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JP7805065B2 - Containment of process gas using elastic objects fitted to reactor interface - Google Patents
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JP7805065B2 - Containment of process gas using elastic objects fitted to reactor interface - Google Patents

Containment of process gas using elastic objects fitted to reactor interface

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Description

本明細書は、一般に、電子デバイスの製造に関する。より詳細には、本明細書は、リアクタインターフェースに嵌合された弾性物体を使用したプロセスガスの格納に関する。 This specification relates generally to the manufacture of electronic devices. More particularly, this specification relates to the containment of process gases using elastic objects mated to reactor interfaces.

電子デバイス製造装置は、プロセスチャンバおよびロードロックチャンバなどの複数のチャンバを含むことができる。そのような電子デバイス製造装置は、移送チャンバ内で、複数のチャンバ間で基板を輸送するように構成されたロボット装置を用いることができる。いくつかの事例では、複数の基板がともに移送される。 Electronic device manufacturing equipment can include multiple chambers, such as process chambers and load lock chambers. Such electronic device manufacturing equipment can employ robotic equipment within a transfer chamber configured to transport substrates between the multiple chambers. In some cases, multiple substrates are transferred together.

一実施形態によれば、堆積チャンバシステムが提供される。堆積チャンバシステムは、リアクタインターフェースと、リアクタインターフェースに取り付けられたフローガイドと、基板を固定するようにリアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームと、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部、およびリアクタインターフェースとリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するようにリアクタフレームの上に配置された圧縮体に対応する第2の端部とを有する弾性物体とを含む。フローガイドは、リアクタに投入された基板に対して堆積プロセスを実行するためにプロセスガス流をリアクタ内へ案内するための上流フローガイド、または堆積プロセスを実行した後にリアクタの外へ残留プロセスガスを案内するための下流フローガイドのうちの1つである。 According to one embodiment, a deposition chamber system is provided. The deposition chamber system includes a reactor interface, a flow guide attached to the reactor interface, a reactor frame disposed below the reactor interface to secure a substrate, and a resilient body having a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body disposed above the reactor frame to form a process gas containment seal by compressive force between the reactor interface and the reactor frame. The flow guide is one of an upstream flow guide for guiding a process gas flow into the reactor to perform a deposition process on a substrate loaded into the reactor, or a downstream flow guide for guiding residual process gas out of the reactor after performing the deposition process.

別の実施形態によれば、装置が提供される。装置は、堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースと、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部、および基板を固定するようにリアクタインターフェースとリアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するための圧縮体に対応する第2の端部とを有する弾性物体とを備える。 According to another embodiment, an apparatus is provided. The apparatus includes a reactor interface of a deposition chamber system and a resilient body having a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body for forming a process gas containment seal by compressive force between the reactor interface and a reactor frame disposed below the reactor interface to secure a substrate.

さらに別の実施形態によれば、方法が提供される。方法は、堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板を配置することを含む。基板は、サセプタ上でリアクタフレームに対して第1の位置に配置される。方法は、係合されたリアクタフレームを取得するために、堆積チャンバシステムのリアクタ内へ基板を投入することと、プロセスガス格納シールを形成するために、係合されたリアクタフレームと堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまでサセプタを持ち上げることとをさらに含む。サセプタは、基板と堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔に対応する、第1の位置よりも上の第2の位置まで持ち上げられる。弾性物体は、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部と、圧縮体に対応する第2の端部とを有する。 According to yet another embodiment, a method is provided. The method includes placing a substrate on a susceptor of a deposition chamber system while a reactor frame of the deposition chamber system is in an isolated position. The substrate is positioned on the susceptor at a first position relative to the reactor frame. The method further includes loading the substrate into a reactor of the deposition chamber system to retrieve the engaged reactor frame, and lifting the susceptor until a resilient body is compressed between the engaged reactor frame and a reactor interface of the deposition chamber system to form a process gas containment seal. The susceptor is lifted to a second position above the first position, corresponding to a spacing between the substrate and a cathode of the deposition chamber system. The resilient body has a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body.

本開示の態様および実施は、態様および実施について限定ではなく例として説明することが意図された後述の詳細な説明および添付の図面からより完全に理解される。 Aspects and implementations of the present disclosure will be more fully understood from the following detailed description and the accompanying drawings, which are intended to illustrate aspects and implementations by way of example and not by way of limitation.

いくつかの実施形態による例示的な堆積チャンバシステムの断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary deposition chamber system according to some embodiments. いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムの例示的な下流区間の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary downstream section of a deposition chamber system according to some embodiments. いくつかの実施形態による図2Aの下流区間の拡大図である。2B is an expanded view of the downstream section of FIG. 2A according to some embodiments. いくつかの実施形態による例示的な堆積チャンバシステムの断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary deposition chamber system according to some embodiments. いくつかの実施形態による分離位置における堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system in a separation position according to some embodiments. いくつかの実施形態によるリアクタ投入中の堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system during reactor loading according to some embodiments. いくつかの実施形態によるリアクタが封止されたときの堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。1 is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system when the reactor is sealed in accordance with some embodiments. いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムを実施する方法の流れ図である。1 is a flow diagram of a method of implementing a deposition chamber system according to some embodiments. いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム内にプロセス格納シールを形成するために使用することができる弾性物体の例の断面図である。1A-1C are cross-sectional views of examples of resilient objects that can be used to form a process containment seal in a deposition chamber system according to some embodiments.

原子層堆積(ALD)チャンバシステムなどの堆積チャンバシステムに対するリアクタ設計では、プロセスガスがリアクタから漏れ出して他の堆積チャンバシステム構成要素を損傷することを防止するために、プロセスガスを格納するための窓(「格納窓」)を利用する。ALD堆積チャンバシステムに対する典型的なリアクタ設計では、ガラス材料から形成されたプロセスガス格納窓を利用する。ガラス材料は、温度衝撃に起因する破損を低減させるために、低い熱膨張などの好適な熱的特性を有することができる。好適なガラス材料の一例は、ホウケイ酸強化ガラス(たとえば、PYREX(登録商標))である。そのような材料から作られた格納窓は、たとえば破損、コスト、材料変形、および反応区間の電力損など、様々な問題を呈する可能性がある。加えて、そのような格納窓を実施するリアクタ設計は、ガス分布の問題(たとえば、凝縮のリスク)を有する複雑なガス流チャネルを含む可能性がある。さらに、リアクタのカソードとガラス材料から作られたリアクタ格納窓との間に、寄生プラズマが存在する可能性がある。 Reactor designs for deposition chamber systems, such as atomic layer deposition (ALD) chamber systems, utilize windows ("containment windows") to contain process gases to prevent them from escaping the reactor and damaging other deposition chamber system components. Typical reactor designs for ALD deposition chamber systems utilize process gas containment windows formed from glass materials. Glass materials can have favorable thermal properties, such as low thermal expansion, to reduce breakage due to temperature shock. One example of a suitable glass material is borosilicate-strengthened glass (e.g., PYREX®). Containment windows made from such materials can present various challenges, including breakage, cost, material deformation, and power loss in the reaction zone. Additionally, reactor designs implementing such containment windows can include complex gas flow channels with gas distribution challenges (e.g., risk of condensation). Furthermore, parasitic plasma can exist between the reactor cathode and the reactor containment window made from glass materials.

本開示の態様および実施は、堆積チャンバシステム内で弾性物体を使用したプロセスガスの格納を実施することによって、既存の技術の上記その他の欠点に対処する。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、ALDチャンバシステムである。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、化学気相堆積(CVD)チャンバシステムである。1つまたは複数のタイプのプロセスガスの化学的特性に対する材料の腐食を防止するために、リアクタ内の露出面(たとえば、カソード)に保護コーティング(たとえば、耐プラズマ性コーティング)を施すことができる。たとえば、三塩化ホウ素(BCL3)の化学的特性のために、Y23のコーティングを施すことができる。 Aspects and implementations of the present disclosure address these and other shortcomings of existing technologies by implementing containment of process gases using elastic objects within a deposition chamber system. In some embodiments, the deposition chamber system is an ALD chamber system. In some embodiments, the deposition chamber system is a chemical vapor deposition (CVD) chamber system. A protective coating (e.g., a plasma-resistant coating) can be applied to exposed surfaces (e.g., cathodes) within the reactor to prevent corrosion of the material in response to the chemistry of one or more types of process gases. For example, a coating of Y2O3 can be applied for the chemistry of boron trichloride ( BCl3 ).

