JP4230556B2 - 遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理に関し、特に、基板処理システムを改良する装置及び方法に関する。本発明の幾つかの実施形態は、基板処理システムにおけるチャンバーを清浄するのに特に有効である。しかし、本発明の他の実施形態は、チャンバー内で処理された基板上に膜をエッチング又は堆積させるのにも有効である。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体装置の製造時の主要なステップの一つは、基板又はウェハ上に酸化物層などの層を形成することである。周知のように、酸化物層は化学気相堆積（ＣＶＤ）により堆積させることができる。従来の熱ＣＶＤ工程において、反応性ガスは基板の表面に供給され、ここで熱誘導型の化学反応が起こり、所望の膜が形成される。従来のプラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスにおいては、反応物ガスは、無線周波（ＲＦ）エネルギーのようなエネルギーを基板表面に近接する反応ゾーンに印加することにより解離され、これにより、高度に反応性なスピシーズ（種）のプラズマを生成して所望の膜を形成する。
【０００３】
ＣＶＤ処理において、処理チャンバー内に放出された反応性ガスは、処理される基板の表面に酸化シリコン又は窒化物などの層を形成する。しかしながら、望ましくない酸化物又は窒化物の残査の堆積は、ガス混合ブロックやガス分配マニフォールドの間や、排気チャネル内又はその周りに起こり、さらに、このようなＣＶＤ工程の間における処理チャンバーの壁部などのＣＶＤ装置の至る所で起こり得る。時間が経過して、ＣＶＤ装置からの残査を清掃できないと、残査は劣化し、プロセスは信頼性がなくなり、欠陥ウェハがしばしば生じる。代表的には、２種類の清浄手順が用いられる。全てのウェハ又は全てのｎ個のウェハの処理の間においては、第１の清浄手順は、プラズマと任意に形成されたエッチャントガスを用いて、チャンバー壁部及び他の領域からの残査を除去する。第１の清浄手順よりはるかに少ない頻度では、第２の清浄手順において、処理チャンバーを開放し、チャンバーの壁部、残査が蓄積したイグゾースト及び他の領域を含む全反応器を特殊の布及び洗浄液体で物理的に拭き取る手順を含む。これらの頻繁に行われる洗浄手順がないと、ＣＶＤ装置で蓄積された残査からの不純物が、ウェハ上に移動するようになる。基板上のデバイスに対して損傷をもたらす不純物の問題は、最近のデバイスの寸法が益々小さくなるということと特に関係する。従って、適切にＣＶＤ装置を洗浄することは、基板処理の滑らかな動作、改良されたデバイスの収率、及び製品の良好な性能にとって重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＣＶＤ装置により有効なチャンバーの洗浄が行われるが、効率の問題がある。平行板容量結合型の高周波（ＲＦ）プラズマＣＶＤ装置などの従来のＣＶＤ装置は、その場にプラズマを生成する一体となった高周波源を備えた処理チャンバーを有している。従って、第１の洗浄手順は、このようなＣＶＤ装置の処理チャンバーを開けることなく実施できる。しかしながら、処理チャンバー内で生成されたプラズマは、洗浄動作の期間が増加されてより低いエッチング速度を補償しない場合は、残査が堆積した全ての領域を洗浄するには十分ではない。ただし、これは基板の収率及び全体の効率に悪く影響する。さらに、高周波プラズマを用いると、ＣＶＤ装置の金属部分のイオン衝撃をもたらし、ガス分配マニフォールド及び内側チャンバー壁部に対して物理的な損傷をもたらし、恐らくは金属汚染問題をもたらす。
【０００５】
大きく幾分壊れやすい遠隔マイクロ波プラズマシステムに接続された個別の処理チャンバーを持つ従来の他のＣＶＤ装置もまた、異なる効率問題をもたらす。このようなＣＶＤ装置において、プラズマアプリケータ管、電源付きマグネトロン、アイソレータ、紫外線（ＵＶ）ランプ、大きな導波路及び同調アセンブリーを含む全遠隔プラズマ源は、処理チャンバーの蓋上に確実に固定され、チャンバーの基部に対して側部下方に延在する。マイクロ波プラズマの高い絶縁効率は、容量性高周波プラズマにより得られたものより高いエッチング速度（約２μｍ／分）をもたらすので、これらの遠隔マイクロ波プラズマシステムは、イオン衝撃なしに効率的かつ適切に残査を清浄にできるプラズマを提供する。代表的には、このような遠隔マイクロ波プラズマシステムは、マグネトロンにより約２．５から６キロワット（ｋＷ）のマイクロ波パワーを与える高価な、高いワット数の連続波（ＣＷ）電源を利用する。しかし、これらのＣＶＤ装置を用いて第２の清浄手順（これは、基板の製造に際して厳しいが必要な割り込みである）を行うと、大きく壊れやすい遠隔マイクロ波プラズマシステムを、手による清浄のために開放する必要があるチャンバーの頂部から注意深く除去しなければならないことから、むしろ時間がかかることになる。特に、全体の遠隔プラズマ源アセンブリーは処理チャンバーの頂部近くで、またチャンバーの基部近くで解梱される必要がある。次いで、アセンブリーは、クリーニングを行う間、全アセンブリーの任意の部分を損傷させることなく処理チャンバーから注意深く取り出す必要がある。しばしば困難で扱い難い工程である、大きな遠隔源を除去することは、予防保守洗浄を行うのに必要な全時間をさらに増加させ、また修理が高価な遠隔プラズマ源を損傷させる危険を増加させることになる。さらに、大きな遠隔源を除去することは広範な導波路システムの除去を伴い、また導波システムを置き換えることは、マイクロ波の漏洩をチェックする時間のかかる品質管理プロセスを必要とする。
【０００６】
上記の効率問題に加えて、従来の遠隔マイクロ波プラズマシステムと共にＣＶＤ装置を用いると、維持費の増加を含む他の問題が生じることになる。特に、これらの従来のマイクロ波プラズマシステムは、アプリケータ管の液体冷却を必要とするアセンブリーを有し、アプリケータ管の比較的小さな物理空間（例えば、１インチ（２５．４ｍｍ）の直径のアプリケータ管の２インチ（５０．８ｍｍ）の長さ方向の断面）にプラズマを生成する。従って、高いマイクロ波結合効率を得るためには、高いパワー（出力）密度、高コスト、直流（ＤＣ）マイクロ波電源が必要となる。このような高パワー密度電源の動作は、設備費の増加をもたらす。さらに、このような大きな電源を用いたマグネトロンによりこの小さな空間で形成されたプラズマは、高いプラズマ密度を持ち、水冷又は他の液体冷却系による冷却を必要とする。代表的には、液体冷却系は、より高価であり例えば冷却剤流体を供給するなど高い維持費がかかる。さらに、液体冷却システムは、漏洩の問題を有している。このような漏洩は、装置の腐食につながり、これは処理された基板の品質の劣化をもたらす。さらに、腐食損傷に起因して、プラズマ源において部品の頻繁な洗浄又は部品の置き換えも必要である。極端な腐食の場合、遠隔プラズマ源に近接する全遠隔プラズマ源装置又は恐らく他の装置は、代替される必要がある。このような洗浄及び／又は代替手順は、さらに基板の製造を中断する。これらの種類の遅延は、製造者に負の経済的効果を与える。さらに、液体冷却システムのための処理チャンバーの保守は、製造が中断される全時間を増加させるプラズマ源の除去が必要であり、時間の浪費となる。
【０００７】
以上から明らかなように、ＣＶＤ装置の経済的かつ効率的な洗浄を可能とし、予防保守洗浄に必要な時間量を低減させるため容易に操作でき、除去自在のモジュール式で都合のよい大きさの遠隔マイクロ波プラズマ源アセンブリーを有することが望ましい。さらに、ＣＶＤ装置の性能を改良してコストを最小にしながら改良された洗浄能力を与えるために、既存のＣＶＤ装置に対して着脱自在であり、その改良型である比較的安価で高品質の遠隔マイクロ波プラズマ源を提供することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定の実施形態に従って、効率的にチャンバーを洗浄できるマイクロ波生成プラズマを与える改良されたＣＶＤシステムに対する装置及び方法を提供する。本発明の改良されたＣＶＤシステムを用いて、基板上に層（layer）をエッチング又は堆積させることも実現される。特定の実施形態においては、本発明は、既存のＣＶＤ装置に対し追加又は着脱可能であり、容易に除去でき、良好に操作され比較的安価なマイクロ波プラズマ源を提供する。好適な実施形態においては、アプリケータ管を液体で冷却する必要なく、遠隔マイクロ波プラズマ源は、プラズマを効率的に供給する。他の実施形態において、本発明は、改良されたＣＶＤ装置又は既存のプラズマを発生できるＣＶＤ装置に追加可能なＣＶＤ装置を提供するものであり、必要に応じて効率的にチャンバーを洗浄できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて、さらに詳細に説明する。
【００１０】
Ｉ．代表的なＣＶＤシステム
本発明の特定の実施形態では、多くの化学蒸気堆積（ＣＶＤ）処理装置と共に用いられ、又はそれらの機械に追加される。本発明が使用され、又は追加され得る一つの好適なＣＶＤ装置が図１及び２に示される。これらの図は、チャンバー１５の壁１５ａ及びチャンバー１５の蓋アセンブリー１５ｂを含む真空又は処理チャンバー１５を有するＣＶＤシステム１０を示す側断面図及び要部拡大断面図である。チャンバー１５の壁１５ａ及び蓋アセンブリー１５ｂは、図３の分解斜視図及び図４の拡大分解斜視図に示す。
【００１１】
反応器１０は、処理チャンバーの中心に配置された加熱台座１２上に静置された基板（図示しない）に、プロセスガスを分散させるガス分配マニフォールド１１を有する。処理の間、基板（例えば、半導体ウェハ）は台座１２の平坦（又はわずかに突出した）表面１２ａ上に配置される。台座１２は、下部のローデイング／オフローデイング位置（図１に示した）及び、マニフォールド１１に密接に隣接する上部処理位置（図１の破線１４により示され、また図２に示された）の間を制御自在に移動可能である。センターボード（図示しない）はウェハの位置に関する情報を提供するセンサーを有している。
【００１２】
堆積ガス及びキャリアガスは、従来の平坦、円形ガス分配面板１３ａの貫通孔１３ｂ（図１４）を通してチャンバー１５に導入される。特に、堆積プロセスガスは、入口マニフォールド１１を通し、従来の孔あきブロッカー板４２を通し、次いでガス分配面板１３ａの孔１３ｂを通してチャンバー１５に流入する（図２の矢印４０により示される）。
【００１３】
マニフォールドに達する前に、堆積ガス及びキャリアガスはガス源７から導入され、ガス供給ライン８（図２）を通して、ガス混合ブロック又はシステム９に導入されて混合され、次いで、マニフォールド１１に送られる。一般に、各々のプロセスガスに対する供給ラインには、（ｉ）プロセスガスのチャンバー１５内への流入を手動又は自動で遮断するために用いられる安全遮断弁、及び（ｉｉ）供給ラインを通してガス流を測定するマスフローコントローラー（図示しない）が含まれる。プロセスに毒性ガスを用いたときは、従来の構成においては各々のガス供給ラインに幾つかの安全遮断弁が配置される。
【００１４】
反応器１０で行われる堆積プロセスは、熱プロセス又はプラズマ増強プロセスである。プラズマ増強プロセスにおいては、高周波電源４４は電力をガス分配面板１３ａと台座１２の間に供給し、プロセスガス混合物を励起して、ガス分配面板１３ａと台座１１の間の円筒領域内にプラズマを形成する。（この領域をここでは「反応領域」と呼ぶ。）プラズマの構成成分は、反応して台座１２上に支持された半導体ウェハの表面に所望の膜を堆積する。高周波電源４４は混合周波数高周波電源であり、代表的には、１３．５６ＭＨｚの高周波数（ＲＦ１）及び３６０ｋＨｚの低い高周波数（ＲＦ２）における電源を供給して真空チャンバー１５に導入された反応種の分解を増強する。勿論、高周波電源４４はマニフォールド１１に単一又は混合周波数高周波電力（又は他の所望の電源）を供給して、チャンバー１５に導入された反応種の分解を増強することもできる。熱プロセスにおいては、高周波電源４４は利用されず、またプロセスガス混合物は熱的に反応して、台座１２上に支持された半導体ウェハの表面に所望の膜を堆積する。この台座１２は、抵抗的に加熱され、反応に必要な熱エネルギーを与える。
【００１５】
プラズマ増強堆積プロセスの間、プラズマは、排気路２３及び遮断弁２４を囲むチャンバー本体１５ａの壁部を含む全反応器１０を加熱する。熱堆積プロセスの間、加熱された台座１２は、反応器１０を加熱させる。プラズマが止められていないとき、又は熱堆積プロセスの間は、高温液体が反応器１０の壁１５ａを通して循環され、チャンバー１５を高温に維持する。チャンバー１５の壁１５ａを加熱するために使用される流体には、通常の流体、すなわち水ベースのエチレングリコール又はオイルベースの熱移送流体がある。この加熱により、望ましくない反応生成物の凝縮は都合よく減少又は排除され、ガス流のない期間に冷却真空路の壁上に凝縮されるか又は処理チャンバー内に逆に移動されるプロセスガス及び汚染物の揮発性生成物の除去が改善される。
【００１６】
反応生成物を含む層内に堆積されないガス混合物の残部は、真空ポンプ（図示しない）によりチャンバー１５から排気される。特に、ガスは反応領域を囲む環状スロット形状のオリフィス１６を通して、環状排気プレナム１７中に排気される。環状スロット１６及びプレナム１７は、チャンバー１５の円筒状側壁１５ａ（壁の上部誘電体ライニング１９を含む）の頂部と円形チャンバー１５の蓋２０の底部との間の間隙により画定される。スロットオリフィス１６及びプレナム１７は、３６０度の円形対称性及び一様性であり、これは、ウェハ上に一様な膜を堆積するように、ウェハにプロセスガスの一様な流れを得るのに重要である。
【００１７】
