JPH08279498A - ラインプラズマ気相堆積装置及び方法 - Google Patents
ラインプラズマ気相堆積装置及び方法Info
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- JPH08279498A JPH08279498A JP7330890A JP33089095A JPH08279498A JP H08279498 A JPH08279498 A JP H08279498A JP 7330890 A JP7330890 A JP 7330890A JP 33089095 A JP33089095 A JP 33089095A JP H08279498 A JPH08279498 A JP H08279498A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理される基板表面の損傷が低減された、大
きな基板を処理するのに適したラインプラズマ気相堆積
装置、及びそれを用いたラインプラズマ気相堆積方法を
提供する。 【解決手段】 プラズマチャンバ内に電界を生成する電
界生成器を備えたプラズマチャンバを有するタイプのプ
ラズマソースにおいて、プラズマチャンバが、プラズマ
が処理される表面から遠隔に配置され、活性種がプラズ
マチャンバの細長い放出口を通して該プラズマチャンバ
に排出するように構成する。
きな基板を処理するのに適したラインプラズマ気相堆積
装置、及びそれを用いたラインプラズマ気相堆積方法を
提供する。 【解決手段】 プラズマチャンバ内に電界を生成する電
界生成器を備えたプラズマチャンバを有するタイプのプ
ラズマソースにおいて、プラズマチャンバが、プラズマ
が処理される表面から遠隔に配置され、活性種がプラズ
マチャンバの細長い放出口を通して該プラズマチャンバ
に排出するように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（例え
ば、ＩＣ、ＬＳＩ）などの半導体装置及びアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を製造する装置及び方法に関す
る。特に、本発明は、プラズマアシストデポジションを
含む装置及び方法に関する。
ば、ＩＣ、ＬＳＩ）などの半導体装置及びアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を製造する装置及び方法に関す
る。特に、本発明は、プラズマアシストデポジションを
含む装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路（例えば、ＩＣ、ＬＳＩ）及び
アクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、ＡＭＬＣ
Ｄと呼ぶ）のためのＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）装
置（例えば、トランジスタ）は、半導体まで到達する電
界を酸化物／絶縁体内に発生する、印加電圧の制御が可
能な金属を有する。電界を変化させることによって、半
導体の導電性は変化し得る。
アクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、ＡＭＬＣ
Ｄと呼ぶ）のためのＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）装
置（例えば、トランジスタ）は、半導体まで到達する電
界を酸化物／絶縁体内に発生する、印加電圧の制御が可
能な金属を有する。電界を変化させることによって、半
導体の導電性は変化し得る。
【０００３】ＭＩＳ装置（例えば、トランジスタ）は、
ゲート絶縁膜及びゲート電極などの薄膜を半導体基板上
に積層し処理することによって製造され得る。多くの従
来技術では、シリコン基板を用いる半導体装置または水
晶基板を用いる液晶表示装置に対して、シリコンを酸化
雰囲気中で約１０００℃の温度で酸化し、ゲート絶縁膜
として二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を形成する。
ゲート絶縁膜及びゲート電極などの薄膜を半導体基板上
に積層し処理することによって製造され得る。多くの従
来技術では、シリコン基板を用いる半導体装置または水
晶基板を用いる液晶表示装置に対して、シリコンを酸化
雰囲気中で約１０００℃の温度で酸化し、ゲート絶縁膜
として二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＡＭＬＣＤパネ
ルなどの装置は、主に常圧気相堆積法及びプラズマ気相
堆積法を用いて、ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形
成することによって製造されている。残念なことに、こ
れらの方法は、それぞれ、以下に記載する点を含むいく
つかの欠点を有する。
ルなどの装置は、主に常圧気相堆積法及びプラズマ気相
堆積法を用いて、ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形
成することによって製造されている。残念なことに、こ
れらの方法は、それぞれ、以下に記載する点を含むいく
つかの欠点を有する。
【０００５】常圧気相堆積法は、十分な高温に到達し得
ないため、結果として低密度な絶縁膜が得られる。この
ような低密度を考慮すると、堆積後に引き続いて絶縁膜
を長時間にわたって６００℃のサーマルアニールにかけ
る必要がある。
ないため、結果として低密度な絶縁膜が得られる。この
ような低密度を考慮すると、堆積後に引き続いて絶縁膜
を長時間にわたって６００℃のサーマルアニールにかけ
る必要がある。
【０００６】プラズマ気相堆積法において、半導体基板
の表面をプラズマにさらすと、以下に記載するように、
基板の表面が損傷または汚染され得る。プラズマ気相堆
積法においては、半導体装置はプラズマ反応器内で製造
されるが、この場合、プラズマからの活性種がウェハ表
面の材料と反応する。
の表面をプラズマにさらすと、以下に記載するように、
基板の表面が損傷または汚染され得る。プラズマ気相堆
積法においては、半導体装置はプラズマ反応器内で製造
されるが、この場合、プラズマからの活性種がウェハ表
面の材料と反応する。
【０００７】半導体製造に用いられる従来のプラズマ反
応器は、円形の板を有する平行板反応器である場合が多
い。大抵の平行板反応器では、プラズマは試料の上面か
ら約２〜５ｃｍ上方に配置され、プラズマは実質的に試
料の上面と同一の広がりをもつ。従って、従来の平行板
反応器では、ガスがプラズマ電位によって励起されて分
解されると同時に、分解されたガスは基板の表面と反応
する。
応器は、円形の板を有する平行板反応器である場合が多
い。大抵の平行板反応器では、プラズマは試料の上面か
ら約２〜５ｃｍ上方に配置され、プラズマは実質的に試
料の上面と同一の広がりをもつ。従って、従来の平行板
反応器では、ガスがプラズマ電位によって励起されて分
解されると同時に、分解されたガスは基板の表面と反応
する。
【０００８】他の従来のプラズマ反応器は実質的に円筒
管形状を有し、プラズマは、試料の上面からさらに離れ
たところに配置される。従って、このような反応器は、
リモートプラズマ反応器またはアフターグロープラズマ
反応器として知られている。
管形状を有し、プラズマは、試料の上面からさらに離れ
たところに配置される。従って、このような反応器は、
リモートプラズマ反応器またはアフターグロープラズマ
反応器として知られている。
【０００９】プラズマ反応器での半導体製造において絶
えず課題となっているのは、試料全体にわたる処理の均
一性である。例えば、シランをベースにしたプロセスで
は、このような均一性を得るために、一般に、反応器に
おいてシランを均一に分布することが要求される。均一
な処理を得るためには、エネルギーをプラズマに均一に
結合させることが重要である。
えず課題となっているのは、試料全体にわたる処理の均
一性である。例えば、シランをベースにしたプロセスで
は、このような均一性を得るために、一般に、反応器に
おいてシランを均一に分布することが要求される。均一
な処理を得るためには、エネルギーをプラズマに均一に
結合させることが重要である。
【００１０】製品化のためには、半導体装置は、寿命期
間中に品質性能を維持しなければならない。例えば薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）の場合には、ＴＦＴの寿命期間
中に一定の電圧しきい値及び利得を維持することが所望
される。しかし、絶縁体と半導体との界面に存在する水
素が、ＴＦＴなどのＭＩＳ装置の長期性能を劣化させる
ことがある。
間中に品質性能を維持しなければならない。例えば薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）の場合には、ＴＦＴの寿命期間
中に一定の電圧しきい値及び利得を維持することが所望
される。しかし、絶縁体と半導体との界面に存在する水
素が、ＴＦＴなどのＭＩＳ装置の長期性能を劣化させる
ことがある。
【００１１】上記のことに関して、シリコンと水素との
間の結合が界面付近で壊れると、水素は実質的に遊離
し、その水素と結合していたシリコンは、半導体から界
面へのトンネル電流を流す電子のトラップとなる。それ
によってしきい値電圧が増加して、ＴＦＴの相互コンダ
クタンスが変化する。
間の結合が界面付近で壊れると、水素は実質的に遊離
し、その水素と結合していたシリコンは、半導体から界
面へのトンネル電流を流す電子のトラップとなる。それ
によってしきい値電圧が増加して、ＴＦＴの相互コンダ
クタンスが変化する。
【００１２】このように、界面での水素の存在は潜在的
に有害な要因として認識されているが、従来の半導体プ
ロセスは、その水素の影響を偶然によって最小にしてい
る。この点から、従来の半導体プロセスでは、通常、水
素を表面から自然に除去させる高温（ＬＣＤ用のＴＦＴ
製造では６００℃より高い温度）を用いる。
に有害な要因として認識されているが、従来の半導体プ
ロセスは、その水素の影響を偶然によって最小にしてい
る。この点から、従来の半導体プロセスでは、通常、水
素を表面から自然に除去させる高温（ＬＣＤ用のＴＦＴ
製造では６００℃より高い温度）を用いる。
【００１３】例えば、より安価な材料を用い、より大き
なシリコンウェハ上にＭＩＳ装置を設けるなど、ＭＩＳ
製造技術を改善することが促進されている。材料に関し
ては、高温に耐えるためには、むしろ高価な水晶または
特別なガラスが必要である。ＭＩＳ基板に安価なガラス
（例えば、より一般的なグレード）を用いることが所望
されるが、このような低グレードに対処するためには、
処理温度をかなり下げなければならない。しかし、その
トレードオフ条件として温度によって水素の除去を自動
的に行わせることはできないため、界面の水素をいずれ
にしても除去しなければならない。
なシリコンウェハ上にＭＩＳ装置を設けるなど、ＭＩＳ
製造技術を改善することが促進されている。材料に関し
ては、高温に耐えるためには、むしろ高価な水晶または
特別なガラスが必要である。ＭＩＳ基板に安価なガラス
（例えば、より一般的なグレード）を用いることが所望
されるが、このような低グレードに対処するためには、
処理温度をかなり下げなければならない。しかし、その
トレードオフ条件として温度によって水素の除去を自動
的に行わせることはできないため、界面の水素をいずれ
にしても除去しなければならない。
【００１４】低温プラズマ反応動作は、以前は、単結晶
シリコンの上に絶縁体を比較的首尾良く、例えば比較的
欠陥なく、堆積させるために用いられていた。他方で、
注目に値することには、ＭＩＳ装置は多結晶表面であ
る。
シリコンの上に絶縁体を比較的首尾良く、例えば比較的
欠陥なく、堆積させるために用いられていた。他方で、
注目に値することには、ＭＩＳ装置は多結晶表面であ
る。
【００１５】近年行われている従来の疑似低温プロセス
の一つでは、安価なガラスが、アモルファスシリコンに
レーザパルスを印加することよって多結晶シリコンを形
成するプロセスにおいて用いられている。このようなプ
ロセスでは、ピーク温度は非常に高いが、パルスである
がゆえにトータルの熱的（局所的）負荷は低い。しか
し、このようなレーザを含むプロセスは、かなり製造が
複雑である。
の一つでは、安価なガラスが、アモルファスシリコンに
レーザパルスを印加することよって多結晶シリコンを形
成するプロセスにおいて用いられている。このようなプ
ロセスでは、ピーク温度は非常に高いが、パルスである
がゆえにトータルの熱的（局所的）負荷は低い。しか
し、このようなレーザを含むプロセスは、かなり製造が
複雑である。
【００１６】近年、薄膜を半導体基板上に形成する他の
方法が提案されている。ＥＣＲプラズマを用いる１つの
方法では、サイクロトロンを用いて電子を共振させ、低
圧力でのプラズマの密度を上げている。このＥＣＲプラ
ズマ法では、プラズマチャンバと反応チャンバとが分離
されているので、励起された種はプラズマチャンバで生
成され、結果として得られるプラズマは反応チャンバ
（すなわち、半導体の表面）に導入される。このような
構造により、半導体基板の表面がプラズマにさらされる
ことが防止されるので、半導体表面が損傷されることな
く、高密度の励起種が生成され得る。残念なことに、Ｅ
ＣＲプラズマを用いる方法はプラズマを磁界で閉じこめ
る必要があり、広い面積において均一な薄膜を形成する
ことに問題が生じる。
方法が提案されている。ＥＣＲプラズマを用いる１つの
方法では、サイクロトロンを用いて電子を共振させ、低
圧力でのプラズマの密度を上げている。このＥＣＲプラ
ズマ法では、プラズマチャンバと反応チャンバとが分離
されているので、励起された種はプラズマチャンバで生
成され、結果として得られるプラズマは反応チャンバ
（すなわち、半導体の表面）に導入される。このような
構造により、半導体基板の表面がプラズマにさらされる
ことが防止されるので、半導体表面が損傷されることな
く、高密度の励起種が生成され得る。残念なことに、Ｅ
ＣＲプラズマを用いる方法はプラズマを磁界で閉じこめ
る必要があり、広い面積において均一な薄膜を形成する
ことに問題が生じる。
【００１７】他の方法は、ＩＥＥＥ、ＥＤＬ、Ｖｏｌ．
１５、Ｎｏ．２（１９９４年２月）において提案されて
いる。この方法では、平行板型プラズマ気相堆積装置に
おいて電極間に他の２つの電極を配置することによっ
て、プラズマによって生じる半導体基板の表面の損傷が
軽減される。しかし、問題であることには、薄膜を基板
の上に形成するために用いられるＳｉＨ4及びＯ2が同時
に分解されるので、薄膜の組成の制御が困難で、水素の
薄膜内への混入を防止できない。さらにこの方法では、
二次元の広い面積にわたって均一な薄膜を形成すること
は困難である。
１５、Ｎｏ．２（１９９４年２月）において提案されて
いる。この方法では、平行板型プラズマ気相堆積装置に
おいて電極間に他の２つの電極を配置することによっ
て、プラズマによって生じる半導体基板の表面の損傷が
軽減される。しかし、問題であることには、薄膜を基板
の上に形成するために用いられるＳｉＨ4及びＯ2が同時
に分解されるので、薄膜の組成の制御が困難で、水素の
薄膜内への混入を防止できない。さらにこの方法では、
二次元の広い面積にわたって均一な薄膜を形成すること
は困難である。
【００１８】建材ガラスの製造という関連のない分野で
は、ガラスは、反応性スパッタリングプロセスでリニア
ソースを通して搬送されている。しかし、反応性スパッ
タリングは化学気相堆積プロセスではなく、建材ガラス
の製造技術は、さらに回転マグネトロンヘッドを必要と
する。
は、ガラスは、反応性スパッタリングプロセスでリニア
ソースを通して搬送されている。しかし、反応性スパッ
タリングは化学気相堆積プロセスではなく、建材ガラス
の製造技術は、さらに回転マグネトロンヘッドを必要と
する。
【００１９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、処理される基板表面の
損傷が低減された、大きな基板を処理するのに適したラ
インプラズマ気相堆積装置、及びそれを用いたラインプ
ラズマ気相堆積方法を提供することである。
れたものであって、その目的は、処理される基板表面の
損傷が低減された、大きな基板を処理するのに適したラ
インプラズマ気相堆積装置、及びそれを用いたラインプ
ラズマ気相堆積方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマソース
は、プラズマチャンバ内に電界を生成する電界生成器を
備えたプラズマチャンバを有するタイプのプラズマソー
スであって、該プラズマチャンバが、プラズマが処理さ
れる表面から遠隔に配置され、活性種が該プラズマチャ
ンバの細長い放出口を通して該プラズマチャンバに排出
するように構成されており、そのことによって上記目的
が達成される。
は、プラズマチャンバ内に電界を生成する電界生成器を
備えたプラズマチャンバを有するタイプのプラズマソー
スであって、該プラズマチャンバが、プラズマが処理さ
