(57)【要約】気体を活性化し且つ解離する方法及び装置は、室１０８内に配置されたプラズマ１３２により活性化した気体１３４を発生させるステップを含む。活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし、解離した下流気体１５２が室の内面と実質的に反応しないようにするため、下流気体の供給口１７６は、室の出口１７２に対して配置されている。
2009521783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、
室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部とを備える、気体を励起するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、少なくとも２．５４ｍｍの長さを有する、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、約５．０８ｍｍから５０．８ｍｍの長さを有する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、約０．００２５ｍｍから１．５２４ｍｍの幅を有する、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、約０．０２５ｍｍから０．５０８ｍｍの幅を有する、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約１．６６である、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙は、長さ対幅の比が約３．３３である、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、空隙の長さは、約２．５４ｍｍから約５０．８ｍｍであり、空隙の幅は、約０．００２５ｍｍから約１．５２４ｍｍである、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部は環状の形状をしている、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部はフランジである、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部はばねシールである、システム。
【請求項１３】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、システム。
【請求項１４】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含む、システム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、システム。
【請求項１６】
請求項１に記載のシステムにおいて、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、システム。
【請求項１７】
請求項１に記載のシステムにおいて、出口フランジと噴射源との間に密封機構を備える、システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムにおいて、密封機構はＯリングである、システム。
【請求項１９】
請求項１に記載のシステムにおいて、密封機構はばねシールである、システム。
【請求項２０】
気体を励起する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少させる長く、狭小な空隙である、方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法において、特徴部は環状の形状をしている、方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法において、特徴部はフランジである、方法。
【請求項２４】
請求項２０に記載の方法において、特徴部はばねシールである、方法。
【請求項２５】
請求項２０に記載の方法において、特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる、方法。
【請求項２６】
請求項２０に記載の方法において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する、方法。
【請求項２７】
請求項２０に記載の方法において、特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限する、方法。
【請求項２８】
請求項２０に記載の方法において、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップを備える、方法。
【請求項２９】
気体を解離する方法において、
室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップと、
活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップと、
室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップとを備える、方法。
【請求項３０】
気体を励起するシステムにおいて、
室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、前記遠隔プラズマ源と、
下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源と、を備えるシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシステムにおいて、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む、システム。
【請求項３２】
請求項３０に記載のシステムにおいて、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁を備える、システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置される、システム。
【請求項３４】
請求項３２に記載のシステムにおいて、障壁は、少なくとも部分的に室の出口通路内に配置される、システム。
【請求項３５】
請求項３０に記載のシステムにおいて、室の出口通路に配置された障壁を備える、システム。
【請求項３６】
請求項３０に記載のシステムにおいて、室は石英からなる、システム。
【請求項３７】
請求項３６に記載のシステムにおいて、室は、円環状の形状の室である、システム。
【請求項３８】
請求項３０に記載のシステムにおいて、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である
【請求項３９】
請求項３０に記載のシステムにおいて、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを備える、システム。
【請求項４０】
請求項３９に記載のシステムにおいて、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサである、システム。
【請求項４１】
請求項３０に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口を備える、システム。
【請求項４２】
請求項４１に記載のシステムにおいて、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を活性化する方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、解離した気体を発生させる方法及び装置、また、材料を解離した気体にて処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体の反応性が増すようにするため、気体を励起した状態に置くことにより気体を活性化すべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合にて、気体は、励起されて、イオン、遊離基、原子及び分子を含有する解離した気体を生成する。解離した気体は、半導体ウェハ、粉体のような固体材料及びその他の気体を加工することを含んで、多数の工業用及び科学的適用例のため使用される。解離した気体のパラメータ及び解離したガスが加工される材料へ露呈される状態は、適用例に依存して大幅に相違する。解離が生じるようにするため、プラズマにて顕著な量の電力が必要とされることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマ源は、例えば、十分な大きさの電位をプラズマ気体（例えば、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、ＮＦ３、Ｈ２及びＨｅ）又は気体の混合体に印加して気体の少なくとも一部分をイオン化することによりプラズマを発生させる。プラズマは、直流放電、高周波数（ＲＦ）放電及びマイクロ波放電を含む、色々な方法にて発生させることができる。直流放電プラズマは、プラズマ気体内にて２つの電極間に電位を印加することにより実現される。ＲＦ放電プラズマは、エネルギを電源からプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより実現される。マイクロ波放電プラズマは、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持する放電室内に直接、結合することにより実現される。プラズマは、典型的に、アルミニウムのような金属材料又は石英のような誘電性材料から成る室内に保持される。
【０００４】
活性化した気体がプラズマ源と適合できない適用例がある。例えば、半導体の製造中、原子状酸素は、フォトレジストと反応して、フォトレジストを揮発性ＣＯ２及びＨ２Ｏ副産物に転換することによりフォトレジストを半導体ウェハから除去する。原子状酸素は、典型的に、プラズマ源のプラズマ室内にてＯ２（又は酸素を含有する気体）をプラズマにより解離することにより生成される。プラズマ室は、典型的に、原子状酸素と石英との表面再結合率が低いため、石英にて出来ている。原子状フッ素はフォトレジストの除去過程を促進するため、原子状フッ素は原子状酸素と協調して使用されることが多い。フッ素は、例えば、ＮＦ３又はＣＦ４をプラズマ室内にてプラズマにより解離させることにより発生される。しかし、フッ素は、極めて腐食性であり、石英室と好ましくなく反応する可能性がある。同様の作動状態下にて、フッ素適合性の室材料（例えば、サファイア又は窒化アルミニウム）を使用することは、原子状酸素の発生効率を低下させ且つ、フッ素適合性材料は、典型的に、石英よりも高価であるから、加工コストを増大させることになる。
【０００５】