排気プレナム１７の横方向拡設部２１の下方のガス流は、下方に延在するガス流路２３を通して観測ポート（図示しない）を通り、真空遮断弁２４（その本体は下部のチャンバー壁１５ａと一体化されている）を通り、さらに、フォアライン（図示しない）を通して外部真空ポンプ（図示しない）に連なる排気出口２５に至る。
【００１８】
抵抗的に加熱される台座１２のウェハ支持プラッタは、平行同心円をなして二つの完全なターンを行うように構成された単一ループ埋設加熱器要素を用いて加熱される。加熱要素の外部部分は、支持プラッタの周囲に隣接して延在し、一方、内部部分はより小さな半径の同心円の経路上に延在する。加熱要素に対する配線は、台座１２のステムを通過する。台座１２は、アルミニウム、セラミック又はその組み合わせを含む材料から作成してもよい。
【００１９】
代表的には、チャンバー１５のライニングや、ガス入口マニフォルド面板、及び他の各種の反応器のハードウエアのいずれか又は全ては、アルミニウムや、陽極処理されたアルミニウム又はセラミックなどの材料から形成される。このようなＣＶＤ装置の一例は、ここにその全体が引用により組入れられるＺｈａｏらに発行され、「ＣＶＤ処理チャンバー」と題する米国特許５，５５８，７１７号に開示されている。
【００２０】
リフト機構及びモータ３２（図１）は、ウェハがロボットブレード（図示しない）によりチャンバー１０の側部の挿入／除去開口２６を通してチャンバーの本体に、及びそれから移送されるとき、加熱台座アセンブリー１２及びそのウェハリフトピン１２ｂを上昇、下降させる。モータ３２は、処理位置１４と下部ウェハ装填位置の間で台座１２を上昇、下降させる。供給ライン８、ガス配送システム、絞り弁、高周波電源４４、チャンバー及び基板加熱システムに接続されたモータ、弁又は流量制御装置は、一部が図示してある制御ライン３６を越えてシステム制御装置３４（図２）により全て制御される。制御装置３４は、光センサからのフィードバックに従って、この制御装置３４により制御される適当なモータにより移動される絞り弁や台座などの可動機械アセンブリーの位置を決定する。
【００２１】
好適な実施形態において、システム制御装置は、ハードデイスクドライブ（メモリ３８）,フロッピデイスクドライブ及びプロセッサ３７を有する。プロセッサは、単一ボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログ及びデイジタル入力／出力ボード、インタフェースボード及びステッパモータコントローラボードを有する。ＣＶＤシステム１０の各種の部分は、ボード、カードケージ、及びコネクタの寸法と種類を規定するＶｅｒｓａ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｅｕｒｏｐｅａｎ（ＶＭＥ）Ｓｔａｎｄａｒｄ（バーサヨーロピアンスタンダード）に従う。このＶＭＥ標準はまた、バス構造を１６ビットデータバスと２４ビットアドレスバスを有するものとして規定する。
【００２２】
システム制御装置３４は、ＣＶＤ装置の動作の全てを制御する。このシステム制御装置３４は、メモリ３８などのコンピュータで読み取り自在な媒体に記憶されたコンピュータプログラムであるシステム制御ソフトウエアを実行する。好適には、メモリ３８はハ−ドデイスクドライブであるが、このメモリ３８は他の種類のメモリであってもよい。コンピュータプログラムには、特定の工程のタイミング、ガスの混合物、チャンバーの圧力、チャンバーの温度、高周波パワ−のレベル、台座位置、及び他のパラメータを指令する命令の組が含まれる。他のメモリー装置に格納された他のコンピュータプログラムも、例えばフロッピーデイスク又はその他の適当なドライブも用いられ、制御装置３４を操作させてもよい。
【００２３】
ユーザ及び制御装置３４の間のインタフェースは、図５に示すように、ＣＲＴモニタ５０ａ及びライトペン５０ｂを介して行われ、この図は、一つ以上のチャンバーを含んでもよい基板処理システムにおけるシステムモニタ及びＣＶＤシステム１０の概略図である。好適な実施形態においては、２つのモニタ５０ａが用いられ、一方はオペレータに対するクリーンルームの壁部に装着され、他方はサービス技術者に対する壁の背後に装着される。モニタ５０ａは、同じ情報を同時に表示するが、１つのライトペン５０ｂのみが使用可能である。ライトペン５０ｂの先端の光センサは、ＣＲＴデイスプレイにより放射された光を検出する。特定のスクリーン又は機能を選択するために、オペレータはデイスプレイスクリーンの指示された領域に触れ、ペン５０ｂ上のボタンを押す。触れられた領域はそのハイライト色を変え、又は新しいメニュー又はスクリーンが表示され、ライトペンとデイスプレイスクリーンの間の通信を確認する。キーボードやマウス、又は他の指示又は通信装置などの他の装置は、ライトペン５０ｂの代わりに又はそれに加えて用いてもよく、ユーザが制御装置３４と通信することを許容する。
【００２４】
膜を堆積する工程は、制御装置３４により実施されるコンピュータプログラムプロダクトを用いて実施することができる。コンピュータプログラムコードは、従来のコンピュータ読み取り自在なプログラミング言語、例えば６８０００アセンブリー言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランその他の言語に書き込むことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエデイタを用いて単一ファイル又は多重ファイルに入力され、さらにコンピュータのメモリーシステムなどのコンピュータ使用可能媒体に格納又は収録される。入力されたコードテキストがハイレベル言語で表されるときは、コードはコンパイルされ、さらに得られたコンパイラコードが次にプレコンパイルされたＷｉｎｄｏｗｓ（ウィンドウズ、登録商標名）ライブラリルーチンのオブジェクトコードとリンクされる。リンクされ、コンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、システムユーザはオブジェクトコードを呼び出す。次に、ＣＰＵはコードを読み取り、実行し、プログラムで同定されたタスクを実施する。
【００２５】
図６は、特定の実施形態によるシステム制御ソフトウエア、コンピュータプログラム７０の階層制御構造を示す概略ブロック図である。ライトペンインタフェ−スを用いて、ユーザは、ＣＲＴモニタに表示されたメニュー又はスクリーンに応じて、プロセスセレクタサブル−チン７３にプロセスセット数及びプロセスチャンバー数を入力する。プロセスセットは、特定のプロセスを実行するのに必要なプロセスパラメータの所定のセットであり、所定のセット数により同定される。プロセスセレクタサブルーチン７３は、（ｉ）所望の処理チャンバー及び（ｉｉ）プロセスチャンバーを動作させて所望のプロセスを行うのに必要な所望のプロセスのセットを同定する。特定のプロセスを行うプロセスパラメータは、例えばプロセスガス組成及び流量、温度、圧力、高周波パワーレベル及び低周波高周波数などのプラズマ条件、冷却ガス圧力、及びチャンバー壁温度などの処理条件に関係する。これらのパラメータは、処方書の形でユーザに与えられ、またライトペン／ＣＲＴモニタインタフェースを利用して入力される。
【００２６】
プロセスをモニタする信号は、システム制御装置のアナログ・デイジタル入力ボードにより与えられ、プロセスを制御する信号はＣＶＤシステム１０のアナログ・デイジタル出力ボードに出力される。
【００２７】
プロセスシーケンササブルーチン７５は、プロセスセレクタサブルーチン７３から同定された処理チャンバー及びプロセスパラメータのセットを受け、かつ各種処理チャンバーの動作を制御するプログラムコードからなる。多くのユーザは、プロセスセット数及び処理チャンバー数を入力することができ、又はユーザは多重プロセスセット数及び処理チャンバー数を入力する。これにより、シ−ケンササブルーチン７５は、所望のシ−ケンスの選択されたプロセスをスケジュールするように動作する。好適には、シーケンササブル−チン７５には、（ｉ）処理チャンバーの動作をモニタして、チャンバーが用いられるているかを決定するステップと、（ｉｉ）どんなプロセスが用いられているチャンバーで実行すかを決定するステップと、（ｉｉｉ）処理チャンバーの有効性及び実行されるべきプロセスの種類に基づいて、所望のプロセスを実行するステップとを行うプログラムコードが含まれる。処理チャンバーをモニタするポーリングなどの従来の方法を、用いることができる。どのプロセスが実行されるべきかを予定するとき、シーケンササブルーチン７５は、選択されたプロセス、又は各々の特定のユーザが入力したリクエストの「年数」（age）、又は予定の優先順位を決定するために、プログラマが望む他の関連する因子に対する所望の処理条件と比較して用いられている処理チャンバーの現在の条件を考慮する。
【００２８】
シーケンササブルーチン７５が、どの処理チャンバーとプロセスセットの組み合わせが次に実行されようとしているかを一旦決定すると、シーケンササブルーチン７５は、このシーケンササブルーチン７５により決定されたプロセスセットに従って処理チャンバー１５における多重処理タスクを制御するチャンバー管理サブルーチン７７ａ−ｃに特定のプロセスセットパラメータを通過させることにより、プロセスセットの実行を開始する。例えば、チャンバー管理サブルーチン７７ａは、プロセスチャンバー１５におけるスパッタリングとＣＶＤプロセス動作を制御するプログラムコードからなる。さらに、チャンバー管理サブルーチン７７ａは、選択されたプロセスセットを実行するのに必要なチャンバーの構成要素の動作を制御する各種チャンバー構成要素サブルーチンの実行を制御する。チャンバー構成要素サンブルーチンの例は、基板位置決めサブルーチン８０、プロセスガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルーチン８５、ヒータ制御サブルーチン８７、及びプラズマ制御サブルーチン９０である。当業者は、他のチャンバー制御サブルーチンが、処理チャンバー１５でなされるべきプロセスに依存して含まれることができることを容易に認識するであろう。動作に際しては、チャンバー管理サブルーチン７７ａは選択的に、実行されている特定のプロセスに従って、プロセス構成要素サブルーチンをスケジュールし、コールする。チャンバー管理サブルーチン７７ａは、シーケンササブルーチン７５がどの処理チャンバー１５及びプロセスセットが次に実行されようとしているかを指定するのと同様に、プロセス構成要素サブルーチンを指定する。代表的には、チャンバー管理サブルーチン７７ａは、各種のチャンバー構成要素をモニタするステップと、どの構成要素が実行されるべきプロセスセットに対するプロセスパラメータに基づいて動作される必要が有るかを決定するステップと、さらにモニタ及び決定ステップに応じてチャンバー構成要素サブルーチンの実行をもたらすステップとを含む。
【００２９】
特定のチャンバー構成要素サブルーチンを、ここで図６を参照して説明する。基板位置決めサブルーチン８０は、基板を台座１２上に装填するために用いられ、また選択的には、基板をチャンバー１５内の所望の高さにリフトして基板とガス分配マニフォールドの間の間隔を制御するために用いられるチャンバー構成要素を制御するプログラムコードからなる。基板が処理チャンバー１５にロ−ドされると、台座１２は基板を受けるため降下され、その後台座１２はチャンバー内の所望の高さに上昇されて、ＣＶＤプロセスの間、基板をガス分配マニフォールドから第１の距離又は間隔を置いて維持する。動作時には、基板位置決めサブルーチン８０は、チャンバー管理サブルーチン７７ａから移送される支持高さに関係するプロセスセットパラメータに応じて台座１２の運動を制御する。
【００３０】
プロセスガス制御サブルーチン８３は、プロセスガス組成と流量を制御するプログラムコードを有する。プロセスガス制御サブルーチン８３は安全遮断弁の開閉位置を制御し、質量流制御装置を開閉させて所望のガス流量を得る。プロセスガス制御サブルーチン８３は、全てのチャンバー構成要素サブルーチンと同様に、チャンバー管理サブルーチン７７ａにより呼び出され、そして所望のガス流量に関係するプロセスパラメータからチャンバー管理サブルーチンを受ける。代表的には、プロセスガス制御サブルーチン８３はガス供給ラインを開放し、反復して、（ｉ）必要な質量流制御装置を読み取り、（ｉｉ）読み取り値をチャンバー管理サブルーチン７７ａから受けた所望の流量と比較し、（ｉｉｉ）必要に応じてガス供給ラインの流量を調節することにより動作する。さらに、プロセスガス制御サブルーチン８３は、危険となるガス流量をモニタすると共に、危険条件が検出されたときは、安全遮断弁を作動させる工程を含む。
【００３１】
幾つかのプロセスにおいては、ヘリウム又はアルゴンなどの不活性ガスがチャンバー１５内に流入され、反応プロセスガスが導入される前にチャンバー内の圧力を安定にする。これらのプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン８３は、チャンバー内の圧力を安定化するのに必要な時間で不活性ガスをチャンバー１５に流入させるステップを含み、次いで、上記のステップが実行される。さらに、プロセスガスが液体前駆体例えばテトラエチルオルソシラン（「ＴＥＯＳ」）から蒸発されるとき、プロセスガス制御サブルーチン８３は、バブラーアセンブリーの液体前駆体を通してヘリウムなどの配送ガスをバブルし、又はヘリウム又は窒素などのキャリアガスを液体注入システムに導入するステップを含むように書かれる。この種のプロセスに対してバブラーを用いたとき、プロセスガス制御サブルーチン８３は所望のガス流量を得るために配送ガスの流れ、バブラーの圧力、及びバブラー温度を調節する。上記のように、所望のプロセスガス流量は、プロセスパラメータとしてプロセスガス制御サブルーチン８３に転送される。さらに、プロセスガス制御サブルーチン８３は、所定のプロセスガス流量に対して必要な値を格納する記憶テーブルをアクセスすることにより、所望のプロセスガス流量に対する必要な配送ガス流量を得るステップを含む。必要な値が一旦得られると、配送ガス流量、バブラー圧力、バブラー温度がモニタされ、必要な値と比較され、調節される。
