JP2012512531A - 空間的協調および時間同期のプロセスによる、薄膜蒸着 - Google Patents
空間的協調および時間同期のプロセスによる、薄膜蒸着 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012512531A JP2012512531A JP2011540945A JP2011540945A JP2012512531A JP 2012512531 A JP2012512531 A JP 2012512531A JP 2011540945 A JP2011540945 A JP 2011540945A JP 2011540945 A JP2011540945 A JP 2011540945A JP 2012512531 A JP2012512531 A JP 2012512531A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- supply device
- flow
- supply
- material stream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 168
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 title description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 234
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 190
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 66
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 29
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 26
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910003828 SiH3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 18
- OLRJXMHANKMLTD-UHFFFAOYSA-N silyl Chemical compound [SiH3] OLRJXMHANKMLTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WHYHZFHCWGGCOP-UHFFFAOYSA-N germyl Chemical compound [GeH3] WHYHZFHCWGGCOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 5
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 10
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 91
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract description 26
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 19
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 2
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 208
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 160
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 63
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 21
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 18
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 12
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910021423 nanocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- XMIJDTGORVPYLW-UHFFFAOYSA-N [SiH2] Chemical compound [SiH2] XMIJDTGORVPYLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000000678 plasma activation Methods 0.000 description 3
- -1 SIF4 Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000004401 flow injection analysis Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N germane Chemical compound [GeH4] QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052986 germanium hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 239000011206 ternary composite Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N trifluorosilicon Chemical compound F[Si](F)F ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 2
- 229910006160 GeF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004074 SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000070 arsenic hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 150000002291 germanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- QHGSGZLLHBKSAH-UHFFFAOYSA-N hydridosilicon Chemical compound [SiH] QHGSGZLLHBKSAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- KXCAEQNNTZANTK-UHFFFAOYSA-N stannane Chemical compound [SnH4] KXCAEQNNTZANTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L stannous fluoride Chemical compound F[Sn]F ANOBYBYXJXCGBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- PPMWWXLUCOODDK-UHFFFAOYSA-N tetrafluorogermane Chemical compound F[Ge](F)(F)F PPMWWXLUCOODDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000083 tin tetrahydride Inorganic materials 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/24—Deposition of silicon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
- H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
薄膜材料の形成のための、蒸着システムおよびプロセス。一実施形態では、このプロセスは、第1の材料の流れから初期プラズマを形成すること、並びにそのプラズマを空間的および/または時間的に進化させて、薄膜材料の品質に悪影響を及ぼす化学種を消滅させることを含む。初期プラズマが最適状態に進化した後、第2の材料の流れが、蒸着チャンバー内に注入され、高品質の薄膜材料の形成をより助長する化学種の分布を含む、複合プラズマを形成する。この蒸着システムは、2つ以上の流れ(原材料またはキャリアガス)をプラズマ領域内に注入するための、複数の供給ポイントを有する蒸着チャンバーを含む。供給ポイントは、空間的に互い違いに配置され、第1の材料の流れの蒸着原材料から形成された上流のプラズマを、下流の材料の流れがそのプラズマと結合する前に、進化させる。異なる材料の流れの注入はまた、時間的に同期される。材料の流れの空間的協調および時間的同期の正味の効果は、薄膜光起電力材料の高い蒸着率での蒸着に、化学種の分布が最適化された、プラズマである。供給デバイスは、ノズルおよび遠隔プラズマ源を含む。
【選択図】図4
【選択図】図4
Description
本発明は、薄膜材料のプラズマ蒸着に関する。より詳細には、本発明は、高変換効率を有する光起電力材料を形成するために慎重に選択された、適合化学種の分布からなるプラズマからの、薄膜の蒸着に関する。最も詳細には、本発明は、複数の供給ポイントを含む蒸着装置に基づくプラズマ蒸着プロセスに関し、これらの供給ポイントは、1つ以上の蒸着化学種のそれぞれを、この装置に沿った選択的な位置に提供し、これらの化学種の供給を、空間的に協調させ、かつ時間的に同期して、蒸着のための化学種の最適な結合の安定化を促進する。
現在、太陽エネルギーの分野では、結晶シリコンを光起電力材料として利用する太陽電池が広く用いられている。しかしながら、結晶シリコンは、太陽エネルギー材料としては、数多くの不利点を有している。第1に、結晶シリコンの製造は、通常、種結晶援助チョクラルスキー法によって達成される。この方法は、結晶シリコンのボールを作り出すために、準平衡状態での制御冷却を伴う高温の溶融プロセス、および精製を必要とする。高純度の結晶シリコンが達成可能であり、チョクラルスキー法は、N型およびP型のドーピングに適用可能であるが、この方法は、本質的に緩慢で、高価であり、エネルギーを大量に消費する。第2に、結晶シリコンは、間接ギャップ材料としての、低い吸収効率を有する。十分な入射太陽光の吸収を得て、妥当な太陽光変換効率を達成するためには、結晶シリコンの厚い層が必要とされる。この厚い層は、結晶シリコン太陽光パネルのコストを高め、重量の顕著な増加をもたらし、嵩高い設置取り付けを必要とし、結晶シリコン太陽光パネルを剛直にして、可撓性の光起電力材料が必要とされる用途には不適切なものにする。
アモルファスシリコン(およびその水素化もしくはフッ素化形態)は、結晶シリコンの魅力的な代替品である。アモルファスシリコンは、高い吸収効率を有する直接ギャップ材料である。結果として、アモルファスシリコンおよび関連材料の薄い層に基づく、軽量かつ効率的な太陽電池が可能である。
光起電力材料の製造における現在の取り組みは、蒸着率の増大を目的としている。より高い蒸着率は、薄膜太陽電池のコストを低減し、太陽エネルギーから得られる電気の単位コストの減少をもたらす。蒸着率が増大するにつれて、薄膜光起電力材料は、エネルギー源として、化石燃料に対してますます競争力を持つようになる。現在では、PECVD(プラズマ化学気相成長法)が、アモルファスシリコンおよび関連する太陽エネルギー材料の商業規模の製造に関して、最も費用効率の高い方法である。現行のPECVDプロセスは、2〜3Å/秒の蒸着率での、デバイス品質光起電力材料による広範囲の基材の均一な被覆を提供し、10Å/秒以上の蒸着率を有する新たなプロセスを目指す研究が進行中である。
プラズマ蒸着プロセスの経済的競争力を改善するためには、蒸着率を増大させることが望ましい。蒸着率の増大には、現行のプラズマ蒸着技術に関連する基本的な制約を克服するための方策が必要である。現行のプラズマ蒸着光起電力材料の1つの問題点は、蒸着させたままの状態における、固有欠陥の高度の集中の存在である。この固有欠陥としては、光起電力材料のバンドギャップの範囲内に電子状態を作り出す構造的欠陥(例えば、ダングリングボンド、歪み結合、不動態化されていない表面状態、非四面体結合の歪み、配位不飽和なシリコンまたはゲルマニウム)が挙げられる。ミッドギャップ状態は、吸収太陽光によって発生する自由キャリアの濃度を枯渇させる、非放射再結合中心として作用することによって、太陽光変換効率を減損させる。光励起された自由キャリアの多くのエネルギーは、外部電流に使用可能ではなく、非放射減衰によって熱的に散逸する。したがって、光起電力材料によって供給される外部電流は、低減される。
プラズマ蒸着光起電力材料の固有欠陥の集中を低減させるための1つの方策は、蒸着膜中に取り込むことが可能な欠陥補償剤を提供する化学種を、プラズマに含めることである。例えば、プラズマ中にフッ素または過剰水素を含有することは、膜中の欠陥補償剤としての水素の取り込みを促進させることによって、材料の品質、およびアモルファスシリコン中にナノ結晶相を作る能力の、顕著な改善をもたらす。補償剤は、蒸着させたままの薄膜材料に生じ得る、欠陥を不動態化し、結合を飽和させ、結合歪みを緩和し、非四面体構造の歪みを除去する。結果として、ミッドギャップバンド状態の濃度は低減し、より高い太陽光変換効率が達成される。
フッ素または過剰水素を含有することはまた、ナノ結晶相の形成も促進する。ナノ結晶シリコン、またはアモルファスシリコンマトリックス内部のナノ結晶相を形成することによって、光劣化および光浸漬効果は大いに改善される。ナノ結晶シリコンは、固有欠陥を最低限に抑えるための十分な秩序性を提供する一方で、結晶シリコンの剛直な格子に関連する不利点を回避するのに十分な構造的柔軟性を提供する。結果として、ナノ結晶シリコンは、高いキャリア移動度、高い光電流、および安定した光起電力反応を提供する。
欠陥の集中が少ない材料を形成することに加えて、好ましい電子的特性を示す材料を蒸着させることが望ましい。光起電力材料から電気エネルギーを利用するためには、光励起キャリアが、材料を通って、材料の表面に位置する電気接点に移動する必要がある。光励起キャリアの表面接点に到達する能力は、材料内部の欠陥の集中度、およびキャリアの輸送特性に応じて決定される。キャリア収集は、電子および正孔の移動度が高い場合に、促進される。過剰な光励起キャリアの捕捉、再結合、または他の散逸は、低いキャリア移動度をもたらし、キャリアが材料から抽出されて外部電流に寄与する尤度を低減する。
アモルファスシリコンの太陽エネルギー材料としての欠点は、その低い正孔移動度である。低い正孔移動度は、太陽光効率を低減し、アモルファスシリコンに基づく単純なp‐n接合デバイスを非実用化させる。それに代わって、乏しい正孔移動度を補うために、真性層およびより複雑なp‐i-n構造を含有することが必要とされる。アモルファスシリコンの乏しい正孔移動度を克服するための別の方策は、約10〜50Å(および最大100Å)の寸法の、結晶シリコンの拡張周期格子構造とアモルファスシリコンの不規則、無秩序構造との間の秩序状態を有する、約10〜50Å(および最大100Å)の寸法の、クラスター半導体材料を形成することである。この秩序化クラスター材料の中間範囲の秩序性質は、アモルファス相の特徴と結晶相の特徴とを組み合わせた特性を有する、物質の新たな状態を表す。この秩序化クラスター材料は、結晶シリコンの高いキャリア移動度、およびアモルファスシリコンの高い吸光係数を保有し得る。特定のクラスター寸法範囲内で、寸法が減少するにつれて、秩序化クラスターのバンドギャップはより直接的になり、吸光係数は増大する。フッ素の含有は、中間範囲の秩序材料の形成を促進し、フッ素は、光励起キャリアを捕捉する働きをする表面状態を排除する能力のために、薄膜光起電力材料の構成要素として特に有利であると考えられる。
光起電力材料(シリコン、ゲルマニウム、およびいずれかの合金の、アモルファス、ナノ結晶、微結晶、並びに多結晶の形態を含む)を、高い蒸着率で、光励起効率、キャリア収集効率、および他の品質属性を犠牲にすることなく製造するための方法が、当該技術分野において必要とされる。従来のプラズマ蒸着技術によって高効率の光起電力材料を達成するために必要な、低い蒸着率は、化石燃料に対する光起電力材料の経済的競争力に限界を与え、新たな蒸着プロセスに対する探求の動機となる。
本発明は、薄膜材料のプラズマ蒸着のための方法および装置を提供する。一実施形態では、本発明は、プラズマ組成、およびそのプラズマに対する化学種の供給時期を制御するための、方法並びに装置を提供することにより、改善された光起電力効率を伴う、高い蒸着率での、光起電力材料のプラズマ蒸着を目的とする。本発明では、従来技術の蒸着プロセスで使用されるプラズマが、光起電効率に悪影響を及ぼす化学種を含むことを認識している。
本発明の蒸着方法では、プラズマの組成を制御して、改善された組成および構造を有し、それゆえ安定した高変換効率を有する、蒸着させたままの光起電力材料の形成を促進する、化学種の分布を、蒸着表面の近隣に提供する。この方法は、エネルギー移動ガス、反応性化学種、および/または蒸着前駆体を含有する流れの、蒸着チャンバー内への制御された注入を含み、異なる流れの注入が、空間的かつ時間的に分離されて、基板の蒸着前面近隣の蒸着中間物中に、または基板上に形成されている材料中に存在する化学種の形成並びに結合を最適化することができる。
蒸着装置は、材料の流れ(エネルギー移動ガス、反応性化学種、および/または蒸着前駆体)をチャンバーに導入するための複数の供給ポイントが装備された蒸着チャンバーを含む。異なる流れの組成物を、各供給ポイントで提供することができる。供給ポイントは、蒸着チャンバーに沿った異なる位置に分布し、そのため流れの注入は、空間的に制御され調整される。更に、注入の時期を制御して流れの供給を同期化し、注入した流れと衝突したプラズマが、特定の新規注入される流れの受容に最も適合した状態へと、時間的に進化することを確実にする。
装置の供給ポイントで材料の流れを注入する供給デバイスは、導管、開口部、ノズル、および遠隔プラズマ源を含む。この供給デバイスは、1つ以上の空間的寸法で互い違いに配置することができ、また、蒸着システムに材料の流れを供給するプロセスの合間、またはプロセス中に、移動もしくは再配置することが可能とすることもできる。
本発明は、蒸着させたままの薄膜材料の構造的および電子的品質が最適化されるようにプラズマの状態を操作する、プラズマ蒸着プロセスに焦点を合わせる。一実施形態では、薄膜材料は光起電力材料である。本発明は、従来のプラズマ蒸着プロセスにおいて自然に生じるプラズマの欠点を補うように設計される。従来技術では、プラズマは通常、分子前駆体およびキャリアガスを、共通のプラズマ開始領域へ最初に供給することによって形成される。分子前駆体およびキャリアガスは、典型的には、混合された連続流れとして提供され、プラズマ開始領域内の共通ポイントに方向付けられる。プラズマ開始領域は、カソードとアノードとの間に配置され、この場合、基板がアノードとしての機能を果たすことが多い。プラズマは、高強度の電場をアノードとカソードとの間に印加することによって形成される。殆どの蒸着プロセスでは、プラズマは無線周波で維持される。マイクロ波プラズマを使用することもできる。
図1は、従来技術の典型的なプラズマ反応装置の設計を示す。この反応装置は、供給デバイス50および供給デバイス52を装備する蒸着チャンバー15を有する、蒸着装置10を含む。蒸着チャンバー15内部には、カソード20、および基板35をその上に配置されたアノード30がある。流れ40および流れ42が蒸着チャンバー15に提供され、プラズマ領域25内の共通ポイントに向けて方向付けられる。流れ40および流れ42は、前駆体ガス、キャリアガス、希釈ガス、またはそれらの組み合わせを含めた、混合流れとすることができる。流れ40は、供給ポイント60で供給デバイス50から排出され、流れ42は、供給ポイント62で供給デバイス52から排出される。カソード20およびアノード30に接続された電源(図示せず)が、領域25内のプラズマ開始に必要な電場を提供する。プラズマ領域25は、便宜上、カソード120の表面からアノード130の表面に延びるように示されるが、不感帯(暗部)が、カソード120の表面およびアノード130の表面に直隣接して存在することを理解されたい。不感帯の存在は、プラズマ活性化プロセスに固有であり、カソード120およびアノード130が、プラズマによって、腐蝕されることもまたは他の方法で損傷を受けることもないようにさせる。類似の考察は、以下に示される図でのプラズマ領域の描写に適用される。
