(57)【要約】      （修正有）【課題】空間的原子層堆積のための装置及び方法を提供する。【解決手段】装置は、バルブと流体連通した複数の脚部を通って流れる第１ガス、及び、複数の脚部を通ってバルブへと流れる第２ガスを備える、ガス供給システムを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１接合部と流体連通した第１吸入ラインと、
前記第１接合部に接続され、かつ、前記第１接合部と流体連通した少なくとも２つの第１脚部であって、各々が少なくとも１つのバルブと流体連通している、少なくとも２つの第１脚部と、
各バルブと流体連通した第２吸入ラインと、
各バルブと流体連通し、かつ、排出端部で終端している排出脚部とを備え、
各バルブは前記第１脚部から前記排出脚部への流体の流れを制御し、前記第１接合部から前記排出端部の各々までの距離は実質的に同一である、ガス供給システム。
【請求項２】
前記第１接合部に接続され、かつ、前記第１接合部と流体連通した４つの第１脚部であって、各々が少なくとも１つのバルブと流体連通している、４つの第１脚部が存在する、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記第１脚部の各々は、前記第１接合部の下流に配置された第２接合部と個別に流体連通しており、少なくとも２つの第２脚部が、前記第２接合部の各々から延在して前記バルブにつながっている、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項４】
更に、
第３接合部と流体連通した第３吸入ラインと、
前記第３接合部に接続され、かつ、前記第３接合部と流体連通した少なくとも２つの第３脚部であって、各々が少なくとも１つの第３バルブと流体連通している、少なくとも２つの第３脚部と、
各第３バルブと流体連通した第４吸入ラインと、
各第３バルブと流体連通し、かつ、排出端部で終端している排出脚部とを備え、
各第３バルブは前記第３脚部から前記排出脚部への流体の流れを制御し、前記第３接合部から前記排出端部の各々までの距離は実質的に同一である、請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項５】
前記第３接合部に接続され、かつ、前記第３接合部と流体連通した４つの第３脚部であって、各々が少なくとも１つの第３バルブと流体連通している、４つの第３脚部が存在する、請求項４に記載のガス供給システム。
【請求項６】
前記第３脚部の各々は、前記第３接合部の下流に配置された第４接合部と個別に流体連通しており、少なくとも２つの第４脚部が、前記第４接合部の各々から延在して前記バルブにつながっている、請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項７】
第１接合部と流体連通した第１吸入ラインと、
前記第１接合部に接続され、かつ、前記第１接合部と流体連通した２つの第１脚部であって、各々が第２接合部と流体連通している、少なくとも２つの第１脚部と、
前記第２接合部の各々及びバルブと流体連通した２つの第２脚部と、
前記バルブの各々と流体連通した第２吸入ラインと、
前記バルブの各々と流体連通し、かつ、排出端部を有する、排出脚部とを備え、
各バルブは前記第１脚部から前記排出脚部への流体の流れを制御し、前記第１接合部から前記第２接合部を通り前記排出端部の各々までの距離は実質的に同一である、ガス供給システム。
【請求項８】
前記バルブは、前記排出脚部への、前記第２吸入ライン内の流体の流れを制御する、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項９】
前記バルブは、前記排出脚部への、前記第２吸入ライン内の前記流体の流れを制御しない、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１０】
前記排出端部の各々は管継手を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１１】
前記第２吸入ラインは、前記バルブの上流に少なくとも１つの遮断バルブを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１２】
前記バルブは空気圧バルブである、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス供給システム。
【請求項１３】
処理チャンバであって、
前記処理チャンバの中にガス分配アセンブリを備え、前記ガス分配アセンブリは、少なくとも１つの第１反応性ガスポート及び少なくとも１つの第２反応性ガスポートを含む複数の細長いガスポートを備え、前記第１反応性ガスポートの各々は、前記第２反応性ガスポートの各々から分離されており、前記処理チャンバは、
前記第１反応性ガスポートと前記第２反応性ガスポートのうちの一方と流体連通した、第１ガス供給システムを備え、前記第１ガス供給システムは、
第１接合部と流体連通した第１吸入ラインと、
前記第１接合部に接続され、かつ、前記第１接合部と流体連通した少なくとも２つの第１脚部であって、各々が少なくとも１つのバルブと流体連通している、少なくとも２つの第１脚部と、
各バルブと流体連通した第２吸入ラインと、
各バルブ、及び、前記複数の第１反応性ガスポート又は第２反応性ガスポートのうちの一方と流体連通した、排出脚部とを備え、
各バルブは前記第１脚部から前記排出脚部への流体の流れを制御し、前記第１接合部から前記排出端部の各々までの距離は実質的に同一である、処理チャンバ。
【請求項１４】
前記バルブは、前記排出脚部への、前記第２吸入ライン内の前記流体の流れを制御しない、請求項１３に記載の処理チャンバ。
【請求項１５】
更に、前記第１ガス供給システムとは異なる、前記第１反応性ガスポートと前記第２反応性ガスポートのうちの他方と流体連通した第２ガス供給システムを備え、前記第２ガス供給システムは、
第３接合部と流体連通した第３吸入ラインと、
前記第３接合部に接続され、かつ、前記第３接合部と流体連通した少なくとも２つの第３脚部であって、各々が少なくとも１つの第３バルブと流体連通している、少なくとも２つの第３脚部と、
各第３バルブと流体連通した第４吸入ラインと、
各第３バルブと流体連通し、かつ、排出端部で終端している排出脚部とを備え、
各第３バルブは前記第３脚部から前記排出脚部への流体の流れを制御し、前記第３接合部から前記排出端部の各々までの距離は実質的に同一である、請求項１３又は１４に記載の処理チャンバ。
【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、処理チャンバの中でガス流を制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］半導体デバイス形成は一般に、クラスタツールとも称されうる、複数のチャンバを包含する基板処理用のシステム又はプラットフォーム内で行われる。いく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。しかし他の事例では、マルチチャンバ処理プラットフォームは、複数の基板上で単一の処理ステップしか実行しないこともある。基板が処理される速度を最大化するために、追加のチャンバが用いられうる。後者の場合、基板上で実行されるプロセスは、典型的にはバッチプロセスであり、バッチプロセスでは、比較的多数、たとえば２５枚又は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、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスなどの、経済的に実行可能な様態において個々の基板上で実行するには時間がかかりすぎるプロセスにとって、特に有益である。
【０００３】
［０００３］空間的ＡＬＤという概念は、異なる気相反応性化学物質の明確な分離に基づく。気相反応を回避するために、化学物質の混合が防止される。空間的ＡＬＤチャンバの一般的な設計は、サセプタ（又はウエハ表面）とガス注入器との間の狭い間隙を含みうる。この間隙は、約０．５ｍｍから約２．５ｍｍまでの範囲内でありうる。真空ポンピングチャネルは、各化学物質シャワーヘッドの周囲に位置付けられる。気相混合を最小化するために、不活性ガスパージチャネルは化学物質シャワーヘッドの間にある。現行の注入器設計は、気相による反応性核種の混合を防止することが可能であるが、その注入器は、前駆体の露出が起こる場所及び時間に対する十分な制御を提供しない。当該技術分野においては、処理チャンバ内へのガスの流れを制御するための装置及び方法が引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
