(57)【要約】【解決手段】基板加工システムは、析出チャンバ（１０２）と、析出チャンバ（１０２）内に配置される複数の管電極（１２６）を備え、管電極の間にプラズマ領域（１２８）が定められる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
析出チャンバ、及び
前記析出チャンバ内に配置される複数の管電極であって、前記管電極に隣接するプラズマ領域を定め、内腔と、前記内腔を前記析出チャンバに接続する開口とを有する管電極を含んでなる基板加工システム。
【請求項２】
前記管電極の少なくとも一つに操作可能に接続される反応剤供給源
を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項３】
前記反応剤供給源は、ガス供給源を含んでなる請求項２に記載の基板加工システム。
【請求項４】
前記管電極の少なくとも一つに操作可能に接続される排気装置
を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項５】
前記管電極の複数個に操作可能に接続される反応剤供給源、及び
前記管電極の複数個に操作可能に接続される排気装置
をさらに含み、
前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも一つは、前記排気装置に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも二つの間に配置され、前記排気装置に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも一つは、前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも二つの間に配置されている菅電極を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項６】
前記開口は、隣接する管電極の方向に向かない請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項７】
前記管電極は、相対する二つの面を有する共通電極面を定め、前記管電極のそれぞれは前記共通電極面の両方の面に開口を有し、前記開口は前記共通電極面に垂直な方向に向く請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項８】
前記管電極は、共通電極面を定め、
前記共通電極面の両側にある第一及び第二の基板キャリアをさらに含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項９】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記管電極から原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項８に記載の基板加工システム。
【請求項１０】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記管電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合う管電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項８に記載の基板加工システム。
【請求項１１】
前記管電極は、前記管電極に垂直な第一の方向に互いに離間し、前記析出チャンバは、前記第一の方向の第一の寸法及び前記管電極に平行な第二の寸法を有する内部を定め、隣り合う管電極は、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、少なくとも前記第二の寸法の２０分の１より短い距離を互いの間に定める請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項１２】
析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置される第一及び第二の基板キャリア、
前記第一の基板キャリアと前記第二の基板キャリアとの間に配置される複数の離間した細長い電極、及び
前記電極のそれぞれに接続され、隣り合う電極を互いに非同期で駆動するようになっている電源を含んでなる基板加工システム。
【請求項１３】
基板キャリアはローラを含んでなる請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項１４】
前記細長い電極は実質的に円筒形である請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項１５】
前記電源は、少なくとも約２７ＭＨｚの周波数を有する電力を供給するようになっている請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項１６】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を基板移動方向に導くようになっており、前記細長い電極は、前記基板移動方向に実質的に垂直なそれぞれの長さ方向の軸を定める請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項１７】
前記細長い電極は、前記第一及び第二の基板に実質的に平行な面内に配置される請求項１６に記載の基板加工システム。
【請求項１８】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記細長い電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合う細長い電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項１９】
前記細長い電極は、それぞれの直径及び長さ方向の軸を定め、隣り合う細長い電極は、長さ方向の軸から長さ方向の軸までで測った直径の二倍分互いに離間する請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項２０】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記細長い電極からの原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項２１】
前記析出チャンバは、前記細長い電極に垂直な第一の寸法と前記細長い電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一の寸法及び前記第二の寸法に垂直な方向で測った前記第一及び第二の基板の間隔を、前記第一の寸法の１５分の１未満で、前記第二の寸法の１０分の１未満で互いに離間するように配置されている請求項１２に記載の基板加工システム。
【請求項２２】
相対的に高い強度を有するプラズマ領域と、相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させる工程、
膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入する工程を含んでなる膜を形成させる方法。
【請求項２３】
基板を配置する工程であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域が、前記基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにする工程をさらに含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置する工程をさらに含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記反応剤を導入する工程は、膜層材料を含む実質的に純粋な反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマの領域に導入することを含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記反応剤を導入する工程は、実質的に純粋なシランを前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記プラズマ領域を発生させる工程は、非同期電力を隣り合う長さ方向のロッド電極に供給することを含み、これによって、前記ロッド電極の間に相対的に高い強度を有するプラズマ領域が作り出され、前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域が作り出されることを含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記長さ方向のロッド電極は電極面を定め、前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して前記電極面に実質的に垂直な方向に、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記長さ方向のロッド電極の一つを通して排出材料を排気する工程
