半導体プロセス反応器及びその構成要素
反応器は、反応チャンバ（１６）及び排気アッセンブリ（１８）に作動的に接続されたガス供給システム（１４）を含むハウジングを有する。ガス供給システムは、少なくとも一つのプロセスガスを反応チャンバに提供する複数のガスラインを含む。ガス供給システムは更に少なくとも一つのプロセスガスを収容するミキサ（２０）を含む。ミキサは、プロセスガスを放散するように構成されたディフューザ（２２）に作動的に接続される。ディフューザは、反応チャンバの上面（２４）に直接的に取り付けられ、それによって、それらの間にディフューザ容積を形成する。ディフューザは、プロセスガスが反応チャンバに導入される前にディフューザ容積を通過する際にプロセスガスに流れ制限を提供するように構成された少なくとも一つの分配表面を含む。反応チャンバは、半導体基板が処理のために配置される反応空間を画定する。排気アッセンブリは、反応していないプロセスガスを引き込むために反応チャンバに作動的に接続され、反応空間から放出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についてのクロスリファレンス）
本出願は、２００９年４月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１６７０９３及び２０１０年４月５日に出願された通常の米国出願第１２／７５４２２３に対して合衆国法典３５巻１１９条（ｅ）に基づいて優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、概ね、半導体処理装置に関し、特に、基板反応チャンバにプロセスガスを供給するための装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
原子層堆積（“ＡＬＤ”）は、シリコンウェハなどの基板上に材料の薄膜を形成するための半導体業界でよく知られているプロセスである。ＡＬＤは、膜が堆積層の数によって決定される膜の厚さを持つ複数の超薄層の堆積によって構築される蒸着の一種である。ＡＬＤプロセスでは、堆積される材料の一つ以上の化合物（前駆体）の気体分子が基板上にその材料の薄膜を形成するために基板またはウェハに供給される。一つのパルスでは、第１の前駆体物質は、基板上に自己限定的プロセスで大部分がそのまま吸着される。前駆体物質は、所望の物質の単分子層を形成するために、その後の反応物パルスに分解されることがあります。また、吸着前駆体物質は、化合物の単分子層を形成するために、その後の反応物パルスの反応物と反応することができる。ターゲットの厚さが達成されるまで厚い膜が繰り返される成長サイクルを通じて生産される。
【０００４】
ＡＬＤプロセスでは、被覆される少なくとも一つの面を持つ一つ以上の基板は、反応器または堆積チャンバに導入される。基板は、凝縮温度以上で選択された気相反応物の熱分解温度以下の所望の温度に加熱される。一つの反応は、基板表面に所望の生成物を形成するために反応前の吸着種と反応することができる。製品は、フィルム、ライナー、または層の形態とすることができる。
【０００５】
ＡＬＤプロセス中、そのすべてが一般的に蒸気またはガス状である反応パルスは、反応物パルス間の除去ステップで反応器内に連続してパルスされる。例えば、不活性ガスのパルスは、反応物のパルス間で提供される。不活性ガスは、ガス相混合またはＣＶＤの型の反応を避けるために、次の反応物パルスの前に、一つの反応物パルスのチャンバを浄化する。ＡＬＤの特徴は、飽和表面状態に達するまで、それぞれの反応物を基板に供給されていることである。サイクルは、所望の厚さの原子層を形成するために繰り返される。自己限定的な成長を得るために、各前駆体の十分な量が、基板を飽和させるために用意される。成長率は、自己限定的であるため、成長の速度は、ＣＶＤのように反応物の流れでなく反応シーケンスの繰り返し率に比例する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＬＤ処理に使用される典型的な反応チャンバは、上プレートとトッププレートを通じて形成されたスロットを有する底プレートを含む。スロットは、プロセスガスがそこを通って反応チャンバに導入されることを許容し、スロットはガスの流れの主要なアクセスに対して垂直に配置された実質的に線形の開口である。しかし、スロットを介して反応チャンバに導入されたプロセスガスは、通常、反応チャンバを介してプロセスガスが流れる際に、スロットの幅全体に沿って同じ流速を有するため、プロセスガスがウェハの前縁と接触する総時間は、反応チャンバの幅ごとに異なる。言い換えれば、スロットを介して反応チャンバに導入されるプロセスガスの速度は、スロットの幅にわたって実質的に一定であるが、図１に示されるように、基板の前縁と接触するために反応チャンバの縁近傍でガスが反応チャンバに導入される時間は、基板の前縁と接触するために反応チャンバの中心線近傍でガスが反応チャンバに導入される時間よりも大きい。従って、反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁は、反応チャンバの側壁に近い基板の最も横方向の縁がプロセスガスにさらされる前に、大量のプロセスガスにさらされる。これは、通常、前駆体が反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁に吸着する際に、プロセスガス中の前駆体の濃度が減少するために、反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁が多くのＡＬＤサイクルで基板の側縁よりも大きい堆積厚を有することに起因する。基板の前縁から後縁に基板上を流れるプロセスガス内の前駆体濃度の減少、及び、反応チャンバの側縁に対する縦中心線科ｒｓの同様の濃度の減少が基板上に均一でない体積を生じる。したがって、スロットから基板の前縁の対応する場所まで移動するプロセスの時間が反応チャンバの幅にわたって均一であるように、スロットを介して反応チャンバに導入プロセスガスの理想的な滞留時間分布は、スロットの幅全体にわたって実質的に同じであるべきである。
滞留時間分布（“ＲＴＤ”）は、一定時間の輪郭であり（すなわち、固定の場所に到達するための流体要素の時間は一定である）、図１Ｂに示されるように、ＲＴＤの形状が基板の前縁全体に対応するように最適されるべきである。従って、反応チャンバの中心線近傍の基板の側縁から前縁まで基板の前縁全体にわたって実質的に同じ濃度を有するプロセスガスの波がある。
したがって、基板全体にわたってより均一な成膜を製造するために、反応チャンバの中にプロセスガスを導入するスロットと基板の前縁との間であらかじめ決められたＲＴＤになるようにプロセスガスが反応チャンバの中に導入されるように、プロセスガスを分配するガス供給システムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、反応チャンバに少なくとも一つのプロセスガスを提供するためのガス供給システムが提供される。ガス供給システムは、反応チャンバと流体連通しているディフューザを含む。ディフューザは、反応チャンバの上面に直接接続される。プロセスガスを分配するためのディフューザの容積は、ディフューザと反応チャンバの上面との間で画定される。
本発明の別の態様では、反応チャンバ内にプロセスガスを導入する前に少なくとも一つのプロセスガスを分配するためのディフューザが提供される。ディフューザは、プロセスガスを収容するためのそこを通って形成されたチャネルを有する入口部分を含む。ディフューザは、さらに入口部分に接続されている分配部分を含む。分配部分は、取り付け面、第１分配面、第２分配面、第３分配面及び第４分配面を備え、取り付け面、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面は、第１側面と第２側面との間で側方に延びる。第１側面及び第２側面は、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面と、取り付け面との間に延びる。
本発明のさらに別の態様では、半導体基板を処理する反応器が提供される。反応器はディフューザを含む。ディフューザは、少なくとも第１の湿った表面を有する。反応器は、ディフューザに作動的に接続された反応チャンバを更に含む。反応チャンバは、ディフューザと流体連通し、少なくとも第２の湿った表面を有する。第１の湿った表面及、第２の湿った表面又は第３の湿った表面の少なくとも一つに表面織地を含む。表面織地は、約５０−２５０Ｒａの表面粗さを有する。
本発明の利点は、図示によって示され説明された本発明の実施形態の以下の説明から当業者に明らかになるであろう。実現されるように、本発明は、他の及び異なる実施形態が可能であり、その詳細は様々な点で変更が可能である。従って、図面及び説明は、本質的に例示し、制限的ではないとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、当分野で一般的に使用される反応チャンバを通じてプロセスガスの滞留時間分布の図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、反応チャンバを通じてプロセスガスの好適な滞留時間分布の図である。
【図２】図２は、ガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの実施形態の上斜視図である。
【図３】図３は、図に示されたガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの分解図である。
【図４】図４は、線４−４に沿って切断された図２に示されたガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、ディフューザの実施形態の上斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示されたディフューザの底斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａに示されたディフューザの底平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ａに示されたディフューザの後平面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、線Ｘ−Ｘに沿って切断された図５Ｃに示されたディフューザの断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅに示されたディフューザの一部分の拡大断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、反応チャンバの上プレートの実施形態の上斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示された上プレートの上平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａに示された上プレートの底平面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、線Ｆ−Ｆに沿って切断された図６Ｂに示された上プレートの断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、図４に示されたガス分配システム及び反応チャンバの一部分の拡大断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、反応チャンバの底プレートの実施形態の上斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示された底プレートの上平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａに示された底プレートの底平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、線Ｄ−Ｄ’に沿って切断された図７Ｂに示された底プレートの断面図である。
【図８】図８は、排気シムの実施形態の上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図２−４を参照すると、半導体処理ツールで使用するための反応器１０の例示的な実施形態が示される。反応体１０は、ハウジング１２、ガス供給システム１４、反応チャンバ１６、及び排気アッセンブリ１８を含む。ハウジング１２は、半導体基板を処理することのできるチャンバを形成している。反応器１０は、反応チャンバ１６内に挿入された半導体基板を収容するように構成されている。一度反応チャンバ１６において、エッチング処理、成膜工程、ベーキング工程、または当業者に公知の任意の他のプロセスを含む多くの異なるプロセスや化学反応が、基板上に行うことができる。基板を反応チャンバ１６内で処理された後、基板は除去され、別の基板が、その後処理される反応チャンバ１６に挿入されることができる。実施形態において、ハウジング１２は、処理のコンポーネントが格納されている減圧チャンバを提供する。別の実施形態において、ハウジング１２は、大気圧のまままたはその付近でチャンバを提供する。
【００１０】
図２−４を参照すると、ガス供給システム１４、反応チャンバ１６、及び排気アセンブリ１８の例示的な実施形態が示される。ガス供給システム１４は、ディフューザ２２と流体連通しているミキサ２０にガスを送出するために構成されたガスラインを複数有している。ディフューザ２２は、半導体基板が処理される反応チャンバ１６に作動的かつ流動的に接続される。反応チャンバ１６は、上部板２４及び底板２６を含み、上部プレート２４と下部プレート２６はそれらの内部に反応空間２８を画定する。サセプタ３０は、反応チャンバ１６に対して昇降するように構成され、基板３２を反応空間２８に挿入すると共に基板３２をそこから取り除く。排気アセンブリ１８は、反応チャンバ１６に作動的かつ流動的に接続され、プロセスガスを取り出し、そこから流出する。図４に示されるように、ミキサ２０、拡散板２２、反応チャンバ１６、及び排気アセンブリ１８を通るガスの流路Ａが示される。特に、ミキサ２０及びディフューザ２２を流れるガスは、実質的反対の方向に流れ、これらのガスの方向は、反応チャンバ１６を通って流れる。