［０００４］本開示の一又は複数の実施形態は、第１接合部と流体連通した第１吸入ラインを備える、ガス供給システムを対象としている。少なくとも２つの第１脚部が、第１接合部に接続され、かつ、第１接合部と流体連通している。少なくとも２つの第１脚部の各々は、少なくとも１つのバルブと流体連通している。第２吸入ラインが各バルブと流体連通している。排出脚部が、各バルブと流体連通し、かつ、排出端部で終端している。各バルブは、第１脚部から排出脚部への流体の流れを制御する。第１接合部から排出端部の各々までの距離は、実質的に同一である。
【０００５】
［０００５］いくつかの実施形態は、第１接合部と流体連通した第１吸入ラインを備える、ガス供給システムを対象としている。２つの第１脚部が、第１接合部に接続され、かつ、第１接合部と流体連通している。少なくとも２つの第１脚部の各々は、第２接合部と流体連通している。２つの第２脚部が、第２接合部の各々及びバルブと流体連通している。第２吸入ラインがバルブの各々と流体連通している。排出脚部が、バルブの各々と流体連通し、かつ、排出端部を有している。各バルブは、第１脚部から排出脚部への流体の流れを制御する。第１接合部から第２接合部を通り排出端部の各々までの距離は、実質的に同一である。
【０００６】
［０００６］本開示の一又は複数の実施形態は、ガス分配アセンブリを備える処理チャンバを対象としている。ガス分配アセンブリは、少なくとも１つの第１反応性ガスポート、及び少なくとも１つの第２反応性ガスポートを含む、複数の細長いガスポートを備える。第１反応性ガスポートの各々は、第２反応性ガスポートの各々から分離されている。第１ガス供給システムが、第１反応性ガスポート及び第２反応性ガスポートのうちの一方と流体連通している。第１ガス供給システムは、第１接合部と流体連通した第１吸入ラインを備える。少なくとも２つの第１脚部が、第１接合部に接続され、かつ、第１接合部と流体連通している。少なくとも２つの第１脚部の各々は、少なくとも１つのバルブと流体連通している。第２吸入ラインが各バルブと流体連通している。排出脚部が、各バルブ、及び、複数の第１反応性ガスポート又は第２反応性ガスポートのうちの一方と流体連通している。各バルブは、第１脚部から排出脚部への流体の流れを制御する。第１接合部から排出端部の各々までの距離は、実質的に同一である。
【０００７】
［０００７］上述の本開示の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は、付随する図面に例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、付随する図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しており、従って、範囲を限定していると見なされるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】［０００８］本開示の一又は複数の実施形態による、空間的原子層堆積チャンバの側面断面図である。
【図２】［０００９］本開示の一又は複数の実施形態による、載置ステーションを備え、４つのガス分配アセンブリユニットを有するように構成された、基板処理システムの概略平面図である。
【図３】［００１０］本開示の一又は複数の実施形態による処理チャンバの断面図を示す。
【図４】［００１１］本開示の一又は複数の実施形態による、サセプタアセンブリ及びガス分配アセンブリユニットの斜視図を示す。
【図５】［００１２］本開示の一又は複数の実施形態による処理チャンバの断面図を示す。
【図６】［００１３］本開示の一又は複数の実施形態による、パイ型ガス分配アセンブリの概略図を示す。
【図７】［００１４］本開示の一又は複数の実施形態によるガス分配アセンブリの概略図を示す。
【図８】［００１５］本開示の一又は複数の実施形態によるガス供給システムの概略図を示す。
【図９】［００１６］本開示の一又は複数の実施形態によるガス供給システムの概略図を示す。
【図１０】［００１７］本開示の一又は複数の実施形態によるガス供給システムの概略図を示す。
【図１１】［００１８］本開示の一又は複数の実施形態による、２つのガス供給システムの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００１９］本開示の実施形態は、スループットを最大化し、かつ、処理の効率及び均一性を改善する、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基板処理のためにも使用されうる。本開示の実施形態は、バッチプロセッサ内での堆積均一性を向上させるための装置及び方法に関する。
【００１０】
［００２０］この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「基板」及び「ウエハ」という用語は、交換可能に使用され、両方ともプロセスが作用する表面又は表面の一部分を表している。基板への言及は、そうではないことが文脈によって明白に示されない限り、基板の一部分のみへの言及でもありうることが、当業者には理解されよう。例えば、図１に関して説明される空間的に分離されたＡＬＤにおいては、各前駆体が基板に供給されるが、個々の前駆体のどの流れも、どの時点においても、基板の一部分にしか供給されない。加えて、基板上への堆積への言及は、ベア基板と、一又は複数のフィルム又はフィーチャが基板上に堆積又は形成された基板の両方を意味しうる。
【００１１】
［００２１］この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「反応性ガス（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｇａｓ）」、「処理ガス（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｇａｓ）」「前駆体」「反応物質（ｒｅａｃｔａｎｔ）」等の用語は、交換可能に使用されて、原子層堆積プロセスにおいて反応性である核種を含むガスを意味する。例えば、第１「反応性ガス」は、単に基板の表面上に吸着し、第２反応性ガスとの更なる化学反応のために使用可能でありうる。
【００１２】
［００２２］本開示の実施形態は、いつ、どこで前駆体の露出が起こるかについての正確な制御を可能にする、空間的原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバのための注入器の設計を改良するための、方法及び装置を対象としている。いくつかの実施形態の付加された制御は、フィルム形状整合及びウエハツーウエハ整合を含むがそれらだけに限定されるわけではない、いくつかの製造性要件の改善に役立ちうる。現行の注入器の設計は、十分な制御を提供しないことがあり、その結果として、フィルム形状整合及びウエハツーウエハ整合に関していくつかの限定を示す可能性がある。
【００１３】
［００２３］図１は、本開示の一又は複数の実施形態による、処理チャンバ１００の一部分の概略断面図である。処理チャンバ１００は概して、真空又は少なくとも低圧の条件下で操作される、密封可能な筐体である。システムは、基板６０の上面６１の全域に一又は複数のガスを分配することが可能な、ガス分配アセンブリ３０を含む。ガス分配アセンブリ３０は、当業者には既知の任意の好適なアセンブリであってよく、説明されている特定のガス分配アセンブリは、開示の範囲を限定すると見なされるべきではない。ガス分配アセンブリ３０の出力面は、基板６０の上面６１に面している。
【００１４】
［００２４］本開示の実施形態と共に使用するための基板は、任意の好適な基板でありうる。いくつかの実施形態では、基板は、概して平面の、剛性のディスクリート基板である。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、基板に言及する時の「ディスクリート（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）」という用語は、基板が決まった寸法を有することを意味する。一又は複数の実施形態の基板は、２００ｍｍ又は３００ｍｍ直径のシリコン基板のような、半導体基板である。いくつかの実施形態では、基板は、シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、ゲルマニウム、りん化ガリウム、りん化インジウム、サファイア、及び炭化ケイ素のうちの一又は複数である。
【００１５】
