(57)【要約】  ゆるんだ薄片に起因する基板の欠陥の重度および発生を減少させる処理チャンバのためのシステムおよび方法がここで説明される。ガス分配アセンブリは、処理チャンバ内に配置され、複数の開孔が貫通して形成されている面板と第２の部材とを含む。面板は、面板に結合して面板の曝露エリアを減少させ、処理チャンバ中へのガスの放出の間の材料の積層を生じさせうるエリアを最小化するように構成される、第２の部材に結合される。第２の部材はさらに、処理チャンバ中への前駆体の流れを改善するように構成される。ガス分配アセンブリは、処理チャンバ工程の前および間に加熱することができ、処理チャンバ工程間において加熱された状態に保持することができる。【選択図】図１
2022502845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバであって、
処理チャンバ内に配置されたガス分配アセンブリを備え、ガス分配アセンブリが：
面板であって、面板を貫通して形成された複数の開孔を含む第１の部分と、第１の部分の半径方向外側に配置された、平坦な表面を含む第２の部分と含む面板；
面板に埋め込まれた少なくとも１つの加熱要素；および
面板の第２の部分に結合された部材
を含み、第２の部材が、面板の処理領域側に位置し、複数の開孔を取り囲んでいる、処理チャンバ。
【請求項２】
前記部材がリングであり、前記部材の内径が、その下端に対してその上端でより大きい、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項３】
面板の第２の部分と前記部材とに隣接して配置されたライナーをさらに備え、前記部材の第１の外側表面がライナーと接触し、前記部材の第２の外側表面が面板の第２の部分と接触し、前記部材の内側表面が第１の外側表面を第２の外側表面に接続する、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項４】
前記部材の第１の外側表面が、前記部材の内側表面に対して約１度から約８９度の第１の角度に配置され、前記部材の第２の外側表面が、前記部材の内側表面に対して約９０度と第１の角度の差である第２の角度に配置される、請求項３に記載の処理チャンバ。
【請求項５】
第１の角度が第２の角度より小さい、請求項４に記載の処理チャンバ。
【請求項６】
第１の角度と第２の角度が実質的に等しい、請求項４に記載の処理チャンバ。
【請求項７】
前記内側表面が凹面である、請求項３に記載の処理チャンバ。
【請求項８】
第１の部分が、面板の直径より小さい直径を有する、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項９】
処理チャンバを使用する方法であって、
処理チャンバ内で基板支持体の反対側に配置されたガス分配アセンブリの面板を第１の温度に加熱することであって、面板が、面板を貫通して形成された複数の開孔を備え、面板には、面板の処理領域側に位置して複数の開孔を取り囲む部材が結合される、第１の温度に加熱すること；
処理チャンバ内に配置された基板支持体を第２の温度に加熱すること；
面板に結合された部材が第１のガスを面板の周囲から離れるように方向付ける間に、面板の複数の開孔を介して第１のガスを処理チャンバに供給すること；および
第１のガスを処理チャンバに供給することに応答して：
基板上に第１のフィルムを形成すること；または
基板上に以前に形成されたフィルムの少なくとも一部分を除去すること
のうちの少なくとも一方を行うこと
を含む方法。
【請求項１０】
面板が、面板を貫通して形成された複数の開孔を有する第１の部分と、第１の部分の半径方向外側に配置された第２の部分とを含み、第２の部分が平坦な表面を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
面板の第２の部分と前記部材とに隣接して配置されたライナーをさらに備え、前記部材の第１の外側表面がライナーと接触し、前記部材の第２の外側表面が面板の第２の部分と接触し、前記部材の内側表面が第１の外側表面を第２の外側表面に接続する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記部材の第１の外側表面が、前記部材の内側表面に対して約１度から約８９度の第１の角度で配置され、前記部材の第２の外側表面が、前記部材の内側表面に対して約９０度と第１の角度の差である第２の角度で配置される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の角度が第２の角度より小さい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の角度と第２の角度が実質的に等しい、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
処理チャンバであって、
処理チャンバの壁に沿って配置されたライナーと；
ガス分配アセンブリであって：
面板であって、面板を貫通して形成された複数の開孔を含む第１の部分と、第１の部分の半径方向外側に配置された第２の部分であって、平坦な表面を含む第２の部分とを含む面板；
面板に埋め込まれた少なくとも１つの加熱要素；および
面板の第２の部分に結合された、面板の処理領域側に位置する部材であって、前記部材の第１の外側表面がライナーと接触し、前記部材の第２の外側表面が面板の第２の部分と接触し、前記部材の内側表面が第１の外側表面を第２の外側表面に接続する、前記部材
