(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス注入抽出装置であって、
プレートであって、プレートの厚みを貫通する複数の開孔を有し、前記複数の開孔の各開孔は開孔壁を有する、プレートと、
複数のチューブであって、各チューブは前記複数の開孔のうちの１つの中に部分的に配置され、前記チューブの各々の配置された部分は、それが配置されている前記開孔の前記開孔壁の少なくとも一部から間隔を保ち、それによって、前記開孔壁の少なくとも一部と前記チューブの前記配置された部分との間に隙間を形成し、前記複数のチューブは、第１のチューブと第２のチューブとを含む、複数のチューブと、
前記第１のチューブの各々と流体結合された、第１のガスを供給する第１のガス供給と、
前記第２のチューブの各々と流体結合された、第１のガスとは異なる第２のガスを供給する第２のガス供給と、
前記隙間の各々と流体結合された真空源であって、前記真空源は、第１の真空源と第２の真空源とを含み、前記第１の真空源は、前記開孔壁と前記第１のチューブとの間に形成された隙間に流体結合され、前記第２の真空源は、前記開孔壁と前記第２のチューブとの間に形成された隙間に流体結合されている、真空源と、を含む、ガス注入抽出装置。
【請求項２】
前記開孔は断面が六角形である、請求項１に記載のガス注入抽出装置。
【請求項３】
前記チューブのうちの少なくともいくつかは、共通ガス供給に流体結合されているか、
前記隙間のうちの少なくともいくつかは、共通真空源に流体結合されている、のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のガス注入抽出装置。
【請求項４】
処理チャンバであって、
処理容積を囲み、かつ、前記処理容積の中に配置された基板支持体を有するチャンバ本体と、
前記基板支持体に対向して配置された、請求項１から３のいずれか一項に記載の前記ガス注入抽出装置とを備える、処理チャンバ。
【請求項５】
前記複数のチューブのうちの少なくともいくつかは、共通ガス供給に流体結合されているか、
前記隙間のうちの少なくともいくつかは、共通真空源に流体結合されている、のうちの少なくとも１つである、請求項４に記載の処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して基板処理システムに関し、より具体的には、そのような基板処理システムにおいて使用するためのガス注入抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理において、例えば、基板処理チャンバに提供された処理ガスの反応から形成された反応副生成物は、典型的には、排気口を介して処理チャンバから排出される。排気口は、典型的には、処理チャンバの床或いは一又は複数の側面に、チャンバ内で処理される基板の平面の下方に、配置される。しかし、そのような様態で反応副生成物を排出することによって、反応副生成物が、基板の上面を横切って流れざるを得ないことがあると、発明者は信ずる。更に、反応副生成物が基板の上面を横切って流れる際に、基板全域の様々な点において、処理ガスの全体的な組成が、変化し、ゆえに、基板全域での後続反応の動力学を変化させ、それによって、プロセス不均一性を引き起こしうると、発明者は信ずる。またこの効果は、反応副生成物は基板を横切って流れる際に集積することから、基板のエッジで激化し、ゆえに、排気口に最も近い基板のエッジの近位に最高濃度の反応副生成物を提供しうるとも、発明者は信ずる。
【０００３】
従って、発明者は、基板処理装置内で使用するための、改良版のガス分配装置を提供した。
【発明の概要】
【０００４】
基板処理チャンバ内で使用するための、選択的なガス注入及び抽出のための方法と装置が、本書で提供される。いくつかの実施形態では、ガス注入抽出装置は、プレートであって、プレートの厚みを貫通する複数の開孔を有し、複数の開孔の各開孔は開孔壁を有する、プレートと、複数のチューブであって、各チューブは複数の開孔のうちの１つの中に部分的に配置され、チューブの各々の配置された部分は、それが配置されている開孔の開孔壁の少なくとも一部から間隔を保ち、それによって、開孔壁の少なくとも一部とチューブの配置された部分との間に隙間を形成する、複数のチューブと、チューブの各々と流体結合されたガス供給と、隙間の各々と流体結合された真空源とを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態では処理チャンバが提供され、処理チャンバは、処理容積を囲み、かつ、処理容積の中に配置された基板支持体を有するチャンバ本体と、基板支持体に対向して配置された、本書で開示されるどの実施形態でも説明されているような、ガス注入抽出装置とを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ガス注入抽出装置を有する処理チャンバは、処理容積を囲み、かつ、処理容積の中に配置された基板支持体を有するチャンバ本体と、基板支持体の支持面に対向してチャンバ本体の中に配置された、第１ガス注入抽出装置と、基板支持体の近位の領域に一又は複数のガスを提供するために、第１ガス注入導管に流体結合された第１ガス供給と、第１ガス抽出導管に流体結合された第１真空源とを含む。