従来のプロセスで形成されるプラズマは、安定状態、すなわち動的平衡状態での、不規則かつ無秩序な化学種の分布を含む。この化学種は、原材料(例えば、前駆体またはキャリアガス)の分子、並びに準安定中間体種の分布を含み得る。準安定種としては、前駆体もしくはキャリアガスの分子の、元素およびフラグメントから誘導される、イオン、イオンラジカル、並びに中性ラジカルが挙げられる。
例として、アモルファスシリコンのプラズマ蒸着は、原材料としての分子前駆体シラン(SiH4)を蒸着チャンバーに供給することによって生じる。図2は、シランが活性化されてプラズマを形成する場合に存在し得る、潜在的な準安定種を示す。シランプラズマ中に存在する準安定中間体としては、様々なイオン、ラジカル、および分子種が挙げられる。ラジカルは、中性または荷電性であってもよい。中性ラジカルとしては、SiH3、SiH2、SiH、Si、およびHが挙げられる。これらの化学種は、基底電子状態、または励起電子状態(アスタリスクで指定される(例えば、SiH*は、励起電子状態の中性ラジカルである))であってもよい。
従来のプラズマ蒸着プロセスの制約の1つは、プラズマ中の異なる準安定種の識別および存在度の適切な制御が不可能であることである。プラズマ中に存在する化学種の一部は、目的とする薄膜材料の蒸着に不可欠か、または有益である一方で、他の化学種は、有害であるため、プラズマの特性を制御する必要性が生じる。例えば、シランからのシリコン蒸着の場合、中性ラジカルのSiH3は、アモルファスシリコンに基づく高品質材料の形成に有益であると一般に考えられるが、中性ラジカルのSiH2は、蒸着させたままの材料中に組み込まれると、非放射プロセスによって、太陽光効率を犠牲にする二水素化の欠陥を生み出すため、有害であると考えられる。
それゆえ、プラズマ中の化学種の組成および分布を制御することは、プラズマ蒸着材料の品質の改善という目的に向けた望ましい工程である。従来技術のプラズマ活性化プロセスでは、温度、圧力、濃度、流速、電子温度、および電子密度などの、プロセス自由度における変動によって、ある程度の制御は可能であるが、十分な変換効率を有する光起電力材料の蒸着を、高い蒸着率で可能にするためには、より優れた制御が必要とされる。プラズマ形成の現行の方法は、プラズマの状態の粗い制御のみを提供し、従来のプラズマ蒸着技術の最適化は、蒸着に関するスイートスポットの発見を捜し求める、主として経験的な実行である。
理想的には、プラズマ中に存在する化学種を、高品質の薄膜材料の形成を導く化学種のみに制限する一方で、有害な化学種を排除することが望ましい。本発明では、本発明者は、プラズマ中の化学種の組成および分布の制御に対する現時点での制約を克服することを試みる。本発明は、プラズマ蒸着チャンバーへの原材料の供給を、空間的に協調させ、かつ時間的に同期させるための、方法および装置を提供する。本発明は、従来技術のプロセスでは、プラズマ蒸着のための原材料が、プラズマ発生のために、時間的に連続して供給され、空間内の共通ポイントに方向付けられることを認識している。本発明者は、プラズマ中に存在する化学種に対するより優れた制御が、プラズマ発生に対するこれらの空間および時間の制約を取り除くことによって達成することができると考える。
本発明では、プラズマ蒸着のための原材料は、複数の供給ポイントで、蒸着チャンバー内に注入される。複数の原材料の流れは、空間的に分離した供給ポイントで注入され、原材料の相互作用の共通ポイントから遠ざけて流れが供給されるように方向付けられる。本発明の装置の供給ポイントは、異なる原材料を、蒸着装置のカソードとアノードとの間に延びるプラズマ領域内の、方策的な位置に注入し、各原材料の流れを、プラズマとの異なる相互作用ポイントに向けて方向付けることができる。異なる原材料を共通ポイントで結合させる従来技術のプロセスとは対照的に、本発明は、プラズマが及ぶ距離に沿った供給ポイントの分布、および一連の原材料とプラズマとの複数の結合ポイントを想到する。本発明の蒸着システムの供給ポイントはまた、本明細書では注入ポイントとして言及される場合もある。
一実施形態では、基板はアノードとしての機能を果たし、プラズマ領域は、カソードと基板との間に効果的に延びる。この実施形態では、原材料の流れを注入するための複数の供給ポイントは、カソードと基板との間に延びる距離に沿って配列され、空間的に互い違いに配置されて、異なる原材料の流れとプラズマとの、複数の結合ポイントを提供する。別の実施形態では、基板とは別個のアノードが用いられる。この実施形態では、プラズマ領域はカソードとアノードとの間に延び、基板はプラズマ領域の外側に配置される。プラズマ領域の外側に配置される基板は、本明細書では遠隔基板として言及される場合がある。プラズマ領域内に発生した化学種は、遠隔基板へと輸送され、遠隔基板に向かって進行しながら、プラズマ領域から抜け出た際に不活性になる。この実施形態では、供給ポイントは、カソードとアノードとの間のプラズマ領域に原材料の流れを注入するか、またはプラズマ領域の外側に原材料の流れを注入するように、配置することができる。例えば、材料の流れは、プラズマ領域と遠隔基板との間の空間に存在する不活性蒸着中間物に対して、複数のポイントで注入することができる。
本発明は、蒸着装置内の距離にわたって発達して進化する、蒸着中間物を想到する。一実施形態では、蒸着中間物は、カソードとアノードとの間の領域内に位置するプラズマであり、この場合アノードは基板として機能するか、または基板がアノードと電気的に連通している。別の実施形態では、蒸着中間物としては、蒸着装置内のカソードとアノードとの間に形成されるプラズマ領域の外側に存在する、不活性化部分が挙げられる。この実施形態では、基板はプラズマ領域の外側に配置され、不活性化蒸着中間物が基板に近接する。蒸着中間物は、蒸着チャンバーのプラズマ領域または不活性領域内で発達して進化する。
本発明では、材料の流れが蒸着チャンバー内に注入され、活性化してプラズマを形成した場合、作り出される化学種の分布は、異なる化学種の存続時間における差異、および様々な化学種の再生成の確率における差異のために、動的であり、時間的に進化することが理解される。ある瞬間のプラズマの状態は、別の瞬間のプラズマの状態とは異なり得る。同様に、プラズマが不活性化して、プラズマ領域から離れて、遠隔配置された基板に向けて輸送される場合、不活性化蒸着中間物中に含まれる様々な化学種の特性は、存続時間における差異、および異なる化学種との相互作用のために、時間的に進化し得る。結果として、ある瞬間の、不活性化蒸着中間物の状態は、別の瞬間の不活性化蒸着中間物の状態とは異なり得る。
単一の前駆体または他の原材料からの、薄膜材料の蒸着では、本発明者は、理論に束縛されるものではないが、蒸着表面に直隣接する成長帯に存在する化学種の分布は、基板と前駆体または他の原材料の注入ポイントとの間の距離の関数とすることができると推論する。基板が注入ポイントの近傍に配置される場合、成長帯は注入ポイントのより近くに配置され、化学種の分布の短寿命成分が、蒸着プロセスに関与するか、または影響を与える可能性が高くなる。基板が注入ポイントから更に離れる場合、プラズマまたは不活性化蒸着中間物中の化学種は、成長帯に到達するために、ある程度の距離にわたって輸送されなければならない。この輸送は、特定の時間量を必要とし、必要な輸送時間が、プラズマまたは不活性化蒸着中間物中の化学種の特定の化学種の存続時間と比較して長い場合には、成長帯におけるその化学種の存在は、低減される可能性がある。結果として、基板が材料の流れの供給ポイントから更に離れて配置される場合、成長プロセスは、プラズマまたは不活性化蒸着中間物中の化学種の分布の長寿命成分によって、より大きな程度で影響される。
特定の薄膜組成物の蒸着が、複数の原材料の使用を必要とするか、またはそれらの使用によって増強され得る場合、更なる考察が生じる。具体的には、原材料を注入する順序および時期が、成長表面に存在するプラズマの状態に影響を与えることになる。例として、原材料Aおよび原材料Bを必要とする蒸着プロセスを考察する。原材料Aが蒸着チャンバー内に注入され、プラズマへと活性化すると想定する。プラズマの開始の際、化学種の初期の分布が存在する。上述のように、この化学種の初期の分布は、供給ポイントから成長表面へと輸送されるにつれて、時間的に、かつ距離にわたって進化し得る。原材料Aから形成されたプラズマ中の化学種が変化するにつれて、そのプラズマの、原材料Bとの相互作用の可能性が変化する。原材料Aから形成されたプラズマと原材料Bとの相互作用の範囲および性質は、原材料Aから形成されたプラズマ中の化学種の分布に応じて決定される。結果として、原材料Aから形成されたプラズマへの、原材料Bの供給時期が、原材料Aおよび原材料Bから形成される複合プラズマ中の化学種の分布に影響を与えることになる。原材料Aからのプラズマの開始直後に、原材料Bを注入することによって形成される複合プラズマは、原材料Aから形成されたプラズマを進化させてしまうまで原材料Bの注入を遅延させることによって形成される複合プラズマとは異なり得る。
同様の考察が、不活性化蒸着中間物に対する原材料の注入に適用される。本明細書で上述したように、不活性化蒸着中間物もまた、本発明の特定の実施形態では、プラズマ領域と基板との間の空間内で、時間的に、かつ距離にわたって進化し得る。不活性化蒸着中間物中への、材料の流れの注入時期、および材料の流れの供給ポイントの空間的配置が、複合不活性化蒸着中間物中の化学種の相互作用および生成の性質に影響する。
複合プラズマ中または複合不活性化蒸着中間物中の化学種の分布の制御は、特定の既存の複合プラズマまたは複合不活性化蒸着中間物に対して注入および結合させることができる、いくつかの追加的な材料の流れのそれぞれに、更に及ぶ。本明細書で上述したように、材料の流れAおよび材料の流れBから形成される複合プラズマ(または複合不活性化蒸着中間物)中に存在する化学種の分布は、注入の時期および空間的配置を制御することによって、制御可能である。第3の材料の流れCを利用する場合、この三元複合プラズマ中または三元複合不活性化蒸着中間物中の化学種の分布は、材料の流れCの注入時期および注入ポイント、並びに材料の流れAおよび材料の流れBから形成される既存の複合プラズマ中もしくは複合不活性化蒸着中間物中に存在する化学種の分布に応じて決定される。
本発明によってもたらされる、化学種の分布における柔軟性の更なる例として、材料の流れAから形成されるプラズマもしくは不活性化蒸着中間物中への、材料の流れBの注入の時期または空間的配置を制御して、複合プラズマまたは複合不活性化蒸着中間物を生成させることが可能であり、この場合、材料の流れAが材料の流れBと反応して特定の化学種Cを生成させ、次にこの化学種Cが、引き続き注入される材料の流れDと反応するか、または相互作用して、目的とする薄膜組成物の成長に有益な特定の化学種Eを形成することができる。本発明によって提供される、複合プラズマ中または複合不活性化蒸着中間物中の化学種の分布の制御に関しての、多用途性および自由度を示す、上述の実施形態は、例示であって限定ではないものとする。上述の例示的工程の様々な組み合わせは、当業者の理解の範囲内である。
本発明は、プラズマ中の化学種の分布を最適化することにより、蒸着材料の品質を最大限に高めることを追求し、本発明者の重要な洞察は、プラズマまたは不活性化蒸着中間物の、時間的および空間的な進化が、プラズマの状態の制御に関する新たな自由度を提示することを理解することである。プラズマ中もしくは不活性化蒸着中間物中で原材料が相互作用する時期および場所を制御することにより、化学種の分布を調整して、無欠陥で高品質の薄膜材料の形成に好適な化学種の濃度を最適化することができる。
複数の原材料を蒸着に利用する場合、原材料間の相乗作用が、成長前面に存在する化学種の分布を左右する。従来技術のプロセスでは、複数の原材料は、蒸着チャンバー内部の共通の局在位置に、注入され、結合し、活性化する。各原材料の連続的な流れが同時に供給され、1つの原材料から生成される化学種の全範囲が、他の全ての原材料から生成される化学種の全範囲と相互作用する。
本発明では、特定の原材料から生成される化学種の一部が、他の原材料から生成される化学種の一部との有害な相互作用につながることを認識している。本発明の方策は、原材料の注入の時期および空間的配置を制御して、異なる原材料から生成される化学種間の、有益な相互作用を促進することである。有害な相互作用は、アノードとカソードとの間に伸びるプラズマ領域内への、またはプラズマ領域と基板との間に伸びる不活性化領域内への異なる原材料の注入を、遅延させるか、あるいは互い違いに配置することによって低減される。時間的に遅延させるか、または空間的に互い違いに配置することによって、新たに注入された原材料と衝突する化学種の分布を制御することができ、結果生じる複合プラズマまたは不活性化蒸着中間物の特性を調節することができる。原材料の注入の相対的時期に対する制御は、本明細書では、蒸着チャンバーへの原材料供給の時間同期として言及する場合がある。供給ポイントを互い違いに配置することによる、注入の相対的な空間配置に対する制御は、本明細書では、蒸着チャンバーへの原材料供給の空間協調として言及する場合がある。
時間同期または空間協調を通じて、新たに注入された原材料と衝突する化学種の状態を制御することができる。具体的には、存在するプラズマは、時間的または空間的に進化することが可能であるため、短寿命の化学種は、長寿命の化学種と比較して、優先的に消滅すると考えられる。短寿命の化学種の存在が低減する効果は、有益な場合も、または有害な場合もある。一部の原材料に関しては、短寿命の化学種は、高品質の薄膜材料の形成を促進し得るが、一方で他の原材料に関しては、短寿命の化学種は、高品質の材料の形成を阻害し得る。
例えば、従来のシランプラズマの場合では、高エネルギー性化学種の多くが、短い存続時間を有すると考えられ、高品質の材料の形成に有害であると考えられる。従来のシランプラズマ中の最も一般的な化学種のエネルギーおよび数密度は、以下のように記録されている。
リスト中、各化学種のエネルギーは、シランの基底状態に関する記録である。
各化学種の数密度は、プラズマ中の、その生成率と他の化学種への転換率とのバランスを表す。化学種の転換は、内部減衰プロセス(例えば、ルミネセンス)によって、または化学種の、他の化学種との相互作用によって発生し得る。原則として、特定化学種の数密度は、その特定化学種が相互作用することができる他の化学種の数が増大するにつれて、またそうした他の化学種の濃度が増大するにつれて、減少する。例えば、上記のリストでは、シランが最も一般的な化学種であり、実験では、リスト中のSiH3以外の全ての化学種は、シランとの相互作用によって枯渇することが示されている。効率的な枯渇チャネルの結果として、これらの化学種の存続時間は短縮され、それらの数密度は抑制される。対照的に、SiH3は、シランと相互作用した場合に枯渇しない。SiH3の効率的な枯渇チャネルの欠如が、高い存在度のシランと共に、SiH3の存続時間の長期化、および数密度の増大に貢献する。この議論により、シランプラズマ中の高エネルギー性化学種は、シランとの相互作用によって最も効率的に枯渇されることが認められる。
シランプラズマ中の高エネルギー性化学種の存在は、2つの主要な理由から望ましくはない。第1に、高エネルギー性化学種は、蒸着させたままの薄膜材料に、蒸着の間にその材料と衝突することによって、より多くの損傷を引き起こし、より多くの欠陥をもたらす。第2に、高エネルギー性化学種は、高品質のシリコン系光起電力材料の蒸着に最も好適であると考えられる中性ラジカルのSiH3の数密度に対して悪影響を及ぼす。より具体的には、高エネルギー性化学種は、SiH3との相互作用に関与し、SiH3を、より望ましくない化学種に転換させる。この相互作用には、衝突、およびSiH3から水素を除去する引き抜き反応が含まれる。最終的な結果は、有益なSiH3の枯渇、および有害化学種(例えば、アモルファスシリコン中の二水素化欠陥に寄与する、SiH2)の生成である。したがって、シラン系の蒸着では、シランから誘導される、短寿命の高エネルギー性化学種を、プラズマから排除するか、または消滅させることが望ましい場合がある。同様の考察は、ゲルマン(GeH4)から生成されるプラズマに適用される。
対照的に、フッ素を含む原材料に関しては、特定の短寿命の化学種が有益である。上述のように、フッ素の存在は、正規な四配位を促進し、ダングリングボンドおよび他の表面欠陥を不動態化することによって、アモルファス半導体における欠陥の集中を低減する。フッ素ラジカル(F)は、短寿命の化学種であると考えられ、フッ素ラジカルが成長前面に到達する前に消滅することは望ましくない。蒸着プロセスにおけるフッ素ラジカルの関与は、本発明により、フッ素化原材料(例えば、F2、HF、シランのフッ素化形態、またはゲルマンのフッ素化形態)を、蒸着装置内に、基板に極めて近接した位置で注入することによって、増大させることができる。フッ素化原材料から誘導された特定のフッ素含有ラジカルの、基板への供給時間が、そのラジカルの存続時間よりも短い場合には、このラジカルは、消滅する前に、成長プロセスに関与する。
上述の考察は、複数の原材料を利用する蒸着に及ぶ。第1の原材料から形成される、プラズマまたは不活性化蒸着中間物は、時間または距離にわたって進化し、望ましくない短寿命の化学種の消滅を促進することが可能であるため、プラズマの状態は、より単純化し、好適な化学種がより濃縮される。第2の原材料の注入が、第1の原材料の注入よりも時間的に遅れて、または空間的に離れて行なわれた場合には、第2の原材料が衝突する化学種の範囲は、多様性に乏しく、より狭い化学種の分布が、第1の原材料および第2の原材料から形成される複合プラズマ中に生じる。第1の原材料のプラズマをより好適な状態に進化させることにより、第1の原材料と第2の原材料との相互作用の範囲が低減され、複合プラズマ中には、より少ない有害化学種が形成される。
同様に、欠陥の集中を低減する短寿命の化学種の注入を、時間的に遅延させて、既存のプラズマまたは不活性化蒸着中間物を、所望の短寿命の化学種との相互作用が否定される傾向をより少なく有する状態へと、進化させることができる。上述のように、所望の短寿命の化学種の供給ポイントを制御して、その短寿命の化学種が、消滅する前に、またはプラズマもしくは不活性化蒸着中間物中の他の化学種との有害な相互作用が発生する前に、蒸着プロセスに関与することが可能な、蒸着チャンバー内部の場所で、その短寿命の化学種を注入することもできる。
図3は、本発明の一実施形態による、プラズマ蒸着システムを示す。このシステムは、供給デバイス150、152および供給デバイス154を装備する蒸着チャンバー115を有する、蒸着装置110を含む。蒸着チャンバー115内部には、カソード120、および基板135をその上に配置されたアノード130がある。材料の流れ140、142、および材料の流れ144が蒸着チャンバー115に提供され、プラズマ領域125内の異なるポイントに向けて方向付けられる。流れ140、142、および流れ144は、原材料(例えば、前駆体ガス、中間体、準安定種)、キャリアガス、あるいは原材料およびキャリアガスを含む混合流れを供給することができる。流れ140は、供給ポイント160で供給デバイス150から排出され、流れ142は、供給ポイント162で供給デバイス152から排出され、流れ144は、供給ポイント164で供給デバイス154から排出される。カソード120およびアノード130に接続された電源(図示せず)が、領域125内のプラズマ開始に必要な電場を提供する。この電源は、DCまたはACの電場を提供し得る。AC電場は、マイクロ波周波、無線周波、UHF周波(例えば、GHz領域)、またはVHF周波(例えば、MHz領域)で印加することができる。
