(57)【要約】      （修正有）【課題】基板を処理するための堆積装置において、処理される基板の外縁部でのガス組成を変えるように動作可能な縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリの提供。【解決手段】シャワーヘッドアセンブリ３１４はステム２２０を含み、ステム２２０はそこを通って垂直に延びる第１のガス通路２２１を有し、裏板２３０の第１のガス入口２７８と流体連絡し、ステム２２０は垂直に延びる第２のガス通路２２２も含み、第２のガス通路２２２は裏板２３０の第２のガス入口２７９と流体連絡し、シャワーヘッドアセンブリ３１４が堆積装置の真空チャンバ内に取り付けられ、第１のガス通路２２１は、第１のガス源３６２ａと流体連絡し、第１のガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して真空チャンバに供給され、第２のガス通路２２２は、第２のガス源３６２ｂと流体連絡し、第２のガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して真空チャンバに供給される、堆積装置。【選択図】図３Ａ
2016223009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための堆積装置であって、
基板を中で処理し得る処理区域を含む真空チャンバと、
前記真空チャンバと流体連絡する第１のガス源および第２のガス源とを備え、前記第１のガス源が、処理中に第１のガスを前記真空チャンバ内に供給するように動作可能であり、前記第２のガス源が、処理中に第２のガスを前記真空チャンバ内に供給するように動作可能であり、
堆積装置がさらに、
シャワーヘッドアセンブリを備え、前記シャワーヘッドアセンブリが、表板および裏板を含み、前記裏板が、前記第１のガス源と流体連絡する第１のガス入口と、前記第２のガス源と流体連絡する第２のガス入口とを含み、前記表板が、下壁と、前記下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁とを含み、前記外壁が、前記裏板の外周縁に封止され、それにより、前記表板と前記裏板との間に内側プレナムおよび縁部プレナムが形成され、前記表板が、前記内側プレナムを介して前記第１のガス入口と流体連絡する第１の通気性領域を含み、それにより、処理中に前記第１の通気性領域を通して前記第１のガスを供給することができ、前記表板がさらに、前記縁部プレナムを介して前記第２のガス入口と流体連絡する第２の通気性領域を含み、それにより、処理中に前記第２の通気性領域を通して第２のガスを供給することができ、前記内側プレナムと前記縁部プレナムとが互いに流体連絡せず、
堆積装置がさらに、
前記堆積装置内で基板が処理されるときに、基板を上面に支持するように構成された基板ペデスタルアセンブリを備える
堆積装置。
【請求項２】
請求項１に記載の堆積装置であって、
（ａ）前記第１の通気性領域が、前記下壁の上面および下面を通って延びる第１の群のガス注入穴を備え、前記第２の通気性領域が、前記外壁の上面および前記下壁の前記下面を通って延びる第２の群のガス注入穴を備える、または
（ｂ）前記第１および第２の通気性領域が、前記下壁に形成され、前記下壁が、多孔性金属材料、多孔性半導体材料、もしくは多孔性セラミック材料から形成され、それにより、前記内側プレナムおよび前記縁部プレナムにそれぞれ供給される第１のガスおよび第２のガスが、前記下壁を通して供給され得る
堆積装置。
【請求項３】
請求項１に記載の堆積装置であって、
（ａ）前記シャワーヘッドアセンブリがさらにステムを備え、前記裏板が、前記ステムの下端部から横方向外側に延在し、前記ステムが、前記ステムを通って垂直に延び、前記第１のガス入口と流体連絡する第１のガス通路を有し、もしくは前記ステムが、前記ステムを通って垂直に延び、前記第１のガス入口と流体連絡する第１のガス通路と、前記ステムを通って垂直に延び、前記第２のガス入口と流体連絡する第２のガス通路とを有し、前記裏板が、前記第２のガス入口を介して前記第２のガス通路と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を含む、または
（ｂ）前記裏板が、前記第２のガス入口と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を含み、前記第２のガス入口が、前記少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を介して前記縁部プレナムと流体連絡する
堆積装置。
【請求項４】
請求項１に記載の堆積装置であって、
前記内側プレナムが、前記裏板の下面と、前記表板の上面と、前記表板の前記外壁の下側内面との間にあり、
（ａ）前記外壁が、下側垂直面と、上側垂直面と、前記下側垂直面と前記上側垂直面との間に延びる水平面とを含み、前記縁部プレナムが、前記裏板の外面と、カバープレートの下面と、前記水平面と、前記上側垂直面との間に形成される、
（ｂ）前記外壁が、その上面に環状チャネルを含み、前記縁部プレナムが、前記環状チャネルの表面と、前記裏板の外側下面との間に形成される、または
（ｃ）前記外壁が、その前記上面に環状チャネルを含み、前記裏板が、その外側下面に、対向する環状チャネルを含み、前記縁部プレナムが、前記対向する環状チャネルの表面の間に環状空間を備える
堆積装置。
【請求項５】
請求項１に記載の堆積装置であって、
（ａ）前記処理区域内で前記第１のガスおよび／または前記第２のガスを励起してプラズマ状態にするように適合されたＲＦエネルギー源、
（ｂ）前記堆積装置によって実施されるプロセスを制御するように動作可能なシステム制御装置、
（ｃ）前記堆積装置を制御するためのプログラム命令を備える非一時的なコンピュータ機械可読媒体、および／または
（ｄ）前記処理区域から前記第１および第２のガスを排気するための、前記処理区域と流体連絡する真空源
を含む、堆積装置。
【請求項６】
請求項１に記載の堆積装置アセンブリであって、
前記第１の通気性領域が、前記下壁の上面および下面を通って延びる第１の群のガス注入穴を備え、前記第２の通気性領域が、前記外壁の上面および前記下壁の前記下面を通って延びる第２の群のガス注入穴を備え、
（ａ）前記第２の群のガス注入穴の各ガス注入穴の上部が、垂直に延び、前記ガス注入穴のそれぞれの下部よりも大きい直径を有し、前記それぞれの下部の長さが、前記第１の群のガス注入穴の各ガス注入穴の長さと少なくともほぼ同じであり、前記それぞれの下部の直径が、前記第１の群のガス注入穴のそれぞれのガス注入穴の直径と少なくともほぼ同じである、
（ｂ）前記第２の群のガス注入穴それぞれの上部が、前記ガス注入穴の下部よりも大きい直径を有する、
（ｃ）前記第１の群のガス注入穴が、六角形パターンで配置される、
（ｄ）前記第１の群のガス注入穴が、同心円列で配置される、
（ｅ）前記第２の群のガス注入穴が、１つまたは複数の同心円列で配置される、
（ｆ）前記第２の群のガス注入穴が、六角形パターンで配置される、
（ｇ）前記第１の群のガス注入穴が、約３０００個〜２００００個以上のガス注入穴を含む、または