図２−３に示すように、ガス供給システム１４はミキサ２０に作動的に接続されているガスラインを複数有している。実施形態では、ミキサ２０に反応ガスや液体を導入するためのガスラインは、第１反応ガスライン３４、第２反応ガスライン３６、第３反応ガスライン３８、および第４反応ガスライン４０を含む。それは、多くの反応ガスラインが、それらに反応物を供給するためにミキサ２０に作動的かつ流動的に接続されることを当業者によって理解されるべきである。反応ガスライン３４、３６、３８、４０は固体ソースからの気化した前の形、液体ソース、オゾン、水または基板の処理に使用される任意の他の反応物から気化した前の形などの反応物を供給するように構成される。ガスライン３４、３６、３８、４０はガスを搬送するように構成されるものとして説明されていますが、ガス、蒸気、および/または液体がこれらのラインを介してミキサ２０に搬送される可能性があることを当業者によって理解されるべきである。ガス供給システム１４は第１バイパスライン４２、第２バイパスライン４４、第３バイパスライン４６、および第４バイパスライン４６とを含む。バイパスライン４２、４４、４６、４８はミキサ２０に不活性ガスを搬送するように設定されています。各バイパスライン４２、４４、４６、４８は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０に作動的に接続されている。バイパスライン４２、４４、４６、４８は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０とミキサ２０に流体連通している。ガス供給システム１４はさらに、第１バック吸引（back-suction）ライン５０、第２のバック吸引ライン５２、第３バック吸引ライン５４、および第4バック吸引ライン５６を含む。バック吸引ライン５０，５２，５４，５６は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０、バイパスライン４２，４４，４６，４８及び排気アッセンブリ１８に作動的かつ流動的に接続される。バック吸引ライン５０，５２，５４，５６は、反応ガスライン３４，３６，３８，４０からの反応ガス及び／又はバイパスライン４２、４４からの不活性ガスを、これらのガスを引き込むこと及び反応チャンバ１６をバイパスすることにより選択的に供給するように構成される。実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０に、バイパスライン４２，４４，４６，４８およびバック吸引ライン５０，５２，５４，５６はすべてチタンで形成されていますが、これらのラインは、ステンレス鋼、またはミキサ２０や排気アセンブリ１８に搬送されている任意の気体や液体と反応しない他の任意の材料で作ることができることを当業者は理解されるべきである。
【００１１】
図２−４に示すように、ガス供給システム１４は、反応ガスライン３４，３６，３８，４０及びバイパスライン４２，４４，４６，４８から反応ガスと不活性ガスを受け取るように構成されたミキサ２０を含む。実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０は永久に溶接でミキサ２０に接続される。別の実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０は、ガスラインが破損または取り換えられる必要がある場合に個々のガスライン及び対応するバイパス及びバック吸引ラインだけを取り換えのためにミキサ２０から取り外すように取り外し可能にミキサ２０に固定される。実施形態では、図４の断面図に示されるように、ミキサ２０は、本体５８と本体５８に形成されたチャンバ６０を含む。実施形態では、二つの反応ガスライン３４，３６は、一方の本体５８に取り付けられ、他の二つの反応ガスライン３８，４０は、他方の本体に取り付けられ、ガスは両方向にチャンバ６０に導入され、それによってガスをディフューザ２２に流れる前にチャンバ６０内で循環させる。ミキサ２０は、ディフューザ２２に着脱可能に取り付けられ、ディフューザと流体連通する。実施形態では、ミキサ２０は、チタンで形成されるがミキサは代替的に、ステンレス鋼またはミキサ２０を通ってディフューザ２２に搬送されるガス又は流体と反応しない他の任意の材料で作ることができることを当業者は理解されるべきである。ガス供給システム１４は、ミキサ２０と流体連通するディフューザ２２を備え、ディフューザ２２は図４に示すように分散ガスの流れを反応チャンバ１６に提供するように構成される。反応チャンバ１６の上プレート２４は、上面６２、下面６４及び上面６２と下面６４との間に延びる縁部６６を含む。ディフューザ２２は、反応チャンバ１６の上面６２に直接取り付けられ、それによって、それらの間にディフューザ容量を画定する。図５Ａ−５Ｆを参照すると、ディフューザ２２の例示的な実施形態が示される。図示の実施形態では、ディフューザ２２は、反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２に解放可能に固定できる扇形部材である。ディフューザ２２は、入口部分７０及び分配部分７２を含む。実施形態では、入口部分７０及び分配部分７２は一体に形成される。他の形態では、入口部分７０及び分配部分７２は、別個に形成され、その後互いに固定的に取り付けられる。ディフューザ２２は、接続面７４、取り付け面７６、上面７８、端面８０及び上面７８から延びる一対のボス８２を含む。接続面７４は、ディフューザ２２がそれに取り付けられるときミキサ２０の本体５８と接するように構成される。取り付け面７６は、それにディフューザ２２が取り付けられる反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２と接するように構成される。ディフューザ２２の上面７８は、取り付け面７６と対向する面であり、反応チャンバ１６から離れる方向に向けられる。端面８０は、取り付け面７６と上面７８との間に延び、端面８０は、入口部分７０と反対にあるディフューザ２２の曲がった端部を形成する曲がった表面である。
【００１２】
ディフューザ２２の入口部分７０は、図５Ｃ−５Ｅに示されるように、ガスがディフューザ２２の分配部分７２に導入される前にミキサ２０を出るガスの通路を提供するように構成される。図４に示されるように、入口部分７０は、ミキサ２０の本体５８に直接的に取り付けられて構成された実質的に方形部材である入口ブロック８４を含む。入口ブロック８４は、そこを通って形成されたチャンネル８６を含む。チャンネル８６は、ミキサ２０のチャンバ６０と直接流体連通し、ミキサ２０に導入されたガスはディフューザ２２の入口ブロック８４に形成されたチャンネル８６の中にそこから搬送される。チャンネル８６は、ミキサ２０とディフューザ２２の分配部分７２との間の実質的に直線通路を提供するのが好ましい。チャンネル８６は、入口部分７０を通って延びる中心軸線Ｂ（図５Ｅ）を中心にして対称であるのが好ましい。実施形態では、チャンネル８６は、第１通路８８及び隣接する第２通路９０で形成され、第１及び第２通路８８、９０は、連続した流れ通路を形成する。第１通路８８は第１入口面９２によって画定され、第２通路９０は、第２入口面９４によって画定される。
【００１３】
実施形態では、入口ブロック８４を通じた第１通路８８を画定する第１入口表面９２は、図５Ｅに示されるように、第１入口表面９２の直径が、第２通路９０に隣接した位置における小さな直径に対してミキサ２０に隣接する位置で大きいように実質的に円錐形状を有する。第１通路８８の断面領域はミキサ２０を出るガスの流路の方向に増加するので、これらのガスの流速は、ガスが第１通路８８の長さに沿って移動する際に増加する。他の実施形態では、第１入口表面９２は、実質的に円筒形であり、それによって、その長さに沿った第１通路８８の実質的に一定な断面を提供する。第１入口表面９２は、第１通路８８を通る一定のガスの流速を増加、減少又は維持するあらゆる形状に形成されることを当業者に理解されるべきである。
【００１４】
実施形態では、図５Ｅに示されるように、入口ブロック８４を通じた第２通路９０を画定する第２入口表面９４は、実質的に円筒形であり、それによって、その長さに沿った第２通路９０の実質的に一定な断面を提供する。第１入口表面９２が実質的に円錐形で、第２入口表面９４が実質的に円筒形であり、その表面間のインターフェースは、第１通路８８を通るガスの流速がその長さに沿って継続的に増加し、一方、第２通路９０を通るガスの流速がその長さに沿って実質的に同じままであるような移行を提供する。他の実施形態では、第２入口表面９４は、第２入口表面９４の直径が分配部分７２に隣接する位置における小さな直径に対して第１入口表面９２に隣接する位置において大きいように実質的に円錐形状（図示せず）を有する。第１入口表面９２及び第２入口表面９４が共に実質的に円錐形である場合、これらの面は、第１通路８８及び第２通路９０が入口ブロック８４を通じた継続的に狭い通路を提供するように構成され、それによって、そこを通って流れるガスの流速を緩やかに増加する。第２入口表面９４は、第２通路９０を通る一定のガスの流速を増加、減少又は維持するあらゆる形状に形成されることを当業者に理解されるべきである。第１通路８８と対向する第２通路９０の端部は、ディフューザ２２の分配部分７２の中に開く。
【００１５】
図５Ｃ−５Ｅに示されるように、プロセスガスは、ミキサ２０と分配部分７２との間に延びる入り口部分７０を通って形成されたチャンネル８６によって分配部分７２の中に導入される。実施形態では、分配部分７２は、第１分配表面９６、第２分配表面９８、第３分配表面１００、第１偏向表面１０２、第１側表面１０４及び第２側表面１０６を含み、それらの間に延びる第３側表面１０８を有するディフューザ容積６８の側方の境界を画定する。図示の実施形態は、入り口部分７０と分配部分７２の第３側表面１０８との間に延びる４つの別個の表面を含むが、それらは、それらの間に延びるように結合させることができる多くの別個の表面にすることができることを当業者に理解されるべきである。
【００１６】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第１分配表面９６は、入り口部分７０、第２分配表面９８及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、図５Ｆの角度αとして示されるように、第１分配表面９６と反応チャンバ１６の上プレート２４の上表面６２との間の距離が入口部分７０から分配部分７２の第３側表面１０８に向かう方向に減少するように、第１分配表面９６は傾斜される。実施形態では、第１分配表面９６は、約０−１０度で傾斜される。他の実施形態では、第１分配表面９６は、約３−７度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第１分配表面９６は、約４度で傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間に第１分配表面９６の側方スロープがない。他の実施形態では、第１分配表面９６は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１７】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第２分配表面９８は、入り口部分７０、第１分配表面９６、第３分配表面１００及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、図５Ｆの角度βとして示されるように、第２分配表面９８と、反応チャンバ１６の上プレート２４の上表面６２との間の距離が第１分配表面９６から分配部分７２の第３側表面１０８に向かう方向に減少するように、第２分配表面９８は傾斜される。実施形態では、第２分配表面９８は、約５−２０度で傾斜される。他の実施形態では、第２分配表面９８は、約７−１５度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第２分配表面９８は、約１０度で傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間に第２分配表面９８の側方スロープがない。他の実施形態では、第２分配表面９８は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１８】
ディフューザ容積６８を通って流れるプロセスガスは、第１偏向面１０２を超えて流れる前に第３放散面１００を超えて流れ、第３放散面１００は、以下に詳細に説明される。図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第１偏向面１０２は、第３分配表面１００及び分配部分７２の第１、第２、第３の側面１０４、１０６、１０８とによって制限される。実施形態では、第１偏向面１０２は、図５Ｆの角度θで示されるように、第１偏向面１０２と反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２との間の距離が第３分配表面１００から分配部分７２の第３側面１０８の方に向かう方向に増加するように傾斜される。実施形態では、第１偏向面１０２は、約１０−３５度で傾斜される。他の実施形態では、第１偏向面１０２は、約２０−３０度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第１偏向面１０２は、約２６度で傾斜される。第１分配表面９６、第２分配表面９８及び第１偏向面１０２は、入り口部分７０から分配部分７２の第３側面１０８の方に向かう縦方向あるいは第１側面１０４から第２側面１０６への側方向のいずれかの方向においてあらゆる角度で傾斜されることを当業者に理解されるべきである。実施形態では、第１側面１０４と第２側面１０６との間に第１偏向面１０２の側方スロープがない。他の実施形態では、第１偏向面１０２は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１９】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第３分配表面１００が第２分配表面９８、第１偏向面１０２及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、第３分配表面１００は、第１分配表面９６及び第２分配表面９８は上述のように長手方向に傾斜されたときに横方向に傾斜される。第３分配表面１００は、ディフューザ２２の縦軸線（図５Ｃ）に沿って整合された中心線１００を中心にして対称である。ディフューザ２２が反応チャンバ１６の上プレート２４に取り付けられるときに、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離が、実施形態では、約１．０−３．０ｍｍである。他の実施形態では、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離は、約２．０−２．５ｍｍである。他の実施形態では、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離は、約２．２４ｍｍである。第３分配表面１００は、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００が、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離に対して上プレート２４の上面６２からさらに離れて離間されるように、側方に傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約３．０−５．０ｍｍである。他の実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約３．５−４．８ｍｍである。さらに他の実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約４．０ｍｍである。中心線１１０と対向する第１側表面１０４及び第２側表面１０６との間の第３分配表面１００の側方スロープは、第３分配表面１００が上プレート２４の上面６２から離れて離間され、中心線１１０と対向する第１側表面１０４及び第２側表面１０６との間で非直線状であるように、連続的に傾斜し、あるいは、曲げられる。
【００２０】
