JP2024511201A - その場での均一な洗浄及び堆積 - Google Patents

Abstract

例示的な半導体処理システムは、少なくとも１つのプラズマ出口を画定する出力マニホールドを含み得る。本システムは、出力マニホールドの下方に配置されたガスボックスを含み得る。ガスボックスは、出力マニホールドに面する入口側と、入口側とは反対の出口側とを含み得る。ガスボックスは、中央流体ルーメンを画定する内壁を含み得る。内壁は、入口側から出口側の方へ外向きにテーパ状になっていてよい。本システムは、ガスボックスの下方に配置された環状スペーサを含み得る。環状スペーサの内径は、中央流体ルーメンの最大内径よりも大きくてよい。本システムは、環状スペーサの下方に配置されたフェースプレートを含み得る。フェースプレートは、フェースプレートの厚さを貫通して延在する複数の開孔を画定し得る。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０２１年３月２６日に出願の「ＵＮＩＦＯＲＭ ＩＮ ＳＩＴＵ ＣＬＥＡＮＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１７／２１３，９４７号の利益及び優先権を主張するものであり、その内容を全て、参照により本明細書に援用する。

［０００２］本技術は、半導体製造用の構成要素及び装置に関する。より具体的には、本技術は、処理チャンバの分配構成要素及び他の半導体処理装置に関する。

［０００３］集積回路は、基板表面に複雑にパターニングされた材料層を作製するプロセスによって可能になる。基板にパターニングされた材料を作製するには、材料を形成及び除去するための制御された方法が必要である。チャンバ構成要素は、多くの場合、膜の堆積又は材料の除去のために、処理ガス及びプラズマを基板に供給する。堆積サイクル中の対称性と均一性を促進するために、多くのチャンバ構成要素は、均一性を高めることができる方法で材料を供給するための開孔等の規則的なパターンの特徴を含み得るが、同じ特徴が、プラズマを介した洗浄／材料除去サイクル中に障害となる。このため、ウエハ上での調整のためのレシピを調整する能力が制限され、システム全体のスループットが制限される可能性がある。

［０００４］従って、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる改良されたシステム及び方法が必要とされている。これら及び他のニーズは、本技術によって対処される。

［０００５］例示的な半導体処理システムは、少なくとも１つのプラズマ出口を画定する出力マニホールドを含み得る。本システムは、出力マニホールドの下方に配置されたガスボックスを含み得る。ガスボックスは、出力マニホールドに面する入口側と、入口側とは反対の出口側とを含み得る。ガスボックスは、中央流体ルーメンを画定する内壁を含み得る。内壁は、入口側から出口側の方へ外向きにテーパ状になっていてよい。本システムは、ガスボックスの下方に配置された環状スペーサを含み得る。環状スペーサの内径は、中央流体ルーメンの最大内径よりも大きくてよい。本システムは、環状スペーサの下方に配置されたフェースプレートを含み得る。フェースプレートは、フェースプレートの厚さを貫通して延在する複数の開孔を画定し得る。

［０００６］幾つかの実施形態では、少なくとも１つのプラズマ出口は、中央流体ルーメンの上部から半径方向外向きに配置され得る。ガスボックスの入口側は、少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合された凹部を画定し得る。凹部の底部は、中央流体ルーメンの上部の外側エッジに延在するレッジを画定し得る。出力マニホールドは、１又は複数のガス入口を少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合させる再帰流路を画定し得る。少なくとも１つのプラズマ出口の数は、１又は複数のガス入口の数よりも多くてよい。本システムは、環状スペーサ内に配置されたテーパ状インサートを含み得る。テーパ状インサートは、ガスボックスの出口側から複数の開孔を超えた半径方向位置まで外向きにテーパ状になっていてよい。本システムは、出力マニホールドとガスボックスとの間に配置されたスペーサを含み得る。スペーサは、少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合された少なくとも１つの入口を画定し得る。スペーサの内壁は、少なくとも１つの入口とガスボックスの中央流体ルーメンとの間に流体的に結合されたテーパ状ルーメンを画定し得る。テーパ状ルーメンは、ガスボックスの入口側の方向に外向きにテーパ状になっていてよい。スペーサは、少なくとも１つの入口とテーパ状ルーメンとの間に延在して少なくとも１つの入口からの流路をより多数の流路に拡大する複数のチャネルを画定し得る。少なくとも１つの入口は、環状チャネルを含み得る。複数のチャネルは、環状チャネルからテーパ状チャネルの方へ内向きに延在する半径方向に配置されたチャネルを含み得る。テーパ状ルーメンのテーパは、スペーサとガスボックスとの接合面で中央流体ルーメンのテーパと一致し得る。環状スペーサの内径は、複数の開孔から半径方向外向きに位置決めされ得る。本システムは、出口を画定する遠隔プラズマ源を含み得る。出口は、出力マニホールドの入口に流体的に結合されていてよい。

［０００７］本技術の幾つかの実施形態は、半導体処理システムを包含し得る。半導体処理システムは、少なくとも１つの出口を画定する遠隔プラズマ源を含み得る。半導体処理システムは、少なくとも１つのプラズマ入口及び少なくとも１つのプラズマ出口を画定する出力マニホールドを含み得る。少なくとも１つのプラズマ入口が、遠隔プラズマ源の少なくとも１つの出口に流体的に結合されていてよい。半導体処理システムは、出力マニホールドの下方に配置されたガスボックスを含み得る。ガスボックスは、出力マニホールドに面する入口側と、入口側とは反対の出口側とを含み得る。ガスボックスは、中央流体ルーメンを画定する内壁を含み得る。内壁は、入口側から出口側の方へ外向きにテーパ状になっていてよい。半導体処理システムは、ガスボックスの下方に配置されたフェースプレートを含み得る。フェースプレートは、フェースプレートの厚さを貫通して延在する複数の開孔を画定し得る。

［０００８］幾つかの実施形態では、中央流体ルーメンの内壁のテーパの度合いは、中央流体ルーメンの長さに沿って一定であってよい。中央流体ルーメンの内壁のテーパの度合いは、中央流体ルーメンの長さに沿って変化し得る。本システムは、出力マニホールドとガスボックスとの間に配置されたスペーサを含み得る。スペーサは、少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合された少なくとも１つの入口を画定し得る。スペーサの内壁は、少なくとも１つの入口とガスボックスの中央流体ルーメンとの間に流体的に結合されたテーパ状ルーメンを画定し得る。スペーサは、少なくとも１つの入口とテーパ状ルーメンとの間に延在する複数のチャネルを画定し得る。出力マニホールドは、少なくとも１つのプラズマ入口を少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合させる再帰流路を画定し得る。

［０００９］本技術の幾つかの実施形態は、フェースプレートにガスを分配する方法を包含し得る。本方法は、ガス及びプラズマの一方又は両方を、出力マニホールドの少なくとも１つの出口からガスボックスの中央流体ルーメン内に流すことを含み得る。中央流体ルーメンは、ガスボックスの入口側からガスボックスの出口側の方へ外向きにテーパ状になっているガスボックスの内壁によって画定され得る。本方法は、ガス及びプラズマの一方又は両方を、ガスボックスの下方に配置されたフェースプレート内に画定された複数の開孔を通して流すことを含み得る。