を含むガス分配アセンブリと；
ガス分配アセンブリの反対側に配置された基板支持体と；
ガス分配アセンブリ内の少なくとも１つの加熱要素および基板支持体に結合された電源と
を備えた処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施態様は概して、半導体装置の製造に関する
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造は、様々な組成物および厚さのフィルムの形成および／またはパターニングといった多数の工程を含む。フィルムの形成はそれぞれ、１つまたは複数のガスを処理チャンバに送達することにより実施することができる。ガスが処理チャンバに導入されるとき、ガスの入口点から処理チャンバ中へのガス流路が形成される。ガスは、不感帯に捉えられる可能性があり、したがって不感帯エリア内のチャンバ表面に薄片となって積層しうる。この薄片は、不感帯エリア内のチャンバ表面からゆるみ、剥がれ落ち、剥けて、基板および処理チャンバの部品上に落ちる可能性がある。基板は、このようなゆるんだ薄片に起因する欠陥を有する可能性があり、このことは下流の工程に影響しうる。半導体装置の製造の間に基板上で、厚さを増すフィルムが形成されると、フィルム形成の時間は延びる。形成時間が延びることにより、不感帯のチャンバ表面上での薄片の積層が増加し、基板の欠陥の出現頻度および重度が増大する。
【０００３】
したがって、ガスを処理チャンバに提供するための改善されたシステムおよび方法に対する需要が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００４】
一実施態様実施態様において、処理チャンバは、処理チャンバ内に配置されたガス分配アセンブリを含み、ガス分配アセンブリは、面板であって、面板を貫通して形成された複数の開孔を含む第１の部分と、第１の部分の半径方向外側に配置された、平坦な表面を含む第２の部分とを含み、少なくとも１つの加熱要素が埋め込まれた面板、および面板の第２の部分に結合された部材であって、面板の処理領域側に位置し、複数の開孔を取り囲む部材を含む。
【０００５】
一実施態様実施態様において、処理チャンバを使用する方法は、ガス処理チャンバ内で基板支持体の反対側に配置された分配アセンブリの面板を第１の温度に加熱することであって、面板が、面板を貫通して形成された複数の開孔と、面板に結合された部材とを含み、前記部材が、面板の処理領域側に位置し、複数の開孔を取り囲む、第１の温度に加熱すること；および処理チャンバ内に配置された基板支持体を第２の温度に加熱することを含む。この実施態様ではさらに、方法は、基板が基板支持体上に配置されている間に、面板の複数の開孔を介して、ガス分配アセンブリが第２の温度である間に第１の組成物の第１のガスを処理チャンバに提供することを含む。この実施態様ではさらに、第１のガスを処理チャンバに提供することことに応答して、基板上に第１のフィルムを形成すること；または基板上に以前に形成されたフィルムの少なくとも一部分を除去することのうちの少なくとも一方を行うことをさらに含む。
【０００６】
一実施態様実施態様において、処理チャンバは：処理チャンバの壁に沿って配置されたライナー；およびガス分配アセンブリを備える。ガス分配アセンブリは、
面板であって、面板を貫通して形成された複数の開孔を含む第１の部分と、第１の部分の半径方向外側に配置された第２の部分であって、平坦な表面を含む第２の部分とを含む面板；
面板に埋め込まれた少なくとも１つの加熱要素；および
面板の第２の部分に結合された、面板の処理領域側に位置する部材であって、前記部材の第１の外側表面がライナーと接触し、前記部材の第２の外側表面が面板の第２の部分と接触し、前記部材の内側表面が第１の外側表面を第２の外側表面に接続する、前記部材
を含む。処理チャンバは、ガス分配アセンブリの反対側に配置された基板支持体；およびガス分配アセンブリ内で少なくとも１つの加熱要素と基板支持体とに結合された電源をさらに備える。
【０００７】
本開示の上記の特徴を詳しく理解することができるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、実施態様の一部は添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は例示的な実施態様を示しているにすぎず、したがって本開示の範囲を限定するとみなすべきではなく、その他の等しく有効な実施態様が許容されうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施態様によるシステムを含む基板処理システムの概略図である。
【図２】Ａは、本開示の実施態様によるガス分配アセンブリの面板の概略底面図である。Ｂは、本開示の実施態様によるガス分配アセンブリの第２の部材の概略底面図である。
【図３】本開示の実施態様によるガス分配アセンブリの概略底面図である。
【図４】Ａ−Ｅは、本開示の種々の実施態様によるガス分配アセンブリの内側表面の部分断面図である。
【図５】本開示の実施態様による処理チャンバを使用する方法である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
