(57)【要約】  処理チャンバと使用するためのプラズマ源アセンブリは、ブロッカプレートを通る少なくとも１つの細長いスロットを有するブロッカプレートを含む。  細長いスロットは、ブロッカプレートの側面に対して、種々の長さ及び角度を有し得る。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源アセンブリであって、
ハウジング、
前記ハウジングと電気的に連通しているブロッカプレートであって、前記ブロッカプレートが、フィールドを画定する内周端部と、外周端部と、第１の側面と、第２の側面と、を有し、細長いスロットが、前記フィールドの内部にあり、前記ブロッカプレートを貫通して延び、前記細長いスロットが、長さと幅を有する、ブロッカプレート、及び
前記ハウジングの内部のＲＦホット電極であって、前記ＲＦホット電極が、前面と背面、内周端部と外周端部を有し、前記ＲＦホット電極の前記前面が、間隙を画定するために、前記ブロッカプレートから離間されている、ＲＦホット電極
を備えているプラズマ源アセンブリ。
【請求項２】
前記細長いスロットの前記長さが、前記ブロッカプレートの前記第１の側面及び／又は前記第２の側面のうちの少なくとも１つに対して実質的に平行である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項３】
前記細長いスロットが、約２ｍｍから約２０ｍｍの範囲内の幅を有する、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項４】
前記細長いスロットの前記長さが、前記内周端部と前記外周端部との間の距離の約５０％から約９５％の範囲内である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項５】
前記ブロッカプレートが、前記外周端部よりも前記内周端部においてより狭い幅を有するくさび形状である、請求項１に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項６】
前記細長いスロットが、前記ブロッカプレートの前記第１の側面又は前記第２の側面のうちの１つに対して平行である、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項７】
前記細長いスロットが、前記フィールドの中心軸に沿って中央に置かれる、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項８】
前記細長いスロットが、前記フィールドの前記外周端部の近くよりも前記フィールドの前記内周端部の近くでより狭い幅を有するくさび形状である、請求項７に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項９】
前記フィールド内に第１の細長いスロット、且つ前記フィールド内に第２の細長いスロットがある、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の細長いスロットが、前記ブロッカプレートの前記第１の側面又は前記第２の側面のうちの一方に対して実質的に平行であり、前記第２の細長いスロットが、前記第１の側面又は前記第２の側面のうちの他方に対して実質的に平行である、請求項９に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の細長いスロットが、前記第２の細長いスロットとは異なる長さを有し、前記第１の細長いスロットが、前記ブロッカプレートの前記第１の側面に対して実質的に平行であり、前記第２の細長いスロットが、前記第１の細長いスロットより短い長さを有し、且つ前記ブロッカプレートの前記第２の側面に対して実質的に平行である、請求項９に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１２】
前記フィールド内に第１の細長いスロット、前記フィールド内に第２の細長いスロット、且つ前記フィールド内に第３の細長いスロットがある、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１３】
前記第１の細長いスロット、前記第２の細長いスロット、及び前記第３の細長いスロットが、それぞれ、異なる長さを有し、前記第１の細長いスロットが、前記ブロッカプレートの前記第１の側面に対して実質的に平行であり且つ隣接し、前記第２の細長いスロットが、前記ブロッカプレートの前記第２の側面に対して実質的に平行であり且つ隣接し、前記第１の細長いスロットの長さの約５０％から約８０％の範囲内の長さを有し、前記第３の細長いスロットが、前記第１の細長いスロットと前記第２の細長いスロットとの間にあり、前記第２の細長いスロットの前記長さの約５０％から約８０％の範囲内の長さを有する、請求項１２に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１４】
基板の隣に位置付けされたときに前記ブロッカプレートの前記内周端部が前記ブロッカプレートの前記外周端部より基板から離れるように、前記内周端部が、前記外周端部より高い、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【請求項１５】
前記細長いスロットが、誘電材料でライニングされている、請求項５に記載のプラズマ源アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、基板を処理するための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、バッチプロセッサのような処理チャンバと使用するための、モジュラー型容量結合プラズマ源（ｍｏｄｕｌａｒ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｓｏｕｒｃｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］一般に、半導体デバイスの形成は、複数のチャンバを含む基板処理プラットフォームにおいて行われる。幾つかの事例においては、マルチチャンバ処理プラットフォーム又はクラスタツールの目的は、制御された環境において、１枚の基板上で２つ以上のプロセスを連続して実行することである。しかし、他の事例においては、マルチチャンバ処理プラットフォームは、基板に対して単一の処理ステップしか行わない場合がある。この場合、追加のチャンバは、プラットフォームが基板を処理する速度を最大化することが意図されている。後者の場合、基板に対して実行されるプロセスは、通常バッチプロセスであり、比較的多数の基板、例えば、２５又は５０枚の基板が、所与のチャンバ内で同時に処理される。バッチ処理は、採算に合うように個々の基板に実施するには所要時間が長すぎるプロセス（例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス）にとって特に有益である。
【０００３】
［０００３］一部のＡＬＤシステム、特に回転式基板プラテンを備えた空間的ＡＬＤシステムにとっては、モジュラー型プラズマ源、すなわち、容易にシステム内に挿入することができる源が有益である。プラズマ源は、プラズマが生成される空間、並びにワークピースを荷電粒子及び活性化学ラジカル種（ａｃｔｉｖｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｒａｄｉｃａｌ  ｓｐｅｃｉｅｓ）のフラックスに曝す通路からなる。
【０００４】
［０００４］これらの用途では、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源がよく使用される。なぜなら、ＡＬＤ用途でよく用いられる圧力範囲（１〜５０Ｔｏｒｒ）において、ＣＣＰ内でプラズマを生成することは容易であるからである。ウエハをプラズマの活性種に曝すために、孔の配列がよく使用される。しかしながら、活性種の相対的密度は、孔の配列全体にわたって均一ではないことが発見されてきた。
【０００５】
［０００５］したがって、当該分野においては、活性種の密度の均一性の向上をもたらす容量結合プラズマ源が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］本開示の１つ又は複数の実施形態は、ハウジング、ブロッカプレート、及びＲＦホット電極を備えたプラズマ源アセンブリを対象としている。ブロッカプレートは、ハウジングと電気的に連通している。ブロッカプレートは、フィールドを画定する内周端部と、外周端部と、第１の側面と、第２の側面とを有する。細長いスロットは、フィールドの内部にあり、ブロッカプレートを貫通して延びている。細長いスロットは、長さと幅を有する。ＲＦホット電極は、ハウジングの内部にあり、前面と背面、内周端部と外周端部を有する。ＲＦホット電極の前面は、間隙を画定するために、ブロッカプレートから離間されている。
【０００７】
［０００７］本開示の追加の実施形態は、内周端部、外周端部、第１の側面と第２の側面を有するくさび形状のハウジングを備えたプラズマ源アセンブリを対象としている。くさび形状のブロッカプレートは、ハウジングと電気的に連通している。ブロッカプレートは、フィールドを画定する内周端部と、外周端部と、第１の側面と、第２の側面とを有する。フィールドは、ブロッカプレートの第１の側面に対して実質的に平行な第１の細長いスロット、ブロッカプレートの第２の側面に対して実質的に平行にブロッカプレートを貫通して延びる第２の細長いスロット、及び第１の細長いスロットと第２の細長いスロットとの間の第３の細長いスロットを備えている。第３の細長いスロットは、第２の細長いスロットの長さの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有する。第２の細長いスロットは、第１の細長いスロットの長さの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有する。くさび形状のＲＦホット電極は、ハウジングの内部にあり、前面と背面、内周端部と外周端部を有しており、ＲＦホット電極の前面は、間隙を画定するために、ブロッカプレートから離間されている。