第３分配表面１００は、プロセスガスがミキサ２０から反応チャンバ１６へディフューザ容積６８を通じて流れるときにプロセスガスのために第１のガスの流れ制限として作用する。第１分配表面９６及び第２分配表面９８は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間の連続的に増加する側方の幅を提供し、第１分配表面９６及び第２分配表面９８と上プレート２４の上面との間の連続的に増加する高さを提供し、第３分配表面１００は、プロセスガスが第１偏向面１０２と接し反応チャンバ１６の方に向けられる前に第１側表面１０４と第２側表面１０６との間でプロセスガスを側方に分配されるように特に形状づけられる。プロセスガスを側方に分配するに加えて、第３分配表面１００は、ディフューザ容積６８の幅にわたってプロセスガスの相対的なガスの流速を変更する。特に、図示の実施形態の第３分配表面１００は、中心線１１０に対する側方へのガスの流れに対して徐々に制限をなくすことを提供しながら、ディフューザ２２の中心軸線近傍のガスの流速を減速するように中心線１１０近くのガスの流れを制限する。従って、第１側表面１０４及び第２側表面に隣接する第１偏向面１０２と接するプロセスガスの流速は、中心線１１０近くの第１偏向面１０２と接するプロセスガスの流速よりも大きい。従って、ディフューザ２２から反応チャンバ１６の中に流れるプロセスガスの速度は、第１偏向面１０２の幅にわたって変化する。それらの幅にわたって予め決められたガスの流速の分配を提供するように第３分配表面１００の形状が形状づけられ又は傾斜され、生じるガスの流速の分配は、以下に詳細に説明されるように対応する滞留時間の分布を提供することを当業者に理解されるべきである。入口部分７０と第３の側面１０８との間のその方向に延びる表面は
ディフューザ２２の幅にわたって相対的なガスの流速を制御する第１流れ制限を提供できることを当業者に理解されるべきである。
【００２１】
実施形態では、ディフューザ２２は、図５Ｂ−５Ｃに示されるように、第１移行面１１２及び第２移行面１１４を含む。第１移行面１１２及び第２移行面１１４は、ディフューザ２２の分配部分７２の側方に配向された面と垂直方向に配向された面との間に移行を提供する曲面である。第１移行面１１２は、実質的に垂直方向に配向された第１側面１０４、実質的に側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２の間に移行を提供する。第２移行面１１４は、実質的に垂直方向に配向された第２側面１０６、実質的に側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２の間に移行を提供する。他の実施形態では、垂直方向に配向された第１側面１０４及び第２側面１０６は、側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２と共に直接的に移行し、中間の移行面を有しないでそれらの間に角度を形成する。
【００２２】
実施形態では、ディフューザ２２の分配部分７２の第１側面１０４及び第２側面１０６は、図５Ｃに示されるように、各隣接部分がディフューザ２２の中心線１１０に対して側方向に様々な湾曲を有する多数の部分でそれぞれ形成される。側方向の第１側面１０４及び第２側面１０６の形状は、これらのプロセスガスが第１側面１０４及び第２側面１０６と接するときにプロセスガスの再循環を削減または排除するために最適化することができる。他の実施形態では、入り口部分７０と第３側面１０８との間の第１側面１０４及び第２側面１０６の形状は、それらの間に一貫した湾曲を有する。
【００２３】
プロセスガスがディフューザ２２を通過した後、プロセスガスは、図４及び６Ａ−６Ｄに示されるように、上プレート２４を通って反応チャンバ１６のなかに導入される。上プレート２４は、上面６２、下面６４及び上面６２と下面６４との間に延びる縁６６を含む。図６Ｃに示されるように、下面６４は、実質的に平面である。上面６２は、それらから延びる一対の起立したボス１２０を含む。上面６２は、上面６２から上プレート２４の厚さに延びる凹部領域１２２を含む。凹部領域１２２は、ディフューザ２２が図４に示されるように、上プレート２４に取り付けられるときディフューザ２２の入り口部分７０を収容するように構成される。凹部領域１２の深さは、入り口部分７０がそれらの中に配置されるのを許容するように寸法づけられ形状づけられる。
【００２４】
図４及び図６Ａ−６Ｄに示されるように、上プレート２４は、起立面１２４を更に含む。起立面１２４は、ディフューザ２２の分配部分７２に実質的に対応するように形状づけられる。従って、ディフューザ２２が上プレート２４の上面６２に直接取り付けられるときに、ディフューザ２２の取り付け面７６は、上プレート２４の起立面１２４と実質的に整合される。起立面１２４は、ディフューザ２２の取り付け面７６の外形よりもわずかに大きく寸法づけられ、取り付け面７６が上プレート２４と接触関係にあるのを確実にすることを当業者に理解されるべきである。ディフューザ容積６８（図４）は、上プレート２４の起立面１２４、第１、第２、第３の分配表面９６、９８、１００、第１偏向面１０２、第１、第２、第３の側面１０４、１０６、１０８、ディフューザ２２の第１及び第２移行面１１２、１１４の間で画定される。
【００２５】
上プレート２４は、図４及び図６Ａ−６Ｅに示されるように、その厚さを通じて形成された入口スロット１２６を含む。実施形態では、入り口スロット１２６は、ディフューザ２２の第３側面１０８に実質的に対応する湾曲スロットとして形成される。実施形態では、入口スロット１２６の形状は、概ね、基板３２の前縁に対応し、プロセスガスが入口スロット１２６と基板３２の前縁との間で流れなければならない距離を減少し、ガスが入口スロット１２６と基板３２の前縁との間で流れなければならない距離は、入り口スロット１２６の幅全体にわたって実質的に同じである。入り口スロット１２６の形状は、スロット１２６と基板３２の前縁との間でプロセスガスの予め決められた滞留時間分布を提供するために第３分配表面１００の形状と組み合わせて最適化される（図４）。他の実施形態では、入り口スロット１２６は、実質的に線形である。入り口スロット１２６は、実質的に直線、湾曲、あるいは他の形状にすることができ、湾曲した入り口スロット１２６は、反応空間２８内で予め決められた滞留時間分布を提供するのに十分な曲率を有することができることを当業者に理解されるべきである。入り口スロット１２６は、ディフューザ２２から反応空間２８へ流れるときにプロセスガスに付加的な流れ制限を提供しないように寸法づけられ形状づけられるべきである。
【００２６】
図４及び図６Ａ−６Ｅに示されるように、上プレート２４の厚さを通じて形成された入り口スロット１２６は、外面１２８、内面１３０、第１傾斜面１３２、第２傾斜面１３３、及び、外面１２８と内面１３０、第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３との間に移行を提供する一対の隅面１３４によって画定される。実施形態では、これらの面の間の距離が入り口スロット１２６の長さ全体に沿って実質的に同じであるように、外面１２８及び内面１３０は、実質的に同心である。実施形態では、外面１２８及び内面１３０は、ディフューザ容積６８と反応空間２８との間に実質的に垂直な通路を提供するように実質的に垂直に配向される。実施形態では、入り口スロット１２６は、第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３を有しないで外面１２８及び内面１３０だけで形成される。他の実施形態では、第１傾斜面１３２は、上プレート２４の上面６２から下方に延びる。第１傾斜面１３２は、移行面を提供し、入口スロット１２６の中のディフューザ容積６８を出るプロセスガスが直角に移行しないように移行面を提供する。代わりに、第１傾斜面１３２は、ガスの流れが実質的に水平な流れ方向から実質的に垂直な流れ方向にゆっくりと移行するのを許容し、それによって、これらの限定された領域で化学蒸着の成長モードを引き起こしプロセスガスの流れに流入する、乱流、渦、又は再循環を作る急激な移行を避ける。
【００２７】
内面１３０は、第１傾斜面１３２と第２傾斜面との間で実質的に垂直用に延びる。図４及び図６Ｄ−６Ｅに示されるように、第２傾斜面１３３は、上プレート２４の下面６４から直角に上方に延びる。第２傾斜面１３３は、反応空間の２８の入り口スロット１２６を出るガスが、上述の乱流問題を生じる直角に移行しないように移行面を提供する。その代わりに、第２傾斜面１３３は、ガスの流れを実質的に垂直な流れ方向から実質的に水平な流れ方向にゆっくりと移行するのを許容する。第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３は、入口スロット１２６内の再循環または乱流の可能性を減らす。第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３は上プレート２４の上面６２及び下面６４に対してあらゆる角度で形成されることができることを当業者に理解されるべきである。
【００２８】
動作では、ガスの流れが第３分配面１００と上プレート２４の上面６２との間で制限されるディフューザ２２を通じてプロセスガスが流れ、次に、プロセスガスは、入り口スロット１２６を通じて反応チャンバ１６の中に導入される。
【００２９】
第３分配表面１００は、それらの中心線１１０に対してディフューザ２２の幅にわたってプロセスガスのガスの流速を変更するように構成される。従って、プロセスガスが入り口スロット１２６に入ると、プロセスガスのガスの流速は、入り口スロット１２６の幅全体で同様に変更する。実施形態では、図１Ｂに示されるように、入口スロット１２６の形状と組み合って変更されたガスの流速は、プロセスガスの波が実質的に基板の前縁の形状に対応するように形状づけられた滞留時間分布を提供する。プロセスガスの滞留時間は、所定の距離を移動する流体要素にかかる時間である。滞留時間分布は、幅全体に渡って一定の滞留時間の輪郭である。従って、図１Ｂは、入り口スロット１２６から基板の前縁までプロセスガスが流れる時間が反応チャンバ１６の幅全体にわたって一定であるように滞留時間分布の形状が基板の前縁と密接に対応する例示的な滞留時間分布を示す。図示の滞留時間分布の形状は、反応チャンバの中心線近傍のガスの低い流速に関して反応チャンバの対向する側縁近くの高いガスの流速で入り口スロット１２６を出るガスの流速が結果として生じる。入り口スロット１２６と基板の前縁との間の距離全体は、反応チャンバの幅にわたってほぼ同じであるが、反応空間２８内の流体力学は、そのような形状の滞留時間分布を生じるために予め決められたガスの流速分布が必要である。図１Ｂは、ディフューザ２２の第３分配面１００によって生じたガスの流れに対する制限から生じる滞留時間分布の単に例示的な実施形態を示すが、第３分配面１００又はガスの流れの制限を提供するように形成されたディフューザの他の面は、予め決められた滞留時間分布を形成するように変更することができる。他の実施形態では、第３分配面１００は、入り口スロット１２６の幅にわたって生じたガスの流速分配が、“中央が重い”実質的に平らな形状を有する滞留時間分布を生じるように形状づけられる。換言すれば、滞留時間分布の形状は、基板の後縁の形状に対応する。
【００３０】
上プレート２４は、底プレート２６に取り付けられ、図４に示されるように、上プレート２４と底プレート２６との間に反応空間２８が形成された反応チャンバ１６を形成する。図７Ａ−７Ｃに示されるように、底プレート２６は、上面１３６、下面１３８、上面１３６と下面１３８との間に延びる縁１４０を有する実質的に平らな部材である。底プレート２６は、凹部面１４４、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び第２変更面１５２で形成された凹部領域１４２を含み、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び第２変更面１５２は、凹部面１４４と底プレート２６の上面１３６との間で延びる。実施形態では、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６と凹部面１４４との間で実質的に線状に延び、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び凹部表面１４４は、概ね垂直である。他の実施形態では、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６から概ね垂直に延び、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０と、凹部表面１４４との間に移行のためのわずかな曲率半径を含む。第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６と底プレート２６の凹部表面１４４との間に延びるように配向されることができることを当業者に理解されるべきである。
【００３１】
第２偏向表面１５２は、図４、７Ｂ及び７Ｄに示されるように、上面１３６と底プレート２６の凹部表面１４４との間に延びる。第２偏向表面１５２は、側方及び垂直の両方向に曲がっている。実施形態では、第２偏向表面１５２は、底プレート２６の縦中心線を中心にして側方に弧状され、第２偏向表面１５２の弧状の形状は、上プレート２４を通じて形成された入口スロット１２６の弧状形状に実質的に対応する。側方向への第２偏向表面１５２の曲率半径は、上プレート２４を通じて形成された入口スロット１２６の曲率半径及びディフューザ２２の第１偏向面１０２の曲率半径に対応すべきであることを当業者に理解されるべきである。実施形態では、第２偏向表面１５２は、凹部領域１４２の第１側縁１４６と第３側縁１５０との間に延びる。第２偏向表面１５２は、底プレート２６の上面１３６と凹部表面１４４との間に曲がった表面を提供し、入口スロット１２６を通じた実質的に垂直な流れ方向から反応空間２８を通じた実質的に水平な流れ方向にプロセスガスを再び導く。上面１３６と凹部表面１４４との間の第２偏向表面１５２の曲率半径及び長さ全体は、プロセスガスがガスの十分な乱流又は再循環を生じないで流れ方向を変えることができるのに十分な角度又は長さにすることができることを当業者に理解されるべきである。
【００３２】
また、底プレート２６は、図７Ａ−７Ｄに示されるように、そこを通って形成された開口１５４を含む。開口１５４は、底プレート２６の凹部表面１４４と下面１３８との間に延びる。開口１５４は、反応チャンバ１６内で処理される基板３２を搬送するサセプタ３０を収容するように形成されている（図４）。動作では、サセプタ３０は、ハウジング１２のなかに挿入された基板３２を収容するように引き出され又は下げられる。ひとたび基板３２がサセプタ３０に載せられると、サセプタ３０は、サセプタ３０が底プレート２６近くにあるいは底プレート２６と接するまで配置される処理位置まで開口１５４の中に上げられる。基板３２の処理が完了した後、サセプタ３０は、開口部１５４から離れて下げられ、サイクルが別の基板３２に関して繰り返される。
【００３３】
図４、７Ａ−７Ｄに示されるように、プロセスガスが底プレート２６の第２偏向面１５２に隣接する入り口スロット１２６を通じて反応空間２８の中に導入され、底プレート２６の凹部領域１４２の第２側縁１４８と隣接して形成された排気スロット１５６を通じて反応空間２８を出る。排気スロット１５６は、底プレート２６の凹部表面１４４と下面１３８との間に延びる細長いスロットである。実施形態では、排気スロット１５６は、凹状領域１４２の第１側縁１４６と第３側縁１５０との間で側方に全距離を延びる。他の実施形態では、排気スロット１５６は、第１側縁１４６と第３側縁１５０との間の距離の一部分だけ横方向に延びる。実施形態では、排気スロット１５６は、底プレート２６の縦軸線を中心にして対称である。排気スロット１５６は、上プレート２４と底プレート２６間の反応空間２８をプロセスガスがでることができるのに十分なあらゆる長さ又は幅を有することができることを当業者に理解されるべきである。排気スロット１５６は、そこを通るガスの流れに制限を提供しないが排気アッセンブリ１８を通じたコンダクタンスプロファイルを調整することにより基板の前縁での滞留時間分布の全体的な制御でガス供給システム１４を補助することができるように構成されるべきである。プロセスガスは、排気スロット１５６を通じて反応チャンバ１６を出て、排気アッセンブリ１８に収容される。