【００３２】
圧力制御サブルーチン８５は、チャンバーの排気システムにおける絞り弁の開口の大きさを調節することにより、チャンバー１５の圧力を制御するプログラムコードからなる。絞り弁の開口の大きさは、チャンバーの圧力を、全プロセスガス流れ、処理チャンバーの大きさ、及び排気システムに対するポンピング接点圧力に関係する所望のレベルに制御するようにセットされる。圧力制御サブルーチン８５が呼び出されると、ターゲット圧力レベルがチャンバー管理サブルーチン７７ａからのパラメータとして受け取られる。圧力制御サブルーチン８５は、チャンバーに接続された一つ以上の従来の圧力マノメータを読み取ることにより、チャンバー１５の圧力を測定し、測定値をターゲット圧力と比較し、ターゲット圧力に対応する記憶された圧力テーブルからＰＩＤ（比例、積分、及び微分）値を得、圧力テーブルから得られたＰＩＤ値に従って絞り弁を調節するように動作する。一方、圧力制御サブルーチン８５は、絞り弁を特定の開口の大きさに開放又は閉鎖して、チャンバー１５を所望の圧力に調整するように書くことができる。
【００３３】
ヒータ制御サブルーチン８７は、基板２０を加熱するために用いられる加熱ユニットの電流を制御するプログラムコードからなる。ヒータ制御サブルーチン８７は、チャンバー管理サブルーチン７７ａにより呼び出され、ターゲット、セットポイント、又は温度パラメータを受け取る。ヒータ制御サブルーチン８７は、台座１２内に配置された熱電対の出力電圧を測定し、測定温度をセットポイント温度と比較し、さらに加熱ユニットに印加された電流を増加又は減少させてセットポイント温度を得ることにより温度を測定する。温度は記憶された変換テーブルに対応する温度を参照することにより、又は四次の多項式を用いて温度を計算することにより、測定電圧から得られる。埋設されたループが台座１２を加熱するために用いられるときは、ヒータ制御サブルーチン８７は、ループに印加された電流の増減を徐々に制御する。さらに、内臓型フェイルセーフモードは、プロセスの安全コンプライアンスを検出するために含めることができ、また処理チャンバー１５が適切にセットアップされてないとき、加熱ユニットの動作を遮断することができる。
【００３４】
プラズマ制御サブルーチン９０は、チャンバー１５のプロセス電極に加えられる低周波数及び高周波数の高周波パワーレベルをセットするプログラムコード、及び使用される低周波高周波数をセットするプログラムコードからなる。また、プラズマ制御サブルーチン９０は、マグネトロンをオンにし、それに加えられたパワーレベルをセット／調節するプログラムコードを含む。既に示したチャンバー構成要素サブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０は、チャンバー管理サブルーチン７７ａにより呼び出される。
【００３５】
上記反応器の説明は主として説明のためのものであり、さらに電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ装置、誘導結合高周波数高密度プラズマＣＶＤ装置などの他の装置が本発明と共に用いられ、改良された装置を提供することができる。さらに、台座設計、ヒータ設計、高周波パワー周波数、高周波パワー接続の位置における変形例などの上記システムの変形例が可能である。例えば、ウェハは石英ランプにより支持され、加熱され得る。本発明は、任意の特定の装置と共に使用されることに、またその改善に制限されるものではない。
【００３６】
ＩＩ．代表的な構造
図７は、本発明の使用によって製造される集積回路２００の概略断面図である。図に示すように、集積回路２００はＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスタ２０３及び２０６を有し、これらはシリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ）により形成されたフィールド酸化物領域２２０により、又は他の技術により互いに隔離され、電気的に絶縁されている。一方、トランジスタ２０３と２０６は、これらのトランジスタ２０３と２０６が共にＮＭＯＳ又は共にＰＭＯＳのとき、溝トレンチ分離（図示しない）により互いに隔離又は電気的に絶縁される。各々のトランジスタ２０３と２０６は、ソース領域２１２、ドレイン領域２１５、及びゲート領域２１８からなる。
【００３７】
プレメタル誘電体（ＰＭＤ）層２２１は、金属層２４０とコンタクト２２４により形成されたトランジスタの間の接続により、金属層２４０からトランジスタ２０３と２０６を分離する。金属層２４０は、集積回路２００に含まれる４個の金属層２４０、２４２、２４４、及び２４６の１つである。各々の金属層２４０、２４２、２４４、及び２４６は、それぞれの金属間誘電体（ＩＭＤ）層２２７、２２８、又は２２９により、隣接した金属層から分離される。隣接した金属層は、ビア（vias）２２６により選択された開口で接続される。金属層２４６には、メッキ化不導体層２３０が堆積される。
【００３８】
簡略化された集積回路２００は、説明を目的とするためだけのものであることを理解されたい。当業者は、マイクロプロセッサや、アプリケーシヨンの特定の集積回路（ＡＳＩＣｓ）、メモリ装置などの他の集積回路の製造に関係して、本発明を実施できる。さらに、本発明はＰＭＯＳ、ＮＭＯＳ、ＣＭＯＳ、バイポーラ、又はＢｉＣＭＯＳデバイスに適用してもよい。
【００３９】
ＩＩＩ．特定の実施形態：マイクロ波マグネトロンアセンブリを用いたプラズマ源
本発明の特定の実施形態によれば、既存のＣＶＤ装置に遠隔マイクロ波プラズマ源を装着し、又は既存ＣＶＤ装置を改装してマイクロ波プラズマ源を取り込むことにより改良されたＣＶＤ装置が提供される。以下の説明は主としてこれらの特定の実施形態についてなされるが、本発明の範囲内で他の実施形態についても明らかである。また、図８−２３に示す構造は、必ずしも実際の縮尺を示すものではないことに注目すべきである。
【００４０】
本発明の特定の実施形態によれば、図８は、チャンバーの上部蓋に（例えば、図９に示したような）装着自在な遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００の平面図である。この特定の実施形態において、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００の全体のアセンブリーは、導波システム３１０に結合されたマグネトロン３０５、窓３４５を介して導波システム３１０に結合された共振器キャビティ３１５、共振器キャビティ３１５、及び共振器キャビティ３１５の内部に配置されたプラズマ放電又はアプリケータ管３２０（破線）を有する。プラズマ放電管３２０は、ガス入口３７５に結合された入力端部３６５、及び出力端部３８５を有する。ガス供給ライン３７５はガス源に結合され、反応性ガスを放電管３２０に導入される。放電管３２０では、マグネトロン３０５から窓３４５を介してキャビティ３１５に導入されたマイクロ波によりエネルギーが与えられ、放電管３２０内にプラズマを形成する。このとき、形成されたプラズマからのラジカルは、出力端部３８５から放電管３２０を出てチャンバー内での使用に供する。
【００４１】
より詳細には、導波システム３１０は、特定の実施形態によれば、導波セクション３３０の長さ（ｌ_w）に沿う多重点に、導波セクション３３０と多重チューニングスタブ３３５を有する。マグネトロン３０５のスタブアンテナ３４０は、マイクロ波を導波セクション３３０に結合する。特定の実施形態において、導波セクション３３０は、長方形断面の導波路のセクションでもよいが、他の断面寸法の導波路を他の実施形態に使用してもよい。導波セクション３３０の一部は、一端部がマグネトロン３０５に隣接し、他端部が共振器キャビティ３１５に隣接する。好適には、導波セクション３３０は、共振器キャビティ３１５の他端に隣接し、一体に形成される。導波セクション３３０は、その他方の端部で窓３４５を除いて共振器キャビティ３１５で閉塞されている。導波システム３１０はさらに、反射パワーをモニタする方向性カップラ又は位相検出器、及び／又はマグネトロンを損傷させる反射マイクロ波パワーを吸収する負荷を有するアイソレータなどを含んでもよく、特性を最適化させることができる。上記のように、マグネトロン３０５からのマイクロ波は、導波セクション３３０を通して送信され、窓３４５を介してキャビティ３１５に入射し、さらに放電管３２０内の反応性ガスを活性化する。
【００４２】
モジュール３００では、放電管３２０の長さが共振器キャビティ３１５の幅（Ｗ_R）にほぼ対応するように、放電管３２０が共振器キャビティ３１５を通して配置され、かつ共振器キャビティ３１５に収容される。放電管３２０は、実質的にキャビティ３１５を貫通して配置され、また長さ方向に放電管３２０がキャビティ３１５内の放射、例えばマイクロ波の電場（Ｅーフィールド）成分の最大値と一致するように配置される。放電管３２０は、特定の実施形態によれば、円形断面を有する管である。放電管３２０の端部は、第１の装着アセンブリ３５０及び第２装着アセンブリ３５５により、共振器キャビティ３１５上に接続される。第１の装着アセンブリ３５０ は、ハウジング３６０を含み、このハウジング３６０は、放電管３２０の入力端部３６５を含むと共に保持する。放電管３２０の端部３６５は、共振器キャビティ３１５の壁及びアセンブリ３５０の対応する孔を通してねじ（又は、他のファスナ又はエポキシ樹脂を用いてもよい）で固定され、端部３６５の外周にはシール部材３７０、好適にはＯーリングを有し、放電管３２０からの真空損失を防止する。端部３６５は、ハウジング３６０に結合されたガス供給ライン３７５を除いて気密な開放真空封止端部である。第２装着アセンブリ３５５は、放電管３２０の出力端部３８５を収容すると共に保持する出口マニフォールド３８０に接続され、ねじ（又は、他の固定部材又はエポキシ樹脂を用いてもよい）により共振器キャビティ３１５の対向する壁及びアセンブリ３５５の対応する孔を通して共振器キャビティ３１５上に固定される。放電管３２０の出力端部３８５は、端部が開放されており、処理チャンバーのガス導入ラインに接続可能な出口マニフォールド３８０に通じている。任意ではあるが、端部３８５もまた、放電管３２０とガス導入ラインとの間の漏洩を防止する封止部材をその外周に有してもよい。最適には、第２装着アセンブリは、第１装着アセンブリ３５０と比べて長さ方向に延在され、放電管３２０の出口と端部３８５で用いられる封止部材との間に、十分な距離を提供する。従って、封止部材は、放電管３２０の出口における外向きのプラズ種からの高温度に起因して、溶解することはない。 モジュール３００はさらに、図９に示すように、処理チャンバーに装着されるコンパクトで容易に操作されるモジュールに、空冷パス３２５を有する。空冷パス３２５は、ファン（図示しない）からの空気を放電管３２０の周りに流す。これにより、マイクロ波プラズマ発生により放電管３２０で発生した熱は、液体冷却よりもむしろ空気冷却により散逸される。
【００４３】
遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００は、共振器キャビティ３１５内の放電管３２０中にプラズマを形成するために、共振器キャビティ３１５に導波システム３１０を通して送られるエネルギー源として、マグネトロン３０５を使用する。多数の異なるマイクロ波電源が可能であるが、本発明では、通常約２．５ー６ｋＷの間でマグネトロンからマイクロ波パワーを発生する高価な高いワット数の連続波（ＣＷ）電源よりも、むしろ約１ー１．５ｋＷの間でマイクロ波パワーをマグメトロンから発生する安価なパルス低ワット数の電源を利用する。好適な実施形態においては、マグネトロン３０５（例えば、幾つかのマイクロ波炉で使用されるマグネトロンのタイプ）は、低コスト、低ワット数、パルス６０Ｈｚ半波整流電源（これは大きなリップルを含む）により作動され、約２．４５ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数のマイクロ波を与える。このようなパルス、低ワット数のマイクロ波発生器は、高パワーＣＷマイクロ波発生器又は高周波発生器より値段を少なくとも二桁程度低くすることができる。
【００４４】
マイクロ波エネルギーは、マグネトロン３０５から導波システム３１０を介して、放電管３２０を含む共振器キャビティ３１５に伝搬される。特に、マグネトロン３０５のスタブアンテナ３４０からのマイクロ波放射は、導波システム３１０に伝達される。スタブアンテナ３４０は、特定の実施形態に従って、ほぼ約四分の一波長（動作マイクロ波周波数における）のオーダで位置し、又は導波セクション３３０の端部から等価な距離で離れて最適化された距離に位置する。一方、サブアンテナ３４０は、当業者の一人には周知のように、マグネトロン３０５からのマイクロ波を導波システム３１０に伝達することができるスロットアンテナ、又は他の放射要素と置き換えてもよい。導波セクション３３０は、特定のモードを選択的に導くよりもむしろ、マグネトロンのマイクロ波エネルギーを共振器キャビティ３１５に送出することが単に必要とされる寸法を有する。さらに、導波セクション３３０は、使用されるマグネトロン源及び共振器キャビティ３１５と近接し、かつモジュール調整されて収容されるのに十分な長さを有する。特定の実施形態においては、導波セクション３３０は約１０インチ（２５４ｍｍ）の長さ（ｌ_WG），約１．７インチ（４３．２ｍｍ）の幅（Ｗ_WG）、及び約３．４インチ（８６．４ｍｍ）の高さ（ｈ_WG）を有する。
【００４５】
