JPH09167762A - プラズマ強化化学処理反応装置とその方法 - Google Patents

プラズマ強化化学処理反応装置とその方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマ強化化学処理反応装置とその方法の提
供。 【構成】反応装置は第一のガス注入マニホールドと、電
磁エネルギー源とを含むプラズマ室を有する。プラズマ
室はウエーハ支持台と、第二のガスマニホールドを有す
る処理室に通じている。プラズマ室で生成したプラズマ
は、処理室へと拡散し、反応ガスと反応してウエーハ上
に材料層を堆積する。反応装置はまた反応装置を排気す
るための真空装置を有する。方法はプラズマ室中でプラ
ズマを生成し、少なくとも一種のガス状化学物質をウエ
ーハ支持台の近傍の処理室内に導入し、ウエーハ支持台
の近傍の領域にプラズマの拡散を誘導するためにＲＦ勾
配を印加する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路処理
用の反応装置とその方法に関する。更に詳しくは、本発
明はプラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）により集積
回路表面上に均一なフィルムまたは層を堆積し、フィル
ムをエッチバックし、反応装置を自己清浄化させ、かつ
同時にエッチングと堆積工程の動作を遂行出来るプラズ
マ強化反応装置と方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエーハやその他の集積回路（Ｉ
Ｃ）の処理には、デバイスの構成部品、結合線、絶縁
材、絶縁障壁材等を形成するために、ウエーハ表面をエ
ッチングし、ウエーハ表面上に材料の層を堆積する重要
な製造工程を含んでいる。集積回路表面上に材料等の層
を堆積するために様々な装置が用いられるが、しばしば
これら層は化学蒸着法（ＣＶＤ）によって形成される。
通常の熱ＣＶＤ法では、ある種のガス状化学物質の熱反
応によって、ウエーハ表面に安定した化学化合物を堆積
する。この技術分野では、低圧ＣＶＤ装置や大気圧ＣＶ
Ｄ装置を含む様々なＣＶＤ反応装置が使用されてきた。
更に最近ではプラズマ強化（時には、プラズマ支援と呼
ばれる）ＣＶＤ装置（ＰＥＣＶＤ）が開発されている。
ＰＥＣＶＤ装置は一般的にガス状の化学物質の電離とイ
オン化によって動作する。プラズマに関連する高い電子
温度は、ウエーハ表面への堆積のために得られる電離し
た核種の密度を増大させる。従って、通常の熱ＣＶＤ装
置よりも低温で稼働出来る。このような低温工法は望ま
しく、集積回路に含まれる浅い接合部の拡散や、金属の
相互拡散を最小に止める。更に、ＰＥＣＶＤ装置はデバ
イス密度の増大につれて、デバイスに積層された素子の
分離に使用される多層絶縁層の形成に好適である。その
ような多層絶縁層の形成においては、良好な空隙充填性
と、分離性、耐応力性、および段差被覆性を有する層を
提供することが望ましい。これらの性質はデバイスの寸
法が縮小するにつれて達成することが益々困難となる。
【０００３】ＰＥＣＶＤ装置では反応装置は半導体処理
の工程中、基本的には低圧で運転される。このような低
圧では特定のガス流動態の考慮をする必要がある。低圧
時の活性核種の衝突率は比較的低く、核種の平均自由行
程は比較的長い。従って、処理室内と、ウエーハの全面
それから排気部へと均一で制御されたガス流が得られ、
それによりウエーハの均一処理を提供する反応装置が望
ましい。更に、様々な処理のために他の動作圧が使用さ
れる可能性があり、それゆえ反応装置は広い圧力範囲で
使用出来ることが望ましい。反応装置の清浄化は装置の
有効な運転に重要な役割を果たす。高度に活性化した核
種は基板の表面は勿論、処理室の壁や、動作部品上に堆
積する。このような堆積物は装置の運転に影響し、装置
中のプラズマのポテンシャルに影響し、堆積したフィル
ムを汚染する結果をもたらす微粒子の大きな根源ともな
る。従って、自己浄化の可能な反応装置構造の提供が有
利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】半導体ウエーハと集積
回路処理用の反応装置を提供することが本発明の目的で
ある。更に詳しくは、プラズマ強化化学蒸着法（ＰＥＣ
ＶＤ）により、そのようなウエーハの表面上にフィル
ム、あるいは層を堆積することにより、ウエーハ処理を
行うための改良された反応装置を提供することが、本発
明の目的である。本発明の他の目的は広範囲な圧力で動
作出来る反応装置の提供である。本発明の他の目的は所
望のフィルムを堆積し、そのようなフィルムを同時にエ
ッチング出来る反応装置の提供である。本発明の他の目
的は自己浄化の出来る反応装置の提供である。本発明の
関連する目的はウエーハ上に堆積したフィルムの品質を
改良する反応装置の提供である。これらのおよび他の目
的は、全体として処理室に通じるプラズマ室からなる、
ここに開示された反応装置によって達成される。プラズ
マ室は少なくとも第一のガスを受け取る第一のガス注入
マニホールド（多枝管）と、プラズマ形成のためにガス
を励起する電磁エネルギー源とを含んでいる。処理室は
処理されるウエーハを支持するウエーハ支持台と、ウエ
ーハ支持台を取り囲んで、反応ガスをウエーハ支持台へ
と指向させる第二のガスマニホールドからなる。プラズ
マ室で生成したプラズマは、処理室へと拡散し、反応ガ
スと反応してウエーハ上に材料の層を堆積する。真空装
置が処理室に通じており、反応装置の排気を行う。
【０００５】本発明はまたプラズマ室と、処理室内部に
配設されたウエーハ支持台を備えた処理室とを有する反
応装置の操作方法をも含んでおり、その方法はプラズマ
室中でプラズマを生成し、少なくとも一種のガス状化学
物質を処理室のウエーハ支持台の近傍に導入し、ウエー
ハ支持台の近傍の領域にプラズマの拡散を誘導するため
にＲＦ勾配を印加し、それによりプラズマとガス状化学
物質がウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ表面
に材料の層を形成する段階を含む。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 【実施例】
Ａ．概観 図面についてみると、図面では同様の構成部分は図面中
で同様の参照符号によって指定されているが、図１と図
２は本発明による反応装置の一実施例を表している。図
１は本発明の組立図を図示するが、反応装置１０は全体
としてプラズマ組立体１１と、処理室１６とから構成さ
れる。プラズマ組立体１１はプラズマ生成源１２を含
み、そのような生成源１２の内部は、プラズマ室１８を
形成し、かつ第一のガス注入マニホールド１５がその室
の上部を形成する。第一のマニホールド１５は少なくと
も一種類のガス状化学物質をプラズマ室１８に導入す
る。プラズマ組立体１１は処理室１６に作動可能に結合
されている。処理室１６は全体的に第二のガス注入マニ
ホールド１７を含み、マニホールド１７はガス導管（図
示せず）を通じて少なくとも第二のガス状化学物質を受
け取るために、処理室１６に装着されている。好ましく
は、ガス注入マニホールド１７は、室１６の上部に装着
され、その外周表面を処理室１６の壁にそって装着さ
れ、それにより連続した環を形成する。更に、処理室１
６の内部に、ウエーハ２４を支持するための（しばしば
「チャック」と呼ばれる）水平なウエーハ支持台が配置
されている。好ましくはウエーハ支持台２０は室１６に
腕部材２１によって、ウエーハ支持台２０が処理室１６
内の空間に保持されるよう配設される。ウエーハ２４は
ウエーハ支持台２０上に置かれ、ウエーハ２４の表面が
