JP7550859B2

JP7550859B2 - 高密度プラズマ化学気相堆積チャンバ

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Publication number: JP7550859B2
Application number: JP2022536555A
Authority: JP
Inventors: スレンドラカニミハリーセティ，; テギョンウォン，; ガンウェイサン，; スーヤンチェ，; ヤントンリ，; 隆之松本; サンジェイディー．ヤーダヴ，; ロビン，エル．ティナー，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2024-09-13
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: KR20220114044A; CN114787415B; TW202136569A; JP2023507111A; CN114787415A; WO2021126172A1

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、大面積基板を処理するための装置に関するものである。より具体的には、本開示の実施形態は、デバイス製造のための化学気相堆積システムに関するものである。

［０００２］ソーラーパネル又はフラットパネルディスプレイの製造において、半導体基板、ソーラーパネル基板、及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び／又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）基板等の基板に薄膜を堆積させ、その上に電子デバイスを形成する多くのプロセスが採用される。堆積は、概して、温度制御された基板支持体に配置された基板を有する真空チャンバに前駆体ガスを導入することによって実現される。前駆体ガスは、通常、真空チャンバの上部付近に位置するガス分配プレートを通して方向づけられる。真空チャンバの前駆体ガスは、チャンバに結合された１又は複数のＲＦ源からチャンバに配置された導電性シャワーヘッドに高周波（ＲＦ）電力を印加することによって、プラズマに通電（例えば、励起）され得る。励起されたガスは反応して、温度制御された基板支持体上に位置決めされた基板の表面に材料の層を形成する。

［０００３］電子デバイスを形成するための基板のサイズは、現在、表面積で１平方メートルを超えることが日常的になっている。このような基板全体の膜厚の均一性を達成することは困難である。膜厚の均一性は、基板サイズが大きくなるにつれて更に困難となる。従来、プラズマは、ガス原子をイオン化し、ラジカルを形成するための従来のチャンバで形成され、堆積ガスのラジカルは、容量結合電極構成を使用して、このサイズの基板への膜層の堆積に有用である。最近では、丸い基板やウェハへの堆積に利用されてきた誘導結合プラズマ構成を、このような大きい基板への堆積プロセスに利用することが検討されている。しかしながら、誘導結合は、構造支持部品として誘電体材料を利用し、これらの材料は、大気側のチャンバの大面積構造部分の片側に対する大気圧の存在によって生じる構造負荷に耐え、このような大きい基板に対して従来のチャンバで使用される、その他の側の真空圧力条件に耐える構造的強度を有していない。そのため、大面積基板プラズマプロセスのための誘導結合プラズマシステムが開発されつつある。しかし、プロセスの均一性、例えば、大面積基板全体での堆積厚さの均一性は、望ましくない。

［０００４］したがって、基板の堆積表面全体の膜厚均一性を改善するように構成された、大面積基板に使用するための誘導結合プラズマ源が必要である。

［０００５］本開示の実施形態は、大面積基板に膜の１又は複数の層を形成することができる、シャワーヘッド、及びシャワーヘッドを有するプラズマ堆積チャンバのための方法及び装置を含む。

［０００６］一実施形態では、複数の支持部材のうちの１又は複数に各々結合された複数の有孔タイルと、シャワーヘッド内の複数の誘導結合器とを含み、複数の誘導結合器のうちの１つの誘導結合器は複数の有孔タイルのうちの１つに対応し、支持部材は、誘導結合器と有孔タイルとの間に形成される領域に前駆体ガスを供給する、プラズマ堆積チャンバ用シャワーヘッドが提供される。

［０００７］別の実施形態では、複数の有孔タイルを有するシャワーヘッドと、複数の有孔タイルの１又は複数に対応する誘導結合器と、各有孔タイルを支持するための複数の支持部材とを含み、支持部材の１又は複数が誘導結合器と有孔タイルとの間に形成される領域に前駆体ガスを供給する、プラズマ堆積チャンバが提供される。

［０００８］別の実施形態では、複数の支持部材のうちの１又は複数に各々結合された複数の有孔タイルを有するシャワーヘッドと、複数の誘電体プレートであって、複数の誘電体プレートのうちの１つは複数の有孔タイルのうちの１つに対応する、複数の誘電体プレートと、複数の誘導結合器であって、複数の誘導結合器のうちの１つの誘導結合器は複数の誘電体プレートのうちの１つに対応し、支持部材は、誘導結合器と有孔タイルとの間に形成される領域に前駆体ガスを供給する、複数の誘導結合器とを含む、プラズマ堆積チャンバが提供される。

