(57)【要約】【課題】  処理チャンバに前駆物質を分配するための方法及び装置を提供する。【解決手段】  装置は、複数のガス分配ゾーンを持つガス分配アセンブリを含む。各ゾーンは、前駆ガスを受容するための入口を持つプレナムと、赤外光源のような少なくとも一つの非熱エネルギー源とを含んでもよい。少なくとも一つの非熱エネルギー源は、赤外光源からの波長の強度を制御するために変動してもよい。【選択図】  図１
2010510670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス分配アセンブリであって：
少なくとも二つのガス源から複数のプレナムに前駆ガスを与える少なくとも一つの入口を持つ本体と；
該少なくとも二つのガス源の一方又は双方と該複数のプレナムの各々からの該前駆ガスにエネルギーを与えるように位置決めされた少なくとも一つの非熱エネルギー源と；
該少なくとも一つの非熱エネルギー源と連通している冷却剤源であって、該非熱エネルギーが、該複数のプレナムの各々において独立して制御される、前記冷却剤源と；
を備える、前記装置。
【請求項２】
該入口と該少なくとも一つの非熱エネルギー源の間に結合されたフィルタ要素；
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該少なくとも一つの非熱エネルギー源に結合された可変電源；
を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
該非熱エネルギー源が、赤外ランプである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
該非熱エネルギー源が、複数の赤外ランプであり、該複数の赤外ランプの少なくとも一つが、各プレナムの中に少なくとも部分的に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
該複数のプレナムの少なくとも一部が、内部ゾーンと外部ゾーンを備え、各ゾーンへのエネルギーが、独立して制御される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
該非熱エネルギー源が、チャンバの縦軸に平行な該ガス分配アセンブリに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
該非熱エネルギー源が、チャンバの縦軸に垂直な該ガス分配アセンブリに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
堆積装置であって：
縦軸を持つチャンバと；
該チャンバの側壁に結合されたガス分配アセンブリであって、該ガス分配アセンブリが：
一つ以上のガス源に結合された複数のプレナムと；
該複数のプレナムの各々にエネルギーを与えるように位置決めされた非熱エネルギー源と；
該非熱エネルギー源に結合された可変電源と；
を備え、該ガス分配アセンブリが、該チャンバの縦軸に垂直な該チャンバを通って流路を与える、前記ガス分配アセンブリと；
を備える、前記装置。
【請求項１０】
該非熱エネルギー源が、赤外ランプである、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
該非熱エネルギー源が、複数の赤外ランプであり、該複数の赤外ランプの少なくとも一つが、各プレナムの中に少なくとも部分的に配置されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
該非熱エネルギー源が、複数の赤外ランプであり、該可変電源が、該赤外ランプの各々に結合されたマルチゾーン電源を備えている、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
該複数のプレナムの少なくとも一部が、内部ゾーンと外部ゾーンを備え、各ゾーンへのエネルギーが、独立して制御される、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
該チャンバとガス分配アセンブリの一つが、赤外光を透過し且つ該流路内に位置決めされている穴のあいた石英物質を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
該非熱エネルギー源が、該チャンバの縦軸に平行な該ガス分配アセンブリに結合されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
該非熱エネルギー源が、該チャンバの縦軸に垂直な該ガス分配アセンブリに結合されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１７】
該非熱エネルギー源の各々が、冷却剤に結合されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１８】
該非熱エネルギー源からの該非熱エネルギーの一部を遮断するように位置決めされたフィルタ要素を更に備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
予熱された前駆ガスをチャンバ内の処理領域に分配する方法であって：
該処理領域と連通しているガス分配アセンブリに前駆ガスを与えるステップと；
非熱エネルギーを用いて該ガス分配アセンブリ内の導入点で該前駆ガスを加熱するステップと；