れる表面から遠隔に配置され、活性種が該プラズマチャ
ンバの細長い放出口を通して該プラズマチャンバに排出
するように構成されており、そのことによって上記目的
が達成される。
【００２１】ある実施形態では、前記細長い放出口が、
その最長寸法をウェハの長手寸法に沿って有しており、
該放出口の該最長寸法が、該ウェハの長手寸法における
前記処理される表面の長さを越えている。
その最長寸法をウェハの長手寸法に沿って有しており、
該放出口の該最長寸法が、該ウェハの長手寸法における
前記処理される表面の長さを越えている。
【００２２】他の実施形態では、前記処理される表面が
多結晶シリコンである。
多結晶シリコンである。
【００２３】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための細長い排出注入口をさらに有す
る。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための細長い排出注入口をさらに有す
る。
【００２４】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の排出
注入口との間に配置されている。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の排出
注入口との間に配置されている。
【００２５】本発明のプラズマソースは、プラズマチャ
ンバ内に電界を生成する電界生成器を備えたプラズマチ
ャンバを有するタイプのプラズマソースであって、該プ
ラズマチャンバが、処理される表面に対してプラズマを
オンエッジ配向で収容し、該プラズマが、該処理される
表面から離れて該プラズマチャンバ内に配置されてい
て、そのことによって上記目的が達成される。
ンバ内に電界を生成する電界生成器を備えたプラズマチ
ャンバを有するタイプのプラズマソースであって、該プ
ラズマチャンバが、処理される表面に対してプラズマを
オンエッジ配向で収容し、該プラズマが、該処理される
表面から離れて該プラズマチャンバ内に配置されてい
て、そのことによって上記目的が達成される。
【００２６】ある実施形態では、前記処理される表面に
平行な平面の上での前記プラズマの投影長さ（１）と該
表面に対して垂直な平面の上でのプラズマの投影の長さ
（２）とのアスペクト比が、約１：３から１：１０の範
囲である。
平行な平面の上での前記プラズマの投影長さ（１）と該
表面に対して垂直な平面の上でのプラズマの投影の長さ
（２）とのアスペクト比が、約１：３から１：１０の範
囲である。
【００２７】他の実施形態では、前記プラズマチャンバ
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が前記放
出口を通して該プラズマチャンバから排出する。好まし
くは、前記プラズマチャンバの前記細長い放出口が、前
記処理される表面の平面に平行な放出口面に設けられて
いる。或いは、前記プラズマチャンバ内の前記放出口に
隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための細
長い排出注入口をさらに有する。或いは、前記プラズマ
チャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、
副産物を排出するための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が該第１の排出注入口と該第２の排出注
入口との間に配置されている。
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が前記放
出口を通して該プラズマチャンバから排出する。好まし
くは、前記プラズマチャンバの前記細長い放出口が、前
記処理される表面の平面に平行な放出口面に設けられて
いる。或いは、前記プラズマチャンバ内の前記放出口に
隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための細
長い排出注入口をさらに有する。或いは、前記プラズマ
チャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、
副産物を排出するための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が該第１の排出注入口と該第２の排出注
入口との間に配置されている。
【００２８】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバが、前記チャンバ放出口としてその面の１つが開
口している実質的に細長い直方体ボリュームとして構成
されている。好ましくは、前記直方体ボリュームの長軸
寸法を含む平面が、前記処理される表面に対して非垂直
に傾斜している。
ャンバが、前記チャンバ放出口としてその面の１つが開
口している実質的に細長い直方体ボリュームとして構成
されている。好ましくは、前記直方体ボリュームの長軸
寸法を含む平面が、前記処理される表面に対して非垂直
に傾斜している。
【００２９】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００３０】本発明のラインプラズマソースは、プラズ
マ領域とドリフト領域とを有するプラズマチャンバであ
って処理される表面に対してオンエッジ及び遠隔配向で
該プラズマ領域内にプラズマを収容するように構成され
ているプラズマチャンバと、該プラズマチャンバのプラ
ズマ領域に電界を生成する電界アプリケータと、該プラ
ズマチャンバの該プラズマ領域に励起性ガスを供給する
励起性ガス供給導管と、該プラズマチャンバの該ドリフ
ト領域に反応ガスを供給する反応ガス供給導管と、を有
しており、そのことによって上記目的が達成される。
マ領域とドリフト領域とを有するプラズマチャンバであ
って処理される表面に対してオンエッジ及び遠隔配向で
該プラズマ領域内にプラズマを収容するように構成され
ているプラズマチャンバと、該プラズマチャンバのプラ
ズマ領域に電界を生成する電界アプリケータと、該プラ
ズマチャンバの該プラズマ領域に励起性ガスを供給する
励起性ガス供給導管と、該プラズマチャンバの該ドリフ
ト領域に反応ガスを供給する反応ガス供給導管と、を有
しており、そのことによって上記目的が達成される。
【００３１】ある実施形態では、前記プラズマチャンバ
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が該放出
口を通して該プラズマチャンバから排出する。好ましく
は、前記プラズマチャンバ内の前記放出口に隣接し且つ
平行に延長した、副産物を排出するための細長い排出注
入口をさらに有する。或いは、前記プラズマチャンバ内
の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排
出させるための第１の細長い排出注入口及び第２の細長
い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャンバ内の該
放出口が該第１の排出注入口と該第２の排出注入口との
間に配置されている。或いは、前記細長い放出口が、前
記処理される表面の平面に対して平行な放出口面内に配
置されている。
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が該放出
口を通して該プラズマチャンバから排出する。好ましく
は、前記プラズマチャンバ内の前記放出口に隣接し且つ
平行に延長した、副産物を排出するための細長い排出注
入口をさらに有する。或いは、前記プラズマチャンバ内
の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排
出させるための第１の細長い排出注入口及び第２の細長
い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャンバ内の該
放出口が該第１の排出注入口と該第２の排出注入口との
間に配置されている。或いは、前記細長い放出口が、前
記処理される表面の平面に対して平行な放出口面内に配
置されている。
【００３２】他の実施形態では、前記プラズマチャンバ
が、前記チャンバ放出口としてその面の１つが開口して
いる実質的に細長い直方体ボリュームとして構成されて
いる。好ましくは、前記直方体ボリュームの長軸寸法を
含む平面が、前記処理される表面に対して非垂直に傾斜
している。
が、前記チャンバ放出口としてその面の１つが開口して
いる実質的に細長い直方体ボリュームとして構成されて
いる。好ましくは、前記直方体ボリュームの長軸寸法を
含む平面が、前記処理される表面に対して非垂直に傾斜
している。
【００３３】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００３４】本発明のプラズマ反応器は、半導体装置を
製造するためのプラズマ反応器であって、プラズマチャ
ンバの長手寸法に沿って細長いチャンバ放出口を有しプ
ラズマの活性種が該放出口を通して該プラズマチャンバ
から排出するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ
の該長手寸法に直交する移動方向に半導体装置を搬送
し、それによって、該半導体装置が該チャンバ放出口を
通過して移動する間に、該半導体装置の表面が該チャン
バ放出口から排出する該活性種で処理される移動手段
と、を備えており、そのことによって上記目的が達成さ
れる。
製造するためのプラズマ反応器であって、プラズマチャ
ンバの長手寸法に沿って細長いチャンバ放出口を有しプ
ラズマの活性種が該放出口を通して該プラズマチャンバ
から排出するプラズマチャンバと、該プラズマチャンバ
の該長手寸法に直交する移動方向に半導体装置を搬送
し、それによって、該半導体装置が該チャンバ放出口を
通過して移動する間に、該半導体装置の表面が該チャン
バ放出口から排出する該活性種で処理される移動手段
と、を備えており、そのことによって上記目的が達成さ
れる。
【００３５】ある実施形態では、前記長手方向に沿った
前記チャンバ放出口の長さが、該長手方向での前記処理
される表面の長さよりも長い。
前記チャンバ放出口の長さが、該長手方向での前記処理
される表面の長さよりも長い。
【００３６】他の実施形態では、前記プラズマチャンバ
が、プラズマを前記処理される表面に対してオンエッジ
配向で収容し、該プラズマは該処理される表面から離れ
て該プラズマチャンバ内に配置されている。
が、プラズマを前記処理される表面に対してオンエッジ
配向で収容し、該プラズマは該処理される表面から離れ
て該プラズマチャンバ内に配置されている。
【００３７】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長してい
る、副産物を排出するための細長い排出注入口をさらに
有する。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長してい
る、副産物を排出するための細長い排出注入口をさらに
有する。
【００３８】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出するための第１の細長い排出注入口及び第２
の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャンバ
内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の細長い
排出注入口との間に配置されている。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出するための第１の細長い排出注入口及び第２
の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャンバ
内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の細長い
排出注入口との間に配置されている。
【００３９】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００４０】本発明のプラズマソースは、プラズマチャ
ンバ内に電界を生成する電界生成器を備えたプラズマチ
ャンバを有するタイプのプラズマソースであって、プラ
ズマが処理される表面から遠隔に配置され、活性種が該
活性種で処理される表面に対して非垂直に傾斜した経路
を通して移動するように、該プラズマチャンバが構成さ
れており、そのことによって上記目的が達成される。
ンバ内に電界を生成する電界生成器を備えたプラズマチ
ャンバを有するタイプのプラズマソースであって、プラ
ズマが処理される表面から遠隔に配置され、活性種が該
活性種で処理される表面に対して非垂直に傾斜した経路
を通して移動するように、該プラズマチャンバが構成さ
れており、そのことによって上記目的が達成される。
【００４１】ある実施形態では、前記プラズマチャンバ
が、前記処理される表面に対してオンエッジ配向でプラ
ズマを収容するように構成されている。
が、前記処理される表面に対してオンエッジ配向でプラ
ズマを収容するように構成されている。
【００４２】他の実施形態では、前記プラズマチャンバ
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が前記傾
斜した経路を通って移動して該プラズマチャンバから該
放出口を通して排出する。
が細長い放出口を有し、前記プラズマの活性種が前記傾
斜した経路を通って移動して該プラズマチャンバから該
放出口を通して排出する。
【００４３】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長する、副
産物を排出するための細長い排出注入口をさらに有す
る。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長する、副
産物を排出するための細長い排出注入口をさらに有す
る。
【００４４】さらに他の実施形態では、前記プラズマチ
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の排出
注入口との間に配置されている。
ャンバ内の前記放出口に隣接し且つ平行に延長した、副
産物を排出させるための第１の細長い排出注入口及び第
２の細長い排出注入口をさらに有し、該プラズマチャン
バ内の該放出口が、該第１の排出注入口と該第２の排出
注入口との間に配置されている。
【００４５】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００４６】本発明の他の局面によれば、プラズマ反応
器内で半導体装置の表面を反応させることによって半導
体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ内でプラズ
マを生成し、該プラズマを処理される表面から離して位
置させる工程と、該プラズマの活性種を該プラズマチャ
ンバの細長い放出口を通して放出し、該半導体装置の該
表面と反応させる工程と、を包含しており、そのことに
よって上記目的が達成される。
器内で半導体装置の表面を反応させることによって半導
体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ内でプラズ
マを生成し、該プラズマを処理される表面から離して位
置させる工程と、該プラズマの活性種を該プラズマチャ
ンバの細長い放出口を通して放出し、該半導体装置の該
表面と反応させる工程と、を包含しており、そのことに
よって上記目的が達成される。
【００４７】ある実施形態では、前記プラズマが、処理
される表面に対してオンエッジ配向で構成されるように
生成される。
される表面に対してオンエッジ配向で構成されるように
生成される。
【００４８】他の実施形態では、前記処理される表面が
６００℃未満の低温に加熱される。
６００℃未満の低温に加熱される。
【００４９】さらに他の実施形態では、優勢活性種が一
重項デルタ状態の酸素分子である。
重項デルタ状態の酸素分子である。
【００５０】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面を前記プラズマチャンバの前記放出口を通して移動
させ、該処理される表面の連続した部分を前記活性種に
さらす工程をさらに包含する。好ましくは、前記処理さ
れる表面が、移動方向に前記プラズマチャンバの前記放
出口を通過して移動され、該移動方向は該プラズマチャ
ンバの該放出口の長手寸法に対して直交している。
表面を前記プラズマチャンバの前記放出口を通して移動
させ、該処理される表面の連続した部分を前記活性種に
さらす工程をさらに包含する。好ましくは、前記処理さ
れる表面が、移動方向に前記プラズマチャンバの前記放
出口を通過して移動され、該移動方向は該プラズマチャ
ンバの該放出口の長手寸法に対して直交している。
【００５１】さらに他の実施形態では、シランを前記プ
ラズマチャンバに導入し、該シランと前記活性種とを用
いて前記処理される表面の水素を置換する工程をさらに
包含する。好ましくは、記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋
ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従っ
て行われる。また、優勢活性種が一重項デルタ状態の酸
素分子である。また、前記処理される表面から置換され
た前記水素を排出させる工程をさらに包含していてもよ
い。このとき、好ましくは、前記置換された水素が前記
プラズマチャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を
通して排出される。
ラズマチャンバに導入し、該シランと前記活性種とを用
いて前記処理される表面の水素を置換する工程をさらに
包含する。好ましくは、記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋
ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従っ
て行われる。また、優勢活性種が一重項デルタ状態の酸
素分子である。また、前記処理される表面から置換され
た前記水素を排出させる工程をさらに包含していてもよ
い。このとき、好ましくは、前記置換された水素が前記
プラズマチャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を
通して排出される。
【００５２】さらに他に実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００５３】本発明のさらに他の局面によれば、プラズ
マ反応器内で半導体装置の表面を反応させることによっ
て半導体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ内で
プラズマを生成し、該プラズマを、処理される表面から
離されて且つ該処理される表面に対してオンエッジ構成
にする工程と、該処理される表面を該プラズマの活性種
にさらす工程と、該処理される表面を６００℃未満の低
温に加熱する工程と、を包含し、そのことによって上記
目的が達成される。
マ反応器内で半導体装置の表面を反応させることによっ
て半導体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ内で
プラズマを生成し、該プラズマを、処理される表面から
離されて且つ該処理される表面に対してオンエッジ構成
にする工程と、該処理される表面を該プラズマの活性種
にさらす工程と、該処理される表面を６００℃未満の低
温に加熱する工程と、を包含し、そのことによって上記
目的が達成される。
【００５４】ある実施形態では、前記処理される表面が
前記プラズマチャンバの細長い放出口を通してさらされ
る。
前記プラズマチャンバの細長い放出口を通してさらされ
る。
【００５５】他の実施形態では、前記優勢活性種が一重
項デルタ状態の酸素分子である。
項デルタ状態の酸素分子である。
【００５６】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面を前記プラズマチャンバの放出口を通して移動させ
て、該処理される表面の連続した部分を前記活性種にさ
らす工程をさらに包含する。好ましくは、前記プラズマ
チャンバの前記放出口が細長い放出口であって、前記処
理される表面が移動方向に前記プラズマの該放出口を通
って移動されて、該移動方向が該プラズマチャンバの該
放出口の長手寸法に直交する。
表面を前記プラズマチャンバの放出口を通して移動させ
て、該処理される表面の連続した部分を前記活性種にさ
らす工程をさらに包含する。好ましくは、前記プラズマ
チャンバの前記放出口が細長い放出口であって、前記処
理される表面が移動方向に前記プラズマの該放出口を通
って移動されて、該移動方向が該プラズマチャンバの該
放出口の長手寸法に直交する。
【００５７】さらに他の実施形態では、シランを前記プ
ラズマチャンバに導入し、該シランと前記活性種とを用
いて前記処理される表面の水素を置換する工程をさらに
包含する。好ましくは、前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ
＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従
って行われる。また、優勢活性種が一重項デルタ状態の
酸素分子であってもよい。また、前記処理される表面か
ら置換された前記水素を排出させる工程をさらに包含し
てもよい。このとき、好ましくは、前記置換された水素
が、前記プラズマチャンバの前記放出口に隣接したポー
トを通して排出される。
ラズマチャンバに導入し、該シランと前記活性種とを用
いて前記処理される表面の水素を置換する工程をさらに
包含する。好ましくは、前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ
＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従
って行われる。また、優勢活性種が一重項デルタ状態の
酸素分子であってもよい。また、前記処理される表面か
ら置換された前記水素を排出させる工程をさらに包含し
てもよい。このとき、好ましくは、前記置換された水素
が、前記プラズマチャンバの前記放出口に隣接したポー
トを通して排出される。
【００５８】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００５９】本発明のさらに他の局面によれば、プラズ
マ反応器において半導体装置の表面を反応させることに
よって半導体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ
内でプラズマを生成する工程と、シランを該プラズマチ
ャンバに導入する工程と、処理される表面を該プラズマ
の活性種と該シランとにさらす工程と、該シランと該活
性種とを用いて、該処理される表面で水素を置換する工
程と、を包含しており、そのことによって上記目的が達
成される。
マ反応器において半導体装置の表面を反応させることに
よって半導体装置を製造する方法が、プラズマチャンバ
内でプラズマを生成する工程と、シランを該プラズマチ
ャンバに導入する工程と、処理される表面を該プラズマ
の活性種と該シランとにさらす工程と、該シランと該活
性種とを用いて、該処理される表面で水素を置換する工
程と、を包含しており、そのことによって上記目的が達
成される。
【００６０】ある実施形態では、前記水素の置換が、Ｓ
ｉ−ＯＨ＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換
反応に従って行われる。
ｉ−ＯＨ＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換
反応に従って行われる。
【００６１】他の実施形態では、優勢活性種が一重項デ
ルタ状態の酸素分子である。
ルタ状態の酸素分子である。
【００６２】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面から置換された前記水素を排出させる工程をさらに
包含する。好ましくは、前記置換された水素が、前記プ
ラズマチャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を通
して排出される。
表面から置換された前記水素を排出させる工程をさらに
包含する。好ましくは、前記置換された水素が、前記プ
ラズマチャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を通
して排出される。
【００６３】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が６００℃未満の低温に加熱される。
表面が６００℃未満の低温に加熱される。
【００６４】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が多結晶シリコンである。
表面が多結晶シリコンである。
【００６５】本発明のさらに他の局面によれば、半導体
装置の多結晶シリコン表面の層を処理するプラズマ方法
が、プラズマチャンバ内でプラズマを生成し、該プラズ
マを該多結晶シリコン表面から離す工程と、反応ガスを
該プラズマチャンバに導入する工程と、処理される表面
を活性種及び該反応ガスにさらす工程と、該処理される
表面を６００℃未満の低温に加熱する工程と、該多結晶
シリコンの表面において、該反応ガス及び該活性種を用
いて該層を処理して水素を置換する工程と、を包含して
おり、そのことによって上記目的が達成される。
装置の多結晶シリコン表面の層を処理するプラズマ方法
が、プラズマチャンバ内でプラズマを生成し、該プラズ
マを該多結晶シリコン表面から離す工程と、反応ガスを
該プラズマチャンバに導入する工程と、処理される表面
を活性種及び該反応ガスにさらす工程と、該処理される
表面を６００℃未満の低温に加熱する工程と、該多結晶
シリコンの表面において、該反応ガス及び該活性種を用
いて該層を処理して水素を置換する工程と、を包含して
おり、そのことによって上記目的が達成される。
【００６６】ある実施形態では、前記反応ガスがシラン
である。
である。
【００６７】他の実施形態では、前記処理が、エッチン
グ、洗浄、酸化、または前記処理される表面の上への堆
積物の形成、の１つである。
グ、洗浄、酸化、または前記処理される表面の上への堆
積物の形成、の１つである。
【００６８】さらに他の実施形態では、前記プラズマ
が、前記多結晶シリコン表面に対してオンエッジ構成を
有するように生成される。
が、前記多結晶シリコン表面に対してオンエッジ構成を
有するように生成される。
【００６９】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面が、前記プラズマチャンバの細長い放出口を通して
さらされる。
表面が、前記プラズマチャンバの細長い放出口を通して
さらされる。
【００７０】さらに他の実施形態では、前記優勢活性種
が一重項デルタ状態の酸素分子である。
が一重項デルタ状態の酸素分子である。
【００７１】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面を前記プラズマチャンバの放出口を通して移動さ
せ、該処理される表面の連続した部分を該活性種にさら
す工程をさらに包含する。好ましくは、前記プラズマチ
ャンバの前記放出口が細長い放出口であり、前記処理さ
れる表面が、移動方向に該プラズマチャンバの該放出口
を通って移動されて、該移動方向が該プラズマチャンバ
の該放出口の長手寸法に直交する。
表面を前記プラズマチャンバの放出口を通して移動さ
せ、該処理される表面の連続した部分を該活性種にさら
す工程をさらに包含する。好ましくは、前記プラズマチ
ャンバの前記放出口が細長い放出口であり、前記処理さ
れる表面が、移動方向に該プラズマチャンバの該放出口
を通って移動されて、該移動方向が該プラズマチャンバ
の該放出口の長手寸法に直交する。
【００７２】さらに他の実施形態では、前記水素の置換
が、Ｓｉ−ＯＨ＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3な
る置換反応に従って行われる。好ましくは、優勢活性種
が一重項デルタ状態の酸素分子である。
が、Ｓｉ−ＯＨ＋ＳｉＨ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3な
る置換反応に従って行われる。好ましくは、優勢活性種
が一重項デルタ状態の酸素分子である。
【００７３】さらに他の実施形態では、前記処理される
表面から置換された前記水素を排出させる工程をさらに
包含する。好ましくは、前記置換された水素が、前記プ
ラズマチャンバの前記放出口に隣接したポートを通して
排出される。
表面から置換された前記水素を排出させる工程をさらに
包含する。好ましくは、前記置換された水素が、前記プ
ラズマチャンバの前記放出口に隣接したポートを通して
排出される。
【００７４】さらに他の実施形態では、前記半導体装置
が薄膜トランジスタである。
が薄膜トランジスタである。
【００７５】本発明のさらに他の局面によれば、半導体
装置の上に層を堆積するためのプラズマ反応器の動作方
法が、該プラズマ反応器は、プラズマ領域とドリフト領
域とを備えたプラズマチャンバと、該プラズマ領域内の
プラズマに電界を結合させる電界アプリケータと、を備
えていて、該方法は、該電界アプリケータの周波数を、
所望の質の該層を堆積させるための所定の性能係数を得
るように設定する工程を包含しており、該性能係数は、
該ドリフト領域を横切る電圧を平均自由行程の値で除算
することによって得られ、そのことによって上記目的が
達成される。
装置の上に層を堆積するためのプラズマ反応器の動作方
法が、該プラズマ反応器は、プラズマ領域とドリフト領
域とを備えたプラズマチャンバと、該プラズマ領域内の
プラズマに電界を結合させる電界アプリケータと、を備
えていて、該方法は、該電界アプリケータの周波数を、
所望の質の該層を堆積させるための所定の性能係数を得
るように設定する工程を包含しており、該性能係数は、
該ドリフト領域を横切る電圧を平均自由行程の値で除算
することによって得られ、そのことによって上記目的が
達成される。
【００７６】本発明のラインプラズマ気相堆積装置は、
複数のライン形電極と該電極に高周波数電流を供給する
高周波数電源とを有するプラズマ生成部分と、所定のガ
スを所定量で該プラズマ生成部分に流すプラズマガス供
給部分と、該プラズマ生成部分から所定の距離を置いて
配置されている、所定の反応ガスを供給する反応ガス供
給部分と、該プラズマガスと該反応ガスとを反応させる
ライン形状の反応部分と、該反応ガスを排出する排出部
分と、該反応ガスが堆積される基板を、該基板が所定温
度で該反応部分に近接して保持される条件下で、該ライ
ン形状の反応部分と直交する方向に移動させる基板移動
機構と、を備えており、そのことによって上記目的が達
成される。
複数のライン形電極と該電極に高周波数電流を供給する
高周波数電源とを有するプラズマ生成部分と、所定のガ
スを所定量で該プラズマ生成部分に流すプラズマガス供
給部分と、該プラズマ生成部分から所定の距離を置いて
配置されている、所定の反応ガスを供給する反応ガス供
給部分と、該プラズマガスと該反応ガスとを反応させる
ライン形状の反応部分と、該反応ガスを排出する排出部
分と、該反応ガスが堆積される基板を、該基板が所定温
度で該反応部分に近接して保持される条件下で、該ライ
ン形状の反応部分と直交する方向に移動させる基板移動
機構と、を備えており、そのことによって上記目的が達
成される。
【００７７】以下、作用について説明する。
【００７８】本発明のラインプラズマソース及び反応プ
ロセスは、多結晶半導体プロセス用に構成されていて、
特に大きな基板を処理するのに適切である。本発明のラ
インプラズマソースは高温動作でも使用され得るが、３
００℃〜３５０℃の範囲の低温での低温処理動作に有効
である。
ロセスは、多結晶半導体プロセス用に構成されていて、
特に大きな基板を処理するのに適切である。本発明のラ
インプラズマソースは高温動作でも使用され得るが、３
００℃〜３５０℃の範囲の低温での低温処理動作に有効
である。
【００７９】ラインプラズマソースの１つの実施態様で
は、プラズマが、処理される多結晶シリコン表面から離
れて且つオンエッジで配置されるように構成されたプラ
ズマチャンバを備えており、それによって、表面への損
傷が防止される。活性種は、プラズマチャンバの細長い
（「ライン」）放出口を通して、プラズマチャンバから
反応ゾーンへ排出する。反応ゾーンにおいて活性種は、
多結晶シリコン表面の上で反応ガスと反応し、例えば堆
積薄膜を形成する。優勢活性種（一重項デルタ状態の酸
素分子）の選択によって促進される化学置換反応によっ
て、低温ラインプラズマソースの反応表面から水素が除
去される。水素を含む反応副産物は、プラズマチャンバ
の放出口に隣接し且つ平行に延長する細長い排出注入口
を有する排出システムによって除去される。イオン化電
界は、プラズマの最小寸法にわたってプラズマに結合
し、活性種を均一に生成し、均一な質の薄膜を形成す
る。処理される多結晶シリコン表面は、移動方向におけ
る薄膜の質を一様にするために、プラズマラインソース
の放出口に対して直交する方向に、プラズマラインソー
スに対して移動される。
は、プラズマが、処理される多結晶シリコン表面から離
れて且つオンエッジで配置されるように構成されたプラ
ズマチャンバを備えており、それによって、表面への損
傷が防止される。活性種は、プラズマチャンバの細長い
（「ライン」）放出口を通して、プラズマチャンバから
反応ゾーンへ排出する。反応ゾーンにおいて活性種は、
多結晶シリコン表面の上で反応ガスと反応し、例えば堆
積薄膜を形成する。優勢活性種（一重項デルタ状態の酸
素分子）の選択によって促進される化学置換反応によっ
て、低温ラインプラズマソースの反応表面から水素が除
去される。水素を含む反応副産物は、プラズマチャンバ
の放出口に隣接し且つ平行に延長する細長い排出注入口
を有する排出システムによって除去される。イオン化電
界は、プラズマの最小寸法にわたってプラズマに結合
