気体を下流にて解離する方法及び装置
気体を活性化し且つ解離する方法及び装置は、室108内に配置されたプラズマ132により活性化した気体134を発生させるステップを含む。活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし、解離した下流気体152が室の内面と実質的に反応しないようにするため、下流気体の供給口176は、室の出口172に対して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体を活性化する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、解離した気体を発生させる方法及び装置、また、材料を解離した気体にて処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
気体の反応性が増すようにするため、気体を励起した状態に置くことにより気体を活性化すべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合にて、気体は、励起されて、イオン、遊離基、原子及び分子を含有する解離した気体を生成する。解離した気体は、半導体ウェハ、粉体のような固体材料及びその他の気体を加工することを含んで、多数の工業用及び科学的適用例のため使用される。解離した気体のパラメータ及び解離したガスが加工される材料へ露呈される状態は、適用例に依存して大幅に相違する。解離が生じるようにするため、プラズマにて顕著な量の電力が必要とされることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
プラズマ源は、例えば、十分な大きさの電位をプラズマ気体(例えば、O2、N2、Ar、NF3、H2及びHe)又は気体の混合体に印加して気体の少なくとも一部分をイオン化することによりプラズマを発生させる。プラズマは、直流放電、高周波数(RF)放電及びマイクロ波放電を含む、色々な方法にて発生させることができる。直流放電プラズマは、プラズマ気体内にて2つの電極間に電位を印加することにより実現される。RF放電プラズマは、エネルギを電源からプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより実現される。マイクロ波放電プラズマは、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持する放電室内に直接、結合することにより実現される。プラズマは、典型的に、アルミニウムのような金属材料又は石英のような誘電性材料から成る室内に保持される。
【0004】
活性化した気体がプラズマ源と適合できない適用例がある。例えば、半導体の製造中、原子状酸素は、フォトレジストと反応して、フォトレジストを揮発性CO2及びH2O副産物に転換することによりフォトレジストを半導体ウェハから除去する。原子状酸素は、典型的に、プラズマ源のプラズマ室内にてO2(又は酸素を含有する気体)をプラズマにより解離することにより生成される。プラズマ室は、典型的に、原子状酸素と石英との表面再結合率が低いため、石英にて出来ている。原子状フッ素はフォトレジストの除去過程を促進するため、原子状フッ素は原子状酸素と協調して使用されることが多い。フッ素は、例えば、NF3又はCF4をプラズマ室内にてプラズマにより解離させることにより発生される。しかし、フッ素は、極めて腐食性であり、石英室と好ましくなく反応する可能性がある。同様の作動状態下にて、フッ素適合性の室材料(例えば、サファイア又は窒化アルミニウム)を使用することは、原子状酸素の発生効率を低下させ且つ、フッ素適合性材料は、典型的に、石英よりも高価であるから、加工コストを増大させることになる。
【0005】
活性化した気体がプラズマ室材料と適合しない別の適用例は、石英室内に配置された水素を備えるプラズマを含む。励起された水素原子及び分子は、石英(SiO2)と反応して、石英をケイ素に転換する。室の材料組成の変化は、例えば、加工パラメータの望ましくない変動を生じ且つ、粒子を形成する結果となる。別の適用例において、石英は、加工中、窒素がプラズマ室内に存在する場合、Si3N4に転換される。
【0006】
このため、プラズマ室に対して解離した気体の悪影響を最小にするような態様にて気体をプラズマにて効果的に解離させる必要性が存する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、1つの形態において、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。この方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。この方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にするため、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、解離した下流気体は、プラズマ室の内面と実質的に反応しないようにするステップを含む。
【0008】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源により発生させることができる。遠隔プラズマ源は、例えば、RFプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。プラズマは、例えば、酸素、窒素、ヘリウム又はアルゴンから発生させることができる。下流気体は、ハロゲン又はハロゲン化物(例えば、NF3、CF4、CHF3、C2F6、C2HF5、C3F8、C4F8、XeF2、Cl2又はClF3)を保持する気体を含むことができる。下流気体は、フッ素を含むことができる。室の内面は、例えば、石英材料、サファイア材料、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属を含むことができる。室の内面は、例えば、被覆した金属(例えば、陽極酸化アルミ)を含むことができる。幾つかの実施の形態において、例えば、H2、O2、N2、Ar、H2O、アンモニアのような代替的な気体を下流気体として使用することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、例えば、基板上に堆積させるべき金属材料又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体を含む。金属又は半導体材料は、例えば、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlを含むことができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体、又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。幾つかの実施の形態において、下流気体は、炭化水素材料を含む。
【0009】
下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との間の相互作用を最小にする、室の出力に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出力に対する位置にて導入してもよい。下流気体は、解離された下流気体が室の内面と相互作用する程度と下流気体の解離度とを均衡させる、室の出力に対する位置にて導入することができる。解離した下流気体は、エッチング又は清浄化又は基板への堆積を促進させるため使用することができる。
【0010】
プラズマ室の表面の保護を助けるため、障壁(例えば、遮蔽体又はライナー)をプラズマ室の出口及び下流気体の供給口付近に設置することができる。障壁は、反応性気体と化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、障壁は、除去可能であり、定期的な交換を許容するものとする。障壁は、反応性気体に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。障壁は、例えば、プラズマ室の出口に配置されたサファイア材料とし、又はサファイア材料から成るものとすることができる。障壁は、プラズマ室内に部分的に配置することができる。
【0011】
幾つかの実施の形態において、障壁は、セラミック及び(又は)ガラス材料(例えば、サファイア、石英、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素又は窒化ホウ素)とし又はセラミック及び(又は)ガラス材料から成るものとすることができる。障壁は、また、解離した下流気体との表面再結合率又は反応率が低く、このため、解離した気体の基板への輸送効率を改良することができるようにした材料にて出来たものとすることができる。低再結合性質の材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、炭化水素系材料及びフッ化炭素系材料を含む。障壁は、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属にて出来たものとすることができる。金属の型式は、金属の所望の機械的性質及び熱的性質に基づいて選ぶことができる。
【0012】
障壁(例えば、遮蔽体又はライナー)の表面は、化学的に適合可能な又は低表面再結合/反応性の材料の層にて被覆することができる。障壁は、また、解離した下流気体と反応する材料にて出来たものとすることもできる。例えば、幾つかの適用例において、ゆっくりと消費される障壁は、汚染物又は粒子の蓄積を回避することができる点にて実際上、望ましい。障壁は、プラズマ室内にて部分的に配置することができる。解離した下流気体とプラズマ室との望ましくない相互反応を少なくするため、プラズマ室の出口と下流気体の噴射供給口との間に追加的なバージ気体を導入することができる。
【0013】
方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るように、下流気体の性質(例えば、圧力、流量及び室の出口から噴射される距離の1つ又はより多く)を特定するステップを含む。方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るようプラズマ気体の性質(例えば、圧力、流量、気体の型式、気体の組成及びプラズマへの電力の1つ又はより多く)を特定するステップを含む。
【0014】
別の形態において、本発明は、活性化した気体を室内にてプラズマにより発生させるステップを含む、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進するのに十分なエネルギレベルを有するよう室の出口に十分に近い位置にて室の外側で活性化した気体中に下流気体を導入するステップも含む。この位置は、室の出口から十分に隔てられており、このため、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする。
【0015】
別の形態において、本発明は、フォトレジストをエッチングする方法に関する。該方法は、室内に配置されたプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進するのに十分なエネルギレベルを含み、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないよう下流気体を活性化した気体の少なくとも一部分と組み合わせるステップを含む。方法は、また、基板を解離した下流気体にてエッチングするステップを含む。方法は、また、表面を解離した下流気体にて清浄化するステップを含むこともできる。方法は、また、材料を基板上に堆積させるために使用することもできる。方法は、粉体を生成するために使用することもできる。
【0016】
別の形態において、本発明は、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。方法は、また、下流気体を導入して、プラズマにより画成された領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進することを可能にし、励起された気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップも含む。
【0017】
本発明は、1つの実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、プラズマを室内にて発生させるプラズマ源を含み、プラズマは、活性化した気体を発生させる。該システムは、また、活性化した気体の少なくとも一部分を下流気体と組み合わせて、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進することを可能にし、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするしゅだんも含む。幾つかの実施の形態において、活性化した気体と下流気体との間の相互作用は、下流気体のイオン化を促進する。例えば、活性化した気体から下流気体へのエネルギの伝達は、下流気体の化学的反応性を増すことになる。
【0018】
本発明は、別の形態において、ハロゲン気体がプラズマ室の壁と実質的に相互作用(例えば、浸食)することなく、プラズマ室の下流の位置にてプラズマにより活性化した気体によりハロゲンを含有する気体(例えば、NF3、CHF3、及びCF4)を解離する装置及び方法に関する。
【0019】
本発明は、別の実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、プラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するように下流気体を導入し、活性化した気体は、下流気体の励起(例えば、解離)を促進し、励起された下流気体は、解離した下流気体であり、室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【0020】
該システムは、室の浸食を少なくし得るよう室の出口に配置された障壁を含むことができる。該障壁は、例えば、室内に部分的に配置することができる。障壁は、例えば、室の出口通路内に部分的に配置することができる。システムは、室の出口通路内に配置された障壁を含むことができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【0021】
室は、石英材料を含むことができる。幾つかの実施の形態において、室は、単一の溶融石英片である。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状をしている。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。
【0022】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させる方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、下流気体は堆積させるべき材料を含み、解離した下流気体がプラズマ室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。
【0023】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源によって発生される。遠隔プラズマ源は、例えば、RFプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との相互作用を最小にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、解離した下流気体が室の内面と相互作用する程度と、下流気体の解離度とを均衡させる、室の出口に対する位置にて導入することができる。堆積させるべき材料は、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlの1つ又はより多くを含むことができる。
【0024】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させるシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、堆積材料を含む下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起(例えば、解離)を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【0025】
堆積させるべき材料は、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlの1つ又はより多くとすることができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合するミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。該システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【0026】
本発明は、別の形態において、気体を励起するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔のプラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源を更に含む。システムは、また、室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部も含む。
【0027】
幾つかの実施の形態において、該空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少する長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも2.5mm(1/10インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約5.08mmから50.8mm(2/10インチから2インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mmから1.524mm(1/10ミルから60ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.025mmから0.508mm(1ミルから20ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は、約0.0025mmから約1.524mmである。
【0028】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、システムは、出口フランジと噴射源との間に密封機構を含む。密封機構はOリングを含むことができる。密封機構はばねシールを含むことができる。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れ、Oリングを更に保護するようにすることができる。
【0029】
本発明は、別の形態において、気体を励起する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。該方法は、また、室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップも含む。
【0030】
幾つかの実施の形態において、空隙は、励起された気体を室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送する量を減少させる長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも2.5mm(1/10インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は約5.08mmから50.8mm(2/10インチから2インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mmから1.524mm(1/10ミルから60ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.025mmから0.508mm(1ミルから20ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は約0.0025mmから約1.524mmである。
【0031】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、該方法は、また、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップも含む。真空シールは、密封機構を使用して形成することができる。幾つかの実施の形態において、真空シールは、Oリング又はばねシールを使用して形成される。
【0032】
別の形態において、本発明は、気体を励起するシステムを提供する。システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする、噴射源を含む。
【0033】
幾つかの実施の形態において、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、また、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁も含む。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置されている。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも室の出口通路内に配置されている。幾つかの実施の形態において、システムは、また、室の出口通路に配置された障壁も含む。
