JP3111544U - Gas delivery system for semiconductor processing - Google Patents

Abstract

【課題】半導体処理のためのガス送出システムを提供する。
【解決手段】基板処理用チャンバのガス分配用リング内に挿入可能であり、チャンバ内部でシールド可能である交換可能なガスノズルは、細長いセラミック体を有し、ガスの流れをチャンバ内に向けるチャネルを有するセラミック体は、ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部、熱シールドを受容する第２外側螺合部を含む。チャネルは、ガス分配用リングからガスを受容する入口と、チャンバにガスを放出するピンホール出口を有する。熱シールドは、中空部材を有し、中空部材は、ノズルと結合するように構成され、ノズルの少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する。中空部材は、ノズルの出口の末端で突き出た拡張部と、ノズル出口を通って処理ガスが流れる熱シールド開口と、を有する。
【選択図】図４ＢA gas delivery system for semiconductor processing is provided.
A replaceable gas nozzle insertable into a gas distribution ring of a substrate processing chamber and shieldable within the chamber has an elongated ceramic body with a channel for directing gas flow into the chamber. The ceramic body includes a first outer threaded portion that engages with the gas distribution ring and a second outer threaded portion that receives the heat shield. The channel has an inlet for receiving gas from the gas distribution ring and a pinhole outlet for releasing gas into the chamber. The heat shield includes a hollow member that is configured to couple with the nozzle and has an internal dimension that is sufficiently large to be disposed about at least a portion of the nozzle. The hollow member has an extension protruding at the end of the nozzle outlet and a heat shield opening through which the process gas flows through the nozzle outlet.
[Selection] Figure 4B

Description

相互参照Cross reference

本願は、Gondhalekar 氏等に対する、２００３年７月２８日に出願された、"Gas Delivery System for Semiconductor Processing"という名称の、第１０／６３０，９８９号の一部継続出願であり、Gondhalekar 氏等に対する、２００2年9月13日に出願された、"Gas Delivery System for Semiconductor Processing"という名称の、第６０／４１０３５３号の米国仮出願を基礎とし、その利益を主張する。これら両方の出願は、それらの全体が参考として本願に組み込まれている。   This application is a partial continuation of No. 10 / 630,989, entitled “Gas Delivery System for Semiconductor Processing”, filed on July 28, 2003 to Mr. Gondhalekar and others. And claims its benefit on the basis of US Provisional Application No. 60 / 410,353, entitled “Gas Delivery System for Semiconductor Processing”, filed September 13, 2002. Both of these applications are incorporated herein by reference in their entirety.

背景background

本考案は、全般的に半導体処理の為のガス送出システムに関する。   The present invention relates generally to gas delivery systems for semiconductor processing.

集積回路（ＩＣ）の製造は、処理用チャンバ内の基板上で多くの処理を実行することに関係し、基板上の層の堆積、基板におけるギャップのエッチング、ギャップの埋め込みを含む。通常、処理用チャンバは、チャンバ内に伸びるノズルを有するガス分配装置、ガスエナジャイザ、ガスを除去する為の排気ポートを備える。ガスエナジャイザは、バイアス電力が印加される電極、又は、ソース電力が印加されるアンテナを含んでもよい。周期的に、基板処理サイクル間で、チャンバの内部表面が洗浄処理で洗浄され、チャンバコンポーネントや表面に形成する蓄積された処理残留物を除去する。   Integrated circuit (IC) fabrication involves performing many processes on a substrate in a processing chamber and includes depositing layers on the substrate, etching gaps in the substrate, and filling gaps. Typically, the processing chamber includes a gas distribution device having a nozzle extending into the chamber, a gas energizer, and an exhaust port for removing gas. The gas energizer may include an electrode to which bias power is applied, or an antenna to which source power is applied. Periodically, between substrate processing cycles, the interior surface of the chamber is cleaned with a cleaning process to remove accumulated process residues that form on the chamber components and surfaces.

化学気相堆積（ＣＶＤ）は、半導体産業で使用されるガス処理であり、基板上に材料を堆積する。一部の高濃度プラズマ（ＨＤＰ）増強ＣＶＤ処理は、表面に対し垂直に近い角度で、或いは、基板表面の指向性バイアスにより基板に対し好ましい角度で、負にバイアスされた基板上に正に帯電されたプラズマイオンを引きつけることにより、堆積を強化する為に、高周波発生プラズマ（例えば、ＲＦプラズマ）の使用を介するイオン発生と共にガスを使用する。高いＲＦ電力ＨＤＰ−ＣＶＤ処理は、特に、約９０ｎｍ以下の幅、少なくとも約４のアスペクト比を有するギャップに対し、改善されたギャップの充填を生じる。例えば、ソースＲＦ電力は、２００ｍｍ基板を処理する為に少なくとも約１０ｋＷ、３００ｍｍ基板を処理する為に少なくとも１２ｋＷである。   Chemical vapor deposition (CVD) is a gas process used in the semiconductor industry to deposit material on a substrate. Some high-density plasma (HDP) enhanced CVD processes charge positively on a negatively biased substrate at an angle near normal to the surface or at a preferred angle with respect to the substrate due to a directional bias on the substrate surface. A gas is used with ion generation through the use of radio frequency generated plasma (eg, RF plasma) to enhance deposition by attracting the generated plasma ions. The high RF power HDP-CVD process results in improved gap filling, especially for gaps having a width of about 90 nm or less and an aspect ratio of at least about 4. For example, the source RF power is at least about 10 kW for processing 200 mm substrates and at least 12 kW for processing 300 mm substrates.

しかし、ＣＶＤ処理におけるギャップ充填に使用される、より高いＲＦ電力は、チャンバ内の粒子発生を増加させる。これは、より高いエネルギを有するプラズマ種は、チャンバ内の内部表面への衝突、その蓄積堆積物（特に、ガス分配装置のノズル）からフレーキングを生じさせるからである。剥がれた粒子は、基板上に落ち、その歩留まりを減少させる。全基板の処理後に行われるプラズマ洗浄処理によるチャンバ表面の洗浄は、処理残留物の蓄積を減少させることができるので、良好な歩留まりを与える。しかし、各処理サイクル間の余分な洗浄ステップは、チャンバ停止時間が増え、資本組入れコストを不都合にも増加させる。   However, the higher RF power used for gap filling in CVD processes increases particle generation in the chamber. This is because higher energy plasma species cause flaking from collisions with internal surfaces in the chamber, their accumulated deposits (especially the nozzles of the gas distributor). The detached particles fall on the substrate and reduce its yield. Cleaning the chamber surface by a plasma cleaning process performed after the processing of all the substrates can reduce the accumulation of processing residues, and thus provides a good yield. However, the extra cleaning step between each processing cycle increases chamber downtime and disadvantageously increases capitalization costs.

そのため、ＣＶＤ処理のような処理における高いＲＦ電力を許容できる能力のある処理用チャンバを有することが望ましい。また、チャンバにおいて過剰な残留物を発生させないガス分配装置を有することが望ましい。さらに、各洗浄サイクル間の基板処理サイクルの数を最大にし、より効率良くチャンバを利用することが望ましい。   Therefore, it is desirable to have a processing chamber capable of tolerating high RF power in processes such as CVD processes. It is also desirable to have a gas distribution device that does not generate excessive residue in the chamber. Furthermore, it is desirable to maximize the number of substrate processing cycles between each cleaning cycle and utilize the chamber more efficiently.

概要Overview

交換可能なガスノズルは、基板処理用チャンバの分配用リング内に挿入可能であり、チャンバ内でシールドされることが可能である。交換可能なガスノズルは、細長いセラミック体を有し、このセラミック体は、チャンバ内にガスの流れを向ける為にチャネルを有する。セラミック体は、ガス分配用リングと係合する第１外側螺合と、熱シールドを受容する為の第２外側螺合とを含む。チャネルは、ガス分配用リングからガスを受容する為に入口、そのガスをチャンバ内に放出する為にピンホール出口を有する。   The replaceable gas nozzle can be inserted into the distribution ring of the substrate processing chamber and can be shielded within the chamber. The replaceable gas nozzle has an elongated ceramic body that has channels to direct the flow of gas into the chamber. The ceramic body includes a first outer threading engagement with the gas distribution ring and a second outer threading for receiving the heat shield. The channel has an inlet for receiving gas from the gas distribution ring and a pinhole outlet for releasing the gas into the chamber.

他の実施形態において、熱シールドは、また、チャンバ内に伸びるノズルをシールドする為にも提供される。熱シールドは、ノズルに結合されるように構成された中空部材を有する。中空部材は、ノズルの少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内側寸法を有する。また、中空部材は、ノズルの出口の末端部で突き出る拡張部と、ノズルの出口から処理ガスが貫通して流れる為の熱シールド開口と、を有する。   In other embodiments, a heat shield is also provided to shield a nozzle that extends into the chamber. The heat shield has a hollow member configured to be coupled to the nozzle. The hollow member has an inner dimension that is sufficiently large to be disposed about at least a portion of the nozzle. The hollow member also has an extended portion protruding at the end of the nozzle outlet, and a heat shield opening for allowing the processing gas to flow through from the nozzle outlet.

