(57)【要約】  熱素子を備えるガス分配プレートを含む原子層堆積装置及び方法が提供される。熱素子は、温度を一時的に上げるか、又は下げることによって基板の表面の一部の温度を局所的に変更することができる。
2014513203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のガス分配プレートであって、ガスの流れを基板の表面に向ける複数の細長いガスポート、前記基板の一部の温度変化を引き起こす少なくとも１つの熱素子を有する、ガス分配プレートと
を備える、堆積システム。
【請求項２】
表面を有する基板を処理するための堆積システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のガス分配プレートであって、ガスの流れを基板の表面に向ける複数の細長いガスポートを有する、ガス分配プレートと
を備え、
前記ガス分配プレートは前記ガス分配プレートの第１の端部に位置する第１の熱素子を含み、
前記ガス分配プレートは前記ガス分配プレートの第２の端部に位置する第２の熱素子を含む、堆積システム。
【請求項３】
表面を有する基板を処理するための堆積システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のガス分配プレートであって、ガスの流れを基板の表面に向ける複数の細長いガスポートを有する、ガス分配プレートと
を備え、
前記ガス分配プレートは前記基板の前記表面の少なくとも一部の温度を上げる熱素子を含み、
前記ガス分配プレートは前記基板の前記表面の少なくとも一部の温度を下げる熱素子を含む、堆積システム。
【請求項４】
各熱素子は、少なくとも１つの細長いガスポート内と、ガスポート間の前記ガス分配プレートの前面のうちの１つ又は複数に位置決めされる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の堆積システム。
【請求項５】
前記ガス分配プレートの前記前面に位置決めされた熱素子は前記基板の前記一部を加熱又は冷却し、少なくとも１つの細長いガスポート内に位置決めされた熱素子は前記細長いガスポート内のガスの前記流れを加熱又は冷却する、請求項４に記載の堆積システム。
【請求項６】
各熱素子は放射ヒータ、抵抗ヒータ及び冷却器のうちの１つ又は複数を含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の堆積システム。
【請求項７】
前記複数の細長いガスポートに対して垂直な軸に沿って基板を移動させる基板キャリアを更に備える、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の堆積システム。
【請求項８】
前記熱素子は、前記基板の表面において局所的な温度変化を引き起こす、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の堆積システム。
【請求項９】
第１のガスを供給する第１のガスポートＡ及び第２のガスを供給する第２のガスポートＢを含む複数の細長いガスポートを備えるガス分配プレートの下で、表面を有する基板を横に移動させることと、
前記基板表面に前記第１のガスを供給することと、
前記基板表面に前記第２のガスを供給することと、
前記基板表面の温度を局所的に変更することと
を含む、基板を処理する方法。
【請求項１０】
ガスポートＡからガスポートＢまで延在する領域内で基板表面温度が変更される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板表面温度は、ガスポートＡの周囲において変更される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板表面温度は、ガスポートＢの周囲において変更される、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板表面温度は、前記基板を放射加熱すること、抵抗加熱すること、若しくは冷却すること、又は前記第１のガス及び前記第２のガスのうちの１つ若しくは複数を抵抗加熱すること及び冷却することのうちの１つ又は複数によって変更される、請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
第１のガスを供給する第１のガスポートＡ及び第２のガスを供給する第２のガスポートＢを含む複数の細長いガスポートを備えるガス分配プレートの下で、表面を有する前記基板を横に移動させることと、
