(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバの中で使用するためのガス注入装置であって、
前記処理チャンバに配置された基板の一つの処理表面に対して一つの角度で第一のプロセスガスの角度の付いた注入を供給する噴出口の第一の組と、
前記噴出口の第一の組に近接し、第二のプロセスガスの加圧された層流を前記基板の処理表面に平行で前記処理表面に亘って供給する噴出口の第二の組とを備え、前記噴出口の第二の組の各噴出口はプレナムゾーンを含み、プレナムゾーンの各々の出口領域が、前記第二のプロセスガスの圧力と流れの均一性を増加させるリップによって部分的にふさがれる、
ガス注入装置。
【請求項２】
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスが、同じガス種である、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項３】
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスが、異なるガス種である、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項４】
前記噴出口の第一の組が、前記噴出口の第二の組とは異なる、前記ガス注入装置の垂直高さに配置される、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項５】
前記噴出口の第一の組と前記噴出口の第二の組が、前記ガス注入装置の同じ同一平面上の高さに配置される、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項６】
前記噴出口の第一の組が、前記第一のプロセスガスを前記基板の前記処理表面の方に１口当たり０．２標準リットル毎分から１．０標準リットル毎分の体積流量で供給するように構成された複数の孔からなる、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス注入装置。
【請求項７】
基板を処理するための装置であって、
処理チャンバの中で所望の位置に基板の処理表面を支持するためにその中に配置された基板支持体を有する処理チャンバと、
前記基板の前記処理表面上に第一の方向に第一のプロセスガスを供給するための第一の注入装置であって、
前記基板の前記処理表面に対して、角度の付いた第一のプロセスガスの注入を提供する噴出口の第一の組、及び
噴出口の第二の組であって、前記噴出口の第一の組に近接しており、第二のプロセスガスの加圧された層流を前記基板の前記処理表面に平行にかつ前記処理表面にわたっての流れを提供する、噴出口の第二の組であって、前記噴出口の第二の組の各噴出口はプレナムゾーンを含み、プレナムゾーンの各々の出口領域が、前記第二のプロセスガスの圧力と流れの均一性を増加させるリップによって部分的にふさがれる、噴出口の第二の組を含む、前記第一の注入装置と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向に前記基板の前記処理表面上に第三のプロセスガスを供給するための第二の注入装置であって、第三のプロセスガスのガス流速度、ガス流形状及びガス流方向のうちの少なくとも一つを調節する一つ又は複数のノズルを含む第二の注入装置と、
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスと前記第三のプロセスガスとを前記処理チャンバから排気するための、前記第一の注入装置の向かい側に配置された排気口とを備える、装置。
【請求項８】
前記一つ又は複数のノズルは調節可能なノズルであり、前記装置は、前記一つ若しくは複数の調節可能なノズルの前記基板に対する角度又は前記一つ若しくは複数の調節可能なノズルの断面形状のうちの少なくとも一つを調節する、一つ又は複数の制御可能なノブを更に含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記一つ又は複数の調節可能なノズルの断面形状は、前記基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記一つ又は複数の調節可能なノズルの角度は、前記基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化される、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第二の注入装置は、一つの調節可能なスロットノズルを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記一つの調節可能なスロットノズルは、前記基板支持体の中心軸に関して前記第一の方向と前記第二の方向の間で測定される、約１４５度までの方位角で、第二のガスを供給する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第二の注入装置は、複数の調節可能なノズルを含み、前記複数の調節可能なノズルの中の第一の調節可能なノズルと第二の調節可能なノズルの各々が、前記一つ又は複数の制御可能なノブにより別々に制御可能であり、前記第一の調節可能なノズルは、前記第二の調節可能なノズルとは異なる角度で前記第二のプロセスガスを供給する、請求項１１に記載の装置。