リアクタフレームは、リアクタ内に基板を投入するときにサセプタ上に配置された基板を固定し、堆積プロセスの際は材料堆積(たとえば、膜堆積)境界を提供するように設計される。サセプタは、サセプタ上に配置された基板を特定の範囲内の温度まで加熱または冷却することができる材料を含む。サセプタ設計(たとえば、材料の選択)は、リアクタ動作温度に依存することができる。いくつかの実施形態では、リアクタフレームは、マスクフレームまたはシャドウフレームである。マスクフレームまたはシャドウフレームは、堆積プロセス中に基板を定位置で保持するように設計されており、基板上に膜堆積境界区域を画定するためのステンシルとして機能することができる。たとえば、マスクフレームは、携帯電話などのより小さい電子デバイスに対して使用することができ、シャドウフレームは、テレビジョンなどのより大きい電子デバイスに使用することができる。リアクタインターフェースは、プロセスガス流をリアクタの内外へ誘導するように、フローガイドに動作可能に結合される。 The reactor frame is designed to secure a substrate placed on the susceptor when the substrate is loaded into the reactor and to provide a material deposition (e.g., film deposition) boundary during the deposition process. The susceptor comprises a material that can heat or cool a substrate placed on the susceptor to a temperature within a specific range. The susceptor design (e.g., material selection) can depend on the reactor operating temperature. In some embodiments, the reactor frame is a mask frame or shadow frame. The mask frame or shadow frame is designed to hold the substrate in place during the deposition process and can function as a stencil to define a film deposition boundary area on the substrate. For example, a mask frame can be used for smaller electronic devices such as mobile phones, while a shadow frame can be used for larger electronic devices such as televisions. The reactor interface is operably coupled to a flow guide to direct process gas flow into and out of the reactor.

弾性物体は、リアクタフレームとリアクタインターフェース(たとえば、リアクタリッド)との間にプロセスガス格納シールを形成して、リアクタから堆積チャンバシステムのうち保護されていない表面を有する(たとえば、保護コーティングのない)区域内へプロセスガスが漏れ出すことを防止する。たとえば、プロセスガスは、堆積プロセス中にリアクタ内へ導入されたプロセスガス流、および堆積プロセスから生じた残滓を含む可能性がある。残滓は、堆積プロセスの残留ガス(たとえば、未反応のガス)および/または副生成物を含む可能性がある。 The resilient object forms a process gas containment seal between the reactor frame and the reactor interface (e.g., reactor lid) to prevent process gas from leaking from the reactor into areas of the deposition chamber system having unprotected surfaces (e.g., without a protective coating). For example, the process gas may include the process gas stream introduced into the reactor during the deposition process and residue resulting from the deposition process. The residue may include residual gas (e.g., unreacted gas) and/or by-products of the deposition process.

いくつかの実施形態では、弾性物体は、弾性物体の基部に対応する第1の端部と、弾性物体の圧縮体に対応する第2の端部とを有する。第1の端部は、リアクタインターフェースに取り付けられており(たとえば、嵌合)、したがってリアクタフレームは、弾性物体の第2の端部に接触して、弾性物体の圧縮時にリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間にプロセスガス格納シールを形成する。圧縮体は、堆積チャンバシステムのうちリアクタ内へプロセスガス流を導入するために使用される上流区間、および/または堆積チャンバシステムのうち残滓を除去するために使用される下流区間において、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間にプロセスガス格納シールを形成することができる。圧縮体は、リアクタフレームおよびリアクタインターフェースへの潜在的な損傷を低減または除去しながら、プロセスガスの格納を可能にするように、好適な形状寸法および/または好適な材料特性を有する弾性材料を含むことができる。 In some embodiments, the resilient object has a first end corresponding to a base of the resilient object and a second end corresponding to a compression body of the resilient object. The first end is attached (e.g., mated) to the reactor interface, such that the reactor frame contacts the second end of the resilient object to form a process gas containment seal between the reactor frame and the reactor interface upon compression of the resilient object. The compression body can form a process gas containment seal between the reactor frame and the reactor interface in an upstream section of the deposition chamber system used to introduce process gas flow into the reactor and/or in a downstream section of the deposition chamber system used to remove residue. The compression body can comprise a resilient material having a suitable geometry and/or suitable material properties to enable containment of process gas while reducing or eliminating potential damage to the reactor frame and reactor interface.

たとえば、弾性物体は、上流区間内の第1の弾性物体部分と、下流区間内の第2の弾性物体部分とを含むことができ、したがって第1および第2の弾性物体部分は、連続する弾性材料から画定される。いくつかの実施形態では、第1および第2の弾性物体部分は、それぞれ上流区間および下流区間内の弾性材料の個別の部分である。 For example, the elastic object may include a first elastic object portion in the upstream section and a second elastic object portion in the downstream section, such that the first and second elastic object portions are defined from a continuous elastic material. In some embodiments, the first and second elastic object portions are separate portions of elastic material in the upstream and downstream sections, respectively.

リアクタフレームは、プロセスガス格納シールの形成を可能にするように特別に設計する必要がないため、任意の好適なリアクタフレームを堆積チャンバシステム内で実施することができる。したがって、弾性物体は、任意の好適なリアクタフレームに対して後付けすることができる。ガラス材料から形成されたプロセスガス格納窓を使用する場合、本明細書に記載するタイプのリアクタフレーム(たとえば、マスクフレームまたはシャドウフレーム)は、典型的には、ALD堆積チャンバシステム内で使用されない。したがって、本明細書に記載する弾性物体を使用することで、そのようなリアクタフレームをALD堆積チャンバシステム内で使用して、基板処理を改善することが可能になる。 Because the reactor frame does not need to be specially designed to enable the formation of a process gas containment seal, any suitable reactor frame can be implemented in a deposition chamber system. Accordingly, the resilient object can be retrofitted to any suitable reactor frame. When using a process gas containment window formed from a glass material, reactor frames of the type described herein (e.g., mask frames or shadow frames) are typically not used in ALD deposition chamber systems. Therefore, the use of the resilient object described herein enables such reactor frames to be used in ALD deposition chamber systems to improve substrate processing.

本開示の態様および実施により、他の手法に比べて技術的な利点が得られる。たとえば、プロセスガスの格納のための弾性物体(たとえば、低圧縮弾性物体)を使用することで、プロセスガス格納窓を使用した場合と比べて、プロセスチャンバのサイズの犠牲および/または設置区域の増大なく、改善されたガス流分布を可能にすることができる。改善されたガス流分布の結果、改善された膜均一性およびインシトゥ洗浄速度を得ることができる。また、プロセスガス格納窓の使用をなくすことで、弾性物体は、リアクタ内への簡略化されたガス分布チャネルを可能にし、ガス流を改善し、凝縮および/または気相反応のリスクを低減させることができる。 Aspects and implementations of the present disclosure provide technical advantages over other approaches. For example, the use of elastic objects (e.g., low-compression elastic objects) for process gas containment can enable improved gas flow distribution without sacrificing process chamber size and/or increasing footprint compared to the use of process gas containment windows. Improved gas flow distribution can result in improved film uniformity and in-situ cleaning rates. Additionally, by eliminating the use of process gas containment windows, the elastic objects can enable simplified gas distribution channels into the reactor, improving gas flow and reducing the risk of condensation and/or gas-phase reactions.

弾性物体を使用することで、可変のまたは動的なプロセス間隔の能力をさらに可能にすることができ、基板とリアクタインターフェースとの間のプロセス間隔は、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の弾性物体の圧縮によって生成される圧縮力に関係する(たとえば、圧縮が大きければ大きいほど、より小さいプロセス間隔に対応することができる)。たとえば、プロセスガス格納シールをもたらすための最小圧縮力に対応する第1の閾値力と、弾性物体が破損せず耐えることができる最大圧縮力に対応する第2の閾値力とが存在しうる。それに応じて、圧縮力は第1の閾値力と第2の閾値力との間の範囲とすることができるため、プロセス間隔も同様に、第1の閾値力に対応するプロセス間隔と第2の閾値力に対応するプロセス間隔との間の範囲とすることができる。閾値力および/またはプロセス間隔は、使用されるプロセス方策のタイプに応じて変動する可能性がある。 The use of a resilient object can further enable variable or dynamic process gap capabilities, where the process gap between the substrate and reactor interface is related to the compressive force generated by compression of the resilient object between the reactor frame and reactor interface (e.g., greater compression can correspond to a smaller process gap). For example, there can be a first threshold force corresponding to a minimum compressive force required to create a process gas containment seal, and a second threshold force corresponding to a maximum compressive force the resilient object can withstand without breaking. Accordingly, the compressive force can range between the first and second threshold forces, and thus the process gap can similarly range between the process gap corresponding to the first and second threshold forces. The threshold force and/or process gap can vary depending on the type of process recipe used.

弾性物体を使用することで、低減された質量を有する簡略化されたリアクタフレーム設計を可能にすることができ、それによってロボット(たとえば、真空ロボット)が堆積チャンバシステムからリアクタフレームをより容易に取り外すことを可能にすることができる。弾性物体を使用することで、より多くの電力を反応区間内へ誘導し、堆積チャンバシステムのカソードに伴う寄生プラズマを低減させることができる。 The use of resilient objects can enable a simplified reactor frame design with reduced mass, thereby allowing a robot (e.g., a vacuum robot) to more easily remove the reactor frame from the deposition chamber system. The use of resilient objects can direct more power into the reaction zone and reduce parasitic plasma associated with the cathode of the deposition chamber system.