【００３４】
図２−４に示される実施形態では、排気アッセンブリ１８は、反応チャンバ１６の底プレート２６に作動的に接続される。実施形態では、排気アセンブリ１８は、排気シム１５８、排気樋１６０、及び、プロセスガスを供給し排気樋１６０からハウジング１２の外へ流出するパイプを含む。組み立てられると、排気シム１５８は、排気樋１６０と底プレート２６の下面１３８との間に配置され、排気アセンブリ１８は、反応チャンバ１６に直接取り付けられる。
【００３５】
図８に示されるように、排気シム１５８は、そこを通って形成された細長い制限スロット１６２を含む。排気シム１５８は、プロセスガスの流れに対して第２の制限を提供する。実施形態では、制限スロット１６２の長さは、底プレート２６を通って形成された排気スロット１５６の長さに実質的に対応する。制限スロット１６２は、スロットがボウタイ形状であるように形成される。換言すれば、制限スロット１６２の幅は、制限スロット１６２の中間点１６６における狭い幅に対して制限スロット１６２の開口端部１６４で大きい。排気スロット１５６の幅に沿ったプロセスガスの実質的に一貫した流れの速度を考えると、制限のスロット１６２の形状は、制限スロット１６２の形状は、制限スロット１６２の端部１６４近くのプロセスガスに対する少ない流れ制限に対して、制限スロット１６２の中間点１６６を通るプロセスガスに対して増大した流れを提供する。従って、制限スロット１６２の中間点１６６近くのガスの流速は、排気シム１５８を出るので制限スロット１６２の端部１６４近くのガスの流速よりも少ない。その結果、ディフューザ２２の第３分配面１００によって生じたガスの流れ制限と組み合ったこの第２のガスの流れ制限は、処理される基板３２の前縁全体の形状に密接に対応する反応チャンバ１６を通じた滞留時間分布を生じる。
【００３６】
上プレート２４及び底プレート２６が組み合わされて図４に示されるように反応チャンバ１６を形成するとき、反応空間２８は、底プレート２６の凹部領域１４２、サセプタ３０、上プレート２４の下面６４の間に画定される。反応空間２８は、そこを通ってプロセスガスが入口スロット１２６と排気スロット１５６との間で移動できる容積を提供する。反応空間２８内で、プロセスガスが基板３２と接し、基板３２上に材料の層を堆積させる。副産物あるいは基板の表面上で化学反応した副産物及び未反応のプロセスガスは、排気スロット１５６を介して反応チャンバ１６から引き出される。
【００３７】
図６Ｅに示されるように、ディフューザ２２が組み合わされた反応チャンバ１６に取り付けられると、入り口スロット１２６の外面１２８と上プレート２４の上面６２との接合部に形成された縁部は、ディフューザ２２の取り付け面７６に直に隣接して配置される。その結果、第３側面１０８とディフューザ２２の取り付け面７６との接合部に形成された縁部は、ディフューザ２２の縁部が入り口スロット１２６の対応する縁部と整合しないように上プレート２４に形成された入り口スロット１２６を画定する間隙内に配置される。
【００３８】
同様に、上プレート２４が底プレート２６取り付けられて反応チャンバ１６を形成すると、第２偏向表面１５２と底プレート２６の上面１３６との間に形成された凹部領域１４２の縁部は、入り口スロット１２６に隣接して配置された凹部領域１４２の縁部が上プレート２４の下面６４と接するように、上プレート２４の入り口スロット１２６の外面１２８をわずかに超えて配置される。その結果、外面１２８と上プレート２４の下面６４との接合部によって形成された縁部は、底プレート２６の凹部領域１４２上に配置される。従って、ディフューザ２２の縁部は、入り口スロット１２６の対応する縁部に対してわずかにオフセットし、入り口スロット１２６の縁部は、底プレートの凹部領域１４２の対応する縁部に対してわずかにオフセットする。これらのオフセットの縁部は、プロセスガスがディフューザ容積６８から反応空間２８への入り口スロット１２６まで移行するときカスケードの流れ効果を提供し、ガスの流れは、流れ方向を概ねＵターンに変更する。カスケードの流れ効果は、ディフューザ２２、上プレート２４及び底プレート２６の対応する縁部が整合されていないときに生じるかもしれないプロセスガスの再循環を減少又は排除する。第１のガスの流れ制限は、入り口スロット１２６がガスの流れ制限として作用しないように入り口スロット１２６から上流に移動するため、ディフューザ２２と反応チャンバ１６との分解は簡単である。その結果、分解の容易は、ディフューザ２２及び反応チャンバ１６の表面に表面織地を清掃又は追加するためのより直接的な見通し線が可能になる。
【００３９】
実施形態では、ガスライン、ミキサ２０、およびディフューザ２２を含むガス供給システム１４の全体及び反応チャンバの上プレート２４及び底プレート２６は、ステンレス鋼から形成される。ガスライン、ミキサおよび／またはディフューザ２２は、チタン、アルミ、合金、または、基板処理で使用されるプロセスガスに対して不活性な任意の材料で形成されることができることを当業者に理解されるべきである。ミキサ２０、ディフューザ２２、上プレート２４及び底プレート２６は、全て、ガスラインから排気アッセンブリ１８まで流れるプロセスガスによって接触される面を含む。プロセスガスと接触する各面は、面全体の少なくとも一部分が、プロセスガスがシステム全体を流れるときにプロセスガスにさらされることを意味する湿った面である。ミキサ２０に関し、チャンバ６０を画定する面は、それがプロセスガスと接するので湿る。ディフューザ２２に関し、入り口部分７０を通ってチャンネル８６を形成する第１入口面９２及び第２入口面９４は、湿った面である。付加的に、ディフューザ容積６８のこれらの湿った面は、第１、第２、第３の分配面９６、９８、１００、第１偏向面１０２、第１、第２、第３側面１０４、１０６、１０８、第１及び第２移行面１１２、１１４、及び、上プレート２４の立ち上がった面１２４の少なくとも一部分を含む。入り口スロット１２６に関して、外面１２８、第１及び第２傾斜面１３２、１３３及び内面１３０も湿った面である。反応チャンバ１６に関して、反応空間２８を画定する表面のすべては湿った面である。反応空間２８の湿った面は、凹部領域１４２によってさらされた上プレート２４の下面６４の少なくとも一部分、凹部表面１４４、第１、第２、第３側縁１４６、１４８、１５０、及び、第２偏向面１５２を含む。
【００４０】
基板３２の処理中、プロセスガスはガス供給システム１４及び反応チャンバ１６の中に導入されると、プロセスガスは、処理される基板３２の表面と共に湿った面と反応する。ＡＬＤプロセスの各サイクルの後、材料のほぼ単層は、ガス供給システム１４及び反応チャンバ１６の湿った面の全てと共に基板３２のさらされた面上に堆積される。湿った面が非常に少ない表面粗さを有する場合、材料の堆積層は、湿った面に接着されず、フィルムの蓄積と共に湿った面から剥がれる。そして、剥離された堆積層は、基板上に載り、それによって、基板に全体的に均一でない成膜を与え、実行可能なチップを得ることができる基板の少ない表面を生じる。しかしながら、濡れた表面が、非常高い表面粗さを有する場合、湿った面の全表面領域は、プロセスガスが処理される基板３２に達する前に湿った表面に付着するプロセスガス中の前駆体材料のせいで、プロセスガスの濃度が著しく少なくなることによって増加される。従って、本発明は、堆積された材料の剥離が減少し、基板表面と結果的に接するプロセスガスの前駆体物質の濃度が湿った面への吸着によって著しく減少されるように、湿った面の各々に表面織地を提供する。ＡＬＤは、表面に敏感なプロセスであるため、表面織地の量及び程度は、湿った面上の前駆物質の吸着に起因する化学的損失で、湿った表面の剥離及び非接着によって生じたフィルムストレスの減少を相殺するように最適化される。
実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約３０−２５０Ｒａ（又はμインチ）である。他の実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約３２−１１０Ｒａである。さらに他の実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約９０Ｒａである。ミキサ２０、ディフューザ２２、反応チャンバ１６の湿った表面の表面粗さは、湿った面との物理的及び化学的の両方の接点を利用することができる複数ステップのプロセスを介して行われる。
表面織地は、理想表面から垂直方向の偏差が大きく制御されるように表面を処理するために使われるテクニックである。表面織地は、機構（すなわち、材料を除去するための砂塵又はビードブラストあるいは研磨）あるいは、開始する表面から表面をおこすための同様のまたは異なる互換性のある材料で表面を塗布すること（すなわち、スプレー塗装、粉体塗装、浸漬、蒸着、スピンオンコートなど）を含む様々な技術によって達成されることができる。
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はそのように限定されず、変更は本発明から逸脱することなく行うことができる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定画定され、すべてのデバイス、プロセス、およびクレームの意味内に入る方法は、文字通りに又は等価で、そこに包含されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願についてのクロスリファレンス）
本出願は、２００９年４月６日に出願された米国仮特許出願第６１／１６７０９３及び２０１０年４月５日に出願された通常の米国出願第１２／７５４２２３に対して合衆国法典３５巻１１９条（ｅ）に基づいて優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、概ね、半導体処理装置に関し、特に、基板反応チャンバにプロセスガスを供給するための装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
原子層堆積（“ＡＬＤ”）は、シリコンウェハなどの基板上に材料の薄膜を形成するための半導体業界でよく知られているプロセスである。ＡＬＤは、膜が堆積層の数によって決定される膜の厚さを持つ複数の超薄層の堆積によって構築される蒸着の一種である。ＡＬＤプロセスでは、堆積される材料の一つ以上の化合物（前駆体）の気体分子が基板上にその材料の薄膜を形成するために基板またはウェハに供給される。一つのパルスでは、第１の前駆体物質は、基板上に自己限定的プロセスで大部分がそのまま吸着される。前駆体物質は、所望の物質の単分子層を形成するために、その後の反応物パルスに分解されることがあります。また、吸着前駆体物質は、化合物の単分子層を形成するために、その後の反応物パルスの反応物と反応することができる。ターゲットの厚さが達成されるまで厚い膜が繰り返される成長サイクルを通じて生産される。
【０００４】
ＡＬＤプロセスでは、被覆される少なくとも一つの面を持つ一つ以上の基板は、反応器または堆積チャンバに導入される。基板は、凝縮温度以上で選択された気相反応物の熱分解温度以下の所望の温度に加熱される。一つの反応は、基板表面に所望の生成物を形成するために反応前の吸着種と反応することができる。製品は、フィルム、ライナー、または層の形態とすることができる。
【０００５】
ＡＬＤプロセス中、そのすべてが一般的に蒸気またはガス状である反応パルスは、反応物パルス間の除去ステップで反応器内に連続してパルスされる。例えば、不活性ガスのパルスは、反応物のパルス間で提供される。不活性ガスは、ガス相混合またはＣＶＤの型の反応を避けるために、次の反応物パルスの前に、一つの反応物パルスのチャンバを浄化する。ＡＬＤの特徴は、飽和表面状態に達するまで、それぞれの反応物を基板に供給されていることである。サイクルは、所望の厚さの原子層を形成するために繰り返される。自己限定的な成長を得るために、各前駆体の十分な量が、基板を飽和させるために用意される。成長率は、自己限定的であるため、成長の速度は、ＣＶＤのように反応物の流れでなく反応シーケンスの繰り返し率に比例する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＬＤ処理に使用される典型的な反応チャンバは、上プレートとトッププレートを通じて形成されたスロットを有する底プレートを含む。スロットは、プロセスガスがそこを通って反応チャンバに導入されることを許容し、スロットはガスの流れの主要なアクセスに対して垂直に配置された実質的に線形の開口である。しかし、スロットを介して反応チャンバに導入されたプロセスガスは、通常、反応チャンバを介してプロセスガスが流れる際に、スロットの幅全体に沿って同じ流速を有するため、プロセスガスがウェハの前縁と接触する総時間は、反応チャンバの幅ごとに異なる。言い換えれば、スロットを介して反応チャンバに導入されるプロセスガスの速度は、スロットの幅にわたって実質的に一定であるが、図１に示されるように、基板の前縁と接触するために反応チャンバの縁近傍でガスが反応チャンバに導入される時間は、基板の前縁と接触するために反応チャンバの中心線近傍でガスが反応チャンバに導入される時間よりも大きい。従って、反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁は、反応チャンバの側壁に近い基板の最も横方向の縁がプロセスガスにさらされる前に、大量のプロセスガスにさらされる。これは、通常、前駆体が反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁に吸着する際に、プロセスガス中の前駆体の濃度が減少するために、反応チャンバの中心線近傍の基板の前縁が多くのＡＬＤサイクルで基板の側縁よりも大きい堆積厚を有することに起因する。基板の前縁から後縁に基板上を流れるプロセスガス内の前駆体濃度の減少、及び、反応チャンバの側縁に対する縦中心線科ｒｓの同様の濃度の減少が基板上に均一でない体積を生じる。したがって、スロットから基板の前縁の対応する場所まで移動するプロセスの時間が反応チャンバの幅にわたって均一であるように、スロットを介して反応チャンバに導入プロセスガスの理想的な滞留時間分布は、スロットの幅全体にわたって実質的に同じであるべきである。
滞留時間分布（“ＲＴＤ”）は、一定時間の輪郭であり（すなわち、固定の場所に到達するための流体要素の時間は一定である）、図１Ｂに示されるように、ＲＴＤの形状が基板の前縁全体に対応するように最適されるべきである。従って、反応チャンバの中心線近傍の基板の側縁から前縁まで基板の前縁全体にわたって実質的に同じ濃度を有するプロセスガスの波がある。
したがって、基板全体にわたってより均一な成膜を製造するために、反応チャンバの中にプロセスガスを導入するスロットと基板の前縁との間であらかじめ決められたＲＴＤになるようにプロセスガスが反応チャンバの中に導入されるように、プロセスガスを分配するガス供給システムの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、反応チャンバに少なくとも一つのプロセスガスを提供するためのガス供給システムが提供される。ガス供給システムは、反応チャンバと流体連通しているディフューザを含む。ディフューザは、反応チャンバの上面に直接接続される。プロセスガスを分配するためのディフューザの容積は、ディフューザと反応チャンバの上面との間で画定される。