上向きにされる。ウエーハ支持台２０は発電機２３から
整合する回路２２を通してＲＦエネルギーを印加される
ことでバイアスされてもよい。
【０００７】反応装置１０の排気のために真空装置が装
備されている。真空ポンプ２６が分離バルブ２５により
処理室１６に動作可能に結合している。好ましくは、真
空ポンプ２６はほぼ処理室１６の軸に合わせて配置
（「軸上ポンプ」と呼ばれる）され、それにより反応装
置１０内部のガスとプラズマ流の制御を改善する。下記
に詳細に説明されるように、空中に支持されたウエーハ
支持台２０と軸上ポンプ方式は反応装置１０内の対称的
なガス流を供給し、特にウエーハ２４全面に均一な堆積
と／またはエッチングを促進するように意図された、独
特なガス分配装置を形成する。本発明による反応装置
は、堆積、フィルム・エッチバック、反応装置自己清浄
化、および同時的エッチング・堆積工程を含む、様々な
処理操作を遂行するよう適合化されている。堆積工程の
代表的な実施例では、シランと、酸素およびアルゴン混
合気が、第二のガス注入マニホールド１７を通って処理
室１６中に導入される。堆積動作中に第一のガス注入マ
ニホールドは動作させずに置いても良く、この構成で
は、酸素とアルゴン分子は、最初に注入された処理室１
６からプラズマ室１８へと移動し、プラズマ室１８内で
イオン化される。それに代わり、第一のガス注入マニホ
ールド１５が動作可能であっても良く、その場合にはア
ルゴンと酸素が第一のガスマニホールド１５を通じてプ
ラズマ室に導入される。更にもう一例の実施例では、酸
素とアルゴンが第一のガス注入マニホールド１５と、第
二のガス注入マニホールド１７の両者を通ってプラズマ
室に導入される。
【０００８】反応装置の自己清浄化動作時には、Ｃ
Ｆ4 、Ｃ2 Ｆ4 、あるいはＮＨ3 等の化学物質が、第一
のガス注入マニホールド１５を通じてプラズマ室に注入
され、そこでガスはイオン化され反応装置１０の内部を
流動して、室１６、１８と関連する構成部材の表面に堆
積した望ましくない堆積物を除去する。それに代わり、
清浄用の化学物質が反応装置に第二のガス注入マニホー
ルド１７を通って注入されるが、第一のガス注入マニホ
ールド１５と、第二のガス注入マニホールド１７の両者
を通って導入されても良い。更に、反応装置はフィルム
・エッチバック動作と同時的エッチング／堆積動作を生
起させるために、ウエーハ支持台に誘起されたＲＦとＤ
Ｃのバイアスを利用するよう適合されている。本反応装
置と方法は、更に詳しく下記に説明される。
【０００９】Ｂ．プラズマ室 図２によりプラズマ組立体１１は更に詳しく理解され
る。プラズマ組立体１１はプラズマ室１８内でプラズマ
を生成させるための、普通「プラズマ源」と呼ばれる電
磁エネルギー源１２を含んでいる。好ましくはプラズマ
源１２はこの技術の分野で誘導結合プラズマ（ＩＰＣ）
として分類されるタイプのものである。図２に図示され
る好ましい実施例では、プラズマ源１２は円筒形で金属
性螺旋コイル１３と、スロット付非磁性材製の静電シー
ルド１９を含み、前記シールド１９は、全体的にコイル
１３の内部に配設されている。コイル１３とシールド１
９は内壁２７と外壁２８とを有する囲いの中に収納され
ている。好ましくは、内壁２７はクォーツやセラミック
のような低損失絶縁材製で、外壁は金属から構成されて
も良い。プラズマはプラズマ源１２の内部に形成された
プラズマ室１８の中で生成される。このプラズマ源１２
の好ましい実施例は、引用によってここに含まれる、米
国特許第5,２３4,５２９号に更に完全に記述されてい
る。長手方向に伸長し、円周方向に間隔を開けた、複数
のスリット３３が、シールド１９に形成されている。シ
ールド１９は容量性電気フィールドを絶縁するために使
用される。シールド１９はコイル１３と、プラズマが生
成されるプラズマ室１８の容量性結合を減少させる。一
実施例ではプラズマ源１２とシールド１９とで、全ての
容量成分をシールドしようと試みている。シールドは接
地していることが好ましい。容量性に結合したフィール
ドは、プラズマと大変効果的に結合し、大きく、かつ全
体として制御不能なＲＦプラズマ・ポテンシャルを生じ
る。このようなプラズマは「ホット・プラズマ」と呼ば
れる。ホット・プラズマは大変高いプラズマ粒子エネル
ギー、特に高い電子温度（Ｔ．）からなる。この結果生
じる高プラズマポテンシャルは高エネルギー粒子による
反応装置の室壁や他の構成部分にたいする攻撃によっ
て、反応装置を損傷させる。これは反応装置の寿命を縮
め、しばしば堆積されたフィルム上に落ちて、ウエーハ
を不良とする金属微粒子汚染を作り出す。更に、高いプ
ラズマ・ポテンシャルは処理されるウエーハに悪影響を
及ぼす可能性がある。シールド１９の使用により、容量
性結合は所望の量に低減され、シールド１９のスロット
開口部３３を変化させて、容量性結合の量を用途に応じ
て変化させることが可能である。例えば、反応装置１０
の表面の不要な材料の堆積物を除去して反応装置１０を
清浄化する清浄化運転中に、急速な清浄化を促進するた
めに、高エネルギープラズマが生成される、より大きな
容量性結合が利用される。
【００１０】プラズマ生成のために、本発明の一実施例
によれば、少なくとも一種類のガスが第一のガス注入マ
ニホールド１５により、プラズマ室１８に導入される。
ＲＦエネルギー１４がプラズマ室１８の周囲に配設され
たコイル１３を通して、プラズマ源１２に指向され、プ
ラズマ室１８中のガスをプラズマ状態に励起する。プラ
ズマ状態において、導入されたガス状の分子は高い割合
で、イオン化され原子を含む、反応性の核種に分離す
る。１０11 ions/cm3 より高いイオン密度の達成が望ま
しく、高密度プラズマ（ＨＤＰ）と呼ばれる。ＲＦエネ
ルギーの周波数は、商業的標準周波数の１3.５６MHz で
有ることが好ましい。発電機１４は代表的には、標準の
インピーダンス５０ ohmで動作し、この分野で周知の整
合網１４ａは、ＲＦエネルギーのプラズマ源１２への効
率的な結合を可能とする。この代替案では、ガスは第二
のガス注入マニホールド１７を通じて、処理室１６に導
入され、そこからガスはプラズマ室１８へと移動して、
直前に説明したとおりに、プラズマ状態に励起される。
再び図２を参照して、第一のガスマニホールド１５は、
プラズマ組立体上に組み立てられているとして図示され
ている。更に詳細に図３を参照して理解されるが、図３
は前記マニホールド１５の断面図である。この実施例で
は、第一のガスマニホールド１５は、ほぼ円盤状でプラ
ズマ源組立体１２の内周表面に装着されている。マニホ
ールド１５にはマニホールドベース３０に形成された複
数のガス注入路３２ａと３２ｂがある。ガス状化学物質
をマニホールド１５に供給するために、ガス供給管（図
示せず）がガス注入路のそれぞれに、ガス供給コネクタ
ー３１ａと３１ｂを経由して結合されている。この実施
例では二つのガス注入路が示されているが、追加のガス
注入路、あるいはガス注入路一個のみを使用しても良
い。
【００１１】ガス注入路３２ａと３２ｂは、それぞれ同
心円の円筒状に伸長するガス圧力室３４ａと３４ｂにつ
ながっている。ガス圧力室はマニホールドベース３０内
部に伸長して、マニホールドベースに装着されたプレー
ト３７によって閉鎖されている。各ガス圧力室３４ａと
３４ｂに、カバープレート３７に穿孔された複数の穴３
６が、各ガス圧力室の円周に沿って設置されている。一
実施例では、複数の穴３６はほぼ各ガス圧力室３４ａと
３４ｂの底部に設けられ、カバープレート３７を貫通し
て垂直に伸長する。これに代わって、穴３６は前記カバ
ープレート３７を貫通して斜めに穿孔されても良い。穴
３６の形状はプラズマ室１８にガスを注入するために最