【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、基板を処理するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上の層のエピタキシャル堆積などの幾つかのプロセスでは、プロセスガスが、基板表面を横切って同じ方向に横に流されうる。例えば、基板表面の上にエピタキシャル層を成長させるために、一つ又は複数のプロセスガスが、処理チャンバの対向端に配置された吸入口と排気口の間を基板表面を横切って流されうる。
【０００３】
幾つかのエピタキシャル堆積チャンバにおいて、追加の副流が、プロセスに対する追加の制御を提供するために、主ガス流路と直角の方向に導入されうる。しかしながら、追加の副流の調整能力は限定されており、基板上の追加の副流の有効領域は、しばしば注入ノズルの近くに局所的に制限されることに、発明者は気づいた。
【０００４】
加えて、主ガス流路の注入ノズルでの流れの膨張は、幾つかのガスがチャンバに入るとすぐに上方に膨張しウェハから離れることの原因となりうることに、発明者は気づいた。従って、現行の処理装置及び方法は、低欠陥密度、組成制御、高純度、形態、ウェハ内均一性、及び／又は作業間の再現性などの、適切な材料特性を有する堆積膜を作ることができないかもしれない。
【０００５】
したがって、発明者は、基板を処理するための改良された方法および装置を提供した。
【発明の概要】
【０００６】
処理チャンバの中で基板を処理するための装置が、本明細書で提供される。幾つかの実施形態において、処理チャンバの中で使用するためのガス注入装置は、ある一つの平面状表面に対しある角度で第一のプロセスガスの角度の付いた注入を供給する噴出口の第一の組と、噴出口の第一の組に近接し、実質的に平面状表面に沿って第二のプロセスガスの加圧された層流を供給する噴出口の第二の組を含み、平面状表面は、噴出口の第二の組に対して垂直に広がる。
【０００７】
幾つかの実施形態において、基板を処理するための処理チャンバであって、ガス注入装置がその中に配置された処理チャンバは、基板の処理表面が平面状表面を形成するように、処理チャンバの中の所望の位置で基板を支持するためにその中に配置された基板支持体と、ガス注入装置により供給されるガス流とは異なる第二の方向に第三のプロセスガスを基板の処理表面上に供給するための第二のガス注入装置であって、第三のプロセスガスのガス流速度、ガス流形状及びガス流方向のうちの少なくとも一つを調節する一つ又は複数のノズルを含む第二のガス注入装置と、第一のプロセスガス、第二のプロセスガス及び第三のプロセスガスを処理チャンバから排気するためにガス注入装置の向かい側に配置された排気口とを含みうる。
【０００８】
幾つかの実施形態において、基板を処理するための装置は、処理チャンバの中の所望の位置で基板の処理表面を支持するためにその中に配置された基板支持体を有する処理チャンバと、第一の方向に第一のプロセスガスを基板の処理表面上に供給するための第一の注入装置と、第一の方向とは異なる第二の方向に第二のプロセスガスを基板の処理表面上に供給するための第二の注入装置であって、第二のプロセスガスのガス流速度、ガス流形状及びガス流方向のうちの少なくとも一つを調節する一つ又は複数のノズルを含む第二のガス注入装置と、第一のプロセスガス及び第二のプロセスガスを処理チャンバから排気するために第一の注入装置の向かい側に配置された排気口とを含みうる。
【０００９】
本発明の他の実施形態及び更なる実施形態が、以下に記載される。
【００１０】
上記で簡単に要約され、以下でより詳細に論じられる本発明の実施形態は、添付の図面に描かれる本発明の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明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】
【００１１】
【図１】本発明の幾つかの実施形態による、処理チャンバの概略側面図を描く。
【図２】本発明の幾つかの実施形態による、処理チャンバの概略上面図を描く。
【図３Ａ−Ｂ】図３Ａは、本発明の幾つかの実施形態による、注入装置の等角図を描く。図３Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、注入装置の概略断面上面図を描く。
【図３Ｃ−Ｄ】図３Ｃは、本発明の幾つかの実施形態による、注入装置の他の等角図を描く。図３Ｄは、本発明の幾つかの実施形態による、注入装置の概略断面正面図を描く。
【図４】図４Ａと図４Ｂは、本発明の幾つかの実施形態による、注入装置から基板表面上へのガス供給の概略上面図を描く。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による、基板上に層を堆積させるための方法のフローチャートを描く。
【図６】図５に描かれた方法により、基板上に堆積された層を描く。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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のに同一の参照番号を使用した。図は、一定の縮尺で描かれておらず、明確さのために簡略化されていることがある。一つの実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有利に組み込まれうることが予期される。
【００１３】
