(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャンバ壁を有するチャンバ本体と、
基板支持体と、
ガス分散アセンブリと、
複数のチャンバ壁の１つ以上に連結され、非金属材料に封入した金属含有コイルを備える誘導結合プラズマ源であって、封入した金属含有コイルは、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーと境を接するように構成される誘導結合プラズマ源と、
封入した金属含有コイルの内側かつチャンバ処理容積の外側で境を接しており、１つ以上のチャンバ壁に連結される、プラズマ堆積反応との相互作用から又はプラズマ処理若しくはチャンバ洗浄時に発生するイオン若しくは中性原子の衝突から封入した金属含有コイルを保護するための誘電体カバーであって、封入した金属含有コイルと、カバー、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーとの間には空間が無い誘電体カバーを含む装置。
【請求項２】
非金属材料がポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
誘電体カバーがセラミック材料を含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
金属含有コイルは内部に内部路を有する請求項１記載の装置。
【請求項５】
コイルと、
コイルに連結され、コイルを取り囲む封入材料であって、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーと境を接するように構成される封入材料と、
コイルの内側かつチャンバ処理容積の外側で封入材料と接触し、１つ以上のチャンバ壁に連結される、プラズマ堆積反応との相互作用から又はプラズマ処理若しくはチャンバ洗浄時に発生するイオン若しくは中性原子の衝突から封入したコイルを保護するためのカバーであって、封入材料と、カバー、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーとの間には空間が無いカバーを含む誘導結合プラズマ源。
【請求項６】
封入材料がポリテトラフルオロエチレンを含む請求項５記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項７】
カバーがセラミック材料を含む請求項６記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項８】
コイルが金属を含む請求項７記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項９】
コイルが内部に内部路を有する請求項８記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項１０】
コイルと、
コイルの上方で封入され、ＲＦ電力がアーク放電するのを防ぐコーティングであって、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーと境を接するように構成されるコーティングと、
コーティングの一部の上方かつプラズマ処理容積の外側に配置され、１つ以上のチャンバ壁に連結される、プラズマ堆積反応との相互作用から又はプラズマ処理若しくはチャンバ洗浄時に発生するイオン若しくは中性原子の衝突から封入したコイルを保護するためのカバーであって、コーティングと、カバー、外方絶縁材、支持部材、及び真空フィードスルーとの間には空間が無いカバーを含む誘導結合プラズマ源。
【請求項１１】
コーティングがポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１０記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項１２】
カバーがセラミック材料を含む請求項１１記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項１３】
コイルが金属を含む請求項１２記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項１４】
コイルが内部に内部路を有する請求項１３記載の誘導結合プラズマ源。
【請求項１５】