蒸着装置110内に、供給ポイント160、162、および供給ポイント164が、カソード120から基板135に延びる方向で、空間的に互い違いに配置され、流れ140、142、および流れ144が、異なる場所でプラズマと接触する。各流れは、異なる化学種の分布と、その注入ポイントで局所的に衝突し得る。流れ140は、原材料またはキャリアガスを、カソードの至近で注入し、供給ポイント160に近傍の局所領域では、流れ140から誘導された化学種が豊富である。蒸着装置110内の輸送の一般的な方向は、基板135に向かうものである。供給ポイント160の近傍に存在する化学種の分布は、その化学種が基板135に向かって進行するにつれ、進化することができ、流れ142と衝突するプラズマの状態は、流れ140と衝突するプラズマの状態とは異なり得る。供給ポイント162は、進行中のプラズマの進化ポイントで流れ142を注入するように配置され、流れ142とプラズマとの好適な相互作用を促進する。例えば、本明細書で上述したように、流れ140から生成されたプラズマ中の高エネルギー性化学種は、プラズマが輸送の間に進化するにつれて、消滅するか、または数密度が低減され得る。流れ142の注入を遅延させるか、または互い違いに配置することによって、そうした高エネルギー性化学種と流れ142からの化学種との相互作用を最小限に抑えるか、または回避させることができ、それによって、供給ポイント162の近傍で形成される複合プラズマ中の化学種の分布を、基板135に蒸着した際に高品質の薄膜材料が提供されるように、より良好に最適化する(高エネルギー性化学種が望ましくない場合において)。同様に、供給ポイント164は、流れ144と、供給ポイント162の近傍から輸送される進化中のプラズマとから形成される複合プラズマ中の化学種の分布を最適化するポイントで、流れ144を注入するように配置される。
図3の実施形態では、供給デバイス150、152、および供給デバイス154は、カソード120からアノード130に延びる方向と概して垂直な方向に配向される。代替的な実施形態では、1つ以上の供給デバイスを、少なくとも部分的に、カソード120からアノード130に延びる方向で配向することができる。図4は、カソード120とアノード130との間に延びる方向の成分を有する方向で、流れを注入するように角度を付けた、複数の供給デバイスを有する、代表的な蒸着システムを示す。図4の参照番号は、図3で上述した参照番号と対応する。
本発明の他の実施形態では、蒸着装置は、アノード、カソード、およびアノードとは独立した基板を含み、この基板は、アノードとカソードとの間に形成されるプラズマ領域の外側に配置される。図5および図6は、本発明のそのような実施形態を示す。図5は、プラズマ領域と、不活性化蒸着中間物を含む領域とを含む、蒸着チャンバーの実施形態を示す。図5に示す参照番号は、本明細書で上述した図3の参照番号と対応する。図5の装置は、プラズマ領域125および非プラズマ領域127を含む。非プラズマ領域127は、概してアノード130と基板135との間に存在し、不活性化蒸着中間物を含む。図5の実施形態では、プラズマ領域125で生成された化学種は、プラズマ領域125から外へ(例えば、キャリアガスまたは圧力差によって)基板135に向けて輸送される。この輸送経路は、図5の一連の矢印によって一般的に示される。化学種は、プラズマ領域125から排出されると、不活性化し、非プラズマ領域127の範囲に存在する不活性化蒸着中間物を形成する。図5の実施形態では、供給デバイス154は、蒸着装置115の非プラズマ領域127に位置する不活性化蒸着中間物中に材料の流れ144を注入するように配置される。他の実施形態では、複数の供給デバイスを、アノード(またはカソード)と基板との間に延びる方向に沿って、整列させるか、または互い違いに配置して、蒸着装置の不活性化蒸着中間物部分中に、1つ以上の材料の流れを注入することができる。
図6は、遠隔プラズマ供給デバイスを利用する、本発明の実施形態を示す。蒸着装置170は、その上に基板174が定置される取り付け台176を有する、蒸着チャンバー172を含む。供給デバイス180、182、および供給デバイス184は、それぞれ材料の流れ190、192、および材料の流れ194を蒸着チャンバー172内に注入する。図6の実施形態では、供給デバイス180、182、および供給デバイス184は、遠隔プラズマ源である。遠隔プラズマ源は、インプットとしての1つ以上の材料の流れを受容し、そこからプラズマを生成する供給源である。アノードおよびカソードは、遠隔プラズマ源の一部として組み込まれる。プラズマは、遠隔プラズマ源の内部で形成され、孔または開口部を通じて蒸着チャンバー内に注入される。プラズマが遠隔プラズマ源から排出されると、このプラズマは、圧力降下を起こし、加速して、蒸着チャンバー内部に膨張する。
プラズマ中に生成された化学種は、基盤174へ方向付けられ、その上に薄膜材料が形成される。遠隔プラズマ源180、182、および遠隔プラズマ源184からの注入は、脈動的、断続的、または連続的であってもよく、これら供給源の空間的位置は、本明細書で上述したように、空間的に互い違いに配置することができる。本発明による蒸着システムは、遠隔プラズマ源を、ノズルと組み合わせて含むことができる。遠隔プラズマ源から注入される材料の流れは、蒸着チャンバー内部の既存のプラズマ領域内に、または不活性化蒸着中間物中に、注入することができる。
本発明は、2つ以上の流れをプラズマ蒸着装置内に注入するための、2つ以上の供給ポイントを有する蒸着システムを含む。例えば、図3および図4は、空間的に互い違いの供給ポイントから、3つの流れが注入される実施形態を示す。本発明の一実施形態では、2つ以上の互い違いの供給ポイントが、複数の流れの供給を空間的に協調させるように配列され、異なる流れから生成される化学種間の相互作用の最適化を促進させる。化学種間の相互作用は、注入される化学種と衝突する、プラズマまたは不活性蒸着中間物中の化学種の有無を制御することによって、選択的に制御することができる。上流のプラズマまたは不活性蒸着中間物を、選択された状態に進化させ、2つ以上の流れの供給ポイントを互い違いに配置することにより、下流で注入される流れと衝突するプラズマまたは不活性蒸着中間物の、化学種の分布、エネルギー状態、反応性、衝突頻度、および他の属性を制御することができる。
別の実施形態では、本発明は、蒸着チャンバー内への2つ以上の流れの注入が、時間的に互い違いである、2つ以上の供給ポイントを有する蒸着システムを含む。この実施形態では、第1の流れが注入されてプラズマ状態へと活性化し、その後、第2の流れが注入されて、このプラズマ(またはプラズマから誘導される不活性蒸着中間物)と結合する。この時間的な遅延によって、第1の流れから活性化したプラズマ(またはそうしたプラズマから誘導される不活性蒸着中間物)を、より最適に第2の流れと相互作用する状態に、進化または発展させることができる。遅延した流れは、先行の流れと同じ供給デバイス、または異なる供給デバイスを通じて注入することができ、異なる供給デバイスで注入される場合には、先行の流れを注入する供給デバイスに対して、空間的に互い違いに(図3のように)、または整列させて(図1のように)注入することができる。
時間的または空間的に互い違いの流れは、連続方式、断続方式、またはこれらの組み合わせで供給することができる。連続方式では、流れは、蒸着の間、連続流として維持される。断続方式では、流れは、1つ以上のデューティサイクルにわたる脈動方式で注入される。脈動方式では、突発性の流れが蒸着装置内に注入され、蒸着が継続されながら、一定時間後に流れが終了するか、または低減される。この流れは、オンおよびオフを1回以上循環させることができ、この循環は、周期的、または非周期的とすることができる。一実施形態では、第1の流れが、初期に連続方式で開始され、その後に第2の流れが、連続方式で開始される。別の実施形態では、第1の流れが、初期に連続方式で開始され、その後に第2の流れが、脈動方式で開始される。また別の実施形態では、第1の流れが、初期に脈動方式で開始され、その後に第2の流れが、連続方式で開始される。更に別の実施形態では、第1の流れが、初期に脈動方式で開始され、その後に第2の流れが、脈動方式で開始される。各流れはまた、1つの時間窓にわたる連続方式、および別の時間窓にわたる脈動方式で供給することもできる。本発明は、3つ以上の流れを用いた場合の対応する実施形態に及び、この場合、時間的および/または空間的に互い違いのいくつかの流れのそれぞれは、連続方式、脈動方式、またはこれらの組み合わせで供給される。
他の実施形態では、本発明の原理は、空間的に分離した2つ以上のプラズマ領域を含む蒸着システムに及ぶ。この蒸着システムは、1つ以上のカソードを、1つ以上のアノードと組み合わせて含み、2つ以上のプラズマ領域が作り出される。例えば、図7は、2つのプラズマ領域を有するプラズマ蒸着システムを示す。プラズマ蒸着システム210は、供給デバイス250および供給デバイス252を装備する蒸着チャンバー215を有する、蒸着装置210を含む。蒸着チャンバー215内部には、第1カソード220、第2カソード222、および基板235をその上に配置されたアノード230がある。アノード230は、共用アノードであり、第1カソード220と共に第1プラズマ領域225を確立し、第2カソード222と共に第2プラズマ領域227を確立するために使用される。流れ240が、蒸着チャンバー215に提供され、プラズマ領域225に向けて方向付けられる。流れ242が、蒸着チャンバー215に提供され、プラズマ領域227に向けて方向付けられる。流れ240および流れ242は、原材料(例えば、前駆体ガス、中間体、準安定種)、キャリアガス、あるいは原材料およびキャリアガスを含めた、混合流れを供給することができる。流れ240は、供給ポイント260で供給デバイス250から排出され、流れ242は、供給ポイント262で供給デバイス252から排出される。第1カソード220、第2カソード222、およびアノード230の間で相互接続された1つ以上の電源(図示せず)が、領域225および領域227内のプラズマ開始に必要な電場を提供する。図7の実施形態はまた、図5に関連して本明細書で上述したように、基板とアノードとを分離して、非活性化領域を提供するように変更することができる。
複数プラズマ領域システムでは、別個のプラズマ領域内に、異なる流れが注入される。異なる流れから形成される個々のプラズマは、他の流れの非存在下で作り出され、本明細書で上述したように、時間および空間にわたって進化し、基板付近の薄膜成長領域に利用可能にされる化学種の分布を制限するか、あるいは改善することが可能である。別個のプラズマ領域で異なる流れから形成されて進化したプラズマは、結合領域229で融合し、基板235上の薄膜材料の形成に関与する化学種の分布を提示する、複合プラズマを形成する。
本発明の文脈では、流れ(または材料の流れ)は、材料の供給または流動である。この流れは、原材料、キャリアガス、またはそれらの組み合わせとすることができる。本明細書で使用するとき、原材料は、基板上に形成される薄膜材料の1つ以上の成分に寄与する材料である。原材料としては、例えば、分子蒸着前駆体、分子蒸着前駆体から誘導される、準安定種すなわち中間体種、添加物、およびドーパントが挙げられる。原材料は、単独で、またはキャリアガスと組み合わせて注入することができる。蒸着装置内のバックグラウンド圧力を制御するためのキャリアガスもまた、原材料とは別個に導入することができる。
原材料としては、シラン(SiH4)およびゲルマン(GeH4)などの、分子蒸着前駆体が挙げられる。原材料としてはまた、SIF4、GeF4、シランのフッ素化形態(SiF3H、SiF2H2、SiFH3)、およびゲルマンのフッ素化形態(GeF3H、GeF2H2、GeFH3)などの、フッ素化された、シリコン化合物およびゲルマニウム化合物も挙げられる。スズ前駆体(例えば、SnH4、SnCl4、SnF4、SnF2など)もまた、原材料として機能し得る。フッ素の有利性は、S.R.Ovshinskyによって十分に立証されている。具体的には、S.R.Ovshinskyは、フッ素の含有が、シリコン、ゲルマニウム、および薄膜材料の他の構成成分の、規則的配位を促進し、ダングリングボンドおよび他の欠陥を不動態化するように作用し、また適切な量では、シリコンおよびゲルマニウムの、ナノ結晶相、中間範囲秩序相、もしくは微結晶相の形成を促進する働きをすることを示している。S.R.Ovshinskyは更に、シリコンおよびゲルマニウムの、ナノ結晶相、中間範囲秩序相、もしくは微結晶相の形成を促進することによって、フッ素の使用が、正孔移動度を改善することを立証している。(更なる情報に関しては、例えば、S.R.Ovshinskyによる以下の参考文献を参照のこと。米国特許第5,103,284号(SiH4およびSiF4からの、ナノ結晶シリコンの形成)、米国特許第4,605,941号(フッ素の存在下で調製されるアモルファスシリコンにおける、欠陥状態の実質的な低減が示される)、および米国特許第4,839,312号(アモルファスシリコンおよびナノ結晶シリコンの蒸着のための、いくつかのフッ素系前駆体が提示される))。
原材料としてはまた、準安定種すなわち中間体種も挙げられる。その開示が本明細書に参考として組み込まれる、米国特許出願第12/209,699号(´699出願)では、S.R.Ovshinskyは、薄膜蒸着に関して、予め選択された好適な準安定種すなわち中間体種の利点を論じている。´699出願の目的は、薄膜材料の形成に使用されるプラズマ中の、望ましくない化学種の存在を、最小限に抑えることであった。´699出願に用いられた方策は、好適な化学種が従来のプラズマ中に生成する際に、望ましくない化学種と好適な化学種との有害な相互作用を回避させるために、好適な準安定種すなわち中間体種を、純粋形態で蒸着システムに供給することであった。
本発明の一実施形態では、準安定種すなわち中間体種は、分子蒸着前駆体から誘導される。この準安定種すなわち中間体種は、蒸着チャンバーの外側で安定化され、供給デバイスを通じて、流れとして提供されてもよく、または供給デバイスに入る直前、供給デバイスに入る際、もしくは本発明の蒸着チャンバーに入る際に、分子蒸着前駆体から作り出されてもよい。中性ラジカルは、好適な準安定種すなわち中間体種の一実施形態である。シリコン系およびゲルマニウム系の蒸着の場合では、それぞれSiH3およびGeH3が、特に好ましい蒸着化学種であると考えられる。準安定の原材料としてはまた、SiF2H、SiFH2、SiF3、GeF2H、GeFH2、およびGeF3などの、フッ素化中性ラジカルも挙げられる。
原材料としてはまた、蒸着させたままの材料と反応するか(典型的には、表面反応を介して)、または蒸着させたままの材料中の欠陥を不動態化する、処理材料も挙げられる。処理源はまた、希釈ガスとしても作用し得る。処理源としては、水素(H2またはH)およびフッ素(F2、HF、CF4、SF6、NF3、SiF6、またはF)が挙げられる。水素およびフッ素は、シリコン系およびゲルマニウム系の光起電力材料中のダングリングボンドを飽和させ、より規則的な四配位を促進することが知られている。水素およびフッ素はまた、ナノ結晶または中間範囲秩序の材料の領域が、その他はアモルファスの光起電力材料の内部に形成されることを促進する。ナノ結晶および中間範囲秩序の材料は、光起電力材料中の少数キャリアの移動度を改善するため、有益である。
原材料としてはまた、蒸着させたままの薄膜材料にドーパントを提供する流れが挙げられる。ドーパント源は、n型またはp型の導電性を付与する成分を、薄膜に提供する。代表的なドーパント源としては、NH3、N2、AsH3、PH3、PH5、SF6、BF3、B2H6、BH3、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
キャリアガスは、蒸着中の薄膜組成物の成分に寄与しないガスであり、一般に、原材料を希釈するために使用される。本発明による代表的なキャリアガスとしては、ネオン(Ne)、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。一部の薄膜組成物に関しては、水素(H2)または窒素(N2)もまた、キャリアガスとしての機能を果たし得る。好適な実施形態では、キャリアガスは、蒸着に用いられる原材料に対して、化学的に不活性である。
本発明の蒸着システムの供給デバイスは、一般に、材料の流れを蒸着チャンバーに供給するための手段を含む。一実施形態では、供給デバイスは、ガス相の流れを蒸着チャンバーに供給する。供給デバイスとしては、チューブ、導管、パイプ、ノズル、噴射口、および遠隔プラズマ源が挙げられる。ノズルの寸法、形状、テーパーは、原材料またはキャリアガスが蒸着チャンバーに供給される速度を制御するために使用することが可能であり、また準安定種すなわち中間体種の場合は、好適な化学種を作り出して送る手助けをするために使用することが可能であるため、ノズルは、柔軟性のある供給デバイスである。例えば、ノズルは帯電させることができ、またはプラズマ活性化プロセスにおけるカソードとしての機能を果たすことができる。遠隔プラズマ源もまた、蒸着チャンバーへの励起種の供給に柔軟性を与えることから、別の望ましい供給デバイスである。遠隔プラズマ源は、原材料から化学種の分布を作り出し、それらをビームまたは噴流として蒸着チャンバー内に注入する。多種多様な原材料を、遠隔プラズマ源内で活性化させ、蒸着のための化学種を作り出すことができる。
供給デバイスは、適所に固定してもよく、または移動可能としてもよい。供給デバイスの運動は、水平方向、もしくは垂直方向、またはそれらの組み合わせであってもよい。供給デバイスの、並進、揺動、または他の運動を、薄膜材料の蒸着の合間、または蒸着中に起こすことができる。供給デバイスの運動は、蒸着チャンバー内に存在する化学種の分布の制御に、更なる自由度をもたらす。蒸着中の供給デバイスの運動を、注入の時間同期と
併せて起こすことにより、注入の空間的制御および時間的制御の双方が可能となる。
併せて起こすことにより、注入の空間的制御および時間的制御の双方が可能となる。
供給デバイスは、材料の流れ中に存在する、より広範な化学種の分布の中から、特定の化学種または化学種のサブセットを提供するように構成することができる。供給デバイスから排出されて蒸着チャンバーに入る流れが通過する開口部の寸法は、供給デバイスによって注入される化学種の識別の制御に、1つの自由度をもたらす。開口部が大きい場合には、供給デバイスは、流れを、その流れが供給デバイスの入口で供給された状態で注入する。しかしながら、開口部の寸法が減少するにつれて、流れの流動は制限されるようになり、流動の構成成分間の分離が減少する。結果として、構成成分間の新たな相互作用が展開し、これらの相互作用が、そうでない場合には利用不可能な、供給チャンバーへの注入のための化学種を作り出す。具体的には、開口部の寸法が、分子寸法に近い寸法まで低減された場合、その開口部を使用して、流れの中の構成成分を、寸法に応じて選択的に送ることができる。この実施形態では、開口部の寸法によって規定される限界寸法よりも小さい分子寸法を有する構成成分が、蒸着チャンバー内に注入され、限界寸法を超える構成成分は、排除される。
更には、供給デバイスに沿って、または供給デバイスの開口部で、電圧を印加することができる。開口部の寸法が減少するにつれて、この電圧によって開口部に作り出される局所電場は増大する。開口部の寸法が、分子寸法の大きさに近づく場合、極度に高い局所電場が発生し、この電場は、供給デバイスから排出される際の流動する流れから、独特な化学種の分布を作り出す。
異なる供給デバイスの、供給ポイント間の間隔は、蒸着チャンバー内に注入される化学種の識別の制御に、第2の自由度をもたらす。異なる供給デバイス間の間隔は、各供給デバイスが、独立した流れの供給として機能し得るように、十分大きくすることができ、この場合、供給デバイスの特性が、上述のように、蒸着チャンバー内に注入される化学種の性質および分布を制御する。一実施形態では、供給デバイス間の空間的分離は、それら供給デバイスの、供給ポイント間の空間的分離に対応する。別の実施形態では、供給デバイス間の空間的分離は、蒸着チャンバーの、カソードからアノードに延びる方向に沿った、または蒸着チャンバー内の、カソードもしくはアノードから基板に延びる方向に沿った、1つの供給デバイスの供給ポイントの、別の供給デバイスの供給ポイントに対する変位として評価される。カソードからアノードに延びる方向は、本明細書では、長手方向として言及される場合がある。カソードもしくはアノードから基板に延びる方向は、本明細書では、蒸着中間物の輸送方向として言及される場合がある。一実施形態では、2つ以上の供給デバイスの、供給ポイントの空間的分離は、長手方向で1mm以上である。別の実施形態では、2つ以上の供給デバイスの、供給ポイントの空間的分離は、長手方向で10mm以上である。別の実施形態では、2つ以上の供給デバイスの、供給ポイントの空間的分離は、長手方向で100mm以上である。
この実施形態では、複数の供給ポイントから結果的に得られる複合プラズマ中の、全体としての化学種の分布は、各供給ポイントの独立した制御を通じて調和される。一実施形態では、蒸着システムは、中性ラジカルSiH3の濃度が高い流れを供給するように最適化された、第1供給デバイス、および中性ラジカルGeH3もしくは中性ラジカルSiF3の濃度が高い流れを供給するように最適化された、第2供給デバイスを含む。異なる供給デバイスがまた、準安定種すなわち中間体種と分子蒸着前駆体との組み合わせ、または復数種の分子蒸着前駆体の組み合わせを供給することもできる。