第１ガス注入抽出装置は、基板支持体の支持面の少なくとも一部の上方に延在する第１ガス注入導管と、第１ガス注入導管に隣接し、かつ、基板支持体の支持面の少なくとも一部の上方に延在する第１ガス抽出導管とを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、処理チャンバの処理容積内の基板支持体上に配置された基板を処理する方法が提供され、方法は、基板の少なくとも一部の上方に延在するガス注入導管を介して、処理容積に第１ガスを提供することと、ガス注入導管に隣接して配置され、かつ、基板の少なくとも一部の上方に延在するガス抽出導管を介して、処理容積から、少なくともいくらかの余剰第１ガス、及び、あらゆる処理副生成物を除去することと、基板の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス注入導管を介して、処理容積に第２ガスを提供することと、第２ガス注入導管に隣接して配置され、かつ、基板の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス抽出導管を介して、処理容積から、少なくともいくらかの余剰第２ガス、及び、あらゆる処理副生成物を除去することを含む。
【０００８】
本発明の他の実施形態及び更なる実施形態について、下記に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
上記で簡潔に要約され、下記でより詳細に論じられる本発明の実施形態は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照することにより理解可能である。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに、留意されたい。
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、ガス注入抽出装置の一部の平面図を示す。
【図２】線ＩＩ−ＩＩに沿った、図１の装置の拡大断面図を示す。
【図３Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、ガス注入抽出装置の断面図を示す。
【図３Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による、ガス注入抽出装置の断面図を示す。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、ガス注入抽出装置を備える処理チャンバの断面図を示す。
【図５Ａ】基板支持体の上部に配置された、本発明の実施形態によるガス注入抽出装置の上面図を示す。
【図５Ｂ】基板支持体の上部に配置された、本発明の実施形態によるガス注入抽出装置の上面図を示す。
【図５Ｃ】基板支持体の上部に配置された、本発明の実施形態によるガス注入抽出装置の上面図を示す。
【図５Ｄ】基板支持体の上部に配置された、本発明の実施形態によるガス注入抽出装置の上面図を示す。
【図５Ｅ】基板支持体の上部に配置された、本発明の実施形態によるガス注入抽出装置の上面図を示す。
【００１０】
理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態内に有益に組み込まれうることが、企図される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
基板処理システム、例えば半導体基板処理システム内で使用するための選択的ガス注入抽出装置の実施形態が、本書で提供される。本書で開示されている発明の選択的ガス注入抽出装置の実施形態は、急速熱処理（ＲＴＰ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、エピタキシャル堆積、原子層堆積（ＡＬＤ）などのようなプロセスに適合した処理チャンバを含むがそれらだけに限定されない、任意の適切な処理チャンバ内で使用されうる。適切な処理チャンバは、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃにより市販されている、ＲＴＰ、ＣＶＤ、ＡＬＤ、エピタキシャル堆積など向けに構成された処理チャンバを含むが、それらだけに限定されない。他のプロセス向けに構成されたチャンバ、及び、他の製造者によって作られたチャンバを含む、他の処理チャンバも、本書の教示による発明の選択的ガス注入抽出装置から恩恵を受けうることが、企図される。
【００１２】
選択的ガス注入抽出装置の実施形態は概して、ガス注入口によって提供されたガスが近位のガス抽出口を介して抽出されうるように、一又は複数のガス注入口の近位に一又は複数のガス抽出口を提供し、それによって、従来型の処理チャンバで典型的に見られるような、基板の側部に位置する排気口への、基板の表面を横切る処理ガス及び／又は処理副生成物の流れを回避する。選択的ガス注入抽出装置の様々な実施形態が、下記でより詳細に論じられる。
【００１３】