［００１０］幾つかの実施形態では、ガス及びプラズマの一方又は両方をガスボックスの中央流体ルーメン内に流すことは、少なくとも１つの出口からのガス及びプラズマの一方又は両方の流れを、出力マニホールドとガスボックスとの間に配置されたスペーサ内のより多数の流体チャネル内に分割することを含み得る。本方法は、ガス及びプラズマの一方又は両方を遠隔プラズマ源から出力マニホールドの入口に流すことを含み得る。本方法は、ガスを、出力マニホールドの入口と少なくとも１つの出口との間に延在する再帰流路を通して流すことを含み得る。少なくとも１つのプラズマ出口は、中央流体ルーメンの上部から半径方向外向きに配置され得る。

［００１１］上記技術は、従来のシステム及び技法に勝る多数の利点を提供し得る。例えば、本技術の実施形態は、より均一な膜堆積及びフェースプレート等のチャンバ構成要素のより良好な洗浄を提供し得る。これら及び他の実施形態を、それらの多くの利点及び特徴と共に、以下の説明及び添付の図面と併せて、より詳細に説明する。

［００１２］開示された技術の性質及び利点の更なる理解は、明細書の残りの部分及び図面を参照することによって実現され得る。

本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理システムを示す上面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な処理システムを示す概略断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な半導体処理チャンバを示す概略部分断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な半導体処理チャンバを示す概略断面図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る出力マニホールドを示す概略等角図である。 本技術の幾つかの実施形態に係る例示的なスペーサを示す概略等角図である。 本技術の幾つかの実施形態に係るフェースプレートにガスを分配する例示的な方法のフロー図である。

［００２０］図の幾つかは概略図として含まれている。図は説明のためのものであり、縮尺が具体的に記載されていない限り縮尺通りとみなすべきではないことを理解されたい。更に、概略図として、図は理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較して、全ての態様又は情報を含まない場合があり、説明のために誇張された材料を含む場合がある。

［００２１］添付の図では、同様の構成要素及び／又は特徴には、同じ参照ラベルが付いている場合がある。更に、同じ種類の様々な構成要素は、参照ラベルの後に類似の構成要素を区別する文字を付けることで区別され得る。本明細書で最初の参照ラベルのみを使用した場合、その説明は、文字に関係なく、同じ最初の参照ラベルを有する類似の構成要素のいずれか１つに適用可能である。

［００２２］プラズマ強化堆積プロセスは、１又は複数の構成前駆体に電圧を印加して、基板上の膜形成を促進し得る。導電性膜及び誘電体膜、並びに材料の移送及び除去を容易にするための膜を含む半導体構造を開発するために、任意の数の材料膜が製造され得る。例えば、基板のパターニングを容易にしながら、他の方法で維持される下層の材料を保護するために、ハードマスク膜が形成されることがある。多くの処理チャンバでは、多数の前駆体がガスパネルで混合され、基板が配置され得るチャンバの処理領域に送達され得る。前駆体は、チャンバ内の１又は複数の構成要素を通して分配され得、これにより、半径方向又は横方向の送達分布が生じ、基板表面での形成又は除去を増進することができる。

［００２３］デバイスの特徴サイズが縮小するにつれ、基板表面全体にわたって公差が減少する可能性があり、膜全体の材料特性の差が、デバイスの実現及び均一性に影響を与える場合がある。多くのチャンバは、特徴的なプロセスシグネチャを含み、これが基板全体の不均一性を生じさせることがある。温度差、フローパターンの均一性、及び処理の他の態様が基板上の膜に影響を与え、作製又は除去された材料に対して基板全体にわたって膜の均一性に差が生じ得る。例えば、処理チャンバ内に前駆体を送達及び分配するために、１又は複数のデバイスが処理チャンバ内に含まれ得る。前駆体の流れにチョークを与えるためにチャンバにブロッカプレートが含まれていてよく、前駆体のブロッカプレートでの滞留時間及び横方向又は半径方向の分布が増加し得る。フェースプレートは、処理領域内への送達の均一性を更に向上させることができ、堆積又はエッチングを改善し得る。

［００２４］様々なチャンバ構成要素は、構成要素上に存在する可能性のある残留物及び／又は他の堆積物を除去するために、一部又は全ての処理ステップの後に洗浄されることがある。これは、カーボン等の導電性材料を含むプロセスの後に特に重要である。例えば、導電性残留物がフェースプレート等のある構成要素に存在すると、導電性経路が形成され、後続の処理工程中にアーク放電を引き起こし、フェースプレートの残留物からウエハ上に二次的に落下する粒子の原因となり得る。ウエハスループットを高く、粒子発生を低く維持するために、従来のチャンバは、遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）ユニットからの洗浄ガスの導入のみを伴う洗浄工程を用い得る。しかしながら、従来のチャンバで使用されているブロッカプレートは、ＲＰＳユニットからのガス／プラズマの流れが、フェースプレートの周縁部、ヒータのエッジ、及び／又はポンピングライナに到達するのを妨げ、これらの場所での残留物の形成につながる。ブロッカプレートを除去するだけでは、結果的にプロセスガスの不均一な分布が生じるため、これらの問題を克服することはできず、膜の均一性の問題が生じる可能性があり、一部の表面は依然として洗浄不足のままとなる。特に、従来のチャンバ設計からブロッカプレートを除去するだけでは、ウエハの中心付近に薄膜堆積エリアが生じ、ポンピングライナ、ヒータ／ペデスタルのエッジ、及び／又はフェースプレートのエッジに残留物が残る可能性がある。

［００２５］本技術は、前駆体、プラズマ流出物、及び／又は他のガスがフェースプレートの全表面積にわたってより均一に拡散するのに十分な空間及び／又はそれ以上を可能にするために、フェースプレートのかなり上方から始まる拡散領域を形成する１又は複数のチャンバ構成要素を使用することによって、これらの課題を克服する。特に、実施形態は、ブロッカプレートを含まないチャンバ設計を含んでいてよく、ガスをフェースプレートによりよく分配するためにテーパ状拡散領域を画定するガスボックス及び／又はスペーサを提供する。これは、ウエハ上の膜の均一性を高めるのに役立つだけでなく、フェースプレートの周辺領域に洗浄ガス／プラズマをより良好に分配して、フェースプレート上のあらゆる堆積物又は他の残留物を除去することができる。従って、改善されたフェースプレートの洗浄は、導電性堆積材料を用いるウエハプロセス中に発生する可能性のあるアーク放電及び二次的な落下粒子による欠陥の防止に役立つ可能性がある。

［００２６］残りの開示は、開示された技術を用いた特定の堆積プロセスを一般的に特定するが、システム及び方法は、他の堆積及び洗浄チャンバ、並びに記載されたチャンバで行われ得るプロセスに等しく適用可能であることが容易に理解されるであろう。従って、本技術は、これらの特定の堆積プロセス又はチャンバのみでの使用に限定されるとみなすべきではない。本開示では、本技術の実施形態に係るこのシステムの追加の変形例及び調整を説明する前に、本技術の実施形態に係るリッドスタック構成要素を含み得る１つの可能なシステム及びチャンバについて説明する。