該導入点と該処理領域との間に画成された流路に沿って該前駆ガスに加熱される熱の少なくとも一部を維持するステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２０】
該流路に非熱エネルギーを与えるステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
該非熱エネルギーが、赤外光である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
該流路が、該チャンバの縦軸にほぼ垂直であり、該非熱エネルギーが該流路にほぼ平行に配置された少なくとも一つの赤外ランプである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
該流路が、該チャンバの縦軸にほぼ垂直であり、該非熱エネルギーが、該流路にほぼ垂直に配置された少なくとも一つの赤外ランプである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
導入点が、一つ以上の導入ゾーンを備え、該一つ以上の導入ゾーンへの該非熱エネルギーの強度が、可変電源によって独立して制御される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
導入点が、一つ以上の導入ゾーンを備え、該一つ以上の導入ゾーンへの該非熱エネルギーの強度が、フィルタ要素によって独立して制御される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、半導体製造プロセスのためにガスを予熱することに関する。より詳細には、エピタキシャル堆積プロセス又は他の化学気相堆積プロセスのような半導体基板上の堆積とエッチングの反応中に用いられるガスを予熱することに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]シリコン及び／又はゲルマニウム含有膜のエピタキシャル成長は、高度な理論と、他のデバイスの中でもＤＲＡＭデバイスへの新たな応用のために益々重要になってきた。これらの応用に対して鍵となる要求は、デバイスの特徴部が製造中に損傷されないように低温プロセスであることである。低温プロセスは、また、特徴部サイズが４５ｎｍ〜６５ｎｍの範囲にある将来の市場にとって重要であり、隣接物質の拡散を避けることが極めて重要である。より低いプロセス温度は、シリコン及び／又はゲルマニウム含有エピタキシャル膜の成長の前とエピタキシャル膜の選択的又は全面成長の間のいずれも基板洗浄が必要とされることになる。選択的成長とは、一般に、膜が基板表面上に一つを超える物質を含む基板上で成長し、ここで、膜は前記基板の第一物質の表面上で選択的に成長し、前記基板の第二物質の表面上では最小限の成長から全く成長しないことを意味する。
【０００３】
[0003]約７００℃未満の温度において成長する、シリコン及び／又はゲルマニウムを含有する選択的エピタキシャル膜と全面（非選択的成長）エピタキシャル膜と、このようなエピタキシャル膜の歪みの実施形態は、最新の多くの半導体応用に必要とされている。更に、約６５０℃以下の範囲の温度で達成されるエピタキシャル膜の形成前に自然酸化物と炭化水素を除去することが望ましい場合があるが、除去時間が短い場合により高い温度が許容されてもよい。
【０００４】
[0004]このより低い温度処理は、適切に機能するデバイスの形成に重要なだけでなく、準安定歪み層の応力緩和を最小限にするか或いは阻止し、ドーパントの拡散を阻止するか或いは最小限にするのを援助し、エピタキシャル膜構造内でドーパントの分離を阻止するのを援助する。低温処理（低熱量処理）によって可能になるファセット形成と短チャネル効果の抑制は、高性能デバイスを得るために重要な要因である。
【０００５】
[0005]ドープされた、また、ドープされていないシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ＳｉＧｅ、炭素含有膜の選択的エピタキシャル成長と全面エピタキシャル成長に関する最新技術は、典型的には、ＲＰＣＶＤ或いは低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）とも呼ばれる、減圧化学気相堆積（ＣＶＤ）を用いて実施されている。約２００トール未満のような典型的な減圧プロセスは、約７００℃よりも高い、典型的には約７５０℃よりも高い温度で実施されて、許容しうる膜の成長速度を得る。通常、膜堆積のための前駆化合物は、シラン、ゲルマン、これらの組合わせ又はこれらの誘導体のようなシリコン及び／又はゲルマニウム含有化合物である。通常、選択的堆積プロセスの場合、これらの前駆化合物は、一例として、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、必要により臭化水素（ＨＢｒ）のような追加の試薬と組み合わされる。炭素含有シラン前駆化合物、例えば、メチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）がドーパントとして用いられてもよい。或いは、一例として、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）のような無機化合物がドーパントとして用いられてもよい。
