JP6474855B2 - 環状プラズマ除害装置および方法 - Google Patents
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Description
・チャンバ上の第1のガス入口とガス出口の間に、ガス出口から平面に沿って距離dを隔てて置かれる。距離dは、除害されるガスの所望の滞留時間を基礎にされる。
マ通路入口部分、主環状プラズマ通路部分および環状プラズマ通路出口部分を有し、環状プラズマ通路入口部分および環状プラズマ通路出口部分は、それぞれ主環状プラズマ通路部分の幅Wより狭い幅を有している。1つまたは複数の磁心が、環状プラズマ通路が1つまたは複数の磁心の各々を通過するよう、環状プラズマ源に対して配置される。一次巻線が1つまたは複数の磁心に結合される。プラズマ源は、プラズマ源を通って延在している平面に沿って、環状プラズマ通路の中に閉じ込められる環状プラズマを生成する。
合されている電極には高電気電圧信号が印加され得る。
なわち断面の直径を変えることにより、ガス・フロー力学およびプラズマ・インピーダンスを変えることができ、また、異なる動作範囲(つまり異なる電力レベル、圧力範囲、ガスおよびガス流量)に対してプラズマ源が最適化され得る。
バ101に沿って置かれてもよい。様々な実施形態では、第2のガス入口110は、環状プラズマ・チャンバに沿って置かれた一連の選択可能ガス入口ポートからなっていてもよい。
もよい。除害応用例の場合、除害されるガスと相互作用させるためのプラズマの所望の体積は、プラズマ中におけるガス励起速度、化学反応および/またはガス滞留時間を基礎にされ得る。滞留時間が短すぎると、ガス−プラズマ相互作用が不十分になり、および/または除害速度が遅くなることになり、一方、滞留時間が長すぎると、ガスが過熱し、エネルギー効率が低下することになり得る。いくつかの実施形態では、必要とされるプラズマ体積は、環状プラズマの総体積より小さい。
RF電源304は、当業者に知られている、プラズマ除害処理のための十分な電力を引き渡すことができる任意のRF電源であってもよい(例えば図1で上述した電圧源24)。
得る。プロセス監視センサ308は、環状プラズマからの光放出、および環状プラズマの下流側のガスからの光放出を知覚し、および/または測定することができる。測定された放出スペクトルは、基準スペクトルと比較され得る。基準スペクトルは、ルックアップ・テーブルからのスペクトル、および/または標準プロセス条件の下で既に測定され、かつ、除害デバイス300に記憶されているスペクトルであってもよい。例えばルックアップ・テーブルおよび/または測定スペクトルは、プラズマ源302の所望のガスおよびプラズマ条件(例えば強度)を決定するために、制御モジュール306に記憶され、かつ、使用され得る。
また、化学反応物は、ハロゲン含有ガスを含むことも可能である。プロセス・ガスは、しばしば、化学気相成長に使用される、ケイ素および炭素の化合物を含むことができ、また、除害中にハロゲン化合物に変換され得る先駆体を含むことができる。
すグラフ600である。CF4の流量が3×10−2m3/h(500sccm)では、25トルのチャンバ圧におけるCF4破壊効率は約73%(例えばデータ・ポイント610)である。85トルのチャンバ圧におけるCF4破壊効率は約99%(例えばデータ・ポイント620)である。
10V/cmの電界で動作され得る。いくつかの実施形態では、環状プラズマ通路720に沿った1つまたは複数の誘電体ギャップ(例えば図7aに示されている誘電体ギャップ716aおよび716b)は、誘導電流が環状プラズマ通路720に沿って流れるのを防止する。個々の誘電体ギャップの両端間の誘導電圧は、100V未満に制限され得る。
プラズマ除害の場合、ガス滞留時間tは、おおよそガス化学反応時間であってもよい。滞留時間が短すぎると、環状プラズマ730中でガスを活性化させ、かつ、反応させるための時間が不十分になり得るため、除害効率の問題を抱えることになり得る。滞留時間が長すぎると、反応種を再加熱および再活性化するための電力が消費され得るため、エネルギー効率が低下し得る。