［００２７］図１は、実施形態に係る堆積、エッチング、焼成、及び硬化チャンバの処理システム１００の一実施形態を示す上面図である。図において、一対の前方開口型統一ポッド１０２が、ロボットアーム１０４によって受け入れられ、タンデムセクション１０９ａ～ｃに位置決めされた基板処理チャンバ１０８ａ～ｆの１つに配置される前に低圧保持エリア１０６内に配置される様々なサイズの基板を供給する。第２のロボットアーム１１０は、基板ウエハを保持エリア１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～ｆに往復輸送するために使用される。各基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、プラズマ化学気相堆積、原子層堆積、物理的気相堆積、エッチング、前洗浄、ガス抜き、配向、及びアニーリング、アッシング等を含む他の基板プロセスに加えて、本明細書に記載の半導体材料のスタックの形成を含む多数の基板処理工程を実行するために装備されていてよい。

［００２８］基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、基板上に誘電体膜又は他の膜を堆積、アニール、硬化及び／又はエッチングするための１又は複数のシステム構成要素を含み得る。ある構成では、２対の処理チャンバ、例えば、１０８ｃ～ｄ及び１０８ｅ～ｆを、基板上に誘電体材料を堆積させるのに使用することができ、３つ目の対の処理チャンバ、例えば、１０８ａ～ｂを、堆積させた誘電体をエッチングするのに使用することができる。別の構成では、３対のチャンバすべて、例えば１０８ａ～ｆが、基板上に交互に誘電体膜のスタックを堆積させるように構成され得る。記載されたプロセスのいずれか１又は複数を、異なる実施形態で示す製造システムとは別個のチャンバで実施することができる。システム１００によって、誘電体膜のための堆積、エッチング、アニール、及び硬化チャンバの追加の構成が企図されることが理解されよう。

［００２９］図２は、本技術の実施形態に係る例示的な処理システム２００を示す概略断面図である。本システムは、処理チャンバ２０５と、遠隔プラズマ源（「ＲＰＳ」）ユニット２１０とを含み得る。ＲＰＳユニット２１０は、処理チャンバ２０５近傍の１又は複数の位置で処理チャンバ２０５と結合し得る支持部材２１４を有するプラットフォーム２１２上で安定化され得る。プラットフォーム２１２と共に追加の支持部材２１４を用いることによって、ＲＰＳユニット２１０の重量を適切に分散させ、ＲＰＳユニット２１０の重量に関連するせん断又は他の応力から構成要素を保護することができる。送達チューブ２１６は、１又は複数の前駆体を処理チャンバ２０５に送達するために、ＲＰＳユニット２１０と処理チャンバ２０５との間又はＲＰＳユニット２１０及び処理チャンバ２０５に結合され得る。フランジアダプタ２１８が、送達チューブ２１６の周りに位置決めされ、さもなければ支持重量により送達チューブ２１６を損傷する可能性があるＲＰＳユニット２１０に対して追加の安定性及び支持を提供し得る。ＲＰＳユニット２１０の重量の負担が送達チューブ２１６にかからないように、フランジアダプタ２１８をプラットフォーム２１２に接触させて、更にＲＰＳユニット２１０の支持を得ることができる。

［００３０］処理チャンバ２０５は、処理チャンバ２０５へのアクセスを提供するガスボックス２２０を含み得る。ガスボックス２２０は、処理チャンバ２０５へのアクセスを画定していてよく、実施形態では、アクセスは、ガスボックス２２０内の中心に画定されていてよい、又は位置していてよい。送達チューブ２１６は、ＲＰＳユニット２１０と処理チャンバ２０５の内部との間に前駆体経路を提供するガスボックス２２０のアクセス内に位置決め又は結合されていてよい。また、フランジアダプタ２１８は、上部プレート２１２に接触して、ＲＰＳユニット２１０の重量の少なくとも一部を分散させ、送達チューブ２１６に加わる応力を防止又は低減することができる。

［００３１］実施形態では、スペーサ２２２が、処理チャンバ２０５の外壁及び内壁を少なくとも部分的に画定していてよい。ガス分配アセンブリ２２５が、処理チャンバ２０５内で送達チューブ２１６に近接して位置決めされていてよく、ガス分配アセンブリ２２５は、処理チャンバ２０５内への前駆体又はプラズマ流出物の分配を可能にし得る。ポンピングライナ２３０が、処理チャンバ２０５の処理領域内に位置決めされ得る。ポンピングライナ２３０は、未反応の前駆体又はプラズマ流出物が処理チャンバ２０５から排出されることを可能にし得る。ポンピングライナ２３０は、更に、エッチングプロセスでエッチングされた粒子を処理チャンバ２０５から除去して、後続の処理工程中に粒子が基板上に残留するのを防止することができる。

［００３２］ペデスタル２３５が、処理チャンバ２０５の処理領域に含まれていてよく、エッチング又は他のプロセス工程中に基板を支持するように構成され得る。ペデスタル２３５は、例えば、静電、真空、又は重力を含む様々な実施形態では、１又は複数のチャッキング機構を有していてよい。ペデスタル２３５は、実施形態では、回転可能又は平行移動可能であってよく、ガス分配アセンブリ２２５に向かって上昇又はガス分配アセンブリ２２５から下降し得る。実施形態では、ペデスタル２３５は、処理チャンバ２０５内外への基板の移送を補助するための１又は複数のリフトピンを含み得る。ペデスタル２３５は、更に、処理工程中に基板の温度を維持するための加熱機構又は冷却機構を含み得る。

［００３３］ペデスタル２３５は、フィラメントを含むはめ込まれた加熱要素を含んでいてよい、又はそれに応じて温度を上昇又は下降させ得る温度制御流体を通すように構成された１又は複数のチューブ又はチャネルを含んでいてよい。ペデスタル２３５は、セラミックヒータである又はセラミックヒータを含む基板を支持するためのプラットフォームを含み得る。セラミックヒータは、実施形態では約２０℃から１０００℃超を含む特定の動作温度に基板を加熱することができる。セラミックヒータは更に、実施形態では約５０℃超、約１００℃超、約１５０℃超、約２００℃超、約２５０℃超、約３００℃超、約３５０℃超、約４００℃超、約５００℃超、又はそれを超えて基板を加熱し得る。セラミックヒータは更に、実施形態では、基板温度を約１０００℃未満、約９００℃未満、約８００℃未満、約７００℃未満、約６００℃未満、又は約５００℃未満に維持し得る。セラミックヒータは更に、実施形態では約１００℃から約５００℃、又は実施形態では約３００℃から約５００℃に基板温度を加熱又は維持するように構成され得る。実施形態では、ヒータは基板温度を約３００℃未満に維持するように構成され、この場合、セラミックヒータの代わりに代替金属加熱要素を使用することができる。例えば、コーティングされたアルミニウムヒータを使用することができる、又はアルミニウム又は処理されたアルミニウムペデスタルに埋め込まれた又はコーティングされたヒータを使用することができる。