基板上に層を堆積させるための方法及び装置が、本明細書に開示される。基板表面上に成長したエピタキシャル層中の望ましくない厚さ及び／又は組成上の不均一性が、従来プロセスの間中、存在するということに、発明者は気づいた。厚さ及び組成におけるそのような不均一性は、より小さい限界寸法及び／又はより高次の組成上のローディング（すなわち、基板上に各種のエピタキシャル層を成長させるとき）において、一層望ましくなくなりうるということに、発明者は更に気づいた。本明細書に開示される発明の方法及び装置の実施形態は、堆積のために利用されるプロセスガス間に流れの相互作用を発生させることにより、堆積層中の厚さ及び／又は組成上の不均一性を有利に克服しうる。幾つかの実施形態において、エッジ及び全体の基板表面均一性は、主ガス流路と直角の方向に追加のガス副流を導入し、調節可能な注入ノズの使用によりガス速度、ガス分布領域及びガス流方向を変えることにより、改善されうる。
【００１４】
加えて、主ガス流の噴射流の初期速度、質量流量及び／又は質量を変化させることにより、基板上の反応位置及び堆積速度を調整することができることに、発明者は気づいた。例えば、第一のプロセスガスが基板の表面を横切って供給される間の、基板の表面の方への第二のプロセスガスの角度の付いた注入は、第二のガス種の下方への運動量を有利に増加させ、第一のプロセスガス種と第二のプロセスガス種の間の混合を改善する。更に、狭く閉ざされたプレナムの使用により基板の表面を横切って第一のプロセスガスの加圧された層状ガス流を供給することにより、基板を横切る濃度勾配がなめらかにされ、チャンバの中の流れの均一性を高めるであろう。
【００１５】
図１は、本発明の幾つかの実施形態による、処理チャンバ１００の概略側面図を描く。処理チャンバ１００は、Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＲＰ  ＥＰＩ（登録商標）リアクタなどの商業上入手可能な処理チャンバから改造されてもよいし、又はエピタキシャルシリコン堆積プロセスを行なうために適合された任意の適切な半導体処理チャンバであってもよい。処理チャンバ１００は、上記のようにエピタキシャルシリコン堆積プロセスを行なうために適合されてもよく、チャンバ本体１１０、一つ又は複数のガスを第一の注入装置１８０に供給する第一の吸入口１１４、第二の注入装置１７０及び基板支持体１２４の第二の側１２９に配置された排気口１１８を例示的に備える。排気口１１８は、接着低減ライナー１１７を含みうる。第一の注入装置１８０と排気口１１８は、基板支持体１２４の両側に配置される。第二の注入装置１７０は、第一の注入装置１８０により供給される第一のプロセスガスに対してある角度で第二のプロセスガスを供給するように、第一の注入装置１８０に対して構成される。第二の注入装置１７０及び第一の注入装置１８０は、処理チャンバ１００の上面図を示す図２に関して以下に記載されるように、チャンバの両側に約１４５度までの方位角２０２だけ分離することができる。処理チャンバ１００は、以下により詳細に論じられるように、支持システム１３０とコントローラ１４０を更に含む。
【００１６】
チャンバ本体１１０は、上方部１０２、下方部１０４及び格納容器１２０を概して含む。上方部１０２は下方部１０４の上に配置され、リッド１０６、ライナー１１６、一つ又は複数の任意選択の上方ランプ１３６及び上方高温計１５６を含む。一つの実施形態において、リッド１０６は、ドーム状の外形を有するが、他の外形を有するリッド（例えば、平坦なリッド又は反向曲線リッド）もまた予期される。下方部１０４は、第一の吸入口１１４、第一の注入装置１８０、第二の注入装置１７０及び排気口１１８に連結され、ベースプレートアセンブリ１２１、下方チャンバライナー１３１、下方ドーム１３２、基板支持体１２４、予熱リング支持体１２２、予熱リング支持体１２２により支持される予熱リング１２５、基板リフトアセンブリ１６０、基板支持アセンブリ１６４、一つ又は複数の下方ランプ１５２及び１５４を含む加熱システム１５１、並びに下方高温計１５８を備える。用語「リング」は、加熱リング支持体１２２及び加熱リング１２５などの、処理チャンバのある構成要素を記述するために用いられるが、これらの構成要素の形状は、円形である必要はなく、長方形、多角形、長円形などを含むが限定されない任意の形状を含んでよいことが、予期される。
【００１７】
図２は、チャンバ１００の概略上面図を描く。示されているように、第一の注入装置１８０、第二の注入装置１７０及び排気口１１８が、基板支持体１２４の周りに配置される。排気口１１８は、第一の注入装置１８０から見て基板支持体１２４の反対側に配置されてよい（例えば、排気口１１８と第一の注入装置１８０は、概して互いと一直線になる）。第二の注入装置１７０が、基板支持体１２４の周りに配置されてよく、幾つかの実施形態（示されていない）では、排気口１１８に対しても第一の注入装置１８０に対しても向かい合っていなくてよい。しかしながら、図２における第一及び第二の注入装置１８０、１７０の配置は、単に例示であり、基板支持体１２４の周りの他の位置が可能である。
【００１８】
第一の注入装置１８０は、基板１２３の処理表面上に第一のプロセスガスを第一の方向２０８に供給するように構成される。本明細書で用いられるように、プロセスガスという用語は、単数のガスと複数のガスの混合の両方を指す。やはり本明細書で用いられるように、「方向」という用語は、プロセスガスが注入装置の口から出る方向を意味すると理解されることができる。幾つかの実施形態では、第一の方向２０８は、反対側の排気口１１８の方に概して向けられる。
【００１９】