適なものに選ばれ、穴の数、サイズ、形、および間隔は
変更して良い。更に、同心円の穴の群がカバープレート
３７に穿孔されて、各ガス圧力室の円周に沿って伸長し
ても良い。図４は第一のガス注入マニホールド１５の底
部平面図を図示している。本実施例に示されているよう
に、穴３６は第一のガス注入マニホールド１５の底部に
ほぼ同心円を形成している。内側ガス圧力室３４ｂに関
連する複数の穴は５ヶ、外側ガス圧力室３４ａに関連す
る複数の穴は１０ヶから成ることが好ましい。図５は穴
３６の好ましい形を示す拡大図である。
【００１２】それゆえ、本実施例ではガス供給管がガス
状化学物質をマニホールド１５に二つのガス供給コネク
ター３１ａと３１ｂを経由して供給する。それぞれのガ
スは別々に供給路３２ａと３２ｂからマニホールド１５
を通ってガス圧力室３４ａと３４ｂに導入され、それに
よりガスは各ガス圧力室に設置された複数の穴３６を経
由して、マニホールド１５からプラズマ室１８へと出て
行く。第一のガスマニホールド１５は反応装置１０の動
作中にマニホールド１５を冷却するために冷却システム
を使用する。水のような冷却媒体がマニホールド１５の
内部を循環してほぼ均一な冷却を提供する。運転中に均
一な温度を維持することは重要であり、ウエーハ２４の
表面で行われる反応は温度に依存するからである。更
に、温度を一定に維持出来ない場合には、室壁や関連構
成部分の堆積物の剥離につながり、それにより装置内で
微粒子が発生する可能性がある。本実施例では、冷媒は
冷媒供給コネクター３８を通じて複数のチャンネル４２
に供給される。チャンネル４２はマニホールド内に伸長
し、マニホールドベース３０に装着されたカバープレー
ト４３によってふさがれている。チャンネル４２は図４
に図示するようにマニホールドベース３０全体に伸長し
ている。本発明の変更では、冷却システムは別の形状を
有しても良い。
【００１３】目視ガラス３９がプラズマ放置を目視する
ための光学的インターフェースを提供するために、ガス
注入マニホールド１５の中心に適切に配置されている。
目視ガラスは円形で、プラズマや化学物質の攻撃に耐え
るサファイア製が好ましい。更に、目視ガラス３９はフ
ィルムの成長を観察するレーザー干渉計（視認）や、ウ
エーハ温度を観察するレーザー干渉計（ＩＲ）のよう
な、遠隔診断が使用出来るように、ウエーハ表面の直視
を可能にする。マニホールド１５はその表面上の微粒子
の堆積を最小にするために、ほぼ平滑で平坦な表面を有
することが好ましい。本実施例では、マニホールド１５
はアルミニウム製で、研磨された表面仕上げに近いこと
が好ましい。
【００１４】Ｃ．処理室 半導体ウエーハ、あるいは他のＩＣを処理するために、
反応装置１０はプラズマ組立体１１に結合され、連絡し
ている処理室１６を有している。再び図１と２を参照す
れば、処理室１６の内部構造は、更に詳細に図示されて
いる。処理室１６は円筒形でアルミニウムのような材料
で作られていることが好ましい。処理室１６は水のよう
な冷媒を循環させる手段を備え、そのような手段は処理
室１６を一定の温度に維持するために、処理室１６の壁
内に形成されているか、またはそれに代わり処理室１６
の外部に配設されていることが好ましい。第二のガス注
入マニホールド１７が、処理室１６の内部に配設され、
全体的に室の表面に沿って伸長し、環を形成する。また
処理室１６内部にウエーハ支持台２０が、配置され、処
理されるウエーハ支持する。ウエーハ支持台２０は処理
室１６の軸にほぼ同軸であることが好ましく、それによ
り、第二のガスマニホールド１７がウエーハ支持台２０
を取り囲んでいる。ゲートバルブのようなバルブ（図示
せず）が、処理室１６の側壁に配設され、ウエーハ２４
をウエーハ支持台２０に出し入れするため、処理室１６
の内部に到達できるようにされている。ポンプ２６と分
離バルブ２５が、ウエーハ支持台２４の下で、ほぼ処理
室１６と同軸に配設されている。
【００１５】第二のガス注入マニホールド１７は、図６
に更に詳細に図示されている。第二のガス注入マニホー
ルド１７はここに引用によって含まれる同時に係属中の
米国特許出願第０８／４９9,８６１号に更に詳細に説明
されている。全体として、マニホールド１７は処理室１
６に配設されるガス圧力室体４０と、ガス圧力室体４０
に分離可能に配設される、交換可能なノズル構造体７０
と、ガス状化学物質を受け取るように形成された、少な
くとも一つのガス圧力室とを有している。ガス圧力室体
にはガス状化学物質をガス圧力室に供給するために、ガ
ス圧力室に結合された少なくとも一つの導管が形成され
ている。ノズル構造体７０はガス圧力室に結合され、ガ
ス圧力室から室内へガス状化学物質を注入するために形
成された複数のノズル４４ａと４４ｂを有している。本
実施例では第二のガスマニホールド１７は、環状の形態
を持ち、外壁表面で処理室１６に配設されているが、他
の形状も本発明の範囲内にはいる。図６に示すように、
マニホールド１７の好ましい実施例では、ガス圧力室体
４０は、ガス圧力室体４０に形成された、二つの平行す
る、円周状に伸長するチャンネル４６と４８を有する。
チャンネル４６と４８は、ウエーハの処理に使用される
ガス状化学物質を別々に受け取るための、一対のガス圧
力室を部分的に規定している。チャンネル４６と４８
は、それぞれ導管５４と５６を通り、供給管５８と６０
（図示せず）を経由して、ガス源７６と５２（図示せ
ず）に結合されている。供給管５８と６０は導管５４と
５６に交わるように垂直に伸長し、ガスの「底面供給」
と呼ばれる。これに代わる実施例では、供給管５８と６
０は、処理室１６の壁を通って水平に伸長するよう形成
され、「側面供給」と呼ばれる。
【００１６】複数の開口（図示せず）を形成された調節
板６２が、この技術分野で周知のように、各チャンネル
４６と４８に装着されていることが好ましい。調節板６
２は導管５４と５６からノズル４４ａと４４ｂへのガス
の流れを、ノズルの近傍でさへぎり、ガスを拡散させ、
ガス流をガス圧力室体４０の周辺で更に均一に分布させ
る。調節板６２の形状はガスの分布を最適化するように
選択され、かなりの変更が可能である。更に、調節板６
２はもし望むなら、省略して良い。ノズル構造体７０は
ガス圧力室体４０に脱着可能に装着され、ガス圧力室を
囲んでチャンネル４６と４８を覆っている。ノズル構造
体７０は、ガス圧力室中に保持されたガス状物質を処理
室１６中に注入するために、チャンネル４６にほぼ整列
した、複数の第一のノズル４４ａと、チャンネル４８に
整列した、複数の第二のノズル４４ｂを有する。ノズル
のサイズ、形、間隔、角度および方向は相当程度変化し
ても良い。ノズル４４ａと４４ｂとは、ウエーハ２４の
表面上に形成される層にほぼ平坦な形状を与えるように
形成されることが好ましい。反応装置１０の運転中、特
にウエーハ２４のＰＥＣＶＤ処理中に、ノズル構造体７
０は、プラズマに晒される。ガス注入マニホールド１７
はノズル構造体７０が絶縁材料で形成されていない限
り、接地されることが好ましい。
【００１７】マニホールド１７は高密度プラズマ強化Ｃ
ＶＤ法で特に有利である。その理由は、高密度のプラズ
マ、通常のプラズマ強化装着の１００mTorr より大きい
圧力に比較して、本反応装置の３−４mTorr の低い圧
力、ならびに比較的高い電子温度T.等の要因が、ガス流
に及ぼす影響の故である。室圧力が低いために、平均自
由行程が大きく、ガス状化学物質を注入点（すなわち、
第二のガス注入マニホールド１７の出口）から急速に拡
散させる。それゆえ、マニホールド１７がウエーハ２４
の表面にごく近いので、化学物質の有効利用が可能であ
り、ウエーハ平面全体の均一なガス配分が促進される。
