JP3701390B2 - プラズマ強化化学処理反応装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路処理用の反応装置とその方法に関する。更に詳しくは、本発明はプラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により集積回路表面上に均一なフィルムまたは層を堆積し、フィルムをエッチバックし、反応装置を自己清浄化させ、かつ同時にエッチングと堆積工程の動作を遂行出来るプラズマ強化反応装置と方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハやその他の集積回路（ＩＣ）の処理には、デバイスの構成部品、結合線、絶縁材、絶縁障壁材等を形成するために、ウエーハ表面をエッチングし、ウエーハ表面上に材料の層を堆積する重要な製造工程を含んでいる。集積回路表面上に材料等の層を堆積するために様々な装置が用いられるが、しばしばこれら層は化学蒸着法（ＣＶＤ）によって形成される。通常の熱ＣＶＤ法では、ある種のガス状化学物質の熱反応によって、ウエーハ表面に安定した化学化合物を堆積する。この技術分野では、低圧ＣＶＤ装置や大気圧ＣＶＤ装置を含む様々なＣＶＤ反応装置が使用されてきた。
更に最近ではプラズマ強化（時には、プラズマ支援と呼ばれる）ＣＶＤ装置（ＰＥＣＶＤ）が開発されている。ＰＥＣＶＤ装置は一般的にガス状の化学物質の電離とイオン化によって動作する。プラズマに関連する高い電子温度は、ウエーハ表面への堆積のために得られる電離した核種の密度を増大させる。従って、通常の熱ＣＶＤ装置よりも低温で稼働出来る。このような低温工法は望ましく、集積回路に含まれる浅い接合部の拡散や、金属の相互拡散を最小に止める。更に、ＰＥＣＶＤ装置はデバイス密度の増大につれて、デバイスに積層された素子の分離に使用される多層絶縁層の形成に好適である。そのような多層絶縁層の形成においては、良好な空隙充填性と、分離性、耐応力性、および段差被覆性を有する層を提供することが望ましい。これらの性質はデバイスの寸法が縮小するにつれて達成することが益々困難となる。
【０００３】
ＰＥＣＶＤ装置では反応装置は半導体処理の工程中、基本的には低圧で運転される。このような低圧では特定のガス流動態の考慮をする必要がある。低圧時の活性核種の衝突率は比較的低く、核種の平均自由行程は比較的長い。従って、処理室内と、ウエーハの全面それから排気部へと均一で制御されたガス流が得られ、それによりウエーハの均一処理を提供する反応装置が望ましい。更に、様々な処理のために他の動作圧が使用される可能性があり、それゆえ反応装置は広い圧力範囲で使用出来ることが望ましい。
反応装置の清浄化は装置の有効な運転に重要な役割を果たす。高度に活性化した核種は基板の表面は勿論、処理室の壁や、動作部品上に堆積する。このような堆積物は装置の運転に影響し、装置中のプラズマのポテンシャルに影響し、堆積したフィルムを汚染する結果をもたらす微粒子の大きな根源ともなる。従って、自己浄化の可能な反応装置構造の提供が有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウエーハと集積回路処理用の反応装置を提供することが本発明の目的である。
更に詳しくは、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により、そのようなウエーハの表面上にフィルム、あるいは層を堆積することにより、ウエーハ処理を行うための改良された反応装置を提供することが、本発明の目的である。
本発明の他の目的は広範囲な圧力で動作出来る反応装置の提供である。
本発明の他の目的は所望のフィルムを堆積し、そのようなフィルムを同時にエッチング出来る反応装置の提供である。
本発明の他の目的は自己浄化の出来る反応装置の提供である。
本発明の関連する目的はウエーハ上に堆積したフィルムの品質を改良する反応装置の提供である。
これらのおよび他の目的は、全体として処理室に通じるプラズマ室からなる、ここに開示された反応装置によって達成される。プラズマ室は少なくとも第一のガスを受け取る第一のガス注入マニホールド（多枝管）と、プラズマ形成のためにガスを励起する電磁エネルギー源とを含んでいる。処理室は処理されるウエーハを支持するウエーハ支持台と、ウエーハ支持台を取り囲んで、反応ガスをウエーハ支持台へと指向させる第二のガスマニホールドからなる。プラズマ室で生成したプラズマは、処理室へと拡散し、反応ガスと反応してウエーハ上に材料の層を堆積する。真空装置が処理室に通じており、反応装置の排気を行う。
【０００５】
本発明はまたプラズマ室と、処理室内部に配設されたウエーハ支持台を備えた処理室とを有する反応装置の操作方法をも含んでおり、その方法はプラズマ室中でプラズマを生成し、少なくとも一種のガス状化学物質を処理室のウエーハ支持台の近傍に導入し、ウエーハ支持台の近傍の領域にプラズマの拡散を誘導するためにＲＦ勾配を印加し、それによりプラズマとガス状化学物質がウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ表面に材料の層を形成する段階を含む。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【実施例】
Ａ．概観
図面についてみると、図面では同様の構成部分は図面中で同様の参照符号によって指定されているが、図１と図２は本発明による反応装置の一実施例を表している。図１は本発明の組立図を図示するが、反応装置１０は全体としてプラズマ組立体１１と、処理室１６とから構成される。プラズマ組立体１１はプラズマ生成源１２を含み、そのような生成源１２の内部は、プラズマ室１８を形成し、かつ第一のガス注入マニホールド１５がその室の上部を形成する。第一のマニホールド１５は少なくとも一種類のガス状化学物質をプラズマ室１８に導入する。プラズマ組立体１１は処理室１６に作動可能に結合されている。処理室１６は全体的に第二のガス注入マニホールド１７を含み、マニホールド１７はガス導管（図示せず）を通じて少なくとも第二のガス状化学物質を受け取るために、処理室１６に装着されている。好ましくは、ガス注入マニホールド１７は、室１６の上部に装着され、その外周表面を処理室１６の壁にそって装着され、それにより連続した環を形成する。更に、処理室１６の内部に、ウエーハ２４を支持するための（しばしば「チャック」と呼ばれる）水平なウエーハ支持台が配置されている。好ましくはウエーハ支持台２０は室１６に腕部材２１によって、ウエーハ支持台２０が処理室１６内の空間に保持されるよう配設される。ウエーハ２４はウエーハ支持台２０上に置かれ、ウエーハ２４の表面が上向きにされる。ウエーハ支持台２０は発電機２３から整合する回路２２を通してＲＦエネルギーを印加されることでバイアスされてもよい。
【０００７】
反応装置１０の排気のために真空装置が装備されている。真空ポンプ２６が分離バルブ２５により処理室１６に動作可能に結合している。好ましくは、真空ポンプ２６はほぼ処理室１６の軸に合わせて配置（「軸上ポンプ」と呼ばれる）され、それにより反応装置１０内部のガスとプラズマ流の制御を改善する。下記に詳細に説明されるように、空中に支持されたウエーハ支持台２０と軸上ポンプ方式は反応装置１０内の対称的なガス流を供給し、特にウエーハ２４全面に均一な堆積と／またはエッチングを促進するように意図された、独特なガス分配装置を形成する。
本発明による反応装置は、堆積、フィルム・エッチバック、反応装置自己清浄化、および同時的エッチング・堆積工程を含む、様々な処理操作を遂行するよう適合化されている。堆積工程の代表的な実施例では、シランと、酸素およびアルゴン混合気が、第二のガス注入マニホールド１７を通って処理室１６中に導入される。堆積動作中に第一のガス注入マニホールドは動作させずに置いても良く、この構成では、酸素とアルゴン分子は、最初に注入された処理室１６からプラズマ室１８へと移動し、プラズマ室１８内でイオン化される。それに代わり、第一のガス注入マニホールド１５が動作可能であっても良く、その場合にはアルゴンと酸素が第一のガスマニホールド１５を通じてプラズマ室に導入される。更にもう一例の実施例では、酸素とアルゴンが第一のガス注入マニホールド１５と、第二のガス注入マニホールド１７の両者を通ってプラズマ室に導入される。