コイルが内部に内部路を有する請求項１０記載の誘導結合プラズマ源。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野）
本発明の実施形態は概して、誘導結合プラズマ装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の作製において、金属配線、ソーラーパネル及びその他の構成は、ガラス基板上への導電材料、半導体材料、誘電体の複数の層の堆積及び除去により形成される。形成された様々な構成はシステムに集積され、のシステムを集合的に使用して、例えば、ＦＰＤ上の個々の画素において表示状態を電気的に作り出すアクティブマトリックス方式のディスプレイスクリーンを形成する。ＦＰＤの作製に用いられる加工技術には、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、エッチング等が含まれる。プラズマ処理はフラットパネルディスプレイの製造に特によく適しているが、これは膜を堆積する際の処理温度が比較的低く、得られる膜の質が良好だからである。って、当該分野において、基板上に層を堆積してＦＰＤ、ＴＦＴ、ＬＣＤ、金属配線、ソーラーパネル及びその他の構成を作製するための装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は概して、誘導結合プラズマ装置に関する。シャワーヘッドから発生するプラズマを利用して堆積を行う場合、プラズマが基板の縁にまで均一に分散しないことがある。チャンバ壁に対応する領域でプラズマをチャンバに誘導結合することにより、チャンバ内でプラズマが均一に分散し、基板への堆積が実質的に均一となる。処理チャンバへの導入に先立って処理ガスを気化させることによりプラズマも均一となり、基板上への均一な堆積に役立つ。
【０００４】
一実施形態において、装置は、複数のチャンバ壁を有するチャンバ本体、基板支持体、ガス分散アセンブリ及び複数のチャンバ壁の１つ以上に連結された誘導結合プラズマ源を備える。誘導結合プラズマ源は、非金属材料に封入した金属含有コイルを備え得る。
【０００５】
別の実施形態において、気化器は、第１セクション及び第２セクションを有する気化器本体を備える。各セクションは、第１高さに達する。第１セクションは複数のプレナムを有し、これら複数のプレナムに対して垂直に延びる複数の流路により互いに連結されている。第１セクションの最上位プレナムを、第２セクションの最低位プレナムに連結することができる。第２セクションは複数のプレナムを有していてよく、プレナムは、複数のガス流路に対して垂直に延びる複数の流路により互いに連結されている。
【０００６】
別の実施形態において、装置は、チャンバ本体、チャンバ本体に連結されたガス分散シャワーヘッド、チャンバ本体においてガス分散シャワーヘッドの反対側に配置された基板支持体、チャンバ本体に連結された誘導結合プラズマ源及びガス分散シャワーヘッドに連結された気化器を備える。気化器は、複数の流路によって結ばれた複数のプレナムを有する気化器本体を備え得る。これらの流路は、複数のプレナムに対して実質的に垂直に配列することができる。誘導結合プラズマ源は、ポリテトラフルオロエチレンの外面を有していてよい。誘導結合プラズマ源は、ガス分散シャワーヘッドと基板支持体との間の処理領域を実質的に取り囲み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上記の構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を制限すると解釈されないと留意すべきである。
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理チャンバの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による誘導結合プラズマ源の断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態による誘導結合プラズマ源の断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による気化器の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの気化器の上部断面図である。
【０００８】
円滑な理解のために、可能な限り、図に共通する同一の要素は同一の参照番号を用いて表した。一実施形態の要素及び構成は、特に記載することなくその他の実施形態で便宜上利用可能である。
