Search

JP-2026514694-A - ガス流基板支持体、処理チャンバ、並びに半導体製造用の関連方法及び装置

JP2026514694AJP 2026514694 AJP2026514694 AJP 2026514694AJP-2026514694-A

Abstract

本開示は、半導体製造のためのガス流基板支持体、処理チャンバ、並びに関連する方法及び装置に関する。１つ又は複数の実施形態では、半導体製造に利用可能な基板支持体は、第１の外面と、第１の外面の内側に配置され、第１の外面に対して凹状であるレッジと、レッジの内側に配置され、レッジに対して凹状であるポケット面を画定するポケットとを含む。基板支持体は、ポケット面内に延びる複数の第１の流れ開口、レッジ内に延びる複数の第２の流れ開口、及び第１の外面内に延びる複数の第３の流れ開口を含む。 【選択図】図４

Inventors

  • ルアン， シンニン
  • トーマス， ショーン
  • チェン， フイ

Assignees

  • アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240117
Priority Date
20231214

Claims (20)

  1. 半導体製造に利用可能な基板支持体であって、 第１の外面と、 前記第１の外面の内側に配置され、前記第１の外面に対して凹んでいるレッジと、 前記レッジの内側に配置され、前記レッジに対して凹んでいるポケット面を画定するポケットと、 前記ポケット面内に延びる複数の第１の流れ開口と、 前記レッジ内に延びる複数の第２の流れ開口と、 前記第１の外面へと延びる複数の第３の流れ開口と を備える、基板支持体。
  2. 前記ポケット面内に延びる複数のリフトピン開口をさらに備える、請求項１に記載の基板支持体。
  3. 前記レッジが、前記レッジの下端の平面に対してある角度で配向され、前記角度が０度から５度の範囲内にある、請求項１に記載の基板支持体。
  4. 前記複数の第２の流れ開口が、前記ポケットの下端の平面に対して斜角で配向されている、請求項３に記載の基板支持体。
  5. 前記斜角が２０度以上である、請求項４に記載の基板支持体。
  6. 前記斜角が５０度から６０度の範囲内にある、請求項５に記載の基板支持体。
  7. 前記第２の流れ開口及び前記第３の流れ開口が、それぞれ円形の列に沿って配置されている、請求項１に記載の基板支持体。
  8. 前記第１の流れ開口が、複数の列に沿って配置されている、請求項７に記載の基板支持体。
  9. 半導体製造に利用可能な基板支持体であって、該基板支持体は、 第１の外面と、 前記第１の外面の内側に配置され、前記第１の外面に対して凹んでいるポケット面を画定するポケットと、 １つ又は複数のリフトピン開口と を備え、前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つが、 直径を有する開口部と、 第１の距離だけ前記ポケット面に対して凹んでおり、第２の距離だけ延びるレッジであって、前記第１の距離と前記第２の距離との合計が前記直径よりも小さい、レッジと、 前記レッジに対して延びる孔部と を備える、基板支持体。
  10. 前記合計は前記直径の比であり、前記比は０．４５～０．６５の範囲内にある、請求項９に記載の基板支持体。
  11. 前記合計が２．７ｍｍ～３．２ｍｍの範囲内にある、請求項９に記載の基板支持体。
  12. 前記直径が５．３ｍｍ～５．８ｍｍの範囲内にある、請求項９に記載の基板支持体。
  13. 前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つが、その内縁に沿ったアーチ状表面を含む、請求項９に記載の基板支持体。
  14. 前記アーチ状表面が半径を有し、前記半径が前記直径の比であり、前記比が０．１以下である、請求項１３に記載の基板支持体。
  15. 前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つに配置されるようにサイズ決めされ、成形されたリフトピンをさらに備える、請求項９に記載の基板支持体。
  16. 前記リフトピンのヘッドが、前記直径の比である第２の直径を有し、前記比が０．７０以下である、請求項１５に記載の基板支持体。
  17. 前記リフトピンのヘッドが第２の直径を有し、前記直径が前記第２の直径の比であり、前記比が１．４５～１．９５の範囲内にある、請求項１５に記載の基板支持体。
  18. 前記リフトピンのヘッドが第２の直径を有し、前記合計が前記第２の直径の比であり、前記比が０．８５～０．９５の範囲内にある、請求項１５に記載の基板支持体。
  19. 半導体製造に利用可能な処理チャンバであって、該処理チャンバは、 １つ又は複数の側壁と、 処理空間を少なくとも部分的に画定するウィンドウと、 前記処理空間を加熱するよう動作可能な１つ又は複数の熱源と、 前記処理空間内に配置された基板支持体と を備え、前記基板支持体は、 第１の外面と、 前記第１の外面の内側に配置され、前記第１の外面に対して凹んでいるレッジと、 前記レッジの内側に配置され、前記レッジに対して凹んでいるポケット面を画定するポケットと、 前記レッジ内に延びる複数の第２の流れ開口と、 前記第１の外面へと延びる複数の第３の流れ開口と、 １つ又は複数のリフトピン開口と、 を備え、前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つが、 直径を有する開口部と、 第１の距離だけ前記ポケット面に対して凹んでおり、第２の距離だけ延びるレッジであって、前記第１の距離と前記第２の距離との合計が前記直径よりも小さい、レッジと を備える、処理チャンバ。
  20. 前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つに配置されるようにサイズ決定され、成形されたリフトピンをさらに備え、前記リフトピンは、第２の直径を有し、前記１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つは、その内縁に沿ったアーチ状表面を備え、前記アーチ状表面は半径を有し、前記半径は前記第２の直径の比率であり、前記比率は０．００６５～０．０８５の範囲内にある、請求項１９に記載の処理チャンバ。