【0034】
幾つかの実施の形態において、室は石英を含む。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状の室である。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。幾つかの実施の形態において、システムは、また、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサも含む。幾つかの実施の形態において、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。幾つかの実施の形態において、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置されている。
【0035】
本発明の上記及びその他の目的、形態、特徴及び有利な効果は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載からより明らかになるであろう。
【0036】
上記及びその他の目的、特徴及び有利な効果並びに本発明自体は、必ずしも正確な縮尺通りではない添付図面と共に読んだとき、以下の一例としての説明から一層完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0037】
図1は、本発明を具体化する解離した気体を発生させる気体解離システム100の部分概略図である。気体の反応性が向上するようにするため、気体を活性化して気体を励起した状態にすべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合、気体は、イオン、遊離基、原子及び分子を保持する解離した気体を発生させるよう励起される。システム100は、気体管116を介してプラズマ室108と接続されたプラズマ気体源112を含む。弁120は、プラズマ気体源112から気体管116を通ってプラズマ室108内に達するプラズマ気体(例えば、O2、N2、Ar、NF3、H2、He)の流れを制御する。弁120は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。プラズマ発生器184は、プラズマ室108内にてプラズマ132の領域を発生させる。プラズマ132は、プラズマ活性化した気体134を含み、該気体の一部分は、室108から流れ出る。プラズマ活性化した気体134は、プラズマ132がプラズマ気体を加熱し且つ活性化する結果として生成される。この実施の形態において、プラズマ発生器184は、部分的にプラズマ室108の周りに配置されている。システム100はまた、接続部128を介してプラズマ発生器184に電力を提供し、プラズマ室108内にてプラズマ132(活性化した気体134を含む)を発生させる電源124も含む。プラズマ室108は、例えば、アルミニウム又は耐火性金属のような金属材料にて形成し又は石英又はサファイアのような誘電性材料にて形成することができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体以外の気体を使用して、活性化した気体を発生させることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体を使用して、プラズマを発生させ且つ活性化した気体を発生させることができる。
【0038】
プラズマ室108は、通路168を介してプロセス室156の供給口176と接続された出口172を有する。活性化した気体134の少なくとも一部分は、プラズマ室108の出口172から流れ出て且つ、通路168を通って流れる。活性化した気体134にて運ばれるエネルギ量は、通路168の長さに沿った距離と共に減少する。噴射源104(例えば、気体噴射源)が通路168の長さに沿って距離148に配置されている。噴射源104は、また、プラズマ室108の下方部分内に配置することもできる。気体噴射源104は、気体(例えば、活性化した気体134により解離すべき下流気体)を通路168の領域164内に導入する少なくとも1つの気体の供給口180を有している。下流気体源136は、下流気体(例えば、NF3、CF4、CHF3、C2F6、C2HF5、C3F8、C4F8、XeF2、Cl2、ClF3、H2又はNH3)を気体管140及び気体の供給口180を通して通路168の領域164内に導入する。弁144が気体管140を通る下流気体の流れを制御する。下流気体は、例えば、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Al、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Hf、Sr、又はZrを保持する堆積前駆体を含むことができる。弁144は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。
【0039】
距離148にて通路168の領域164内に導入された下流気体は、活性化した気体134の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体152の流れを生成する。本明細書にて使用した「下流気体」という語は、気体の供給口180を通して通路168内に導入された気体を意味する。本明細書にて使用した「解離した下流気体」という語は、活性化した気体134が下流気体と相互作用する結果として生成された気体を意味する。解離した下流気体152は、例えば、活性化した気体134、下流気体及び活性化した気体134により励起された(例えば、解離された)下流気体の混合体を保持することができる。幾つかの実施の形態において、解離した下流気体152は、活性化した気体134により解離された気体を実質的に含有している。その他の実施の形態において、解離した下流気体152は、例えば、活性化した気体134を実質的に含有している。
【0040】
解離した下流気体152は、通路168を通ってプロセス室156の供給口176内に流れる。プロセス室156内に配置された試料ホルダ160は、解離した下流気体152により処理された材料を支持する。選択随意的な気体分配器又はシャワーヘッド(図示せず)を室156の供給口176に設置して、解離した気体を例えば、ホルダ160上に配置された基板の表面まで一様に分配することができる。1つの実施の形態において、解離した下流気体152は、プロセス室156内にて試料ホルダ160上に配置された半導体ウェハ又は基板のエッチングを促進する。別の実施の形態において、解離した下流気体152は、プロセス室156内にて試料ホルダ160上に配置された基板への薄膜の堆積を促進する。活性化した気体134は、下流気体と相互作用して解離した下流気体152を生成するのに十分なエネルギを有する。
【0041】
幾つかの実施の形態において、通路168の領域164内に導入された気体のある比率分は、活性化した気体134により解離される。下流気体の解離度(例えば、率)は、例えば、エネルギレベル及び活性化した気体134にて運ばれるエネルギ量の関数である。活性化した気体134は、下流気体の結合エネルギレベルよりも大きいエネルギレベルを有して、下流気体の原子間の結合を破って解離を実現する。幾つかの実施の形態において、活性化した気体134は、多数の衝突過程を通して下流気体を熱的に励起し且つ解離するのに十分なエネルギを運ぶこともできる。単に一例として、CF4は、約5.7eVの結合エネルギレベルを有し、NF3は、約3.6eVの結合エネルギレベルを有する。従って、同様の解離システム100の作動状態下にて、CF4を解離させるためには、NF3を解離させるのに必要な量よりも多量の活性化した気体134のエネルギが必要とされる。
【0042】
別の実施の形態において、活性化した気体134内に保持されたエネルギ量は、通路168に沿った室108の出口172からの距離と共に減少するから、距離148は、活性化した気体134が下流気体源104により通路168内に導入された下流気体の励起(例えば、解離)を効果的に促進するように、気体の供給口180をプラズマ室108の出口172に対して配置するため十分短くなければならない。距離148は、また、解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と実質的に相互作用しないよう気体供給口180をプラズマ室108の出口172に対して配置するのに十分長くなければならない。幾つかの実施の形態において、例えば、プラズマの密度がプラズマ室108の上方部分内にて濃縮されるとき、噴射源104は、プラズマ室108の下方部分内に配置することができる。
【0043】
1つの実施の形態において、システム100は、室108の出口172にて通路168内に配置された障壁(例えば、図示しない遮蔽体又はライナー)を含む。障壁は、システム100内にて反応性気体に対する通路168の露呈を少なくすることにより、通路168を保護する。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、部分的に室108内に配置される。遮蔽体又はライナーは、反応性気体(例えば、活性化した気体134及び解離した下流気体152)に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。このようにして、遮蔽体又はライナーが反応性気体に対して露呈されるから、遮蔽体又はライナーを使用して、室108の浸食を減少させることができる。
【0044】
1つの実施の形態において、ライナーは、室108の出口172にて通路168内に配置された管状材料である。ライナーは、反応性気体に対して化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。ライナーは、完全に又は部分的にサファイア材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは除去可能であり、定期的な交換を許容する。このため、遮蔽体又はライナーは、化学的整合性が得られるようプラズマ室と同一の材料にて出来たものとすることができる。
【0045】
幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、室108内にて構成要素に加わる熱的応力を減少させる。遮蔽体又はライナーは、活性化した気体134及び解離した下流気体152内の反応性種の損失を減少させ、これにより反応性種の排出量を最大にする材料にて出来たものとすることができる。低再結合の性質を有する材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、サファイア、炭化水素及びフロオロカーボンを含む。遮蔽体又はライナーは、優れた機械的性質及び熱的性質が得られるよう金属(例えば、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチール)にて出来たものとすることもできる。金属遮蔽体又はライナーの表面は、全体的な性能を向上させ得るよう、化学的に適合可能又は低表面再結合/反応材料の層にて被覆することができる。
【0046】
1つの実施の形態において、システム100は、プラズマ室108の出口172と気体の供給口180との間に追加的なパージ気体の供給口(図示せず)を含む。パージ気体は、気体の供給口180を通って流れ、下流気体がプラズマ室108内に逆流するのを防止する(又は最小限にする)。逆流は、プラズマ気体の流量が小さいときに生じる。パージ気体は、希ガス(例えば、Ar又はHe)又はプロセス気体(例えば、O2又はH2)とすることができる。
【0047】
1つの実施の形態において、システム100は、通路168内の下流気体の解離率を測定するセンサ(図示せず)を含む。特定の実施の形態において、同一のセンサを使用して解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と好ましくない相互作用する程度を決定する。解離率及び解離した下流気体152が室108の内面と反応する程度の双方を測定する、一例としてのセンサは、ウィスコンシン州、マディソンのサーモエレクトロンコーポレーション(Thermo Electron Corporation)が販売するニコレット510Pメトロロジーツール(Nicolet 540P Metrology Tool)である。センサは、例えば、SiF4の存在を測定する。SiF4は、石英プラズマ室と反応するフッ素の副産物(解離した下流気体)である。センサは省いてもよい。しかし、システム100にてセンサを使用することができる。従って、例えば、SiF4が高レベルにて存在することを表示するセンサの測定値は、解離した下流気体152が石英プラズマ室108の内面と好ましくなく相互作用することを示す。下流気体の解離率は、多様なファクタに依存する。1つのファクタは、下流気体が通路168の領域164内に導入されるときの距離148である。別のファクタは、下流気体が通路168の領域164内に導入される距離148における活性化した気体134内のエネルギ量である。
【0048】
1つの実施の形態において、下流気体は、解離した気体152とプラズマ室108の内面との間の相互作用を最小にする、プラズマ室108の出口172に対する距離148にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、プラズマ室108の出口172に対する距離148にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と相互作用する程度を下流気体の解離度と均衡させる、プラズマ室108の出力部172に対する距離148にて導入される。
【0049】
プラズマ源184は、例えば、直流プラズマ発生器、無線周波数(RF)プラズマ発生器又はマイクロ波プラズマ発生器とすることができる。プラズマ源184は、遠隔プラズマ源とすることができる。単に一例として、プラズマ源184は、マサチューセッツ州、ウィルミントンのMKSインスツルメンツインク(MKS Instruments)が製造するアストロン(ASTRON)(登録商標名)又はR*エボルーション(R*evolution)(登録商標名)遠隔プラズマ源とすることができる。直流プラズマ発生器は、プラズマ気体(例えば、O2)内にて2つの電極の間に電位を印加することにより、直流放電を発生させる。RFプラズマ発生器は、電源からのエネルギをプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより、RF放電を発生させる。マイクロ波プラズマ発生器は、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持するプラズマ室内に直接結合することにより、マイクロ波放電を発生させる。
【0050】
1つの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源であり、室108は石英室である。石英室は、例えば、単一の溶融石英片とすることができる。その他の実施の形態において、代替的な型式のプラズマ源及び室の材料を使用することができる。例えば、サファイア、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属又は陽極酸化アルミのような被覆した金属を使用することができる。
【0051】
電源124は、例えば、RF電源又はマイクロ波電源とすることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ室108は、プラズマ室108内にてプラズマ132を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷を発生させる手段を含む。最初のイオン化事象は、プラズマ室108に印加される短い高電圧パルスとすることができる。パルスは、約500−10,000ボルトの電圧を有し、また、約0.1マイクロ秒から100マイクロ秒の長さとすることができる。アルゴンのような希ガスをプラズマ室108内に挿入してプラズマ132を着火するのに必要な電圧を減少させることができる。また、紫外光線を使用してプラズマ室108内にてプラズマ132を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷をプラズマ室108内にて発生させることができる。
【0052】
例えば、弁116(例えば、質量流量制御装置)の作動を制御してプラズマ気体源112からプラズマ室108内へのプラズマ気体の流れを調節するため、制御システム(図示せず)を使用することができる。制御システムは、また、弁144(例えば、質量流量制御装置)の作動を制御して下流気体源136から領域164内への下流気体の流れを調節することもできる。また、制御システムを使用してプラズマ発生器184の作動パラメータ(例えば、プラズマ132に、その後、活性化気体134に印加される電力又は気体の流量又は圧力)を改変することもできる。
【0053】
幾つかの実施の形態において、システム100は、プロセス室156内にて試料ホルダ160の上に配置された半導体ウェハ上に材料を堆積させることも考えられる。単に一例として、下流気体は、堆積材料(例えば、SiH4、TEOS又はWF6)を含むことができる。下流気体は、また、例えば、Si、Ge、Ga、In、Sn、As、Sb、Al、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Hf、Sr及びZrを保持するその他の堆積前駆体を含むこともできる。活性化した気体134は、下流気体内の堆積材料と相互作用し、試料ホルダ160上に配置されたウェハに堆積させることのできる堆積種を形成する。堆積前駆体をプラズマに露呈させることにより、前駆体分子は気体の表面にて分解する。従って、活性化した気体により前駆体を励起させることは、堆積表面上の前駆体を分解させることが好ましい適用例にて有益であろう。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体を含み又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。
【0054】
システム100は、鏡、フィルタ又はレンズのような基板上に光学被覆を堆積させるため使用することができる。システム100は、基板の表面性質を改変するため使用することができる。システム100は、表面を生物適合性にし、又はその水吸収性質を変化させるため使用することができる。システム100は、顕微鏡的又はナノスケール粒子又は粉体を発生させるため使用することができる。
【0055】
図2A及び図2Bには、本発明の原理を具体化する噴射源104の1つの実施の形態が示されている。この実施の形態において、噴射源104は、中央領域164を画成するディスク形状の本体200を有している。領域164は、本体200の第一の端部208から本体200の第二の端部212まで伸びている。噴射源104は、また、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有する。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿って開口部まで半径方向に伸びている。
【0056】
1つの実施の形態において、供給口180は、例えば、図1の下流気体源136のような下流気体源と接続されている。下流気体源136は、供給口180を介して領域164まで下流気体の流れを提供する。活性化した気体134は、噴射源104の第一の端部204の噴射源104に入る。活性化した気体134の少なくとも一部分は、下流気体の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体152を生成する。解離した下流気体152は、噴射源104の本体200の第二の端部212から流れ出て且つ、例えば、解離システム100の通路168に沿って流れる。供給口180の代替的な数、幾何学的形態及び角度向きとすることが考えられる。単に一例として、供給口180は、図2Bの端面図の向きから見たとき、噴射源104の本体200の領域164の中心に対してある角度にて向き決めすることができる。
【0057】
図3A及び図3Bに示した別の実施の形態において、噴射源104は、領域164を画成するディスク形状本体200を有する。本体200は、第一の端部208と第二の端部212とを有する。噴射源104は、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有する。その他の実施の形態にて、代替的な供給口の数を使用することができる。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿って開口部まで角度304にて伸びている。1つの実施の形態において、供給口180は、下流気体源、例えば、図1の下流気体源136と接続されている。下流気体源136は、供給口180を介して下流気体の流れを領域164に提供する。下流気体は、本体200の第一の端部208を介して領域164に入る活性化した気体134により少なくとも部分的に解離される。解離した下流気体152は、本体200の第二の端部212にて領域164から出る。
【0058】
単に一例として、NF3を解離させるため1つの実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用してNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対し、約0.5mmの内径を選んだ。図4には、図1の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ400が示されている。グラフ400のY軸412はNF3の解離率である。グラフ400のX軸416は、NF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域164内に噴射される距離148である。
【0059】