し、活性種を均一に生成し、均一な質の薄膜を形成す
る。処理される多結晶シリコン表面は、移動方向におけ
る薄膜の質を一様にするために、プラズマラインソース
の放出口に対して直交する方向に、プラズマラインソー
スに対して移動される。
【００８０】他の実施態様において、活性種は、ウェハ
表面に対して非垂直に傾斜しているプラズマチャンバの
非生成セクションを介して、リニア放出口へ移動する。
表面に対して非垂直に傾斜しているプラズマチャンバの
非生成セクションを介して、リニア放出口へ移動する。
【００８１】開示された実施態様におけるラインプラズ
マソースを複数有するプラズマ反応器により、反応器か
ら基板を除去せずに、薄膜層を連続して堆積することが
可能になる。
マソースを複数有するプラズマ反応器により、反応器か
ら基板を除去せずに、薄膜層を連続して堆積することが
可能になる。
【００８２】
【発明の実施の形態】本発明の発明者は、従来のプラズ
マ反応器及びプロセスでは、多結晶表面に膜（例えば、
薄膜絶縁体）をほどよく首尾良く堆積することができな
いと判断し、反応プロセスが改善されたプラズマ反応器
のためのラインプラズマソースの新規な実施形態を開発
した。ラインプラズマソースの新規な実施形態の構造を
議論する前に、このような構造に含まれる現象につい
て、以下に説明する。
マ反応器及びプロセスでは、多結晶表面に膜（例えば、
薄膜絶縁体）をほどよく首尾良く堆積することができな
いと判断し、反応プロセスが改善されたプラズマ反応器
のためのラインプラズマソースの新規な実施形態を開発
した。ラインプラズマソースの新規な実施形態の構造を
議論する前に、このような構造に含まれる現象につい
て、以下に説明する。
【００８３】発明者は、多結晶ウェハが、プラズマ動作
（例えば、薄膜堆積や絶縁体堆積）中に、単結晶シリコ
ンウェハと比較してかなり表面が損傷されやすいという
ことを見いだした。この多結晶シリコンの表面損傷性
は、現在、原子配向及び結合歪みの観点から理解されて
いる。この点に関して、単結晶シリコンは、原子配向の
分布が狭い（すなわち、原子の位置が極めて予測可能
で、実質的に均一である）のに対して、多結晶は、特に
その表面において広いばらつき（すなわち、多数の配
向）を示す。重要なことに、多結晶表面での原子の中に
は、局所的に非常に高い歪み状態にあるものがある。従
来のプラズマシステムのエネルギー衝撃特性が、このよ
うにすでに歪みのかかった原子に与えられると、結合が
壊れて欠陥として再形成される。欠陥は、半導体装置の
性能に現れる。多結晶シリコンの表面損傷性の発見を考
慮し、発明者は、リモートプラズマ配置を用いて、動的
に活発な種を有するプラズマを多結晶シリコンから離す
ことを追求した。
（例えば、薄膜堆積や絶縁体堆積）中に、単結晶シリコ
ンウェハと比較してかなり表面が損傷されやすいという
ことを見いだした。この多結晶シリコンの表面損傷性
は、現在、原子配向及び結合歪みの観点から理解されて
いる。この点に関して、単結晶シリコンは、原子配向の
分布が狭い（すなわち、原子の位置が極めて予測可能
で、実質的に均一である）のに対して、多結晶は、特に
その表面において広いばらつき（すなわち、多数の配
向）を示す。重要なことに、多結晶表面での原子の中に
は、局所的に非常に高い歪み状態にあるものがある。従
来のプラズマシステムのエネルギー衝撃特性が、このよ
うにすでに歪みのかかった原子に与えられると、結合が
壊れて欠陥として再形成される。欠陥は、半導体装置の
性能に現れる。多結晶シリコンの表面損傷性の発見を考
慮し、発明者は、リモートプラズマ配置を用いて、動的
に活発な種を有するプラズマを多結晶シリコンから離す
ことを追求した。
【００８４】さらに、疎水性単結晶シリコンウェハとは
対照的に、（例えば、ＴＦＴ用の）多結晶シリコン表面
は、通常は表面に吸着されたかなりの水を反応器の内部
に持ち込む親水性ガラス基板の上にある。水（及び、そ
の結果として生じる水素）の存在、ならびにそこから生
じる潜在的な欠点を考慮すると、水／水素は除去されな
ければならない。低温プロセスでは、従来の高温を利用
した水素除去は利用できないので、水素除去の技術がさ
らに必要である。
対照的に、（例えば、ＴＦＴ用の）多結晶シリコン表面
は、通常は表面に吸着されたかなりの水を反応器の内部
に持ち込む親水性ガラス基板の上にある。水（及び、そ
の結果として生じる水素）の存在、ならびにそこから生
じる潜在的な欠点を考慮すると、水／水素は除去されな
ければならない。低温プロセスでは、従来の高温を利用
した水素除去は利用できないので、水素除去の技術がさ
らに必要である。
【００８５】前述及び他の目的、特徴ならびに本発明の
利点は、付随の図面によって表わされているような好適
な実施形態についての以下のより具体的な説明によって
明らかになる。図面では、参照符号は、どの図において
も同じ構成要素を示している。図面は必ずしも一定の比
率で描かれてはおらず、本発明の原理の説明に重点が置
かれている。
利点は、付随の図面によって表わされているような好適
な実施形態についての以下のより具体的な説明によって
明らかになる。図面では、参照符号は、どの図において
も同じ構成要素を示している。図面は必ずしも一定の比
率で描かれてはおらず、本発明の原理の説明に重点が置
かれている。
【００８６】まず、ラインプラズマソースを備えた第１
の実施形態の反応器の構造を説明する。
の実施形態の反応器の構造を説明する。
【００８７】図１において、処理される上面２０Ｓを有
する半導体ウェハ２０が、本発明のプラズマ反応器２５
のプラズマソース２４の実施形態に対して、矢印２２に
よって示される移動方向に移動しているのが示されてい
る。ここで用いられるように、表面の「処理」には、洗
浄、エッチング、直接酸化、例えば酸化（例えばゲート
酸化）層の堆積のような表面の／表面上への（例えば酸
化物または窒化物）の堆積、のうちの１つ以上が含まれ
る。
する半導体ウェハ２０が、本発明のプラズマ反応器２５
のプラズマソース２４の実施形態に対して、矢印２２に
よって示される移動方向に移動しているのが示されてい
る。ここで用いられるように、表面の「処理」には、洗
浄、エッチング、直接酸化、例えば酸化（例えばゲート
酸化）層の堆積のような表面の／表面上への（例えば酸
化物または窒化物）の堆積、のうちの１つ以上が含まれ
る。
【００８８】プラズマソース２４は、プラズマチャンバ
３０を有する。プラズマチャンバ３０は、実質的に細長
い直方体ボリュームを規定する壁を有する。さらに図２
を参照するとさらに理解されるように、プラズマチャン
バ３０は、チャンバ側壁３４ＳＬ及び３４ＳＲ、チャン
バ端面壁３４Ｅ、及びチャンバ頂部壁３４Ｔを有する。
プラズマチャンバ３０のチャンバ頂部壁３４Ｔの反対側
の面は開口し、チャンバ放出口３６を形成している。例
示する実施形態において、チャンバ放出口３６は、ウェ
ハ上面２０Ｓに平行な平面に形成されている。プラズマ
チャンバ３０の壁は、構造的に補強リブが設けられ、例
えば補修の目的で取り外し可能な裏板を有し得るステン
レス鋼で形成されている。
３０を有する。プラズマチャンバ３０は、実質的に細長
い直方体ボリュームを規定する壁を有する。さらに図２
を参照するとさらに理解されるように、プラズマチャン
バ３０は、チャンバ側壁３４ＳＬ及び３４ＳＲ、チャン
バ端面壁３４Ｅ、及びチャンバ頂部壁３４Ｔを有する。
プラズマチャンバ３０のチャンバ頂部壁３４Ｔの反対側
の面は開口し、チャンバ放出口３６を形成している。例
示する実施形態において、チャンバ放出口３６は、ウェ
ハ上面２０Ｓに平行な平面に形成されている。プラズマ
チャンバ３０の壁は、構造的に補強リブが設けられ、例
えば補修の目的で取り外し可能な裏板を有し得るステン
レス鋼で形成されている。
【００８９】図３に示すように、プラズマチャンバ３０
は、プラズマチャンバ３０を真空に引く真空ポンプ３８
に接続されている。真空容器の提供に加えて、プラズマ
チャンバ３０の壁はまた、電気接地基準を提供する。
は、プラズマチャンバ３０を真空に引く真空ポンプ３８
に接続されている。真空容器の提供に加えて、プラズマ
チャンバ３０の壁はまた、電気接地基準を提供する。
【００９０】図２は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有するデカ
ルトチャンバ参照フレームに関してプラズマチャンバ３
０を位置している。図２のデカルトシステムにおいて、
ウェハの上面２０Ｓは、Ｘ−Ｚ面に対して平行な平面に
存在し、ウェハの移動方向２２は、＋Ｘ軸方向にある。
Ｚ軸方向は、ここでは長手方向として示され、Ｙ軸方向
は、ウェハ上面２０Ｓに対して垂直である。
ルトチャンバ参照フレームに関してプラズマチャンバ３
０を位置している。図２のデカルトシステムにおいて、
ウェハの上面２０Ｓは、Ｘ−Ｚ面に対して平行な平面に
存在し、ウェハの移動方向２２は、＋Ｘ軸方向にある。
Ｚ軸方向は、ここでは長手方向として示され、Ｙ軸方向
は、ウェハ上面２０Ｓに対して垂直である。
【００９１】図２からさらに理解されるように、プラズ
マチャンバ３０は、Ｚ軸（すなわち、長手方向）に沿っ
て内長Ｌ１を有し、Ｘ軸、すなわち移動方向に沿って内
長Ｌ２を有し、Ｙ軸方向に沿って内長Ｌ３を有する。同
様に、チャンバ放出口３６は、Ｚ軸（すなわち、長手方
向）に沿って長さＬ１を有し、Ｘ軸、すなわち移動方向
に沿って長さＬ２を有する。長さＬ２と長さＬ３とのア
スペクト比は１：３から１：１０の範囲であり、例示す
る実施形態においては、長さＬ２及び長さＬ３はそれぞ
れ４インチ及び３６インチである。長さＬ１は、例えば
４８インチほどであり得る。
マチャンバ３０は、Ｚ軸（すなわち、長手方向）に沿っ
て内長Ｌ１を有し、Ｘ軸、すなわち移動方向に沿って内
長Ｌ２を有し、Ｙ軸方向に沿って内長Ｌ３を有する。同
様に、チャンバ放出口３６は、Ｚ軸（すなわち、長手方
向）に沿って長さＬ１を有し、Ｘ軸、すなわち移動方向
に沿って長さＬ２を有する。長さＬ２と長さＬ３とのア
スペクト比は１：３から１：１０の範囲であり、例示す
る実施形態においては、長さＬ２及び長さＬ３はそれぞ
れ４インチ及び３６インチである。長さＬ１は、例えば
４８インチほどであり得る。
【００９２】図２に示すように、放出口３６の最長寸法
Ｌ１は、長さＳＬ（ウェハ長手方向における反応表面の
長さ）よりも長い。特にＬ１＝ＳＬ＋２Ｅであって、Ｅ
（長手エッジマージンとして公知）は、好ましくは２．
５インチである。
Ｌ１は、長さＳＬ（ウェハ長手方向における反応表面の
長さ）よりも長い。特にＬ１＝ＳＬ＋２Ｅであって、Ｅ
（長手エッジマージンとして公知）は、好ましくは２．
５インチである。
【００９３】Ｚ軸方向のチャンバ放出口３６のアスペク
ト比、特に放出口３６の細長い形状を考慮し、ここでは
プラズマソース２４を「ライン」または「リニア」ソー
スと呼ぶ。プラズマソース２４の「ライン」は、長手方
向（すなわち、Ｚ軸方向）に延びている。
ト比、特に放出口３６の細長い形状を考慮し、ここでは
プラズマソース２４を「ライン」または「リニア」ソー
スと呼ぶ。プラズマソース２４の「ライン」は、長手方
向（すなわち、Ｚ軸方向）に延びている。
【００９４】プラズマチャンバ３０は、機能的に、プラ
ズマ領域４０とドリフト領域４２とに内部が分離されて
いる。プラズマ領域４０は、プラズマ４５（ここで活性
種が生成される）とアフターグロー４６（ここで崩壊す
る放射活性種が移動する）とを含む放射性種のボリュー
ム４４を有する。ドリフト領域４２は、放射性ボリュー
ム４４と、非放射性活性種が移動する放出口３６との間
のプラズマチャンバの部分である。ドリフト領域４２
は、選択されなかった活性種（例えば、短命な活性種）
を濾過して除去し、非常に動的な活性種の衝突の機会を
与え、それによって、ウェハ表面２０Ｓへの損傷を防止
する役割を果たす。さらに、フローを有するドリフト領
域４２は、反応ガスがプラズマ４５へ逆流するのを減少
させる助けをする。
ズマ領域４０とドリフト領域４２とに内部が分離されて
いる。プラズマ領域４０は、プラズマ４５（ここで活性
種が生成される）とアフターグロー４６（ここで崩壊す
る放射活性種が移動する）とを含む放射性種のボリュー
ム４４を有する。ドリフト領域４２は、放射性ボリュー
ム４４と、非放射性活性種が移動する放出口３６との間
のプラズマチャンバの部分である。ドリフト領域４２
は、選択されなかった活性種（例えば、短命な活性種）
を濾過して除去し、非常に動的な活性種の衝突の機会を
与え、それによって、ウェハ表面２０Ｓへの損傷を防止
する役割を果たす。さらに、フローを有するドリフト領
域４２は、反応ガスがプラズマ４５へ逆流するのを減少
させる助けをする。
【００９５】プラズマ領域４０において、チャンバ側壁
３４ＳＬ及び３４ＳＲには、対向する水晶誘電窓４８が
設けられている。図１に示すように、プラズマソース２
４はさらに、電界アプリケータ５０を有する。電界アプ
リケータ５０は、プラズマ領域４０におけるプラズマ４
５を通して水晶窓４８の近傍のＸ軸方向に電界を結合さ
せるために、プラズマチャンバ３０の外側に配置されて
いる。電界アプリケータ５０は、Ｙ軸方向にプラズマチ
ャンバ３０の約上半分に沿って延長している。電界アプ
リケータ５０は、シールド５２の中に収容されている。
以下、電界アプリケータ５０の異なる実施形態について
説明する。
３４ＳＬ及び３４ＳＲには、対向する水晶誘電窓４８が
設けられている。図１に示すように、プラズマソース２
４はさらに、電界アプリケータ５０を有する。電界アプ
リケータ５０は、プラズマ領域４０におけるプラズマ４
５を通して水晶窓４８の近傍のＸ軸方向に電界を結合さ
せるために、プラズマチャンバ３０の外側に配置されて
いる。電界アプリケータ５０は、Ｙ軸方向にプラズマチ
ャンバ３０の約上半分に沿って延長している。電界アプ
リケータ５０は、シールド５２の中に収容されている。
以下、電界アプリケータ５０の異なる実施形態について
説明する。
【００９６】プラズマソース２４は、励起ガスとして用
いられ得る励起性ガスを供給するための送達システム６
０を有する（図３を参照）。励起性ガス源５２は、マス
フロー制御器５４の入力に接続され、マスフロー制御器
５４の出力は、弁５６を介して導管５８によって励起性
ガス排出マニホールド６０に接続されている。励起性ガ
ス排出マニホールド６０は、プラズマチャンバ頂部壁３
４Ｔの上に配置され、Ｚ軸方向に沿って延長している。
励起性ガスは、励起性ガス排出マニホールド６０の下側
に設けられたオリフィス６２を通して、プラズマチャン
バ３０に導入される。
いられ得る励起性ガスを供給するための送達システム６
０を有する（図３を参照）。励起性ガス源５２は、マス
フロー制御器５４の入力に接続され、マスフロー制御器
５４の出力は、弁５６を介して導管５８によって励起性
ガス排出マニホールド６０に接続されている。励起性ガ
ス排出マニホールド６０は、プラズマチャンバ頂部壁３
４Ｔの上に配置され、Ｚ軸方向に沿って延長している。
励起性ガスは、励起性ガス排出マニホールド６０の下側
に設けられたオリフィス６２を通して、プラズマチャン
バ３０に導入される。
【００９７】プラズマソース２４はまた、反応ガス送達
システム８８を有する（図３を参照）。反応ガス送達シ
ステムは、プラズマチャンバ３０のドリフト領域４２を
通して延長する反応ガス排出マニホールド９０を有す
る。反応ガス排出マニホールド９０の長軸は、長手方向
（すなわち、Ｚ軸に平行）に延びている。反応ガス排出
マニホールド９０は、下側１８０゜の周辺上に設けられ
たオリフィス９１を有する。また、図３に示すように、
反応ガス排出マニホールド９０は、プラズマチャンバ端
部壁３４Ｅを通して、シラン導管９２と連絡している。
シラン導管９２は、マスフロー制御器９４の放出口に弁
９３を介して接続している。マスフロー制御器９４は、
反応ガス源９６に接続する注入口を有する。
システム８８を有する（図３を参照）。反応ガス送達シ
ステムは、プラズマチャンバ３０のドリフト領域４２を
通して延長する反応ガス排出マニホールド９０を有す
る。反応ガス排出マニホールド９０の長軸は、長手方向
（すなわち、Ｚ軸に平行）に延びている。反応ガス排出
マニホールド９０は、下側１８０゜の周辺上に設けられ
たオリフィス９１を有する。また、図３に示すように、
反応ガス排出マニホールド９０は、プラズマチャンバ端
部壁３４Ｅを通して、シラン導管９２と連絡している。
シラン導管９２は、マスフロー制御器９４の放出口に弁
９３を介して接続している。マスフロー制御器９４は、
反応ガス源９６に接続する注入口を有する。
【００９８】プラズマソース２４に加えて、プラズマ反
応器２５はさらに、排出システム１００を有する。排出
システム１００は、２つの排出プレナムセクション１０
２Ｌ及び１０２Ｒを有する排出プレナム１０２を有す
る。プレナム１０２は、プレナム外壁１０３Ｌ及び１０
３Ｒを有するプレナム壁によって形成されている。図１
に示すように、排出プレナムセクション１０２Ｌは、プ
ラズマチャンバ側壁３４ＳＬの下部と当接し、一方、排
出プレナムセクション１０２Ｒは、プラズマチャンバ側
壁３４ＳＲの下部に当接している。従って、ドリフト領
域４２を含めてプラズマチャンバ３０の下部は、排出プ
レナムセクション１０２Ｌ及び１０２Ｒによって挟まれ