（ｈ）前記第２の群のガス注入穴が、約１００個〜約２０００個のガス注入穴を含む
堆積装置アセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載の堆積装置であって、
前記裏板が、少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と、前記裏板の前記第２のガス入口および前記少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と流体連絡する拡散器とを含み、前記拡散器が、ガスが前記第２のガス入口を通して前記裏板の前記横方向に延びるガス通路に供給されるときに、前記横方向に延びるガス通路それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させるように動作可能である、堆積装置。
【請求項８】
請求項７に記載の堆積装置であって、
前記拡散器が、前記ステムの前記第２のガス通路と流体連絡する一群の内側ガス開口と、前記裏板の前記少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と流体連絡する一群の外側ガス開口とを有する上面を含み、前記一群の内側ガス開口が、壁によって前記一群の外側ガス開口から隔離され、前記一群の内側ガス開口が、前記一群の外側ガス開口の上面よりも下にある前記拡散器のチャネルを介して前記一群の外側ガス開口と流体連絡し、前記一群の内側ガス開口および前記一群の外側ガス開口が、ガスが前記ステムの前記第２のガス通路から前記裏板の前記横方向に延びるガス通路に供給されるときに、前記横方向に延びるガス通路それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させるように構成され、前記拡散器がＣ字形リングであり、前記Ｃ字形リングの向かい合う端部が、温度プローブを中に有する裏板の部分を取り囲むように配置される、堆積装置。
【請求項９】
請求項１に記載の堆積装置であって、
（ａ）前記表板が、その前記下壁から垂直上方向に延在する複数のポストを前記内側プレナム内に含み、前記ポストの上端部が、前記裏板の対応する開口に溶接され、前記開口内に前記ポストの前記上端部が位置される、
（ｂ）前記表板が、中に埋め込まれたＲＦ電極を含む、
（ｃ）バッフルが、前記シャワーヘッドアセンブリの前記内側プレナム内に配設され、前記バッフルが、前記シャワーヘッドアセンブリに供給されるガスを前記内側プレナム全体にわたって一様に分散するように動作可能である、
（ｄ）前記外壁の軸方向厚さが、少なくとも、前記外壁の内側の前記下壁の軸方向厚さの２倍よりも大きい、および／または
（ｅ）前記表板の前記外壁が、前記裏板の前記外周縁に冶金的に結合される
堆積装置。
【請求項１０】
基板を処理するための堆積装置のシャワーヘッドアセンブリであって、
表板および裏板を備え、
前記裏板が、第１のガス入口および第２のガスを含み、
前記表板が、下壁と、前記下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁とを含み、前記外壁が、前記裏板の外周縁に封止され、それにより、前記表板と前記裏板との間に内側プレナムおよび縁部プレナムが形成され、前記表板が、前記内側プレナムを介して前記第１のガス入口と流体連絡する第１の通気性領域を含み、それにより、前記シャワーヘッドアセンブリが堆積装置内に取り付けられたときに、処理中に前記第１のガス入口に供給される第１のガスを前記第１の通気性領域を通して供給することができ、前記表板がさらに、前記縁部プレナムを介して前記第２のガス入口と流体連絡する第２の通気性領域を含み、それにより、前記シャワーヘッドアセンブリが堆積装置内に取り付けられたときに、処理中に第２のガス入口に供給される第２のガスを前記第２の通気性領域を通して供給することができ、前記内側プレナムと前記縁部プレナムとが互いに流体連絡しない
シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
（ａ）前記第１の通気性領域が、前記下壁の上面および下面を通って延びる第１の群のガス注入穴を備え、前記第２の通気性領域が、前記外壁の上面および前記下壁の前記下面を通って延びる第２の群のガス注入穴を備える、または
（ｂ）前記第１および第２の通気性領域が、前記下壁に形成され、前記下壁が、多孔性金属材料、多孔性半導体材料、もしくは多孔性セラミック材料から形成され、それにより、前記内側プレナムおよび前記縁部プレナムにそれぞれ供給される第１のガスおよび第２のガスが、前記下壁を通して供給され得る
。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
（ａ）前記シャワーヘッドアセンブリがさらにステムを備え、前記裏板が、前記ステムの下端部から横方向外側に延在し、前記ステムが、前記ステムを通って垂直に延び、前記第１のガス入口と流体連絡する第１のガス通路を有し、もしくは前記ステムが、前記ステムを通って垂直に延び、前記第１のガス入口と流体連絡する第１のガス通路と、前記ステムを通って垂直に延び、前記第２のガス入口と流体連絡する第２のガス通路とを有し、前記裏板が、前記第２のガス入口を介して前記第２のガス通路と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を含む、または
（ｂ）前記裏板が、前記第２のガス入口と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を含み、前記第２のガス入口が、前記少なくとも１つの横方向に延びるガス通路を介して前記縁部プレナムと流体連絡する
シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
前記内側プレナムが、前記裏板の下面と、前記表板の前記下壁の上面と、前記表板の前記外壁の下側内面との間にあり、
（ａ）前記外壁が、下側垂直面と、上側垂直面と、前記下側垂直面と前記上側垂直面との間に延びる水平面とを含み、前記縁部プレナムが、前記裏板の外面と、カバープレートの下面と、前記水平面と、前記上側垂直面との間に形成される、
（ｂ）前記外壁が、その前記上面に環状チャネルを含み、前記縁部プレナムが、前記環状チャネルの表面と、前記裏板の外側下面との間に形成される、または
（ｃ）前記外壁が、その前記上面に環状チャネルを含み、前記裏板が、その外側下面に、対向する環状チャネルを含み、前記縁部プレナムが、前記対向する環状チャネルの表面間に環状空間を備える
シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
前記第１の通気性領域が、前記下壁の上面および下面を通って延びる第１の群のガス注入穴を備え、前記第２の通気性領域が、前記外壁の上面および前記下壁の前記下面を通って延びる第２の群のガス注入穴を備え、
（ａ）前記第２の群のガス注入穴の各ガス注入穴の上部が、垂直に延び、前記ガス注入穴のそれぞれの下部よりも大きい直径を有し、前記それぞれの下部の長さが、前記第１の群のガス注入穴の各ガス注入穴の長さと少なくともほぼ同じであり、前記それぞれの下部の直径が、前記第１の群のガス注入穴のそれぞれのガス注入穴の直径と少なくともほぼ同じである、