図1は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム100の断面図である。いくつかの実施形態では、示されているように、堆積チャンバシステム100は、ALDチャンバシステムを含む。しかし、堆積チャンバシステム100は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な堆積チャンバを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステム100は、CVDチャンバシステムを含む。 Figure 1 is a cross-sectional view of a deposition chamber system 100 according to some embodiments. In some embodiments, as shown, the deposition chamber system 100 comprises an ALD chamber system. However, the deposition chamber system 100 may comprise any suitable deposition chamber according to embodiments described herein. For example, in some embodiments, the deposition chamber system 100 comprises a CVD chamber system.

示されているように、システム100は、サセプタ110と、カソード120と、サセプタ110とカソード120との間のリアクタ区域130とを含む。サセプタ110は、基板(図1には示されていない)を受け取り、堆積プロセスを実行するために基板をリアクタ区域130内に持ち上げ、処理中にリアクタ区域130内で基板を維持するように構成される。サセプタ110は、基板を所望の処理温度まで加熱および/または冷却することができる好適な材料から作ることができる。サセプタ110のための好適な材料の例には、アルミニウム(Al)、ステンレス鋼、およびセラミックが含まれる。サセプタ110には、処理中にサセプタ110を保護するための保護コーティングを設けることができる。いくつかの実施形態では、保護コーティングは、耐プラズマ性コーティングである。たとえば、保護コーティングは、Y23または他の類似の材料を含むことができる。使用することができる耐プラズマ性コーティングの他の例には、Er23、Y3Al512(YAG)、Er3Al512(EAG)、Y2O3およびZrO2を含む組成物(たとえば、Y2O3-ZrO2固溶体)、Y2O3、Al2O3、およびZrO2を含む組成物(たとえば、Y4Al29およびY23-ZrO2の固溶体を含む組成物)、Y-O-F(たとえば、Y547)、YF3などが含まれる。コーティングは、ALD、CVD、物理的気相堆積(PVD)、イオン支援堆積(IAD)などの視線方向または非視線方向の堆積プロセスによって堆積させられたものとすることができる。 As shown, the system 100 includes a susceptor 110, a cathode 120, and a reactor zone 130 between the susceptor 110 and the cathode 120. The susceptor 110 is configured to receive a substrate (not shown in FIG. 1 ), lift the substrate into the reactor zone 130 for a deposition process, and maintain the substrate within the reactor zone 130 during processing. The susceptor 110 can be made from a suitable material capable of heating and/or cooling the substrate to a desired processing temperature. Examples of suitable materials for the susceptor 110 include aluminum (Al), stainless steel, and ceramic. The susceptor 110 can be provided with a protective coating to protect the susceptor 110 during processing. In some embodiments, the protective coating is a plasma-resistant coating. For example, the protective coating can include Y2O3 or other similar materials. Other examples of plasma-resistant coatings that can be used include Er2O3 , Y3Al5O12 (YAG), Er3Al5O12 (EAG), compositions comprising Y2O3 and ZrO2 (e.g., a Y2O3 - ZrO2 solid solution), compositions comprising Y2O3, Al2O3, and ZrO2 (e.g., a composition comprising a solid solution of Y4Al2O9 and Y2O3 - ZrO2 ), Y- O -F (e.g., Y5O4F7 ), YF3 , etc. The coatings can be deposited by line-of-sight or non-line-of-sight deposition processes such as ALD, CVD, physical vapor deposition (PVD ) , ion-assisted deposition (IAD), etc.

カソード120は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な導電性材料を含むことができる。たとえば、カソード120は、アルミニウム(Al)を含むことができる。カソード120には、処理中にカソード120を保護するための保護コーティングを設けることができる。いくつかの実施形態では、保護コーティングは、耐プラズマ性コーティングである。たとえば、保護コーティングは、Y23または他の類似の材料を含むことができる。本明細書に論じる他の耐プラズマ性コーティングのいずれかを、カソード120をコーティングするために使用することもできる。 The cathode 120 can include any suitable conductive material according to embodiments described herein. For example, the cathode 120 can include aluminum (Al). The cathode 120 can be provided with a protective coating to protect the cathode 120 during processing. In some embodiments, the protective coating is a plasma-resistant coating. For example, the protective coating can include Y2O3 or other similar materials. Any of the other plasma - resistant coatings discussed herein can also be used to coat the cathode 120.

示されているように、システム100は、上流区間140および下流区間150をさらに含む。下流区間150がシステム100の左側に示されており、上流区間140がシステム100の右側に示されているが、そのような配置は限定と見なされるべきではない。 As shown, system 100 further includes an upstream section 140 and a downstream section 150. Although downstream section 150 is shown on the left side of system 100 and upstream section 140 is shown on the right side of system 100, such arrangement should not be considered limiting.

上流区間140は、堆積プロセスのためにシステム100のリアクタに入る上流からのプロセスガス流を支持して流し込むように設計される。たとえば、プロセスガス流は、堆積プロセスを実行するためにリアクタ内へ導入されるガスを含むことができる。プロセスガス流は、プラズマと組み合わせることができる(たとえば、プラズマ強化堆積プロセス)。たとえば、プロセスガスを使用してリアクタ内にプラズマを形成することができ、または遠隔プラズマを形成し、プロセスガスとともにリアクタ内へ送達することができる。下流区間150は、堆積プロセスの残滓をリアクタから除去または排出するように設計されており、残滓は、残留ガス(たとえば、未反応のガス)および/または副生成物を含む可能性がある。本明細書でさらに詳細に記載するように、上流区間140および/または下流区間150内に弾性物体を含むことができ、それによってプロセスガスが漏れ出てシステム100の他の構成要素を損傷することを防止するためのそれぞれのプロセスガスシールを形成することができる。いくつかの実施形態では、単一の弾性物体(たとえば、弾性物体から形成されたOリング)によって、上流区間140および下流区間150の両方を覆うことができる。下流区間150に関するさらなる詳細は、図2A~図2Bを参照して以下で説明する。 The upstream section 140 is designed to support and channel the process gas flow from upstream into the reactor of the system 100 for the deposition process. For example, the process gas flow can include gases introduced into the reactor to perform the deposition process. The process gas flow can be combined with a plasma (e.g., a plasma-enhanced deposition process). For example, a plasma can be formed in the reactor using the process gas, or a remote plasma can be formed and delivered into the reactor along with the process gas. The downstream section 150 is designed to remove or evacuate residues of the deposition process from the reactor, which may include residual gases (e.g., unreacted gases) and/or by-products. As described in further detail herein, the upstream section 140 and/or the downstream section 150 can include elastic objects to form respective process gas seals to prevent process gases from escaping and damaging other components of the system 100. In some embodiments, a single elastic object (e.g., an O-ring formed from the elastic object) can cover both the upstream section 140 and the downstream section 150. Further details regarding the downstream section 150 are described below with reference to Figures 2A-2B.

図2Aおよび図2Bは、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムの例示的な下流区間200の断面図である。下流区間200は、図1を参照して上述した下流区間150とすることができる。下流区間が示されているが、堆積チャンバシステムの上流区間(たとえば、図1を参照して上述した上流区間140)が、構成要素の類似の配置を有することもできる。 2A and 2B are cross-sectional views of an exemplary downstream section 200 of a deposition chamber system according to some embodiments. The downstream section 200 may be the downstream section 150 described above with reference to FIG. 1. Although a downstream section is shown, an upstream section of the deposition chamber system (e.g., the upstream section 140 described above with reference to FIG. 1) may have a similar arrangement of components.

示されているように、下流区間200は、図1のサセプタ110の一部分、カソード120の一部分、およびリアクタ区域130の一部分を含む。下流区間200は、フローガイド210、第1の絶縁体220、第2の絶縁体230、リアクタインターフェース(たとえば、リアクタリッド)240、リアクタフレーム250、および弾性物体260をさらに含む。上流区間(たとえば、図1の上流区間140)もまた、類似のフローガイド、第1の絶縁体、第2の絶縁体、リアクタインターフェース、リアクタフレーム250、および弾性物体を含むことができる。 As shown, the downstream section 200 includes a portion of the susceptor 110, a portion of the cathode 120, and a portion of the reactor section 130 of FIG. 1. The downstream section 200 further includes a flow guide 210, a first insulator 220, a second insulator 230, a reactor interface (e.g., a reactor lid) 240, a reactor frame 250, and a resilient object 260. The upstream section (e.g., the upstream section 140 of FIG. 1) may also include a similar flow guide, first insulator, second insulator, reactor interface, reactor frame 250, and resilient object.