あるいは、異なる供給デバイス間の間隔を狭めて、供給デバイスから排出される流れの構成成分間に、量子相互作用および波動関数の重複を呼び起こし、流れの間に相乗作用をもたらすことができる。この相乗作用は、流れの間の、相互の量子レベルの相互作用を通じて、独特の化学種を提供し、2つの流れから形成される複合プラズマ中の化学種の分布を最適化するための、自由度を提供する。実施にあたっては、供給ポイントは、蒸着チャンバーの外壁上に配置される、狭い間隔で並ぶ開口部のメッシュとして構成することができる。供給デバイスはまた、供給ポイントが外壁を貫通してチャンバー内部に進入するように配置することもできる(例えば、図3〜図5に示すように)。一実施形態では、供給ポイント間の間隔は、100μm未満である。一実施形態では、供給ポイント間の間隔は、10μm未満である。別の実施形態では、供給ポイント間の間隔は、1μm未満である。更に別の実施形態では、供給ポイント間の間隔は、100nm未満である。
Claims (133)
- 蒸着チャンバーを提供する工程であって、前記蒸着チャンバーが、基板、第1カソード、第1アノード、第1供給デバイス、および第2供給デバイスを含み、前記蒸着チャンバーが、前記第1カソードから前記第1アノードに延びる第1の方向を有し、前記第1供給デバイスが、第1供給ポイントを含み、前記第2供給デバイスが、前記第1供給ポイントと前記基板との間に配置される、第2供給ポイントを含み、前記第2供給ポイントが、前記第1供給ポイントから、前記第1の方向で空間的に変位している、工程と、
第1の材料の流れを、前記第1供給デバイスに提供する工程であって、前記第1供給デバイスが、前記第1の材料の流れを、前記蒸着チャンバー内に注入する、工程と、
前記第1カソードと前記第1アノードとの間に、電場を確立する工程であって、前記電場がプラズマを開始させ、前記プラズマが、前記第1の材料の流れから誘導された化学種を含む、工程と、
第2の材料の流れを、前記第2供給デバイスに提供する工程であって、前記第2供給デバイスが、前記第2の材料の流れを前記プラズマ中に注入して、複合プラズマを形成し、前記複合プラズマが、前記第1の材料の流れおよび前記第2の材料の流れから誘導された化学種を含む、工程と、
を含む、薄膜材料の形成方法。 - 前記基板が、前記アノード上に配置される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1カソードが、孔カソードである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第1供給ポイントで開口部を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記開口部が、10μm未満の断面寸法を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記開口部が、1μm未満の断面寸法を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記第2供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第2供給ポイントで開口部を有する、請求項4に記載の方法。
- 前記第2供給ポイントでの前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の方向における、前記第1供給ポイントと前記第2供給ポイントとの離隔が、1mm以上である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の方向における、前記第1供給ポイントと前記第2供給ポイントとの離隔が、10mm以上である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の方向における、前記第1供給ポイントと前記第2供給ポイントとの離隔が、1mm未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の方向における、前記第1供給ポイントと前記第2供給ポイントとの離隔が、100μm未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記電場が、マイクロ波周波、無線周波、極超短波、または超短波で発振する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シラン、ジシラン、またはゲルマンを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、中性ラジカルSiH3、または中性ラジカルGeH3を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、フッ素を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、フッ素を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シランのフッ素化形態を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、SiF4、SiF3H、SiF2H2、またはSiFH3を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、第1の準安定種を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、第2の準安定種を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第2の準安定種の存続時間が、前記第1の準安定種の存続時間よりも短い、請求項24に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、断続的に注入される、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、断続的に注入される、請求項26に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、前記蒸着チャンバー内へ周期的に脈動し、前記周期的脈動が、交互のオンサイクルおよびオフサイクルを含み、前記第1の材料の流れが、前記オンサイクルの間、第1の流速で供給され、前記第1の材料の流れが、前記オフサイクルの間、第2の流速で供給され、前記第1の流速が、前記第2の流速を上回る、請求項26に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、前記オフサイクルの間に注入され、前記オンサイクルの間は注入されない、請求項28に記載の方法。
- 前記第2の流速がゼロである、請求項28に記載の方法。
- 前記プラズマが、前記第1供給ポイント近隣の、第1の化学種の分布、および前記第2供給ポイント近隣の、第2の化学種の分布を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の分布中の化学種の平均存続時間が、前記第1の分布中の化学種の平均存続時間とは異なる、請求項31に記載の方法。
- 前記第2の分布中の化学種の平均存続時間が、前記第1の分布中の化学種の平均存続時間よりも長い、請求項32に記載の方法。
- 中性ラジカルの数密度が、前記第1の化学種の分布中よりも、前記第2の化学種の分布中のほうが高い、請求項31に記載の方法。
- 前記中性ラジカルSiH3の数密度が、前記第1の化学種の分布中よりも、前記第2の化学種の分布中のほうが高い、請求項34に記載の方法。
- 前記複合プラズマが、前記第2供給ポイント近隣の、第1の化学種の分布、および前記基板近隣の、第2の化学種の分布を有する、請求項31に記載の方法。
- 前記複合プラズマの前記第2の分布が、前記複合プラズマの前記第1の分布よりも、高い中性ラジカルの数密度を有する、請求項36に記載の方法。
- 前記蒸着チャンバーが、第3供給ポイントを有する第3供給デバイスを更に含み、
第3の材料の流れを、前記第3供給デバイスに提供する工程を更に含み、前記第3供給デバイスが、前記第3の流れを前記複合プラズマ中に注入して、第2の複合プラズマを形成する、請求項1に記載の方法。 - 前記蒸着チャンバーが、第2カソードおよび第3供給デバイスを更に含み、前記第3供給デバイスが第3供給ポイントを含み、
前記第2カソードと前記第1アノードとの間に、第2の電場を確立する工程であって、前記第2の電場が、前記第2の材料の流れから、プラズマを開始させる、工程と、
第3の材料の流れを、前記第3供給デバイスに提供する工程であって、前記第3供給デバイスが、前記第3の材料の流れを、前記第2の電場によって開始された前記プラズマ中に注入する、工程、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 背景ガスを前記蒸着チャンバー内の導入する工程を更に含み、前記プラズマが、前記背景ガスから誘導された化学種を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記背景ガスが、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、水素、または窒素を含む、請求項40に記載の方法。
- 前記第1供給デバイスが、遠隔プラズマ源である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2供給デバイスが、遠隔プラズマ源である、請求項42に記載の方法。
- 蒸着チャンバーを提供する工程であって、前記蒸着チャンバーが、基板、カソード、アノード、第1供給デバイス、および第2供給デバイスを含み、前記蒸着チャンバーが、前記カソードから前記アノードに延びる第1の方向、および前記アノードから前記基板に延びる第2の方向を有し、前記第1供給デバイスが、前記アノードと前記カソードとの間に配置される、第1供給ポイントを含み、前記第2供給デバイスが、前記アノードと前記基板との間に配置される、第2供給ポイントを含む、工程と、
第1の材料の流れを、前記第1供給デバイスに提供する工程であって、前記第1供給デバイスが、前記第1の材料の流れを、前記カソードと前記アノードとの間に注入する、工程と、
前記カソードと前記アノードとの間に、電場を確立する工程であって、前記電場が、前記カソードと前記アノードとの間にプラズマ領域を形成し、前記プラズマ領域がプラズマを含み、前記プラズマが、前記第1の材料の流れから誘導された化学種を含む、工程と、
第2の材料の流れを、前記第2供給デバイスに提供する工程であって、前記第2供給デバイスが、前記第2の材料の流れを、前記アノードと前記基板との間に注入する、工程と、
を含む、薄膜材料の形成方法。 - 前記基板が、前記プラズマ領域の外側に配置される、請求項44に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れから誘導された前記化学種を、前記基板に向けて輸送する工程を更に含み、前記化学種が、前記プラズマ領域から抜け出て不活性化し、前記第2の材料の流れが、前記不活性化種と結合する、請求項45に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シリコンを含む、請求項46に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、フッ素を含む、請求項47に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、遠隔プラズマ源である、請求項45に記載の方法。
- 前記蒸着チャンバーが、第3供給ポイントを有する第3供給デバイスを更に含み、前記第3供給デバイスが、前記第1供給デバイスから、前記第1の方向で、互い違いに配置され、前記第3供給ポイントが、前記アノードと前記カソードとの間に配置され、
第3の材料の流れを、前記第3供給デバイスに提供する工程を更に含み、前記第3供給デバイスが、前記第3の材料の流れを前記プラズマ領域内に注入し、前記プラズマが、前記第3の材料の流れから誘導された化学種を更に含む、請求項44に記載の方法。 - 前記第1の材料の流れがシリコンを含み、前記第3の材料の流れがゲルマニウムを含む、請求項50に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、フッ素を含む、請求項51に記載の方法。
- 前記蒸着チャンバーが、第3供給ポイントを有する第3供給デバイスを更に含み、前記第3供給デバイスが、前記第2供給デバイスから、前記第2の方向で、互い違いに配置され、前記第3供給ポイントが、前記アノードと前記基板との間に配置され、
第3の材料の流れを、前記第3供給デバイスに提供する工程を更に含み、前記第3供給デバイスが、前記第3の材料の流れを、前記アノードと前記基板との間に注入する、請求項44に記載の方法。 - 前記第1の材料の流れがシリコンを含み、前記第3の材料の流れがフッ素を含む、請求項53に記載の方法。
- 前記第1カソードが孔カソードである、請求項44に記載の方法。
- 前記第1供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第1供給ポイントで、開口部を有する、請求項44に記載の方法。
- 前記開口部が、10μm未満の断面寸法を有する、請求項56に記載の方法。
- 前記開口部が、1μm未満の断面寸法を有する、請求項56に記載の方法。
- 前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項56に記載の方法。
- 前記第2供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第2供給ポイントで、開口部を有する、請求項56に記載の方法。
- 前記第2供給ポイントでの前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項60に記載の方法。
- 前記電場が、マイクロ波周波、無線周波、極超短波、または超短波で発振する、請求項44に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項44に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シラン、ジシラン、またはゲルマンを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、中性ラジカルSiH3、または中性ラジカルGeH3を含む、請求項63に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、フッ素を含む、請求項63に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、フッ素を含む、請求項44に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シランのフッ素化形態を含む、請求項68に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、SiF4、SiF3H、SiF2H2、またはSiFH3を含む、請求項69に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、第1の準安定種を含む、請求項44に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、第2の準安定種を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記第2の準安定種の存続時間が、前記第1の準安定種の存続時間よりも短い、請求項72に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、断続的に注入される、請求項44に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、断続的に注入される、請求項74に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、前記蒸着チャンバー内へ周期的に脈動し、前記周期的脈動が、交互のオンサイクルおよびオフサイクルを含み、前記第1の材料の流れが、前記オンサイクルの間、第1の流速で供給され、前記第1の材料の流れが、前記オフサイクルの間、第2の流速で供給され、前記第1の流速が、前記第2の流速を上回る、請求項74に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、前記オフサイクルの間に注入され、前記オンサイクルの間は注入されない、請求項76に記載の方法。
- 前記第2の流速がゼロである、請求項76に記載の方法。
- 蒸着チャンバーを提供する工程であって、前記蒸着チャンバーが、基板、第1注入ポイントを有する第1遠隔プラズマ源、および第2注入ポイントを有する第1供給デバイスを含む、工程と、
第1の材料の流れを、前記第1遠隔プラズマ源に提供する工程であって、前記第1遠隔プラズマ源が、前記第1の材料の流れを含むプラズマを、前記第1注入ポイントで、前記蒸着チャンバー内に注入する工程と、
第2の材料の流れを、前記第1供給デバイスに提供する工程であって、前記第1供給デバイス源が、前記第2の材料の流れを、前記第2注入ポイントで、前記蒸着チャンバー内に注入する工程と、
を含む、薄膜材料の形成方法。 - 前記基板上に薄膜を形成する工程を更に含み、前記薄膜が、前記第1の材料の流れおよび前記第2の材料の流れから誘導された成分を含む、請求項79に記載の方法。
- 前記第1供給源が、遠隔プラズマ源である、請求項79に記載の方法。
- 前記蒸着チャンバーが、第2遠隔プラズマ源を更に含み、
第3の材料の流れを、前記第2遠隔プラズマ源に提供する工程を更に含み、前記第2遠隔プラズマ源が、前記第2の材料の流れを含むプラズマを、前記蒸着チャンバー内に注入する、請求項79に記載の方法。 - 前記第1供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第2注入ポイントで開口部を有する、請求項79に記載の方法。
- 前記開口部が、10μm未満の断面寸法を有する、請求項83に記載の方法。
- 前記開口部が、1μm未満の断面寸法を有する、請求項83に記載の方法。
- 前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項83に記載の方法。
- 前記第1注入ポイントと前記第2注入ポイントとの離隔が、1mm以上である、請求項79に記載の方法。
- 前記第1注入ポイントと前記第2注入ポイントとの離隔が、10mm以上である、請求項79に記載の方法。
- 前記第1注入ポイントと前記第2注入ポイントとの離隔が、10mm未満である、請求項79に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項79に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シラン、ジシラン、またはゲルマンを含む、請求項90に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、中性ラジカルSiH3、または中性ラジカルGeH3を含む、請求項90に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項90に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、フッ素を含む、請求項90に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、フッ素を含む、請求項79に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シランのフッ素化形態を含む、請求項95に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、SiF4、SiF3H、SiF2H2、またはSiFH3を含む、請求項96に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、第1の準安定種を含む、請求項79に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、第2の準安定種を含む、請求項98に記載の方法。