活性化した気体がプラズマ室材料と適合しない別の適用例は、石英室内に配置された水素を備えるプラズマを含む。励起された水素原子及び分子は、石英（ＳｉＯ２）と反応して、石英をケイ素に転換する。室の材料組成の変化は、例えば、加工パラメータの望ましくない変動を生じ且つ、粒子を形成する結果となる。別の適用例において、石英は、加工中、窒素がプラズマ室内に存在する場合、Ｓｉ３Ｎ４に転換される。
【０００６】
このため、プラズマ室に対して解離した気体の悪影響を最小にするような態様にて気体をプラズマにて効果的に解離させる必要性が存する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、１つの形態において、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。この方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。この方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にするため、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、解離した下流気体は、プラズマ室の内面と実質的に反応しないようにするステップを含む。
【０００８】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源により発生させることができる。遠隔プラズマ源は、例えば、ＲＦプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。プラズマは、例えば、酸素、窒素、ヘリウム又はアルゴンから発生させることができる。下流気体は、ハロゲン又はハロゲン化物（例えば、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＸｅＦ２、Ｃｌ２又はＣｌＦ３）を保持する気体を含むことができる。下流気体は、フッ素を含むことができる。室の内面は、例えば、石英材料、サファイア材料、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属を含むことができる。室の内面は、例えば、被覆した金属（例えば、陽極酸化アルミ）を含むことができる。幾つかの実施の形態において、例えば、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｈ２Ｏ、アンモニアのような代替的な気体を下流気体として使用することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、例えば、基板上に堆積させるべき金属材料又は半導体材料から成る１つ又はより多くの気体を含む。金属又は半導体材料は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｓｒ又はＡｌを含むことができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る１つ又はより多くの気体、又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。幾つかの実施の形態において、下流気体は、炭化水素材料を含む。
【０００９】
下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との間の相互作用を最小にする、室の出力に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出力に対する位置にて導入してもよい。下流気体は、解離された下流気体が室の内面と相互作用する程度と下流気体の解離度とを均衡させる、室の出力に対する位置にて導入することができる。解離した下流気体は、エッチング又は清浄化又は基板への堆積を促進させるため使用することができる。
【００１０】
プラズマ室の表面の保護を助けるため、障壁（例えば、遮蔽体又はライナー）をプラズマ室の出口及び下流気体の供給口付近に設置することができる。障壁は、反応性気体と化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、障壁は、除去可能であり、定期的な交換を許容するものとする。障壁は、反応性気体に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。障壁は、例えば、プラズマ室の出口に配置されたサファイア材料とし、又はサファイア材料から成るものとすることができる。障壁は、プラズマ室内に部分的に配置することができる。
【００１１】
幾つかの実施の形態において、障壁は、セラミック及び（又は）ガラス材料（例えば、サファイア、石英、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素又は窒化ホウ素）とし又はセラミック及び（又は）ガラス材料から成るものとすることができる。障壁は、また、解離した下流気体との表面再結合率又は反応率が低く、このため、解離した気体の基板への輸送効率を改良することができるようにした材料にて出来たものとすることができる。低再結合性質の材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、炭化水素系材料及びフッ化炭素系材料を含む。障壁は、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属にて出来たものとすることができる。金属の型式は、金属の所望の機械的性質及び熱的性質に基づいて選ぶことができる。
【００１２】
障壁（例えば、遮蔽体又はライナー）の表面は、化学的に適合可能な又は低表面再結合／反応性の材料の層にて被覆することができる。障壁は、また、解離した下流気体と反応する材料にて出来たものとすることもできる。例えば、幾つかの適用例において、ゆっくりと消費される障壁は、汚染物又は粒子の蓄積を回避することができる点にて実際上、望ましい。障壁は、プラズマ室内にて部分的に配置することができる。解離した下流気体とプラズマ室との望ましくない相互反応を少なくするため、プラズマ室の出口と下流気体の噴射供給口との間に追加的なバージ気体を導入することができる。
【００１３】
方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るように、下流気体の性質（例えば、圧力、流量及び室の出口から噴射される距離の１つ又はより多く）を特定するステップを含む。方法は、また、下流気体の解離を最適化し得るようプラズマ気体の性質（例えば、圧力、流量、気体の型式、気体の組成及びプラズマへの電力の１つ又はより多く）を特定するステップを含む。
【００１４】
別の形態において、本発明は、活性化した気体を室内にてプラズマにより発生させるステップを含む、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起（例えば、解離）を促進するのに十分なエネルギレベルを有するよう室の出口に十分に近い位置にて室の外側で活性化した気体中に下流気体を導入するステップも含む。この位置は、室の出口から十分に隔てられており、このため、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする。
【００１５】
別の形態において、本発明は、フォトレジストをエッチングする方法に関する。該方法は、室内に配置されたプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の励起（例えば、解離）を促進するのに十分なエネルギレベルを含み、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないよう下流気体を活性化した気体の少なくとも一部分と組み合わせるステップを含む。方法は、また、基板を解離した下流気体にてエッチングするステップを含む。方法は、また、表面を解離した下流気体にて清浄化するステップを含むこともできる。方法は、また、材料を基板上に堆積させるために使用することもできる。方法は、粉体を生成するために使用することもできる。
【００１６】
別の形態において、本発明は、気体を活性化し且つ解離する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。方法は、また、下流気体を導入して、プラズマにより画成された領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体が下流気体の励起（例えば、解離）を促進することを可能にし、励起された気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップも含む。
【００１７】
本発明は、１つの実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、プラズマを室内にて発生させるプラズマ源を含み、プラズマは、活性化した気体を発生させる。該システムは、また、活性化した気体の少なくとも一部分を下流気体と組み合わせて、活性化した気体が下流気体の励起（例えば、解離）を促進することを可能にし、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするしゅだんも含む。幾つかの実施の形態において、活性化した気体と下流気体との間の相互作用は、下流気体のイオン化を促進する。例えば、活性化した気体から下流気体へのエネルギの伝達は、下流気体の化学的反応性を増すことになる。
【００１８】
本発明は、別の形態において、ハロゲン気体がプラズマ室の壁と実質的に相互作用（例えば、浸食）することなく、プラズマ室の下流の位置にてプラズマにより活性化した気体によりハロゲンを含有する気体（例えば、ＮＦ３、ＣＨＦ３、及びＣＦ４）を解離する装置及び方法に関する。
【００１９】
本発明は、別の実施の形態において、気体を活性化し且つ解離するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、プラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するように下流気体を導入し、活性化した気体は、下流気体の励起（例えば、解離）を促進し、励起された下流気体は、解離した下流気体であり、室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【００２０】
該システムは、室の浸食を少なくし得るよう室の出口に配置された障壁を含むことができる。該障壁は、例えば、室内に部分的に配置することができる。障壁は、例えば、室の出口通路内に部分的に配置することができる。システムは、室の出口通路内に配置された障壁を含むことができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【００２１】
室は、石英材料を含むことができる。幾つかの実施の形態において、室は、単一の溶融石英片である。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状をしている。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。