ている。図３に示すように、排出プレナムセクション１
０２Ｌ及び１０２Ｒはその前後部分で接続し、排出マニ
ホールド１０４を形成している。図３に示すように、排
出マニホールド１０４は、プラズマチャンバ端面壁３４
Ｅの周囲を覆い、それぞれの排出導管１０６の第１の端
部と連絡している。各排出導管１０６は、その中間に設
けられたちょう形弁１０７を有し、排出ポンプ１０８に
接続している。ちょう形弁１０７は、圧力制御器（不図
示）によって制御され、この制御器は、従来の様式で、
プラズマチャンバ３０の中の圧力トランスデューサ（例
えばキャパシタンスモノメータ）に接続し、真空ポンプ
の速度を制御する。
応器２５はさらに、排出システム１００を有する。排出
システム１００は、２つの排出プレナムセクション１０
２Ｌ及び１０２Ｒを有する排出プレナム１０２を有す
る。プレナム１０２は、プレナム外壁１０３Ｌ及び１０
３Ｒを有するプレナム壁によって形成されている。図１
に示すように、排出プレナムセクション１０２Ｌは、プ
ラズマチャンバ側壁３４ＳＬの下部と当接し、一方、排
出プレナムセクション１０２Ｒは、プラズマチャンバ側
壁３４ＳＲの下部に当接している。従って、ドリフト領
域４２を含めてプラズマチャンバ３０の下部は、排出プ
レナムセクション１０２Ｌ及び１０２Ｒによって挟まれ
ている。図３に示すように、排出プレナムセクション１
０２Ｌ及び１０２Ｒはその前後部分で接続し、排出マニ
ホールド１０４を形成している。図３に示すように、排
出マニホールド１０４は、プラズマチャンバ端面壁３４
Ｅの周囲を覆い、それぞれの排出導管１０６の第１の端
部と連絡している。各排出導管１０６は、その中間に設
けられたちょう形弁１０７を有し、排出ポンプ１０８に
接続している。ちょう形弁１０７は、圧力制御器（不図
示）によって制御され、この制御器は、従来の様式で、
プラズマチャンバ３０の中の圧力トランスデューサ（例
えばキャパシタンスモノメータ）に接続し、真空ポンプ
の速度を制御する。
【００９９】プレナム外壁１０３Ｌ、１０３Ｒは、それ
ぞれ、その下端部に取り付けられ、角度をもってぶらさ
げられたバッフル１１２Ｌ、１１２Ｒを有する。排出注
入口１１４は、各バッフル１１２とプラズマチャンバ放
出口３６との間に設けられている。排出注入口１１４Ｌ
は、バッフル１１２Ｌとプラズマチャンバ放出口３６と
の間に形成され、排出注入口１１４Ｒは、バッフル１１
２Ｒとプラズマチャンバ放出口３６との間に形成されて
いる。すなわち、プラズマチャンバ放出口３６は、第１
排出注入口と第２排出注入口との間（例えば、排出注入
口１１４Ｌと排出注入口１１４Ｒとの間）に配置されて
いる。例えば、図４に示すように、プラズマチャンバ放
出口３６及び排出注入口１１４は、長手方向（すなわ
ち、Ｚ軸方向）に主要サイズを有する細長い開口部を有
する。排出口１１４は、プラズマチャンバ内のプラズマ
チャンバ放出口３６に隣接して平行に延びている。ウェ
ハ表面２０Ｓの上方であるがプラズマチャンバ放出口３
６の下方であり、バッフル１１２Ｌとバッフル１１２Ｒ
との間の空間を、堆積ゾーンまたは反応ゾーンＷと呼
ぶ。ウェハ表面２０Ｓに対してバッフル１１２Ｒ、１１
２Ｌの最小隙間を設け、漏出及び浸入を最小限にするこ
とが望ましい。
ぞれ、その下端部に取り付けられ、角度をもってぶらさ
げられたバッフル１１２Ｌ、１１２Ｒを有する。排出注
入口１１４は、各バッフル１１２とプラズマチャンバ放
出口３６との間に設けられている。排出注入口１１４Ｌ
は、バッフル１１２Ｌとプラズマチャンバ放出口３６と
の間に形成され、排出注入口１１４Ｒは、バッフル１１
２Ｒとプラズマチャンバ放出口３６との間に形成されて
いる。すなわち、プラズマチャンバ放出口３６は、第１
排出注入口と第２排出注入口との間（例えば、排出注入
口１１４Ｌと排出注入口１１４Ｒとの間）に配置されて
いる。例えば、図４に示すように、プラズマチャンバ放
出口３６及び排出注入口１１４は、長手方向（すなわ
ち、Ｚ軸方向）に主要サイズを有する細長い開口部を有
する。排出口１１４は、プラズマチャンバ内のプラズマ
チャンバ放出口３６に隣接して平行に延びている。ウェ
ハ表面２０Ｓの上方であるがプラズマチャンバ放出口３
６の下方であり、バッフル１１２Ｌとバッフル１１２Ｒ
との間の空間を、堆積ゾーンまたは反応ゾーンＷと呼
ぶ。ウェハ表面２０Ｓに対してバッフル１１２Ｒ、１１
２Ｌの最小隙間を設け、漏出及び浸入を最小限にするこ
とが望ましい。
【０１００】図１にさらに示すように、プラズマ反応器
２５は、コンベヤ１２０を有する移動システムを有す
る。ウェハ２０は、コンベヤ１２０によって方向２２に
移動される。コンベヤ１２０は、適切なタイプであるな
らば、いかなるタイプをもとり得る。例えば、ウェハ２
０が搭載されるタイプのコンベヤ、または内部に形成さ
れた開口でウェハ２０と係合するタイプである。
２５は、コンベヤ１２０を有する移動システムを有す
る。ウェハ２０は、コンベヤ１２０によって方向２２に
移動される。コンベヤ１２０は、適切なタイプであるな
らば、いかなるタイプをもとり得る。例えば、ウェハ２
０が搭載されるタイプのコンベヤ、または内部に形成さ
れた開口でウェハ２０と係合するタイプである。
【０１０１】ウェハ２０がプラズマチャンバ放出口３６
を通過して移動する間に、加熱動作が加熱システム１３
０によって行われる。加熱システム１３０は、ある実施
形態において、従来技術で公知であるような、例えば加
熱素子が内蔵された熱放射性ブロックを有する。加熱シ
ステム１３０は、ウェハ２０を６００℃未満の温度、ま
た所望される場合には、３００℃から３５０℃までの範
囲に加熱する。ある実施形態では、加熱システム１３０
は、チャンバ放出口３６の下で方向２２にウェハ２０と
共に移動する。
を通過して移動する間に、加熱動作が加熱システム１３
０によって行われる。加熱システム１３０は、ある実施
形態において、従来技術で公知であるような、例えば加
熱素子が内蔵された熱放射性ブロックを有する。加熱シ
ステム１３０は、ウェハ２０を６００℃未満の温度、ま
た所望される場合には、３００℃から３５０℃までの範
囲に加熱する。ある実施形態では、加熱システム１３０
は、チャンバ放出口３６の下で方向２２にウェハ２０と
共に移動する。
【０１０２】上記のシステムの１つまたはそれ以上に関
して、種々の改変がなされ得ることが理解されなければ
ならない。例えば、反応ガス送達システム及び排出シス
テムは、図７に示すように、対向するプラズマチャンバ
側壁３４ＳＬ及び３４ＳＲに設けられたオリフィス９
１’を通して反応ガスが導入されるように、再構成され
得る。反応ガスは、導管９２’を通してオリフィス９
１’に供給される。
して、種々の改変がなされ得ることが理解されなければ
ならない。例えば、反応ガス送達システム及び排出シス
テムは、図７に示すように、対向するプラズマチャンバ
側壁３４ＳＬ及び３４ＳＲに設けられたオリフィス９
１’を通して反応ガスが導入されるように、再構成され
得る。反応ガスは、導管９２’を通してオリフィス９
１’に供給される。
【０１０３】電界アプリケータ５０の一つの実施形態を
図６に示す。図６の電界アプリケータ５０は、２つのス
トリップライン共振器３００Ｌ及び３００Ｒ、発振器管
アセンブリ３１０Ｌ及び３１０Ｒ、チューニングスクリ
ューアレイ３２０Ｌ及び３２０Ｒ、及びＲＦソース３２
２を有する。ストリップライン共振器３００Ｌ及び３０
０Ｒは、プラズマチャンバ３０の全長Ｌ１にわたってＺ
軸方向に延びている。Ｚ軸方向に間隔を置いて、共振器
３００Ｌは、それに接続された各発信器管アセンブリ３
１０Ｌを有し、共振器３００Ｒは、それに接続された各
発信器管アセンブリ３１０Ｒを有する。発信器管アセン
ブリ３１０Ｌ及び３１０Ｒは、ＲＦソース３２２に接続
している。例えば、４つの発信器管アセンブリ３１０Ｌ
及び３１０ＲがＺ軸方向に間隔を置いて設けられ得る。
チューニングスクリューアレイ３２０Ｌ及び３２０Ｒは
キャパシタンスを設定し、カップリング電界を調節する
のに用いられる。
図６に示す。図６の電界アプリケータ５０は、２つのス
トリップライン共振器３００Ｌ及び３００Ｒ、発振器管
アセンブリ３１０Ｌ及び３１０Ｒ、チューニングスクリ
ューアレイ３２０Ｌ及び３２０Ｒ、及びＲＦソース３２
２を有する。ストリップライン共振器３００Ｌ及び３０
０Ｒは、プラズマチャンバ３０の全長Ｌ１にわたってＺ
軸方向に延びている。Ｚ軸方向に間隔を置いて、共振器
３００Ｌは、それに接続された各発信器管アセンブリ３
１０Ｌを有し、共振器３００Ｒは、それに接続された各
発信器管アセンブリ３１０Ｒを有する。発信器管アセン
ブリ３１０Ｌ及び３１０Ｒは、ＲＦソース３２２に接続
している。例えば、４つの発信器管アセンブリ３１０Ｌ
及び３１０ＲがＺ軸方向に間隔を置いて設けられ得る。
チューニングスクリューアレイ３２０Ｌ及び３２０Ｒは
キャパシタンスを設定し、カップリング電界を調節する
のに用いられる。
【０１０４】いくつかの動作モードでは、ＲＦソース３
２２は１３．５６ＭＨｚで動作する。このような低周波
数では、共振器３００Ｌ及び３００Ｒは、Ｙ軸方向に適
切な長さを有していなければならない。１００ＭＨｚな
どの比較的高い周波数モードでは、Ｙ軸方向の共振器３
００Ｌ及び３００Ｒの長さは比較的短い。
２２は１３．５６ＭＨｚで動作する。このような低周波
数では、共振器３００Ｌ及び３００Ｒは、Ｙ軸方向に適
切な長さを有していなければならない。１００ＭＨｚな
どの比較的高い周波数モードでは、Ｙ軸方向の共振器３
００Ｌ及び３００Ｒの長さは比較的短い。
【０１０５】有利なことに、約１００ＭＨｚの比較的高
い周波数モードにおけるＲＦソース３２２の動作は、電
圧を低下させ、反応速度を増加させ、ウェハ２０のスル
ープットレートを増加させる。例えば、１３．５６ＭＨ
ｚから１００ＭＨＺに増加させることによって、堆積速
度は、１分間当たり２０オングストロームから１分間当
たり８４オングストロームに増加し得る。高周波数動作
が深刻な問題を引き起こす従来の反応器とは対照的に、
ラインソース２４の形状及び動作パラメータは、高周波
数動作を首尾良く容易にする。
い周波数モードにおけるＲＦソース３２２の動作は、電
圧を低下させ、反応速度を増加させ、ウェハ２０のスル
ープットレートを増加させる。例えば、１３．５６ＭＨ
ｚから１００ＭＨＺに増加させることによって、堆積速
度は、１分間当たり２０オングストロームから１分間当
たり８４オングストロームに増加し得る。高周波数動作
が深刻な問題を引き起こす従来の反応器とは対照的に、
ラインソース２４の形状及び動作パラメータは、高周波
数動作を首尾良く容易にする。
【０１０６】ＲＦソース３２２の動作周波数は、望まし
い質を有する層の堆積などの処理において所定の性能係
数が得られるように設定され得る。性能係数は、ドリフ
ト領域を横切る電圧を平均自由行程の数で除算すること
によって得られる。ここで用いられているように、平均
自由行程は衝突間の平均距離である。
い質を有する層の堆積などの処理において所定の性能係
数が得られるように設定され得る。性能係数は、ドリフ
ト領域を横切る電圧を平均自由行程の数で除算すること
によって得られる。ここで用いられているように、平均
自由行程は衝突間の平均距離である。
【０１０７】一般の動作では、励起性ガス源５２からの
励起性ガスは、一定のフローレートで（マスフロー制御
器５４及び導管５８を介して）プラズマチャンバ３０に
与えられる。プラズマチャンバ３０では、励起性ガスは
電界アプリケータ５０によって励起され、プラズマ領域
４０の中にプラズマ４５を形成する。このようにして形
成されたプラズマは、複数の励起性種（高エネルギー状
態の酸素原子（Ｏ*）、酸素分子（Ｏ2 *）、酸素イオン
（Ｏ+、Ｏ2+）、アルゴンイオン（Ａｒ+）等）を有す
る。
励起性ガスは、一定のフローレートで（マスフロー制御
器５４及び導管５８を介して）プラズマチャンバ３０に
与えられる。プラズマチャンバ３０では、励起性ガスは
電界アプリケータ５０によって励起され、プラズマ領域
４０の中にプラズマ４５を形成する。このようにして形
成されたプラズマは、複数の励起性種（高エネルギー状
態の酸素原子（Ｏ*）、酸素分子（Ｏ2 *）、酸素イオン
（Ｏ+、Ｏ2+）、アルゴンイオン（Ａｒ+）等）を有す
る。
【０１０８】反応ゾーンＷに移動する間に、励起種に含
まれる大抵のイオンは、例えばプラズマチャンバ３０の
壁に衝突することによって、中和、熱中性子化、または
不活性化される。その結果、一重項デルタ状態の酸素分
子がドリフト領域４２に移動する優勢活性種となり、オ
リフィス９１を通して導入された反応ガスと、反応ガス
排出マニホールド９０の中で混合される。次に、混合ガ
スは、混合ガスが反応ゾーンＷの近傍でウェハ表面２０
Ｓにおいて／と気相反応するように、チャンバ放出口３
６を通して排出する。処理されている（例えば、反応し
ている）間に、ウェハ２０は、加熱システム１３０によ
って所定温度に加熱される。用いられるガスの特性を含
むパラメータに依存して、気相反応は、ウェハ表面２０
Ｓに対して洗浄、エッチング、酸化、または（例えば、
薄膜の）堆積のいずれかを行う。反応後、排出ガス及び
未反応ガスは、排出システム１００、特に、導管１０
６、弁１０７、プレナム１０２及び排出注入口１０４を
介して動作する排出ポンプ１０８によって除去される。
まれる大抵のイオンは、例えばプラズマチャンバ３０の
壁に衝突することによって、中和、熱中性子化、または
不活性化される。その結果、一重項デルタ状態の酸素分
子がドリフト領域４２に移動する優勢活性種となり、オ
リフィス９１を通して導入された反応ガスと、反応ガス
排出マニホールド９０の中で混合される。次に、混合ガ
スは、混合ガスが反応ゾーンＷの近傍でウェハ表面２０
Ｓにおいて／と気相反応するように、チャンバ放出口３
６を通して排出する。処理されている（例えば、反応し
ている）間に、ウェハ２０は、加熱システム１３０によ
って所定温度に加熱される。用いられるガスの特性を含
むパラメータに依存して、気相反応は、ウェハ表面２０
Ｓに対して洗浄、エッチング、酸化、または（例えば、
薄膜の）堆積のいずれかを行う。反応後、排出ガス及び
未反応ガスは、排出システム１００、特に、導管１０
６、弁１０７、プレナム１０２及び排出注入口１０４を
介して動作する排出ポンプ１０８によって除去される。
【０１０９】図２に示すように、放射性種のボリューム
４４は、Ｚ軸に沿って長さＰZの投影、Ｙ軸に沿って長
さＰYの投影、及びＸ軸に沿って長さＰXの投影を有す
る。長さＰXは、長さＰY及びＰZよりもかなり短く、
ＰX：ＰYの比は、約１：３から１：１０の範囲である。
チャンバ放出口３６の長さＰZ及び長さＰYは、実験結果
に従って、ウェハの上に所望の処理を施すように変更ま
たは調整され得る。
４４は、Ｚ軸に沿って長さＰZの投影、Ｙ軸に沿って長
さＰYの投影、及びＸ軸に沿って長さＰXの投影を有す
る。長さＰXは、長さＰY及びＰZよりもかなり短く、
ＰX：ＰYの比は、約１：３から１：１０の範囲である。
チャンバ放出口３６の長さＰZ及び長さＰYは、実験結果
に従って、ウェハの上に所望の処理を施すように変更ま
たは調整され得る。
【０１１０】例示する実施形態において、ＰXは、好ま
しくは４インチである。長さＰYは、プラズマチャンバ
３０の中の圧力や励起性ガスのフローレートを含む多数
の因子の関数である。さらに、長さＰYは、そのとき実
行される特定の動作（処理）に依存し得る。例えば、洗
浄処理のためには、ボリューム４４は、Ｙ軸に沿ってプ
ラズマチャンバ３０の実質的に全長にわたって延び得
る。チャンバ放出口３６の長さＰX及び長さＰYは、実験
結果に従って、ウェハの上に所望の処理を施すように変
更または調整され得る。
しくは４インチである。長さＰYは、プラズマチャンバ
３０の中の圧力や励起性ガスのフローレートを含む多数
の因子の関数である。さらに、長さＰYは、そのとき実
行される特定の動作（処理）に依存し得る。例えば、洗
浄処理のためには、ボリューム４４は、Ｙ軸に沿ってプ
ラズマチャンバ３０の実質的に全長にわたって延び得
る。チャンバ放出口３６の長さＰX及び長さＰYは、実験
結果に従って、ウェハの上に所望の処理を施すように変
更または調整され得る。
【０１１１】プラズマ４５はウェハ表面２０Ｓに投影さ
れた最も短い寸法を有するので、プラズマ４５は、ウェ
ハ表面２０Ｓに対して「オンエッジ（on-edge)」配向状
態にあると言われる。さらに、ＰX：ＰYの比及びＰX：
ＰZの比を考慮すると、プラズマ４５は、「フラット（f
lat)」プラズマボリュームであると言われる。
れた最も短い寸法を有するので、プラズマ４５は、ウェ
ハ表面２０Ｓに対して「オンエッジ（on-edge)」配向状
態にあると言われる。さらに、ＰX：ＰYの比及びＰX：
ＰZの比を考慮すると、プラズマ４５は、「フラット（f
lat)」プラズマボリュームであると言われる。
【０１１２】さらに、図１に示すように、放射性ボリュ
ーム４４は、ウェハ表面２０ＳからＹ軸に沿って距離Ｄ
だけ離されている。洗浄処理を除くと、距離Ｄは、典型
的には平均自由行程の６〜１２倍で、約２０インチのオ
ーダであるのが好ましい。このような典型的な分離を考
慮すると、プラズマ４５はウェハ表面２０Ｓから遠くに
配置され、従って、プラズマ反応器２５はリモート反応
器と呼ばれる。