第一の注入装置１８０は、第一のプロセスガスがそれを通じて供給される単一の噴出口（示されていない）を備えてもよく、又は噴出口の組２１４の各々が一つ又は複数の噴出口２１０を含みうる、一つ又は複数の噴出口の組２１４を備えてもよい。幾つかの実施形態では、噴出口の組２１４の各々は、約１個から１５個の噴出口２１０を含んでよいが、より大きい噴出口が準備されてもよい（例えば、一つ又は複数の）。第一の注入装置１８０は、例えば幾つかのプロセスガスの混合でありうる第一のプロセスガスを供給しうる。代替的に、第一の注入装置１８０の中の第一の組の噴出口２１４は、少なくとも一つの他の組の噴出口２１４と異なる一つ又は複数のプロセスガスを供給しうる。幾つかの実施形態では、プロセスガスは、第一のプロセスガスを形成するために、第一の注入装置１８０のプレナムの中で、実質的に均一に混合しうる。幾つかの実施形態では、第一のプロセスガスが意図された非均一な組成を有するように、プロセスガスは、第一の注入装置１８０を出た後に、概して一緒に混合しなくともよい。噴出口の一つ又は複数の組２１４の中の各噴出口２１０での流量、プロセスガス組成などは、独立に制御されうる。幾つかの実施形態では、噴出口２１０の幾つかは、以下で論じられるように、例えば、第二の注入装置１７０により供給される第二のプロセスガスとの望ましい流れの相互作用を達成するために、処理の間、使用されなくてもよいし又はパルス状に使用されてもよい。更に、第一の注入装置１８０が単一の噴出口を備える実施形態において、単一の噴出口は、上記と同様の理由でパルス状に使用されてもよい。
【００２０】
図３Ａは、本発明の幾つかの実施形態による、例示的な第一の注入装置１８０の等角図を描く。第一の注入装置１８０は、第一の組の噴出口３０２と第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８を含んでよい。注入装置１８０の概略断面上面図を描く図３Ｂに示されるように、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８の中の各噴出口は、噴出口３０４、３０６、３０８から出る前にプロセスガスを混合するためのプレナムゾーン３１４、３１６、３１８を含んでよい。プレナムゾーン３１４、３１６、３１８の間でプロセスガスが混合しないように、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８とプレナムゾーン３１４、３１６、３１８の各々が、壁３１０によって分離されてもよい。各プレナムゾーンの間の壁３１０はまた、ガス組成の均一性及びそれゆえ基板の均一性（例えば、基板上の堆積膜の均一性）のより粒状の制御を容易にするために、各噴出口／プレナムによってどのくらいのプロセスガスが供給されるかを制御する能力を提供する。幾つかの実施形態では、プロセスガスは、吸入口１１４からガス入力３１２を経由して各プレナムゾーン３１４、３１６、３１８に入りうる。第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８は、基板の表面に実質的に平行にかつ表面を横切ってプロセスガスを噴出する。
【００２１】
幾つかの実施形態では、図３Ｃに示されるように、第一の組の噴出口３０２は、吸入口１１４から導管３５０によって基板の表面に向かって供給される第一のプロセスガス３２２の角度の付いた注入３２４を供給するように構成される。第一のプロセスガスが基板の表面を横切って供給される間の、（例えば、噴出口３０４、３０６、３０８を経由する）基板の表面の方への第二のプロセスガスの角度の付いた注入は、第二のガス種の下方への運動量を有利に増加させ、第一のプロセスガス種と第二のプロセスガス種の間の混合を改善するということに、発明者は気づいた。噴出口３０２からのプロセスガスの方向の角度３３６は、垂直から約７０度〜約９０度でありうる。幾つかの実施形態では、第一の組の噴出口３０２は、プロセスガスの高い流速及び／又は質量流量を供給するように構成される。噴出口３０２から出るプロセスガスからの体積流量は、１口当たり約０．２標準リットル毎分（ｓｌｍ）〜約１．０ｓｌｍでありうる。
【００２２】
図３Ｃに示されるように、幾つかの実施形態では、第一の注入装置１８０は、プレナム３０４、３０６、３０８の中の圧力を上昇させ、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８を通る均一なガスの流出を容易にする流れの絞りを有利に提供するリップ３２０を含みうる。狭く閉ざされたプレナムの使用により基板の表面を横切ってプロセスガスの加圧された層状ガス流を供給することにより、基板を横切る濃度勾配がなめらかにされ、チャンバの中の流れの均一性を高めるであろう。幾つかの実施形態では、第二の組の噴出口３１４、３１６、３１８を通るプロセスガスの流量は、吸入口１１４を経由してガスを供給する質量流量コントローラにより制御されうる。しかしながら、幾つかの実施形態では、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８のうちの一つ又は複数について、ガス流速度を増加させるであろう、より小さい出口面積を作るために、リップ３２０を増やすことができる。幾つかの実施形態では、噴出口３０４、３０６、３０８を出るプロセスガスからの体積流量は、１口当たり約１．０ｓｌｍ〜約３．０ｓｌｍでありうる。
【００２３】