［００２５］ガス分配アセンブリ３０は、一又は複数のガス流を基板６０へ送るための複数のガスポート、及び、ガス流を処理チャンバ１００の外へと送るための、各ガスポート間に配置された複数の真空ポートを含む。図１の実施形態では、ガス分配アセンブリ３０は、第１前駆体注入器１２０、第２前駆体注入器１３０、及び、パージガス注入器１４０を備える。注入器１２０、１３０、１４０は、メインフレームのようなシステムコンピュータ（図示せず）によって、又は、プログラマブル論理コントローラのようなチャンバ固有のコントローラによって、制御されうる。前駆体注入器１２０は、複数のガスポート１２５を通じて、化合物Ａの反応性前駆体の連続流（又はパルス流）を処理チャンバ１００内に注入する。前駆体注入器１３０は、複数のガスポート１３５を通じて、化合物Ｂの反応性前駆体の連続流（又はパルス流）を処理チャンバ１００内に注入する。パージガス注入器１４０は、複数のガスポート１４５を通じて、非反応性ガス又はパージガスの連続流（又はパルス流）を処理チャンバ１００内に注入する。パージガスは、処理チャンバ１００から反応性物質及び反応性副生成物を除去する。パージガスは、典型的には、窒素、アルゴン及びヘリウムなどの不活性ガスである。ガスポート１４５は、化合物Ａの前駆体を化合物Ｂの前駆体から分離し、前駆体間の相互汚染を回避するように、ガスポート１２５とガスポート１３５との間に配置される。
【００１６】
［００２６］別の態様では、前駆体の処理チャンバ１００内への注入に先立って、遠隔プラズマ源（図示せず）が、前駆体注入器１２０及び前駆体注入器１３０に接続されうる。反応性核種のプラズマは、遠隔プラズマ源の中で化合物に電界を印加することによって、生成されうる。目的の化合物を活性化させることが可能な、任意の電源が使用されうる。例えば、ＤＣ、高周波（ＲＦ）、及びマイクロ波（ＭＷ）に基づく放電技術を使用する電源が、使用されうる。ＲＦ電源が使用される場合、電源は、容量的に若しくは誘導的に、結合されうる。活性化はまた、熱に基づく技術、気体破壊技術、高エネルギー光源（例えばＵＶエネルギー）、又は、Ｘ線源への露出によって、引き起こされうる。例示的な遠隔プラズマ源は、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  Ｉｎｃ．及びＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．などの供給元から入手可能である。
【００１７】
［００２７］システムは、処理チャンバに接続されたポンピングシステムでありうる。ポンピングシステムは概して、一又は複数の真空ポートを通じて処理チャンバの外へと、ガス流を排気するよう構成される。真空ポートは、ガス流が基板表面と反応した後にガス流を処理チャンバの外へと排気し、かつ、前駆体間の相互汚染を更に限定するように、各ガスポート間に配置される。
【００１８】
［００２８］システムは、処理チャンバ１００の各ポート間に配置された、複数の仕切り壁１６０を含む。各仕切り壁の下部は、基板６０の第１表面６１に近接して、例えば第１表面６１から約０．５ｍｍ又はそれを上回る距離に、延在する。この様態では、仕切り壁１６０の下部は、ガス流が基板表面と反応した後に、ガス流が下部の周囲を真空ポート１５５に向かって流れることを可能にするに十分な距離だけ、基板表面から離される。矢印１９８はガス流の方向を示す。仕切り壁１６０はガス流に対する物理的なバリアとして機能することから、それらはまた、前駆体間の相互汚染を限定する。図示されている配設は、単なる例示であり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではない。図示されているガス分配システムは、実現可能な一分配システムに過ぎず、他の種類のシャワーヘッド及びガス分配アセンブリも用いられうることが、当業者には理解されよう。
【００１９】
［００２９］この種の（すなわち、複数のガスが同時に、基板に向かって別々に流れる）原子層堆積システムは、空間的ＡＬＤと称される。工程において、基板６０は、処理チャンバ１００に（例えばロボットによって）供給され、処理チャンバへの進入の前又は後に、シャトル６５上に配置されうる。シャトル６５は、軌道７０又は他の何らかの好適な移動機構に沿って移動し、ガス分配アセンブリ３０の下方（又は上方）を通って、処理チャンバ１００を通過する。図１に示す実施形態では、シャトル６５は、チャンバを通る線形経路を移動する。いくつかの実施形態では、ウエハが、カルーセル型処理システムを通る円形経路を移動する。
【００２０】
［００３０］図１を再び参照するに、基板６０が処理チャンバ１００を通って移動する際に、基板６０の第１表面６１は、ガスポート１２５から出る反応性ガスＡ、及び、ガスポート１３５から出る反応性ガスＢ、並びに、その間のガスポート１４５から出るパージガスに、繰り返し露出される。パージガスの注入は、基板表面１１０の次の前駆体への露出に先立って、直前の前駆体から未反応物質を除去するためのものである。様々なガス流（例えば反応性ガス又はパージガス）への各露出の後、ガス流は、ポンピングシステムによって、真空ポート１５５を通じて排気される。真空ポートは各ガスポートの両側部に配置されうることから、ガス流は、両側部の真空ポート１５５を通じて排気される。ゆえに、ガス流は、それぞれのガスポートから、垂直に下向きに、基板６０の第１表面６１に向かい、基板表面１１０の全域を通って仕切り壁１６０の下部周囲を流れ、最後に、上向きに真空ポート１５５に向かって流れる。この様態では、各ガスは、基板表面１１０の全域に、均一に分配されうる。矢印１９８はガス流の方向を示す。基板６０はまた、様々なガス流に露出されている間に、回転されうる。基板の回転は、形成された層におけるストリップの形成を防止するために役立ちうる。基板の回転は、連続的であるか、又は個別のステップにおけるものであってよく、基板がガス分配アセンブリ３０の下方を通過している間に、又は、基板がガス分配アセンブリ３０の前及び／又は後の領域内にある時に、起こりうる。
【００２１】
［００３１］最後のガスポートへの完全な露出を確保するために、一般的に、ガス分配アセンブリ３０の後には十分な空間が提供される。基板６０がガス分配アセンブリ３０の下方を完全に通り過ぎると、第１表面６１は、処理チャンバ１００内の全てのガスポートに完全に露出される。基板は次いで、反対方向に戻るように、又は前方へ、搬送される。基板６０が反対方向に移動する場合、基板表面は、第１の露出とは逆の順番で、反応性ガスＡ、パージガス、及び反応性ガスＢに再度露出されうる。
【００２２】
［００３２］基板表面１１０が各ガスに露出される程度は、例えばガスポートから出る各ガスの流量、及び基板６０の移動の速度によって、決定されうる。一実施形態では、各ガスの流量は、吸着された前駆体を基板表面６１から除去しないように制御される。各仕切り壁間の幅、処理チャンバ１００に配置されたガスポートの数、及び、基板がガス分配アセンブリを通り過ぎる回数も、基板表面６１が様々なガスに露出される程度を決定しうる。結果として、堆積されたフィルムの量及び質は、上述の要素を変動させることによって最適化されうる。
【００２３】
［００３３］ガス分配アセンブリ３０が、ガスの流れをガス分配アセンブリの下に位置付けられた基板に向かって下向きに方向付ける例を用いてプロセスを説明したが、この配向は異なってもよい。いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ３０は、ガスの流れを、基板表面に向かって上向きに方向付ける。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「通り過ぎた（ｐａｓｓｅｄ  ａｃｒｏｓｓ）」という用語は、基板の表面全体がガス分配プレートからの各ガス流に露出されるように、基板がガス分配アセンブリの一方の側から他方の側へと移動されたことを意味する。追加の説明がない限り、「通り過ぎた」という用語は、ガス分配アセンブリ、ガス流又は基板位置の、いかなる特定の配向も暗示しない。
【００２４】
［００３４］いくつかの実施形態では、シャトル６５は、基板の全域で均一な温度を形成するために役立つキャリアである。サセプタは、両方向（図１の配設に関して左から右及び右から左）に、又は（図２に関して）円周方向に可動式である。サセプタは基板６０を運ぶための上面を有する。サセプタは、基板６０が処理のために加熱されうるように、加熱されたサセプタでありうる。一例としては、サセプタ６６は、サセプタの下方に配置された、放射熱ランプ９０、加熱プレート、抵抗コイル、又は他の加熱デバイスによって加熱されうる。
【００２５】
［００３５］図１は、処理チャンバの断面図を示しており、その中には、個々ガスポートが図示されている。この実施形態は、ガス分配プレートの幅全体にわたり個々のガスポートの幅が実質的に同一である、線形処理システムか、又は、パイ形状に適合するために個々のガスポートの幅が変化する、パイ型セグメントのいずれかでありうる。図３は、パイ型ガス分配アセンブリ２２０の一部分を示している。