［０００９］別の実施形態では、シャワーヘッドの複数のガス領域に前駆体ガスを流すことであって、ガス領域は各々、有孔タイルと、それぞれのガス領域と電気的に連絡する誘導結合器とを含む、シャワーヘッドの複数のガス領域に前駆体ガスを流すことと、各ガス領域内への前駆体ガスの流れを変化させることとを含む、基板に膜を堆積させる方法が開示されている。

［００１０］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を単に示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

本開示の一実施形態に係る、例示的な処理チャンバを示す断面側面図である。図１のリッドアセンブリの一部の拡大図である。コイルの一実施形態の上面図である。シャワーヘッドの面板の一実施形態の底面図である。シャワーヘッドの面板の別の実施形態の部分底面図である。シャワーヘッドの流量制御の別の実施形態を示す概略底面図である。シャワーヘッド用の支持フレームの断面図である。本明細書に記載のシャワーヘッドと共に使用され得る入り口の一実施形態の概略断面図である。本明細書に記載のシャワーヘッド用の有孔タイルの平面図である。図７Ａの有孔タイルに形成された開口部の１つを示す概略断面図である。

［００２１］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態に開示される要素は、さらなる詳述なしに他の実施形態に有益に利用され得ると考えられる。

［００２２］本開示の実施形態は、大面積基板に複数の層を堆積させるように動作可能な処理システムを含む。本明細書で使用する大面積基板は、典型的には約１平方メートル以上の表面積を有する基板等、大きい表面積を有する主要な側面を有する基板である。しかし、基板は、いかなる特定のサイズ又は形状にも限定されない。一態様において、用語「基板」は、例えばフラットパネルディスプレイの製造に使用されるガラス基板又はポリマー基板等、任意の多角形、正方形、長方形、曲線、又はその他の非円形のワークピースを意味する。

［００２３］本書では、シャワーヘッドは、処理ゾーン内のガスに暴露される基板の表面の処理の均一性を改善するために、独立して制御される多数のゾーンのチャンバの処理領域内に、シャワーヘッドを通してガスを流すように構成される。更に、各ゾーンは、プレナムと、プレナムとチャンバの処理領域との間の１又は複数の有孔プレートと、ゾーン又は個々の有孔プレート専用のコイル又はコイルの一部とを備えて構成される。プレナムは、誘電体窓、有孔プレート、及び周囲の構造の間に形成される。各プレナムは、処理ガス（複数可）をそこに流入させて分配し、有孔プレートを通して処理領域の中に比較的均一な流量、又は場合によっては調整された流量をもたらすように構成される。幾つかの実施形態におけるプレナムは、プレナム内の処理ガスの圧力で処理ガス（複数可）から形成されるプラズマの暗黒空間の厚さの２倍未満の厚さを有する。幾つかの実施形態においてコイルの形状をした誘導結合器は、誘電体窓の背後に位置決めされ、誘電体窓、プレナム、及び有孔プレートを通してエネルギーを誘導結合し、処理領域内のプラズマに衝突し、それを支持する。加えて、隣接する有孔プレート間の領域では、追加のプロセスガス流が供給される。各ゾーン及び有孔プレート間の領域を通るプロセスガス（複数可）の流れは、基板上で所望のプロセス結果を得るために、均一又は調整されたガス流になるように制御される。

［００２４］本開示の実施形態は、基板に１又は複数の層又は膜を形成するように動作可能な高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰＣＶＤ）処理チャンバを含む。本明細書に開示される処理チャンバは、プラズマ内で生成される前駆体ガスのエネルギー供給された種を送達するように適合される。プラズマは、真空下でエネルギーをガスに誘導結合させることによって生成され得る。本明細書に開示される実施形態は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴＡｍｅｒｉｃａ社から入手可能なチャンバでの使用に適合され得る。本明細書に記載の実施形態は、他の製造業者から入手可能なチャンバでも同様に実施され得ることを理解されたい。