【０００８】
反応装置の自己清浄化動作時には、ＣＦ₄ 、Ｃ₂ Ｆ₄ 、あるいはＮＨ₃ 等の化学物質が、第一のガス注入マニホールド１５を通じてプラズマ室に注入され、そこでガスはイオン化され反応装置１０の内部を流動して、室１６、１８と関連する構成部材の表面に堆積した望ましくない堆積物を除去する。それに代わり、清浄用の化学物質が反応装置に第二のガス注入マニホールド１７を通って注入されるが、第一のガス注入マニホールド１５と、第二のガス注入マニホールド１７の両者を通って導入されても良い。更に、反応装置はフィルム・エッチバック動作と同時的エッチング／堆積動作を生起させるために、ウエーハ支持台に誘起されたＲＦとＤＣのバイアスを利用するよう適合されている。本反応装置と方法は、更に詳しく下記に説明される。
【０００９】
Ｂ．プラズマ室
図２によりプラズマ組立体１１は更に詳しく理解される。プラズマ組立体１１はプラズマ室１８内でプラズマを生成させるための、普通「プラズマ源」と呼ばれる電磁エネルギー源１２を含んでいる。好ましくはプラズマ源１２はこの技術の分野で誘導結合プラズマ（ＩＰＣ）として分類されるタイプのものである。図２に図示される好ましい実施例では、プラズマ源１２は円筒形で金属性螺旋コイル１３と、スロット付非磁性材製の静電シールド１９を含み、前記シールド１９は、全体的にコイル１３の内部に配設されている。コイル１３とシールド１９は内壁２７と外壁２８とを有する囲いの中に収納されている。好ましくは、内壁２７はクォーツやセラミックのような低損失絶縁材製で、外壁は金属から構成されても良い。プラズマはプラズマ源１２の内部に形成されたプラズマ室１８の中で生成される。このプラズマ源１２の好ましい実施例は、引用によってここに含まれる、米国特許第5,２３4,５２９号に更に完全に記述されている。
長手方向に伸長し、円周方向に間隔を開けた、複数のスリット３３が、シールド１９に形成されている。シールド１９は容量性電気フィールドを絶縁するために使用される。シールド１９はコイル１３と、プラズマが生成されるプラズマ室１８の容量性結合を減少させる。一実施例ではプラズマ源１２とシールド１９とで、全ての容量成分をシールドしようと試みている。シールドは接地していることが好ましい。容量性に結合したフィールドは、プラズマと大変効果的に結合し、大きく、かつ全体として制御不能なＲＦプラズマ・ポテンシャルを生じる。このようなプラズマは「ホット・プラズマ」と呼ばれる。ホット・プラズマは大変高いプラズマ粒子エネルギー、特に高い電子温度（Ｔ．）からなる。この結果生じる高プラズマポテンシャルは高エネルギー粒子による反応装置の室壁や他の構成部分にたいする攻撃によって、反応装置を損傷させる。これは反応装置の寿命を縮め、しばしば堆積されたフィルム上に落ちて、ウエーハを不良とする金属微粒子汚染を作り出す。更に、高いプラズマ・ポテンシャルは処理されるウエーハに悪影響を及ぼす可能性がある。シールド１９の使用により、容量性結合は所望の量に低減され、シールド１９のスロット開口部３３を変化させて、容量性結合の量を用途に応じて変化させることが可能である。例えば、反応装置１０の表面の不要な材料の堆積物を除去して反応装置１０を清浄化する清浄化運転中に、急速な清浄化を促進するために、高エネルギープラズマが生成される、より大きな容量性結合が利用される。
【００１０】
プラズマ生成のために、本発明の一実施例によれば、少なくとも一種類のガスが第一のガス注入マニホールド１５により、プラズマ室１８に導入される。ＲＦエネルギー１４がプラズマ室１８の周囲に配設されたコイル１３を通して、プラズマ源１２に指向され、プラズマ室１８中のガスをプラズマ状態に励起する。プラズマ状態において、導入されたガス状の分子は高い割合で、イオン化され原子を含む、反応性の核種に分離する。１０¹¹ ions/cm³ より高いイオン密度の達成が望ましく、高密度プラズマ（ＨＤＰ）と呼ばれる。ＲＦエネルギーの周波数は、商業的標準周波数の１3.５６MHz で有ることが好ましい。発電機１４は代表的には、標準のインピーダンス５０ ohmで動作し、この分野で周知の整合網１４ａは、ＲＦエネルギーのプラズマ源１２への効率的な結合を可能とする。この代替案では、ガスは第二のガス注入マニホールド１７を通じて、処理室１６に導入され、そこからガスはプラズマ室１８へと移動して、直前に説明したとおりに、プラズマ状態に励起される。
再び図２を参照して、第一のガスマニホールド１５は、プラズマ組立体上に組み立てられているとして図示されている。更に詳細に図３を参照して理解されるが、図３は前記マニホールド１５の断面図である。この実施例では、第一のガスマニホールド１５は、ほぼ円盤状でプラズマ源組立体１２の内周表面に装着されている。マニホールド１５にはマニホールドベース３０に形成された複数のガス注入路３２ａと３２ｂがある。ガス状化学物質をマニホールド１５に供給するために、ガス供給管（図示せず）がガス注入路のそれぞれに、ガス供給コネクター３１ａと３１ｂを経由して結合されている。この実施例では二つのガス注入路が示されているが、追加のガス注入路、あるいはガス注入路一個のみを使用しても良い。
【００１１】
ガス注入路３２ａと３２ｂは、それぞれ同心円の円筒状に伸長するガス圧力室３４ａと３４ｂにつながっている。ガス圧力室はマニホールドベース３０内部に伸長して、マニホールドベースに装着されたプレート３７によって閉鎖されている。各ガス圧力室３４ａと３４ｂに、カバープレート３７に穿孔された複数の穴３６が、各ガス圧力室の円周に沿って設置されている。一実施例では、複数の穴３６はほぼ各ガス圧力室３４ａと３４ｂの底部に設けられ、カバープレート３７を貫通して垂直に伸長する。これに代わって、穴３６は前記カバープレート３７を貫通して斜めに穿孔されても良い。穴３６の形状はプラズマ室１８にガスを注入するために最適なものに選ばれ、穴の数、サイズ、形、および間隔は変更して良い。更に、同心円の穴の群がカバープレート３７に穿孔されて、各ガス圧力室の円周に沿って伸長しても良い。
図４は第一のガス注入マニホールド１５の底部平面図を図示している。本実施例に示されているように、穴３６は第一のガス注入マニホールド１５の底部にほぼ同心円を形成している。内側ガス圧力室３４ｂに関連する複数の穴は５ヶ、外側ガス圧力室３４ａに関連する複数の穴は１０ヶから成ることが好ましい。図５は穴３６の好ましい形を示す拡大図である。
【００１２】
それゆえ、本実施例ではガス供給管がガス状化学物質をマニホールド１５に二つのガス供給コネクター３１ａと３１ｂを経由して供給する。それぞれのガスは別々に供給路３２ａと３２ｂからマニホールド１５を通ってガス圧力室３４ａと３４ｂに導入され、それによりガスは各ガス圧力室に設置された複数の穴３６を経由して、マニホールド１５からプラズマ室１８へと出て行く。
第一のガスマニホールド１５は反応装置１０の動作中にマニホールド１５を冷却するために冷却システムを使用する。水のような冷却媒体がマニホールド１５の内部を循環してほぼ均一な冷却を提供する。運転中に均一な温度を維持することは重要であり、ウエーハ２４の表面で行われる反応は温度に依存するからである。更に、温度を一定に維持出来ない場合には、室壁や関連構成部分の堆積物の剥離につながり、それにより装置内で微粒子が発生する可能性がある。
本実施例では、冷媒は冷媒供給コネクター３８を通じて複数のチャンネル４２に供給される。チャンネル４２はマニホールド内に伸長し、マニホールドベース３０に装着されたカバープレート４３によってふさがれている。チャンネル４２は図４に図示するようにマニホールドベース３０全体に伸長している。本発明の変更では、冷却システムは別の形状を有しても良い。
【００１３】
目視ガラス３９がプラズマ放置を目視するための光学的インターフェースを提供するために、ガス注入マニホールド１５の中心に適切に配置されている。目視ガラスは円形で、プラズマや化学物質の攻撃に耐えるサファイア製が好ましい。更に、目視ガラス３９はフィルムの成長を観察するレーザー干渉計（視認）や、ウエーハ温度を観察するレーザー干渉計（ＩＲ）のような、遠隔診断が使用出来るように、ウエーハ表面の直視を可能にする。