フローガイド210およびリアクタインターフェース240は集合的に、堆積プロセスの残滓(たとえば、残留プロセスガスおよび副生成物)がリアクタ区域130から流出するための経路215を提供する。以下でさらに詳細に記載するように、弾性物体260は、残滓の漏れまたは流出を防止するプロセスガス格納シールを形成し、それにより堆積チャンバシステムの他の構成要素を潜在的な損傷から保護することができる。 The flow guide 210 and reactor interface 240 collectively provide a path 215 for deposition process residue (e.g., residual process gases and by-products) to exit the reactor section 130. As described in further detail below, the resilient object 260 forms a process gas containment seal that prevents residue leakage or escape, thereby protecting other components of the deposition chamber system from potential damage.

第1の絶縁体220および第2の絶縁体230は、カソード120からのアークの発生を防止するために、カソード120およびリアクタインターフェース240に接触するように配置される。第1の絶縁体220および第2の絶縁体230は、異なる特性を有する異なる材料を含むことができる。たとえば、第2の絶縁体230は、その場所に起因する溶解を受けにくい材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の絶縁体220は、非粘着性の材料を含む。たとえば、非粘着性の材料は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)または他の好適な非粘着性の材料とすることができる。いくつかの実施形態では、第2の絶縁体240は、セラミック材料を含む。 The first insulator 220 and the second insulator 230 are positioned to contact the cathode 120 and the reactor interface 240 to prevent arcing from the cathode 120. The first insulator 220 and the second insulator 230 may comprise different materials having different properties. For example, the second insulator 230 may comprise a material that is less susceptible to melting due to its location. In some embodiments, the first insulator 220 comprises a non-stick material. For example, the non-stick material may be polytetrafluoroethylene (PTFE) or another suitable non-stick material. In some embodiments, the second insulator 240 comprises a ceramic material.

リアクタフレーム250は、リアクタ区域130内に基板270を投入するとき、サセプタ110上に配置された基板270を固定するように設計される。リアクタフレーム250は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適なリアクタフレームとすることができる。いくつかの実施形態では、リアクタフレーム250は、マスクフレームまたはシャドウフレームである。基板270は、正方形もしくは長方形の形状を有してもよく、または円盤の形状もしくは他の多角形の形状などの他の形状を有してもよい。基板270は、たとえば、半導体(たとえば、半導体ウエハ)、ガラスもしくはセラミック体(たとえば、ガラスもしくはセラミック片)、金属体、または何らかの他のタイプの材料から構成することができる。 The reactor frame 250 is designed to secure the substrate 270 disposed on the susceptor 110 when the substrate 270 is loaded into the reactor zone 130. The reactor frame 250 can be any suitable reactor frame according to embodiments described herein. In some embodiments, the reactor frame 250 is a mask frame or a shadow frame. The substrate 270 may have a square or rectangular shape, or may have other shapes, such as a disk shape or other polygonal shape. The substrate 270 may be composed of, for example, a semiconductor (e.g., a semiconductor wafer), a glass or ceramic body (e.g., a glass or ceramic piece), a metal body, or some other type of material.

弾性物体260は、弾性物体260の基部262に対応する第1の端部と、弾性物体260の圧縮体264に対応する第2の端部とを有する。弾性物体260は、弾性物体260の圧縮時にリアクタインターフェース240とリアクタフレーム250との間にプロセスガス格納シールを形成するように設計される。示されているように、基部262はリアクタインターフェース240に嵌合(たとえば、挿入)され、したがって圧縮体264は、リアクタフレーム250に接触してプロセスガス格納シールを形成するように構成される。 The resilient object 260 has a first end corresponding to the base 262 of the resilient object 260 and a second end corresponding to the compression body 264 of the resilient object 260. The resilient object 260 is designed to form a process gas containment seal between the reactor interface 240 and the reactor frame 250 upon compression of the resilient object 260. As shown, the base 262 is fitted (e.g., inserted) into the reactor interface 240, such that the compression body 264 is configured to contact the reactor frame 250 and form a process gas containment seal.

圧縮体264は、リアクタフレームおよび/またはリアクタインターフェースを損傷することなくプロセスガス格納シールを形成するのに好適な材料特性(たとえば、体積弾性率、ヤング率、圧縮強度、ポアソン比、硬度)を有する圧縮材料から構成することができる。より具体的には、圧縮体264は、堆積チャンバシステムの構成要素(たとえば、サセプタ110および/またはリアクタフレーム250)への損傷を引き起こさない力閾値を下回る好適に低い圧縮力を提供する材料特性を有する圧縮材料から構成することができる。さらに、圧縮体264の破損を防止するために、プロセスガス格納シールの形成中にリアクタフレーム250に接触したときの圧縮体264の圧縮距離は、好適な範囲内に入るべきである。いくつかの実施形態では、圧縮距離は、約4ミリメートル(mm)未満である。たとえば、圧縮距離は、約2mm~約3mmとすることができる。圧縮体は、圧縮体がリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の距離範囲(たとえば、±2mmの範囲内)にわたって力閾値よりも小さい力を維持しながらシールを形成することを可能にする材料および/または形状寸法を有することができる。したがって、圧縮体は、リアクタフレームとリアクタインターフェースとの間の距離の範囲内で、AとBとの間の力を維持することができる。 The compression body 264 can be constructed from a compressible material having suitable material properties (e.g., bulk modulus, Young's modulus, compressive strength, Poisson's ratio, hardness) to form a process gas containment seal without damaging the reactor frame and/or reactor interface. More specifically, the compression body 264 can be constructed from a compressible material having material properties that provide a suitably low compressive force below a force threshold that does not cause damage to deposition chamber system components (e.g., the susceptor 110 and/or the reactor frame 250). Furthermore, to prevent fracture of the compression body 264, the compression distance of the compression body 264 upon contact with the reactor frame 250 during formation of the process gas containment seal should fall within a suitable range. In some embodiments, the compression distance is less than about 4 millimeters (mm). For example, the compression distance can be about 2 mm to about 3 mm. The compression body can have a material and/or geometry that enables the compression body to form a seal while maintaining a force below the force threshold over a range of distances between the reactor frame and the reactor interface (e.g., within a range of ±2 mm). Therefore, the compression body can maintain the force between A and B within the range of the distance between the reactor frame and the reactor interface.

カソード120と基板270との間の間隔は、特定の堆積プロセス向けに画定することができる。たとえば、間隔は、約12mmとすることができる。弾性物体260を使用することで、カソード120と基板270との間で可変の間隔を使用して、異なる堆積プロセスに対応することを可能にすることができる。 The spacing between the cathode 120 and the substrate 270 can be defined for a particular deposition process. For example, the spacing can be approximately 12 mm. The use of the elastic object 260 can allow for a variable spacing between the cathode 120 and the substrate 270 to accommodate different deposition processes.

環境条件(たとえば、高温および/または高圧)は材料特性に影響を及ぼす可能性があるため、圧縮材料は、様々な環境でその特性および完全性を維持するように選択することができる。たとえば、圧縮体264は説明的に、弾性ポリマー(エラストマ)または弾性もしくはゴム様の特性を有する他の材料から形成することができる。より具体的には、圧縮体264は、場合により極端な環境条件に対する安定性がより大きいため、飽和エラストマを含むことができる。いくつかの実施形態では、圧縮体264とリアクタフレーム250および/またはリアクタリッド240との間の摩擦の結果、圧縮体264をリアクタフレーム250および/またはリアクタリッド240に対してさらに固定することができるほぼ水平の力を得ることができ、それによってプロセス格納シールを改善することができる。飽和エラストマの例には、それだけに限定されるものではないが、シリコーン(SI、Q、VMQ)、フルオロシリコーン(FVMQ)、フルオロエラストマ(たとえば、FKMおよびテトラフルオロエチレンプロピレン(TFE/P))、およびパーフルオロエラストマ(FFKM)が含まれる。一実施形態では、圧縮材料は、ペルフルオロポリマー(PFP)および/またはポリイミドを含み、それにより高温でその材料特性を保持することができ、プラズマ環境への露出によって引き起こされる浸食または腐食に対する耐性を有することができる。圧縮材料に使用することができる材料のいくつかの例には、Dupont(商標)のECCtreme(商標)、DupontのKALREZ(登録商標)(たとえば、KALREZ8900)、およびDaikin(登録商標)のDUPRA(商標)が含まれる。 Because environmental conditions (e.g., high temperature and/or pressure) can affect material properties, the compression material can be selected to maintain its properties and integrity in various environments. For example, the compression body 264 can illustratively be formed from an elastic polymer (elastomer) or other material with elastic or rubber-like properties. More specifically, the compression body 264 can include a saturated elastomer, potentially for greater stability against extreme environmental conditions. In some embodiments, friction between the compression body 264 and the reactor frame 250 and/or reactor lid 240 can result in a near-horizontal force that can further secure the compression body 264 to the reactor frame 250 and/or reactor lid 240, thereby improving the process containment seal. Examples of saturated elastomers include, but are not limited to, silicones (SI, Q, VMQ), fluorosilicones (FVMQ), fluoroelastomers (e.g., FKM and tetrafluoroethylene propylene (TFE/P)), and perfluoroelastomers (FFKM). In one embodiment, the compressible material comprises a perfluoropolymer (PFP) and/or polyimide, which allows it to retain its material properties at high temperatures and to be resistant to erosion or corrosion caused by exposure to a plasma environment. Some examples of materials that can be used for the compressible material include Dupont™'s ECCtreme™, Dupont's KALREZ® (e.g., KALREZ 8900), and Daikin®'s DUPRA®.