【詳細な説明】
【０００９】
本発明は概して、誘導結合プラズマ装置に関する。シャワーヘッドから発生したプラズマを利用して堆積を行う場合、プラズマが基板の縁にまで均一に分散しないことがある。チャンバ壁に対応する領域でプラズマをチャンバに誘導結合することにより、チャンバ内でプラズマが均一に分散し、基板への堆積が実質的に均一となる。処理チャンバ内への導入に先立って処理ガスを気化させることによりプラズマも均一となり、基板上への均一な堆積に役立つ。本発明を、以下において、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）システム（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手可能）等の、大面積基板を処理するための化学気相蒸着システムに関連して実例を挙げて説明する。しかしながら、本装置及び本方法は、円形基板を処理するように構成されたシステムを含め、その他のシステム構成においても利用できることを理解すべきである。
【００１０】
図１は、プラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。プラズマ処理チャンバ１００は通常、ガス分散アセンブリ１３２、誘導結合源アセンブリ１１０及び下部チャンバアセンブリ１３８を含む。チャンバ容積１１２は処理容積及び下部容積１１１から成り、プラズマ処理チャンバ１００においてプラズマ処理が起こる領域を規定しており、ガス分散アセンブリ１３２、誘導結合源アセンブリ１１０及び下部チャンバアセンブリ１３８によって囲まれている。
【００１１】
下部チャンバアセンブリ１３８は通常、基板昇降アセンブリ１４８、基板支持体１０７及び処理チャンバ基部１８２を含む。処理チャンバ基部１８２は、下部容積１１１を部分的に規定するチャンバ壁１３６及びチャンバ底部１８０を有する。処理チャンバ基部１８２には、チャンバ壁１３６のアクセスポート１８６を通ってアクセスする。アクセスポート１８６は、基板１０１の処理チャンバ基部１８２内外への移動を可能にする領域を規定している。チャンバ壁１３６及びチャンバ底部１８０は、アルミニウム又は処理に対応したその他の材料の単塊から作製することができる。
【００１２】
温度制御された基板支持体１９６は、処理チャンバ基部１８２に接続されている。基板支持体１９６は、処理中、基板１０１を支持する。一実施形態において、基板支持体１９６は、少なくとも１つの埋設ヒータ１９４が封入されたアルミニウム体１２１を備える。抵抗加熱素子等の埋設ヒータ１９４は、基板支持体１９６内に配置される。埋設ヒータ１９４は電源１６８に連結され、この電源は、基板支持体１９６とその上に位置決めされた基板１０１とを、コントローラ１７０の使用により既定の温度にまで制御自在に加熱することが可能である。典型的には、殆どのＣＶＤ処理において、埋設ヒータ１９４は、基板１０１を約６０℃（プラスチック基板の場合）〜約５５０℃（ガラス基板の場合）の均一な温度範囲に維持する。
【００１３】
一般に、基板支持体１９６は、背面１７８、正面及び軸１０９を有する。正面で基板１０１を支持し、軸１０９は背面１７８に連結されている。軸１０９に取り付けられた軸基部１６２は昇降アセンブリ１７２に接続されており、この昇降アセンブリが基板支持体１９６を様々な位置に移動させる。搬送位置では、システムロボット（図示せず）が、基板支持体１９６及び／又は昇降ピン１２３の邪魔になることなくプラズマ処理チャンバ１００内外に自由に進入及び退出することができる。軸１０９は、基板支持体１９６とクラスタツールのその他の構成部品との間をつなぐ電気及び熱電対リード線用の導管でもある。昇降アセンブリ１７２は、プラズマ処理チャンバ１００が真空下にある際に基板支持体１９６に作用する重力及び大気圧の力に反作用させるのに必要な力を付与し、かつプラズマ処理チャンバ１００内で支持アセンブリを正確に位置決めするために当該分野で一般に使用される空気圧又は電動式のリードスクリュー型昇降アセンブリを含み得る。
【００１４】
蛇腹部１６０を、基板支持体１９６（又は軸１０９）と処理チャンバ基部１８２のチャンバ底部１８０との間に連結する。蛇腹部１６０は、チャンバ容積１１２と処理チャンバ基部１８２外部の大気との間の真空シールとなると同時に基板支持体１９６の垂直運動を促進する。
【００１５】