【００２２】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させる方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、また、活性化した気体が下流気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう、下流気体の供給口をプラズマ室の出口に対して配置し、下流気体は堆積させるべき材料を含み、解離した下流気体がプラズマ室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。
【００２３】
幾つかの実施の形態において、プラズマは、遠隔プラズマ源によって発生される。遠隔プラズマ源は、例えば、ＲＦプラズマ発生器、マイクロ波プラズマ発生器又は直流プラズマ発生器とすることができる。下流気体は、多様な位置にて室内に導入することができる。幾つかの実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体と室の内面との相互作用を最小にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、室の出口に対する位置にて導入することができる。下流気体は、解離した下流気体が室の内面と相互作用する程度と、下流気体の解離度とを均衡させる、室の出口に対する位置にて導入することができる。堆積させるべき材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｓｒ又はＡｌの１つ又はより多くを含むことができる。
【００２４】
本発明は、別の形態において、材料を基板上に堆積させるシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、また、堆積材料を含む下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起（例えば、解離）を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源も含む。
【００２５】
堆積させるべき材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｓｒ又はＡｌの１つ又はより多くとすることができる。システムは、下流気体及び活性化した気体を混合するミキサを含むことができる。ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含むことができる。該システムは、パージ気体の供給口を含むことができる。パージ気体の供給口は、室の出口と噴射源の供給口との間に配置することができる。
【００２６】
本発明は、別の形態において、気体を励起するシステムを特徴とする。該システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔のプラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域外にて活性化した気体と相互作用するようにし、活性化した気体は、下流気体の励起を促進し、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする噴射源を更に含む。システムは、また、室の出口フランジと噴射源との間に空隙を提供する特徴部も含む。
【００２７】
幾つかの実施の形態において、該空隙は、励起された気体が室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送される量を減少する長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも２．５ｍｍ（１／１０インチ）の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約５．０８ｍｍから５０．８ｍｍ（２／１０インチから２インチ）の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約０．００２５ｍｍから１．５２４ｍｍ（１／１０ミルから６０ミル）の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約０．０２５ｍｍから０．５０８ｍｍ（１ミルから２０ミル）の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約１．６６である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約３．３３である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約２．５４ｍｍから約５０．８ｍｍであり、空隙の幅は、約０．００２５ｍｍから約１．５２４ｍｍである。
【００２８】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、システムは、出口フランジと噴射源との間に密封機構を含む。密封機構はＯリングを含むことができる。密封機構はばねシールを含むことができる。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れ、Ｏリングを更に保護するようにすることができる。
【００２９】
本発明は、別の形態において、気体を励起する方法に関する。該方法は、室内にてプラズマにより活性化した気体を発生させるステップを含む。該方法は、活性化した気体が気体の供給口により導入された下流気体の解離を促進することを可能にし得るよう下流気体の供給口を室の出口に対して配置し、解離した下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにするステップを含む。該方法は、また、室の出口フランジと下流気体の供給口を含む本体との間に空隙を提供するよう特徴部を配置するステップも含む。
【００３０】
幾つかの実施の形態において、空隙は、励起された気体を室の出口フランジとシステムの一部分との間に配置されたシールまで輸送する量を減少させる長く、狭小な空隙である。幾つかの実施の形態において、空隙は、少なくとも２．５ｍｍ（１／１０インチ）の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は約５．０８ｍｍから５０．８ｍｍ（２／１０インチから２インチ）の長さを有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約０．００２５ｍｍから１．５２４ｍｍ（１／１０ミルから６０ミル）の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、約０．０２５ｍｍから０．５０８ｍｍ（１ミルから２０ミル）の幅を有する。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約１．６６である。幾つかの実施の形態において、空隙は、長さ対幅の比が約３．３３である。特定の実施の形態において、空隙の長さは、約２．５４ｍｍから約５０．８ｍｍであり、空隙の幅は約０．００２５ｍｍから約１．５２４ｍｍである。
【００３１】
幾つかの実施の形態において、特徴部は環状の形状をしている。特徴部はフランジとすることができる。特徴部はばねシールとすることができる。特徴部は、その弾性的変形範囲内にて圧縮し且つ引き伸ばすことができる。特徴部は、アルミニウム、サファイア又は窒化物を含むことができる。幾つかの実施の形態において、特徴部は、室の出口フランジを噴射源の本体から分離する。特徴部は、出口フランジと噴射源の本体との間の摩擦を制限することができる。幾つかの実施の形態において、該方法は、また、出口フランジと噴射源との間に真空シールを形成するステップも含む。真空シールは、密封機構を使用して形成することができる。幾つかの実施の形態において、真空シールは、Ｏリング又はばねシールを使用して形成される。
【００３２】
別の形態において、本発明は、気体を励起するシステムを提供する。システムは、室内にてプラズマ領域を発生させる遠隔プラズマ源であって、プラズマは活性化した気体を発生させる、上記遠隔プラズマ源を含む。該システムは、下流気体を導入してプラズマ領域の外側にて活性化した気体と相互作用させ、活性化した気体は下流気体の励起を促進し、また、励起された下流気体が室の内面と実質的に相互作用しないようにする、噴射源を含む。
【００３３】
幾つかの実施の形態において、下流気体の励起は、下流気体の解離するステップを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、また、浸食又は室への堆積を少なくするよう室の出口に配置された障壁も含む。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも部分的に室内に配置されている。幾つかの実施の形態において、障壁は、少なくとも室の出口通路内に配置されている。幾つかの実施の形態において、システムは、また、室の出口通路に配置された障壁も含む。
【００３４】
幾つかの実施の形態において、室は石英を含む。幾つかの実施の形態において、室は、円環状の形状の室である。幾つかの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源である。幾つかの実施の形態において、システムは、また、下流気体及び活性化した気体を混合させるミキサも含む。幾つかの実施の形態において、ミキサは、スタティックフローミキサ、ヘリカルミキサ、ブレード又はスタック型シリンダミキサを含む。幾つかの実施の形態において、システムは、パージ気体の供給口を含む。幾つかの実施の形態において、パージ気体の供給口は、室の出口と注射源の供給口との間に配置されている。
【００３５】
本発明の上記及びその他の目的、形態、特徴及び有利な効果は、以下の説明及び特許請求の範囲の記載からより明らかになるであろう。
【００３６】
上記及びその他の目的、特徴及び有利な効果並びに本発明自体は、必ずしも正確な縮尺通りではない添付図面と共に読んだとき、以下の一例としての説明から一層完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明を具体化する解離した気体を発生させる気体解離システム１００の部分概略図である。気体の反応性が向上するようにするため、気体を活性化して気体を励起した状態にすべくプラズマが使用されることが多い。気体の励起は、気体のエネルギ状態を向上させるステップを含む。幾つかの場合、気体は、イオン、遊離基、原子及び分子を保持する解離した気体を発生させるよう励起される。システム１００は、気体管１１６を介してプラズマ室１０８と接続されたプラズマ気体源１１２を含む。弁１２０は、プラズマ気体源１１２から気体管１１６を通ってプラズマ室１０８内に達するプラズマ気体（例えば、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、ＮＦ３、Ｈ２、Ｈｅ）の流れを制御する。弁１２０は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。プラズマ発生器１８４は、プラズマ室１０８内にてプラズマ１３２の領域を発生させる。プラズマ１３２は、プラズマ活性化した気体１３４を含み、該気体の一部分は、室１０８から流れ出る。プラズマ活性化した気体１３４は、プラズマ１３２がプラズマ気体を加熱し且つ活性化する結果として生成される。この実施の形態において、プラズマ発生器１８４は、部分的にプラズマ室１０８の周りに配置されている。システム１００はまた、接続部１２８を介してプラズマ発生器１８４に電力を提供し、プラズマ室１０８内にてプラズマ１３２（活性化した気体１３４を含む）を発生させる電源１２４も含む。プラズマ室１０８は、例えば、アルミニウム又は耐火性金属のような金属材料にて形成し又は石英又はサファイアのような誘電性材料にて形成することができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体以外の気体を使用して、活性化した気体を発生させることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ気体を使用して、プラズマを発生させ且つ活性化した気体を発生させることができる。