幾つかの実施形態では、第一の組の噴出口３０２を通って流される第一のプロセスガス３２２は、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８を通って流される第二のプロセスガスと異なるガス種でありうる。幾つかの実施形態では、第一のプロセスガスは、第一のキャリアガスの中に一つ又は複数の第３族元素を含みうる。例示的な第一のプロセスガスは、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム又はトリメチルアルミニウムのうちの一つ又は複数を含む。ドーパントと塩化水素（ＨＣｌ）もまた、第一のプロセスガスに追加されうる。幾つかの実施形態では、第二のプロセスガスは、第二のキャリアガスの中に一つ又は複数の第３／５族元素を含みうる。例示的な第二のプロセスガスは、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、第三級ブチルアルシン、第三級ブチルホスフィンなどのうちの一つ又は複数を含む。ドーパントと塩化水素（ＨＣｌ）もまた、第二のプロセスガスに追加されうる。
【００２４】
種々の寸法と形状寸法の注入装置１８０の特徴が用いられうるが、少なくとも幾つかの実施形態に従って用いられる寸法と断面形状寸法の幾つかの例示的な範囲が、注入装置１８０の概略断面正面図を描く図３Ｄに関して以下に記載される。幾つかの実施形態では、第一の組の噴出口３０２は、円形の断面を有しうる。噴出口３０２の直径３３０は、約１ｍｍ〜約５ｍｍでありうる。幾つかの実施形態では、噴出口３０２は、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８と同一平面上であってもよいが、噴出口３０２と噴出口３０４、３０６、３０８からのプロセスガスのガス拡散と混合が、十分でないかもしれない。従って、幾つかの実施形態では、噴出口３０２は、噴出口３０４、３０６、３０８より高い、注入装置１８０の垂直高さでかつ下向きの角度で概して配置され、プロセスガスを基板の表面に向かって、かつ噴出口３０２と噴出口３０４、３０６、３０８からのガスの混合を容易にするために、噴出口３０４、３０６、３０８からのガス流に向かって／ガス流を貫いて、注入する。幾つかの実施形態では、噴出口３０２は、噴出口３０４、３０６、３０８の上部より上に約１ｍｍ〜約１０ｍｍの高さ３３８に配置されうる。幾つかの実施形態では、噴出口３０２は、基板１２３より上に約１ｍｍ〜約１０ｍｍの高さ３３４に配置されうる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、第二の組の噴出口３０４、３０６、３０８は、長方形の断面を有しうるが、他の実施形態では、異なる断面形状寸法が用いられうる。噴出口３０４、３０６、３０８の大きさと形状は、リップ３２０と、予熱リング支持体１２２と接し、噴出口３０４、３０６、３０８の底部を形成する壁３１０の底部により画定されうる。幾つかの実施形態では、注入装置１８０は、吸入口１１４に連結され、吸入口１１４により支持されうる。幾つかの実施形態では、注入装置１８０はまた、予熱リング支持体１２２により支持されうる。幾つかの実施形態では、噴出口３０４、３０６、３０８の幅３３２は、約４０ｍｍ〜約８０ｍｍでありうる。幾つかの実施形態では、噴出口３０４、３０６、３０８の開口の高さ３４０は、約３ｍｍ〜約１０ｍｍでありうる。幾つかの実施形態では、高さ３４０は、リップ３２０が、噴出口３０４、３０６、３０８の開口をふさぐように、下方にどのくらい伸びているかに基づきうる。幾つかの実施形態では、噴出口３０４、３０６、３０８の底部は、基板１２３より上に約１．５ｍｍ〜約５ｍｍの高さ３４２に配置されうる。
【００２６】
図２に戻って、幾つかの実施形態では、第二の注入装置１７０は、基板１２３の表面を横切るプロセスガスの導入ガス流速度、ガス流形状及びガス流方向を変更するように構成された、一つ又は複数の調節可能なノズルを含む。第二の注入装置１７０は、第一の注入装置１８０により供給される第一の方向２０８と異なる一つ又は複数の第二の方向２１６に一つ又は複数のプロセスガスを供給する。第二の注入装置１７０により供給されるプロセスガスは、第一の注入装置１８０により供給されるガスと同じガス種であってもよいし、又は異なるガス種であってもよい。幾つかの実施形態では、第二の注入装置１７０は、一つ若しくは複数の調節可能なノズルの基板に対する角度又は一つ若しくは複数の調節可能なノズルの断面形状のうちの少なくとも一つを調節するために使用されることのできる、一つ又は複数の制御可能なノブ（図示されていない）を含む。一つ又は複数の調節可能なノズルは、各ノズルが異なる角度でガスを注入するように調節されうるように、別々に制御可能である。幾つかの実施形態では、一つ又は複数の調節可能なノズルは、一つ又は複数の調節可能なノズルの断面形状を調節することにより、異なる流量と分布領域を供給するように、別々に制御可能である。加えて、一つ又は複数の調節可能なノズルの断面形状及び／又は注入の角度が、基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化されうる。第二の注入装置１７０は、基板１２３より上に約１ｍｍ〜約１０ｍｍの高さで一つ又は複数のプロセスガスを注入しうる。
【００２７】