説明Description

図１は、内部で基板上に誘電層が堆積可能なＨＤＰ−ＣＶＤ型システム１０のような高密度プラズマ化学気相堆積の実施例を例示する。システム１０は、チャンバ１３、真空システム７０、ソースプラズマシステム８０Ａ、バイアスプラズマシステム８０Ｂ、ガス供給システム３３、リモートプラズマ洗浄システム５０を含む。チャンバ１３の上部は、セラミック材（例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化アルミニウム、又はアルミニウムのような金属）で形成された直線壁またはドーム形が可能な天井部１４を有する。天井部１４は、プラズマ処理領域１６の上部境界を画成する。プラズマ処理領域１６は、基板１７の上部表面及び基板支持体１８により底部が画成されている。   FIG. 1 illustrates an example of high density plasma chemical vapor deposition, such as an HDP-CVD type system 10 in which a dielectric layer can be deposited on a substrate. The system 10 includes a chamber 13, a vacuum system 70, a source plasma system 80A, a bias plasma system 80B, a gas supply system 33, and a remote plasma cleaning system 50. The upper portion of the chamber 13 has a ceiling 14 that can be a straight wall or dome formed of a ceramic material (eg, a metal such as aluminum oxide, silicon oxide, aluminum nitride, or aluminum). The ceiling part 14 defines an upper boundary of the plasma processing region 16. The plasma processing region 16 is defined at the bottom by the upper surface of the substrate 17 and the substrate support 18.

ヒータプレート２３及びコールドプレート２４は、天井部１４の上に置かれ、天井部１４と熱的に結合する。ヒータプレート２３とコールドプレート２４は、天井部の温度制御を約１００℃から約２００℃の範囲にわたり±１０℃内で許容する。これにより、様々な処理に対する天井温度が最適化される。例えば、堆積処理に対する温度より洗浄又はエッチング処理に対し、高温で天井部を維持することが望ましい場合がある。天井部の温度の正確な制御は、また、チャンバ内のフレークや粒子数を減少させ、堆積された層と基板間の付着を改善する。   The heater plate 23 and the cold plate 24 are placed on the ceiling portion 14 and are thermally coupled to the ceiling portion 14. The heater plate 23 and the cold plate 24 allow the temperature control of the ceiling portion to be within ± 10 ° C. over a range of about 100 ° C. to about 200 ° C. This optimizes the ceiling temperature for various processes. For example, it may be desirable to maintain the ceiling at a higher temperature for cleaning or etching processes than for deposition processes. Accurate control of the ceiling temperature also reduces the number of flakes and particles in the chamber and improves adhesion between the deposited layer and the substrate.

一般的に、プラズマに晒すことにより、基板支持体８上に位置決めされた基板を加熱する。基板支持体１８は、基板の裏側に熱伝達ガス（時々、裏側冷却ガスと言う。）を供給可能な内側通路及び外側通路（図示せず）を含む。   Generally, the substrate positioned on the substrate support 8 is heated by exposure to plasma. The substrate support 18 includes an inner passage and an outer passage (not shown) capable of supplying a heat transfer gas (sometimes referred to as a backside cooling gas) to the back side of the substrate.

チャンバ１３の下部は、本体部材２２を含み、本体部材２２は、真空システムにチャンバを接合する。基板支持体１８のベース部分２１は、本体部材２２上に取り付けられ、本体部材２２内部で連続した内側表面を形成する。チャンバ１３の側部の挿入／除去用開口（図示せず）を通って、ロボットブレード（図示せず）により、基板が内外に移送される。リフトピン（図示せず）は、上部ローディング位置５７でロボットブレードから、基板が基板支持体１８の基板受容部分１９上に置かれている下部処理位置まで、モータ制御の下で、持ち上げられ、その後、下降される。基板受容部分１９は、静電チャック２０を含み、静電チャック２０は、基板処理中、基板支持体１８に基板を固定する。好ましい実施形態において、基板支持体１８は、酸化アルミニウムまたはアルミニウムセラミック材で形成される。   The lower portion of the chamber 13 includes a body member 22, which joins the chamber to the vacuum system. The base portion 21 of the substrate support 18 is mounted on the body member 22 and forms a continuous inner surface within the body member 22. The substrate is transferred in and out by a robot blade (not shown) through an insertion / removal opening (not shown) on the side of the chamber 13. Lift pins (not shown) are lifted under motor control from the robot blade at the upper loading position 57 to the lower processing position where the substrate is placed on the substrate receiving portion 19 of the substrate support 18, and then Be lowered. The substrate receiving portion 19 includes an electrostatic chuck 20 that secures the substrate to the substrate support 18 during substrate processing. In a preferred embodiment, the substrate support 18 is formed from aluminum oxide or an aluminum ceramic material.

真空システム７０は、スロットル体２５を含み、スロットル体２５は、３つのブレードスロットルバルブ２６を収容し、ガスバルブ２７とターボ分子ポンプ２８に付けられている。注意すべき点は、スロットル体２５は、ガス流に対し最小の支障を与え、米国特許出願第０８／５７４，８３９号に説明されたような対称形のポンピングを許容する点であるが、この出願は、同時係属の、共に譲渡された、１９９５年１２月１２日に出願され、参考として本願に組み込まれている。ゲートバルブ２７は、ポンプ２８をスロットル体２５から隔離することができ、また、スロットルバルブ２６が完全に開いたとき、排気流の容量を制限することにより、チャンバ圧力を制御することもできる。スロットルバルブ、ゲートバルブ、ターボ分子ポンプの配置により、約１ミリトルから約２ミリトル間でチャンバ圧力を正確かつ安定的に制御可能である。   The vacuum system 70 includes a throttle body 25, which contains three blade throttle valves 26 and is attached to a gas valve 27 and a turbo molecular pump 28. It should be noted that the throttle body 25 provides the least hindrance to gas flow and allows symmetrical pumping as described in US patent application Ser. No. 08 / 574,839. The application is filed Dec. 12, 1995, co-pending and co-assigned, and is incorporated herein by reference. The gate valve 27 can isolate the pump 28 from the throttle body 25 and can also control the chamber pressure by limiting the exhaust flow capacity when the throttle valve 26 is fully open. By arranging the throttle valve, the gate valve, and the turbo molecular pump, the chamber pressure can be accurately and stably controlled between about 1 millitorr and about 2 millitorr.

ソースプラズマシステム８０Ａは、天井部１４に取り付けられた最上部コイル２９と側部コイル３０を含む。対称形接地シールド（図示せず）は、コイル間の電気結合を減少させる。最上部コイル２９は、最上部ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生装置３１Ａによりエネルギが供給されるが、側部コイル３０は、側部ＳＲＦ発生装置３１Ｂによりエネルギが供給され、各コイルの為に独立した電力レベルと操作周波数を許容する。この二重コイルシステムは、チャンバ１３内の放射状イオン密度の制御を許容し、もって、プラズマ均一性を改善する。側部コイル３０と最上部コイル２９は、通常、誘導的に駆動され、相補的（コンプリメンタリ）電極を必要としない。特定実施形態において、最上部ソースＲＦ発生装置３１Ａは、名目上２ＭＨｚで約８０００ワット以上のＲＦ電力を供給し、側部ソースＲＦ発生装置３１Ｂは、名目上、２ＭＨｚで８０００ワット以上のＲＦ電力を供給する。最上部ＲＦ発生装置及び側部ＲＦ発生装置の動作周波数は、プラズマ発生効率を改善する為に、名目上の動作周波数からオフセットされてもよい（例えば、それぞれ１．７−１．９ＭＨｚ、１．９−２．１ＭＨｚ）。   The source plasma system 80 </ b> A includes a top coil 29 and a side coil 30 attached to the ceiling 14. A symmetrical ground shield (not shown) reduces electrical coupling between the coils. The top coil 29 is supplied with energy by the top source RF (SRF) generator 31A, while the side coil 30 is supplied with energy by the side SRF generator 31B, with independent power for each coil. Allow level and operating frequency. This dual coil system allows control of the radial ion density in the chamber 13 and thus improves plasma uniformity. Side coil 30 and top coil 29 are typically driven inductively and do not require complementary electrodes. In a particular embodiment, the top source RF generator 31A nominally supplies about 8000 watts or more of RF power at 2 MHz, and the side source RF generator 31B nominally delivers 8000 watts or more of RF power at 2 MHz. Supply. The operating frequencies of the top and side RF generators may be offset from the nominal operating frequency to improve plasma generation efficiency (eg, 1.7-1.9 MHz, 1.. 9-2.1 MHz).

バイアスプラズマシステム８０Ｂは、バイアスＲＦ（ＢＲＦ）発生装置３１Ｃ及びバイアス整合回路網３２Ｃを含む。バイアスプラズマシステム８０Ｂは、基板部分１７を本体部材２２に容量的に結合し、コンプリメンタリ電極として作用する。バイアスプラズマシステム８０Ｂは、基板の表面に対し、ソースプラズマシステム８０Ａにより生成されたプラズマ種（例えば、イオン）の運搬を高めるのに役立つ。特定の実施形態において、バイアス発生装置は、１３．５６ＭＨｚで８０００ワット以上のＲＦ電力を供給する。   The bias plasma system 80B includes a bias RF (BRF) generator 31C and a bias matching network 32C. The bias plasma system 80B capacitively couples the substrate portion 17 to the body member 22 and acts as a complementary electrode. The bias plasma system 80B helps to increase the transport of plasma species (eg, ions) generated by the source plasma system 80A to the surface of the substrate. In certain embodiments, the bias generator provides more than 8000 watts of RF power at 13.56 MHz.