マニホールド１５はその表面上の微粒子の堆積を最小にするために、ほぼ平滑で平坦な表面を有することが好ましい。本実施例では、マニホールド１５はアルミニウム製で、研磨された表面仕上げに近いことが好ましい。
【００１４】
Ｃ．処理室
半導体ウエーハ、あるいは他のＩＣを処理するために、反応装置１０はプラズマ組立体１１に結合され、連絡している処理室１６を有している。再び図１と２を参照すれば、処理室１６の内部構造は、更に詳細に図示されている。
処理室１６は円筒形でアルミニウムのような材料で作られていることが好ましい。処理室１６は水のような冷媒を循環させる手段を備え、そのような手段は処理室１６を一定の温度に維持するために、処理室１６の壁内に形成されているか、またはそれに代わり処理室１６の外部に配設されていることが好ましい。第二のガス注入マニホールド１７が、処理室１６の内部に配設され、全体的に室の表面に沿って伸長し、環を形成する。また処理室１６内部にウエーハ支持台２０が、配置され、処理されるウエーハ支持する。ウエーハ支持台２０は処理室１６の軸にほぼ同軸であることが好ましく、それにより、第二のガスマニホールド１７がウエーハ支持台２０を取り囲んでいる。ゲートバルブのようなバルブ（図示せず）が、処理室１６の側壁に配設され、ウエーハ２４をウエーハ支持台２０に出し入れするため、処理室１６の内部に到達できるようにされている。ポンプ２６と分離バルブ２５が、ウエーハ支持台２４の下で、ほぼ処理室１６と同軸に配設されている。
【００１５】
第二のガス注入マニホールド１７は、図６に更に詳細に図示されている。第二のガス注入マニホールド１７はここに引用によって含まれる同時に係属中の米国特許出願第０８／４９9,８６１号に更に詳細に説明されている。全体として、マニホールド１７は処理室１６に配設されるガス圧力室体４０と、ガス圧力室体４０に分離可能に配設される、交換可能なノズル構造体７０と、ガス状化学物質を受け取るように形成された、少なくとも一つのガス圧力室とを有している。ガス圧力室体にはガス状化学物質をガス圧力室に供給するために、ガス圧力室に結合された少なくとも一つの導管が形成されている。ノズル構造体７０はガス圧力室に結合され、ガス圧力室から室内へガス状化学物質を注入するために形成された複数のノズル４４ａと４４ｂを有している。本実施例では第二のガスマニホールド１７は、環状の形態を持ち、外壁表面で処理室１６に配設されているが、他の形状も本発明の範囲内にはいる。
図６に示すように、マニホールド１７の好ましい実施例では、ガス圧力室体４０は、ガス圧力室体４０に形成された、二つの平行する、円周状に伸長するチャンネル４６と４８を有する。チャンネル４６と４８は、ウエーハの処理に使用されるガス状化学物質を別々に受け取るための、一対のガス圧力室を部分的に規定している。チャンネル４６と４８は、それぞれ導管５４と５６を通り、供給管５８と６０（図示せず）を経由して、ガス源７６と５２（図示せず）に結合されている。供給管５８と６０は導管５４と５６に交わるように垂直に伸長し、ガスの「底面供給」と呼ばれる。これに代わる実施例では、供給管５８と６０は、処理室１６の壁を通って水平に伸長するよう形成され、「側面供給」と呼ばれる。
【００１６】
複数の開口（図示せず）を形成された調節板６２が、この技術分野で周知のように、各チャンネル４６と４８に装着されていることが好ましい。調節板６２は導管５４と５６からノズル４４ａと４４ｂへのガスの流れを、ノズルの近傍でさへぎり、ガスを拡散させ、ガス流をガス圧力室体４０の周辺で更に均一に分布させる。調節板６２の形状はガスの分布を最適化するように選択され、かなりの変更が可能である。更に、調節板６２はもし望むなら、省略して良い。
ノズル構造体７０はガス圧力室体４０に脱着可能に装着され、ガス圧力室を囲んでチャンネル４６と４８を覆っている。ノズル構造体７０は、ガス圧力室中に保持されたガス状物質を処理室１６中に注入するために、チャンネル４６にほぼ整列した、複数の第一のノズル４４ａと、チャンネル４８に整列した、複数の第二のノズル４４ｂを有する。ノズルのサイズ、形、間隔、角度および方向は相当程度変化しても良い。ノズル４４ａと４４ｂとは、ウエーハ２４の表面上に形成される層にほぼ平坦な形状を与えるように形成されることが好ましい。
反応装置１０の運転中、特にウエーハ２４のＰＥＣＶＤ処理中に、ノズル構造体７０は、プラズマに晒される。ガス注入マニホールド１７はノズル構造体７０が絶縁材料で形成されていない限り、接地されることが好ましい。
【００１７】
マニホールド１７は高密度プラズマ強化ＣＶＤ法で特に有利である。その理由は、高密度のプラズマ、通常のプラズマ強化装着の１００mTorr より大きい圧力に比較して、本反応装置の３−４mTorr の低い圧力、ならびに比較的高い電子温度T.等の要因が、ガス流に及ぼす影響の故である。室圧力が低いために、平均自由行程が大きく、ガス状化学物質を注入点（すなわち、第二のガス注入マニホールド１７の出口）から急速に拡散させる。それゆえ、マニホールド１７がウエーハ２４の表面にごく近いので、化学物質の有効利用が可能であり、ウエーハ平面全体の均一なガス配分が促進される。
上述のように、ウエーハ２４を処理中に確保するために、ウエーハ支持台２０が処理室１６中に設置されている。ウエーハ支持台２０は全体的に下記の記述され引用によってここに含まれる同時に係属中の米国特許出願番号第０８／５０0,４８０号に更に詳細に記載されている。図２、図８と図１０に付いてみるに、ウエーハ支持台２０は、全体としてウエーハ２４を保持するための支持表面５２を有する支持対５０と、支持体に結合されたウエーハを静電的に支持表面に結合するための電圧源７４は、ウエーハを冷却するための冷却装着７８を有している。冷却装着はウエーハ２４と支持表面５２の間にガス状物質を均等に分配するための、支持表面５２に形成された、複数のガス分配溝（図示せず）を有する。冷却装着はガス源とガス分配溝との間の導管に、規制機構（図示せず）を有し、ウエーハの一部が支持表面５２から分離した場合に、ウエーハ２４が支持表面５２から破滅的に分離することをほぼ防止している。支持体５０から伸長する、少なくとも一つの腕部材２１が、支持体５０と腕部材２１が処理室１６の底部から離されて、処理室１６内に装着可能である。図１０に付いてみるに、本実施例では、腕部材２１は坦持組立体８６に装着され、一方８６はプレート２９により、処理室１６に脱着可能に確保されている。
【００１８】
ウエーハ２４は昇降組立体（図示せず）によって支持表面５２に置かれまた取り上げられる。昇降組立体は支持表面５２中に形成された開口を通って伸長する複数の昇降ピン８４と、電極組立体（図示せず）を有している。昇降ピン８４はピンがウエーハ２４を支持表面５２の上に保持する伸長位置と、引き込み位置との間を移動出来る。
ウエーハ支持台２０は、処理中にウエーハを冷却するために冷却装着を使用する。ヘリウム、アルゴン、酸素、水素等のガス体が、支持表面５２とウエーハ２４の間を回って、ウエーハ２４の全体をほぼ均一に冷却する。処理中にウエーハ全体の温度を均一に維持することにより、ウエーハ表面上に形成される層の均一性が著しく向上される。
本実施例では、ウエーハ支持台２０は特にＰＥＣＶＤ処理に使用するよう適合されている。電極組立体（図示せず）は支持体５０にＲＦバイアスを印加する手段を有している。電極組立体は内部電極と外部電極とに結合し、それぞれＲＦ電源２３とマッチングネットワーク２２に結合する一対の電極コネクター（図示せず）を有する。支持表面５２にＲＦバイアスを印加することにより、支持表面５２の局部的領域のプラズマの浮動ポテンシャルを増大出来る。支持表面５２にＲＦバイアスを印加することにより誘導される自己バイアスは、ウエーハ支持体２０の領域のプラズマシース中と、ウエーハ２４へのイオンの拡散を加速する。これはウエーハ２４表面の空洞のない材料層の形成に望ましいスパッター・エッチングを強化する。
【００１９】