示した平面750)に対してほぼ垂直になるようにガス入口を置く工程を同じく含む(工程830)。
図9cおよび9dは、本発明の実施形態例による、除害速度対圧力および電力を示すグラフである。
本発明は、マイクロエレクトロニクス製造プロセスからのPFC放出、とりわけ誘電体エッチングおよびCVDツールからのPFC放出を低減するために使用され得る。本発明は、ガスを除害してガス流中の望ましくない種を除去するために使用され得る。また、本発明は、プロセス・チャンバの内側および上流側のCVD先駆体を分解して、成長を促進するために同じく使用され得る。本発明は、大気中への解放に先立って有害ガスを除害する化学工場で使用され得る。
[項目1]
ガスを除害するための装置であって、
除害されるガスをガス流路に沿って導くガス入口と、ガス出口と、前記ガスを格納するための少なくとも1つのチャンバ壁とを有するプラズマ源と、
前記プラズマ源を通って延在している平面に沿って配向された環状プラズマ通路であって、前記環状プラズマ通路が、環状プラズマ通路入口部分、主環状プラズマ通路部分および環状プラズマ通路出口部分を有し、前記環状プラズマ通路入口部分および前記環状プラズマ通路出口部分が、それぞれ前記主環状プラズマ通路部分の幅Wより狭い幅を有する、
環状プラズマ通路と、
前記環状プラズマ通路に対して配置された1つまたは複数の磁心であって、該磁心は前記環状プラズマ通路が前記1つまたは複数の磁心の各々を通過するように配置されている、1つまたは複数の磁心と、
前記1つまたは複数の磁心に結合された一次巻線と、
前記プラズマ源は、前記プラズマ源を通って延在している前記平面に沿って、前記環状プラズマ通路の中に閉じ込められる環状プラズマを生成する、装置。
[項目2]
前記ガス入口は、前記ガス流路が前記プラズマ源を通って延在している前記平面に対してほぼ垂直になるように配向される、項目1に記載の装置。
[項目3]
前記主環状プラズマ通路部分の前記幅Wは、前記環状プラズマの断面の半径にほぼ等しい、項目1に記載の装置。
[項目4]
前記ガス入口は、前記環状プラズマ通路に流入する前記除害されるガスの摩擦および抗力を小さくする湾曲部分を備える、項目1に記載の装置。
[項目5]
前記ガス入口の湾曲部分は球状鈍頭円錐である、項目4に記載の装置。
[項目6]
前記環状プラズマ通路の主直径が、前記ガス入口の直径以上である、項目1に記載の装置。
[項目7]
前記ガス入口の前記直径が、約2.54センチメートル(1インチ)と25.4センチメートル(10インチ)との間である、項目6に記載の装置。
[項目8]
前記除害されるガスが、前記環状プラズマ通路に流入する前に1つまたは複数の反応物ガスと混合される、項目1に記載の装置。
[項目9]
前記環状プラズマ通路が、前記環状プラズマを静電結合から遮蔽するための少なくとも1つの金属層を備える、項目1に記載の装置。
[項目10]
1つまたは複数の誘電体ギャップが前記環状プラズマ通路に沿って配置され、誘導電流が前記環状プラズマ通路において流れることを防止する、項目1に記載の装置。
[項目11]
プラズマ源内でプロセス・ガスを除害するための方法であって、
除害されるガスを、ガス入口を介して、ガス流路に沿ってプラズマ源中に導く工程であって、前記プラズマ源は、前記プラズマ源に結合された一次巻線と、複数の磁心とを有し、前記複数の磁心は、前記プラズマ源を通って延在している平面に沿って配向された環状プラズマ通路が前記複数の磁心の各々を通過するように配置される、工程と、
前記プラズマ源を通って延在している前記平面に沿って、前記環状プラズマ通路の中に閉じ込められる環状プラズマを生成する工程と、
前記ガス流路が前記プラズマ源を通って延在している前記平面に対してほぼ垂直になるように前記ガス入口を配置する工程と、
前記除害されるガスがピーク電子密度を有する前記環状プラズマの本体と相互作用するよう、前記除害されるガスを前記環状プラズマ通路に流入させる工程と、を備える方法。[項目12]
前記除害されるガスが前記環状プラズマ通路に流入する前に、前記除害されるガスと混合するための1つまたは複数の反応物ガスを提供する工程をさらに備える、項目11に記載の方法。