［００３４］処理チャンバ２０５の構成要素は、エッチング又は他の処理工程中の動作環境に耐えるように構成され得る。処理チャンバ２０５の構成要素は、例えば、硬質陽極酸化アルミニウムを含む陽極酸化材料又は酸化材料であってよい。プラズマ廃水又は他の腐食性物質と接触する可能性のある処理チャンバ２０５内の各構成要素は、腐食から保護するために処理又はコーティングされていてよい。フッ素又は塩素を含むプラズマ流出物からの腐食から保護するために、代替材料を実施形態では用いることもできる。例えば、処理チャンバ２０５内の１又は複数の構成要素は、実施形態ではセラミック又は石英であってよい。具体例として、ガス分配アセンブリ２２５、スペーサ２２２、ポンピングライナ２３０、又はプラズマもしくは非プラズマ前駆体によって接触され得る任意の構成要素の１又は複数の構成要素は、石英又はセラミックであってよい、又は石英もしくはセラミックを含み得る。更に、送達チューブ２１６は、送達チューブ２１６内に石英ライナを含む等、石英であってよい、又は石英を含んでいてよい。送達チューブは、実施形態では、アルミニウム又は硬質陽極酸化アルミニウムであってよく、石英内面によって特徴付けられ得る。ＲＰＳユニット２１０はまた、例えば塩素を含むＲＰＳユニット２１０内で解離した前駆体が原因の腐食から内部構成要素を保護するために、石英でライニングされていてよい。ＲＰＳユニット２１０は、陽極酸化金属を含んでいてよく、ＲＰＳユニット２１０のチャンバキャビティは、腐食から更に保護するために石英でライニングされていてよい。

［００３５］ＲＰＳユニット２１０からの遠隔プラズマを用いることによって、処理チャンバ２０５は、プラズマ生成によって引き起こされる内部腐食から更に保護され得る。実施形態では、処理チャンバ２０５は、プラズマを生成するように構成されていない場合があり、プラズマ生成は、ＲＰＳユニット２１０において処理チャンバ２０５の外部で実行され得る。実施形態では、追加のプラズマ処理は、処理チャンバ２０５内で、例えば、容量結合プラズマによって実行され得るが、他のプラズマ源も使用可能である。例えば、ガスボックス２２０及びガス分配アセンブリ２２５の１又は複数の構成要素が、容量結合プラズマが生成され得る電極として用いられ得る。チャンバ内の追加又は代替プラズマ構成要素を使用して、プラズマ生成から基板との相互作用までの経路長を短縮することによって、プラズマ流出物の再結合について補助することができる。

［００３６］プラズマによって解離された前駆体は、特定の滞留時間後に再結合する。例えば、塩素系前駆体がＲＰＳユニット２１０内で解離した後、前駆体又はプラズマ流出物は、送達チューブ２１６を通って処理チャンバ２０５に流入し、次いでペデスタル２３５上の基板と相互作用し得る。ラジカル流出物の移動経路の長さによっては、流出物又はラジカルが再結合し、ラジカル前駆体の反応性が少なくとも部分的に失われる可能性がある。更に、様々なチューブ又はチャネルを通る等、移動経路が複雑になればなるほど、プラズマ流出物と接触する各構成要素が腐食から保護するために処理又はコーティングされ得るため、より多くの保護がシステムに含まれることになり得る。従って、処理チャンバ２０５は、ＲＰＳユニット２１０から処理チャンバ２０５に入り、次いで排出プレナム２３０を通る比較的直線的な移動ラインを含み得る。更に、一旦処理チャンバ２０５内に入ると、前駆体又はプラズマ流出物は、ガス分配アセンブリ２２５の１又は複数のインライン側面を通って移動し、基板に接触し得る。ガス分配アセンブリ２２５の構成要素を用いて、基板に向かう流れの均一性を改善することができるが、そうでなければ、前駆体流路の長さを短く維持して、プラズマ流出物の再結合を減少させるとともに処理チャンバ２０５内での滞留時間を短縮することができる。

［００３７］図３は、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な半導体処理チャンバ３００を示す概略部分断面図である。図３は、図２に関して上述した１又は複数の構成要素を含み得、そのチャンバに関連する更なる詳細を図示し得る。チャンバ３００は、幾つかの実施形態では前述したシステム２００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。チャンバ３００は、前述したようなハードマスク材料の堆積、並びに他の堆積、除去、及び洗浄工程を含む半導体処理工程を実行するために使用され得る。チャンバ３００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示し得、全ての構成要素を含まない場合があり、チャンバ３００の幾つかの実施形態に組み込まれると理解される。

［００３８］前述のように、図３は、処理チャンバ３００の一部を図示し得る。チャンバ３００は、例えば基板３０６がペデスタル３１０上に位置決めされ得る処理領域３０５内への処理チャンバ３００を通した材料の送達又は分配を容易にし得る、多数のリッドスタック構成要素を含み得る。チャンバリッドプレート３１５は、リッドスタックの１又は複数のプレート全体にわたって延在していてよく、チャンバの洗浄又は他の処理工程のために前駆体又はプラズマ廃水を提供し得る遠隔プラズマ源（「ＲＰＳ」）ユニット３７０等の構成要素に構造的支持を提供し得る。ＲＰＳユニット３７０は、チャンバリッドプレート３１５上に安定化され得る。幾つかの実施形態は、ＲＰＳユニット３７０の重量を適切に分散させて、ＲＰＳユニット３７０の重量に関連するせん断又は他の応力から構成要素を保護するために、処理チャンバ３００の周りの１又は複数の位置で処理チャンバ３００と結合し得る追加の支持部材（図示せず）を用いることができる。ＲＰＳユニット３７０は、前駆体又はプラズマ流出物がチャンバ３００に送達され得る少なくとも１つの出口３７２を含み得る。

［００３９］出力マニホールド３２０が、リッドプレート３１５上に及び／又はリッドプレート３１５内に着座していてよい。例えば、出力マニホールド３２０は、リッドプレート３１５の上に着座するフランジと、リッドプレート３１５に形成された開孔内に部分的に延在する中央本体部分とを含み得る。出力マニホールド３２０は、ＲＰＳユニット３７０の出口に流体的に結合された１又は複数のガス入口３２２を画定し得る。出力マニホールド３２０は、ガス入口３２２に流体的に結合された１又は複数のガス出口３２４を含み得る。例えば、出力マニホールド３２０は、ガス入口３２２をガス出口３２４に流体的に結合させる再帰流路を画定し得る。再帰流路は、ガス入口３２２からのガス流をより多数のガス出口３２４に分割する多数のチャネルで形成されていてよい。ほんの一例として、１つのガス入口３２２が、再帰流路によって４つのガス出口３２４に分割され得る。出力マニホールド３２０は、ＲＰＳユニット３７０の出口３７２に流体的に結合され得る中央開孔３２８を画定し得る。中央開孔３２８は、出力マニホールド３２０の入口及び出口の両方として機能し得る。

［００４０］処理チャンバ３００は、出力マニホールド３２０の下方に位置決めされたガスボックス３３０も含み得る。ガスボックス３３０は、入口側の第１の面３３１と、第１の面とは反対であってよい出口側の第２の面３３２とによって特徴付けられ得る。ガスボックス３３０は、中央流体ルーメン３３５を画定する内壁３３４を含み得る。内壁３３４の全部又は一部は、中央流体ルーメン３３５がＲＰＳユニット３７０及び／又は出力マニホールド３２０から流れるガスのための拡散領域を提供するように、入口側から出口側に向かって外向きにテーパ状になっていてよい。内壁３３４のテーパは、中央流体ルーメン３３５が概ね円錐台形を有するように、内壁３３４の全長に沿って一定であってよい。例えば、垂線に対する内壁３３４のテーパの度合いは、約４５°以上、約５０°以上、約５５°以上、約６０°以上、約６５°以上、約７０°以上、約７５°以上、約８０°以上、又はそれを超えるものであってよい。内壁３３４のテーパは、壁の一部に沿ってのみ一定であり得る。例えば、内壁３３４は、異なる度合いのテーパを有する２つ以上のセクションを含み得る。ほんの一例として、内壁３３４の上部セクションは、垂線に対するテーパの度合いがより急なものであってよく、内壁３３４の下部セクションは、テーパの度合いがより緩やかであってよい。例えば、内壁３３４の上部セクションは、垂線に対して約７０°以下、約６５°以下、約６０°以下、約５５°以上、又はそれ未満の度合いのテーパを有していてよい。内壁３３４の下部セクションは、垂線に対して約５５°以上、約６０°以上、約６５°以上、約７０°以上、約７５°以上、約８０°以上、又はそれを超える度合いのテーパを有していてよい。内壁３３４は、直線的に外向きにテーパ状になっていてよい、及び／又は曲線的に外向きにテーパ状になっていてよい。

