(57)【要約】【課題】  空間原子層堆積を提供する。【解決手段】  改善されたパージブロック設計を提供することによって原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルの効率を改善するためのシステム及び方法が、本明細書で提供されている。改善されたパージブロックは、プラテンの回転速度に関係なく、パージブロックの下側に下部空洞を提供することによって、及びいくつかの実施形態では、パージブロックの上側に上部空洞を提供することによって、ガス混合を防止する。下部／上部空洞は、パージガスをパージブロックの下／上に均等に分配し、且つ下部／上部空洞内で均一なガスフローコンダクタンスを提供するガス伝導経路を提供する。従来のパージブロック設計と比較して、本明細書に記載される改善されたパージブロック設計は、より狭いがより効果的な分離バリアを提供し、たとえプラテンの高い回転速度においてもガス混合を防止する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間原子層堆積（空間ＡＬＤ）システムであって、
１つ以上の基板を運ぶためのプラテンであって、前記空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを３６０°回転するように構成されている、プラテンと、
前記プラテンが回転するときに第１の処理ガスを前記１つ以上の基板に提供するために、前記プラテンの上に配置された第１のシャワーヘッドと、
前記第１の処理ガスが前記１つ以上の基板に提供された後、パージガスを前記１つ以上の基板に提供するために前記プラテンの上に配置されたパージブロックであって、
前記パージブロックの下側に形成された下部空洞と、
前記パージガスを前記パージブロックの下に注入するために前記下部空洞内に設けられた第１のパージガスインジェクタであって、前記下部空洞が、前記パージガスが前記パージブロックの側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるように、前記パージガスを前記パージブロックの下に分配するガス伝導経路を提供するように構成されている、第１のパージガスインジェクタと、を含む、パージブロックと、を備える、空間ＡＬＤシステム。
【請求項２】
前記下部空洞の輪郭が、前記パージブロックの輪郭に類似し、且つそれよりも小さく、それによって、前記パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られ、前記均一な壁厚が、前記下部空洞の側端と前記パージブロックの前記側端との間で測定される、請求項１に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項３】
前記均一な壁厚が、２０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲から選択される、請求項２に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項４】
前記パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚が、前記パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、前記パージブロックの前記１つ以上の領域の前記下部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させる、請求項２に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項５】
前記パージブロックが、
前記パージブロックの上側に形成された上部空洞と、
第２のパージガスを前記パージブロックの上に注入するための第２のパージガスインジェクタであって、前記上部空洞が、前記第２のパージガスが前記パージブロックの前記側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるように、前記第２のパージガスを前記パージブロックの上に分配するガス伝導経路を提供するように構成されている、第２のパージガスインジェクタと、を更に含む、請求項１に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項６】
前記上部空洞の輪郭が、前記パージブロックの輪郭に類似し、且つそれよりも小さく、それによって、前記パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られ、前記均一な壁厚が、前記上部空洞内に提供された前記ガス伝導経路と前記パージブロックの前記側端との間で測定される、請求項５に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項７】
前記均一な壁厚が、２０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲から選択される、請求項６に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項８】
前記パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚が、前記パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、前記パージブロックの前記１つ以上の領域の前記上部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させる、請求項６に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項９】
前記パージブロックの幅が、前記プラテンの前記３６０°回転の一部をカバーし、前記一部が、前記プラテンの３６０°回転の１０°〜４０°を含む範囲から選択される、請求項１に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１０】
前記パージブロックの前記幅が、前記プラテンの前記３６０°回転の２０°をカバーする、請求項９に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１１】
前記パージブロックの前記幅が、前記プラテンの前記３６０°回転の３０°をカバーする、請求項９に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１２】
空間原子層堆積（空間ＡＬＤ）システムであって、
１つ以上の基板を運ぶためのプラテンであって、前記空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを３６０°回転するように構成されている、プラテンと、
前記プラテンが回転するときに第１の処理ガスを前記１つ以上の基板に提供するために、前記プラテンの上に配置された第１のシャワーヘッドと、
前記第１の処理ガスが前記１つ以上の基板に提供された後、パージガスを前記１つ以上の基板に提供するために前記プラテンの上に配置されたパージブロックと、を備え、
前記パージブロックの幅が、前記プラテンの前記３６０°回転の一部をカバーし、前記一部が、前記プラテンの前記３６０°回転の１０°〜４０°を含む範囲から選択される、空間原子層堆積システム。
【請求項１３】
前記パージブロックの前記幅が、前記プラテンの前記３６０°回転の２０°〜３０°をカバーする、請求項１２に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１４】
前記パージブロックが、
前記パージブロックの下側に形成された下部空洞と、