半導体装置の製造は、基板上での１つまたは複数のフィルムまたはフィルムスタックの形成を含む。酸化物、窒化物、酸窒化物、金属材料、およびこれらの組み合わせを含みうるフィルムを、形成、パターニング、キャッピング、アニーリング、または他の工程に供して種々の半導体装置を形成することができる。いくつかの半導体装置製造工程は、１つまたは複数のガスを処理チャンバに導入することを含む。ガスは処理チャンバの表面上に積層し、そのような表面には、処理チャンバ内部にガス（複数可）を分配するように構成された貫通開孔を含むガス分配アセンブリの表面が含まれる。いくつかの実施態様では、積層が起こるガス分配アセンブリのエリアまたは処理チャンバの他の部分は、不感帯と呼ぶことができる。ここで説明される「不感帯」は、ガス状前駆体を含むガスがガス流路の外側にある、ガス分配アセンブリ上を含む処理チャンバの一エリアを指す。したがって、ガス流路の外側のガスは、ガス（複数可）のこの部分が基板に向かって方向付けられないために、チャンバ表面上に望ましくない材料を積層させうる。
【００１０】
例えば、１つまたは複数の前駆体ガスが処理チャンバ中に導入されてフィルムを基板上に形成するとき、不感帯に材料の積層が存在しうる。不感帯は、開孔が存在しない１つまたは複数の表面上のガス分配アセンブリの外周部に向かって位置しうる。ここで薄片および／または積層と呼ばれる、不感帯に形成された材料は、ゆるむ、例えば、剥がれ落ちるか、剥けるか、または他の方法でチャンバ表面から分離する可能性があり、チャンバ内でプラズマ中に浮遊する可能性がある。処理チャンバ内での後続のプラズマパージ工程の間に、材料はもはやプラズマ中に浮遊しておらず、したがって基板上に落ち、装置の製造に悪影響を与えうる基板の欠陥を生じさせる。不感帯における積層は、処理チャンバ表面の一部または全部の洗浄をすることなく、処理チャンバ内で複数の基板を連続的に処理する能力または複数のフィルム堆積を実施する能力にも悪影響を与えうる。
【００１１】
ここで説明されるシステムおよび方法を使用して、処理チャンバ内の不感帯積層によって生じる基板の欠陥は、減少するかまたは排除される。ここに記載される処理チャンバは、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理チャンバ、または１つまたは複数のガス分配アセンブリを介して１つまたは複数のガスを処理容積部に導入するように構成された他のチャンバを含むことができる。ガス分配アセンブリは、ガスに曝露されるガスのエリアを最小化することにより、およびガス分配アセンブリを最大約３５０℃の温度に加熱することにより、不感帯内の積層の尤度および／または重度を低下させるように構成される。
【００１２】
図１は、本開示の実施態様による、システム１００を含む基板処理システムの概略図である。システム１００は処理チャンバ１０２を含み、処理チャンバ１０２は、処理チャンバ１０２の処理容積部１４６内部に配置された基板支持体１０４を有する。いくつかの実施例では、基板支持体１０４は、基板支持体ペデスタルとして構成することができる。処理容積部１４６は、例えば基板支持体１０４とガス分配アセンブリ１１６との間に画定することができる。いくつかの実施態様では、基板支持体１０４は、基板支持体１０４の上面上に基板１０６を保持または支持する機構を含みうる。例示的な保持機構は、静電チャック、真空チャック、または基板保持クランプなどを含みうる。基板支持体１０４は、基板温度を制御するため、および／または基板表面近傍の核種フラックスおよび／またはイオンエネルギーを制御するための機構（加熱および／または冷却デバイスなど）を含みうる。一実施例では、基板支持体１０４は、基板支持体の中に配置されているか、またはそうでない場合は基板支持体１０４に熱的に結合された１つまたは複数の基板支持体加熱要素１０８を有しうる。別の実施例では、処理チャンバ１０２は、基板１０６および／または基板支持体１０４を照射するように位置決めされた１つまたは複数の放射熱ランプを有しうる。１つまたは複数の電源１２６は、基板支持体１０４を、所定の温度、例えば約２５０℃から約３５０℃に加熱するように構成することができる。一実施態様では、電源１２６は、少なくとも５ｋＷのエネルギーを提供するように構成される。
【００１３】
いくつかの実施例では、基板支持体１０４は、電極１５８と１つまたは複数の電源、例えば第１のバイアス電源１６０および第２のバイアス電源１６２を含みうる。各バイアス電源１６０、１６２は、それぞれ第１のマッチングネットワーク１６４および第２のマッチングネットワーク１６６を介して電極１５８に結合される。例えば、基板支持体１０４は、第１のマッチングネットワーク１６４を介して第１のバイアス電源１６０に結合されたカソードとして構成することができる。上述のバイアス電源１６０、１６２は、約２ＭＨｚ、または約１３．５６ＭＨｚ、または約６０Ｍｈｚの周波数において最大１２，０００Ｗのエネルギーを生成することができる。少なくとも１つのバイアス電源１６０、１６２は、連続電力またはパルス電力のいずれかを提供しうる。いくつかの実施態様では、バイアス電源１６０、１６２は、代替的にＤＣまたはパルスＤＣ源であってよい。
【００１４】