【００３８】
プラズマ室１０８は、通路１６８を介してプロセス室１５６の供給口１７６と接続された出口１７２を有する。活性化した気体１３４の少なくとも一部分は、プラズマ室１０８の出口１７２から流れ出て且つ、通路１６８を通って流れる。活性化した気体１３４にて運ばれるエネルギ量は、通路１６８の長さに沿った距離と共に減少する。噴射源１０４（例えば、気体噴射源）が通路１６８の長さに沿って距離１４８に配置されている。噴射源１０４は、また、プラズマ室１０８の下方部分内に配置することもできる。気体噴射源１０４は、気体（例えば、活性化した気体１３４により解離すべき下流気体）を通路１６８の領域１６４内に導入する少なくとも１つの気体の供給口１８０を有している。下流気体源１３６は、下流気体（例えば、ＮＦ３、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＸｅＦ２、Ｃｌ２、ＣｌＦ３、Ｈ２又はＮＨ３）を気体管１４０及び気体の供給口１８０を通して通路１６８の領域１６４内に導入する。弁１４４が気体管１４０を通る下流気体の流れを制御する。下流気体は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｓｒ、又はＺｒを保持する堆積前駆体を含むことができる。弁１４４は、例えば、ソレノイド弁、比例ソレノイド弁又は質量流量制御装置とすることができる。
【００３９】
距離１４８にて通路１６８の領域１６４内に導入された下流気体は、活性化した気体１３４の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体１５２の流れを生成する。本明細書にて使用した「下流気体」という語は、気体の供給口１８０を通して通路１６８内に導入された気体を意味する。本明細書にて使用した「解離した下流気体」という語は、活性化した気体１３４が下流気体と相互作用する結果として生成された気体を意味する。解離した下流気体１５２は、例えば、活性化した気体１３４、下流気体及び活性化した気体１３４により励起された（例えば、解離された）下流気体の混合体を保持することができる。幾つかの実施の形態において、解離した下流気体１５２は、活性化した気体１３４により解離された気体を実質的に含有している。その他の実施の形態において、解離した下流気体１５２は、例えば、活性化した気体１３４を実質的に含有している。
【００４０】
解離した下流気体１５２は、通路１６８を通ってプロセス室１５６の供給口１７６内に流れる。プロセス室１５６内に配置された試料ホルダ１６０は、解離した下流気体１５２により処理された材料を支持する。選択随意的な気体分配器又はシャワーヘッド（図示せず）を室１５６の供給口１７６に設置して、解離した気体を例えば、ホルダ１６０上に配置された基板の表面まで一様に分配することができる。１つの実施の形態において、解離した下流気体１５２は、プロセス室１５６内にて試料ホルダ１６０上に配置された半導体ウェハ又は基板のエッチングを促進する。別の実施の形態において、解離した下流気体１５２は、プロセス室１５６内にて試料ホルダ１６０上に配置された基板への薄膜の堆積を促進する。活性化した気体１３４は、下流気体と相互作用して解離した下流気体１５２を生成するのに十分なエネルギを有する。
【００４１】
幾つかの実施の形態において、通路１６８の領域１６４内に導入された気体のある比率分は、活性化した気体１３４により解離される。下流気体の解離度（例えば、率）は、例えば、エネルギレベル及び活性化した気体１３４にて運ばれるエネルギ量の関数である。活性化した気体１３４は、下流気体の結合エネルギレベルよりも大きいエネルギレベルを有して、下流気体の原子間の結合を破って解離を実現する。幾つかの実施の形態において、活性化した気体１３４は、多数の衝突過程を通して下流気体を熱的に励起し且つ解離するのに十分なエネルギを運ぶこともできる。単に一例として、ＣＦ４は、約５．７ｅＶの結合エネルギレベルを有し、ＮＦ３は、約３．６ｅＶの結合エネルギレベルを有する。従って、同様の解離システム１００の作動状態下にて、ＣＦ４を解離させるためには、ＮＦ３を解離させるのに必要な量よりも多量の活性化した気体１３４のエネルギが必要とされる。
【００４２】
別の実施の形態において、活性化した気体１３４内に保持されたエネルギ量は、通路１６８に沿った室１０８の出口１７２からの距離と共に減少するから、距離１４８は、活性化した気体１３４が下流気体源１０４により通路１６８内に導入された下流気体の励起（例えば、解離）を効果的に促進するように、気体の供給口１８０をプラズマ室１０８の出口１７２に対して配置するため十分短くなければならない。距離１４８は、また、解離した下流気体１５２がプラズマ室１０８の内面と実質的に相互作用しないよう気体供給口１８０をプラズマ室１０８の出口１７２に対して配置するのに十分長くなければならない。幾つかの実施の形態において、例えば、プラズマの密度がプラズマ室１０８の上方部分内にて濃縮されるとき、噴射源１０４は、プラズマ室１０８の下方部分内に配置することができる。
【００４３】
１つの実施の形態において、システム１００は、室１０８の出口１７２にて通路１６８内に配置された障壁（例えば、図示しない遮蔽体又はライナー）を含む。障壁は、システム１００内にて反応性気体に対する通路１６８の露呈を少なくすることにより、通路１６８を保護する。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、部分的に室１０８内に配置される。遮蔽体又はライナーは、反応性気体（例えば、活性化した気体１３４及び解離した下流気体１５２）に対して実質的に抵抗性のある材料にて出来たものとすることができる。このようにして、遮蔽体又はライナーが反応性気体に対して露呈されるから、遮蔽体又はライナーを使用して、室１０８の浸食を減少させることができる。
【００４４】
１つの実施の形態において、ライナーは、室１０８の出口１７２にて通路１６８内に配置された管状材料である。ライナーは、反応性気体に対して化学的に適合可能な材料にて出来たものとすることができる。ライナーは、完全に又は部分的にサファイア材料にて出来たものとすることができる。幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは除去可能であり、定期的な交換を許容する。このため、遮蔽体又はライナーは、化学的整合性が得られるようプラズマ室と同一の材料にて出来たものとすることができる。
【００４５】
幾つかの実施の形態において、遮蔽体又はライナーは、室１０８内にて構成要素に加わる熱的応力を減少させる。遮蔽体又はライナーは、活性化した気体１３４及び解離した下流気体１５２内の反応性種の損失を減少させ、これにより反応性種の排出量を最大にする材料にて出来たものとすることができる。低再結合の性質を有する材料は、例えば、石英、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、サファイア、炭化水素及びフロオロカーボンを含む。遮蔽体又はライナーは、優れた機械的性質及び熱的性質が得られるよう金属（例えば、アルミニウム、ニッケル又はステンレススチール）にて出来たものとすることもできる。金属遮蔽体又はライナーの表面は、全体的な性能を向上させ得るよう、化学的に適合可能又は低表面再結合／反応材料の層にて被覆することができる。
【００４６】
１つの実施の形態において、システム１００は、プラズマ室１０８の出口１７２と気体の供給口１８０との間に追加的なパージ気体の供給口（図示せず）を含む。パージ気体は、気体の供給口１８０を通って流れ、下流気体がプラズマ室１０８内に逆流するのを防止する（又は最小限にする）。逆流は、プラズマ気体の流量が小さいときに生じる。パージ気体は、希ガス（例えば、Ａｒ又はＨｅ）又はプロセス気体（例えば、Ｏ２又はＨ２）とすることができる。
【００４７】
１つの実施の形態において、システム１００は、通路１６８内の下流気体の解離率を測定するセンサ（図示せず）を含む。特定の実施の形態において、同一のセンサを使用して解離した下流気体１５２がプラズマ室１０８の内面と好ましくない相互作用する程度を決定する。解離率及び解離した下流気体１５２が室１０８の内面と反応する程度の双方を測定する、一例としてのセンサは、ウィスコンシン州、マディソンのサーモエレクトロンコーポレーション（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売するニコレット５１０Ｐメトロロジーツール（Ｎｉｃｏｌｅｔ  ５４０Ｐ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｔｏｏｌ）である。センサは、例えば、ＳｉＦ４の存在を測定する。ＳｉＦ４は、石英プラズマ室と反応するフッ素の副産物（解離した下流気体）である。センサは省いてもよい。しかし、システム１００にてセンサを使用することができる。従って、例えば、ＳｉＦ４が高レベルにて存在することを表示するセンサの測定値は、解離した下流気体１５２が石英プラズマ室１０８の内面と好ましくなく相互作用することを示す。下流気体の解離率は、多様なファクタに依存する。１つのファクタは、下流気体が通路１６８の領域１６４内に導入されるときの距離１４８である。別のファクタは、下流気体が通路１６８の領域１６４内に導入される距離１４８における活性化した気体１３４内のエネルギ量である。
【００４８】
１つの実施の形態において、下流気体は、解離した気体１５２とプラズマ室１０８の内面との間の相互作用を最小にする、プラズマ室１０８の出口１７２に対する距離１４８にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、下流気体の解離度を最大にする、プラズマ室１０８の出口１７２に対する距離１４８にて導入される。別の実施の形態において、下流気体は、解離した下流気体１５２がプラズマ室１０８の内面と相互作用する程度を下流気体の解離度と均衡させる、プラズマ室１０８の出力部１７２に対する距離１４８にて導入される。
【００４９】