【００２６】
［００３６］複数のウエハが同じプロセスの流れを経るように、複数のウエハを同時に処理するために、複数のガス注入器を有する処理チャンバが使用されうる。これは、多くの場合、バッチ処理又はバッチ処理チャンバと称される。例えば図２に示すように、処理チャンバ１００は、４つのガス分配アセンブリ３０及び４つの基板６０を有する。処理の初めに、基板６０は、ガス分配アセンブリ３０の間に位置付けられうる。カルーセルのサセプタ６６を４５度回転させることにより、結果として、基板６０の各々が、フィルム堆積のために注入器アセンブリ３０の方に移動することになる。これが図２に示す位置である。もう４５度回転させることにより、基板６０はガス分配アセンブリ３０から離れる方向に移動することになる。空間的ＡＬＤ注入器を用いることで、ウエハが注入器アセンブリに対して移動している最中に、フィルムがウエハ上に堆積される。いくつかの実施形態では、サセプタ６６は、基板６０がガス分配アセンブリ３０の下方で停止しないように回転する。基板６０及びガス分配アセンブリ３０の数は、同一であるか、又は異なりうる。いくつかの実施形態では、処理されるウエハの数は、存在するガス分配アセンブリと同じ数となる。一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整数倍となる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、処理されるウエハの数は４ｘとなり、ここでｘは、１を上回るか又は１と等しい整数値である。
【００２７】
［００３７］図２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されるべきではない。ここで、処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ３０を含む。図示した実施形態には、処理チャンバ１００の周りで均等に離間した、４つのガス分配アセンブリ３０が存在する。図示した処理チャンバ１００は八角形であるが、これは実現可能な一形状であり、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではないことが、当業者には理解されよう。図示したガス分配アセンブリ３０は長方形であるが、ガス分配アセンブリはパイ型セグメントになりうることが、当業者には理解されよう。加えて、各セグメントは、複数の異なる反応性ガスが同一のセグメントから流れる、空間型配設においてガスを供給するよう構成されうるか、或いは、単一の反応性ガス又は反応性ガスの混合物を供給するよう構成されうる。
【００２８】
［００３８］処理チャンバ１００は、円形サセプタ６６又はサセプタアセンブリとして示されている、基板支持装置を含む。基板支持装置又はサセプタ６６は、ガス分配アセンブリ３０の各々の下方で複数の基板を移動させることが可能である。基板６０のチャンバ１００への載置、又は基板６０のチャンバ１００からの取り出しを可能にするために、処理チャンバ１００の一側部にロードロック８２が接続されることがある。
【００２９】
［００３９］処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ３０のいずれか又は各々の間に位置付けられた、複数の又は一組の第１処理ステーション８０を含みうる。いくつかの実施形態では、第１処理ステーション８０の各々は、基板６０に同一の処理を提供する。
【００３０】
［００４０］処理ステーションの数、及び、処理ステーションの異なる種類の数は、プロセスに応じて変動しうる。例えば、ガス分配アセンブリ３０の間に位置付けられた、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又はそれより多い数の処理ステーションが存在しうる。各処理ステーションは他のあらゆる組の処理ステーションとは異なる処理を個別に提供しうるか、又は、同一の種類の処理と別々の種類の処理との混合が存在しうる。いくつかの実施形態では、個々の処理ステーションのうちの一又は複数が、それ以外の個々の処理ステーションのうちの一又は複数とは異なる処理を提供する。図２に示す実施形態は、ガス分配アセンブリ間の空間が何らかの種類の処理ステーションを含みうる、４つのガス分配アセンブリを図示している。しかし当業者は、この図から、処理チャンバが、例えばガスカーテンを間に備えた８個のガス分配アセンブリを容易に有しうることを、容易に思い描きうる。
【００３１】
［００４１］処理ステーションは、基板、基板上のフィルム、又はサセプタアセンブリに、任意の好適な種類の処理を提供しうる。例えば、ＵＶランプ、フラッシュランプ、プラズマ源やヒータである。ウエハは次いで、ガス分配アセンブリ３０の位置の間を、例えばウエハにプラズマを供給するシャワーヘッドの位置へと移動する。プラズマステーションは処理ステーション８０と称されている。一又は複数の例では、各堆積層の後に、プラズマ処理を用いて窒化ケイ素フィルムが形成されうる。ＡＬＤ反応は、理論的には、表面が飽和している限り自己制御的であることから、堆積ガスへの追加の露出がフィルムに対する損傷を引き起こすことはない。
【００３２】
［００４２］カルーセルの回転は、連続的であるか、又は非連続的でありうる。連続処理においては、ウエハが注入器の各々に順に露出されるように、ウエハは常に回転している。非連続処理においては、ウエハは注入器領域へ移動し、停止してよく、次いで、注入器間の領域８４に移動し、停止しうる。例えば、カルーセルは、ウエハが注入器間領域から注入器を越えて移動し（又は、注入器に隣接して停止し）、そして次の注入器間領域へと移動し、そこで基板が再度休止しうるように、回転しうる。注入器間での休止により、各層堆積の間に、追加の処理ステップ（例えばプラズマへの露出）のための時間が提供されうる。
【００３３】
［００４３］いくつかの実施形態では、処理チャンバは複数のガスカーテン４０を備える。ガスカーテン４０の各々は、ガス分配アセンブリ３０からの処理ガスの移動がガス分配アセンブリ領域から移行すること、及び、処理ステーション８０からのガスが処理ステーション領域から移行することを防止又は最小化するために、バリアを創出する。ガスカーテン４０は、個々の処理区域を隣接する区域から隔離しうる、ガス流と真空流との任意の好適な組み合わせを含みうる。いくつかの実施形態では、ガスカーテン４０は、パージ（又は不活性）ガス流である。一又は複数の実施形態では、ガスカーテン４０は、処理チャンバからガスを除去する真空流である。いくつかの実施形態では、ガスカーテン４０は、順番にパージガス流、真空流、パージガス流が存在するような、パージガス流と真空流との組合せである。一又は複数の実施形態では、ガスカーテン４０は、順番に真空流、パージガス流、真空流が存在するような、真空流とパージガス流との組合せである。図２に示すガスカーテン４０はガス分配アセンブリ３０及び処理ステーション８０の各々の間に位置付けられているが、これらのカーテンは、処理経路に沿って一又は複数の任意の箇所に位置付けられうる。
【００３４】
［００４４］図３は、注入器とも称されるガス分配アセンブリ２２０、及びサセプタアセンブリ２３０を含む、処理チャンバ２００の一実施形態を示している。この実施形態では、サセプタアセンブリ２３０は剛性体である。いくつかの実施形態の剛性体は、０．０５ｍｍ以下の湾曲公差（ｄｒｏｏｐ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を有する。アクチュエータ２３２が、例えば、サセプタアセンブリ２３０の外径領域における３つの場所に、配置されうる。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「外径（ｏｕｔｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）」及び「内径（ｉｎｎｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）」という用語はそれぞれ、外周エッジ及び内側エッジに近い領域を表す。外径は、サセプタアセンブリ２３０の最端外側エッジにおける特定の位置を表すことはないが、サセプタアセンブリ２３０の外側エッジ２３１に近い領域を表す。これは図３で、アクチュエータ２３２の配置から視認されうる。アクチュエータ２３２の数は、１つから使用可能な物理空間の中に納まる任意の数まで、変動しうる。いくつかの実施形態は、外径領域２３１内に位置付けられた、２組、３組、４組、又は５組のアクチュエータ２３２を有する。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「アクチュエータ」という用語は、サセプタアセンブリ２３０又はサセプタアセンブリ２３０の一部分をガス分配アセンブリ２２０に向かって、又はガス分配アセンブリ２２０から離れる方向に、移動させることが可能な、任意の単一機構又は複数部品を有する機構を表す。例えば、アクチュエータ２３２は、サセプタアセンブリ２３０がガス分配アセンブリ２２０に実質的に平行であることを確実にするために、使用されうる。この関連で使用される「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、複数の構成要素の平行度が、構成要素間の距離に対して５％を上回って変動しないことを意味する。