前記パージガスを前記パージブロックの下に注入するために前記下部空洞内に設けられた第１のパージガスインジェクタと、を備え、
前記下部空洞が、前記パージガスが前記パージブロックの側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるように、前記パージガスを前記パージブロックの下に分配するガス伝導経路を提供するように構成されている、請求項１２に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１５】
前記下部空洞の輪郭が、前記パージブロックの輪郭に類似し、且つそれよりも小さく、それによって、前記パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られ、前記均一な壁厚が、前記下部空洞内に提供された前記ガス伝導経路と前記パージブロックの前記側端との間で測定される、請求項１４に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１６】
前記パージブロックが、
前記パージブロックの上側に形成された上部空洞と、
第２のパージガスを前記パージブロックの上に注入するための第２のパージガスインジェクタであって、前記上部空洞が、前記第２のパージガスが前記パージブロックの前記側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるように、前記第２のパージガスを前記パージブロックの上に分配するガス伝導経路を提供するように構成されている、第２のパージガスインジェクタと、
を更に含む、請求項１４に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１７】
前記下部空洞の輪郭及び前記上部空洞の輪郭が、前記パージブロックの輪郭に類似し、且つそれよりも小さく、それによって、前記パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られ、前記均一な壁厚が、前記下部空洞及び前記上部空洞の側端と前記パージブロックの前記側端との間で測定される、請求項１６に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１８】
前記均一な壁厚が、２０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲から選択される、請求項１７に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項１９】
前記パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚が、前記パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、前記パージブロックの前記１つ以上の領域の前記下部空洞及び前記上部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させる、請求項１７に記載の空間ＡＬＤシステム。
【請求項２０】
空間原子層堆積（空間ＡＬＤ）システム内で基板を処理するための方法であって、前記空間ＡＬＤシステムが、プラテンと、前記プラテンの上に配置されてパージガスを前記基板上の処理空間に提供するパージブロックと、を備え、前記方法が、
前記プラテン上に前記基板を提供することと、
前記プラテンが前記空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを回転するときに、前記基板を第１の処理ガス及び第２の処理ガスに順次曝露することと、
前記基板を前記第１の処理ガスに曝露した後、且つ前記基板を前記第２の処理ガスに曝露する前に、前記パージガスを前記パージブロックの下側に形成された下部空洞内に注入することと、
前記パージガスを前記下部空洞内に分配することによって、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスが前記処理空間内で混合するのを防止し、それによって、前記パージガスが前記パージブロックの側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるようにすることと、を含む、方法。
【請求項２１】
前記パージガスが前記下部空洞内に注入されるときに、前記方法が、
前記パージブロックの上側に形成された上部空洞内に第２のパージガスを注入することと、
前記第２のパージガスが前記パージブロックの前記側端に沿って前記パージブロックの前記側端に垂直な方向に均等に流れるように、前記第２のパージガスを前記上部空洞内に分配することと、を更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記プラテンを毎分１０回転（ＲＰＭ）を超える高い回転速度で回転させることを更に含み、
前記パージガスを前記下部空洞内に注入することが、且つ前記下部空洞内に前記パージガスを分配することによって、たとえ前記プラテンを前記高い回転速度で回転させた場合でも、前記第１の処理ガスを前記第２の処理ガスから分離する、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年６月２０日に出願された米国仮特許出願第６３／０４１，８８２号の利益を主張するものであり、この出願は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板の処理に関する。特に、本開示は、基板の表面を処理するための装置及び方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
原子層堆積（ＡＬＤ）は、基板上に層を形成するための既知の技術である。原子層堆積では、基板は、交互のガス種（又は前駆体）に周期的に曝露される。ガス種は、自己制限的な又はほぼ自己制限的な態様で基板の表面と反応する。交互のガス種のサイクルを繰り返すことにより、薄膜を徐々に形成することができる。
【０００４】
原子層堆積処理では、様々な処理ツールを利用することができる。例えば、バッチ炉タイプのシステムを利用することができる。処理チャンバが単一の基板のためにガスで満たされ排気される単一基板システムも、利用することができる。更に別のシステムは、空間ＡＬＤシステムである。空間ＡＬＤシステムでは、基板は比較的高速で複数のガス源（例えば、ガスインジェクタ、ガスシャワーヘッド、又はインジェクタ出口を備えたガスシャワーヘッド）を通過し、ガス源は、基板が周期的な方法で回転するときに、ＡＬＤ処理ステップを実行するために必要なガスを基板表面の近くに注入する。
【０００５】
空間ＡＬＤは、互いに分離された交互のガスストリーム間の基板の急速な動きに依存する。例えば、窒化ケイ素を形成するための１つの例示的な空間ＡＬＤ処理では、基板表面をシリコン含有前駆体ガス（例えば、ジクロロシラン、ＤＣＳなど）に曝露し、続いて、基板表面を窒素含有前駆体ガス（例えば、アンモニア、ＮＨ３など）に順次曝露し得る。空間ＡＬＤシステムでは、多くの場合、基板をＮＨ３及びＤＣＳ前駆体ガス間で迅速に連続して回転させて、シリコン（Ｓｉ）の交互の層を構築し、次いで目標厚さが達成されるまでＮＨ３に曝露することによりシリコンを窒化ケイ素（ＳｉＮ）に変換する。ガス混合を回避するために、前駆体ガスストリーム（ＤＣＳ、ＮＨ３）は通常、物理的バリア、パージソース、又はこの２つの組み合わせによって分離される。
【０００６】