特定の実施形態によると、導波セクションの一部は共振器キャビティ３１５と一体となり、共振器キャビティ３１５の内部に対して遮るものがない開放窓３４５を有する。窓３４５を通して送信されたマイクロ波のＴＥ₁₀モードのＥーフィ−ルド（電界）成分は、窓３４５を有する共振器キャビティ３１５の壁部に平行な面に沿って変動する。特定の実施形態においては、窓３４５は導波セクション３３０と共振器キャビティ３１５を結合する。この実施形態においては、窓３４５は、共振器キャビティ３１５の壁の中心にほぼ配置された約２インチ（５０．８ｍｍ）の長さ（ｌ_W）及び約１インチ（２５．４ｍｍ）の幅（Ｗ_W）の矩形開口である。特定の実施形態においては、ｌ_Wはｈ_WGに実質的に対応し、又はそれよりもわずかに小さい。他の実施形態においては、窓３４５は誘電体窓（又は、他のマイクロ波透過材料）を装着され、又は周知のように、スタブアンテナ又は他の放射要素により代替してもよい。導波セクション３３０の長さ方向に沿うチューニングスタブ３３５は、窓３４５から導波セクション３３０を出たマイクロ波のモード／位相を同調させるために用いられてもよい。ここではチューニングスタブ３３５は二つだけが示されたが、他の実施形態は所望に従ってより多くのスタブを有してもよい。
【００４６】
ガス供給ライン３７０を介して放電管３２０に供給される反応性ガスは、キャビティ３１５で共振するマイクロ波により活性化される。マイクロ波エネルギーの定常波が共振器キャビティ３１５内で形成され、キャビティ３１５の幅（Ｗ_R）にほぼ対応する放電管３２０の全体の長さに実質的に沿い、放電管３２０内の反応性ガスを活性化する。共振器キャビティ３１５と導波システム３１０は、銅、アルミニウム、ステンレススチール、又は他の導電材料などの金属から構成してもよい。特定の実施形態によると、共振器キャビティ３１５は、約７インチ（１７８ｍｍ）の長さ（ｌ_R）、約６インチ（１５２ｍｍ）の幅（Ｗ_R），及び約５．１インチ（１３０ｍｍ）の高さ（ｈ_R）を持つ単一モードキャビティであり、優勢なモードは約２．４５ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波のＴＥ₁₀₂モードである（「伝搬方向」はｌ_Rの軸線に沿い、放電管３２０の長さ方向に垂直であると仮定する）。キャビティ３１５は、例えばキャビティの幅（Ｗ_R）及び放電管３２０の長さを増加させるとにより、多重モードキャビティであってもよい。
【００４７】
幾つかの好適な実施形態によれば、共振器キャビティ３１５の壁の少なくとも一つは、壁の位置を調節することにより共振の同調を許容するように移動自在としてもよい。上述したように、スタブ３３５を用いた同調は、反応性ガスの導入及び放電管３２０中の反応性ガスの引き続くイオン化によりもたらされるインピーダンス変化に応じて行われる。上記の実施形態では、単一モード共振を利用している。しかし、他の実施形態では、多重モード共振の利点を採用し、あるいは約２．４５ＧＨｚの他に他の周波数の使用を考慮して、共振器キャビティ３１５に対して異なる寸法を用いてもよい。多重モード共振を備える共振器キャビティを用いると、放電管３２０中の反応性ガスのイオン化が増加し、またマイクロ波が図８の特定の実施形態の共振器キャビティ３１５と共に使用したものより長い放電管に結合されることを可能にする。より長い放電管を用いると、より多くの反応性ガスが放電管の長さ方向に沿って、印加されたマイクロ波により解離される。
【００４８】
放電管３２０は、好適には誘電材料で作製されてもよく、誘電材料はマイクロ波に対してかなり透過性であり、かつセラミック又はサファイヤ形態のアルミナなどのプラズマ中のラジカルによるエッチングに対して、耐性がある。放電管３２０の長さは、Ｗ_Rにほぼ対応するか、或いは放電管３２０の端部にＯリングを受けるためわずかに長くするべきである。放電管３２０は、その直径が放電管３２０の長さ方向に沿い放射パターン最大、例えばＥ−フィールド（電場）最大と重なるように、共振器キャビティ３１５内に配置されるべきである。さらに、放電管３２０の直径は、放電管３２０の直径が少なくとも一つの放射（例えば、Ｅ−フィールド）最大とその長さ方向に沿って重なるように、動作マイクロ波周波数において約四分の一波長より長くするべきである。好適には、放電管３２０の直径と配置は、プラズマが放電管３２０内で衝突され、放電管３２０の中心におけるガスのイオン化が生じ得るように、最適化される。単一モードキャビティ３１５を利用した特定の実施形態によれば、放電管３２０はアルミナで構成され、好適には約１．８７インチ（４７．５ｍｍ）の外径、約１．６５インチ（４１．９ｍｍ）の内径、さらに約６−８インチ（１５２−２０３ｍｍ）の長さ、最も好適には、７．８インチ（１９８ｍｍ）の長さを有する。勿論、多重モードキャビティを利用した実施形態の場合は、適切に配置された放電管３２０の直径は、各々のモードの少なくとも一つの放射（例えば、Ｅ−フィ−ルド）最大と、放電管の長さ方向に沿って重なるのに十分大きいのが好適である。
【００４９】
本発明によると、プラズマはＵＶランプを用いずに管３２０内で衝突され、これにより、モジュール空間のより経済的な使用を許容する。処理チャンバーの真空は、マイクロ波が生成したプラズマ中のラジカルを出口マニフォールド３８０を介して放電管３２０放出し、さらに接続された真空チャンバーに逐次供給する。放電管３２０内での反応性ガスの導入及びイオン化による共振器キャビティ３１５内でのインピーダンスの変化に起因して、チューニングスタブ３３５を用いることにより、マイクロ波のエネルギー結合を最適化する。他の好適な実施形態において、多重方向カップラ又は位相検出器などのＥ−フィールド検出器又はプローブは、導波路３３０内でのマイクロ波エネルギーを計測し、Ｅ−フィールド検出器又はプローブからの測定を受信するように接続されるシステム制御装置３４の制御の下で、ロボット化されたモータを介して、スタブ３３５の自動同調を可能にする。
【００５０】
図８及び９に示すように、モジュール３００の全体にわたる物理的寸法（約１２インチ（３０５ｍｍ）幅、約１２インチ（３０５ｍｍ）長、及び約８インチ（２０３ｍｍ）高さ）はコンパクトであり、特定の実施形態に従って、容易に操作されるユニットにパッケージされ得る。有利には、遠隔モジュール３００は、従来の大きい遠隔マイクロ波プラズマ源とは異なり、ＵＶランプは必要とせず、コンパクトな導波システムを有する。全アセンブリの物理的構成のため、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００は、高いマイクロ波結合効率を犠牲にせずに、高価な高パワー、ＣＷ電源の代わりに、マグネトロンに対する低コスト、パルス化、低ワット数の電源を用いることができる。より詳細には、共振器キャビティ３１５で共振するマイクロ波は、共振器キャビティ３１５内でその全長に沿い放電管３２０内の反応性ガスを活性化することができる。図８の実施形態においては、放電管３２０内のガス分子は、比較的長い滞在時間を有する（約０．０１６秒）。従って、マグネトロンを供給して約１−１．５ｋＷのマイクロ波エネルギーを生成する低ワット数のパルスパワー（出力）を用いた場合であっても、遠隔プラズマ源モジュール３００は高いマイクロ波結合効率を実現することができる。特に、放電管３２０の所定の体積に対してプラズマ中に結合されたマイクロ波エネルギーの量は約８０−１００％である。
【００５１】
マイクロ波を放電管の小さな断面に結合する従来の導波路結合方法及び装置は、高エネルギー集中によりもたらされる高いレベルの熱のため、液体冷却システムを必要とする。本発明による放電管３２０及び共振器キャビティ３１５を用いたエネルギー密度は、従来の方法の高いエネルギー密度よりかなり低いので、低レベルの熱は、共振器キャビティ３１５内の放電管３２０の広い領域に分散される。熱は、プラズマが形成される放電管３２０の増加された領域のため、より早く散逸される。空気路３２５を通るファンからの強制空気は、放電管３２０上に分布された熱を散逸させるのに十分である。熱的勾配は本発明を用いた場合はより緩やかであるが、放電管３２０はより長い有用な寿命を有する。放電管３２０は頻繁に取り替えることを必要としないので、本発明は維持費を低減させる。さらに、本発明の特定の実施形態は、液体冷却システムに係わる腐食を回避し、従って、頻繁に取り替える必要のないモジュール３００の金属要素に対する寿命が延長される。
【００５２】
遠隔マイクロ波プラズマモジュール３００は小さ設置場所を有し、モジュール３００及び処理チャンバー４００の平面図である図９に示すように、処理チャンバーの頂部又は他の都合のよい配置場所に容易に設置することができる。図９に示し処理チャンバー４００は例示としての処理チャンバーであり、この処理チャンバーにモジュール３００が配設されてもよい。処理チャンバー４００は、比較的平坦な頂部表面又は蓋４０５を有し、これらは、多くのＣＶＤ処理チャンバーによく見られるように、広い面積と多角形形状を有している。特定の実施形態においては、蓋４０５とチャンバー４００は、絞り弁とガス出口に近接する面積が減少された領域４１０に先が細くなっている。また、蓋４０５は、上端部又は底端部のいずれかによりアクセスできる入口４１５（破線で示した）を有し、これを通して反応性ガスは、ガス流路（図１及び４における腕８の）を通してガス混合ブロック又はガス分布板１３を通過することにより、チャンバー４００に導入される。通常では、堆積ガスは、入口４１５の底端部に入り（一方その上端部は閉鎖されている）、ガス流路を通してガス混合ブロックに至り、かつガス分配板を通してチャンバーに至る。特定の実施形態においては、入口４１５の上端部は、モジュール３００の出口マニフォールド３８０に直接接続されてもよく、出口マニフォールド３８０では、個別の供給ライン（図示しない）が放電管３２０の頂部端部から端部３８５を介して、入口４１５に接続されてもよく、ラジカルが放電管３２０から入口４１５に至ることを可能とする（その間、入口４１５の底端部は閉鎖されている）。
【００５３】
頂部にモジュール３００を配置した蓋４０５は、処理チャンバー４００上に配置され、反応性ガスは供給ライン３７５に供給され、モジュール３００が必要に応じて処理チャンバー４００の洗浄動作のために活性化される。この活性化と共に、放電管３２０内の反応性ガスからプラズマが形成され、またラジカルがプラズマ出口管３２０から形成される。従って、処理チャンバー４００内の酸化物又は窒化物残査が付着した下流領域は、モジュール３００から入口４１５に供給されたプラズマ中のラジカルにより洗浄される。入口４１５は、腕８内のガス流路をガス混合ブロック９へ導く。ガス混合ブロック９は、ガス分配板１３を介してチャンバー１５に接続されている。ガス混合ブロックとガス排気口との間における処理チャンバー４００内の残査、及び入口４１５とガス混合ブロックとの間の残査は、装着された遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００からのラジカルによって洗浄される。次に、真空ポンプシステムを用いた排気システムは、処理チャンバー４００から残査とガスを、真空マニフォールド内へのポート及び排気ラインを介して排気する。排気ラインを通してガスと残基が開放される圧力は、絞り弁とポンプシステムにより制御される。
【００５４】
本発明の更に他の実施形態では、モジュール３００のモジュール性と効率を維持しながら、一つ以上の放電管及びマグネトロンを利用し、物理的構成に対して変形例を有する。図８及び９に示す実施形態では、共振器キャビティ３１５内に一つの放電管３２０を利用するものである。ただし、他の実施形態では、共振器キャビティ３１５内で二つ以上の放電管を用いてもよい。特定の実施形態における入力供給ラインは、質量流量制御装置又は放電管内への反応性ガスの流れを制御する弁を有する。さらに、複数の放電管は、個別の又は共有の入力フィードを用いてもよく、及び／又は個別の又は共有の出力フィードを用いてもよく、さらに、これらの組み合わせを用いてもよい。
【００５５】
図１０は、共振器キャビティ３２０内に多数の例えば２つの放電管を含むモジュール３００の他の実施形態を示す平面図である。図１０において、放電管３２０ａ及び３２０ｂは、共有の入力フィード３７５ａ及び個別の出力フィードを有し、これらは、１つの入口４１５への共有出口フイ−ド（図示しない）に、又は処理チャンバー４００の異なる入口への個別の出力フイ−ド（図示しない）に接続されてもよい。多重放電管を用いると、活性化されたガスの量が増加し、放電管への高いガス流量を許容し、単一の放電管と比べて、同じイオン化レベルを実現する。
【００５６】
図１１は、処理チャンバー４００の蓋４０５に関する図８又は１０に示されたモジュール３００の部分断面図である。特に、図１１は、共振器キャビティ３１５、放電管３２０、マグネトロン３０５、及び導波セクション３３０を示す側面図である。処理チャンバー４００の入口４１５は、フィードライン（図示しない）を介して、放電管３２０の端部３８５に接続される。単一の放電管が用いられるか、多重放電管が用いられるかとは関係なく、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール３００のモジュール化及びコンパクト化が図られる。
【００５７】