【００３５】
［００４５］アクチュエータ２３２からサセプタアセンブリ２３０に圧力が印加されると、サセプタアセンブリ２３０は水平化されうる。アクチュエータ２３２によって圧力が印加される際に、間隙２１０の距離は、約０．１ｍｍから約２．０ｍｍまでの範囲内、又は０．２ｍｍから約１．８ｍｍまでの範囲内、又は約０．３ｍｍから約１．７ｍｍまで範囲内、又は約０．４ｍｍから約１．６ｍｍまでの範囲内、又は約０．５ｍｍから約１．５ｍｍまでの範囲内、又は約０．６ｍｍから約１．４ｍｍまでの範囲内、又は約０．７ｍｍから約１．３ｍｍまでの範囲内、又は約０．８ｍｍから約１．２ｍｍまでの範囲内、又は約０．９ｍｍから約１．１ｍｍまでの範囲内、或いは約１ｍｍになるよう設定されうる。
【００３６】
［００４６］サセプタアセンブリ２３０は、ガス分配アセンブリ２２０の下方に位置付けられる。サセプタアセンブリ２３０は、上面２４１、及び任意で、上面２４１における少なくとも１つの凹部２４３を含む。凹部２４３は、処理される基板２６０の形状及びサイズに応じて、任意の好適な形状及びサイズでありうる。図示した実施形態では、凹部２４３は、凹部２４３の外周エッジの周囲に段差領域を有する。段差は、基板２６０の外周エッジを支持するようサイズ設定されうる。段差によって支持される基板２６０の外周エッジの分量は、例えばウエハの厚さ、及びウエハの裏側に既にあるフィーチャの存在に応じて、変動しうる。
【００３７】
［００４７］いくつかの実施形態では、図３に示すように、サセプタアセンブリ２３０の上面２４１の凹部２４３は、凹部２４３内に支持される基板２６０が、サセプタアセンブリ２３０の上面２４１と実質的に共平面の上面２６１を有するように、サイズ設定される。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「実質的に共平面（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｃｏｐｌａｎａｒ）」という用語は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．２ｍｍ以内で共平面となることを意味する。いくつかの実施形態では、それらの上面が、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ、又は±０．０５ｍｍ以内で共平面となる。
【００３８】
［００４８］図３のサセプタアセンブリ２３０は、サセプタアセンブリ２３０を上昇、下降及び回転させることが可能な、支持ポスト２４０を含む。サセプタアセンブリ２３０は、ヒータ又はガスライン、或いは支持ポスト２４０の中心部内の電子部品を含みうる。支持ポスト２４０は、サセプタアセンブリ２３０とガス分配アセンブリ２２０との間の間隙を増大又は低減させ、サセプタアセンブリ２３０を概位置へと移動させる、主たる手段でありうる。アクチュエータ２３２は次いで、既定の間隙を創出するために、サセプタアセンブリの位置に微細調整を行いうる。
【００３９】
［００４９］図３に示す処理チャンバ１００は、サセプタアセンブリ２３０が複数の基板２６０を保持しうる、カルーセル型チャンバである。ガス分配アセンブリ２２０は、複数の別々の注入器ユニット２２１を含んでよく、注入器ユニット２２１の各々は、ウエハが注入器ユニット２２１の下方を移動する際に、基板２６０上にフィルム又はフィルムの一部を堆積させることが可能である。図４は、カルーセル型処理チャンバ２００の斜視図を示している。サセプタアセンブリ２３０の上方の、サセプタアセンブリ２３０のほぼ対向する両端に位置付けられた２つのパイ型注入器ユニット２２１が、図示されている。注入器ユニット２２１のこの数は、例示目的のためにのみ示されている。より多くの、又はより少ない注入器ユニット２２１が含まれうることが、当業者には理解されよう。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ２３０の形状に適合した形状を形成するに十分な数の、パイ型注入器ユニット２２１が存在する。いくつかの実施形態では、個々のパイ型注入器ユニット２２１の各々は、それ以外の注入器ユニット２２１のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動され、取り外され、かつ／又は置換されうる。例えば、基板２６０の載置／取り出しのために、サセプタアセンブリ２３０とガス分配アセンブリ２２０との間の領域にロボットがアクセスできるように、１つのセグメントが上昇しうる。
【００４０】
［００５０］図５は、サセプタアセンブリ２３０が剛性体ではない、本開示の別の実施形態を示している。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ２３０は、約０．１ｍｍ以下の、又は約０．０５ｍｍ以下の、又は約０．０２５ｍｍ以下の、又は約０．０１ｍｍ以下の、湾曲公差を有する。図５の実施形態では、アクチュエータ２３２は、サセプタアセンブリ２３０の外径領域２３１及び内径領域２３９に配置されている。アクチュエータ２３２は、任意の好適な数の、サセプタアセンブリ２３０の内周部及び外周部の周囲の場所に、位置付けられうるいくつかの実施形態では、アクチュエータ２３２は、外径領域２３１と内径領域２３９の両方で、３つの場所に配置される。外径領域２３１と内径領域２３９の両方におけるアクチュエータ２３２は、サセプタアセンブリ２３０に圧力を印加する。
【００４１】
［００５１］図６は、本開示の一又は複数の実施形態によるガス分配アセンブリ２２０を示している。概して円形のガス分配アセンブリ２２０の一部分又は一セグメントの前部面２２５が、図示されている。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「概して円形（ｇｅｎｅｒａｌｌｙ  ｃｉｒｃｕｌａｒ）」という用語は、構成要素の全体形状が、８０度未満のいかなる内角度も有しないことを意味する。ゆえに、「概して円形」は、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形等を含む、任意の形状を有しうる。「概して円形」は、円形又は完全多角形に形状を限定すると見なされるべきではなく、楕円形及び不完全多角形も含みうる。
【００４２】
［００５２］ガス分配アセンブリ２２０は、前部面２２５に、複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を含む。ガスポートは、ガス分配アセンブリ２２０の内径領域２３９から外径領域２３１まで延在する。複数のガスポートは、第１反応性ガスを処理チャンバに供給するための第１反応性ガスポート１２５、及び、パージガスを処理チャンバに供給するためのパージガスポート１４５を含む。図７に示す実施形態は、第２反応性ガスを処理チャンバに供給するための第２反応性ガスポート１３５も含む。
【００４３】
［００５３］パイ型ガスポートは、ガス分配アセンブリ２２０の内周エッジ２３９の近くではより幅が狭く、ガス分配アセンブリ２２０の外周エッジ２３１の近くではより幅が広くなりうる。個々のポートの形状又はアスペクト比は、ガス分配アセンブリのセグメントの形状又はアスペクト比に正比例するか、又はそれとは異なりうる。いくつかの実施形態では、個々のポートは、経路２７２を辿ってガス分配アセンブリ２２０を通り過ぎるウエハの各箇所が、各ガスポートの下でほぼ同一の滞留時間を有することになるように、形作られる。基板の経路は、ガスポートに対して垂直でありうる。いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリの各々は、基板が進む経路に対して実質的に垂直な方向に延在する、複数の細長いガスポートを備える。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「実質的に垂直（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という用語は、移動の大まかな方向がガスポートの軸に対してほぼ垂直であることを意味する。パイ型ガスポートでは、ガスポートの軸は、ポートの幅の中心点がポートの長さに沿って延在するとして画定された線であると、見なされうる。以下で更に説明するように、個々のパイ型セグメントの各々は、単一の反応性ガス、或いは、空間的に分離されているか又は（例えば、典型的なＣＶＤプロセスにおける場合のように）組み合わされた複数の反応性ガスを、供給するよう構成されうる。