［００２５］図１は、本開示の一実施形態に係る、例示的な処理チャンバ１００を示す断面側面図である。例示的な基板１０２が、チャンバ本体１０４内に示されている。処理チャンバ１００は、リッドアセンブリ１０６と、ペデスタル又は基板支持アセンブリ１０８も含む。リッドアセンブリ１０６は、チャンバ本体１０４の上端に配置され、基板支持アセンブリ１０８は、チャンバ本体１０４内に少なくとも部分的に配置される。基板支持アセンブリ１０８は、シャフト１１０に結合されている。シャフト１１０は、チャンバ本体１０４内で基板支持アセンブリ１０８を垂直（Ｚ方向）に移動させるドライバ１１２に結合されている。図１に示す処理チャンバ１００の基板支持アセンブリ１０８は、処理位置にある。しかし、基板支持アセンブリ１０８は、移送ポート１１４に隣接する位置までＺ方向に下降し得る。下降すると、基板支持アセンブリ１０８に移動可能に配置されているリフトピン１１６が、チャンバ本体１０４の底部１１８に接触する。リフトピン１１６が底部１１８に接触すると、リフトピン１１６は、もはや基板支持アセンブリ１０８と共に下方に移動することができず、基板支持アセンブリ１０８の基板受け面１２０がそこから下方に移動すると、基板１０２を相対的に固定位置に維持する。その後、エンドエフェクタ又はロボットブレード（図示せず）が移送ポート１１４を通して、基板１０２と基板受け面１２０との間に挿入され、基板１０２をチャンバ本体１０４の外に移送する。

［００２６］リッドアセンブリ１０６は、チャンバ本体１０４上に静止するバッキングプレート１２２を含み得る。リッドアセンブリ１０６は、ガス分配アセンブリ又はシャワーヘッド１２４も含む。シャワーヘッド１２４は、ガス源からシャワーヘッド１２４と基板１０２との間の処理領域１２６にプロセスガスを送達する。シャワーヘッド１２４は、フッ素含有ガス等の洗浄ガスを処理領域１２６に供給する洗浄ガス源にも結合されている。

［００２７］シャワーヘッド１２４は、プラズマ源１２８としても機能する。プラズマ源１２８として機能するために、シャワーヘッド１２４は、１又は複数の誘導結合プラズマ生成部品、又はコイル１３０を含む。１又は複数のコイル１３０は各々、単一のコイル１３０、２つのコイル１３０、又は３つ以上のコイル１３０であってよく、以下では単にコイル１３０と記載する。１又は複数のコイル１３０は各々、電源とグラウンド１３３にわたって結合される。シャワーヘッド１２４は、複数の離散的な有孔タイル１３４を含む面板１３２も含む。電源は、コイル１３０の電気的特性を調整するための整合回路又は同調機能を含む。

［００２８］有孔タイル１３４は各々、複数の支持部材１３６によって支持されている。１又は複数のコイル１３０の各々又は１又は複数のコイル１３０の一部は、それぞれの誘電体プレート１３８上又はその上方に位置決めされる。リッドアセンブリ１０６内の誘電体プレート１３８の上方に配置されるコイル１３０の一例は、図２Ａにより明確に示されている。複数のガス領域１４０は、誘電体プレート１３８、有孔タイル１３４、及び支持部材１３６の表面によって画定される。１又は複数のコイル１３０は各々、ガスがガス領域１４０に流入し、隣接する有孔タイルを通ってその下方のチャンバ領域に流入すると、ガス領域１４０の下方の処理領域１２６内のプラズマ内に、プロセスガスにエネルギー供給する電磁場を生成するように構成され、ガス源からのプロセスガスは、支持部材１３６の導管を介して各ガス領域１４０に供給される。シャワーヘッドに入るガス（複数可）及び出るガス（複数可）の体積又は流量は、シャワーヘッド１２４の異なるゾーンで制御される。処理ガスのゾーン制御は、図１に示すマスフローコントローラ１４２、１４３及び１４４等の複数のフローコントローラによって提供される。例えば、シャワーヘッド１２４の周辺ゾーン又は外側ゾーンへのガスの流量は、フローコントローラ１４２、１４３によって制御され、シャワーヘッド１２４の中央ゾーンへのガスの流量は、フローコントローラ１４４によって制御される。チャンバの洗浄が必要な場合、洗浄ガス源からの洗浄ガスは、各ガス領域１４０に流され、その後、処理領域１４０に流入し、その中で洗浄ガスは、イオン、ラジカル、又はその両方に励起される。励起された洗浄ガスは、チャンバ部品を洗浄するために、有孔タイル１３４を通って処理領域１２６に流入する。