本発明の他の特定の実施形態によれば、図１２と１３は、チャンバー４００を使用した遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール４２０を示すそれぞれ平面図及び側面図である。特に、図１３は、図１２のＡ−Ａ’線に沿ったモジュール４２０の一部破断した側面図である。特に、図１３は、図１２のＡ−Ａ’線に沿ったモジュール４２０の部分断面図である。図１２に示すように、本発明によるモジュール４２０の全体にわたる物理的寸法（約１２インチ（３０５ｍｍ）の広さ、約１２インチの長さ、及び約８インチ（２０３ｍｍ）以下の高さ）もコンパクトであり、図１２及び１３に示すように、処理チャンバーに装着される容易に操作されるユニットにパッケージされる。全アセンブリの物理的構成のため、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール４２０も図８−９の実施形態に対して以上に示したものと同様の利点を有している。例えば、モジュール４２０は、高いマイクロ波結合効率を犠牲にすることなく、高価な、ハイパワー、ＣＷマイクロ波源（約２．５−６ｋＷのマイクロ波パワーを与えれる）の代わりに、低コスト、低ワット数、パルス化マイクロ波源（約１−１．５ｋＷマイクロ波パワー）を用いることができる。さらに、モジュール４２０の放電管３２０の空気冷却は十分であり、放電管３２０並びにモジュール４２０内の他の金属要素の寿命を延長させる。図１２に示すように、遠隔マイクロ波プラズマモジュール４２０は小さな設置場所を有し、処理チャンバー４００の頂部又は他の都合のよい配置場所に容易に設置することができる。
【００５８】
一般に、遠隔モジュール４２０は上記の遠隔モジュールと類似の構成を有する。特に、図１２は、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール４２０の平面図であり、このモジュール４２０は、導波システム３１０に結合されたマグネトロン３０５、窓３４５を介して導波システム３１０に結合された共振器キャビティ３１５、共鳴器キャビティ３１５を介しその内部に配置されたプラズマ放電管３２０（破線）、及び空冷パス３２５を有する。導波システム３１０は、導波セクション３３０と、導波セクション３３０の長さ（ｌ_w）に沿う点における同調スタブ３３５とを含む。マグネトロン３０５の突出金属リング４２３は、マイクロ波を導波セクション３３０に結合し、キャビティ３１５の窓３４５を介して使用に供される。放電管３２０は、ガス供給ライン３７５に結合され反応性ガスを導入する入力端部３６５と、出力端部３８５を含む。マグネトロン３０５からのマイクロ波は、導波セクション３３０及び窓３４５を介してキャビティ３１５に送出され、そこで管３２０内の反応性ガスが活性化されてプラズマを形成する。プラズマからのラジカルは、出力端部３８５を介して放電管３２０に送出され、チャンバー内での使用に供される。
【００５９】
図１２及び１３に示した本実施形態においては、導波セクション３３０は、一般に矩形断面の導波路である。導波セクション３３０は、耐性の強い金属、例えば銅、アルミニウム、ステンレススチール、又は他の導電性材料で作製されると共に、マグネトロン源及び共振キャビティ３１５を接近して収容するのに十分な長さを有する。遠隔モジュールにおいては、導波セクション３３０は、マグネトロン３０５と共振器キャビティ３１５が確実に装着される装着板４２５としても作用する一つの壁部を有する。導波セクション３３０の他の３枚の壁は、装着板４２５に溶接されて導波セクション３３０を形成する。本実施形態においては、導波セクション３３０は、約１０インチ（２５４ｍｍ）の長さ（ｌ_WG）、約１．７インチ（４３．２ｍｍ）の幅（Ｗ_WG）、及び約３．４インチ（８６．４ｍｍ）の高さ（ｈ_WG）を有する。図１２に示したように、装着板４２５は導波セクション３３０の全長に装着され、またマグネトロン３０５と共振器３１５の確実な装着を得るために導波セクション３３０の寸法より大きくする。装着板４２５として作用する導波セクション３３０の一つの壁は、ファスナ（固定部材）４２７を介してマグネトロン３０５に装着される。マグネトロン３０５は、装着板４２５に装着され、導波セクション３３０の一部は、装着板４２５を介して、マグネトロン３０５に密接に隣接する。マグネトロン３０５の突出金属リング４２０は、マグネトロン３０５と導波セクション３３０との間の必要な電気的接続を与える。勿論、装着板４２５は、特定の実施形態において、約１．４インチ（３５．６ｍｍ）の直径を持つリング４２３の直径にほぼ対応する孔を有する。特に、銅、アルミニウム、又は他の導電性材料からなるリング４２３は、マグネトロン３０５の金網に固定される。
【００６０】
さらに、遠隔モジュール４２０の導波セクション３１０は、最適化要素４３０を含み、この最適化要素４３０は、例えば方向性カップラー又は位相検出器であり、反射マイクロ波や反射マイクロ波を吸収するアイソレータをモニタする。導波セクション３３０の一部は、他方の傾斜端部４３３（約３５−５５℃の間、好適には約４５℃の角度を持つ）にある共振器キャビティ３１５に装着板４２５を介して結合して隣接される。共振器キャビティ３１５に近接する端部４３３は、セクション３３０から窓３４５を介してキャビティ３１５への改良されたマイクロ波結合を与える。一方、傾斜端部４３３は湾曲端部で置き換えてもよい。勿論、導波セクション３３０の装着板４２５は、窓３４５を含み、導波セクション３３０からのマイクロ波は、窓３４５を介して、ファスナ４３５により装着板４２５に装着された共振器キャビティ３１５に到達する。本実施形態においては、窓３４５は約１．４インチ（３５．６ｍｍ）の幅（Ｗ_W）と約３．４インチ（８６．４ｍｍ）の長さ（ｌ_W）を有し、これは共振器キャビティ３１５の壁部のほぼ中央に配置される。装着板４２５と共振器キャビティ３１５の間には、導波セクション３３０及びキャビティ３１５間の裂け目を介して、キャビティ３１５からマイクロ波エネルギーが漏洩しないように遮蔽するマイクロ波遮蔽ガスケット４３６が設けられている。図１３に示すように、装着板４２５は、ファスナ４２７、４３５により、その上に導波セクション３３０、マグネトロン３０５、及び共振器キャビティ３１５を安定に固定するように成形されている。ファスナ４２７、４３５としては、ねじ、ボルト、又は他の従来の固定部材又はエポキシ樹脂等が使用できる。装着板４２５の特定の形状は、他の実施形態におけるものと異なっていてもよい。
【００６１】
モジュール４２０において、放電管３２０は、長さ方向でキャビティ３１５を貫通して配置され位置決めされる。これにより、放電管３２０は放射パターンの最大、例えばキャビティ３１５内で回転しているマイクロ波の電場（Ｅ−フィールド）成分と重なり合う。本実施形態によれば、共振器キャビティ３１５は、単一モードキャビティであり、約５．９インチ（１５０ｍｍ）の長さ（ｌ_R）と、約６インチ（１５２ｍｍ）の幅（Ｗ_R）と、約５．１インチ（１３０ｍｍ）の高さ（ｈ_R）を有する。優勢なモードは、約２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波のＴＥ₁₀₂モードである（ｌ_Rの軸線に沿い、放電管３２０の長さに垂直な「伝搬方向」を仮定する）。共振器キャビティ３１５は、銅や、アルミニウム、ステインレススチール、又は他の導電性材料などの金属から構成してもよい。放電管３２０は、円形断面のアルミナで構成された管であり、本実施形態においては約１．８７インチ（４７．５ｍｍ）の外径、約１．６５インチ（４１．９ｍｍ）の内径、及び約６−８インチ（１５２−２０３ｍｍ）、好適には約７．８インチ（１９８ｍｍ）の長さを有している。さらに、放電管３２０の長さに沿う中心軸線は、窓３４５から約四分の一波長の３倍（共振周波数におけるマイクロ波エネルギー）の距離（ｄ）、又はその最適な窓３４５からの等価距離だけ変位される。本実施形態においては、ｄは約４．０８インチ（１０４ｍｍ）である。
【００６２】
図１２及び１３に示すように、放電管３２０の端部は、第１の装着アセンブリ３５０及び第２の装着アセンブリ３５５により共振器キャビティ３１５上に接続される。第１の装着アセンブリ３５０は、ハウジング３６０を含み、ハウジング３６０は、ねじ（又は、他の固定部材又はエポキシ樹脂を用いてもよい）により、共振器キャビティ３１５の壁部及びアセンブリ３５０の対応する孔を通して共振器キャビティ３１５上に固定される放電管３２０の入力端部３６５を収容し、保持する。入力端部３６５は、その外径周りに封止部材３７０、好適にはＯリングを有し、放電管３２０からの真空漏洩を防止する。端部３６５は、ハウジング３６０に結合されたガス供給ライン３７５を除いて気密な開放真空封止端部である。ガス供給ライン３７５は、清浄供給マニフォールド４４５に結合されて、反応性ガスを放電管３２０に導入し、マイクロ波により活性化されて放電管３２０内にプラズマを形成する。第２の装着アセンブリ３５５は、放電管３２０の他の端部を収容して保持し、この端部はねじ（又は、他の固定部材又はエポキシ樹脂を用いてもよい）により、共振器キャビティ３１５の対向する壁及びアセンブリ３５５の対応する孔を通して、共振器キャビティ３１５に固定される。
【００６３】
放電管３２０の出力端部３８５は開放されており、図１３に示すように、処理チャンバーのガス混合ブロック９に高周波アイソレータ４３８を介して結合された出口マニフォールド３８０に導かれる。出口マニフォールド３８０は、各種の実施形態におけるアルミニウムや銅、ニッケル又はステンレススチ−ルなどの金属から形成され、遠隔モジュールの放電管３２０から高周波アイソレータ４３８を介してチャンバーに至るラジカルに対する導管を提供する。出口マニフォールド３８０の他の特徴を、以下にさらに説明する。他の実施形態において、出口マニフォールド３８０は、アイソレータ４３８に関して以下に示すラジカル−抵抗性材料が内張りされていてもよい。
特定の実施形態に従って、出口マニフォールド３８０が図１４−１６にさらに詳細に示される。図１４は、放電管３２０の端部３８５に関係して示した図１３の出口マニフォールド３８０の側部断面図である（破線で示した）。図１５と１６は、Ｂ−Ｂ’線に関係する出口マニフォールド３８０の正面図及び背面図である。図１４，１５に示すように、出口マニフォールド３８０は入口及び出口を持つ導管又は流路を与える。出力マニフォールド３８０の導管は、好適には断面が円形をなし、或いは他の断面形状をなしてもよく、さらに放電管３２０とチャンバー４００への入口の相対配置を収容するように、適切な角度を付与される。本実施形態においては、端部３８５はその外周に封止部材４３７、好適にはＯーリングを有して、管３２０と出口マニフォールド３８０との間の漏洩を防止する。出口マニフォールド３８０は、端部３８５と封止部材４３７を収容するように、端ぐり（深ざぐり）されている。放電管３８５の端部３８５及び封止部材４３７は、出口マニフォールド３８０のそれぞれ深ざぐりされたセクションに挿入されて、真空封止される。かくして、出力端部３８５がこの深ざぐり入口に配置されると、出口マニフォールド３８０の入口の突出部分４５０は、或る距離で放電管３２０内に突出する。この突出部分４５０の外面は、放電管３２０の長さの一部に沿い放電管３２０内に懸垂される。突出部分４５０は、ラジカル出口管により端部３８５で生成された熱を散逸させるヒートシンクとして有効に作用して、放電管３２０内に十分延在し、管３２０内の内容積から対流的にまた放射的に熱を引き出す。有利には、出口マニフォールド３８０の突出部分４５０は放電管３２０の端部３８５を冷却し、さらに上記のように長さ方向が空冷される放電管３２０の寿命を延ばすように寄与する。放電管３２０の内径から出口マニフォールド３８０に設けられた導管の直径方向への緩徐な遷移を与えるために、突出部分４５０はフンネルのように内部的に成形され（水平から、約２５−５０度の間で好ましくは３０度で半径方向外方に傾斜された）、ラジカルを導管に送出する。このろうと形状は都合がよいことにラジカルの層流を導管内に、タ−ビュランスとエデイが最小になされるように導管内へと維持する援助をなす。漏斗状のより大きな開口は、特定の実施形態によれば、放電管３２０の内径（約１．６５インチ（４１．９ｍｍ））よりわずかに小さい直径（約１．５インチ（３８．１ｍｍ））を持ち、漏斗のより小さな開口は約０．８０インチ（２０．３ｍｍ）であり、さらに出口マニフォールド３８０における導管の垂直要部は約０．６７インチ（１７．０ｍｍ）の直径を有する。
【００６４】
図１３−１６に示すように、出口マニフォールド３８０はまた、フランジ４５２とアイソレータ４３８が（図示しないが、対応する通し孔を有する）これらの通し孔を通して配置されたねじ又はボルトによりガス混合ブロック９に接続されるように通し孔（図示しない）を有するフランジ４５２を有する出口を備える。図１４に示されるように、出口マニフォールド３８０の導管の出力は、ガス混合ブロック９内へのアイソレータ４３８と蓋４０５を通る入口管のアラインメントに供する深ざぐり４５４を有する。入口管周りの封止部材も出口マニフォールド３８０の深ざぐりされた出口に用いられて、真空封止を確保する。出口マニフォールド３８０はまた、その上部セクションを通して配置された多数の通し孔４５６を有し、これによりねじ又はボルトを用いて、キャビティ３１５上へのアセンブリ３５５の対応する通し孔を通して出口マニフォールド３８０の入口を確保し、かくしてラジカルは出口マニフォールド３８０内への管３２０を出る。
【００６５】
図１６に示すように、出口マニフォールド３８０の背部外面の孔４５８は、システム制御装置３４に接続された安全スイッチを持つ熱電対などの温度連動装置（図示しない）を装着するために設けられ、これは、出口マニフォールド３８０の温度が管３２０の熱的クラックに対するしきい温度に近づく場合に、マグネトロンへの電源を自動的に遮断するようにプログラムにすることができる。任意ではあるが、熱電対４３９は、管３２０の熱的なクラックに対するしきい温度が越えられないように、放電管３２０の温度をモニタするために用いられる（プラズマ種出口管３２０）。
【００６６】