Description

［０００１］本開示は、半導体製造用のガス流基板支持体、処理チャンバ、並びに関連する方法及び装置に関する。 ［０００２］半導体基板は、集積回路用デバイスやマイクロデバイスの製造等を含めて、多様な用途に応じて処理される。基板を処理する１つの方法は、半導体材料又は導電性材料などの材料を基板の上面に堆積することを含む。例えば、エピタキシは、処理チャンバ内の基板の表面上に様々な材料の膜を堆積させる１つの堆積プロセスである。処理中、様々なパラメータが、基板上に堆積される材料の均一性に影響を与える可能性がある。 ［０００３］しかしながら、基板支持体は、望ましくない堆積及び／又は望ましくない汚染を引き起こす可能性がある。例えば、金属汚染物質は、基板を汚染する可能性があり、及び／又は基板支持体上にコーティングを摩耗させる可能性がある。別の例として、膜は、基板支持体及び／又は基板の裏側などの構成要素の特定の領域に堆積することができる。膜及び／又は汚染物質が集まって、基板を基板支持体に融着させることもあり、これにより基板が破損する可能性がある。 ［０００４］したがって、半導体処理における改良された装置及び方法が必要とされている。 ［０００５］本開示は、半導体製造用のガス流基板支持体、処理チャンバ、並びに関連する方法及び装置に関する。 ［０００６］１つ又は複数の実施形態では、半導体製造に利用可能な基板支持体は、第１の外面と、第１の外面の内側に配置され、第１の外面に対して凹んだレッジと、レッジの内側に配置され、レッジに対して凹んだポケット面を画定するポケットとを含む。基板支持体は、ポケット面内に延びる複数の第１の流れ開口、レッジ内に延びる複数の第２の流れ開口、及び第１の外面内に延びる複数の第３の流れ開口を含む。 ［０００７］１つ又は複数の実施形態では、半導体製造に利用可能な基板支持体は、第１の外面と、第１の外面の内側に配置され、第１の外面に対して凹んでいるポケット面を画定するポケットとを含む。基板支持体は、１つ又は複数のリフトピン開口を含む。１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つは、直径を有する開口部セクションと、第１の距離だけポケット面に対して凹んでおり、第２の距離だけ延びるレッジとを含む。前記直径よりも小さい前記第１の距離と前記第２の距離の合計を含む、請求項１に記載の方法。１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つは、レッジに対して延びる孔部を含む。 ［０００８］１つ又は複数の実施形態では、半導体製造に利用可能な処理チャンバは、１つ又は複数の側壁、処理空間を少なくとも部分的に画定する窓、処理空間を加熱するように動作可能な１つ又は複数の熱源、及び処理空間内に配置された基板支持体を含む。基板支持体は、第１の外面と、第１の外面の内側に配置され、第１の外面に対して凹状であるレッジと、レッジの内側に配置され、レッジに対して凹状であるポケット面を画定するポケットとを含む。基板支持体は、レッジ内に延びる複数の第２の流れ開口、第１の外面内に延びる複数の第３の流れ開口、及び１つ又は複数のリフトピン開口を含む。１つ又は複数のリフトピン開口のうち少なくとも１つは、直径を有する開口部セクションと、第１の距離だけポケット面に対して凹んでおり、第２の距離だけ延びるレッジとを含む。第１の距離と第２の距離との合計は、直径よりも小さい。 ［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施態様を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施態様は添付の図面で例示されている。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容し得ることに留意されたい。 １つ又は複数の実施形態に係る、処理チャンバの概略的な側面断面図である。