基板支持体１９６は、基板１０１及びそれを取り囲むシャドーフレーム１０３も支持する。一般に、シャドーフレーム１０３は基板１０１の縁及び基板支持体１９６への堆積を防止する。一実施形態においては、シャドーフレーム１０３を、基板昇降アセンブリ１４８に取り付けられた機構（図示せず）の使用により、基板１０１及び基板支持体１９６から離す。別の実施形態においては、基板支持体が処理位置から下降すると、シャドーフレーム１０３が、プラズマ処理チャンバ１００内に設置された捕捉機構（ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅ、図示せず）上に置かれ、シャドーフレーム１０３は捕捉機構上に載置されていることから、基板支持体１９６をシャドーフレーム１０３から離すことができる。従って、捕捉機構又は基板昇降アセンブリに取り付けられた機構は、基板１０１の基板支持体１９６ひいてはプラズマ処理チャンバ１００からの移動の促進に役立つ。
【００１６】
基板支持体１９６には、複数の昇降ピン１２０を受け入れるための複数の孔１０７が貫通している。昇降ピン１２０は典型的には、セラミック、グラファイト、セラミック被覆金属又はステンレススチールから形成される。昇降ピン１２０を、昇降プレート１７４の使用により、基板支持体１９６及び処理チャンバ基部１８２に対して駆動させることができ、昇降プレートは昇降ピン１２０を引込位置から上昇位置へと移動させることが可能である。昇降ピン１２０及びチャンバ底部１８０のそれぞれに取り付けられた昇降蛇腹部１７６、１５２を使用して、下部容積１１１をプラズマ処理チャンバ１００外部の大気から隔離し、また昇降ピン１２０を引込位置から上昇位置に移動させる。昇降プレート１７４は、昇降アクチュエータ１４６を使用して駆動する。昇降ピン１２０が上昇位置にあり、基板支持体１９６が搬送位置にある場合、基板１０１はアクセスポート１８６の上端より高く持ち上げられるため、システムロボットのプラズマ処理チャンバ１００内外への進入及び退出が可能である。
【００１７】
蓋アセンブリ１１６は典型的には進入ポート１２４を含み、このポートを通して、ガス供給源１０４によって供給された処理ガスを、ガス分散プレート１３２を通過させた後に処理容積内に導入する。ガス供給源１０４から進入ポート１２４へのガス流を、マスフローコントローラ（図示せず）及びコントローラ１７０により適切に制御及び調節する。ガス供給源１０４は、複数のマスフローコントローラ（図示せず）を含み得る。本願において、用語「マスフローコントローラ（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ）」は、急速で正確な量のガス流をプラズマ処理チャンバ１００に供給可能な全てのコントロールバルブを意味する。進入ポート１２４により、処理ガスをプラズマ処理チャンバ１００に導入し、均一に分散させることができる。加えて、進入ポート１２４を任意で加熱して、マニホルド内での反応ガスの凝縮を防止してもよい。ガス供給源１０４は、気化器（図示せず）を備えていてよい。
【００１８】
進入ポート１２４は、洗浄剤供給源１０２にも連結される。洗浄剤供給源１０２は典型的には解離フッ素等の洗浄剤を供給し、洗浄剤は処理容積内に導入されると先行の処理工程の完了後に残った堆積副生成物及び漂遊堆積材料を除去する。
【００１９】
蓋アセンブリ１１６は、処理容積の上限となる。典型的には、蓋アセンブリ１１６をチャンバ基部１８２及び／又は誘導結合源アセンブリ１１０から取り外して、プラズマ処理チャンバ１００内の構成部品を点検することが可能である。典型的には、蓋アセンブリ１１６を、アルミニウム（Ａｌ）又は陽極酸化アルミニウム体から作製する。
【００２０】
一実施形態において、蓋アセンブリ１１６はポンピングプレナム１１８を含み、このプレナムは外部真空ポンピングシステムに連結される。ポンピングプレナム１１８を利用して、ガス及び処理副生成物を処理容積から均一に排出する。ポンピングプレナム１１８は通常、チャンバ蓋部１２２内に形成され又はチャンバ蓋部１２２に取り付けられ、プレートで覆うことによりポンピングチャネル１１４となる。処理容積から均一に排出させるために、プレートとチャンバ蓋部１２２との間に間隙を形成して、ポンピングチャネル１１４へと流れるガス流に対する小さな制流部１３４とする。一実施形態においては、誘導結合源アセンブリ１１０の蓋支持部材上に形成されたシャドー機構も使用して更に流れを制限し、処理容積からの排出をより均一にする。真空ポンピングシステムは通常、真空ポンプを含み、このポンプは、チャンバの処理圧力を所望のものにするのに必要なターボポンプ、ラフポンプ（ｒｏｕｇｈ  ｐｕｍｐ）及び／又はルーツブロワ（Ｒｏｏｔｓ  Ｂｌｏｗｅｒ、商標名）であってよい。