第１の熱素子を用いて前記基板表面の温度を局所的に変更した後に、前記ガスポートＡから前記基板表面に前記第１のガスを供給することと、
第２の熱素子を用いて前記基板表面の温度を局所的に変更した後に、前記ガスポートＢから前記基板表面に前記第２のガスを供給することと、
前記基板表面の温度を局所的に変更することと
を含む、基板を処理する方法。
【請求項１５】
ガスポートＡからガスポートＢまで延在する領域内で基板表面温度が変更され、前記基板表面温度は、前記基板を放射加熱すること、抵抗加熱すること、及び冷却すること、又は前記第１のガス及び前記第２のガスのうちの１つ若しくは複数を抵抗加熱すること若しくは冷却することのうちの１つ又は複数によって変更される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は包括的には材料を堆積するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、直線往復運動を用いる原子層堆積チャンバに向けられる。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理、フラットパネルディスプレイ処理又は他の電子デバイス処理の分野において、基板上に材料を堆積する際に、気相堆積プロセスが重要な役割を果たしてきた。電子デバイスの形状が縮小し続け、デバイス密度が増加し続けるにつれて、機構のサイズ及びアスペクト比は更に挑戦的になりつつあり、例えば、機構サイズは０．０７μｍに、アスペクト比は１０以上になりつつある。したがって、これらのデバイスを形成するために材料を共形的に堆積することが益々重要になりつつある。
【０００３】
原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス中に、基板を含むプロセスチャンバ内に反応性ガスが導入される。一般的に、基板の或る領域が第１の反応物と接触し、第１の反応物が基板表面に吸着される。その後、基板は第２の反応物と接触し、第２の反応物は第１の反応物と反応して、堆積材料を形成する。各反応性ガスの供給間にパージガスを導入して、生じる反応のみが基板表面上に存在するのを確実にすることができる。
【０００４】
第１の反応物に対する最適な反応条件が第２の反応物の最適な反応条件と同じでない数多くの実例がある。反応毎にチャンバ全体及び基板の温度を変更するのは非効率的である。更に、条件があまりにも長い時間にわたって保持される場合には、反応条件によっては、基板及び結果として形成されるデバイスに長期的な損傷を引き起こす恐れがある。それゆえ、より最適な反応条件下で原子層堆積によって基板を処理する改善された装置及び方法が、当該技術分野において引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は、処理チャンバを含む堆積システムに向けられる。処理チャンバ内にガス分配プレートがある。ガス分配プレートは、ガスの流れを基板の表面に向けるように構成される複数の細長いガスポートを備える。また、ガス分配プレートは、基板の一部に温度変化を引き起こすように構成される少なくとも１つの熱素子も備える。具体的な実施形態では、熱素子は、基板の表面において局所的な温度変化を引き起こすように構成される。幾つかの具体的な実施形態は、複数の細長いガスポートに対して垂直な軸に沿って基板を移動させるように構成される基板キャリアを更に備える。
【０００６】
幾つかの実施形態の熱素子は、少なくとも１つの細長いガスポート内に位置決めされる。幾つかの実施形態では、熱素子はガスポート間のガス分配プレートの前面に位置決めされる。特定の実施形態では、少なくとも１つの熱素子はパージガスと連通する細長いガスポート内にある。詳細な実施形態では、熱素子はガス分配プレートの第１の端部及び第２の端部のうちの一方又は両方に位置決めされる。
【０００７】
１つ又は複数の実施形態では、熱素子は抵抗ヒータである。詳細な実施形態では、抵抗ヒータは、ガス分配プレートの前面に位置決めされ、基板の一部を直接加熱する。具体的な実施形態では、抵抗ヒータは、少なくとも１つの細長いガスポート内に位置決めされ、細長いガスポート内のガスの流れを加熱するように構成される。
【０００８】
１つ又は複数の実施形態では、熱素子は放射ヒータである。詳細な実施形態では、放射ヒータはレーザである。
【０００９】
幾つかの実施形態では、熱素子は冷却器である。詳細な実施形態では、冷却器は、少なくとも１つの細長いガスポート内に位置決めされ、細長いガスポート内のガスの流れを冷却するように構成される。
【００１０】