をさらに含んでなる請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
相対的に高い強度を有するプラズマ領域と、相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させるための手段、及び
前記相対的に低い強度のプラズマ領域に、膜層材料を含むガスを導入するための手段
を含んでなる基板加工システム。
【請求項３２】
基板を配置するための手段であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域が、前記基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにするための手段をさらに含んでなる請求項３１に記載の基板加工システム。
【請求項３３】
第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置するための手段をさらに含んでなる請求項３１に記載の基板加工システム。
【請求項３４】
析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、基板を基板移動方向に導くようになっている少なくとも一つの基板キャリア、及び
前記基板移動方向に互いに離間し、前記基板移動方向に少なくとも横向きの方向にあるそれぞれの長さ方向の軸を定める複数の細長いロッド電極を含んでなる基板加工システム。
【請求項３５】
前記細長いロッド電極の前記長さ方向の軸は、前記基板移動方向に実質的に垂直な方向にある請求項３４に記載の基板加工システム。
【請求項３６】
前記細長いロッド電極のそれぞれに操作可能に接続され、隣り合う細長いロッド電極を互いに非同期駆動するようになっている電源をさらに含んでなる請求項３４に記載の基板加工システム。
【請求項３７】
前記細長いロッド電極は、それぞれの内腔と、前記内腔を前記析出チャンバに接続する開口とを定める請求項３４に記載の基板加工システム。
【請求項３８】
前記ロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される反応剤供給源、及び
前記ロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される排気装置をさらに含んでなる請求項３７に記載の基板加工システム。
【請求項３９】
前記析出チャンバは、前記基板移動方向の第一の寸法と前記細長いロッド電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記細長いロッド電極は、前記基板移動方向に、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、前記第二の寸法の２０分の１より短い距離で互いに離間するように配置されている請求項３７に記載の基板加工システム。
【請求項４０】
長さ及び高さを有する内部を定める析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、第一及び第二の基板を、前記長さ及び前記高さに垂直な方向で測って前記高さの１０分の１に満たず、前記長さの１５分の１に満たない距離互いに離間させるよう配置されている第一及び第二の基板キャリア、及び
前記第一及び第二の基板キャリアの間に配置され、前記第一及び第二の基板キャリアの間にプラズマを作り出すようになっている電極アセンブリを含んでなる基板加工システム。
【請求項４１】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記析出チャンバ内部の長さに沿って導くようになっている請求項４０に記載の基板加工システム。
【請求項４２】
前記高さは、少なくとも約０．５ｍである請求項４１に記載の基板加工システム。
【請求項４３】
析出チャンバ内にプラズマを発生させる工程、
ある反応剤導入速度で、膜層材料を含む反応剤を前記プラズマに導入する工程、
前記膜層材料を前記基板上に析出させる工程、
排出物を前記析出チャンバから排気する工程、
前記排出物中の膜層材料の量を測定する工程、及び
前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて、前記反応剤導入速度を調節する工程を含んでなる基板上に膜を形成させる方法。
【請求項４４】
前記反応剤導入速度を調節する前記工程は、前記反応剤を導入し続けながら、前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて前記反応剤導入速度を調節することを含んでなる請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記析出チャンバ内の圧力を測定する工程、及び
前記反応剤を導入し続けながら、前記析出チャンバ内の前記測定圧力に応じて、排気速度を調節する工程をさらに含んでなる請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
【背景技術】
【０００２】
プラズマ強化型ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）システムは、例えば、半導体製造プロセスにおいて、シリコンの薄膜を基板上に析出させるために用いることができる。通常のＰＥＣＶＤシステムは、二つ又は三つの電極を有する析出チャンバを備える。これらの電極は、電圧で励起されると、電極の間の反応ガスをイオン化してプラズマを発生させる。多くの場合、反応ガスは、通常「シャワーヘッド」電極と呼ばれる電極の一つを通して高強度プラズマ領域に直接供給される。
【０００３】
ＰＥＣＶＤは有用なプロセスであることが証明されているが、本発明者らは、通常のＰＥＣＶＤプロセスには改善の余地があると考えた。より詳しくは、本発明者らの考えでは、通常のＰＥＣＶＤプロセスの析出速度は、許容できる膜品質を作り出すために比較的低く保たなければならず、通常のＰＥＣＶＤシステムのコストは析出速度が上回るスパッタリングシステムなどの析出システムのコストとほぼ等しいという事実を考慮すると、通常のＰＥＣＶＤプロセスによって作り出される膜の単位面積当りコストは相対的に高い。また、本発明者らの考えによると、反応剤ガス（例えばシラン及び水素）中のシランの濃度は排気中の反応剤材料の濃度よりわずかに高いだけなので、通常のＰＥＣＶＤプロセスは反応剤材料（例えばシラン）を非効率的に消費する。このように、シランの大部分は析出プロセスに利用されることなくシステム中を流れることによって無駄になる。本発明者らの考えによると、また、通常のＰＥＣＶＤプロセスは低いガス圧力、低い反応剤材料濃度及び低い励起電力で動作させないと、プラズマ中でシリコン粒子が形成されることがあり、すべて析出速度を低くする原因となる。シリコン粒子の形成には問題が多く、それによって、粒子は析出チャンバから排出ガスを排気する真空ポンプを損傷することがあり、作製されるデバイスを損傷することもあるので、低い析出速度が必要になる。シラン濃度が低くなりすぎる前に、又はシラン分布が不均一になる前に、析出チャンバ内の少ししか用いられていないガスを急速に排気することができるように、真空ポンプを相対的に大きくしなければならない。本発明者らの考えによると、また、通常のＰＥＣＶＤプロセスでは、反応ガスが消費し尽くされる前に反応ガスがチャンバの長さ全体（又は幅）に流れることが必要である。このため、チャンバ内のシラン分子の滞在時間が長くなり、シリコン粒子の形成がひどくなり、高級シラン類（例えばＳｉ２Ｈ６）の生成が増える。高次シランの濃度が著しいと、結果としてデバイスの品質が非常に悪くなる。従って、流量を高く保って高次シランを迅速に排気し、蓄積を回避する。その結果、ほとんどのシランは、反応中で効率的に用いられてシリコンを析出させるのではなく、システム中を流れ、排気されてしまう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００５】
