を支持するようにサイズ決定されている。図６で示されている凹部６４２は、ウエハの外側端部を支持するための外側周縁棚６４４を含む。しかし、当業者は、図１で示されているもののように、凹部６４２が平坦な底部を有し得ることを理解するだろう。外側周縁棚６４４は、凹部６４２のための単に一つの可能な構成（configuration）である。
【００３７】
ヒータ６２０は、サセプタ６１０を加熱するように、サセプタ６１０の下方に配置されている。ヒータ６２０は、サセプタ６１０の底面６１４を加熱するために赤外線（IR）放射を放出する輻射ヒータを含む任意の適切な種類のヒータであり得るが、それらに限定されるものではない。ある実施形態では、ヒータ６２０が、サセプタアセンブリ６００の部分ではなく、サセプタ６１０から分離している。ある実施形態では、ヒータが、サセプタアセンブリから分離した構成要素である。ある実施形態では、ヒータ６２０が赤外線ヒータである。ある実施形態では、ヒータ６２０が誘導加熱器ではない。
【００３８】
サセプタ６１０の底面６１４とヒータ６２０との間にシールド６３０が配置されている。シールド６３０は、サセプタの底面６１４に対向する上面６３２とヒータ６２０に対向する下面６３４を有する。シールド６３０は、サセプタ６１０の凹部６４２の全体にわたる堆積の均一性を高める。ある実施形態では、シールド６３０が、凹部６４２にわたるそして基板にわたる堆積の均一性を高め、温度の均一性を低減させる。
【００３９】
図７〜図９は、サセプタアセンブリ６００の実施形態を示している。これらの実施形態の各々は、サセプタ６１０の底面６１４を見るように示されている。凹部６４２と棚６４４は、点線で描かれており、サセプタ６１０の見ていない側の凹部の位置を示している。凹部６４２は、凹部とシールドの相対的位置を示すやり方で示されている。
【００４０】
図７の実施形態では、シールド６３０が複数のシールドセグメント６３１を備えている。各セグメント６３１は、サセプタ６１０の頂面内の凹部６４２の間の領域に配置されている。図７におけるシールドセグメント６３１の各々は、サセプタ６１０の中心１６１からサセプタ６１０の外側周縁端部１４４に向かって径方向に延在する楔形状である。示されているシールドセグメント６３１は、凹部６４２と重なり合わないが、当業者は、何らかの重なり合いが存在し得ることを理解するだろう。ある実施形態では、シールド６３０が、ヒータ６２０とサセプタの底面６１４との間の見通し線を遮断する連続的なシールド表面を有さない。ある実施形態では、シールドセグメントが、温度の均一性を改良するためにサセプタの局所的な温度を低減させるように配置されている。
【００４１】
図８は、２つの異なる種類のシールドセグメント６３１が存在する、本開示の別の実施形態を示している。第１のセグメント６６１は、凹部６４２の形状に類似した形状を有するように輪郭が決められている。示されている輪郭が決められた領域６６２は、輪郭が決められた領域６６２に隣接する凹部６４２の形状を模倣するように丸められている。
【００４２】
ある実施形態では、シールドセグメント６６１が、隣の凹部６４２の後縁５４８よりも凹部６４２の前縁６４７のうちの多くの部分をカバーするように形作られている。任意の特定の動作原理に縛られることなく、サセプタ６１０の回転は領域の間の処理ガスを引っ張り、且つ、前縁６４７がより高い処理ガス濃度に曝されると信じられている。シールドすることは、前縁の近くで相対的な温度を低減させると信じられている。それによって、堆積は、基板の中心及び後縁と一貫したものとなる。基板の中心と後縁は、より高い温度で維持されるが、より低い相対的なガス濃度を伴っている。
【００４３】
図８で示されている第２の種類のシールドセグメント６７１は、凹部６４２と重なり合うように位置合わせされている。これに関して使用される際に、「重なり合う」という用語は、凹部とシールドセグメントとが垂直方向に位置合わせされていることを意味する。当業者は、シールドセグメントが、凹部を物理的に覆うように位置付けられていないことを理解するだろう。シールドセグメント６７１は、凹部６４２の内側端部６４９の内側の領域から凹部６４２の中心６５１に向けて延在している。シールドセグメント６７１は、凹部６４２の中心６５１未満に、凹部６４２の中心６５１まで、又は凹部６４２の中心を超えて延在し得る。
【００４４】
ある実施形態では、シールドセグメント６６１が、シールドセグメント６７１なしに存在する。ある実施形態では、シールドセグメント６７１が、シールドセグメント６６１なしに存在する。ある実施形態では、シールドセグメント６６１とシールドセグメント６７１の両方が存在する。
【００４５】
図９は、シールド６３０が環形状であるサセプタアセンブリ６００の別の実施形態を示している。環は、内側端部６８１と外側端部６８２を有する。内側端部６８１は、外側端部６８２よりサセプタ６１０の中心１６１に近い。
【００４６】
ある実施形態では、シールド６３０の内側端部６８１が、凹部６４２の幅の第１のクウォーター（第１の４分の１）の範囲内に配置されている。これに関して使用される際に、凹部６４２の幅は、サセプタの中心１６１に最も近い凹部のポイントからサセプタの中心１６１から最も遠い凹部の点までの距離として定義されている。凹部６４２の中心は、凹部の幅の５０％にある。ある実施形態では、シールド６３０の内側端部６８１が、凹部の幅の内側の４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、又は５％以内に配置されている。ある実施形態では、内側端部６８１が、サセプタの中心により近い凹部の境界の外側に位置付けられている。