図１は、原子層堆積プロセスを達成するために使用され得る、従来の空間ＡＬＤシステムの一例を示している。より具体的には、図１は、基板処理ツール１００の処理チャンバ１０５の内部で見られる、基板処理ツール１００（すなわち、空間ＡＬＤシステム）の上面図を提供している。図１に示されるように、プラテン１１０は、１つ以上の基板１１５を保持するために処理チャンバ１０５内に提供される。基板１１５のそれぞれは、基板に熱を供給するサセプタ（１１２、図２）上に配置され得る。多数のシャワーヘッド及びパージブロックもまた、処理チャンバ１０５内に提供されて、様々なガスを基板に提供するためにプラテン１１０の上に配置され得る。ガス出口ポンピングポート１３０もまた提供され得る。
【０００７】
図１に示される従来の空間ＡＬＤシステムでは、第１のシャワーヘッド１２０は、第１の前駆体ガス（例えば、ＤＣＳ）を１つ以上の基板１１５に提供するためにプラテン１１０の上に配置され、第２のシャワーヘッド１２５は、第２の前駆体ガス（例えば、ＮＨ３）を１つ以上の基板１１５に提供するためにプラテン１１０の上に配置されている。図１では、第１のシャワーヘッド１２０は、３６０°ＡＬＤサイクルの約４５°を消費し、第２のシャワーヘッド１２５は、ＡＬＤサイクルの約７９°を消費する。プラテン１１０が（矢印で示されるように）回転すると、１つ以上の基板１１５は、第１のシャワーヘッド１２０の下、次いで第２のシャワーヘッド１２５の下に順次移動して、原子層堆積プロセスの１サイクルを実行する。プラテン１１０及び基板１１５の回転は、多数のＡＬＤサイクルに対して繰り返されてもよい。図１には示されていないが、コントローラが、例えば、温度、ガスフロー、圧力、回転速度、ＡＬＤサイクルの数などを含む、空間ＡＬＤシステムの様々な動作パラメータを制御するために提供され得る。
【０００８】
いくつかのＡＬＤ処理では、プラテン１１０は、処理時間及びコストを低減するために比較的高速で回転され得る。プラテン１１０がより速く回転するほど、より早く目標膜厚に到達することになる。しかしながら、回転速度が増大すると（例えば、毎分１０回転（ＲＰＭ）を超えると）、重要な対策を講じない限り、ガス混合の可能性が増大する。ガス混合は、粘性抗力によるものであり、サセプタ表面に衝突するガスがプラテンが回転するときにプラテン１１０によって運ばれると発生する。ガス層が物理的バリアによって機械的に制限され得たり、不活性ガス（窒素など）又は両方の適切な組み合わせによってパージされ得たりしない限り、回転速度が特定の点を超えるとガス混合が発生することになる。
【０００９】
図１に示される空間ＡＬＤシステムでは、パージブロック１２８は、基板１１５が各シャワーヘッドを通過して回転した後にガスパージ（例えば、アルゴン、窒素、又は他の不活性ガスパージ）を提供して、前駆体ガスが混合するのを防止する。従来のパージブロック１２８は、ガスインジェクタのライン、別個の分割ゾーン内のガスインジェクタのライン、シャワーヘッドなど、任意の数の方法で構成することができる。図１に示される空間ＡＬＤシステムでは、パージブロック１２８は、ガスインジェクタの中心ラインを有するシャワーヘッドとして実装される。
【００１０】
図２は、サセプタ１１２上に配置された基板１１５がパージブロック１２８の下で回転するときに、図１に示されるパージブロック１２８のうちの１つを通過する断面図を提供している。図２に示される従来の設計では、パージブロック１２８は、広い（例えば、６０°の）機械的バリア２００を、中央に配置されたパージガスインジェクタ２１０と組み合わせる。パージブロック１２８の下側に設けられた狭い伝導経路２２０内に配置されたパージガスインジェクタ２１０は、基板１１５の上に配置された処理空間２４０にパージガスを注入するための多数のポート２３０を備える。場合によっては、パージブロックがチャンバ蓋２６０に直接ボルト締めされていない場合に、パージブロック１２８の上にパージガスを注入するために、第２のパージガスインジェクタ２５０もまた提供され得る。そのような場合、第２のパージガスインジェクタ２５０を使用して、チャンバ蓋２６０とパージブロック１２８の上側との間のギャップを通じて前駆体の拡散を防止してもよい。
【００１１】
前駆体ガスが処理空間２４０内で混合するのを防止するために、パージブロック１２８は、プラテン１１０が基板処理ツール１００の中心軸の周りを回転するときに、パージガス（例えば、アルゴン、窒素、又は別の不活性ガス）を基板表面に提供する。遅い回転速度（例えば、１０ＲＰＭ未満）において、広い機械的バリア２００と組み合わされたパージガスインジェクタ２１０によって提供されるパージガスは、前駆体ガスが混合するのを防止するための効果的な分離バリアを提供し得る。図１及び図２に示されるパージブロック１２８は、遅い回転速度で前駆体ガスを効果的に分離することができるが、それらは、ＡＬＤサイクルの大部分を占め、効率性を欠き、多くの場合、より高い回転速度（例えば、１０ＲＰＭを超える）でのガス混合を防止することができない。
【００１２】
例えば、伝導経路２２０を通過するガスフローコンダクタンスは、伝導経路２２０の側端とパージブロック１２８の側端との間の壁厚（Ｔ）に直線的に比例し、壁厚（Ｔ）が増大するにつれて減少する（及びその逆）。図１及び図２に示されるパージブロック設計では、プラテン１１０の外端近くのガスフローコンダクタンス（Ｔがより大きい）は、中心軸近くのガスフローコンダクタンス（Ｔがよい小さい）よりも少ない。ガスフローコンダクタンスは不均一であり、パージブロック１２８の半径方向軸に沿って大きく変化するため、たとえプラテン１１０が低い回転速度で回転した場合でも、ガス混合を防止するために、より多くのパージガスをパージブロック１２８の外側領域に注入しなければならない。より高い回転速度はより大きな半径方向速度を（特にプラテン１１０の外端近くで）もたらすため、粘性抗力に抵抗し、且つより高い回転速度でのガス混合を防止するために、比例的により大きな量のパージガスが必要とされる。
【００１３】
図１及び図２に示されるパージブロック１２８は、より多くのパージガス容量が必要とされるプラテン１１０の外端近くにより高密度のポート２３０を配置する、パージガスインジェクタ２１０の設計に依存する。そのようなインジェクタ設計を使用して、プラテン１１０の外端近くのパージガスの量を増大させることができるが、図１及び図２に示されるパージブロック１２８の設計では、多くの場合、パージブロックの半径方向軸に沿って提供される不均一なガスフローコンダクタンスにより、高い回転速度（例えば、１０ＲＰＭを超える）でのガス混合を防止することができない。
【００１４】
高い回転速度でのガス混合を効果的に防止できないことに加えて、図１及び図２に示されるパージブロック１２８は、ＡＬＤサイクルの大部分を占める。例えば、ＡＬＤサイクルの約３分の１（例えば、１２０°）が、図１及び図２に示されるパージブロック１２８の下で消費され、前駆体ガスへの暴露のためにはサイクルの３分の２のみが残る。しかしながら、一般に、ＡＬＤサイクル時間を最小化するために、前駆体ガスストリームの下で消費される時間を最大化することが望ましい。パージがより効率的である場合、所与の固定された前駆体露光時間に対してより短いＡＬＤサイクルを達成することができ、それによって、より高いウェーハスループットでより低コストのプロセスを提供することができる。
【００１５】
したがって、改善されたパージブロック設計を提供することによってＡＬＤサイクルの効率を改善するシステム及び方法を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