図4には、プラズマ気体(O2/N2)及び下流気体(NF3)の流量が一定であるとき、NF3の解離率は気体圧力と共に増大し、また、プラズマ室の出口からの距離と共に減少することが示されている。距離148が増大すると、NF3の解離率は、特定のプラズマ気体圧力レベル(266.644Pa(2トル)、399.966Pa(3トル)、533.288Pa(4トル)、666.61Pa(5トル)(曲線408)、799.932Pa(6トル)(曲線404)、933.254Pa(7トル))の場合、減少する。単に一例として、曲線404は、プラズマ気体圧力799.932Pa(6トル)にてプラズマ室108内へのO2/N2プラズマ気体流量が4/0.4slmである場合、NF3の解離率は、距離148が約1.0cmに等しいときの約92%のNF3の解離から距離148が約12.2cmに等しいときの約8%のNF3の解離まで減少することを示す。曲線408は、プラズマ気体圧力666.61Pa(5トル)のとき、プラズマ室108内へのO2/N2プラズマ気体流量が4/0.4slmの場合、NF3の解離率は、距離148が約1.0cmに等しいときの約77%のNF3の解離から距離148が約12.2cmに等しいときの約3%のNF3の解離まで減少することを示す。
【0060】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない影響が最小であることが測定された。ニコレット510Pセンサの検出感度は1sccmのSiF4であった。実験において、石英プラズマ室108の出口172に対してNF3(下流気体)が領域164内に噴射されるときの色々なプラズマ気体圧力及び距離148について、ニコレットセンサを使用してSiF4は測定されなかった。
【0061】
単に一例として、CF4を解離するための実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104は、CF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入するため使用した。供給口180の各々に対し約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対する角度304として30゜の角度を選んだ。図5には、図1の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ500が示されている。グラフ500のY軸512はCF4の解離率である。グラフ500のX軸516は、石英プラズマ室108の出口172に対してCF4(下流気体)が通路168の領域164内に噴射されるときの距離148である。
【0062】
図5には、距離148が増大すると、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力(533.288Pa(4トル)におけるN20.4slmと混合させたO24slm、533.288Pa(4トル)における4slmのO2(曲線504)、266.644Pa(2トル)における3slmのN2、799.932Pa(6トル)における6slmのAr(曲線508))の場合、CF4の解離率は減少することが示されている。単に一例として、曲線504は、プラズマ室108内にて533.288Pa(4トル)の圧力のとき、4slmの流量の場合にてO2プラズマ気体がプラズマ気体源112から流れる場合、CF4の100sccmの解離率は、距離148が約0.53cmに等しいときの約33%のCF4の解離率から距離148が約1.05cmに等しいときの約2%のCF4の解離率まで減少することを示す。曲線508は、799.932Pa(6トル)の圧力にてプラズマ室108内へ6slmのArプラズマ気体流量の場合、CF4の解離率は、距離148が約0.53cmに等しいときの約24%のCF4の解離率から距離148が約1.05cmに等しいときの約1%のCF4の解離率まで減少することを示す。
【0063】
実験において、本明細書にて上述したニコレット501Pセンサを使用して、石室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量、圧力及びCF4(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域164内に噴射されるときの距離148の場合、ニコレットセンサを使用してSiF4は測定されなかった。
【0064】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104は、100sccmのNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入するために使用した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、石英プラズマ室108の出口172に対して約1cm(すなわち距離148)にて通路168の領域164内に導入した。図6には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ600が示されている。グラフ600のY軸612はNF3の解離率である。グラフ600のX軸616は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体(N2(曲線604)、10/1の気体流量領域におけるO2/N2(曲線608)、Ar(曲線610)、H2及びHe)の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【0065】
単に一例として、曲線604は、N2プラズマ気体の場合、100sccmのNF3の解離率は、N2プラズマ気体流量が約1.0slmのときの約16%のNF3の解離率から約2.3slmのときの約82%のプラズマNF3の解離率まで増大することを示す。曲線608は、O2/N2プラズマ気体の場合、100sccmのNF3の解離率は、2/0.2slmのO2/N2気体流量における約16%のNF3の解離率から約5.5/0.55slmのO2/N2気体流量における約79%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線610は、Arプラズマ気体の場合、100sccmの流量のNF3の解離率は、約2.0slmのArプラズマ気体流量における約14%のNF3の解離率から約10slmのArプラズマ気体流量における約29%のNF3の解離率まで増大することを示す。
【0066】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0067】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用して100sccmのNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、プラズマ室108の出口172に対して約1.0cm(すなわち距離148)にて導入する。図7には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ700が示されている。グラフ700のY軸712は、NF3の解離率である。グラフ700のX軸716は、プラズマ室108内に導入されたプラズマ気体のトルによる気体圧力である。実験の操作条件下にて、Arプラズマ気体(曲線710にて図示)を使用する場合のNF3の解離率は、Ar気体圧力に対して比較的敏感でなかった。
【0068】
単に一例として、曲線704は、1slmのN2プラズマ気体流量の場合、100sccmのNF3の解離率は、133.322Pa(1トル)のプラズマ気体圧力における約15%のNF3の解離率から399.966Pa(3トル)のプラズマ気体圧力における約42%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線708は、4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流の場合、100sccmのNF3の解離率は、133.322Pa(1トル)のプラズマ気体圧力における約10%のNF3の解離率から799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における約90%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線710は、6slmのArプラズマ気体流の場合、100sccmのNF3の解離率は、266.644Pa(2トル)のプラズマ気体圧力における約19%、799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における22%、1333.22Pa(10トル)のプラズマ気体圧力における約21%であることを示す。
【0069】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0070】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用してNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、プラズマ室108の出口172に対して約1cm(すなわち距離148)にて導入する。図8には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ800が示されている。グラフ800のY軸812は、NF3の解離率である。グラフ800のX軸816は、sccmで表わした下流NF3の流量である。
【0071】
図8のグラフ800の曲線804は、4/04slmの流量及び666.61Pa(5トル)の圧力におけるO2/N2プラズマ気体の場合、NF3の解離率は、約25sccmのNF3の流量から約200sccmのNF3の流量まで約75%のままであることを示す。これらの操作条件下にて、NF3の解離率は、NF3の解離率が比較的一定であること(曲線804)から証明されるように、NF3の流量に対して比較的敏感でないことを示す。図8のグラフ800の曲線806は、約6slmの流量及び799.932Pa(6トル)の圧力におけるArプラズマ気体の場合、NF3の解離率は、約50sccmのNF3の流量における約40%から約200sccmのNF3の流量における約15%まで減少することを示す。
【0072】
実験において、本明細書にて上記に説明したニコレット510Pセンサを使用して石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々な気体解離システム100の操作条件に対しニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0073】
単に一例として、CF4を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用して100sccmのCF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対し角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CF4)は、プラズマ室108の出口172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。図9には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ900が示されている。グラフ900のY軸912は、CF4の解離率である。グラフ900のX軸916は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体(N2(曲線904)、O2/N2(曲線908)、O2、Ar)の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【0074】
図9には、下流気体CF4の流量が100sccmのとき、CF4の解離率は、プラズマ気体流量の増加と共に増大することが示されている。単に一例として、曲線904は、N2プラズマ気体の場合、分当たり100標準立方センチメートル流量のときのCF4の解離率は、約1.0slmのN2プラズマ気体流量における約10%のCF4の解離率から約3slmのN2プラズマ気体流量における約32%のCF4の解離率まで増大することを示す。曲線908は、O2/N2プラズマ気体の場合、CF4の100sccm流量のときの解離率は、約2.0/0.2slmのO2/N2プラズマ気体流量における約5%のCF4の解離率から約5.0/0.5slmのO2/N2プラズマ気体流量における約46%のCF4の解離率まで増大することを示す。
【0075】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0076】
単に一例として、CF4を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用して、100sccmのCF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対し約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対する角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CF4)をプラズマ室108の出口172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。図10には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ1000が示されている。グラフ1000のY軸1012は、CF4の解離率である。グラフ1000のX軸1016は、プラズマ気体(1slmのN2、4/0.4slmのO2/N2(曲線1004)、4slmのO2及び6slmのAr(曲線1008))のトルによる気体圧力である。
【0077】
曲線1004は、4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流の場合、分当たりの100標準立方センチメートル流量におけるCF4の解離率は、133.322Pa(1.0トル)におけるプラズマ気体圧力の約5%のCF4の解離率から799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における約39%のCF4の解離率まで増大することを示す。曲線1008は、6slmのArプラズマ気体流の場合、分当たりの100標準立方センチメートル流量におけるCF4の解離率は、266.644Pa(2.0トル)のプラズマ気体圧力における約20%のCF4の解離率から1333.22Pa(10トル)のプラズマ気体圧力における約25%のCF4の解離率まで増大することを示す。
【0078】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0079】
単に一例として、CHF3を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用してCHF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対し角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CHF3)をプラズマ室108の出力部172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。
【0080】
図11Aには、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCHF3の解離結果のグラフ1100が示されている。プラズマ気体は、O2対N2の比が10:1のO2/N2混合体である。グラフ1100のY軸1112は、CHF3の解離率である。グラフ1100のX軸1116は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体中の分当たりの標準リットルによるO2の気体の流量である。図11Aの曲線1104は、199.983Pa(1.5トル)のプラズマ気体圧力及び100sccmの下流CHF3流量の場合、1slmから4slmプラズマ気体におけるO2の流量においてほぼ100%のCHF3の解離率が得られることを示す。
【0081】
図11Bには、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCHF3の解離結果のグラフ1102が示されている。グラフ1102のY軸1114は、CHF3の解離率である。グラフ1102のX軸1118は、sccmによる下流CHF3の流量である。図11Bの曲線1108は、199.983Pa(1.5トル)の圧力にて4slmのO2及び0.4slmのN2のプラズマ気体流量の場合、100sccmから200sccm下流CHF3流量においてほぼ100%のCHF3の解離率が得られることを示す。
【0082】
実験において、本明細書にて説明したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、CHF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出口172に対して領域164内に噴射される色々なプラズマ気体圧力及び距離148に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0083】
図12に示した別の実施の形態において、システム100は、気体管116を介してプラズマ室108と接続されたプラズマ気体源112を含む。プラズマ発生器184は、プラズマ室108内にてプラズマ領域132を発生させる。プラズマ132は、その一部分がプラズマ領域132から流れ出るプラズマ活性化した気体134から成っている。システム100は、噴射源104を含む。この実施の形態において、噴射源104は、噴射源104の気体供給口に結合されたL字形管190を含む。管190は、気体(例えば、活性化した気体134により解離すべき下流気体)をシステム100の領域192内に導入する。領域192(すなわち活性化した気体134が下流気体と相互作用する位置)は、管190の出口196が配置される場所に依存する。管190の出口196は、例えば、プラズマ室108の出口172内にて距離194に配置することができる。これと代替的に、例えば、噴射源104が出口172から離れる方向に向け且つプロセス室156に向けて動く場合、管190の出口196は、室108の出口172の外側の距離に配置してもよい。このようにして、下流気体はプラズマ室108内に又は外側にてシステム100内に導入することができる。
【0084】
単に一例として、NF3を解離するため1つの実験を行った。図12の噴射源104を使用して、NF3をシステム100の領域192内に導入した。図13には、図12の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたNF3解離結果のグラフ1300が示されている。グラフ1300のY軸1312は、NF3の解離率である。グラフ1300のX軸1316は、NF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出口172に対して領域192内に噴射される距離である。この実験において、1回の試験の間、NF3は、室108の出口172内にて約0.5cmの距離194にて噴射した。また、追加的な試験の間、室108の出口172の外側にて距離148(約1.0cm、3.8cm、6.6cm、9.4cm、12.2cm)にてNF3を噴射した。
【0085】
図13には、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力(533.288Pa(4トル)におけるO2の分当たり4標準リットル(slm)(曲線1304)、266.644Pa(2トル)にて3slmのN2、1199.9Pa(9トル)にて10slmのAr、799.932Pa(6トル)にて6slmのAr、533.288Pa(4トル)にて0.4slmのN2と混合した4slmのO2(曲線1308))の場合、NF3の解離率が減少することが示されている。単に一例として、曲線1304は、プラズマ室108内にて533.288Pa(4トル)の圧力にて分当たり4標準リットル(slm)の量にてO2プラズマ気体流がプラズマ気体源112から流れる場合、NF3の分当たり100標準立方センチメートル(sccm)の解離率は、約0.5cmに等しい距離194における約90%のNF3の解離率から約12.2cmに等しい距離148における約2%のNF3の解離率まで減少することを示す。曲線1308は、533.288Pa(4トル)の圧力におけるプラズマ室108内の4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流量の場合、NF3の解離率は、約0.5cmに等しい距離194における約81%のNF3の解離率から約12.2cmに等しい距離148における約0%のNF3の解離率まで減少することを示す。
【0086】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体圧力及びNF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域192内に噴射される距離194、148にてニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0087】