例えば図１は、本発明のいくつかの実施形態による選択的ガス注入抽出装置１００内での使用に適する、プレート１０２の第１面１０２ａの部分平面図を示す。いくつかの実施形態では、選択的ガス注入抽出装置１００は、概して、第１面１０２ａと、対向する第２面１０２ｂとを有するプレート１０２を備えうる（図２）。複数の孔又は開孔１０４が、所望のパターンで、第１と第２の面１０２ａと１０２ｂとの間のプレート厚を貫通して設けられる。所望のパターンは、プレート１０２と、プレート１０２の第１面１０２ａに対向して配置された基板との間の処理領域に送達され、処理領域から抽出されるガスの、所望の分配を提供するよう選択されうる。開孔１０４は、プレート１０２の厚みを貫通する開孔壁１０６を備える。開孔１０４は、図を分かり易くするためにのみ、円形断面を有するものとして図示されている。他の形状を有する開孔１０４が、一部の用途のために使用されうる。非限定的で例示的な開孔断面は、楕円形、三角形、四角形、六角形、又は、他の湾曲形状及び／又は多角形状を含みうる。開孔１０４は、その長さに沿って変わる断面を有しうる。開孔１０４のサイズ又は断面は、同一のプレートの中で相違しうる。
【００１４】
いくつかの実施形態により、中空チューブ状構造物又はチューブ１０８が、開孔１０４の中に少なくとも部分的に配置され、かつ、開孔壁１０６の少なくとも一部から間隔を保つ。図を分かり易くするためにのみ、チューブ１０８は、円形断面を有するように図示されている。しかし、他の形状を有するチューブ１０８も使用されうる。非限定的で例示的なチューブ断面は、楕円形、三角形、四角形、六角形、又は、他の曲線形状及び／又は多角形状を含みうる。チューブ１０８は、その長さに沿って変わる断面を有することがあり、かつ、同一の実施形態においてサイズ又は断面が相違しうる。チューブ１０８の断面形状は開孔１０４と同一であるか、又はほぼ同一であり、或いは、チューブ１０８の断面形状は、開孔１０４の断面形状とは異なりうる。
【００１５】
分かり易くするために、チューブ１０８は、チューブ１０８と開孔壁１０６との間にほぼ均一な遊隙又は隙間１１０を備えた開孔１０４の中の、ほぼ中心にある（例えば同軸配置である）ように図示されている。しかし、チューブ１０８は、開孔１０４の中心にある必要はなく、隙間１１０は均一である必要はない（例えば偏心配置）。チューブ１０８は部分的に開孔壁１０６に接近しており、それによって、チューブのその部分と、開孔壁１０６のチューブに隣接する部分との間の隙間１１０のサイズを減少させうる。チューブ１０８の一部は、開孔壁１０６の一部に接触して、チューブのその部分と開孔壁１０６との間の遊隙又は隙間１１０をなくすか、又はほぼなくしうる。開孔１０４に対するチューブ１０８の偏心位置により、遊隙又は隙間１１０が局所的に減少する場合、チューブ１０８の他の部分と開孔壁１０６との間の隙間１１０は増大しうる。
【００１６】
プレート１０２とチューブ１０８は、プレート１０２又はチューブ１０８が中で使用される処理ガス及び／又は処理環境に対して非反応性の、任意の材料から製造されうる。例えば、いくつかの実施形態では、プレート１０２又はチューブ１０８は、金属（例えばステンレス鋼、アルミニウムなど）、又はセラミック（例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）など）から製造されうる。代替的には、いくつかの実施形態では、プレート１０２又はチューブ１０８は、透明な材料、例えば、結晶石英（ＳｉＯ２）、ガラス状酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、透明アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）（例えばサファイア）、透光性アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、又は、コーティングされた透明セラミックから製造されうる。本発明の選択的ガス注入抽出装置に適する材料の追加的な例は、ＤａｖｉｄＳ．Ｂａｌａｎｃｅ氏等に１９９８年７月１４日に付与され、本出願の譲受人に譲渡された、「上部及び下部の透明プレート、及びそれらの間のガス流を備えたＲＴＰチャンバ向けのガス導入シャワーヘッド（ＧａｓＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｈｏｗｅｒｈｅａｄＦｏｒＡｎＲＴＰＣｈａｍｂｅｒＷｉｔｈＵｐｐｅｒＡｎｄＬｏｗｅｒＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔＰｌａｔｅｓＡｎｄＧａｓＦｌｏｗＴｈｅｒｅｂｅｔｗｅｅｎ）」と題された米国特許５，７８１，６９３号において、本発明の予期される環境と類似した環境で使用される透明シャワーヘッドに関連して、開示されている。
【００１７】
図２は、本発明のいくつかの実施形態による、線ＩＩ−ＩＩに沿った、図１のガス注入抽出装置１００の拡大断面図である。チューブ１０８は、ガス供給１１２、１１２ａに流体結合されうる。図示するように、各チューブ１０８は、同一のガスを供給するための共通ガス供給であるか、又は、異なるガス供給でありうる、ガス供給１１２、１１２ａに接続される。ガス供給１１２、１１２ａが異なるガスを供給する実施形態では、ガスは、組成（例えば、異なるガス又は異なるガスの混合物）、構成要素の濃度、圧力、温度、流量、又は他の測定可能特性が違いうる。
【００１８】
ガス供給１１２、１１２ａによって供給された一又は複数のガスは、例えば半導体デバイス又は他の薄膜の製造技術における、基板の処理に適するガスでありうる。例えば、ガスは、（例えば、基板を処理すること、基板上に材料を堆積させること、基板をエッチングすることなどのための）反応性ガス、（例えば、基板を包含する処理容積をパージすることなどのための）非反応性ガス、又はそれらの組み合わせのうちの、一又は複数でありうる。