１つ又は複数の実施形態に係る、基板支持体の概略上面図である。１つ又は複数の実施形態に係る、図２に示す基板支持体のセクション３－３に沿った概略的な側方断面図である。１つ又は複数の実施形態に係る、図２に示す基板支持体のセクション４－４に沿った概略的な側方断面図である。１つ又は複数の実施形態に係る、半導体製造のための基板処理の方法の概略ブロック図である。 ［００１５］理解しやすくするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。１つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると想定される。 ［００１６］本開示は、半導体製造用のガス流基板支持体、処理チャンバ、及び関連する方法及び装置に関する。 ［００１７］図１は、１つ又は複数の実施形態に係る、処理チャンバ１００の概略的な側面断面図である。処理チャンバ１００は、堆積チャンバである。１つ又は複数の実施形態では、処理チャンバ１００はエピタキシャル堆積チャンバである。処理チャンバ１００を使用して、基板１０２の上でエピタキシャル膜を成長させる。処理チャンバ１００は、基板１０２の上面１５０を横切る前駆体のクロスフローを生成する。処理チャンバ１００は、図１の処理条件で示されている。 ［００１８］処理チャンバ１００は、上部本体１５６と、上部本体１５６の下方に配置された下部本体１４８と、上部本体１５６と下部本体１４８との間に配置されたフローモジュール１１２とを含む。上部本体１５６、フローモジュール１１２、及び下部本体１４８が、チャンバ本体を形成する。チャンバ本体内には、基板支持体１０６、上方ウィンドウ１０８（上方ドームなど）、下方ウィンドウ１１０（下方ドームなど）、及び１つ又は複数の熱源１４１、１４３が配置されている。１つ又は複数の熱源１４１、１４３は、複数の上方熱源１４１及び複数の下方熱源１４３を含む。１つ又は複数の実施形態では、上方熱源１４１は上方ランプを含み、下方熱源１４３は下方ランプを含む。本開示は、本明細書に記載の様々な熱源のために（ランプに加えて又はランプの代わりに）他の熱源が使用され得ることを企図している。例えば、本書に記載の様々な熱源として、抵抗加熱器、発光ダイオード（ＬＥＤ）、及び／又はレーザが使用され得る。 ［００１９］基板支持体１０６は、上方ウィンドウ１０８と下方ウィンドウ１１０との間に配置される。基板支持体１０６は、基板１０２を支持する。１つ又は複数の実施形態では、基板支持体１０６はサセプタを含む。他の基板支持体（例えば、基板キャリア、及び／又は基板１０２の１つ又は複数の外側領域を支持する１つ又は複数のリングセグメントを含む）が、本開示によって企図される。複数の上方熱源１４１は、上部ウィンドウとリッド１５４との間に配置される。複数の上方熱源１４１は、上方熱源モジュール１５５の一部を形成する。 ［００２０］複数の下方熱源１４３は、下方ウィンドウ１１０とフロア１５２との間に配置される。複数の下側熱源１４３は、下側熱源モジュール１４５の一部を形成する。上方ウィンドウ１０８は、上方ドームであり、かつ／又は、石英といったエネルギー伝達性材料で形成されている。下方ウィンドウ１１０は、下方ドームであり、かつ／又は、石英といったエネルギー伝達性材料で形成されている。 ［００２１］処理空間１３６及びパージ空間１３８が、上方ウィンドウ１０８と下方ウィンドウ１１０との間に形成される。処理空間１３６及びパージ空間１３８は、上方ウィンドウ１０８、下方ウィンドウ１１０、及び１つ又は複数のライナ１１１、１６３によって少なくとも部分的に画定される内部空間の一部である。１つ又は複数の実施形態では、処理空間１３６は処理空間である。１つ又は複数のライナ１１１、１６３は、チャンバ本体の内側に配置される。 ［００２２］内部空間は、その中に配置された基板支持体１０６を有する。基板支持体１０６は、基板１０２が配置されている上面を含む。