【０００８】
［０００８］本開示のさらなる実施形態は、処理チャンバを対象としている。サセプタアセンブリは、処理チャンバの内部にある。サセプタアセンブリは、中心軸の周りで複数の基板を支持して回転させる上面を有する。ガス分配アセンブリは、処理チャンバ内にあり、サセプタアセンブリの上面に対向する前面を有し、それにより、サセプタアセンブリの上面に向けてガスの流れを方向付ける。ガス分配アセンブリは、内周端部、外周端部、第１の側面と第２の側面を有するくさび形状のハウジングを備えたプラズマ源アセンブリを含む。くさび形状のブロッカプレートは、ハウジングと電気的に連通している。ブロッカプレートは、フィールドを画定する内周端部と、外周端部と、第１の側面と、第２の側面とを有する。フィールドは、ブロッカプレートの第１の側面に対して実質的に平行な第１の細長いスロット、ブロッカプレートの第２の側面に対して実質的に平行にブロッカプレートを貫通して延びる第２の細長いスロット、及び第１の細長いスロットと第２の細長いスロットとの間の第３の細長いスロットを備えている。第３の細長いスロットは、第２の細長いスロットの長さの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有し、第２の細長いスロットは、第１の細長いスロットの長さの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有する。くさび形状のＲＦホット電極は、ハウジングの内部にある。ＲＦホット電極は、前面と背面、内周端部と外周端部を有する。ＲＦホット電極の前面は、間隙を画定するために、ブロッカプレートから離間されている。ブロッカプレートの内周端部は、ブロッカプレートの外周端部よりも、サセプタアセンブリの上面からさらに離間されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
［０００９］本開示の実施形態の上述の特徴を詳しく理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示の実施形態のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るので、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示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。
【００１０】
【図１】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、基板処理システムの概略的断面図を示す。
【図２】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、基板処理システムの斜視図を示す。
【図３】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、基板処理システムの概略を示す。
【図４】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ガス分配アセンブリの前面の概略図を示す。
【図５】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、処理チャンバの概略図を示す。
【図６】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、プラズマ源アセンブリの概略断面図を示す。
【図７】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの斜視図を示す。
【図８】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図９】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図１０】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図１１】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図１２】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図１３】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、傾斜したブロッカプレートを有するプラズマ源アセンブリの概略断面図を示す。
【図１４】本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、ブロッカプレートの概略正面図を示す。
【図１５】スロットの幅の関数としてのプラズマのイオン流量のグラフを示す。
【図１６】スロットの幅の関数としてのプラズマのイオン流量のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［００２６］本開示の実施形態は、スループットを最大化し、且つ、処理の効率性を改善する、連続基板堆積のための基板処理システムを提供する。この基板処理システムは、堆積前及び堆積後の処理にも使用することができる。
【００１２】
［００２７］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「基板」及び「ウエハ」という用語は、交換可能に使用されており、いずれも処理が作用する表面又は表面の一部のことを指す。これも当業者には当然のことであるが、基板に対して言及がなされるとき、文脈上他のことが明示されない限り、基板の一部のみを指すこともあり得る。さらに、基板上への堆積に対して言及がなされるとき、それは、ベア基板と、１つ又は複数の膜又はフィーチャが上部に堆積又は形成された基板との両方を意味することもあり得る。
【００１３】
［００２８］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される、「反応性ガス」、「前駆体」、「反応物」等の用語は、交互に使用され、基板表面と反応する種を含むガスを意味する。例えば、第１の「反応性ガス」は、単に基板の表面上に吸着され、第２の反応性ガスとのさらなる化学反応のために利用することができる。
【００１４】
［００２９］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される、「減少圧力」という用語は、約１００トル未満、又は約７５トル未満、又は約５０トル未満、又は約２５トル未満の圧力を意味する。例えば、約１トルから約２５トルの範囲内であると規定される「中間圧力」は、減少圧力である。
【００１５】
［００３０］数多くの用途において、回転式プラテンチャンバが検討されている。このようなチャンバでは、１つ又は複数のウエハが、回転式ホルダー（「プラテン」）の上に置かれる。プラテンが回転するにつれて、ウエハは様々な処理領域間を移動する。例えば、ＡＬＤでは、処理領域でウエハが前駆体及び反応物に曝露されることになる。さらに、プラズマ曝露は、反応物として使用されてもよく、或いは、膜成長の強化又は膜特性の改質のために膜又は基板表面を処理するよう使用されてもよい。本開示の幾つかの実施形態は、回転式プラテンＡＬＤチャンバ（ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｐｌａｔｅｎ  ＡＬＤ  ｃｈａｍｂｅｒ）を使用する際に、ＡＬＤ膜の均一な堆積及び後処理（例えば、高密度化）をもたらす。
【００１６】
［００３１］回転式プラテンＡＬＤチャンバは、従来の時間領域ＡＬＤ又は空間的ＡＬＤによって膜を堆積することができる。時間領域ＡＬＤでは、ウエハ全体が、第１の処理ガスに曝露され、パージングされ、次いで、第２の処理ガスに曝露される。空間的ＡＬＤでは、ウエハの一部が、第１の処理ガスに曝露され、一部が第２の処理ガスに曝露され、これらのガス流を通るウエハの動きにより層が堆積される。
【００１７】
［００３２］本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「パイ形状」及び「くさび形状」という用語は、概して扇形の本体を説明するために交換可能に使用される。例えば、くさび形状のセグメントは、円形又はディスク形状の構造体の断片であり得る。パイ形状のセグメントの内周端部は、尖っていてもよく、又は平坦な端部となるよう切断されたり、丸みを帯びるように加工されたりしてもよい。基板の経路は、ガスポートに対して垂直であり得る。幾つかの実施形態では、各ガスインジェクタアセンブリは、基板が横断する経路に対して実質的に垂直な方向で延在する複数の細長いガスポートを備えており、ガスポートの前端は、プラテンに対して実質的に平行である。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という表現は、基板の移動の概略方向が、ガスポートの軸に対してほぼ垂直（例えば、約４０°から９０°）な平面に沿った方向であることを意味する。くさび形状のガスポートにおいては、ガスポートの軸は、ポートの長さに沿って延在する、ポートの幅の中心として画定された線であると見なすことができる。
【００１８】
［００３３］図１は、ガス分配アセンブリ１２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも呼ばれる）、及びサセプタアセンブリ１４０を含む、処理チャンバ１００の断面を示す。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用される、任意の種類のガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に対面する前面１２１を含む。前面１２１は、サセプタアセンブリ１４０に向けてガスの流れを供給するための、任意の数の開口又は様々な開口を有し得る。ガス分配アセンブリ１２０は、外周端部１２４も含む。外周端部１２４は、図示の実施形態では、実質的に円形である。