【０００６】
[0006]基板上にエピタキシャル層を堆積させる典型的なＬＰＣＶＤプロセスにおいて、前駆物質をガス分配アセンブリによってチャンバ内の処理領域内に噴射し、その前駆物質を、典型的には、紫外及び／又は赤外スペクトルのような低波長放射線の処理領域において前駆物質の照射によってチャンバ内の基板の表面の上で活性化させる。プラズマ生成を用いて反応種を解離させることもできる。基板温度は、典型的には、反応種の吸着及び／又はプロセス副生成物の脱着を援助するように上昇させ、前駆物質の活性化を最適化するとともに堆積又は脱離プロセスを向上させるために処理領域中の前駆物質温度と基板温度との差を最小限にすることが望ましい。
【０００７】
[0007]より効率的な解離プロセスを可能にするために、処理領域に分配する前に前駆物質を予熱して、基板の上の前駆物質のより高速で効率的な解離を可能にすることが望ましい。前駆物質を加熱する様々な方法が用いられているが、基板表面の上の活性化の前の予熱の安定化の課題が残っている。例えば、前駆物質の温度をガス分配アセンブリに導入するときに又はその前に所要の温度まで上昇させることができるが、ガス分配アセンブリに及び／又は基板の上の処理領域への流路に沿って流れ込む際に熱損失によって前駆物質の温度が低下することが可能である。
【０００８】
[0008]それ故、前駆物質の導入温度と処理領域の間の温度差を最小限にするための装置及び方法、並びに前駆物質の解離の前の熱損失を最小限にするガス導入点において前駆物質を予熱する装置及び方法が当該技術において求められている。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本明細書に記載される実施形態は、チャンバの中の処理領域にプロセスガスを分配するための装置及び方法に関する。
【００１０】
[0010]一実施形態において、ガス分配アセンブリを記載する。ガス分配アセンブリは、少なくとも二つのガス源から複数のプレナムへ前駆ガスを与える少なくとも一つの入口を持つ本体と、少なくとも二つのガス源の一方又は双方と複数のプレナムのそれぞれからの前駆ガスにエネルギーを与えるように位置決めされた少なくとも一つの非熱エネルギー源と、少なくとも一つの非熱エネルギー源と連通している冷却源とを含み、ここで、非熱エネルギーは、複数のプレナムのそれぞれにおいて独立して制御される。
【００１１】
[0011]他の実施形態において、堆積装置を記載する。堆積装置は、縦軸を持つチャンバと、チャンバの側壁と結合されたガス分配アセンブリとを含む。ガス分配アセンブリは、一つ以上のガス源に結合された複数のプレナムと、複数のプレナムのそれぞれにエネルギーを与えるように位置決めされた非熱エネルギー源と、非熱エネルギー源に結合された可変電源とを含み、ここで、ガス分配アセンブリは、チャンバの縦軸に垂直なチャンバを通る流路を与える。
【００１２】
[0012]他の実施形態において、チャンバ内の処理領域に予熱された前駆ガスを分配する方法を記載する。上記方法は、処理領域と連通しているガス分配アセンブリに前駆ガスを与えるステップと、非熱エネルギーを用いてガス分配アセンブリ内の導入点で前駆ガスを加熱するステップと、導入点と処理領域の間に画成された流路に沿って前駆ガスに供給された熱の少なくとも一部を維持するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
[0013]本発明の上記特徴がより詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめられた本発明のより具体的な説明が実施形態によって参照され、その一部が添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態だけを示すので、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきでなく、他の等しく効果的な実施形態を許容してもよいことは留意されるべきである。
【図１】図１は、堆積チャンバの一実施形態の断面概略図である。
【図２】図２は、図１に示される堆積チャンバの一部の平面概略図である。
【図３】図３は、ガス分配アセンブリの一実施形態の側面概略図である。
【図４】図４は、ガス分配アセンブリの他の実施形態の等角概略図である。
【図５】図５は、ガス分配アセンブリの他の実施形態の等角概略図である。
【図６】図６は、ガス分配アセンブリの他の実施形態の等角概略図である。
【００１４】
[0020]理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同じ符号が用いられている。一実施形態において開示される要素は、個々に挙げることなく他の実施形態に有益に用いられてもよいことも企図される。
【詳細な説明】
【００１５】
[0021]図１は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できるＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）総合処理システムの一部であってもよい、エピタキシャル堆積用に構成された堆積チャンバ１００の断面概略図である。堆積チャンバ１００は、アルミニウム又はステンレス鋼、例えば、３１６Ｌステンレス鋼のようなプロセス耐性物質で作られたハウジング構造１０１を含む。ハウジング構造１０１は、処理容積１１８が含有されている、上部チャンバ１０５と下部チャンバ１２４を含む石英チャンバ１３０のようなプロセスチャンバ１００の様々な機能要素を封入している。反応種は、ガス分配アセンブリ１５０によって石英チャンバ１３０に供給され、処理副生成物は、典型的には真空源（図示せず）と連通している、出口１３８によって処理容積１１８から除去される。