本発明の別の態様では、反応チャンバ内にプロセスガスを導入する前に少なくとも一つのプロセスガスを分配するためのディフューザが提供される。ディフューザは、プロセスガスを収容するためのそこを通って形成されたチャネルを有する入口部分を含む。ディフューザは、さらに入口部分に接続されている分配部分を含む。分配部分は、取り付け面、第１分配面、第２分配面、第３分配面及び第４分配面を備え、取り付け面、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面は、第１側面と第２側面との間で側方に延びる。第１側面及び第２側面は、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面と、取り付け面との間に延びる。
本発明のさらに別の態様では、半導体基板を処理する反応器が提供される。反応器はディフューザを含む。ディフューザは、少なくとも第１の湿った表面を有する。反応器は、ディフューザに作動的に接続された反応チャンバを更に含む。反応チャンバは、ディフューザと流体連通し、少なくとも第２の湿った表面を有する。第１の湿った表面及、第２の湿った表面又は第３の湿った表面の少なくとも一つに表面織地を含む。表面織地は、約５０−２５０Ｒａの表面粗さを有する。
本発明の利点は、図示によって示され説明された本発明の実施形態の以下の説明から当業者に明らかになるであろう。実現されるように、本発明は、他の及び異なる実施形態が可能であり、その詳細は様々な点で変更が可能である。従って、図面及び説明は、本質的に例示し、制限的ではないとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、当分野で一般的に使用される反応チャンバを通じてプロセスガスの滞留時間分布の図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、反応チャンバを通じてプロセスガスの好適な滞留時間分布の図である。
【図２】図２は、ガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの実施形態の上斜視図である。
【図３】図３は、図に示されたガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの分解図である。
【図４】図４は、線４−４に沿って切断された図２に示されたガス分配システム、反応チャンバ及び排気システムの断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、ディフューザの実施形態の上斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示されたディフューザの底斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａに示されたディフューザの底平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ａに示されたディフューザの後平面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、線Ｘ−Ｘに沿って切断された図５Ｃに示されたディフューザの断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅに示されたディフューザの一部分の拡大断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、反応チャンバの上プレートの実施形態の上斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示された上プレートの上平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａに示された上プレートの底平面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、線Ｆ−Ｆに沿って切断された図６Ｂに示された上プレートの断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、図４に示されたガス分配システム及び反応チャンバの一部分の拡大断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、反応チャンバの底プレートの実施形態の上斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示された底プレートの上平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａに示された底プレートの底平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、線Ｄ−Ｄ’に沿って切断された図７Ｂに示された底プレートの断面図である。
【図８】図８は、排気シムの実施形態の上平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図２−４を参照すると、半導体処理ツールで使用するための反応器１０の例示的な実施形態が示される。反応体１０は、ハウジング１２、ガス供給システム１４、反応チャンバ１６、及び排気アッセンブリ１８を含む。ハウジング１２は、半導体基板を処理することのできるチャンバを形成している。反応器１０は、反応チャンバ１６内に挿入された半導体基板を収容するように構成されている。一度反応チャンバ１６において、エッチング処理、成膜工程、ベーキング工程、または当業者に公知の任意の他のプロセスを含む多くの異なるプロセスや化学反応が、基板上に行うことができる。基板を反応チャンバ１６内で処理された後、基板は除去され、別の基板が、その後処理される反応チャンバ１６に挿入されることができる。実施形態において、ハウジング１２は、処理のコンポーネントが格納されている減圧チャンバを提供する。別の実施形態において、ハウジング１２は、大気圧のまままたはその付近でチャンバを提供する。
【００１０】
図２−４を参照すると、ガス供給システム１４、反応チャンバ１６、及び排気アセンブリ１８の例示的な実施形態が示される。ガス供給システム１４は、ディフューザ２２と流体連通しているミキサ２０にガスを送出するために構成されたガスラインを複数有している。ディフューザ２２は、半導体基板が処理される反応チャンバ１６に作動的かつ流動的に接続される。反応チャンバ１６は、上部板２４及び底板２６を含み、上部プレート２４と下部プレート２６はそれらの内部に反応空間２８を画定する。サセプタ３０は、反応チャンバ１６に対して昇降するように構成され、基板３２を反応空間２８に挿入すると共に基板３２をそこから取り除く。排気アセンブリ１８は、反応チャンバ１６に作動的かつ流動的に接続され、プロセスガスを取り出し、そこから流出する。図４に示されるように、ミキサ２０、拡散板２２、反応チャンバ１６、及び排気アセンブリ１８を通るガスの流路Ａが示される。特に、ミキサ２０及びディフューザ２２を流れるガスは、実質的反対の方向に流れ、これらのガスの方向は、反応チャンバ１６を通って流れる。
図２−３に示すように、ガス供給システム１４はミキサ２０に作動的に接続されているガスラインを複数有している。実施形態では、ミキサ２０に反応ガスや液体を導入するためのガスラインは、第１反応ガスライン３４、第２反応ガスライン３６、第３反応ガスライン３８、および第４反応ガスライン４０を含む。それは、多くの反応ガスラインが、それらに反応物を供給するためにミキサ２０に作動的かつ流動的に接続されることを当業者によって理解されるべきである。反応ガスライン３４、３６、３８、４０は固体ソースからの気化した前の形、液体ソース、オゾン、水または基板の処理に使用される任意の他の反応物から気化した前の形などの反応物を供給するように構成される。ガスライン３４、３６、３８、４０はガスを搬送するように構成されるものとして説明されていますが、ガス、蒸気、および/または液体がこれらのラインを介してミキサ２０に搬送される可能性があることを当業者によって理解されるべきである。ガス供給システム１４は第１バイパスライン４２、第２バイパスライン４４、第３バイパスライン４６、および第４バイパスライン４６とを含む。バイパスライン４２、４４、４６、４８はミキサ２０に不活性ガスを搬送するように設定されています。各バイパスライン４２、４４、４６、４８は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０に作動的に接続されている。バイパスライン４２、４４、４６、４８は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０とミキサ２０に流体連通している。ガス供給システム１４はさらに、第１バック吸引（back-suction）ライン５０、第２のバック吸引ライン５２、第３バック吸引ライン５４、および第4バック吸引ライン５６を含む。バック吸引ライン５０，５２，５４，５６は、対応する反応ガスライン３４，３６，３８，４０、バイパスライン４２，４４，４６，４８及び排気アッセンブリ１８に作動的かつ流動的に接続される。バック吸引ライン５０，５２，５４，５６は、反応ガスライン３４，３６，３８，４０からの反応ガス及び／又はバイパスライン４２、４４からの不活性ガスを、これらのガスを引き込むこと及び反応チャンバ１６をバイパスすることにより選択的に供給するように構成される。実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０に、バイパスライン４２，４４，４６，４８およびバック吸引ライン５０，５２，５４，５６はすべてチタンで形成されていますが、これらのラインは、ステンレス鋼、またはミキサ２０や排気アセンブリ１８に搬送されている任意の気体や液体と反応しない他の任意の材料で作ることができることを当業者は理解されるべきである。
【００１１】
図２−４に示すように、ガス供給システム１４は、反応ガスライン３４，３６，３８，４０及びバイパスライン４２，４４，４６，４８から反応ガスと不活性ガスを受け取るように構成されたミキサ２０を含む。実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０は永久に溶接でミキサ２０に接続される。別の実施形態では、反応ガスライン３４，３６，３８，４０は、ガスラインが破損または取り換えられる必要がある場合に個々のガスライン及び対応するバイパス及びバック吸引ラインだけを取り換えのためにミキサ２０から取り外すように取り外し可能にミキサ２０に固定される。実施形態では、図４の断面図に示されるように、ミキサ２０は、本体５８と本体５８に形成されたチャンバ６０を含む。実施形態では、二つの反応ガスライン３４，３６は、一方の本体５８に取り付けられ、他の二つの反応ガスライン３８，４０は、他方の本体に取り付けられ、ガスは両方向にチャンバ６０に導入され、それによってガスをディフューザ２２に流れる前にチャンバ６０内で循環させる。ミキサ２０は、ディフューザ２２に着脱可能に取り付けられ、ディフューザと流体連通する。実施形態では、ミキサ２０は、チタンで形成されるがミキサは代替的に、ステンレス鋼またはミキサ２０を通ってディフューザ２２に搬送されるガス又は流体と反応しない他の任意の材料で作ることができることを当業者は理解されるべきである。ガス供給システム１４は、ミキサ２０と流体連通するディフューザ２２を備え、ディフューザ２２は図４に示すように分散ガスの流れを反応チャンバ１６に提供するように構成される。反応チャンバ１６の上プレート２４は、上面６２、下面６４及び上面６２と下面６４との間に延びる縁部６６を含む。ディフューザ２２は、反応チャンバ１６の上面６２に直接取り付けられ、それによって、それらの間にディフューザ容量を画定する。図５Ａ−５Ｆを参照すると、ディフューザ２２の例示的な実施形態が示される。図示の実施形態では、ディフューザ２２は、反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２に解放可能に固定できる扇形部材である。ディフューザ２２は、入口部分７０及び分配部分７２を含む。実施形態では、入口部分７０及び分配部分７２は一体に形成される。他の形態では、入口部分７０及び分配部分７２は、別個に形成され、その後互いに固定的に取り付けられる。ディフューザ２２は、接続面７４、取り付け面７６、上面７８、端面８０及び上面７８から延びる一対のボス８２を含む。接続面７４は、ディフューザ２２がそれに取り付けられるときミキサ２０の本体５８と接するように構成される。取り付け面７６は、それにディフューザ２２が取り付けられる反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２と接するように構成される。ディフューザ２２の上面７８は、取り付け面７６と対向する面であり、反応チャンバ１６から離れる方向に向けられる。端面８０は、取り付け面７６と上面７８との間に延び、端面８０は、入口部分７０と反対にあるディフューザ２２の曲がった端部を形成する曲がった表面である。
【００１２】
ディフューザ２２の入口部分７０は、図５Ｃ−５Ｅに示されるように、ガスがディフューザ２２の分配部分７２に導入される前にミキサ２０を出るガスの通路を提供するように構成される。図４に示されるように、入口部分７０は、ミキサ２０の本体５８に直接的に取り付けられて構成された実質的に方形部材である入口ブロック８４を含む。入口ブロック８４は、そこを通って形成されたチャンネル８６を含む。チャンネル８６は、ミキサ２０のチャンバ６０と直接流体連通し、ミキサ２０に導入されたガスはディフューザ２２の入口ブロック８４に形成されたチャンネル８６の中にそこから搬送される。チャンネル８６は、ミキサ２０とディフューザ２２の分配部分７２との間の実質的に直線通路を提供するのが好ましい。チャンネル８６は、入口部分７０を通って延びる中心軸線Ｂ（図５Ｅ）を中心にして対称であるのが好ましい。実施形態では、チャンネル８６は、第１通路８８及び隣接する第２通路９０で形成され、第１及び第２通路８８、９０は、連続した流れ通路を形成する。第１通路８８は第１入口面９２によって画定され、第２通路９０は、第２入口面９４によって画定される。
【００１３】
実施形態では、入口ブロック８４を通じた第１通路８８を画定する第１入口表面９２は、図５Ｅに示されるように、第１入口表面９２の直径が、第２通路９０に隣接した位置における小さな直径に対してミキサ２０に隣接する位置で大きいように実質的に円錐形状を有する。第１通路８８の断面領域はミキサ２０を出るガスの流路の方向に増加するので、これらのガスの流速は、ガスが第１通路８８の長さに沿って移動する際に増加する。他の実施形態では、第１入口表面９２は、実質的に円筒形であり、それによって、その長さに沿った第１通路８８の実質的に一定な断面を提供する。第１入口表面９２は、第１通路８８を通る一定のガスの流速を増加、減少又は維持するあらゆる形状に形成されることを当業者に理解されるべきである。
【００１４】