改善されたパージブロック設計を提供することによって原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルの効率を改善するためのシステム及び方法が、本明細書で提供されている。改善されたパージブロックは、プラテンの回転速度に関係なく、パージブロックの下側に下部空洞を提供することによって、及びいくつかの実施形態では、パージブロックの上側に上部空洞を提供することによって、ガス混合を防止する。下部／上部空洞は、パージガスをパージブロックの下／上に均等に分配し、且つ下部／上部空洞内で均一なガスフローコンダクタンスを提供するガス伝導経路を提供する。従来のパージブロック設計と比較して、本明細書に記載される改善されたパージブロック設計は、より狭いがより効果的な分離バリアを提供し、たとえプラテンの高い回転速度においてもガス混合を防止する。
【００１７】
一実施形態によれば、１つ以上の基板を運ぶプラテンを含む空間原子層堆積（ＡＬＤ）システムが本明細書で提供され、プラテンは、空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを３６０°回転し、第１のシャワーヘッドが、プラテンが回転するときに第１の処理ガスを１つ以上の基板に提供するためにプラテンの上に配置されており、パージブロックが、第１の処理ガスが１つ以上の基板に提供された後にパージガスを１つ以上の基板に提供するためにプラテンの上に配置されている。この実施形態では、パージブロックは、パージブロックの下側に形成された下部空洞と、パージブロックの下にパージガスを注入するために下部空洞内に設けられた第１のパージガスインジェクタと、を備える。下部空洞は、パージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるように、パージガスをパージブロックの下に分配するガス伝導経路を提供する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、下部空洞の輪郭は、パージブロックの輪郭に類似しているがそれよりも小さくてよく、その結果、パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られる。そのような実施形態では、均一な壁厚は、下部空洞の側端とパージブロックの側端との間で測定され得る。いくつかの実施形態では、均一な壁厚は、２０ｍｍ〜８０ｍｍを含む範囲から選択され得る。他の実施形態では、パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚は、パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、パージブロックの１つ以上の領域の下部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させ得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、パージブロックは、パージブロックの上側に形成された上部空洞と、パージブロックの上に第２のパージガスを注入するための第２のパージガスインジェクタと、を更に含み得る。含まれる場合、上部空洞は、第２のパージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるように、第２のパージガスをパージブロックの上に分配するガス伝導経路を提供してもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、上部空洞の輪郭は、パージブロックの輪郭に類似しているがそれよりも小さくてよく、その結果、パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られる。そのような実施形態では、均一な壁厚は、上部空洞内に提供されるガス伝導経路とパージブロックの側端との間で測定され得る。いくつかの実施形態では、均一な壁厚は、２０ｍｍ〜８０ｍｍを含む範囲から選択され得る。他の実施形態では、パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚は、パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、パージブロックの１つ以上の領域の上部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させ得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、パージブロックの幅は、プラテンの３６０°回転の一部をカバーすることができ、その一部は、プラテンの３６０°回転の１０°〜４０°を含む範囲から選択される。１つの例示的な実施形態では、パージブロックの幅は、プラテンの３６０°回転の２０°をカバーすることができる。別の例示的な実施形態では、パージブロックの幅は、プラテンの３６０°回転の３０°をカバーすることができる。
【００２２】
別の実施形態によれば、１つ以上の基板を運ぶプラテンを含む空間ＡＬＤシステムが本明細書で提供され、プラテンは、空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを３６０°回転し、第１のシャワーヘッドが、プラテンが回転するときに第１の処理ガスを１つ以上の基板に提供するためにプラテンの上に配置されており、パージブロックが、第１の処理ガスが１つ以上の基板に提供された後にパージガスを１つ以上の基板に提供するためにプラテンの上に配置されている。この実施形態では、パージブロックの幅は、プラテンの３６０°回転の一部をカバーすることができ、その一部は、プラテンの３６０°回転の１０°〜４０°を含む範囲から選択される。１つの実装形態では、例えば、パージブロックの幅は、プラテンの３６０°回転の２０°〜３０°をカバーすることができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、パージブロックは、パージブロックの下側に形成された下部空洞と、パージブロックの下にパージガスを注入するために下部空洞内に設けられた第１のパージガスインジェクタと、を含み得る。下部空洞は、パージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるように、パージガスをパージブロックの下に分配するガス伝導経路を提供してもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、下部空洞の輪郭は、パージブロックの輪郭に類似しているがそれよりも小さくてよく、その結果、パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られる。そのような実施形態では、均一な壁厚は、下部空洞内に提供されるガス伝導経路とパージブロックの側縁との間で測定され得る。
【００２５】
いくつかの実施形態では、パージブロックは、パージブロックの上側に形成された上部空洞と、パージブロックの上に第２のパージガスを注入するための第２のパージガスインジェクタと、を更に含み得る。第２のパージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるように、第２のパージガスをパージブロックの上に分配するガス伝導経路を提供してもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、下部空洞の輪郭及び上部空洞の輪郭は、パージブロックの輪郭に類似しているがそれよりも小さくてよく、その結果、パージブロックの大部分に沿って均一な壁厚が得られる。そのような実施形態では、均一な壁厚は、下部空洞及び上部空洞の側端と、パージブロックの側端との間で測定され得る。例えば、均一な壁厚は、２０ｍｍ〜８０ｍｍを含む範囲から選択され得る。他の実施形態では、パージブロックの１つ以上の領域内の壁厚は、パージブロックの他の領域内の壁厚とは異なって、パージブロックの１つ以上の領域の下部空洞及び上部空洞内に提供されるガスフローコンダクタンスを変化させ得る。