いくつかの実施形態では、この説明的な例に示されているように、基部262および圧縮体264は同じ材料から形成されており、したがって弾性物体260はモノリシック構造である。しかし、基部262および圧縮体264は各々、異なる材料から形成することもできる。 In some embodiments, as shown in this illustrative example, the base 262 and the compression body 264 are formed from the same material, and thus the resilient body 260 is a monolithic structure. However, the base 262 and the compression body 264 can each be formed from a different material.

形状寸法に関しては、示されているように、基部262は、弾性物体260をリアクタインターフェース240に固定する台形の断面形状を有することができ、圧縮体264は、環状の断面形状を含むことができる(たとえば、中空円形の断面を有する)。たとえば、圧縮体は、弾性のOリング(「Oリング」)とすることができる。別の例として、圧縮体は、弾性のワッシャ(「ワッシャ」)を含むことができる。しかし、基部262および圧縮体264は、プロセスガスがリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間でリアクタから堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止するプロセスガス格納シールを形成することができる任意の好適な形状寸法を含むことができる。弾性物体260の形状に関するさらなる詳細は、図6を参照して示されている。 With respect to geometry, as shown, the base 262 can have a trapezoidal cross-sectional shape that secures the resilient mass 260 to the reactor interface 240, and the compression body 264 can include an annular cross-sectional shape (e.g., having a hollow circular cross-section). For example, the compression body can be an elastic O-ring ("O-ring"). As another example, the compression body can include an elastic washer ("washer"). However, the base 262 and compression body 264 can include any suitable geometry that can form a process gas containment seal between the reactor frame and the reactor interface that prevents process gas from escaping from the reactor into other areas of the deposition chamber system. Further details regarding the geometry of the resilient mass 260 are provided with reference to FIG. 6.

図3は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム300の断面図である。いくつかの実施形態では、示されているように、堆積チャンバシステム300は、ALDチャンバシステムを含む。しかし、堆積チャンバシステム300は、本明細書に記載する実施形態による任意の好適な堆積チャンバを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステム300は、CVDチャンバシステムを含む。 Figure 3 is a cross-sectional view of a deposition chamber system 300 according to some embodiments. In some embodiments, as shown, the deposition chamber system 300 comprises an ALD chamber system. However, the deposition chamber system 300 may comprise any suitable deposition chamber according to embodiments described herein. For example, in some embodiments, the deposition chamber system 300 comprises a CVD chamber system.

示されているように、システム300は、サセプタ310と、サセプタ310上に配置された基板315と、カソード320と、サセプタ310とカソード320との間のリアクタ区域330とを含む。サセプタ310、基板315、カソード320、およびリアクタ区域330は、図1を参照して上述したサセプタ110、基板270、カソード120、およびリアクタ区域130にそれぞれ類似している。システム300は、サセプタ310に対する支持を提供するために、サセプタ310の下にサセプタ支持構成要素305をさらに含む。 As shown, the system 300 includes a susceptor 310, a substrate 315 disposed on the susceptor 310, a cathode 320, and a reactor section 330 between the susceptor 310 and the cathode 320. The susceptor 310, substrate 315, cathode 320, and reactor section 330 are similar to the susceptor 110, substrate 270, cathode 120, and reactor section 130, respectively, described above with reference to FIG. 1. The system 300 further includes a susceptor support component 305 below the susceptor 310 to provide support for the susceptor 310.

システム100は、上流区間340および下流区間350をさらに含む。上流区間340がシステム100の右側に示されており、下流区間350がシステム300の左側に示されているが、そのような配置は限定と見なされるべきではない。 System 100 further includes an upstream section 340 and a downstream section 350. While upstream section 340 is shown on the right side of system 100 and downstream section 350 is shown on the left side of system 100, such arrangement should not be considered limiting.

図1~図2Bを参照して上述した上流区間140および下流区間150と同様に、上流区間340は、堆積プロセスのためにシステム300のリアクタに入る上流のプロセスガス流を支持するように設計され、下流区間350は、堆積プロセスの残滓をリアクタから除去または排出するように設計される。図4A~図4Cを参照して以下でさらに詳細に記載するように、上流区間340および下流区間350内に弾性物体を含むことができ、それによりプロセスガスが漏れ出てシステム300の他の構成要素を損傷することを防止するためのそれぞれのプロセスガスシールを形成する。たとえば、上流区間340および/または下流区間350内で弾性物体を使用することで、粒子蓄積のリスクがより低いリアクタの内外への簡略化されたプロセスガス流経路を提供する幾何形状を有するそれぞれのフローガイドの実施を可能にすることができる。上流区間340の観点からのシステムの動作に関するさらなる詳細は、図4A~図4Cを参照して以下に説明する。 Similar to the upstream section 140 and downstream section 150 described above with reference to FIGS. 1-2B, the upstream section 340 is designed to support the upstream flow of process gases entering the reactor of the system 300 for the deposition process, and the downstream section 350 is designed to remove or evacuate residues of the deposition process from the reactor. As described in further detail below with reference to FIGS. 4A-4C, resilient objects can be included within the upstream section 340 and downstream section 350 to form respective process gas seals to prevent process gases from escaping and damaging other components of the system 300. For example, the use of resilient objects within the upstream section 340 and/or downstream section 350 can enable the implementation of respective flow guides with geometries that provide simplified process gas flow paths into and out of the reactor with a lower risk of particle accumulation. Further details regarding the operation of the system from the perspective of the upstream section 340 are described below with reference to FIGS. 4A-4C.

図4A~図4Cは、いくつかの実施形態による堆積チャンバの上流区間400のプロセスの流れを示す。ここで、上流区間400は、図3を参照して上述した上流区間340に対応することができる。たとえば、示されているように、上流区間400は、サセプタ支持構成要素305、サセプタ310、基板315、カソード320、およびリアクタ区域330の一部分を含むことができる。上流区間400は、フローガイド410、第1の絶縁体420、第2の絶縁体430、リアクタインターフェース440、リアクタフレーム450、および弾性物体460をさらに含むことができ、弾性物体460は、基部462に対応する第1の端部と、圧縮体464に対応する第2の端部とを有する。さらに示されているように、フローガイド410およびリアクタインターフェース440は集合的に、プロセスガス流をリアクタ区域330内へ導入するための経路415を提供する。以下でさらに詳細に記載するように、弾性物体460は、プロセスガス流の漏れを防止するプロセスガス格納シールを形成し、それによって堆積チャンバシステムの他の構成要素を潜在的な損傷から保護する。さらに示されているように、上流区間400は、リアクタフレーム450の一端を支持するように構成されたリアクタフレーム支持構造470をさらに含むことができる。下流区間(たとえば、図3の下流区間350)もまた、類似のフローガイド、第1の絶縁体、第2の絶縁体、リアクタインターフェース、リアクタフレーム450、弾性物体、およびリアクタフレーム支持構造を含むことができる。 4A-4C illustrate process flow in an upstream section 400 of a deposition chamber according to some embodiments. Here, the upstream section 400 may correspond to the upstream section 340 described above with reference to FIG. 3. For example, as shown, the upstream section 400 may include the susceptor support component 305, the susceptor 310, the substrate 315, the cathode 320, and a portion of the reactor section 330. The upstream section 400 may further include a flow guide 410, a first insulator 420, a second insulator 430, a reactor interface 440, a reactor frame 450, and a resilient body 460, the resilient body 460 having a first end corresponding to a base 462 and a second end corresponding to a compression body 464. As further shown, the flow guide 410 and the reactor interface 440 collectively provide a path 415 for introducing process gas flow into the reactor section 330. As described in further detail below, the resilient mass 460 forms a process gas containment seal that prevents leakage of the process gas flow, thereby protecting other components of the deposition chamber system from potential damage. As further shown, the upstream section 400 can further include a reactor frame support structure 470 configured to support one end of the reactor frame 450. The downstream section (e.g., downstream section 350 in FIG. 3 ) can also include a similar flow guide, first insulator, second insulator, reactor interface, reactor frame 450, resilient mass, and reactor frame support structure.