プラズマ源１８４は、例えば、直流プラズマ発生器、無線周波数（ＲＦ）プラズマ発生器又はマイクロ波プラズマ発生器とすることができる。プラズマ源１８４は、遠隔プラズマ源とすることができる。単に一例として、プラズマ源１８４は、マサチューセッツ州、ウィルミントンのＭＫＳインスツルメンツインク（ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）が製造するアストロン（ＡＳＴＲＯＮ）（登録商標名）又はＲ＊エボルーション（Ｒ＊ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）（登録商標名）遠隔プラズマ源とすることができる。直流プラズマ発生器は、プラズマ気体（例えば、Ｏ２）内にて２つの電極の間に電位を印加することにより、直流放電を発生させる。ＲＦプラズマ発生器は、電源からのエネルギをプラズマ内に静電的に又は誘電的に結合することにより、ＲＦ放電を発生させる。マイクロ波プラズマ発生器は、マイクロ波エネルギをマイクロ波通過窓を通してプラズマ気体を保持するプラズマ室内に直接結合することにより、マイクロ波放電を発生させる。
【００５０】
１つの実施の形態において、プラズマ源は、円環状のプラズマ源であり、室１０８は石英室である。石英室は、例えば、単一の溶融石英片とすることができる。その他の実施の形態において、代替的な型式のプラズマ源及び室の材料を使用することができる。例えば、サファイア、アルミナ、硝酸アルミニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素又はアルミニウム、ニッケル又はステンレススチールのような金属又は陽極酸化アルミのような被覆した金属を使用することができる。
【００５１】
電源１２４は、例えば、ＲＦ電源又はマイクロ波電源とすることができる。幾つかの実施の形態において、プラズマ室１０８は、プラズマ室１０８内にてプラズマ１３２を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷を発生させる手段を含む。最初のイオン化事象は、プラズマ室１０８に印加される短い高電圧パルスとすることができる。パルスは、約５００−１０，０００ボルトの電圧を有し、また、約０．１マイクロ秒から１００マイクロ秒の長さとすることができる。アルゴンのような希ガスをプラズマ室１０８内に挿入してプラズマ１３２を着火するのに必要な電圧を減少させることができる。また、紫外光線を使用してプラズマ室１０８内にてプラズマ１３２を着火する最初のイオン化事象を提供する自由電荷をプラズマ室１０８内にて発生させることができる。
【００５２】
例えば、弁１１６（例えば、質量流量制御装置）の作動を制御してプラズマ気体源１１２からプラズマ室１０８内へのプラズマ気体の流れを調節するため、制御システム（図示せず）を使用することができる。制御システムは、また、弁１４４（例えば、質量流量制御装置）の作動を制御して下流気体源１３６から領域１６４内への下流気体の流れを調節することもできる。また、制御システムを使用してプラズマ発生器１８４の作動パラメータ（例えば、プラズマ１３２に、その後、活性化気体１３４に印加される電力又は気体の流量又は圧力）を改変することもできる。
【００５３】
幾つかの実施の形態において、システム１００は、プロセス室１５６内にて試料ホルダ１６０の上に配置された半導体ウェハ上に材料を堆積させることも考えられる。単に一例として、下流気体は、堆積材料（例えば、ＳｉＨ４、ＴＥＯＳ又はＷＦ６）を含むことができる。下流気体は、また、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｓｒ及びＺｒを保持するその他の堆積前駆体を含むこともできる。活性化した気体１３４は、下流気体内の堆積材料と相互作用し、試料ホルダ１６０上に配置されたウェハに堆積させることのできる堆積種を形成する。堆積前駆体をプラズマに露呈させることにより、前駆体分子は気体の表面にて分解する。従って、活性化した気体により前駆体を励起させることは、堆積表面上の前駆体を分解させることが好ましい適用例にて有益であろう。幾つかの実施の形態において、下流気体は、金属又は半導体材料から成る１つ又はより多くの気体を含み又は金属又は半導体材料から成る酸化物又は窒化物を含む。
【００５４】
システム１００は、鏡、フィルタ又はレンズのような基板上に光学被覆を堆積させるため使用することができる。システム１００は、基板の表面性質を改変するため使用することができる。システム１００は、表面を生物適合性にし、又はその水吸収性質を変化させるため使用することができる。システム１００は、顕微鏡的又はナノスケール粒子又は粉体を発生させるため使用することができる。
【００５５】
図２Ａ及び図２Ｂには、本発明の原理を具体化する噴射源１０４の１つの実施の形態が示されている。この実施の形態において、噴射源１０４は、中央領域１６４を画成するディスク形状の本体２００を有している。領域１６４は、本体２００の第一の端部２０８から本体２００の第二の端部２１２まで伸びている。噴射源１０４は、また、噴射源１０４の本体２００を貫通して伸びる６つの供給口１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ（全体として１８０）を有する。供給口１８０の各々は、本体２００の外面２０４の開口部から本体２００の領域１６４の内面２１４に沿って開口部まで半径方向に伸びている。
【００５６】
１つの実施の形態において、供給口１８０は、例えば、図１の下流気体源１３６のような下流気体源と接続されている。下流気体源１３６は、供給口１８０を介して領域１６４まで下流気体の流れを提供する。活性化した気体１３４は、噴射源１０４の第一の端部２０４の噴射源１０４に入る。活性化した気体１３４の少なくとも一部分は、下流気体の少なくとも一部分と相互作用して解離した下流気体１５２を生成する。解離した下流気体１５２は、噴射源１０４の本体２００の第二の端部２１２から流れ出て且つ、例えば、解離システム１００の通路１６８に沿って流れる。供給口１８０の代替的な数、幾何学的形態及び角度向きとすることが考えられる。単に一例として、供給口１８０は、図２Ｂの端面図の向きから見たとき、噴射源１０４の本体２００の領域１６４の中心に対してある角度にて向き決めすることができる。
【００５７】
図３Ａ及び図３Ｂに示した別の実施の形態において、噴射源１０４は、領域１６４を画成するディスク形状本体２００を有する。本体２００は、第一の端部２０８と第二の端部２１２とを有する。噴射源１０４は、噴射源１０４の本体２００を貫通して伸びる６つの供給口１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ（全体として１８０）を有する。その他の実施の形態にて、代替的な供給口の数を使用することができる。供給口１８０の各々は、本体２００の外面２０４の開口部から本体２００の領域１６４の内面２１４に沿って開口部まで角度３０４にて伸びている。１つの実施の形態において、供給口１８０は、下流気体源、例えば、図１の下流気体源１３６と接続されている。下流気体源１３６は、供給口１８０を介して下流気体の流れを領域１６４に提供する。下流気体は、本体２００の第一の端部２０８を介して領域１６４に入る活性化した気体１３４により少なくとも部分的に解離される。解離した下流気体１５２は、本体２００の第二の端部２１２にて領域１６４から出る。
【００５８】
単に一例として、ＮＦ３を解離させるため１つの実験を行った。図２Ａ及び図２Ｂの噴射源１０４を使用してＮＦ３を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対し、約０．５ｍｍの内径を選んだ。図４には、図１の気体解離システム１００のような気体解離システムにて得られたＮＦ３の解離結果のグラフ４００が示されている。グラフ４００のＹ軸４１２はＮＦ３の解離率である。グラフ４００のＸ軸４１６は、ＮＦ３（下流気体）が石英プラズマ室１０８の出力部１７２に対して領域１６４内に噴射される距離１４８である。
【００５９】
図４には、プラズマ気体（Ｏ２／Ｎ２）及び下流気体（ＮＦ３）の流量が一定であるとき、ＮＦ３の解離率は気体圧力と共に増大し、また、プラズマ室の出口からの距離と共に減少することが示されている。距離１４８が増大すると、ＮＦ３の解離率は、特定のプラズマ気体圧力レベル（２６６．６４４Ｐａ（２トル）、３９９．９６６Ｐａ（３トル）、５３３．２８８Ｐａ（４トル）、６６６．６１Ｐａ（５トル）（曲線４０８）、７９９．９３２Ｐａ（６トル）（曲線４０４）、９３３．２５４Ｐａ（７トル））の場合、減少する。単に一例として、曲線４０４は、プラズマ気体圧力７９９．９３２Ｐａ（６トル）にてプラズマ室１０８内へのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流量が４／０．４ｓｌｍである場合、ＮＦ３の解離率は、距離１４８が約１．０ｃｍに等しいときの約９２％のＮＦ３の解離から距離１４８が約１２．２ｃｍに等しいときの約８％のＮＦ３の解離まで減少することを示す。曲線４０８は、プラズマ気体圧力６６６．６１Ｐａ（５トル）のとき、プラズマ室１０８内へのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流量が４／０．４ｓｌｍの場合、ＮＦ３の解離率は、距離１４８が約１．０ｃｍに等しいときの約７７％のＮＦ３の解離から距離１４８が約１２．２ｃｍに等しいときの約３％のＮＦ３の解離まで減少することを示す。
【００６０】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない影響が最小であることが測定された。ニコレット５１０Ｐセンサの検出感度は１ｓｃｃｍのＳｉＦ４であった。実験において、石英プラズマ室１０８の出口１７２に対してＮＦ３（下流気体）が領域１６４内に噴射されるときの色々なプラズマ気体圧力及び距離１４８について、ニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は測定されなかった。
【００６１】
単に一例として、ＣＦ４を解離するための実験を行った。図３Ａ及び図３Ｂの噴射源１０４は、ＣＦ４を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入するため使用した。供給口１８０の各々に対し約０．５ｍｍの内径を選んだ。供給口１８０の各々に対する角度３０４として３０゜の角度を選んだ。図５には、図１の気体解離システム１００のような気体解離システムにて得られたＣＦ４の解離結果のグラフ５００が示されている。グラフ５００のＹ軸５１２はＣＦ４の解離率である。グラフ５００のＸ軸５１６は、石英プラズマ室１０８の出口１７２に対してＣＦ４（下流気体）が通路１６８の領域１６４内に噴射されるときの距離１４８である。
【００６２】