ウエーハ支持台２０に印加されるＲＦバイアスの周波数は、１−６０MHz の範囲内である。プラズマ源１２のＲＦ周波数は、周波数ビートを最小にするためにウエーハ支持台２０のそれとは異なることが好ましい。ウエーハ支持台２０に印加されるＲＦの周波数は、ほぼ3.３９MHz で、プラズマ源１２はほぼ１3.５6MHzで動作することが好ましい。
処理中にウエーハ２４はこの分野で周知の搬送機（図示せず）により、支持表面５２上に置かれ、特に昇降ピン８４上に置かれる。ウエーハを支持表面５２に静電的に引きつけ、確保するためにＤＣ電圧が、ウエーハ支持台２０の少なくとも一つの電極に印加される。ウエーハ２４の処理後、ウエーハ２４を支持表面５２から解放するために、静電荷を十分消去する目的で、電極はほぼ接地される。支持体５０は二つの電極を有し、一つの電極に正電気が、他の電極には負電気が印加されることが好ましい。ウエーハ２４が処理室１６から取り出された後に、電極の極性が次のウエーハのために反転されることが好ましい。
処理室１６内でのウエーハ支持台２０の独特の装着法は、実質的に対称的なガス流の促進により、ウエーハ２４の処理に特に有利である。再び図２に付いてみるに、少なくとも一つの腕部材２１がウエーハ支持台２０を、処理室１６の中空に支持されるように処理室１６に装着する。先行技術の装置と異なり、ウエーハ支持台２０が処理室１６の底部から離れるように、中空に支持することにより、処理中の流れの制御を改善し、反応装置全体の構造に柔軟性を持たせる。好ましい実施例で、真空装置ポンプ２６は、処理室１６のほぼ軸上に配列され、反応装置１０の底面積を最小化し、運転中のポンプの効率を改善する。
【００２０】
図７と図８についてみるに、処理室１６内に装着されたウエーハ支持台２０の二つの実施例が示されている。好ましくは、処理室１６の一つの壁へと伸長している二本の腕部材２１ａと２１ｂが図８に図示のように使用されている。しかしながら、腕部材２１の数と、それが処理室１６に装着される位置とは変更されても良いことが理解されるべきである。
腕部材２１ａと２１ｂはそれぞれ、図５に示すように、長手方向に伸長する円筒６０により形成されている。一つの腕部材２１ａの円筒は、ウエーハ支持台２０の電極を電圧源７４に結合する電気導体６２と６４の、支持体５０からの導管を提供する。更に、電気導体６６と６８がＲＦ電源２３に電極を結合する。電極組立体用のガス源７６と流体源７８が、腕部材２１ｂの円筒６０を通って伸長する導管７２と７３を通って支持体５０にそれぞれ結合されている。これに代わり、図７には処理室１６の壁に装着された一本の腕部材２１の使用が図示され、そこでは、流体源７８、ガス源７６、ＤＣとＲＦ源７４と２３、およびそれらの結合線が腕部材２１の空洞を通ってウエーハ支持台２０へと伸長している。
反応装置１０を排気する真空装置が、処理室１６に動作可能に装着されている。再び図１を参照すると、真空装置はポンプ２６と、好ましくはウエーハ支持台２０の下で処理室１６の底部に位置する真空分離バルブ２５とを有する。ポンプ２６とバルブ２５は処理室１６とほぼ同軸に配置されることが好ましい。このような本発明の「軸上」ポンプ方式は特に有利で、反応装置１０中の対称的ガス流を促進する。ポンプ２６とバルブ２５は、それぞれこの分野で周知のターボポンプとゲートバルブであることが好ましい。
【００２１】
本発明の特に有利な点は、本発明の構造により提供される反応装置内の対称的ガス流であり、それに応じてウエーハ２４の近傍領域でポンプ流の対称性への干渉が減少することである。図９に付いてみると、反応装置１０内の対称的流れは流れの線で表わされる。
ここに記述された本発明の反応装置によれば、側面に装着された基板支持台２０と、同軸ポンプ方式の配置は、反応装置１０内での対称的ガス流の供給と、特にウエーハ２４全体の均一な堆積と／あるいはエッチング工程の促進を意図した、独自のガス分配装置を形成する。
図１１は本発明の別の実施例を図示し、それによれば、複数の反応装置１０ａ−ｄが複数のウエーハの処理のために、この分野で周知の通常の搬送モジュール７５によって結合されている。それぞれの反応装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、別々の処理行程を行っても良く、あるいは同じ工程が各反応装置内で行われても良い。
【００２２】
Ｄ．反応装置の動作
プラズマの処理室１６への拡散を促進するために、本発明の反応装置はプラズマの拡散を生じさせるポテンシャル勾配を誘起する。プラズマはコイル１３の近傍で生成され、どの方向へも拡散する。再び図３についてみると、第一のガス注入マニホールドは、プラズマに基準電位を提供する表面４１を有する。プラズマを指向するために、第一のガス注入マニホールド１５は、接地されることが好ましく、プラズマはマニホールド１５の表面４１に僅かな正電荷を生じさせる（すなわち、プラズマポテンシャル）。これに代わり、第一のガス注入マニホールド１５は、接地の代わりに、ある程度の電位に保持されても良い。それにより、プラズマは表面４１の局部的領域中の特定の電位を基準とする。プラズマは処理室１６中に拡散し、プラズマの同時二極性拡散は処理室１６中の荷電粒子の喪失を補充し、化学反応が行われる領域、すなわちウエーハ支持台２０での荷電粒子の供給を安定化する。更に、生成されたプラズマは「低温プラズマ」で、プラズマのポテンシャルは低い。それにより、壁での電位は大変低く、プラズマが室壁を浸食する可能性が低く、金属汚染を最小に止める。ほぼ、主要なイオン化機構が誘導的となるようにする静電シールド１９により、プラズマは低温となる。
【００２３】
ＲＦバイアスの印加により、ウエーハ支持台２０とウエーハ２４に自己バイアスが誘導される。自己バイアスの制御が、バイアスＲＦ電流帰還路の面積と、ウエーハの面積との比率を考慮して行われる。一実施例では、堆積工程中で、自己バイアスによって、イオンが反応装置中のプラズマ・シースからウエーハ２４の表面へと加速される。材料層が堆積される際に、イオンがそれをスパッタ・エッチングし、それにより、空隙のない緊密で良質なフィルムの堆積を促進する。ウエーハ支持台に印加されるＲＦバイアスは、７５から４００ボルトの範囲で良く、１７００ワットのＲＦバイアス電力で、ほぼ９００ボルトが好ましい。
バイアス周波数はプラズマ源１２の周波数との干渉（すなわち、相互変調）を最小限度に止めるが、ウエーハでＤＣ自己バイアスを誘導させ、かつそのようなバイアスを過剰な電力を必要とせずに達成できるよう十分な高さの周波数になるよう選択されることが望ましい。一般的に、より低い周波数では、より大きな誘導電圧を生じさせるが、誘電電圧上にリップルを生じさせる。ウエーハ２４表面のスパッタ・エッチング率は、誘導された電圧に比例する。受け入れられる妥協点は、２MHz より大きく、１3.５６MHz 以下である。好ましい実施例では、ウエーハ支持台２０に印加されるＲＦバイアス周波数に、3.３９MHz を使用している。その第一高調波は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）の6.７８ ＩＳＭ周波数に一致し（ＩＳＭは Instruments, Scientific and Meddical 周波数帯域を表す）、ＲＦプラズマ源１２周波数から十分異なり、相互変調を防止し、それにより、制御システムの不安定性を最小とする。
【００２４】
スパッタ・エッチング率のバイアス周波数にたいする依存度が、図１２に図示されている。酸化物層を持つウエーハ２４が、ウエーハ支持台２０上に置かれる。反応装置１０の圧力はほぼ1.８mTorr で、ほぼ１００sccmのアルゴンガスが処理室１６中に注入される。二つの異なるバイアス周波数、9.３９MHz と１3.５６MHz が印加される。二つの周波数についてスパッタ・エッチング率か、ウエーハ支持台２０に印加されたバイアス電力の関数として作表された。