図14は、本明細書を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源104を含む気体解離システム(例えば、図1のシステム100)の一部分を示す概略断面図である。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化の目的のため、室108の一部分のみを図示)の出口172と接続されている。噴射源104は、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有している。図面の明確化の目的のため、供給口180b、180c、180e、180fは、図示されていない。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿った開口部まで角度304にて伸びている。供給口180は、下流気体源(例えば、図1の下流気体源136)と接続されて供給口180を介して領域164に下流気体の流れを提供する。
【0088】
プラズマ活性化した気体134は、プラズマ室108の出口172を通って領域164に入る。2つの気体流が混合したとき、下流気体とプラズマ活性化した気体134との反応が生じる。気体の混合を向上させると、下流気体の解離が向上する。幾つかの実施の形態において、気体の混合は、プラズマ室の出口172付近にて生ずることが有益である。このようにして、混合は、解離した気体が例えば、プロセス室に入るとき、解離した気体に与える効果を最小にすることができる。
【0089】
幾つかの実施の形態において、システムは、気体混合装置を含む。ヘリカルミキサ、ブレード、スタック型シリンダミキサのような色々なスタティックフローミキサを使用して解離気体とプラズマ活性化した気体134とを混合させることができる。図14を参照すると、この実施の形態において、領域164の直径1404は、プラズマ室の出口172の直径1408よりも大きい。出口1408の直径1408が領域164の直径1404に移行することに起因して、流路の直径が突然、拡張した場合、活性化した気体流134が発生する領域164内にて乱流及び気体の再循環が生ずる。乱流及び再循環に起因する混合の増大は、下流気体の解離を向上させることになる。
【0090】
図15A及び図15Bは、本発明を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源104を含む、気体解離源(例えば、気体を解離させるため下流過程を利用しない図1の源又は別の源)を示す断面図である。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化の目的のため室108の一部分のみを図示)の出口172と接続されている。プラズマ室108は、フランジ1516を有する。Oリング1504(又はその他の適宜な密封機構)は、フランジ1516と気体解離源の一部分1500との間にシール(例えば、真空シール)を提供する。幾つかの実施の形態において、フランジ1516は本体200と当接する。しかし、幾つかの実施の形態において、フランジ1516は本体200と当接しない。図15Bは、図15Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。
【0091】
この実施の形態において、システムは、フランジ1516と噴射源104の本体200との間に空隙1508を形成する特徴部1512を含む。空隙1508は、噴射源104の本体200内に配置された励起した気体をOリング1504まで搬送する量を減少させる(例えば、最小にし又は阻止する)。この実施の形態において、空隙1508は、長く、狭小な空隙1508である。この実施の形態において、フランジ1516は、石英材料を含み、特徴部1512は、アルミニウムフランジ1512である。アルミニウム特徴部1512は、石英フランジ1516を噴射源104の本体200内に配置されたフッ素を含有する気体から保護する。この実施の形態において、特徴部1512は、また、フランジ1516と本体200との間の摩擦を制限する。このようにして、フランジ1516は、本体200と直接摩擦接触しないため、粒子の発生量は減少する。更に、システム(例えば、Oリング1504及びフランジ1516)の寿命が引き伸ばされる。
【0092】
上述したように、空隙1508は、長く且つ狭小な空隙である。一部の実施の形態において、空隙の長さは、少なくとも2.54mm(1/10インチ)である。その他の実施の形態において、空隙の長さは、約5.08mm(2/10インチ)から50.8mm(2インチ)である。更に、空隙の幅(Y軸線に沿った距離)は、汚染を制限し得るよう狭小である。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mm(1/10ミル)から1.524mm(60ミル)の範囲の幅を有する。その他の実施の形態において、空隙は、約0.025mm(1ミル)から0.508mm(20ミル)の範囲の幅を有する。
【0093】
特徴部1512としてばねシールを使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。1つの実施の形態において、特徴部1512は、非汚染性材料(例えば、アルミニウムのような、噴射源104の本体200内にて反応性気体と実質的に反応しない材料)から成るばねシールである。ばねシールは、その弾性的変形範囲内にて圧縮され、また、フランジ1516(例えば、石英フランジ)の引掻き傷を最小にし得るよう穏やかに圧縮し且つ滑らかな境界面を有する。
【0094】
フランジ1516及び特徴部1512を製造するときに代替的な材料(例えば、サファイア、窒化物)を使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。幾つかの実施の形態において、フランジ1516と気体解離源の部分1500との間のシールを提供するため、代替的な密封機構又は構成要素を使用することができる。フランジ1516と気体噴射源の部分1500との間に、ばねシールを使用してもよい。幾つかの実施の形態において、システムの代替的な部分(例えば、室108の異なる部分と気体解離システムの相応する位置との間)の間にシールが提供される。
【0095】
幾つかの実施の形態において、気体解離源は、Oリング1504と空隙1508又は特徴部1512との間にパージ気体の供給口(図示せず)を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れて、Oリング1504を更に保護することができる。
【0096】
図16は、図15A及び図15Bに示した気体解離源のような、気体解離源の一部分を示す等角断面図である。この実施の形態において、特徴部1512は、フランジ1516と噴射源104の本体200との間に配設された環状の形状をした構造体である。
【0097】
図17は、本発明の原理を含む気体解離源100の一部分を示す概略図である。気体解離源100は室108を含む。この実施の形態において、室108は円環状の形状をした室である。気体解離源100は、噴射源104も含む。噴射源104の本体200は、長く、狭小な空隙(図面の明確化の目的のため図示せず)により室108のフランジ1516から分離されている。空隙は、本明細書にて上述したものとと同様に、フランジ1516と噴射源の本体200との間に特徴部1512を配置することにより形成される。
【0098】
幾つかの実施の形態において、図15から図17に関して説明した着想は、気体の下流解離を実現するプラズマシステム内にて利用することができる。その他の実施の形態において、これらの着想は、下流技術を使用せずに、気体の解離を実行するプラズマシステム内にて使用することができる。
【0099】
図18A及び図18Bは、本発明を具体化する気体解離源を示す断面図である。源は、解離した気体を生成するときに使用される噴射源104を含む。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化のため、室108の一部分のみが図示)の出口172と接続されている。プラズマ室108はフランジ1816を有する。Oリング1804(又はその他の適宜な密封機構)は、フランジ1816と気体解離源の1つ又はより多くの部分との間にシールを提供する。
【0100】
この実施の形態において、Oリング1804は、噴射源104のリング1800、フランジ1816のリング1818、噴射源104の一部分との間にシールを提供する。この実施の形態において、フランジ1816は、リング1818及びスロット1820を有する。噴射源104は、リング1800と、遮蔽壁1822と、溝1824とを有する。溝1824は、リング1800と遮蔽壁1822(X軸線に沿った)との間に配置されている。図18Bは、図18Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。図18Bに示したように、フランジ1816のリング1818は、噴射源104の溝1824内に配置されている。噴射源104の遮蔽壁1822は、フランジ1816のスロット1820内に配置されている。
【0101】
この実施の形態において、システムは、フランジ1816と、噴射源104の本体200との間に特徴部1812を含む。遮蔽壁1822、スロット1820、リング1818、溝1824、リング1800は組み合わさって、室108の出口172の位置とOリング1804との間に、全体として巡回経路を規定する空隙1808を画成する。空隙1808及び巡回経路が存在することは、噴射源104の本体200内に配置された励起した気体をOリング1804まで輸送する量を減少させる(例えば、最小にし又は阻止する)ことになる。
【0102】
図18Cは、本発明の1つの実施の形態に対する一例としての寸法を示す、図18Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。この実施の形態において、出口172の位置からOリング1804まで巡回経路に沿った経路長さは、約22.86mm(0.9インチ)である。この実施の形態において、距離a、b、cは各々、約0.381mm(0.015インチ)である。距離dは約4.98mm(0.9インチ)である。距離eは約4.32mm(0.17インチ)である。距離fは、約3.76mm(0.148インチ)である。距離gは約8.20mm(0.323インチ)である。距離hは約2.72mm(0.107インチ)である。距離i、j、kは、各々約0.508mm(0.02インチ)である。本発明の代替的な実施の形態は、代替的な幾何学的形態、形状、特徴及び寸法を有することができ、また、例えば、噴射源104の本体200内に配置された気体をOリングまで輸送する量を最小にし又は阻止し且つ、システムの組み立て過程を簡略化することができる。
【0103】
図19は、図18A、図18B、図18Cの噴射源104の本体200の一部分を示す3次元的斜視図である。噴射源104は、外側リング1800、遮蔽壁1822、溝1824を含む。溝1824は、リング1800と遮蔽壁1822との間に配置されている。図20A、図20Bは、円環状の形状のプラズマ室、例えば、図18A、図18B、図18Cのプラズマ室108を示す概略図である。プラズマ室108は、リング1818と、フランジ186と、スロット1820とを有する。
【0104】
特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本明細書にて説明したものの変更例、改変例及びその他の実施例は、当該技術の当業者に案出されるであろう。従って、本発明は、上述の一例としての説明ではなくて、特許請求の範囲の精神及び範囲によって判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0105】
【図1】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図2】2Aは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【0106】
2Bは、図2Aの気体噴射源の端面図である。
【図3】3Aは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【0107】
3Bは、図3Aの気体噴射源の端面図である。
【図4】本発明に従った気体解離システムを使用して、NF3がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのNF3の解離率を示すグラフである。
【図5】本発明に従った気体解離システムを使用して、CF4がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのCF4の解離率を示すグラフである。
【図6】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図7】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図8】本発明に従った気体解離システムを使用して、下流NF3の流量の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図9】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてCF4の解離率を示すグラフである。
【図10】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてCF4の解離率を示すグラフである。
【図11】11Aは、本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてCHF3の解離率を示すグラフである。
【0108】
11Bは、本発明に従った気体解離システムを使用して、下流CHF3の流量の関数としてCHF3の解離率を示すグラフである。
【図12】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図13】本発明に従った気体解離システムを使用して、NF3がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのNF3の解離率を示すグラフである。
【図14】本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の一部分の断面図である。
【図15A】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図15B】図15Aの一部分の断面図である。
【図16】本発明の原理を具体化する気体解離源の一部分の等角断面図である。
【図17】本発明の原理を具体化する、気体解離源の一部分の概略図である。
【図18A】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図18B】図18Aの一部分の拡大図である。
【図18C】図18Aの一部分の拡大図である。
【図19】本発明の一例としての実施の形態に従った、噴射源の一部分の概略図である。
【図20A】本発明の一例としての実施の形態に従った、円環状の形状のプラズマ室の概略図である。
【図20B】図20Aの円環状の形状のプラズマ室の一部分の拡大図である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、気体を活性化する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、解離した気体を発生させる方法及び装置、また、材料を解離した気体にて処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
気体の反応性が増すようにするため、気体を励起した状態に置くことにより気体を活性化すべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合にて、気体は、励起されて、イオン、遊離基、原子及び分子を含有する解離した気体を生成する。解離した気体は、半導体ウェハ、粉体のような固体材料及びその他の気体を加工することを含んで、多数の工業用及び科学的適用例のため使用される。解離した気体のパラメータ及び解離したガスが加工される材料へ露呈される状態は、適用例に依存して大幅に相違する。解離が生じるようにするため、プラズマにて顕著な量の電力が必要とされることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
プラズマ源は、例えば、十分な大きさの電位をプラズマ気体(例えば、O2、N2、Ar、NF3、H2及びHe)又は気体の混合体に印加して気体の少なくとも一部分をイオン化することによりプラズマを発生させる。プラズマは、直流放電、高周波数(RF)放電及びマイクロ波放電を含む、色々な方法にて発生させることができる。直流放電プラズマは、プラズマ気体内にて2つの電極間に電位を印加することにより実現される。RF放電プラズマは、エネルギを電源からプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより実現される。マイクロ波放電プラズマは、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持する放電室内に直接、結合することにより実現される。プラズマは、典型的に、アルミニウムのような金属材料又は石英のような誘電性材料から成る室内に保持される。
【0004】
活性化した気体がプラズマ源と適合できない適用例がある。例えば、半導体の製造中、原子状酸素は、フォトレジストと反応して、フォトレジストを揮発性CO2及びH2O副産物に転換することによりフォトレジストを半導体ウェハから除去する。原子状酸素は、典型的に、プラズマ源のプラズマ室内にてO2(又は酸素を含有する気体)をプラズマにより解離することにより生成される。プラズマ室は、典型的に、原子状酸素と石英との表面再結合率が低いため、石英にて出来ている。原子状フッ素はフォトレジストの除去過程を促進するため、原子状フッ素は原子状酸素と協調して使用されることが多い。フッ素は、例えば、NF3又はCF4をプラズマ室内にてプラズマにより解離させることにより発生される。しかし、フッ素は、極めて腐食性であり、石英室と好ましくなく反応する可能性がある。同様の作動状態下にて、フッ素適合性の室材料(例えば、サファイア又は窒化アルミニウム)を使用することは、原子状酸素の発生効率を低下させ且つ、フッ素適合性材料は、典型的に、石英よりも高価であるから、加工コストを増大させることになる。
【0005】
活性化した気体がプラズマ室材料と適合しない別の適用例は、石英室内に配置された水素を備えるプラズマを含む。励起された水素原子及び分子は、石英(SiO2)と反応して、石英をケイ素に転換する。室の材料組成の変化は、例えば、加工パラメータの望ましくない変動を生じ且つ、粒子を形成する結果となる。別の適用例において、石英は、加工中、窒素がプラズマ室内に存在する場合、Si3N4に転換される。
【0006】
このため、プラズマ室に対して解離した気体の悪影響を最小にするような態様にて気体をプラズマにて効果的に解離させる必要性が存する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、1つの形態において、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。この方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。この方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にするため、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、解離した下流気体は、プラズマ室の内面と実質的に反応しないようにするステップを含む。
【0008】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源により発生させることができる。遠隔プラズマ源は、例えば、RFプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。プラズマは、例えば、酸素、窒素、ヘリウム又はアルゴンから発生させることができる。下流気体は、ハロゲン又はハロゲン化物(例えば、NF3、CF4、CHF3、C2F6、C2HF5、C3F8、C4F8、XeF2、Cl2又はClF3)を保持する気体を含むことができる。下流気体は、フッ素を含むことができる。室の内面は、例えば、石英材料、サファイア材料、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属を含むことができる。室の内面は、例えば、被覆した金属(例えば、陽極酸化アルミ)を含むことができる。幾つかの実施の形態において、例えば、H2、O2、N2、Ar、H2O、アンモニアのような代替的な気体を下流気体として使用することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、例えば、基板上に堆積させるべき金属材料又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体を含む。金属又は半導体材料は、例えば、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlを含むことができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体、又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。幾つかの実施の形態において、下流気体は、炭化水素材料を含む。
【0009】
下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との間の相互作用を最小にする、室の出力に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出力に対する位置にて導入してもよい。下流気体は、解離された下流気体が室の内面と相互作用する程度と下流気体の解離度とを均衡させる、室の出力に対する位置にて導入することができる。解離した下流気体は、エッチング又は清浄化又は基板への堆積を促進させるため使用することができる。