ＲＦ発生装置３１Ａ、３１Ｂは、デジタル制御シンセサイザを含み、約１．８から約２．１ＭＨｚ間の周波数範囲にわたり動作する。各発生装置は、ＲＦ制御回路（図示せず）を含み、これは、チャンバ及びコイルから発生装置まで反射電力を測定し、通常の知識を有する者により理解されるように、最も低い反射電力を得る為に動作周波数を調整する。ＲＦ発生装置は、通常、５０オームの特性インピーダンス負荷内で動作するように設計されている。ＲＦ電力は、発生装置と異なる特性インピーダンスを有する負荷から反射される場合がある。これが、負荷に移動された電力を減少することができる。さらに、負荷から発生装置に反射された電力は、過剰負荷になり、発生装置を損傷するおそれがある。これは、プラズマのインピーダンスは、数あるファクタの中でプラズマイオン密度に依存するが、５オーム未満から９００オーム超の範囲でよいこと、更に、反射電力は、周波数の関数である場合があり、反射電力に従う発生周波数の調整は、ＲＦ発生装置からプラズマに移動される電力を増加し、発生装置を保護することが理由である。反射電力を減少させ効率を改善する他の方法は、整合回路網を使用することである。   The RF generators 31A, 31B include a digitally controlled synthesizer and operate over a frequency range between about 1.8 to about 2.1 MHz. Each generator includes an RF control circuit (not shown) that measures the reflected power from the chamber and coil to the generator and produces the lowest reflected power as will be appreciated by those having ordinary knowledge. Adjust the operating frequency to get. RF generators are typically designed to operate within a 50 ohm characteristic impedance load. RF power may be reflected from a load having a different characteristic impedance than the generator. This can reduce the power transferred to the load. Furthermore, the power reflected from the load to the generator can be overloaded and damage the generator. This is because the plasma impedance depends on the plasma ion density, among other factors, but may be in the range of less than 5 ohms to more than 900 ohms, and the reflected power may be a function of frequency, The adjustment of the generated frequency according to the reflected power is because the power transferred from the RF generator to the plasma is increased to protect the generator. Another way to reduce reflected power and improve efficiency is to use a matching network.

整合回路網３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれのコイル２９，３０にジェネレータ３１Ａ、３１Ｂの出力インピーダンスを整合させる。ＲＦ制御回路は、ジェネレータを負荷が変わるとき、その負荷にジェネレータを整合させるため、整合回路網内部のコンデンサの数値を変更することにより、両方の整合回路網を同調可能である。ＲＦ制御回路網は、負荷から反射されジェネレータに戻る電力が一定限度を超えるとき、整合回路網を同調可能である。一定の整合性を提供し、ＲＦ制御回路が整合回路網に効率的に同調することを解除する一つの方法は、反射電力の予測値を超える反射電力リミットを設定することである。これは、最も新しい条件で整合回路網定数を保持することにより、一定条件の下でプラズマを安定化する為に役立てることができる。他の手段も、同様に、プラズマを安定化することに役立ててもよい。例えば、ＲＦ制御回路は、負荷（プラズマ）に供給される電力を決定する為に使用可能であり、層堆積中、供給された電力を実質的に一定に保つ為にジェネレータ出力電力を増減してもよい。   Matching networks 32A and 32B match the output impedances of generators 31A and 31B to the respective coils 29 and 30. The RF control circuit can tune both matching networks by changing the value of the capacitor inside the matching network to match the generator to the load when the generator changes load. The RF control network can tune the matching network when the power reflected from the load and returning to the generator exceeds a certain limit. One way to provide constant consistency and to release the RF control circuit from efficiently tuning to the matching network is to set a reflected power limit that exceeds the predicted value of the reflected power. This can help to stabilize the plasma under certain conditions by keeping the matching network constants under the newest conditions. Other means may help to stabilize the plasma as well. For example, an RF control circuit can be used to determine the power supplied to the load (plasma) and increase or decrease the generator output power to keep the supplied power substantially constant during layer deposition. Also good.

ガス供給システム３３は、幾つかのソース３４Ａ〜３４Ｆからチャンバにガスを提供し、（一部だけが図示された）ガス供給ライン３８を介して基板を処理する。ガス供給システム３３により供給されたガスは、例えば、シラン、ヘリウム、酸素を含むことができ、これらは、例えば、二酸化ケイ素膜の堆積に使用される。当業者に理解されるように、ソース３４Ａ〜３４Ｆに使用される実際のソースと、チャンバ１３への供給ライン３８の実際の接続は、チャンバ１３内で実行される堆積処理や洗浄処理に依存する。ガスは、ガス供給リング３７及び／又は最上部ノズル４５を通ってチャンバ１３内に導入される。図２は、単純化された、チャンバ１３の部分的な横断面図であり、ガス供給リング３７の追加の詳細を示す。   A gas supply system 33 provides gas to the chamber from several sources 34A-34F and processes the substrate via a gas supply line 38 (only a portion of which is shown). The gas supplied by the gas supply system 33 can include, for example, silane, helium, oxygen, which are used, for example, for the deposition of silicon dioxide films. As will be appreciated by those skilled in the art, the actual source used for the sources 34A-34F and the actual connection of the supply line 38 to the chamber 13 will depend on the deposition and cleaning processes performed in the chamber 13. . The gas is introduced into the chamber 13 through the gas supply ring 37 and / or the top nozzle 45. FIG. 2 is a simplified partial cross-sectional view of chamber 13 showing additional details of gas supply ring 37.

一実施形態において、第１ガス源３４Ａ、第２ガス源３４Ｂ、第１ガス流制御装置３５Ａ’、第２ガス流制御装置３５Ｂ’は、（一部だけが図示された）ガス供給ライン３８を通ってガス供給リング３７内のリングプレナム３６にガスを提供する。ガス供給リング３７は、（例示の目的から一部だけが図示された）複数のガスノズル３９Ａを有し、これらが基板にわたり、一様なガス流を提供する。ノズル長さとノズル角度は、個々のチャンバ内部の特定処理の為に、一様なプロファイル及びガス利用効率の調整を許容するために変更可能である。一実施形態において、ガス供給リング３７は、酸化アルミニウムセラミックから形成された、２４本のガスノズル３９Ａを有する。   In one embodiment, the first gas source 34A, the second gas source 34B, the first gas flow control device 35A ', and the second gas flow control device 35B' are connected to the gas supply line 38 (only a portion of which is shown). Gas is provided to the ring plenum 36 in the gas supply ring 37 through. The gas supply ring 37 has a plurality of gas nozzles 39A (only partially shown for purposes of illustration) that provide a uniform gas flow across the substrate. The nozzle length and nozzle angle can be varied to allow for uniform profile and gas utilization efficiency adjustments for specific processing within individual chambers. In one embodiment, the gas supply ring 37 has 24 gas nozzles 39A formed from an aluminum oxide ceramic.

ガス供給リング３７は、また、複数のガスノズル３９Ｂを有し、好ましい実施形態において、これらは、ソースガスノズル３９Ｂと同一平面であり、長さが同一であるが、一実施形態において、本体プレナム４１からガスを受ける。ガスノズル３９Ａと３９Ｂは、チャンバ１３内にガスを噴射する前にガスを混合しないことが望ましい一部の実施形態では流体的に結合されてない。他の実施形態において、本体プレナム４１とガス供給リングプレナム３６との間にアパーチャ（図示せず）を備えることにより、チャンバ１３内にガスを噴射する前にガスは混合可能である。一実施形態において、第３ガス源３４Ｃ及び第４ガス源３４Ｄ、第３ガス流制御装置３５Ｃ’、第４ガス流制御装置３５Ｄ’は、ガス供給ライン３８を通って本体プレナムにガスを提供する。４３Ｂのような追加バルブ（他のバルブは図示せず）は、流体制御装置からチャンバまでのガスを遮断可能である。   The gas supply ring 37 also has a plurality of gas nozzles 39B, which in the preferred embodiment are coplanar and the same length as the source gas nozzle 39B, but in one embodiment, from the body plenum 41. Receive gas. Gas nozzles 39A and 39B are not fluidly coupled in some embodiments where it is desirable not to mix the gases prior to injecting the gases into chamber 13. In other embodiments, by providing an aperture (not shown) between the body plenum 41 and the gas supply ring plenum 36, the gases can be mixed prior to injecting the gas into the chamber 13. In one embodiment, the third gas source 34C and the fourth gas source 34D, the third gas flow control device 35C ′, and the fourth gas flow control device 35D ′ provide gas to the main body plenum through the gas supply line 38. . Additional valves such as 43B (other valves not shown) can block gas from the fluid control device to the chamber.

可燃性、毒性、腐食性ガスが使用される実施形態において、堆積後、ガス供給ライン内に残っているガスを除去することが望ましい場合がある。これは、例えば、供給ライン３８Ａからチャンバ１３を隔離し、供給ライン３８Ａを真空フォアライン４４まで通気する為に、バルブ４３Ｂのような３方向バルブを使用して達成可能である。図１に示されるように、４３Ａ及び４３Ｃのような他の同様のバルブも他のガス供給ラインに組込可能である。そのような３方向バルブは、実用的にチャンバ１３に密接に配置し、通気されない（３方向バルブとチャンバ間の）ガス供給ラインの容量を最小にしてもよい。さらに、２方向（オンオフ）バルブ（図示せず）は、質量制御装置（ＭＦＣ）とチャンバ間、又は、ガス源とＭＦＣ間に配置可能である。   In embodiments where flammable, toxic, and corrosive gases are used, it may be desirable to remove gas remaining in the gas supply line after deposition. This can be accomplished, for example, using a three-way valve such as valve 43B to isolate chamber 13 from supply line 38A and vent supply line 38A to vacuum foreline 44. As shown in FIG. 1, other similar valves, such as 43A and 43C, can be incorporated into other gas supply lines. Such a three-way valve may be practically placed in close proximity to the chamber 13 to minimize the volume of the gas supply line that is not vented (between the three-way valve and the chamber). In addition, a two-way (on / off) valve (not shown) can be placed between the mass controller (MFC) and the chamber or between the gas source and the MFC.