【００２７】
更に別の実施形態によれば、空間ＡＬＤシステム内で基板を処理するための方法が本明細書で提供され、空間ＡＬＤシステムは、プラテンと、プラテンの上に配置されて基板上の処理空間にパージガスを提供するパージブロックと、を含む。方法は、一般に、プラテン上に基板を提供することと、プラテンが空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを回転するときに、基板を第１の処理ガス及び第２の処理ガスに順次曝露することと、基板を第１の処理ガスに曝露した後、且つ基板を第２の処理ガスに曝露する前に、パージブロックの下側に形成された下部空洞内にパージガスを注入することと、パージガスを下部空洞内に分配することによって、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが処理空間内で混合するのを防止し、それによって、パージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるようにすることと、を含み得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、パージガスが下部空洞内に注入されるときに、この方法は更に、パージブロックの上側に形成された上部空洞内に第２のパージガスを注入することと、第２のパージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるように、第２のパージガスを上部空洞内に分配することと、を含み得る。
【００２９】
いくつかの実施形態では、この方法は更に、プラテンを毎分１０回転（ＲＰＭ）を超える高い回転速度で回転させることを含み得る。下部空洞内にパージガスを注入し、且つ下部空洞内にパージガスを分配することによって、たとえプラテンを高い回転速度で回転させても、第１の処理ガスを第２の処理ガスから分離する。
【００３０】
本発明及びその利点のより詳細な理解は、添付の図面と併せて以下の記載を参照することによって得られ、図面では、同様の参照番号は、同様の特徴を示す。しかしながら、添付の図面は、開示される概念の例示的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定するものと見なされるべきではなく、開示される概念に対して他の同等に効果的な実施形態も許容され得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（先行技術）は、反応ガスが混合するのを防止するために多数のパージブロックが使用される、従来の空間原子層堆積（ＡＬＤ）システムを示す上面図である。
【図２】図２（先行技術）は、図１に示されるパージブロックのうちの１つを通過する断面図である。
【図３】図３は、より狭く、より効率的なパージブロックを有する空間ＡＬＤシステムの一実施形態を示すトップダウン図である。
【図４】図４は、より狭く、より効率的なパージブロックを有する空間ＡＬＤシステムの別の実施形態を示すトップダウン図である。
【図５】図５は、図３及び図４に示されるパージブロックのうちの１つを通過する断面図であり、パージブロック内に形成された上部空洞及び下部空洞を示している。
【図６】図６は、図３及び図４に示されるパージブロックのうちの１つの下側の斜視図であり、その中に形成された下部空洞の一例を示している。
【図７】図７は、図３及び図４に示されるパージブロックのうちの１つの上側の斜視図であり、その中に形成された上部空洞の一例を示している。
【図８】図８は、本明細書に開示される技術を利用する例示的な方法を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
改善されたパージブロック設計を提供することによって原子層堆積（ＡＬＤ）サイクルの効率を改善するためのシステム及び方法が、本明細書で提供されている。従来のパージブロック設計と比較して、本明細書に記載される改善されたパージブロック設計は、より狭いがより効果的な分離バリアを提供し、たとえ高い（例えば１０ＲＰＭを超える）回転速度においてもガス混合を防止する。
【００３３】
開示された実施形態では、改善されたパージブロックにより、プラテンの回転速度に関係なく、パージブロックの下側に下部空洞を提供することによって、及びいくつかの実施形態では、パージブロックの上側に上部空洞を提供することによって、ガス混合を防止する。下部空洞（及び上部空洞）は、パージガスをパージブロックの下（及び上）に均等に分配し、且つ下部空洞（及び上部空洞）内に均一なガスフローコンダクタンスを提供するガス伝導経路を提供する。
【００３４】
均一なガスフローコンダクタンスは、パージガスが流れるための比較的広い伝導経路を提供することによって、下部空洞（及び上部空洞内）に提供される。開示された実施形態では、下部／上部空洞の輪郭がパージブロックの輪郭に類似しているが、それよりも小さくなるように下部／上部空洞を形成することによって、広い伝導経路が提供される。これにより、パージブロックの大部分に沿って実質的に均一な壁厚（Ｔ）を得ることが可能になる。本明細書で使用される場合、均一な厚さは、１５％以下の変動を有する。下部／上部空洞内に提供される広い伝導経路により、パージガスが下部／上部空洞の容量を均等に加圧することが可能になり、それによって、パージガスが、（ａ）パージブロックの周囲に沿ってより均等に流れ、且つ（ｂ）パージブロックの側端に実質的に垂直な方向に流れる、ことが可能になる。これにより、改善されたパージブロック設計が、より効果的な分離バリアを提供し、それによってたとえ高い（例えば、１０ＲＰＭを超える）回転速度においてもガス混合を防止する。
【００３５】
図３及び図４は、より狭く、より効率的なパージブロックを有する空間ＡＬＤシステムの様々な実施形態を示している。より具体的には、図３及び図４は、基板処理ツール３００の処理チャンバ３０５の内部で見られる、基板処理ツール３００（すなわち、空間ＡＬＤシステム）のトップダウン図を提供している。図１に示される基板処理ツール１００と同様に、図３及び図４に示される基板処理ツール３００は、１つ以上の基板３１５を運ぶために処理チャンバ３０５内にプラテン３１０を含む。プラテン３１０は、基板処理ツール３００の中心軸の周りを３６０°回転して、ＡＬＤ処理の１つ以上のサイクルを実行する。多数のシャワーヘッド３２０、３２５及び多数のパージブロック３２８もまた、処理チャンバ３０５内に提供され、プラテンが回転するときに様々なガスを基板に供給するためにプラテン３１０の上に配置されている。ガス出口ポンピングポート３４０もまた、基板処理ツール３００から排気ガスを除去するために処理チャンバ３０５内に提供される。
【００３６】
図３及び図４に示される空間ＡＬＤシステムでは、第１のシャワーヘッド３２０及び第２のシャワーヘッド３２５は、基板３１５に様々な処理ガスを提供するためにプラテン３１０の上に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のシャワーヘッド３２０は、第１の前駆体ガスを基板３１５に提供することができ、第２のシャワーヘッド３２５は、第２の前駆体ガスを１つ以上の基板３１５に提供することができる。窒化ケイ素を形成するための１つの例示的なＡＬＤ処理では、第１の前駆体ガスは、シリコン含有前駆体ガス（例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ）など）であり得、第２の前駆体ガスは、窒素含有前駆体ガス（例えば、アンモニア、ＮＨ３など）であり得る。しかしながら、第１のシャワーヘッド１２０及び第２のシャワーヘッド１２５は、他のＡＬＤ処理を実行するときに、他の処理ガス（例えば、反応性前駆体、非反応性前駆体、及び／又は不活性ガスを含む）を基板３１５に提供し得ることが認識されよう。