本発明の更なる実施形態は、基板を処理する方法に向けられる。表面を有する基板が、ガス分配プレートの下を横に移動する。ガス分配プレートは、第１のガスを供給する第１のガスポートＡ及び第２のガスを供給する第２のガスポートＢを含む、複数の細長いガスポートを備える。第１のガスは基板表面に供給される。第２のガスは基板表面に供給される。基板表面の温度は、局所的に変更される。
【００１１】
幾つかの実施形態では、基板表面温度は、ガスポートＡからガスポートＢまで延在する領域内で変更される。詳細な実施形態では、基板表面温度は、ガスポートＡの周囲において変更される。具体的な実施形態では、基板表面温度は、ガスポートＢの周囲において変更される。
【００１２】
詳細な実施形態では、基板表面温度は、基板を放射加熱すること、抵抗加熱すること、及び冷却することのうちの１つ又は複数によって変更される。具体的な実施形態では、基板表面温度は、第１のガス及び第２のガスのうちの１つ又は複数のガスを抵抗加熱すること、及び冷却することのうちの１つ又は複数によって変更される。
【００１３】
本発明の上記の特徴が達成される態様を詳細に理解できるように、添付の図面において例示される本発明の実施形態を参照することによって、先に手短に要約された本発明の更に詳細な説明を行うことができる。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示しており、本発明は他の同様に実効的な実施形態を受け入れることができるので、添付の図面はその範囲を制限すると見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの概略的な断面図である。
【図２】本発明の１つ又は複数の実施形態によるサセプタを示す図である。
【図３】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図４】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図５】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図６】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図７】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図８】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【図９】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態は、基板の改善された処理を提供する原子層堆積装置及び方法に向けられる。本発明の具体的な実施形態は、基板の一部の温度を変更するための少なくとも１つの熱素子を組み込む、原子層堆積装置（周期的堆積とも呼ばれる）に向けられる。
【００１６】
幾つかの原子層堆積プロセスでは、前駆体反応が異なると、異なる温度が必要とされる。前駆体Ａの効率的な反応のために必要とされる温度が前駆体Ｂの場合よりも低い場合には、基板を前駆体Ａから前駆体Ｂに移動させながら、基板を局所的に加熱する必要がある。より高い温度が必要とされる前駆体Ｂに関連付けられるスロット内にある線形ヒータが、堆積中又は堆積前に基板表面を加熱することができる。このヒータは、前駆体に暴露されるストリップにおいて基板を加熱するランプ又はレーザアレイから形成することができる。そのヒータは、基板表面に近接して位置し、堆積エリアに入る前に基板表面を加熱する抵抗ヒータとすることができるか、又は基板表面は熱いガスによって加熱することができる。バルク基板は基板上の熱いストリップよりも冷たく、基板の上面のみが熱くなるので、熱いストリップの温度は、前駆体Ａの効率的な反応のために必要とされるレベルまで下がるはずである。必要に応じて、スロットＢ後に、幾つかの更なる冷却を適用することができる。冷却は、例えば、冷却されたプレート又は冷たいガスを用いて行うことができる。逆に、前駆体Ｂの効率的な反応のために必要とされる温度が前駆体Ａの場合よりも低い場合には、基板をＡからＢに移動しながら、基板を局所的に冷却する必要がある。線形冷却装置又は冷たいガスが、スロットＢの前に基板温度を下げることができる。
【００１７】