[項目13]
誘導電流が前記環状プラズマ通路において流れることを防止するために、前記環状プラズマ通路に沿って1つまたは複数の誘電体ギャップを配置する工程をさらに備える、項目11に記載の方法。
Claims (12)
- ガスを除害するための装置であって、
除害されるガスをガス流路に沿って導くガス入口と、ガス出口と、前記ガスを格納するための少なくとも1つのチャンバ壁とを有するプラズマ源と、
前記プラズマ源を通って延在している平面に沿って配向された環状プラズマ通路であって、前記環状プラズマ通路が、環状プラズマ通路入口部分、主環状プラズマ通路部分および環状プラズマ通路出口部分を有し、前記環状プラズマ通路入口部分および前記環状プラズマ通路出口部分が、それぞれ前記主環状プラズマ通路部分の幅Wより狭い幅を有する、環状プラズマ通路と、
前記環状プラズマ通路に対して配置された1つまたは複数の磁心であって、該磁心は前記環状プラズマ通路が前記1つまたは複数の磁心の各々を通過するように配置されている、1つまたは複数の磁心と、
前記1つまたは複数の磁心に結合された一次巻線と、
前記プラズマ源は、前記プラズマ源を通って延在している前記平面に沿って、前記環状プラズマ通路の中に閉じ込められる環状プラズマを生成する、装置であって、前記ガス入口は、前記ガス流路が前記プラズマ源を通って延在している前記平面に対してほぼ垂直になるように配向される、装置。 - 前記主環状プラズマ通路部分の前記幅Wは、前記環状プラズマの断面の直径にほぼ等しい、請求項1に記載の装置。
- 前記ガス入口は、前記環状プラズマ通路に流入する前記除害されるガスの摩擦および抗力を小さくする湾曲部分を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記ガス入口の湾曲部分は球状鈍頭円錐である、請求項3に記載の装置。
- 前記環状プラズマ通路の主直径が、前記ガス入口の直径以上である、請求項1に記載の装置。
- 前記ガス入口の前記直径が、約2.54センチメートル(1インチ)と25.4センチメートル(10インチ)との間である、請求項5に記載の装置。
- 前記除害されるガスが、前記環状プラズマ通路に流入する前に1つまたは複数の反応物ガスと混合される、請求項1に記載の装置。
- 前記環状プラズマ通路が、前記環状プラズマを静電結合から遮蔽するための少なくとも1つの金属層を備える、請求項1に記載の装置。
- 1つまたは複数の誘電体ギャップが前記環状プラズマ通路に沿って配置され、誘導電流が前記環状プラズマ通路において流れることを防止する、請求項1に記載の装置。
- プラズマ源内でプロセス・ガスを除害するための方法であって、
除害されるガスを、ガス入口を介して、ガス流路に沿ってプラズマ源中に導く工程であって、前記プラズマ源は、前記プラズマ源に結合された一次巻線と、複数の磁心とを有し、前記複数の磁心は、前記プラズマ源を通って延在している平面に沿って配向された環状プラズマ通路が前記複数の磁心の各々を通過するように配置される、工程と、
前記プラズマ源を通って延在している前記平面に沿って、前記環状プラズマ通路の中に閉じ込められる環状プラズマを生成する工程と、
前記ガス流路が前記プラズマ源を通って延在している前記平面に対してほぼ垂直になるように前記ガス入口を配置する工程と、
前記除害されるガスがピーク電子密度を有する前記環状プラズマの本体と相互作用するよう、前記除害されるガスを前記環状プラズマ通路に流入させる工程と、を備える方法。 - 前記除害されるガスが前記環状プラズマ通路に流入する前に、前記除害されるガスと混合するための1つまたは複数の反応物ガスを提供する工程をさらに備える、請求項10に記載の方法。
- 誘導電流が前記環状プラズマ通路において流れることを防止するために、前記環状プラズマ通路に沿って1つまたは複数の誘電体ギャップを配置する工程をさらに備える、請求項10に記載の方法。
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