- 前記第2の準安定種の存続時間が、前記第1の準安定種の存続時間よりも短い、請求項99に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、断続的に注入される、請求項79に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、断続的に注入される、請求項101に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、前記蒸着チャンバー内へ周期的に脈動し、前記周期的脈動が、交互のオンサイクルおよびオフサイクルを含み、前記第1の材料の流れが、前記オンサイクルの間、第1の流速で供給され、前記第1の材料の流れが、前記オフサイクルの間、第2の流速で供給され、前記第1の流速が、前記第2の流速を上回る、請求項101に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、前記オフサイクルの間に注入され、前記オンサイクルの間は注入されない、請求項103に記載の方法。
- 前記第2の流速がゼロである、請求項103に記載の方法。
- 中性ラジカルの数密度が、前記第1注入ポイントまたは前記第2注入ポイント近隣よりも、前記基板近隣のほうが高い、請求項79に記載の方法。
- 前記中性ラジカルがSiH3を含む、請求項106に記載の方法。
- 前記中性ラジカルがフッ素化ラジカルを含む、請求項79に記載の方法。
- 蒸着チャンバーを提供する工程であって、前記蒸着チャンバーが、基板、第1カソード、第2カソード、第1アノード、第1供給デバイス、および第2供給デバイスを含み、前記第1供給デバイスが、前記第1カソードと前記第1アノードとの間に配置される、第1供給ポイントを含み、前記第2供給デバイスが、前記第2カソードと前記第1アノードとの間に配置される、第2供給ポイントを含む、工程と、
前記第1カソードと前記第1アノードとの間に、第1の電場を確立する工程と、
前記第2カソードと前記第1アノードとの間に、第2の電場を確立する工程と、
第1の材料の流れを、前記第1供給デバイスに提供する工程であって、前記第1供給デバイスが、前記第1の材料の流れを、前記第1の電場内に注入し、前記第1の電場が、前記第1の材料の流れからプラズマを形成する、工程と、
第2の材料の流れを、前記第2供給デバイスに提供する工程であって、前記第2供給デバイスが、前記第2の材料の流れを、前記第2の電場内に注入し、前記第2の電場が、前記第2の材料の流れからプラズマを形成する、工程と、
を含む、薄膜材料の形成方法。 - 前記第1の電場および前記第2の電場が、少なくとも部分的に、空間的に非重複である、請求項109に記載の方法。
- 前記基板上に薄膜材料を形成する工程を更に含み、前記薄膜材料が、前記第1の材料の流れおよび前記第2の材料の流れから誘導された成分を含む、請求項109に記載の方法。
- 蒸着チャンバーを提供する工程であって、前記蒸着チャンバーが、基板、第1カソード、第1アノード、および第1供給デバイスを含み、前記第1供給デバイスが第1供給ポイントを含む、工程と、
前記第1カソードと前記第1アノードとの間に、電場を確立する工程と、
第1の材料の流れを、前記第1供給デバイスに提供する工程であって、前記第1供給デバイスが、前記第1の材料の流れを、前記電場内に断続的に注入し、前記電場がプラズマを形成し、前記プラズマが、前記第1の材料の流れからの化学種を含む、工程と、
を含む、薄膜材料の形成方法。 - 前記基板が、前記アノード上に配置される、請求項112に記載の方法。
- 前記第1カソードが、孔カソードである、請求項112に記載の方法。
- 前記第1供給デバイスがノズルを含み、前記ノズルが、前記第1供給ポイントで開口部を有する、請求項112に記載の方法。
- 前記開口部が、10μm未満の断面寸法を有する、請求項115に記載の方法。
- 前記開口部が、1μm未満の断面寸法を有する、請求項115に記載の方法。
- 前記開口部が、0.1mm〜10mmの断面寸法を有する、請求項115 に記載の方法。
- 前記電場が、マイクロ波周波、無線周波、極超短波、または超短波で発振する、請求項112に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シリコンまたはゲルマニウムを含む、請求項112に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シラン、ジシラン、またはゲルマンを含む、請求項120に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、中性ラジカルSiH3、または中性ラジカルGeH3を含む、請求項120に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、フッ素を含む、請求項112に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、シランのフッ素化形態を含む、請求項123に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、SiF4、SiF3H、SiF2H2、またはSiFH3を含む、請求124に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、第1の準安定種を含む、請求項112に記載の方法。
- 前記第1の材料の流れが、前記蒸着チャンバー内へ周期的に脈動し、前記周期的脈動が、交互のオンサイクルおよびオフサイクルを含み、前記第1の材料の流れが、前記オンサイクルの間、第1の流速で供給され、前記第1の材料の流れが、前記オフサイクルの間、第2の流速で供給され、前記第1の流速が、前記第2の流速を上回る、請求項112に記載の方法。
- 前記第2の材料の流れが、前記オフサイクルの間に注入され、前記オンサイクルの間は注入されない、請求項127に記載の方法。
- 前記第2の流速がゼロである、請求項127に記載の方法。
- 背景ガスを前記蒸着チャンバー内に導入する工程を更に含み、前記プラズマが、前記背景ガスから誘導された化学種を更に含む、請求項112に記載の方法。
- 前記背景ガスが、アルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン、クリプトン、水素、または窒素を含む、請求項130に記載の方法。
- 前記第1供給デバイスが、遠隔プラズマ源である、請求項112に記載の方法。
- 前記電場が、ゼロの強度を有する、請求項132に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/316,417 | 2008-12-12 | ||
US12/316,417 US8168268B2 (en) | 2008-12-12 | 2008-12-12 | Thin film deposition via a spatially-coordinated and time-synchronized process |
PCT/US2009/067810 WO2010068941A2 (en) | 2008-12-12 | 2009-12-14 | Thin film deposition via a spatially-coordinated and time-synchronized process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012512531A true JP2012512531A (ja) | 2012-05-31 |
Family
ID=42240876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011540945A Pending JP2012512531A (ja) | 2008-12-12 | 2009-12-14 | 空間的協調および時間同期のプロセスによる、薄膜蒸着 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8168268B2 (ja) |
EP (1) | EP2377144A2 (ja) |
JP (1) | JP2012512531A (ja) |
KR (1) | KR20110099107A (ja) |
CN (1) | CN102257601A (ja) |
WO (1) | WO2010068941A2 (ja) |
Cited By (87)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015532016A (ja) * | 2012-09-21 | 2015-11-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | ラジカルの化学的性質の複数の流れ経路を使用した調節及び制御 |
US9837249B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-05 | Applied Materials, Inc. | Radial waveguide systems and methods for post-match control of microwaves |
US9837284B2 (en) | 2014-09-25 | 2017-12-05 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch selectivity enhancement |
US9842744B2 (en) | 2011-03-14 | 2017-12-12 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of SiN films |
US9865484B1 (en) | 2016-06-29 | 2018-01-09 | Applied Materials, Inc. | Selective etch using material modification and RF pulsing |
US9881805B2 (en) | 2015-03-02 | 2018-01-30 | Applied Materials, Inc. | Silicon selective removal |
US9885117B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-02-06 | Applied Materials, Inc. | Conditioned semiconductor system parts |
US9934942B1 (en) | 2016-10-04 | 2018-04-03 | Applied Materials, Inc. | Chamber with flow-through source |
US9947549B1 (en) | 2016-10-10 | 2018-04-17 | Applied Materials, Inc. | Cobalt-containing material removal |
US9966240B2 (en) | 2014-10-14 | 2018-05-08 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment |
US9978564B2 (en) | 2012-09-21 | 2018-05-22 | Applied Materials, Inc. | Chemical control features in wafer process equipment |
US10026621B2 (en) | 2016-11-14 | 2018-07-17 | Applied Materials, Inc. | SiN spacer profile patterning |
US10032606B2 (en) | 2012-08-02 | 2018-07-24 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing with DC assisted RF power for improved control |
US10043684B1 (en) | 2017-02-06 | 2018-08-07 | Applied Materials, Inc. | Self-limiting atomic thermal etching systems and methods |
US10043674B1 (en) | 2017-08-04 | 2018-08-07 | Applied Materials, Inc. | Germanium etching systems and methods |
US10049891B1 (en) | 2017-05-31 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Selective in situ cobalt residue removal |
US10062585B2 (en) | 2016-10-04 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Oxygen compatible plasma source |
US10062575B2 (en) | 2016-09-09 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Poly directional etch by oxidation |
US10062579B2 (en) | 2016-10-07 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Selective SiN lateral recess |
US10062578B2 (en) | 2011-03-14 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of metal and metal-oxide films |
US10062587B2 (en) | 2012-07-18 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Pedestal with multi-zone temperature control and multiple purge capabilities |
US10128086B1 (en) | 2017-10-24 | 2018-11-13 | Applied Materials, Inc. | Silicon pretreatment for nitride removal |
US10147620B2 (en) | 2015-08-06 | 2018-12-04 | Applied Materials, Inc. | Bolted wafer chuck thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US10163696B2 (en) | 2016-11-11 | 2018-12-25 | Applied Materials, Inc. | Selective cobalt removal for bottom up gapfill |
US10170336B1 (en) | 2017-08-04 | 2019-01-01 | Applied Materials, Inc. | Methods for anisotropic control of selective silicon removal |
US10186428B2 (en) | 2016-11-11 | 2019-01-22 | Applied Materials, Inc. | Removal methods for high aspect ratio structures |
US10224210B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-03-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma processing system with direct outlet toroidal plasma source |
US10242908B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Airgap formation with damage-free copper |
US10256112B1 (en) | 2017-12-08 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Selective tungsten removal |
US10256079B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations |
US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
US10283324B1 (en) | 2017-10-24 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Oxygen treatment for nitride etching |
US10297458B2 (en) | 2017-08-07 | 2019-05-21 | Applied Materials, Inc. | Process window widening using coated parts in plasma etch processes |
US10319649B2 (en) | 2017-04-11 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Optical emission spectroscopy (OES) for remote plasma monitoring |
US10319600B1 (en) | 2018-03-12 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Thermal silicon etch |
US10319739B2 (en) | 2017-02-08 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Accommodating imperfectly aligned memory holes |
US10354889B2 (en) | 2017-07-17 | 2019-07-16 | Applied Materials, Inc. | Non-halogen etching of silicon-containing materials |
US10403507B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-03 | Applied Materials, Inc. | Shaped etch profile with oxidation |
US10424464B2 (en) | 2015-08-07 | 2019-09-24 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch selectivity systems and methods |
US10424485B2 (en) | 2013-03-01 | 2019-09-24 | Applied Materials, Inc. | Enhanced etching processes using remote plasma sources |
US10431429B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-10-01 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity |
US10468267B2 (en) | 2017-05-31 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Water-free etching methods |
US10468276B2 (en) | 2015-08-06 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US10465294B2 (en) | 2014-05-28 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Oxide and metal removal |