図１は、本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積システム又はシステム１００の概略的な断面図である。システム１００は、ロードロックチャンバ１０及び処理チャンバ２０を含む。処理チャンバ２０は一般的には封止可能な密閉体であり、真空下で、又は少なくとも低圧下で操作される。処理チャンバ２０は隔離弁１５によってロードロックチャンバ１０から隔離される。隔離弁１５は、閉位置では、処理チャンバ２０をロードロックチャンバ１０から封止し、開位置では、基板６０をロードロックチャンバ１０から弁を通して処理チャンバ２０に、及びその逆に移送できるようにする。
【００１８】
システム１００は、基板６０にわたって１つ又は複数のガスを分配することができるガス分配プレート３０を含む。ガス分配プレート３０は、当業者に既知である任意の適切な分配プレートとすることができ、記述される具体的なガス分配プレートは本発明の範囲を制限するものと見なされるべきはない。分配プレート３０の外面は基板６０の第１の表面６１に面する。
【００１９】
本発明の実施形態とともに用いるための基板は、任意の適切な基板とすることができる。詳細な実施形態では、基板は硬質で、別個の、概ね平坦な基板である。本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、基板を参照する際の用語「別個の」は、基板が一定の寸法を有することを意味する。具体的な実施形態の基板は、２００ｍｍ又は３００ｍｍ径のシリコン基板のような半導体基板である。
【００２０】
ガス分配プレート３０は、１つ又は複数のガスストリームを基板６０に送出するように構成される複数のガスポートと、各ガスポート間に配置され、処理チャンバ２０からガスストリームを排出するように構成される複数の真空ポートとを備える。図１の詳細な実施形態では、ガス分配プレート３０は、第１の前駆体インジェクタ１２０と、第２の前駆体インジェクタ１３０と、パージガスインジェクタ１４０とを備える。インジェクタ１２０、１３０、１４０は、メインフレームのようなシステムコンピュータ（図示せず）によって、又はプログラマブルロジックコントローラのようなチャンバ専用コントローラによって制御することができる。前駆体インジェクタ１２０は、複数のガスポート１２５を通して、化合物Ａの反応性前駆体の連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。前駆体インジェクタ１３０は、複数のガスポート１３５を通して、化合物Ｂの反応性前駆体の連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。パージガスインジェクタ１４０は、複数のガスポート１４５を通して、非反応性又はパージガスの連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。パージガスは、処理チャンバ２０から反応性材料及び反応性副生成物を除去するように構成される。パージガスは通常、窒素、アルゴン及びヘリウムのような不活性ガスである。ガスポート１４５は化合物Ａの前駆体を化合物Ｂの前駆体から分離するように、ガスポート１２５とガスポート１３５との間に配置され、それにより、前駆体間の相互汚染を回避する。
【００２１】
別の態様では、処理チャンバ２０に前駆体を注入する前に、遠隔プラズマ源（図示せず）が前駆体インジェクタ１２０及び前駆体インジェクタ１３０に接続される場合がある。遠隔プラズマ源内の化合物に電界をかけることによって、反応性化学種のプラズマを生成することができる。意図した化合物を活性化することができる任意の電源を用いることができる。例えば、ＤＣ、無線周波数（ＦＲ）、及びマイクロ波（ＭＷ）に基づく放電技法を用いる電源を用いることができる。ＲＦ電源が用いられる場合には、その電源は容量性結合又は誘導性結合することができる。活性化は、熱に基づく技法、ガス分解技法、高輝度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、又はｘ線源への暴露によって引き起こすこともできる。例示的な遠隔プラズマ源は、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  Ｉｎｃ．及びＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．のような販売業者から市販される。
【００２２】
システム１００は処理チャンバ２０に接続されるポンピングシステム１５０を更に含む。ポンピングシステム１５０は一般的に、１つ又は複数の真空ポート１５５を通して、処理チャンバ２０からガスストリームを吸い出すように構成される。真空ポート１５５は、ガスストリームが基板表面と反応した後に処理チャンバ２０からガスストリームを吸い出すように、かつ前駆体間の相互汚染を更に制限するように、各ガスポート間に配置される。