ＲＦアイソレータ４３８はガス混合ブロック９を（これはＲＦハイにある）出口マニフォールド３８０、蓋４０５、及びチャンバーの本体（これら全て接地される。）から分離する。ＲＦアイソレータ４３８は好適には、アルミナ又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのＲＦ分離を与える材料から形成され、そしてそれはラジカル（ＮＦ₃のようなフッ素含有ガスを用いてプラズマを形成するときのフッ素ラジカルのような）によるエッチング又は堆積に耐性である。ＰＴＦＥ（例えば、テフロン（登録商標名）ＰＴＦＥとして市販されている）を含むこのような材料は洗浄プロセスの間に、出口マニフォールド３８０により与えられる導管の内側でのフッ素ラジカルの再結合には寄与しない。ＰＴＦＥの他に、ＰＦＡなどのフッ素化ポリマー（これは、ポリテトラフルオロエチエン樹脂のフッ素バックボーンをペルフルオロアルコキシ側鎖と結合させるポリマである）、フッ素化エチレン−プロピレン（ＴＦＥ）を含むフッ素化材料を用いてもよい。勿論、使用される特定の反応性化学試薬に耐性の他の材料を用いてもよい。
【００６７】
上記のように、図１２−１３に示した処理チャンバー４００は、モジュール４２０が着座され、それと使用するために装着された例示としての処理チャンバーである。処理チャンバー４００は、多くのＣＶＤ処理チャンバーの場合に見られるように、広い面積と多角形状を持つ比較的平坦な上面又は蓋４０５を有する。特定の実施形態においては、蓋４０５とチャンバー４００は、絞り弁とガス出口に近接する逓減領域４１０内に漸減する（図９及び１３に示した）。処理チャンバー４００の蓋４０５は、冷却液入口マニフォールド４４０、入口４１５（図１２で破線で示した）、及び清浄ガス供給マニフォールド４４５を備える。本実施形態によれば、冷却液入口マニフォールド４４０は、マニフォールド４４０の入口で入力された冷却液流体が蓋４０５内で冷却液流路に流入することを許容する。洗浄ガス供給マニフォールド４４５は、幾つかの実施形態においてステンレススチール、アルミニウム、銅、又は他の金属で形成される。他の実施形態においては、洗浄ガス供給マニフォールド４４５はアイソレータ４３８に対して上記したものと同様のラジカル耐性材料からなる。
【００６８】
本実施形態によれば、図１２−１３に示した遠隔モジュール４２０は、ガス混合ブロック９へのガス流路（腕８内の）に入口４１５を介してラジカルを与える図９に示した実施形態とは異なり、処理チャンバー４００へのガス分配板１３ａを介した導入に供する出口マニフォールド３８０とアイソレータ４３８を介して、放電管３２０に形成されたプラズマからガス混合ブロック９内にラジカルを与える。上記のように、入口４１５は（破線で示した）、ガス流路（図１と図４の腕８内の）を通してガス混合ブロックへ通し、次にガス分配板１３を通すことにより、処理チャンバー４００にガスが導入される上端部又は底端部のいずれかによりアクセス可能である。図１２−１３の実施形態においては、入口４１５を用いて清浄ガス供給マニフォールド４４５内に反応性ガスを提供し、放電管３２０内への導入に供してプラズマ含有ラジカルを形成する。特に、反応性ガスは、入口４１５の開放上端部を介して送出され、放電管３２０への導入に供する。入口４１５に結合された（図１及び図４の腕８の）ガス流路は、もし反応性ガスを遠隔モジュール４２０にのみ送出することが望まれるときは、閉塞されたままになされる。しかし、入口４１５のガス流路は、反応性ガスが遠隔モジュールだけでなく、チャンバー４００にも送出されるように開放のままになされる。ガス流路は、開放のままになされたとき、真空チャンバー内へのガス混合ブロック９とガス分布板１３ａへの導入のため反応性ガスを受ける。代表的には、堆積ガスは入口４１５に入り（その上部端部が閉じられているとき、その底端部から）ガス混合ブロックへのガス流路内への導入に供する。図５に示した実施形態においては、洗浄に用いられる反応性ガスは、入口４１５の上端部を開くことによりガス供給マニフォールド４４５に流入することが許容される。次に、入口４１５の底部端部を通して入力された洗浄ガスはガス供給ライン３７５内に、また遠隔モジュール４２０の放電管３２０に洗浄マニフォールドを通ることができる。かくして、これらのガスはプラズマが形成される放電管３２０に導入され、そしてマイクロ波生成プラズマからのラジカルは、管３２０からガス混合部ロック９内への出口マニフォールド３８０（及びアイソレータ４３８）からガス混合ブロック９内に導入され、そこでラジカルはガス分配板１３ａを介してチャンバー４００に流入する。他の実施形態においては、入口４１５は、上記の実施形態よりはむしろ、洗浄ガスが洗浄ガス供給マニフォールド４４５に送られる流路を与え、堆積ガスはガス流路（腕８の）ガス流路におくられる個別の流路を与える。
【００６９】
図１２−１３に示した実施形態は、ガスとラジカルのチャンバー４００内への二重流入路を許容する（開放された入口４１５にガス流路を結合させたままにすることにより）。ガス及びラジカルの二重流入は幾つかの用途で望まれ、一方、ラジカルのみをチャンバー４００に導入するための洗浄ガスの遠隔モジュール４２０内への単一の流入もまた他の用途に望まれる。勿論、入口４１５を介した、及び／又は遠隔モジュール４２０を介したプロセスガスの流入も、遠隔モジュール４２０が用いられる他の実施形態に従って、他の用途に望まれる。洗浄用途に対しては、ガス混合ブロック９とガス排気マニフォールドの間の処理チャンバー４００内の残査が装着された遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールから、ラジカルにより洗浄される。次に処理チャンバー４００から、排気システムは真空ポンプシステムにより真空マニフォールド内への及び排気ラインからのポートを介して残査とガスを排気する。ガス及び残査が排気ラインを通して解放される圧力は、絞り弁及びポンピングシステムにより制御される。
【００７０】
図１７及び１８は、本発明の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール５００のさらに他の実施形態の概略平面図及び側面図である。図１７と１８の本実施形態によれば、遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール５００は、二つのマグネトロン５０５ａと５０５ｂ（図示しない）、共振器キャビティ５１５、共振器キャビティ５１５内のＴ字状放電管５２０、共振器キャビティ５１５内の二つの開口又は窓５４５ａ、５４５ｂ、さらに二つの導波システム５５５ａと５５５ｂであって、各々の窓５４５ａと５４５ｂに対して一つ設けられ、それぞれのマグネトロン５０５ａと５０５ｂに導く導波システムを有する。簡単化のため、図１８は完全な導波システム５５５ａと５５５ｂの窓５４５ａと５４５ｂのみを示す。強制空冷システムも本実施形態と共に用いられる。それぞれの導波システム５５５と窓５４５を持つ各々のマグネトロン５０５の構成と説明は図８の実施形態に対して上記したものに類似する。アルミナから構成され、放電管５２０は、中央の排気ポートとして作用する垂直ステム５６５で接合する二つの水平ブランチ５６０ａと５６０ｂを有する。反応性ガスは放電管５２０の各々のブランチ５６０の外部端部に入力される。次に、ブランチ５６０ａと５６０ｂにおける反応性ガスは、マグネトロン５０５ａと５０５ｂからそれぞれの導波システム５５５ａと５５５ｂを介し、それぞれの窓５４５ａと５４５ｂを通して送出されるマイクロ波放射によって活性化される。これにより、プラズマは放電管５２０のブランチ５６０ａと５６０ｂ内に形成される。次に、ブランチ５６０ａと５６０ｂ内に形成されたプラズマからのラジカルはステム５６０を介して放電管５２０から出る。ステム５６０から出力されたラジカルは、その分配マニフォールドを通して処理チャンバー４００に供給される。ステム５６０と処理チャンバー４００の間のフィードの短さはラジカルの再結合を低減させる。ラジカルは、遠隔モジュール５００から残査とガスが排気される、装着したＣＶＤ装置に流入する。装着したＣＶＤ装置から、排気システムは、真空ポンプシステムにより真空マニフォールドを介して、排気ラインからポートの外へ残査及びガスを排気する。ガス及び残査が排気ラインを通して解放される圧力は、絞り弁及びポンピングシステムにより制御される。
【００７１】
多重間欠パルス化マグネトロンを用いると、ガスは多数回イオン化され、前イオン化とラジカルの形成を増強する。すなわち、放電管の同じ微分体積のガスが、多重マグネトロンからのマイクロ波により活性化され、所定時間に放電管に印加されたマイクロ波エネルギーの量が増加する。放電管への所定の低ガス流を得るため、多重パルス化マグネトロン（各々は低いマイクロ波パワーを提供する）を用いてイオン化及びラジカル形成の或るレベルを実現する。放電管へのより高いガス流を得たい場合、同じ低マイクロ波パワーを各々が提供する多数回以上頻繁にパルス化されたマグネトロンが用いられ、このイオン化レベルとラジカル形成を実現する。例えば、多重マグネトロンシステムは、以下に示すように、二つのマネトロンを用いてもよい。図１７と１８の例示としての実施形態を含む二重マグネトロンの実施形態においては、二つのマグネトロン源が交互に活性化され、これによりマイクロ波が約１２０Ｈｚで一定にパルス化される。図１９に示すように、各々のマグネトロン５０５ａと５０５ｂは各々のそれぞれのパルス化電源を用いて、パルス的に（約６０Ｈｚ）マイクロ波を生成する（約２．４５ＧＨｚで）。他のマグネトロン５０５ｂに関して、約１８０度の位相差により一つのマグネトロン５０５ｂのパルスを遅らせることで、図２０に示したように、マグネトロンの二つのパルス化電源は図２１から分かる様に、一定のパルス約１２０Ｈｚでマイクロ波を提供することができる。図２１では、第１サイクルの波形（Ｍ_A）がマグネトロン５０５ａにより生成され、また第２サイクル（Ｍ_B）がマグネトロン５０５ｂにより生成される。約７００標準立法センチメータ（ｓｃｃｍ）に対して、約１．２Ｔｏｒｒ以下のチャンバー圧力に対して、マグネトロン（各々の活性化されたマグネトロンは約７５０Ｗマイクロ波パワーを与える）により生成された約１．５ｋＷの全マイクロ波パワーは、約９９％のガス破壊効率を生成することができる。かくして、交互にパルス化された電源により活性化されたこのような二重マグネトロンは、容量的に結合された電極よりさらに高い洗浄効率をもたらし、それらは通常は約１５−３０％の間のガス破壊効率を提供する。さらに、マグネトロンに対して低出力、パルス化電源を用いると、放電管にはより少ない熱が放電管５２０に生成され、また空冷は、上記のように、放電管５２０に熱を散逸させるのに十分である。勿論、各種実施形態におけるマグネトロンは液体又は空冷を必要とする。
【００７２】
図２２と２３は、新しく改良されたＣＶＤ装置又は改装された既存ＣＶＤ装置を与える本発明の他の特定の実施形態を示す概略断面図である。本実施形態はＣＶＤ装置に対して実際に一体化して改良された能力に対するマイクロ波プラズマ源を提供する。
【００７３】
特に、図２２は、本発明の他の特定の実施形態に従って、二つのマグネトロン源６０５ａと６０５ｂを利用するチャンバー６０３を有した改良／改装ＣＶＤ装置６００を示す。勿論、他の実施形態が単一のマグネトロン源のみを使用でき、又は二つのマグネトロン源を用いてもよいということが認識されるべきである。図６２２に示すように、ＣＶＤ装置６００は、壁部６１３と上部カバー６１５とベース６１７を有するチャンバー本体６１０を有し、さらに抵抗的に加熱された台座６２０上に静置されたウェハ又は基板（図示しない）へのマニフォールド６１９に孔を通して反応性ガスを分散させるガス分配マニフォールド６１９を有する。台座６２０は高熱伝導性であり、台座６２０が（そして、若し存在するなら、基板は台座６２０の上部面に支持される）下部ローデイング／オフ−ローデイング位置とマニフォールド６１９に隣接する上部処理位置の間でリフト機構６３０により制御自在に移動され得るように支持体６２５に装着される。
【００７４】
図２２に示したように、壁部６１３とベース６１７の間の接合部近傍で、ＣＶＤ装置６００は、誘電体窓６３５ａと６３５ｂ、好適にはセラミック又はサファイヤ形態をなしてアルミナから形成される。例えば、既存ＣＶＤ装置が機械加工されて窓及びそれに適合した誘電体窓を提供する。誘電体窓６３５ａと６３６ｂはまた、マイクロ波に対して比較的透過性であり、チャンバー６０３内のプラズマ中に形成されたラジカルによるエッチングに耐性の他の材料から形成してもよい。
【００７５】
マグネトロン６０５ａと６０５ｂはそれぞれ、誘電体窓６３５ａと６３５ｂに繋がる導波路６４０ａと６４０ｂに結合される。マグネトロン６０５ａと６０５ｂからのマイクロ波エネルギーは、導波路６４０ａと６４０ｂにより誘電体窓６３５ａと６３５ｂを通してチャンバー６０３に送出される。導波路６４０ａと６４０ｂは、主としてマグネトロン６０５ａと６０５ｂの都合のよい配置又は位置を提供し、かつそれからマイクロ波エネルギーを方向付けする。他の実施形態においては、導波路６４０ａと６４０ｂは省略され、またマグネトロン６０５ａと６０５ｂは、図２３に示すように、誘電体窓６３５ａと６３５ｂに近接して配置される。さらに、導波路なしに第１マグネトロンを導波路及び第２マグネトロンとの組み合わせは、ＣＶＤ装置６００の空間的拘束に依存して用いてもよい。マグネトロン６０５ａと６０５ｂはそれぞれ約２．４５ＧＨｚのマイクロ波を放射する低コストマイクロ波マグネトロンであり、約６０Ｈｚで動作する低ワット数のパルス化電源を有する。好適には、マグネトロン６０５ａと６０５ｂは、図１９−２１に対して、上記したように交互にパルス化されて約１２０Ｈｚの一定パルス化マイクロ波を提供する。
【００７６】
