(57)【要約】基板製作装置の為のガス分配用ノズルは、ガス分配管を有する。ガス分配管は、非対称テーパ付きアパーチャを有するガス用チャネルを囲む。非対称テーパ付きアパーチャは、（ｉ）　部分的に上記ガス用チャネルを遮断する為に上記ガス用チャネル内へ上方に突き出る下側リップと、（ｉｉ）　上記ガス用チャネル内へ下方に突き出て上記下側リップに張り出す上側ブリムとにより制限されている。【選択図】　図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板製作装置の為のガス分配用ノズルであって：
非対称テーパ付きアパーチャを有するガス用チャネルを囲むガス分配管を備え、前記非対称テーパ付きアパーチャは：
（ｉ）　部分的に前記ガス用チャネルを遮断する為に前記ガス用チャネル内へ上方に突き出る下側リップと、
（ｉｉ）　前記ガス用チャネル内へ下方に突き出て前記下側リップに張り出す上側ブリムと、を備える、ガス分配用ノズル。
【請求項２】
前記下側リップは外側傾斜面を備え、前記外側傾斜面は、前記ガス用チャネルに沿って前記ガス分配管の中心軸に関して、少なくとも約５°の角度がある、請求項１記載のガス分配用ノズル。
【請求項３】
前記外側傾斜面は、９０°未満の角度である、請求項２記載のガス分配用ノズル。
【請求項４】
前記上側ブリムは、少なくとも約１ｍｍだけ前記下側リップを越えて伸びている、請求項１記載のガス分配用ノズル。
【請求項５】
前記非対称テーパ付きアパーチャは、前記ガス分配管の中心軸の下方にオフセットされている中心を備える、請求項１記載のガス分配用ノズル。
【請求項６】
前記下側リップは、三日月形状の突出部を備える、請求項１記載のガス分配用ノズル。
【請求項７】
基板製作装置であって：
内部で基板を支持する為に基板サポートを有するチャンバと；
前記チャンバ内に処理ガスを導入する為にチャンバ内にガス分配用ノズルを備えるガス・ディストリビュータであって、前記ガス分配用ノズルは、非対称テーパ付きアパーチャを有するガス用チャネルを囲むガス分配管を備え、前記非対称テーパ付きアパーチャは、
（ｉ）　部分的に前記ガス用チャネルを遮断する為に前記ガス用チャネル内へ上方に突き出る下側リップと、
（ｉｉ）　前記ガス用チャネル内へ下方に突き出て前記下側リップに張り出す上側ブリムとにより制限される、前記ガス・ディストリビュータと；
前記基板を処理する為に前記処理ガスにエネルギを与える為のガス・エナジャイザーと；
前記チャンバから前記処理ガスを排気する為のガス排気部と；を備える基板製作装置。
【請求項８】
前記下側ブリムは外側傾斜面を備え、外側傾斜面はガス用チャネルに沿ってガス分配管の中心軸に関して少なくとも約５°の角度になっている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記外側傾斜面は、９０°未満の角度である、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記上側ブリムは、少なくとも約１ｍｍだけ前記下側リップを越えて伸びている、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記非対称テーパ付きアパーチャは、前記ガス分配管の中心軸の下方にオフセットされている中心を備える、請求項７記載の装置。
【請求項１２】
下側リップは、三日月形状を有する突出部を備える、請求項７記載の装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
背景
電子回路（例えば集積回路やディスプレィ）製作では、半導体、誘電体、導体材のような材料が、基板５上に配置され、パターン化される。これらの材料の幾つかは、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理又は物理気相堆積（ＰＶＤ）処理によって堆積され、他は基板材料の酸化や窒化によって形成可能である。たとえば、ＣＶＤ処理では、堆積用ガスがチャンバ２０内に導入され、熱又は／及びＲＦ（高周波）エネルギにより活性化され、基板上に膜が堆積される。ＰＶＤでは、基板５上にターゲット材の層を堆積する為にターゲットがスパッタリングされる。エッチング処理において、フォトレジスト又はハードマスク材を備えるパターン化されたマスクは、リソグラフィ及びその後のエッチングにより基板表面１５上に形成され、マスク特徴部の間に露出される基板表面１５の一部は、ハロゲン又は酸素含有ガスのような活性化されたガスによりエッチングされる。基板５を処理して集積回路や他の電子デバイスを製作する為に、そのような堆積及びエッチング処理と付加的な平坦化処理が順番に行われる。