US10468285B2 (en) | 2015-02-03 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | High temperature chuck for plasma processing systems |
US10490406B2 (en) | 2018-04-10 | 2019-11-26 | Appled Materials, Inc. | Systems and methods for material breakthrough |
US10497573B2 (en) | 2018-03-13 | 2019-12-03 | Applied Materials, Inc. | Selective atomic layer etching of semiconductor materials |
US10504754B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
US10504700B2 (en) | 2015-08-27 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection |
US10522371B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-12-31 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
US10541246B2 (en) | 2017-06-26 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | 3D flash memory cells which discourage cross-cell electrical tunneling |
US10541184B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | Optical emission spectroscopic techniques for monitoring etching |
US10546729B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-01-28 | Applied Materials, Inc. | Dual-channel showerhead with improved profile |
US10566206B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-02-18 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for anisotropic material breakthrough |
US10573496B2 (en) | 2014-12-09 | 2020-02-25 | Applied Materials, Inc. | Direct outlet toroidal plasma source |
US10573527B2 (en) | 2018-04-06 | 2020-02-25 | Applied Materials, Inc. | Gas-phase selective etching systems and methods |
US10593560B2 (en) | 2018-03-01 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Magnetic induction plasma source for semiconductor processes and equipment |
US10593523B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment |
US10615047B2 (en) | 2018-02-28 | 2020-04-07 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods to form airgaps |
US10629473B2 (en) | 2016-09-09 | 2020-04-21 | Applied Materials, Inc. | Footing removal for nitride spacer |
US10672642B2 (en) | 2018-07-24 | 2020-06-02 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for pedestal configuration |
US10679870B2 (en) | 2018-02-15 | 2020-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus |
US10699879B2 (en) | 2018-04-17 | 2020-06-30 | Applied Materials, Inc. | Two piece electrode assembly with gap for plasma control |
US10727080B2 (en) | 2017-07-07 | 2020-07-28 | Applied Materials, Inc. | Tantalum-containing material removal |
US10755941B2 (en) | 2018-07-06 | 2020-08-25 | Applied Materials, Inc. | Self-limiting selective etching systems and methods |
US10854426B2 (en) | 2018-01-08 | 2020-12-01 | Applied Materials, Inc. | Metal recess for semiconductor structures |
US10872778B2 (en) | 2018-07-06 | 2020-12-22 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods utilizing solid-phase etchants |
US10886137B2 (en) | 2018-04-30 | 2021-01-05 | Applied Materials, Inc. | Selective nitride removal |
US10892198B2 (en) | 2018-09-14 | 2021-01-12 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved performance in semiconductor processing |
US10903054B2 (en) | 2017-12-19 | 2021-01-26 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone gas distribution systems and methods |
US10920319B2 (en) | 2019-01-11 | 2021-02-16 | Applied Materials, Inc. | Ceramic showerheads with conductive electrodes |
US10920320B2 (en) | 2017-06-16 | 2021-02-16 | Applied Materials, Inc. | Plasma health determination in semiconductor substrate processing reactors |
US10943834B2 (en) | 2017-03-13 | 2021-03-09 | Applied Materials, Inc. | Replacement contact process |
US10964512B2 (en) | 2018-02-15 | 2021-03-30 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods |
US11049755B2 (en) | 2018-09-14 | 2021-06-29 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor substrate supports with embedded RF shield |
US11062887B2 (en) | 2018-09-17 | 2021-07-13 | Applied Materials, Inc. | High temperature RF heater pedestals |
US11121002B2 (en) | 2018-10-24 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for etching metals and metal derivatives |
US11239061B2 (en) | 2014-11-26 | 2022-02-01 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems to enhance process uniformity |
US11257693B2 (en) | 2015-01-09 | 2022-02-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems to improve pedestal temperature control |
US11276590B2 (en) | 2017-05-17 | 2022-03-15 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone semiconductor substrate supports |
US11276559B2 (en) | 2017-05-17 | 2022-03-15 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow |
US11328909B2 (en) | 2017-12-22 | 2022-05-10 | Applied Materials, Inc. | Chamber conditioning and removal processes |
US11417534B2 (en) | 2018-09-21 | 2022-08-16 | Applied Materials, Inc. | Selective material removal |
US11437242B2 (en) | 2018-11-27 | 2022-09-06 | Applied Materials, Inc. | Selective removal of silicon-containing materials |
US11594428B2 (en) | 2015-02-03 | 2023-02-28 | Applied Materials, Inc. | Low temperature chuck for plasma processing systems |
US11682560B2 (en) | 2018-10-11 | 2023-06-20 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for hafnium-containing film removal |
US11721527B2 (en) | 2019-01-07 | 2023-08-08 | Applied Materials, Inc. | Processing chamber mixing systems |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130034666A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Applied Materials, Inc. | Inductive plasma sources for wafer processing and chamber cleaning |
WO2013032406A1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-07 | National University Of Singapore | A system and a method for depositing a layer on a substrate |
US9234276B2 (en) | 2013-05-31 | 2016-01-12 | Novellus Systems, Inc. | Method to obtain SiC class of films of desired composition and film properties |
US10325773B2 (en) | 2012-06-12 | 2019-06-18 | Novellus Systems, Inc. | Conformal deposition of silicon carbide films |
US10832904B2 (en) | 2012-06-12 | 2020-11-10 | Lam Research Corporation | Remote plasma based deposition of oxygen doped silicon carbide films |
US10211310B2 (en) | 2012-06-12 | 2019-02-19 | Novellus Systems, Inc. | Remote plasma based deposition of SiOC class of films |
US10862073B2 (en) | 2012-09-25 | 2020-12-08 | The Trustees Of Princeton University | Barrier film for electronic devices and substrates |
US20150042017A1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | Applied Materials, Inc. | Three-dimensional (3d) processing and printing with plasma sources |
US9371579B2 (en) | 2013-10-24 | 2016-06-21 | Lam Research Corporation | Ground state hydrogen radical sources for chemical vapor deposition of silicon-carbon-containing films |
KR102247560B1 (ko) | 2014-07-14 | 2021-05-03 | 삼성전자 주식회사 | Rps에서의 플라즈마 생성방법, 및 그 플라즈마 생성방법을 포함한 반도체 소자 제조방법 |
US20160314964A1 (en) | 2015-04-21 | 2016-10-27 | Lam Research Corporation | Gap fill using carbon-based films |
US9837270B1 (en) | 2016-12-16 | 2017-12-05 | Lam Research Corporation | Densification of silicon carbide film using remote plasma treatment |
US10840087B2 (en) | 2018-07-20 | 2020-11-17 | Lam Research Corporation | Remote plasma based deposition of boron nitride, boron carbide, and boron carbonitride films |
KR20230085953A (ko) | 2018-10-19 | 2023-06-14 | 램 리써치 코포레이션 | 갭 충진 (gapfill) 을 위한 도핑되거나 도핑되지 않은 실리콘 카바이드 증착 및 원격 수소 플라즈마 노출 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1159012A (en) * | 1980-05-02 | 1983-12-20 | Seitaro Matsuo | Plasma deposition apparatus |
US4522663A (en) * | 1980-09-09 | 1985-06-11 | Sovonics Solar Systems | Method for optimizing photoresponsive amorphous alloys and devices |
US4521447A (en) * | 1982-10-18 | 1985-06-04 | Sovonics Solar Systems | Method and apparatus for making layered amorphous semiconductor alloys using microwave energy |
JPH07101751B2 (ja) * | 1985-03-28 | 1995-11-01 | キヤノン株式会社 | 光起電力素子の製造方法 |
JP2635021B2 (ja) * | 1985-09-26 | 1997-07-30 | 宣夫 御子柴 | 堆積膜形成法及びこれに用いる装置 |
JPS63297565A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Canon Inc | 機能性堆積膜の形成方法及び装置 |
DE4029268C2 (de) * | 1990-09-14 | 1995-07-06 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur gleichspannungs-bogenentladungs-unterstützten, reaktiven Behandlung von Gut und Vakuumbehandlungsanlage zur Durchführung |
US5103284A (en) * | 1991-02-08 | 1992-04-07 | Energy Conversion Devices, Inc. | Semiconductor with ordered clusters |
TW296534B (ja) * | 1993-12-17 | 1997-01-21 | Tokyo Electron Co Ltd | |
US6365016B1 (en) * | 1999-03-17 | 2002-04-02 | General Electric Company | Method and apparatus for arc plasma deposition with evaporation of reagents |
SE521904C2 (sv) * | 1999-11-26 | 2003-12-16 | Ladislav Bardos | Anordning för hybridplasmabehandling |
DE10060002B4 (de) * | 1999-12-07 | 2016-01-28 | Komatsu Ltd. | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung |
US7031600B2 (en) * | 2003-04-07 | 2006-04-18 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for silicon oxide deposition on large area substrates |
JP2004356623A (ja) * | 2003-05-08 | 2004-12-16 | Canon Inc | 積層型光起電力素子及びその製造方法 |
US7264849B2 (en) * | 2003-07-11 | 2007-09-04 | Optisolar, Inc. | Roll-vortex plasma chemical vapor deposition method |
JP2005042176A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