【００２１】
別の実施形態においては、下部チャンバアセンブリ１３８に見られるポンピングプレナム１５６を使用して、真空ポンピングシステム１４４により、ガス及び処理副生成物を処理容積から均一に排出する。ポンピングプレナム１５６は通常、チャンバ底部１８０内に形成され又はチャンバ底部１８０に取り付けられ、プレート１１５で覆うことにより、周囲を囲ったポンピングチャネル１５８となる。プレートには通常、ポンピングチャネル１５８へと流れるガス流に対する小さな制流部となる複数の孔１１３（又はスロット）が形成されており、チャンバ容積１１２からの均一な排出を確保している。ポンピングチャネル１５８は、ポンピングポート１５４を介して真空ポンピングシステム１４４に接続される。真空ポンピングシステム１４４は通常、真空ポンプを含み、このポンプは、チャンバの処理圧力を所望のものにするのに必要なターボポンプ、ラフポンプ及び／又はルーツブロワであってよい。一実施形態において、ポンピングプレナム１５６は、処理容積から均一にガスを排出するために、処理チャンバの中心にて対称的に配置される。別の実施形態において、ポンピングプレナム１５６は、下部チャンバアセンブリ１３８において非対称的に位置決めされる（図示せず）。
【００２２】
別の実施形態においては、ポンピングプレナム１５６及びポンピングプレナム１１４の両方を使用して処理容積からの排出を行う。この実施形態においては、真空ポンピングシステムを使用して処理容積から除去するガスの相対流量と、真空ポンピングシステム１４４を使用して下部容積１１１から除去するガスの相対流量とを最適化することにより、プラズマ処理結果を改善し、またプラズマ及び処理副生成物の下部容積１１１内への漏れを軽減する。プラズマ及び処理副生成物の漏れを軽減することにより、下部チャンバアセンブリ１３８の構成部品上への漂遊堆積物の量が減少し、これら不要な堆積物を除去するための洗浄時間及び／又は洗浄剤供給源１０２の使用頻度が抑えられる。
【００２３】
ガス分散プレート１３２は、蓋アセンブリ１１６の上プレート１２０に連結される。ガス分散プレート１３２の形状は典型的には、基板１０１の輪郭に実質的に沿うように構成される。ガス分散プレート１３２は穿孔領域１２６を含み、この穿孔領域を介して、ガス供給源１０４から供給された処理ガス及びその他のガスが処理容積に送られる。ガス分散プレート１３２の穿孔領域１２６は、ガス分散プレート１３２から処理容積内へと通過するガスを均一に分散させるように構成されている。
【００２４】
ガス分散プレート１３２は、１つの単一部材から形成してもよい。その他の実施形態においては、ガス分散プレート１３２を、２つ以上の別個の部品から形成することができる。複数のガス流路１２８をガス分散プレート１３２に貫通させることにより、処理ガスを望みどおりに分散させ、ガス分散プレート１３２から処理容積内へと通過させることができる。プレナム１３０が、ガス分散プレート１３２と上プレート１２０との間に形成される。プレナム１３０により、ガス供給源１０４からプレナム１３０内へと流れるガスをガス分散プレート１３２の幅全体にわたって均一に分散させ、ガス流路１２８に均一に流すことができる。ガス分散プレート１３２は典型的には、アルミニウム（Ａｌ）、陽極酸化アルミニウム又はその他のＲＦ伝導性材料から作製される。ガス分散プレート１３２は、絶縁部品（図示せず）によってチャンバ蓋部１２２から絶縁される。
【００２５】
一実施形態においては、ガス分散プレート１３２にＲＦバイアス印加して、処理容積内で発生したプラズマを、取り付けられたインピーダンス整合素子１０６、ＲＦ電源１０８及びコントローラ１７０の使用により制御及び形状決定することが可能である。ＲＦバイアスを印加されたガス分散プレート１３２は、処理容積内でプラズマを発生及び制御可能な容量結合ＲＦエネルギー伝達装置として働く。
【００２６】
別の実施形態において、ＲＦ電源１６４は、インピーダンス整合素子１６６を介してＲＦバイアス電力を基板支持体１９６に印加する。ＲＦ電源１６４、インピーダンス整合素子１６６コントローラ１７０の使用により、ユーザは処理容積内で発生したプラズマを制御し、基板１０１のプラズマ衝撃を制御し、基板表面１９８のプラズマシース厚さを変化させることが可能である。別の実施形態においては、ＲＦ電源１６４及びインピーダンス整合素子１６６をアースへの１つ以上の接続部（図示せず）に置き換え、基板支持体１９６を接地する。