【００１６】
[0022]基板支持体１１７は、処理容積１１８へ搬送される基板１１４を受容するように適合されている。基板支持体１１７は、堆積チャンバ１００の縦軸１０２に沿って配置される。基板支持体は、炭化シリコンのようなシリコン物質、又は他のプロセス耐性物質で被覆されたセラミック物質又はグラファイト物質からできていてもよい。反応種前駆物質からの反応種は、基板１１４の表面１１６に適用され、副生成物は、その後表面１１６から除去される。基板１１４及び／又は処理容積１１８の加熱は、上部ランプモジュール１１０Ａと下部ランプモジュール１１０Ｂのような放射源によって供給される場合がある。
【００１７】
[0023]一実施形態において、上部ランプモジュール１１０Ａと下部ランプモジュール１１０Ｂは、赤外（ＩＲ）ランプである。ランプモジュール１１０Ａと１１０Ｂからの非熱エネルギー或いは放射は、上部石英チャンバ１０５の上部石英窓１０４を通って、また、下部石英チャンバ１２４の下部石英部分１０３を通って進む。上部石英チャンバ１０５のための冷却ガスは、必要ならば入口１１２を通って入り、出口１１３から出る。反応種前駆物質だけでなく、チャンバ１００のための希釈ガス、パージガス、ベントガスもガス分配アセンブリ１５０を通って入り、出口１３８を通って出る。
【００１８】
[0024]反応種を活性化するとともに基板１１４の表面１１６から反応種の吸着とプロセス副生成物の脱着を援助するために用いられる処理容積１１８内の低波長放射は、典型的には約０.８μｍ〜約１.２μｍ、例えば、約０.９５μｍ〜約１.０５μｍの範囲にあり、様々な波長の組み合わせが供給され、例えば、エピタキシャルに成長している膜の組成物に左右される。他の実施形態において、ランプモジュール１１０Ａと１１０Ｂは、紫外線（ＵＶ）光源であってもよい。一実施形態において、ＵＶ光源は、エキシマランプである。他の実施形態において、ＵＶ光源は、上部石英チャンバ１０５と下部石英チャンバ１２４の一方又は双方においてＩＲ光源と組み合わせて用いる場合がある。ＩＲ放射源と組み合わせて用いられるＵＶ放射源の一例は、米国特許出願公開第２００５／０２７７２７２号として２００５年１２月１５日に公開された２００４年６月１０日に出願された米国特許出願第１０／８６６,４７１号に見ることができ、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００１９】
[0025]成分ガスは、ガス分配アセンブリ１５０を通って処理容積１１８に入る。ガスは、ガス分配アセンブリ１５０から流れ、通常１２２に示されるようにポート１３８を通って出る。基板表面を洗浄／不動態化するために、又はエピタキシャルに成長しているシリコン及び／又はゲルマニウム含有膜を形成するために用いられる成分ガスの組み合わせは、典型的には、処理容積の中に入る前に混合される。処理容積１１８の中の全圧は、出口ポート１３８上のバルブ（図示せず）によって調整することができる。処理容積１１８の内部表面の少なくとも一部は、ライナー１３１によって覆われている。一実施形態において、ライナー１３１は、不透明な石英物質を含んでいる。このように、チャンバ壁は、処理容積１１８の中の熱から断熱されている。
【００２０】
[0026]処理容積１１８の中の表面の温度は、上部石英窓１０４の上に位置決めされた上部ランプモジュール１１０Ａからの放射と組み合わせて、ポート１１２を通って入り且つポート１１３を通って出る、冷却ガスの流れによって、約２００℃〜約６００℃以上の温度の範囲内に制御することができる。下部石英チャンバ１２４内の温度は、図示されていない送風ユニットの速度を調節するによって、また、下部石英チャンバ１２４の下に配置された下部ランプモジュール１１０Ｂからの放射によって、約２００℃〜約６００℃以上の温度範囲内に制御することができる。処理容積１１８の中の圧力は、約０.１トール〜約６００トール、例えば、約５トール〜約３０トールであってもよい。
【００２１】
[0027]基板１１４表面１１６上の温度は、下部石英チャンバ１２４内の下部ランプモジュール１１０Ｂの出力の調整によって、又は上部石英チャンバ１０４の上に横たわる上部ランプモジュール１１０Ａと、下部石英チャンバ１２４内の下部ランプモジュール１１０Ｂ双方の出力調整によって制御することができる。処理容積の中の出力密度は、約４０Ｗ／ｃｍ２〜約４００Ｗ／ｃｍ２、例えば、約８０Ｗ／ｃｍ２〜約１２０Ｗ／ｃｍ２であってもよい。
【００２２】
[0028]一態様において、ガス分配アセンブリ１５０は、チャンバ１００の縦軸１０２或いは基板１１４に垂直に或いは半径方向１０６に配置される。この向きにおいて、ガス分配アセンブリ１５０は、基板１１４の表面１１６全体に半径方向１０６に、或いは平行にプロセスガスを流すように適合されている。一適用例において、プロセスガスをチャンバ１００への導入点で予熱して、処理容積１１８に導入する前にガスの予熱を開始し、更に／又はガス中の個々の結合を切断する。このように、表面反応速度論を、基板１１４の熱温度から独立して変更することができる。