実施形態では、図５Ｅに示されるように、入口ブロック８４を通じた第２通路９０を画定する第２入口表面９４は、実質的に円筒形であり、それによって、その長さに沿った第２通路９０の実質的に一定な断面を提供する。第１入口表面９２が実質的に円錐形で、第２入口表面９４が実質的に円筒形であり、その表面間のインターフェースは、第１通路８８を通るガスの流速がその長さに沿って継続的に増加し、一方、第２通路９０を通るガスの流速がその長さに沿って実質的に同じままであるような移行を提供する。他の実施形態では、第２入口表面９４は、第２入口表面９４の直径が分配部分７２に隣接する位置における小さな直径に対して第１入口表面９２に隣接する位置において大きいように実質的に円錐形状（図示せず）を有する。第１入口表面９２及び第２入口表面９４が共に実質的に円錐形である場合、これらの面は、第１通路８８及び第２通路９０が入口ブロック８４を通じた継続的に狭い通路を提供するように構成され、それによって、そこを通って流れるガスの流速を緩やかに増加する。第２入口表面９４は、第２通路９０を通る一定のガスの流速を増加、減少又は維持するあらゆる形状に形成されることを当業者に理解されるべきである。第１通路８８と対向する第２通路９０の端部は、ディフューザ２２の分配部分７２の中に開く。
【００１５】
図５Ｃ−５Ｅに示されるように、プロセスガスは、ミキサ２０と分配部分７２との間に延びる入り口部分７０を通って形成されたチャンネル８６によって分配部分７２の中に導入される。実施形態では、分配部分７２は、第１分配表面９６、第２分配表面９８、第３分配表面１００、第１偏向表面１０２、第１側表面１０４及び第２側表面１０６を含み、それらの間に延びる第３側表面１０８を有するディフューザ容積６８の側方の境界を画定する。図示の実施形態は、入り口部分７０と分配部分７２の第３側表面１０８との間に延びる４つの別個の表面を含むが、それらは、それらの間に延びるように結合させることができる多くの別個の表面にすることができることを当業者に理解されるべきである。
【００１６】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第１分配表面９６は、入り口部分７０、第２分配表面９８及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、図５Ｆの角度αとして示されるように、第１分配表面９６と反応チャンバ１６の上プレート２４の上表面６２との間の距離が入口部分７０から分配部分７２の第３側表面１０８に向かう方向に減少するように、第１分配表面９６は傾斜される。実施形態では、第１分配表面９６は、約０−１０度で傾斜される。他の実施形態では、第１分配表面９６は、約３−７度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第１分配表面９６は、約４度で傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間に第１分配表面９６の側方スロープがない。他の実施形態では、第１分配表面９６は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１７】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第２分配表面９８は、入り口部分７０、第１分配表面９６、第３分配表面１００及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、図５Ｆの角度βとして示されるように、第２分配表面９８と、反応チャンバ１６の上プレート２４の上表面６２との間の距離が第１分配表面９６から分配部分７２の第３側表面１０８に向かう方向に減少するように、第２分配表面９８は傾斜される。実施形態では、第２分配表面９８は、約５−２０度で傾斜される。他の実施形態では、第２分配表面９８は、約７−１５度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第２分配表面９８は、約１０度で傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間に第２分配表面９８の側方スロープがない。他の実施形態では、第２分配表面９８は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１８】
ディフューザ容積６８を通って流れるプロセスガスは、第１偏向面１０２を超えて流れる前に第３放散面１００を超えて流れ、第３放散面１００は、以下に詳細に説明される。図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第１偏向面１０２は、第３分配表面１００及び分配部分７２の第１、第２、第３の側面１０４、１０６、１０８とによって制限される。実施形態では、第１偏向面１０２は、図５Ｆの角度θで示されるように、第１偏向面１０２と反応チャンバ１６の上プレート２４の上面６２との間の距離が第３分配表面１００から分配部分７２の第３側面１０８の方に向かう方向に増加するように傾斜される。実施形態では、第１偏向面１０２は、約１０−３５度で傾斜される。他の実施形態では、第１偏向面１０２は、約２０−３０度で傾斜される。さらに他の実施形態では、第１偏向面１０２は、約２６度で傾斜される。第１分配表面９６、第２分配表面９８及び第１偏向面１０２は、入り口部分７０から分配部分７２の第３側面１０８の方に向かう縦方向あるいは第１側面１０４から第２側面１０６への側方向のいずれかの方向においてあらゆる角度で傾斜されることを当業者に理解されるべきである。実施形態では、第１側面１０４と第２側面１０６との間に第１偏向面１０２の側方スロープがない。他の実施形態では、第１偏向面１０２は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間であらゆる方法で傾斜されあるいは曲げられる。
【００１９】
図５Ｃ、５Ｅ、５Ｆに示された実施形態では、第３分配表面１００が第２分配表面９８、第１偏向面１０２及び分配部分７２の第１側表面１０４及び第２側表面１０６によって制限される。実施形態では、第３分配表面１００は、第１分配表面９６及び第２分配表面９８は上述のように長手方向に傾斜されたときに横方向に傾斜される。第３分配表面１００は、ディフューザ２２の縦軸線（図５Ｃ）に沿って整合された中心線１００を中心にして対称である。ディフューザ２２が反応チャンバ１６の上プレート２４に取り付けられるときに、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離が、実施形態では、約１．０−３．０ｍｍである。他の実施形態では、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離は、約２．０−２．５ｍｍである。他の実施形態では、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離は、約２．２４ｍｍである。第３分配表面１００は、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００が、第３分配表面１００の中心線１１０と上プレート２４の上面６２との間の距離に対して上プレート２４の上面６２からさらに離れて離間されるように、側方に傾斜される。実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約３．０−５．０ｍｍである。他の実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約３．５−４．８ｍｍである。さらに他の実施形態では、第１側表面１０４及び第２側表面１０６に直に隣接する第３分配表面１００と、上プレート２４の上面６２との距離は、約４．０ｍｍである。中心線１１０と対向する第１側表面１０４及び第２側表面１０６との間の第３分配表面１００の側方スロープは、第３分配表面１００が上プレート２４の上面６２から離れて離間され、中心線１１０と対向する第１側表面１０４及び第２側表面１０６との間で非直線状であるように、連続的に傾斜し、あるいは、曲げられる。
【００２０】
第３分配表面１００は、プロセスガスがミキサ２０から反応チャンバ１６へディフューザ容積６８を通じて流れるときにプロセスガスのために第１のガスの流れ制限として作用する。第１分配表面９６及び第２分配表面９８は、第１側表面１０４と第２側表面１０６との間の連続的に増加する側方の幅を提供し、第１分配表面９６及び第２分配表面９８と上プレート２４の上面との間の連続的に増加する高さを提供し、第３分配表面１００は、プロセスガスが第１偏向面１０２と接し反応チャンバ１６の方に向けられる前に第１側表面１０４と第２側表面１０６との間でプロセスガスを側方に分配されるように特に形状づけられる。プロセスガスを側方に分配するに加えて、第３分配表面１００は、ディフューザ容積６８の幅にわたってプロセスガスの相対的なガスの流速を変更する。特に、図示の実施形態の第３分配表面１００は、中心線１１０に対する側方へのガスの流れに対して徐々に制限をなくすことを提供しながら、ディフューザ２２の中心軸線近傍のガスの流速を減速するように中心線１１０近くのガスの流れを制限する。従って、第１側表面１０４及び第２側表面に隣接する第１偏向面１０２と接するプロセスガスの流速は、中心線１１０近くの第１偏向面１０２と接するプロセスガスの流速よりも大きい。従って、ディフューザ２２から反応チャンバ１６の中に流れるプロセスガスの速度は、第１偏向面１０２の幅にわたって変化する。それらの幅にわたって予め決められたガスの流速の分配を提供するように第３分配表面１００の形状が形状づけられ又は傾斜され、生じるガスの流速の分配は、以下に詳細に説明されるように対応する滞留時間の分布を提供することを当業者に理解されるべきである。入口部分７０と第３の側面１０８との間のその方向に延びる表面は
ディフューザ２２の幅にわたって相対的なガスの流速を制御する第１流れ制限を提供できることを当業者に理解されるべきである。
【００２１】
実施形態では、ディフューザ２２は、図５Ｂ−５Ｃに示されるように、第１移行面１１２及び第２移行面１１４を含む。第１移行面１１２及び第２移行面１１４は、ディフューザ２２の分配部分７２の側方に配向された面と垂直方向に配向された面との間に移行を提供する曲面である。第１移行面１１２は、実質的に垂直方向に配向された第１側面１０４、実質的に側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２の間に移行を提供する。第２移行面１１４は、実質的に垂直方向に配向された第２側面１０６、実質的に側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２の間に移行を提供する。他の実施形態では、垂直方向に配向された第１側面１０４及び第２側面１０６は、側方に配向された第１分配面９６、第２分配面９８、第３分配面１００及び第１偏向面１０２と共に直接的に移行し、中間の移行面を有しないでそれらの間に角度を形成する。
【００２２】
実施形態では、ディフューザ２２の分配部分７２の第１側面１０４及び第２側面１０６は、図５Ｃに示されるように、各隣接部分がディフューザ２２の中心線１１０に対して側方向に様々な湾曲を有する多数の部分でそれぞれ形成される。側方向の第１側面１０４及び第２側面１０６の形状は、これらのプロセスガスが第１側面１０４及び第２側面１０６と接するときにプロセスガスの再循環を削減または排除するために最適化することができる。他の実施形態では、入り口部分７０と第３側面１０８との間の第１側面１０４及び第２側面１０６の形状は、それらの間に一貫した湾曲を有する。
【００２３】
プロセスガスがディフューザ２２を通過した後、プロセスガスは、図４及び６Ａ−６Ｄに示されるように、上プレート２４を通って反応チャンバ１６のなかに導入される。上プレート２４は、上面６２、下面６４及び上面６２と下面６４との間に延びる縁６６を含む。図６Ｃに示されるように、下面６４は、実質的に平面である。上面６２は、それらから延びる一対の起立したボス１２０を含む。上面６２は、上面６２から上プレート２４の厚さに延びる凹部領域１２２を含む。凹部領域１２２は、ディフューザ２２が図４に示されるように、上プレート２４に取り付けられるときディフューザ２２の入り口部分７０を収容するように構成される。凹部領域１２の深さは、入り口部分７０がそれらの中に配置されるのを許容するように寸法づけられ形状づけられる。
【００２４】
図４及び図６Ａ−６Ｄに示されるように、上プレート２４は、起立面１２４を更に含む。起立面１２４は、ディフューザ２２の分配部分７２に実質的に対応するように形状づけられる。従って、ディフューザ２２が上プレート２４の上面６２に直接取り付けられるときに、ディフューザ２２の取り付け面７６は、上プレート２４の起立面１２４と実質的に整合される。起立面１２４は、ディフューザ２２の取り付け面７６の外形よりもわずかに大きく寸法づけられ、取り付け面７６が上プレート２４と接触関係にあるのを確実にすることを当業者に理解されるべきである。ディフューザ容積６８（図４）は、上プレート２４の起立面１２４、第１、第２、第３の分配表面９６、９８、１００、第１偏向面１０２、第１、第２、第３の側面１０４、１０６、１０８、ディフューザ２２の第１及び第２移行面１１２、１１４の間で画定される。
【００２５】
上プレート２４は、図４及び図６Ａ−６Ｅに示されるように、その厚さを通じて形成された入口スロット１２６を含む。実施形態では、入り口スロット１２６は、ディフューザ２２の第３側面１０８に実質的に対応する湾曲スロットとして形成される。実施形態では、入口スロット１２６の形状は、概ね、基板３２の前縁に対応し、プロセスガスが入口スロット１２６と基板３２の前縁との間で流れなければならない距離を減少し、ガスが入口スロット１２６と基板３２の前縁との間で流れなければならない距離は、入り口スロット１２６の幅全体にわたって実質的に同じである。入り口スロット１２６の形状は、スロット１２６と基板３２の前縁との間でプロセスガスの予め決められた滞留時間分布を提供するために第３分配表面１００の形状と組み合わせて最適化される（図４）。他の実施形態では、入り口スロット１２６は、実質的に線形である。入り口スロット１２６は、実質的に直線、湾曲、あるいは他の形状にすることができ、湾曲した入り口スロット１２６は、反応空間２８内で予め決められた滞留時間分布を提供するのに十分な曲率を有することができることを当業者に理解されるべきである。入り口スロット１２６は、ディフューザ２２から反応空間２８へ流れるときにプロセスガスに付加的な流れ制限を提供しないように寸法づけられ形状づけられるべきである。
【００２６】
図４及び図６Ａ−６Ｅに示されるように、上プレート２４の厚さを通じて形成された入り口スロット１２６は、外面１２８、内面１３０、第１傾斜面１３２、第２傾斜面１３３、及び、外面１２８と内面１３０、第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３との間に移行を提供する一対の隅面１３４によって画定される。実施形態では、これらの面の間の距離が入り口スロット１２６の長さ全体に沿って実質的に同じであるように、外面１２８及び内面１３０は、実質的に同心である。実施形態では、外面１２８及び内面１３０は、ディフューザ容積６８と反応空間２８との間に実質的に垂直な通路を提供するように実質的に垂直に配向される。実施形態では、入り口スロット１２６は、第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３を有しないで外面１２８及び内面１３０だけで形成される。他の実施形態では、第１傾斜面１３２は、上プレート２４の上面６２から下方に延びる。第１傾斜面１３２は、移行面を提供し、入口スロット１２６の中のディフューザ容積６８を出るプロセスガスが直角に移行しないように移行面を提供する。代わりに、第１傾斜面１３２は、ガスの流れが実質的に水平な流れ方向から実質的に垂直な流れ方向にゆっくりと移行するのを許容し、それによって、これらの限定された領域で化学蒸着の成長モードを引き起こしプロセスガスの流れに流入する、乱流、渦、又は再循環を作る急激な移行を避ける。