【0010】
プラズマ室の表面の保護を助けるため、障壁(例えば、遮蔽体又はライナー)をプラズマ室の出口及び下流気体の供給口付近に設置することができる。障壁は、反応性気体と化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、障壁は、除去可能であり、定期的な交換を許容するものとする。障壁は、反応性気体に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。障壁は、例えば、プラズマ室の出口に配置されたサファイア材料とし、又はサファイア材料から成るものとすることができる。障壁は、プラズマ室内に部分的に配置することができる。
【0011】
幾つかの実施の形態において、障壁は、セラミック及び(又は)ガラス材料(例えば、サファイア、石英、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素又は窒化ホウ素)とし又はセラミック及び(又は)ガラス材料から成るものとすることができる。障壁は、また、解離した下流気体との表面再結合率又は反応率が低く、このため、解離した気体の基板への輸送効率を改良することができるようにした材料にて出来たものとすることができる。低再結合性質の材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、炭化水素系材料及びフッ化炭素系材料を含む。障壁は、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属にて出来たものとすることができる。金属の型式は、金属の所望の機械的性質及び熱的性質に基づいて選ぶことができる。
【0012】
障壁(例えば、遮蔽体又はライナー)の表面は、化学的に適合可能な又は低表面再結合/反応性の材料の層にて被覆することができる。障壁は、また、解離した下流気体と反応する材料にて出来たものとすることもできる。例えば、幾つかの適用例において、ゆっくりと消費される障壁は、汚染物又は粒子の蓄積を回避することができる点にて実際上、望ましい。障壁は、プラズマ室内にて部分的に配置することができる。解離した下流気体とプラズマ室との望ましくない相互反応を少なくするため、プラズマ室の出口と下流気体の噴射供給口との間に追加的なバージ気体を導入することができる。
【0013】
方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るように、下流気体の性質(例えば、圧力、流量及び室の出口から噴射される距離の1つ又はより多く)を特定するステップを含む。方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るようプラズマ気体の性質(例えば、圧力、流量、気体の型式、気体の組成及びプラズマへの電力の1つ又はより多く)を特定するステップを含む。
【0014】
別の形態において、本発明は、活性化した気体を室内にてプラズマにより発生させるステップを含む、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進するのに十分なエネルギレベルを有するよう室の出口に十分に近い位置にて室の外側で活性化した気体中に下流気体を導入するステップも含む。この位置は、室の出口から十分に隔てられており、このため、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする。
【0015】
別の形態において、本発明は、フォトレジストをエッチングする方法に関する。該方法は、室内に配置されたプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進するのに十分なエネルギレベルを含み、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないよう下流気体を活性化した気体の少なくとも一部分と組み合わせるステップを含む。方法は、また、基板を解離した下流気体にてエッチングするステップを含む。方法は、また、表面を解離した下流気体にて清浄化するステップを含むこともできる。方法は、また、材料を基板上に堆積させるために使用することもできる。方法は、粉体を生成するために使用することもできる。
【0016】
別の形態において、本発明は、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。方法は、また、下流気体を導入して、プラズマにより画成された領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進することを可能にし、励起された気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップも含む。
【0017】
本発明は、1つの実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、プラズマを室内にて発生させるプラズマ源を含み、プラズマは、活性化した気体を発生させる。該システムは、また、活性化した気体の少なくとも一部分を下流気体と組み合わせて、活性化した気体が下流気体の励起(例えば、解離)を促進することを可能にし、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするしゅだんも含む。幾つかの実施の形態において、活性化した気体と下流気体との間の相互作用は、下流気体のイオン化を促進する。例えば、活性化した気体から下流気体へのエネルギの伝達は、下流気体の化学的反応性を増すことになる。
【0018】
本発明は、別の形態において、ハロゲン気体がプラズマ室の壁と実質的に相互作用(例えば、浸食)することなく、プラズマ室の下流の位置にてプラズマにより活性化した気体によりハロゲンを含有する気体(例えば、NF3、CHF3、及びCF4)を解離する装置及び方法に関する。
【0019】
本発明は、別の実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、プラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するように下流気体を導入し、活性化した気体は、下流気体の励起(例えば、解離)を促進し、励起された下流気体は、解離した下流気体であり、室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【0020】
該システムは、室の浸食を少なくし得るよう室の出口に配置された障壁を含むことができる。該障壁は、例えば、室内に部分的に配置することができる。障壁は、例えば、室の出口通路内に部分的に配置することができる。システムは、室の出口通路内に配置された障壁を含むことができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【0021】
室は、石英材料を含むことができる。幾つかの実施の形態において、室は、単一の溶融石英片である。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状をしている。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。
【0022】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させる方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、下流気体は堆積させるべき材料を含み、解離した下流気体がプラズマ室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。
【0023】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源によって発生される。遠隔プラズマ源は、例えば、RFプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との相互作用を最小にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、解離した下流気体が室の内面と相互作用する程度と、下流気体の解離度とを均衡させる、室の出口に対する位置にて導入することができる。堆積させるべき材料は、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlの1つ又はより多くを含むことができる。
【0024】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させるシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、堆積材料を含む下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起(例えば、解離)を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【0025】
堆積させるべき材料は、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Ta、W、Mo、Ti、Hf、Zr、Cu、Sr又はAlの1つ又はより多くとすることができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合するミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。該システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【0026】
本発明は、別の形態において、気体を励起するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔のプラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源を更に含む。システムは、また、室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部も含む。
【0027】
幾つかの実施の形態において、該空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少する長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも2.5mm(1/10インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約5.08mmから50.8mm(2/10インチから2インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mmから1.524mm(1/10ミルから60ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.025mmから0.508mm(1ミルから20ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は、約0.0025mmから約1.524mmである。
【0028】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、システムは、出口フランジと噴射源との間に密封機構を含む。密封機構はOリングを含むことができる。密封機構はばねシールを含むことができる。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れ、Oリングを更に保護するようにすることができる。
【0029】
本発明は、別の形態において、気体を励起する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。該方法は、また、室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップも含む。
【0030】
幾つかの実施の形態において、空隙は、励起された気体を室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送する量を減少させる長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも2.5mm(1/10インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は約5.08mmから50.8mm(2/10インチから2インチ)の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mmから1.524mm(1/10ミルから60ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.025mmから0.508mm(1ミルから20ミル)の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は約0.0025mmから約1.524mmである。
【0031】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、該方法は、また、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップも含む。真空シールは、密封機構を使用して形成することができる。幾つかの実施の形態において、真空シールは、Oリング又はばねシールを使用して形成される。
【0032】
別の形態において、本発明は、気体を励起するシステムを提供する。システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする、噴射源を含む。
【0033】
幾つかの実施の形態において、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、また、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁も含む。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置されている。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも室の出口通路内に配置されている。幾つかの実施の形態において、システムは、また、室の出口通路に配置された障壁も含む。
【0034】
幾つかの実施の形態において、室は石英を含む。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状の室である。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。幾つかの実施の形態において、システムは、また、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサも含む。幾つかの実施の形態において、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。幾つかの実施の形態において、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置されている。
【0035】
本発明の上記及びその他の目的、形態、特徴及び有利な効果は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載からより明らかになるであろう。
【0036】
上記及びその他の目的、特徴及び有利な効果並びに本発明自体は、必ずしも正確な縮尺通りではない添付図面と共に読んだとき、以下の一例としての説明から一層完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0037】
図1は、本発明を具体化する解離した気体を発生させる気体解離システム100の部分概略図である。気体の反応性が向上するようにするため、気体を活性化して気体を励起した状態にすべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合、気体は、イオン、遊離基、原子及び分子を保持する解離した気体を発生させるよう励起される。システム100は、気体管116を介してプラズマ室108と接続されたプラズマ気体源112を含む。弁120は、プラズマ気体源112から気体管116を通ってプラズマ室108内に達するプラズマ気体(例えば、O2、N2、Ar、NF3、H2、He)の流れを制御する。弁120は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。プラズマ発生器184は、プラズマ室108内にてプラズマ132の領域を発生させる。プラズマ132は、プラズマ活性化した気体134を含み、該気体の一部分は、室108から流れ出る。プラズマ活性化した気体134は、プラズマ132がプラズマ気体を加熱し且つ活性化する結果として生成される。この実施の形態において、プラズマ発生器184は、部分的にプラズマ室108の周りに配置されている。システム100はまた、接続部128を介してプラズマ発生器184に電力を提供し、プラズマ室108内にてプラズマ132(活性化した気体134を含む)を発生させる電源124も含む。プラズマ室108は、例えば、アルミニウム又は耐火性金属のような金属材料にて形成し又は石英又はサファイアのような誘電性材料にて形成することができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体以外の気体を使用して、活性化した気体を発生させることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体を使用して、プラズマを発生させ且つ活性化した気体を発生させることができる。
【0038】
プラズマ室108は、通路168を介してプロセス室156の供給口176と接続された出口172を有する。活性化した気体134の少なくとも一部分は、プラズマ室108の出口172から流れ出て且つ、通路168を通って流れる。活性化した気体134にて運ばれるエネルギ量は、通路168の長さに沿った距離と共に減少する。噴射源104(例えば、気体噴射源)が通路168の長さに沿って距離148に配置されている。噴射源104は、また、プラズマ室108の下方部分内に配置することもできる。気体噴射源104は、気体(例えば、活性化した気体134により解離すべき下流気体)を通路168の領域164内に導入する少なくとも1つの気体の供給口180を有している。下流気体源136は、下流気体(例えば、NF3、CF4、CHF3、C2F6、C2HF5、C3F8、C4F8、XeF2、Cl2、ClF3、H2又はNH3)を気体管140及び気体の供給口180を通して通路168の領域164内に導入する。弁144が気体管140を通る下流気体の流れを制御する。下流気体は、例えば、Si、Ge、Ga、In、As、Sb、Al、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Hf、Sr、又はZrを保持する堆積前駆体を含むことができる。弁144は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。
【0039】
距離148にて通路168の領域164内に導入された下流気体は、活性化した気体134の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体152の流れを生成する。本明細書にて使用した「下流気体」という語は、気体の供給口180を通して通路168内に導入された気体を意味する。本明細書にて使用した「解離した下流気体」という語は、活性化した気体134が下流気体と相互作用する結果として生成された気体を意味する。解離した下流気体152は、例えば、活性化した気体134、下流気体及び活性化した気体134により励起された(例えば、解離された)下流気体の混合体を保持することができる。幾つかの実施の形態において、解離した下流気体152は、活性化した気体134により解離された気体を実質的に含有している。その他の実施の形態において、解離した下流気体152は、例えば、活性化した気体134を実質的に含有している。
【0040】
解離した下流気体152は、通路168を通ってプロセス室156の供給口176内に流れる。プロセス室156内に配置された試料ホルダ160は、解離した下流気体152により処理された材料を支持する。選択随意的な気体分配器又はシャワーヘッド(図示せず)を室156の供給口176に設置して、解離した気体を例えば、ホルダ160上に配置された基板の表面まで一様に分配することができる。1つの実施の形態において、解離した下流気体152は、プロセス室156内にて試料ホルダ160上に配置された半導体ウェハ又は基板のエッチングを促進する。別の実施の形態において、解離した下流気体152は、プロセス室156内にて試料ホルダ160上に配置された基板への薄膜の堆積を促進する。活性化した気体134は、下流気体と相互作用して解離した下流気体152を生成するのに十分なエネルギを有する。
【0041】
幾つかの実施の形態において、通路168の領域164内に導入された気体のある比率分は、活性化した気体134により解離される。下流気体の解離度(例えば、率)は、例えば、エネルギレベル及び活性化した気体134にて運ばれるエネルギ量の関数である。活性化した気体134は、下流気体の結合エネルギレベルよりも大きいエネルギレベルを有して、下流気体の原子間の結合を破って解離を実現する。幾つかの実施の形態において、活性化した気体134は、多数の衝突過程を通して下流気体を熱的に励起し且つ解離するのに十分なエネルギを運ぶこともできる。単に一例として、CF4は、約5.7eVの結合エネルギレベルを有し、NF3は、約3.6eVの結合エネルギレベルを有する。従って、同様の解離システム100の作動状態下にて、CF4を解離させるためには、NF3を解離させるのに必要な量よりも多量の活性化した気体134のエネルギが必要とされる。