【００４４】
［００５４］真空ポート１５５が、第１反応性ガスポート１２５及び第２反応性ガスポート１３５を、隣接するパージガスポート１４５から分離する。別の言い方をすると、真空ポートは、第１反応性ガスポート１２５とパージガスポート１４５との間に、及び、第２反応性ガスポート１３５とパージガスポート１４５との間に、位置付けられる。真空ポートは、処理チャンバからガスを排気する。図６に示す実施形態では、真空ポート１５５の一部分が、第１反応性ガスポート１２５と第２反応性ガスポート１３５の各々の内周エッジ２２７及び外周エッジ２２８の上にくるように、真空ポート１５５が反応性ガスポートをぐるりと囲んで延在する。
【００４５】
［００５５］図６は、注入器ユニット１２２と称されうる、ガス分配アセンブリ２２０の一セクタ又は一部分を示している。注入器ユニット１２２は、個々に、又は他の注入器ユニットと組み合わせて、使用されうる。例えば、図７に示すように、単一のガス分配アセンブリ２２０を形成するために、図６の注入器ユニット１２２が４つ組み合わされる（４つの注入器ユニットを区切る線は明確に図示されていない）。図６の注入器ユニット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反応性ガスポート１２５と第２反応性ガスポート１３５の両方を有しているが、注入器ユニット１２２は、これらの構成要素の全てを必要とするわけではない。
【００４６】
［００５６］図６と図７の両方を参照するに、一又は複数の実施形態によるガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又は注入器ユニット１２２）を備えてよく、各セクタは全く同一であるか、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、ガス分配アセンブリ２２０の前部表面２２５に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備える。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５は、内周エッジ１２３に隣接したエリアから、ガス分配アセンブリ２２０の外周エッジ２２８に隣接したエリアに向かって延在する。図示されている複数のガスポートは、第１反応性ガスポート１２５、第２反応性ガスポート１３５、第１反応性ガスポートと第２反応性ガスポートの各々を取り囲むパージガスポート１４５、及び真空ポート１５５を含む。
【００４７】
［００５７］図６又は図７に示す実施形態を参照して、ポートは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、と述べる時、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。ポートは、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を取り囲むように、接線方向に延在しうる。図６及び図７に示す実施形態では、楔形の反応性ガスポート１２５、１３５は、真空ポート１４５によって、内周領域及び外周領域に隣接するエッジを含む全てのエッジを取り囲まれている。
【００４８】
［００５８］図６を参照するに、基板が弧状経路２７２に沿って移動する際に、基板表面の各部分は、様々な反応性ガスに露出される。経路２７２を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１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反応性ガスポート１３５、そして、真空ポート１４５に露出され、すなわちそれらに「遭遇する（ｓｅｅ）」ことになる。ゆえに、図６に示す経路２７２の終わりには、基板は、第１反応性ガス１２５及び第２反応性ガス１３５に露出されて、層を形成している。図示されている注入器ユニット１２２は四分円となっているが、より大きい又はより小さいものである可能性もある。図７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６の注入器ユニット１２２の組み合わせと見なされうる。
【００４９】
［００５９］図６の注入器ユニット１２２は、複数の反応性ガスを分離させるガスカーテン１５０を示している。「ガスカーテン（ｇａｓ  ｃｕｒｔａｉｎ）」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６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に隣接する部分、中間のパージガスポート１５５、及び、真空ポート１３５の第２反応性ガスポート１３５に隣接する部分を含む。ガス流と真空とのこの組み合わせは、第１反応性ガスと第２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されうる。
【００５０】
［００６０］図７を参照するに、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を形成する。処理領域は、２５０の間のガスカーテン１５０により、個々の反応性ガスポート１２５、１３５の周囲に大まかに画定される。図７に示す実施形態は、８つの別々のガスカーテン１５０を間に備えた、８つの別々の処理領域２５０を構成している。
【００５１】
［００６１］基板は処理中に、どの時点においても、２つ以上の処理領域２５０に露出されうる。しかし、別々の処理領域に露出される部分は、その２つを分離するガスカーテンを有することになる。例えば、基板の先行エッジが第２反応性ガスポート１３５を含む処理領域に入る場合、基板の中央部はガスカーテン１５０の下にあり、かつ、基板の後続エッジは第１反応性ガスポート１２５を含む処理領域内にあることになる。
【００５２】
［００６２］処理チャンバ２００に接続された、例えばロードロックチャンバでありうるファクトリインターフェース２８０が、図示されている。参照フレームを提供するために、基板２６０は、ガス分配アセンブリ２２０の上に重ね合わされて図示されている。基板２６０は、必要というわけではないが多くの場合、サセプタアセンブリ上に置かれて、ガス分配アセンブリ２２０の前部表面２２５の近くに保持される。基板２６０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２００内の基板支持体又はサセプタアセンブリ上に載置される。処理領域の中に位置付けられた基板２６０が図示されうるが、それは、その基板が、第１反応性ガスポート１２５に隣接して、かつ、２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に配置されているからである。基板６０を経路２７２に沿って回転させることにより、基板は、処理チャンバ２００を回るように反時計回りに移動することになる。基板２６０は、８番目の処理領域２５０ｈを通って第１処理領域２５０ａに露出されることになるが、その間に全ての処理領域が含まれる。図示されているガス分配アセンブリを使用する、処理チャンバを回る各サイクルでは、基板２６０は、第１反応性ガス及び第２反応性ガスの４つのＡＬＤサイクルに露出されることになる。
【００５３】
［００６３］一部の堆積プロセスは、一バッチ中に、サセプタアセンブリにおける様々なポケット（凹部）の間で、ウエハ内（ＷｉＷ）プロファイル不整合を有しうる。ＷｉＷプロファイル不整合は、様々なプロセスの実行形態に対する課題を提示しうる。本発明者らは、ウエハの場所の調節が、注入器の場所とＷｉＷプロファイルとを相互に関連付けることを、見出した。あるプロセスステップにおける注入器とウエハの場所が、ＷｉＷプロファイルに影響を与えうる。
【００５４】
［００６４］所与の一前駆体（反応性ガス）のための全ての注入器に供給を行うバルブマニホールドの実施形態は、窒素のみ又は窒素と前駆体の流れを可能にする。窒素の流れは、プロセス全体を通じて、たとえ前駆体が存在しない時でも、適切な空間的分離が実現されることを確実にするのに役立つ。本開示のいくつかの実施形態は、全注入器向けの所与の一前駆体に対するバルブの代わりに、所与の一前駆体のための全ての注入器に対するバルブを含む。本開示の実施形態は、基板上での前駆体露出のより正確かつ精密な制御を提供する。