図１を再び参照すると、チャンバ１３は、また、最上部ノズル４５と最上部ベント４６を有する。最上部ノズル４５と最上部ベント４６は、ガスの最上部と側部の流れの独立した制御を許容し、これが、膜の均一性を改善し、膜堆積やドーピングパラメータの細かい調節を許容する。最上部ベント４６は、最上部ノズル４５周りの環状開口である。一実施形態において、第１ガス源３４Ａは、ソースガスノズル３９と最上部ノズル４５を補給する。ソースノズルＭＦＣ３５Ａ’は、ソースガスノズル３９に供給されたガス量を制御し、最上部ノズルＭＦＣ３５Ａ’は、最上部ガスノズル４５に供給されたガス量を制御する。同様に、２つのＭＦＣ３５Ｂと３５Ｂ’は、ソース３４Ｂのような単一酸素源から、最上部ベント４６及び酸化剤ガスノズル３９Ｂの両方への酸素流を制御する為に使用可能である。最上部ノズル４５及び最上部ベント４６に供給されたガスは、チャンバ１３内にガスが流入する前に分離して保持されてもよいが、ガスは、チャンバ１３内に流入する前に最上部プレナム４８内で混合されてもよい。分離された同一ガス源は、チャンバの様々な地点に補給する為に使用されてもよい。   Referring back to FIG. 1, the chamber 13 also has a top nozzle 45 and a top vent 46. The top nozzle 45 and top vent 46 allow independent control of gas top and side flow, which improves film uniformity and allows fine adjustment of film deposition and doping parameters. The top vent 46 is an annular opening around the top nozzle 45. In one embodiment, the first gas source 34A replenishes the source gas nozzle 39 and the top nozzle 45. The source nozzle MFC35A 'controls the amount of gas supplied to the source gas nozzle 39, and the uppermost nozzle MFC35A' controls the amount of gas supplied to the uppermost gas nozzle 45. Similarly, two MFCs 35B and 35B 'can be used to control oxygen flow from a single oxygen source, such as source 34B, to both the top vent 46 and the oxidant gas nozzle 39B. The gas supplied to the top nozzle 45 and the top vent 46 may be kept separate before the gas flows into the chamber 13, but the gas is fed into the top plenum before flowing into the chamber 13. 48 may be mixed. The same separated gas source may be used to replenish various points in the chamber.

図１，図２に示された実施形態において、リモートプラズマ洗浄システム５０は、チャンバコンポーネントからの堆積残留物を周期的に洗浄する為に備えられている。洗浄システムは、リモートガスアクティベータ５１を含み、リモートガスアクティベータ５１が、例えば、分子フッ素、窒素トリフルオライド、他のフルオロカーボン、同等物を備える洗浄ガス源３４Ｅからリアクタキャビティ５３内でプラズマを生成する。リアクタキャビティ５３は、例えば、ドーナツ形または円筒形キャビティを備えてもよい。リモートガスアクティベータ５１は、例えば、リアクタキャビティ５３の周りに巻かれた誘導コイル、又は、リアクタキャビティ５３に結合されたマイクロ波ジェネレータを備えてもよい。リモートプラズマ洗浄システムの商業上利用可能な一例は、コロラド州フォートコリンズに所在するアドバンストエネルギインダストリ社からのXstreemリモートプラズマ源である。このプラズマから生じる反応種は、アプリケータ管５５を介して洗浄ガスフィードポート５４を通ってチャンバ１３に運ばれる。例えば、一実施形態において、洗浄ガスフィードポート５４は、プレナム４８に供給し、洗浄ガスは、最上部ベント４６を通ってチャンバ１３内に入る。しかし、他の実施形態において、洗浄ガスフィードポート５４は、プレナム４８と最上部ベント４６から分離され、チャンバ１３に直接供給してもよい。洗浄プラズマ（例えば、キャビティ５３，アプリケータ管５５）を内包する為に使用される材料は、プラズマによる腐食に抵抗力を有していなければならない。所望のプラズマ種の濃度は、リアクタキャビティ５３からの距離で減少することから、リアクタキャビティ５３とフィードポート５４間の距離は、実用上、できるだけ小さく保たれるべきである。リモートキャビティ内で洗浄用プラズマを発生させることにより、効率的なリモートガスアクティベータ５１が使用可能になり、イン・シトゥー内で形成されるプラズマ内に存在するグロー放電の温度、放射または衝突にチャンバコンポーネントを晒さない。したがって、比較的に敏感なコンポーネント（例えば、静電チャック２０）は、イン・シトゥープラズマ洗浄処理で必要とされているダミーウエハまたは他の保護部で被覆されなくてもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a remote plasma cleaning system 50 is provided for periodically cleaning deposit residues from chamber components. The cleaning system includes a remote gas activator 51 that generates plasma in the reactor cavity 53 from a cleaning gas source 34E comprising, for example, molecular fluorine, nitrogen trifluoride, other fluorocarbons, and the like. . The reactor cavity 53 may comprise, for example, a donut shape or a cylindrical cavity. The remote gas activator 51 may comprise, for example, an induction coil wound around the reactor cavity 53 or a microwave generator coupled to the reactor cavity 53. One commercially available example of a remote plasma cleaning system is the Xstreem remote plasma source from Advanced Energy Industry, located in Fort Collins, Colorado. Reactive species resulting from this plasma are carried to the chamber 13 through the cleaning gas feed port 54 via the applicator tube 55. For example, in one embodiment, the cleaning gas feed port 54 feeds the plenum 48 and the cleaning gas enters the chamber 13 through the top vent 46. However, in other embodiments, the cleaning gas feed port 54 may be separated from the plenum 48 and the top vent 46 and fed directly into the chamber 13. The material used to enclose the cleaning plasma (eg, cavity 53, applicator tube 55) must be resistant to corrosion by the plasma. Since the concentration of the desired plasma species decreases with distance from the reactor cavity 53, the distance between the reactor cavity 53 and the feed port 54 should be kept as small as practical. By generating a cleaning plasma in the remote cavity, an efficient remote gas activator 51 can be used to chamber the temperature, radiation or collision of glow discharges present in the plasma formed in situ. Do not expose components. Thus, relatively sensitive components (e.g., electrostatic chuck 20) may not be covered with a dummy wafer or other protection required for in-situ plasma cleaning processes.

システム制御装置６０は、システム１０の動作を制御する。システム制御装置６０は、メモリ６２に結合されたプロセッサ６１を含む。好ましくは、メモリ６２は、ハードディスクドライブでもよいが、メモリ６２は、もちろん、他の種類のメモリでもよく、例えば、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ等がある。他の実施形態において、制御装置６０は、また、フロッピィデスクドライブ（図示せず）やカードラック（図示せず）を含む。カードラックは、単一ボードコンピュータ（ＳＢＣ）（図示せず）、アナログ及びデジタル入出力ボード（図示せず）、インターフェースボード（図示せず）、ステップモータ制御装置用ボード（図示せず）を含んでもよい。   The system control device 60 controls the operation of the system 10. System controller 60 includes a processor 61 coupled to memory 62. Preferably, the memory 62 may be a hard disk drive, but the memory 62 may of course be other types of memory, such as ROM, PROM, etc. In other embodiments, the controller 60 also includes a floppy desk drive (not shown) and a card rack (not shown). The card rack includes a single board computer (SBC) (not shown), analog and digital input / output boards (not shown), an interface board (not shown), and a step motor controller board (not shown). But you can.

システム制御装置６０は、ハードディスクドライブ又は他のコンピュータプログラム（例えば、フロッピィディスクに保存されたプログラム）の制御下で動作する。例えば、コンピュータプログラムは、特定処理のタイミング、ガス混合、ＲＦ電力レベル、他のパラメータを指示する。ユーザとシステム制御装置間のインターフェースは、ブラウン管やライトペン（図示せず）のようなモニタ（図示せず）を介している。コンピュータプログラムコードは、６８０００アセンブリ言語、Ｃ，Ｃ＋＋、パスカルのような従来のコンピュータ可読プログラム言語で書くことができる。適切なプログラムコードは、コンピュータのメモリシステムのようなコンピュータ使用可能媒体内に保存または埋め込まれた従来のテキストエディタを使用して、単一ファイル又は複数のファイルに入力される。入力されたコードテキストが高度な言語である場合、コードはコンパイルされ、その後、結果として生じたコンパイラコードが、既にコンパイルされたライブラリルーチンのオブジェクトコードにリンクされる。リンクされたコンパイル済みのオブジェクトコードを実行する為に、システムユーザは、オブジェクトコードを呼び出し、コンピュータシステムにメモリ内のコードをロードさせ、そこから、ＣＰＵがコードを実行し、プログラム内で識別されたタスクを実施する。   The system controller 60 operates under the control of a hard disk drive or other computer program (eg, a program stored on a floppy disk). For example, the computer program directs specific processing timing, gas mixing, RF power level, and other parameters. The interface between the user and the system control device is via a monitor (not shown) such as a cathode ray tube or a light pen (not shown). The computer program code can be written in a conventional computer readable programming language such as 68000 assembly language, C, C ++, Pascal. The appropriate program code is entered into a single file or multiple files using a conventional text editor stored or embedded in a computer usable medium such as a computer memory system. If the entered code text is in an advanced language, the code is compiled, and then the resulting compiler code is linked to the object code of the library routines that have already been compiled. To execute the linked compiled object code, the system user calls the object code and causes the computer system to load the code in memory from which the CPU executes the code and is identified in the program Perform the task.

図３は、チャンバ内の基板にわたりガス流を提供する為に使用される交換可能なセラミックガスノズル３９を示す。ガスノズル３９は、図２に示されたノズル３９Ｂ，３９Ｂのどれでもよい。ガスノズル３９は、細長いセラミック体８２を備える。一変形例において、セラミック体８２は、円筒である。ノズル３９とセラミック体８２は、基端部８３と先端部８５を有する。セラミック体８２の基端部８３は、ガス供給リング３７に接続され、先端部８５は、チャンバ１３へと伸びている。   FIG. 3 shows a replaceable ceramic gas nozzle 39 used to provide a gas flow across the substrate in the chamber. The gas nozzle 39 may be any of the nozzles 39B and 39B shown in FIG. The gas nozzle 39 includes an elongated ceramic body 82. In one variation, the ceramic body 82 is a cylinder. The nozzle 39 and the ceramic body 82 have a proximal end portion 83 and a distal end portion 85. The base end portion 83 of the ceramic body 82 is connected to the gas supply ring 37, and the tip end portion 85 extends to the chamber 13.