【００２７】
プラズマを更に制御するため、誘導結合プラズマ源１９０をチャンバに連結してもよい。誘導結合プラズマ源１９０を、インピーダンス整合素子１４０を介してＲＦ電源１４２に連結することができる。誘導結合プラズマ源１９０は、ガス分散プレート１３２と基板１０１との間に配置することができる。一実施形態において、誘導結合プラズマ源１９０はチャンバ壁内に配置される。誘導結合プラズマ源１９０は、基板１０１の縁の近くでプラズマを発生させることにより、処理チャンバ内のプラズマを実質的に一様にする。
【００２８】
プラズマ処理チャンバ１００、処理変数及び構成部品をその他のクラスタツール構成部品と共に制御するために、コントローラ１７０を使用して、基板処理の全シーケンスの全ての側面を制御する。コントローラ１７０を使用して、インピーダンス整合素子（すなわち、１０６、１６６、１４０）、ＲＦ電源（すなわち、１０８、１６４、１４２）及びプラズマ処理チャンバ１００のその他の全ての要素を制御する。プラズマ処理チャンバ１００のプラズマ処理変数は、コントローラ１７０の使用により制御され、このコントローラは典型的にはマイクロプロセッサ式コントローラである。コントローラ１７０は、ユーザ及び／又はプラズマ処理チャンバ内の様々なセンサからの入力を受け取り、この様々な入力やコントローラのメモリに保持されたソフトウェアの命令に従って、プラズマ処理チャンバの構成部品を適切に制御するように構成されている。コントローラ１７０には通常、メモリ及びＣＰＵが搭載されており、コントローラはこれらを利用して様々なプログラムを保持し、プログラムを処理し、必要に応じてプログラムを実行する。メモリはＣＰＵに接続され、メモリは、１つ以上の容易に入手可能なメモリ（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピー（商標名）ディスク、ハードディスク又はその他のいずれの形式のローカル若しくはリモートデジタルストレージ等）であってよい。ソフトウェア命令及びデータを、ＣＰＵに命令するためにコード化し、メモリに格納することが可能である。サポート回路も、慣用のやり方でプロセッサをサポートするためにＣＰＵに連結する。サポート回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路、サブシステム、当該分野で周知の同様のもの全てを含み得る。コントローラ１７０が可読のプログラム（又はコンピュータ命令）が、どのタスクをプラズマ処理チャンバで実行可能かを判断する。好ましくは、プログラムはコントローラ１７０が可読のソフトウェアであり、既定のルール及び入力データに基づいてプラズマ処理を監視及び制御するための命令を含む。
【００２９】
図２を参照するが、誘導結合源アセンブリには通常、ＲＦコイル２０２、支持構造体２００、カバー２１８及び様々な絶縁部品（例えば、内方絶縁材２２０、外方絶縁材２１０等）が含まれる。誘導結合源アセンブリを、シャドー要素２２４により排出プレナムから保護してもよい。支持構造体２００には通常、支持部材２３０、チャンバ壁２１２、下部支持部材２１６及び蓋部支持部材２２２が含まれ、これらは蓋アセンブリの構成部品を支持する、接地された金属部品である。ＲＦコイル２０２は、ＲＦ電源からコイルに送られるＲＦ電力が支持構造体２００にアーク放電しないように又は接地されたチャンバ構成部品（例えば、処理チャンバ基部等）に大量に失われないように防止する多数の構成部品によって支持され、取り囲まれている。一部を重ねた薄い連続したリング、バンド又はアレイであるカバー２１８が、支持構造体２００の構成部品に取り付けられている。カバー２１８は、ＲＦコイル２０２をプラズマ堆積反応との相互作用から又はプラズマ処理若しくはチャンバ洗浄時に発生するイオン若しくは中性原子の衝突から保護するためのものである。カバー２１８はセラミック材料（例えば、アルミナ又はサファイア）又はその他の処理に対応した誘電体から形成することができる。一実施形態において、カバー２１８は、ポリテトラフルオロエチレンを含む。カバー２１８は、さねはぎ構造を含み得る。また、様々な絶縁部品、例えば内方絶縁材及び外方絶縁材２１０を使用してＲＦコイル２０２を支持し、かつ接地された支持構造体２００から隔離する。絶縁部品は通常、絶縁材料、例えばテフロン又はセラミック材料から形成される。真空フィードスルー２０６が支持構造体２００に取り付けられ、ＲＦコイル２０２を保持及び支持し、また真空の処理容積内への大気漏れを防止する。支持構造体２００、真空フィードスルー２０６及び様々なＯリング２２６、２２８、２１４、２０８、２０４が真空気密構造を形成し、この構造がＲＦコイル２０２及びガス分散アセンブリを支持し、かつＲＦによって発生した場を阻害する導電性バリアなくしてＲＦコイル２０２と処理容積との連絡を可能にする。