［００２９］図２Ａは、図１のリッドアセンブリ１０６の一部の拡大図である。上記で説明したように、ガス源からの前駆体ガスは、バッキングプレート１２２を貫通して形成された入り口２００を通ってガス領域１４０に供給される。入り口２００は各々、支持部材１３６に形成されたそれぞれの導管２０５に結合される。導管２０５は、出口開口部２１０でガス領域１４０に前駆体ガスを供給する。導管２０５の幾つかは、２つの隣接するガス領域１４０にガスを供給する（導管２０５の１つを、図２Ａに点線で示す）。代表的なガス領域１４０へのガスの流れは、図４により明確に示されている。

［００３０］導管２０５は、ガス領域１４０への流れを制御するための流量制限装置２１５を含む。流量制限装置２１５のサイズは、そこを通るガス流を制御するために変化可能である。例えば、流量制限装置２１５は各々、流れを制御するために利用される特定のサイズ（例えば、直径）のオリフィスを含む。更に、流量制限装置２１５の各寸法は、必要に応じて、そこを通る流れを制御するために、より大きいオリフィスサイズ、又はより小さいオリフィスサイズを提供するように変更され得る。

［００３１］図２Ａに示すように、有孔タイル１３４は、そこを通って延びる複数の開口部２１８を含む。開口部２１８は各々、カバープレート２２２に形成された開口部２２０に整列（同心円）する。複数の開口部２１８及び開口部２２０は各々、ガス領域１４０とカバープレート２２２との間に延びる開口部２１８の直径に起因して、ガス領域１４０から処理領域１２６に所望の流量でガスが流入することを可能にする。開口部２１８及び／又は２２０、並びに／又は開口部２１８及び／又は２２０の行及び列は、各有孔タイル１３４及び各カバープレート２２２を通るガス流を均等にするために異なるサイズにすることができる、及び／又は異なる間隔にすることができる。あるいは、各開口部２１８及び／又は２２０からのガス流は、所望のガス流特性に応じて、非均一であってよい。

［００３２］カバープレート２２２は各々、有孔タイル１３４の側面を囲む取付け部分２２５を含む。各取付け部分２２５は、ガスが導管２０５から二次プレナム２３５に流入し、次いで処理領域１２６に流入することを可能にする複数の開口部２３０を含む。

［００３３］支持部材１３６は、ボルト又はネジ等の締結具２４０によってバッキングプレート１２２に結合される。支持部材１３６は各々、カバープレート２２２の界面部分２４５で有孔タイル１３４を支持する。界面部分２４５は各々、有孔タイル１３４の周囲の一部又はエッジを支持するレッジ又は棚であってよい。界面部分２４５は、ボルト又はネジ等の締結具２５０によって支持部材１３６に締結される。界面部分２４５の一部は、二次プレナム２３５を含む。界面部分２４５は各々、有孔タイル１３４の周囲又はエッジも支持する。ガス領域１４０を密封するために、１又は複数のシール２６５が用いられる。例えば、シール２６５は、Ｏリングシール又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ジョイントシーラント材料等のエラストマー材料である。１又は複数のシール２６５は、支持部材１３６と、有孔タイル１３４と、カバープレート２２２の取付け部分２２５との間に設けられ得る。カバープレート２２２は、必要に応じて、１又は複数の有孔タイル１３４を交換するために取り外し可能である。

［００３４］加えて、支持部材１３６は各々、そこから延びる棚２７０を利用して誘電体プレート１３８を支持する（図２Ａに示す）。シャワーヘッド１２４／プラズマ源１２８の実施形態では、誘電体プレート１３８は、シャワーヘッド１２４／プラズマ源１２８全体の表面積と比較して、横方向表面積（Ｘ－Ｙ平面）がより小さくなっている。誘電体プレート１３８を支持するために、棚２７０が利用される。複数の誘電体プレート１３８の横方向表面積が減少していることで、大気圧負荷を支持する大面積に基づいてそこに大きな応力が課されることなく、ガス領域１４０及び処理領域１２６内の真空環境及びプラズマと、隣接コイル１３０が通常位置決めされる大気環境との間の物理的バリアとして、誘電体材料を使用することが可能になる。