（ｂ）前記第２の群のガス注入穴それぞれの上部が、前記ガス注入穴の下部よりも大きい直径を有する、
（ｃ）前記第１の群のガス注入穴が、六角形パターンで配置される、
（ｄ）前記第１の群のガス注入穴が、同心円列で配置される、
（ｅ）前記第２の群のガス注入穴が、１つまたは複数の同心円列で配置される、
（ｆ）前記第２の群のガス注入穴が、六角形パターンで配置される、
（ｇ）前記第１の群のガス注入穴が、約３０００個〜２００００個以上のガス注入穴を含む、または
（ｈ）前記第２の群のガス注入穴が、約１００個〜約２０００個のガス注入穴を含む
シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
前記裏板が、少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と、前記裏板の前記第２のガス入口および前記少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と流体連絡する拡散器とを含み、前記拡散器が、ガスが前記第２のガス入口を通して前記裏板の前記横方向に延びるガス通路に供給されるときに、前記横方向に延びるガス通路それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させるように動作可能である、シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
前記拡散器が、前記ステムの前記第２のガス通路と流体連絡する一群の内側ガス開口と、前記裏板の前記少なくとも４つの横方向に延びるガス通路と流体連絡する一群の外側ガス開口とを有する上面を含み、前記一群の内側ガス開口が、壁によって前記一群の外側ガス開口から隔離され、前記一群の内側ガス開口が、前記一群の外側ガス開口の上面よりも下にある前記拡散器のチャネルを介して前記一群の外側ガス開口と流体連絡し、前記一群の内側ガス開口および前記一群の外側ガス開口が、ガスが前記ステムの前記第２のガス通路から前記裏板の前記横方向に延びるガス通路に供給されるときに、前記横方向に延びるガス通路それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させるように構成され、前記拡散器が、Ｃ字形リングであり、前記Ｃ字形リングの向かい合う端部が、温度プローブを中に受け取るように構成された裏板の部分を取り囲むように配置される、シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１０に記載のシャワーヘッドアセンブリであって、
（ａ）前記表板が、その前記下壁から垂直上方向に延在する複数のポストを前記内側プレナム内に含み、前記ポストの上端部が、前記裏板の対応する開口に溶接され、前記開口内に前記ポストの前記上端部が位置される、
（ｂ）前記表板が、中に埋め込まれたＲＦ電極を含む、
（ｃ）バッフルが、前記シャワーヘッドアセンブリの前記内側プレナム内に配設され、前記バッフルが、前記シャワーヘッドアセンブリに供給されるガスを前記内側プレナム全体にわたって一様に分散するように動作可能である、
（ｄ）前記外壁の軸方向厚さが、少なくとも、前記外壁の内側の前記下壁の軸方向厚さの２倍よりも大きい、および／または
（ｅ）前記表板の前記外壁が、前記裏板の前記外周縁に冶金的に結合される
シャワーヘッドアセンブリ。
【請求項１８】
堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法であって、
前記堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップと、
第１のガスを、第１のガス源から、シャワーヘッドアセンブリを通して、前記基板の上面の上方の前記真空チャンバの内側処理区域に供給するステップであって、前記第１のガスが、前記シャワーヘッドアセンブリの内側プレナムを通して前記内側処理区域に供給され、前記内側プレナムが、第１の群のガス注入穴と流体連絡し、前記第１の群のガス注入穴が、前記シャワーヘッドアセンブリの表板の下壁の上面および下面を通って延び、それにより、前記第１のガスが前記基板の前記上面の上方の前記内側処理区域に供給されるステップと、
同時に、第２のガスを、第２のガス源から、前記シャワーヘッドアセンブリを通して、前記基板の前記上面の上方の前記真空チャンバの処理区域に供給するステップであって、前記第２のガスが、前記シャワーヘッドアセンブリの縁部プレナムを通して外側処理区域に供給され、前記縁部プレナムが、第２の群のガス注入穴と流体連絡し、前記第２の群のガス注入穴が、前記下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁の上面と、前記シャワーヘッドアセンブリの前記表板の前記下壁の前記下面とを通って延び、それにより、前記第２のガスが前記基板の前記上面の上方の前記外側処理区域に供給されるステップと、
前記第１のガス、または前記第１と第２のガスを励起してプラズマにするステップと、
前記第２のガスの前記供給によって、前記第１のガスから発生されるプラズマを前記外側処理区域内で局所的に修正するステップと、
前記基板の前記上面に材料を一様に堆積するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第２のガスの前記供給によって、前記第１のガスから発生される前記プラズマを前記外側処理区域内で局所的に修正するステップが、１種もしくは複数種の不活性ガスを前記外側処理区域に供給することによって、前記外側処理区域内で発生された前記プラズマを改良または抑制するステップを含み、および／または、前記第１のガスから発生される前記プラズマを前記外側処理区域内で局所的に修正するステップが、不活性チューニングガスを前記外側処理区域に供給するステップを含む、方法。
【請求項２０】
堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法であって、
前記堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップと、
前記真空チャンバの内側区域に第１のガスを供給するステップと、
前記第１のガスを励起してプラズマにするステップと、
前記真空チャンバの縁部区域に第２のガスを供給して、処理される前記基板の縁部区域の近傍での前記プラズマを調整して、前記基板の前記縁部区域での材料の堆積速度を変えるステップと
を含む方法。
【請求項２１】