幾つかの実施形態では、図４Ａに示されるように、第二の注入装置１７０は、単一の調節可能なノズル４０２を備えうる。調節可能なノズル４０２は、基板１２３の表面を横切って流されるべき、例えば、幾つかのプロセスガスの混合でありうる、プロセスガスを供給しうる。単一の調節可能なノズル４０２は、長方形の断面を有する調節可能なスロットノズルであってもよい。調節可能なスロットノズルの開口の高さは、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍでありうる。調節可能なスロットノズルの開口の幅は、約２ｍｍ〜約２５ｍｍである。調節可能なノズルにとって他の断面積が、ターゲットに定められている基板上のガスの分布領域４１４並びに特定のプロセスのためのプロセスガスの圧力及び全体の流れなどのプロセス条件に依存して、用いられうる。スロットノズルの注入の角度と断面積は、上記の制御可能なノブを用いて調節されうる。幾つかの実施形態では、第一の注入装置１８０の第一の方向２０８と第二の注入装置１７０の第二の方向２１６の間の関係は、方位角２０２によって少なくとも部分的に定義することができる。方位角２０２は、基板支持体１２４の中心軸２００に関して、第一の方向２０８と第二の方向２１６の間で測定される。方位角２０２は、約１４５度まででありえ、又は約０度〜約１４５度の間でありうる。方位角２０２は、第二の注入装置１７０からのプロセスガスと第一の注入装置１８０からのプロセスガスの間での所望の量のクロスフロー相互作用を供給するように選択されうる。
【００２８】
代替的に、図４Ｂに示されるように、第二の吸入口１７０は、複数の調節可能なノズル４０４、４０６を備えうる。複数の調節可能なノズル４０４、４０６の各々が、例えば幾つかのプロセスガスの混合でありうるプロセスガスを供給しうる。代替的に、複数の調節可能なノズル４０４、４０６のうちの一つ又は複数は、複数の調節可能なノズル４０４、４０６の少なくとも互いと違う一つ又は複数のプロセスガスを供給しうる。幾つかの実施形態では、プロセスガスは、第二のプロセスガスを形成するために、第二の注入装置１７０から出た後に、実質的に均一に混合しうる。幾つかの実施形態では、第二のプロセスガスが意図された非均一な組成を有するように、プロセスガスは、第二の注入装置１７０から出た後に、概して一緒に混合しなくてもよい。一つ又は複数の調節可能なノズル４０４、４０６は、各ノズルが異なる角度でガスを注入するように調節されうるように、別々に制御可能である。幾つかの実施形態では、一つ又は複数の調節可能なノズル４０４、４０６は、一つ又は複数の調節可能なノズル４０４、４０６の断面形状を調節することによって、種々の流量と分布領域を供給するように、別々に制御可能である。加えて、一つ又は複数の調節可能なノズル４０４，４０６の断面形状及び／又は注入の角度が、基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化されうる。調節可能なノズル４０４，４０６の断面形状は、ターゲットに定められている基板上のガスの分布領域４１６、４１８に依存して、長方形、円形、又は他の断面領域でありうる。幾つかの実施形態では、第二の注入装置１７０又は調節可能なノズル４０２、４０４、４０６のうちの幾つか若しくは全てが、例えば、第一の注入装置１８０により供給されるプロセスガスとの望ましい流れの相互作用を達成するために、処理の間、使用されなくてもよいし又はパルス状に使用されてもよい。
【００２９】
図１に戻って、基板支持アセンブリ１６４は、基板支持体１２４に連結された複数の支持ピン１６６を有する支持ブラケット１３４を概して含む。基板リフトアセンブリ１６０は、基板リフトシャフト１２６及び基板リフトシャフト１２６のそれぞれのパッド１２７に選択的に載っている複数のリフトピンモジュール１６１を備える。一つの実施形態において、リフトピンモジュール１６１は、基板支持体１２４の中の第一の開口１６２を通って移動可能に配置される、リフトピン１２８の任意選択の上方部を備える。運転中に、基板リフトシャフト１２６は、リフトピン１２８を係合するように移動される。係合されるとき、リフトピン１２８は、基板支持体１２４より上に基板１２３を持ち上げてもよいし、又は基板支持体１２４の上に基板１２３を下げてもよい。
【００３０】
基板支持体１２４は、基板支持体アセンブリ１６４に連結されるリフトメカニズム１７２と回転メカニズム１７４を更に含む。リフトメカニズム１７２は、中心軸２００に沿って基板支持体１２４を移動させるために、利用されることができる。回転メカニズム１７４は、中心軸２００の周りに基板支持体１２４を回転させるために、利用されることができる。
【００３１】
処理の間、基板１２３は、基板支持体１２４の上に配置される。ランプ１３６、１５２及び１５４は、赤外線（ＩＲ）放射（すなわち、熱）の源であり、運転中に、基板１２３を横切って既定の温度分布を発生させる。リッド１０６と下方ドーム１３２は、石英から形成されるが、他のＩＲ透明でプロセス互換の材料が、これらの構成要素を形成するために用いられてもよい。
【００３２】
支持システム１３０は、処理チャンバ１００の中で既定のプロセス（例えば、エピタキシャルシリコン膜を成長させること）を実行し、モニタするために用いられる構成要素を含む。そのような構成要素は、概して、処理チャンバ１００の種々のサブシステム（例えば、ガスパネル（複数可）、ガス分配導管、真空及び排気サブシステム、など）及び装置（例えば、電源、プロセス制御器具、など）を含む。これらの構成要素は、当業者によく知られており、明確さのため図面から省略される。
【００３３】
コントローラ１４０は、概して、中央処理装置（ＣＰＵ）１４２、メモリ１４４、及びサポート回路１４６を備え、（図１に示されるように）直接に、又は代替的に、処理チャンバ及び／又は支持システムと関連付けられたコンピュータ（又はコントローラ）を経由して、処理チャンバ１００と支持システム１３０に連結され、それらを制御する。