以下は、現在知られている本発明を実行する最良の方法の詳細な説明である。この説明は、限定的な意味で解釈すべきではなく、本発明の全体的な諸原理の例を示すために行われるに過ぎない。分りやすさを目的として、本発明に関連しないＰＥＣＶＤシステムのさまざまな様相の詳細な考察を省略したことにも注意するべきである。さらに、シラン（ＳｉＨ４）からのシリコン（Ｓｉ）の薄膜の形成に関して本発明を説明するが、本発明は、いかなる特定の種類の膜又は導入反応剤材料にも限定されない。限定ではなく、例として、本発明は、すべて水素（Ｈ）を取り込んだ炭化シリコン（ＳｉＣ）、非晶質シリコンＳｉ（Ｈ）、微結晶シリコンＳｉ（Ｈ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）及びその他の半導体材料の析出にも用途を有する。ドーピングした半導体を製造することもできる。ドーパントは、ガスとしてシステムに導入するのが最も容易であるが、ドーピングしたシリコンの固体片をプラズマ領域内に備えることによって導入してもよいと考えられる。ドーピング材料用のガス供給源は、例えばトリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ３）３）及びホスフィン（ＰＨ３）を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
例えば図示された図１のように、本発明の一つの実施形態によるＰＥＣＶＤシステム１００は、析出チャンバ１０２を備え、析出チャンバ１０２は、一対の基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂの間にある電極アセンブリ１０４を有する。基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板を電極アセンブリ１０４の両側に配置する。実体化の例における電極アセンブリ１０４は、多くの機能を果す。電極アセンブリ１０４は、電圧、例えば電源１０８によって供給される高周波（ＲＦ）又は直流（ＤＣ）で励起されると、一つ以上の高強度プラズマ領域を基板キャリア１０６ａと１０６ｂとの間に作り出す。電極アセンブリ１０４は、反応剤ガスを析出チャンバ１０２に供給するためにも用いられ、マニホルド１１２ａを経て反応剤ガス供給源１１０に接続される。析出プロセスの間、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂによって運ばれる基板の間の区域でプラズマが発生し、反応剤ガスからの材料（例えばシランからのシリコン）は、プラズマからこれらの基板の両方の上に同時に析出して、これらの基板の両方の上に膜（例えばシリコン膜）を形成する。さらに、電極アセンブリ１０４は、析出チャンバ１０２から排出物を排気するために用いられ、そのためにマニホルド１１２ｂを経て真空ポンプなどの排気装置１１４に接続される。ＰＥＣＶＤシステム１００の動作は、コントローラ１１６によって、センサ１１８からのデータを少なくとも部分的に利用して監視され、制御される。
【０００７】
次に、図２〜４を参照して、基板１２０ａ及び１２０ｂは、入口１２２ａ及び１２２ｂを通って析出チャンバ例１０２に入り、矢印Ａで示される方向に移動する。析出チャンバ１０２の反対側の端には、同じような出口（図示していない）が設けられる。基板１２０ａ及び１２０ｂは、析出チャンバ１０２にそれぞれ送り込まれる基板材料の個別のシートの形状である。基板は、供給ロールから巻き取りロールに引かれる基板材料の連続ウェブであってもよい。適当な基板材料は、ソーダ石灰ガラス、ポリイミド及びステンレス鋼を含むが、それらに限定されない。個別シート形であろうと、あるいはロール形であろうと、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２の両側、電極アセンブリ１０４の両側に互いに平行に配置する。基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、複数のローラ装置１２４を備え、基板１２０ａ及び１２０ｂの辺は、組み合わせられたローラ装置のローラの間を通る。ローラ装置１２４のローラは、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２中で誘導し、基板１２０ａ及び１２０ｂがチャンバ内に適切に配置されることを保証するだけの自由回転ローラであってよい。あるいは、ローラ装置１２４は、基板１２０ａ及び１２０ｂが適切に配置されることを保証するだけでなく、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２中で駆動する駆動型ローラを備えてよい。その他の適当な基板キャリアは、コンベヤシステム及びチェーン駆動装置を含む。あるいは、基板をロボットアームでチャンバに積載し、スライディングガイド又はローラガイドで定位置に保持した後、析出が完了したらロボットアームによってチャンバから取り出すことができると考えられる。さらに別の代替方法は、基板１２０ａ及び１２０ｂの上辺及び下辺と係合し、垂直な軸の周りに矢印Ａで示される方向に回転するローラを使用することである。
【０００８】
実施形態の例の析出チャンバ１０２の内部は、相対的に幅が狭い。より詳しくは、基板１２０ａと１２０ｂとの間の距離は、チャンバの長さ（矢印Ａの方向で測定）及びチャンバの高さ（矢印Ａに垂直な方向で測定）より著しく短い。例えば、基板１２０ａと１２０ｂとの間の距離は、長さ及び高さの寸法の１０分の１以下であってよい。また、基板１２０ａ及び１２０ｂは、好ましくは析出チャンバ１０２の端から端までの長さ寸法、上端から下端までの高さ寸法全体を占める。その結果、基板１２０ａ及び１２０ｂは、電極アセンブリ１０４（及びそれによってつくられるプラズマ）と広いチャンバの内部表面との間にあって、析出チャンバ１０２の内部表面の大部分を覆う。
【０００９】
析出チャンバ１０２は、いかなる特定のサイズにも限定されない。ただし、工業的利用に適し、図２に例を示したような配向の析出チャンバ１０２の実体化の一例では、析出チャンバ１０２の内部は、長さ（矢印Ａの方向で測定）約１００ｃｍ、高さ（矢印Ａに垂直な方向で測定）約６０ｃｍである。また、基板１２０ａと１２０ｂとの間は約７ｃｍあり、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ（図３）と基板１２０ａ及び１２０ｂのそれぞれとの間は３．５ｃｍある。さらに、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板１２０ａ及び１２０ｂが垂直方向の面内にあるように配置され、構成される。そのような配向によって、微粒子が基板上に降る可能性が低くなる。
【００１０】
このように構成される析出チャンバには、多くの利点が伴う。例えば、相対的に大きな基板移動方向の寸法及び基板移動に垂直な寸法と比べて相対的に小さな基板１２０ａと１２０ｂとの間の間隔によって、通常の析出チャンバと比べると、基板上に析出するプラズマ発生シリコンの百分率が高くなり、チャンバ壁に析出する量が少なくなる。その結果、反応剤材料はより効率的に消費される。析出チャンバの清掃及びメンテナンスに伴う休止時間及び費用も減る。電極アセンブリ１０４と基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の間隔が近いということも、最小寸法内での急速な拡散が、析出チャンバ１０２の中央で作り出される原子状水素を基板に輸送するための支配的プロセスとなることに有用である。基板では、原子状水素はシランと反応して、基板上への良好な品質の半導体材料の析出を生じさせる前駆体を作り出すことができる。析出チャンバ１０２の構成によっても、導入反応剤ガスの高速拡散を含むプラズマ全体にわたるすべての化学種の濃度を均等化する迅速な拡散が可能になり、一様な濃度を得ることができる。
【００１１】