反応装置１０には循環するＲＦエネルギー・フィールドが存在し、処理室１６中のウエーハ２４の近傍で、特に関心の対象になる。本発明の特に有利な点の一つは、ウエーハ支持台をＲＦエネルギーでバイアスすることにより生成されたＲＦ電流の、ＲＦ電流帰還路としての第二のガス注入マニホールド１７の機能である。相当量の循環ＲＦ電流がマニホールド１７を帰還路として通る。再び図４に付いてみると、第二のガス注入マニホールド１７は係合表面８０と８１を通して良く接地されており、８０と８１はガス圧力室体４０とノズル部分７０との間の金属表面間接触を向上させるために、ニッケルのような適当な材料でメッキされていることが好ましい。金属の接触面は低インピーダンス接触を促進するように設計されており、この分野で周知の螺旋シールドのような、特殊なガスケット材料を使用している。マニホールド１７は接地されており、係合表面８０と８１はウエーハ支持台２０にＲＦバイアスが印加されたときに生成するＲＦエネルギーの帰還路を提供する。ＲＦ電流は金属の本体中ではなく、表面上を伝達する。従って、ガスケット材料は金属接触面の近傍におかれる。更に、処理室１６内でのマニホールド１７の場所も重要である。マニホールド１７は、プラズマ源１２と第一のガス注入マニホールド１５のウエーハ支持台２０への近さに比較して、ウエーハ支持台２０のごく近くに位置している。循環ＲＦ電流は全体として第二のガス注入マニホールド１７に出会い、他の構成部材に出会う前に除去される。本発明とは異なり、ＲＦ電流がプラズマ源１２を通って帰還する場合には、プラズマ源１２での共鳴が悪影響を及ぼす可能性がある。また、上述のように、周波数はそのような事態の発生を防止するために十分異なっている。
【００２５】
本発明の反応装置１０は、プラズマ源１２と第一のマニホールド１５のＲＦ電流とプラズマポテンシャルをウエーハ支持台２０から分離して、安定した実質的に反復可能な運転を提供するに特に適している。このような分離によって、第一のガス注入マニホールド１５の表面４１のプラズマ・ポテンシャルが、良く規定され、維持される。良く規定されたプラズマ・ポテンシャルがなければ、装置は第一のガス注入マニホールド１５の表面４１でのプラズマ接触量次第で、日毎に異なり、装置は不安定で堆積行程の反復性に悪影響を及ぼす。第二のガス注入マニホールド１７の機械的構成は、上述と同様のＲＦ帰還機能を達成しつつ相当変更出来るし、かつそれら全ての機械的変更は本発明の範囲内であることに注意することが重要である。
上述のように、本発明で特に有利な点は、本発明の構造と、特に同軸ポンプにより提供される反応装置内のガスの対称的流れであり、それはウエーハ２４の近傍領域でポンプ流の対称性への干渉が低下することに合致する。再び図９を参照して、反応装置１０内部の対称的流は、流れ線によって表現され、ウエーハ平面での望ましい均一な放射状の流れを示す。低圧の下で、ガスの平均自由行程は比較的長く、分子間の衝突は少なくなる。ウエーハ近傍領域で、ガスの密度が高度に均一で有ることが望ましい。これは反応装置がウエーハ支持台２０のウエーハ平面の周囲で、均等な有効ポンプ速度を提供することで向上させられる。均等な有効ポンプ速度は、規則的配置によってウエーハの周囲に距離の均等な流れを促進するように、ウエーハとポンプを処理室と同軸に配列することで実現される。それゆえ、ウエーハ全体について対称的で有り、それがウエーハの均一な処理を向上させる。更に、反応装置の自己清浄化動作中に、ガスが第一のガス注入マニホールド１５から注入され、対称軸に沿ったポンプに均一なガス流を高めさせて、反応装置１０全体の清浄化動作を行わせることが好ましい。
【００２６】
本発明の反応装置１０の構造は、図１３と図１４に図示するように、均一なフィルムの堆積を促進する。基板８３とその上に形成された複数の素子部材８５ａ−ｄを有するウエーハ２４が提供されている。素子部材８５ａと８５ｂの間の隙間は、0.２５ミクロンであり、素子部材８５ａと８５ｃの隙間の間隔は0.３０ミクロンである。縦横比は2.５：１である。酸化物層８２が素子部材８５と基板８３上に本発明の反応装置中で堆積される。図示のように、反応装置１０とその方法により、0.２５と0.３０ミクロンの隙間を埋める優れた段差被覆性を持つ、空隙のない層を堆積することに成功した。
図１５について見ると、本発明でウエーハ支持台に印加されたＲＦバイアスの関数としての堆積率が図示されている。堆積率は標準化され、下記のように表される。ウエーハ支持台に印加されたＲＦバイアス電力（watt) の関数としてプロットされるシラン流当たりの（一分当たりsccm当たりミクロンでの）堆積率。
本発明の特定の実施例についての前述の説明は、説明と記述のために提示てされたものである。それらは網羅的なものでも、本発明を開示された形態に正確に制限するものとしても意図されてはおらず、明らかに多くの修正、実施例、および変更が上記の開示に照らして可能である。発明の範囲はここに添付された請求の範囲とそれらの均等物によって規定されることが意図されている。
【００２７】
特許請求の範囲の記載に加えて以下の項目を更に開示する。
〔開示項目１〕 前記電磁エネルギー源が螺旋形共振器と、前記螺旋形共振器内に配設された容量性シールドから成ることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
〔開示項目２〕 前記真空装置がターボポンプより成ることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
〔開示項目３〕 前記真空装置が更に、前記処理室を前記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポンプの間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴とする前記開示項目２に記載の反応装置。
〔開示項目４〕 前記第二のガスマニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルを有することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
〔開示項目５〕 前記支持体が前記処理室内で中空に支持されるように、前記少なくとも一つの部材が、前記処理室の垂直な表面に装着されていることを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
〔開示項目６〕 前記少なくとも一つの部材が空洞で、その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少なくとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネルギーを結合するための少なくとも一つの導管とを有することを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
〔開示項目７〕 前記少なくとも一つの部材が更に、前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するための、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前記開示項目６に記載の反応装置。
〔開示項目８〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に装着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外されるように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
〔開示項目９〕 前記第一のガスマニホールドが、そこに形成された、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるための、少なくとも一つのガス圧力室と、前記少なくとも一種類のガス状化学物質を前記プラズマ室へと分配するために、前記少なくとも一つのガス圧力室のそれぞれに通じる複数の穴を有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配設されることから成ることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
〔開示項目１０〕 前記プラズマとの反応がウエーハ表面に材料の層を堆積することを特徴とする請求項６に記載の反応装置。