図５には、距離１４８が増大すると、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力（５３３．２８８Ｐａ（４トル）におけるＮ２０．４ｓｌｍと混合させたＯ２４ｓｌｍ、５３３．２８８Ｐａ（４トル）における４ｓｌｍのＯ２（曲線５０４）、２６６．６４４Ｐａ（２トル）における３ｓｌｍのＮ２、７９９．９３２Ｐａ（６トル）における６ｓｌｍのＡｒ（曲線５０８））の場合、ＣＦ４の解離率は減少することが示されている。単に一例として、曲線５０４は、プラズマ室１０８内にて５３３．２８８Ｐａ（４トル）の圧力のとき、４ｓｌｍの流量の場合にてＯ２プラズマ気体がプラズマ気体源１１２から流れる場合、ＣＦ４の１００ｓｃｃｍの解離率は、距離１４８が約０．５３ｃｍに等しいときの約３３％のＣＦ４の解離率から距離１４８が約１．０５ｃｍに等しいときの約２％のＣＦ４の解離率まで減少することを示す。曲線５０８は、７９９．９３２Ｐａ（６トル）の圧力にてプラズマ室１０８内へ６ｓｌｍのＡｒプラズマ気体流量の場合、ＣＦ４の解離率は、距離１４８が約０．５３ｃｍに等しいときの約２４％のＣＦ４の解離率から距離１４８が約１．０５ｃｍに等しいときの約１％のＣＦ４の解離率まで減少することを示す。
【００６３】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５０１Ｐセンサを使用して、石室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量、圧力及びＣＦ４（下流気体）が石英プラズマ室１０８の出力部１７２に対して領域１６４内に噴射されるときの距離１４８の場合、ニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は測定されなかった。
【００６４】
ＮＦ３を解離させるため別の実験を行った。図２Ａ及び図２Ｂの噴射源１０４は、１００ｓｃｃｍのＮＦ３を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入するために使用した。供給口１８０の各々に対して約０．５ｍｍの内径を選んだ。下流気体（ＮＦ３）は、石英プラズマ室１０８の出口１７２に対して約１ｃｍ（すなわち距離１４８）にて通路１６８の領域１６４内に導入した。図６には、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＮＦ３の解離結果のグラフ６００が示されている。グラフ６００のＹ軸６１２はＮＦ３の解離率である。グラフ６００のＸ軸６１６は、プラズマ気体源１１２により室１０８内に導入されたプラズマ気体（Ｎ２（曲線６０４）、１０／１の気体流量領域におけるＯ２／Ｎ２（曲線６０８）、Ａｒ（曲線６１０）、Ｈ２及びＨｅ）の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【００６５】
単に一例として、曲線６０４は、Ｎ２プラズマ気体の場合、１００ｓｃｃｍのＮＦ３の解離率は、Ｎ２プラズマ気体流量が約１．０ｓｌｍのときの約１６％のＮＦ３の解離率から約２．３ｓｌｍのときの約８２％のプラズマＮＦ３の解離率まで増大することを示す。曲線６０８は、Ｏ２／Ｎ２プラズマ気体の場合、１００ｓｃｃｍのＮＦ３の解離率は、２／０．２ｓｌｍのＯ２／Ｎ２気体流量における約１６％のＮＦ３の解離率から約５．５／０．５５ｓｌｍのＯ２／Ｎ２気体流量における約７９％のＮＦ３の解離率まで増大することを示す。曲線６１０は、Ａｒプラズマ気体の場合、１００ｓｃｃｍの流量のＮＦ３の解離率は、約２．０ｓｌｍのＡｒプラズマ気体流量における約１４％のＮＦ３の解離率から約１０ｓｌｍのＡｒプラズマ気体流量における約２９％のＮＦ３の解離率まで増大することを示す。
【００６６】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００６７】
ＮＦ３を解離させるため別の実験を行った。図２Ａ及び図２Ｂの噴射源１０４を使用して１００ｓｃｃｍのＮＦ３を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対して約０．５ｍｍの内径を選んだ。下流気体（ＮＦ３）は、プラズマ室１０８の出口１７２に対して約１．０ｃｍ（すなわち距離１４８）にて導入する。図７には、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＮＦ３の解離結果のグラフ７００が示されている。グラフ７００のＹ軸７１２は、ＮＦ３の解離率である。グラフ７００のＸ軸７１６は、プラズマ室１０８内に導入されたプラズマ気体のトルによる気体圧力である。実験の操作条件下にて、Ａｒプラズマ気体（曲線７１０にて図示）を使用する場合のＮＦ３の解離率は、Ａｒ気体圧力に対して比較的敏感でなかった。
【００６８】
単に一例として、曲線７０４は、１ｓｌｍのＮ２プラズマ気体流量の場合、１００ｓｃｃｍのＮＦ３の解離率は、１３３．３２２Ｐａ（１トル）のプラズマ気体圧力における約１５％のＮＦ３の解離率から３９９．９６６Ｐａ（３トル）のプラズマ気体圧力における約４２％のＮＦ３の解離率まで増大することを示す。曲線７０８は、４／０．４ｓｌｍのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流の場合、１００ｓｃｃｍのＮＦ３の解離率は、１３３．３２２Ｐａ（１トル）のプラズマ気体圧力における約１０％のＮＦ３の解離率から７９９．９３２Ｐａ（６トル）のプラズマ気体圧力における約９０％のＮＦ３の解離率まで増大することを示す。曲線７１０は、６ｓｌｍのＡｒプラズマ気体流の場合、１００ｓｃｃｍのＮＦ３の解離率は、２６６．６４４Ｐａ（２トル）のプラズマ気体圧力における約１９％、７９９．９３２Ｐａ（６トル）のプラズマ気体圧力における２２％、１３３３．２２Ｐａ（１０トル）のプラズマ気体圧力における約２１％であることを示す。
【００６９】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体の型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００７０】
ＮＦ３を解離させるため別の実験を行った。図２Ａ及び図２Ｂの噴射源１０４を使用してＮＦ３を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対して約０．５ｍｍの内径を選んだ。下流気体（ＮＦ３）は、プラズマ室１０８の出口１７２に対して約１ｃｍ（すなわち距離１４８）にて導入する。図８には、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＮＦ３の解離結果のグラフ８００が示されている。グラフ８００のＹ軸８１２は、ＮＦ３の解離率である。グラフ８００のＸ軸８１６は、ｓｃｃｍで表わした下流ＮＦ３の流量である。
【００７１】
図８のグラフ８００の曲線８０４は、４／０４ｓｌｍの流量及び６６６．６１Ｐａ（５トル）の圧力におけるＯ２／Ｎ２プラズマ気体の場合、ＮＦ３の解離率は、約２５ｓｃｃｍのＮＦ３の流量から約２００ｓｃｃｍのＮＦ３の流量まで約７５％のままであることを示す。これらの操作条件下にて、ＮＦ３の解離率は、ＮＦ３の解離率が比較的一定であること（曲線８０４）から証明されるように、ＮＦ３の流量に対して比較的敏感でないことを示す。図８のグラフ８００の曲線８０６は、約６ｓｌｍの流量及び７９９．９３２Ｐａ（６トル）の圧力におけるＡｒプラズマ気体の場合、ＮＦ３の解離率は、約５０ｓｃｃｍのＮＦ３の流量における約４０％から約２００ｓｃｃｍのＮＦ３の流量における約１５％まで減少することを示す。
【００７２】
実験において、本明細書にて上記に説明したニコレット５１０Ｐセンサを使用して石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々な気体解離システム１００の操作条件に対しニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００７３】
単に一例として、ＣＦ４を解離するため別の実験を行った。図３Ａ及び図３Ｂの噴射源１０４を使用して１００ｓｃｃｍのＣＦ４を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対して約０．５ｍｍの内径を選んだ。供給口１８０の各々に対し角度３０４として３０゜の角度を選んだ。下流気体（ＣＦ４）は、プラズマ室１０８の出口１７２に対して約０．５ｃｍ（すなわち距離１４８）にて導入する。図９には、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＣＦ４の解離結果のグラフ９００が示されている。グラフ９００のＹ軸９１２は、ＣＦ４の解離率である。グラフ９００のＸ軸９１６は、プラズマ気体源１１２により室１０８内に導入されたプラズマ気体（Ｎ２（曲線９０４）、Ｏ２／Ｎ２（曲線９０８）、Ｏ２、Ａｒ）の分当たりの標準リットルによる気体の流量である。
【００７４】
図９には、下流気体ＣＦ４の流量が１００ｓｃｃｍのとき、ＣＦ４の解離率は、プラズマ気体流量の増加と共に増大することが示されている。単に一例として、曲線９０４は、Ｎ２プラズマ気体の場合、分当たり１００標準立方センチメートル流量のときのＣＦ４の解離率は、約１．０ｓｌｍのＮ２プラズマ気体流量における約１０％のＣＦ４の解離率から約３ｓｌｍのＮ２プラズマ気体流量における約３２％のＣＦ４の解離率まで増大することを示す。曲線９０８は、Ｏ２／Ｎ２プラズマ気体の場合、ＣＦ４の１００ｓｃｃｍ流量のときの解離率は、約２．０／０．２ｓｌｍのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流量における約５％のＣＦ４の解離率から約５．０／０．５ｓｌｍのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流量における約４６％のＣＦ４の解離率まで増大することを示す。
【００７５】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式及び流量に対してニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００７６】
単に一例として、ＣＦ４を解離するため別の実験を行った。図３Ａ及び図３Ｂの噴射源１０４を使用して、１００ｓｃｃｍのＣＦ４を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対し約０．５ｍｍの内径を選んだ。供給口１８０の各々に対する角度３０４として３０゜の角度を選んだ。下流気体（ＣＦ４）をプラズマ室１０８の出口１７２に対して約０．５ｃｍ（すなわち距離１４８）にて導入する。図１０には、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＣＦ４の解離結果のグラフ１０００が示されている。グラフ１０００のＹ軸１０１２は、ＣＦ４の解離率である。グラフ１０００のＸ軸１０１６は、プラズマ気体（１ｓｌｍのＮ２、４／０．４ｓｌｍのＯ２／Ｎ２（曲線１００４）、４ｓｌｍのＯ２及び６ｓｌｍのＡｒ（曲線１００８））のトルによる気体圧力である。
【００７７】