【０００２】
在来の処理用チャンバの一型式において、図１（従来技術）に示されるように、ガス分配管１０は、処理ガスをガス供給部からチャンバ２０に導入する為に使用されている。ガス分配管１０は、通常、チャンバ２０内にガス流出口２５を備え、チャンバ２０は、（単一ガス又は予め混合されたガスでもよい）処理ガス４０をチャンバ２０の処理領域に噴射する。ガス分配管１０は、チャンバ２０の側壁３０を通り抜け、基板５の周辺に置かれたガス流出口２５からチャンバ２０内に側方から噴射する。しかし、図示されるように、噴射されたガス４０の一部は、チャンバ２０の天井３５まで移動し、望ましくない堆積物８を天井面に形成する。これらの堆積物１８は、チャンバ２０を遮断して手動で堆積物を解体するかプラズマ洗浄ガス処理を使用するかにより、洗浄されなければならないが、これらは両方とも、チャンバの停止時間を増加し、回路製作において望ましくない。
【０００３】
側面から噴射された処理ガスは、基板５の縁に達するレベルと同一の濃度レベルで基板５の中央部に達しない場合がある。ガス分配管１０は、ある角をなす濃度分布で処理ガス４０を排出し、これが、しばしば基板面１５を十分な均一性で被覆しない。これにより、基板面１５の中央部にほとんど堆積されないか全く堆積されない可能性がある。そのため、ときどき、第２のガス分配管４５が基板５の中央部上に備えられ、処理ガス４０を基板中央部に向けている。しかし、追加のガス分配管４５は、チャンバ２０のコストを増加させるが、これは、特に、穿設されなければならない天井３５がセラミック材で形成されている場合、天井３５は、そこを貫通するガス分配管４５を通さなければならないからである。また、ガス分配管１０、４５は、チャンバの天井３５の上方に配置された干渉計の終点検知システム（図示せず）の見通し線を妨げる可能性がある。さらに、頭上のガス分配管４５は、天井３５の上方の誘導アンテナ５０から適用されてもよいＲＦエネルギ伝達を妨害するかもしれない。
【０００４】
このように、チャンバ２０の天井面上の堆積物を最小限にするガス分配管を持つことは、望ましく、基板面１５の全体に良好な均一な堆積を提供し、チャンバ２０の製作費を過剰に増加させない。
【０００５】
概要
基板製作装置の為のガス分配用ノズルは、ガス分配管を備える。ガス分配管は、非対称にテーパが付けられたアパーチャを持つガス用チャネルを囲む。非対称テーパ付きアパーチャは、（ｉ）　部分的にガス用チャネルを妨げる為にガス用チャネル内へ上方に突き出る下側リップと、（ｉｉ）　ガス用チャネル内へ下方に突き出て下側リップに張り出す上側ブリムによって限定されている。
【０００６】
基板製作装置は、基板サポートを持つチャンバを備え、チャンバ内で基板を支える。ガス・ディストリビュータは、処理ガスをチャンバ内に導入する。ガス・ディストリビュータは、チャンバ内にガス分配用ノズルを備え、ガス分配用ノズルは、非対称テーパ付きアパーチャを有するガス用チャネルを囲むガス分配管を備える。非対称テーパ付きアパーチャは、（ｉ）　部分的にガス用チャネルを妨げる為にガス用チャネルへと上方に突き出る下側リップと、（ｉｉ）　ガス用チャネル内へと下方に突き出て下側リップに張り出す上側ブリムによって限定されている。ガス・エナジャイザー（エネルギ供給源）は、基板を処理する為に処理ガスにエネルギを与える。ガス排気は、チャンバから処理ガスを排出する。
【０００７】
説明
図２で示されるように、基板製作装置２００の基板処理用チャンバ１４０は、チャンバ１４０の天井１５０の過剰な残留堆積物の形成を最小限にすると同時に、基板１４５の全域に処理ガス１０２を均一かつ効率よく分配する為に、改善されたガス分配用ノズル１１０を備える。図で示される基板製作装置２００の例示的実施形態は、チャンバ１４０内で基板を支持する為に基板サポート１４２を備える。ガス・ディストリビュータ２２６は、基板１４５の処理の為に処理ガス１０２をチャンバ１４０内に供給するように備えられる処理ガス供給部２１０を備える。流量弁２２０は、ガス供給部２１０からチャンバ１４０内への処理ガスの流れを調整する。ガス・エナジャイザー２２８は、変動する電磁界を処理ガス１０２に作用させ、処理ガスにエネルギを与えて基板１４５を処理するアンテナ２３０又は電極を備える。エナジャイザー用電源２４０は、交流電流をアンテナ２３０又は電極に供給し、変動電磁界を発生させ、コントローラ２５０は、処理ガス流をチャンバ１４０内へと規制して処理ガス１０２のエネルギを制御する為に備えられている。ガス排気（図示せず）は、チャンバ１４０から処理ガスを排気する。