［００４１］中央流体ルーメン３３５は、ＲＰＳユニット３７０の出口３７２から流れる洗浄プラズマ及び／又はプロセスガスが中央開孔３２８を介して中央流体ルーメン３３５に送達され得るように、中央開孔３２８に流体的に結合され得る。中央流体ルーメン３３５の上部は、出力マニホールド３２０のガス出口３２４から半径方向内向きに位置決めされ得る。ガスボックス３３０の第１の面３３１には、ガス出口３２４と中央流体ルーメン３３５との間に延在し、ガス出口３２４を中央流体ルーメン３３５に流体的に結合させる凹部３３７が形成され得る。凹部３３７及び／又は凹部３３７に流体連結されたチャネルは、プラズマ出口３２４から中央流体ルーメン３３５の上部まで半径方向内向きに延在し得る。凹部３３７の基部は、ガス出口３２４からのガス流のチョークを補助し、ガス流を中央流体ルーメン３３５の上部まで横方向内向きに方向づけするレッジ３３９を画定していてよく、これは、中央流体ルーメン３３５内でガスをより均一に分配する助けとなり得る。ガスは、中央流体ルーメン３３５によって提供される拡散領域を通って下方に流れるにつれて、外向きに拡散し得る。

［００４２］ガスボックス３３０はまた、ガスボックス３３０を通して流体的にアクセス可能な１又は複数のチャネルを画定していてよく、複数の前駆体を様々な流れプロファイルでリッドスタックを通して送達することを可能にすることができる。例えば、ガスボックス３３０は、ガスボックス３３０内に延在し、第１の面３３１から凹んでいてよい環状チャネル３４０を画定し得る。以下に更に説明するように、環状チャネル３４０は、ガスボックス３３０の周りの任意の位置に位置決めされ得る入口開孔を通して流体的にアクセス可能であり、ガスパネル又はマニホールドからの１又は複数の前駆体の送達のための結合を提供し得る。入口開孔は、第１の面３３１を通って延在し、ガスボックス３３０内に前駆体を供給し得る。幾つかの実施形態では、環状チャネル３４０は、ガスボックス３３０の中央流体ルーメン３３５と同心であってよい。ガスボックス３３０はまた、１又は複数の出口開孔３４２を画定し得る。出口開孔３４２は、環状チャネル３４０を通って画定されていてよく、環状チャネル３４０からガスボックス３３０の第２の面３３２を通って延在し得る。従って、ガスボックス３３０を通って環状チャネル３４０内に送達される１又は複数の前駆体は、ＲＰＳユニット３７０を迂回して、ガスボックス３３０の１又は複数の外側領域に送達され得る。

［００４３］ガスボックス３３０は追加の特徴を含み得る。例えば、ガスボックス３３０は、冷却液がガスボックス３３０の周りを流れることを可能にし得、追加の温度制御を可能にし得る冷却チャネル３４４を画定していてよい。図示したように、冷却チャネル３４４は、ガスボックス３３０の第１の面３３１に画定されていてよく、リッドが冷却チャネルの周りに延在して、密閉シールを形成し得る。冷却チャネル３４４は、中央流体ルーメン３３５の周りに延在していてよく、中央流体ルーメン３３５と同心であり得る。図示したように、環状チャネル３４０は、ガスボックス３３０内で冷却チャネル３４４とガスボックス３３０の第２の面との間に形成又は画定され得る。幾つかの実施形態では、環状チャネル３４０は、冷却チャネル３４４に垂直方向にアライメントされ、ガスボックス３３０の深さ内で冷却チャネル３４４からオフセットしていてよい。環状チャネル３４０を形成するために、幾つかの実施形態では、ガスボックス３３０は、１又は複数の積層プレートを含み得る。プレートは、接着、溶接、又は他の方法で互いに結合されて、完全な構造を形成し得る。

［００４４］例えば、ガスボックス３３０は、少なくとも１つのプレートを含んでいてよく、形成される特徴に応じて、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のプレートを含み得る。図示したように、ガスボックス３３０は、２つ又は３つのプレートを含んでいてよく、これにより、複数の経路を形成して、環状チャネル３４０に向かって前駆体を更に分配することが可能になり得る。例えば、単一の送達点では、均一性は、出口開孔に対してチャネル内のコンダクタンスを調節することによって達成され得る。しかしながら、ガスボックス３３０内に画定された１又は複数のコンダクタンス経路を用いることによって、前駆体を環状チャネル３４０内の複数の位置に送達することができ、ガスボックス３３０を通る送達の均一性を高めることができ、送達の均一性を低下させずに、より大きい直径の出口開孔を可能にすることができる。

［００４５］半導体処理チャンバ３００はまた、幾つかの実施形態では、環状スペーサ３５０及びフェースプレート３５５等の追加の構成要素を含み得る。フェースプレート３５５は、フェースプレート３５５によって少なくとも部分的に上方から画定され得る処理領域３０５に前駆体及び／又はプラズマ流出物が送達されることを可能にする、フェースプレート３５５の厚さを貫通して延在する多数の開孔を画定し得る。環状スペーサ３５０の内径は、フェースプレート３５５を通るガスの流れを妨げないように、フェースプレート３５５の開孔から半径方向外向きに位置決めされ得る。環状スペーサ３５０は、中央流体ルーメン３３５に流体的に結合された領域３５２を画定し得る。領域３５２は、ガスボックス３３０の中央流体ルーメン３３５に送達される前駆体と、ガスボックス３３０の環状チャネル３４０に送達される前駆体とが混合し得る、リッドスタックを通る第１の位置であってよい。領域３５２は、中央流体ルーメン３３５及び出口開孔３４２の両方から流体的にアクセス可能であり得る。領域３５２に送達された前駆体は、リッドスタックを通って流れ続ける前に、少なくとも部分的に混合又は重なり合う可能性がある。基板表面に接触する前のある程度の混合を許容することにより、ある程度の重なりを得ることができ、これにより基板においてより滑らかな移行が生じ、膜又は基板表面に接合面が形成されるのを制限することができる。

［００４６］環状スペーサ３５０の内壁は、中央流体ルーメン３３５の底部端から半径方向外向きに位置決めされ得る。これにより、中央流体ルーメン３３５の底部端と領域３５２との間に段階的な移行部が形成され、ガス流が領域３５２内まで通過する際にフェースプレート３５５の全露出エリアに拡散することができる。例えば、領域３５２は、概ね長方形の断面を有していてよく、これにより、中央流体ルーメン３３５に導入されたガスが、最初は円錐台形の内壁３３４によって拘束され、その後ガスボックス３３０の内壁３３４の底部よりも大きい直径を有する環状スペーサ３５０の内壁によって拘束される領域３５２に拡散する。