【００１９】
図２に示されている実施形態では、チューブ１０８は、第２面１０２ｂから第１面１０２ａまでプレート１０２を貫通する開孔１０４の中に配置され、第１面１０２ａで終端する。他の実施形態では、チューブ１０８は、第２面１０２ｂから開孔１０４の中に配置され、第１面１０２ａの上部で（すなわち、第１面１０２ａから第２面１０２ｂの方向に間隔を保った一点で）終端することがあり、開孔１０４の一部にはチューブがないままとなる。他の実施形態では、チューブ１０８は、開孔１０４を貫通して第２面１０２ｂから延在し、第１面１０２ａを超えた一点で終端しうる。
【００２０】
開孔１０４は、真空源１１４、１１４ａに流体結合されうる。図２に示すように、各開孔１０４は、共通真空源であるか、又は異なる真空源でありうる、真空源１１４、１１４ａに接続される。開孔１０４に適用された真空源は、基板支持体の上部の領域からの、又は、基板が基板支持体に装着されている時には、基板の表面からの、ガス、及び、処理副生成物などの他の物質の、急速かつ効率的な除去を促進しうる。
【００２１】
図２は、真空源１１４、１１４ａが開孔１０４に結合されている、本発明の非限定的な実施形態を示す。開孔１０４の断面積は、開孔１０４の中に配置されたチューブ１０８の存在によって減少する。従って、真空源１１４は、実質的には、開孔壁１０６とチューブ１０８との間に形成された隙間１１０に流体接続される。
【００２２】
図示されている実施形態では、プレート１０２は、第２面１０２ｂの近位に、開孔１０４の断面積１１６が減少する区域を備える。減少した断面積１１６は、チューブ１０８の一部に当接して流体密封するよう構成されうる。代替的には又は組み合わせで、密封を提供するために、チューブ１０８の対応する領域では、断面積の増大が提供されうる。代替的には又は組み合わせで、ガスケット、又は、Ｏリングのような他の密封材料が、チューブ１０８とプレート１０２との間の密封の提供を促進するために、プレート１０２とチューブ１０８との間に設けられうる。真空ポート１１５が、開孔１０４（実質的には隙間１１０）を真空源１１４、１１４ａ、例えば一又は複数の真空ポンプに流体結合させ、開孔１９０４（実質的には隙間１１０）と真空源との間に直接的なリンクを提供しうる。
【００２３】
図２に示す真空源１１４と開孔１０４との結合は、例示的な構成であり、限定と見なされるべきではない。真空源と開孔の結合の代替的な例示構成が、図３Ａから図３Ｂに示されている。図３Ａに示すように、複数の開孔１０４はプレナム２００に流体結合される。チューブ１０８はプレナムを通過し、プレナムは、チューブ１０８の周囲で、例えばチューブ１０８がプレナム２００から出る区域２０２で、流体密封される。プレナム２００が真空ポンプなどの真空源１１４と流体連通していることにより、プレナムの中の圧力は減少するプレナム２００と開孔１０４とは流体結合していることから、真空源１１４は、プレナム２００に接続された開孔１０４に、真空又は圧力減少を提供する。開孔を真空源に流体接続させるための他の構成も、企図される。
【００２４】
図３Ｂに示すように、複数の開孔１０４は、上述のようにプレナム２００（例えば第１プレナム）に流体結合され、かつ、複数のチューブ１０８は第２プレナム３０２に流体結合される。第１及び第２のプレナム（２００、３０２）は、ガス注入抽出装置１００の中で、互いに隔離されている。（チューブ１０８に類似する）一又は複数のチューブ３０４が、真空源１１４を第１プレナム２００に結合するために、設けられうる。ガス供給１１２は、第２プレナム３０２を介してチューブ１０８に一又は複数の処理ガスを提供するために、第２プレナム３０２に結合されうる。
【００２５】
発明のガス注入抽出装置１００は、図４に断面が概略的に示されている処理チャンバ４００の構成要素を形成しうる。処理チャンバ４００は、処理容積４０４を囲むチャンバ本体４０２と、ガス注入抽出装置１００とを備える。処理チャンバ４００は、上に基板を支持するための基板支持体４０６を含みうる。基板支持体４０６は、回転するように処理チャンバ４００内に装着されるか、回転しないようにチャンバに装着されるか、又は、選択的に回転するように装着されうる。
【００２６】
図示するように、チューブ１０８は各々、ガス供給１１２、１１２ａに接続される。上記のように、ガス供給１１２、１１２ａは、同一の、又は異なるガスを提供しうるが、同一のガスを供給する場合には、共通ガス供給となりうる。
【００２７】
処理ガスが処理チャンバ４００に導入される際、処理ガスは互いに、かつ／又は、基板、例えば、基板支持体４０６の基板支持体表面４０８に配置された基板４１０と、反応して、特に反応副生成物を形成する。反応副生成物は、開孔１０４とチューブ１０８との間に形成された隙間１１０を介して、処理チャンバ４００の処理容積４０４から排出される。隙間１１０は、チューブ１０８を取り巻いて、又は少なくとも部分的に取り巻いて、形成される。
【００２８】
ゆえに、チューブ１０８及び関連する構成要素は、処理容積４０４に一又は複数のガスを提供して基板４１０を処理するための、開示されているガス注入抽出装置１００のガス注入部分を備える。開孔１０４又は隙間１１０、及び関連する構成要素は、ガス注入抽出装置１００のガス抽出部分を備える、ガス抽出部分は、基板４１０の表面に対向する位置から、処理容積４０４から一又は複数のガス及び／又は処理副生成物を除去し、それによって、有利には、基板４１０の表面を横切る処理ガス又は処理副生成物の流れを防ぎ、又は限定する。