【００３０】
図２に図示したように、ＲＦコイル２０２は、ＲＦインピーダンス整合回路を介してＲＦ電源に接続される。この構成において、ＲＦコイル２０２は、処理容積内でプラズマを発生させ、発生したプラズマを制御することが可能な誘導結合ＲＦエネルギー伝達装置として機能する。一実施形態においては、ＲＦコイル２０２に動作インピーダンス整合を行う。コントローラの使用により、処理容積の周縁部に取り付けられたＲＦコイル２０２は、基板表面近くで発生したプラズマを制御し、その形状決定を行うことができる。一実施形態において、図２に図示されるように、ＲＦコイル２０２は、チャンバ容積内で発生したプラズマを制御するために使用する１回巻コイルである。別の実施形態においては、複数回巻コイルを使用してプラズマの形状及び密度を制御する。
【００３１】
構成によっては、１回巻コイルのコイル端が、プラズマ処理チャンバ内で発生するプラズマの均一性に影響する場合がある。コイル端を重ねるのが現実的でない又は望ましくない場合、コイル端とコイル端の間に間隙領域を残してもよい。間隙領域は、コイルの失われた長さ並びにコイルの入力端及び出力端でのＲＦ電圧の相互作用により、ＲＦにより発生する磁場の間隙付近での弱体化を招く。この領域の磁場が弱いと、チャンバにおけるプラズマの均一性に悪影響がでる可能性がある。考えられ得るこの問題を解決するために、ＲＦコイル２０２とアースとの間のリアクタンスを、可変インダクタの使用により、処理中に継続的又は反復的に微調整することが可能であり、可変インダクタはＲＦ電圧分布ひいては発生したプラズマをＲＦコイル２０２に沿ってシフト又は回転させることにより、プラズマの不均一性を時間平均化し、コイル端でのＲＦ電圧の相互作用を軽減する。この結果、ＲＦ電圧分布を変化させてプラズマ分布を時間平均化することにより、処理容積内で発生するプラズマがより均一に軸対称に制御される。ＲＦコイル２０２に沿ったＲＦ電圧分布は、プラズマ密度、ＲＦポテンシャルプロファイルを含むプラズマの様々な特性及び基板を含むプラズマに曝露される表面へのイオン衝撃に影響する。
【００３２】
ＲＦコイル２０２は、内枠２３２によって取り囲まれた内部路２３４を構成し得る。一実施形態において、内枠２３２は金属含有材料を含む。別の実施形態において、内枠２３２は、セラミックを含む。内枠２３２を、封入部材２３６によって実質的に完全に封入してもよい。封入部材２３６は、処理ガスが内枠２３２に到達しないように内枠２３２を実質的に取り囲んでよい。一実施形態において、封入部材２３６はポリテトラフルオロエチレンを含む。封入部材２３６は、封入部材２３６、カバー２１８、外方絶縁材２１０、支持部材２３０及び真空フィードスルー２０６の間に空間ができないようにカバー２１８、外方絶縁材２１０、支持部材２３０及び真空フィードスルー２０６と境を接していてよい。一実施形態において、封入部材２３６は、カバー２１８、外方絶縁材２１０、支持部材２３０及び真空フィードスルー２０６とは、暗部より短い距離をおいて離間される。処理ガスがＲＦコイル２０２が取り巻く領域内に流れ込み、発火してプラズマとなり得る。このため、ＲＦコイル２０２とカバー２１８、外方絶縁材２１０、支持部材２３０、真空フィードスルー２０６との間に距離をおかないように又は暗部より短い距離をおかないように維持することが有益となり得る。
【００３３】
図３は、本発明の別の実施形態による誘導結合プラズマ源の断面図である。図２と同様に、誘導結合プラズマ源は、支持構造体３００、外側カバー３０２、Ｏリング３０４、３１４、３０８、３２６、３２８、真空フィードスルー３０６、外方絶縁材３１０、チャンバ壁３１２、支持部材３１６、カバー３１８、内方絶縁材３２０、支持部材３２２、シャドー要素３２２及び支持部材３３０を備える。しかしながら、ＲＦコイル３０２は、管状の断面を有する。ＲＦコイル３０２は、図２の上記のものと同様の通路３３４、内枠３３２及び封入部材３３６を備える。