［００４７］チャンバ３００は、環状スペーサ３５０の内壁によって画定される領域３５２内に位置決めされたテーパ状インサート３６０を含み得る。例えば、テーパ状インサート３６０は、環状スペーサ３５０内に受容され、環状スペーサ３５０の内壁に当接するようなサイズ及び形状であってよい。テーパ状インサート３６０は、ガスボックス３３０の出口側からフェースプレート３５５の開孔の外側にある半径方向位置まで外向きにテーパ状になっている内壁を含み得る。テーパ状インサート３６０の内壁の上部エッジは、ガスボックス３３０の内壁３３４の底部エッジにアライメントされ、これにより、中央流体ルーメン３３５と領域３５２とによって画定された拡散領域が概ね連続的で途切れないようにすることができる。テーパ状インサート３６０の内壁のテーパの度合いは、幾つかの実施形態ではガスボックス３３０の内壁３３４のテーパの度合いと一致していてよいが、他の実施形態では内壁のテーパの度合いは異なっていてよい。テーパ状インサート３６０及び環状スペーサ３５０は、様々な実施形態では、別個の構成要素であってよい、又は単一のユニットであってよい。

［００４８］ガスボックス３３０内及び／又はガスボックス３３０の下方にテーパ状の拡散領域を提供することによって、より良好なＲＰＳのみの洗浄均一性及びより広い到達範囲が達成され得る。特に、フェースプレート３５５から離れたところに拡散領域を設けることによって、前駆体及びプラズマ流出物が半径方向外向きに拡散するためのより多くの空間及び距離が得られ、フェースプレート３５５の外周部、及びペデスタル３１０のエッジ及び／又はポンピングライナ等の他のチャンバ構成要素に洗浄ガスがより効果的に分配される。また、フェースプレートの外周部に洗浄ガスがより多く分配されることで、カーボン等の導電性要素を用いるもの等の特定の堆積手順中にアーク放電が発生するのを防止する助けとなり得る。更に、このようなガスボックスの設計は、フェースプレート３５５を通して堆積ガスをより均等に分配し、ウエハ上により均一な膜を生成するのに役立ち得る。

［００４９］図４は、本技術の幾つかの実施形態に係る例示的な半導体処理チャンバ４００を示す概略部分断面図である。図４は、図２及び図３に関して上述した１又は複数の構成要素を含んでいてよく、そのチャンバに関連する更なる詳細を図示し得る。チャンバ４００は、前述したシステム２００及び／又はチャンバ３００の任意の特徴又は態様を含むと理解される。チャンバ４００は、半導体処理システムの処理領域の部分図を示していてよく、チャンバ４００の幾つかの実施形態に組み込まれると理解される構成要素のすべてを含まない場合がある。チャンバ４００は、基板４０６がペデスタル４１０上に位置決めされ得る場所等の処理領域４０５、ＲＰＳユニット４７０、及び出力マニホールド４２０を含み得る。半導体処理チャンバ４００はまた、幾つかの実施形態では、環状スペーサ４５０及びフェースプレート４５５等の追加の構成要素を含み得る。幾つかの実施形態では、チャンバ４００は、上述のテーパ状インサート３６０と同様のテーパ状インサートを含み得る。

［００５０］図５は、出力マニホールド４２０を示す概略等角図である。出力マニホールド４２０は、ＲＰＳユニット４７０の出口４７２に流体的に結合された１又は複数のガス入口４２２を画定し得る。出力マニホールド４２０は、ガス入口４２２に流体的に結合された１又は複数のガス出口４２４を含み得る。例えば、出力マニホールド４２０は、ガス入口４２２をガス出口４２４に流体的に結合させる再帰流路を画定し得る。再帰流路は、ガス入口４２２からのガス流をより多数のガス出口４２４に分割する多数のチャネル４２６で形成されていてよい。図示したように、単一のプラズマ入口４２２が、出力マニホールド４２０の側面内に画定される。プラズマ入口４２２は、流入ガス流を２つの分岐に分割するチャネル４２６に流体的に結合されている。２つの分岐の各々は、各分岐を更に２つに分割する２つの付加的なチャネル４２６にガスを方向づけする出口を有する。このようにして、単一のプラズマ入口４２２からの流れは、再帰流路を画定するチャネル４２６によって４つのガス出口４２４に分割され得る。出力マニホールド４２０は、ＲＰＳユニット４７０の出口に流体的に結合されていてよい中央開孔４２８を画定し得る。中央開孔４２８は、出力マニホールド４２０の入口及び出口の両方として機能し得る。

［００５１］図４に示すように、処理チャンバ４００は、出力マニホールド４２０の下方に位置決めされたガスボックス４３０も含み得る。ガスボックス４３０は、入口側の第１の面４３１と、第１の面とは反対であり得る出口側の第２の面３３２とによって特徴付けられ得る。ガスボックス４３０は、中央流体ルーメン４３５を画定する内壁４３４を含み得る。内壁４３４の全部又は一部が、入口側から出口側に向かって外向きにテーパ状になっていてよく、これにより、内壁４３４によって画定された中央流体ルーメン４３５が、ＲＰＳユニット４７０及び／又は出力マニホールド４２０から流れるガスの拡散領域を提供する。図示したように、内壁４３４は、異なる度合いのテーパを有する２つのセクションを含む。例えば、図示したように、内壁４３４の上部セクションは、内壁４３４の下部セクションよりもテーパの度合いが急である。内壁４３４の２つを超えるセクションが異なる度合いのテーパを有していてよく、度合いがより急なテーパ及び／又は度合いがより平坦なテーパの相対位置は任意の順序で配置され得ることを理解されたい。内壁４３４のテーパは、様々な実施形態では、内壁４３４の長さの全て又は一部に沿って一定であってよい。内壁４３４は、直線的に外向きにテーパ状になっていてよい、及び／又は、曲線的に外向きにテーパ状になっていてよい。

［００５２］処理チャンバ４００は、出力マニホールド４２０とガスボックス４３０との間に配置されたスペーサ４８０を含み得る。例えば、スペーサ４８０は、ガスボックス４３０の上に着座していてよい。スペーサ４８０は、出力マニホールド４２０からガスボックス４３０内へのガス流を分配し得る。例えば、スペーサ４８０は、出力マニホールド４２０からのガスがガスボックス４３０に流入し得るテーパ状ルーメン４８５を画定する内壁４８２を含み得る。テーパ状ルーメン４８５は、スペーサ４８０の中心内に配置されていてよく、ガスボックス４３０の中央流体ルーメン４３５にアライメントされ得る。内壁４８２の全部又は一部は、マニホールド側からガスボックス側の方へ外向きにテーパ状になっていてよく、これにより、テーパ状ルーメン４８５がＲＰＳユニット４７０及び／又は出力マニホールド４２０から流れるガスの拡散領域の出発点として機能する。内壁４８２のテーパは、テーパ状ルーメン４８５が概ね円錐台形を有するように、内壁４８２の全長に沿って一定であってよい。内壁４８２のテーパは、壁の全部又は一部に沿って一定であってよい。内壁４８２は、外向きに直線的にテーパ状になっていてよい、及び／又は、外向きに曲線的にテーパ状になっていてよい。内壁４８２の底部端は、内壁４３４の上部端の直径と少なくとも実質的に一致する直径を有していてよく、これにより、スペーサ４８０及びガスボックス４３０のテーパ状内壁内に提供される拡散領域が連続的になることが可能になり得る。幾つかの実施形態では、スペーサ４８０の内壁４８２のテーパの度合いは、ガスボックス４３０の内壁４３４のテーパの度合いと一致し得るが、他の実施形態では、テーパの度合いは異なっていてよい。例えば、内壁４８２の全部又は一部は、内壁４３４の全部又は一部よりも急勾配のテーパ状になっていてよく、これにより、スペーサ４８０及びガスボックス４３０を通って下向きに流れるガスの、より急速な半径方向の拡散を得ることができる。