【００１９】
［００３４］使用されるガス分配アセンブリ１２０の特定の種類は、使用中の特定の処理に応じて変わる場合がある。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される任意の種類の処理システムと使用することができる。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えばシャワーヘッド）が用いることができるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ＡＬＤガス分配アセンブリで特に有用であり得る。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「実質的に平行（実質的に平行）」という表現は、ガスチャネルの長手方向軸が大体同じ方向に延在することを意味する。ガスチャネルの平行度は若干不完全であってもよい。複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡのチャネル、少なくとも１つの第２の反応性ガスＢのチャネル、少なくとも１つのパージガスＰのチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖのチャネルを含み得る。第１の反応性ガスＡの１つ又は複数のチャネル、第２の反応性ガスＢの１つ又は複数のチャネル、及びパージガスＰの１つ又は複数のチャネルから流れるガスは、ウエハの上面に向けて方向付けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面にわたって水平に移動し、パージガスＰの１つ又は複数のチャネルを通って処理領域から出る。基板がガス分配アセンブリの一端から他端まで移動することで、基板は各々の処理ガスに順に曝露され、基板表面上に層が形成されることになる。
【００２０】
［００３５］幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、単一のインジェクタユニットで作られた剛性の固定体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、図２に示すように、複数の個別のセクタ（例えば、インジェクタユニット１２２）で構成されている。単片体又は複数のセクタ体のいずれであっても、記載された本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。
【００２１】
［００３６］サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下方に位置付けされる。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１を含み、上面１４１において少なくとも１つの凹部１４２を含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及び端部１４４も有する。凹部１４２は、処理される基板６０の形状とサイズに応じて、任意の適切な形状とサイズであってもよい。図１に示す実施形態では、凹部１４２は、ウエハの底を支持する平らな底部を有しているが、凹部の底部は変動し得る。幾つかの実施形態では、凹部の外周端部の周りには、ウエハの外周端部を支持するよう寸法形成された段差領域がある。この段差によって支持されるウエハの外周端部の面積は、例えば、ウエハの厚さ、及びウエハの背面に既にあるフィーチャの存在に応じて変動し得る。
【００２２】
［００３７］幾つかの実施形態では、図１に示すように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１の凹部１４２は、凹部１４２で支持される基板６０が、サセプタ１４０の上面１４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、寸法形成される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「実質的に同一平面」という表現は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．２ｍｍ内で同一平面にあることを意味する。幾つかの実施形態では、２つの上面は、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ内で同一平面にある。
【００２３】
［００３８］図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇、下降、且つ回転させることが可能な支持ポスト１６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト１６０の中央内部にヒータ、又はガスライン、又は電子部品を含み得る。支持ポスト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ１４０を適切な位置へと移動させる、主たる手段であり得る。さらに、サセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０が生じるように、サセプタアセンブリ１４０に対して微調整を行うことができる微調整アクチュエータ１６２を含み得る。幾つかの実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、又は約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、又は約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、又は約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、又は約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、又は約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、又は約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、又は約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、又は約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、或いは約１ｍｍである。
【００２４】
［００３９］図に示す処理チャンバ１００は、サセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持することができるカルーセル型チャンバである。図２に示すように、ガス分配アセンブリ１２０は、複数の個別のインジェクタユニット１２２を含み得る。各インジェクタユニット１２２は、ウエハがインジェクタユニットの下方で移動するにつれて、ウエハ上に膜を堆積させることが可能である。２つのパイ形状のインジェクタユニット１２２が、サセプタアセンブリ１４０のほぼ両側で、サセプタアセンブリ１４０の上に位置付けされているように示されている。インジェクタユニット１２２の数は、例示目的のためにのみ示されている。インジェクタユニット１２２の数は、より多くてもよく、又はより少なくてもよいことを理解されたい。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に適合する形状を形成するのに十分な数のパイ形状のインジェクタユニット１２２が存在する。幾つかの実施形態では、個々のパイ形状のインジェクタユニット１２２は、それぞれ、他のインジェクタユニット１２２のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動してもよく、取り外されてもよく、且つ／又は交換されてもよい。例えば、１つのセグメントを上昇させることにより、ロボットがサセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にアクセスして、基板６０をローディング／アンローディングすることを可能にすることができる。
【００２５】
［００４０］複数のウエハを同時に処理するために、複数のガスインジェクタを有する処理チャンバを使用することができ、それにより、複数のウエハが同じプロセスの流れを経る。例えば、図３に示すように、処理チャンバ１００は、４つのガスインジェクタアセンブリ及び４つの基板６０を有する。処理開始時、基板６０は、インジェクタアセンブリ３０間に位置付けされ得る。サセプタアセンブリ１４０を４５°回転１７させることにより、ガス分配アセンブリ１２０間にある各基板６０が、膜堆積のために、ガス分配アセンブリ１２０の下方の点線円で示されているように、ガス分配アセンブリ１２０の方に移動させられる。さらに４５°回転させると、基板６０はインジェクタアセンブリ３０から離れるように移動する。空間的ＡＬＤインジェクタを用いると、インジェクタアセンブリに対してウエハが移動している間、ウエハ上に膜が堆積される。幾つかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０は、増分で回転し、基板６０がガス分配アセンブリ１２０の下方で停止することが防止される。基板６０の数とガス分配アセンブリ１２０の数は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。幾つかの実施形態では、ガス分配アセンブリと同じ数のウエハが処理される。１つ又は複数の実施形態では、処理されるウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数又は整数倍になる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、４ｘの処理されるウエハが存在し、ここでｘは１以上の整数値である。