ガス分配アセンブリ１１６は、処理チャンバ１０２内で基板支持体１０４の反対側に配置される。ガス分配アセンブリ１１６は、面板１２８、または面板１２８の処理側領域で第２の部材１３０に結合された第１の部材を含む。面板１２８は、アルミニウムまたはステンレス鋼といった金属から形成することができ、１つまたは複数の電源１２６に結合された複数の加熱要素１５６を含む。面板１２８は、処理チャンバ１０２内での１つまたは複数の工程、例えばフィルム堆積工程の前および／またはその間に、約２７０℃から約３５０℃に加熱することができる。いくつかの実施例では、面板１２８は、処理チャンバ１０２内での第１の工程の間に約２７０℃から約３５０℃の温度に保持され、処理チャンバ内での後続の第２の工程の間に第１の工程の堆積温度以上に維持される。一実施例では、第２の工程は、第１の工程と同じ基板上で実行することができる。別の実施例では、第２の工程は、以下で詳述されるように、異なる第２の基板上で実行することができる。いくつかの実施例では、ガス分配アセンブリ１１６は、処理チャンバ１０２内部での工程の前、間および／または後に、電力をガス分配アセンブリに供給するように構成されたＲＦ源（図示しない）に結合される。
【００１５】
一実施態様では、面板１２８は、アルミニウムから製造することができ、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）などの酸化物でコーティングすることができる。第２の部材１３０は、加工されたＡｌ２Ｏ３とすることができる。面板１２８は、ガスマニホールド１１４から処理チャンバ１０２中に導入されるガスが、複数の開孔１３２を介して処理容積部１４６に導入されるように、面板を貫通して形成された複数の開孔１３２をさらに含む。複数の開孔１３２は、面板１２８の第１の部分１３８に形成される。第１の部分の半径方向外側に配置される面板１２８の第２の部分１４０は、開孔を含まない。面板１２８の第２の部分１４０は、面板１２８の外周部分と呼ぶことができる。第２の部分１４０は、面板１２８の外側エッジ１４２から複数の開孔１３２に延びている。このような一実施例では、第２の部分１４０は、第１の部分１３８の周りに同心に配置される。複数の開孔１３２は、面板１２８の表面を横切って、同心リング、リングクラスタ、無作為に位置決めされたクラスタ、または実施態様に応じた他の幾何学形状を含む、種々の構成に配置することができる。いくつかの実施例では、面板１２８は、１つまたは複数の加熱要素１５６を、個別にまたはまとめて制御して、面板１２８を横切って変動する温度のゾーンを形成することができるようなゾーン加熱を含む。
【００１６】
第２の部材１３０は、面板１２８および処理チャンバ１０２のライナー１２０に近接しておよび／または接触して位置決めされた円形部材である。第２の部材１３０は、第１の外側表面１３４、第２の外側表面１３６、および第１の外側表面１３４と第２の外側表面１３６との間に延びる転移表面である内側表面１４４により部分的に画定される。したがって、第２の部材１３０の第１の外側表面１３４は、ライナー１２０が第１の外側表面１３４と（直接接触してまたはそれらの間に配置された接着剤により）同一平面上にあるように、ライナー１２０の近傍に位置決めされる第２の外側表面１３６は、面板１２８の下側表面に結合される。一実施例では、第２の外側表面１３６は、隣接する面板１２８の第２の部分１４０以下の長さを有する。内側表面１４４は、１−８９度、例えば１０から７０度、または２０から６０度、または３０から６０度、例えば４０から５０度、例えば、約４５度の角度αとすることができる。角度βは９０度とαの差に等しい。このような一実施例では、第２の部材１３０は、正三角形を形成する断面を有する。しかしながら、いくつかの実施例では、第２の部材１３０の断面は正三角形でなくともよく、角度βは９０度と角度αの差に等しくなくともよいと考慮される。
【００１７】
ガス分配アセンブリ１１６の温度は、処理チャンバ１０２内で基板１０６を位置決めする前に確立することができる。ガス分配アセンブリ１１６の温度は、処理チャンバ１０２内での１つまたは複数のフィルムの形成の間に、所定の温度範囲内で保持または変更することができる。上昇させたガス分配アセンブリ１１６の温度は、部分的には、ガス分配アセンブリ１１６と、上に基板１０６が位置決めされる基板支持体１０４との間の温度差を低減することにより、処理チャンバ１０２へのガス流を促進する。低減された温度差は高温エリアから低温エリアへの核種の拡散を低減する、および／または質量拡散を低減する。流動する（移動する）ガスは、ガス流の外側に捕捉されたガスとは対照的に、積層を生じさせにくいため、改善されたガス流は、積層の発生および重度を低減することができる。上昇させたガス分配アセンブリ１１６の温度は、ガス分配アセンブリ１１６上での積層の発生および／または重度も低減する。
【００１８】
追加的にまたは代替的に、上昇させたガス分配アセンブリ１１６の温度は、発生する積層の脆性を低下させるので、積層がゆるんで欠陥を発生さる可能性が低下する。一実施例では、ガス分配アセンブリ１１６の温度は、１つまたは複数の加熱要素１５６に電力を印加することにより制御することができる。一実施例では、ガス分配アセンブリ１１６は、面板を横切る温度勾配および／または温度ゾーンを形成するように構成された、ガス分配アセンブリ内に配置される複数の加熱要素１５６を有することができる。複数の加熱要素１５６は、ガス分配アセンブリ１１６の一部である面板１２８の温度を、上昇させるか、低下させるか、または維持するために使用することができる。したがって、ここで説明されるガス分配アセンブリ１１６の温度は、面板１２８の温度として測定することができる。
【００１９】
一実施例では、ガス分配アセンブリ１１６はさらに、冷却板１４８に結合することができる。一実施例では、冷却板１４８は、ガス分配アセンブリ１１６に結合されるとき、例えば、基板１０６上での１つまたは複数のフィルムの堆積の間に、面板１２８を横切る温度または温度勾配の制御を容易にする。いくつかの実施態様では、冷却板１４８は、冷却板１４８に形成された複数のチャネル（図示しない）を含む。複数のチャネルは、面板１２８の温度の制御を容易にするために、温度制御流体供給器（冷却器）１５０によって提供される温度制御流体が冷却板１４８を通って流れることを可能にする。