上述のように、ウエーハ２４を処理中に確保するため
に、ウエーハ支持台２０が処理室１６中に設置されてい
る。ウエーハ支持台２０は全体的に下記の記述され引用
によってここに含まれる同時に係属中の米国特許出願番
号第０８／５０0,４８０号に更に詳細に記載されてい
る。図２、図８と図１０に付いてみるに、ウエーハ支持
台２０は、全体としてウエーハ２４を保持するための支
持表面５２を有する支持対５０と、支持体に結合された
ウエーハを静電的に支持表面に結合するための電圧源７
４は、ウエーハを冷却するための冷却装着７８を有して
いる。冷却装着はウエーハ２４と支持表面５２の間にガ
ス状物質を均等に分配するための、支持表面５２に形成
された、複数のガス分配溝（図示せず）を有する。冷却
装着はガス源とガス分配溝との間の導管に、規制機構
（図示せず）を有し、ウエーハの一部が支持表面５２か
ら分離した場合に、ウエーハ２４が支持表面５２から破
滅的に分離することをほぼ防止している。支持体５０か
ら伸長する、少なくとも一つの腕部材２１が、支持体５
０と腕部材２１が処理室１６の底部から離されて、処理
室１６内に装着可能である。図１０に付いてみるに、本
実施例では、腕部材２１は坦持組立体８６に装着され、
一方８６はプレート２９により、処理室１６に脱着可能
に確保されている。
【００１８】ウエーハ２４は昇降組立体（図示せず）に
よって支持表面５２に置かれまた取り上げられる。昇降
組立体は支持表面５２中に形成された開口を通って伸長
する複数の昇降ピン８４と、電極組立体（図示せず）を
有している。昇降ピン８４はピンがウエーハ２４を支持
表面５２の上に保持する伸長位置と、引き込み位置との
間を移動出来る。ウエーハ支持台２０は、処理中にウエ
ーハを冷却するために冷却装着を使用する。ヘリウム、
アルゴン、酸素、水素等のガス体が、支持表面５２とウ
エーハ２４の間を回って、ウエーハ２４の全体をほぼ均
一に冷却する。処理中にウエーハ全体の温度を均一に維
持することにより、ウエーハ表面上に形成される層の均
一性が著しく向上される。本実施例では、ウエーハ支持
台２０は特にＰＥＣＶＤ処理に使用するよう適合されて
いる。電極組立体（図示せず）は支持体５０にＲＦバイ
アスを印加する手段を有している。電極組立体は内部電
極と外部電極とに結合し、それぞれＲＦ電源２３とマッ
チングネットワーク２２に結合する一対の電極コネクタ
ー（図示せず）を有する。支持表面５２にＲＦバイアス
を印加することにより、支持表面５２の局部的領域のプ
ラズマの浮動ポテンシャルを増大出来る。支持表面５２
にＲＦバイアスを印加することにより誘導される自己バ
イアスは、ウエーハ支持体２０の領域のプラズマシース
中と、ウエーハ２４へのイオンの拡散を加速する。これ
はウエーハ２４表面の空洞のない材料層の形成に望まし
いスパッター・エッチングを強化する。
【００１９】ウエーハ支持台２０に印加されるＲＦバイ
アスの周波数は、１−６０MHz の範囲内である。プラズ
マ源１２のＲＦ周波数は、周波数ビートを最小にするた
めにウエーハ支持台２０のそれとは異なることが好まし
い。ウエーハ支持台２０に印加されるＲＦの周波数は、
ほぼ3.３９MHz で、プラズマ源１２はほぼ１3.５6MHzで
動作することが好ましい。処理中にウエーハ２４はこの
分野で周知の搬送機（図示せず）により、支持表面５２
上に置かれ、特に昇降ピン８４上に置かれる。ウエーハ
を支持表面５２に静電的に引きつけ、確保するためにＤ
Ｃ電圧が、ウエーハ支持台２０の少なくとも一つの電極
に印加される。ウエーハ２４の処理後、ウエーハ２４を
支持表面５２から解放するために、静電荷を十分消去す
る目的で、電極はほぼ接地される。支持体５０は二つの
電極を有し、一つの電極に正電気が、他の電極には負電
気が印加されることが好ましい。ウエーハ２４が処理室
１６から取り出された後に、電極の極性が次のウエーハ
のために反転されることが好ましい。処理室１６内での
ウエーハ支持台２０の独特の装着法は、実質的に対称的
なガス流の促進により、ウエーハ２４の処理に特に有利
である。再び図２に付いてみるに、少なくとも一つの腕
部材２１がウエーハ支持台２０を、処理室１６の中空に
支持されるように処理室１６に装着する。先行技術の装
置と異なり、ウエーハ支持台２０が処理室１６の底部か
ら離れるように、中空に支持することにより、処理中の
流れの制御を改善し、反応装置全体の構造に柔軟性を持
たせる。好ましい実施例で、真空装置ポンプ２６は、処
理室１６のほぼ軸上に配列され、反応装置１０の底面積
を最小化し、運転中のポンプの効率を改善する。
【００２０】図７と図８についてみるに、処理室１６内
に装着されたウエーハ支持台２０の二つの実施例が示さ
れている。好ましくは、処理室１６の一つの壁へと伸長
している二本の腕部材２１ａと２１ｂが図８に図示のよ
うに使用されている。しかしながら、腕部材２１の数
と、それが処理室１６に装着される位置とは変更されて
も良いことが理解されるべきである。腕部材２１ａと２
１ｂはそれぞれ、図５に示すように、長手方向に伸長す
る円筒６０により形成されている。一つの腕部材２１ａ
の円筒は、ウエーハ支持台２０の電極を電圧源７４に結
合する電気導体６２と６４の、支持体５０からの導管を
提供する。更に、電気導体６６と６８がＲＦ電源２３に
電極を結合する。電極組立体用のガス源７６と流体源７
８が、腕部材２１ｂの円筒６０を通って伸長する導管７
２と７３を通って支持体５０にそれぞれ結合されてい
る。これに代わり、図７には処理室１６の壁に装着され
た一本の腕部材２１の使用が図示され、そこでは、流体
源７８、ガス源７６、ＤＣとＲＦ源７４と２３、および
それらの結合線が腕部材２１の空洞を通ってウエーハ支
持台２０へと伸長している。反応装置１０を排気する真
空装置が、処理室１６に動作可能に装着されている。再
び図１を参照すると、真空装置はポンプ２６と、好まし
くはウエーハ支持台２０の下で処理室１６の底部に位置
する真空分離バルブ２５とを有する。ポンプ２６とバル
ブ２５は処理室１６とほぼ同軸に配置されることが好ま
しい。このような本発明の「軸上」ポンプ方式は特に有
利で、反応装置１０中の対称的ガス流を促進する。ポン
プ２６とバルブ２５は、それぞれこの分野で周知のター
ボポンプとゲートバルブであることが好ましい。
【００２１】本発明の特に有利な点は、本発明の構造に
より提供される反応装置内の対称的ガス流であり、それ
に応じてウエーハ２４の近傍領域でポンプ流の対称性へ
の干渉が減少することである。図９に付いてみると、反
応装置１０内の対称的流れは流れの線で表てされる。こ
こに記述された本発明の反応装置によれば、側面に装着
された基板支持台２０と、同軸ポンプ方式の配置は、反
応装置１０内での対称的ガス流の供給と、特にウエーハ
２４全体の均一な堆積と／あるいはエッチング工程の促
進を意図した、独自のガス分配装置を形成する。図１１
は本発明の別の実施例を図示し、それによれば、複数の
反応装置１０ａ−ｄが複数のウエーハの処理のために、
この分野で周知の通常の搬送モジュール７５によって結
合されている。それぞれの反応装置１０ａ、１０ｂ、１
０ｃ、１０ｄは、別々の処理行程を行っても良く、ある
いは同じ工程が各反応装置内で行われても良い。
【００２２】Ｄ．反応装置の動作 プラズマの処理室１６への拡散を促進するために、本発
明の反応装置はプラズマの拡散を生じさせるポテンシャ
ル勾配を誘起する。プラズマはコイル１３の近傍で生成
され、どの方向へも拡散する。再び図３についてみる
と、第一のガス注入マニホールドは、プラズマに基準電
位を提供する表面４１を有する。プラズマを指向するた
めに、第一のガス注入マニホールド１５は、接地される