【００２６】
［００４１］図３に示す処理チャンバ１００は、実行可能な一構成を表しているに過ぎず、本開示の範囲を限定すると見なすべきではない。ここでは、処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ１２０を含む。図示している実施形態では、４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリ３０とも呼ばれる）があり、処理チャンバ１００の周囲で均等に離間している。図示の処理チャンバ１００は八角形であるが、当業者であれば、これは１つの可能な形状であり、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことを理解されよう。図示のガス分配アセンブリ１２０は台形であるが、単一の円形構成要素であってもよく、又は、図２に示すように、複数のパイ形状のセグメントで構成されてもよい。
【００２７】
［００４２］図３に示す実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又は、バッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ１８０は、処理チャンバ１００の側面に接続されており、それにより、例えば、基板（基板６０とも呼ばれる）が処理チャンバ１００にローディングされたり、処理チャンバ１００からアンローディングされることが可能となる。基板をサセプタ上に移動させるため、ウエハロボットをチャンバ１８０内に配置してもよい。
【００２８】
［００４３］カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的であってもよく、又は非連続的であってもよい。連続処理においては、ウエハは、常に回転しており、各インジェクタに順に曝露される。非連続処理においては、ウエハは、インジェクタ領域に移動しから停止し、次に、インジェクタ間の領域８４に移動してから停止し得る。例えば、ウエハが、インジェクタ間領域から移動し、インジェクタを越えて（又は、インジェクタに隣接するように停止して）、引き続き、次のインジェクタ間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度停止し得るように、カルーセルは回転することができる。インジェクタ間で止まることにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理ステップ（例えば、プラズマへの曝露）を行うための時間が与えられ得る。
【００２９】
［００４４］図４は、ガス分配アセンブリ２２０のセクタ又は一部を示し、これは、インジェクタユニット１２２と呼ばれ得る。インジェクタユニット１２２は、個別に使用してもよく、又は他のインジェクタユニットと組み合わせて使用してもよい。例えば、図５に示すように、図４のインジェクタユニット１２２が４つ組み合わされて、単一のガス分配アセンブリ２２０が形成される。（分かりやすくするために、４つのインジェクタユニットを分ける線は示されていない。）図４のインジェクタユニット１２２は、パージガスポート１５５及び真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２の反応性ガスポート１３５の両方を有しているが、インジェクタユニット１２２には、これらの構成要素が全て必要なわけではない。
【００３０】
［００４５］図４及び図５の両方を参照すると、１つ又は複数の実施形態に係るガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又はインジェクタユニット１２２）を備えてもよく、各セクタは同一であるか、又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に位置付けられており、ガス分配アセンブリ２２０の前面１２１には、複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５が備え付けられている。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５、１５５は、内周端部１２３に隣接する領域から、ガス分配アセンブリ２２０の外周端部１２４に隣接する領域に向かって延在する。図示の複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５、第２の反応性ガスポート１３５、第１の反応性ガスポート及び第２の反応性ガスポートのそれぞれを取り囲む真空ポート１４５、並びにパージガスポート１５５を含む。
【００３１】
［００４６］図４又は図５に示す実施形態を参照した場合、ポートが少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延在すると述べたとしても、ポートは、単に内側領域から外側領域まで径方向に延在するだけではないことがある。真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５及び反応性ガスポート１３５を取り囲むので、ポートは、接線方向に延在し得る。図４及び図５に示す実施形態では、くさび形状の反応性ガスポート１２５、１３５は、内周領域及び外周領域に隣接する端部を含むすべての端部が、真空ポート１４５によって囲まれている。
【００３２】
［００４７］図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動するにつれて、基板表面の各部分が様々な反応性ガスに曝露される。基板は、経路１２７を辿ると、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２の反応性ガスポート１３５、そして、真空ポート１４５に曝露されるか、又はそれらに「遭遇」する。ゆえに、図４に示す経路１２７の終点では、基板は、第１の反応性ガスポート１２５及び第２の反応性ガスポート１３５からのガス流に曝露されており、層が形成される。図示のインジェクタユニット１２２は、四分円をなしているが、より大きくてもよく、又はより小さくてもよい。図５に示すガス分配アセンブリ２２０は、連続的に接続された、４つの図４のインジェクタユニット１２２の組み合わせであると見なすことができる。
【００３３】
［００４８］図４のインジェクタユニット１２２は、複数の反応性ガスを分離させるガスカーテン１５０を示す。「ガスカーテン」という用語は、反応性ガスを混合しないように分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４に示すガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の第１反応性ガスポート１２５に隣り合った部分、中間のパージガスポート１５５、及び真空ポート１４５の第２の反応性ガスポート１３５に隣り合った部分を含む。このガス流と真空との組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止又は最小化するために使用することができる。
【００３４】
［００４９］図５を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせは、複数の処理領域２５０への分離をもたらす。処理領域は、処理領域２５０間のガスカーテン１５０によって、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周囲で大まかに画定されている。図５に示す実施形態では、８つの別個の処理領域２５０が作られており、それらの間に８つの別個のガスカーテン１５０がある。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有し得る。幾つかの実施形態では、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、又は１２個の処理領域が存在する。
【００３５】
［００５０］処理中、基板は、いかなる時点においても、１つより多い処理領域２５０に曝露され得る。しかしながら、種々の処理領域に曝露されている部分では、ガスカーテンが２つの部分を分離するようになる。例えば、基板の先端部が第２の反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入った場合、基板の中央部はガスカーテン１５０の下方に入り、基板の後端部は、第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域の中に留まることになる。
【００３６】
［００５１］ファクトリインターフェース２８０は、例えば、ロードロックチャンバであり得るが、処理チャンバ１００に接続されているように示されている。基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０に重なり合うように示されており、参照用のフレームが提供される。基板６０は、多くの場合、サセプタアセンブリ上に置かれて、ガス分配アセンブリ１２０（ガス分配プレートとも呼ばれる）の前面１２１付近で保持され得る。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００の中へとローディングされ、基板支持体又はサセプタアセンブリ上に置かれる（図３参照）。基板６０は、第１反応性ガスポート１２５に隣接して、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているので、処理領域の中に位置付けされているように示され得る。経路１２７に沿って基板６０を回転させることにより、基板は、処理チャンバ１００をぐるりと反時計回りに移動することになる。ゆえに、基板６０は、第１の処理領域２５０ａから第８の処理領域２５０ｈ（その間に全ての処理領域が含まれる）に曝露されることになる。図示のガス分配アセンブリを用いた、処理チャンバを巡る各サイクルでは、基板６０は、第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスの４つのＡＬＤサイクルに曝露されることになる。