【００２０】
ここでは図示しないいくつかの実施例では、遠隔プラズマ源は、プラズマを処理チャンバ１０２に送達するために使用することができ、ガス分配アセンブリ１１６に結合することができる。１つまたは複数のガス源１１２は、ガスマニホールド１１４を介して処理チャンバ１０２に結合される。ガスマニホールド１１４は、１つまたは複数のガスを１つまたは複数のガス源１１２から処理容積部１４６に送達するように構成されたガス分配アセンブリ１１６に結合される。１つまたは複数のガス源１１２の各々は、フィルム形成の前駆体であるキャリアガスを含むことができる。一実施態様では、ライナー１２０が、処理容積部１４６の側壁１２２に沿って配置される。ここでは示されない別の実施態様では、ライナー１２０はさらに、処理チャンバ１０２の底面１２４に沿って配置することができる。
【００２１】
１つまたは複数のガスが複数の開孔１３２を介して導入されるとき、ガスは、複数のガス流路１５２を介して処理容積部１４６の中に導入される。ガス流路１５２は複数の開孔１３２から延びる。第２の部材１３０、および特にその内側表面１４４の形状は、処理容積部１４６の内部の流動経路１５２に影響を与える。内側表面１４４は図１では平面として示されているが、別の実施態様では、内側表面１４４は、不感帯の形成を抑制するために、ライナー１２０および／または基板１０６に向かうガス流路の形成を促進するように構成された凹面とすることができる。そうでない場合に、別の実施態様において、内側表面１４４は、不感帯を減少または排除するために面板１２８からライナー１２０に向かって外側に角度付けされ、したがって不感帯における材料積層によって生じる基板の欠陥を減少させる。いくつかの実施例では、ガスが流れず、ガスマニホールド１１４を介した１つまたは複数のガスの導入の間に薄片が蓄積しうる不感帯１５４が存在する。一実施例では、不感帯１５４は、基板支持体１０４の半径方向外側に位置決めされる。
【００２２】
一実施態様では、外側開孔１３２Ａおよび第２の部分１４０からの距離１４０Ａ（以下で図３に示される）はわずかに０ｎｍであり、外側開孔１３２Ａで第１の部分１３８が終端して第２の部分１４０が開始する。一実施例では、第２の部分１４０は、複数の開孔１３２のいずれをも含まない。いくつかの実施例では、複数の開孔１３２は、面板１２８の外側エッジ１４２に向かって密度が増加し、その結果外側開孔１３２Ａは、それよりも外側に位置する開孔の位置と比較してより高い密度を有する複数の開孔１３２のサブセットに関連付けられる。一実施例では、複数の開孔１３２は、複数の開孔１３２の密度が外側エッジ１４２に向かって増加する密度勾配を有する。別の実施例では、面板１２８の外側エッジ１４２に最も近い開孔のサブセットは、残りの複数の開孔１３２より高い密度に関連付けられる。外側開孔１３２Ａは、図１では単一の開孔として示されているが、面板１２８の外側エッジ１４２に最も近い外側エッジを有する複数の開孔１３２のうちの１つまたは複数の開孔とすることができる。
【００２３】
外側開孔１３２Ａから第２の部分１４０の最も内側のエッジ１３０Ａまでの距離を最小化することにより、従来のガス分配アセンブリと比較して前駆体の積層が生じうる表面積が減少する。積層が形成されうる面板１２８上の表面積が減少することで、積層エリアから剥がれ落ちる粒子に起因しうる基板の欠陥の発生および／または重度が低減する。１つまたは複数の排気システム１１８は、処理チャンバ１０２に結合して、処理の間、または１つもしくは複数の基板上での後続のフィルム堆積の合間に、処理容積部１４６からの余分な処理ガスまたは副産物を除去するために使用することができる。
【００２４】
図２Ａは、本開示の実施態様によるガス分配アセンブリの面板１２８の概略底面図である。図２Ａは、第１の部分１３８に形成された複数の開孔１３２を含む面板１２８を示している。図２Ａはまた、外側エッジ１４２から外側開孔１３２Ａに延びる面板１２８の第２の部分１４０を示している。面板１２８の外側エッジ１４２は、円形の形状であり、滑らかで且つ湾曲した表面を有している。別の実施態様では、面板１２８の外側エッジ１４２または他の表面もしくはエッジは、斜面、冷却チャネル、係合特徴部、第２の部材１３０への結合を容易にするか、またはそうでない場合には処理チャンバ１０２の動作中に図１のガス分配アセンブリ１１６にガス送達機能を実施させる他の特徴部をさらに含むことができる。図示の面板は円形であるが、他の形状および構成が考慮され、それには楕円、正方形、または長方形が含まれる。
【００２５】
図２Ｂは、本開示の実施態様によるガス分配アセンブリの第２の部材１３０の概略底面図である。第２の部材１３０は、中央開口部を有するリング形状の部材である。図２Ｂは、第１の外側表面１３４、第２の外側表面１３６、および第１の外側表面１３４と第２の外側表面１３６との間の転移表面である内側表面１４４を示している。図２Ｂでは、第１の外側表面１３４、第２の外側表面１３６、および内側表面１４４は、平坦なおよび／または滑らかな表面として示されている。別の実施態様では、第２の部材１３０に含まれる斜面、冷却チャネル、係合特徴部、または他の特徴部が存在してよい。第２の部材１３０は、中央開口部を有するリング形状の部材として示されているが、楕円、正方形、または長方形を含む、中央開口部を有する他の形状の形態をとってもよいと考慮される。