図4Aは、いくつかの実施形態による分離位置における堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、基板315は、サセプタ310上へ投入されているが、リアクタ内へはまだ投入されていない。 Figure 4A is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system in a separation position in accordance with some embodiments. More specifically, a substrate 315 has been loaded onto the susceptor 310 but has not yet been loaded into the reactor.

図4Bは、いくつかの実施形態によるリアクタ投入中の堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、基板315は、リアクタフレーム450に接触するように、サセプタ310によって持ち上げられる。リアクタフレーム450は、リアクタ内にある間に基板315を固定するように機能する。 Figure 4B is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system during reactor loading in accordance with some embodiments. More specifically, the substrate 315 is raised by the susceptor 310 so that it contacts the reactor frame 450. The reactor frame 450 serves to secure the substrate 315 while it is within the reactor.

図4Cは、いくつかの実施形態によるリアクタが封止されてプロセスガス格納シール475を形成するときの堆積チャンバシステムの例示的な上流区間の断面図である。より具体的には、堆積プロセスが実行され、プロセスガス流480をリアクタ内へ導入することによって、材料(たとえば、膜)を基板315上に堆積させる。加えて、堆積プロセス(たとえば、プラズマ強化ALD)を支援するために、リアクタ内へプラズマ490を導入することができる。 Figure 4C is a cross-sectional view of an exemplary upstream section of a deposition chamber system when the reactor is sealed to form a process gas containment seal 475 according to some embodiments. More specifically, a deposition process is performed to deposit a material (e.g., a film) on a substrate 315 by introducing a process gas flow 480 into the reactor. Additionally, a plasma 490 can be introduced into the reactor to support the deposition process (e.g., plasma-enhanced ALD).

図5は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステムを実施するための方法500の流れ図を示す。いくつかの実施形態では、堆積チャンバシステムは、原子層堆積(ALD)システムを含む。 Figure 5 shows a flow diagram of a method 500 for implementing a deposition chamber system according to some embodiments. In some embodiments, the deposition chamber system includes an atomic layer deposition (ALD) system.

ブロック502で、基板と堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔が画定される。間隔は、基板に対して堆積プロセスが実行されるように判定することができる。たとえば、間隔は、堆積チャンバシステムによって支持される可能な間隔範囲内の標的間隔とすることができる。 At block 502, a spacing between the substrate and the cathode of the deposition chamber system is defined. The spacing can be determined so that a deposition process is performed on the substrate. For example, the spacing can be a target spacing within a range of possible spacings supported by the deposition chamber system.

ブロック504で、堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板が配置される。たとえば、基板は、ロボットを使用してサセプタ上に配置することができる。サセプタは、リアクタに対して第1の位置に配置することができる。 At block 504, a substrate is placed on a susceptor of the deposition chamber system while the reactor frame of the deposition chamber system is in the isolated position. For example, the substrate may be placed on the susceptor using a robot. The susceptor may be positioned at a first position relative to the reactor.

ブロック506で、係合されたリアクタフレームを取得するために、堆積チャンバシステムのリアクタ内へ基板を投入する。この時間中、サセプタはリアクタフレームに接触している。 At block 506, the substrate is loaded into the reactor of the deposition chamber system to retrieve the engaged reactor frame. During this time, the susceptor is in contact with the reactor frame.

ブロック508で、間隔に対応するプロセスガス格納シールを形成するために、係合されたリアクタフレームと堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまで、間隔を考慮してサセプタを持ち上げる。弾性物体は、リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部と、圧縮体に対応する第2の端部とを有することができる。リアクタインターフェースは、上流リアクタインターフェースであっても下流リアクタインターフェースであってもよい。 At block 508, the susceptor is raised to account for the spacing until a resilient body is compressed between the engaged reactor frame and the reactor interface of the deposition chamber system to form a process gas containment seal corresponding to the spacing. The resilient body may have a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body. The reactor interface may be an upstream reactor interface or a downstream reactor interface.

サセプタは、サセプタが基板とカソードとの間の間隔に対応する第2の位置にくるまで、係合されたリアクタフレームを持ち上げ、第2の位置は、係合されたリアクタフレームが圧縮体に十分に接触してプロセスガス格納シールを形成する第1の位置から、ある程度垂直方向の距離をあけた位置である。第2の位置と圧縮時に弾性物体によって生成される圧縮力との間には、相関が存在する。したがって、第2の位置が基板とカソードとの間の間隔に対応するため、基板とカソードとの間の間隔を使用して、圧縮力を標的圧縮力として画定することができる。標的圧縮力は、プロセスガス格納シールをもたらすための最小圧縮力に対応する第1の閾値力、および弾性物体が破損または劣化せず耐えることができる最大圧縮力に対応する第2の閾値力を下回ることができる。 The susceptor lifts the engaged reactor frame until the susceptor is at a second position corresponding to the spacing between the substrate and the cathode, the second position being some vertical distance away from the first position where the engaged reactor frame fully contacts the compression body to form a process gas containment seal. A correlation exists between the second position and the compressive force generated by the resilient object upon compression. Thus, because the second position corresponds to the spacing between the substrate and the cathode, the spacing between the substrate and the cathode can be used to define the compressive force as a target compressive force. The target compressive force can be below a first threshold force corresponding to the minimum compressive force required to create a process gas containment seal and a second threshold force corresponding to the maximum compressive force the resilient object can withstand without breaking or degrading.

ブロック510で、堆積プロセスを実行して、基板上に材料を堆積させる。堆積プロセスは、リアクタ内へプロセスガス流を導入することによって実行することができる。たとえば、プロセスガス流は、下流リアクタインターフェースに取り付けられた下流フローガイドを使用して、リアクタ内へ導入することができる。堆積プロセスが実行されている間、少なくとも1つの弾性物体は、係合されたリアクタフレームと少なくとも1つのリアクタインターフェースとの間で圧縮されたままであり、それによってプロセスガスが堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止する。 At block 510, a deposition process is performed to deposit material on the substrate. The deposition process may be performed by introducing a process gas flow into the reactor. For example, the process gas flow may be introduced into the reactor using a downstream flow guide attached to the downstream reactor interface. While the deposition process is performed, the at least one resilient object remains compressed between the engaged reactor frame and the at least one reactor interface, thereby preventing the process gas from escaping into other areas of the deposition chamber system.

ブロック512で、堆積プロセスが実行された後、リアクタから残滓が除去される。残滓は、残留プロセスガス(たとえば、未反応のプロセスガス)および/または堆積プロセスの副生成物を含む可能性がある。たとえば、残滓は、堆積プロセスが実行された後、下流リアクタインターフェースに取り付けられた下流フローガイドを使用して、リアクタから除去することができる。残滓がリアクタから除去されている間、弾性物体は、係合されたリアクタフレームとリアクタインターフェースとの間で圧縮されたままであり、それによって残滓が堆積チャンバシステムの他の区域内へ流出することを防止する。 At block 512, residue is removed from the reactor after the deposition process has been performed. The residue may include residual process gas (e.g., unreacted process gas) and/or by-products of the deposition process. For example, the residue may be removed from the reactor after the deposition process has been performed using a downstream flow guide attached to the downstream reactor interface. While the residue is being removed from the reactor, the elastic object remains compressed between the engaged reactor frame and reactor interface, thereby preventing the residue from flowing into other areas of the deposition chamber system.

ブロック514で、残滓が除去された後、堆積チャンバシステムから基板が取り出される。基板を取り出すことは、サセプタが第1の位置に戻るまでサセプタを下げることと、サセプタが第1の位置に戻った後、ロボットを使用して基板を取り出すこととを含むことができる。たとえば、ロボットは、真空ロボットとすることができる。サセプタを下げることによって、弾性物体が減圧され、それによってプロセスガス格納シールを破壊する。 At block 514, after the residue has been removed, the substrate is removed from the deposition chamber system. Removing the substrate may include lowering the susceptor until it returns to the first position and using a robot to remove the substrate after the susceptor returns to the first position. For example, the robot may be a vacuum robot. Lowering the susceptor reduces pressure on the elastic object, thereby breaking the process gas containment seal.

方法500を繰り返して、別の基板上に材料を堆積させることができる。たとえば、異なる堆積プロセスを使用して、方法500を繰り返して、別の基板上に材料を堆積させることができる。異なる堆積プロセスは、基板とカソードとの間で画定された、前述の堆積プロセスとは異なる第2の間隔で実行することができる。したがって、第2の間隔は、前述の標的圧縮力とは異なるがやはり第1の閾値力および第2の閾値力によって画定された範囲内にある第2の標的圧縮力を実現することができる。ブロック502~514に関するさらなる詳細は、図1~図4Cを参照して上述した。 Method 500 can be repeated to deposit material on another substrate. For example, method 500 can be repeated to deposit material on another substrate using a different deposition process. The different deposition process can be performed at a second spacing defined between the substrate and the cathode that is different from the aforementioned deposition process. Thus, the second spacing can achieve a second target compressive force that is different from the aforementioned target compressive force but is still within the range defined by the first and second threshold forces. Further details regarding blocks 502-514 are described above with reference to Figures 1-4C.