〔開示項目１１〕 前記プラズマとの反応がウエーハ表面をエッチングすることを特徴とする請求項６に記載の反応装置。
〔開示項目１２〕 前記第一のガスマニホールドが少なくとも一種類のガス状化学物質を別個に受けるために、そこに形成された複数のチャンネルと、
前記プラズマ室に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を別個に分配するために、前記チャンネルのそれぞれに通じる複数の穴から成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１３〕 前記真空装置がターボポンプより成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１４〕 前記真空装置が更に、前記処理室を前記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポンプの間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴とする前記開示項目１３に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１５〕 前記第二のガスマニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルを有することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１６〕 前記ウエーハ支持台が
前記ウエーハを保持するための支持表面を有する支持体と、
前記ウエーハを前記支持表面に静電的に結合させるための、前記支持体に結合する電圧源と、
前記ウエーハと前記支持表面の間に、ガス状物質を均一に分配するために構成され、前記支持表面に形成された複数のガス分配溝を有する冷却装着と、
二つの端部を有し、前記端部の一つが前記支持体に装着され、他の前記端部が、前記処理室の表面に装着されている、少なくとも一つの部材から成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１７〕 前記少なくとも一つの部材が、空洞でその中に前記支持体に冷媒を通過させるための、少なくとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネルギーを結合するための、少なくとも一つの導管とを有することを特徴とする前記開示項目１６に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１８〕 前記少なくとも一つの部材が更に、前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するための、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前記開示項目１７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目１９〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に装着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外されるように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されていることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
〔開示項目２０〕 前記真空装置がターボポンプより成ることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
〔開示項目２１〕 前記真空装置が更に、前記処理室を前記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポンプの間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
〔開示項目２２〕 前記第二のガスマニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するための、間隔を置いた複数のノズルを有することを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
〔開示項目２３〕 前記ウエーハ支持台が前記ウエーハを保持するための支持表面を有する支持体と、
前記ウエーハを前記支持表面に静電的に結合させるために、前記支持体に結合する電圧源と、
前記ウエーハと前記支持表面の間に、ガス状物質を均一に分配するために構成され、前記支持表面に形成された複数のガス分配溝を有する冷却装着と、
二つの端部を有し、前記端部の一つが前記支持体に装着され、他の前記端部が前記処理室の表面に装着されている、少なくとも一つの部材から成ることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
〔開示項目２４〕 前記少なくとも一つの部材が空洞で、その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少なくとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネルギーを結合するための少なくとも一つの導管とを有することを特徴とする前記開示項目２３に記載の反応装置。
〔開示項目２５〕 前記少なくとも一つの部材が更に、前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するための、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前記開示項目２３に記載の反応装置。
〔開示項目２６〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に装着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外されるように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されていることを特徴とする前記開示項目２３に記載の反応装置。
〔開示項目２７〕 前記第一のガスマニホールドが、そこに形成された、少なくとも一種類のガス状化学物質を別個に受けるための、少なくとも一つのガス圧力室と、
前記少なくとも一種類のガス状化学物質を前記プラズマ室へと別個に分配するために、前記少なくとも一つのガス圧力室のそれぞれに通じる複数の穴を有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配設されることから成ることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。
〔開示項目２８〕 少なくとも一種類のガス状化学物質を前記ウエーハ支持台の近傍の前記処理室内に導入する追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ上に材料層を堆積することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目２９〕 少なくとも一種類のガス状化学物質を前記ウエーハ支持台の近傍の前記処理室内と前記プラズマ室に導入する追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ上に材料層を堆積することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３０〕 少なくとも一種類のガス状化学物質を前記処理室内に導入する追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ表面をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３１〕 少なくとも一種類のガス状化学物質を前記処理室内と前記プラズマ室に導入する追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ表面をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３２〕 プラズマの電位基準を設ける工程が更に、前記上部表面を電気的に接地し、前記上部プレートに略１０−３０ボルトの範囲の電位を生起させることより成ることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３３〕 前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを印加する工程が更に、略１から６０MHz の範囲で前記ＲＦエネルギーを印加することより成ることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３４〕 前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを印加する工程が更に、略3.