図２〜４に示した電極アセンブリ１０４の例では、それぞれの長さ方向の軸は、複数の離間したロッド電極１２６を含む。これらのロッド電極は、同一面内にあり、基板移動の方向（矢印Ａで示される）に垂直で、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂ（ならびに基板１２０ａ及び１２０ｂ）から等距離になるように配置される。ロッド電極１２６も、析出チャンバ１０２の一端から他端（図２に例を示した配向では上端から下端）の方向に配置される。ロッド電極１２６の例は、円筒形の形状であり、相対的に互いに近い。例を示した実施形態の隣り合うロッド電極１２６間の間隔は、ロッド電極の直径（すなわち長さ方向の軸から長さ方向の軸まで測って直径の２倍）にほぼ等しい。
【００１２】
プラズマ生成に関しては、電極アセンブリ１０４を用いて、基板キャリア１０６ａと１０６ｂとの間（ならびに基板１２０ａと１２０ｂとの間）に高強度プラズマを作り出すことができる。例えば、電源１０８からのＲＦ又はＤＣ電力などの電力によってロッド電極１２６にエネルギーが供給されると、高強度プラズマが作り出される。エネルギーは、図３及び４の「＋」符号と「−」符号との交替列によって表されるように、一つのロッド電極１２６から次の隣接ロッド電極に交替位相で供給される。電力をこのように加えることによって、隣り合うロッド電極１２６間に高強度電場の領域が作り出され、従って、隣り合うロッド電極間に強いプラズマの領域１２８が作り出される。基板１２０ａ及び１２０ｂの近くには、低強度電場及び低強度プラズマ領域１３０が作り出される。より詳しくは、隣り合うロッド電極１２６がロッド直径一つ分（すなわち長さ方向の軸から長さ方向の軸まで測って直径二つ分）互いに離間し、基板が中心面ＣＰからロッド電極直径３．５個分離間する実体化の例では、ロッド電極間の電場の強度は、基板１２０ａ及び１２０ｂの近くの電場の強度の１０倍より著しく大きい。
【００１３】
あるいは、ロッド電極１２６を、互いに同位相で駆動してもよいことに注意すべきである。この場合、基板１２０ａ及び１２０ｂは、接地、又は小さなＤＣバイアスをかけて接地される。これによって、中心面ＣＰと基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の二つの区域のそれぞれに比較的一様な電場及びプラズマが作り出される。
【００１４】
ロッド電極１６０は容量性リアクタンスを有する負荷となる（ロッド電極の長さが励起周波数の４分の１波長より短いことに起因して）ので、ＲＦエネルギーは、主として共鳴回路を作り出すように、誘導リアクタンスと並列にロッド電極と結合する。図３及び４の実施形態では、好ましくは、各ロッド電極１２６は、電極の長さ方向の励起信号の振幅変化が小さくなるように、両方の長さ方向の端で電気的に駆動される。これによって、高ＲＦ周波数での定在波の影響を最小限にし、各電極の長さ方向に比較的均一なプラズマ強度を提供する。さらに、電気接点（図示せず）を設けて基板１２０ａ及び１２０ｂをシステム接地に接続するか、又はシステム接地に対して基板に正又は負のバイアスをかけ、プラズマ特性及び基板の表面での電子／イオン衝撃の量を制御してもよい。磁場を用いてプラズマ特性を制御、すなわちプラズマを閉じ込め、プラズマ中のイオン及び電子の動きを誘導してもよい。
【００１５】
材料に関しては、熱伝導率及び電気伝導率が比較的高いさまざまな材料から図２〜４に例を示したロッド電極１２６を作製して、ロッドに沿って一様な電場及び一様な温度を実現することができる。チタン又はステンレス鋼など、水素プラズマ中で不活性な材料を用いてよい。あるいは、水素プラズマによって極めてわずかにエッチングされ、シリコンとともに微量析出するチタン又はドープ化シリコンなどの材料からロッド電極１２６を作製してよい。この技法を使用してシリコンの成長速度又は品質を改善するチタン（Ｔｉ）などの触媒材料を導入し、及び／又はホスフィン（ＰＨ３）のような毒性原料ガスを必要とせずにホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）などのドーパントを導入してよい。
【００１６】
次に、サイズ及び形状を説明すると、工業的利用に適する一つの実体化のロッド電極１２６は、円筒形の形状であり、直径は約１．２ｃｍ、長さは約６０ｃｍである。ロッド電極１２６は、基板移動の方向、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ内に約２ｃｍ（すなわち隣り合うロッド電極の長さ方向の軸の間が２ｃｍ）ごとに互いに平行に配置される。従って、図示された実施形態では、中心面ＣＰは電極面でもある。このように構成され、配置されると、入口及び出口の近くに電極のない小さな区域を有する長さ１００ｃｍの析出チャンバの中には、４６個のロッド電極１２６がある。別の実体化の例では、直径が約０．６ｃｍ、長さが約６０ｃｍの小型のロッド電極が、基板移動の方向、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ内に約１ｃｍ（すなわち隣り合うロッド電極の長さ方向の軸の間が１ｃｍ）ごとに互いに平行に配置される。このように構成され、配置されると、入口及び出口の近くに電極のない小さな区域を有する長さ１００ｃｍの析出チャンバの中には、９２個のロッド電極１２６がある。どちらのロッド電極１２６サイズの場合にも、隣り合うロッド電極間の間隔は、析出チャンバ１０２の内部の長さ及び高さの２５分の１（１／２５）未満であり、ケイ素粒子及び高次シラン類が生成する距離と比較して相対的に短いことにも注意すべきである。
【００１７】
しかし、ロッド電極１２６は、これらの構成及び配置に限定されない。例えば、ロッド電極は、円筒形ロッド電極１２６の例と同じ円形以外の断面形状であってよい。ロッド電極１２６間の間隔が変化する場合、ロッド電極のいくつか又は全部が中心面ＣＰから若干ずれる場合、及び／又はロッド電極のいくつかが他のものに平行でない場合があってもよい。ロッド電極の断面サイズ（例えば、ロッド電極が円筒形の場合には直径）を電極ごとに変えて特定の用途に合わせてもよい。
【００１８】
本電極アセンブリ１０４には、多くの利点が伴う。例えば、複数の間隔の狭いロッド電極１２６を配置することによって、本ＰＥＣＶＤシステム１００では、システムが工業生産規模（すなわち、基板が比較的長く、幅は少なくとも０．５ｍの場合）のときに、通常のＰＥＣＶＤシステム中で用いることができる周波数と比べて高いＲＦ周波数を用いてプラズマを励起することが可能になる。平行なロッド電極１２６の列にＲＦ電力の交替位相を印加することによって、２７〜８１ＭＨｚの範囲の高周波数ＲＦ励起を支えることができる十分に特性の明らかな電子透過線の列が形成される。実験室の実験で、２７〜８１ＭＨｚ励起周波数範囲のＲＦ電力を用いると、１３．５ＭＨｚの通常の励起周波数より大きな析出速度（すなわち約０．５ｎｍ／秒）及び良好な材料品質を提供することができることが示された。通常の電極設計は、一様でないプラズマ強度及び一様でない析出速度を生じる制御の困難な定在波を作り出すので、工業生産規模のシステムではこれらの高い周波数を支えられない。逆に、本電極アセンブリ１０４は、幅が少なくとも０．５ｍの比較的長い基板上で８０ＭＨｚの周波数に励起しても、十分に制御された定在波を発生させ、ごくわずかなプラズマ強度の変動しか発生しない。
【００１９】
その他の利点は、析出チャンバ１０２の中心面ＣＰ（図３）に沿う高強度プラズマ領域１２８、及び基板１２０ａ及び１２０ｂの近くの低強度プラズマ領域１３０が作り出されることに関連する。例えば、高強度プラズマ領域１２８は、良好な半導体特性を有するシリコンの生成を促進することが知られている原子状水素を大量に発生させ、析出チャンバ１０２の中心面ＣＰから基板１２０ａ及び１２０ｂへの距離は、原子状水素の拡散距離と比較して相対的に短い。中心面ＣＰで発生した原子状水素は、容易に基板に拡散し、ＰＥＣＶＤ関連文献中に報告されている実験システムとは異なって、原子状水素の多くが反応し、失われる管又は他の装置を通って流れなくてもよい。ロッド電極１２６間の中心面ＣＰの高強度プラズマ領域１２８は、基板１２０ａ及び１２０ｂに容易に流れることができる強い紫外線光子も発生する。ＰＥＣＶＤ関連文献中に報告されている他の実験システムとは異なり、紫外線光子は、析出チャンバの外から、光子強度を低下させ、著しい保守業務問題を生じさせる窓又は他の装置を通って流れることなく、基板に流れることができる。基板１２０ａ及び１２０ｂの近くに低強度プラズマ領域１３０が作り出されることによって、基板の電子／イオン爆撃が減り、電子及び／又はイオンによる析出シリコンへの損害の可能性が低くなる。