［００３５］シール２６５を使用して、領域２７５（大気圧又は準大気圧にある）がガス領域１４０（処理中にミリトル以下の範囲の準大気圧にある）から密閉される。インターフェース部材２８０は、支持部材１３６から延びて図示されており、締結具２８５を使用して、誘電体プレート１３８がシール２６５及び棚２７０に対して固定される、すなわち、押し付けられる。シール２６５を使用して、有孔タイル１３４の外周と支持部材１３６との間の空間も密封され得る。

［００３６］シャワーヘッド１２４／プラズマ源１２８の材料は、電気的特性、強度、及び化学的安定性のうちの１又は複数に基づいて選択される。コイル１３０は、導電性材料でできている。バッキングプレート１２２及び支持部材１３６は、支持される部品の重量及び大気圧負荷を支持することができる材料でできており、金属又は他の同様の材料を含み得る。バッキングプレート１２２及び支持部材１３６は、非磁性材料（例えば、非常磁性又は非強磁性材料）、例えば、アルミニウム材料でできていてよい。カバープレート２２２も、アルミニウム等の金属材料等の非磁性材料で形成されている。有孔タイル１３４は、石英、アルミナ等のセラミック材料又は他の同様の材料でできている。誘電体プレート１３８は、石英、アルミナ又はサファイアの材料でできている。

［００３７］図２Ｂは、リッドアセンブリ１０６にある誘電体プレート１３８に位置決めされたコイル１３０の一実施形態の上面図である。一実施形態では、図２Ｂに示すコイル１３０の構成を使用して、例示したコイル構成が各誘電体プレート１３８の上に個別に形成されることにより、各平面状コイルが、隣接して位置決めされたコイル１３０とシャワーヘッド１２４全体で所望のパターンで直列接続されるようにすることができる。コイル１３０は、矩形の螺旋形状である導体パターン２９０を含む。電気的接続は、電気入力端子２９５Ａ及び電気出力端子２９５Ｂを含む。シャワーヘッド１２４の１又は複数のコイル１３０は各々、直列及び／又は並列に接続される。

［００３８］図３Ａは、シャワーヘッド１２４の面板１３２の一実施形態の底面図である。上述したように、シャワーヘッド１２４は、各ゾーンへのガス流が独立して制御された１又は複数のゾーンを含むように構成される。例えば、面板１３２は、中央ゾーン３００Ａ、中間ゾーン３００Ｂ_１及び３００Ｂ_２、並びに外側ゾーン３００Ｃ_１及び３００Ｃ_２を含む。

［００３９］シャワーヘッド１２４は、中央ゾーン３００Ａ、中間ゾーン３００Ｂ_１及び３００Ｂ_２、並びに外側ゾーン３００Ｃ_１及び３００Ｃ_２の各々へのガス流を制御するガス分配マニホールド３０５を含む。ゾーンへのガス流は、図１に示すフローコントローラ１４２、１４３、及び１４４である複数のフローコントローラ３１０によって制御される。フローコントローラ３１０は各々、ニードルバルブ又はマスフローコントローラであってよい。フローコントローラ３１０は、ガス流を開始又は停止するためのダイヤフラムバルブも含み得る。

［００４０］図３Ｂは、シャワーヘッド１２４の面板１３２の別の実施形態の部分底面図である。この実施形態では、有孔タイル１３４は、カバープレート２２２によって支持されている。締結具２５０を使用して、有孔カバープレート２２２が支持部材１３６に固定され、これらはこの図ではカバープレート２２２の背後にあるため図示されていない。

［００４１］図４は、シャワーヘッド１２４内に形成されたガス領域１４０内へのガス流注入パターンを例示するシャワーヘッド１２４の別の実施形態を示す概略底面図である。シャワーヘッド１２４の側面には、基板の長さ４００及び幅４０５が示されている。ガス領域１４０への前駆体流は、矢印４１０で示すように一方向に供給することができ、又は矢印４１５で示すように双方向に供給することができる。前駆体流制御は、フローコントローラ１４２、１４３及び１４４（図１に示す）によって提供され得る。更に、エッジゾーン４２０、コーナーゾーン４２５、及び中央ゾーン４３０等のガス流ゾーンは、フローコントローラ１４２、１４３、及び１４４（図１に示す）によって提供され得る。ガス領域１４０及び／又はゾーンの各々への前駆体の流量は、開口部２２０、開口部２３０及び流量制限装置２１５（全て図２Ａに示す）の１つ又は組み合わせのサイズを変えることによって調整され得る。