【００３７】
プラテン３１０が（矢印で示されるように）回転すると、基板３１５は、第１のシャワーヘッド３２０の下、次いで第２のシャワーヘッド３２５の下に順次移動して、原子層堆積プロセスの１サイクルを実行する。上述の例示的なＡＬＤ処理では、基板３１５は、第１のシャワーヘッド３２０の下で回転して基板表面を第１の前駆体ガス（例えば、ＤＣＳ）に曝露し、それらが第２のシャワーヘッド３２５の下で回転する前に、基板表面を第２の前駆体ガス（例えば、ＮＨ３）に曝露する。第１及び第２の前駆体ガスが混合するのを防止するために、パージブロック３２８は、基板３１５がシャワーヘッド３２０、３２５のそれぞれを通過して回転した後に、ガスパージ（例えば、アルゴン（Ａｒ）窒素（Ｎ２）、パージ又は別の不活性ガスパージ）を基板表面に提供する。このプロセスは、窒化ケイ素層の目標厚さが達成されるまで、多数のＡＬＤサイクルの間繰り返され得る。図３及び図４には示されていないが、例えば、温度、ガスフロー、圧力、回転速度、ＡＬＤサイクルの数などを含む、空間ＡＬＤシステムの様々な動作パラメータを制御するために、コントローラが、基板処理ツール３００内に提供されてもよく、又は、基板処理ツール３００に結合されてもよい。
【００３８】
図１に示される基板処理ツール１００とは異なり、図３及び図４に示される基板処理ツール３００は、より狭く、より効率的なパージブロック３２８を利用する。いくつかの実施形態では、図３及び図４に示されるパージブロック３２８は、図１及び図２に示されるパージブロック１２８の設計よりも消費し得る面積が最大６７％少ない。基板処理ツール３００においてより狭いパージブロック３２８の設計を利用することにより、ＡＬＤサイクル時間を低減すること、及び／又は前駆体曝露量／時間を増大させることが可能になる。
【００３９】
図３は、狭いパージブロック３２８の設計の一実施形態を示しており、それによって、図１及び図２に示されるパージブロック１２８の設計と比較して、パージブロックによって消費される面積を約５０％低減する。図３に示す実施形態では、パージブロック３２８はそれぞれ、ＡＬＤサイクルの３０°を消費する。図３に示される狭いパージブロック３２８の設計により、パージブロックを、基板処理ツール３００内に含まれる１つ以上のシャワーヘッド（例えば、第１のシャワーヘッド３２０及び／又は第２のシャワーヘッド３２５）から物理的に分離することが可能になる。パージブロックとシャワーヘッドの間の物理的分離は、シャワーヘッドカバープレートの下のパージガスの沈み込みを低減することによって、シャワーヘッドにより提供される前駆体量を改善する。
【００４０】
一実施形態では、第１のシャワーヘッド３２０及び／又は第２のシャワーヘッド３２５によって消費される面積（又はＡＬＤサイクルの一部）は、図１に示されて上述されたものと類似し得る。例えば、第１のシャワーヘッド３２０は、ＡＬＤサイクルの４５°を消費し得、第２のシャワーヘッド３２５は、ＡＬＤサイクルの７９°を消費し得る。そのような実施形態で使用される場合、図３に示される狭いパージブロック３２８の設計により、シャワーヘッドカバープレートの下でのパージガスの沈み込みを低減することによって、（プラテン１１０の回転速度が維持される場合）同じＡＬＤサイクル時間にわたってシャワーヘッドによって提供される前駆体量を改善することができる。あるいは、図３に示される狭いパージブロック３２８の設計が、Ｎ２沈み込み効果の減少による前駆体量の増大によって許容される範囲まで、（プラテン１１０の回転速度を増大させることによって）ＡＬＤサイクル時間を低減するために使用され得る。他の実施形態では、図３に示される狭いパージブロック３２８の設計により、より大きなシャワーヘッド用にスペースを解放することによって、前駆体量／時間を増大させることを可能にし得る。この一例が、図４に示されている。
【００４１】
図４は、狭いパージブロック３２８の設計の別の実施形態を示しており、それによって、図１及び図２に示されるパージブロック１２８の設計と比較して、パージブロックによって消費される面積を約６７％低減する。図４に示す実施形態では、パージブロック３２８はそれぞれ、ＡＬＤサイクルの２０°を消費する。図４に示されるより狭いパージブロック３２８の設計により、シャワーヘッドのサイズを増大することによって、１つ以上のシャワーヘッド（例えば、第１のシャワーヘッド３２０及び／又は第２のシャワーヘッド３２５）により提供される前駆体量を増大させることを可能にする。
【００４２】
図４に示される実施形態では、狭いパージブロック３２８の設計により、はるかに大きな第１のシャワーヘッド３２０を使用して、第１のシャワーヘッドによって提供される前駆体量（及び／又は前駆体曝露時間）を増大させることを可能にする。１つの例示的な実装形態では、図４に示される第１のシャワーヘッド３２０は、ＡＬＤサイクルの１３５°を消費し得、第２のシャワーヘッド３２５は、ＡＬＤサイクルの７９°を消費し得る。第１のシャワーヘッド３２０により消費される面積（又はＡＬＤサイクルの一部）を（例えば、４５°から１３５°に）増大させることによって、図４に示される実施形態は、第１のシャワーヘッド３２０によって提供される前駆体量を３倍に増大させ得る。
【００４３】
狭いパージブロック３２８の設計の実施例が図３及び図４に示されて上述されているが、本明細書に記載された技術は、上述されたいくつかの例に厳密に限定されない。他の実施形態では、本明細書に記載された技術による狭いパージブロック３２８は、ＡＬＤサイクルのより大きな部分又はより小さな部分を消費し得る。例えば、狭いパージブロック３２８は、本明細書に記載された利点を保持しながら、ＡＬＤサイクルの約１０°〜４０°を消費し得る。
【００４４】
上述の例では、第１のシャワーヘッド３２０、第２のシャワーヘッド３２５、及びパージブロック３２８の幅は、１つのＡＬＤサイクルの角度測定値（度で表される）として説明されている。この説明は、プラテン３１０の３６０°回転ごとに１つのＡＬＤサイクルが実行されることを前提としている。しかしながら、いくつかの空間ＡＬＤシステムは、プラテン３１０の３６０°回転ごとに２つ以上のＡＬＤサイクルを実行してもよい。そのようなシステムを説明するために、第１のシャワーヘッド３２０、第２のシャワーヘッド３２５、及びパージブロック３２８の幅は、代替的に、プラテン３１０の３６０°回転の角度測定値（度で表される）として説明され得る。例えば、パージブロック３２８の幅は、代替的に、プラテン３１０の３６０°回転の一部をカバーするものとして説明され得、この部分は、プラテン３１０の３６０°回転の約１０°〜約４０°を含む範囲から選択される。図３及び図４に示される実施形態では、パージブロック３２８の幅はそれぞれ、プラテン３１０の３６０°回転の約３０°及び約２０°をカバーする。代替的な角度測定値をカバーする他の幅もまた、パージブロック３２８に使用され得る。
【００４５】
ガスパージによって消費されるＡＬＤサイクルの部分を低減することに加えて、本明細書に記載された技術は、パージガス効率を改善し、たとえ高い（例えば、１０ＲＰＭを超える）回転速度においてもガス混合を防止する。以下により詳細に説明されるように、開示された技術は、パージガスをパージブロックの下に均等に分散させるための高ガスコンダクタンス通路を提供する下部空洞を、パージブロック３２８の下側に提供することによって、パージガス効率を改善する。いくつかの実施形態では、パージブロックの上にパージガスを均等に分散させるために、上部空洞が同様にパージブロック３２８の上側に提供され得る。いくつかの実施形態では、パージブロック３２８からのパージガスフローは、プラテン３１０の速度の半径方向の変動を補償するために必要に応じてパージガスフラックスを分配する、カスタマイズされたガス伝導経路を下部空洞（及び任意選択的に上部空洞）に提供することによって、更に制御され得る。これにより、開示されたパージブロック３２８の設計は、パージガス容量を増大させることなく、たとえ高い（例えば、１０ＲＰＭを超える）回転速度においても、処理ガスを分離することを可能にする。