【００２０】
上記で説明したように配置されるロッド電極の列は、矢印Ａで示される基板移動方向に一様な電場及びプラズマを作り出さず、代わりに、ロッド電極に近い区域から二つのロッド電極の中点へ移動方向に周期変化する電場及びプラズマを作り出すことにも注意すべきである。従って、析出する材料の析出速度及び半導体特性は、移動方向に周期的に変化し得ると考えられる。図示された実施形態では、この電場及びプラズマ強度の周期変化をさまざまな方法で取り除く。隣り合うロッド電極１２６間の距離ならびにロッド電極と基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の距離が、確実に拡散長さの範囲内にあるようにすることによって、周期変化は大幅に減少する。例えば、実施形態の例では、隣り合うロッド電極１２６間の間隔は、中心面ＣＰから基板までの距離の半分より短い。実際には、迅速な拡散によって析出速度の変化をさらに減らすことができるように、隣り合うロッド電極１２６間、ならびにロッド電極から基板１２０ａ及び１２０ｂまでの間隔を最小限にすべきである。最後に、必要なら、小さな、残る析出速度の変化を完全に平均化するために、基板１２０ａ及び１２０ｂを一様でない方向（すなわち矢印Ａで示される方向）に比較的速く動かすことができる。
【００２１】
本発明のいくつかの実体化では、析出プロセスの間に電極アセンブリ１０４を用いて反応剤材料を析出チャンバ１０２に供給し、析出チャンバから排出物を排気してよい。そのために、図３及び４を参照して、ロッド電極１２６は、マニホルド１１２ａ（又は１１２ｂ）に接続される内腔１３２、及び内腔を析出チャンバ１０２の内部に接続する開口１３４を備える。各ロッド電極１２６は、基板１２０ａに面する１組、及び基板１２０ｂに面する別の組の２組の開口１３４を備える。図示された実施形態の内腔１２６は、基板移動の方向（すなわち矢印Ａで示される方向）でロッド電極１２６が一つのロッド電極から次のロッド電極へ交互に反応剤材料を供給し、排出物を排気するように、マニホルド１１２ａ及び１１２ｂに接続される。図３及び４で、反応剤は矢印Ｒで表され、排出物は矢印Ｅで表される。より詳しくは、マニホルド１１２ａは、反応剤材料を供給するロッド電極１２６の内腔１３２を反応剤ガス供給源１１０に接続し、マニホルド１１２ｂは、排出物を排気するロッド電極の内腔を排気装置１１４に接続する。マニホルド１１２ａ及び１１２ｂは、関連するロッド電極１２６のそれぞれの両方の長さ方向の端にも接続される。このようにして、反応剤材料は、反応剤材料を供給するロッド電極１２６のそれぞれの両方の長さ方向の端に入り、排出物は、排出物を排気するロッド電極のそれぞれの両方の長さ方向の端から出る。
【００２２】
図示された実施形態の内腔１３２の例は、ロッド電極１２６より若干小さい。例えば、内腔１３２は、それ自体が直径１．２ｃｍの円筒ロッド電極１２６では、直径約１．０ｃｍ、それ自体が直径０．６ｃｍの円筒ロッド電極では直径約０．５ｃｍである。大型ロッド電極１２６では直径約３５０μｍ、小型ロッド電極では直径約２００μｍの開口１３４が、ロッド電極１２６の長さに沿って約０．５ｃｍごとに配置される。しかし、反応剤材料を供給するロッド電極１２６の場合にも、排出物を排気するロッド電極の場合にも、好ましくは、マニホルド１１２ａに接続される長さ方向の両端と中央部との間で発生する圧力降下を補償するために、ロッド電極１２６の長さ方向の両端から中心までの開口間隔に若干の変化がある。より詳しくは、２００μｍの開口１３４を有する直径０．６ｃｍのロッド電極１２６の場合には、中央部での間隔は約５％狭く（すなわち間隔は約０．４７５ｃｍ）、長さ方向の両端での間隔は約５％広く（すなわち間隔は約０．５２５ｃｍ）し、線形に変化させる。こうすれば、ロッド電極１２６の一つの長さ方向の末端から他の長さ方向の末端までロッド電極１２６の開口１３４を通って一様な流量が生じる。用途の必要性に応じて、一つのロッド電極１２６から次のロッド電極へ、開口１３４を互いに整列させてもよく、あるいはずらしてもよい。
【００２３】
図３及び４を参照して上記で考察したように、一つのロッド電極１２６から次の隣接ロッド電極に交替相でエネルギーを供給する（「＋」及び「−」符号で表される）ことによって、高強度プラズマ領域１２８及び低強度プラズマ領域１３０が作り出される。開口１３４は、高強度プラズマ領域１２８に面するのではなく、代わりに低強度プラズマ領域１３０に面するように配置される。実体化の例では、開口１３４は、中心面ＣＰに垂直な方向を向き、ロッド電極１２６の基板１２０ａ及び１２０ｂに最も近い部分に配置される。しかし、中心面ＣＰに対する開口１３４の角度は、用途の必要性に応じて調節してよい。例えば、角度は、垂直方向から最大で４５°であってよい。反応剤材料、すなわち実体化の例では、シランは低強度プラズマ領域１３０に導入され、強プラズマ１２８の領域に遭遇する前に、シランは、チャンバの内部の水素雰囲気中に急速に拡散し、自己希釈する。これによって、プラズマ内の高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成は減る。
【００２４】
ロッド電極１２６の励起及びシラン又はその他の反応剤材料の導入に先立って、反応剤ガス供給源１１０を用いて析出チャンバ１０２を所望の圧力（例えば３００ｍＴｏｒｒ）の水素、あるいは水素とアルゴン（Ａｒ）との混合物で満たしてもよい。次に、ロッド電極１２６を励起してプラズマを起動する。実際の析出プロセスの間、反応剤ガス供給源１１０は、純シラン又は高濃度シラン（通常の装置で用いられる水素中の希薄な５〜１０％シランではなく）を、マニホルド１１２ａを通して反応剤を供給するロッド電極１２６に供給する。開口１３４は、純シランを低強度プラズマ領域１３０に導き、シランは既に析出チャンバ１０２の中にある水素の中に急速に（すなわち数ミリ秒以内に）拡散して水素中約７％のシランの濃度を実現する。拡散は、シランがシリコンと水素とへの分解（ＳｉＨ４→Ｓｉ＋２Ｈ２）によって消費される高強度プラズマ領域１２８にシランが達しないうちに起こる。析出チャンバ１０２による高強度プラズマ領域１２８に遭遇する前の急速な拡散及び水素雰囲気中への希釈、ならびに比較的短いロッド電極から隣接ロッド電極までのシランが移動する距離、及び対応して短い析出チャンバ内の滞在時間も、プラズマ中の高次シラン（Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８等）及び／又はケイ素粒子の生成を減少させる。ケイ素は基板１２０ａ及び１２０ｂ上に析出し、一方、水素及び非常に少量の未利用シランは、隣のロッド電極１２６の開口１３４及び排気装置１１４によって除去される。
【００２５】
少量のシランだけが無駄になるので、純シランの導入流量は、シランが消費される速度よりわずかに大きければよい。より詳しくは、析出チャンバ内のガスが、析出チャンバ１０２から排出物を排気するために用いられるロッド電極１２６中の開口１３４に達するとき、ガスは約６％シラン及び９４％水素である。さらに、析出反応はＳｉＨ４→Ｓｉ＋２Ｈ２なので、析出チャンバ１０２内の一定の圧力を維持するために、排気ガス流量は、導入ガス流量の大体２倍の必要がある。計算によると、所定の反応速度（ｎ）の場合、導入ガス流量＝１．１２８ｎＳｉＨ４、排気ガス流量＝２．１２８ｎ（９４％Ｈ２＋６％ＳｉＨ４）である。析出反応で発生する水素はすべて排気によって除去され、これは導入シランの約１３％になる。従って、計算によると、シランの８７％が析出プロセスで用いられる。一方、通常のＰＥＣＶＤシステムは、シランの約１５〜２０％だけをケイ素と水素に変換し、残りは無駄になる。もちろん、通常のＰＥＣＶＤシステムでも、本ＰＥＣＶＤシステム１００でも、シリコンの一部は、析出チャンバの壁に析出する。このため、通常のＰＥＣＶＤシステムの利用効率は約１０〜１５％に低下する。すなわち、現実には、シランガスとしてのケイ素入力の約１０〜１５％が基板上に析出する。上記で言及したように、本析出チャンバ１０２の幾何学的形状によって、析出チャンバの壁に析出するケイ素の百分率が減り、従って、本ＰＥＣＶＤシステム１００の全体的な利用効率は約７０％である。
【００２６】