【００２７】
内面１３０は、第１傾斜面１３２と第２傾斜面との間で実質的に垂直用に延びる。図４及び図６Ｄ−６Ｅに示されるように、第２傾斜面１３３は、上プレート２４の下面６４から直角に上方に延びる。第２傾斜面１３３は、反応空間の２８の入り口スロット１２６を出るガスが、上述の乱流問題を生じる直角に移行しないように移行面を提供する。その代わりに、第２傾斜面１３３は、ガスの流れを実質的に垂直な流れ方向から実質的に水平な流れ方向にゆっくりと移行するのを許容する。第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３は、入口スロット１２６内の再循環または乱流の可能性を減らす。第１傾斜面１３２及び第２傾斜面１３３は上プレート２４の上面６２及び下面６４に対してあらゆる角度で形成されることができることを当業者に理解されるべきである。
【００２８】
動作では、ガスの流れが第３分配面１００と上プレート２４の上面６２との間で制限されるディフューザ２２を通じてプロセスガスが流れ、次に、プロセスガスは、入り口スロット１２６を通じて反応チャンバ１６の中に導入される。
【００２９】
第３分配表面１００は、それらの中心線１１０に対してディフューザ２２の幅にわたってプロセスガスのガスの流速を変更するように構成される。従って、プロセスガスが入り口スロット１２６に入ると、プロセスガスのガスの流速は、入り口スロット１２６の幅全体で同様に変更する。実施形態では、図１Ｂに示されるように、入口スロット１２６の形状と組み合って変更されたガスの流速は、プロセスガスの波が実質的に基板の前縁の形状に対応するように形状づけられた滞留時間分布を提供する。プロセスガスの滞留時間は、所定の距離を移動する流体要素にかかる時間である。滞留時間分布は、幅全体に渡って一定の滞留時間の輪郭である。従って、図１Ｂは、入り口スロット１２６から基板の前縁までプロセスガスが流れる時間が反応チャンバ１６の幅全体にわたって一定であるように滞留時間分布の形状が基板の前縁と密接に対応する例示的な滞留時間分布を示す。図示の滞留時間分布の形状は、反応チャンバの中心線近傍のガスの低い流速に関して反応チャンバの対向する側縁近くの高いガスの流速で入り口スロット１２６を出るガスの流速が結果として生じる。入り口スロット１２６と基板の前縁との間の距離全体は、反応チャンバの幅にわたってほぼ同じであるが、反応空間２８内の流体力学は、そのような形状の滞留時間分布を生じるために予め決められたガスの流速分布が必要である。図１Ｂは、ディフューザ２２の第３分配面１００によって生じたガスの流れに対する制限から生じる滞留時間分布の単に例示的な実施形態を示すが、第３分配面１００又はガスの流れの制限を提供するように形成されたディフューザの他の面は、予め決められた滞留時間分布を形成するように変更することができる。他の実施形態では、第３分配面１００は、入り口スロット１２６の幅にわたって生じたガスの流速分配が、“中央が重い”実質的に平らな形状を有する滞留時間分布を生じるように形状づけられる。換言すれば、滞留時間分布の形状は、基板の後縁の形状に対応する。
【００３０】
上プレート２４は、底プレート２６に取り付けられ、図４に示されるように、上プレート２４と底プレート２６との間に反応空間２８が形成された反応チャンバ１６を形成する。図７Ａ−７Ｃに示されるように、底プレート２６は、上面１３６、下面１３８、上面１３６と下面１３８との間に延びる縁１４０を有する実質的に平らな部材である。底プレート２６は、凹部面１４４、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び第２変更面１５２で形成された凹部領域１４２を含み、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び第２変更面１５２は、凹部面１４４と底プレート２６の上面１３６との間で延びる。実施形態では、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６と凹部面１４４との間で実質的に線状に延び、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０及び凹部表面１４４は、概ね垂直である。他の実施形態では、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６から概ね垂直に延び、第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０と、凹部表面１４４との間に移行のためのわずかな曲率半径を含む。第１側縁１４６、第２側縁１４８、第３側縁１５０は、上面１３６と底プレート２６の凹部表面１４４との間に延びるように配向されることができることを当業者に理解されるべきである。
【００３１】
第２偏向表面１５２は、図４、７Ｂ及び７Ｄに示されるように、上面１３６と底プレート２６の凹部表面１４４との間に延びる。第２偏向表面１５２は、側方及び垂直の両方向に曲がっている。実施形態では、第２偏向表面１５２は、底プレート２６の縦中心線を中心にして側方に弧状され、第２偏向表面１５２の弧状の形状は、上プレート２４を通じて形成された入口スロット１２６の弧状形状に実質的に対応する。側方向への第２偏向表面１５２の曲率半径は、上プレート２４を通じて形成された入口スロット１２６の曲率半径及びディフューザ２２の第１偏向面１０２の曲率半径に対応すべきであることを当業者に理解されるべきである。実施形態では、第２偏向表面１５２は、凹部領域１４２の第１側縁１４６と第３側縁１５０との間に延びる。第２偏向表面１５２は、底プレート２６の上面１３６と凹部表面１４４との間に曲がった表面を提供し、入口スロット１２６を通じた実質的に垂直な流れ方向から反応空間２８を通じた実質的に水平な流れ方向にプロセスガスを再び導く。上面１３６と凹部表面１４４との間の第２偏向表面１５２の曲率半径及び長さ全体は、プロセスガスがガスの十分な乱流又は再循環を生じないで流れ方向を変えることができるのに十分な角度又は長さにすることができることを当業者に理解されるべきである。
【００３２】
また、底プレート２６は、図７Ａ−７Ｄに示されるように、そこを通って形成された開口１５４を含む。開口１５４は、底プレート２６の凹部表面１４４と下面１３８との間に延びる。開口１５４は、反応チャンバ１６内で処理される基板３２を搬送するサセプタ３０を収容するように形成されている（図４）。動作では、サセプタ３０は、ハウジング１２のなかに挿入された基板３２を収容するように引き出され又は下げられる。ひとたび基板３２がサセプタ３０に載せられると、サセプタ３０は、サセプタ３０が底プレート２６近くにあるいは底プレート２６と接するまで配置される処理位置まで開口１５４の中に上げられる。基板３２の処理が完了した後、サセプタ３０は、開口部１５４から離れて下げられ、サイクルが別の基板３２に関して繰り返される。
【００３３】
図４、７Ａ−７Ｄに示されるように、プロセスガスが底プレート２６の第２偏向面１５２に隣接する入り口スロット１２６を通じて反応空間２８の中に導入され、底プレート２６の凹部領域１４２の第２側縁１４８と隣接して形成された排気スロット１５６を通じて反応空間２８を出る。排気スロット１５６は、底プレート２６の凹部表面１４４と下面１３８との間に延びる細長いスロットである。実施形態では、排気スロット１５６は、凹状領域１４２の第１側縁１４６と第３側縁１５０との間で側方に全距離を延びる。他の実施形態では、排気スロット１５６は、第１側縁１４６と第３側縁１５０との間の距離の一部分だけ横方向に延びる。実施形態では、排気スロット１５６は、底プレート２６の縦軸線を中心にして対称である。排気スロット１５６は、上プレート２４と底プレート２６間の反応空間２８をプロセスガスがでることができるのに十分なあらゆる長さ又は幅を有することができることを当業者に理解されるべきである。排気スロット１５６は、そこを通るガスの流れに制限を提供しないが排気アッセンブリ１８を通じたコンダクタンスプロファイルを調整することにより基板の前縁での滞留時間分布の全体的な制御でガス供給システム１４を補助することができるように構成されるべきである。プロセスガスは、排気スロット１５６を通じて反応チャンバ１６を出て、排気アッセンブリ１８に収容される。
【００３４】
図２−４に示される実施形態では、排気アッセンブリ１８は、反応チャンバ１６の底プレート２６に作動的に接続される。実施形態では、排気アセンブリ１８は、排気シム１５８、排気樋１６０、及び、プロセスガスを供給し排気樋１６０からハウジング１２の外へ流出するパイプを含む。組み立てられると、排気シム１５８は、排気樋１６０と底プレート２６の下面１３８との間に配置され、排気アセンブリ１８は、反応チャンバ１６に直接取り付けられる。
【００３５】
図８に示されるように、排気シム１５８は、そこを通って形成された細長い制限スロット１６２を含む。排気シム１５８は、プロセスガスの流れに対して第２の制限を提供する。実施形態では、制限スロット１６２の長さは、底プレート２６を通って形成された排気スロット１５６の長さに実質的に対応する。制限スロット１６２は、スロットがボウタイ形状であるように形成される。換言すれば、制限スロット１６２の幅は、制限スロット１６２の中間点１６６における狭い幅に対して制限スロット１６２の開口端部１６４で大きい。排気スロット１５６の幅に沿ったプロセスガスの実質的に一貫した流れの速度を考えると、制限のスロット１６２の形状は、制限スロット１６２の形状は、制限スロット１６２の端部１６４近くのプロセスガスに対する少ない流れ制限に対して、制限スロット１６２の中間点１６６を通るプロセスガスに対して増大した流れを提供する。従って、制限スロット１６２の中間点１６６近くのガスの流速は、排気シム１５８を出るので制限スロット１６２の端部１６４近くのガスの流速よりも少ない。その結果、ディフューザ２２の第３分配面１００によって生じたガスの流れ制限と組み合ったこの第２のガスの流れ制限は、処理される基板３２の前縁全体の形状に密接に対応する反応チャンバ１６を通じた滞留時間分布を生じる。
【００３６】
上プレート２４及び底プレート２６が組み合わされて図４に示されるように反応チャンバ１６を形成するとき、反応空間２８は、底プレート２６の凹部領域１４２、サセプタ３０、上プレート２４の下面６４の間に画定される。反応空間２８は、そこを通ってプロセスガスが入口スロット１２６と排気スロット１５６との間で移動できる容積を提供する。反応空間２８内で、プロセスガスが基板３２と接し、基板３２上に材料の層を堆積させる。副産物あるいは基板の表面上で化学反応した副産物及び未反応のプロセスガスは、排気スロット１５６を介して反応チャンバ１６から引き出される。
【００３７】
図６Ｅに示されるように、ディフューザ２２が組み合わされた反応チャンバ１６に取り付けられると、入り口スロット１２６の外面１２８と上プレート２４の上面６２との接合部に形成された縁部は、ディフューザ２２の取り付け面７６に直に隣接して配置される。その結果、第３側面１０８とディフューザ２２の取り付け面７６との接合部に形成された縁部は、ディフューザ２２の縁部が入り口スロット１２６の対応する縁部と整合しないように上プレート２４に形成された入り口スロット１２６を画定する間隙内に配置される。
【００３８】
同様に、上プレート２４が底プレート２６取り付けられて反応チャンバ１６を形成すると、第２偏向表面１５２と底プレート２６の上面１３６との間に形成された凹部領域１４２の縁部は、入り口スロット１２６に隣接して配置された凹部領域１４２の縁部が上プレート２４の下面６４と接するように、上プレート２４の入り口スロット１２６の外面１２８をわずかに超えて配置される。その結果、外面１２８と上プレート２４の下面６４との接合部によって形成された縁部は、底プレート２６の凹部領域１４２上に配置される。従って、ディフューザ２２の縁部は、入り口スロット１２６の対応する縁部に対してわずかにオフセットし、入り口スロット１２６の縁部は、底プレートの凹部領域１４２の対応する縁部に対してわずかにオフセットする。これらのオフセットの縁部は、プロセスガスがディフューザ容積６８から反応空間２８への入り口スロット１２６まで移行するときカスケードの流れ効果を提供し、ガスの流れは、流れ方向を概ねＵターンに変更する。カスケードの流れ効果は、ディフューザ２２、上プレート２４及び底プレート２６の対応する縁部が整合されていないときに生じるかもしれないプロセスガスの再循環を減少又は排除する。第１のガスの流れ制限は、入り口スロット１２６がガスの流れ制限として作用しないように入り口スロット１２６から上流に移動するため、ディフューザ２２と反応チャンバ１６との分解は簡単である。その結果、分解の容易は、ディフューザ２２及び反応チャンバ１６の表面に表面織地を清掃又は追加するためのより直接的な見通し線が可能になる。
【００３９】
実施形態では、ガスライン、ミキサ２０、およびディフューザ２２を含むガス供給システム１４の全体及び反応チャンバの上プレート２４及び底プレート２６は、ステンレス鋼から形成される。ガスライン、ミキサおよび／またはディフューザ２２は、チタン、アルミ、合金、または、基板処理で使用されるプロセスガスに対して不活性な任意の材料で形成されることができることを当業者に理解されるべきである。ミキサ２０、ディフューザ２２、上プレート２４及び底プレート２６は、全て、ガスラインから排気アッセンブリ１８まで流れるプロセスガスによって接触される面を含む。プロセスガスと接触する各面は、面全体の少なくとも一部分が、プロセスガスがシステム全体を流れるときにプロセスガスにさらされることを意味する湿った面である。ミキサ２０に関し、チャンバ６０を画定する面は、それがプロセスガスと接するので湿る。ディフューザ２２に関し、入り口部分７０を通ってチャンネル８６を形成する第１入口面９２及び第２入口面９４は、湿った面である。付加的に、ディフューザ容積６８のこれらの湿った面は、第１、第２、第３の分配面９６、９８、１００、第１偏向面１０２、第１、第２、第３側面１０４、１０６、１０８、第１及び第２移行面１１２、１１４、及び、上プレート２４の立ち上がった面１２４の少なくとも一部分を含む。入り口スロット１２６に関して、外面１２８、第１及び第２傾斜面１３２、１３３及び内面１３０も湿った面である。反応チャンバ１６に関して、反応空間２８を画定する表面のすべては湿った面である。反応空間２８の湿った面は、凹部領域１４２によってさらされた上プレート２４の下面６４の少なくとも一部分、凹部表面１４４、第１、第２、第３側縁１４６、１４８、１５０、及び、第２偏向面１５２を含む。
【００４０】