【００２３】
[0029]図２は、基板１１４が示されていないことを除き、図１に示されるチャンバと同様の堆積チャンバ１００の一部の平面概略図である。ガス分配アセンブリ１５０は、ハウジング構造１０１と結合して示されている。ガス分配アセンブリ１５０は、一つ以上のガス源１４０Ａ及び１４０Ｂに結合された噴射ブロック２１０を含む。ガス分配アセンブリ１５０は、また、少なくとも部分的に噴射ブロック２１０内に配置されるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆのような複数の放射熱源を含む非熱加熱アセンブリ２２０を含む。噴射ブロック２１０は、また、一つ以上の貫通プレート１５４の開口１５８の上流に配置される一つ以上のプレナム２２４Ｎ、例えば、内部プレナム２２４２や外部プレナム２２４１と２２４３を含み、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆは、少なくとも部分的にプレナム２２４Ｎ内に配置されている。
【００２４】
[0030]６つのＩＲランプが図示されているが、ガス分配アセンブリ１５０は、多かれ少なかれＩＲランプを含むことができる。ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆは、約３００ワット〜約１２００ワットのワット量でハロゲン型ランプ、或いは急速熱処理（ＲＴＰ）ランプを含んでもよく、具体的なプロセスに必要とされる放射線の強度、及び／又はガス分配アセンブリ１５０と用いられるＩＲランプの数に左右される。図示された実施形態において、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆは、約８０ボルト電力印加によって約５００ワット〜７５０ワット、例えば、約５００ワット〜約５５０ワットのワット量をもつＲＴＰ型ランプである。一適用例において、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆの各々によって供給される電力密度は、プレナム２２４Ｎにおいて約２５Ｗ／ｃｍ２〜約４０Ｗ／ｃｍ２である場合がある。一実施形態において、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆは、約５０℃〜約２５０℃の各プレナム２２４Ｎにおいて可変温度を与える。
【００２５】
[0031]動作中、ＳｉやＳｉＧｅの全面膜或いは選択膜を形成する前駆物質は、一つ以上のガス源１４０Ａと１４０Ｂからガス分配アセンブリ１５０に供給される。ガス源１４０Ａ、１４０Ｂは、外部プレナム２２４１、２２４３として図示される外部ゾーンと、内部プレナム２２４２として示される内部ゾーンのような、ガス分配アセンブリ１５０内の導入ゾーンを促進させるように構成されるようにガス分配アセンブリ１５０に結合することができる。ガス源１４０Ａ、１４０Ｂは、プレナム２２４Ｎの中への導入速度を制御するバルブ（図示せず）を含んでもよい。代わりに、プレナム２２４Ｎは、一つのガス源と連通していてもよく、他のガス源を加えて、より大きい導入ゾーンを生成してもよい。
【００２６】
[0032]ガス源１４０Ａ、１４０Ｂは、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、ジブロモシラン（ＳｉＨ２Ｂｒ２）、高級シラン、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせを含む、シランのようなシリコン前駆物質を含んでもよい。ガス源１４０Ａ、１４０Ｂは、また、ゲルマン（ＧｅＨ４）、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４）、ジクロロゲルマン（ＧｅＨ２Ｃｌ２）、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせのようなゲルマニウム含有前駆物質を含んでもよい。シリコン及び／又はゲルマニウム含有前駆物質は、塩化水素（ＨＣｌ）、塩素ガス（Ｃｌ２）、臭化水素（ＨＢｒ）、又はこれらの組み合わせと組み合わせて用いられてもよい。ガス源１４０Ａ、１４０Ｂは、ガス源１４０Ａ、１４０Ｂの一方又は双方においてシリコンとゲルマニウムの含有前駆物質の一つ以上を含んでもよい。例えば、外部プレナム２２４１と２２４３と連通していてもよい、ガス源１４０Ａは、水素ガス（Ｈ２）又は塩素ガス（Ｃｌ２）のような前駆物質を含んでもよく、ガス源１４０Ｂは、シリコン及び／又はゲルマニウム含有前駆物質、これらの誘導体、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００２７】
[0033]ガス源１４０Ａ、１４０Ｂからの前駆ガスは、プレナム２２４Ｎに分配され、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの非熱エネルギーは、導入点でプレナム２２４Ｎの中のＩＲエネルギーによって前駆物質を照射する。非熱エネルギーの波長は、前駆物質の振動伸縮モードの利点を用いることによって前駆物質を共鳴且つ励起させ、処理容積の中に入る前に前駆物質を予熱するエネルギーを前駆物質に吸収させる。ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆを含有する噴射ブロック２１０は、反射性を高めるために研磨された表面を含んでもよい、ステンレス鋼のような反射性の高い物質でできている。噴射ブロック２１０の物質の反射特性は、噴射ブロックの加熱を最小限にするための断熱材として働いてもよく、これにより噴射ブロック２１０に近接することになる人員の安全が高められる。一実施形態において、噴射ブロック２１０は、ステンレス鋼を含み、プレナム２２４Ｎの内部表面は研磨されている。他の実施形態において、噴射ブロック２１０は、アルミニウムを含み、プレナム２２４Ｎの内部表面は研磨されている。