【0042】
別の実施の形態において、活性化した気体134内に保持されたエネルギ量は、通路168に沿った室108の出口172からの距離と共に減少するから、距離148は、活性化した気体134が下流気体源104により通路168内に導入された下流気体の励起(例えば、解離)を効果的に促進するように、気体の供給口180をプラズマ室108の出口172に対して配置するため十分短くなければならない。距離148は、また、解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と実質的に相互作用しないよう気体供給口180をプラズマ室108の出口172に対して配置するのに十分長くなければならない。幾つかの実施の形態において、例えば、プラズマの密度がプラズマ室108の上方部分内にて濃縮されるとき、噴射源104は、プラズマ室108の下方部分内に配置することができる。
【0043】
1つの実施の形態において、システム100は、室108の出口172にて通路168内に配置された障壁(例えば、図示しない遮蔽体又はライナー)を含む。障壁は、システム100内にて反応性気体に対する通路168の露呈を少なくすることにより、通路168を保護する。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、部分的に室108内に配置される。遮蔽体又はライナーは、反応性気体(例えば、活性化した気体134及び解離した下流気体152)に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。このようにして、遮蔽体又はライナーが反応性気体に対して露呈されるから、遮蔽体又はライナーを使用して、室108の浸食を減少させることができる。
【0044】
1つの実施の形態において、ライナーは、室108の出口172にて通路168内に配置された管状材料である。ライナーは、反応性気体に対して化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。ライナーは、完全に又は部分的にサファイア材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは除去可能であり、定期的な交換を許容する。このため、遮蔽体又はライナーは、化学的整合性が得られるようプラズマ室と同一の材料にて出来たものとすることができる。
【0045】
幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、室108内にて構成要素に加わる熱的応力を減少させる。遮蔽体又はライナーは、活性化した気体134及び解離した下流気体152内の反応性種の損失を減少させ、これにより反応性種の排出量を最大にする材料にて出来たものとすることができる。低再結合の性質を有する材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、サファイア、炭化水素及びフロオロカーボンを含む。遮蔽体又はライナーは、優れた機械的性質及び熱的性質が得られるよう金属(例えば、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチール)にて出来たものとすることもできる。金属遮蔽体又はライナーの表面は、全体的な性能を向上させ得るよう、化学的に適合可能又は低表面再結合/反応材料の層にて被覆することができる。
【0046】
1つの実施の形態において、システム100は、プラズマ室108の出口172と気体の供給口180との間に追加的なパージ気体の供給口(図示せず)を含む。パージ気体は、気体の供給口180を通って流れ、下流気体がプラズマ室108内に逆流するのを防止する(又は最小限にする)。逆流は、プラズマ気体の流量が小さいときに生じる。パージ気体は、希ガス(例えば、Ar又はHe)又はプロセス気体(例えば、O2又はH2)とすることができる。
【0047】
1つの実施の形態において、システム100は、通路168内の下流気体の解離率を測定するセンサ(図示せず)を含む。特定の実施の形態において、同一のセンサを使用して解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と好ましくない相互作用する程度を決定する。解離率及び解離した下流気体152が室108の内面と反応する程度の双方を測定する、一例としてのセンサは、ウィスコンシン州、マディソンのサーモエレクトロンコーポレーション(Thermo Electron Corporation)が販売するニコレット510Pメトロロジーツール(Nicolet 540P Metrology Tool)である。センサは、例えば、SiF4の存在を測定する。SiF4は、石英プラズマ室と反応するフッ素の副産物(解離した下流気体)である。センサは省いてもよい。しかし、システム100にてセンサを使用することができる。従って、例えば、SiF4が高レベルにて存在することを表示するセンサの測定値は、解離した下流気体152が石英プラズマ室108の内面と好ましくなく相互作用することを示す。下流気体の解離率は、多様なファクタに依存する。1つのファクタは、下流気体が通路168の領域164内に導入されるときの距離148である。別のファクタは、下流気体が通路168の領域164内に導入される距離148における活性化した気体134内のエネルギ量である。
【0048】
1つの実施の形態において、下流気体は、解離した気体152とプラズマ室108の内面との間の相互作用を最小にする、プラズマ室108の出口172に対する距離148にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、プラズマ室108の出口172に対する距離148にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体152がプラズマ室108の内面と相互作用する程度を下流気体の解離度と均衡させる、プラズマ室108の出力部172に対する距離148にて導入される。
【0049】
プラズマ源184は、例えば、直流プラズマ発生器、無線周波数(RF)プラズマ発生器又はマイクロ波プラズマ発生器とすることができる。プラズマ源184は、遠隔プラズマ源とすることができる。単に一例として、プラズマ源184は、マサチューセッツ州、ウィルミントンのMKSインスツルメンツインク(MKS Instruments)が製造するアストロン(ASTRON)(登録商標名)又はR*エボルーション(R*evolution)(登録商標名)遠隔プラズマ源とすることができる。直流プラズマ発生器は、プラズマ気体(例えば、O2)内にて2つの電極の間に電位を印加することにより、直流放電を発生させる。RFプラズマ発生器は、電源からのエネルギをプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより、RF放電を発生させる。マイクロ波プラズマ発生器は、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持するプラズマ室内に直接結合することにより、マイクロ波放電を発生させる。
【0050】
1つの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源であり、室108は石英室である。石英室は、例えば、単一の溶融石英片とすることができる。その他の実施の形態において、代替的な型式のプラズマ源及び室の材料を使用することができる。例えば、サファイア、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属又は陽極酸化アルミのような被覆した金属を使用することができる。
【0051】
電源124は、例えば、RF電源又はマイクロ波電源とすることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ室108は、プラズマ室108内にてプラズマ132を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷を発生させる手段を含む。最初のイオン化事象は、プラズマ室108に印加される短い高電圧パルスとすることができる。パルスは、約500−10,000ボルトの電圧を有し、また、約0.1マイクロ秒から100マイクロ秒の長さとすることができる。アルゴンのような希ガスをプラズマ室108内に挿入してプラズマ132を着火するのに必要な電圧を減少させることができる。また、紫外光線を使用してプラズマ室108内にてプラズマ132を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷をプラズマ室108内にて発生させることができる。
【0052】
例えば、弁116(例えば、質量流量制御装置)の作動を制御してプラズマ気体源112からプラズマ室108内へのプラズマ気体の流れを調節するため、制御システム(図示せず)を使用することができる。制御システムは、また、弁144(例えば、質量流量制御装置)の作動を制御して下流気体源136から領域164内への下流気体の流れを調節することもできる。また、制御システムを使用してプラズマ発生器184の作動パラメータ(例えば、プラズマ132に、その後、活性化気体134に印加される電力又は気体の流量又は圧力)を改変することもできる。
【0053】
幾つかの実施の形態において、システム100は、プロセス室156内にて試料ホルダ160の上に配置された半導体ウェハ上に材料を堆積させることも考えられる。単に一例として、下流気体は、堆積材料(例えば、SiH4、TEOS又はWF6)を含むことができる。下流気体は、また、例えば、Si、Ge、Ga、In、Sn、As、Sb、Al、Cu、Ta、Ti、Mo、W、Hf、Sr及びZrを保持するその他の堆積前駆体を含むこともできる。活性化した気体134は、下流気体内の堆積材料と相互作用し、試料ホルダ160上に配置されたウェハに堆積させることのできる堆積種を形成する。堆積前駆体をプラズマに露呈させることにより、前駆体分子は気体の表面にて分解する。従って、活性化した気体により前駆体を励起させることは、堆積表面上の前駆体を分解させることが好ましい適用例にて有益であろう。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る1つ又はより多くの気体を含み又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。
【0054】
システム100は、鏡、フィルタ又はレンズのような基板上に光学被覆を堆積させるため使用することができる。システム100は、基板の表面性質を改変するため使用することができる。システム100は、表面を生物適合性にし、又はその水吸収性質を変化させるため使用することができる。システム100は、顕微鏡的又はナノスケール粒子又は粉体を発生させるため使用することができる。
【0055】
図2A及び図2Bには、本発明の原理を具体化する噴射源104の1つの実施の形態が示されている。この実施の形態において、噴射源104は、中央領域164を画成するディスク形状の本体200を有している。領域164は、本体200の第一の端部208から本体200の第二の端部212まで伸びている。噴射源104は、また、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有する。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿って開口部まで半径方向に伸びている。
【0056】
1つの実施の形態において、供給口180は、例えば、図1の下流気体源136のような下流気体源と接続されている。下流気体源136は、供給口180を介して領域164まで下流気体の流れを提供する。活性化した気体134は、噴射源104の第一の端部204の噴射源104に入る。活性化した気体134の少なくとも一部分は、下流気体の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体152を生成する。解離した下流気体152は、噴射源104の本体200の第二の端部212から流れ出て且つ、例えば、解離システム100の通路168に沿って流れる。供給口180の代替的な数、幾何学的形態及び角度向きとすることが考えられる。単に一例として、供給口180は、図2Bの端面図の向きから見たとき、噴射源104の本体200の領域164の中心に対してある角度にて向き決めすることができる。
【0057】
図3A及び図3Bに示した別の実施の形態において、噴射源104は、領域164を画成するディスク形状本体200を有する。本体200は、第一の端部208と第二の端部212とを有する。噴射源104は、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有する。その他の実施の形態にて、代替的な供給口の数を使用することができる。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿って開口部まで角度304にて伸びている。1つの実施の形態において、供給口180は、下流気体源、例えば、図1の下流気体源136と接続されている。下流気体源136は、供給口180を介して下流気体の流れを領域164に提供する。下流気体は、本体200の第一の端部208を介して領域164に入る活性化した気体134により少なくとも部分的に解離される。解離した下流気体152は、本体200の第二の端部212にて領域164から出る。
【0058】
単に一例として、NF3を解離させるため1つの実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用してNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対し、約0.5mmの内径を選んだ。図4には、図1の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ400が示されている。グラフ400のY軸412はNF3の解離率である。グラフ400のX軸416は、NF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域164内に噴射される距離148である。
【0059】
図4には、プラズマ気体(O2/N2)及び下流気体(NF3)の流量が一定であるとき、NF3の解離率は気体圧力と共に増大し、また、プラズマ室の出口からの距離と共に減少することが示されている。距離148が増大すると、NF3の解離率は、特定のプラズマ気体圧力レベル(266.644Pa(2トル)、399.966Pa(3トル)、533.288Pa(4トル)、666.61Pa(5トル)(曲線408)、799.932Pa(6トル)(曲線404)、933.254Pa(7トル))の場合、減少する。単に一例として、曲線404は、プラズマ気体圧力799.932Pa(6トル)にてプラズマ室108内へのO2/N2プラズマ気体流量が4/0.4slmである場合、NF3の解離率は、距離148が約1.0cmに等しいときの約92%のNF3の解離から距離148が約12.2cmに等しいときの約8%のNF3の解離まで減少することを示す。曲線408は、プラズマ気体圧力666.61Pa(5トル)のとき、プラズマ室108内へのO2/N2プラズマ気体流量が4/0.4slmの場合、NF3の解離率は、距離148が約1.0cmに等しいときの約77%のNF3の解離から距離148が約12.2cmに等しいときの約3%のNF3の解離まで減少することを示す。
【0060】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない影響が最小であることが測定された。ニコレット510Pセンサの検出感度は1sccmのSiF4であった。実験において、石英プラズマ室108の出口172に対してNF3(下流気体)が領域164内に噴射されるときの色々なプラズマ気体圧力及び距離148について、ニコレットセンサを使用してSiF4は測定されなかった。
【0061】
単に一例として、CF4を解離するための実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104は、CF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入するため使用した。供給口180の各々に対し約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対する角度304として30゜の角度を選んだ。図5には、図1の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ500が示されている。グラフ500のY軸512はCF4の解離率である。グラフ500のX軸516は、石英プラズマ室108の出口172に対してCF4(下流気体)が通路168の領域164内に噴射されるときの距離148である。
【0062】
図5には、距離148が増大すると、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力(533.288Pa(4トル)におけるN20.4slmと混合させたO24slm、533.288Pa(4トル)における4slmのO2(曲線504)、266.644Pa(2トル)における3slmのN2、799.932Pa(6トル)における6slmのAr(曲線508))の場合、CF4の解離率は減少することが示されている。単に一例として、曲線504は、プラズマ室108内にて533.288Pa(4トル)の圧力のとき、4slmの流量の場合にてO2プラズマ気体がプラズマ気体源112から流れる場合、CF4の100sccmの解離率は、距離148が約0.53cmに等しいときの約33%のCF4の解離率から距離148が約1.05cmに等しいときの約2%のCF4の解離率まで減少することを示す。曲線508は、799.932Pa(6トル)の圧力にてプラズマ室108内へ6slmのArプラズマ気体流量の場合、CF4の解離率は、距離148が約0.53cmに等しいときの約24%のCF4の解離率から距離148が約1.05cmに等しいときの約1%のCF4の解離率まで減少することを示す。
【0063】
実験において、本明細書にて上述したニコレット501Pセンサを使用して、石室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量、圧力及びCF4(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域164内に噴射されるときの距離148の場合、ニコレットセンサを使用してSiF4は測定されなかった。
【0064】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104は、100sccmのNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入するために使用した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、石英プラズマ室108の出口172に対して約1cm(すなわち距離148)にて通路168の領域164内に導入した。図6には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ600が示されている。グラフ600のY軸612はNF3の解離率である。グラフ600のX軸616は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体(N2(曲線604)、10/1の気体流量領域におけるO2/N2(曲線608)、Ar(曲線610)、H2及びHe)の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【0065】
単に一例として、曲線604は、N2プラズマ気体の場合、100sccmのNF3の解離率は、N2プラズマ気体流量が約1.0slmのときの約16%のNF3の解離率から約2.3slmのときの約82%のプラズマNF3の解離率まで増大することを示す。曲線608は、O2/N2プラズマ気体の場合、100sccmのNF3の解離率は、2/0.2slmのO2/N2気体流量における約16%のNF3の解離率から約5.5/0.55slmのO2/N2気体流量における約79%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線610は、Arプラズマ気体の場合、100sccmの流量のNF3の解離率は、約2.0slmのArプラズマ気体流量における約14%のNF3の解離率から約10slmのArプラズマ気体流量における約29%のNF3の解離率まで増大することを示す。
【0066】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0067】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用して100sccmのNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、プラズマ室108の出口172に対して約1.0cm(すなわち距離148)にて導入する。図7には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ700が示されている。グラフ700のY軸712は、NF3の解離率である。グラフ700のX軸716は、プラズマ室108内に導入されたプラズマ気体のトルによる気体圧力である。実験の操作条件下にて、Arプラズマ気体(曲線710にて図示)を使用する場合のNF3の解離率は、Ar気体圧力に対して比較的敏感でなかった。
【0068】