【００４７】
ある実施形態では、シールド６３０の外側端部６８２が、凹部６４２の幅の第２のハーフ（第２の２分の１）の範囲内に配置されている。ある実施形態では、シールド６３０の外側端部６８２が、凹部の幅の外側の４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、又は５％以内に配置されている。言い方を変えると、ある実施形態では、シールド６３０の外側端部６８２が、凹部の幅の約６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、又は９５％以上のポイントにおいて配置されている。ある実施形態では、シールド６３０の外側端部６８２が、凹部の外側端部の外側に位置付けられている。
【００４８】
ある実施形態では、シールドの内側端部が、凹部の幅の第１のクウォーター（＜２５％）の範囲内に配置され、且つ、シールドの外側端部が、凹部の幅の第４のクウォーター（＞７５％）の範囲内に配置されている。ある実施形態では、シールドの内側端部からシールドの外側端部までの距離が、凹部の幅の少なくとも約１／３、１／２、又は２／３をカバーする。ある実施形態では、シールドの内側端部からシールドの外側端部までの距離が、凹部の幅の少なくとも約２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、又は７０％をカバーする。
【００４９】
シールド６３０は、任意の適切な材料から作られ得る。ある実施形態では、シールドが、ステンレススチール、酸化アルミニウム、又は窒化アルミニウムのうちの１以上から作られる。ある実施形態では、シールドが誘電材料を含む。ある実施形態では、シールドがセラミック材料を含む。
【００５０】
再び図６を参照すると、シールド６３０は、サセプタ６１０の底面６１４から一定の距離を置いて配置され間隙Ｇを形成する。ある実施形態では、間隙Ｇが、約０．２５ｍｍから約６ｍｍの範囲内にある。ある実施形態では、間隙Ｇが、約０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、又は２．５ｍｍ以上である。ある実施形態では、間隙Ｇが、約６ｍｍ、５．５ｍｍ、４．５ｍｍ、４ｍｍ、又は３．５ｍｍ以下である。ある実施形態では、間隙Ｇが、約１ｍｍから約５ｍｍまでの範囲内、若しくは約２ｍｍから約４ｍｍまでの範囲内、若しくは約２．５ｍｍから約３．５ｍｍまでの範囲内にあり、又は約３ｍｍである。
【００５１】
ヒータ６２０は、シールド６３０から一定の距離Ｄだけ間隔を空けられている。ある実施形態では、ヒータ６２０が、約３０ｍｍから約８０ｍｍまでの範囲内、又は約４０ｍｍから約７０ｍｍまでの範囲内の距離だけ、シールド６３０から間隔を空けられている。ある実施形態では、ヒータ６２０とシールド６３０が、約３０ｍｍ、４０ｍｍ、又は５０ｍｍ以上の距離だけ間隔を空けられている。ある実施形態では、ヒータ６２０が、シールド６３０から約６０ｍｍである。ある実施形態では、ヒータ６２０が、サセプタ６１０又はシールド６３０から分離した構成要素である。
【００５２】
図６で示されているように、ある実施形態では、サセプタアセンブリ６００が、サセプタ６１０に連結された複数のサスペンションロッド６９５を含む。サスペンションロッド６９５は、シールド６３０を支持し、シールド６３０とサセプタ６１０との間の間隙Ｇを維持することができる。サスペンションロッド６９５は、シールド６３０内の開口部６９０通過し得る。ある実施形態では、サスペンションロッド６９５の各々が、シールド６３０をサスペンションロッド６９５に連結するための肩付きネジ（shoulder screw）６９６を備える。
【００５３】
コントローラ６８０が、中央処理装置（CPU）６８２、メモリ６８４、及び支援回路６８６を含む。中央処理装置６８２は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するために産業用設定で使用可能であり得る、任意の形態のコンピュータプロセッサのうちの１つであり得る。メモリ６８４は、CPU６８２に接続されており、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読取り専用メモリ（ROM）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク、フロッピーディスク、ハードディスク、又は任意の他の形態のローカル若しくは遠隔のデジタルストレージなどの、容易に利用可能なメモリのうちの１以上であり得る。支援回路６８６は、従来のやり方でCPU６８２をサポートするために、CPU６８２に接続されている。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入／出力回路、サブシステムなどを含み得る。
【００５４】