【００３７】
［００５２］図５のようなバッチ処理装置における従来型のＡＬＤシーケンスでは、空間的に分離されたインジェクタからの化学物質Ａ及びＢの流れがそれぞれ維持され、それらの間にポンプ／パージセクションがある。この従来型のＡＬＤシーケンスには、開始パターン及び終了パターンがあり、それゆえに堆積された膜が不均一となる場合がある。本発明の発明者らは、意外にも、空間的ＡＬＤバッチ処理チャンバ内で実施される時間ベースのＡＬＤプロセスが、より均一性の高い膜を設けることを発見した。ガスＡへの曝露、反応性ガスがない状態、ガスＢへの曝露、反応性ガスがない状態という基本プロセスは、基板をインジェクタの下方でさっと動かし、基板を化学物質Ａと化学物質Ｂのそれぞれで浸して、膜に開始パターン及び終了パターンが形成されることを避けるためのものである。発明者らは、意外にも、ターゲット膜厚が薄く（例えば２０ＡＬＤサイクル未満の厚さ）、開始パターン及び終了パターンがウエハの均一性の性能に大きな影響を与える場合に、時間ベースの手法が特に有益であることを見い出した。発明者らは、本明細書に記載されたＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ、及びＳｉＣＯＮの膜を生成する反応プロセスは、時間領域（ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ）プロセスでは達成されないことも発見した。処理チャンバをパージするために必要な時間量が、基板表面からの材料の剥離をもたらす。記載された空間的ＡＬＤプロセスでは、ガスカーテンの下にある時間が短いため、この剥離は発生しない。
【００３８】
［００５３］したがって、本開示の実施形態は、複数の処理領域２５０ａ〜２５０ｈを有し、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣接領域から分離されている、処理チャンバ１００（例えば、図５に示す処理チャンバ）が伴う処理方法を対象としている。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の構成に応じた任意の適切な数であってもよい。図５に示す実施形態は、８つのガスカーテン１５０と、８つの処理領域２５０ａ〜２５０ｈとを有している。ガスカーテンの数は、概して、処理領域の数と同じか、又はそれを上回る。例えば、領域２５０ａが反応性ガス流を有さず、ローディングエリアとしての役割を果たすにすぎない場合、処理チャンバは、７つの処理領域と８つのガスカーテンとを有することになる。
【００３９】
［００５４］複数の基板６０が、図１及び図２に示すサセプタアセンブリ１４０のような基板支持体上に配置される。複数の基板６０は、処理ために処理領域をぐるりと回転する。概して、ガスカーテン１５０は、チャンバの中に反応性ガスが流れ込んでいない時間帯を含め、処理の間ずっと稼働している（ガスが流れ、真空がオンになっている）。
【００４０】
［００５５］第１の反応性ガスＡが処理領域２５０のうちの一又は複数の中に流れ込んでいる間に、不活性ガスは、第１の反応性ガスＡが流れ込んでいない任意の処理領域２５０の中に流し込まれる。例えば、第１の反応性ガスが処理領域２５０ｂから処理領域２５０ｈまでに流れ込んでいる場合、不活性ガスは、処理領域２５０ａに流れ込むことになる。不活性ガスは、第１の反応性ガスポート１２５又は第２の反応性ガスポート１３５を通して流れることができる。
【００４１】
［００５６］処理領域内の不活性ガス流は、一定であることもあり、変動することもある。幾つかの実施形態では、反応性ガスは不活性ガスと共流する。不活性ガスは、キャリア及び希釈剤として作用する。反応性ガスの量はキャリアガスに比べて少ないことから、共流によって、隣接した領域間の圧力の差異を少なくし、処理領域間のガス圧のバランスをより容易に取ることができる。
【００４２】
［００５７］本開示の幾つかの実施形態は、インジェクタモジュールを対象としている。インジェクタモジュールは、空間的ＡＬＤ処理チャンバに関連して説明されるが、当業者であれば、このモジュールは、空間的ＡＬＤチャンバに限定されるものではなく、ガス流の均一性向上が有益である任意のインジェクタ用途に適用することができることを理解されよう。
【００４３】
［００５８］本開示の幾つかの実施形態は、有利には、モジュラー型プラズマ源、すなわち、容易に処理システム内に挿入することができ、処理システムから取り外すことができる源を提供する。かような源は、そのすべての又はほとんどのハードウェアが、原子層堆積処理と同じ圧力レベル（典型的に、１から５０トル）で作動し得る。本開示の幾つかの実施形態は、ウエハ表面全体にわたって改善されたイオン流量を有するプラズマ源を提供する。１つ又は複数の実施形態は、有利には、プラズマ源用のブロッカプレートを提供する。このブロッカプレートは、製造が比較的容易であり、多数の小さな孔ではなく、少数の細長いスロット化された開孔を用いる。幾つかの実施形態は、有利には、基板表面に対して可変距離を有する傾斜したブロッカプレートを用いて、基板表面の上方のプラズマ密度の均一性を改善する。本開示の１つ又は複数の実施形態は、直接的なプラズマ曝露から導電材料を保護する誘電スリーブを設けることにより、金属汚染が改善されたプラズマ源を提供する。
【００４４】
［００５９］ＲＦホット電極は、ホット電極と接地電極との間の８．５ｍｍの間隙（間隙は、３ｍｍから２５ｍｍの範囲内であり得る）内でプラズマを生成する。電極の上部は、厚さのある誘電体（例えば、セラミック）で覆われてもよく、次にそれは接地面で覆われてもよい。ＲＦホット電極及び接地構造体は、アルミニウムのような優良な導電体から作られる。熱膨張に対応するため、２片の誘電体（例えば、セラミック）がＲＦホット電極の長端部に置かれる。例えば、接地されたアルミニウム片は、間隙がない状態で誘電体に隣接するように置かれる。接地された片は、構造体の中に摺動することができ、バネを用いてセラミックに対して保持することができる。バネは、間隙がまったくない状態で、ＲＦホット電極に対して、接地されたアルミニウム／誘電体の「サンドウィッチ」全体を圧縮し、擬似（ｓｐｕｒｉｏｕｓ）プラズマが生じる可能性を失くすか、又は最小限に抑える。これにより、部品が共に保持されて間隙がなくなるが、熱膨張に起因する摺動は幾らか許容される。
【００４５】
［００６０］プラズマ内で生成された活性種にウエハを曝露することは、プラズマが孔の配列を通って流れることを可能にすることにより実現することが多い。孔の寸法は、ウエハ表面に到達する活性種の相対的な量を決定する。「流量が高い」孔、例えば、隣接する孔に比べて荷電粒子の流量が過剰である孔は、処理において不均一を引き起す場合があり、処理がウエハに損傷を与える場合がある。
【００４６】
［００６１］ウエハの表面は、ブロッカプレート３５０の前面から任意の適切な距離にあってもよい。幾つかの実施形態では、ブロッカプレート３５０の前面とウエハ表面との間の距離は、約２ｍｍから約１６ｍｍの範囲内、又は約４ｍｍから約１５ｍｍの範囲内、又は約６ｍｍから約１４ｍｍの範囲内、又は約８ｍｍから約１３ｍｍの範囲内、又は約１０ｍｍから約１３ｍｍの範囲内、又は約１２ｍｍである。
【００４７】
［００６２］図６から図１４を参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、モジュラー型容量結合プラズマ源３００を対象としている。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「モジュラー型（ｍｏｄｕｌａｒ）」という用語は、プラズマ源３００を処理チャンバに取り付けるか、又は処理チャンバから取り外すことができることを意味する。モジュラー型の源は、概して、一人で移動させたり、取り外したり、取り付けたりすることができる。
【００４８】
［００６３］プラズマ源３００は、ブロッカプレート３５０及びガス空間３１３を有するハウジング３１０を含む。ブロッカプレート３５０は、電気的に接地されており、ホット電極３２０と連動して間隙３１６内でプラズマを形成する。ブロッカプレート３５０は、細長いスロット３５５が貫通する肉厚を有しており、それにより、間隙３１６内で点火されたプラズマが、細長いスロット３５５を通過して、間隙３１６に対してブロッカプレート３５０の反対側にある処理領域３１４の中に入ることが可能となる。ブロッカプレート３５０の厚さは、任意の適切な厚さ、例えば、約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲内であり得る。間隙３１６は、例えば、ホット電極３２０のサイズ又は幅に応じた任意の適切なサイズであり得る。幾つかの実施形態では、間隙３１６は、約３ｍｍから約２５ｍｍの範囲内である。１つ又は複数の実施形態では、間隙３１６は、約４ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、又は約５ｍｍから約１５ｍｍの範囲内、又は約６ｍｍから約１０ｍｍの範囲内、又は約８ｍｍから約９ｍｍの範囲内、又は約８．５ｍｍである。
【００４９】
［００６４］ハウジング３１０は、円形、四角形、又は細長形であってもよく、これは、ブロッカプレート３５０の前面を見たときに、長軸と短軸があることを意味する。例えば、２つの長い側部と２つの短い側部を有する四角形は、細長い形を形成し、細長い軸が、長い側部間の真ん中で延在する。幾つかの実施形態では、ハウジング３１０は、くさび形状であり、２つの長い側部と、短い端部と、長い端部を有する。短い端部は尖っていてもよく、短い端部と長い端部のいずれか又はその両方が、直線状又は湾曲状であってもよい。
【００５０】