前記プラズマが、前記基板の横方向範囲の外側２０％の上方で調整される請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理するための基板処理装置に関し、特に、薄膜を堆積するように動作可能なプラズマ化学気相成長処理装置で使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置は、エッチング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマパルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）、およびレジスト除去を含む技法によって、半導体基板、ガラス基板、またはポリマー基板などの基板を処理するために使用される。基板処理装置の１つのタイプは、プラズマ処理装置であり、これは、上側電極と下側電極を含む反応チャンバを含み、高周波（ＲＦ）出力が電極間に印加されて、プロセスガスを励起して、反応チャンバ内での基板の処理用のプラズマにする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書では、基板を処理するための堆積装置を開示する。この堆積装置は、基板を中で処理し得る処理区域を含む真空チャンバを含む。第１および第２のガス源が、真空チャンバと流体連絡する。第１のガス源は、処理中に第１のガスを真空チャンバ内に供給するように動作可能であり、第２のガス源は、処理中に第２のガスを真空チャンバ内に供給するように動作可能である。シャワーヘッドアセンブリは、表板および裏板を含む。裏板は、第１のガス源と流体連絡する第１のガス入口と、第２のガス源と流体連絡する第２のガス入口とを含む。表板は、下壁と、下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁とを含む。外壁は、裏板の外周縁に封止され、それにより、表板と裏板との間に内側プレナムおよび縁部プレナムが形成される。表板は、内側プレナムを介して第１のガス入口と流体連絡する第１の通気性領域を含み、それにより、処理中に第１のガスが第１の通気性領域を通して供給されることがあり、また、表板は、縁部プレナムを介して第２のガス入口と流体連絡する第２の通気性領域を含み、それにより、処理中に第２のガスを第２の通気性領域を通して供給することができる。内側プレナムと縁部プレナムは、互いに流体連絡しない。基板ペデスタルアセンブリが、堆積装置内で基板が処理されるときに基板を上面に支持するように構成される。
【０００４】
本明細書ではさらに、基板を処理するための堆積装置のシャワーヘッドアセンブリを開示する。シャワーヘッドアセンブリは、表板および裏板を含む。裏板は、第１のガス入口および第２のガス入口を有する。表板は、下壁と、下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁とを含む。外壁は、裏板の外周縁に封止され、それにより、表板と裏板との間に内側プレナムおよび縁部プレナムが形成される。表板は、内側プレナムを介して第１のガス入口と流体連絡する第１の通気性領域を含み、それにより、シャワーヘッドアセンブリが堆積装置内に取り付けられたときに、処理中に第１のガス入口に供給される第１のガスが第１の通気性領域を通して供給されることがあり、表板がさらに、縁部プレナムを介して第２のガス入口と流体連絡する第２の通気性領域を含み、それにより、シャワーヘッドアセンブリが堆積装置内に取り付けられたときに、処理中に第２のガス入口に供給される第２のガスを第２の通気性領域を通して供給することができる。内側プレナムと縁部プレナムは、互いに流体連絡しない。
【０００５】
本明細書ではさらに、堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法を開示する。この方法は、堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップを含む。第１のガスが、第１のガス源から、シャワーヘッドアセンブリを通して、基板の上面の上方の真空チャンバの内側処理区域に供給される。第１のガスは、シャワーヘッドアセンブリの内側プレナムを通して内側処理区域に供給される。内側プレナムは、第１の群のガス注入穴と流体連絡し、これらのガス注入穴は、シャワーヘッドアセンブリの表板の下壁の上面および下面を通って延び、それにより、第１のガスが基板の上面の上方の内側処理区域に供給される。
【０００６】
同時に、第２のガスが、第２のガス源から、シャワーヘッドアセンブリを通して、基板の上面の上方の真空チャンバの外側処理区域に供給される。第２のガスは、シャワーヘッドアセンブリの縁部プレナムを通して外側処理区域に供給される。縁部プレナムは、第２の群のガス注入穴と流体連絡し、これらのガス注入穴は、下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁の上面と、シャワーヘッドアセンブリの表板の下壁の下面とを通って延び、それにより、第２のガスが基板の上面の上方の外側処理区域に供給される。第１のガス、または第１と第２のガスが励起されてプラズマになり、ここで、第１のガスから発生されるプラズマは、第２のガスの供給によって局所的に修正され、材料は、基板の上面に一様に堆積される。
【０００７】
本明細書ではさらに、堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法を開示する。この方法は、堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップを含む。第１のガスが、真空チャンバの内側区域に供給される。第１のガスは、励起されてプラズマになる。第２のガスが、真空チャンバの縁部区域に供給されて、処理される基板の縁部領域の近傍でプラズマを調整して、基板の縁部領域での材料の堆積速度を変える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書で開示する実施形態による堆積装置の概要を示す概略図である。
【０００９】
【図２Ａ】本明細書で開示する堆積装置のシャワーヘッドアセンブリの一実施形態を示す図である。
【００１０】
【図２Ｂ】本明細書で開示する堆積装置のシャワーヘッドアセンブリの一実施形態を示す図である。
【００１１】
【図３Ａ】本明細書で開示する堆積装置のシャワーヘッドアセンブリの一実施形態を示す図である。
【００１２】
【図３Ｂ】図３Ａの細部Ａを示す図である。
【００１３】
【図４】本明細書で開示する堆積装置のシャワーヘッドアセンブリの一実施形態を示す図である。
【００１４】
【図５Ａ】本明細書で開示する実施形態による表板の下壁の露出面の一部分を示す図である。
【図５Ｂ】本明細書で開示する実施形態による表板の下壁の露出面の一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な開示では、本明細書で開示する装置および方法を理解できるように例示的実施形態を述べる。しかし、当業者には明らかなように、例示的実施形態は、これらの特定の詳細を伴わずに、または代替の要素もしくはプロセスを使用することによって実施されてよい。なお、開示する本発明の実施形態を不要に曖昧にしないように、よく知られているプロセス、手順、および／または構成要素は詳細には述べていない。図中の同様の参照符号は、同様の要素を表す。本明細書で使用するとき、用語「約」は、±１０％を表す。
【００１６】