【００５５】
［００６５］図８から図１０までは、本開示の一又は複数の実施形態によるガス供給システム５００を示している。第１吸入ライン５１０が、第１接合部５２０と流体連通している。第１吸入ライン５１０は、ガス源、例えば前駆体アンプルに接続されうる。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「流体連通（ｆｌｕｉｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」という用語は、流体（例えば前駆体含有ガス）が、著しい漏出のない密閉されたシステムの中で、所定の一構成要素から所定の別の構成要素へと流れうることを意味する。いくつかの実施形態は、第１バルブ５２０の上流に第１吸入ライン５１０と流体連通した遮断バルブ５１２を含む。遮断バルブ５１２は、第１接合部５２０に向かって又は第１接合部５２０から、いかなるガスが流れることも防止するために閉ざされうる。
【００５６】
［００６６］第１接合部５２０及び他の接合部は、Ｙ字型バルブ又は比例バルブなどの、ガス流を分割しうる任意の好適な構成要素でありうる。いくつかの実施形態では、第１接合部５２０は、Ｙ字型又はＴ字型のコネクタである。いくつかの実施形態では、接合部は、ガス流を実質的に均等な量に分割する。この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、「実質的に均等な量（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｅｑｕａｌ  ａｍｏｕｎｔｓ）」という用語は、各脚部を通って、接合部から離れるように流れるガスの量が、１０％又は５％又は２％又は１％以内であることを意味する。例えば、図８の第１接合部は、４０：６０から６０：４０までの範囲内、又は、４５：５５から５５：４５までの範囲内、又は、約４８：５２から５２：４８までの範囲内、又は、４９：５１から５１：４９までの範囲内になるように、流れを分割する。
【００５７】
［００６７］少なくとも２つの第１脚部５３０が、第１接合部５２０に接続され、かつ、第１接合部５２０と流体連通している。少なくとも２つの第１脚部５３０の各々は、少なくとも１つのバルブ５４０と流体連通している。図８及び図９に示す実施形態は各々、第１接合部５２０から延在する２つの第１脚部５３０を有する。図１０に示す実施形態は、第１接合部５２０から延在する４つの第１脚部５３０を有する。
【００５８】
［００６８］図９を参照するに、第１脚部５２０の各々は、第１接合部５２０の下流に配置された第２接合部５５０と個別に流体連通している。少なくとも２つの第２脚部５６０が、第２接合部５５０の各々から延在し、バルブ５４０につながっている。図９の実施形態には、第２接合部５５０の各々及びバルブ５４０と流体連通した、２つの第２脚部５６０が存在する。いくつかの実施形態は、第２接合部５５０から延在する、２を上回る数の第２脚部５６０を有する。例えば、４つの第２脚部５６０が第２接合部５５０の各々から延在し、バルブ５４０に接続している場合、他の構成要素に接続されうるバルブ５４０は合計で８個存在することになる。
【００５９】
［００６９］第２吸入ライン５７０が、バルブ５４０の各々と流体連通している。第２吸入ライン５７０は、任意の好適なガス源、例えば窒素ガスラインに接続されうる。図８の実施形態では、第２吸入ライン５７０を通って流れるガスは、第１脚部５３０から出てくるガスと同一のバルブ５４０に流入する。いくつかの実施形態では、第２吸入ライン５７０は、バルブ５４０の上流に少なくとも１つの遮断バルブ５７２を含む。
【００６０】
［００７０］排出脚部５８０が、バルブ５４０の各々から延在し、かつ、バルブ５４０の各々と流体連通している。排出脚部５８０は排出端部５８４を有する。排出端部５８４は、ベアチューブ（すなわち特定の接続ではない）から、排出脚部５８０の別の構成要素（例えばガス分配アセンブリ）との接続を可能にする管継手５８２までの、任意の種類の接続を含みうる。
【００６１】
［００７１］いくつかの実施形態では、第１接合部５２０から排出端部５８４の各々までの管類の長さは、実質的に同一である。図１０を参照するに、第１脚部５３０ａと、バルブ５４０ａと、排出脚部５８０ａとの組み合わせの長さＬ１は、第１脚部５３０ｂ、バルブ５４０ｂ、及び排出脚部５８０ｂの長さＬ２と、実質的に同一でありうる。この関連で使用される「実質的に同一（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ）」という用語は、この明細書及び付随する特許請求の範囲において使用する場合、第１接合部からどの排出端部までの長さも、第１接合部から全ての排出端部までのあらゆる長さの平均値に対して、５％、２％、１％、０．５％又は０．２５％以内であることを意味する。第１接合部から各排出脚部の端部までの管類の長さには、いくつかの変形例が予期される。脚部が実質的に同一である時、排出脚部の各々を出て行くガス圧は、いかなる相違も結果として生じるプロセスに最小限の影響しか与えないか、又は全く影響を与えないという点において、実質的に同一である。
【００６２】
［００７２］バルブ５４０は、２つの入力脚部及び少なくとも１つの排出脚部を有し、かつ、少なくとも第１脚部５２０から排出脚部５８０への流体の流れを制御しうる。いくつかの実施形態では、バルブ５４０は、第１脚部５３０と第２吸入ライン５７０の両方から排出脚部５８０への、ガスの流れを制御する。バルブ５４０は、電子的な方法及び空気圧による方法を含むがそれらだけに限定されるわけではない、任意の好適な方法によって制御されうる。
【００６３】
［００７３］一又は複数の実施形態では、バルブ５４０は、第１脚部５２０を通って流れるガスのためのバルブとしての機能を果たすのみである。第２吸入ライン５７０を通って流れるガスは、影響を受けずにバルブ５４０を通過する。ゆえに、バルブ５４０は、第１脚部５２０からの流れの一部が、第２吸入ライン５７０から流れてくるガスの流れに入ることを可能にするために、定量バルブとしての機能を果たしうる。図８のシステムを使用する一又は複数の実施形態では、排出脚部５８０は、ガス分配アセンブリの第１反応性ガス入力部に接続される。処理中に、パージガス（例えば窒素）が、第２吸入ライン５７０を通って処理チャンバ内へと、ある一定の速度で流される。第１反応性ガスは、第１吸入ライン５１０を通って、第１接合部５２０へと流れうる。第１反応性ガス流は、第１接合部において、２つの第１脚部５３０内へと分割される。第１脚部５３０から排出脚部５８０への第１反応性ガスの流れが、パージガスの流れと結合することを可能にするために、バルブ５４０は開かれうる。パージガスは、反応性ガスのためのキャリアとしての機能を果たす。処理が完遂されると、第１反応性ガス流がバルブ５４０を通って排出脚部５８０へと流れないように、バルブ５４０は遮断されうる。同じ時に、第２吸入ライン５７０からバルブ５４０を通って流れるパージガスは影響を受けないことから、ガスはガス分配アセンブリへと流れ続ける。
【００６４】
［００７４］システム５００は、任意の数のガスポート向けに使用されてよく、つまり、任意の数の排出端部５８４が存在しうる。いくつかの実施形態には、例えばガス分配アセンブリに接続されうる、４つの排出端部５８４が存在する。図１１を参照するに、第１ガス供給システム５００及び第２ガス供給システム６００を備えたガス分配アセンブリ２２０が図示されている。第１ガス供給システム５００と第２ガス供給システム６００は両方とも、図９の構成に類似した構成を有する。第１ガス供給システム５００は、第１反応性ガスを第１反応性ガスポート１２５の各々に供給するために使用されうる（図７参照）。第２ガス供給システム６００は、第２反応性ガスを第２反応性ガスポート１３５の各々に供給するために使用されうる（図７参照）。ゆえに、組み合わされた２つのシステムが、図７に示すガス分配アセンブリのために必要な反応性ガスの全てを提供することが可能でありうる。追加の反応性ガスが含まれる場合、追加のシステムが付加されうる。例えば、ガス分配アセンブリが４つの異なる種類の反応性ガスを有する場合、４つのガス供給システムが存在する可能性がある。
【００６５】