ロッド電極１２６のあるものを通して純粋なシランを供給し、他のものを通して排出物を排気することに伴う別の利点は、そうすることによって、通常のＰＥＣＶＤシステムよりはるかに低いガス流量が可能になることである。所定の反応速度（ｎ）の場合、通常のＰＥＣＶＤシステム（水素中７％シラン）の導入流量は１００ｎ、排気流量（水素中６％シラン）は１００ｎであり、従って、シランの正味消費量は（７％−６％）×１００ｎである。一方、本システムでは、導入流量は１．１２８ｎ（１００％シラン）、排気流量は２．１２８ｎ（水素中６％シラン）であり、従ってシランの正味消費量は（１．１２８ｎ×１００％）−（２．１２８ｎ×６％）である。言い換えると、本ＰＥＣＶＤシステムの導入流量は、通常のＰＥＣＶＤシステムのほとんど１００分の１であり、排出流量はほとんど５０分の１である。流量が少ないことによって、析出チャンバ１０２から反応生成物を排気し、一定のチャンバ圧力を維持するためにはるかに低い容量の排気装置１１４（例えば真空ポンプ）を用いることが可能になる。反応剤を供給するロッド電極１２６から排出物を排気するロッド電極までの移動距離が非常に短い（例えば、図示された実施形態では、析出チャンバ１０２の長さ及び／又は高さの２０分の１（１／２０）より実質的に短い）ことによって、流量が小さくても、反応チャンバ１０２内のシランの滞在時間は確実に短くなる。滞在時間が短いことによって、高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成は最小になる。
【００２７】
上記で注意したように、代替実体化では、ロッド電極１２６は互いに同位相で駆動され、基板１２０ａ及び１２０ｂは接地電位（又は小さな直流バイアスで接地）に保持され、中心面ＣＰと基板との間の二つの区域のそれぞれに比較的一様な電場及びプラズマが作り出される。この場合、開口１３４は隣接ロッド電極に面し、電場が最小になる領域に反応剤が供給され、その領域から排出物が排気されるように、図３に例を示した配向からロッド電極１２６を９０°回転してよい。本発明のこの実体化では、流量が小さくても反応チャンバ１０２内のシランの滞留時間が短く、この短い滞留時間によって高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成が最小になるという点で、反応剤を供給するロッド電極１２６から排出物を排気するロッド電極までの非常に短い移動距離の利点も利用する。
【００２８】
析出プロセスの開始前には水素（又は水素及びアルゴン）を、析出プロセス中には純シランを析出チャンバ１０２に供給するために用いることができる反応剤ガス供給源１１０は、複数の貯蔵容器Ｇ１〜ＧＮを備える。貯蔵されることがある他のガスは、トリメチルボラン又はホスフィンなどのドーパントガスとともに、アルゴン、水素、シラン、メタン、ゲルマン及びシランを含む。これらのガスは、加圧下で貯蔵してもよく、そのために、反応剤ガス供給源１１０は、貯蔵容器Ｇ１〜ＧＮからのガスの流量を制御する複数のバルブ１３６を備える。本発明はガス状反応剤材料に限定されないことにも注意すべきである。特定のプロセスに必要なら、液体及び／又は固体反応剤の供給源を設けてもよい。
【００２９】
コントローラ１１６を用いて析出プロセスのさまざまな様相を制御してよい。例えば、センサ１１８からのデータを利用して、純シランを析出チャンバ１０２に供給する速度及び排出ガスを析出チャンバから排気する速度を制御してもよい。上記で注意したように、少量のシランしか無駄にならないので、シラン導入速度は、シランが消費される速度（すなわち析出速度）よりわずかに大きいだけでよい。従って、特定の析出速度及び電源１０８によってロッド電極１２６に加えられる電力レベル（又は「プラズマ電力」）では、センサ１１８からのフィードバックによって導入流量を調節して所望の排出ガス中シラン濃度を実現してよい。析出速度がプラズマ電力によって制限される動作条件では、シランの排気ガス濃度は、約５〜６％とすることができる。あるいは、析出速度がシラン欠乏によって制限される動作条件では、シランの導入流量を析出で消費される速度と等しくなるように調整し、これによって排気ガス中のシランの濃度はゼロに近づく。析出チャンバ１０２内の圧力を所望の圧力（例えば約３００ｍＴｏｒｒ）に維持するために、排気速度は、フィードバックによっても制御される。一般に、基板１２０ａ及び１２０ｂの温度、ならびにプラズマ励起の周波数及び電力レベルを制御して所望の析出速度で所望のシリコンの品質を実現する。従って、センサ１１８は、排気装置１１４に付属するガス濃度センサ、析出チャンバ１０２内の圧力センサ、ならびに基板１２０ａ及び１２０ｂに付属する温度センサを備えてよい。正しい動作を検証するために、プラズマの存在を検出するセンサを設けてもよい。
【００３０】
上記で説明した方法でＰＥＣＶＤプロセスを制御することによって、本ＰＥＣＶＤシステムは、安定な温度、ガスの流れ、ガス濃度、析出速度等を有する安定な定常状態で連続析出プロセスを実行することができる。コントローラ１１６は、センサ１１６からのフィードバックを用いて安定な定常状態のパラメータを調節し、所望の材料特性を実現することができる。析出プロセスが進むにつれ、システム内のセンサを利用する定常状態動作とパラメータ調節との組み合わせは、あらゆる不均一性を小さくする迅速な拡散とあいまって、はるかに低い精度の機械的公差及びガスの流れの低い一様性でも、本システムの製造が可能になる。その結果、本システムは、同じ程度の一様性及び半導体特性の材料を析出させる通常の「バッチモード」システムよりはるかに安価に製造することができる。
【００３１】
本ＰＥＣＶＤシステム１００を用いてさまざまな材料層を製造することができる。限定ではなく、例を挙げると、ＰＥＣＶＤシステム１００を用いてシリコン光起電力セル及びその他の大面積、低コストデバイス中で利用することができる非常に大きな基板（例えば１ｍ×０．５ｍ）上に高品質の非晶質又はナノ結晶シリコン半導体層を形成させることができる。
【００３２】
上記実施形態に関して本発明を説明してきたが、上記で説明した実施形態への多数の変更及び／又は追加は、当業者には直ちに明らかであると考えられる。本発明の範囲は、すべてのそのような変更及び／又は追加を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態によるＰＥＣＶＤ装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による析出チャンバの透視図、切り取り図である。
【図３】図２の線３−３に沿って見た断面図である。
【図４】本発明の実施形態によるロッド電極の側面図である。
【図１】
2008513978.tif 000002
【図２】
2008513978.tif 000003
【図３】
2008513978.tif 000004
【図４】
2008513978.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月18日(2007.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
析出チャンバ、及び
前記析出チャンバ内に配置される複数のロッド電極を含み、前記ロッド電極は隣接する複数のプラズマ領域を定め、内腔と前記内腔を前記析出チャンバに接続する複数の開口を有し、前記開口は隣接するロッド電極から反対方向に面する基板加工システム。
【請求項２】
さらに、前記ロッド電極の少なくとも一つに操作可能に接続される反応剤供給源を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項３】
前記反応剤供給源は、ガス供給源を含んでなる請求項２に記載の基板加工システム。
【請求項４】
さらに、前記ロッド電極の少なくとも一つに操作可能に接続される排気装置を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項５】
前記ロッド電極の複数個に操作可能に接続される反応剤供給源、及び前記ロッド電極の複数個に操作可能に接続される排気装置をさらに含み、
前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記ロッド電極の少なくとも一つは、前記排気装置に操作可能に接続される前記ロッド電極の少なくとも二つの間に配置され、前記排気装置に操作可能に接続される前記ロッド電極の少なくとも一つは、前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記ロッド電極の少なくとも二つの間に配置されているロッド電極を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項６】