ある実施形態では、コントローラが、コンピュータコードであって、１以上のコンピュータプロセッサの動作によって実行されたときに、チャンバ内での堆積プロセスを制御するための動作を実行する、コンピュータコードを含む、非一過性のコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータコードは、プロセッサが、とりわけ、ヒータ（電力、温度、位置）、ヒートシールド、サセプタアセンブリの回転及び上昇、並びに／又はガス流を含むガス分配アセンブリを制御することを可能にする、プロセッサのための指示命令の組を含み得る。
【００５５】
ある実施形態のコンピュータプログラムコードは、複数のガスの種類の各々に対してチャンバ内の許容可能なレベルを規定するデータモデルを含む。コンピュータプログラムコードは、温度制御のためのヒータ電力設定を決定するモデル又は参照表を含み得る。ある実施形態では、コンピュータプログラムコードが、温度フィードバック回路に基づいて１以上のヒートシールドの位置を決定するモデルを含む。
【００５６】
ある実施形態では、各シールドセグメント６３１、６６１、６７１が、少なくとも３つのサスペンションロッド６９５によって支持されている。ある実施形態では、各シールドセグメント６３１、６６１、６７１が、サスペンションロッドが通過することを可能にする少なくとも３つの開口部６９０を備える。図７及び図８で見られ得るように、シールドセグメントのある実施形態は、３つの開口部６９０を有する。
【００５７】
図９で示されているように、シールド６３０のある実施形態は、内側端部６８１から内向きに延在する複数の突起６８５を含む。突起６８５は、サスペンションロッドが通過することを可能にする開口部６９０を含み得る。ある実施形態では、シールド６３０が、シールド６３０内の６つの開口部６９０を通過する６つのサスペンションロッドによって支持されている。
【００５８】
１以上の実施形態によれば、基板は、層を形成する前及び／又は形成した後に処理を受ける。この処理は、同一のチャンバの中で、又は１以上の別の分離された処理チャンバの中で行なわれ得る。ある実施形態では、基板が、第１のチャンバから、更なる処理のために別の分離した第２のチャンバに移される。基板は、第１のチャンバから別の処理チャンバへ直接的に移動させることができる、又は、第１のチャンバから１以上の移送チャンバへ移動され、それから、別の処理チャンバへ移動させることができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備え得る。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれ得る。
【００５９】
概して、クラスタツールは、基板の中心測定及び配向、アニーリング、堆積、並びに／又はエッチングを含む、様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュールシステムである。１以上の実施形態によれば、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバと中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板を往復搬送することができる、ロボットを収容し得る。移送チャンバは、通常、真空状態に維持され、基板を、あるチャンバからクラスタツールの前端に配置された別のチャンバ及び／又はロードロックチャンバへ往復搬送するための中間段階を設ける。本開示に適合し得る２つのよく知られたクラスタツールは、両方ともサンタクララ州カリフにあるアプライドマテリアルズ社から購入可能なCentura（登録商標）とEndura（登録商標）である。しかし、チャンバの正確な配置及び組み合わせは、本明細書で説明される処理の特定のステップを実行する目的で変更され得る。使用可能な他の処理チャンバは、限定されないが、周期的層堆積（CLD）、原子層堆積（ALD）、化学気相堆積（CVD）、物理的気相堆積（PVD）、エッチング、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、アニーリング、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含む。クラスタツール上でチャンバ内の処理を実施することにより、後続膜を堆積する前に、酸化を伴わずに、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することができる。
【００６０】
１以上の実施形態により、基板は、連続的に真空又は「ロードロック（load lock）」の条件下にあり、１つのチャンバから次のチャンバに移動する時に周囲空気に曝露されない。したがって、移送チャンバは、このように真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。処理チャンバ又は移送チャンバ内に不活性ガスが存在し得る。ある実施形態では、反応物の一部又は全部を除去するために、パージガスとして不活性ガスが使用される。１以上の実施形態によれば、パージガスを堆積チャンバの出口で注入して、反応物質が、堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバへ移動することを妨げる。したがって、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。