【００３４】
図４Ａは、本発明の一実施形態による気化器４００の断面図である。図４Ｂは、図４Ａの気化器４００の上部断面図である。気化器４００は、気化領域を取り囲む複数の壁４０２を備え得る。気化器４００は、矢印Ａで示される高さと矢印Ｂで示される幅を有し得る。一実施形態において、気化器４００の高さは、約３インチ〜約１０インチである。一実施形態において、気化器４００の幅は約１インチ〜約５インチである。
【００３５】
液状前駆体は、注入口４０４から気化器４００に進入し、プレナム４１０に流れ込み、複数のガス流路４１２に均一に分散していく。流路４１２をチャンバ壁４０２内部に向かって形成し、チャンバ壁４０２に溶接することができるカバー４１４で覆うことで流路４１２を密封してもよい。液状前駆体は、気化器４００内を流れてヒータアセンブリ４０８によって加熱されるにつれ気化器４００内で気化する。蒸気は、真空処理チャンバによる真空吸引により、気化器４００内を吸引通過する。蒸気は、流出口４０６を通って気化器から流出する。気化器４００全体を、ヒータアセンブリ４０８に閉じ込めてもよい。気化器４００は、複数のセクション４１８、４２０を含み得る。２つのセクション４１８、４２０を図示しているが、それ以上のセクション４１８、４２０が存在し得ることを理解すべきである。
【００３６】
２つのセクション４１８、４２０を、実質的に互いに平行に配置してよい。液状前駆体は流入口４０４から第１セクション４１８に進入する。次に液状前駆体は第１プレナムに流れ込み、複数の流路４１２に進入する前にここで分散する。流路４１２は別のプレナム４１２につながっており、このプレナムは別の複数の流路４１２につながっている。一実施形態において、第１セクション４１８のプレナム４１０の数は、約５より多い。別の実施形態において、第１セクション４１８のプレナムの数は、約１０より多い。一実施形態において、２つのプレナム４１０の間の流路４１２の数は約１０〜約６０本である。
【００３７】
第２セクション４２０は、第１セクション４１８と実質的に同じであってよい。第１セクション４１８の上部は、第２セクション４２０の底部に、１本の流路４１６によって直接連結されているため、蒸気及び／又は液状前駆体は、第１セクション４１８の流路４１２の流れとは実質的に反対の方向に流れる。１本の流路４１６は、第１セクション４１８のプレナム４１０と、第２セクション４２０のプレナムとの間を直接連結してもよい。１本の流路４１６しか図示していないが、それより多い流路４１６が存在していてもよく、この流路においては、液状前駆体及び／又は蒸気が、第１セクション４１８の流路４１２の流れとは実質的に反対の方向に流れるようになっていることを理解すべきである。
【００３８】
液状前駆体及び／又は蒸気は第２セクション４２０内を、第１セクション４１８と同じように流れる。蒸気は第２セクション４２０を通って流出口４０６にて気化器４００から流出する。蒸気をヘリウムと共に処理チャンバに並行して流してもよい。
【００３９】
気化器４００によってチャンバに供給される蒸気は、どの基板でも一様となり得る。液状前駆体及び／又は蒸気は複数のセクション４１８、４２０を通って流れるため、気化器４００内での液状前駆体の滞留時間が延び、液状前駆体は十分に気化され、気化器４００から一様で予測可能な圧力で流出する。一様で予測可能な圧力により、液状前駆体が完全に気化されない場合に起こり得る圧力変動が引き起こす堆積ムラが軽減される。気化器４００から流出の際の圧力が一様でなく予測不可能だと、処理チャンバにおける堆積速度が基板毎に変動してしまう可能性がある。
【００４０】
プラズマを処理チャンバに誘導結合することにより、プラズマは処理チャンバ内で均一に分散される。処理チャンバに連結された気化器は、処理ガスを処理チャンバへとどの基板でも一様に供給する。
【００４１】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
0005583413.tif 000002
【図２】
0005583413.tif 000003
【図３】
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【図４Ａ】
0005583413.tif 000005
【図４Ｂ】
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