単に一例として、曲線704は、1slmのN2プラズマ気体流量の場合、100sccmのNF3の解離率は、133.322Pa(1トル)のプラズマ気体圧力における約15%のNF3の解離率から399.966Pa(3トル)のプラズマ気体圧力における約42%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線708は、4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流の場合、100sccmのNF3の解離率は、133.322Pa(1トル)のプラズマ気体圧力における約10%のNF3の解離率から799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における約90%のNF3の解離率まで増大することを示す。曲線710は、6slmのArプラズマ気体流の場合、100sccmのNF3の解離率は、266.644Pa(2トル)のプラズマ気体圧力における約19%、799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における22%、1333.22Pa(10トル)のプラズマ気体圧力における約21%であることを示す。
【0069】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0070】
NF3を解離させるため別の実験を行った。図2A及び図2Bの噴射源104を使用してNF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。下流気体(NF3)は、プラズマ室108の出口172に対して約1cm(すなわち距離148)にて導入する。図8には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたNF3の解離結果のグラフ800が示されている。グラフ800のY軸812は、NF3の解離率である。グラフ800のX軸816は、sccmで表わした下流NF3の流量である。
【0071】
図8のグラフ800の曲線804は、4/04slmの流量及び666.61Pa(5トル)の圧力におけるO2/N2プラズマ気体の場合、NF3の解離率は、約25sccmのNF3の流量から約200sccmのNF3の流量まで約75%のままであることを示す。これらの操作条件下にて、NF3の解離率は、NF3の解離率が比較的一定であること(曲線804)から証明されるように、NF3の流量に対して比較的敏感でないことを示す。図8のグラフ800の曲線806は、約6slmの流量及び799.932Pa(6トル)の圧力におけるArプラズマ気体の場合、NF3の解離率は、約50sccmのNF3の流量における約40%から約200sccmのNF3の流量における約15%まで減少することを示す。
【0072】
実験において、本明細書にて上記に説明したニコレット510Pセンサを使用して石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々な気体解離システム100の操作条件に対しニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0073】
単に一例として、CF4を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用して100sccmのCF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対し角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CF4)は、プラズマ室108の出口172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。図9には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ900が示されている。グラフ900のY軸912は、CF4の解離率である。グラフ900のX軸916は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体(N2(曲線904)、O2/N2(曲線908)、O2、Ar)の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【0074】
図9には、下流気体CF4の流量が100sccmのとき、CF4の解離率は、プラズマ気体流量の増加と共に増大することが示されている。単に一例として、曲線904は、N2プラズマ気体の場合、分当たり100標準立方センチメートル流量のときのCF4の解離率は、約1.0slmのN2プラズマ気体流量における約10%のCF4の解離率から約3slmのN2プラズマ気体流量における約32%のCF4の解離率まで増大することを示す。曲線908は、O2/N2プラズマ気体の場合、CF4の100sccm流量のときの解離率は、約2.0/0.2slmのO2/N2プラズマ気体流量における約5%のCF4の解離率から約5.0/0.5slmのO2/N2プラズマ気体流量における約46%のCF4の解離率まで増大することを示す。
【0075】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0076】
単に一例として、CF4を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用して、100sccmのCF4を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対し約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対する角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CF4)をプラズマ室108の出口172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。図10には、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCF4の解離結果のグラフ1000が示されている。グラフ1000のY軸1012は、CF4の解離率である。グラフ1000のX軸1016は、プラズマ気体(1slmのN2、4/0.4slmのO2/N2(曲線1004)、4slmのO2及び6slmのAr(曲線1008))のトルによる気体圧力である。
【0077】
曲線1004は、4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流の場合、分当たりの100標準立方センチメートル流量におけるCF4の解離率は、133.322Pa(1.0トル)におけるプラズマ気体圧力の約5%のCF4の解離率から799.932Pa(6トル)のプラズマ気体圧力における約39%のCF4の解離率まで増大することを示す。曲線1008は、6slmのArプラズマ気体流の場合、分当たりの100標準立方センチメートル流量におけるCF4の解離率は、266.644Pa(2.0トル)のプラズマ気体圧力における約20%のCF4の解離率から1333.22Pa(10トル)のプラズマ気体圧力における約25%のCF4の解離率まで増大することを示す。
【0078】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0079】
単に一例として、CHF3を解離するため別の実験を行った。図3A及び図3Bの噴射源104を使用してCHF3を噴射源104の本体200の領域164内に導入した。供給口180の各々に対して約0.5mmの内径を選んだ。供給口180の各々に対し角度304として30゜の角度を選んだ。下流気体(CHF3)をプラズマ室108の出力部172に対して約0.5cm(すなわち距離148)にて導入する。
【0080】
図11Aには、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCHF3の解離結果のグラフ1100が示されている。プラズマ気体は、O2対N2の比が10:1のO2/N2混合体である。グラフ1100のY軸1112は、CHF3の解離率である。グラフ1100のX軸1116は、プラズマ気体源112により室108内に導入されたプラズマ気体中の分当たりの標準リットルによるO2の気体の流量である。図11Aの曲線1104は、199.983Pa(1.5トル)のプラズマ気体圧力及び100sccmの下流CHF3流量の場合、1slmから4slmプラズマ気体におけるO2の流量においてほぼ100%のCHF3の解離率が得られることを示す。
【0081】
図11Bには、図1の気体解離システム100のような、気体解離システムにて得られたCHF3の解離結果のグラフ1102が示されている。グラフ1102のY軸1114は、CHF3の解離率である。グラフ1102のX軸1118は、sccmによる下流CHF3の流量である。図11Bの曲線1108は、199.983Pa(1.5トル)の圧力にて4slmのO2及び0.4slmのN2のプラズマ気体流量の場合、100sccmから200sccm下流CHF3流量においてほぼ100%のCHF3の解離率が得られることを示す。
【0082】
実験において、本明細書にて説明したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、CHF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出口172に対して領域164内に噴射される色々なプラズマ気体圧力及び距離148に対してニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0083】
図12に示した別の実施の形態において、システム100は、気体管116を介してプラズマ室108と接続されたプラズマ気体源112を含む。プラズマ発生器184は、プラズマ室108内にてプラズマ領域132を発生させる。プラズマ132は、その一部分がプラズマ領域132から流れ出るプラズマ活性化した気体134から成っている。システム100は、噴射源104を含む。この実施の形態において、噴射源104は、噴射源104の気体供給口に結合されたL字形管190を含む。管190は、気体(例えば、活性化した気体134により解離すべき下流気体)をシステム100の領域192内に導入する。領域192(すなわち活性化した気体134が下流気体と相互作用する位置)は、管190の出口196が配置される場所に依存する。管190の出口196は、例えば、プラズマ室108の出口172内にて距離194に配置することができる。これと代替的に、例えば、噴射源104が出口172から離れる方向に向け且つプロセス室156に向けて動く場合、管190の出口196は、室108の出口172の外側の距離に配置してもよい。このようにして、下流気体はプラズマ室108内に又は外側にてシステム100内に導入することができる。
【0084】
単に一例として、NF3を解離するため1つの実験を行った。図12の噴射源104を使用して、NF3をシステム100の領域192内に導入した。図13には、図12の気体解離システム100のような気体解離システムにて得られたNF3解離結果のグラフ1300が示されている。グラフ1300のY軸1312は、NF3の解離率である。グラフ1300のX軸1316は、NF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出口172に対して領域192内に噴射される距離である。この実験において、1回の試験の間、NF3は、室108の出口172内にて約0.5cmの距離194にて噴射した。また、追加的な試験の間、室108の出口172の外側にて距離148(約1.0cm、3.8cm、6.6cm、9.4cm、12.2cm)にてNF3を噴射した。
【0085】
図13には、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力(533.288Pa(4トル)におけるO2の分当たり4標準リットル(slm)(曲線1304)、266.644Pa(2トル)にて3slmのN2、1199.9Pa(9トル)にて10slmのAr、799.932Pa(6トル)にて6slmのAr、533.288Pa(4トル)にて0.4slmのN2と混合した4slmのO2(曲線1308))の場合、NF3の解離率が減少することが示されている。単に一例として、曲線1304は、プラズマ室108内にて533.288Pa(4トル)の圧力にて分当たり4標準リットル(slm)の量にてO2プラズマ気体流がプラズマ気体源112から流れる場合、NF3の分当たり100標準立方センチメートル(sccm)の解離率は、約0.5cmに等しい距離194における約90%のNF3の解離率から約12.2cmに等しい距離148における約2%のNF3の解離率まで減少することを示す。曲線1308は、533.288Pa(4トル)の圧力におけるプラズマ室108内の4/0.4slmのO2/N2プラズマ気体流量の場合、NF3の解離率は、約0.5cmに等しい距離194における約81%のNF3の解離率から約12.2cmに等しい距離148における約0%のNF3の解離率まで減少することを示す。
【0086】
実験において、本明細書にて上述したニコレット510Pセンサを使用して、石英室108に対する解離した下流気体152の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体圧力及びNF3(下流気体)が石英プラズマ室108の出力部172に対して領域192内に噴射される距離194、148にてニコレットセンサを使用してSiF4は、測定されなかった。
【0087】
図14は、本明細書を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源104を含む気体解離システム(例えば、図1のシステム100)の一部分を示す概略断面図である。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化の目的のため、室108の一部分のみを図示)の出口172と接続されている。噴射源104は、噴射源104の本体200を貫通して伸びる6つの供給口180a、180b、180c、180d、180e、180f(全体として180)を有している。図面の明確化の目的のため、供給口180b、180c、180e、180fは、図示されていない。供給口180の各々は、本体200の外面204の開口部から本体200の領域164の内面214に沿った開口部まで角度304にて伸びている。供給口180は、下流気体源(例えば、図1の下流気体源136)と接続されて供給口180を介して領域164に下流気体の流れを提供する。
【0088】
プラズマ活性化した気体134は、プラズマ室108の出口172を通って領域164に入る。2つの気体流が混合したとき、下流気体とプラズマ活性化した気体134との反応が生じる。気体の混合を向上させると、下流気体の解離が向上する。幾つかの実施の形態において、気体の混合は、プラズマ室の出口172付近にて生ずることが有益である。このようにして、混合は、解離した気体が例えば、プロセス室に入るとき、解離した気体に与える効果を最小にすることができる。
【0089】
幾つかの実施の形態において、システムは、気体混合装置を含む。ヘリカルミキサ、ブレード、スタック型シリンダミキサのような色々なスタティックフローミキサを使用して解離気体とプラズマ活性化した気体134とを混合させることができる。図14を参照すると、この実施の形態において、領域164の直径1404は、プラズマ室の出口172の直径1408よりも大きい。出口1408の直径1408が領域164の直径1404に移行することに起因して、流路の直径が突然、拡張した場合、活性化した気体流134が発生する領域164内にて乱流及び気体の再循環が生ずる。乱流及び再循環に起因する混合の増大は、下流気体の解離を向上させることになる。
【0090】
図15A及び図15Bは、本発明を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源104を含む、気体解離源(例えば、気体を解離させるため下流過程を利用しない図1の源又は別の源)を示す断面図である。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化の目的のため室108の一部分のみを図示)の出口172と接続されている。プラズマ室108は、フランジ1516を有する。Oリング1504(又はその他の適宜な密封機構)は、フランジ1516と気体解離源の一部分1500との間にシール(例えば、真空シール)を提供する。幾つかの実施の形態において、フランジ1516は本体200と当接する。しかし、幾つかの実施の形態において、フランジ1516は本体200と当接しない。図15Bは、図15Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。
【0091】
この実施の形態において、システムは、フランジ1516と噴射源104の本体200との間に空隙1508を形成する特徴部1512を含む。空隙1508は、噴射源104の本体200内に配置された励起した気体をOリング1504まで搬送する量を減少させる(例えば、最小にし又は阻止する)。この実施の形態において、空隙1508は、長く、狭小な空隙1508である。この実施の形態において、フランジ1516は、石英材料を含み、特徴部1512は、アルミニウムフランジ1512である。アルミニウム特徴部1512は、石英フランジ1516を噴射源104の本体200内に配置されたフッ素を含有する気体から保護する。この実施の形態において、特徴部1512は、また、フランジ1516と本体200との間の摩擦を制限する。このようにして、フランジ1516は、本体200と直接摩擦接触しないため、粒子の発生量は減少する。更に、システム(例えば、Oリング1504及びフランジ1516)の寿命が引き伸ばされる。
【0092】
上述したように、空隙1508は、長く且つ狭小な空隙である。一部の実施の形態において、空隙の長さは、少なくとも2.54mm(1/10インチ)である。その他の実施の形態において、空隙の長さは、約5.08mm(2/10インチ)から50.8mm(2インチ)である。更に、空隙の幅(Y軸線に沿った距離)は、汚染を制限し得るよう狭小である。幾つかの実施の形態において、空隙は、約0.0025mm(1/10ミル)から1.524mm(60ミル)の範囲の幅を有する。その他の実施の形態において、空隙は、約0.025mm(1ミル)から0.508mm(20ミル)の範囲の幅を有する。
【0093】
特徴部1512としてばねシールを使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。1つの実施の形態において、特徴部1512は、非汚染性材料(例えば、アルミニウムのような、噴射源104の本体200内にて反応性気体と実質的に反応しない材料)から成るばねシールである。ばねシールは、その弾性的変形範囲内にて圧縮され、また、フランジ1516(例えば、石英フランジ)の引掻き傷を最小にし得るよう穏やかに圧縮し且つ滑らかな境界面を有する。
【0094】
フランジ1516及び特徴部1512を製造するときに代替的な材料(例えば、サファイア、窒化物)を使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。幾つかの実施の形態において、フランジ1516と気体解離源の部分1500との間のシールを提供するため、代替的な密封機構又は構成要素を使用することができる。フランジ1516と気体噴射源の部分1500との間に、ばねシールを使用してもよい。幾つかの実施の形態において、システムの代替的な部分(例えば、室108の異なる部分と気体解離システムの相応する位置との間)の間にシールが提供される。
【0095】
幾つかの実施の形態において、気体解離源は、Oリング1504と空隙1508又は特徴部1512との間にパージ気体の供給口(図示せず)を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れて、Oリング1504を更に保護することができる。
【0096】
図16は、図15A及び図15Bに示した気体解離源のような、気体解離源の一部分を示す等角断面図である。この実施の形態において、特徴部1512は、フランジ1516と噴射源104の本体200との間に配設された環状の形状をした構造体である。
【0097】
図17は、本発明の原理を含む気体解離源100の一部分を示す概略図である。気体解離源100は室108を含む。この実施の形態において、室108は円環状の形状をした室である。気体解離源100は、噴射源104も含む。噴射源104の本体200は、長く、狭小な空隙(図面の明確化の目的のため図示せず)により室108のフランジ1516から分離されている。空隙は、本明細書にて上述したものとと同様に、フランジ1516と噴射源の本体200との間に特徴部1512を配置することにより形成される。
【0098】
幾つかの実施の形態において、図15から図17に関して説明した着想は、気体の下流解離を実現するプラズマシステム内にて利用することができる。その他の実施の形態において、これらの着想は、下流技術を使用せずに、気体の解離を実行するプラズマシステム内にて使用することができる。
【0099】
図18A及び図18Bは、本発明を具体化する気体解離源を示す断面図である。源は、解離した気体を生成するときに使用される噴射源104を含む。噴射源104の本体200は、プラズマ室108(図面の明確化のため、室108の一部分のみが図示)の出口172と接続されている。プラズマ室108はフランジ1816を有する。Oリング1804(又はその他の適宜な密封機構)は、フランジ1816と気体解離源の1つ又はより多くの部分との間にシールを提供する。
【0100】