本明細書では、処理される基板の外縁部でのガス組成を変えるように動作可能な縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリを開示する。本明細書で使用するとき、ガスは、１つ以上のガスもしくは蒸気、および／またはガス／蒸気混合物を含む。縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリは、内側プレナムおよび縁部プレナムを含み、これらのプレナムはそれぞれ、プロセスガス、チューニングガス、パージガス、および／またはそれらの組合せを供給するように動作可能な第１および第２のガス源と流体連絡している。好ましくは、第１のガス源は、プラズマ堆積プロセスが表面の上面で行われ得るように、堆積装置の真空チャンバ内でプラズマになるように励起されてよいガス（例えば、気体状または蒸気混合物）を提供するように動作可能である。好ましくは、第２のガス源は、不活性チューニングガスまたはガス混合物など第２のガスを縁部プレナムに供給するように動作可能であり、第２のガスは、真空チャンバのプラズマ処理区域の縁部でのプラズマおよび／またはプラズマ化学反応を改良または抑制してよい。第２のガス源によって供給され得るガスは、限定はしないが、ヘリウム、アルゴン、窒素、酸素、キセノン、クリプトン、ネオン、およびそれらの混合物を含む。
【００１７】
内側プレナムは、処理される基板の中央部の上方の内側処理区域に第１のガスを供給するように動作可能であり、縁部プレナムは、処理される基板の縁部の上方の外側（縁部）処理区域にガスを供給するように動作可能である。このようにすると、堆積プロセス中、内側処理区域と外側処理区域に供給されるガスの比を制御することによって、基板の縁部の近傍での被膜特性が制御され得る。さらに、シャワーヘッドアセンブリを通して供給されるガス流の特性、ガスが励起されてプラズマを生成する場合のプラズマ特性、および位置に応じた反応性ガス濃度を制御するために、内側処理区域と外側処理区域にそれぞれ別々のガスの組成および流量が供給されてよい。好ましくは、第２のガスは、真空チャンバの縁部区域に供給されて、処理される基板の縁部領域の近傍でプラズマを調整する。本明細書で使用するとき、プラズマの調整は、プラズマおよび／またはイオン、中性原子、ラジカル、もしくはそれらの構成成分のイオン流束、エネルギー、または種を変えることを含む。
【００１８】
本明細書で開示する実施形態は、好ましくは、プラズマ化学気相成長装置などの堆積装置（すなわち、ＰＥＣＶＤ装置、ＰＥＡＬＤ装置、またはＰＥＰＤＬ装置）で実施されるが、それらに限定されない。図１は、本明細書で開示する実施形態を実施するように構成された基板プラズマ処理装置の様々な構成要素を示す単純なブロック図である。図示されるように、基板プラズマ処理装置３００は、キャパシタタイプのシステムによって発生されるプラズマを処理区域内に閉じ込める働きをする真空チャンバ３２４を含み、真空チャンバ３２４は、上側ＲＦ電極（図示せず）を中に有するシャワーヘッドアセンブリ３１４を含み、シャワーヘッドアセンブリ３１４は、下側ＲＦ電極（図示せず）を中に有する基板ペデスタルアセンブリ３２０と協働する。少なくとも１つのＲＦ発生器は、真空チャンバ３２４内の基板３１６の上面の上方の処理区域内にＲＦエネルギーを供給するように動作可能であり、真空チャンバ３２４の処理区域内に供給されたガスを励起してプラズマにし、それにより、真空チャンバ３２４内でプラズマ堆積プロセスが実施され得る。例えば、高周波ＲＦ発生器３０２および低周波ＲＦ発生器３０４がそれぞれマッチングネットワーク３０６に接続されてよく、マッチングネットワーク３０６は、シャワーヘッドアセンブリ３１４の上側ＲＦ電極に接続され、それにより、真空チャンバ３２４内の基板の上方の処理区域にＲＦエネルギーが供給され得る。
【００１９】
マッチングネットワーク３０６によって真空チャンバ３２４の内部に供給されるＲＦエネルギーの出力および周波数は、ガスからプラズマを発生させるのに十分なものである。一実施形態では、高周波ＲＦ発生器３０２と低周波ＲＦ発生器３０４の両方が使用され、代替実施形態では、高周波ＲＦ発生器３０２のみが使用される。プロセス中、高周波ＲＦ発生器３０２は、約２〜１００ＭＨｚの周波数、好ましい実施形態では１３．５６ＭＨｚまたは２７ＭＨｚで動作されてよい。低周波ＲＦ発生器３０４は、約５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚ、好ましい実施形態では約３５０〜６００ｋＨｚで動作されてよい。プロセスパラメータは、チャンバ体積、基板サイズ、および他の因子に基づいてスケーリングされてよい。同様に、ガスの流量は、真空チャンバまたは処理区域の自由体積に依存することがある。
【００２０】
基板ペデスタルアセンブリ３２０の上面は、真空チャンバ３２４内での処理中に基板３１６を支持する。基板ペデスタルアセンブリ３２０は、堆積および／またはプラズマ処理プロセスの前、途中、および／または後に、基板を保持するためのチャックおよび／または、基板を昇降させるためのリフトピンを含むことができる。代替実施形態では、基板ペデスタルアセンブリ３２０は、堆積および／またはプラズマ処理プロセスの前、途中、および／または後に基板を昇降させるためのキャリアリングを含むことができる。チャックは、静電チャック、機械的チャック、または産業および／または研究における使用のために入手可能な様々な他のタイプのチャックでよい。静電チャックを含む基板ペデスタルアセンブリ用のリフトピンアセンブリの詳細は、全体を参照により本明細書に援用する、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第８，８４０，７５４号で見ることができる。基板ペデスタルアセンブリ用のキャリアリングの詳細は、全体を参照により本明細書に援用する、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第６，８６０，９６５号で見ることができる。背面ガス供給源３４１が、伝熱ガスまたはパージガスを、基板ペデスタルアセンブリ３２０を通して、処理中の基板の下面の下方の領域に供給するように動作可能である。基板ペデスタルアセンブリ３２０は、下側ＲＦ電極を中に含むことができ、下側ＲＦ電極は、好ましくは処理中に接地されるが、代替実施形態では、下側ＲＦ電極は、処理中にＲＦエネルギーを供給されてよい。
【００２１】
基板プラズマ処理装置３００の真空チャンバ３２４内で基板を処理するために、ガスが、ガス源３６２から入口３１２およびシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して真空チャンバ３２４内に導入され、ここで、ガスはＲＦエネルギーによってプラズマにされ、それにより被膜が基板の上面に堆積され得る。一実施形態では、ガス源３６２は、加熱式マニホールド３０８に接続された複数のガスライン３１０を含むことができる。ガスは、予混合されてよく、またはチャンバに個別に供給されてもよい。基板処理中に適正なガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して送給されることを保証するために、適切な弁設定および質量流量制御メカニズムが採用される。処理中、基板ペデスタルアセンブリ３２０上に支持された基板の下面の下方の領域に、背面伝熱ガスまたはパージガスが供給される。好ましくは、処理は、化学気相成長処理、プラズマ化学気相成長処理、原子層堆積処理、プラズマ原子層堆積処理、パルス堆積層処理、またはプラズマパルス堆積層処理の少なくとも１つである。