曲線１００４は、４／０．４ｓｌｍのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流の場合、分当たりの１００標準立方センチメートル流量におけるＣＦ４の解離率は、１３３．３２２Ｐａ（１．０トル）におけるプラズマ気体圧力の約５％のＣＦ４の解離率から７９９．９３２Ｐａ（６トル）のプラズマ気体圧力における約３９％のＣＦ４の解離率まで増大することを示す。曲線１００８は、６ｓｌｍのＡｒプラズマ気体流の場合、分当たりの１００標準立方センチメートル流量におけるＣＦ４の解離率は、２６６．６４４Ｐａ（２．０トル）のプラズマ気体圧力における約２０％のＣＦ４の解離率から１３３３．２２Ｐａ（１０トル）のプラズマ気体圧力における約２５％のＣＦ４の解離率まで増大することを示す。
【００７８】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力に対してニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００７９】
単に一例として、ＣＨＦ３を解離するため別の実験を行った。図３Ａ及び図３Ｂの噴射源１０４を使用してＣＨＦ３を噴射源１０４の本体２００の領域１６４内に導入した。供給口１８０の各々に対して約０．５ｍｍの内径を選んだ。供給口１８０の各々に対し角度３０４として３０゜の角度を選んだ。下流気体（ＣＨＦ３）をプラズマ室１０８の出力部１７２に対して約０．５ｃｍ（すなわち距離１４８）にて導入する。
【００８０】
図１１Ａには、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＣＨＦ３の解離結果のグラフ１１００が示されている。プラズマ気体は、Ｏ２対Ｎ２の比が１０：１のＯ２／Ｎ２混合体である。グラフ１１００のＹ軸１１１２は、ＣＨＦ３の解離率である。グラフ１１００のＸ軸１１１６は、プラズマ気体源１１２により室１０８内に導入されたプラズマ気体中の分当たりの標準リットルによるＯ２の気体の流量である。図１１Ａの曲線１１０４は、１９９．９８３Ｐａ（１．５トル）のプラズマ気体圧力及び１００ｓｃｃｍの下流ＣＨＦ３流量の場合、１ｓｌｍから４ｓｌｍプラズマ気体におけるＯ２の流量においてほぼ１００％のＣＨＦ３の解離率が得られることを示す。
【００８１】
図１１Ｂには、図１の気体解離システム１００のような、気体解離システムにて得られたＣＨＦ３の解離結果のグラフ１１０２が示されている。グラフ１１０２のＹ軸１１１４は、ＣＨＦ３の解離率である。グラフ１１０２のＸ軸１１１８は、ｓｃｃｍによる下流ＣＨＦ３の流量である。図１１Ｂの曲線１１０８は、１９９．９８３Ｐａ（１．５トル）の圧力にて４ｓｌｍのＯ２及び０．４ｓｌｍのＮ２のプラズマ気体流量の場合、１００ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍ下流ＣＨＦ３流量においてほぼ１００％のＣＨＦ３の解離率が得られることを示す。
【００８２】
実験において、本明細書にて説明したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、ＣＨＦ３（下流気体）が石英プラズマ室１０８の出口１７２に対して領域１６４内に噴射される色々なプラズマ気体圧力及び距離１４８に対してニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００８３】
図１２に示した別の実施の形態において、システム１００は、気体管１１６を介してプラズマ室１０８と接続されたプラズマ気体源１１２を含む。プラズマ発生器１８４は、プラズマ室１０８内にてプラズマ領域１３２を発生させる。プラズマ１３２は、その一部分がプラズマ領域１３２から流れ出るプラズマ活性化した気体１３４から成っている。システム１００は、噴射源１０４を含む。この実施の形態において、噴射源１０４は、噴射源１０４の気体供給口に結合されたＬ字形管１９０を含む。管１９０は、気体（例えば、活性化した気体１３４により解離すべき下流気体）をシステム１００の領域１９２内に導入する。領域１９２（すなわち活性化した気体１３４が下流気体と相互作用する位置）は、管１９０の出口１９６が配置される場所に依存する。管１９０の出口１９６は、例えば、プラズマ室１０８の出口１７２内にて距離１９４に配置することができる。これと代替的に、例えば、噴射源１０４が出口１７２から離れる方向に向け且つプロセス室１５６に向けて動く場合、管１９０の出口１９６は、室１０８の出口１７２の外側の距離に配置してもよい。このようにして、下流気体はプラズマ室１０８内に又は外側にてシステム１００内に導入することができる。
【００８４】
単に一例として、ＮＦ３を解離するため１つの実験を行った。図１２の噴射源１０４を使用して、ＮＦ３をシステム１００の領域１９２内に導入した。図１３には、図１２の気体解離システム１００のような気体解離システムにて得られたＮＦ３解離結果のグラフ１３００が示されている。グラフ１３００のＹ軸１３１２は、ＮＦ３の解離率である。グラフ１３００のＸ軸１３１６は、ＮＦ３（下流気体）が石英プラズマ室１０８の出口１７２に対して領域１９２内に噴射される距離である。この実験において、１回の試験の間、ＮＦ３は、室１０８の出口１７２内にて約０．５ｃｍの距離１９４にて噴射した。また、追加的な試験の間、室１０８の出口１７２の外側にて距離１４８（約１．０ｃｍ、３．８ｃｍ、６．６ｃｍ、９．４ｃｍ、１２．２ｃｍ）にてＮＦ３を噴射した。
【００８５】
図１３には、色々なプラズマ気体型式、流量及び圧力（５３３．２８８Ｐａ（４トル）におけるＯ２の分当たり４標準リットル（ｓｌｍ）（曲線１３０４）、２６６．６４４Ｐａ（２トル）にて３ｓｌｍのＮ２、１１９９．９Ｐａ（９トル）にて１０ｓｌｍのＡｒ、７９９．９３２Ｐａ（６トル）にて６ｓｌｍのＡｒ、５３３．２８８Ｐａ（４トル）にて０．４ｓｌｍのＮ２と混合した４ｓｌｍのＯ２（曲線１３０８））の場合、ＮＦ３の解離率が減少することが示されている。単に一例として、曲線１３０４は、プラズマ室１０８内にて５３３．２８８Ｐａ（４トル）の圧力にて分当たり４標準リットル（ｓｌｍ）の量にてＯ２プラズマ気体流がプラズマ気体源１１２から流れる場合、ＮＦ３の分当たり１００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の解離率は、約０．５ｃｍに等しい距離１９４における約９０％のＮＦ３の解離率から約１２．２ｃｍに等しい距離１４８における約２％のＮＦ３の解離率まで減少することを示す。曲線１３０８は、５３３．２８８Ｐａ（４トル）の圧力におけるプラズマ室１０８内の４／０．４ｓｌｍのＯ２／Ｎ２プラズマ気体流量の場合、ＮＦ３の解離率は、約０．５ｃｍに等しい距離１９４における約８１％のＮＦ３の解離率から約１２．２ｃｍに等しい距離１４８における約０％のＮＦ３の解離率まで減少することを示す。
【００８６】
実験において、本明細書にて上述したニコレット５１０Ｐセンサを使用して、石英室１０８に対する解離した下流気体１５２の好ましくない効果が最小であることが測定された。実験において、色々なプラズマ気体圧力及びＮＦ３（下流気体）が石英プラズマ室１０８の出力部１７２に対して領域１９２内に噴射される距離１９４、１４８にてニコレットセンサを使用してＳｉＦ４は、測定されなかった。
【００８７】
図１４は、本明細書を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源１０４を含む気体解離システム（例えば、図１のシステム１００）の一部分を示す概略断面図である。噴射源１０４の本体２００は、プラズマ室１０８（図面の明確化の目的のため、室１０８の一部分のみを図示）の出口１７２と接続されている。噴射源１０４は、噴射源１０４の本体２００を貫通して伸びる６つの供給口１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｄ、１８０ｅ、１８０ｆ（全体として１８０）を有している。図面の明確化の目的のため、供給口１８０ｂ、１８０ｃ、１８０ｅ、１８０ｆは、図示されていない。供給口１８０の各々は、本体２００の外面２０４の開口部から本体２００の領域１６４の内面２１４に沿った開口部まで角度３０４にて伸びている。供給口１８０は、下流気体源（例えば、図１の下流気体源１３６）と接続されて供給口１８０を介して領域１６４に下流気体の流れを提供する。
【００８８】
プラズマ活性化した気体１３４は、プラズマ室１０８の出口１７２を通って領域１６４に入る。２つの気体流が混合したとき、下流気体とプラズマ活性化した気体１３４との反応が生じる。気体の混合を向上させると、下流気体の解離が向上する。幾つかの実施の形態において、気体の混合は、プラズマ室の出口１７２付近にて生ずることが有益である。このようにして、混合は、解離した気体が例えば、プロセス室に入るとき、解離した気体に与える効果を最小にすることができる。
【００８９】
幾つかの実施の形態において、システムは、気体混合装置を含む。ヘリカルミキサ、ブレード、スタック型シリンダミキサのような色々なスタティックフローミキサを使用して解離気体とプラズマ活性化した気体１３４とを混合させることができる。図１４を参照すると、この実施の形態において、領域１６４の直径１４０４は、プラズマ室の出口１７２の直径１４０８よりも大きい。出口１４０８の直径１４０８が領域１６４の直径１４０４に移行することに起因して、流路の直径が突然、拡張した場合、活性化した気体流１３４が発生する領域１６４内にて乱流及び気体の再循環が生ずる。乱流及び再循環に起因する混合の増大は、下流気体の解離を向上させることになる。
【００９０】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明を具体化する解離した気体を発生させるときに使用される噴射源１０４を含む、気体解離源（例えば、気体を解離させるため下流過程を利用しない図１の源又は別の源）を示す断面図である。噴射源１０４の本体２００は、プラズマ室１０８（図面の明確化の目的のため室１０８の一部分のみを図示）の出口１７２と接続されている。プラズマ室１０８は、フランジ１５１６を有する。Ｏリング１５０４（又はその他の適宜な密封機構）は、フランジ１５１６と気体解離源の一部分１５００との間にシール（例えば、真空シール）を提供する。幾つかの実施の形態において、フランジ１５１６は本体２００と当接する。しかし、幾つかの実施の形態において、フランジ１５１６は本体２００と当接しない。図１５Ｂは、図１５Ａに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。
【００９１】
この実施の形態において、システムは、フランジ１５１６と噴射源１０４の本体２００との間に空隙１５０８を形成する特徴部１５１２を含む。空隙１５０８は、噴射源１０４の本体２００内に配置された励起した気体をＯリング１５０４まで搬送する量を減少させる（例えば、最小にし又は阻止する）。この実施の形態において、空隙１５０８は、長く、狭小な空隙１５０８である。この実施の形態において、フランジ１５１６は、石英材料を含み、特徴部１５１２は、アルミニウムフランジ１５１２である。アルミニウム特徴部１５１２は、石英フランジ１５１６を噴射源１０４の本体２００内に配置されたフッ素を含有する気体から保護する。この実施の形態において、特徴部１５１２は、また、フランジ１５１６と本体２００との間の摩擦を制限する。このようにして、フランジ１５１６は、本体２００と直接摩擦接触しないため、粒子の発生量は減少する。更に、システム（例えば、Ｏリング１５０４及びフランジ１５１６）の寿命が引き伸ばされる。