【０００８】
ガス分配用ノズル１１０は、基板１４５の側部に位置決めされ、処理ガス流を基板１４５の表面中に流すことを目的とする。ガス分配用ノズル１１０は、側壁１８０から伸び、処理ガスを側面から基板１４５の方へ導く。
【０００９】
ガス分配用ノズル１１０は、ガス用チャネル１２０を囲むガス分配管１６５を備え、処理ガス１０２はガス用チャネル１２０の中を通される。図で示されるように、ガス用チャネル１２０は、非対称テーパ付きアパーチャ１３０内で終結する。ガス分配管１６５は中心軸１２５を持ち、非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、管１６５の端部に備えられ、開口部を制限し、この開口部は、ガス分配管１６５の中心軸１２５からオフセットされて、ガス分配管１６５の中心軸１２５の周りで放射方向に非対称になっている。非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、処理ガスをチャンバ１４０の天井１５０から離れて非対称に、基板表面１５５の方に噴霧様式で排出するが、噴霧パターンは、天井の材料の残留堆積物や天井１５０のエッチングを減少させ、また、基板表面１５５にわたってガス分配の均一性を改善する。
【００１０】
非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、ガス用チャネル１２０内に上方に突き出る下側リップ１７０を備え、部分的にガス用チャネル１２０を遮断している。たとえば、下側リップ１７０は、管壁からガス用チャネル内に伸びる突出部を備えてもよい。突出部は、テーパ付きアパーチャ１３０の底縁を制限する三日月形状でもよい。下側リップ１７０は、ガス・ストリームの下側薄層１２１を上方に案内し、これら下側薄層１２１の速度を高め、圧力を下げ、図で示すように、ガス・ストリームをチャンバの天井１５０から遠くへ案内する。ガス・チャネル１２０内のガス流の上側及び下側薄層１２２、１２１は、実質的に均一な圧力及び速度でチャネルの主要部を通って強制される。下側薄層１２１は、非対称テーパ付きアパーチャ１３０に近づくにつれて、それらは、下側リップ１７０により妨げられ、上方に案内される。下側リップ１７０は、図で示されるように、均一に傾斜が付けられた突出部でもよく、代替え的に、突出部は、妨げられる処理ガス１０２の速度をもっと穏やかに変えるように湾曲されてもよい。
【００１１】
非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、上側ブリム１７５を更に備え、上側ブリム１７５は、ガス用チャネル１２０内に下方に突き出ており、下側リップ１７０に張り出している。たとえば、一実施形態において、上側ブリムは、少なくとも約１ｍｍだけ下側リップを越えて伸びている。上側及び下側の薄層１２２，１２１は排出点に近づくにつれて、下側薄層１２１は、高い速度で下方から上側薄層１２２に衝突し、突出して下側リップ１７０に張り出す上側ブリム１７５内へ処理ガスを高い速度で再び導く。突出している上側ブリム１７５は、処理ガスを下方に、チャンバの天井１５０から離れ、基板の表面１５５の方へ反転させ、もって、問題を含むチャンバの天井１５０の堆積物を減らし、そのエッチングを減らす。上側ブリムは、また、管壁からガス用チャネル１２０のボリューム内に下方へと伸びる突出部を備える。突出部は、隆起部を有する緩やかなハンプ（こぶ）を側部の中央と窪みに備えてもよい。これにより、上側の薄層１２２は、基板の周辺に向かって、下方に向けられる。（より効率的に基板周辺を覆う）上側薄膜と（より効率的に基板の中央部を覆う）下側薄膜との組み合わせの結果、ガス分配用ノズル１１０は、より均一な処理ガスの分配を基板表面にわたって発生させる。
【００１２】