【００２６】
図３は、ガス分配アセンブリ１１６、例えば図１のガス分配アセンブリ１１６の概略底面図である。図３に示されるガス分配アセンブリを形成するために、面板１２８は、第２の部材１３０に、場合によっては恒久的に、結合される。結合中、面板１２８の第２の部分１４０の一部または第２の部分１４０の全体は、第２の部材１３０によって覆われる。結合により、処理容積部１４６（図１に示される）に曝露される第２の部分１４０の表面積（距離１４０Ａによって示される）が減少する。減少した表面積は、薄片が生じうる表面積を最小化する。
【００２７】
図３に示されるように、距離１４０Ａは、外側開孔１３２Ａから第２の部分１４０の最も内側のエッジ１３０Ａまで延びており、図３では０ｍｍより大きく示されている。図３の一実施例では、領域１４０Ｂは、面板１２８と第２の部材１３０とが重複するところに形成され、面板１２８の外側エッジ１４２が点線で示されている。図１に示されるが図３には示されない別の実施例では、面板１２８の外側エッジ１４２は、領域１４０Ｂが第２の部材の外側エッジ１３４まで延びるように、第２の部材の外側エッジ１３４と同一平面上にある。いくつかの実施例では、距離１４０Ａは、最も内側のエッジ１３０Ａが外側開孔１３２Ａの最も外側のエッジと同一平面上にあるように、０ｍｍとすることができる。面板１２８と第２の部材１３０との結合により、前駆体ガスに曝露される面板１２８のエリアが減少し、したがって、従来のチャンバ構成と比較して、処理チャンバ動作中に薄片が形成されうる不感帯のサイズが減少する。
【００２８】
図４Ａ−４Ｅは、本開示の種々の実施態様による第２の部材の部分断面図である。第２の部材４３０Ａ−４３０Ｅの各々は、それぞれ図１の第２の部材１３０の代わりに使用されうる。上述したように、ガス分配アセンブリは、前駆体材料が積層して基板上に剥がれ落ちる可能性のある、ガス分配アセンブリ上またはその近傍の不感帯の形成を減少または排除するために、複数の開孔からのガス流を促進するように構成される。
【００２９】
図４Ａは、一実施態様による第２の部材４３０Ａの部分断面図である。第２の部材４３０Ａは、図１の第２の部材１３０と実質的に同様である。第２の部材４３０Ａの内側表面１４４Ａは、１から８９度、例えば１０から７０度、または２０から６０度、または３０から６０度、例えば４０から５０度、例えば、約４５度の、角度αにすることができる。一実施態様において、角度αは、角度βと実質的に等しくてもよい。
【００３０】
図４Ｂは、別の実施態様による第２の部材４３０Ａの部分断面図である。第２の部材４３０Ｂは、図１の第２の部材１３０と実質的に同様である。第２の部材４３０Ｂの内側表面１４４Ｂは、１から８９度、例えば１０から７０度、または２０から６０度、または３０から６０度、例えば４０から５０度、例えば、約４５度の、角度α、および１から８９度、例えば１０から７０度、または２０から６０度、または３０から６０度、例えば４０から５０度、例えば、約４５度の、角度βにすることができる。一実施例では、図４Ａの角度αは図４Ｂの角度αより小さくすることができ、図４Ａの角度βは図４Ｂの角度βと実質的に同じにすることができる。別の実施例では、角度αは、図４Ｂの角度βより小さくてもよい。一実施例では、角度αは９０度と角度βの差に等しい。
【００３１】
図４Ｃは、また別の実施態様による第２の部材４３０Ｃの部分断面図である。第２の部材４３０Ｃは、図１の第２の部材１３０と実質的に同様である。第２の部材４３０Ｃの内側表面１４４Ｃは、第１の外側表面１３４に対して１−８９度、例えば約１−６０度、例えば約１−４５度、例えば約１−３０度、例えば約４５−８９度の角度α、および１８０度と角度αの差である角度βにすることができる。一実施例では、図４Ａの角度αは、図４Ｃの角度αと実質的に同じにすることができ、図４Ａの角度βは図４Ｃの角度βより大きくすることができる。換言すれば、角度αは、図４Ｃの角度βより大きくてもよい。図示の内側表面１４４Ａ−１４４Ｃは平坦であるが、別の実施態様では、これら表面は、図４Ｄおよび４Ｅに示されるように凹面とすることができるか、またはそうでない場合も開孔から外側へとガス流を方向付けるように構成することができる。
【００３２】
図４Ｄは、別の実施態様による第２の部材４３０Ｄの部分断面図である。第２の部材４３０Ｄは、図１の第２の部材１３０と実質的に同様である。第２の部材４３０Ｄの内側表面１４４Ｄは、凹面でもよく、１−８９度、例えば約１から６０度、例えば約１から４５度、例えば約１から３０度の角度αを有することができる。角度βは、約１から６０度、例えば約１から４５度、例えば約１から３０度とすることができる。一実施態様において、角度αは、図４Ｄの角度βと実質的に等しくてもよい。別の実施態様では、角度αは、図４Ｄの角度βより小さくてもよい。
【００３３】
図４Ｅは、また別の実施態様による第２の部材４３０Ｅの部分断面図である。第２の部材４３０Ｅは、図１の第２の部材１３０と実質的に同様である。第２の部材４３０Ｅの内側表面１４４Ｅは、約１から６０度、例えば約１から４５度、例えば約１から３０度の角度αとすることができる。角度βは、約１から６０度、例えば約１から４５度、例えば約１から３０度とすることができる。一実施例では、図４Ｄの角度αは図４Ｅの角度αより大きくすることができ、図４Ｄの角度βは図４Ｅの角度βと実質的に同じにすることができる。換言すれば、角度αは、図４Ｅの角度βより小さくてもよい。