【００２９】
既知の処理チャンバでは、処理ガスが、基板の上部から基板に導入されて、基板と反応し、少なくとも処理副生成物を形成することがよくある。処理ガスと処理副生成物は、典型的には、チャンバ側壁に、又は、基板支持体の下方に位置する排気へと流れるようにされる。理論によって束縛されることは望まないが、既知のプロセスにおけるもののような、基板の上面からの反応副生成物の説明されている流れは、基板全域の様々な点において、ガスの全体的な組成に望ましくない変化を起こし、それによって、反応動力学及び基板全域の処理ガス反応に影響を与え、ゆえに、望ましくないプロセス不均一性を引き起こしうると、発明者は信ずる。更に、この効果は、反応副生成物は基板を横切って流れる際に集積することから、基板のエッジで激化し、排気に最も近い基板のエッジの近位に最高濃度の反応副生成物を提供しうると、発明者は信ずる。
【００３０】
そのため、本発明の実施形態では、開示されているガス注入抽出装置１００のガス抽出を提供する開孔１０４と隙間１１０は、ガス注入を提供するチューブ１０８に隣接して、基板４１０の上部に位置する。この構成において、より均一なプロセスが得られると発明者は信ずる。
【００３１】
基板を処理するために処理チャンバにそのような様態で真空を提供することによって、反応副生成物が、処理容積から早急かつ効率的に除去され、それにより、基板４１０の近辺又は基板４１０上での後続反応に対する反応副生成物の上述の効果を低減させるか、又はなくしうることを、発明者は見出した。ガス注入抽出装置１００は、所望のプロセスを実行し、かつ、処理ガス及び反応副生成物の流れの所望のパターンを提供して反応副生成物の上述の除去を促進するために、必要な数のガス注入抽出位置を提供するに適するよう、任意の様態で構成されうる。
【００３２】
上記の説明及び図は、ガス供給１１２、１１２ａに結合されたチューブ１０８と、真空源１１４、又は複数の真空源１１４及び１１４ａに結合された開孔１０４及び隙間１１０とを備えた、本ガス注入抽出装置１００を示す。他の実施形態では、チューブ１０８は真空源１１４、１１４ａに流体結合され、開孔１０４と隙間１１０とはガス供給１１２、１１２ａに流体結合されうる。
【００３３】
図１から図４に関連して上記に開示されている実施形態の代替的には、又は、それらとの組み合わせで、本選択的ガス注入抽出装置の実施形態は、処理チャンバ内で使用するためのガス注入導管、及び隣接するガス抽出導管を含みうる。本開示で使用する際、「導管」は、流体を運搬するために使用されるパイプ、チューブ又はダクトを意味するために使用される。導管は、流体を適正に運搬することに適する、任意の断面閉形状を有しうる。非限定的で例示的な断面形状は、円形、楕円形、又は他の曲線形状、並びに多角形断面形状を含む。図５Ａから図５Ｄは、ガス注入導管と、隣接するガス抽出導管とを備える実施形態の概略図である。
【００３４】
図５Ａは、基板支持体上に配置された基板４１０を含むか又は含まない、基板支持体４０６の第１面に（例えば基板支持体４０６の上部に、又はそれに対向して）配置された、第１ガス注入抽出装置５００を示す。基板支持体は、基板支持体表面上の一点、例えば中心点Ｃの周囲を回転するように装着されるか、又はそのように装着されない。基板支持体４０６と基板４１０は、図を分かり易くするためにのみ、円形状として図示されている。発明の装置は、他の形状の基板支持体及び／又は基板と共に使用されうる。第１ガス注入抽出装置５００と基板支持体は、図５には図示されていないが、例えば図４に関して上述された処理チャンバ４００に類似の、処理チャンバを備えうる。
【００３５】
第１ガス注入抽出装置５００は、細長い第１ガス注入導管５０２と、ガス注入導管に隣接する細長い第１ガス抽出導管５０４とを備える。導管５０２と５０４は、別個の構造物であるか、又は、流体的に分離した導管を備えた一体構造物でありうる。導管５０２と５０４は、図を分かり易くするためにのみ、類似のサイズの隣接するものとして図示されている。導管５０２と５０４は、都合に応じて、同一の又は異なる断面形状或いはサイズを有しうる。ガス注入導管５０２はまた、ガス抽出導管５０４よりも長く、又は短くなりうる。ガス注入導管の第１端部５０２ａは、ガス抽出導管の第１端部５０４ａからオフセットされて、ガス抽出導管の第１端部５０４ａを超えて延在するか、又は、そこまで達しないことがある。ガス注入導管の第２端部５０２ｂとガス抽出導管の第２端部５０４ｂについて、類似の関連性が存在しうる。
【００３６】
細長い第１ガス注入導管５０２は、ガス供給１１２に流体結合されうる。いくつかの実施形態では、ガス供給１１２は、基板４１０が存在する場合にはそれに一又は複数のガスを送達するために、例えば一又は複数の開口５０６を介して、基板支持体４０６の上部の区域に導入するようガス注入導管５０２に一又は複数のガスを供給する。一又は複数の開口５０６は、ガス流量、ガス分配位置、ガス流速などのような所望のガス分配特性を提供するために、（数、サイズ、パターン等の）所望に応じて、ガス注入導管５０２に沿って分布しうる。
【００３７】
細長い第１ガス抽出導管５０４は、真空源１１４、例えば真空ポンプに流体結合されうる。真空源１１４は、例えば、ガス抽出導管５０４に配置された一又は複数の開口５０８を介して、ガス及び／又は処理副生成物の局所的除去を促進する。一又は複数の開口５０８は、一又は複数の開口５０６と類似でありうる。