【００４６】
図５〜図７は、本明細書に記載された技術による、改善されたパージブロック設計の様々な実施形態を提供している。具体的には、図５は、サセプタ３１２上に配置された基板３１５がパージブロックの下で回転するときに、図３又は図４に示されるパージブロック３２８のうちの１つを通過する断面図を提供している。図５に示されるように、パージブロック３２８は、いくつかの実施形態では、上部空洞３２７及び下部空洞３２９の両方を含み得る。いくつかの実施形態では、より低い空洞のみが利用され得る。パージブロック３２８の下側に形成された下部空洞３２９は、下部容量（ＶＬ）を含む。パージブロック３２８の上側に形成された上部空洞３２７は、上部容量（ＶＵ）を含む。
【００４７】
図５に示される実施形態では、第１のパージガスインジェクタ３５０は、一般にシステムの中心軸に近接するガス入力位置から、パージブロック３２８の下及び基板３１５の上に配置された処理空間３６０にパージガスを注入するために下部空洞３２９内に設けられている。一実施形態では、第１のパージガスインジェクタ３５０は、下部空洞３２９を通って完全に延在し得る。あるいは、第１のパージガスインジェクタ３５０は、下部空洞３２９を通って部分的に延在し得る。
【００４８】
第１のパージガスインジェクタ３５０は、一般に、パージガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２又は別の不活性パージガス）を処理空間３６０に注入するための多数のポート３５５を含み得る。いくつかの実施形態では、第１のパージガスインジェクタ３５０は、プラテン３１０の外端近くにより高密度のポート３５５を含み得、それによって、第１のパージガスインジェクタ３５０は、プラテン３１０の外端近くにより多くのパージガス容量を注入する。いくつかの実施形態では、ポート３５５の密度は、サセプタ３１２の中心に近づくにつれて減少し得る。上記のように、プラテン３１０の外端近くにより高密度のポート３５５を提供することにより、粘性抗力に抵抗し、且つより高い回転速度でのガス混合を防止する必要がある場合に、より多くのパージガス容量を提供し得る。他の実施形態では、ポート３５５は、第１のパージガスインジェクタ３５０の半径方向軸に沿って等間隔に配置され得る。そのような実施形態では、本明細書に記載される改善されたパージブロック設計は、粘性抗力に抵抗して、より高い回転速度でのガス混合を防止することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、第２のパージガスインジェクタ３７０はまた、パージブロック３２８の上にパージガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２又は別の不活性パージガス）を注入するために設けられ得る。例えば、パージブロック３２８がチャンバ蓋３８０に直接接続されていない場合、ギャップ（Ｇ）が、チャンバ蓋３８０の下側とパージブロック３２８の上側との間に形成され得る。そのような実施形態では、第２のパージガスインジェクタ３７０を使用して、パージガスをパージブロック３２８の上部空洞３２７に注入し、それによって、ギャップを通過する前駆体の拡散を防止することができる。しかしながら、第２のパージガスインジェクタ３７０は、厳密には必要ではなく、パージブロック３２８がチャンバ蓋３８０に直接接続されている場合、いくつかの実施形態では省略され得る。パージブロック３２８がチャンバ蓋３８０に直接接続されている場合、上部空洞３２７もまた省略され得る。
【００５０】
プラテン３１０が基板処理ツール３００の中心軸の周りを回転するときに、第１のパージガスインジェクタ３５０は、パージガス（例えば、Ａｒ、Ｎ２又は別の不活性パージガス）を基板３１５の表面に提供して、前駆体ガス（例えば、ＤＣＳ及びＮＨ３）が処理空間３６０内で混合するのを防止する。上記のように、ガス混合は、粘性抗力によって引き起こされ、プラテンが回転するときに、サセプタ３１２の表面に衝突するガスがプラテン３１０によって運ばれると発生する。更に上述したように、ガス混合の確率は、プラテン３１０の回転速度が増大するにつれて増大する。したがって、高い（例えば、１０ＲＰＭを超える）回転速度では、重要な対策を講じない限り、ガス混合が発生する可能性がある。
【００５１】
図３〜図７に示されるパージブロック３２８の設計により、パージブロック３２８の下側に下部空洞３２９、且つ（いくつかの実施形態では）パージブロックの上側に上部空洞３２７を提供することによって、プラテン３１０の回転速度に関係なく、ガス混合を効果的に防止する（すなわち、第１及び第２の前駆体ガス間のほぼ完全な分離を提供する）。図１及び図２に示される狭い伝導経路２２０とは異なり、パージブロック３２８内に形成された上部空洞３２７及び下部空洞３２９は、パージガスが流れるための比較的広い伝導経路を提供する（図５〜図７を参照）。上部空洞３２７及び下部空洞３２９内に提供される広い伝導経路は、パージガスがそれぞれ、上部容量（ＶＵ）及び下部容量（ＶＬ）を均等に加圧することを可能にし、それによって、パージガスが、（ａ）パージブロック３２８の周囲に沿ってより均等に流れ、且つ（ｂ）パージブロック３２８の側端３３０に実質的に垂直な方向に（図３〜図４の矢印によって示されるように）流れる、ことが可能になる。上部空洞３２７及び／又は下部空洞３２９内に均一なガスフローコンダクタンスを提供することによって、図３〜図７に示されるパージブロック３２８の設計は、ガス混合を防止するのに（例えば、前駆体セクターへの前駆体ガスの沈み込み又はパージガスセクターへの前駆体ガスの沈み込みのために）、図１及び図２に示される従来のパージブロック１２８の設計よりも効果的である。
【００５２】
図６及び図７は、図３〜図５に示されるパージブロック３２８の設計の斜視図を提供している。より具体的には、図６は、パージブロック３２８の下側の斜視図を提供し、その中に形成され得る下部空洞３２９の一例を示している。パージブロック３２８の上側図が図７に示され、パージブロック３２８の上側に形成され得る上部空洞３２７の一例を説明している。しかしながら、図６及び図７に示される下部空洞３２９及び上部空洞３２７は、単なる例示であり、高ガスコンダクタンス通路又はカスタマイズされたガス伝導経路の一例のみを表し、これらは、パージブロック３２８内に含まれ得て、（ａ）パージブロック３２８の下／上に均等にパージガスを分配し、及び／又は（ｂ）プラテン３１０の速度の半径方向の変動を補償するようにガスコンダクタンスを制御することができることが認識されよう。他の実施形態では、下部空洞３２９及び／又は上部空洞３２７の代替的構成を使用して、本明細書に開示される利点を提供することができる。いくつかの実施形態では、図５及び図７に示される上部空洞３２７は、例えば、パージブロックがチャンバ蓋３８０に直接接続されている場合には省略され得る。
【００５３】
図１及び図２に示される狭い伝導経路２２０と比較して、ガスフローコンダクタンスは、壁厚（Ｔ）を減少させて、パージガスが通過する伝導経路を広げることによって、パージブロック３２８の上部空洞３２７及び／又は下部空洞３２９内で改善される。上記のように、伝導経路を通過するガスフローコンダクタンスは、伝導経路の側端とパージブロックの側端との間の壁厚（Ｔ）に直線的に比例し、壁厚（Ｔ）が減少するにつれて増大する（及びその逆）。図３〜図７に示されるパージブロック３２８の設計では、伝導経路は、パージブロック３２８の上部空洞３２７及び下部空洞３２９によって提供される。したがって、壁厚（Ｔ）は、例えば図５及び図６に示されるように、上部／下部空洞の側端とパージブロックの側端との間で測定される。