【００２３】
システム１００は処理チャンバ２０上の各ポート間に配置される複数の仕切り１６０を含む。各仕切りの下側部分は、基板６０の第１の表面６１の近くまで、例えば、第１の表面６１から約０．５ｍｍ又はそれ以上まで延在する。このようにして、ガスストリームが基板表面と反応した後に、ガスストリームが仕切り１６０の下側部分を迂回して真空ポート１５５に向かって流れることができるようにするのに十分な距離だけ、その下側部分が基板表面から離れる。矢印１９８は、ガスストリームの方向を示す。仕切り１６０はガスストリームに対する物理的障壁として機能するので、仕切りは前駆体間の相互汚染も制限する。図示される構成は単なる例示であり、本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではない。図示されるガス分配システムが単に１つの実現可能な分配システムであり、他のタイプのシャワーヘッド及びガスクッションプレートを用いることもできることは当業者には理解されよう。
【００２４】
動作時に、基板６０がロードロックチャンバ１０に（例えば、ロボットによって）供給され、シャトル６５上に置かれる。隔離弁１５が開けられた後に、シャトル６５はトラック７０に沿って移動する。シャトル６５が処理チャンバ２０内に入ると、隔離弁１５が閉じて、処理チャンバ２０を封止する。その後、シャトル６５は、処理するために、処理チャンバ２０の中を移動する。一実施形態では、シャトル６５は、チャンバの中を直線経路に沿って移動する。
【００２５】
基板６０は処理チャンバ２０の中を移動するにつれて、基板６０の第１の表面６１がガスポート１２５から来る化合物Ａの前駆体、及びガスポート１３５から来る化合物Ｂの前駆体、その間にあるガスポート１４５から来るパージガスに繰り返し暴露される。パージガスの注入は、基板表面１１０を次の前駆体に暴露する前に、先行する前駆体からの未反応の材料を除去するように設計される。種々のガスストリーム（例えば、前駆体又はパージガス）への各暴露後に、それらのガスストリームはポンピングシステム１５０によって真空ポート１５５を通して吸い出される。各ガスポートの両側に真空ポートを配置することができるので、ガスストリームは両側にある真空ポート１５５を通して吸い出される。したがって、ガスストリームは、それぞれのガスポートから垂直に基板６０の第１の表面６１に向かって下方に流れ、その後、基板表面１１０にわたって、仕切り１６０の下側部分を迂回して流れ、最終的に真空ポート１５５に向かって上方に流れる。このようにして、各ガスは基板表面１１０にわたって均一に分配することができる。矢印１９８はガス流の方向を示す。基板６０は、種々のガスストリームに暴露されている間に回転することもできる。基板の回転は、形成された層内にストリップが形成されるのを防ぐのに役に立つことがある。基板の回転は連続的にすることができるか、又は離散的なステップにすることができる。
【００２６】
処理チャンバ２０内の最後のガスポートによる完全な暴露を確実にするように、一般的に、処理チャンバ２０の端部に十分な空間が設けられる。基板６０が処理チャンバ２０の端部に達すると（すなわち、第１の表面６１が処理チャンバ２０内の全てのガスポートに完全に露出されると）、基板６０は、ロードロックチャンバ１０の方向に戻る。基板６０がロードロックチャンバ１０に向かって戻るにつれて、基板表面は、最初の暴露とは逆の順序において、化合物Ａの前駆体、パージガス、及び化合物Ｂの前駆体に再び暴露される場合がある。
【００２７】
基板表面１１０が各ガスに暴露される程度は、例えば、ガスポートから来る各ガスの流量、及び基板６０の移動速度によって決定することができる。一実施形態では、各ガスの流量は、基板表面１１０から吸着された前駆体を除去しないように設定される。各仕切り間の幅、処理チャンバ２０上に配置されるガスポートの数、及び基板が行き来する回数も、基板表面１１０が種々のガスに暴露される程度を決定することができる。結果として、先に参照された要因を変更することによって、堆積された膜の量及び質を最適化することができる。
【００２８】
別の実施形態では、システム１００は、前駆体インジェクタ１２０及び前駆体インジェクタ１３０を含むことができるが、パージガスインジェクタ１４０を含まない。結果として、基板６０が処理チャンバ２０の中を移動するにつれて、基板表面１１０は、その間にパージガスに暴露されることなく、化合物Ａの前駆体及び化合物Ｂの前駆体に交互に暴露されることになる。
【００２９】