［００４２］各ガス領域１４０への流量は、同じであってよい、又は異なっていてよい。ガス領域１４０への流量は、図１に示すマスフローコントローラ１４２、１４３及び１４４によって制御され得る。ガス領域１４０への流量は、更に、上述したように、流量制限装置２１５のサイズ設定によって制御され得る。処理領域１２６への流量は、カバープレート２２２の開口部２３０のサイズと同様に、有孔タイル１３４の開口部２２０のサイズによって制御され得る。処理領域１２６に十分なガス流を供給するために、必要に応じて、ガス領域１４０への双方向流又は一方向流が用いられる。

［００４３］ガス流を制御する方法は、１）マスフローコントローラ１４２、１４３、１４４からの異なる流量を用いたマルチゾーン（中央／エッジ／コーナー／その他いずれかのゾーン）制御、２）異なるオリフィスサイズ（流量制限装置２１５のサイズ）による流量制御、３）ガス領域１４０内への流れ方向制御（一方向又は双方向）、及び４）有孔タイル１３４の開口部２２０のサイズ、有孔タイル１３４の開口部２２０の数及び／又は有孔タイル１３４の開口部２２０の場所による流量制御を含む。本明細書に記載のシャワーヘッド１２４によって供給されるガスの質量流量により、非均一性の割合（ＮＵ％）が約２８０％（例えば、５７％の非均一性（従来技術）から約１５％の非均一性に）向上する。

［００４４］図５は、図１に示す断面線から見た支持フレーム５００の底面断面図である。支持フレーム５００は、複数の支持部材１３６で構成される。図５における支持フレーム５００は、導管２０５の断面に沿って切断されており、流量制限装置２１５の様々な直径（オリフィスサイズ）を明らかにする。一実施形態では、各流量制限装置２１５の様々なオリフィスは、所望のガス流特性に基づいて変更又は構成され得る。

［００４５］この実施形態における流量制限装置２１５は各々、第１の直径部分５０５、第２の直径部分５１０、及び第３の直径部分５１５を含む。第１の直径部分５０５、第２の直径部分５１０、及び第３の直径部分５１５の各直径は、異なる又は同じである。各直径は、シャワーヘッド１２４の所望の流れ特性に基づいて選択され得る。一実施形態では、ここでの第１の直径部分５０５は最小の直径を有し、ここでの第３の直径部分５１５は最大の直径を有し、第２の直径部分５１０は、第１の直径部分５０５と第３の直径部分５１５との間の直径を有する。図示の実施形態では、第１の直径部分５０５を有する複数の流量制限装置２１５は支持フレーム５００の中央部分に示され、第３の直径部分５１５を有する複数の流量制限装置２１５は支持フレーム５００の外側の部分に示されている。

［００４６］更に、第２の直径部分５１０を有する複数の流量制限装置２１５が、中央部分と外側部分との間の中間ゾーンに示されている。他の実施形態では、第１の直径部分５０５、第２の直径部分５１０、及び第３の直径部分５１５を有する流量制限装置２１５の位置は、図５に示すように、支持フレーム５００の部分において逆であってよい。あるいは、第１の直径部分５０５、第２の直径部分５１０、及び第３の直径部分５１５を有する流量制限装置２１５は、ガス領域１４０を通じた所望の特性及び制御に応じて、支持フレーム５００の様々な部分に位置していてよい。幾つかの実施形態では、シャワーヘッド１２４全体での均一なガス流が望ましい場合がある。しかしながら、他の実施形態では、シャワーヘッド１２４の各ガス領域１４０へのガス流は均一でない場合がある。不均一なガス流は、処理チャンバ１００の幾つかの物理的構造（複数可）及び／又は形状寸法に起因し得る。例えば、シャワーヘッド１２４の他の部分におけるガス流と比較して、移送ポート１１４（図１に示す）に隣接するシャワーヘッド１２４の部分においてより多くのガス流を有することが望ましい場合がある。