前記ロッド電極は、相対する二つの面を有する共通電極面を定め、前記ロッド電極のそれぞれは前記共通電極面の両方の面に開口を有し、前記開口は前記共通電極面に垂直な方向に向く請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項７】
前記ロッド電極は、共通電極面を定め、
前記共通電極面の両側にある第一及び第二の基板キャリアをさらに含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項８】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記ロッド電極から原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項７に記載の基板加工システム。
【請求項９】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記ロッド電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合うロッド電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項７に記載の基板加工システム。
【請求項１０】
前記ロッド電極は、前記ロッド電極に垂直な第一の方向に互いに離間し、前記折中チャンバは、前記第一の方向の第一の寸法及び前記ロッド電極に平行な第二の寸法を有する内部を定め、隣り合うロッド電極は、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、少なくとも前記第二の寸法の２０分の１より短い距離を互いの間に定める請求項１に記載の基板加工システム。
【請求項１１】
折中チャンバ、
前記折中チャンバ内に配置される第一及び第二の基板キャリア、
前記第一の基板キャリアと前記第二の基板キャリアとの間に配置される複数の離間した細長いロッド電極、及び
前記ロッド電極のそれぞれに接続され、隣り合うロッド電極を互いに非同期で駆動するようになっている電源を含んでなる基板加工システム。
【請求項１２】
第一及び第二の基板キャリアはローラを含んでなる請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１３】
前記細長いロッド電極は実質的に円筒形である請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１４】
前記電源は、少なくとも約２７ＭＨｚの周波数を有する電力を供給するようになっている請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１５】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を基板移動方向に導くようになっており、前記細長いロッド電極は、前記基板移動方向に実質的に垂直なそれぞれの長さ方向の軸を定める請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１６】
前記細長いロッド電極は、前記第一及び第二の基板に実質的に平行な面内に配置される請求項１５に記載の基板加工システム。
【請求項１７】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記細長いロッド電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合う細長いロッド電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１８】
前記細長いロッド電極は、それぞれの直径及び長さ方向の軸を定め、隣り合う細長いロッド電極は、長さ方向の軸から長さ方向の軸までで測った直径の二倍分互いに離間する請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項１９】
前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記細長いロッド電極からの原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項２０】
前記析出チャンバは、前記細長いロッド電極に垂直な第一の寸法と前記細長いロッド電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一の寸法及び前記第二の寸法に垂直な方向で測った前記第一及び第二の基板の間隔を、前記第一の寸法の１５分の１未満で、前記第二の寸法の１０分の１未満で互いに離間するように配置されている請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項２１】
析出チャンバの中心で第一及び第二の基板から離れたところに相対的に高い強度を有するプラズマ領域を、前記第一及び第二の基板の近くに相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させる工程と、
膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入する工程を含んでなる析出チャンバ内の第一及び第二の基板上に膜を形成する方法。
【請求項２２】
基板を配置する工程であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域が、前記基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにする工程をさらに含んでなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置する工程をさらに含んでなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記反応剤を導入する工程は、膜層材料を含む実質的に純粋な反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマの領域に導入することを含んでなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記反応剤を導入する工程は、実質的に純粋なシランを前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記プラズマ領域を発生させる工程は、非同期電力を隣り合う長さ方向のロッド電極に供給することを含み、これによって、前記ロッド電極の間に相対的に高い強度を有するプラズマ領域が作り出され、前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域が作り出されることを含んでなる請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記長さ方向のロッド電極は電極面を定め、前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して前記電極面に実質的に垂直な方向に、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記長さ方向のロッド電極の一つを通して排出材料を排気する工程をさらに含んでなる請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
析出チャンバの中心で第一及び第二の基板から離れたところに相対的に高い強度を有するプラズマ領域を、前記第一及び第二の基板の近くに相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させるための手段、及び
前記第一及び第二の基板の近くの前記相対的に低い強度のプラズマ領域に、膜層材料を含むガスを導入するための手段を含んでなる基板加工システム。
【請求項３１】
前記第一及び第二の基板を配置するための手段であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域を前記第一及び第二の基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにするための手段をさらに含んでなる請求項３０に記載の基板加工システム。
【請求項３２】