【００３８】
第１ガス注入抽出装置５００の導管５０２と５０４は、基板支持体４０６の周縁部における、又は周縁部を超えた第１の点から、基板支持体４０６の周縁部の中の一点へと、基板支持体の上部に延在しうる。すなわち、第１ガス注入抽出装置５００の一部は、基板支持体４０６の一部の上方に延在する。導管５０２と５０４は、基板支持体に対して任意の配向で、基板支持体４０６の上方に延在しうる。非限定的な一実施例としては、図５Ａに示すように、第１ガス注入抽出装置５００の導管５０２と５０４は、円形基板支持体４０６の弦に沿って延在する。導管５０２と５０４は、円形基板支持体の任意の弦、半径又は直径、或いはそれらの一部に沿って、延在しうる。同様に、第１ガス注入抽出装置５００の導管５０２と５０４は、非円形基板支持体に対して、任意の配向で、任意の長さに、非円形基板支持体の上方に延在しうる。いくつかの実施形態では、導管５０２、５０４は、より均一な処理結果を提供するために、基板支持体４０６（及び基板４１０）の中心Ｃの近位の一点まで、少なくとも延在する。例えば、いくつかの実施形態では、導管５０２、５０４は、半径に沿って中心Ｃまで、又は中心Ｃよりも若干手前か或いは若干後ろの一点まで、又は、一又は複数の開口５０６、５０８のうちの末端開口が中心Ｃの上方に或いはその近辺に配置されるような一点まで、延在する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、図５Ｂから５Ｄに示すように、第２ガス注入導管５１２と第２ガス抽出導管５１４とを備える第２ガス注入抽出装置５１０が、第１ガス注入抽出装置５００と併せて使用されうる。第２ガス注入抽出装置５１０は、第１ガス注入抽出装置５００と同一の又は類似した構造のものでありうる。第２ガス注入抽出装置５１０は、上述の導管５０２及び５０４に類似する、第２ガス注入導管５１２と第２ガス抽出導管５１４とを備える。
【００４０】
第２ガス注入導管５１２と第２ガス抽出導管５１４は、ガス供給１１２ａ及び真空源１１４ａに流体結合されうる。第２ガス注入導管５１２に結合されたガス供給１１２ａは、ガス供給１１２と同一のガスを提供しるか、又は、異なるガスを提供しうる。例えば、ガス供給１１２は、第１ガス注入導管、導管５０２に、処理ガスを提供し、かつ、第２ガス供給１１２ａは、第２ガス注入導管５１４に第２処理ガスを提供しうる。代替的には、一方のガス供給が結合された導管に処理ガスを提供し、かつ、他方のガス供給が、同様に結合された導管に、パージガス又は不活性ガスを提供しうる。ガス供給１１２は、ガス注入導管、導管５０２及び５１２に、同一のガスを提供するために、ガス供給１１２ａに流体結合されうる。
【００４１】
真空源１１４ａは、抽出導管、導管５０４と５１４に、共通真空源を提供するよう、真空源１１４と同一でありうる。代替的な実施形態では、真空源１１４は、真空源１１４ａとは別個でありうる。
【００４２】
そのため、第２ガス注入導管５１２と第２ガス抽出導管５１４は、上述の、第１ガス注入導管、導管５０２、及び、第１ガス抽出導管、導管５０４と、同一の、又はほぼ同一の機能を提供する。
【００４３】
２つ以上のガス注入抽出装置、例えば、３つ又は４つのガス注入抽出装置を備える実施形態が、企図される。２つ以上のガス注入抽出装置を備える実施形態では、各装置は、１つ又は２つのガス注入抽出装置を備える実施形態と、同一の、又はほぼ同一の様態で作動しうる。
【００４４】
図５Ｂでは、第１ガス注入抽出装置５００の導管５０２と５０４は、基板支持体４０６の円周部における、又は周縁部を超えた第１の点から、基板支持体４０６の周縁部の中の第１の点へと、基板支持体の上部に延在する。第２ガス注入抽出装置５１０の導管５１２と５１４は、基板支持体４０６の円周部における、又は周縁部を超えた第２の点から、基板支持体４０６の周縁部の中の第２の点へと、基板支持体の上部に延在する。従って、各ガス注入抽出装置５００及び５１０の導管５０２、５０４及び５１２、５１４のうちの一部はそれぞれ、基板支持体４０６の０一部の上方に延在する。図示されている実施形態では、導管５０２、５０４及び５１２、５１４は、概して平行な間隔を保つ線Ｌ１とＬ２にそれぞれに沿って、延在する。導管５０２、５０４、５１２及び５１４は、基板支持体４０６の上部へと同一の距離を保って位置付けられるか、又は、基板支持体の上部へと異なる距離を保って位置付けられうる。Ｌ１とＬ２は、中心点Ｃの対向する両側部に位置付けられたものとして、図示されている。Ｌ１とＬ２は、中心点Ｃの同一の側部にも位置付けられうる。
【００４５】
図５Ｃに示されている実施形態では、第１と第２のガス注入抽出装置５００、５１０の導管５０２、５０４及び５１２、５１４はそれぞれ、上記のように、基板支持体４０６の周縁部における、又は周縁部を超えた点から、周縁部の中の点へと、延在する。図示されている実施形態では、第１と第２のガス注入抽出装置５００、５１０は、概して、基板支持体４０６の上部の一点で交わる、線Ｌ１とＬ２に沿って延在する。線Ｌ１とＬ２の一方又は両方は、基板支持体４０６の上部で、容積の中心点を通過しうる。線Ｌ１とＬ２は、０oから１８０oまでの範囲内で、任意の角度αを形成しうる。いくつかの実施形態では、Ｌ１とＬ２は約９０度の角度を形成しうるが、他の実施形態では、角度αは約１２０度又は約１８０度でありうる。