【００３４】
図５は、本開示の実施態様による処理チャンバを使用する方法５００である。方法５００では、工程５０２において、基板上に１つまたは複数のフィルムを形成するために処理チャンバが準備される。さらに工程５０２の間に、ガス分配アセンブリ、例えば図１のガス分配アセンブリ１１６を、ガス分配アセンブリ内に配置されるかまたはそうでない場合はガス分配アセンブリに結合される加熱要素、例えば複数の加熱要素１５６によって加熱することができる。工程５０２では、ガス分配アセンブリは、約２７０℃から約３５０℃の温度に加熱することができる。工程５０２の間に、ガス分配アセンブリおよび基板支持体は、同時に、任意の順序で連続して、または重複した状態で、加熱することができる。
【００３５】
工程５０４では、第１の基板は、基板支持体上の処理チャンバ内で位置決めされる。第１の基板は、特徴部の深さが特徴部の幅の少なくとも１０倍（１０Ｘ）である高アスペクト比の特徴部、例えば孔またはビアを含むことができる。工程５０４は、基板支持体、例えば図１の基板支持体１０４を加熱することをさらに含むことができる。工程５０４における基板支持体の加熱は、１つまたは複数の基板支持体加熱要素１０８（図１に示される）によって、または１つまたは複数の放射熱ランプによって実施することができる。工程５０４の間に、基板支持体は約２５０℃から約３５０℃に加熱することができる。他の実施例では、基板支持体は、工程５０４の前に、例えば直前のチャンバ工程から、および／または異なるチャンバもしくはシステムでの直前の工程で加熱された基板を受け取るために、加熱することができる。さらに他の実施例では、基板支持体は、工程５０４の後で加熱することができる。第１の基板は、工程５０４において、ガス分配アセンブリおよび基板支持体の各々が、工程５０２において確立された温度以上である間に、処理チャンバ内で位置決めされる。第１の基板は、上に層が何も形成されていないベア基板とすることができるか、または第１の基板は、その上に形成された１つまたは複数のフィルムを有することができ、そのようなフィルムまたはフィルムスタックは、金属、酸化物、窒化物、またはこれらの組み合わせのうちの１つまたは複数を含む。基板の例には、シリコン基板、ゲルマニウム基板、またはシリコン−ゲルマニウム基板が含まれる。
【００３６】
工程５０６では、第１の処理が実施される。一実施態様では、工程５０６における第１の処理は、少なくとも１つのガスを、ガス分配アセンブリを介して処理チャンバに導入することを含む。工程５０６の間に、工程５０２において以前に確立されたガス分配アセンブリの温度は、約２７０℃から約３５０℃の間に維持される。一実施例では、工程５０６における第１の処理は、１つまたは複数の前駆体ガスを導入して、以前に形成されたおよび／または以前にパターニングされたフィルムを既に含んでいてもまたはいなくてもよい基板上に、約２ミクロンから約８ミクロンの厚さのフィルムを形成することを含む。いくつかの実施例では、工程５０６の間または前に、酸素、水素、または窒素といった１つまたは複数のキャリアガスも導入することができる。いくつかの実施例では、ガス分配アセンブリの温度は、ここで説明される少なくとも工程５０２−５０８および５１２−５１６の間およびそれらの合間に、約２７０℃から約３５０℃の範囲内で上昇および／または低下させることができる。
【００３７】
別の実施例では、工程５０６においてプラズマが処理チャンバの動作中に生成されるとき、プラズマパージを工程５０６の一部として行うことができる。工程５０６でのプラズマパージの間における低圧の使用は、プラズマの生成および／または制御を容易にするための低周波数ＲＦの使用をさらに含むことができる。ガス分配アセンブリのイオン衝撃は、不感帯における薄片の積層とゆるみとを低減することに寄与するガス流を制御することによって制御され、これにより基板の欠陥の発生および／または重度が、従来の工程と比較して少なくとも５０％低減される。加えて、面板の外側に向かって孔密度を増加させることにより、積層と、その結果としての積層の剥離に起因する欠陥が減少する。
【００３８】
工程５０６の後で、工程５０８においてフィルム形成を含む１つまたは複数の追加処理が第１の基板上で実行されるか、または工程５１０において第１の基板が処理チャンバから除去される。第１の基板が処理チャンバ内にある間に第２の処理が工程５０８で実行される実施例では、ガス分配アセンブリの温度は約２７０℃から約３５０℃である。工程５０８におけるガス分配アセンブリの温度は、工程５０４または５０６の一方または両方におけるガス分配アセンブリの温度より高くても、低くても、同温度と等しくてもよい。いくつかの実施例では、工程５０８において、ガス分配アセンブリの温度は、上昇させるか、低下させるか、または約２７０℃から約３５０℃に保持することができる。一実施例では、工程５０８は方法５００において任意であり、省略することができる。
【００３９】
一実施例では、工程５０４と工程５０６の間に実行される洗浄工程はなく、別の実施例では、１つまたは複数の洗浄工程（図５に示されない）を工程５０４と５０６の間に実行することができる。別の実施例では、第１の基板は、工程５１０で処理チャンバから除去される。第１の基板の除去の後で、工程５１２において、ガス分配アセンブリの温度は約２７０℃から約３５０℃に維持される。いくつかの実施態様では、第１の基板が工程５１０で除去された後、工程５１２において、基板支持体は約２５０℃から約３５０℃に維持することができる。