【００２８】
[0034]前駆物質は、この励起された状態の貫通プレート１５４の開口１５８を通って処理容積１１８に入り、一実施形態においては、開口１５８がそれを通って形成されている石英物質である。この実施形態において、貫通プレートは、ＩＲエネルギーを透過し、透明な石英物質でできている場合がある。他の実施形態において、貫通プレート１５４は、ＩＲエネルギーを透過し、プロセス化学と他のプロセスパラメータに耐性である任意の物質であってもよい。活性化された前駆物質は、貫通プレート１５４の複数の穴１５８を通って、また、チャネル１５２Ｎを通って処理容積１１８に向かって流れる。ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの光子と非熱エネルギーの一部もまた、高反射性物質によって促進された穴１５８、貫通プレート１５４、チャネル１５２Ｎ及び／又は噴射ブロック２１０の表面を通過し、それによって前駆物質（図３において矢印３２５で示される）の流路が照射される。このように、前駆物質の振動エネルギーを、導入点から処理容積１１８へ流路に沿って維持することができる。
【００２９】
[0035]複数のＩＲランプ２２５Ａ−２２５ＦにおけるＩＲ波長の強度は、プロセスによって増大したり低下することが可能である。一適用例において、ＩＲランプの強度は、フィルタ要素４０５（図４）と窓６１０（図６）によって制御される場合がある。他の実施形態において、シース３１５（図３）は、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆの少なくとも一部の上に配置されてもよく、シースは、フィルタ要素として構成されてもよく、ランプの強度を制御することができる。一例において、フィルタ要素は、個々の波長の選択的透過によってバンド幅を調節するように適合されたスリーブ、シート、又はレンズであってもよい。フィルタ要素は、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆの少なくとも一つ或いはＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆの全部に用いられてもよい。代わりに、異なるフィルタ要素が異なるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆに用いられてもよい。一例において、外部プレナム２２４１及び２２４３は、個々のスペクトルを吸収或いは遮断するように構成された第一フィルタを用いることによって第一レベルの強度を受容することができ、内部プレナム２２４２は、異なる個々のスペクトルを吸収或いは遮断するように構成された第二フィルタを用いることによって第二レベルの強度を受容することができる。
【００３０】
[0036]単独で或いはフィルタと組み合わせて用いることができる他の適用において、プレナム２２４Ｎによって画成される複数のゾーンにおけるＩＲ強度は、電源とコントローラに結合されるリード２２６Ａ−２２６Ｆによって個別に制御することができる。例えば、外部プレナム２２４１と２２４３は、第一レベルの強度を受容することができ、内部プレナム２２４２は、ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆに供給される信号の変動によって第二レベルの強度を受容する。代わりに、各々のＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆは、コントローラによって供給される信号の変動によって別々に制御されてよい。ＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆの強度は、開ループモード、或いは閉ループモードにおいて制御されてよい。従って、前駆物質は、吸着もしくは脱着時間フレーム又は解離時間を短縮させることができる予熱された或いは活性化された状態の処理容積１１８に入り、処理能力が増加する。
【００３１】