勿論、ＣＶＤ装置６００はさらに、ガス供給ラインや、ガス混合システム、質量流制御装置／弁などの他の要素を有し、それらは既に図１−６の例示としてＣＶＤシステム１０に対して既に説明しているので、ここでは説明、図示はしない。質量流制御装置を有するガス供給ラインを通してガス混合システムに供給される反応性ガスは、マニフォールド６１９に送出される。図２２と２３の特定の実施形態によれば、マニフォールド６１９に供給される反応性ガスは、一般的にまた一様に台座に向けて排気され、マグネトロン６０５ａ、６０５ｂから誘電体窓６３５ａ、６３５ｂを通して放射するマイクロ波エネルギーによりイオン化される。反応性ガスがチャンバー６０３への分布の後イオン化されるので、面板（フェイスプレート）６１９を通る流路上でのイオン再結合の可能性は、マグネトロンを用いた本実施形態においては回避される。すなわち、本発明によりマグネトロン源により生成されたプラズマは、純粋に化学的な効果を持つイオンを生成する。しかし、バイアスのかかったプラズマを生成する際の使用電圧又は電位差はチャンバーの各種の部分に対する物理的スパッタリング効果から長期にわたって大きなイオン損傷を受ける。特に、電位差は、プラズマ中のイオンが、例えばチャンバーの壁部に向けて加速され、攻撃される。本発明は電位差の適用無しに動作し、このようなスパッタリング効果無しに化学的性質を持つイオンを提供する。従って、本発明は、これらの他のＣＶＤシステムよりチャンバーの各種部分に対してイオン損傷をさらに少なくする。
【００７７】
本実施形態においては、チャンバー６０３の内部空間は、マグネトロン６０５ａと６０５ｂからのマイクロ波に対する共振キャビティとして作用する。一般に、チャンバー６０３は、台座６２０がその最低位置にあるとき、約１４インチ（３５６ｍｍ）の幅、約１９インチ（４８３ｍｍ）の長さ、約７インチ（１７８ｍｍ）の高さをなす。このようなチャンバーの体積６０３は、一般に約２．４５ＧＨｚの共振に対して適している。しかし、共振チャンバー体積６０３の同調は、ＣＶＤ装置６００の位置を調節することにより実現される。特定の実施形態によれば、面板６１９と台座６２０の間の可変間隔を用いてチャンバー／キャビティ６０３を同調させ、共鳴に供する。イオン化及びラジカル形成の効率は、面板６１９とチャンバー６１３の台座６２０の間で共振体積を実現することにより実質的に増加させることができる。次に、台座６２０の運動はチャンバー／キャビティ６０３を同調させ、マイクロ波によるプラズマの着火の前後でインピーダンス変化を調節する。特に、台座６２０はプラズマの着火に対して共振体積を規定する第１の位置に面板６１９に対して移動される。次に、台座６２０は、プラズマが衝突された後のインピーダンス変化を補償するように共振体積を調節する第２の位置へと移動する。一方、共振チャンバー体積６０３の同調も移動自在なチャンバー壁部６１３を与えることにより達成される。チャンバー壁６１３の間の可変間隔を用いてチャンバー／キャビティ６０３を同調させ共振に供する。イオン化及びラジカル形成の効率は、チャンバー壁６１３の間の共振体積を実現することによりかなり増加させることができる。チャンバー壁６１３の間の間隔の調節も、プレ及びポストプラズマ着火共鳴位置の両者に対して実現され、インピーダンス変化を補償する。
【００７８】
マイクロ波源によるガスイオン化の高い効率のため、低圧又は低流動領域を用いてチャンバー６０３のプラズマの局在化を回避する。遠隔マイクロ波プラズマ源において放電管を用いる上記の他の実施形態とは異なり、本実施形態は、放電管を使用しなくても済むが、代わりに、チャンバー本体６１０に装着された誘電体窓を必要とする。従って、チャンバー６０３は組み合わされた共振器キャビティとプラズマアプリケータとして使用される。さらに、壁部６１３は温度制御され、約８０℃の温度に維持される。従って、チャンバーの壁部６１３は誘電体窓６３５ａと６３５ｂに対して良好な熱散逸を与え、これにより誘電体窓の能動的な冷却（空気又は液体）に対する必要性を排除する。次に、真空ポンプシステムを取り込んだ排気システムが、ポートを介して残査及びガスを真空マニフォールドを通じて排気ライン外へ排気する。ガス及び残査が排気ラインを通して解放される圧力は、絞り弁及びポンピングシステムにより制御される。
【００７９】
本発明の上記実施形態は洗浄ＣＶＤ装置又は他の装置に有用である。本発明の有効性は例示としての反応性ガスとしてＮＦ₃を用いたＣＶＤ装置の洗浄に対して示される。ただし、ＣＦ₄やＣｌＦ₃などの他の反応性ガスを用いてもよい。
【００８０】
本発明の遠隔モジュール３００、４２０、又は５００（図８−１８）に対する以下の説明は、図１−６に対して示したＣＶＤシステム１０に類似の処理チャンバーに関係して示したが、本発明はまた他のＣＶＤ装置あるいは他の装置と共に使用してもよい。処理チャンバーを洗浄するため、制御装置３４はロボットアームの適切なモータを制御して、処理チャンバーで処理されているウェハを台座１２からアンロードする。次に、台座１２はガス分配マニフォールド１１から、特定の実施形態において、約９９９ミル（ｍｉｌ、２５．４ｍｍ）であるその最低未処理位置に移動され、遠隔モジュール３００、４２０、５００に形成された上流プラズマからのラジカルによりチャンバーの最適洗浄を補償する。台座１２が適切に位置決めされると、システム制御装置３４は好適には約３００−５００℃の温度、最も好適には約４００℃の温度に台座１２を維持する。これらの温度範囲は、洗浄手順を通して維持される。処理チャンバーは、幾つかの実施形態において、約１．５Ｔｏｒｒ（トル）以下の圧力、好適には約５０ミリＴｏｒｒから約１．５Ｔｏｒｒの範囲内で、最も好適には約０．７−１．２Ｔｏｒｒの圧力に維持される。放電管内の圧力は、プラズマを衝突させるため約３Ｔｏｒｒ以下、幾つかの実施形態においては約１．５−３Ｔｏｒｒである。次に、反応性ガスＮＦ₃が入口４１５を介して洗浄ガスマニフォールド４４５に導入され、フィード３７５を遠隔モジュール３００の放電管３２０に入力し、又はマイクロ波がＮＦ₃をイオン化させる遠隔モジュール５００の放電管５２０への入口に入力する。ＮＦ₃の流量は分当たり約４００−１０００標準立法センチメータの間で、最も好適には約７００ｓｃｃｍであると好適である。反応性ガスが放電管に導入される割合は、ガス供給ライン３７５又は入口の弁又は質量流制御装置を通して、ＣＶＤシステム１０のシステム制御装置３４により制御される。任意には、ＮＦ₃はまた、入口４１５からの流れを入口４１５からガス流路を通してガス混合ブロックに流し、チャンバー内への導入に供する。反応性ガスは、始めはマグネトロンへの電源の印加なしに流動し、ガス流の安定化を提供する。このガス流の安定化は、マグネトロンを活性化する前の特定の実施形態において約５秒継続する。次に、遠隔モジュールで生成されたプラズマからのフッ素ラジカル（及び、任意には、ＮＦ₃も）は、処理チャンバーのマニフォールド１１を通して下流に流れ、処理チャンバー内の残査を効率的に洗浄する。選択した処理チャンバー圧力がセットされ、真空ポンプシステムと関連して絞り弁による堆積を通して維持される。絞り弁と真空ポンプシステムは、全て選択された圧力のセット及び維持に際してシステム制御装置３４により制御される。処理条件は、セットされた後、選択された時間の間、好適には約４０−８０秒の間、最も好適には約５０−６５秒システム制御装置により維持され、全洗浄手順に供される。洗浄が完了した後マグネトロンが消勢されると、圧力は、チャンバー内で生じる引き続くプロセスステップに対して圧力を所望のレベルにする前に、約５秒の間安定になることが許容される。約１．２Ｔｏｒｒより小さいチャンバー圧力において約３Ｔｏｒｒ以下の圧力で放電管内への約７００ｓｃｃｍのＮＦ₃ガス流に対してマグネトロンにより生成された約１．５ｋＷのマイクロ波パワーは、約９９％のガス破壊効率を与えることができる。
【００８１】
本発明の改良／改善されたＣＶＤ装置６００に対する以下の説明は、図１−１６に対して示したＣＶＤシステム１０と同様に、処理チャンバーに関連して説明されるが、本発明はまた、他のＣＶＤシステムと共に使用してもよい。ＣＶＤ装置６００を洗浄するために、システム制御装置３４はロボットアームの適当なモータを制御し、処理チャンバー６０３で処理されているウェハを台座６２０からアンロードする。台座６２０はその最低の未処理位置に移動されるが、これは、その場で形成されたプラズマからのフッ素ラジカルによる最適洗浄を補償する。台座６２０が適切に位置決めされると、制御装置３４は好適には約３５０−４５０℃の温度で、最も好適には約４００℃の温度に台座６２０を維持する。次に、台座６２０は、ガス分配マニフォールド６１９から約９９９ｍｉｌであるその最低未処理位置に移動されてチャンバー６０３において、その場で形成されたプラズマからのフッ素ラジカルにより最適の洗浄がなされる。台座が適切に位置決めされると、制御装置３４は約３５０−４５０℃の間の温度で、最も好適には約４０℃の温度に台座を維持する。これらの温度範囲は洗浄手順を通して維持される。処理チャンバー６０３は約１．５Ｔｏｒｒまでの約５０ミリＴｏｒｒの範囲内の圧力に維持される。圧力安定化ステップも行われる。次に、反応性ガスＮＦ₃は、ガスマニフォールド６１９へのガス供給ラインを通して共振チャンバー６０３内に導入され、そこでマグネトロンからのマイクロ波は効率的にＮＦ₃をイオン化する。ＮＦ₃の流量は、好適には約４００−８００ｓｃｃｍの間にあり、最も効率的には約６００ｓｃｃｍである。反応性ガスが処理チャンバー６０３に導入される割合はガス供給ラインの弁又は質量流制御装置を通して、ＣＶＤシステム１０の制御装置３４により制御される。マイクロ波プラズマからのフッ素ラジカルは処理チャンバー６０３を通して残査を効率的に洗浄する。他の実施形態においては、フッ素を含有する他のガスが共振チャンバー６０３に導入される。システム制御装置３４はまた、台座６２０の位置を調節してプレ及びポストプラズマ着火共振に対して同調するリフト機構６３０を制御する。共振チャンバー６０３の選択された圧力は、真空ポンプシステム及び反応性ガスの導入と関連して絞り弁による洗浄を通してセット及び維持される。絞り弁と真空ポンプシステムは全て、選択された圧力をセット及び維持する際に、制御装置３４により全て制御される。処理条件は、セットされた後、ＣＶＤシステムを効率的に洗浄する選択された時間の間制御装置３４により維持される。
【００８２】
洗浄手順の改良された能力を与える他に、図２２，２３の実施形態はその場で他のプロセスに対して要求されたとき、デポジションとエッチングのために使用可能であり、これにより時間を節約し、他の利点を与えることができる。これらの実施形態はまた、処理チャンバー６０３に遠隔モジュールを装着する必要なしに、一体のマイクロ波プラズマを用いてウェハ又は基板をエッチング又はデポジットするために用いられることがわかる。さらに、遠隔モジュールが処理チャンバー６０３に装着されたときも、処理チャンバー６０３の蓋から遠隔モジュールを単に除去することにより容易に実現される。従って、処理チャンバー６０３の保守洗浄は、妨げとならない蓋を開放するか、又は遠隔モジュールを容易に除去して次に蓋を開放するかのいずれかを含み、無駄な時間を減少する。
【００８３】
上記のガス流、チャンバーの圧力と温度範囲は、多重ウェハ又は基板を処理した後、長期にわたって形成される望ましくない酸化物及び窒化物残査を除去するのに十分な洗浄手順を与える。上記プロセスにおけるパラメータはクレームに限定されるものではない。特定の洗浄手法に対して選択された実際の値（温度、圧力、ガス流など）は各種の用途に従って変化する。さらに、上記の流れ値はアプライドマテリアルズ社（株）により製造されたＤｘＺチャンバー（２００ｍｍウェハに対して装着され、全容積が約５リットル）に対してのものであるが、流れ値は使用するチャンバーの種類又は大きさに依存して異なる。例えば、多重モードチャンバーは異なる流れ値を必要とする。さらに、上記の流れ弁は特定の実施形態に従った寸法を持つアプリケータ管に対するものであり、他の寸法を持つアプリケータ管に対しては異なる。当業者はまた、他の化学薬品、チャンバーのパラメータ、及び本発明による洗浄に対する条件を用いてもよい。
【００８４】
上記の説明は例示のためであり、何らの限定では無いことは理解されたい。多くの実施形態は上記の説明を再吟味する際に、当業者には明らかであろう。例により本発明は主として洗浄装置に対して示されたが、本発明はそのように限定されるものではない。当業者は、本発明のクレームの範囲内で誘電体層を堆積する他の等価なもの、又は代替方法を認識するであろう。上記の説明は特にＮＦ₃についてのものであるが、希釈なＦ₂，ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ₃Ｆ₈，ＳＦ₆，又はＣｌＦ₃を含む他の反応性ガスを酸化珪素を堆積するために用いられる基板処理システムを洗浄するために用いてもよい。一方、マイクロ波プラズマシステムが堆積又はエッチングのために用いられる実施形態に対して堆積又はエッチングガスに用いてもよい。ＣＶＤチャンバーと共に使用される他に、上記の遠隔プラズマモジュールはエッチングチャンバー、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバー、又は他のチャンバーと共に使用してもよい。さらに、当該装置の各部分に対して特定の寸法が特定の実施形態に従って示されたが、幾つかの特定の寸法は例示としてのものであり、他の実施形態に対して他の寸法を用いてもよい。従って、本発明の範囲は上記の説明を参照して決定されるべきではなく、代わりに、かかるクレームが与える等価なものの完全な範囲と共に、添付したクレームを参照して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による化学蒸着堆積装置を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による化学蒸着堆積装置を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による化学蒸着堆積装置を示す要部分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による化学蒸着堆積装置を示す要部拡大分解斜視図である。