【００４０】
工程５１４では、第２の基板が、処理チャンバ内で基板支持体上に位置決めされる。第２の基板はベアとすることができるか、または第２の基板は１つまたは複数の以前に形成されたおよび／またはパターニングされたフィルムを含むことができる。工程５１６では、ガス分配アセンブリの温度が約２７０℃から約３５０℃に維持される間に、１つまたは複数の工程が第２の基板上で実行される。工程５１６におけるガス分配アセンブリの温度は、工程５０４、５０６、５０８、５１２、または５１４の一部または全部におけるガス分配アセンブリの温度より高くてもまたは低くてもよい。いくつかの実施例では、ガス分配アセンブリの平均温度は、一部または全部の工程５０６、５０８、および５１６の間の基板支持体の温度の±２０％以内である。他の実施例では、ガス分配アセンブリの平均温度は、一部または全部の工程５０６、５０８、および５１６の間の基板支持体の温度の±１０％以内である。
【００４１】
ここで説明されるシステムおよび方法を使用して製造される半導体装置は、メモリセルが複数層内で垂直に積層されている３Ｄ  ＮＡＮＤメモリといったメモリを含むことができる。この垂直スタックは、ここで説明される処理チャンバ内で形成および／またはパターニングされるフィルムの厚さを増加させる。一実施例では、ここで説明される処理チャンバは、階段フィルアプリケーション（ｓｔａｉｒｃａｓｅ  ｆｉｌｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）を含むアプリケーション用のテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）酸化物を使用するように構成される。階段フィルアプリケーションは、低い歩留まりおよび高い製造コストをもたらしうる基板の欠陥に対して感受性でありうる。３Ｄ  ＮＡＮＤメモリに使用される垂直スタックが高さを増加させると、処理時間およびフィルム形成に使用されるガス（複数可）の量が増加し、従来のシステムが用いられるときに積層の増加をもたらす。
【００４２】
対照的に、ここで説明されるシステムおよび方法を使用して、ＴＥＯＳを使用する工程を含む工程を実行しながら、結果として生じる基板の欠陥を減少させ、歩留まりを増加させることができる。一実施例では、ここで説明されるシステムおよび方法は、基板の欠陥を９２％以上減少させる（３０００アダー／５０ｎｍを有していた従来のガス分配アセンブリを使用して製造される第１の基板および約３０アダー／５０ｎｍを有していたここで説明されるガス分配アセンブリを使用して製造される第２の基板から）。
【００４３】
ここで説明されるシステムおよび方法を使用して、不感帯に薄片の有害な積層を生じさせることなく、１つまたは複数の工程を処理チャンバ内で実行することができる。ガス分配アセンブリは、第１の工程が実行される間および後で、約２７０℃から約３５０℃の範囲内の温度に保持するか、または同範囲内に調整することができる。その後、ガス分配アセンブリが上昇させた温度である間に、同じ基板または異なる基板上で第２の工程を実行することができる。ここで説明されるガス分配アセンブリは、ガス分配アセンブリが処理チャンバに結合されるときにガス分配アセンブリから離れるガス流路を促進する、半径方向内側に角度付けされた表面（チャンバライナーまたは側壁に対して）を含む内側エッジを含む。このガス流路は、不感帯と、その結果としての、基板の欠陥をもたらしうる不感帯における材料の積層とを減少させるかまたは排除するように構成される。加えて、ガス分配アセンブリの１つまたは複数の部材は、処理チャンバ内部の共通不感帯内で位置決めされ、それにより不感帯を占有して排除し、したがって材料の積層を減少させる。
【００４４】
さらに、ここで説明される加熱されたガス分配アセンブリを使用することで、ガス分配を洗浄する頻度が低減され、少なくとも部分的にアセンブリの加熱と積層を生じさせうる面板のエリアの減少との組み合わせにより、洗浄時間が短縮される。注目すべきことに、ガス分配アセンブリの温度を上昇させることにより、積層の厚さが減少し、積層の圧縮性が高まり（例えば、材料が積層するエリアに対する積層の付着性が高まる）、不感帯に堆積されるフィルムの密度および品質が向上する。これにより、ガス分配アセンブリ上の積層がゆるむ尤度および発生頻度が低下し、したがって不感帯における積層および不感帯からの剥がれ落ちに関連する基板の欠陥の発生および重度が減少する。
【００４５】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図面に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。一実施態様の要素および特徴は、さらなる記述なしで他の実施態様に有益に組み込まれうると考慮される。
【００４６】
以上の説明は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく本開示の他の実施態様およびさらなる実施態様を考案することができ、本開示の範囲は特許請求の範囲によって決定される。
【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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【国際調査報告】
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