US7378129B2 (en) * | 2003-08-18 | 2008-05-27 | Micron Technology, Inc. | Atomic layer deposition methods of forming conductive metal nitride comprising layers |
KR101040939B1 (ko) * | 2003-11-25 | 2011-06-16 | 주성엔지니어링(주) | 균일한 박막 형성을 위한 고밀도 플라즈마 화학기상증착장비 |
US20060042752A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Rueger Neal R | Plasma processing apparatuses and methods |
JP5068458B2 (ja) * | 2006-01-18 | 2012-11-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
JP4873405B2 (ja) * | 2006-03-24 | 2012-02-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置と方法 |
JP5232512B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2013-07-10 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
2008
- 2008-12-12 US US12/316,417 patent/US8168268B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-12-14 JP JP2011540945A patent/JP2012512531A/ja active Pending
- 2009-12-14 WO PCT/US2009/067810 patent/WO2010068941A2/en active Application Filing
- 2009-12-14 CN CN2009801509158A patent/CN102257601A/zh active Pending
- 2009-12-14 KR KR1020117013727A patent/KR20110099107A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-12-14 EP EP09832668A patent/EP2377144A2/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-04-29 US US13/459,198 patent/US20120263886A1/en not_active Abandoned
Cited By (119)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10283321B2 (en) | 2011-01-18 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing system and methods using capacitively coupled plasma |
US9842744B2 (en) | 2011-03-14 | 2017-12-12 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of SiN films |
US10062578B2 (en) | 2011-03-14 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Methods for etch of metal and metal-oxide films |
US10062587B2 (en) | 2012-07-18 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Pedestal with multi-zone temperature control and multiple purge capabilities |
US10032606B2 (en) | 2012-08-02 | 2018-07-24 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing with DC assisted RF power for improved control |
US10354843B2 (en) | 2012-09-21 | 2019-07-16 | Applied Materials, Inc. | Chemical control features in wafer process equipment |
JP2015532016A (ja) * | 2012-09-21 | 2015-11-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | ラジカルの化学的性質の複数の流れ経路を使用した調節及び制御 |
CN111463125A (zh) * | 2012-09-21 | 2020-07-28 | 应用材料公司 | 使用多个流动途径的自由基化学调制及控制 |
US11264213B2 (en) | 2012-09-21 | 2022-03-01 | Applied Materials, Inc. | Chemical control features in wafer process equipment |
US9978564B2 (en) | 2012-09-21 | 2018-05-22 | Applied Materials, Inc. | Chemical control features in wafer process equipment |
US11024486B2 (en) | 2013-02-08 | 2021-06-01 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations |
US10256079B2 (en) | 2013-02-08 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations |
US10424485B2 (en) | 2013-03-01 | 2019-09-24 | Applied Materials, Inc. | Enhanced etching processes using remote plasma sources |
US9837249B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-05 | Applied Materials, Inc. | Radial waveguide systems and methods for post-match control of microwaves |
US9903020B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-02-27 | Applied Materials, Inc. | Generation of compact alumina passivation layers on aluminum plasma equipment components |
US9885117B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-02-06 | Applied Materials, Inc. | Conditioned semiconductor system parts |
US10465294B2 (en) | 2014-05-28 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Oxide and metal removal |
US9837284B2 (en) | 2014-09-25 | 2017-12-05 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch selectivity enhancement |
US10796922B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-10-06 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment |
US10707061B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-07-07 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment |
US9966240B2 (en) | 2014-10-14 | 2018-05-08 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment |
US10593523B2 (en) | 2014-10-14 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning in plasma processing equipment |
US10490418B2 (en) | 2014-10-14 | 2019-11-26 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for internal surface conditioning assessment in plasma processing equipment |
US11239061B2 (en) | 2014-11-26 | 2022-02-01 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems to enhance process uniformity |
US11637002B2 (en) | 2014-11-26 | 2023-04-25 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems to enhance process uniformity |
US10573496B2 (en) | 2014-12-09 | 2020-02-25 | Applied Materials, Inc. | Direct outlet toroidal plasma source |
US10224210B2 (en) | 2014-12-09 | 2019-03-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma processing system with direct outlet toroidal plasma source |
US11257693B2 (en) | 2015-01-09 | 2022-02-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and systems to improve pedestal temperature control |
US11594428B2 (en) | 2015-02-03 | 2023-02-28 | Applied Materials, Inc. | Low temperature chuck for plasma processing systems |
US10468285B2 (en) | 2015-02-03 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | High temperature chuck for plasma processing systems |
US12009228B2 (en) | 2015-02-03 | 2024-06-11 | Applied Materials, Inc. | Low temperature chuck for plasma processing systems |
US9881805B2 (en) | 2015-03-02 | 2018-01-30 | Applied Materials, Inc. | Silicon selective removal |
US10147620B2 (en) | 2015-08-06 | 2018-12-04 | Applied Materials, Inc. | Bolted wafer chuck thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US10607867B2 (en) | 2015-08-06 | 2020-03-31 | Applied Materials, Inc. | Bolted wafer chuck thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US10468276B2 (en) | 2015-08-06 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US11158527B2 (en) | 2015-08-06 | 2021-10-26 | Applied Materials, Inc. | Thermal management systems and methods for wafer processing systems |
US10424463B2 (en) | 2015-08-07 | 2019-09-24 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch selectivity systems and methods |
US10424464B2 (en) | 2015-08-07 | 2019-09-24 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch selectivity systems and methods |
US10504700B2 (en) | 2015-08-27 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection |
US11476093B2 (en) | 2015-08-27 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection |
US10504754B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
US10522371B2 (en) | 2016-05-19 | 2019-12-31 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
US11735441B2 (en) | 2016-05-19 | 2023-08-22 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
US9865484B1 (en) | 2016-06-29 | 2018-01-09 | Applied Materials, Inc. | Selective etch using material modification and RF pulsing |
US10062575B2 (en) | 2016-09-09 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Poly directional etch by oxidation |
US10629473B2 (en) | 2016-09-09 | 2020-04-21 | Applied Materials, Inc. | Footing removal for nitride spacer |
US10546729B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-01-28 | Applied Materials, Inc. | Dual-channel showerhead with improved profile |
US10541113B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | Chamber with flow-through source |
US9934942B1 (en) | 2016-10-04 | 2018-04-03 | Applied Materials, Inc. | Chamber with flow-through source |
US10224180B2 (en) | 2016-10-04 | 2019-03-05 | Applied Materials, Inc. | Chamber with flow-through source |
US10062585B2 (en) | 2016-10-04 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Oxygen compatible plasma source |
US11049698B2 (en) | 2016-10-04 | 2021-06-29 | Applied Materials, Inc. | Dual-channel showerhead with improved profile |
US10319603B2 (en) | 2016-10-07 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Selective SiN lateral recess |
US10062579B2 (en) | 2016-10-07 | 2018-08-28 | Applied Materials, Inc. | Selective SiN lateral recess |
US9947549B1 (en) | 2016-10-10 | 2018-04-17 | Applied Materials, Inc. | Cobalt-containing material removal |
US10770346B2 (en) | 2016-11-11 | 2020-09-08 | Applied Materials, Inc. | Selective cobalt removal for bottom up gapfill |
US10186428B2 (en) | 2016-11-11 | 2019-01-22 | Applied Materials, Inc. | Removal methods for high aspect ratio structures |
US10163696B2 (en) | 2016-11-11 | 2018-12-25 | Applied Materials, Inc. | Selective cobalt removal for bottom up gapfill |
US10026621B2 (en) | 2016-11-14 | 2018-07-17 | Applied Materials, Inc. | SiN spacer profile patterning |
US10242908B2 (en) | 2016-11-14 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Airgap formation with damage-free copper |
US10600639B2 (en) | 2016-11-14 | 2020-03-24 | Applied Materials, Inc. | SiN spacer profile patterning |
US10566206B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-02-18 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for anisotropic material breakthrough |
US10431429B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-10-01 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity |
US10403507B2 (en) | 2017-02-03 | 2019-09-03 | Applied Materials, Inc. | Shaped etch profile with oxidation |
US10903052B2 (en) | 2017-02-03 | 2021-01-26 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity |
US10043684B1 (en) | 2017-02-06 | 2018-08-07 | Applied Materials, Inc. | Self-limiting atomic thermal etching systems and methods |
US10529737B2 (en) | 2017-02-08 | 2020-01-07 | Applied Materials, Inc. | Accommodating imperfectly aligned memory holes |
US10319739B2 (en) | 2017-02-08 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Accommodating imperfectly aligned memory holes |
US10325923B2 (en) | 2017-02-08 | 2019-06-18 | Applied Materials, Inc. | Accommodating imperfectly aligned memory holes |
US10943834B2 (en) | 2017-03-13 | 2021-03-09 | Applied Materials, Inc. | Replacement contact process |
US10319649B2 (en) | 2017-04-11 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Optical emission spectroscopy (OES) for remote plasma monitoring |
US11276590B2 (en) | 2017-05-17 | 2022-03-15 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone semiconductor substrate supports |
US11915950B2 (en) | 2017-05-17 | 2024-02-27 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone semiconductor substrate supports |
US11276559B2 (en) | 2017-05-17 | 2022-03-15 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow |
US11361939B2 (en) | 2017-05-17 | 2022-06-14 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow |
US10468267B2 (en) | 2017-05-31 | 2019-11-05 | Applied Materials, Inc. | Water-free etching methods |
US10497579B2 (en) | 2017-05-31 | 2019-12-03 | Applied Materials, Inc. | Water-free etching methods |
US10049891B1 (en) | 2017-05-31 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Selective in situ cobalt residue removal |
US10920320B2 (en) | 2017-06-16 | 2021-02-16 | Applied Materials, Inc. | Plasma health determination in semiconductor substrate processing reactors |
US10541246B2 (en) | 2017-06-26 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | 3D flash memory cells which discourage cross-cell electrical tunneling |
US10727080B2 (en) | 2017-07-07 | 2020-07-28 | Applied Materials, Inc. | Tantalum-containing material removal |
US10541184B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-01-21 | Applied Materials, Inc. | Optical emission spectroscopic techniques for monitoring etching |
US10354889B2 (en) | 2017-07-17 | 2019-07-16 | Applied Materials, Inc. | Non-halogen etching of silicon-containing materials |
US10170336B1 (en) | 2017-08-04 | 2019-01-01 | Applied Materials, Inc. | Methods for anisotropic control of selective silicon removal |
US10043674B1 (en) | 2017-08-04 | 2018-08-07 | Applied Materials, Inc. | Germanium etching systems and methods |
US10593553B2 (en) | 2017-08-04 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Germanium etching systems and methods |
US11101136B2 (en) | 2017-08-07 | 2021-08-24 | Applied Materials, Inc. | Process window widening using coated parts in plasma etch processes |
US10297458B2 (en) | 2017-08-07 | 2019-05-21 | Applied Materials, Inc. | Process window widening using coated parts in plasma etch processes |
US10128086B1 (en) | 2017-10-24 | 2018-11-13 | Applied Materials, Inc. | Silicon pretreatment for nitride removal |
US10283324B1 (en) | 2017-10-24 | 2019-05-07 | Applied Materials, Inc. | Oxygen treatment for nitride etching |
US10256112B1 (en) | 2017-12-08 | 2019-04-09 | Applied Materials, Inc. | Selective tungsten removal |
US10903054B2 (en) | 2017-12-19 | 2021-01-26 | Applied Materials, Inc. | Multi-zone gas distribution systems and methods |
US11328909B2 (en) | 2017-12-22 | 2022-05-10 | Applied Materials, Inc. | Chamber conditioning and removal processes |
US10861676B2 (en) | 2018-01-08 | 2020-12-08 | Applied Materials, Inc. | Metal recess for semiconductor structures |
US10854426B2 (en) | 2018-01-08 | 2020-12-01 | Applied Materials, Inc. | Metal recess for semiconductor structures |
US10964512B2 (en) | 2018-02-15 | 2021-03-30 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods |
US10699921B2 (en) | 2018-02-15 | 2020-06-30 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus |
US10679870B2 (en) | 2018-02-15 | 2020-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus |
US10615047B2 (en) | 2018-02-28 | 2020-04-07 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods to form airgaps |
US10593560B2 (en) | 2018-03-01 | 2020-03-17 | Applied Materials, Inc. | Magnetic induction plasma source for semiconductor processes and equipment |
US10319600B1 (en) | 2018-03-12 | 2019-06-11 | Applied Materials, Inc. | Thermal silicon etch |
US11004689B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-05-11 | Applied Materials, Inc. | Thermal silicon etch |
US10497573B2 (en) | 2018-03-13 | 2019-12-03 | Applied Materials, Inc. | Selective atomic layer etching of semiconductor materials |
US10573527B2 (en) | 2018-04-06 | 2020-02-25 | Applied Materials, Inc. | Gas-phase selective etching systems and methods |
US10490406B2 (en) | 2018-04-10 | 2019-11-26 | Appled Materials, Inc. | Systems and methods for material breakthrough |
US10699879B2 (en) | 2018-04-17 | 2020-06-30 | Applied Materials, Inc. | Two piece electrode assembly with gap for plasma control |
US10886137B2 (en) | 2018-04-30 | 2021-01-05 | Applied Materials, Inc. | Selective nitride removal |
US10872778B2 (en) | 2018-07-06 | 2020-12-22 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods utilizing solid-phase etchants |
US10755941B2 (en) | 2018-07-06 | 2020-08-25 | Applied Materials, Inc. | Self-limiting selective etching systems and methods |
US10672642B2 (en) | 2018-07-24 | 2020-06-02 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for pedestal configuration |
US10892198B2 (en) | 2018-09-14 | 2021-01-12 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved performance in semiconductor processing |
US11049755B2 (en) | 2018-09-14 | 2021-06-29 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor substrate supports with embedded RF shield |
US11062887B2 (en) | 2018-09-17 | 2021-07-13 | Applied Materials, Inc. | High temperature RF heater pedestals |
US11417534B2 (en) | 2018-09-21 | 2022-08-16 | Applied Materials, Inc. | Selective material removal |
US11682560B2 (en) | 2018-10-11 | 2023-06-20 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for hafnium-containing film removal |
US11121002B2 (en) | 2018-10-24 | 2021-09-14 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for etching metals and metal derivatives |
US11437242B2 (en) | 2018-11-27 | 2022-09-06 | Applied Materials, Inc. | Selective removal of silicon-containing materials |
US11721527B2 (en) | 2019-01-07 | 2023-08-08 | Applied Materials, Inc. | Processing chamber mixing systems |
US10920319B2 (en) | 2019-01-11 | 2021-02-16 | Applied Materials, Inc. | Ceramic showerheads with conductive electrodes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120263886A1 (en) | 2012-10-18 |
US8168268B2 (en) | 2012-05-01 |
EP2377144A2 (en) | 2011-10-19 |
KR20110099107A (ko) | 2011-09-06 |
US20100151149A1 (en) | 2010-06-17 |
WO2010068941A3 (en) | 2010-09-10 |
WO2010068941A2 (en) | 2010-06-17 |
CN102257601A (zh) | 2011-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012512531A (ja) | 空間的協調および時間同期のプロセスによる、薄膜蒸着 | |
US8252112B2 (en) | High speed thin film deposition via pre-selected intermediate | |
US7264849B2 (en) | Roll-vortex plasma chemical vapor deposition method | |
US8222125B2 (en) | Plasma deposition of amorphous semiconductors at microwave frequencies | |
US9206513B2 (en) | Apparatus for forming deposited film | |
US6946404B2 (en) | Method for passivating a semiconductor substrate | |
US20130295709A1 (en) | Method for manufacturing photoelectric conversion elements | |
TW200913292A (en) | Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same | |
US8017198B2 (en) | Thin film deposition via charged particle-depleted plasma achieved by magnetic confinement | |
TW200939508A (en) | Intrinsic amorphous silicon layer | |
US20100089318A1 (en) | Remote Plasma Apparatus for Manufacturing Solar Cells | |
US8048782B1 (en) | Plasma deposition of amorphous semiconductors at microwave frequencies | |
US20090050058A1 (en) | Programmed high speed deposition of amorphous, nanocrystalline, microcrystalline, or polycrystalline materials having low intrinsic defect density | |
US8273641B2 (en) | Plasma deposition of amorphous semiconductors at microwave frequencies | |
US20120115274A1 (en) | Plasma Deposition of Amorphous Semiconductors at Microwave Frequencies | |
US20090031951A1 (en) | Programmed high speed deposition of amorphous, nanocrystalline, microcrystalline, or polycrystalline materials having low intrinsic defect density | |
CN117497633B (zh) | 薄膜制备方法、太阳能电池、光伏组件和光伏系统 | |
US20110171774A1 (en) | Cleaning optimization of pecvd solar films | |
US20090053428A1 (en) | Programmed high speed deposition of amorphous, nanocrystalline, microcrystalline, or polycrystalline materials having low intrinsic defect density | |
Goedheer et al. | Modelling of dusty plasmas: A+ M data needs | |
BG110930A (bg) | Устройство и метод за отлагане на тънки микрокристални слоеве | |
JPH0810679B2 (ja) | クリーニング方法 |