図１に示される実施形態は、基板の上方にガス分配プレート３０を有する。それらの実施形態は、この直立した向きに対して記述及び図示されてきたが、反転された向きも可能であることは理解されよう。その状況では、基板６０の第１の表面６１は下方に面し、一方、基板に向かうガス流は上方に向けられることになる。
【００３０】
更に別の実施形態では、システム１００は、複数の基板を処理するように構成することができる。そのような実施形態では、システム１００は、第２のロードロックチャンバ（ロードロックチャンバ１０の反対端に配置される）及び複数の基板６０を含むことができる。基板６０は、ロードロックチャンバ１０に供給され、第２のロードロックチャンバから回収される場合がある。
【００３１】
幾つかの実施形態において、シャトル６５は、基板６０を搬送するためのサセプタ６６である。一般的に、サセプタ６６は、基板にわたって均一な温度を生成するのを助けるキャリアである。サセプタ６６は、ロードロックチャンバ１０と処理チャンバ２０との間を両方向に（図１の構成に対して、左から右に、かつ右から左に）移動可能である。サセプタ６６は基板６０を搬送するための上面６７を有する。サセプタ６６は、処理するために基板６０を加熱することができるような加熱式サセプタとすることができる。一例として、サセプタ６６は、サセプタ６６の下に配置される、放射熱ランプ９０、加熱プレート、抵抗性コイル又は他の加熱デバイスによって加熱することができる。
【００３２】
更に別の実施形態では、サセプタ６６の上面６７は、図２に示されるように、基板６０を収容するように構成される凹部６８を含む。サセプタ６６は、基板の下にサセプタ材料が存在するように、一般的に基板の厚みよりも厚い。詳細な実施形態では、凹部６８は、基板６０が凹部６８内に配置されるときに、基板６０の第１の表面６１がサセプタ６６の上面６７と同一平面を成すように構成される。別の言い方をすると、幾つかの実施形態の凹部６８は、基板６０がその中に配置されるときに、基板６０の第１の表面６１が、サセプタ６６の上面６７より上方に突出しないように構成される。
【００３３】
幾つかの実施形態では、基板をキャリアから熱分離して、熱損失を最小限に抑える。これは、限定はしないが、表面接触面積を最小限に抑えること、低熱伝導材料を用いることを含む、任意の適切な手段によって果たすことができる。
【００３４】
基板は固有の熱バジェットを有し、熱バジェットは基板上で行われる先行する処理に基づいて制限される。それゆえ、基板が大きな熱変動にさらされるのを制限してこの熱バジェットを超えるのを回避し、このことにより、先行する処理を損なうのを回避することが有用である。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート３０は、基板６０の一部の表面において局所的な温度変化を引き起こすように構成される少なくとも１つの熱素子８０を含む。局所的な温度変化は、基板のバルク温度に影響を及ぼすことなく、基板６０の表面の一部に主に影響を及ぼす。
【００３５】
図３を参照すると、動作時に、基板６０は、矢印によって示されるように、ガス分配プレート３０のガスポートに対して移動する。この実施形態では、処理チャンバ２０は、前駆体Ａと基板６０又は基板６０上の層との効率的な反応のために適しているが、前駆体Ｂの効率的な反応のためには低すぎる温度に保持される。領域Ｘは、パージガスを有するガスポート、真空ポート及び第１の前駆体Ａポートを通過し、第１の前駆体Ａポートにおいて、基板６０の表面は第１の前駆体Ａと反応する。処理チャンバ２０は前駆体Ａの反応に適した温度に保持されるので、基板６０が前駆体Ｂに向かって移動するにつれて、領域Ｘは熱素子８０によって作用され、領域Ｘの局所温度が上昇する。詳細な実施形態では、領域Ｘの局所温度は、前駆体Ｂの反応にとって都合がよい温度まで上昇する。
【００３６】
本明細書において使用及び記述されるときに、領域Ｘは、基板の人為的な固定点又は領域であることは当業者には理解されよう。実際の使用時には、基板はガス分配プレート３０に隣接して移動しているので、領域Ｘは、文字通り、移動している目標物になる。説明のために、図示される領域Ｘは、基板の処理中に固定点にある。
【００３７】
詳細な実施形態では、領域Ｘは、基板の一部とも呼ばれ、そのサイズが制限される。幾つかの実施形態では、任意の個々の熱素子によって影響を受ける基板の一部は、基板の面積の約２０％未満である。種々の実施形態において、任意の個々の熱素子によって影響を受ける基板の一部は、基板の面積の約１５％、１０％、５％又は２％未満である。
【００３８】