テーパ付き流出口１３０の非対称設計も同様に、テーパ付き流出口１３０が処理ガスを望ましい角度をなす濃度分布の分配で実質的に基板表面１６５の方に導き、実質的に均一に基板表面１６５を覆うことを許容する。図２に示されるように、処理ガスが非対称テーパ付きアパーチャ１３０を出ると、下側リップ１７０は、非対称に処理ガス流を妨げ、ガス流の外側領域内の下側薄膜を再び内側に導き、ガス流ストリームの中央部におけるガス濃度を増加させる。非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、また、ガス流ストリームの濃度分布に非対称性を与え、その非対称性が、基板１４５の一側部に対するガス分配用ノズル１１０の非対称位置を補償する。非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、基板表面１５５の中央部上方の、中央領域１８５の方に放出されるガスを集中させ、基板表面１５５の中央部の改善された露出、もって、基板１４５の実質的に均一なカバレージを生じさせる。一実施形態において、非対称テーパ付きアパーチャ１３０は、ガス分配管１６５の中心軸１２５の下方に処理ガスの大部分を分配するように形成される。対照的に、図１（従来技術）に示されるように、在来のガスノズルは、排出の際、実質的に対象的に処理ガスが外部的に噴き出され、ストリームの中央に不備な部分が生じ、これは、基板表面１５５の中央部を不十分に露出する。改良されたガス分配用ノズル１１０は、ノズル１１５からの処理ガスを、噴霧パターンで基板１４５の方に排出するが、これは、ガス分配用ノズル１１０の中心軸１２５の周りで放射状に対称になっており、処理ガスが、処理用チャンバ１４０の天井１５０の方に不利益かつ無駄に流れることを防ぎ、また、基板表面１５５のカバレージの均一性を改善する。
【００１３】
図２で示されるように、非対称テーパ付きアパーチャ１３０の下側リップ１７０は、傾斜された外側面１３５を持ってもよい。処理ガス１０２が、非対称テーパ付きアパーチャ１３０から排出された後、減速されると、高圧領域が、下側リップ１７０の傾斜面１３５の付近で形成される。この領域での圧縮ガスは、下側リップ１７０に力を作用させ、下側リップ１７０は、同一の反対方向の力を、下側リップ１７０に対し垂直であって下側リップ１７０から離れる方向で、高圧領域内のガスに作用させ、処理ガスを基板１４５の方に下方角度で導く。下側リップ１７０の外側傾斜面１３５は、処理ガスが非対称テーパ付きアパーチャ１３０の開口１９０から放出された後、処理ガスの為の跳躍台として機能する。たとえば、非対称テーパ付きアパーチャ１３０の外側傾斜面１３５は、望ましい質量流角度分布を達成するため、９０°未満の角度であってもよい。外側傾斜面１３５は、より望ましい角度分布を達成するため、中心軸１２５に関して、少なくとも約５°の角度でありさえすればよい。
【００１４】
ガス分配用ノズル１１０は、非対称テーパ付きアパーチャ１３０からの処理ガスを基板１４５の方に、望ましい噴霧様式で噴射するように適合されているが、この噴霧様式は、不利益かつ無駄にチャンバ１４０の天井１５０の方に処理ガスが流れることを防ぎ、基板表面１５５のカバレージの均一性を改善する。このガス用ノズルの設計は、チャンバ１４０の天井１５０における堆積物の形成も著しく減少させる。その結果、チャンバ１４０は、洗浄される回数が少なくなり、洗浄サイクル間の長期動作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（従来技術）は、処理用チャンバ内の、在来のガス分配管の一部断面の側面図であり、ガス分配管により提供される望ましくないガス流分布を示す。
【図２】図２は、基板製作装置の処理チャンバの一実施形態において、本発明によるガス分配管の一部断面の側面図である。
【符号の説明】
５、１４５…基板、１０…ガス分配管、１５、１５５…基板表面、１８…堆積物、２０、１４０…チャンバ、２５…ガス流出口、３０…側壁、３５、１５０…天井、４０、１０２…処理ガス、４５、１６５…ガス分配管、５０…誘導アンテナ、１１０…ガス分配用ノズル、１１５…ノズル、１２０…ガス用チャネル、１２１…下側薄層、１２２…上側薄層、１２５…中心軸、１３０…非対称テーパ付きアパーチャ又はテーパ付き流出口、１３５…傾斜された外側面または外側傾斜面、１４０…処理用チャンバ、１４２…基板サポート、１７０…下側リップ、１７５…上側ブリム、１９０…開口、２００…基板製作装置、２１０…処理ガス供給部、２２０…流量弁、２２６…ガス・ディストリビュータ、２２８…ガス・エナジャイザー、２３０…アンテナ、２４０…エナジャイザー用電源、２５０…コントローラ。
【図１】
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【図２】
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