図6は、いくつかの実施形態による堆積チャンバシステム内にプロセス格納シールを形成するために使用することができる例示的な弾性物体の断面図の図600である。一例として、弾性物体610は、台形の断面形状を有する基部612と、環状の断面形状を有する圧縮体614(たとえば、Oリング)とを含むことができる。代替実施形態では、基部612は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することもできる。別の例として、弾性物体620は、台形の断面形状を有する基部622と、対称の二股の断面形状を有する圧縮体624とを含むことができる。代替実施形態では、基部622は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することができる。別の例として、弾性物体630は、集合的にヒレ状の断面形状を形成する基部632および圧縮体634を有することができる。代替実施形態では、基部632は、方形の形状、円形の形状、または何らかの他の形状を有することができる。図6に示す弾性物体610~630は純粋に例示であり、堆積チャンバシステム(たとえば、ALDチャンバシステム)でプロセスガス格納シールを形成することができる他の好適な弾性物体形状が企図されることを理解および認識されたい。 FIG. 6 is a cross-sectional view 600 of an exemplary resilient object that can be used to form a process containment seal in a deposition chamber system according to some embodiments. As one example, resilient object 610 can include a base 612 having a trapezoidal cross-sectional shape and a compression body 614 (e.g., an O-ring) having an annular cross-sectional shape. In alternative embodiments, base 612 can have a rectangular shape, a circular shape, or some other shape. As another example, resilient object 620 can include a base 622 having a trapezoidal cross-sectional shape and a compression body 624 having a symmetrical bifurcated cross-sectional shape. In alternative embodiments, base 622 can have a rectangular shape, a circular shape, or some other shape. As another example, resilient object 630 can have a base 632 and a compression body 634 that collectively form a fin-like cross-sectional shape. In alternative embodiments, base 632 can have a rectangular shape, a circular shape, or some other shape. It should be understood and appreciated that the resilient bodies 610-630 shown in FIG. 6 are purely exemplary, and that other suitable resilient body shapes capable of forming a process gas containment seal in a deposition chamber system (e.g., an ALD chamber system) are contemplated.

上記の説明は、本発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、特有のシステム、構成要素、方法の例などの多数の特有の詳細を記載する。しかし、本発明の少なくともいくつかの実施形態は、これらの特有の詳細がなくても実施することができることが、当業者には明らかである。他の事例では、本発明を不必要にあいまいにすることを回避するために、よく知られている構成要素または方法は詳細に記載されておらず、または簡単なブロック図の形式で提示されている。したがって、記載する特有の詳細は単なる例示である。特定の実施は、これらの例示的な詳細から変動することがあり、それでもなお本発明の範囲内に入ることが企図される。 The above description sets forth numerous specific details, such as examples of specific systems, components, methods, etc., to provide a thorough understanding of some embodiments of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that at least some embodiments of the present invention may be practiced without these specific details. In other instances, well-known components or methods have not been described in detail or have been presented in simplified block diagram form to avoid unnecessarily obscuring the present invention. Therefore, the specific details described are merely exemplary. It is contemplated that particular implementations may vary from these illustrative details and still fall within the scope of the present invention.

本明細書全体にわたって、「一実施形態(one embodiment)」または「実施形態(an embodiment)」の参照は、その実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、または特性が少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたって様々な配置における「一実施形態では(in one embodiment)」または「実施形態では(in an embodiment)」という表現は、必ずしも同じ実施形態を参照するとは限らない。加えて、「または(or)」という用語は、排他的な「または(or)」ではなく包含的な「または(or)」を意味することが意図される。「約(about)」または「ほぼ(approximately)」という用語が本明細書で使用されるとき、これは提示する公称値が±10%の範囲内で正確であることを意味することが意図される。 Throughout this specification, a reference to "one embodiment" or "an embodiment" means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with that embodiment is included in at least one embodiment. Thus, the appearances of the phrases "in one embodiment" or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily referring to the same embodiment. Additionally, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or." When the terms "about" or "approximately" are used herein, this is intended to mean that the stated nominal value is accurate to within ±10%.

本明細書における方法の動作は、特定の順序で図示および説明されているが、各方法の動作の順序を変更することもでき、したがって特定の動作を逆の順序で実行することができ、または特定の動作を少なくとも部分的に他の動作と同時に実行することができる。別の実施形態では、別個の動作の命令または下位動作を断続的および/または交互に行うこともできる。 Although the method operations herein are illustrated and described in a particular order, the order of each method operation may be changed, such that certain operations may be performed in reverse order, or certain operations may be performed at least in part concurrently with other operations. In alternative embodiments, instructions or sub-operations of separate operations may be performed intermittently and/or alternately.

上記の説明は、制限ではなく説明であることが意図されることを理解されたい。当業者であれば、上記の説明を読んで理解すれば、多くの他の実施例が明らかになる。本開示は特有の例について説明するが、本開示のシステムおよび方法は、本明細書に記載する例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で修正を加えて実施することができることが認識されよう。それに応じて、本明細書および図面は、制限的な意味ではなく説明的な意味で見なされるべきである。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が与えられる均等物の完全な範囲とともに、判定されるべきである。 It is to be understood that the foregoing description is intended to be illustrative, and not restrictive. Many other embodiments will become apparent to those skilled in the art upon reading and understanding the foregoing description. While the present disclosure describes particular examples, it will be recognized that the systems and methods of the present disclosure are not limited to the examples set forth herein, but may be practiced with modification within the scope of the appended claims. Accordingly, the specification and drawings should be regarded in an illustrative, and not a restrictive, sense. The scope of the present disclosure should, therefore, be determined with reference to the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled.

Claims (20)