[0037]図３は、図１と図２に示されるガス分配アセンブリの一実施形態の側面概略図である。アパーチャ３０５は、噴射ブロック２１０の中に形成され、少なくとも部分的にプレナム２２４２の中へ挿入されているＩＲランプ２２５Ｃの一部を受容する。前駆物質は、噴射ブロック２１０の中に配置されたポート３２０によってプレナム２２４２へ供給される。アパーチャ３０５は、ＩＲランプ２２５Ｃよりもわずかに大きいサイズであって、ＩＲランプ２２５Ｃの一部を包み込むように適合されたシース３１５の空間を可能にする。一実施形態において、シース３１５は、例えば、石英、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、サファイアのようなＩＲエネルギーを透過する物質でできている。他の実施形態において、シース３１５は、個々の波長の選択的透過によってバンド幅の調節するフィルタ要素として適合されている。熱電対のような温度検出器（図示せず）は、噴射ブロック２１０の中に配置され、シースの温度及び／又はプレナム２２４２の中の温度をモニタすることができる。アパーチャ３０５は、また、プレナム２２４２に対向する終端でより大きな直径部分を含み、高温シール３２３、例えば、特に、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）物質、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアーリルエーテルケトン（ＰＡＥＫ）のような高温に耐えるように適合されたポリマー物質でできたＯリングを受容する。
【００３２】
[0038]図２と図３を参照すると、ＩＲランプ２２Ａ−２２５Ｆは、ＩＲランプ２２Ａ−２２５Ｆを冷却するように、冷却デバイス３１０に結合されている。一適用例において、冷却デバイス３１０は、入口ポート２６０Ａと出口ポート２６０Ｂを持つチューブ部材１５６のようなコンジットを含み、複数のＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆに冷却剤を与えるように適合されている。他の実施形態において（図２と図３には図示せず）、冷却デバイスは、単一ＩＲランプに結合して収容されてもよい。冷却デバイス３１０は、チューブ部材１５６を通って循環して、ＩＲランプ２２Ａ−２２５Ｆからの熱伝達を促進させるための冷却剤源３１１からの液体或いはガスのような冷却流体を含むことができる。チューブ部材１５６は、また、ＩＲランプ２２Ａ−２２５Ｆの一部を受容するように適合されたアパーチャ３０６を含む。アパーチャの少なくとも一つは、ＩＲランプの一部を受容するとともにチューブ部材１５６を密封するように適合されたステンレス鋼ＶＣＯ取付物のような取付物３０８を含む。一実施形態において、冷却剤源３１１からの冷却流体は、窒素ガスであり、チューブ部材を通って循環する。
【００３３】
[0039]動作中、図３を参照して、ガス源１４０Ｂからの前駆物質は、ポート３２０によってプレナム２２４２に導入され、前駆物質は、この導入点でＩＲランプ２２５Ｃによって熱を放って加熱される。処理容積１１８（この図には図示せず）の中のより低い分圧が開口１５８とチャネル１５２Ｎを通って流路３２５を生じる。前駆物質は、プレナム２２４２の中で活性化され、反射され更に／又はチャネル１５２Ｎに通過する非熱エネルギーによって流路３２５に沿って活性化されたままである。従って、前駆物質の予熱と、活性化された前駆物質の維持が増進される。この非熱エネルギーを用いると、チャンバの使用の安全性を向上させることができる、前駆物質導入点の中に或いはその近傍に抵抗加熱素子或いは対流加熱素子の必要性が最小限になるか又は排除され、チャンバの拡張冷却システムの必要性が最小限になる。
【００３４】
[0040]図４−図６は、図１のチャンバ１００と結合することができるガス分配アセンブリ１５０の様々な実施形態の等角概略図である。ガス分配アセンブリ１５０は、ポート３２０に結合されたガス源１４０Ａ及び／又は１４０Ｂのようなガス源と連通している少なくとも一つのＩＲランプ４２５を持つ噴射ブロック２１０を含む。図示されていないが、各々のポートは、ガス噴射ブロック２１０の中に配置されるプレナム２２４Ｎと連通している。図４−図６に示される実施形態において、各ＩＲランプ４２５は、電気的接続（図示せず）と冷却能力を与えるハウジング４１０によって噴射ブロック２１０に個々に結合されている。一実施形態において、各ハウジング４１０は、冷却剤源３１１（図３）に結合することができるポート４１５を含む。一適用例において、各ポート４１５は、冷却流体の入口と出口として機能する。
【００３５】
[0041]図４に示される実施形態において、複数のＩＲランプ４２５は、チャンバ１００（図１）に半径方向に配置される。この実施形態において、各ＩＲランプ４２５は、ポート３２０の方向性によって画成されるようにガス噴射路に垂直に配置される。更に、一つ以上のＩＲランプ４２５は、ＩＲランプ４２５からの個々の波長の選択的透過によってバンド幅を調節するように適合されたフィルタ要素４０５を含んでもよい。フィルタ要素４０５は、シース、プレート、シート、又は個々の波長を遮断するのに適合された任意の製品或いはデバイスであってもよい。
【００３６】
[0042]図５に示される実施形態において、複数のＩＲランプ４２５は、チャンバ１００（図１）の縦軸に対して平行な向きに配置される。この実施形態において、各ＩＲランプ４２５は、ポート３２０の方向性によって画成されるようにガス噴射路にほぼ平行に配置される。図示されていないが、一つ以上のＩＲランプ４２５は、ＩＲランプ４２５からの個々の波長の選択的透過によってバンド幅を調節するのに適合されたフィルタ要素（図４）を含んでもよい。
【００３７】
[0043]図６に示される実施形態において、単一のＩＲランプ４２５は、チャンバ１００（図１）の半径方向に配置される。この実施形態において、ＩＲランプ４２５は、ポート３２０の方向性によって画成されるようにガス噴射路に垂直に配置される。更に、噴射ブロック２１０は、ＩＲランプ４２５とプレナム２２４Ｎ（この図には図示せず）の間に位置決めされるプレート６１０を含んでもよい。一実施形態において、プレート６１０は、ＩＲ光を透過する物質でできた窓として構成される場合がある。他の実施形態において、プレート６１０は、ＩＲランプ４２５からの個々の波長の選択的透過によってバンド幅を調節するのに適合されたフィルタ要素として構成される場合がある。更に他の実施形態において、プレート６１０は、複数のゾーン６１５Ａ、６１５Ｂが各ゾーンにおいて個々の波長を遮断するのに適合されたフィルタ要素として適合される場合がある。