ことが好ましく、プラズマはマニホールド１５の表面４
１に僅かな正電荷を生じさせる（すなわち、プラズマポ
テンシャル）。これに代わり、第一のガス注入マニホー
ルド１５は、接地の代わりに、ある程度の電位に保持さ
れても良い。それにより、プラズマは表面４１の局部的
領域中の特定の電位を基準とする。プラズマは処理室１
６中に拡散し、プラズマの同時二極性拡散は処理室１６
中の荷電粒子の喪失を補充し、化学反応が行われる領
域、すなわちウエーハ支持台２０での荷電粒子の供給を
安定化する。更に、生成されたプラズマは「低温プラズ
マ」で、プラズマのポテンシャルは低い。それにより、
壁での電位は大変低く、プラズマが室壁を浸食する可能
性が低く、金属汚染を最小に止める。ほぼ、主要なイオ
ン化機構が誘導的となるようにする静電シールド１９に
より、プラズマは低温となる。
【００２３】ＲＦバイアスの印加により、ウエーハ支持
台２０とウエーハ２４に自己バイアスが誘導される。自
己バイアスの制御が、バイアスＲＦ電流帰還路の面積
と、ウエーハの面積との比率を考慮して行われる。一実
施例では、堆積工程中で、自己バイアスによって、イオ
ンが反応装置中のプラズマ・シースからウエーハ２４の
表面へと加速される。材料層が堆積される際に、イオン
がそれをスパッタ・エッチングし、それにより、空隙の
ない緊密で良質なフィルムの堆積を促進する。ウエーハ
支持台に印加されるＲＦバイアスは、７５から４００ボ
ルトの範囲で良く、１７００ワットのＲＦバイアス電力
で、ほぼ９００ボルトが好ましい。バイアス周波数はプ
ラズマ源１２の周波数との干渉（すなわち、相互変調）
を最小限度に止めるが、ウエーハでＤＣ自己バイアスを
誘導させ、かつそのようなバイアスを過剰な電力を必要
とせずに達成できるよう十分な高さの周波数になるよう
選択されることが望ましい。一般的に、より低い周波数
では、より大きな誘導電圧を生じさせるが、誘電電圧上
にリップルを生じさせる。ウエーハ２４表面のスパッタ
・エッチング率は、誘導された電圧に比例する。受け入
れられる妥協点は、２MHz より大きく、１3.５６MHz 以
下である。好ましい実施例では、ウエーハ支持台２０に
印加されるＲＦバイアス周波数に、3.３９MHz を使用し
ている。その第一高調波は、連邦通信委員会（ＦＣＣ）
の6.７８ ＩＳＭ周波数に一致し（ＩＳＭは Instrumen
ts, Scientific and Meddical 周波数帯域を表す）、Ｒ
Ｆプラズマ源１２周波数から十分異なり、相互変調を防
止し、それにより、制御システムの不安定性を最小とす
る。
【００２４】スパッタ・エッチング率のバイアス周波数
にたいする依存度が、図１２に図示されている。酸化物
層を持つウエーハ２４が、ウエーハ支持台２０上に置か
れる。反応装置１０の圧力はほぼ1.８mTorr で、ほぼ１
００sccmのアルゴンガスが処理室１６中に注入される。
二つの異なるバイアス周波数、9.３９MHz と１3.５６MH
z が印加される。二つの周波数についてスパッタ・エッ
チング率か、ウエーハ支持台２０に印加されたバイアス
電力の関数として作表された。反応装置１０には循環す
るＲＦエネルギー・フィールドが存在し、処理室１６中
のウエーハ２４の近傍で、特に関心の対象になる。本発
明の特に有利な点の一つは、ウエーハ支持台をＲＦエネ
ルギーでバイアスすることにより生成されたＲＦ電流
の、ＲＦ電流帰還路としての第二のガス注入マニホール
ド１７の機能である。相当量の循環ＲＦ電流がマニホー
ルド１７を帰還路として通る。再び図４に付いてみる
と、第二のガス注入マニホールド１７は係合表面８０と
８１を通して良く接地されており、８０と８１はガス圧
力室体４０とノズル部分７０との間の金属表面間接触を
向上させるために、ニッケルのような適当な材料でメッ
キされていることが好ましい。金属の接触面は低インピ
ーダンス接触を促進するように設計されており、この分
野で周知の螺旋シールドのような、特殊なガスケット材
料を使用している。マニホールド１７は接地されてお
り、係合表面８０と８１はウエーハ支持台２０にＲＦバ
イアスが印加されたときに生成するＲＦエネルギーの帰
還路を提供する。ＲＦ電流は金属の本体中ではなく、表
面上を伝達する。従って、ガスケット材料は金属接触面
の近傍におかれる。更に、処理室１６内でのマニホール
ド１７の場所も重要である。マニホールド１７は、プラ
ズマ源１２と第一のガス注入マニホールド１５のウエー
ハ支持台２０への近さに比較して、ウエーハ支持台２０
のごく近くに位置している。循環ＲＦ電流は全体として
第二のガス注入マニホールド１７に出会い、他の構成部
材に出会う前に除去される。本発明とは異なり、ＲＦ電
流がプラズマ源１２を通って帰還する場合には、プラズ
マ源１２での共鳴が悪影響を及ぼす可能性がある。ま
た、上述のように、周波数はそのような事態の発生を防
止するために十分異なっている。
【００２５】本発明の反応装置１０は、プラズマ源１２
と第一のマニホールド１５のＲＦ電流とプラズマポテン
シャルをウエーハ支持台２０から分離して、安定した実
質的に反復可能な運転を提供するに特に適している。こ
のような分離によって、第一のガス注入マニホールド１
５の表面４１のプラズマ・ポテンシャルが、良く規定さ
れ、維持される。良く規定されたプラズマ・ポテンシャ
ルがなければ、装置は第一のガス注入マニホールド１５
の表面４１でのプラズマ接触量次第で、日毎に異なり、
装置は不安定で堆積行程の反復性に悪影響を及ぼす。第
二のガス注入マニホールド１７の機械的構成は、上述と
同様のＲＦ帰還機能を達成しつつ相当変更出来るし、か
つそれら全ての機械的変更は本発明の範囲内であること
に注意することが重要である。上述のように、本発明で
特に有利な点は、本発明の構造と、特に同軸ポンプによ
り提供される反応装置内のガスの対称的流れであり、そ
れはウエーハ２４の近傍領域でポンプ流の対称性への干
渉が低下することに合致する。再び図９を参照して、反
応装置１０内部の対称的流は、流れ線によって表現さ
れ、ウエーハ平面での望ましい均一な放射状の流れを示
す。低圧の下で、ガスの平均自由行程は比較的長く、分
子間の衝突は少なくなる。ウエーハ近傍領域で、ガスの
密度が高度に均一で有ることが望ましい。これは反応装
置がウエーハ支持台２０のウエーハ平面の周囲で、均等
な有効ポンプ速度を提供することで向上させられる。均
等な有効ポンプ速度は、規則的配置によってウエーハの
周囲に距離の均等な流れを促進するように、ウエーハと
ポンプを処理室と同軸に配列することで実現される。そ
れゆえ、ウエーハ全体について対称的で有り、それがウ
エーハの均一な処理を向上させる。更に、反応装置の自
己清浄化動作中に、ガスが第一のガス注入マニホールド
１５から注入され、対称軸に沿ったポンプに均一なガス
流を高めさせて、反応装置１０全体の清浄化動作を行わ
せることが好ましい。
【００２６】本発明の反応装置１０の構造は、図１３と
図１４に図示するように、均一なフィルムの堆積を促進
する。基板８３とその上に形成された複数の素子部材８
５ａ−ｄを有するウエーハ２４が提供されている。素子
部材８５ａと８５ｂの間の隙間は、0.２５ミクロンであ
り、素子部材８５ａと８５ｃの隙間の間隔は0.３０ミク
ロンである。縦横比は2.５：１である。酸化物層８２が
素子部材８５と基板８３上に本発明の反応装置中で堆積
される。図示のように、反応装置１０とその方法によ
り、0.２５と0.３０ミクロンの隙間を埋める優れた段差
被覆性を持つ、空隙のない層を堆積することに成功し
た。図１５について見ると、本発明でウエーハ支持台に
印加されたＲＦバイアスの関数としての堆積率が図示さ
れている。堆積率は標準化され、下記のように表され