［００６５］ブロッカプレート３５０は、ハウジング３１０と電気的に通じている。幾つかの実施形態のブロッカプレート３５０は、図７で示されているように、内周端部３５１、外周端部３５２、フィールド３５６を画定する第１の側面３５３と第２の側面３５４を有する。細長いスロット３５５は、フィールド３５６の内部に配置されており、ブロッカプレート３５０の肉厚３５７を貫通して延びている。細長いスロット３５５は、長さＬ及び幅Ｗを有する。スロットは、直線状、湾曲状、くさび形状、又は楕円形状であり得る。ここで使用されている直線状のスロットは、端部間の平均距離に対して５％を超えて変動しない距離だけ互いから離間されている、細長い端部を有する。スロットが湾曲状の端部を有する場合、スロットの端部間の距離は、スロットの長さの中間の９０％に基づいて決定される。
【００５１】
［００６６］細長いスロット３５５のサイズ及び形状は、ブロッカプレート３５０及び／又はハウジング３１０のサイズと形状とともに変動し得る。スロットの幅及び長さは、プラズマ密度の均一性に影響を与え得る。幾つかの実施形態では、細長いスロット３５５は、約２ｍｍから約２０ｍｍの範囲内、又は約３ｍｍから約１６ｍｍの範囲内、又は約４ｍｍから約１２ｍｍの範囲内の幅Ｗを有する。発明者らは、意外にも、細長いスロットの側部に隣接するプラズマ密度がスロットの中央部分におけるプラズマ密度よりも大きいことを発見した。スロットの幅を縮小することにより、プラズマ密度を増大させることができる。発明者らは、意外にも、スロットの幅の縮小及びプラズマ密度の増大は、非直線的関係であることを発見した。
【００５２】
［００６７］幾つかの実施形態の細長いスロット３５５の長さＬは、ブロッカプレート３５０の内周端部３５１と外周端部３５２との間の距離の約２０％から約９５％の範囲内である。幾つかの実施形態では、細長いスロット３５５の長さＬは、ブロッカプレート３５０の内周端部３５１と外周端部３５２との間の距離の約３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、又は８０％より大きい。
【００５３】
［００６８］ブロッカプレート３５０は、例えば、ハウジング３１０の形状及びブロッカプレート３５０に対して基板が横断する経路に応じた任意の適切な形状であってもよい。幾つかの実施形態では、図８で示されるように、ブロッカプレート３５０は、外周端部３５２よりも内周端部３５１においてより狭い幅を有するくさび形状である。幾つかの実施形態では、図８で示されるように、細長いスロット３５５は、ブロッカプレート３５０の第１の側面３５３又は第２の側面３５４のうちの１つに対して実質的に平行であり、ここでは第１の側面３５３に平行であるように示されている。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、上記に関連して使用される「実質的に平行」という表現は、言及された側面に最も近い細長いスロット３５５の端部の、言及された側面からの距離が、スロットと当該側面との間の平均距離に対して約２０％、１５％、１０％、又は５％を超えずに変動する距離に留まることを意味する。ブロッカプレート３５０がくさび形状であり、細長いスロット３５５が四角形であるので、幾何学的にスロットは１つよりも多くの側面に対して平行であることはできない。
【００５４】
［００６９］幾つかの実施形態では、細長いスロット３５５の長さＬは、ブロッカプレート３５０の第１の側面３５３及び／又は第２の側面３５４のうちの少なくとも１つに対して実質的に平行である。図９の実施形態では、くさび形状のブロッカプレート３５０のフィールド３５６の中心軸３５７に沿って中央に置かれるくさび形状のスロット３５５を示す。本実施形態では、細長いスロット３５５の両側は、第１の側面３５３又は第２の側面３５４に対して実質的に平行である。本実施形態のくさび形状のスロット３５５は、フィールド３５６の外周端部３５２よりもフィールド３５６の内周端部３５１の近くでより狭い幅を有する。
【００５５】
［００７０］幾つかの実施形態では、細長いスロットのいずれの側も、ブロッカプレートの第１の側面又は第２の側面のいずれに対して平行ではない。例えば、長方形の細長いスロットを有する長方形のブロッカプレート３５０は、細長いスロットの両側が、ブロッカプレートの第１の側面及び第２の側面の両方に対して実質的に平行であり得る。同様に、長方形のスロットがブロッカプレートの幅の中心線から外れた場合、細長いスロットは、ブロッカプレートのいずれの側に対して平行とはならない。
【００５６】
［００７１］細長いスロット３５５の数は変動し得る。幾つかの実施形態では、フィールド３５６内に第１の細長いスロット３５５があり、フィールド３５６内に第２の細長いスロット３６５がある。図１０に示す実施形態では、ブロッカプレート３５０は、第１の細長いスロット３５５、第２の細長いスロット３６５、及び第３の細長いスロット３７５を含むフィールド３５６を有する。細長いスロット３５５、３６５、３７５は、それぞれ、くさび形状であるが、くさび形状又は長方形のいずれかであってもよい。
【００５７】
［００７２］図１１は、フィールド３５６が第１の細長いスロット３５５及び第２の細長いスロット３６５を有する別の実施形態を示す。これらの細長いスロットの両方が、長方形であり、それぞれが、ブロッカプレートの異なる側面に対して実質的に平行である。ここで使用されている「長方形（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）」とは、概して長方形の形状を意味しており、直角がないように端部に丸みを付けることは許容されている。第１の細長いスロット３５５は、第１の側面３５３又は第２の側面３５４のうちの１つに対して実質的に平行であり得、第２の細長いスロット３６５は、ブロッカプレート３５０の第１の側面３５３及び第２の側面３５４のうちの他方に対して実質的に平行であり得る。図示の実施形態では、第１の細長いスロット２５５は、第１の側面３５３に対して実質的に平行であり、第２の細長いスロット３６５は、第２の側面３５４に対して実質的に平行である。
【００５８】
［００７３］複数の細長いスロットがブロッカプレート３５０において含まれる場合、それぞれのスロットの長さは、他のスロットの長さとは同じであってもよく、又は異なっていてもよい。図１０の実施形態は、ほぼ等しい長さの３つの細長いスロットを有しているが、図１１は、第２のスロットより長い第１のスロットを示す。幾つかの実施形態では、第２の細長いスロットは、第１の細長いスロットとは異なる長さである場合、第１の細長いスロットの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有する。
【００５９】
［００７４］図１２は、３つの細長いスロットを有するブロッカプレート３５０の別の実施形態を示す。ここでは、第１の細長いスロット３５５、第２の細長いスロット３６５、及び第３の細長いスロット３７５は、それぞれ異なる長さを有する。幾つかの実施形態では、第１の細長いスロット３５５は、ブロッカプレート３５０の第１の側面３５３に対して実質的に平行であり且つ隣接している。第２の細長いスロット３６５は、ブロッカプレート３５０の第２の側面３５４に対して実質的に平行であり且つ隣接している。第２の細長いスロット３６５の長さは、第１の細長いスロット３５５の長さの約２０％から約８０％の範囲内である。第３の細長いスロット３７５は、第１の細長いスロット３５５と第２の細長いスロット３６５との間にあり、第２の細長いスロット３６５の長さの約２０％から約８０％の範囲内の長さを有する。第３の細長いスロット３７５は、第２の側面３５４に対して実質的に平行であるように示されているが、異なる配向があってもよい。
【００６０】
［００７５］直線状のスロットは、内周端部から外周端部への方向において、より均一なプラズマ密度をもたらすことが観察されているが、基板が回転する際には、外周端部付近での曝露が結果的に短くなる。くさび形状のスロットは、外周端部付近での曝露を増大させることが発見されているが、長さに沿ったプラズマ密度の差異がより多くなる場合がある。複数の直線状のスロットを有することは、外周端部付近のプラズマ曝露の増大に有用であるが、より短いスロットの開始点においてプラズマ密度が著しく増大することがある。直線状のスロットの利点は、必要であれば、プラズマ曝露を増大させるために、追加のスロットを使用することができることにある。
【００６１】
［００７６］直線状のスロットとくさび形状のスロットとを混合させることにより、プラズマ密度及び均一性を改善することができる。幾つかの実施形態では、第１のスロットは、直線状であり、第２のスロットは、より短くて、反転したくさび形状である。ここで使用されている反転したくさび形状とは、スロットの内側端部がスロットの外側端部より広いことを意味する。理論に縛られないが、直線状のスロットを使用する場合に比べて、第２のスロットの開始点におけるプラズマ密度の増大は少なくなると考えられている。なぜなら、反転したくさび形状の端部は、この位置では、互いからさらに離れているからである。
【００６２】
［００７７］ブロッカプレート３５０は、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１に対して実質的に平行であってもよく、又は傾斜していてもよい。図１３は、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１に対して、ブロッカプレート３５０の内周端部３５１がブロッカプレート３５０の外周端部３５２より高い実施形態を示す。ブロッカプレート３５０が基板６０に隣接するように位置付けされていると、内周端部３５１は、外周端部３５２より基板６０から離れる。理論に縛られるわけではないが、ウエハ表面に対するブロッカプレート３５０の傾斜は、表面までの距離を関数として、ウエハの上方のプラズマ密度を変化させる。内側端部付近よりも外側端部付近のイオンがより多くウエハに影響を与えることができ、内側端部から外側端部へのプラズマの曝露の均等化に用いることができる。
【００６３】