【００２２】
特定の実施形態では、システム制御装置１６２が、堆積中、堆積後処理中、および／または他のプロセス操作中にプロセス条件を制御するために採用される。制御装置１６２は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスと、１つまたは複数のプロセッサとを含む。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入出力接続、ステッパモータ制御装置回路板などを含んでいてよい。
【００２３】
特定の実施形態では、制御装置１６２は、装置の活動すべてを制御する。システム制御装置１６２はシステム制御ソフトウェアを実行し、システム制御ソフトウェアは、処理操作のタイミング、低周波ＲＦ発生器３０４および高周波ＲＦ発生器３０２の動作の周波数および出力、前駆体および不活性ガスの流量および温度ならびにそれらの相対混合比、基板ペデスタルアセンブリ３２０の上面に支持された基板３１６とシャワーヘッドアセンブリ３１４のプラズマ露出面との温度、真空チャンバ３２４の圧力、ならびに特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令のセットを含む。いくつかの実施形態では、制御装置に関連付けられたメモリデバイスに記憶された他のコンピュータプログラムが採用されてよい。
【００２４】
典型的には、制御装置１６２に関連付けられたユーザインターフェースがある。ユーザインターフェースは、表示画面、装置および／またはプロセス条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ、ならびにユーザ入力デバイス、例えばポインティングデバイス、キーボード、タッチ画面、マイクロフォンなどを含んでいてよい。
【００２５】
非一時的なコンピュータ機械可読媒体が、装置を制御するためのプログラム命令を備えることができる。処理操作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ可読プログラミング言語、例えばアセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどで書くことができる。プログラムで識別されるタスクを行うために、コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトがプロセッサによって実行される。
【００２６】
制御装置パラメータは、例えば処理ステップのタイミング、前駆体および不活性ガスの流量および温度、基板の温度、チャンバの圧力、ならびに特定のプロセスの他のパラメータなどのプロセス条件に関係する。これらのパラメータは、レシピの形でユーザに提供され、ユーザインターフェースを利用して入力されてよい。
【００２７】
プロセスを監視するための信号が、システム制御装置のアナログおよび／またはデジタル入力接続によって提供されてよい。プロセスを制御するための信号が、装置のアナログおよびデジタル出力接続で出力される。
【００２８】
システムソフトウェアは、多くの異なる様式で設計または構成されてよい。例えば、堆積プロセスを実施するのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれてよい。このためのプログラムまたはプログラムの一部の例は、処理ステップの基板タイミングのコード、前駆体および不活性ガスの流量および温度のコード、ならびに真空チャンバ３２４の圧力に関するコードである。
【００２９】
図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書で開示する縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリ（シャワーヘッドアセンブリ）３１４の実施形態の断面図を示す。図２Ａと図２Ｂの両方を参照すると、シャワーヘッドアセンブリ３１４は、表板２４０と裏板２３０を含む。裏板２３０は、第１のガス入口２７８と第２のガス入口２７９を有し、入口２７８および２７９を通して、それぞれ第１のガスおよび第２のガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４に供給されてよい。表板２４０は、下壁２４１と、下壁２４１の外周縁から垂直上方向に延びる外壁２４２とを有する。外壁２４２は、裏板２３０の外周縁２３２に封止することができ、それにより、表板２４０と裏板２３０との間に内側プレナム２５０および縁部プレナム２５５が形成される。裏板２３０の外周縁２３２は、好ましくは、表板２４０の外壁２４２に冶金的に結合（すなわち、溶接、ろう付け、拡散接合など）される。外壁２４２は、下壁２４１に冶金的に結合（すなわち、溶接、ろう付け、拡散接合など）されてよく、または代替として、表板２４０を一部片として作製することができる。
【００３０】
表板２４０は、内側プレナム２５０を介して第１のガス入口２７８と流体連絡する第１の通気性領域２１４を含み、それにより、基板の処理中に第１のガスを第１の通気性領域２１４を通して供給することができり、また、表板２４０は、縁部プレナム２５５を介して第２のガス入口２７９と流体連絡する第２の通気性領域２１５を含み、それにより、基板の処理中に第２のガスを第２の通気性領域２１５を通して供給することができる。一実施形態では、図２Ａに示されるように、第１の通気性領域２１４および第２の通気性領域２１５は、表板２４０の下壁２４１に形成され、ここで、下壁２４１は、多孔性金属材料、多孔性半導体材料、または多孔性セラミック材料から形成され、それにより、下壁２４１と流体連絡する内側プレナムおよび縁部プレナムにそれぞれ供給される第１のガスおよび第２のガスが、下壁２４１を通して供給され得る。一実施形態では、下壁２４１は、外壁２４２に冶金的に結合された多孔性アルミニウムから形成することができる。
【００３１】
代替実施形態では、図２Ｂに示されるように、第１の通気性領域２１４は、下壁２４１の上面２４５および下面２５４を通って延びる第１の群のガス注入穴２４３を含むことができ、第２の通気性領域２１５は、外壁２４２の上面および下壁２４１の下面２５４を通って延びる第２の群のガス注入穴２４４を含むことができる。裏板２３０の第１のガス入口２７８は、内側プレナム２５０を介して第１の群のガス注入穴２４３と流体連絡し、第２のガス入口２７９は、縁部プレナム２５５を介して第２の群のガス注入穴２４４と流体連絡する。内側プレナム２５０と縁部プレナム２５５は、互いに流体連絡せず、第１の群のガス注入穴２４３と第２の群のガス注入穴２４４は、空間的に織り交ぜられない。
【００３２】