【００３４】
図５は、基板１２３上に層６００を堆積させる方法５００のためのフローチャートを描く。方法５００が、処理チャンバ１００の実施形態に従って、以下に記載される。しかしながら、方法５００は、方法５００の要素を提供することができる任意の適切な処理チャンバにおいて使用されうるのであり、処理チャンバ１００に限定されない。
【００３５】
方法５００は、基板１２３などの基板を準備することにより、５０２から始まる。基板１２３は、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていないポリシリコン、ドープされた又はドープされていないシリコンウェハ、パターン形成された又はパターン形成されていないウェハ、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、などの適切な材料を含みうる。更に、基板１２３は、複数の層を含んでもよいし、又は、例えば、トランジスタ、フラッシュメモリデバイスなどの部分的に製造されたデバイスを含んでもよい。
【００３６】
５０４で、第一のプロセスガスは、第一の方向、例えば第一の方向２０８に基板１２３の処理表面を横切って流されうる。第一のプロセスガスが、第一の注入装置１８０から、すなわち加圧された層状噴出口３０４、３０６、３０８の一つ又は複数から第一の方向２０８に流され、処理表面を横切って排気口１１８に向かって流されうる。第一のプロセスガスは、第一の注入装置１８０から、基板１２３の処理表面に平行な第一の方向２０８に流されうる。第一のプロセスガスは、一つ又は複数のプロセスガスを含みうる。例えば、第一のプロセスガスは、トリメチルガリウムを含みうる。幾つかの実施形態において、加圧された層状噴出口３０４、３０６、３０８を用いて注入されたガスは、例えば、均一な成長速度（すなわち、遅いクラッキング速度）を有するガスでありうる。
【００３７】
５０６で、第二のプロセスガスが、高流速の噴出口３０２を通って、基板１２３の処理表面に向かって下向きの角度で下方に流されうる。チャンバ１００の実施形態に従って前述したように、下向きの角度は、垂直から約７０度〜約９０度でありうる。第二のプロセスガスは、第一のプロセスガスと同じであってもよいし、又は異なってもよい。第二のプロセスガスは、一つ又は複数のプロセスガスを含みうる。例えば、第二のプロセスガスは、第三級ブチルアルシンを含みうる。幾つかの実施形態において、高流速の噴出口３０２を用いて注入されたガスは、例えば、不均一な成長速度（すなわち、速いクラッキング速度）を有するガスでありうる。
【００３８】
５０８で、層６００（図６に示される）が、少なくとも部分的に第一のプロセスガスと第二のプロセスガスの流れの相互作用から、基板１２３の上に堆積される。いくつかの実施形態では、層６００が、約１から約１０，０００ナノメートルの間の厚さを有しうる。いくつかの実施形態では、層６００は、シリコンとゲルマニウムを含む。層６００の中のゲルマニウムの濃度は、約５から約１００原子百分率（すなわち、ゲルマニウムのみ）の間でありうる。一つの特定の実施形態において、層６００は、約２５から約４５原子百分率の間のゲルマニウム濃度を有するシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層である。
【００３９】
層６００は、一つ又は複数の処理方法によって堆積されうる。例えば、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスの流量は、層６００の厚さ及び／又は組成を適合させるように変えられうる。更に、流量は、層の結晶度を調節するために変えられうる。例えば、より高い流量は、層の結晶度を改善しうる。他のプロセス変形例は、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスのうちの一つ又は両方が流れている間、中心軸２００の周りに基板１２３を回転させること及び／又は中心軸２００に沿って基板１２３を移動させることを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態において、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスのうちの一つ又は両方が流れている間、基板１２３が、回転させられる。例えば、幾つかの実施形態において、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスのうちの一つ又は両方が流れている間、各プロセスガスの流量を調節するように、基板１２３が中心軸２００に沿って移動させられる。
【００４０】
層を堆積させる他の変形例が可能である。例えば、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスは、交互の又は周期的なパターンのうちの一つで、パルス状に流されうる。幾つかの実施形態において、第一の注入装置１８０と第二の注入装置１７０のうちのいずれか又は両方から堆積ガス及びエッチングガスを交互にパルス状に流すことにより、層の選択エピタキシャル成長が、実行されうる。更に、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスをパルス状に流すことは、他の処理方法と組合わせて起こることができる。例えば、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスのうちの一つ又は両方の第一のパルスが、中心軸２００に沿った第一の基板位置で起こってよく、その後、第一のプロセスガスと第二のプロセスガスのうちの一つ又は両方の第二のパルスが、中心軸２００に沿った第二の基板位置で起こってよい。更に、パルス状に流すことが、基板が中心軸２００の周りに回転しながら、起こることができる。