セラミック体８２は、ガス流をチャンバ１３内に向ける為にチャネル８４を備える。チャネル８４の大きさは、ガス流に圧力及び流量特性を与えるように選択される。一変形例において、チャネル横断面は、円形であり、チャネルの中心軸周りに対称径を有する。軸状にセンタリングされたチャネル８４は、チャネル径を選択することにより寸法決めされている。一変形例において、チャネル径は、約１．１ｍｍから約２．１ｍｍであるが、約１．５ｍｍから約１．７ｍｍでもよい。チャネル８４を通ってガスが移動する距離は、ノズル３９の全長と一致する。一変形例において、ノズル３９の長さは、約５５ｍｍから約６７ｍｍであり、約６４ｍｍから約６６ｍｍでもよく、約５７ｍｍから約５９ｍｍでもよい。   The ceramic body 82 includes a channel 84 to direct the gas flow into the chamber 13. The size of channel 84 is selected to provide pressure and flow characteristics to the gas flow. In one variant, the channel cross section is circular and has a symmetric diameter around the central axis of the channel. The axially centered channel 84 is sized by selecting the channel diameter. In one variation, the channel diameter is from about 1.1 mm to about 2.1 mm, but may be from about 1.5 mm to about 1.7 mm. The distance that the gas travels through the channel 84 coincides with the total length of the nozzle 39. In one variation, the length of the nozzle 39 is from about 55 mm to about 67 mm, from about 64 mm to about 66 mm, and from about 57 mm to about 59 mm.

チャネル８４は、入口８６を備え、ガス供給リング３７からガスを受ける。入口８６は、セラミック体８２の基端部８３において、チャネル８４の端部に配置されている。入口８６は、ガス供給リング３７からガス流を受ける為に寸法決めされた径を有する開口である。チャネル８４は、入口８６付近にテーパが形成された入口部分８７を備えてもよく、これが、入口８６の径からチャネル径までのガス流の幅を制限する。テーパが付けられたチャネル８４の入口部分８７の長さと入口径は、ガス流に流量と圧力特性を与えるように選択される。例えば、一変形例において、入口径は、約２．５から３．５ｍｍであるが、約３．０ｍｍから３．１ｍｍでもよく、ガス流が全体で制限されるテーパが付けられたチャネル８４の入口部分８７は、約０．８から１．８ｍｍであるが、約１．２から１．４ｍｍでもよい。   The channel 84 has an inlet 86 and receives gas from the gas supply ring 37. The inlet 86 is disposed at the end of the channel 84 at the proximal end 83 of the ceramic body 82. The inlet 86 is an opening having a diameter sized to receive a gas flow from the gas supply ring 37. The channel 84 may include an inlet portion 87 that is tapered near the inlet 86, which limits the width of the gas flow from the diameter of the inlet 86 to the channel diameter. The length and inlet diameter of the inlet portion 87 of the tapered channel 84 are selected to provide flow and pressure characteristics to the gas flow. For example, in one variation, the inlet diameter is from about 2.5 to 3.5 mm, but may be from about 3.0 mm to 3.1 mm, with the tapered channel 84 being restricted in overall gas flow. The inlet portion 87 is about 0.8 to 1.8 mm, but may be about 1.2 to 1.4 mm.

チャネル８４は、ピンホール出口９０を備え、これを通じて、１以上の処理ガスがセラミック体８２の先端部８５でチャンバ１３に流入する。ピンホール出口９０は、ガス流量及び圧力特性をガス流に与える為に選択された直径ｄ_０を有する。一変形例において、出口径ｄ_０は、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍでもよい。チャネルは、また、チャネル径からピンホール出口径ｄ_０までガス流を制限するテーパが付けられた出口部分９２を備えてもよい。テーパが付けられた出口部分９２は、チャンネル８４におけるガス流とピンホール出口９０から出てくるガス流との間の移行をガス流特性に悪影響を与えることなく提供する。 The channel 84 includes a pinhole outlet 90 through which one or more process gases flow into the chamber 13 at the tip 85 of the ceramic body 82. The pinhole outlet 90 has a diameter d ₀ selected to provide gas flow and pressure characteristics to the gas flow. In one variation, the diameter _{d 0} out is good about 0.3mm be about 0.4 mm. Channel may also comprise an outlet portion 92 which tapers attached to restrict gas flow to diameter d ₀ out pinhole from the channel diameter. Tapered outlet portion 92 provides a transition between the gas flow in channel 84 and the gas flow exiting pinhole outlet 90 without adversely affecting the gas flow characteristics.

ガスノズルセラミック体８２の基端部８３は、ガス供給リング３７に接続する。セラミック体８２は、ガス供給リング３７と係合する為に第１外側螺合部８８を備える。第１外側螺合部８８は、ガス供給リング３７に対するノズル３９に便利かつ気密組立を与えるように寸法決めされている。一変形例において、第１外側螺合部８８は、ＵＮＦ−２Ａ（Unified National Fine, Standard class, external thread）方式ネジで、１ｍｍ当たり約０．９から約１．０ネジ山を有し、ノズル３９には約３．０から３．６ｍｍの細長い区域にネジが切られている。セラミック体８２の基端部８３のプロファイルは、ガス供給リング３７と係合するように適合されてもよい。例えば、基端部８３は、ガス供給リング３７の受容部分の幾何学的形状又は対応表面と適切に係合する幾何学的形状又は表面を含んでもよい。   The base end portion 83 of the gas nozzle ceramic body 82 is connected to the gas supply ring 37. The ceramic body 82 includes a first outer threaded portion 88 for engaging with the gas supply ring 37. The first outer threaded portion 88 is sized to provide a convenient and airtight assembly for the nozzle 39 relative to the gas supply ring 37. In one variation, the first outer threaded portion 88 is a UNF-2A (Unified National Fine, Standard class, external thread) type screw having about 0.9 to about 1.0 thread per mm, and the nozzle 39 is threaded into an elongated section of about 3.0 to 3.6 mm. The profile of the proximal end 83 of the ceramic body 82 may be adapted to engage the gas supply ring 37. For example, the proximal end 83 may include a geometry or surface that properly engages the geometry or corresponding surface of the receiving portion of the gas supply ring 37.

処理環境のため、ノズル３９は、不要な堆積や劣化を経験する場合があるので、ノズル３９は、交換可能に設計されている。例えば、ノズル３９は、チャンバ１３にエッチングガスまたは堆積ガスを供給する為に使用可能である。これらのガスは、ソースプラズマシステム８０Ａまたはバイアスプラズマシステム８０Ｂにより更にエネルギが与えられてもよい。このようなガスは、ノズル３９上に堆積物を生成するかノズル３９をエッチングする可能性がある。時間が過ぎると（Over time）、ノズル３９の寸法的特徴（例えば、ピンホール出口径ｄ_０）は、当初の仕様から歪んでくる場合がある。そのような歪みは、ノズル３９からのガス流特性の望ましくない変更を生じる場合がある。そのため、ノズル３９は、交換可能に設計されている。第１外側螺合部８８は、ガスノズル３９とガス供給リング３７との間に、ノズル３９の交換を許容するインターフェースを提供する。 Because of the processing environment, the nozzle 39 may experience unnecessary deposition or degradation, so the nozzle 39 is designed to be replaceable. For example, the nozzle 39 can be used to supply an etching gas or a deposition gas to the chamber 13. These gases may be further energized by source plasma system 80A or bias plasma system 80B. Such gases can create deposits on the nozzle 39 or etch the nozzle 39. Over time, the dimensional features of the nozzle 39 (eg, pinhole outlet diameter d ₀ ) may be distorted from the original specifications. Such distortion may cause undesirable changes in gas flow characteristics from the nozzle 39. Therefore, the nozzle 39 is designed to be replaceable. The first outer threaded portion 88 provides an interface that allows the nozzle 39 to be replaced between the gas nozzle 39 and the gas supply ring 37.

セラミック体８２は、チャンバ１３に突き出た先端部８５を備える。ノズル３９の先端部８５は、チャンバ１３内で発生したエネルギからの温度上昇に晒される。ノズル３９の先端部８５は、通常、先端９３へとテーパが付けられている。先端部８５のテーパ付けは、ノズル出口９０から基板にわたるガスの一様流を生み出すのに貢献する。例えば、ノズル３９の先端部８５は、ノズル３９のチャネル８４の細長い中心軸９４に対し、約３５から４５°の角度でテーパが付いている。   The ceramic body 82 includes a distal end portion 85 protruding into the chamber 13. The tip portion 85 of the nozzle 39 is exposed to a temperature rise from energy generated in the chamber 13. The tip portion 85 of the nozzle 39 is usually tapered to the tip 93. The taper of the tip 85 contributes to creating a uniform flow of gas from the nozzle outlet 90 to the substrate. For example, the tip 85 of the nozzle 39 tapers at an angle of about 35 to 45 ° with respect to the elongated central axis 94 of the channel 84 of the nozzle 39.