熱素子８０は、任意の適切な温度変更デバイスとすることができ、数多くの場所に位置決めすることができる。熱素子８０の適切な例は、限定はしないが、放射ヒータ（例えば、ランプ及びレーザ）、抵抗ヒータ、液体制御式熱交換器及び冷却プレートを含む。
【００３９】
図３〜図６は、種々の熱素子８０配置及びタイプを示す。これらの例は本発明の幾つかの実施形態の例示にすぎず、本発明の範囲を制限すると見なされるべきでないことは理解されたい。幾つかの実施形態では、熱素子８０は、少なくとも１つの細長いガスポート内に位置決めされる。この種類の実施形態が図３〜図５に示される。図３では、熱素子８０はガスポートへの入口に位置決めされる放射ヒータである。基板６０の領域Ｘが放射ヒータを含むガスポートに隣接して進むにつれて、その放射ヒータを用いて領域Ｘを直接加熱することができる。ここでは、領域ＸがガスポートＢの周囲に隣接するときに、基板の領域Ｘが加熱され、変更される。
【００４０】
任意の所与のガス分配プレート３０内に２つ以上の熱素子８０が存在できることは当業者には理解されよう。この一例が、前駆体Ａ及び前駆体Ｂの２つの繰り返しユニットを備えるガス分配プレート３０である。前駆体Ｂの反応温度が前駆体Ａよりも高い場合には、熱素子を、前駆体Ｂガスポートのそれぞれの中に、又は周囲に／付近に配置することができる。
【００４１】
具体的な実施形態では、放射ヒータは、ガスポートに沿って基板６０の表面に向けられるレーザである。領域Ｘが熱素子を通過するにつれて、或る期間にわたって温度が上昇したままになることは図３から明らかである。その領域の場合に温度が上昇したままである時間の長さは幾つかの要因によって決まる。したがって、幾つかの実施形態では、放射ヒータは前駆体Ｂガスポート手前の真空ポート又はパージガスポートのうちの１つに位置決めされる。これらの実施形態では、領域Ｘは前駆体Ｂの反応を高めるのに十分に長い時間にわたって残留熱を保持する。これらの実施形態では、領域Ｘは加熱され、ガスポートＡの周囲からガスポートＢの周囲まで延在する領域においてその温度が変更される。
【００４２】
図４及び図５は、熱素子８０が抵抗ヒータである本発明の代替の実施形態を示す。抵抗ヒータは、限定はしないが、管状ヒータを含む、当業者に既知である任意の適切なヒータとすることができる。図４では、抵抗ヒータは、抵抗ヒータを通過するガスが加熱されるように、ガスポート内に位置決めされる。具体的な実施形態では、抵抗ヒータを通過するガスは、基板又は基板上の層との効率的な反応を与えるのに十分な温度まで加熱される。抵抗ヒータを通過する加熱されたガスは、その後、基板の領域Ｘを加熱することができる。この実施形態、及び類似の実施形態において、基板６０の領域Ｘの表面温度は、領域ＸがガスポートＢの周囲に隣接するときに変更される。
【００４３】
図５は、抵抗ヒータがパージガスポート内に配置される代替の実施形態を示す。この抵抗ヒータを配置するのは、領域Ｘが前駆体Ａの作用を受けた後、かつ前駆体Ｂの作用を受ける前である。本実施形態の抵抗ヒータはパージガスを加熱し、パージガスは基板と接触して、基板の一部、すなわち、領域Ｘを加熱する。詳細な実施形態では、熱素子８０は、パージガスがガス分配プレートの中に流される前に加熱又は冷却されるように位置決めされる。
【００４４】
図４及び図５の実施形態に類似の幾つかの実施形態は、抵抗ヒータを冷却プレートで置き換える。冷却プレートをガスポート内のガス流の中に配置して、これらのポートから出るガスの温度を下げることができる。幾つかの実施形態では、冷却されるガスは前駆体Ａ又は前駆体Ｂのうちの一方又は両方である。詳細な実施形態では、熱素子８０は、パージガスポート内に配置され、パージガスを冷却し、基板の表面の温度を下げる冷却プレートである。
【００４５】
図６は、熱素子８０がガス分配プレート３０の前面に位置決めされる本発明の別の実施形態を示す。熱素子８０は、２つのガスポート間にあるガス分配プレートの部分の中に示される。これらの熱素子のサイズは、隣接するガスポート間の間隙を最小限に抑えるように、必要に応じて調整することができる。具体的な実施形態では、熱素子は、仕切り１６０の幅に概ね等しいサイズを有する。これらの実施形態の熱素子８０は、放射ヒータ及び抵抗ヒータ、又は冷却器を含む、任意の適切な熱素子とすることができる。この特定の構成は、基板６０の表面に近接しているので、抵抗ヒータ及び冷却プレートにとって適している場合がある。詳細な実施形態では、熱素子８０は、ガス分配プレートの前面に位置決めされ、基板６０の一部、すなわち、領域Ｘを直接加熱する抵抗ヒータである。具体的な実施形態では、熱素子８０は、ガス分配プレートの前面に位置決めされ、基板６０の一部、すなわち、領域Ｘを直接冷却する冷却プレートである。詳細な実施形態では、熱素子８０はガスポートの両側に位置決めされる。これらの実施形態は、基板がガス分配プレート３０に隣接して行き来する往復運動処理とともに用いるのに特に適している。