この実施の形態において、Oリング1804は、噴射源104のリング1800、フランジ1816のリング1818、噴射源104の一部分との間にシールを提供する。この実施の形態において、フランジ1816は、リング1818及びスロット1820を有する。噴射源104は、リング1800と、遮蔽壁1822と、溝1824とを有する。溝1824は、リング1800と遮蔽壁1822(X軸線に沿った)との間に配置されている。図18Bは、図18Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。図18Bに示したように、フランジ1816のリング1818は、噴射源104の溝1824内に配置されている。噴射源104の遮蔽壁1822は、フランジ1816のスロット1820内に配置されている。
【0101】
この実施の形態において、システムは、フランジ1816と、噴射源104の本体200との間に特徴部1812を含む。遮蔽壁1822、スロット1820、リング1818、溝1824、リング1800は組み合わさって、室108の出口172の位置とOリング1804との間に、全体として巡回経路を規定する空隙1808を画成する。空隙1808及び巡回経路が存在することは、噴射源104の本体200内に配置された励起した気体をOリング1804まで輸送する量を減少させる(例えば、最小にし又は阻止する)ことになる。
【0102】
図18Cは、本発明の1つの実施の形態に対する一例としての寸法を示す、図18Aに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。この実施の形態において、出口172の位置からOリング1804まで巡回経路に沿った経路長さは、約22.86mm(0.9インチ)である。この実施の形態において、距離a、b、cは各々、約0.381mm(0.015インチ)である。距離dは約4.98mm(0.9インチ)である。距離eは約4.32mm(0.17インチ)である。距離fは、約3.76mm(0.148インチ)である。距離gは約8.20mm(0.323インチ)である。距離hは約2.72mm(0.107インチ)である。距離i、j、kは、各々約0.508mm(0.02インチ)である。本発明の代替的な実施の形態は、代替的な幾何学的形態、形状、特徴及び寸法を有することができ、また、例えば、噴射源104の本体200内に配置された気体をOリングまで輸送する量を最小にし又は阻止し且つ、システムの組み立て過程を簡略化することができる。
【0103】
図19は、図18A、図18B、図18Cの噴射源104の本体200の一部分を示す3次元的斜視図である。噴射源104は、外側リング1800、遮蔽壁1822、溝1824を含む。溝1824は、リング1800と遮蔽壁1822との間に配置されている。図20A、図20Bは、円環状の形状のプラズマ室、例えば、図18A、図18B、図18Cのプラズマ室108を示す概略図である。プラズマ室108は、リング1818と、フランジ186と、スロット1820とを有する。
【0104】
特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本明細書にて説明したものの変更例、改変例及びその他の実施例は、当該技術の当業者に案出されるであろう。従って、本発明は、上述の一例としての説明ではなくて、特許請求の範囲の精神及び範囲によって判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0105】
【図1】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図2】2Aは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【0106】
2Bは、図2Aの気体噴射源の端面図である。
【図3】3Aは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【0107】
3Bは、図3Aの気体噴射源の端面図である。
【図4】本発明に従った気体解離システムを使用して、NF3がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのNF3の解離率を示すグラフである。
【図5】本発明に従った気体解離システムを使用して、CF4がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのCF4の解離率を示すグラフである。
【図6】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図7】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図8】本発明に従った気体解離システムを使用して、下流NF3の流量の関数としてNF3の解離率を示すグラフである。
【図9】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてCF4の解離率を示すグラフである。
【図10】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてCF4の解離率を示すグラフである。
【図11】11Aは、本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてCHF3の解離率を示すグラフである。
【0108】
11Bは、本発明に従った気体解離システムを使用して、下流CHF3の流量の関数としてCHF3の解離率を示すグラフである。
【図12】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図13】本発明に従った気体解離システムを使用して、NF3がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのNF3の解離率を示すグラフである。
【図14】本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の一部分の断面図である。
【図15A】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図15B】図15Aの一部分の断面図である。
【図16】本発明の原理を具体化する気体解離源の一部分の等角断面図である。
【図17】本発明の原理を具体化する、気体解離源の一部分の概略図である。
【図18A】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図18B】図18Aの一部分の拡大図である。
【図18C】図18Aの一部分の拡大図である。
【図19】本発明の一例としての実施の形態に従った、噴射源の一部分の概略図である。
【図20A】本発明の一例としての実施の形態に従った、円環状の形状のプラズマ室の概略図である。
【図20B】図20Aの円環状の形状のプラズマ室の一部分の拡大図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、
室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部とを備える、気体を励起するシステム。
【請求項2】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、システム。
【請求項3】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、少なくとも2.54mmの長さを有する、システム。
【請求項4】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約5.08mmから50.8mmの長さを有する、システム。
【請求項5】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約0.0025mmから1.524mmの幅を有する、システム。
【請求項6】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約0.025mmから0.508mmの幅を有する、システム。
【請求項7】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である、システム。
【請求項8】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である、システム。
【請求項9】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は、約0.0025mmから約1.524mmである、システム。
【請求項10】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は環状の形状をしている、システム。
【請求項11】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部はフランジである、システム。
【請求項12】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部はばねシールである、システム。
【請求項13】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、システム。
【請求項14】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含む、システム。
【請求項15】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、システム。
【請求項16】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、システム。
【請求項17】
請求項1に記載のシステムにおいて、出口フランジと噴射源との間に密封機構を備える、システム。
【請求項18】
請求項1に記載のシステムにおいて、密封機構はOリングである、システム。
【請求項19】
請求項1に記載のシステムにおいて、密封機構はばねシールである、システム。
【請求項20】
気体を励起する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項21】
請求項20に記載の方法において、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、方法。
【請求項22】
請求項20に記載の方法において、特徴部は環状の形状をしている、方法。
【請求項23】
請求項20に記載の方法において、特徴部はフランジである、方法。
【請求項24】
請求項20に記載の方法において、特徴部はばねシールである、方法。
【請求項25】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、方法。
【請求項26】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、方法。
【請求項27】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、方法。
【請求項28】
請求項20に記載の方法において、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップを備える、方法。
【請求項29】
気体を解離する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項30】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、を備えるシステム。
【請求項31】
請求項30に記載のシステムにおいて、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む、システム。
【請求項32】
請求項30に記載のシステムにおいて、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁を備える、システム。
【請求項33】
請求項32に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置される、システム。
【請求項34】
請求項32に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室の出口通路内に配置される、システム。
【請求項35】
請求項30に記載のシステムにおいて、室の出口通路に配置された障壁を備える、システム。
【請求項36】
請求項30に記載のシステムにおいて、室は石英からなる、システム。
【請求項37】
請求項36に記載のシステムにおいて、室は、円環状の形状の室である、システム。
【請求項38】
請求項30に記載のシステムにおいて、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である
【請求項39】
請求項30に記載のシステムにおいて、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを備える、システム。
【請求項40】
請求項39に記載のシステムにおいて、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサである、システム。
【請求項41】
請求項30に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口を備える、システム。
【請求項42】
請求項41に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置される、システム。
【請求項1】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、
室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部とを備える、気体を励起するシステム。
【請求項2】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、システム。
【請求項3】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、少なくとも2.54mmの長さを有する、システム。
【請求項4】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約5.08mmから50.8mmの長さを有する、システム。
【請求項5】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約0.0025mmから1.524mmの幅を有する、システム。
【請求項6】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、約0.025mmから0.508mmの幅を有する、システム。
【請求項7】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約1.66である、システム。
【請求項8】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約3.33である、システム。
【請求項9】
請求項1に記載のシステムにおいて、空隙の長さは、約2.54mmから約50.8mmであり、空隙の幅は、約0.0025mmから約1.524mmである、システム。
【請求項10】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は環状の形状をしている、システム。
【請求項11】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部はフランジである、システム。
【請求項12】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部はばねシールである、システム。
【請求項13】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、システム。
【請求項14】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含む、システム。
【請求項15】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、システム。
【請求項16】
請求項1に記載のシステムにおいて、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、システム。
【請求項17】
請求項1に記載のシステムにおいて、出口フランジと噴射源との間に密封機構を備える、システム。
【請求項18】
請求項1に記載のシステムにおいて、密封機構はOリングである、システム。
【請求項19】
請求項1に記載のシステムにおいて、密封機構はばねシールである、システム。
【請求項20】
気体を励起する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項21】
請求項20に記載の方法において、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、方法。
【請求項22】
請求項20に記載の方法において、特徴部は環状の形状をしている、方法。
【請求項23】
請求項20に記載の方法において、特徴部はフランジである、方法。
【請求項24】
請求項20に記載の方法において、特徴部はばねシールである、方法。
【請求項25】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、方法。
【請求項26】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、方法。
【請求項27】
請求項20に記載の方法において、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、方法。
【請求項28】
請求項20に記載の方法において、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップを備える、方法。
【請求項29】
気体を解離する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項30】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、を備えるシステム。
【請求項31】
請求項30に記載のシステムにおいて、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む、システム。
【請求項32】
請求項30に記載のシステムにおいて、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁を備える、システム。
【請求項33】
請求項32に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置される、システム。
【請求項34】
請求項32に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室の出口通路内に配置される、システム。
【請求項35】
請求項30に記載のシステムにおいて、室の出口通路に配置された障壁を備える、システム。
【請求項36】
請求項30に記載のシステムにおいて、室は石英からなる、システム。
【請求項37】
請求項36に記載のシステムにおいて、室は、円環状の形状の室である、システム。
【請求項38】
請求項30に記載のシステムにおいて、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である
【請求項39】
請求項30に記載のシステムにおいて、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを備える、システム。
【請求項40】
請求項39に記載のシステムにおいて、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサである、システム。
【請求項41】
請求項30に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口を備える、システム。
【請求項42】
請求項41に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置される、システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図17】
【公表番号】特表2009−521783(P2009−521783A)
【公表日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−547370(P2008−547370)
【出願日】平成18年12月15日(2006.12.15)
【国際出願番号】PCT/US2006/048120
【国際公開番号】WO2007/075509
【国際公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【出願人】(592053963)エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】MKS INSTRUMENTS,INCORPORATED
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年12月15日(2006.12.15)
【国際出願番号】PCT/US2006/048120
【国際公開番号】WO2007/075509
【国際公開日】平成19年7月5日(2007.7.5)
【出願人】(592053963)エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド (114)
【氏名又は名称原語表記】MKS INSTRUMENTS,INCORPORATED
【Fターム(参考)】
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