る。ウエーハ支持台に印加されたＲＦバイアス電力（wa
tt) の関数としてプロットされるシラン流当たりの（一
分当たりsccm当たりミクロンでの）堆積率。本発明の特
定の実施例についての前述の説明は、説明と記述のため
に提示てされたものである。それらは網羅的なもので
も、本発明を開示された形態に正確に制限するものとし
ても意図されてはおらず、明らかに多くの修正、実施
例、および変更が上記の開示に照らして可能である。発
明の範囲はここに添付された請求の範囲とそれらの均等
物によって規定されることが意図されている。
【００２７】特許請求の範囲の記載に加えて以下の項目
を更に開示する。 〔開示項目１〕 前記電磁エネルギー源が螺旋形共振器
と、前記螺旋形共振器内に配設された容量性シールドか
ら成ることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。 〔開示項目２〕 前記真空装置がターボポンプより成る
ことを特徴とする請求項１に記載の反応装置。 〔開示項目３〕 前記真空装置が更に、前記処理室を前
記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポンプ
の間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴と
する前記開示項目２に記載の反応装置。 〔開示項目４〕 前記第二のガスマニホールドが、前記
ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた複
数のノズルを有することを特徴とする請求項１に記載の
反応装置。 〔開示項目５〕 前記支持体が前記処理室内で中空に支
持されるように、前記少なくとも一つの部材が、前記処
理室の垂直な表面に装着されていることを特徴とする請
求項４に記載の反応装置。 〔開示項目６〕 前記少なくとも一つの部材が空洞で、
その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少なくと
も一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネルギー
を結合するための少なくとも一つの導管とを有すること
を特徴とする請求項４に記載の反応装置。 〔開示項目７〕 前記少なくとも一つの部材が更に、前
記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するための、
少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前記開
示項目６に記載の反応装置。 〔開示項目８〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に装
着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外される
ように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されている
ことを特徴とする請求項１に記載の反応装置。 〔開示項目９〕 前記第一のガスマニホールドが、そこ
に形成された、少なくとも一種類のガス状化学物質を受
けるための、少なくとも一つのガス圧力室と、前記少な
くとも一種類のガス状化学物質を前記プラズマ室へと分
配するために、前記少なくとも一つのガス圧力室のそれ
ぞれに通じる複数の穴を有し、前記穴が前記ガス圧力室
に沿って配設されることから成ることを特徴とする請求
項１に記載の反応装置。 〔開示項目１０〕 前記プラズマとの反応がウエーハ表
面に材料の層を堆積することを特徴とする請求項６に記
載の反応装置。 〔開示項目１１〕 前記プラズマとの反応がウエーハ表
面をエッチングすることを特徴とする請求項６に記載の
反応装置。 〔開示項目１２〕 前記第一のガスマニホールドが少な
くとも一種類のガス状化学物質を別個に受けるために、
そこに形成された複数のチャンネルと、前記プラズマ室
に前記少なくとも一種類のガス状化学物質を別個に分配
するために、前記チャンネルのそれぞれに通じる複数の
穴から成ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ
強化ＣＶＤ装置。 〔開示項目１３〕 前記真空装置がターボポンプより成
ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶ
Ｄ装置。 〔開示項目１４〕 前記真空装置が更に、前記処理室を
前記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポン
プの間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴
とする前記開示項目１３に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装
置。 〔開示項目１５〕 前記第二のガスマニホールドが、前
記ウエーハの近傍にガスを配分するために間隔を置いた
複数のノズルを有することを特徴とする請求項７に記載
のプラズマ強化ＣＶＤ装置。 〔開示項目１６〕 前記ウエーハ支持台が前記ウエーハ
を保持するための支持表面を有する支持体と、前記ウエ
ーハを前記支持表面に静電的に結合させるための、前記
支持体に結合する電圧源と、前記ウエーハと前記支持表
面の間に、ガス状物質を均一に分配するために構成さ
れ、前記支持表面に形成された複数のガス分配溝を有す
る冷却装着と、二つの端部を有し、前記端部の一つが前
記支持体に装着され、他の前記端部が、前記処理室の表
面に装着されている、少なくとも一つの部材から成るこ
とを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装
置。 〔開示項目１７〕 前記少なくとも一つの部材が、空洞
でその中に前記支持体に冷媒を通過させるための、少な
くとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネル
ギーを結合するための、少なくとも一つの導管とを有す
ることを特徴とする前記開示項目１６に記載のプラズマ
強化ＣＶＤ装置。 〔開示項目１８〕 前記少なくとも一つの部材が更に、
前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するため
の、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前
記開示項目１７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。 〔開示項目１９〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に
装着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外され
るように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されてい
ることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶ
Ｄ装置。 〔開示項目２０〕 前記真空装置がターボポンプより成
ることを特徴とする請求項９に記載の反応装置。 〔開示項目２１〕 前記真空装置が更に、前記処理室を
前記ポンプから隔離するために、前記処理室と前記ポン
プの間に配設された真空隔離バルブから成ることを特徴
とする請求項９に記載の反応装置。 〔開示項目２２〕 前記第二のガスマニホールドが、前
記ウエーハの近傍にガスを配分するための、間隔を置い