［００７８］図１４を参照すると、幾つかの実施形態では、細長いスロット３５５は、誘電材料３８６でライニングされる。理論に縛られるわけではないが、スロットを誘電体でライニングすることにより、スロット周囲の金属がプラズマへの直接的な曝露から保護され、金属汚染が改善されると考えられている。これは、スロット３５５の端部から金属ブロッカプレート３５０のスパッタリングを防止又は最小化することに役立ち、金属汚染を減らす。誘電材料３８６は、ブロッカプレートの前面に隣接するプラズマ強度／密度を低下させると考えられている。誘電材料は、化学作用に対応する任意の適切な誘電体又は低スパッタ材料であり得る。
【００６４】
［００７９］再び図６を参照すると、プラズマ源３００は、ＲＦホット電極３２０を含む。この電極３２０は、さらに「ホット電極（ｈｏｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」、「ＲＦホット（ＲＦ  ｈｏｔ）」などと呼ばれている。細長いＲＦホット電極３２０は、前面３２１、背面３２２、及び細長い側面３２３を有する。ホット電極３２０は、細長い軸を画定する第１の端部３２４及び第２の端部３２５をさらに含む。間隙３１６がホット電極３２０の前面３２１とブロッカプレート３５０との間に形成されるように、細長いＲＦホット電極３２０は、ブロッカプレート３５０から離間されている。細長いＲＦホット電極３２０は、限定するわけではないが、アルミニウムを含む任意の適切な導電性材料で作製され得る。
【００６５】
［００８０］幾つかの実施形態は、ＲＦホット電極３２０の第１の端部３２４及び第２の端部３２５のうちの１つ又は複数と接触する終端誘電体（ｅｎｄ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）３３０を含む。終端誘電体３３０は、ＲＦホット電極３２０とプラズマ源３００の側壁３１１との間に位置付けされ、ホット電極３２０を電気接地から電気的に絶縁する。１つ又は複数の実施形態では、終端誘電体３３０は、ホット電極３２０の第１の端部３２４及び第２の端部３２５の両方と接触している。終端誘電体３３０は、限定するわけではないが、セラミックを含む任意の適切な誘電材料から作製され得る。図面で示す終端誘電体３３０は、Ｌ字型であるが、任意の適切な形状を用いてもよい。
【００６６】
［００８１］摺動式接地接続３４０が、ＲＦホット電極３２０の第１の端部３２４及び第２の端部３２５のうちの１つ又は複数、或いは、側面において位置付けされてもよい。摺動式接地接続３４０が、ホット電極３２０に対して終端誘電体３３０の反対側に位置付けされる。摺動式接地接続３４０は、終端誘電体３３０によって、ＲＦホット電極３２０との直接接続から絶縁される。摺動式接地接続３４０及び終端誘電体３３０は、協働してガス密封を維持し、ホット電極３２０の側面周囲でガスが漏れずにホット電極が膨張することを可能にする。摺動式接地接続３４０は、限定するわけではないが、アルミニウムを含む任意の適切な材料から作製され得る。摺動式接地接続３４０は、終端誘電体３３０の側面に対して接地された終端部を設け、それにより、確実に電界の発生を止め、プラズマが終端誘電体３３０の側面に迷い込む可能性を最小限にする。
【００６７】
［００８２］シール箔３４２は、終端誘電体３３０の反対側で、摺動式接地接続３４０において位置付けされてもよい。摺動式接地接続３４０がブロッカプレート３５０上で摺動するにつれて、シール箔３４２は、ハウジング３１０のブロッカプレート３５０と摺動式接地接続３４０との間の電気的接続を形成する。シール箔３４２は、限定するわけではないが、アルミニウムを含む任意の適切な材料から作製され得る。シール箔３４２は、前面と摺動式接地接続との間の電気的接続が維持される限り、ホット電極３２０の伸縮と共に移動し得る薄い可撓性の材料であり得る。
【００６８】
［００８３］クランプ面及びナット３４４が、ホット電極３２０、終端誘電体３３０、摺動式接地接続３４０、及びシール箔３４２の組み合わせの終端に位置付けされ得る。プラズマ源のサイズと形状に応じて、他のクランプ面及びナットが、この組み合わせの任意の側面にあってもよく、複数がこの組み合わせの各側面に沿ってあってもよい。クランプ面及びナットは、構成要素の組み合わせに内向きの圧力を供給して密封を形成し、それにより、プラズマガスがホット電極３２０の背面に回ることを可能にし得るような、終端誘電体３３０と摺動式接地接続３４０との間の分離を防ぐ。クランプ面及びナット３４４は、限定するわけではないが、アルミニウム及びステンレス鋼を含む任意の適切な材料から作製され得る。
【００６９】
［００８４］幾つかの実施形態では、誘電体スペーサ３７０は、細長いＲＦホット電極３２０の背面３２２に隣接するように位置付けされる。誘電体スペーサ３７０は、限定するわけではないが、セラミック材料を含む任意の適切な誘電材料から作製され得る。誘電体スペーサ３７０は、ＲＦホット電極３２０とハウジング３１０の上部との間に非導電性セパレータを設ける。この非導電性セパレータがなければ、ＲＦホット電極３２０とハウジング３１０との間の容量性結合により、プラズマがガス空間３１３内で形成される可能性がある。
【００７０】
［００８５］誘電体スペーサ３７０は、任意の適切な厚さであってもよく、任意の数の個々の層で作られてもよい。図６に示す実施形態では、誘電体スペーサ３７０は、１つの層から作製されるが、誘電体スペーサ３７０の総厚を構成する複数の層を使用してもよい。個々の副層は、それぞれ、同じ厚さであってもよく、又は、個々に決められた厚さを有してもよい。
【００７１】
［００８６］幾つかの実施形態では、誘電体スペーサ３７０の上方には、接地プレート３８０がある。接地プレート３８０は、ハウジング３１０の内部に位置付けされ、ＲＦホット電極３２０に対して誘電体スペーサ３７０の反対側にある。接地プレート３８０は、限定するわけではないが、電気接地に接続することができる、アルミニウムを含む、任意の適切な導電性材料から作製され得る。接地プレート３８０は、ＲＦホット電極３２０をガス空間３１３からさらに絶縁し、ガス空間３１３内で、又は、プラズマの形成が意図されている間隙３１６以外の領域内でプラズマが形成されることを防止する。
【００７２】
［００８７］図面では、接地プレート３８０が、誘電体スペーサ３７０、又は、個々の誘電体スペーサ層の総厚とおよそ同じ厚さであるかのように示しているが、これは１つの可能な実施形態であるに過ぎない。接地プレート３８０の厚さは、プラズマ源の特定の構成に応じた任意の適切な厚さであり得る。幾つかの実施形態では、接地プレートの厚さを選ぶ基準は、例えば、ガス孔の掘削をより容易にするのに十分な薄さであるが、述べられた様々なバネの力に耐えるのに十分な厚さであることにある。さらに、接地プレート３８０の厚さは、通常は溶接接続される同軸給電部が確実且つ適切に取り付けられるように調整され得る。
【００７３】
［００８８］本開示の幾つかの実施形態は、複数の圧縮要素３８２を含む。圧縮要素３８２は、接地プレート３８０の背面３８１をＲＦホット電極３２０の方向に向けて力を方向付ける。この圧縮力により、接地プレート３８０、誘電体スペーサ３７０、及びＲＦホット電極３２０が互いに押圧され、それぞれ隣接する構成要素同士の間の任意の隙間が最小限になるか、又はなくなる。この圧縮力は、ガスが浮遊プラズマとなり得るＲＦホット電極である空間内に、ガスが流入することを防ぐのに役立つ。適切な圧縮要素３８２は、接地プレート３８０の背面３８１に特定の力をもたらすように調節又は調整することができる要素であり、限定するわけではないが、バネやネジを含む。
【００７４】
［００８９］同軸ＲＦ供給ライン３６０は、細長いハウジング３１０を通過し、プラズマを間隙３１６内で生成するためにＲＦホット電極３２０用の電力を供給する。同軸ＲＦ供給ライン３６０は、絶縁体３６６によって分離された外側導体３６２及び内側導体３６４を含む。外側導体３６２は、電気接地と電気的に連通しており、内側導体３６４は、細長いＲＦホット電極３２０と電気的に連通している。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「電気的に連通（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」という表現は、構成要素同士が、直接的に接続されているか、又は中間構成要素を介して接続されており、電気抵抗が少ないことを意味する。
【００７５】
［００９０］同軸ＲＦ供給部は、外側導体が接地プレートで終端するように構成され得る。内側導体は、ＲＦホット電極で終端し得る。供給部が大気圧にあるとき、源の中で中間圧力を可能とするために、Ｏリングを供給構造体の底部に位置付けしてもよい。幾つかの実施形態では、ガスは、同軸供給部の外周周辺の源に供給される。
【００７６】
［００９１］ガスがプラズマ容積に達するためには、接地プレート、肉厚セラミック、及びＲＦホット電極は、貫通孔が穿孔される場合がある。孔のサイズは、孔の中での点火を防ぐほどに小さくてよい。接地プレート及びＲＦホット電極については、幾つかの実施形態の孔の直径は、＜１ｍｍ、例えば、約０．５ｍｍである。誘電体の中の高電界は、孔の中の浮遊プラズマの可能性をなくすか、又は最小限にすることに役立ち得る。
【００７７】
［００９２］ＲＦ供給部は、同軸伝送線の形態であってもよい。外側導体は、接地プレートに接続されるか、又は接地プレートで終端されており、内側導体は、ＲＦホット電極に接続されるか、又は接地プレートで終端されている。接地プレートは、限定するわけではないが、金属ガスケットを含む任意の適切な方法で金属筐体又はハウジングに接続され得る。これは、リターン電流の対称的な形状を確保するのに役立つ。すべてのリターン電流は、供給部の外側導体を昇流し、ＲＦノイズを最小限にする。
【００７８】
［００９３］幾つかの実施形態では、ＲＦ供給部は、ホットプレートへの対称的なＲＦ供給電流、及び対称的なリターン電流を供給するように設計されている。すべてのリターン電流は、供給部の外側導体を昇流し、ＲＦノイズを最小限にし、操作に対する源の設置の影響を最小限にする。
【００７９】