【００４６】
例えば図５Ｄに示された、２つのガス注入抽出装置５００と５１０を用いる実施形態では、第１ガス注入導管５０２、第１ガス抽出導管５０４、第２ガス注入導管５１２、及び、第２ガス抽出導管５１４が、図示するように配設されうる。図示するように、第１ガス注入導管５０２は第２ガス抽出導管５１４と概して共線であり、かつ、第１ガス抽出導管５０４は第２ガス注入導管５１２と概して共線である。この構成は、回転する基板支持体４０６と共に使用される時に、有益な結果を提供しうる。
【００４７】
矢印５１６で例示的に示されるように回転する基板支持体４０６を備えた、図５Ｄに示す構成では、基板４１０の一区域は、最初にガス注入導管５０２（又は５１２）からのガス注入に曝露され、続いて、関連するガス抽出導管５０４（又は５１４）からのガス抽出に曝露される。ガス注入及びガス抽出は、上述のように、基板支持体４０６の上部から提供される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、２つ以上のガス注入抽出装置５００が互いに連動して作動しうる。ガス注入導管（５０２）とガス抽出導管（５０４）とを備える複数のガス注入抽出装置は、基板支持体上面４０８の上部に、処理チャンバ内、処理容積内に、構成されうる。上述のように、２つのガス注入抽出装置５００と５１０を備える実施形態では、２つ以上の装置が任意の構成で配設されうる。例えば、２つ以上の装置は、基板支持体４０６の上部の容積の中で等間隔を保っているか、又は、基板支持体の上方の特定の区域の中に集中していることがある。
【００４９】
２つ以上のガス注入抽出装置５００を備える実施形態の非限定的な一実施例が、図５Ｅに示されている。図示するように、４つのガス注入抽出装置５００が、基板支持体４０６の、及び基板４１０が存在する場合にはその周囲に、ほぼ等しい間隔を保っている。上述のように、各装置は、ガス供給１１２に流体結合されたガス注入導管５０２、及び、真空源１１４に流体結合されたガス抽出導管５０４を備える。導管５０２及び５０４は、概して９０度の角度αを形成する線Ｌ１及びＬ２と、概して一直線になる。基板支持体４０６は、矢印５１６で示すように回転するよう支持されうる。図示するように回転することで、基板支持体４０６の、又は、基板が存在する場合はその一区域が、最初にガス注入導管５０２に、続いてガス抽出導管５０４に遭遇して、上述のプロセス均一性から恩恵を受ける。
【００５０】
図５Ｅに示すような各ガス注入抽出装置５００は、異なるガスを提供しうる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのガス注入導管５０２によって処理ガスが供給され、少なくとも１つのガス注入導管５０２によってパージガス、又は不活性ガスが提供される。一又は複数のガス抽出導管５０４が共通真空源に流体結合されるか、又は、各ガス抽出導管５０４が別個の真空源に流体結合されうる。
【００５１】
複数のガス注入抽出装置５００を備える実施形態では、装置は、異なる構成でありうる。例えば、導管、及び／又はそれぞれの導管に設けられた一又は複数の開口は、上述のように、所望のガス分布特性を提供するために、特定の動作向きの異なるサイズ、形状又は材料でありうる。
【００５２】
基板支持体の回転方向に従うガス抽出を伴うガス注入、例えば、処理ガス注入を提供することによって、処理容積から、及び、基板支持体上部の区域から、反応副生成物が早急かつ効率的に除去されうることを、発明者は見出した。そうすることで、処理ガスのようなガス、及び、処理副生成物のような他の物質の流れが、基板支持体表面４０８にほぼ垂直になる。
【００５３】
発明のガス注入抽出装置５００は、有利には、基板４１０が存在する場合にはその上での、後続反応に対する反応副生成物の上述の効果を低減するか、又はなくす。ガス注入抽出装置５００は、所望のプロセスを実行し、かつ、処理ガス及び反応副生成物の流れの所望のパターンを提供して反応副生成物の上述の除去を促進するために、必要な数のガス注入抽出位置を提供するに適するよう、任意の適切な様態で構成されうる。
【００５４】
例示的な一動作モードでは、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスが、発明の装置を使用して実施されうる。例えば、一ガス注入抽出装置（例えば５００）によって第１ガスが提供され、かつ、別のガス注入抽出装置（例えば５１０）によって第２ガスが提供されうる。第１ガスは、基板上に材料層を堆積させるための前駆体ガスであり、かつ、基板に吸着して、約１原子厚の前駆体の単一層又は層を形成しうる。第２ガスは、第１の処理ガス（例えば前駆体ガス）と反応して材料を含む所望の層を形成するための、還元体ガス又は他の反応剤でありうる。基板４１０が基板支持体４０６上で回転する際に、第１ガスと第２ガス（例えば前駆体ガスと還元体ガス）の相互作用の複数の反復が実行されて、所望の厚さまで材料層を堆積させうる。それぞれのガス注入抽出装置の排気部分は、余剰の第１ガス及び第２ガスを除去して、他のチャンバ構成要素上への望ましくない堆積を制限するか、又は防止する。いくつかの実施形態では、例えば図５Ｅに示すように、ガス注入抽出装置５００と第２ガス注入抽出装置５１０（例えば第３ガス注入抽出装置５２０と第４ガス注入抽出装置５３０）との間に、追加的なガス注入抽出装置が提供されうる。第３と第４のガス注入抽出装置は、作業中に、パージガスを提供して、第１と第２のガスの間の望ましくない相互作用を更に制限するか、又は防止しうる。