【００５４】
図６及び図７に示される実施形態では、上部空洞３２７及び下部空洞３２９の輪郭は、パージブロック３２８の輪郭と類似し、その結果、均一な壁厚（例えば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４は、約１５％以内で実質的に等しくなり得る）が、パージブロック３２８の大部分に沿って得られる。パージブロック３２８の遠位端において、壁厚（Ｔ５）を増大させることができ、第１のパージガスインジェクタ３５０を受け入れるためのパススルー３２６を設けることができる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、上部空洞３２７及び／又は下部空洞３２９内のガスフローコンダクタンスは、それらの領域内の壁厚（Ｔ）を変えることによって、パージブロック３２８の１つ以上の領域で変更され得る。図６に示されるように、例えば、壁厚（Ｔ）がパージブロック３２８の半径方向軸に沿って変化して、パージブロックの１つ以上の領域内により多くの（又はより少ない）パージガスフローを提供することによって、下部空洞３２９内のガスフローコンダクタンスを制御することができる。例えば、壁厚（Ｔ）がいくつかの領域でガスフローコンダクタンスを増大させるために低減され得、及び／又は他の領域でガスフローコンダクタンスを低減させるために増大され得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、上部空洞３２７及び／又は下部空洞３２９の壁厚（Ｔ）は、約２０〜８０ｍｍの範囲であり得る。１つの好ましい実施形態では、上部空洞３２７及び／又は下部空洞３２９の壁厚（Ｔ）は、主に約４０〜５０ｍｍの範囲である。そのような一実施形態の１つの例示的な実装形態では、Ｔ１は４４．０ｍｍ、Ｔ２は４１．３ｍｍ、Ｔ３は４２．５ｍｍ、Ｔ４は４３．７ｍｍ、及びＴ５は７８ｍｍであり得る。壁厚（Ｔ５）は、遠位端（すなわち、プラテン３１０の外端に最も近いパージブロック３２８の端部）においてより広いが、ガスフローコンダクタンスは、この領域がガス出口ポンピングポート３４０に近接しているため、この領域でより大きくなり得る（図３及び図４を参照）。
【００５７】
パージブロック３２８の他の寸法もまた、ＡＬＤシステム設計及び動作パラメータに基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、例えば、パージブロック３２８の上部とチャンバ蓋３８０との間のギャップ（Ｇ）は、パージブロック３２８の底部とサセプタ３１２との間のギャップ（例えば、約３ｍｍ）よりも小さくても（例えば、約１ｍｍ）よい。パージブロック３２８の上のギャップ（Ｇ）は、パージブロックの下のギャップよりも小さいため、第２のパージガスインジェクタ３７０からのガスフロー（例えば、毎分１標準リットル（ｓｌｍ））は、第１のパージガスインジェクタ３５０からのガスフロー（例えば、５〜１０ｓｌｍ）よりも少なくなり得る。上部空洞３２７に供給されるガスフローは、下部空洞３２９に供給されるガスフロー容量（ＶＬ）よりも小さい容量（ＶＵ）であるため、上部空洞３２７の深さは、ガスフローコンダクタンスに影響を与えることなく、下部空洞３２９の深さよりも小さくなり得る。１つの例示的な実施形態では、上部空洞３２７の深さは５ｍｍであり得、下部空洞３２９の深さは１６ｍｍであり得る。他の深さ及び寸法は、ＡＬＤシステムの設計及び動作パラメータに基づいて選択され得る。
【００５８】
図８は、本明細書に記載される技術を使用する例示的な方法の一実施形態を示している。図８に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、追加の方法が、本明細書に記載される技術を利用できることが認識されよう。さらに、説明されたステップは、排他的であることを意図していないため、図８に示される方法に追加の処理ステップを追加することができる。さらに、ステップの順序は、異なる順序が生じてもよく、且つ／又は様々なステップが組み合わされるか若しくは同時に実施されてもよいため、図に示される順序には限定されない。
【００５９】
図８は、空間原子層堆積（ＡＬＤ）システム内で基板を処理するための一実施形態の方法４００を示している。上記のように、且つ図３〜図７に示されるように、空間ＡＬＤシステムは、一般に、プラテン、及びプラテンの上に配置されて、基板の上の処理空間にパージガスを提供するパージブロックを含み得る。図８に示されるように、方法４００は、ステップ４１０においてプラテン上に基板を提供することを含み得る。ステップ４２０において、方法４００は、プラテンが空間ＡＬＤシステムの中心軸の周りを回転するときに、基板を第１の処理ガス及び第２の処理ガスに順次曝露することを含み得る。ステップ４３０において、方法４００は、基板を第１の処理ガスに曝露した後、且つ基板を第２の処理ガスに曝露する前に、パージブロックの下側に形成された下部空洞内にパージガスを注入することを含み得る。ステップ４４０において、方法４００は、パージガスを下部空洞内に分配することによって、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが処理空間内で混合するのを防止し、それによって、パージガスがパージブロックの側端に沿ってパージブロックの側端に垂直な方向に均等に流れるようにすることを含み得る。
【００６０】
本発明の更なる修正形態及び代替の実施形態が、本明細書の記載を考慮して当業者には明らかになるであろう。したがって、本明細書の記載は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実施する方法を当業者に教示する目的のためのものである。本明細書に示され且つ記載された本発明の形態及び方法は、現在好ましい実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書で例示及び記載されたものの代わりに等価な技術を使用することができ、また本発明の特定の特徴は、他の特徴の使用とは無関係に利用することができ、これらは、全て本発明の本明細書の記載の利益を享受した後に当業者に明らかになるであろう。
【符号の説明】
【００６１】
１００、３００  基板処理ツール
１０５、３０５  処理チャンバ
１１０、３１０  プラテン
１１２、３１２  サセプタ
１１５、３１５  基板
１２０、３２０  第１のシャワーヘッド
１２５、３２５  第２のシャワーヘッド
１２８、３２８  パージブロック
１３０、３４０  ガス出口ポンピングポート
２００  機械的バリア
２１０  パージガスインジェクタ
２２０  伝導経路
２３０、３５５  ポート
２４０、３６０  処理空間
２５０、３７０  第２のパージガスインジェクタ
２６０、３８０  チャンバ蓋
３２６  パススルー
３２７  上部空洞
３２９  下部空洞
３３０  側端
３５０  第１のパージガスインジェクタ
【図１】
2022002303.tif 000003
【図２】
2022002303.tif 000004
【図３】
2022002303.tif 000005
【図４】
2022002303.tif 000006
【図５】
2022002303.tif 000007
【図６】
2022002303.tif 000008
【図７】
2022002303.tif 000009
【図８】
2022002303.tif 000010
【外国語明細書】
2022002303000001.pdf