【００４１】
このように、基板上に層を堆積させるための方法及び装置が、本明細書に開示された。本発明の方法及び装置は、堆積のために利用されるプロセスガス間に流れの相互作用を発生させることにより、堆積層の厚さの及び／又は組成上の不均一性を有利に克服する。本発明の方法及び装置は、更に、堆積層の中の欠陥／粒子の形成を減少させ、堆積層の厚さ及び／又は組成及び／又は結晶度の適合を可能にする。
【００４２】
上記は本発明の実施形態に向けられたものであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の更なる実施形態が考案されうる。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
処理チャンバの中で使用するためのガス注入装置であって、
一つの平面状表面に対して一つの角度で第一のプロセスガスの角度の付いた注入を供給する噴出口の第一の組と、
前記噴出口の第一の組に近接し、第二のプロセスガスの加圧された層流を実質的に前記平面状表面に沿って供給する噴出口の第二の組とを備え、前記平面状表面は、前記噴出口の第二の組に対して垂直に広がる、ガス注入装置。
（態様２）
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスが、同じガス種である、態様１に記載のガス注入装置。
（態様３）
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスが、異なるガス種である、態様１に記載のガス注入装置。
（態様４）
前記噴出口の第一の組が、前記噴出口の第二の組とは異なる、前記ガス注入装置の垂直高さに配置される、態様１に記載のガス注入装置。
（態様５）
前記噴出口の第一の組と前記噴出口の第二の組が、前記ガス注入装置の同じ同一平面上の高さに配置される、態様１に記載のガス注入装置。
（態様６）
前記噴出口の第二の組の中の各噴出口が、プレナムゾーンを含む、態様１から５のいずれか一項に記載のガス注入装置。
（態様７）
プレナムゾーンの各々の出口領域が、前記第二のプロセスガスの圧力と流れの均一性を増加させるリップによって部分的にふさがれる、態様６に記載のガス注入装置。
（態様８）
前記噴出口の第一の組が、前記第一のプロセスガスを前記平面状表面の方に高い流速で供給する複数の孔からなる、態様１から５のいずれか一項に記載のガス注入装置。
（態様９）
基板を処理するための装置であって、
処理チャンバの中で所望の位置に基板の処理表面を支持するためにその中に配置された基板支持体を有する処理チャンバと、
前記基板の前記処理表面上に第一の方向に第一のプロセスガスを供給するための第一の注入装置と、
前記第一の方向とは異なる第二の方向に前記基板の前記処理表面上に第二のプロセスガスを供給するための第二の注入装置であって、第三のプロセスガスのガス流速度、ガス流形状及びガス流方向のうちの少なくとも一つを調節する一つ又は複数のノズルを含む第二の注入装置と、
前記第一のプロセスガスと前記第二のプロセスガスを前記処理チャンバから排気するための、前記第一の注入装置の向かい側に配置された排気口とを備える、装置。
（態様１０）
前記一つ又は複数のノズルは調節可能なノズルであり、前記装置は、前記一つ若しくは複数の調節可能なノズルの前記基板に対する角度又は前記一つ若しくは複数の調節可能なノズルの断面形状のうちの少なくとも一つを調節する、一つ又は複数の制御可能なノブを更に含む、態様９に記載の装置。
（態様１１）
前記一つ又は複数の調節可能なノズルの断面形状は、前記基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化される、態様１０に記載の装置。
（態様１２）
前記一つ又は複数の調節可能なノズルの角度は、前記基板上の特定の半径ゾーンをターゲットに定めるように最適化される、態様１０又は１１に記載の装置。
（態様１３）
前記第二の注入装置は、一つの調節可能なスロットノズルを含む、態様１２に記載の装置。
（態様１４）
前記一つの調節可能なスロットノズルは、前記基板支持体の中心軸に関して前記第一の方向と前記第二の方向の間で測定される、約１４５度までの方位角で、第二のガスを供給する、態様１３に記載の装置。
（態様１５）
前記第二の注入装置は、複数の調節可能なノズルを含み、前記複数の調節可能なノズルの中の第一の調節可能なノズルと第二の調節可能なノズルの各々が、前記一つ又は複数の制御可能なノブにより別々に制御可能であり、前記第一の調節可能なノズルは、前記第二の調節可能なノズルとは異なる角度で前記第二のプロセスガスを供給する、態様１３に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−Ｂ】
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【図３Ｃ−Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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