基板支持体１０６は、シャフト１１８に取り付けられる。１つ又は複数の実施形態では、基板支持体１０６は、シャフト１１８に接続された１つ又は複数のアーム１１９を介してシャフト１１８に接続される。シャフト１１８は、モーションアセンブリ１２１に接続される。モーションアセンブリ１２１は、処理空間１３６内で、シャフト１１８及び／又は基板支持体１０６の移動及び／又は調整を行う、１つ又は複数のアクチュエータ及び／又は調整デバイスを含む。 ［００２３］基板支持体１０６は、その中に配置されたリフトピン開口１０７を含み得る。リフトピン開口１０７は各々、堆積プロセスが実行される前又は後に、基板支持体１０６から基板１０２を持ち上げるためのリフトピン１３２を収容するようにサイズ決定される。リフトピン１３２は、基板支持体１０６が処理位置から移動位置に下げられるとき、リフトピンストップ１３４に乗る場合がある。リフトピンストップ１３４は、シャフト１３５に取り付けられた複数のアーム１３９を含み得る。 ［００２４］フローモジュール１１２は、１つ又は複数のガス入口１１４（例えば、複数のガス入口）、１つ又は複数のパージガス入口１６４（例えば、複数のパージガス入口）、及び１つ又は複数のガス排気口１１６を含む。１つ又は複数のガス入口１１４及び１つ又は複数のパージガス入口１６４は、１つ又は複数のガス排気口１１６からフローモジュール１１２の反対側に配置される。予熱リング１１７が、１つ又は複数のガス入口１１４及び１つ又は複数のガス排気口１１６の下方に配置されている。予熱リング１１７は、１つ又は複数のパージガス入口１６４の上方に配置されている。予熱リング１１７は、完全なリング又は１つ又は複数のリングセグメントを含みうる。１つ又は複数のライナ１１１、１６３は、フローモジュール１１２の内面に配置され、堆積工程及び／又は洗浄工程中に使用される反応性ガスからフローモジュール１１２を保護する。１つ又は複数のガス入口１１４及び１つ又は複数のパージガス入口１６４は、それぞれ、処理空間１３６内に配置された基板１０２の上面１５０に平行にそれぞれの１つ又は複数の処理ガスＰ１及び１つ又は複数のパージガスＰ２を流すように配置される。ガス入口１１４は、１つ又は複数の処理ガス源１５１及び１つ又は複数の洗浄ガス源１５３に、流体的に接続される。１つ又は複数のパージガス入口１６４は、１つ又は複数のパージガス源１６２に流体接続されている。１つ又は複数のガス排気口１１６は、排気ポンプ１５７に流体的に接続される。１つ又は複数の処理ガス源１５１を使用して供給される１つ又は複数の処理ガスＰ１は、１つ又は複数の反応性ガス（例えば、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、及び／又はゲルマニウム（Ｇｅ）のうち１つ又は複数）、及び／又は１つ又は複数のキャリアガス（例えば、窒素（Ｎ２）及び／又は水素（Ｈ２））のうち１つ）を複数）を含み得る。１つ又は複数のパージガス源１６２を使用して供給される１つ又は複数のパージガスＰ２は、１つ又は複数の不活性ガス（アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、及び／又は窒素（Ｎ２）のうちの１つ又は複数など）を含みうる。１つ又は複数の洗浄ガス源１５３を使用して供給された、１つ又は複数の洗浄ガスには、水素（Ｈ）及び／又は塩素（Ｃｌ）のうちの１つ又は複数が、含まれ得る。１つ又は複数の実施形態では、１つ又は複数の処理ガスＰ１は、リン化ケイ素（ＳｉＰ）及び／又はリン（ＰＨ３）を含み、１つ又は複数の洗浄ガスは、塩酸（ＨＣｌ）を含む。 ［００２５］１つ又は複数のガス排気口１１６は、排気システム１０９に更に接続されるか、又は排気システム１０９を含む。排気システム１０９は、１つ又は複数のガス排気口１１６と排気ポンプ１５７を流体的に接続させる。排気システム１０９は、基板１０２上にある層を制御しながら堆積させる際に、役立ち得る。排気システム１０９は、処理チャンバ