［００５３］図６は、幾つかの実施形態ではセラミック材料から形成され得るスペーサ４８０の概略等角図である。スペーサ４８０は、出力マニホールド４２０のガス出口４２４に流体的に結合され得る少なくとも１つの流体入口４８４を画定し得る。流体入口４８４は、テーパ状チャネル４８５から半径方向外向きに配置されていてよく、出力マニホールド４２０からのガス流をテーパ状ルーメン４８５内に方向づけし得る。例えば、流体入口４８４は、スペーサ４８０によって画定された１又は複数のチャネル４８６を介してテーパ状ルーメン４８５へ内向きにガス流を方向づけする、環状チャネル等のチャネルを含み得る。例えば、チャネル４８６は、流体入口４８４とテーパ状ルーメン４８５の上部端との間に延在し、流体入口４８４をテーパ状ルーメン４８５の上部端に流体的に結合させる、半径方向に配置されたチャネルを含み得る。ガスをテーパ状ルーメン４８５内に方向づけすることに加えて、チャネル４８６は、流体入口４８４からのガス流をより多数の流体経路に分割することができ、これにより、スペーサ４８０及びガスボックス４３０のテーパ状内壁によって形成された拡散領域内にガスをより均等に分配することができる。例えば、スペーサ４８０は、約４本以上の半径方向チャネル４８６、約６本以上の半径方向チャネル４８６、約８本以上の半径方向チャネル４８６、約１０本以上の半径方向チャネル４８６、約１２本以上の半径方向チャネル４８６、約１４本以上の半径方向チャネル４８６、約１６本以上の半径方向チャネル４８６、約１８本以上の半径方向チャネル４８６、約２０本以上の半径方向チャネル４８６、又はそれを超える数のチャネル４８６を含むことができ、より多数のチャネル４８６がテーパ状ルーメン４８５内により均等にガスを分配する。

［００５４］フェースプレート４５５から離れたところにテーパ状の拡散領域を提供することによって、より良好なＲＰＳのみの洗浄均一性が達成され得る。特に、拡散領域が高い位置にあることで、フェースプレート４５５の外周部、及び隣接領域（ペデスタルのエッジ及び／又はポンピングライナ等）に洗浄プラズマ／ガスがより均一に分配されるようになる。また、洗浄ガス／プラズマがより多く分配されることで、カーボン等の導電性要素を用いるもの等の特定の堆積手順中にアーク放電が発生するのを防止し、堆積サイクル中の二次的な落下粒子による欠陥を防止する助けとなり得る。更に、このようなスペーサ／ガスボックスの設計は、フェースプレート４５５を通して堆積ガスをより均等に分配し、ウエハ上により均一な膜を生成するのに役立ち得る。

［００５５］図７は、本技術の実施形態に係るフェースプレートにガスを分配する方法７００を示す図である。方法７００は、工程７１０において、出力マニホールドの少なくとも１つの出口からガスボックスの中央流体ルーメン内にガス及び／又はプラズマを流すことを含み得る。ガス及び／又はプラズマは、ＲＰＳユニットを介して出力マニホールドに導入され得る。例えば、洗浄プラズマは、いかなる再帰流路も通過することなく、ＲＰＳユニットのプラズマ出口から中央流体ルーメン内に直接流され得る。ＲＰＳユニットの一次出口から中央流体ルーメンに直接注入された洗浄プラズマは、少なくとも部分的に中央流体ルーメンによって画定された拡散領域内で半径方向外向きに拡散し得る。プロセスガスは、中央流体ルーメン内に直接流され得る、及び／又は、出力マニホールドの入口と出口との間に延在する再帰流路を介して中央流体ルーメン内に流され得る。中央流体ルーメンに達すると、プロセスガスは、ガスボックスの中央流体ルーメンによって少なくとも部分的に画定された拡散領域内で外向きに拡散し得る。他の実施形態では、ガスは、出力マニホールドとガスボックスとの間に位置決めされたスペーサを介して中央流体ルーメン内に流され得る。スペーサは、出力マニホールドからのガスの流れを、ガスボックスの中央流体ルーメンに流体的に結合されたスペーサのテーパ状ルーメン内にガスを方向づけするより多数の流体チャネル内に分割し得る。テーパ状ルーメンは更に拡散領域を画定し得る。中央流体ルーメン及び／又はテーパ状ルーメンは、拡散領域を提供するために、それぞれの構成要素の入口側から出口側の方へ外向きにテーパ状になっている内壁を含み得る。

［００５６］工程７２０において、ガスが、ガスボックスの下方に配置されたフェースプレート内に画定された複数の開孔を通して流され得る。ガスは、堆積及び／又は他のウエハ処理用途の一部として流され得る前駆体、プラズマ廃水、及び／又は他のプロセスガスを含み得る、及び／又はフェースプレート等のチャンバ構成要素上の膜及び／又は他の残留堆積物を除去するために流される洗浄ガスを含み得る。ガスをスペーサ及び／又はガスボックスの内部によって少なくとも部分的に画定された拡散領域内に流すことによって、ガスをフェースプレートの開孔全体にわたってより均一に分配することができ、その結果、ウエハ上の膜の均一性がより良好になり得る、及び／又はフェースプレートの、特にフェースプレートの周辺領域における洗浄がより良好になり得る。

［００５７］前述の説明では、説明の目的で、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、多数の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、特定の実施形態が、これらの詳細の一部を伴わずに、又は追加の詳細を伴って実施され得ることが明らかであろう。

［００５８］幾つかの実施形態を開示してきたが、当業者であれば、実施形態の主旨から逸脱することなく、様々な変更、代替的な構成、及び等価物を使用することができることを認識するであろう。更に、本技術が不必要に不明瞭にならないように、多くのよく知られたプロセス及び要素は説明していない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものとみなすべきではない。

［００５９］値の範囲が提供される場合、文脈が明確に別段の指示をしていない限り、その範囲の上限と下限との間の、下限の単位の最小部分までの各介在値もまた、具体的に開示されることを理解されたい。いずれかの記載された値又は記載された範囲の記載されていない介在値と、その記載された範囲の他のいずれかの記載された値又は介在値との間のいかなるより狭い範囲も含まれる。これらのより小さい範囲の上限と下限は、独立して範囲に含まれる又は除外される場合があり、より小さい範囲に一方、又は両方の限界値が含まれる、又はどちらも含まれない各範囲も、記載された範囲におけるいずれかの具体的に除外された限界値に従って、本技術内に含まれる。記載された範囲に限界値の一方又は両方が含まれる場合、それら含まれる限界値の一方又は両方を除外する範囲も含まれる。

［００６０］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別段の指示がない限り、複数の参照を含む。従って、例えば、「開孔」への言及は、複数のそのような開孔を含み、「プレート」への言及は、当業者に公知の１又は複数のプレート及びその等価物等への言及を含む。