［００９４］本開示の追加の実施形態は、プラズマ源アセンブリのブロッカプレートに隣接する処理チャンバの中に基板を位置付けることを含む方法を対象としている。ブロッカプレートは、本明細書に記載された様々な実施形態のうちの任意のものである。次いで、プラズマは、プラズマ源の中で生成され、基板に向かってブロッカプレート内の１つ又は複数のスロットを通って流れることが可能となる。
【００８０】
［００９５］実施例
［００９６］様々な幅のスロットを有するブロッカプレートを用いるプラズマアセンブリが、イオン流量の均一性に関して分析された。図１５及び図１６は、スロットの幅の関数としてのプラズマのイオン流量のグラフを示す。２００Ｗ、１３．５ＭＨｚでのアルゴンプラズマが、これらの研究において使用された。１９ｍｍ、１０ｍｍ、６ｍｍ、４ｍｍ、３．５ｍｍ、３ｍｍ、２．５ｍｍ、及び２ｍｍのスロット幅を有するブロッカプレートが分析された。幅広いスロットについては、プラズマ密度のピークがスロットの端部の近くにあることが発見された。図１５で示すように、より広いスロット幅では、イオン流量の２つのピークが観察された。図１５の２ｍｍスロットで見られるように、スロットの幅が縮小するにつれて、スロット開口の近くのプラズマピークが合体するので、プラズマ密度が増大する。図１６に示すさらなる研究では、スロットが約３ｍｍの幅を有すると、イオン流量が、２つのピークから単一のピークに移行したことを示した。
【００８１】
［００９７］本開示の幾つかの実施形態は、処理チャンバ内で弓状経路に沿って位置付けされた少なくとも１つの容量結合されたくさび形状プラズマ源１００を備えた処理チャンバを対象としている。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、「弓状経路（ａｒｃｕａｔｅ  ｐａｔｈ）」という用語は、円形又は楕円形の経路の少なくとも一部を辿る任意の経路を意味する。弓状経路は、少なくとも約５°、１０°、１５°、２０°の経路の一部に沿った基板の運動を含む。
【００８２】
［００９８］本開示の追加の実施形態は、複数の基板を処理する方法を対象としている。複数の基板が処理チャンバ内の基板支持体にロードされる。複数の基板のそれぞれがガス分配アセンブリを通り、基板上に膜を堆積するために、基板支持体は回転させられる。基板を容量系結合されたパイ形状のプラズマ源に隣接するプラズマ領域に移動させるように、基板支持体が回転させられ、プラズマ領域の中で実質的に均一なプラズマが生成される。これは、所定の厚さの膜が形成されるまで反復される。
【００８３】
［００９９］カルーセルの回転は、連続的又は非連続的であり得る。連続処理においては、ウエハは、常に回転しており、各インジェクタに順に曝露される。非連続処理においては、ウエハは、インジェクタ領域に移動しから停止し、次に、インジェクタ間の領域に移動してから停止し得る。例えば、ウエハが、インジェクタ間領域から移動し、インジェクタを越えて（又は、インジェクタに隣接するように停止して）、引き続き、次のインジェクタ間領域へと移動し、そこでカルーセルが再度停止し得るように、カルーセルは回転することができる。インジェクタ間で止まることにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理（例えば、プラズマへの曝露）を行うための時間が与えられ得る。
【００８４】
［０１００］プラズマの周波数は、使用されている特定の反応性種に応じて調整され得る。適切な周波数は、限定されないが、４００ｋＨｚ、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び１００ＭＨｚを含む。
【００８５】
［０１０１］１つ又は複数の実施形態によると、基板は、層の形成の前及び／又は後に処理の対象となる。この処理は、同じチャンバの中で、或いは、１つ又は複数の別々の処理チャンバの中で実行され得る。幾つかの実施形態では、基板は、第１チャンバから、さらなる処理のために別個の第２チャンバに移動させられる。基板は、第１のチャンバから別個の処理チャンバへ直接移動させることができるし、或いは、第１のチャンバから１つ又は複数の移送チャンバへ移動させ、それから、別個の処理チャンバへ移動させることができる。したがって、処理装置は、移送ステーションと連通する複数のチャンバを備え得る。この種の装置は「クラスタツール」又は「クラスタシステム」などと呼ばれ得る。
【００８６】
［０１０２］概して、クラスタツールは、複数のチャンバを備えるモジュールシステムであり、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニール、堆積、並びに／或いはエッチングを含む様々な機能を実行する。１つ又は複数の実施形態では、クラスタツールは、少なくとも第１のチャンバ及び中央移送チャンバを含む。中央移送チャンバは、複数の処理チャンバ及び複数のロードロックチャンバの間で基板を往復搬送することが可能なロボットを収納することができる。移送チャンバは、典型的には、真空条件に維持され、且つ、１つのチャンバから、別のチャンバ及び／又はクラスタツールの前端に配置されたロードロックチャンバに、基板を往復搬送するための中間ステージを設ける。本開示に適合し得る、周知の２つのクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）とＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、両方とも、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．から入手可能である。しかしながら、チャンバの正確な構成及び組み合わせは、本明細書に記載された処理の特定のステップを実行する目的で変更してもよい。使用可能な他の処理チャンバは、限定されないが、周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、予洗浄、化学洗浄、ＲＴＰなどの熱処理、プラズマ窒化、ガス抜き、配向、ヒドロキシル化、及びその他の基板処理を含む。クラスタツールのチャンバ内でプロセスを実行することにより、後続膜の堆積に先立って酸化を起こすことなく、空気中の不純物による基板の表面汚染を回避することが可能である。
【００８７】
［０１０３］１つ又は複数の実施形態によると、基板は、継続的に真空条件又は「ロードロック」条件の下にあり、あるチャンバから次のチャンバへと移されるときに周囲空気に曝露されない。したがって、移送チャンバは、真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。処理チャンバ又は移送チャンバ内には、不活性ガスが存在し得る。幾つかの実施形態では、基板の表面上に層を形成した後、反応物の一部又は全部を除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ又は複数の実施形態によれば、パージガスが堆積チャンバの出口で噴射され、反応物質が、堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動することが防止される。このようにして、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。
【００８８】
［０１０４］処理中、基板は加熱又は冷却されてもよい。このような加熱又は冷却は、限定されないが、基板支持体（例えば、サセプタ）の温度を変化させることと、加熱又は冷却されたガスを基板表面に流すこととを含む任意の適切な手段によって達成することができる。幾つかの実施形態では、基板支持体は、基板温度を導電的に変化させるよう制御することができるヒータ／クーラを含む。１つ又は複数の実施形態では、基板温度を局所的に変化させるため、使用するガス（反応性ガス又は不活性ガス）が加熱又は冷却される。幾つかの実施形態では、基板温度を対流によって変化させるために、ヒータ／クーラは、基板表面に隣接するようチャンバ内に配置される。
【００８９】
［０１０５］処理中、基板は、さらに静止していてもよく、又は回転してもよい。回転基板は、連続的に又は不連続なステップで、回転することができる。例えば、基板は、処理全体を通して回転していてもよく、或いは、種々の反応性ガス又はパージガスへの曝露と曝露の間に、少しずつ回転してもよい。処理中に基板を（連続的又は段階的に）回転させることは、例えば、ガス流形状の局所的可変性の影響を最小限に抑え、より均一な堆積又はエッチングを生じさせることに役立つことができる。
【００９０】
［０１０６］以上の記述は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよい。本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2018534723.tif 000003
【図２】
2018534723.tif 000004
【図３】
2018534723.tif 000005
【図４】
2018534723.tif 000006
【図５】
2018534723.tif 000007
【図６】
2018534723.tif 000008
【図７】
2018534723.tif 000009
【図８】
2018534723.tif 000010
【図９】
2018534723.tif 000011
【図１０】
2018534723.tif 000012
【図１１】
2018534723.tif 000013
【図１２】
2018534723.tif 000014
【図１３】
2018534723.tif 000015
【図１４】
2018534723.tif 000016
【図１５】
2018534723.tif 000017
【図１６】
2018534723.tif 000018
【国際調査報告】
2018534723.tif 000019
2018534723.tif 000020
2018534723.tif 000021
2018534723.tif 000022
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