【００４６】
熱素子８０は、ガス分配プレート３０の前方及び／又は後方に位置決めされる場合もある。この実施形態は、基板がガス分配プレートに隣接して行き来する往復処理チャンバ、及び連続的な（カルーセル又はコンベヤ）アーキテクチャの両方の場合に適している。詳細な実施形態では、熱素子８０は加熱ランプである。図７に示される具体的な実施形態では、２つの熱素子８０が存在し、ガス分配プレートの両側に１つずつあり、その結果、往復タイプ処理において、基板６０が両方の処理方向において加熱される。
【００４７】
図８は本発明の別の実施形態を示しており、２つのガス分配プレート３０が存在し、ガス分配プレート３０のそれぞれの前方、後方及び間に熱素子８０がある。この実施形態は、単一のサイクルにおいて（１回行き来すると）複数の層を堆積できるようになるので、往復処理チャンバの場合に特に使用される。ガス分配プレート３０の最初及び最後に熱素子８０が存在するので、基板６０は、前進（例えば、左から右）又は逆進（例えば、右から左）の両方の移動時にガス分配プレート３０を通過する前に熱素子８０によって作用される。処理チャンバ２０は、ガス分配プレート３０の前方及び／又は後方にある熱素子８０とともに、任意の数のガス分配プレート３０を有することができ、本発明は図示される実施形態に限定されるべきでないことは当業者には理解されよう。
【００４８】
図９は、最後のガス分配プレート３０の後方において熱素子８０を使用しない、図８の実施形態に類似の別の実施形態を示す。この種類の実施形態は、往復処理ではなく、連続処理とともに特に使用される。例えば、処理チャンバ２０は、各プレートの前方にある熱素子８０とともに、任意の数のガス分配プレート３０を含むことができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、熱素子８０はガス分配プレート又はガス分配プレートの一部であり、加熱又は冷却されたガスストリームを基板の表面に向けるように構成される。更に、基板に近接することによって基板表面温度を変化させることができるように、ガス分配プレートを加熱又は冷却することができる。例えば、連続処理環境において、処理チャンバは、幾つかのガス分配プレートを有することができるか、又は多数のガスポートを備える単一のプレートを有することができる。ガス分配プレート（２つ以上が存在する場合）のうちの１つ若しくは複数、又はガスポートのうちの幾つかを、加熱若しくは冷却されたガス、又は放射エネルギーを与えるように構成することができる。
【００５０】
本発明の更なる実施形態は、基板を処理する方法に向けられる。基板６０が、複数の細長いガスポートを備えるガス分配プレート３０に隣接して横に移動する。細長いガスポートは、第１のガスを供給する第１のガスポートＡ及び第２のガスを供給する第２のガスポートＢを含む。第１のガスは基板表面に供給され、第２のガスは基板表面に供給される。処理中に基板表面の局所温度が変更される。幾つかの実施形態では、第１のガスを基板表面に供給した後に、かつ第２のガスを基板表面に供給する前に、温度が局所的に変更される。詳細な実施形態では、第１のガスを供給するのと概ね同時に、又は第２のガスを供給するのと概ね同時に温度が局所的に変更される。
【００５１】
詳細な実施形態では、基板表面温度は、基板表面を放射加熱すること、抵抗加熱すること、及び冷却することのうちの１つ又は複数によって直接変更される。具体的な実施形態では、基板表面温度は、第１のガス及び第２のガスのうちの１つ又は複数を抵抗加熱すること、及び冷却することのうちの１つ又は複数によって間接的に変更される。
【００５２】
本明細書において本発明が特定の実施形態を参照しながら記述されてきたが、これらの実施形態は、本発明の原理及び応用形態の単なる例示であることは理解されたい。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の方法及び装置に種々の変更及び改変を加えることができることは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変更及び改変を含むことを意図している。
【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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