【００５５】
ゆえに、処理システム内で使用するためのガス注入抽出装置の実施形態が、本書で提供された。いくつかの実施形態では、発明のガス注入抽出装置は、有利には、基板の表面からの、処理反応副生成物の早急かつ効率的な除去を提供し、それによって、後続のプロセス反応に対して反応副生成物が有する効果を低減するか、なくしうる。
【００５６】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を考案することは可能である。
（付記１）
ガス注入抽出装置を有する処理チャンバであって、
処理容積を囲み、かつ、前記処理容積の中に配置された基板支持体を有するチャンバ本体と、
前記基板支持体の支持面に対向して前記チャンバ本体の中に配置された、第１ガス注入抽出装置とを備え、前記第１ガス注入抽出装置は、
前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第１ガス注入導管、
前記第１ガス注入導管に隣接し、かつ、前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第１ガス抽出導管、
前記基板支持体の近位の領域に一又は複数のガスを提供するために、前記第１ガス注入導管に流体結合された第１ガス供給、及び、
前記第１ガス抽出導管に流体結合された第１真空源を備える、処理チャンバ。
（付記２）
更に、
前記基板支持体の前記支持面に対向して前記チャンバ本体の中に配置された、第２ガス注入抽出装置を備え、前記第２ガス注入抽出装置は、
前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス注入導管、
前記第２ガス注入導管に隣接し、かつ、前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス抽出導管、
前記基板支持体の近位の第２領域に一又は複数のガスを提供するために、前記第２ガス注入導管に流体結合された第２ガス供給、及び、
前記第２ガス抽出導管と流体結合された第２真空源を備える、付記１に記載の処理チャンバ。
（付記３）
前記第１ガス注入導管と抽出導管、及び、前記第２ガス注入導管と抽出導管は、共線である、付記２に記載の処理チャンバ。
（付記４）
前記第１ガス注入導管は前記第２ガス抽出導管と共線であり、かつ、前記第２ガス注入導管は前記第１ガス抽出導管と共線である、付記３に記載の処理チャンバ。
（付記５）
前記第１真空源と前記第２真空源とは共通真空源である、付記２から４のいずれか一項に記載の処理チャンバ。
（付記６）
更に、
前記基板支持体の前記支持面に対向して、前記チャンバ本体の中に配置された第３と第４のガス注入抽出装置をさらに備え、前記第３と第４のガス注入抽出装置は、前記第１と第２のガス注入抽出装置の間に配置され、前記第３と第４のガス注入抽出装置はそれぞれ、
前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第３と第４のガス注入導管、
前記第３と第４のそれぞれのガス注入導管に隣接し、かつ、前記基板支持体の前記支持面の少なくとも一部の上方に延在する第３と第４のガス抽出導管、
前記基板支持体の近位の第３及び第４の領域に一又は複数のガスをそれぞれ提供するために、前記第３と第４のガス注入導管にそれぞれ流体結合された第３と第４のガス供給、及び、
前記第３と第４のガス抽出導管にそれぞれ流体結合された第３と第４の真空源を備える、付記２から４のいずれか一項に記載の処理チャンバ。
（付記７）
前記第１、第２、第３、及び第４の真空源は共通真空源である、付記６に記載の処理チャンバ。
（付記８）
前記第１と第２のガス供給は、基板上に材料層を堆積させるための処理ガス供給であり、前記第３と第４のガス供給は不活性ガス供給である、付記７に記載の処理チャンバ。
（付記９）
処理チャンバの処理容積内の基板支持体上に配置された基板を処理する方法であって、
前記基板の少なくとも一部の上方に延在するガス注入導管を介して、前記処理容積に第１ガスを提供することと、
前記ガス注入導管に隣接して配置され、かつ、前記基板の少なくとも一部の上方に延在するガス抽出導管を介して、前記処理容積から、少なくともいくらかの余剰第１ガス、及び、あらゆる処理副生成物を除去することと、
前記基板の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス注入導管を介して、前記処理容積に第２ガスを提供することと、
前記第１ガス注入導管に隣接して配置され、かつ、前記基板の少なくとも一部の上方に延在する第２ガス抽出導管を介して、前記処理容積から、少なくともいくらかの余剰第２ガス、及び、あらゆる処理副生成物を除去することを含む、方法。
（付記１０）
前記第１ガスは原子層堆積プロセスのための前駆体ガスを含み、前記第２ガスは、前記前駆体ガスと反応して前記基板上に材料層を形成するための、対応する還元体を含む、付記９に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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