３９MHz で前記ＲＦエネルギーを印加することより成ることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３５〕 少なくとも一種類のガス状化学物質を前記プラズマ室内に導入する追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学物質が前記処理室内へと拡散し、前記プラズマ室と処理室の表面を清浄化することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
〔開示項目３６〕 前記少なくとも一つの部材が空洞で、その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少なくとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネルギーを結合するための少なくとも一つの導管とを有することを特徴とする前記開示項目５に記載の反応装置。
〔開示項目３７〕 前記少なくとも一つの部材が更に、前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するための、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前記開示項目２４に記載の反応装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例による反応装置の一部を切り欠いた組立図。
【図２】 図１に示される反応装置のプラズマ室と処理室の一部を切り欠いた拡大断面図。
【図３】 本発明の一実施例による第一のガス注入マニホールドの断面図。
【図４】 第一のガス注入マニホールドの底面図。
【図５】 図３のマニホールド中の穴の拡大断面図。
【図６】 本発明による第二のガス注入マニホールドの一実施例の一部を切り欠いた正面図。
【図７】 反応装置に装着された基板支持台を示す平面図。
【図８】 本発明による反応装置に装着された基板支持台の一部を切り欠いた代替実施例。
【図９】 ポンプの同軸配置による装置内のガス流を図示する本発明の反応装置の断面図。
【図１０】 本発明による基板支持台と坦持組立体を示す拡大斜視図。
【図１１】 本発明の代替実施例による複数の反応装置を有するプラズマＣＶＤ装置を図示する簡単な略線図。
【図１２】 スパッターレートを基板支持台バイアス電力の関数として示すグラフ。
【図１３】 本発明の反応装置で処理された半導体ウエーハの表面形状の断面図。
【図１４】 本発明の反応装置で処理された半導体ウエーハの表面形状の断面図。
【図１５】 シラン流当たりの堆積率を、印加されたＲＦバイアスの関数として示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 反応装置
１１ プラズマ組立体
１２ プラズマ生成源
１３ 金属螺旋コイル
１４ ＲＦエネルギー
１４ａ マッチングネットワーク
１５ 第一のガス注入マニホールド
１６ 処理室
１７ 第二のガス注入マニホールド
１８ プラズマ室
１９ 静電シールド
２０ ウエーハ支持台
２１ 腕部材
２１ａ 腕部材
２１ｂ 腕部材
２２ マッチング回路
２３ 発電機（ＲＦ電源）
２４ ウエーハ
２５ 分離バルブ
２６ 真空ポンプ
２７ 内壁
２８ 外壁
２９ プレート

Claims (7)

1. プラズマ室と、
   少なくとも一種類の第一のガスを受け、前記プラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、
   プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一のガスを励起するための電磁エネルギー源と、
   プラズマ室と通じていて、内部にプラズマが拡散する処理室と、
   ウエーハを支持するために、前記処理室内に配設されたウエーハ支持台であり、前記処理室内で中空に支持されるように前記処理室の側壁の少なくとも一ヶ所で装着されているウエーハ支持台と、
   反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために前記処理室内に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲む、第二のガス注入マニホールドであり、前記反応ガスがプラズマと反応して前記ウエーハ支持台上に支持されたウエーハの表面を処理する、第二のガス注入マニホールドと、
   前記ウエーハ支持台の直下に配設され且つ前記処理室と軸が実質的に一致する真空装置であり、前記処理室の底から実質的に対称的にガスを除去してウエーハの表面近くに実質的に軸流を与える真空装置と、から成り、
   前記第一のガス注入マニホールドが、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるための、同心円の円筒状に伸長する複数のガス圧力室と、前記プラズマ室に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を分配するために、前記ガス圧力室に通じる複数の穴とを有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配置されており、
   前記第二のガス注入マニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルと、これらノズルへのガスの流れをノズルの近傍でさえぎりガスを拡散させる調節板とを含むプラズマ強化化学処理反応装置。
2. 前記電磁エネルギー源が誘導的に結合されたプラズマ源であることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
3. 前記ウエーハ支持台が前記ウエーハを保持するための支持表面を有する支持体と、
   前記ウエーハを前記支持表面に静電的に結合させるために、前記支持体に結合する電圧源と、
   前記ウエーハと前記支持表面の間に、ガス状物質を均一に分配するために構成され、前記支持表面に形成された複数のガス分配溝を有する冷却装置と、
   二つの端部を有し、少なくとも前記端部の一つが前記支持体に装着され、他の前記端部が、前記処理室の側壁に装着されている、少なくとも一つの部材とから成ることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
4. プラズマ強化ＣＶＤ装置において、
   電磁エネルギー源を持つプラズマ室であり、前記エネルギー源がプラズマ生成のために螺旋形共振器と、前記螺旋形共振器内に配設された容量性シールドとを有するプラズマ室と、
   少なくとも一種類の第一のガスを受け、前記プラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、
   前記プラズマ室と通じていて、内部にプラズマが拡散する処理室と、
   前記処理室内に拡散するプラズマと反応を生じるためにウエーハを支持するための、前記処理室内に設置された支持台であり、前記処理室内で中空に支持されるように前記処理室の側壁の少なくとも一ヶ所で装着されているウエーハ支持台と、