【実施例】
【００３８】
[0044]一例において、図２において示されるガス分配アセンブリ１５０を用いてチャンバ１００内の３００ｍｍウエハ上に全面ＳｉＧｅ膜を形成した。チャンバに約１０トールの圧力と約４５Ｗ／ｃｍ２の電力密度によって約７５０℃の処理容積１１８の中の表面温度を与えた。ジクロロシランとゲルマンを、それぞれ約０.５％と０.０１％でガス分配アセンブリ１５０から処理容積１１８に導入した。約３０ワットの電力で作動させるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの非熱エネルギーによって、約１３８℃のシース３１５で測定された温度が得られた。このことにより、膜成長速度の顕著な低下と膜内のゲルマニウムパーセントの増加が得られた。
【００３９】
[0045]他の例において、選択ＳｉＧｅ膜は図２において示されるガス分配アセンブリ１５０を用いてチャンバ１００の中の３００ｍｍウエハ上に形成した。チャンバに約１０トールの圧力と約４５Ｗ／ｃｍ２の電力密度によって約７５０℃の処理容積１１８の中の表面温度を与えた。ジクロロシランとゲルマンを、それぞれ約０.５％と０.０１％でガス分配アセンブリ１５０から処理容積１１８に導入した。塩化水素も約０.５％で与えた。約３０ワットの電力において作動させるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの非熱エネルギーによって、約１３８℃のシース３１５において測定された温度が得られた。このことにより、膜成長速度の著しい低下と膜のプロファイルの改善が得られた。
【００４０】
[0046]他の例において、図２に示されるガス分配アセンブリ１５０を用いてチャンバ１００内の３００ｍｍウエハ上にＳｉＧｅ選択膜を形成した。チャンバに約１０トールの圧力と約４５Ｗ／ｃｍ２の電力密度によって約７５０℃の処理容積１１８の中の表面温度を与えた。シランと塩化水素を、それぞれ約０.２５％と１.１２５％でガス分配アセンブリ１５０から処理容積１１８へ導入した。約２５ワットの電力で作動させるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの非熱エネルギーによって、約１１０℃のシース３１５で測定された温度が得られた。このことにより、膜中のゲルマニウムパーセントの顕著な増加と膜成長速度の低下が得られた。
【００４１】
[0047]他の例において、図２に示されるガス分配アセンブリ１５０を用いてチャンバ１００内の３００ｍｍウエハ上にＳｉＧｅ選択膜を形成した。チャンバに約１０トールの圧力と約４５Ｗ／ｃｍ２の電力密度によって約７５０℃の処理容積１１８の中の表面温度を与えた。シランとゲルマンを、それぞれ約０.２５％と１.２２５％でガス分配アセンブリ１５０から処理容積１１８に導入した。塩化水素も約０.５７５％で与えた。約２５ワットの電力で作動させるＩＲランプ２２５Ａ−２２５Ｆからの非熱エネルギーによって、約１１０℃のシース３１５で測定された温度が得られた。このことにより、膜成長速度の著しい低下（約５６.５オングストローム／分）と膜中のゲルマニウムパーセント（約０.２５％）の増加が得られた。
【００４２】
[0048]上記は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的範囲から逸脱せずに構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求によって決定される。
【符号の説明】
【００４３】
１００…堆積チャンバ、１０１…ハウジング構造、１０２…縦軸、１０３…下部石英部分、１０４…石英モジュール、１０５…上部チャンバ、１０６…半径方向、１１０Ａ…上部ランプモジュール、１１０Ｂ…下部ランプモジュール、１１２…入口、１１３…出口、１１４…基板、１１６…表面、１１７…基板支持体、１１８…処理容積、１２４…下部チャンバ、１３０…石英チャンバ、１３１…ライナ、１３８…出口、１４０Ａ、１４０Ｂ…ガス源、１５０…ガス分配アセンブリ、１５２Ｎ…チャネル、１５４…貫通プレート、１５６…チューブ部材、１５８…開口、２０５…電源、２１０…噴射ブロック、２２０…非熱加熱アセンブリ、２２４Ｎ…プレナム、２２５Ａ−２２５Ｆ…ＩＲランプ、３０５…アパーチャ、３０８…取付物、３１０…冷却デバイス、３１１…冷却剤源、３１５…シース、３２０…ポート、３２３…高温シール、３２５…流路、４０５…フィルタ要素、４１０…ハウジング、４１５…ポート、４２５…ＩＲランプ、６１０…プレート、６１５Ａ、６１５Ｂ…複数のゾーン。
【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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【国際調査報告】
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