一実施形態では、図２Ａに示されるように、第２のガス入口２７９は、裏板２３０の外周縁２３２に位置されてよく、それにより、第２のガスが縁部プレナム２５５に供給され得る。一実施形態では、第２のガスは、２つ以上の第２のガス入口２７９によって縁部プレナム２５５に供給されてよい。代替実施形態では、図２Ｂに示されるように、第２のガス入口２７９は、裏板２３０の外周縁２３２の横方向内側に位置されてよく、裏板２３０は、第２のガス入口２７９および縁部プレナム２５５と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路２３１を含む。好ましくは、この実施形態では、第２のガス入口２７９は、拡散器２７０によって、少なくとも４つの横方向に延びるガス通路２３１と流体連絡し、拡散器２７０は、ガスが第２のガス入口２７９を通して裏板２３０の横方向に延びるガス通路２３１に供給されるときに、横方向に延びるガス通路２３１それぞれを通って流れるガスの間の圧力差を減少させるように動作可能である。
【００３３】
一実施形態では、図２Ａに示されるように、表板２４０の外壁２４２は、その上面に環状チャネル２８５を含むことができ、縁部プレナム２５５は、環状チャネル２８５の表面と、裏板２３０の外側下面２３３との間に形成される。代替実施形態では、図２Ｂに示されるように、表板２４０の外壁２４２は、その上面に環状チャネル２８５を含むことができ、裏板２３０は、その外側下面２３３に、対向する環状チャネル２９５を含むことができ、縁部プレナム２５５は、対向する環状チャネル２８５、２９５の表面間に環状空間を備える。
【００３４】
図３Ａ、図３Ｂ、および図４は、本明細書で開示する縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリ（シャワーヘッドアセンブリ）３１４の実施形態の断面図であり、ここで、縁部プレナムシャワーヘッドアセンブリ３１４は、ステム２２０を含む。シャワーヘッドアセンブリ３１４のステム２２０は、そこを通って垂直に延びる第１のガス通路２２１を有し、第１のガス通路２２１は、裏板２３０の第１のガス入口２７８と流体連絡する。一実施形態では、ステム２２０は、そこを通って垂直に延びる第２のガス通路２２２も含み、第２のガス通路２２２は、裏板２３０の第２のガス入口２７９と流体連絡する。シャワーヘッドアセンブリ３１４が堆積装置の真空チャンバ内に取り付けられるとき、第１のガス通路２２１は、第１のガス源３６２ａと流体連絡し、それにより、第１のガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して真空チャンバに供給され得て、第２のガス通路２２２は、第２のガス源３６２ｂと流体連絡し、それにより、第２のガスがシャワーヘッドアセンブリ３１４を通して真空チャンバに供給され得る。
【００３５】
裏板２３０は、ステム２２０の下端部から横方向外側に延びる。一実施形態では、裏板２３０とステム２２０をモノリシック部品として形成することができ、または代替として、裏板２３０がステム２２０の下端部に冶金的に結合（すなわち、溶接、ろう付け、または拡散接合）され、ここで、裏板２３０は、ステム２２０の第１のガス通路２２１と流体連絡する第１のガス入口２７８を含む。裏板２３０は、第２のガス入口２７９を介してステム２１０の第２のガス通路２２２と流体連絡する少なくとも１つの横方向に延びるガス通路２３１を含む。好ましくは、裏板２３０は、少なくとも４つの横方向に延びるガス通路２３１、少なくとも６つの横方向に延びるガス通路２３１、少なくとも８つの横方向に延びるガス通路、または少なくとも１０個の横方向に延びるガス通路２３１を含む。好ましくは、横方向に延びるガス通路２３１は、裏板２３０の周りに等間隔に配置される。
【００３６】
シャワーヘッドアセンブリ３１４は、下壁２４１と、下壁２４１の外周縁から垂直上方向に延びる外壁２４２とを含む表板２４０を含み、ここで、外壁は内面２４７を含む。外壁２４２の軸方向厚さ（すなわち高さ）は、外壁２４２の内側の下壁２４１の軸方向厚さよりも大きい。好ましくは、外壁２４２の軸方向厚さは、少なくとも、外壁２４２の内側の下壁２４１の軸方向厚さの２倍よりも大きい。下壁２４１は、好ましくは、外壁２４２の内側で均一な軸方向厚さを有する。外壁２４２は、裏板２３０の外周縁２３２に封止され、それにより、表板２４０と裏板２３０との間に内側プレナム２５０および縁部プレナム２５５が形成される。好ましくは、外壁２４２は、裏板２３０の外周縁２３２に冶金的に結合される。表板２４０は、下壁２４１の下面２５４および上面２４５を通って延びる第１の群のガス注入穴２４３と、外壁２４２の上面および下壁２４１の下面２５４を通って延びる第２の群のガス注入穴２４４とを含む。ステム２２０の第１のガス通路２２１は、内側プレナム２５０を介して第１の群のガス注入穴２４３と流体連絡し、少なくとも１つの横方向に延びるガス通路２３１は、縁部プレナム２５５を介して第２の群のガス注入穴２４４と流体連絡する。内側プレナム２５０は、縁部プレナム２５５と流体連絡しない。
【００３７】
内側プレナム２５０は、裏板２３０の下面２３３と、表板２４０の下壁２４１の上面２４５と、表板２４０の外壁２４２の内面２４７の下側内面２４６との間に位置する。図３Ｂを参照すると、外壁２４２は、その上面に環状チャネル２８５を含むことができ、縁部プレナム２５５は、環状チャネル２８５の表面と、裏板２３０の外側下面２３３との間に形成される。代替実施形態では、裏板２３０は、その外側下面２３３に、対向する環状チャネル２８６を含むことができ、縁部プレナム２５５は、対向する環状チャネル２８５、２８６の表面間に環状空間を備える。
【００３８】
さらなる実施形態では、図４に示されるように、外壁２４２の内面２４７は、上側垂直面２９８と、下側垂直面２４６ａと、それらの間に延びる水平面２９７とを含むことができる。縁部プレナム２５５は、裏板２９５の外面と、カバープレート２９６の下面と、水平面２９７と、上側垂直面２９８との間に形成される。一実施形態では、外壁２４２の下側内面２４６は、フランジ２４７ａを形成するように下側垂直面２４６ａの横方向外側でよく、フランジ２４７ａは、裏板２３０の下部２３４と対合し、下部２３４と冶金的に結合（例えば溶接）されてよい。カバープレート２６０は、外壁２４２の上端部２４８と、裏板２３０の外周縁２３２の上部２３５とに封止することができる。好ましくは、カバープレート２６０は、外壁２４２の上端部２４８と、裏板２３０の外周縁２３２の上部２３５とに冶金的に結合（例えば溶接）される。
【００３９】
図３Ａ、図３Ｂ、および図４を再び参照すると、第２の群のガス注入穴２４４の各ガス注入穴の上部２４９ａは、それぞれの下部２４９ｂよりも大きい直径を有する。一実施形態では、第２の群のガス注入穴２４４の各ガス注入穴のそれぞれの下部２４９ｂの長さは、第１の群のガス注入穴２４３の各ガス注入穴の長さと少なくともほぼ同じでよい。一実施形態では、第２の群のガス注入穴２４４の各ガス注入穴のそれぞれの下部２４９ｂの直径は、第１の群のガス注入穴２４３のそれぞれのガス注入穴の直径と少なくともほぼ同じでよい。
【００４０】