［００７５］図１１に示す第１ガス供給システム５００は、図９の構成要素の全てを含む。第２ガス供給システム６００も同様であり、第１ガス供給システム５００に関して説明された同じ構成要素のうちの任意のものを有しうる。簡潔に言うと、第２第２ガス供給システム６００は、第３接合部６２０と流体連通した第３吸入ライン５１０を含む。少なくとも２つの第３脚部６３０が、第３接合部６２０に接続され、かつ、第３接合部５２０と流体連通している。図１１の実施形態は、まさしく２つの第３脚部６３０を有するが、図１０のように、より多くの第３脚部が使用されることもある。第３脚部６３０の各々は、少なくとも１つの第３バルブ６４０と流体連通している。第４吸入ライン６７０は、第３バルブ６４０の各々と流体連通している。排出脚部６８０が、第３バルブ６４０の各々と流体連通し、かつ、排出端部６８４で終端している。いくつかの実施形態では、第３バルブ６４０の各々は、第３脚部６３０から排出脚部６８０への流体の流れを制御する。一又は複数の実施形態では、第３接合部６２０から排出端部６８４の各々まで距離は、実質的に同一である。
【００６６】
［００７６］いくつかの実施形態では、図１０と同様に、第３接合部６２０に接続され、かつ第３接合部６２０と流体連通した、４つの第３脚部６３０が存在する。４つの第３脚部６３０の各々は、少なくとも１つの第３バルブ６４０と流体連通している。
【００６７】
［００７７］図１１に示す実施形態では、第３脚部６３０の各々は、第３接合部６２０の下流、バルブ６４０の上流に配置された第４接合部６５０と、個別に流体連通している。少なくとも２つの第４脚部６６０が、第４接合部６５０の各々から延在し、かつ第４接合部６５０の各々と流体連通して、バルブ６４０につながっている。
【００６８】
［００７８］いくつかの実施形態では、一又は複数の層が、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）プロセス中に形成されうる。いくつかのプロセスにおいて、プラズマの使用は、表面反応が順調に、かつ起こりやすくなる励起状態に核種をプロモートするに十分なエネルギーを供給する。プロセス内へのプラズマの導入は、連続的又はパルス的でありうる。いくつかの実施形態では、前駆体（又は反応性ガス）とプラズマの連続パルスが、層を処理するために使用される。いくつかの実施形態では、試薬が、局所的に（すなわち処理領域の中で、若しくは遠隔的に（すなわち処理領域外で）、イオン化されうる。いくつかの実施形態では、イオン、或いは、他のエネルギー核種又は発光核種が、堆積フィルムと直接コンタクトしないように、堆積チャンバの上流で遠隔イオン化が起こりうる。いくつかのＰＥＡＬＤプロセスにおいては、プラズマは、例えば遠隔プラズマ生成システムによって、処理チャンバの外部で生成される。プラズマは、当業者には既知の、任意の好適なプラズマ生成のプロセス又は技術を介して生成されうる。例えば、プラズマは、マイクロ波（ＭＷ）発振器又は高周波（ＲＦ）発振器のうちの一又は複数によって生成されうる。プラズマの周波数は、使用される特定の反応性核種に応じて調整されうる。好適な周波数は、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ及び１００ＭＨｚを含むが、それらだけに限定されるわけではない。本書で開示されている堆積プロセス中にはプラズマが使用されうるが、プラズマは含まれないこともある。実際のところ、他の実施形態は、プラズマを用いない、非常に刺激の少ない条件下での堆積プロセスに関する。
【００６９】
［００７９］一又は複数の実施形態により、基板は、層の形成に先立って、及び／又は層の形成後に処理を受ける。この処理は、同一のチャンバ内で、又は、一又は複数の別々の処理チャンバ内で、実行されうる。いくつかの実施形態では、基板は、第１チャンバから、更なる処理のために別の第２チャンバに移動される。基板は第１チャンバから別の処理チャンバに直接移動されうるか、又は、基板は、第１チャンバから一又は複数の移送チャンバに移動され、次いで、別の既定の処理チャンバへ移動されうる。従って、処理装置は、移送ステーションと連通した複数のチャンバを備えうる。この種の装置は、「クラスタツール」又は「クラスタシステム」等と称されうる。
【００７０】
［００８０］クラスタツールは概して、基板の中心検出及び配向、ガス抜き、アニール処理、堆積、及び／又はエッチングを含む様々な機能を実行する、複数のチャンバを備えるモジュールシステムである。一又は複数の実施形態により、クラスタツールは、少なくとも第１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の基板の往復搬送が可能なロボットを収納しうる。移送チャンバは、典型的には、真空条件に維持され、かつ、一つのチャンバから別のチャンバへ、及び／又はクラスタツールの前端部に位置付けられたロードロックチャンバへ、基板を往復搬送するための中間段階を提供する。本開示に適合しうる、良く知られた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Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．から入手可能である。しかし、チャンバの正確な配設及び組合せは、本書で説明されているプロセスの特定のステップを実行するという目的のために、変更されうる。使用可能な他の処理チャンバは、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、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、及び他の基板処理を含むが、それらだけに限定されるわけではない。チャンバ内のクラスタツールで処理を実施することにより、後続フィルムの堆積に先立って、酸化を伴わずに、空気中の不純物による基板の表面汚染が回避されうる。
【００７１】
［００８１］一又は複数の実施形態により、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、一つのチャンバから次のチャンバに移動されている時に周囲空気に露出されない。移送チャンバは、ゆえに真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン」される。不活性ガスが、処理チャンバ又は移送チャンバ内に存在しうる。いくつかの実施形態において、基板の表面上に層を形成した後に反応物質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。一又は複数の実施形態により、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を防止するために、堆積チャンバの出口においてパージガスが注入される。ゆえに、不活性ガスの流れがチャンバの出口にカーテンを形成する。
【００７２】
［００８２］処理中に、基板は加熱されるか、又は冷却されうる。かかる加熱又は冷却は、基板支持体（例えばサセプタ）の温度を変化させること、及び、基板表面に加熱された又は冷却されたガスを流すことを含むが、それらだけに限定されるわけではない、任意の好適な手段によって達成されうる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、伝導的に基板温度を変化させるよう制御されうるヒータ／クーラを含む。一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に、用いられるガス（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）は加熱されるか、又は冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を伝達的に変化させるために、ヒータ／クーラは基板表面に隣接してチャンバの中に位置付けられる。
【００７３】
［００８３］基板はまた、処理中に、静止状態でありうるか、又は回転されうる。回転する基板は、連続的に又は個別のステップにおいて、回転されうる。例えば、基板は処理全体を通じて回転されうるか、又は基板は、種々の反応性ガス又はパージガスへの露出間に少しずつ回転されうる。処理中に基板を（連続的又は段階的のいずれかで）回転させることは、例えば、ガス流形状における局所的可変性の影響を最小化することにより、より均一な堆積又はエッチを発生させることに役立ちうる。
【００７４】
［００８４］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更なる実施形態が考案されてよく、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】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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