た複数のノズルを有することを特徴とする請求項９に記
載の反応装置。 〔開示項目２３〕 前記ウエーハ支持台が前記ウエーハ
を保持するための支持表面を有する支持体と、前記ウエ
ーハを前記支持表面に静電的に結合させるために、前記
支持体に結合する電圧源と、前記ウエーハと前記支持表
面の間に、ガス状物質を均一に分配するために構成さ
れ、前記支持表面に形成された複数のガス分配溝を有す
る冷却装着と、二つの端部を有し、前記端部の一つが前
記支持体に装着され、他の前記端部が前記処理室の表面
に装着されている、少なくとも一つの部材から成ること
を特徴とする請求項９に記載の反応装置。 〔開示項目２４〕 前記少なくとも一つの部材が空洞
で、その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少な
くとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネル
ギーを結合するための少なくとも一つの導管とを有する
ことを特徴とする前記開示項目２３に記載の反応装置。 〔開示項目２５〕 前記少なくとも一つの部材が更に、
前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するため
の、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前
記開示項目２３に記載の反応装置。 〔開示項目２６〕 前記ウエーハ支持台が坦持組立体に
装着され、前記ウエーハ支持台が処理室から取り外され
るように、前記坦持組立体が前記処理室に装着されてい
ることを特徴とする前記開示項目２３に記載の反応装
置。 〔開示項目２７〕 前記第一のガスマニホールドが、そ
こに形成された、少なくとも一種類のガス状化学物質を
別個に受けるための、少なくとも一つのガス圧力室と、
前記少なくとも一種類のガス状化学物質を前記プラズマ
室へと別個に分配するために、前記少なくとも一つのガ
ス圧力室のそれぞれに通じる複数の穴を有し、前記穴が
前記ガス圧力室に沿って配設されることから成ることを
特徴とする請求項９に記載の反応装置。 〔開示項目２８〕 少なくとも一種類のガス状化学物質
を前記ウエーハ支持台の近傍の前記処理室内に導入する
追処理程を有し、それにより、前記少なくとも一種類の
ガス状化学物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の
近傍で反応して、ウエーハ上に材料層を堆積することを
特徴とする請求項１０に記載の方法。 〔開示項目２９〕 少なくとも一種類のガス状化学物質
を前記ウエーハ支持台の近傍の前記処理室内と前記プラ
ズマ室に導入する追処理程を有し、それにより、前記少
なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマとが、前記
ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ上に材料層
を堆積することを特徴とする請求項１０に記載の方法。 〔開示項目３０〕 少なくとも一種類のガス状化学物質
を前記処理室内に導入する追処理程を有し、それによ
り、前記少なくとも一種類のガス状化学物質とプラズマ
とが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応して、ウエーハ
表面をエッチングすることを特徴とする請求項１０に記
載の方法。 〔開示項目３１〕 少なくとも一種類のガス状化学物質
を前記処理室内と前記プラズマ室に導入する追処理程を
有し、それにより、前記少なくとも一種類のガス状化学
物質とプラズマとが、前記ウエーハ支持台の近傍で反応
して、ウエーハ表面をエッチングすることを特徴とする
請求項１０に記載の方法。 〔開示項目３２〕 プラズマの電位基準を設ける工程が
更に、前記上部表面を電気的に接地し、前記上部プレー
トに略１０−３０ボルトの範囲の電位を生起させること
より成ることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 〔開示項目３３〕 前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギ
ーを印加する工程が更に、略１から６０MHz の範囲で前
記ＲＦエネルギーを印加することより成ることを特徴と
する請求項１０に記載の方法。 〔開示項目３４〕 前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギ
ーを印加する工程が更に、略3.３９MHz で前記ＲＦエネ
ルギーを印加することより成ることを特徴とする請求項
１０に記載の方法。 〔開示項目３５〕 少なくとも一種類のガス状化学物質
を前記プラズマ室内に導入する追処理程を有し、それに
より、前記少なくとも一種類のガス状化学物質が前記処
理室内へと拡散し、前記プラズマ室と処理室の表面を清
浄化することを特徴とする請求項１０に記載の方法。 〔開示項目３６〕 前記少なくとも一つの部材が空洞
で、その中に前記支持体に冷媒を通過させるための少な
くとも一つの導管と、前記ウエーハ支持台にＤＣエネル
ギーを結合するための少なくとも一つの導管とを有する
ことを特徴とする前記開示項目５に記載の反応装置。 〔開示項目３７〕 前記少なくとも一つの部材が更に、
前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを結合するため
の、少なくとも一つの導管から成ることを特徴とする前
記開示項目２４に記載の反応装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例による反応装置の一部を切
り欠いた組立図。
【図２】 図１に示される反応装置のプラズマ室と処理
室の一部を切り欠いた拡大断面図。
【図３】 本発明の一実施例による第一のガス注入マニ
ホールドの断面図。
【図４】 第一のガス注入マニホールドの底面図。
【図５】 図３のマニホールド中の穴の拡大断面図。
【図６】 本発明による第二のガス注入マニホールドの
一実施例の一部を切り欠いた正面図。
【図７】 反応装置に装着された基板支持台を示す平面
図。
【図８】 本発明による反応装置に装着された基板支持
台の一部を切り欠いた代替実施例。
【図９】 ポンプの同軸配置による装置内のガス流を図
示する本発明の反応装置の断面図。
【図１０】 本発明による基板支持台と坦持組立体を示
す拡大斜視図。
【図１１】 本発明の代替実施例による複数の反応装置
を有するプラズマＣＶＤ装置を図示する簡単な略線図。
【図１２】 スパッターレートを基板支持台バイアス電
力の関数として示すグラフ。
【図１３】 本発明の反応装置で処理された半導体ウエ
ーハの表面形状の断面図。
【図１４】 本発明の反応装置で処理された半導体ウエ
ーハの表面形状の断面図。
【図１５】 シラン流当たりの堆積率を、印加されたＲ