【００６１】
基板は、単一の基板が積み込まれ、処理され、別の基板が処理される前に積み出される、枚葉式基板堆積チャンバ内で処理され得る。基板は、コンベヤシステムのような、連続的な方法で処理することもでき、そこでは、複数の基板が、チャンバの第１の部分の中へ個別に積み込まれ、チャンバを通って移動し、チャンバの第２の部分から積み出される。チャンバ及び関連したコンベヤシステムの形状は、直線経路又は曲線経路を形成することができる。付加的に、処理チャンバは、複数の基板が、中心軸の周りを移動し、カルーセル経路の間中、堆積、エッチング、アニーリング、洗浄、その他の処理に晒される、カルーセルであってもよい。
【００６２】
処理中に、基板は加熱され得るか又は冷却され得る。そのような加熱又は冷却は、限定されないが、基板支持体の温度を変化させること、及び、基板表面へ加熱された又は冷却されたガスを流すことを含む、任意の適当な手段により、達成することができる。ある実施形態では、基板支持体が、伝導的に基板温度を変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１以上の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるため、使用するガス（反応性ガス又は不活性ガスの何れか）が加熱又は冷却される。ある実施形態では、基板温度を対流によって変化させるため、ヒータ／クーラが、チャンバ内部で基板表面に隣接するように配置される。
【００６３】
基板は、処理中に、静止していることも、回転することも可能である。回転する基板は、連続的に又は不連続なステップで、回転させることができる。例えば、基板は、処理全体を通して、回転させてもよいし、又は、基板は、様々な反応性ガス又はパージガスへの曝露の間に、少量ずつ回転させることができる。処理中に基板を（連続的に又は段階的に）回転させることにより、例えば、ガス流形状の局所的可変性の影響が最小限に抑えられ、より均一な堆積又はエッチングの生成に役立つことができる。
【００６４】
原子層堆積型チャンバ内で、基板は、空間的若しくは時間的に分離されたプロセスにおいて、第１及び第２の前駆体に曝露され得る。時間的ALDは、第１の前駆体がチャンバ内に流れ込んで表面と反応する、伝統的なプロセスである。第２の前駆体を流す前に、第１の前駆体はチャンバからパージされる。空間的ALDでは、第１の前駆体と第２の前駆体の両方が、同時にチャンバに流されるが、前駆体の混合を防止する領域が流れと流れの間に存在するように空間的に分離される。空間的ALDでは、基板が、ガス分配プレートに対して移動するか又はその逆である。
【００６５】
１つのチャンバ内で方法の１以上の部分が実行される実施形態では、プロセスは空間的ALDプロセスであり得る。上記の化学特性の１つ以上が両立しない（即ち、基板表面上以外で反応する結果となるか、及び／又はチャンバ上に堆積する結果となる）ものであってよいが、空間的な分離によって、気相にある複数の試薬が互いに曝露されないことが確保される。例えば、時間的ALDは堆積チャンバのパージを伴う。しかし、実際には、追加試薬を流し込む前に余剰試薬をチャンバの外にパージすることが不可能な時もある。したがって、チャンバ内に残存試薬があれば、それが反応し得る。空間的に分離されていれば、余剰の試薬をパージする必要はなく、交差汚染が制限される。更に、チャンバをパージするのに多くの時間を要することがあり、したがって、パージ段階をなくすことによってスループットが増大し得る。
【００６６】
この明細書全体を通じての、「一実施形態（one embodiment）」、「ある種の実施形態（certain embodiments）」、「１以上の実施形態（one or more embodiments）」、又は、「実施形態（an embodiment）」に対する言及は、実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じて様々な箇所における「１以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」などの言い回しの表出は、必ずしも本開示の同じ実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特質は、１以上の実施形態において、任意の適切なやり方で組み合わされ得る。
【００６７】
本書の開示は詳細な実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本開示の原理及び用途の例示にすぎないことを、理解されたい。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して、様々な修正及び変形を行い得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある修正及び変形を含むことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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