   反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために前記処理室内に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲む、第二のガス注入マニホールドであり、前記反応ガスがプラズマと反応して前記ウエーハ支持台上に支持されたウエーハの表面を処理する、第二のガス注入マニホールドと、
   前記ウエーハ支持台の直下に配設され且つ前記処理室と軸が実質的に一致する真空装置であり、前記処理室の底から実質的に対称的にガスを除去してウエーハの表面近くに実質的に軸流を与える真空装置と、から成り、
   前記第一のガス注入マニホールドが、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるための、同心円の円筒状に伸長する複数のガス圧力室と、前記プラズマ室に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を分配するために、前記ガス圧力室に通じる複数の穴とを有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配置されており、
   前記第二のガス注入マニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルと、これらノズルへのガスの流れをノズルの近傍でさえぎりガスを拡散させる調節板とを含むプラズマ強化ＣＶＤ装置。
5. プラズマを生成するための電磁エネルギー源を有する円筒形プラズマ室と、
   少なくとも一種類の第一のガスを受け、前記プラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、
   前記プラズマ室と通じていて、プラズマが内部に拡散する円筒形処理室と、
   前記処理室内に拡散するプラズマと反応を生じるためにウエーハを支持するための、前記処理室内に設置された支持台であり、前記処理室内で中空に支持されるように前記処理室の側壁の少なくとも一ヶ所で装着されているウエーハ支持台と、
   反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために前記処理室内に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲む、第二のガス注入マニホールドであり、前記反応ガスがプラズマと反応して前記ウエーハ支持台上に支持されたウエーハの表面を処理する、第二のガス注入マニホールドと、
   前記ウエーハ支持台の直下に配設され且つ前記処理室と軸が実質的に一致する真空装置であり、前記処理室の底から実質的に対称的にガスを除去してウエーハの表面近くに実質的に軸流を与える真空装置とから成り、
   前記第一のガス注入マニホールドが、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるための、同心円の円筒状に伸長する複数のガス圧力室と、前記プラズマ室に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を分配するために、前記ガス圧力室に通じる複数の穴とを有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配置されており、
   前記第二のガス注入マニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルと、これらノズルへのガスの流れをノズルの近傍でさえぎりガスを拡散させる調節板とを含むプラズマ強化ＣＶＤ装置。
6. プラズマ室と、
   少なくとも一種類の第一のガスを受け、前記プラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、
   プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一のガスを励起するための電磁エネルギー源と、
   前記プラズマ室と通じていて、内部にプラズマが拡散する処理室と、
   前記処理室と実質的に同軸に配設され、ウエーハを支持するウエーハ支持台であり、前記処理室内で中空に支持されるように前記処理室の側壁の少なくとも一ヶ所で装着されているウエーハ支持台と、
   反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために、前記処理室と実質的に同軸に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲む第二のガス注入マニホールドであり、前記反応ガスがプラズマと反応してウエーハ上に材料を堆積する、第二のガス注入マニホールドと、
   前記ウエーハ支持台の直下に配設され且つ前記処理室と軸が実質的に一致する真空装置であり、前記処理室の底から実質的に対称的にガスを除去してウエーハの表面近くに実質的に軸流を与える真空装置と、から成り、
   前記第一のガス注入マニホールドが、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるための、同心円の円筒状に伸長する複数のガス圧力室と、前記プラズマ室に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を分配するために、前記ガス圧力室に通じる複数の穴とを有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配置されており、
   前記第二のガス注入マニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルと、これらノズルへのガスの流れをノズルの近傍でさえぎりガスを拡散させる調節板とを含むプラズマ強化ＣＶＤ装置。
7. 円筒形プラズマ室と、
   少なくとも一種類の第一のガスを受け、前記プラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、
   プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一のガスを励起するための電磁エネルギー源であり、螺旋形共振器と、前記螺旋形共振器内に配設された容量性シールドとを有する電磁エネルギー源と、
   プラズマ室と通じていて、内部にプラズマが拡散する円筒形処理室と、
   前記処理室内にこの処理室と同軸に配設されて、ウエーハを支持するウエーハ支持台であり、前記処理室内で中空に支持されるように前記処理室の側壁の少なくとも一ヶ所で装着されているウエーハ支持台と、
   反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために、前記処理室内に同軸に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲む、第二のガス注入マニホールドであり、前記反応ガスがプラズマと反応してウエーハ上に材料を堆積する、第二のガス注入マニホールドと、
   ウエーハ位置において実質的に均等な有効ポンプ速度を促進するために、前記ウエーハ支持台の直下に配設され且つ前記処理室と軸が実質的に一致する真空装置であり、前記処理室の底から実質的に対称的にガスを除去してウエーハの表面近くに実質的に軸流を与える真空装置と、から成り、
   前記第一のガス注入マニホールドが、少なくとも一種類のガス状化学物質を受けるため、同心円の円筒状に伸長する複数のガス圧力室と、前記プラズマ室に通じる複数の穴とを有し、前記穴が前記ガス圧力室に沿って配置されており、
   前記第二のガス注入マニホールドが、前記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複数のノズルと、これらのノズルへのガスの流れをノズルの近傍でさえぎりガスを拡散させる調節板とを含むプラズマ強化化学処理反応装置。

Images