Ｆバイアスの関数として示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 反応装置 １１ プラズマ組立体 １２ プラズマ生成源 １３ 金属螺旋コイル １４ ＲＦエネルギー １４ａ マッチングネットワーク １５ 第一のガス注入マニホールド １６ 処理室 １７ 第二のガス注入マニホールド １８ プラズマ室 １９ 静電シールド ２０ ウエーハ支持台 ２１ 腕部材 ２１ａ 腕部材 ２１ｂ 腕部材 ２２ マッチング回路 ２３ 発電機（ＲＦ電源） ２４ ウエーハ ２５ 分離バルブ ２６ 真空ポンプ ２７ 内壁 ２８ 外壁 ２９ プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード エイチ マッティーセン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95066 スコッチ ヴァリー スプリーデ ィング オーク ドライヴ 140 (72)発明者 デニス シー フェンスケ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95018 フェルトン サン ロレンツォ アベニュー 605 (72)発明者 エリック ディー ロス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95062 サンタ クルーズ コート ドラ イヴ 4370

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ室と、 少なくとも一種類の第一のガスを受けるために、前記プ
    ラズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、 プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一の
    ガスを励起するための電磁エネルギー源と、 プラズマ室に通じる処理室を有し、それによりプラズマ
    が前記処理室に拡散し、 ウエーハを支持するウエーハ支持台を有し、前記ウエー
    ハ支持台は前記処理室内に配設され、 反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために前
    記処理室内に配設され、前記ウエーハ支持台を取り囲
    む、第二のガス注入マニホールドを有し、それにより反
    応ガスがプラズマと反応して前記ウエーハ支持台上に支
    持されたウエーハの表面を処理し、かつ前記処理室の底
    部からガスを除去する真空装置から成るプラズマ強化化
    学処理反応装置。
  2. 【請求項２】 前記電磁エネルギー源が誘導的に結合さ
    れたプラズマ源であることを特徴とする請求項１に記載
    の反応装置。
  3. 【請求項３】 前記ウエーハ支持台が前記処理室内で中
    空に支持されるように、前記ウエーハ支持台が前記処理
    室の少なくとも一つの表面に装着されていることを特徴
    とする請求項１に記載の反応装置。
  4. 【請求項４】 前記ウエーハ支持台が前記ウエーハを保
    持するための支持表面を有する支持体と、 前記ウエーハを前記支持表面に静電的に結合させるため
    に、前記支持体に結合する電圧源と、 前記ウエーハと前記支持表面の間に、ガス状物質を均一
    に分配するために構成され、前記支持表面に形成された
    複数のガス分配溝を有する冷却装着と、 二つの端部を有し、少なくとも前記端部の一つが前記支
    持体に装着され、他の前記端部が、前記処理室の表面に
    装着されている、少なくとも壱つの部材から成ることを
    特徴とする請求項１に記載の反応装置。
  5. 【請求項５】 プラズマ強化ＣＶＤ装置において、 電磁エネルギー源を持つプラズマ室を有し、前記エネル
    ギー源はプラズマ生成のために螺旋形共振器と、前記螺
    旋形共振器内に配設された容量性シールドとを有し、 前記プラズマ室に通じる処理室を有し、それにより、プ
    ラズマが前記処理室内へと拡散し、 処理室内に拡散するプラズマとの反応のためにウエーハ
    を支持するための、前記処理室内にある支持体とからな
    るプラズマ強化ＣＶＤ装置。
  6. 【請求項６】 プラズマを生成するための電磁エネルギ
    ー源を有する円筒形プラズマ室と、 前記プラズマ室に通じる円筒形処理室を有し、それによ
    りプラズマが前記処理室内へと拡散し、 処理室内に拡散するプラズマと反応のためにウエーハを
    支持するための、前記処理室内にある支持体と、 前記処理室を排気するために、前記処理室の軸上に位置
    する真空装置からなるプラズマ強化ＣＶＤ装置。
  7. 【請求項７】 プラズマ室と、 少なくとも一種類の第一のガスを受けるために前記プラ
    ズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、 プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一の
    ガスを励起するための電磁エネルギー源と、 プラズマ室に通じる処理室を有し、それによりプラズマ
    が前記処理室に拡散し、 ウエーハを支持するウエーハ支持台を有し、前記ウエー
    ハ支持台は前記処理室と実質的に同軸に配設され、 第二のガス注入マニホールドを有し、前記第二のガス注
    入マニホールドは反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指
    向させるために、前記処理室と実質的に同軸に配設さ
    れ、前記ウエーハ支持台を取り囲み、それにより反応ガ
    スがプラズマと反応してウエーハ上に材料を堆積し、か
    つ前記処理室からガスを除去するために、前記処理室と
    実質的に同軸に配設された真空装置からなるプラズマ強
    化ＣＶＤ装置。
  8. 【請求項８】 前記ウエーハ支持台が前記処理室内で中
    空に支持されるように、前記ウエーハ支持台が前記処理
    室の少なくとも一つの表面に装着されていることを特徴
    とする請求項７に記載のプラズマ強化ＣＶＤ装置。
  9. 【請求項９】 円筒形プラズマ室と、 少なくとも一種類の第一のガスを受けるために前記プラ
    ズマ室に通じる第一のガス注入マニホールドと、 プラズマ形成のために、前記少なくとも一種類の第一の
    ガスを励起するために、螺旋形共振器と、前記螺旋形共
    振器内に配設された容量性シールドを有する電磁エネル
    ギー源と、 プラズマ室に通じる円筒形処理室を有し、それによりプ
    ラズマが前記処理室に拡散し、 ウエーハを支持するウエーハ支持台を有し、前記ウエー
    ハ支持台は、前記処理室内に同軸に配設され、かつ前記
    ウエーハ支持台が前記処理室内で中空に支持されるよう
    に前記処理室の少なくとも一つの表面に装着されてお
    り、 反応ガスを前記ウエーハ支持台へと指向させるために、
    前記処理室内に同軸に配設され、前記ウエーハ支持台を
    取り囲む、第二のガス注入マニホールドを有し、それに
    より反応ガスがプラズマと反応してウエーハ上に材料を
    堆積し、かつ前記処理室からガスを除去するために、前
    記処理室と実質的に同軸に配列され、前記処理室に通
    じ、かつ前記ウエーハ支持台の下に配設された真空装置
    から成るプラズマ強化化学処理反応装置。
  10. 【請求項１０】 プラズマ室と処理室を有し、前記処理
    室はウエーハ支持するために、前記処理室内に配設され
    たウエーハ支持台を有するプラズマ強化化学処理反応装
    置を動作させる方法で、 プラズマ室内でプラズマを生成し、前記プラズマ室は上
    部表面を有し、 前記上部表面に沿った第一の電位をプラズマにたいする
    基準電位とし、 前記ウエーハ支持台にＲＦエネルギーを印加して第二の
    電位を生成させ、それにより、前記第一の電位と、前記
    第二の電位の間の電位差により、前記ウエーハ支持台の
    近傍の領域にプラズマの拡散を誘導することにより成る
    方法。
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