ノズル体８２は、熱シールド９１を受容する為に第２外側螺合部８９を備える。第２外側螺合部８９は、距離ｄ_ｓｔだけピンホール出口９０から基部近くに配置されている。距離ｄ_ｓｔは、ピンホール出口９０からのガス流特性への影響を避けるように選択される。例えば、ピンホール出口径ｄ_０は、ノズル３９からチャンバ１３に出るガスの流量と圧力を与えるように選択される。ノズル３９から熱シールド９１までの第２螺合接続部の存在により、チャンバ１３内へのガス流の流体の変遷に悪影響を与える場合がある。例えば、ピンホール出口９０後方位置でノズル３９に接続された熱シールド９１は、ピンホール出口９０から第２外側螺合部８９までの空間領域内でノズル３９の外側のガスの圧力勾配を変えるかもしれないが、これは、ピンホール出口９０からのガス流特性に影響を与える場合がある。そのため、距離ｄ_ｓｔは、ピンホール出口９０と第２外側螺合部８９との間で剥離を与え、ピンホール出口９０で第２外側螺合部の悪影響を避けるように選択される。一変形例において、距離ｄ_ｓｔは、（約９０〜約１４０）×ｄ_０である。他の変形例において、距離ｄ_ｓｔは、約３０ｍｍから約５５ｍｍとなるように選択される。 The nozzle body 82 includes a second outer threaded portion 89 for receiving the heat shield 91. The second outer threaded portion 89 is disposed near the base from the pinhole outlet 90 by a distance _dst . The distance d _st is selected to avoid affecting the gas flow characteristics from the pinhole outlet 90. For example, the pinhole exit diameter d ₀ is selected to provide the flow rate and pressure of the gas exiting the nozzle 39 into the chamber 13. The presence of the second threaded connection from the nozzle 39 to the heat shield 91 may adversely affect the fluid flow of the gas flow into the chamber 13. For example, the heat shield 91 connected to the nozzle 39 at the rear position of the pinhole outlet 90 may change the pressure gradient of the gas outside the nozzle 39 in the space region from the pinhole outlet 90 to the second outer threaded portion 89. Although not, this may affect the gas flow characteristics from the pinhole outlet 90. Therefore, the distance d _st is selected so as to give separation between the pinhole outlet 90 and the second outer threaded portion 89 and avoid the adverse effect of the second outer threaded portion at the pinhole outlet 90. In one variation, the distance d _st is (about 90 to about 140) × d ₀ . In other variations, the distance d _st is selected to be about 30 mm to about 55 mm.

図４Ａ、図４Ｂは、ＣＶＤチャンバ１３内で処理を実施する為に印加されるプラズマ又は他のエネルギによりＣＶＤチャンバ１３内で発生される熱からノズル３９をシールドする為に使用可能な熱シールド９１を示す。ノズル先端９３の低熱量のため、ノズル３９の先端部８５は、通常、チャンバ１３内で発生されるエネルギのため、大きな温度上昇を受ける。そのため、ノズル３９の先端部８５を含む、チャンバ１３内部に晒されたノズル３９の部分をシールドすることが望ましい。図４Ａ、図４Ｂで示されるように、熱シールド９１は、ノズル３９の少なくとも一部分の周り、望ましくはチャンバ１３内に晒されるノズル３９の全部の周りに置かれるように構成される。図示されるように熱シールド９１は、ノズル１３に結合される別体である。例えば、熱シールド９１は、ノズル３９と係合するように内側螺合部９７を有してもよい。そのような熱シールド９１は、既存のＣＶＤチャンバ内のノズルに、好都合にも遡及的に適合する。別個の熱シールドとノズルコンポーネントは、また、各々が別個に交換可能であるという利点がある。しかし、他の実施形態において、熱シールド９１は、ノズル３９と一体的に形成されてもよい。   4A and 4B illustrate a heat shield 91 that can be used to shield the nozzle 39 from heat generated in the CVD chamber 13 by plasma or other energy applied to perform processing in the CVD chamber 13. Indicates. Due to the low amount of heat at the nozzle tip 93, the tip 85 of the nozzle 39 typically undergoes a large temperature rise due to the energy generated within the chamber 13. Therefore, it is desirable to shield the portion of the nozzle 39 exposed to the inside of the chamber 13 including the tip portion 85 of the nozzle 39. As shown in FIGS. 4A and 4B, the heat shield 91 is configured to be placed around at least a portion of the nozzle 39, preferably around all of the nozzle 39 exposed in the chamber 13. As illustrated, the heat shield 91 is a separate body coupled to the nozzle 13. For example, the heat shield 91 may have an inner threaded portion 97 so as to engage with the nozzle 39. Such a heat shield 91 is conveniently and retrospectively adapted to nozzles in existing CVD chambers. Separate heat shield and nozzle components also have the advantage that each can be replaced separately. However, in other embodiments, the heat shield 91 may be formed integrally with the nozzle 39.

図示された実施形態において、熱シールド９１は、ノズル３９の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する中空部材９６を有する。一変形例において、中空部材９６は、円筒である。熱シールド９１の内側横断部は、図４に示されるように、ノズル３９の外側横断部より僅かに大きいことが望ましい。特定の実施形態において、熱シールド９１及びノズル３９間の間隙又は間隔は、熱シールド９１の厚みより小さい。熱シールド９１は、熱シールド開口９５を含み、そこを通って、処理ガスは、ノズルピンホール出口９０から流れる。熱シールド９１は、ノズル３９の先端部８５でノズルピンホール出口９０の先端に突き出た拡張部９８を含むことが好ましい。拡張部９８の長さは、ノズル３９の先端部８５をチャンバ１３内で熱からシールドするのに十分に広くあるべきである。拡張部９８の長さは、基板１７上に形成される層の均一性のような実施される処理に悪影響を有する程に大きくすべきではない。さらに、過剰に長い拡張部９８は、追加の粒子を生み出す場合がある。ある実施形態において、拡張部９８の長さは、ノズル３９の半径とノズル３９の直径との間である。一変形例において、拡張部９８の長さは、約５ｍｍから約８ｍｍである。特定の実施形態において、拡張部９８の長さは、約６．４ｍｍであり、熱シールド９１は、約５０．０ｍｍの長さ、約１６．１ｍｍの外径、約３．９ｍｍの厚みを有する。図１，図２に示されるように、ノズル３９Ａ、３９Ｂは、基板支持体１８の周りに置かれている。熱シールド９１は、ノズル３９Ａ、３９Ｂの一部または全部の周りに配置されてもよい。一部の実施形態において、ノズル３９と熱シールド９１は、熱シールドの開口９５が基板１７の周囲の半径方向に外側に置かれるように構成されている。すなわち、熱シールド９１が基板１７の平面に垂直に下方に突き出ている場合、熱シールド９１は、基板１７と重ならない。   In the illustrated embodiment, the heat shield 91 has a hollow member 96 having an internal dimension that is sufficiently large to be disposed around the nozzle 39. In one variation, the hollow member 96 is a cylinder. The inner transverse portion of the heat shield 91 is preferably slightly larger than the outer transverse portion of the nozzle 39, as shown in FIG. In certain embodiments, the gap or spacing between the heat shield 91 and the nozzle 39 is less than the thickness of the heat shield 91. The heat shield 91 includes a heat shield opening 95 through which process gas flows from the nozzle pinhole outlet 90. The heat shield 91 preferably includes an extended portion 98 that protrudes from the tip portion 85 of the nozzle 39 to the tip of the nozzle pinhole outlet 90. The length of the extension 98 should be wide enough to shield the tip 85 of the nozzle 39 from heat within the chamber 13. The length of the extension 98 should not be so great as to adversely affect the processing performed, such as the uniformity of the layers formed on the substrate 17. Furthermore, an excessively long extension 98 may create additional particles. In certain embodiments, the length of the extension 98 is between the radius of the nozzle 39 and the diameter of the nozzle 39. In one variation, the length of the extension 98 is from about 5 mm to about 8 mm. In a particular embodiment, the length of the extension 98 is about 6.4 mm and the heat shield 91 has a length of about 50.0 mm, an outer diameter of about 16.1 mm, and a thickness of about 3.9 mm. . As shown in FIGS. 1 and 2, the nozzles 39 </ b> A and 39 </ b> B are placed around the substrate support 18. The heat shield 91 may be disposed around some or all of the nozzles 39A and 39B. In some embodiments, the nozzle 39 and the heat shield 91 are configured such that the heat shield opening 95 is located radially outward around the substrate 17. That is, when the heat shield 91 protrudes downward perpendicular to the plane of the substrate 17, the heat shield 91 does not overlap the substrate 17.

図示された熱シールド９１は、一様な厚み、一様な円形の横断面を有するので、他の構成、形状、厚みプロファイルが異なる実施形態で実施可能であることが理解される。   It will be appreciated that the illustrated heat shield 91 has a uniform thickness and a uniform circular cross section, so that other configurations, shapes, and thickness profiles can be implemented in different embodiments.

ノズル３９及び熱シールド９１は、通常、セラミック材で構成される。セラミック材は、良好な選択であるが、これは、高い動作温度で安定しているからである。一変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、酸化アルミニウムで構成される。他の変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、窒化アルミニウムで構成される。一部の実施形態において、熱シールド９１とノズル３９は、同一材料（例えば、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウム）で形成されるが、他の実施形態において、ノズル３９と熱シールド９１は、それぞれが、異なる材料で形成されてもよい。他の変形例において、熱シールド９１とノズル３９は、代替え材料（例えば、アルミニウムのような金属）で形成されてもよい。   The nozzle 39 and the heat shield 91 are usually made of a ceramic material. Ceramic materials are a good choice because they are stable at high operating temperatures. In one variation, the nozzle 39 and the heat shield 91 are made of aluminum oxide. In another modification, the nozzle 39 and the heat shield 91 are made of aluminum nitride. In some embodiments, the heat shield 91 and the nozzle 39 are formed of the same material (eg, aluminum oxide or aluminum nitride), but in other embodiments, the nozzle 39 and the heat shield 91 are each different. It may be made of a material. In other variations, the heat shield 91 and the nozzle 39 may be formed of alternative materials (eg, a metal such as aluminum).