前記第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置するための手段をさらに含んでなる請求項３０に記載の基板加工システム。
【請求項３３】
析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、基板を基板移動方向に導くようになっている少なくとも一つの基板キャリア、
前記基板移動方向に互いに離間し、前記基板移動方向に少なくとも横向きの方向にあるそれぞれの長さ方向の軸を定める複数の細長いロッド電極、及び
前記細長いロッド電極のそれぞれに接続され、隣り合う細長いロッド電極を互いに非同期で駆動可能に接続されてなる電源を含んでなる基板加工システム。
【請求項３４】
前記細長いロッド電極の前記長さ方向の軸は、前記基板移動方向に実質的に垂直な方向にある請求項３３に記載の基板加工システム。
【請求項３５】
前記細長いロッド電極は、それぞれの内腔と、前記内腔を前記析出チャンバに接続する開口とを定める請求項３２に記載の基板加工システム。
【請求項３６】
前記細長いロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される反応剤供給源、及び
前記細長いロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される排気装置をさらに含んでなる請求項３５に記載の基板加工システム。
【請求項３７】
前記析出チャンバは、前記基板移動方向の第一の寸法と前記細長いロッド電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記細長いロッド電極は、前記基板移動方向に、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、前記第二の寸法の２０分の１より短い距離で互いに離間するように配置されている請求項３５に記載の基板加工システム。
【請求項３８】
長さ及び高さを有する内部を定める析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、第一及び第二の基板を、前記長さ及び前記高さに垂直な方向で測って前記高さの１０分の１に満たず、前記長さの１５分の１に満たない距離互いに離間させるよう配置されている第一及び第二の基板キャリア、及び
前記第一及び第二の基板キャリアの間に配置され、前記第一及び第二の基板キャリアの間にプラズマを作り出すようになっている電極アセンブリを含んでなる基板加工システム。
【請求項３９】
前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記析出チャンバ内部の長さに沿って導くようになっている請求項３８に記載の基板加工システム。
【請求項４０】
前記高さは、少なくとも約０．５ｍである請求項３９に記載の基板加工システム。
【請求項４１】
析出チャンバ内に、前記析出チャンバの中心で少なくとも一つの基板から離れたところに相対的に高い強度を有するプラズマ領域と、前記少なくとも一つの基板の近くに相対的に低い強度を有するプラズマ領域と有するプラズマを発生させる工程、
ある反応剤導入速度で、膜層材料を含む反応剤を前期プラズマに導入する工程、
前記膜層材料を前記少なくとも一つの基板上に析出させる工程、
排出物を前記析出チャンバから排気する工程、
前記排出物中の膜層材料の量を測定する工程、及び
前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて、前記反応剤導入速度を調節する工程を含んでなる少なくとも一つの基板上に膜を形成させる方法。
【請求項４２】
前記反応剤導入速度を調節する前記工程は、前記反応剤を導入し続けながら、前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて前記反応剤導入速度を調節することを含んでなる請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記析出チャンバ内の圧力を測定する工程、及び
前記反応剤を導入し続けながら、前記析出チャンバ内の前記測定圧力に応じて、排気速度を調節する工程をさらに含んでなる請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記隣り合うロッド電極は、コントロールされた定在波の電子伝播ラインを生成する請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項４５】
高周波電力は、２７〜８１ＭＨｚの励起周波数範囲で供給される請求項４４に記載の基板加工システム。
【請求項４６】
前記ロッド電極は、上下の両方から駆動される請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項４７】
前記ロッド電極は、励起周波数の１／４波長より短い長さである請求項４５に記載の基板加工システム。
【請求項４８】
少なくとも一つの前記複数の離間された細長いロッド電極に操作可能に接続されたガス供給源をさらに含む請求項１１に記載の基板加工システム。
【請求項４９】
ガスは、前記複数の離間された細長いロッド電極の間の相対的に高い強度を有するプラズマ領域に導入される請求項４８に記載の基板加工システム。
【請求項５０】
ガスは、相対的に低い強度を有するプラズマ領域に導入される請求項４８に記載の基板加工システム。
【請求項５１】
前記隣り合う細長いロッド電極は、コントロールされた定在波の電子伝播ラインを生成する請求項２６に記載の基板加工システム。
【請求項５２】
高周波電力は、２７〜８１ＭＨｚの励起周波数範囲で供給される請求項５１に記載の基板加工システム。
【請求項５３】
前記ロッド電極は、上下の両方から駆動される請求項２６に記載の基板加工システム。
【請求項５４】
前記ロッド電極は、励起周波数の１／４波長より短い長さである請求項５２に記載の基板加工システム。
【請求項５５】
前記プラズマの発生手段は、複数の離間されたロッド電極と、前記複数の離間されたロッド電極のそれぞれに操作可能に接続され前記隣り合うロッド電極を互いに非同期で駆動するようになっている電源とを備えてなる請求項３０に記載の基板加工システム。
【請求項５６】
前記隣り合うロッド電極は、コントロールされた定在波の電子伝播ラインを生成する請求項５５に記載の基板加工システム。
【請求項５７】
高周波電力は、２７〜８１ＭＨｚの励起周波数範囲で供給される請求項５７に記載の基板加工システム。
【請求項５８】
前記ロッド電極は、上下の両方から駆動される請求項５７に記載の基板加工システム。
【請求項５９】
前記ロッド電極は、励起周波数の１／４波長より短い長さである請求項５７に記載の基板加工システム。
【請求項６０】
前記隣り合うロッド電極は、コントロールされた定在波の電子伝播ラインを生成する請求項３３に記載の基板加工システム。
【請求項６１】
高周波電力は、２７〜８１ＭＨｚの励起周波数範囲で供給される請求項６０に記載の基板加工システム。
【請求項６２】
前記ロッド電極は、上下の両方から駆動される請求項３３に記載の基板加工システム。
【請求項６３】
前記ロッド電極は、励起周波数の１／４波長より短い長さである請求項６１に記載の基板加工システム。
【請求項６４】
析出チャンバと、
前記析出チャンバ内に配置された複数のロッド電極と、
一又は複数の高い強度のプラズマ領域を隣り合うロッド電極間と、低い強度のプラズマ領域を少なくとも一つの基板近くに発生させる前記複数のロッド電極を駆動する操作可能に接続された電源と、
当該基板に向けて導入された反応剤源から膜析出物をその上に受けるように適合された少なくとも一つの基板と、
前記膜析出処理の間、前記析出チャンバ内で前記少なくとも一つの基板を位置させるとともにガイドするための少なくとも１つの基板キャリアとを含んでなる少なくとも一つの基板上に膜を形成させる基板加工システム。
【請求項６５】
前記複数のロッド電極は、前記膜析出後に前記少なくとも一つの基板からに反応ガスを排出させる請求項６４に記載の基板加工システム。
【請求項６６】
前記複数のロッド電極は、少なくとも一つのマニホールド及び開口に接続された内腔を含み、前記少なくとも一つのマニホールド及び開口は前記内腔を前記析出チャンバ内に接続する請求項６４に記載の基板加工システム。
【国際調査報告】
2008513978.tif 000006
2008513978.tif 000007
2008513978.tif 000008