［００４７］図６は、本明細書に記載のシャワーヘッド１２４と共に使用され得る入り口２００の一実施形態の概略断面図である。入り口２００は、図２Ａで説明したような流量制限装置２１５を含む導管２０５を含む。幾つかの実施形態では、流量制限装置２１５の出口開口部２１０の直径６００は、約１．４ミリメートル（ｍｍ）から約１．６ｍｍの第１のサイズ６０５Ａを含む。他の実施形態では、流量制限装置２１５の出口開口部２１０の直径６００は、約１．９ｍｍから約２．１ｍｍの第２のサイズ６０５Ｂを含む。出口開口部２１０の直径６００は、シャワーヘッド１２４の寸法（例えば、長さ／幅）にわたって変化する。例えば、第１のサイズ６０５Ａを有する流量制限装置２１５は、上記の図３Ａに記載したように、中央ゾーン３００Ａで用いられ得る。第２のサイズ６０５Ｂを有する流量制限装置２１５は、上記図３Ａで説明したように、中央ゾーン３００Ａ以外のシャワーヘッド１２４のゾーン（例えば、中間ゾーン３００Ｂ_１及び３００Ｂ_２、並びに外側ゾーン３００Ｃ_１及び３００Ｃ_２）で用いられ得る。更に、流量制限装置２１５は、シャワーヘッド１２４内で異なっていてよい長さ６１０を含む。幾つかの実施形態では、長さ６１０は、約１１ｍｍから約１２ｍｍであり得る第１の長さ６１５Ａを含む。他の実施形態では、流量制限装置２１５の長さ６１０は、約２２ｍｍから約２４ｍｍの第２の長さ６１５Ｂを含む。第１の長さ６１５Ａを有する流量制限装置２１５は、上記の図３Ａで説明したように、中央ゾーン３００Ａで用いられ得る。第２の長さ６１５Ｂを有する流量制限装置２１５は、上記の図３Ａに記載したような中央ゾーン３００Ａ以外のシャワーヘッド１２４のゾーン（例えば、中間ゾーン３００Ｂ_１及び３００Ｂ_２、並びに外側ゾーン３００Ｃ_１及び３００Ｃ_２）で用いられ得る。なお、上記のような「サイズ」及び／又は「長さ」に関連する「約」という用語は、±０．０１ｍｍである。

［００４８］図７Ａ及び７Ｂは、本明細書に記載のシャワーヘッド１２４と共に用いられ得る有孔タイル１３４の１つの実施形態の様々な図である。図７Ａは、カバープレート２２２（図２Ａに示す）に面する有孔タイル１３４の第１の面７００の底面図である。図７Ｂは、有孔タイル１３４に形成された開口部２１８のうちの１つの概略断面図である。

［００４９］有孔タイル１３４は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミック材料でできた本体７０５を含む。本体７０５は、第１の面７００と、第１の面７００と反対側の第２の面７１０（図７Ｂに示す）とを含む。第１の面７００及び第２の面７１０は、概ね平行である。少なくとも第２の面７１０は、約０．００５インチ以下の平坦度（形状寸法表示及び公差表示（ＧＤ＆Ｔ）により定義される工学的公差による）を有する。本体７０５の周縁部７２０は、第１の面７００と第２の面７１０との間に形成された複数の開口部２１８を含む。

［００５０］第１の面７００は、第１の面７００と本体７０５の周縁部７２０との間を接合する凹面７１５を含む。凹面７１５は、遷移領域７２５を含む。遷移領域７２５は、第１の面７００のエッジから始まり、本体７０５の周縁部７２０まで延びる鋭角の肩部又は斜面であってよい。遷移領域７２５は、丸い角部７３０を含む。本体７０５の周縁部７２０は、正方形の角部７３５を含む。

［００５１］複数の開口部２１８のうちの１つが、図７Ｂに示されている。開口部２１８は、第２の面７１０に形成された入り口孔又は第１の孔７４０を含む。開口部２１８はまた、第１の面７００に形成された出口孔又は第２の孔７４５も含む。第１の孔７４０と第２の孔７４５は、段付き孔７５０によって流体的に接続されている。第１の孔７４０及び第２の孔７４５は各々、フレア状の側壁７５５を含む。フレア状の側壁７５５は、約９０度（例えば、面７００及び７１０の平面から約４５度）の角度αを含み得る。

［００５２］段付き孔７５０は、第１のオリフィス７６０及び第２のオリフィス７６５を含む。第１のオリフィス７６０は、直径７７０を含み、第２のオリフィス７６５は、直径７７５を含む。直径７７５は、直径７７０よりも大きい。第１のオリフィス７６０と第２のオリフィス７６５との間に、フレア部７８０が設けられる。フレア部７８０は、約９０度の角度αを含む。直径７７０は、約０．０１７インチから約０．０１８インチであってよい。