ーム４４は、ウェハ表面２０ＳからＹ軸に沿って距離Ｄ
だけ離されている。洗浄処理を除くと、距離Ｄは、典型
的には平均自由行程の６〜１２倍で、約２０インチのオ
ーダであるのが好ましい。このような典型的な分離を考
慮すると、プラズマ４５はウェハ表面２０Ｓから遠くに
配置され、従って、プラズマ反応器２５はリモート反応
器と呼ばれる。
【０１１３】次に、ラインプラズマソースを有する第２
の実施形態の反応器を説明する。
の実施形態の反応器を説明する。
【０１１４】図５は、本発明の第２の実施形態によるプ
ラズマ反応器２５’を示す。図５において、図１の実施
形態に類似した反応器の構成要素には、同一の、しかし
プライム’を有する参照符号が付してある。真空システ
ムなどの反応器２５’のいくつかの局面は特に図示して
いないが、図１の反応器２５から類推することによって
理解される。
ラズマ反応器２５’を示す。図５において、図１の実施
形態に類似した反応器の構成要素には、同一の、しかし
プライム’を有する参照符号が付してある。真空システ
ムなどの反応器２５’のいくつかの局面は特に図示して
いないが、図１の反応器２５から類推することによって
理解される。
【０１１５】図５から理解されるように、反応器２５’
は、ウェハ２０’を反転させた配向で配置する。例え
ば、ウェハ２０’は、逆さまの状態で反応ゾーンＷ’を
通過して搬送される。反応器２５’は、長く延びた直方
体プラズマ生成セクション５３２及び非生成セクション
５３４を有するプラズマチャンバ５３０を備えたライン
プラズマソース２４’を有する。プラズマ生成セクショ
ン５３２及び非生成セクション５３４は、Ｚ軸方向（す
なわち、図５の面に対して垂直な方向）にかなり延長し
ている。
は、ウェハ２０’を反転させた配向で配置する。例え
ば、ウェハ２０’は、逆さまの状態で反応ゾーンＷ’を
通過して搬送される。反応器２５’は、長く延びた直方
体プラズマ生成セクション５３２及び非生成セクション
５３４を有するプラズマチャンバ５３０を備えたライン
プラズマソース２４’を有する。プラズマ生成セクショ
ン５３２及び非生成セクション５３４は、Ｚ軸方向（す
なわち、図５の面に対して垂直な方向）にかなり延長し
ている。
【０１１６】図５に示すように、プラズマ生成セクショ
ン５３２は、その周囲に巻き付いた電気巻き線またはコ
イル５４０を有し、電気巻き線は、ＲＦソース５４２に
接続している。高パワーモードの動作においては、コイ
ル５４０は、さらに磁界成分を提供する。
ン５３２は、その周囲に巻き付いた電気巻き線またはコ
イル５４０を有し、電気巻き線は、ＲＦソース５４２に
接続している。高パワーモードの動作においては、コイ
ル５４０は、さらに磁界成分を提供する。
【０１１７】非生成セクション５３４は、Ｚ軸（すなわ
ち、ウェハ２０’の表面２０Ｓ’）に対して角度をもっ
て傾斜し、チャンバ放出口３６’を有する。チャンバ放
出口３６’の長さが、Ｘ軸方向よりもＺ軸方向に比較的
長くなっていることを考慮すると、プラズマチャンバ放
出口３６’は、反応器２５の放出口３６と同様、実質的
にリニア開口部として見られる。
ち、ウェハ２０’の表面２０Ｓ’）に対して角度をもっ
て傾斜し、チャンバ放出口３６’を有する。チャンバ放
出口３６’の長さが、Ｘ軸方向よりもＺ軸方向に比較的
長くなっていることを考慮すると、プラズマチャンバ放
出口３６’は、反応器２５の放出口３６と同様、実質的
にリニア開口部として見られる。
【０１１８】排出システム１００’は、排出ポンプ１０
８’に接続された排出プレナム１０２’を有する。図５
に示すように、プレナム１０２’は、断面が実質的に四
辺形（例えば正方形）であり、プラズマチャンバ放出口
３６’に近接した角には、Ｚ軸方向に延びた排出注入口
１１４’を有する。
８’に接続された排出プレナム１０２’を有する。図５
に示すように、プレナム１０２’は、断面が実質的に四
辺形（例えば正方形）であり、プラズマチャンバ放出口
３６’に近接した角には、Ｚ軸方向に延びた排出注入口
１１４’を有する。
【０１１９】本発明のラインプラズマソース２４及び２
４’では、励起される必要があるガスのみが、反応ガス
の最小直接励起を用いてプラズマ領域４０の中で励起さ
れる。このようにして形成された薄膜は、その組成が非
常に安定し、高密度である。
４’では、励起される必要があるガスのみが、反応ガス
の最小直接励起を用いてプラズマ領域４０の中で励起さ
れる。このようにして形成された薄膜は、その組成が非
常に安定し、高密度である。
【０１２０】反応ゾーンＷ及びウェハ表面２０Ｓからプ
ラズマ４５を分離または遠くに離して配置することによ
って、密度の高いイオン等（例えば、高運動エネルギー
イオン）は、反応ゾーンＷまたはウェハ表面２０Ｓに到
達する前に中和及び／または熱中性子化され、それによ
って、ウェハ表面２０Ｓへの損傷が防止される。
ラズマ４５を分離または遠くに離して配置することによ
って、密度の高いイオン等（例えば、高運動エネルギー
イオン）は、反応ゾーンＷまたはウェハ表面２０Ｓに到
達する前に中和及び／または熱中性子化され、それによ
って、ウェハ表面２０Ｓへの損傷が防止される。
【０１２１】プラズマラインソース２４及び２４’は、
低温（例えば、６００℃未満であって、さらには３００
℃〜３５０℃までの範囲の低温）プロセスで動作し、そ
の結果、試料２２の表面の水素は、高温プラズマ反応器
内で起こるように自動的には除去されない。むしろ本発
明では、試料２２の表面の水素は、優勢活性種となる一
重項デルタ状態の酸素分子の選択によって容易になる置
換反応によって除去される。従って、ここで「優勢（do
minant)」活性種と呼ばれるものは、準安定状態である
一重項デルタ状態の酸素分子のことである。
低温（例えば、６００℃未満であって、さらには３００
℃〜３５０℃までの範囲の低温）プロセスで動作し、そ
の結果、試料２２の表面の水素は、高温プラズマ反応器
内で起こるように自動的には除去されない。むしろ本発
明では、試料２２の表面の水素は、優勢活性種となる一
重項デルタ状態の酸素分子の選択によって容易になる置
換反応によって除去される。従って、ここで「優勢（do
minant)」活性種と呼ばれるものは、準安定状態である
一重項デルタ状態の酸素分子のことである。
【０１２２】有利なことに、選択された優勢活性種は、
プラズマチャンバ３０の壁と衝突することによっても下
方遷移せず、気相における衝突によっても下方遷移しな
い。従って、選択された種は、プラズマ領域から試料２
２の表面への移動に耐え得る。このような残存性は重要
である。なぜなら、上述したように、プラズマ領域は、
試料表面２２Ｓへの運動エネルギーを有する衝突やそれ
に付随する表面欠陥を避けるために、試料２２から遠く
に離されているからである。
プラズマチャンバ３０の壁と衝突することによっても下
方遷移せず、気相における衝突によっても下方遷移しな
い。従って、選択された種は、プラズマ領域から試料２
２の表面への移動に耐え得る。このような残存性は重要
である。なぜなら、上述したように、プラズマ領域は、
試料表面２２Ｓへの運動エネルギーを有する衝突やそれ
に付随する表面欠陥を避けるために、試料２２から遠く
に離されているからである。
【０１２３】プラズマラインソース２４及び２４’によ
って容易にされた置換反応の一形態は、以下の通りであ
る。
って容易にされた置換反応の一形態は、以下の通りであ
る。
【０１２４】Ｓｉ−ＯＨ ＋ ＳｉＨ4 → Ｈ2 ＋
Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3 まず、リモートソース２４または２４’からの活性酸素
はＳｉ−Ｈと反応し、Ｓｉ−ＯＨを形成する。次に、試
料表面２２ＳでＯＨ基と結合しているシリコンに対し
て、入射したシランＳｉＨ4は酸素から水素結合を除去
し、酸素は２つのシリコンを架橋する。次に、最も外側
にあるシリコンは水素化され、その水素結合は、酸化し
て置換される次のポイントとなり得、それによって、水
素を表面から追い払う。
Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3 まず、リモートソース２４または２４’からの活性酸素
はＳｉ−Ｈと反応し、Ｓｉ−ＯＨを形成する。次に、試
料表面２２ＳでＯＨ基と結合しているシリコンに対し
て、入射したシランＳｉＨ4は酸素から水素結合を除去
し、酸素は２つのシリコンを架橋する。次に、最も外側
にあるシリコンは水素化され、その水素結合は、酸化し
て置換される次のポイントとなり得、それによって、水
素を表面から追い払う。
【０１２５】上記の動作及び置換反応はモノシランの観
点から例示したが、ジシランもまた、水素を比較的に少
なく導入することによって有利に使用され得ることが当
業者には明らかである。
点から例示したが、ジシランもまた、水素を比較的に少
なく導入することによって有利に使用され得ることが当
業者には明らかである。
【０１２６】置換反応が有利に水素を表面から除去して
いる間に、プロセス副産物として残存する遊離水素は、
場合によると、望ましくない問題を生じ得る。特に、遊
離水素、ＯＨ、または水のいずれかの形態の水素がプラ
ズマに浸入すると、水素は、プラズマによって活性化さ
れる。水素の活性化反応の中には、ホット水素を生成す
るものもある。
いる間に、プロセス副産物として残存する遊離水素は、
場合によると、望ましくない問題を生じ得る。特に、遊
離水素、ＯＨ、または水のいずれかの形態の水素がプラ
ズマに浸入すると、水素は、プラズマによって活性化さ
れる。水素の活性化反応の中には、ホット水素を生成す
るものもある。
【０１２７】ホット水素は、非常に高速度の水素原子で
ある。高温プロセスでは、試料表面と反応するホット水
素は除去されるが、本発明のプロセスのような低温プロ
セスにおいては、ホット水素は、表面原子の第１結合層
の下方に浸透するのに十分な過剰エネルギーを有する。
散乱断面積が低いので、ホット水素は表面の下方に浸透
し、格子と衝突する。衝突すると、ホット水素は、確立
されたシリコン−酸素結合と反応し得、ＳｉＯＨ及びシ
リコンのダングリングボンドを生じさせる。上記の置換
反応が試料表面での水素除去に使用されているが、表面
の下方においては置換反応はあまり影響を与えず、ホッ
ト水素の影響を抑制し得ない。
ある。高温プロセスでは、試料表面と反応するホット水
素は除去されるが、本発明のプロセスのような低温プロ
セスにおいては、ホット水素は、表面原子の第１結合層
の下方に浸透するのに十分な過剰エネルギーを有する。
散乱断面積が低いので、ホット水素は表面の下方に浸透
し、格子と衝突する。衝突すると、ホット水素は、確立
されたシリコン−酸素結合と反応し得、ＳｉＯＨ及びシ
リコンのダングリングボンドを生じさせる。上記の置換
反応が試料表面での水素除去に使用されているが、表面
の下方においては置換反応はあまり影響を与えず、ホッ
ト水素の影響を抑制し得ない。
【０１２８】有利なことに、本発明のラインソース２４
及び２４’は、反応ゾーンＷ及びＷ’、ならびにプラズ
マチャンバ放出口３６及び３６’の近傍に排出システム
を設けることによって、ホット水素に関して上述したよ
うな副産物の問題を防止する。プラズマチャンバ放出口
及び排出注入口の両方を線形に設計することによって、
一次元フローフィールドが設けられる。この一次元フロ
ーフィールドは、試料の大きさに比較的無関係に、反応
物の導入及びプロセス副産物の排出の両方を制御する。
及び２４’は、反応ゾーンＷ及びＷ’、ならびにプラズ
マチャンバ放出口３６及び３６’の近傍に排出システム
を設けることによって、ホット水素に関して上述したよ
うな副産物の問題を防止する。プラズマチャンバ放出口
及び排出注入口の両方を線形に設計することによって、
一次元フローフィールドが設けられる。この一次元フロ
ーフィールドは、試料の大きさに比較的無関係に、反応
物の導入及びプロセス副産物の排出の両方を制御する。
【０１２９】プラズマチャンバ３０がウェハ２０よりも
距離ＥだけＺ軸方向に延長している（図４を参照）こと
によって、反応器端部壁３４Ｅにおける境界条件が避け
られる。端部壁３４Ｅを動作プラズマ４５のバルクから
比較的遠ざけることで、境界からは最小限の影響のみが
プラズマチャンバ３０に与えられるが、ウェハ２０に対
する反応に影響を与える程度ではなく、これによって、
反応の不均一性が最小限にされる。
距離ＥだけＺ軸方向に延長している（図４を参照）こと
によって、反応器端部壁３４Ｅにおける境界条件が避け
られる。端部壁３４Ｅを動作プラズマ４５のバルクから
比較的遠ざけることで、境界からは最小限の影響のみが
プラズマチャンバ３０に与えられるが、ウェハ２０に対
する反応に影響を与える程度ではなく、これによって、
反応の不均一性が最小限にされる。
【０１３０】実質的に平坦なボリュームのプラズマ４５
を生成することによって、本発明のラインソースは、反
応結果（例えば、堆積された材料の質）を向上させる励
起種の均一な分布を成し遂げる。このように、本発明
は、活性種の生成がボリュームの中心ではなく主にボリ
ュームの縁部で発生する大プラズマボリュームの従来の
問題を解決する。
を生成することによって、本発明のラインソースは、反
応結果（例えば、堆積された材料の質）を向上させる励
起種の均一な分布を成し遂げる。このように、本発明
は、活性種の生成がボリュームの中心ではなく主にボリ
ュームの縁部で発生する大プラズマボリュームの従来の
問題を解決する。
【０１３１】以下では、本発明のラインプラズマソース
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【０１３２】ラインプラズマソース２４の使用の一例に
おいて、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）は、ガラス基板に
よって保持される多結晶シリコン表面２０Ｓの上に堆積
される。酸素とアルゴンとの混合ガス、例えば、３００
ｓｃｃｍ（１分当たりの標準立方センチメートル）のフ
ローレートで与えられるアルゴンの中の２０％の酸素
が、励起性ガスとして用いられる。シラン（ＳｉＨ4）
と窒素との混合ガス、例えば、３００ｓｃｃｍのレート
で与えられる窒素の中の２％のシランが、反応ガスとし
て用いられる。プラズマ反応器２０は、１００ｍＴｏｒ
ｒから１Ｔｏｒｒまでの圧力下に保たれ、１３．５６Ｍ
Ｈｚの周波数で２００ＷのＲＦパワーが与えられる。加
熱システム１３０は、ウェハ２０を６００゜Ｆ未満の温
度に加熱する。
おいて、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）は、ガラス基板に
よって保持される多結晶シリコン表面２０Ｓの上に堆積
される。酸素とアルゴンとの混合ガス、例えば、３００
ｓｃｃｍ（１分当たりの標準立方センチメートル）のフ
ローレートで与えられるアルゴンの中の２０％の酸素
が、励起性ガスとして用いられる。シラン（ＳｉＨ4）
と窒素との混合ガス、例えば、３００ｓｃｃｍのレート
で与えられる窒素の中の２％のシランが、反応ガスとし
て用いられる。プラズマ反応器２０は、１００ｍＴｏｒ
ｒから１Ｔｏｒｒまでの圧力下に保たれ、１３．５６Ｍ
Ｈｚの周波数で２００ＷのＲＦパワーが与えられる。加
熱システム１３０は、ウェハ２０を６００゜Ｆ未満の温
度に加熱する。
【０１３３】図８は、反応器２５’などの反応器中で得
られるプラズマの均一性を示す。プラズマの均一性は、
光学測定によって決定される。図８から理解されるよう
に、２３インチの薄膜の長手方向に対して、±５％内の
プラズマの均一性が達成される。
られるプラズマの均一性を示す。プラズマの均一性は、
光学測定によって決定される。図８から理解されるよう
に、２３インチの薄膜の長手方向に対して、±５％内の
プラズマの均一性が達成される。
【０１３４】他の励起性ガス及び反応ガスが用いられる
ことが理解されなければならない。例えば、ＳｉＯ2を
生成するために、純粋な酸素、またはヘリウム中で希釈
された酸素が励起性ガスとして替わりに用いられ、ヘリ
ウム中で希釈されたシランが反応ガスとして替わりに用
いられる。
ことが理解されなければならない。例えば、ＳｉＯ2を
生成するために、純粋な酸素、またはヘリウム中で希釈
された酸素が励起性ガスとして替わりに用いられ、ヘリ
ウム中で希釈されたシランが反応ガスとして替わりに用
いられる。
【０１３５】さらに、ラインプラズマソース２４及び２
４’が、Ｓｉ3Ｎ4薄膜（励起性ガスとしてＮ2／Ａｒ、
ＮＨ4等が用いられ得る）など、ＳｉＯ2以外の膜の形成
に用いられ得ることが理解されなければならない。
４’が、Ｓｉ3Ｎ4薄膜（励起性ガスとしてＮ2／Ａｒ、
ＮＨ4等が用いられ得る）など、ＳｉＯ2以外の膜の形成
に用いられ得ることが理解されなければならない。
【０１３６】図１０は、上記の置換反応が不十分で、Ｓ
ｉＯ2膜がＯＨ基を有する条件下でＴＦＴのＳｉＯ2膜が
形成されるときの結果を示す。これは、反応ゾーンに対
するプラズマの分離または遠隔配置が不十分（すなわ
ち、プラズマが近すぎる）であり、ＳｉＨ4ガスがチャ
ンバ内に十分に供給されないときに、ＳｉＨ4ガスがプ
ラズマソースの擾乱によって分解されるためである。図
１０から理解されるように、ドレイン電流は応力条件の
影響を受けてシフトする。