【図５】１つ以上のチャンバーを有するシステムにおけるＣＶＤシステム及びシステムモニタを示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態によるシステム制御ソフトウエア、コンピュータプログラムの階層制御構造を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明方法により製造された半導体装置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールを示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態による処理チャンバーに関連するモジュールを示す平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による空洞共振器キャビティ内の２個の放電管を含むモジュールを示す平面図である。
【図１１】図８及び１０に示されたモジュールを示す要部側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールを示す平面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールを示す側断面図である。
【図１４】図１３に示された出口マニフォールドを示す側断面図である。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ’線に沿った正面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ’線に沿った背面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態による遠隔マイクロ波プラズマ源を示す概略平面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態による遠隔マイクロ波プラズマ源を示す概略側面図である。
【図１９】二重マグネトロンにおける出力の経時変化を示す線図である。
【図２０】二重マグネトロンにおける出力の経時変化を示す線図である。
【図２１】二重マグネトロンにおける出力の経時変化を示す線図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施形態によるＣＶＤ装置を示す概略側面図である。
【図２３】本発明のさらに他の実施形態によるＣＶＤ装置を示す概略側面図である。
【符号の説明】
８…ガス供給ライン、９…ガス混合ブロック、１０…反応器、１１…入口マニホールド、１２、６２０…台座、１３ａ…ガス分配面板、１３ｂ…孔、１４…処理位置、１５、６０３…チャンバー、１５ａ…壁、１５ｂ…蓋アッセンブリー、１６…オリフィス、１７…プレナム、２３…排気路、２４…遮断弁、３２…モータ、３４…制御装置、４４…高周波電源、５０ａ…モニタ、５０ｂ…ペン、７３…プロセスセレクター（サブルーチン）７５…プロセスシーケンサ（サブルーチン）、７７ａ〜７７ｃ…チャンバーマネージャー（チャンバー管理サブルーチン）、８０…基板位置決めサブルーチン、８３…プロセスガス制御サブルーチン、８５…圧力制御サブルーチン、８７…ヒータ制御サブルーチン、９０…プラズマ制御サブルーチン、２００…集積回路、２０３，２０６…トランジスタ、２１２…ソース領域、２１５…ドレイン領域、２１８…ゲート領域、２４０，２４６…金属層、２２７，２２８，２２９…金属間誘電体、２３０…メッキ化不導体層、３００、４２０、５００…遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール、３０５…マグネット（マグネトロン）、３１０…導波システム、３１５…共振器キャビティ、３２０…放電管、３３０…導波セクション、３４５…窓、３６０…ハウジング、３８０…出口マニフォールド、４０５…蓋、４３８…アイソレータ、４５０…突出部分、４５２…フランジ、６００…ＣＶＤ装置、６０３…処理チャンバー、６１０…チャンバー本体、６０５ａ、６０５ｂ…マグネトロン、６１３…壁部、６１９…ガスマニフォールド、６３５ａ、６３５ｂ…誘電体窓。

Claims (20)

1. 処理チャンバ内において台座の表面上に配置された基板を処理するように構成された基板処理装置と共に使用する遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールであって、
   第１のパルス電源で動作し、マイクロ波パワーが１〜１．５ｋＷのマイクロ波を供給する第１のマグネトロンを含むマグネトロンシステムと、
   前面壁と、前記前面壁に対向する背面壁と、第１の窓を有する第１の表面を有し、前記マイクロ波を共振させる共振器キャビティと、
   前記第１のマグネトロンに結合された第１の導波路を含み、前記第１の窓を介して前記共振器キャビティに結合され、前記マグネトロンと前記共振器キャビティの間で前記処理チャンバ内の前記台座の表面に実質的に平行に延在する前記第１の導波路は前記第１マグネトロンからのマイクロ波を前記第１の窓を介して前記共振器キャビティに送出する導波システムと、
   管長、管径、第１の開口及び第２の開口を有し、前記共振器キャビティ内に配置された第１のプラズマ放電管であって、前記第１の開口は前記前面壁に接続され、前記第２の開口は前記背面壁に接続され、前記マイクロ波の電場最大部は、前記処理チャンバ内の前記台座の表面に平行で前記第１の表面に実質的に平行な前記管長に沿って前記管径と重なり、前記第１のプラズマ放電管は、前記共振器キャビティ内で前記マイクロ波により活性化された反応性ガスからの放電ラジカル及び反応性ガスを受容する第１のプラズマ放電管とを備え、
   前記遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールは、前記処理チャンバの蓋に装着可能であるモジュラーユニットとして構成され、前記蓋は前記台座の表面の上方において前記台座の表面に実質的に平行であり、且つ、前記遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールは前記蓋に取り付け可能なマニフォールドを通じて前記放電管から前記処理チャンバにラジカルを放出するように構成されており、前記モジュラーユニットは、前記処理チャンバの前記蓋と同程度の底面積を有することを特徴とする遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
2. 前記第１の導波路は、第１の端部、この第１の端部に対向する第２の端部、第１の壁部、及びこの第１の壁部に対向する第２の壁部を備え、前記第１の導波路は前記第１の端部近傍の前記第１のマグネトロンに結合され、前記第２の端部近傍の前記第２の壁部の一部は前記第１の窓を含むことを特徴とする請求項１に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
3. 前記第１の壁部は、前記キャビティで前記マイクロ波に同調する少なくとも１つの同調スタブを含むことを特徴とする請求項２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
4. 前記共振器キャビティは、頂部壁、底部壁、前記前面壁、前記背面壁、及び第１及び第２の側部壁を含む矩形のキャビティを備え、前記頂部壁は前記前面壁、前記背面壁、前記第１及び第２の側部壁に結合され、前記底部壁は前記前面、後面、第１及び第２の側壁に結合され、前記前面壁は前記背面壁に対向し、前記第１の側壁は前記第２の側壁に対向し、前記頂部壁は前記底部壁に対向し、前記第１の側壁は前記第１の窓を含む前記第１の面を含むことを特徴とする請求項２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
5. 前記第１の開口は反応性ガスの入口として作用し、前記第２の開口は活性化された反応性ガスからのラジカルの出口として作用することを特徴とする請求項２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
6. 前記第１の開口は反応性ガスの入口として作用し、前記第２の開口は反応性ガスに対する付加的な入口として作用し、前記第１の導波路は活性化された反応性ガスからのラジカルの出口として作用する第３の開口をさらに備えており、前記第３の開口は前記底部壁を介して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
7. 複数個のプラズマ放電管をさらに備え、
   前記第１のプラズマ放電管は前記複数個の放電管の１つであり、他の電場最大部はその長さ方向に沿う前記複数個の放電管の他の前記直径に重なるように、前記複数個のプラズマ放電管は前記共振器キャビティ内に配置され、前記複数個の放電管は前記第１及び第２の側壁に実質的に平行に配置され、前記共振器キャビティ内で前記マイクロ波により活性化された前記反応性ガスからの放電ラジカル及び反応性ガスを受容することを特徴とする請求項４に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
8. 前記共振器キャビティは、単一モードキャビティであることを特徴とする請求項１に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
9. 前記共振器キャビティは、多重モードキャビティであることを特徴とする請求項１に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
10. 前記マグネトロンシステムは、パルス電源で動作する第２のマグネトロンをさらに含み、前記第２のマグネトロンは前記第１のマグネトロンに対向する前記第１の端部近傍で前記第１の導波路に結合されることを特徴とする請求項２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
11. 前記第１の導波路は、第３の壁部と、この第３の壁部に平行かつ対向する第４の壁部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
12. 前記マグネトロンシステムは、前記第１のパルス電源に関係して交互にパルス動作する第２のパルス電源で動作する第２のマグネトロンをさらに含み、前記共振器キャビティの前記第２の側壁は第２の窓を有し、前記導波システムは、第２の導波路をさらに含み、前記第２の導波路は、第３の端部、この第３の端部に対向する第４の端部、第５の壁部、及びこの第５の壁部に対向する第６の壁部を有し、前記第４の端部近傍の前記第６の壁部の一部は、前記第２の窓を介して前記共振器キャビティに結合され、前記第２の導波路は、前記第３の端部近傍の前記第２のマグネトロンに結合され、前記第２の導波路は、前記第２の窓を介して前記共振器キャビティ内に前記第２のマグネトロンからマイクロ波を送出することを特徴とする請求項４に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
13. 前記第１及び第２のマグネトロンは、交互にパルス動作するように活性化されることを特徴とする請求項１２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
14. 前記第３の端部は、前記第１及び第２のマグネトロンが互いに直接対向するように、前記第１端部に直接対向することを特徴とする請求項１２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
15. 前記第３の端部は、前記第１及び第２のマグネトロンが互いに斜めに対向するように、前記第１の端部に斜めに対向することを特徴とする請求項１２に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
16. 前記マグネトロンシステムは、前記第１のパルス電源に関係して交互にパルス動作する第２のパルス電源で動作する第２マグネトロンをさらに含み、前記共振器キャビティの前記第２の側壁は第２の窓を有し、前記導波システムはさらに第２の導波路を含み、前記第２の導波路は、第３の端部、この第３の端部に平行でかつ対向する第４の端部、少なくとも１つの同調スタブを有する第５の壁部、前記第４の端部に近接する前記第６の壁部の一部は、前記共振器キャビティの前記第２の側壁に平行に隣接し、前記第２の導波路は、前記第３の端部に近接して前記第２のマグネトロンに接続することにより、前記第２の導波路の前記第６の壁部は、前記第２の窓を介して前記共振器キャビティ内に開口し、前記第２の導波路は、前記第２の窓を介してマイクロ波を前記第２マグネトロンから前記共振器キャビティに導くことを特徴とする請求項４に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
17. 前記第３の端部は、前記第１及び第２のマグネトロンが互いに直接対向するように、前記第１端部に直接対向することを特徴とする請求項１６に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
18. 前記第３の端部は、前記第１及び第２マグネトロンが互いに斜めに対向するように、前記第１端部に斜めに対向することを特徴とする請求項１６に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
19. 前記遠隔マイクロ波プラズマ源モジュールは前記基板処理装置に装着されることを特徴とする請求項１に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。
20. 前記共振器キャビティの前記壁部の少なくとも一つは、その位置を移動できることを特徴とする請求項４に記載の遠隔マイクロ波プラズマ源モジュール。

Images