［００５３］本開示の実施形態は、大面積基板に膜の１又は複数の層を形成することができる、シャワーヘッド及びシャワーヘッドを有するプラズマ堆積チャンバのための方法及び装置を含む。プラズマ均一性だけでなくガス（又は前駆体）流は、個々の有孔タイル１３４、有孔タイル１３４の特定のもの専用のコイル１３０、及び／又はフローコントローラ１４２、１４３、１４４の構成の組み合わせ、並びに流量制限装置２１５のサイズ及び／又は位置の変化により制御される。

［００５４］上記は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

Claims

プラズマ堆積チャンバであって、
内部領域の周囲に配置されたチャンバ本体と、
内部領域内の基板支持体と、
複数の支持部材と、複数の支持部材のうちの１又は複数に各々結合された複数の有孔タイルとを有し、基板支持体の上方に配置されたシャワーヘッドと、
前記複数の有孔タイルの上方に隔離して配置される、複数の誘電体プレートと、
前記複数の誘電体プレートの各々の上に配置される複数の誘導結合器と、を備え、
前記複数の支持部材の各々は、前記誘電体プレートのうちの１つと前記有孔タイルのうちの１つとの間に形成される領域に前駆体ガスを供給するように構成された導管を含み、前記導管は各々、流量制限装置を含み、
複数の支持部材は、第１の支持部材と第２の支持部材とを含み、
第１の支持部材内の導管の流量制限装置は第１の直径を有し、
第２の支持部材内の導管の流量制限装置は、第１の直径とは異なる第２の直径を有する、
プラズマ堆積チャンバ。
第１の支持部材内の導管の流量制限装置は第１の長さを有し、第２の支持部材内の導管の流量制限装置は第１の長さとは異なる第２の長さを有する、請求項１に記載のチャンバ。
前記複数の有孔タイル及び前記複数の支持部材は各々、界面部分を含む、請求項１に記載のチャンバ。
前記有孔タイルの各々の周囲に位置決めされたカバープレートを更に備える、請求項１に記載のチャンバ。
前記カバープレートは、その中に形成された開口部を含む、請求項４に記載のチャンバ。
各有孔タイルは、前記カバープレートに形成された開口部に整列する開口部を含む、請求項５に記載のチャンバ。
前記シャワーヘッドは、中央ゾーン、前記中央ゾーンに隣接する中間ゾーン、及び前記中間ゾーンに隣接する外側ゾーンを含む個別のガス供給ゾーンに分割されている、請求項１に記載のチャンバ。
プラズマ堆積チャンバ用のシャワーヘッドであって、
第１の支持部材及び第２の支持部材を含む複数の支持部材であって、各支持部材は、１以上の第１の支持面及び１以上の第２の支持面を含む支持部材であって、複数の第１の支持面は、複数の第２の支持面と隔離して配置される、支持部材と、
複数の有孔タイルと複数の誘電体プレートとを含む複数のガス供給アセンブリであって、前記複数のガス供給アセンブリは各々、
前記複数の第１の支持面のうちの第１の支持面に配置された有孔タイルと、
前記複数の第２の支持面のうちの第２の支持面に配置された誘電体プレートと
を含み、前記誘電体プレートの面と前記有孔タイルの面との間にガス領域が画定される、複数のガス供給アセンブリと、
各導管が、前記複数のガス供給アセンブリのガス領域の１つに前駆体ガスを供給するように構成された、第１の支持部材における第１の導管および第２の支持部材における第２の導管を含む複数の導管であって、前記導管は各々、流量制限装置を含み、
第１の導管の流量制限装置は第１の長さを有し、
第２の導管の流量制限装置は、第１の長さとは異なる第２の長さを有する、
複数の導管と、
前記シャワーヘッド内の前記複数のガス供給アセンブリの各々の上に配置されたコイルと
を備える、シャワーヘッド。
第１の支持部材内の導管の流量制限器は第１の直径を有し、第２の支持部材内の導管の流量制限器は第１の直径とは異なる第２の直径を有する、請求項８に記載のシャワーヘッド。
前記複数の有孔タイルの各々と前記支持部材とは、界面部分を含む、請求項８に記載のシャワーヘッド。
前記有孔タイルの各々の周囲に位置決めされたカバープレートを更に備える、請求項８に記載のシャワーヘッド。