一変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、交換可能なシールドガスノズル９９を形成する。この変形例において、シールドガスノズルは、単一ユニットとして交換可能である。この変形例は、熱シールド９１とノズル３９が例えば、ｄ_０、ｄ_ｓｔ間に寸法的関係、チャンバ１３内で遂行される特定処理に適した拡張部９８の長さを有するとき、有利である。単一ユニットとしてシールドされたガスノズル９９を使用し交換することにより、これらの寸法的関係を保存し、よって、チャンバ１３内で遂行される処理の品質及び信頼性を向上させる。 In one variant, the nozzle 39 and the heat shield 91 form a replaceable shield gas nozzle 99. In this variant, the shield gas nozzle can be replaced as a single unit. This variant is advantageous when the heat shield 91 and the nozzle 39 have, for example, a dimensional relationship between d ₀ , d _st and a length of extension 98 suitable for the specific process performed in the chamber 13. . By using and replacing the shielded gas nozzle 99 as a single unit, these dimensional relationships are preserved, thus improving the quality and reliability of the processing performed in the chamber 13.

熱シールド９１は、ノズル温度を相対的に低く保ち、粒子性能を改善する。プラズマＣＶＤチャンバにおける高電力レシピの為の粒子源は、模型製作及び実験の組み合わせにより、高いソースＲＦ電力レベルにおけるプラズマ内のノズル温度の増加により生じるシラン（ＳｉＨ_４）の熱分解により発生された粒子であることが認識されてきた。この気相粒子核生成機構が、プラズマ酸化によりＳｉＯ２粒子と水素化Ｓｉクラスタ（例えば、Ｓｉ_２Ｈ_６）を生み出す。粒子ＳＥＭプロットは、球形粒子が気相核生成と一致していることを示す。ノズル３９と熱シールド９１は、チャンバ１３内のノズル温度を減少させ、気相粒子核生成機構を妨げる。気相核生成機構の妨げにより、粒子の生成が減じられるので、チャンバ１３内で処理される基板１７上に落ちる粒子により引き起こされる欠陥が減少する。 The heat shield 91 keeps the nozzle temperature relatively low and improves particle performance. Particle sources for high power recipes in plasma CVD chambers are particles generated by pyrolysis of silane (SiH ₄ ) resulting from an increase in nozzle temperature in the plasma at high source RF power levels through a combination of modeling and experimentation. It has been recognized that. The gas phase grain nucleation mechanism, SiO2 particles and the hydrogenation Si clusters by plasma oxidation (e.g., _Si 2 _{H 6)} produce. The particle SEM plot shows that spherical particles are consistent with gas phase nucleation. The nozzle 39 and the heat shield 91 reduce the nozzle temperature in the chamber 13 and hinder the gas phase particle nucleation mechanism. Interfering with the gas phase nucleation mechanism reduces particle generation, thus reducing defects caused by particles falling on the substrate 17 being processed in the chamber 13.

本考案は、ＳＴＩ、ＩＭＤ（インターメタル誘電体）、ＰＳＧ（phosphosilicateglass）、ＦＳＧ（fluosilicate glass）、同等物を含む、様々な処理に適用可能である。熱シールド９１とノズル３９の低い動作温度は、また、例えば改善された間隙充填性能の為に、プラズマＣＶＤチャンバ内で高電力レベル動作を許容する。改善された間隙充填に加えて、減じられた粒子発生により、チャンバ１３が洗浄される前に処理基板１７の為に長期間の間、チャンバ１３を使用可能になる。これは、マルチｘ洗浄と呼ばれる。例えば、本考案の熱シールド９１とノズル３９を持たないと、単一の基板１７の処理後に洗浄処理を行う必要がある。熱シールド９１とノズル３９の減じられた粒子発生により、例えば、２枚から５枚の基板１７が、チャンバ１３内で洗浄処理を行う前にＣＶＤ堆積で処理可能であり、これにより、基板処理システム１０の処理能力は著しく高められる。   The present invention is applicable to various processes including STI, IMD (intermetal dielectric), PSG (phosphosilicate glass), FSG (fluosilicate glass), and the like. The low operating temperature of heat shield 91 and nozzle 39 also allows high power level operation in a plasma CVD chamber, for example for improved gap filling performance. In addition to improved gap filling, reduced particle generation allows the chamber 13 to be used for a long period of time for the processing substrate 17 before the chamber 13 is cleaned. This is called multi-x cleaning. For example, if the heat shield 91 and the nozzle 39 of the present invention are not provided, it is necessary to perform a cleaning process after processing the single substrate 17. Due to the reduced particle generation of the heat shield 91 and the nozzle 39, for example, two to five substrates 17 can be processed by CVD deposition prior to cleaning in the chamber 13, thereby providing a substrate processing system. The throughput of 10 is significantly increased.

図５は、ノズル用熱シールド９１を持たないＣＶＤシステムの計測された粒子計数と、ノズル３９とそれを囲む熱シールド９１を有するＣＶＤシステムとを比較する。ＣＶＤシステム１０は、図１及び図２に示されたものと類似し、図４Ａ及び図４Ｂの熱シールド９１は、基板１７の周囲の周りに置かれたノズル３９Ａ、３９Ｂ上に配置されている。プロット内に含まれた粒子は、大きさが約０．１６μｍより大きい。処理は、約４：１のアスペクト比、約１１０ｎｍのトレンチ幅を有する３００ｍｍシリコン基板１７上の浅いトレンチ隔離（ＳＴＩ）を、ＳｉＨ_４、Ｈ_２、Ｏ_２からＵＳＧ層を堆積することにより、間隙を充填することに関する。チャンバ１３の圧力は、約４ミリトルである。 FIG. 5 compares the measured particle count of a CVD system without the nozzle heat shield 91 with the CVD system having the nozzle 39 and the surrounding heat shield 91. The CVD system 10 is similar to that shown in FIGS. 1 and 2 and the heat shield 91 of FIGS. 4A and 4B is disposed on nozzles 39A, 39B placed around the periphery of the substrate 17. . The particles included in the plot are greater than about 0.16 μm in size. The process is performed by depositing a shallow trench isolation (STI) on a 300 mm silicon substrate 17 having an aspect ratio of about 4: 1 and a trench width of about 110 nm, by depositing a USG layer from SiH ₄ , H ₂ , O _2. Relating to filling. The pressure in chamber 13 is about 4 millitorr.

最初に３つの実験が熱シールドを有することなく行われた。最上部ＳＲＦジェネレータ（３１Ａ）と側部ＳＲＦジェネレータ（３１Ｂ）のソースパワーレベルは、１番目の試験では約６ｋＷおよび４ｋＷ、２番目の試験では約７ｋＷおよび４ｋＷ、３番目の試験では７ｋＷおよび５ｋＷである。図５に示されるように、粒子計数は、約８０秒後に１秒当たり約５０から約１１６粒子数の割合で急激に上昇する。他の２つの実験は、熱シールド９１を備えて行われた。熱シールド９１が使用されるとき、粒子は、実質的に低い割合で増加する。２つの試験は、それぞれ、約６ｋＷおよび４ｋｗ、約７ｋＷおよび５ｋＷの最上部および側部ＳＲＦパワーレベルを使用している。２つの試験に対する粒子計数の増加の割合は、約８０秒後で、１秒当たり約１から約５粒子数、１秒当たり約１２０秒後で約５から約９粒子数である。   Initially three experiments were performed without a heat shield. The source power levels of the top SRF generator (31A) and side SRF generator (31B) are about 6 kW and 4 kW in the first test, about 7 kW and 4 kW in the second test, and 7 kW and 5 kW in the third test. is there. As shown in FIG. 5, the particle count increases rapidly at a rate of about 50 to about 116 particles per second after about 80 seconds. The other two experiments were performed with a heat shield 91. When the heat shield 91 is used, the particles increase at a substantially low rate. The two tests use top and side SRF power levels of about 6 kW and 4 kW, about 7 kW and 5 kW, respectively. The rate of increase in particle count for the two tests is from about 1 to about 5 particles per second after about 80 seconds and from about 5 to about 9 particles after about 120 seconds per second.

前述した説明は、例示であり、限定ではないことが意図されていることは、理解されよう。多くの実施形態は、上記説明を検討するとき、当業者にとって明らかになろう。例示のため、本考案は、他の種類の熱堆積チャンバやプラズマ堆積チャンバに及び、基板処理の為の他の処理に及ぶ。そのため、本考案の範囲は、前述した説明を参考にして決定されるのではなく、添付された実用新案登録請求の範囲および、これらの均等範囲に沿って決定されるべきである。   It will be understood that the foregoing description is intended to be illustrative and not limiting. Many embodiments will be apparent to those of skill in the art upon reviewing the above description. For purposes of illustration, the present invention extends to other types of thermal deposition chambers and plasma deposition chambers and other processes for substrate processing. Therefore, the scope of the present invention should not be determined with reference to the above description, but should be determined in accordance with the appended claims for utility model registration and their equivalent ranges.