【００９２】
上述したように、空隙１５０８は、長く且つ狭小な空隙である。一部の実施の形態において、空隙の長さは、少なくとも２．５４ｍｍ（１／１０インチ）である。その他の実施の形態において、空隙の長さは、約５．０８ｍｍ（２／１０インチ）から５０．８ｍｍ（２インチ）である。更に、空隙の幅（Ｙ軸線に沿った距離）は、汚染を制限し得るよう狭小である。幾つかの実施の形態において、空隙は、約０．００２５ｍｍ（１／１０ミル）から１．５２４ｍｍ（６０ミル）の範囲の幅を有する。その他の実施の形態において、空隙は、約０．０２５ｍｍ（１ミル）から０．５０８ｍｍ（２０ミル）の範囲の幅を有する。
【００９３】
特徴部１５１２としてばねシールを使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。１つの実施の形態において、特徴部１５１２は、非汚染性材料（例えば、アルミニウムのような、噴射源１０４の本体２００内にて反応性気体と実質的に反応しない材料）から成るばねシールである。ばねシールは、その弾性的変形範囲内にて圧縮され、また、フランジ１５１６（例えば、石英フランジ）の引掻き傷を最小にし得るよう穏やかに圧縮し且つ滑らかな境界面を有する。
【００９４】
フランジ１５１６及び特徴部１５１２を製造するときに代替的な材料（例えば、サファイア、窒化物）を使用することを含む、本発明の代替的な実施の形態とすることが考えられる。幾つかの実施の形態において、フランジ１５１６と気体解離源の部分１５００との間のシールを提供するため、代替的な密封機構又は構成要素を使用することができる。フランジ１５１６と気体噴射源の部分１５００との間に、ばねシールを使用してもよい。幾つかの実施の形態において、システムの代替的な部分（例えば、室１０８の異なる部分と気体解離システムの相応する位置との間）の間にシールが提供される。
【００９５】
幾つかの実施の形態において、気体解離源は、Ｏリング１５０４と空隙１５０８又は特徴部１５１２との間にパージ気体の供給口（図示せず）を含む。パージ気体は、パージ気体の供給口を通って流れて、Ｏリング１５０４を更に保護することができる。
【００９６】
図１６は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示した気体解離源のような、気体解離源の一部分を示す等角断面図である。この実施の形態において、特徴部１５１２は、フランジ１５１６と噴射源１０４の本体２００との間に配設された環状の形状をした構造体である。
【００９７】
図１７は、本発明の原理を含む気体解離源１００の一部分を示す概略図である。気体解離源１００は室１０８を含む。この実施の形態において、室１０８は円環状の形状をした室である。気体解離源１００は、噴射源１０４も含む。噴射源１０４の本体２００は、長く、狭小な空隙（図面の明確化の目的のため図示せず）により室１０８のフランジ１５１６から分離されている。空隙は、本明細書にて上述したものとと同様に、フランジ１５１６と噴射源の本体２００との間に特徴部１５１２を配置することにより形成される。
【００９８】
幾つかの実施の形態において、図１５から図１７に関して説明した着想は、気体の下流解離を実現するプラズマシステム内にて利用することができる。その他の実施の形態において、これらの着想は、下流技術を使用せずに、気体の解離を実行するプラズマシステム内にて使用することができる。
【００９９】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明を具体化する気体解離源を示す断面図である。源は、解離した気体を生成するときに使用される噴射源１０４を含む。噴射源１０４の本体２００は、プラズマ室１０８（図面の明確化のため、室１０８の一部分のみが図示）の出口１７２と接続されている。プラズマ室１０８はフランジ１８１６を有する。Ｏリング１８０４（又はその他の適宜な密封機構）は、フランジ１８１６と気体解離源の１つ又はより多くの部分との間にシールを提供する。
【０１００】
この実施の形態において、Ｏリング１８０４は、噴射源１０４のリング１８００、フランジ１８１６のリング１８１８、噴射源１０４の一部分との間にシールを提供する。この実施の形態において、フランジ１８１６は、リング１８１８及びスロット１８２０を有する。噴射源１０４は、リング１８００と、遮蔽壁１８２２と、溝１８２４とを有する。溝１８２４は、リング１８００と遮蔽壁１８２２（Ｘ軸線に沿った）との間に配置されている。図１８Ｂは、図１８Ａに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。図１８Ｂに示したように、フランジ１８１６のリング１８１８は、噴射源１０４の溝１８２４内に配置されている。噴射源１０４の遮蔽壁１８２２は、フランジ１８１６のスロット１８２０内に配置されている。
【０１０１】
この実施の形態において、システムは、フランジ１８１６と、噴射源１０４の本体２００との間に特徴部１８１２を含む。遮蔽壁１８２２、スロット１８２０、リング１８１８、溝１８２４、リング１８００は組み合わさって、室１０８の出口１７２の位置とＯリング１８０４との間に、全体として巡回経路を規定する空隙１８０８を画成する。空隙１８０８及び巡回経路が存在することは、噴射源１０４の本体２００内に配置された励起した気体をＯリング１８０４まで輸送する量を減少させる（例えば、最小にし又は阻止する）ことになる。
【０１０２】
図１８Ｃは、本発明の１つの実施の形態に対する一例としての寸法を示す、図１８Ａに示した気体解離源の一部分を示す拡大図である。この実施の形態において、出口１７２の位置からＯリング１８０４まで巡回経路に沿った経路長さは、約２２．８６ｍｍ（０．９インチ）である。この実施の形態において、距離ａ、ｂ、ｃは各々、約０．３８１ｍｍ（０．０１５インチ）である。距離ｄは約４．９８ｍｍ（０．９インチ）である。距離ｅは約４．３２ｍｍ（０．１７インチ）である。距離ｆは、約３．７６ｍｍ（０．１４８インチ）である。距離ｇは約８．２０ｍｍ（０．３２３インチ）である。距離ｈは約２．７２ｍｍ（０．１０７インチ）である。距離ｉ、ｊ、ｋは、各々約０．５０８ｍｍ（０．０２インチ）である。本発明の代替的な実施の形態は、代替的な幾何学的形態、形状、特徴及び寸法を有することができ、また、例えば、噴射源１０４の本体２００内に配置された気体をＯリングまで輸送する量を最小にし又は阻止し且つ、システムの組み立て過程を簡略化することができる。
【０１０３】
図１９は、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃの噴射源１０４の本体２００の一部分を示す３次元的斜視図である。噴射源１０４は、外側リング１８００、遮蔽壁１８２２、溝１８２４を含む。溝１８２４は、リング１８００と遮蔽壁１８２２との間に配置されている。図２０Ａ、図２０Ｂは、円環状の形状のプラズマ室、例えば、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃのプラズマ室１０８を示す概略図である。プラズマ室１０８は、リング１８１８と、フランジ１８６と、スロット１８２０とを有する。
【０１０４】
特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本明細書にて説明したものの変更例、改変例及びその他の実施例は、当該技術の当業者に案出されるであろう。従って、本発明は、上述の一例としての説明ではなくて、特許請求の範囲の精神及び範囲によって判断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図２】２Ａは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【０１０６】
２Ｂは、図２Ａの気体噴射源の端面図である。
【図３】３Ａは本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の断面図である。
【０１０７】
３Ｂは、図３Ａの気体噴射源の端面図である。
【図４】本発明に従った気体解離システムを使用して、ＮＦ３がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのＮＦ３の解離率を示すグラフである。
【図５】本発明に従った気体解離システムを使用して、ＣＦ４がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのＣＦ４の解離率を示すグラフである。
【図６】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてＮＦ３の解離率を示すグラフである。
【図７】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてＮＦ３の解離率を示すグラフである。
【図８】本発明に従った気体解離システムを使用して、下流ＮＦ３の流量の関数としてＮＦ３の解離率を示すグラフである。
【図９】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてＣＦ４の解離率を示すグラフである。
【図１０】本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体圧力の関数としてＣＦ４の解離率を示すグラフである。
【図１１】１１Ａは、本発明に従った気体解離システムを使用して、プラズマ気体流量の関数としてＣＨＦ３の解離率を示すグラフである。
【０１０８】
１１Ｂは、本発明に従った気体解離システムを使用して、下流ＣＨＦ３の流量の関数としてＣＨＦ３の解離率を示すグラフである。
【図１２】本発明を具体化する解離した気体を生成するプラズマ源の部分概略図である。
【図１３】本発明に従った気体解離システムを使用して、ＮＦ３がプラズマ源内に噴射される、石英プラズマ室の出口からの距離の関数としてのＮＦ３の解離率を示すグラフである。
【図１４】本発明の一例としての実施の形態に従った、気体噴射源の一部分の断面図である。
【図１５Ａ】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの一部分の断面図である。
【図１６】本発明の原理を具体化する気体解離源の一部分の等角断面図である。
【図１７】本発明の原理を具体化する、気体解離源の一部分の概略図である。
【図１８Ａ】本発明を具体化するプラズマ源の一部分の断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの一部分の拡大図である。
【図１８Ｃ】図１８Ａの一部分の拡大図である。
【図１９】本発明の一例としての実施の形態に従った、噴射源の一部分の概略図である。
【図２０Ａ】本発明の一例としての実施の形態に従った、円環状の形状のプラズマ室の概略図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの円環状の形状のプラズマ室の一部分の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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