ｉＯ2膜がＯＨ基を有する条件下でＴＦＴのＳｉＯ2膜が
形成されるときの結果を示す。これは、反応ゾーンに対
するプラズマの分離または遠隔配置が不十分（すなわ
ち、プラズマが近すぎる）であり、ＳｉＨ4ガスがチャ
ンバ内に十分に供給されないときに、ＳｉＨ4ガスがプ
ラズマソースの擾乱によって分解されるためである。図
１０から理解されるように、ドレイン電流は応力条件の
影響を受けてシフトする。
【０１３７】これに対して、図１１は、反応ゾーンから
のプラズマの分離または遠隔配置が十分であり、上記の
置換反応が十分である条件下でＳｉＯ2膜が形成される
ときの結果を示す。図１１から理解されるように、応力
条件の影響を受けた後のドレイン電流のシフトは無視で
きる程度である。
のプラズマの分離または遠隔配置が十分であり、上記の
置換反応が十分である条件下でＳｉＯ2膜が形成される
ときの結果を示す。図１１から理解されるように、応力
条件の影響を受けた後のドレイン電流のシフトは無視で
きる程度である。
【０１３８】次に、複数のブラズマソースを有するマル
チソース反応器の構造を説明する。
チソース反応器の構造を説明する。
【０１３９】図９は、入口ロードロック４０２及び出口
ロードロック４０４を有する反応器４００を例示する。
反応器４００は、複数の反応窓Ｗ1、Ｗ2、．．．ＷNを
有する。有利なことには、ウェハ２０は方向２２に移動
され、後続の処理工程の間で反応器４００から除去され
ない。例えば、ＯＮＯ膜（例えば、ＳｉＯ2／Ｓｉ3Ｎ4
／ＳｉＯ2の多層膜）が形成されるときには、ゾーンＷ1
を有する反応器４００の第１の成膜セクションでＯ2が
励起ガスとして使用され、ゾーンＷ2を有する反応器４
００の第２の成膜セクションでＮＨ4が励起ガスとして
使用され、ゾーンＷ3を有する反応器４００の第３の成
膜セクションでＯ2が励起ガスとして使用される。反応
器４００のこれらの第１、第２及び第３のセクションに
沿ってウェハ２０を移動させることによって、良好なＯ
ＮＯ膜が得られ得る。
ロードロック４０４を有する反応器４００を例示する。
反応器４００は、複数の反応窓Ｗ1、Ｗ2、．．．ＷNを
有する。有利なことには、ウェハ２０は方向２２に移動
され、後続の処理工程の間で反応器４００から除去され
ない。例えば、ＯＮＯ膜（例えば、ＳｉＯ2／Ｓｉ3Ｎ4
／ＳｉＯ2の多層膜）が形成されるときには、ゾーンＷ1
を有する反応器４００の第１の成膜セクションでＯ2が
励起ガスとして使用され、ゾーンＷ2を有する反応器４
００の第２の成膜セクションでＮＨ4が励起ガスとして
使用され、ゾーンＷ3を有する反応器４００の第３の成
膜セクションでＯ2が励起ガスとして使用される。反応
器４００のこれらの第１、第２及び第３のセクションに
沿ってウェハ２０を移動させることによって、良好なＯ
ＮＯ膜が得られ得る。
【０１４０】反応器４００の他の使用例としては、複数
のセクションが同一の処理を行い、それによってより迅
速なウェハの移動及びより迅速なスループットが成し遂
げられることが理解されなければならない。さらに、反
応器４００は、スループットの一致（例えば、すべての
セクションに対する処理の望ましい均一な時間間隔を決
定し、次に、その均一な時間間隔を考慮して、選択され
た処理をそれぞれ成し遂げるのに必要なセクションの適
切な数を決定すること）に有利である。
のセクションが同一の処理を行い、それによってより迅
速なウェハの移動及びより迅速なスループットが成し遂
げられることが理解されなければならない。さらに、反
応器４００は、スループットの一致（例えば、すべての
セクションに対する処理の望ましい均一な時間間隔を決
定し、次に、その均一な時間間隔を考慮して、選択され
た処理をそれぞれ成し遂げるのに必要なセクションの適
切な数を決定すること）に有利である。
【０１４１】本発明のマルチソース反応器４００は、そ
の異なるセクションに対して、図１の実施形態のソース
２４、または図５の実施形態のソース２５、或いはソー
ス２４及び２４’の組み合わせを用い得ることが理解さ
れなければならない。
の異なるセクションに対して、図１の実施形態のソース
２４、または図５の実施形態のソース２５、或いはソー
ス２４及び２４’の組み合わせを用い得ることが理解さ
れなければならない。
【０１４２】
【発明の効果】このように、本発明のラインプラズマソ
ース２４及び２４’は、プラズマ３０が反応ゾーンＷか
ら遠くに離れているリモートプラズマ法を用い、それに
よってウェハ表面２０Ｓへの損傷を軽減している。さら
に、励起される必要のあるガスのみがリモートプラズマ
法によって効率的に励起され得るため、基板に形成され
る薄膜の組成が制御され、結果として、高密度な高品質
薄膜が製造される。さらに、広い平坦な基板の上での薄
膜形成は、ウェハ２０がプラズマチャンバ放出口３６に
対して直交する方向に一定の速度で移動するラインプラ
ズマソース２４によって容易になる。
ース２４及び２４’は、プラズマ３０が反応ゾーンＷか
ら遠くに離れているリモートプラズマ法を用い、それに
よってウェハ表面２０Ｓへの損傷を軽減している。さら
に、励起される必要のあるガスのみがリモートプラズマ
法によって効率的に励起され得るため、基板に形成され
る薄膜の組成が制御され、結果として、高密度な高品質
薄膜が製造される。さらに、広い平坦な基板の上での薄
膜形成は、ウェハ２０がプラズマチャンバ放出口３６に
対して直交する方向に一定の速度で移動するラインプラ
ズマソース２４によって容易になる。
【０１４３】有利なことに、従来システムとは違って、
本発明のラインプラズマソース２４及び２４’は、Ｓｉ
ＯＨから水素を除去するために、少なくとも６００℃
（より適切には、少なくとも７００℃）の温度を必要と
しない。むしろ、本発明によりプラズマ４５を遠隔に配
置することにより、水素は化学置換反応によって容易に
除去され、ＳｉＨ4はプラズマ電位を用いて分解され
る。これにより、組成の観点から適切な、水素の含有量
の少ないＳｉＯ2膜が形成される。さらに、従来の平行
板型プラズマ相堆積装置は、通常、水素及び水などの反
応副産物を再励起し、これらの副産物はＳｉＯ膜に取り
入れられてＳｉＯ2膜の質を低下させるが、このような
問題は本発明では、例えば排出システム１００及びリモ
ートソース構造によって解決される。例えば、本発明
は、反応産物が、例えばウェハ表面またはソースに拡散
し得ないように、プロセス副産物を反応ゾーンＷから一
掃するフローイングシステムを提供する。ラインアパー
チャ３６、及び１１２Ｌ、１１２Ｒを有する本発明は、
副産物の活性化を非常に大きな試料寸法で制御し得る、
（長手方向の寸法で）非常に大きなエンジニアリングフ
ローフィールドを容易にする。
本発明のラインプラズマソース２４及び２４’は、Ｓｉ
ＯＨから水素を除去するために、少なくとも６００℃
（より適切には、少なくとも７００℃）の温度を必要と
しない。むしろ、本発明によりプラズマ４５を遠隔に配
置することにより、水素は化学置換反応によって容易に
除去され、ＳｉＨ4はプラズマ電位を用いて分解され
る。これにより、組成の観点から適切な、水素の含有量
の少ないＳｉＯ2膜が形成される。さらに、従来の平行
板型プラズマ相堆積装置は、通常、水素及び水などの反
応副産物を再励起し、これらの副産物はＳｉＯ膜に取り
入れられてＳｉＯ2膜の質を低下させるが、このような
問題は本発明では、例えば排出システム１００及びリモ
ートソース構造によって解決される。例えば、本発明
は、反応産物が、例えばウェハ表面またはソースに拡散
し得ないように、プロセス副産物を反応ゾーンＷから一
掃するフローイングシステムを提供する。ラインアパー
チャ３６、及び１１２Ｌ、１１２Ｒを有する本発明は、
副産物の活性化を非常に大きな試料寸法で制御し得る、
（長手方向の寸法で）非常に大きなエンジニアリングフ
ローフィールドを容易にする。
【０１４４】本発明によると、低温で半導体基板上に形
成される薄膜の組成は有利に制御され、このような薄膜
は二次元領域にわたって均一に形成される。従って、薄
膜を用いて製造される半導体装置は、機能的に安定であ
る。ラインプラズマソースのアスペクト比は、実質的に
一次元のフローフィールドを提供する。この一次元のフ
ローフィールドは、ウェハ２０の大きさに比較的無関係
であって従って大きな基板と共に使用するのに適切な方
法で、反応物の導入及び副産物の排出を制御する。さら
に、ラインプラズマソースの全断面積を（Ｘ軸方向に）
小さく保つことによって、フロー速度は、活性種を制御
するために高く保持され得る。
成される薄膜の組成は有利に制御され、このような薄膜
は二次元領域にわたって均一に形成される。従って、薄
膜を用いて製造される半導体装置は、機能的に安定であ
る。ラインプラズマソースのアスペクト比は、実質的に
一次元のフローフィールドを提供する。この一次元のフ
ローフィールドは、ウェハ２０の大きさに比較的無関係
であって従って大きな基板と共に使用するのに適切な方
法で、反応物の導入及び副産物の排出を制御する。さら
に、ラインプラズマソースの全断面積を（Ｘ軸方向に）
小さく保つことによって、フロー速度は、活性種を制御
するために高く保持され得る。
【０１４５】さらに、本発明のある実施形態によると、
複数のラインプラズマソースを用いた連続した方法で、
薄膜の堆積の間に基板を取り除くことなく、基板の上に
複数の薄膜が形成され得る。このような連続形成によっ
て、薄膜間の界面に不純物が導入されず、高品質の多層
膜が形成される。
複数のラインプラズマソースを用いた連続した方法で、
薄膜の堆積の間に基板を取り除くことなく、基板の上に
複数の薄膜が形成され得る。このような連続形成によっ
て、薄膜間の界面に不純物が導入されず、高品質の多層
膜が形成される。
【０１４６】本発明は、特に好ましい実施形態を参照し
ながら示し説明されたが、形状及び詳細における種々の
改変が本発明の精神及び範囲を逸脱しないようになされ
得ることが、当業者に理解される。例えば、図１の実施
形態のソース２４は、図５の実施形態のソース２４’と
同様に反転され得る。
ながら示し説明されたが、形状及び詳細における種々の
改変が本発明の精神及び範囲を逸脱しないようになされ
得ることが、当業者に理解される。例えば、図１の実施
形態のソース２４は、図５の実施形態のソース２４’と
同様に反転され得る。
【図１】本発明の第１の実施形態によるラインプラズマ
ソースを有するプラズマ反応器の断面端図である。
ソースを有するプラズマ反応器の断面端図である。
【図２】デカルト基準フレームにおける図１のプラズマ
ソースのプラズマチャンバの模式図である。
ソースのプラズマチャンバの模式図である。
【図３】図１のプラズマソースの右側面図である。
【図４】図１の４−４線の沿った図１のプラズマソース
の頂部断面図である。
の頂部断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるプラズマ反応器
の模式断面図である。
の模式断面図である。
【図６】電界アプリケータの第１の実施形態を示す、プ
ラズマソースの一部の断面端図である。
ラズマソースの一部の断面端図である。
【図７】反応ガス送達システムの他の実施形態を示す、
プラズマソースの一部の断面端図である。
プラズマソースの一部の断面端図である。
【図８】プラズマの均一性を示す、光学測定によって得
られたグラフである。
られたグラフである。
【図９】複数の反応セクションを有する多段プラズマ反
応器を示す図である。
応器を示す図である。
【図１０】ＴＦＴ特性の信頼性テストの結果を示すグラ
フである。
フである。
【図１１】ＴＦＴ特性の信頼性テストの結果を示すグラ
フである。
フである。
２０、２０’ 半導体ウェハ ２０Ｓ、２０Ｓ’ 処理される上面 ２２、２２’ 移動方向 ２４、２４’ プラズマソース ２５、２５’ プラズマ反応器 ３０、５３０ プラズマチャンバ ３４ＳＬ、３４ＳＲ チャンバ側壁 ３４Ｅ チャンバ端面壁 ３４Ｔ チャンバ頂部壁 ３６、３６’ チャンバ放出口 ３８ 真空ポンプ ４０ プラズマ領域 ４２ ドリフト領域 ４４ ボリューム ４５ プラズマ ４６ アフターグロー ４８ 誘電体窓 ５０ 電界アプリケータ ５２、５２’ 励起性ガス源 ５４、５４’、９４、９４’ マスフロー制御器 ６０ 励起ガス送達システム ８８ 反応ガス送達システム ９６、９６’ 反応ガス源 １００、１００’ 排出システム １０８、１０８’ 排出ポンプ １２０ コンベヤ １３０ 加熱システム ４００ マルチソース反応器 ４０２ 入口ロードロック ４０４ 出口ロードロック ５３２ プラズマ生成セクション ５３４ 非生成セクション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｘ 21/316 21/318 Ｂ 21/318 9216−2Ｇ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ａ Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (71)出願人 595178210 3040 Ｃｏｒｎｗａｌｌｉｓ Ｒｏａｄ, Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐ ａｒｋ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ 27709，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 森田 達夫 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 (72)発明者 ロバート ジェイ． マルクナス アメリカ合衆国 ノースカロライナ 27516，チャペル ヒル，ハイドアウェイ ドライブ 5721 (72)発明者 ジル ファウンティアン アメリカ合衆国 ノースカロライナ 27596，ヤングスビル，ヒュー デービス ロード 4068 (72)発明者 ロバート ヘンドリー アメリカ合衆国 ノースカロライナ 27278，ヒルズバロウ，シェイドツリー アールディー． 2633 (72)発明者 伊藤 政隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
Claims (79)
- 【請求項１】 プラズマチャンバ内に電界を生成する電
界生成器を備えたプラズマチャンバを有するタイプのプ
ラズマソースであって、 該プラズマチャンバが、プラズマが処理される表面から
遠隔に配置され、活性種が該プラズマチャンバの細長い
放出口を通して該プラズマチャンバに排出するように構
成されている、プラズマソース。 - 【請求項２】 前記細長い放出口が、その最長寸法をウ
ェハの長手寸法に沿って有しており、該放出口の該最長
寸法が、該ウェハの長手寸法における前記処理される表
面の長さを越えている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記処理される表面が多結晶シリコンで
ある、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口に
隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出させるための
細長い排出注入口をさらに有する、請求項１に記載の装
置。 - 【請求項５】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口に
隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出させるための
第１の細長い排出注入口及び第２の細長い排出注入口を
さらに有し、該プラズマチャンバ内の該放出口が、該第
１の排出注入口と該第２の排出注入口との間に配置され
ている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 プラズマチャンバ内に電界を生成する電
界生成器を備えたプラズマチャンバを有するタイプのプ
ラズマソースであって、 該プラズマチャンバが、処理される表面に対してプラズ
マをオンエッジ配向で収容し、該プラズマが、該処理さ
れる表面から離れて該プラズマチャンバ内に配置されて
いる、プラズマソース。 - 【請求項７】 前記処理される表面に平行な平面の上で
の前記プラズマの投影長さ（１）と該表面に対して垂直
な平面の上でのプラズマの投影の長さ（２）とのアスペ
クト比が、約１：３から１：１０の範囲である、請求項
６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記プラズマチャンバが細長い放出口を
有し、前記プラズマの活性種が前記放出口を通して該プ
ラズマチャンバから排出する、請求項６に記載の装置。 - 【請求項９】 前記プラズマチャンバの前記細長い放出
口が、前記処理される表面の平面に平行な放出口面に設
けられている、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための
細長い排出注入口をさらに有する、請求項８に記載の装
置。 - 【請求項１１】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための
第１の細長い排出注入口及び第２の細長い排出注入口を
さらに有し、該プラズマチャンバ内の該放出口が該第１
の排出注入口と該第２の排出注入口との間に配置されて
いる、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記プラズマチャンバが、前記チャン
バ放出口としてその面の１つが開口している実質的に細
長い直方体ボリュームとして構成されている、請求項６
に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記直方体ボリュームの長軸寸法を含
む平面が、前記処理される表面に対して非垂直に傾斜し
ている、請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項６に記載の装置。 - 【請求項１５】 プラズマ領域とドリフト領域とを有す
るプラズマチャンバであって、処理される表面に対して
オンエッジ及び遠隔配向で該プラズマ領域内にプラズマ
を収容するように構成されている、プラズマチャンバ
と、 該プラズマチャンバのプラズマ領域に電界を生成する電
界アプリケータと、 該プラズマチャンバの該プラズマ領域に励起性ガスを供
給する励起性ガス供給導管と、 該プラズマチャンバの該ドリフト領域に反応ガスを供給
する反応ガス供給導管と、を有するラインプラズマソー
ス。 - 【請求項１６】 前記プラズマチャンバが細長い放出口
を有し、前記プラズマの活性種が該放出口を通して該プ
ラズマチャンバから排出する、請求項１５に記載の装
置。 - 【請求項１７】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための
細長い排出注入口をさらに有する、請求項１６に記載の
装置。 - 【請求項１８】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出させるため
の第１の細長い排出注入口及び第２の細長い排出注入口
をさらに有し、該プラズマチャンバ内の該放出口が該第
１の排出注入口と該第２の排出注入口との間に配置され
ている、請求項１６に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記細長い放出口が、前記処理される
表面の平面に対して平行な放出口面内に配置されてい
る、請求項１６に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記プラズマチャンバが、前記チャン
バ放出口としてその面の１つが開口している実質的に細
長い直方体ボリュームとして構成されている、請求項１
５に記載の装置。 - 【請求項２１】 前記直方体ボリュームの長軸寸法を含
む平面が、前記処理される表面に対して非垂直に傾斜し
ている、請求項２０に記載の装置。 - 【請求項２２】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項１５に記載の装置。 - 【請求項２３】 プラズマチャンバの長手寸法に沿って
細長いチャンバ放出口を有し、プラズマの活性種が該放
出口を通して該プラズマチャンバから排出する、プラズ
マチャンバと、 該プラズマチャンバの該長手寸法に直交する移動方向に
半導体装置を搬送し、それによって、該半導体装置が該
チャンバ放出口を通過して移動する間に、該半導体装置
の表面が該チャンバ放出口から排出する該活性種で処理
される、移動手段と、を備える、半導体装置を製造する
ためのプラズマ反応器。 - 【請求項２４】 前記長手方向に沿った前記チャンバ放
出口の長さが、該長手方向での前記処理される表面の長
さよりも長い、請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２５】 前記プラズマチャンバが、プラズマを
前記処理される表面に対してオンエッジ配向で収容し、
該プラズマは該処理される表面から離れて該プラズマチ
ャンバ内に配置されている、請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２６】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長している、副産物を排出するた
めの細長い排出注入口をさらに有する、請求項２３に記
載の装置。 - 【請求項２７】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出するための
第１の細長い排出注入口及び第２の細長い排出注入口を
さらに有し、該プラズマチャンバ内の該放出口が、該第
１の排出注入口と該第２の細長い排出注入口との間に配
置されている、請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２８】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２９】 プラズマチャンバ内に電界を生成する
電界生成器を備えたプラズマチャンバを有するタイプの
プラズマソースであって、 プラズマが処理される表面から遠隔に配置され、活性種
が該活性種で処理される表面に対して非垂直に傾斜した
経路を通して移動するように、該プラズマチャンバが構
成されている、プラズマソース。 - 【請求項３０】 前記プラズマチャンバが、前記処理さ
れる表面に対してオンエッジ配向でプラズマを収容する
ように構成されている、請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３１】 前記プラズマチャンバが細長い放出口
を有し、前記プラズマの活性種が前記傾斜した経路を通
って移動して該プラズマチャンバから該放出口を通して
排出する、請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３２】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長する、副産物を排出するための
細長い排出注入口をさらに有する、請求項３１に記載の
装置。 - 【請求項３３】 前記プラズマチャンバ内の前記放出口
に隣接し且つ平行に延長した、副産物を排出させるため
の第１の細長い排出注入口及び第２の細長い排出注入口
をさらに有し、該プラズマチャンバ内の該放出口が、該
第１の排出注入口と該第２の排出注入口との間に配置さ
れている、請求項３１に記載の装置。 - 【請求項３４】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３５】 プラズマ反応器内で半導体装置の表面
を反応させることによって半導体装置を製造する方法で
あって、 プラズマチャンバ内でプラズマを生成し、該プラズマを
処理される表面から離して位置させる工程と、 該プラズマの活性種を該プラズマチャンバの細長い放出
口を通して放出し、該半導体装置の該表面と反応させる
工程と、を包含する方法。 - 【請求項３６】 前記プラズマが、処理される表面に対
してオンエッジ配向で構成されるように生成される、請
求項３５に記載の方法。 - 【請求項３７】 前記処理される表面が６００℃未満の
低温に加熱される、請求項３５に記載の方法。 - 【請求項３８】 優勢活性種が一重項デルタ状態の酸素
分子である、請求項３５に記載の方法。 - 【請求項３９】 前記処理される表面を前記プラズマチ
ャンバの前記放出口を通して移動させ、該処理される表
面の連続した部分を前記活性種にさらす工程をさらに包
含する、請求項３５に記載の方法。 - 【請求項４０】 前記処理される表面が、移動方向に前
記プラズマチャンバの前記放出口を通過して移動され、
該移動方向は該プラズマチャンバの該放出口の長手寸法
に対して直交している、請求項３９に記載の方法。 - 【請求項４１】 シランを前記プラズマチャンバに導入
し、該シランと前記活性種とを用いて前記処理される表
面の水素を置換する工程をさらに包含する、請求項３５
に記載の方法。 - 【請求項４２】 前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ
Ｈ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従って行
われる、請求項４１に記載の方法。 - 【請求項４３】 優勢活性種が一重項デルタ状態の酸素
分子である、請求項４１に記載の方法。 - 【請求項４４】 前記処理される表面から置換された前
記水素を排出させる工程をさらに包含する、請求項４１
に記載の方法。 - 【請求項４５】 前記置換された水素が前記プラズマチ
ャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を通して排出
される、請求項４４に記載の方法。 - 【請求項４６】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項３５に記載の方法。 - 【請求項４７】 プラズマ反応器内で半導体装置の表面
を反応させることによって半導体装置を製造する方法で
あって、 プラズマチャンバ内でプラズマを生成し、該プラズマ
を、処理される表面から離して且つ該処理される表面に
対してオンエッジ構成にする工程と、 該処理される表面を該プラズマの活性種にさらす工程
と、 該処理される表面を６００℃未満の低温に加熱する工程
と、を包含する方法。 - 【請求項４８】 前記処理される表面が前記プラズマチ
ャンバの細長い放出口を通してさらされる、請求項４７
に記載の方法。 - 【請求項４９】 前記優勢活性種が一重項デルタ状態の
酸素分子である、請求項４７に記載の方法。 - 【請求項５０】 前記処理される表面を前記プラズマチ
ャンバの放出口を通して移動させて、該処理される表面
の連続した部分を前記活性種にさらす工程をさらに包含
する、請求項４７に記載の方法。 - 【請求項５１】 前記プラズマチャンバの前記放出口が
細長い放出口であって、前記処理される表面が移動方向
に前記プラズマの該放出口を通って移動されて、該移動
方向が該プラズマチャンバの該放出口の長手寸法に直交
する、請求項５０に記載の方法。 - 【請求項５２】 シランを前記プラズマチャンバに導入
し、該シランと前記活性種とを用いて前記処理される表
面の水素を置換する工程をさらに包含する、請求項４７
に記載の方法。 - 【請求項５３】 前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ
Ｈ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従って行
われる、請求項５２に記載の方法。 - 【請求項５４】 優勢活性種が一重項デルタ状態の酸素
分子である、請求項５２に記載の方法。 - 【請求項５５】 前記処理される表面から置換された前
記水素を排出させる工程をさらに包含する、請求項５２
に記載の方法。 - 【請求項５６】 前記置換された水素が、前記プラズマ
チャンバの前記放出口に隣接したポートを通して排出さ
れる、請求項５５に記載の方法。 - 【請求項５７】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項４７に記載の方法。 - 【請求項５８】 プラズマ反応器において半導体装置の
表面を反応させることによって半導体装置を製造する方
法であって、 プラズマチャンバ内でプラズマを生成する工程と、 シランを該プラズマチャンバに導入する工程と、 処理される表面を該プラズマの活性種と該シランとにさ
らす工程と、 該シランと該活性種とを用いて、該処理される表面で水
素を置換する工程と、を包含する方法。 - 【請求項５９】 前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ
Ｈ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従って行
われる、請求項５８に記載の方法。 - 【請求項６０】 優勢活性種が一重項デルタ状態の酸素
分子である、請求項５８に記載の方法。 - 【請求項６１】 前記処理される表面から置換された前
記水素を排出させる工程をさらに包含する、請求項５８
に記載の方法。 - 【請求項６２】 前記置換された水素が、前記プラズマ
チャンバの前記放出口に隣接した排出注入口を通して排
出される、請求項６１に記載の方法。 - 【請求項６３】 前記処理される表面が６００℃未満の
低温に加熱される、請求項５８に記載の方法。 - 【請求項６４】 前記処理される表面が多結晶シリコン
である、請求項５８に記載の方法。 - 【請求項６５】 半導体装置の多結晶シリコン表面の層
を処理するプラズマ方法であって、 プラズマチャンバ内でプラズマを生成し、該プラズマを
該多結晶シリコン表面から離す工程と、 反応ガスを該プラズマチャンバに導入する工程と、 処理される表面を活性種及び該反応ガスにさらす工程
と、 該処理される表面を６００℃未満の低温に加熱する工程
と、 該多結晶シリコンの表面において、該反応ガス及び該活
性種を用いて該層を処理して水素を置換する工程と、を
包含する方法。 - 【請求項６６】 前記反応ガスがシランである、請求項
６５に記載の方法。 - 【請求項６７】 前記処理が、エッチング、洗浄、酸
化、または前記処理される表面の上への堆積物の形成、
の１つである、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項６８】 前記プラズマが、前記多結晶シリコン
表面に対してオンエッジ構成を有するように生成され
る、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項６９】 前記処理される表面が、前記プラズマ
チャンバの細長い放出口を通してさらされる、請求項６
５に記載の方法。 - 【請求項７０】 前記優勢活性種が一重項デルタ状態の
酸素分子である、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項７１】 前記処理される表面を前記プラズマチ
ャンバの放出口を通して移動させ、該処理される表面の
連続した部分を該活性種にさらす工程をさらに包含す
る、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項７２】 前記プラズマチャンバの前記放出口が
細長い放出口であり、前記処理される表面が、移動方向
に該プラズマチャンバの該放出口を通って移動されて、
該移動方向が該プラズマチャンバの該放出口の長手寸法
に直交する、請求項７１に記載の方法。 - 【請求項７３】 前記水素の置換が、Ｓｉ−ＯＨ＋Ｓｉ
Ｈ4→Ｈ2＋Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＨ3なる置換反応に従って行
われる、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項７４】 優勢活性種が一重項デルタ状態の酸素
分子である、請求項７３に記載の方法。 - 【請求項７５】 前記処理される表面から置換された前
記水素を排出させる工程をさらに包含する、請求項６５
に記載の方法。 - 【請求項７６】 前記置換された水素が、前記プラズマ
チャンバの前記放出口に隣接したポートを通して排出さ
れる、請求項７５に記載の方法。 - 【請求項７７】 前記半導体装置が薄膜トランジスタで
ある、請求項６５に記載の方法。 - 【請求項７８】 半導体装置の上に層を堆積するための
プラズマ反応器の動作方法であって、 該プラズマ反応器は、プラズマ領域とドリフト領域とを
備えたプラズマチャンバと、該プラズマ領域内のプラズ
マに電界を結合させる電界アプリケータと、を備えてい
て、 該方法は、該電界アプリケータの周波数を、所望の質の
該層を堆積させるための所定の性能係数を得るように設
定する工程を包含しており、該性能係数は、該ドリフト
領域を横切る電圧を平均自由行程の値で除算することに
よって得られる、動作方法。 - 【請求項７９】 複数のライン形電極と該電極に高周波
数電流を供給する高周波数電源とを有するプラズマ生成
部分と、 所定のガスを所定量で該プラズマ生成部分に流すプラズ
マガス供給部分と、 該プラズマ生成部分から所定の距離を置いて配置されて
いる、所定の反応ガスを供給する反応ガス供給部分と、 該プラズマガスと該反応ガスとを反応させるライン形状
の反応部分と、 該反応ガスを排出する排出部分と、 該反応ガスが堆積される基板を、該基板が所定温度で該
反応部分に近接して保持される条件下で、該ライン形状
の反応部分と直交する方向に移動させる基板移動機構
と、を備えるラインプラズマ気相堆積装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH08279498A true JPH08279498A (ja) | 1996-10-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| US (1) | US5908565A (ja) |
| EP (1) | EP0725163B1 (ja) |
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