基板３２の処理中、プロセスガスはガス供給システム１４及び反応チャンバ１６の中に導入されると、プロセスガスは、処理される基板３２の表面と共に湿った面と反応する。ＡＬＤプロセスの各サイクルの後、材料のほぼ単層は、ガス供給システム１４及び反応チャンバ１６の湿った面の全てと共に基板３２のさらされた面上に堆積される。湿った面が非常に少ない表面粗さを有する場合、材料の堆積層は、湿った面に接着されず、フィルムの蓄積と共に湿った面から剥がれる。そして、剥離された堆積層は、基板上に載り、それによって、基板に全体的に均一でない成膜を与え、実行可能なチップを得ることができる基板の少ない表面を生じる。しかしながら、濡れた表面が、非常高い表面粗さを有する場合、湿った面の全表面領域は、プロセスガスが処理される基板３２に達する前に湿った表面に付着するプロセスガス中の前駆体材料のせいで、プロセスガスの濃度が著しく少なくなることによって増加される。従って、本発明は、堆積された材料の剥離が減少し、基板表面と結果的に接するプロセスガスの前駆体物質の濃度が湿った面への吸着によって著しく減少されるように、湿った面の各々に表面織地を提供する。ＡＬＤは、表面に敏感なプロセスであるため、表面織地の量及び程度は、湿った面上の前駆物質の吸着に起因する化学的損失で、湿った表面の剥離及び非接着によって生じたフィルムストレスの減少を相殺するように最適化される。
実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約３０−２５０Ｒａ（又はμインチ）である。他の実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約３２−１１０Ｒａである。さらに他の実施形態では、全ての湿った表面の表面粗さは、約９０Ｒａである。ミキサ２０、ディフューザ２２、反応チャンバ１６の湿った表面の表面粗さは、湿った面との物理的及び化学的の両方の接点を利用することができる複数ステップのプロセスを介して行われる。
表面織地は、理想表面から垂直方向の偏差が大きく制御されるように表面を処理するために使われるテクニックである。表面織地は、機構（すなわち、材料を除去するための砂塵又はビードブラストあるいは研磨）あるいは、開始する表面から表面をおこすための同様のまたは異なる互換性のある材料で表面を塗布すること（すなわち、スプレー塗装、粉体塗装、浸漬、蒸着、スピンオンコートなど）を含む様々な技術によって達成されることができる。
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はそのように限定されず、変更は本発明から逸脱することなく行うことができる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定画定され、すべてのデバイス、プロセス、およびクレームの意味内に入る方法は、文字通りに又は等価で、そこに包含されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのプロセスガスを反応チャンバに供給するガス供給システムであって、
反応チャンバの上面に直接的に取り付けられ、反応チャンバと流体連通するディフューザを備え、
少なくとも一つのプロセスガスを分配するためのディフューザ容積は、ディフューザと反応チャンバの上面との間に画定される、ガス供給システム。
【請求項２】
請求項１記載のガス供給システムにおいて、
ディフューザは、少なくとも一つのプロセスガスの流れを制限するように構成された少なくとも一つの分配表面を含む、ガス供給システム。
【請求項３】
請求項２記載のガス供給システムにおいて、
少なくとも一つの分配表面の一部分は、反応チャンバの上面から第１の距離で離間され、少なくとも一つの分配表面の他の部分は、反応チャンバの上面から第２の距離で離間される、ガス供給システム。
【請求項４】
請求項３記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、第２の距離も小さく、第１の距離は、分配表面の中心線と反応チャンバの上面との間である、ガス供給システム。
【請求項５】
請求項４記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、約２．０ｍｍと約２．５ｍｍとの間である、ガス供給システム。
【請求項６】
請求項５記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、約２．２４ｍｍである、ガス供給システム。
【請求項７】
請求項４記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、少なくとも一つの分配表面の各対向端部と反応チャンバの上面との間であり、第２の距離は、約３．５ｍｍと約４．８ｍｍとの間である、ガス供給システム。
【請求項８】
請求項７記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、約４．０ｍｍである、ガス供給システム。
【請求項９】
請求項３記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、第１の距離よりも大きく、第２の距離は、少なくとも一つの分配表面の各対向端部と反応チャンバの上面との間である、ガス供給システム。
【請求項１０】
少なくとも一つのプロセスガスを分配するディフューザであって、
少なくとも一つのプロセスガスを収容するためにそこに形成されたチャンネルを有する入口部分と、
入口部分に取り付けられた分配部分であって、取り付け面、第１分配面、第２分配面、第３分配面及び第４分配面を備える分配部分と、を備え、
取り付け面、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面は、第１側面と第２側面との間で側方に延び、
第１側面及び第２側面は、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面と、取り付け面との間に延びる、ディフューザ。
【請求項１１】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
取り付け面は、実質的に平面である、ディフューザ。
【請求項１２】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第１分配表面は、入口部分に隣接し、
第２分配表面は、第１分配表面に隣接し、
第３分配表面は、第２分配表面に隣接し、
第４分配表面は、第３分配表面に隣接する、ディフューザ。
【請求項１３】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第１分配表面は、取り付け面に対して約４度傾斜され、
第２分配表面は、取り付け面に対して約１０度傾斜され、
第４分配表面は、取り付け面に対して約２６度傾斜される、ディフューザ。
【請求項１４】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、実質的に平面であり、取り付け面と実質的に平行である、ディフューザ。
【請求項１５】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、第３分配表面の中心線と、第１側面及び第２側面との間で傾斜される、ディフューザ。
【請求項１６】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、第３分配表面の中心線と、第１側面及び第２側面との間で一定のスロープを有する、ディフューザ。
【請求項１７】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面の中心線は、約１．０ｍｍと約３．０ｍｍとの間で取り付け面から垂直に離間され、
第１側面及び第２側面に隣接する第３分配表面は、約３．０ｍｍと約５．０ｍｍとの間で取り付け面から垂直に離間される、ディフューザ。
【請求項１８】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面の中心線は、約２．２４ｍｍで取り付け面から垂直に離間され、
第１側面及び第２側面に隣接する第３分配表面は、約４．０ｍｍで取り付け面から垂直に離間される、ディフューザ。
【請求項１９】
半導体基板を処理する反応器であって、
少なくとも第１の湿った表面を有するディフューザと、
ディフューザに作動的に接続されディフューザと流体連通し、少なくとも第２の湿った表面を有する反応チャンバと、
第１の湿った表面及び第２の湿った表面の少なくとも一つ上にある表面織地であって、約３０−２５０Ｒａの表面粗さを有する表面織地と、を備える、反応器。
【請求項２０】
請求項１９記載の反応器において、
表面織地は、約９０Ｒａの表面粗さを有する、反応器。
【請求項１】
少なくとも一つのプロセスガスを反応チャンバに供給するガス供給システムであって、
反応チャンバの上面に直接的に取り付けられ、反応チャンバと流体連通するディフューザを備え、
少なくとも一つのプロセスガスを分配するためのディフューザ容積は、ディフューザと反応チャンバの上面との間に画定される、ガス供給システム。
【請求項２】
請求項１記載のガス供給システムにおいて、
ディフューザは、少なくとも一つのプロセスガスの流れを制限するように構成された少なくとも一つの分配表面を含む、ガス供給システム。
【請求項３】
請求項２記載のガス供給システムにおいて、
少なくとも一つの分配表面の一部分は、反応チャンバの上面から第１の距離で離間され、少なくとも一つの分配表面の他の部分は、反応チャンバの上面から第２の距離で離間される、ガス供給システム。
【請求項４】
請求項３記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、第２の距離も小さく、第１の距離は、分配表面の中心線と反応チャンバの上面との間である、ガス供給システム。
【請求項５】
請求項４記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、約２．０ｍｍと約２．５ｍｍとの間である、ガス供給システム。
【請求項６】
請求項５記載のガス供給システムにおいて、
第１の距離は、約２．２４ｍｍである、ガス供給システム。
【請求項７】
請求項４記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、少なくとも一つの分配表面の各対向端部と反応チャンバの上面との間であり、第２の距離は、約３．５ｍｍと約４．８ｍｍとの間である、ガス供給システム。
【請求項８】
請求項７記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、約４．０ｍｍである、ガス供給システム。
【請求項９】
請求項３記載のガス供給システムにおいて、
第２の距離は、第１の距離よりも大きく、第２の距離は、少なくとも一つの分配表面の各対向端部と反応チャンバの上面との間である、ガス供給システム。
【請求項１０】
少なくとも一つのプロセスガスを分配するディフューザであって、
少なくとも一つのプロセスガスを収容するためにそこに形成されたチャンネルを有する入口部分と、
入口部分に取り付けられた分配部分であって、取り付け面、第１分配面、第２分配面、第３分配面及び第４分配面を備える分配部分と、を備え、
取り付け面、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面は、第１側面と第２側面との間で側方に延び、
第１側面及び第２側面は、第１分配面、第第２分配面、第３分配面及び第４分配面と、取り付け面との間に延びる、ディフューザ。
【請求項１１】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
取り付け面は、実質的に平面である、ディフューザ。
【請求項１２】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第１分配表面は、入口部分に隣接し、
第２分配表面は、第１分配表面に隣接し、
第３分配表面は、第２分配表面に隣接し、
第４分配表面は、第３分配表面に隣接する、ディフューザ。
【請求項１３】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第１分配表面は、取り付け面に対して約４度傾斜され、
第２分配表面は、取り付け面に対して約１０度傾斜され、
第４分配表面は、取り付け面に対して約２６度傾斜される、ディフューザ。
【請求項１４】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、実質的に平面であり、取り付け面と実質的に平行である、ディフューザ。
【請求項１５】
請求項１０記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、第３分配表面の中心線と、第１側面及び第２側面との間で傾斜される、ディフューザ。
【請求項１６】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面は、第３分配表面の中心線と、第１側面及び第２側面との間で一定のスロープを有する、ディフューザ。
【請求項１７】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面の中心線は、約１．０ｍｍと約３．０ｍｍとの間で取り付け面から垂直に離間され、
第１側面及び第２側面に隣接する第３分配表面は、約３．０ｍｍと約５．０ｍｍとの間で取り付け面から垂直に離間される、ディフューザ。
【請求項１８】
請求項１５記載のディフューザにおいて、
第３分配表面の中心線は、約２．２４ｍｍで取り付け面から垂直に離間され、
第１側面及び第２側面に隣接する第３分配表面は、約４．０ｍｍで取り付け面から垂直に離間される、ディフューザ。
【請求項１９】
半導体基板を処理する反応器であって、
少なくとも第１の湿った表面を有するディフューザと、
ディフューザに作動的に接続されディフューザと流体連通し、少なくとも第２の湿った表面を有する反応チャンバと、
第１の湿った表面及び第２の湿った表面の少なくとも一つ上にある表面織地であって、約３０−２５０Ｒａの表面粗さを有する表面織地と、を備える、反応器。
【請求項２０】
請求項１９記載の反応器において、
表面織地は、約９０Ｒａの表面粗さを有する、反応器。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５２２９０１（Ｐ２０１２−５２２９０１Ａ）
【公表日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０４７８６（Ｐ２０１２−５０４７８６）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３０１２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１８０５１
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０５２１７７６７）エイエスエム・アメリカ・インコーポレイテッド (4)
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＭ ＡＭＥＲＩＣＡ ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３０１２６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１８０５１
【国際公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（５０５２１７７６７）エイエスエム・アメリカ・インコーポレイテッド (4)
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＭ ＡＭＥＲＩＣＡ ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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