リアクタインターフェースと、
前記リアクタインターフェースに取り付けられたフローガイドであって、リアクタ内に投入された基板に対して堆積プロセスを実行するためにプロセスガス流を前記リアクタ内へ案内するための上流フローガイド、または前記堆積プロセスを実行した後に前記リアクタの外へ残滓を案内するための下流フローガイドのうちの1つである、フローガイドと、
前記基板を固定するように前記リアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームと、
前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部、および前記リアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するように前記リアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に配置された圧縮体に対応する第2の端部を有する弾性物体と
を備え、
前記堆積プロセス中の前記基板と前記リアクタインターフェースとの間のプロセス間隔は、前記弾性物体の前記圧縮力に対応し、異なる堆積プロセスに応じて画定される可変の間隔である、
堆積チャンバシステム。
a reactor interface;
a flow guide attached to the reactor interface, the flow guide being one of an upstream flow guide for guiding a process gas flow into the reactor to perform a deposition process on a substrate loaded into the reactor, or a downstream flow guide for guiding residues out of the reactor after performing the deposition process;
a reactor frame disposed below the reactor interface to secure the substrate; and
a resilient body having a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body disposed between the reactor interface and the reactor frame to form a process gas containment seal by compressive force between the reactor interface and the reactor frame;
a process gap between the substrate and the reactor interface during the deposition process corresponds to the compressive force of the elastic object and is a variable gap defined according to different deposition processes ;
Deposition chamber system.
前記リアクタフレームが、シャドウフレームまたはマスクフレームを備える、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 1, wherein the reactor frame comprises a shadow frame or a mask frame. 前記堆積チャンバシステムが、
前記基板を前記リアクタ内へ投入する前に前記基板を受け取り、
前記堆積プロセスを実行するために前記基板を第1の位置よりも上の第2の位置まで前記リアクタ内に持ち上げ、
前記堆積プロセスを実行した後、前記基板を取り出すために前記第1の位置まで下げるためのサセプタをさらに備える、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。
the deposition chamber system comprising:
receiving the substrate prior to introducing the substrate into the reactor;
lifting the substrate into the reactor to a second position above the first position for performing the deposition process;
10. The deposition chamber system of claim 1, further comprising a susceptor for lowering to the first position for removing the substrate after performing the deposition process.
カソードをさらに備え、前記圧縮力が、前記堆積プロセス中の前記基板と前記カソードとの間の標的間隔に対応し、前記標的間隔が、前記第2の位置を画定する、請求項3に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 3, further comprising a cathode, wherein the compressive force corresponds to a target spacing between the substrate and the cathode during the deposition process, the target spacing defining the second position. 前記圧縮力が、前記プロセスガス格納シールを形成するための最小圧縮力および前記弾性物体が耐えることができる最大圧縮力によって画定される力範囲内にあり、前記圧縮力が、前記堆積プロセスを実行するための標的圧縮力である、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 1, wherein the compressive force is within a force range defined by a minimum compressive force for forming the process gas containment seal and a maximum compressive force that the elastic body can withstand, and the compressive force is a target compressive force for performing the deposition process. 前記圧縮体の形状寸法が、環状の断面形状、対称の二股の断面形状、またはヒレ状の断面形状を含む、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 1, wherein the geometry of the compression body includes a circular cross-sectional shape, a symmetric bifurcated cross-sectional shape, or a fin-like cross-sectional shape. 第2のリアクタインターフェースと、
前記第2のリアクタインターフェースに取り付けられた第2のフローガイドであって、前記下流フローガイドまたは前記上流フローガイドのうちの1つであり、前記リアクタフレームが、前記第2のリアクタインターフェースの下にさらに配置される、第2のフローガイドと、
前記第2のリアクタインターフェースに取り付けられた第2の基部に対応する第1の端部、および前記第2のリアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に第2の圧縮力によって第2のプロセスガス格納シールを形成するように前記第2のリアクタインターフェースと前記リアクタフレームとの間に配置された第2の圧縮体に対応する第2の端部を有する第2の弾性物体と
をさらに備える、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。
a second reactor interface; and
a second flow guide attached to the second reactor interface, the second flow guide being one of the downstream flow guide or the upstream flow guide, and the reactor frame being further disposed below the second reactor interface;
10. The deposition chamber system of claim 1, further comprising: a second resilient body having a first end corresponding to a second base attached to the second reactor interface and a second end corresponding to a second compression body disposed between the second reactor interface and the reactor frame to form a second process gas containment seal with a second compression force between the second reactor interface and the reactor frame.
前記弾性物体および前記第2の弾性物体が、単一の弾性物体の一部分である、請求項7に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 7, wherein the elastic body and the second elastic body are part of a single elastic body. 前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積(ALD)システムを備える、請求項1に記載の堆積チャンバシステム。 The deposition chamber system of claim 1, wherein the deposition chamber system comprises an atomic layer deposition (ALD) system. 堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースと、
前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部、および基板を固定するように前記リアクタインターフェースと前記リアクタインターフェースの下に配置されたリアクタフレームとの間に圧縮力によってプロセスガス格納シールを形成するための圧縮体に対応する第2の端部を有する弾性物体と
を備え、
堆積プロセス中の前記基板と前記リアクタインターフェースとの間のプロセス間隔は、前記弾性物体の前記圧縮力に対応し、異なる堆積プロセスに応じて画定される可変の間隔である、
装置。
a reactor interface of a deposition chamber system;
a resilient object having a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body for forming a process gas containment seal by compressive force between the reactor interface and a reactor frame disposed below the reactor interface so as to secure a substrate;
a process gap between the substrate and the reactor interface during a deposition process corresponds to the compressive force of the elastic object and is a variable gap defined according to different deposition processes ;
Device.
前記圧縮体の形状寸法が、環状の断面形状、対称の二股の断面形状、またはヒレ状の断面形状を含む、請求項10に記載の装置。 The device of claim 10, wherein the geometry of the compression body includes a circular cross-sectional shape, a symmetric bifurcated cross-sectional shape, or a fin-like cross-sectional shape. 前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積(ALD)システムを備える、請求項10に記載の装置。 The apparatus of claim 10, wherein the deposition chamber system comprises an atomic layer deposition (ALD) system. 前記圧縮力が、前記堆積プロセス中の前記基板と前記堆積チャンバシステムのカソードとの間の標的間隔に対応し、前記標的間隔が、第2の位置を画定する、請求項10に記載の装置。 The apparatus of claim 10, wherein the compressive force corresponds to a target spacing between the substrate and a cathode of the deposition chamber system during the deposition process, the target spacing defining a second position. 前記圧縮力が、前記プロセスガス格納シールを形成するための最小圧縮力および前記弾性物体が耐えることができる最大圧縮力によって画定される力範囲内にあり、前記圧縮力が、前記堆積プロセスを実行するための標的圧縮力である、請求項10に記載の装置。 The apparatus of claim 10, wherein the compressive force is within a force range defined by a minimum compressive force for forming the process gas containment seal and a maximum compressive force that the elastic body can withstand, and the compressive force is a target compressive force for performing the deposition process. 堆積チャンバシステムのリアクタフレームが分離位置にある間に、前記堆積チャンバシステムのサセプタ上に基板を配置することであって、前記基板が、前記サセプタ上でリアクタに対して第1の位置に配置される、配置することと、
係合されたリアクタフレームを取得するために、前記堆積チャンバシステムのリアクタ内へ前記基板を投入することと、
プロセスガス格納シールを形成するために、前記係合されたリアクタフレームと前記堆積チャンバシステムのリアクタインターフェースとの間で弾性物体が圧縮されるまで、前記サセプタを持ち上げることであって、前記サセプタが、前記基板と前記堆積チャンバシステムのカソードとの間の間隔に対応する、前記第1の位置よりも上の第2の位置まで持ち上げられ、前記弾性物体が、前記リアクタインターフェースに取り付けられた基部に対応する第1の端部と、圧縮体に対応する第2の端部とを有する、持ち上げることと
を含み、
堆積プロセス中の前記基板と前記リアクタインターフェースとの間のプロセス間隔は、前記弾性物体の圧縮力に対応し、異なる堆積プロセスに応じて画定される可変の間隔である、
方法。
placing a substrate on a susceptor of a deposition chamber system while a reactor frame of the deposition chamber system is in an isolated position, the substrate being positioned on the susceptor at a first position relative to a reactor;
loading the substrate into a reactor of the deposition chamber system to obtain an engaged reactor frame;
lifting the susceptor until a resilient body is compressed between the engaged reactor frame and a reactor interface of the deposition chamber system to form a process gas containment seal, wherein the susceptor is lifted to a second position above the first position corresponding to a spacing between the substrate and a cathode of the deposition chamber system, the resilient body having a first end corresponding to a base attached to the reactor interface and a second end corresponding to a compression body;
a process gap between the substrate and the reactor interface during a deposition process corresponds to a compressive force of the elastic body and is a variable gap defined according to different deposition processes ;
method.
前記堆積チャンバシステムが、原子層堆積(ALD)システムを備える、請求項15に記載の方法。 The method of claim 15, wherein the deposition chamber system comprises an atomic layer deposition (ALD) system. 前記基板を前記サセプタ上に配置する前に、前記基板と前記カソードとの間の前記間隔を画定することをさらに含み、前記第2の位置が、前記間隔に対応する、請求項15に記載の方法。 The method of claim 15, further comprising defining the gap between the substrate and the cathode before placing the substrate on the susceptor, and the second position corresponding to the gap. 前記基板上に材料を堆積させるために前記堆積プロセスを実行することであって、前記堆積プロセスが実行されている間に、前記弾性物体が前記係合されたリアクタフレームと前記リアクタインターフェースとの間で圧縮されたままである、実行することと、
前記堆積プロセスを実行した後、前記リアクタから残滓を除去することと
をさらに含む、請求項15に記載の方法。
performing the deposition process to deposit material on the substrate, wherein the elastic object remains compressed between the engaged reactor frame and the reactor interface while the deposition process is being performed;
16. The method of claim 15, further comprising removing residue from the reactor after performing the deposition process.
前記残滓が除去された後、前記堆積チャンバシステムから前記基板を取り出すことをさらに含み、前記基板を取り出すことが、前記サセプタを前記第2の位置から前記第1の位置まで下げることを含む、請求項18に記載の方法。 19. The method of claim 18, further comprising removing the substrate from the deposition chamber system after the residue has been removed, wherein removing the substrate comprises lowering the susceptor from the second position to the first position. 前記堆積プロセスとは異なる第2の堆積プロセスを実行するために、第2の基板と前記カソードとの間に第2の間隔を画定することと、
前記リアクタフレームが前記第1の位置にある間に、前記サセプタ上に前記第2の基板を配置することと、
第2の係合されたリアクタフレームを取得するために、前記リアクタ内へ前記第2の基板を投入することと、
第2のプロセスガス格納シールを形成するために、前記第2の係合されたリアクタフレームと前記リアクタインターフェースとの間で前記弾性物体が圧縮されるまで、前記サセプタを持ち上げることであって、前記サセプタが、前記基板と前記リアクタインターフェースとの間の前記第2の間隔に対応する、前記第1の位置よりも上の第3の位置まで持ち上げられる、持ち上げることと
をさらに含む、請求項19に記載の方法。
defining a second gap between a second substrate and the cathode for performing a second deposition process different from the deposition process;
placing the second substrate on the susceptor while the reactor frame is in the first position;
loading the second substrate into the reactor to obtain a second engaged reactor frame;
20. The method of claim 19, further comprising: lifting the susceptor until the resilient object is compressed between the second engaged reactor frame and the reactor interface to form a second process gas containment seal, wherein the susceptor is lifted to a third position above the first position corresponding to the second spacing between the substrate and the reactor interface.
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