図１は、高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰ−ＣＶＤ）システムの例示実施形態の簡略化された図である。FIG. 1 is a simplified diagram of an exemplary embodiment of a high density plasma chemical vapor deposition (HDP-CVD) system. 図２は、図１の例示ＨＤＰ−ＣＶＤシステムと組み合わせて使用可能なガス分配用リングの簡略化された横断面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a gas distribution ring that can be used in conjunction with the exemplary HDP-CVD system of FIG. 図３は、ノズルの実施形態の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of a nozzle. 図４Ａは、ノズルと熱シールドの実施形態の一部横断面図である。FIG. 4A is a partial cross-sectional view of an embodiment of a nozzle and heat shield. 図４Ｂは、ノズルと熱シールドの実施形態の一部横断面図である。FIG. 4B is a partial cross-sectional view of an embodiment of a nozzle and heat shield. 図５は、処理時間にわたって生成された粒子の数のプロットを示すグラフであり、ノズルの為の熱シールドを持たないＣＶＤシステムと、ノズルの周りに熱シールドを有するＣＶＤシステムとの実験結果を比較する。FIG. 5 is a graph showing a plot of the number of particles produced over the processing time, comparing experimental results between a CVD system without a heat shield for the nozzle and a CVD system with a heat shield around the nozzle. To do.

符号の説明Explanation of symbols

１０…システム、１３…チャンバ、１７…基板、２５…スロットル体、２６…スロットルバルブ、２７…ガスバルブ、２８…ターボ分子ポンプ、２９…最上部コイル、３０…側部コイル、３１Ａ…最上部ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生装置、３１Ｂ…側部ＳＲＦ発生装置、３１Ｃ…バイアスＲＦ（ＢＲＦ）発生装置、３２Ｃ…バイアス整合回路網、３３…ガス供給システム、３４Ｂ…ソース、３５Ａ…最上部ノズルＭＦＣ、３５Ａ’…ソースノズルＭＦＣ、３５Ｂ，Ｂ’…ＭＦＣ、３６…リングプレナム、３７…ガス供給リング、３８Ａ…供給ライン、３９…ソースガスノズル、３９Ｂ…酸素化ガスノズル、４１…本体プレナム、４３Ａ，Ｂ，Ｃ…バルブ、４４…真空フォアライン、４５…最上部ノズル、４６…最上部ベント、４８…プレナム、５０…リモートプラズマ洗浄システム、５１…リモートガスアクティベータ、５３…リアクタキャビティ、５４…洗浄ガスフィードポート、５５…アプリケータ管、６０…システム制御装置、６１…プロセッサ、６２…メモリ、８０Ａ…ソースプラズマシステム、８０Ｂ…バイアスプラズマシステム、８２…セラミック体、８３…基端部、８４…チャネル、８５…先端部、８６…入口、８７…テーパが付けられた入口部分、８８…第１外側螺合部、８９…第２外側螺合部、９０…ピンホール出口、９１…熱シールド、９２…テーパが付けられた出口部分、９３…ノズル先端、９５…熱シールド開口、９６…中空部材、９７…内側螺合部、９８…拡張部、９９…交換可能なシールドされたガスノズル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... System, 13 ... Chamber, 17 ... Substrate, 25 ... Throttle body, 26 ... Throttle valve, 27 ... Gas valve, 28 ... Turbo molecular pump, 29 ... Top coil, 30 ... Side coil, 31A ... Top source RF (SRF) generator, 31B ... side SRF generator, 31C ... bias RF (BRF) generator, 32C ... bias matching network, 33 ... gas supply system, 34B ... source, 35A ... top nozzle MFC, 35A ' ... source nozzle MFC, 35B, B '... MFC, 36 ... ring plenum, 37 ... gas supply ring, 38A ... supply line, 39 ... source gas nozzle, 39B ... oxygenated gas nozzle, 41 ... main body plenum, 43A, B, C ... Valve, 44 ... Vacuum foreline, 45 ... Top nozzle, 46 ... Top vent, 48 ... Plenum, DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... Remote plasma cleaning system, 51 ... Remote gas activator, 53 ... Reactor cavity, 54 ... Cleaning gas feed port, 55 ... Applicator tube, 60 ... System controller, 61 ... Processor, 62 ... Memory, 80A ... Source plasma System, 80B ... Bias plasma system, 82 ... Ceramic body, 83 ... Base end, 84 ... Channel, 85 ... Tip, 86 ... Inlet, 87 ... Tapered inlet, 88 ... First outer threaded portion 89 ... second outer threaded portion, 90 ... pinhole outlet, 91 ... heat shield, 92 ... tapered outlet portion, 93 ... nozzle tip, 95 ... heat shield opening, 96 ... hollow member, 97 ... inner Threaded portion, 98 ... expanded portion, 99 ... replaceable shielded gas nozzle.

Claims (14)

基板処理用チャンバのガス分配用リングに挿入可能であり、前記チャンバ内部でシールド可能な交換可能なガスノズルであって：
前記ガスの流れを前記チャンバ内に向ける為にチャネルを有する細長いセラミック体であって、前記セラミック体は、前記ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部と、熱シールドを受容する第２外側螺合部とを備え、前記チャネルは、前記ガス分配用リングから前記ガスを受容する入口と、前記チャンバ内に前記ガスを放出する為に前記チャネルの端部にピンホール出口とを備える、前記セラミック体、
を備える、前記ガスノズル。 A replaceable gas nozzle insertable into a gas distribution ring of a substrate processing chamber and shieldable inside the chamber:
An elongated ceramic body having a channel for directing the gas flow into the chamber, the ceramic body receiving a heat shield and a first outer threaded engagement with the gas distribution ring. Two outer threaded portions, the channel having an inlet for receiving the gas from the gas distribution ring and a pinhole outlet at the end of the channel for releasing the gas into the chamber. The ceramic body,
The gas nozzle. 前記ピンホール出口は、直径ｄ_oを有し、前記第２外側螺合部と前記ピンホール出口との間の距離ｄ_ｓｔは、約９０ｄ_oから１４０ｄ_oである、請求項１記載のノズル。 The pinhole outlet has a diameter d _o, the distance d _st between the second outer threaded portion and the pin hole outlet is 140d _o about 90d _o, nozzle according to claim 1, wherein. 前記直径ｄ_oは、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍである、請求項２記載のノズル。 It said diameter d _o is about 0.3mm is about 0.4 mm, nozzle according to claim 2, wherein. 前記距離ｄ_ｓｔは、約３０ｍｍから約５５ｍｍである、請求項２記載のノズル。 The nozzle of claim 2, wherein the distance d _st is about 30 mm to about 55 mm. 前記セラミック体は、酸化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のノズル。 The nozzle according to claim 1, wherein the ceramic body is made of aluminum oxide. 前記セラミック体は、窒化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のノズル。 The nozzle according to claim 1, wherein the ceramic body is made of aluminum nitride. 前記セラミック体は、前記ピンホールに対し約３５°から約４５°の角度でテーパが形成されている、請求項１記載のノズル。 The nozzle of claim 1, wherein the ceramic body is tapered at an angle of about 35 ° to about 45 ° with respect to the pinhole. 前記第２外側螺合部に取り付けられた熱シールドを更に備える、請求項１記載のノズル。 The nozzle according to claim 1, further comprising a heat shield attached to the second outer threaded portion. 基板処理用チャンバの為の、シールドされたガスノズルであって：
（ａ）ガスの流れを前記チャンバ内に向ける為にチャネルを有する細長いセラミック体であって、前記セラミック体は、前記ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部と、熱シールドを受容する第２外側螺合部とを備え、前記チャネルは、前記ガス分配用リングから前記ガスを受容する入口と、前記チャンバ内に前記ガスを放出する為に前記チャネルの端部にピンホール出口とを備える、前記セラミック体と；
（ｂ）前記セラミック体と結合されるように構成され、前記セラミック体の少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する中空部材であって、前記ピンホール出口の末端で突出し、前記ピンホール出口を通って前記処理ガスが流れる為の熱シールド開口を含む拡張部を有する、前記中空部材と；
を備える、前記ノズル。 A shielded gas nozzle for a substrate processing chamber:
(A) an elongated ceramic body having a channel for directing gas flow into the chamber, the ceramic body receiving a first outer threaded engagement with the gas distribution ring and a heat shield; A second outer threaded portion, wherein the channel has an inlet for receiving the gas from the gas distribution ring, and a pinhole outlet at an end of the channel for releasing the gas into the chamber. Comprising the ceramic body;
(B) a hollow member configured to be coupled to the ceramic body and having a sufficiently large internal dimension to be disposed around at least a portion of the ceramic body, the end of the pinhole outlet The hollow member having an extension that protrudes and includes a heat shield opening for the processing gas to flow through the pinhole outlet;
Comprising the nozzle. 前記ピンホール出口は、直径ｄ_oを有し、前記第２外側螺合部と前記ピンホール出口との間の距離ｄ_ｓｔは、約９０ｄ_oから１４０ｄ_oである、請求項１記載のノズル。 The pinhole outlet has a diameter d _o, the distance d _st between the second outer threaded portion and the pin hole outlet is 140d _o about 90d _o, nozzle according to claim 1, wherein. 請求項３の熱シールドであって、前記中空部材は、円筒状であり、前記中空部材の厚さより小さな量だけ前記セラミック体の外側横断面より大きな内側横断面を有する、前記熱シールド。 4. The heat shield of claim 3, wherein the hollow member is cylindrical and has an inner cross section that is larger than the outer cross section of the ceramic body by an amount less than the thickness of the hollow member. 請求項３の熱シールドであって、前記中空部材の拡張部は、前記セラミック体の半径と前記セラミック体の直径との間の距離だけ前記ピンホール出口の末端で突出するような大きさになっている、前記熱シールド。 4. The heat shield of claim 3, wherein the extension of the hollow member is sized to project at the end of the pinhole outlet by a distance between the radius of the ceramic body and the diameter of the ceramic body. The heat shield. 前記セラミック体と中空部材は、酸化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のシールドされたガスノズル。 The shielded gas nozzle of claim 1, wherein the ceramic body and the hollow member are made of aluminum oxide. 前記セラミック体と前記中空部材は、窒化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のシールドされたガスノズル。 The shielded gas nozzle of claim 1, wherein the ceramic body and the hollow member are made of aluminum nitride.

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