表板２４０は、好ましくは、内側プレナム２５０内に、下壁２４１から垂直上方向に延在する複数のポスト２９１を含み、ここで、ポスト２９１の上端部は、裏板２３０の対応する開口２９２（図４参照）に溶接され、開口２９２内にポスト２９１の上端部が位置される。バッフル２８０が、好ましくは、シャワーヘッドアセンブリ３１４の内側プレナム２５０内に配設される。バッフル２８０は、シャワーヘッドアセンブリ３１４に供給されるガスを内側プレナム２５０全体にわたって一様に分散するように動作可能である。表板２４０、裏板２３０、およびステム２２０は、好ましくは、アルミニウムから形成される。
【００４１】
ここで図４を参照すると、裏板２３０は、その下面２３３にある凹部に冶金的に結合（例えば溶接）された拡散器（ディフューザ）２７０を含むことができる。拡散器２７０は、ステム２２０の第２のガス通路２２２、および裏板２３０の横方向に延びるガス通路２３１と流体連絡する。拡散器２７０は、ステム２２０の第２のガス通路２２２から、横方向に延びるガス通路２３１にガスを一様に供給するように動作可能であり、ガスがステム２２０の第２のガス通路２２２から裏板２３０の横方向に延びるガス通路２３１に供給されるときに、横方向に延びるガス通路２３１それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させる。
【００４２】
拡散器２７０は、ステム２２０の第２のガス通路２２２と流体連絡する一群の内側ガス開口２７２と、裏板２３０の横方向に延びるガス通路２３１とそれぞれ流体連絡する一群の外側ガス開口２７３とを有する上面を含む。一群の内側ガス開口２７２は、拡散器の上面から垂直上方向に延びる壁２７４によって、一群の外側ガス開口２７３から離隔される。一群の内側ガス開口２７２は、一群の外側ガス開口２７３の上面よりも下にある拡散器２７０のチャネル２７５を介して、一群の外側ガス開口２７３と流体連絡する。一群の内側ガス開口２７２および一群の外側ガス開口２７３とは、ガスがステム２２０の第２のガス通路２２２から裏板２３０の横方向に延びるガス通路２３１に供給されるときに、横方向に延びるガス通路２３１それぞれを通って流れるガス間の圧力差を減少させるように構成される。
【００４３】
一実施形態では、拡散器２７０はＣ字形リングでよい。Ｃ字形リングの向かい合う端部間の空間が、温度プローブを中に含む裏板２３０の部分を取り囲むように配置される。好ましくは、温度プローブを中に含む裏板２３０の部分は、ソケット２９０を形成し、このソケット２９０は、中に溶接されたポスト２９１の上部を含む。温度プローブは、ポスト２９１の上部と熱的に連絡し、それにより、下壁２４１の温度が測定され得る。一実施形態では、内側プレナム２５０内に配設されたバッフル２８０は、裏板２３０のソケット２９０を取り囲むくり抜き部２９４を含むことができる。
【００４４】
一実施形態では、表板２４０の下壁２４１にある第１の群のガス注入穴２４３は、同心円列で配置されてよい（図１参照）。好ましい実施形態では、図５Ａに示されるように、表板２４０の下壁２４１にある第１の群のガス注入穴２４３は、六角形パターンで配置されてよい。第２の群のガス注入穴２４４は、１つまたは複数の同心円列で配置されてよい。代替実施形態では、図５Ｂに示されるように、第２の群のガス注入穴２４４を六角形パターンで配置することができる。第１の群のガス注入穴２４３および第２の群のガス注入穴２４４のガス注入穴パターン、ガス注入穴面密度、およびガス注入穴寸法は、実施すべき所与のプロセスに関して予め決定することができる。一実施形態では、第１の群のガス注入穴２４３は、約３０００個〜２００００個以上のガス注入穴を含み、第２の群のガス注入穴２４４は、約１００個〜約２０００個以上のガス注入穴を含む。
【００４５】
本明細書では、堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法をさらに開示する。この方法は、堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップを含む。第１のガスが、第１のガス源から、シャワーヘッドアセンブリを通して、基板の上面の上方の真空チャンバの内側処理区域に供給される。第１のガスは、シャワーヘッドアセンブリの内側プレナムを通して処理区域に供給される。内側プレナムは、第１の群のガス注入穴と流体連絡し、これらのガス注入穴は、シャワーヘッドアセンブリの表板の下壁の上面および下面を通って延び、それにより、第１のガスを基板の上面の上方の内側処理区域に供給することができる。
【００４６】
同時に、第２のガスが、第２のガス源から、シャワーヘッドアセンブリを通して、基板の上面の上方の真空チャンバの処理区域に供給される。第２のガスは、シャワーヘッドアセンブリの縁部プレナムを通して外側処理区域に供給される。縁部プレナムは、第２の群のガス注入穴と流体連絡し、これらのガス注入穴は、下壁の外周縁から垂直上方向に延びる外壁の上面と、シャワーヘッドアセンブリの表板の下壁の下面とを通って延び、それにより、第２のガスを基板の上面の上方の外側処理区域の外側領域に供給することができる。第１のガス、または第１と第２のガスが励起されてプラズマになり、ここで、第１のガスから発生されるプラズマは、第２のガスの供給によって局所的に修正され、材料は、基板の上面に一様に堆積される。第２のガスの供給によって、第１のガスから発生されるプラズマを外側処理区域内で局所的に修正することは、好ましくは、１種もしくは複数種の不活性ガスを外側処理区域に供給することまたは不活性チューニングガスを外側処理区域に供給することによって、外側処理区域内で発生されたプラズマを改良または抑制することを含む。
【００４７】
本明細書ではさらに、堆積装置内の基板の上面に材料を堆積する方法を開示する。この方法は、堆積装置の真空チャンバ内に配設された基板ペデスタルアセンブリの上面に基板を支持するステップを含む。第１のガスが、真空チャンバの内側区域に供給される。第１のガスは、励起されてプラズマになる。第２のガスが、真空チャンバの縁部区域に供給されて、処理される基板の縁部領域の近傍でプラズマを調整して、基板の縁部領域での材料の堆積速度を変える。好ましくは、プラズマの調整の効果の大半は、基板の横方向範囲の外側２５％の範囲内で生じる。より好ましくは、プラズマは、基板の横方向範囲の外側２０％の上方で調整される。プラズマの調整は、プラズマおよび／またはイオン、中性原子、ラジカル、またはそれらの成分のイオンフラックス、エネルギー、または種を変えることを含む。
【００４８】
本明細書で開示する実施形態を、好ましい実施形態を参照して述べてきた。しかし、本発明の精神から逸脱することなく、上述した以外の特定の形態で本発明を具現化することが可能であることが、当業者には容易に明らかであろう。好ましい実施形態は例示であり、何ら限定とみなすべきでない。
【図１】
2016223009.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図３Ａ】
2016223009.tif 000008
【図３Ｂ】
2016223009.tif 000009
【図４】
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【外国語明細書】
2016223009000001.pdf