［００６１］また、本明細書及び以下の特許請求の範囲で使用する場合、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、記載された特徴、整数、構成要素、又は工程の存在を指定するものであるが、１又は複数の他の特徴、整数、構成要素、工程、操作、又はグループの存在又は追加を排除するものではない。

Claims (20)

1. 半導体処理システムであって、
   少なくとも１つのガス出口を画定する出力マニホールドと、
   前記出力マニホールドの下方に配置されたガスボックスであって、前記ガスボックスは、前記出力マニホールドに面する入口側と、前記入口側とは反対の出口側とを含み、前記ガスボックスは、中央流体ルーメンを画定する内壁を含み、前記内壁は、前記入口側から前記出口側の方へ外向きにテーパ状になっている、ガスボックスと、
   前記ガスボックスの下方に配置された環状スペーサであって、前記環状スペーサの内径は、前記中央流体ルーメンの最大内径よりも大きい、環状スペーサと、
   前記環状スペーサの下方に配置されたフェースプレートであって、前記フェースプレートの厚さを貫通して延在する複数の開孔を画定するフェースプレートと
   を備える、半導体処理システム。
2. 前記少なくとも１つのガス出口は、前記中央流体ルーメンの上部から半径方向外向きに配置され、
   前記ガスボックスの入口側は、前記少なくとも１つのガス出口に流体的に結合された凹部を画定し、
   前記凹部の底部は、前記中央流体ルーメンの上部の外側エッジに延在するレッジを画定する、
   請求項１に記載の半導体処理システム。
3. 前記出力マニホールドは、１又は複数のガス入口を前記少なくとも１つのガス出口に流体的に結合させる再帰流路を画定し、
   前記少なくとも１つのガス出口の数は、前記１又は複数のガス入口の数よりも多い、
   請求項１に記載の半導体処理システム。
4. 前記環状スペーサ内に配置されたテーパ状インサートであって、前記ガスボックスの出口側から前記複数の開孔を超えた半径方向位置まで外向きにテーパ状になっている、テーパ状インサート
   を更に備える、請求項１に記載の半導体処理システム。
5. 前記出力マニホールドと前記ガスボックスとの間に配置されたスペーサを更に備え、
   前記スペーサは、前記少なくとも１つのガス出口に流体的に結合された少なくとも１つの入口を画定し、
   前記スペーサの内壁は、少なくとも１つの入口と前記ガスボックスの前記中央流体ルーメンとの間に流体的に結合されたテーパ状ルーメンを画定し、前記テーパ状ルーメンは、前記ガスボックスの入口側の方向に外向きにテーパ状になっている、
   請求項１に記載の半導体処理システム。
6. 前記スペーサは、前記少なくとも１つの入口と前記テーパ状ルーメンとの間に延在して前記少なくとも１つの入口からの流路をより多数の流路に拡大する複数のチャネルを画定する、
   請求項５に記載の半導体処理システム。
7. 前記少なくとも１つの入口は、環状凹部を含み、
   前記複数のチャネルは、環状チャネルからテーパ状チャネルの方へ内向きに延在する半径方向に配置されたチャネルを含む、
   請求項６に記載の半導体処理システム。
8. 前記テーパ状ルーメンのテーパは、前記スペーサと前記ガスボックスとの接合面で前記中央流体ルーメンのテーパと一致する、
   請求項５に記載の半導体処理システム。
9. 前記環状スペーサの内径は、前記複数の開孔から半径方向外向きに位置決めされる、
   請求項１に記載の半導体処理システム。
10. 出口を画定する遠隔プラズマ源であって、前記出口は前記出力マニホールドの入口に流体的に結合されている、遠隔プラズマ源
    を更に備える、請求項１に記載の半導体処理システム。
11. 半導体処理システムであって
    少なくとも１つの出口を画定する遠隔プラズマ源と、
    少なくとも１つのガス入口及び少なくとも１つのガス出口を画定する出力マニホールドであって、少なくとも１つのプラズマ入口が、前記遠隔プラズマ源の前記少なくとも１つの出口に流体的に結合されている、出力マニホールドと、
    前記出力マニホールドの下方に配置されたガスボックスであって、前記ガスボックスは、前記出力マニホールドに面する入口側と、前記入口側とは反対の出口側とを含み、前記ガスボックスは、中央流体ルーメンを画定する内壁を含み、前記内壁は、前記入口側から前記出口側の方へ外向きにテーパ状になっている、ガスボックスと、
    前記ガスボックスの下方に配置されたフェースプレートであって、前記フェースプレートの厚さを貫通して延在する複数の開孔を画定するフェースプレートと
    を備える、半導体処理システム。
12. 前記中央流体ルーメンの前記内壁のテーパの度合いは、前記中央流体ルーメンの長さに沿って一定である、
    請求項１１に記載の半導体処理システム。
13. 前記中央流体ルーメンの前記内壁のテーパの度合いは、前記中央流体ルーメンの長さに沿って変化する、
    請求項１１に記載の半導体処理システム。
14. 前記出力マニホールドと前記ガスボックスとの間に配置されたスペーサを更に備え、
    前記スペーサは、少なくとも１つのプラズマ出口に流体的に結合された少なくとも１つの入口を画定し、
    前記スペーサの内壁は、少なくとも１つの入口と前記ガスボックスの前記中央流体ルーメンとの間に流体的に結合されたテーパ状ルーメンを画定する、
    請求項１１に記載の半導体処理システム。
15. 前記スペーサは、前記少なくとも１つの入口と前記テーパ状ルーメンとの間に延在する複数のチャネルを画定する、
    請求項１４に記載の半導体処理システム。
16. 前記出力マニホールドは、前記少なくとも１つのガス入口を前記少なくとも１つのガス出口に流体的に結合させる再帰流路を画定する、
    請求項１１に記載の半導体処理システム。
17. フェースプレートにガスを分配する方法であって、
    前記ガス及びプラズマの一方又は両方を、出力マニホールドの少なくとも１つの出口からガスボックスの中央流体ルーメン内に流すことであって、前記中央流体ルーメンは、前記ガスボックスの入口側から前記ガスボックスの出口側の方へ外向きにテーパ状になっている前記ガスボックスの内壁によって画定される、前記ガス及びプラズマの一方又は両方を、出力マニホールドの少なくとも１つの出口からガスボックスの中央流体ルーメン内に流すことと、
    前記ガス及び前記プラズマの一方又は両方を、前記ガスボックスの下方に配置されたフェースプレート内に画定された複数の開孔を通して流すことと
    を含む方法。
18. 前記ガス及び前記プラズマの一方又は両方を前記ガスボックスの前記中央流体ルーメン内に流すことは、前記少なくとも１つの出口からの前記ガス及び前記プラズマの一方又は両方の流れを、前記出力マニホールドと前記ガスボックスとの間に配置されたスペーサ内のより多数の流体チャネル内に分割することを含む、
    請求項１７に記載のフェースプレートにガスを分配する方法。
19. 前記ガス及び前記プラズマの一方又は両方を遠隔プラズマ源から前記出力マニホールドの入口に流すこと
    を更に含む、請求項１７に記載のフェースプレートにガスを分配する方法。
20. 前記ガス及び前記プラズマの一方又は両方を、前記出力マニホールドの前記入口と少なくとも１つの出口との間に延在する再帰流路を通して流すこと
    を更に含む、請求項１９に記載のフェースプレートにガスを分配する方法。

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