(57)【要約】  本開示の実施形態は、排気パイプを洗浄する遠隔プラズマ源に関する。一実施形態では、装置は、基板処理チャンバと、基板処理チャンバを排気するように位置決めされたポンプと、軽減システムとを含む。軽減システムは、基板処理チャンバとポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が基板処理チャンバに結合し、第２の端部がポンプに結合する、ガス供給システムと、送出部材を通ってガス供給システムに接続されたリアクタ本体と、リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、リアクタ本体内で洗浄ガス源からの洗浄ガスをイオン化するように位置決めされた電源とを備える。洗浄ガスのラジカルおよび化学種は、基板処理チャンバからのプロセス後のガスと反応し、ポンプに入る前に、環境およびプロセス機器に優しい組成物に変換する。
2017526179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバを排気するように位置決めされたポンプと、
軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
前記基板処理チャンバと前記ポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が前記基板処理チャンバに結合し、第２の端部が前記ポンプに結合する、ガス供給システムと、
送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに接続されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、
前記リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、
前記プラズマ励起領域内で前記洗浄ガス源からの洗浄ガスをイオン化するように位置決めされた電源とを備える、
装置。
【請求項２】
前記リアクタ本体は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバ、マイクロ波誘導（ＭＷ）プラズマチャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバ、紫外（ＵＶ）チャンバ、熱線化学気相堆積（ＨＷ−ＣＶＤ）チャンバのフィラメント、またはこれらの任意の組合せである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源は、連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数を有するＤＣ電力を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記プラズマガス供給システムは、前記基板処理チャンバに接続するパイプラインを備え、前記送出部材は、前記パイプラインの長手方向軸に対して角度を付けて位置決めされ、前記角度は、約２０°〜約４５°または約６０°〜約１１０°である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記洗浄ガスのラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、前記送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに入ることを可能にするように、前記リアクタ本体と前記プラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタ
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記洗浄ガス源内の圧力を前記リアクタ本体内の圧力より比較的高くなるように制御するために、前記洗浄ガス源と前記リアクタ本体との間に配置された第１の圧力調整デバイスと、
前記パイプライン内の圧力を前記プラズマガス供給システム内の圧力より比較的高くなるように制御するために、前記基板処理チャンバと前記プラズマガス供給システムとの間に配置された第２の圧力調整デバイスと
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記リアクタ本体は、前記リアクタ本体の内面から内向きに延びる複数の導電性突起を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記突起は、前記リアクタ本体の内周に均等に隔置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記リアクタ本体と前記洗浄ガス源との間に配置されたガス分配板をさらに備え、前記ガス分配板は、前記ガス分配板を通って形成された複数の孔を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバを排気するように位置決めされたポンプと、
軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
前記基板処理チャンバと前記ポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が前記基板処理チャンバに結合し、第２の端部が前記ポンプに結合する、ガス供給システムと、
送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに接続されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定し、前記送出部材が加熱要素によって加熱される、リアクタ本体と、
前記リアクタ本体の前記プラズマ励起領域内へ方位角方向に磁場を提供するように、ほぼ前記リアクタ本体の周りに配置された複数の磁石と、
前記リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、
前記プラズマ励起領域内で前記洗浄ガス源からの洗浄ガスをイオン化するように位置決めされた電源とを備える、
装置。
【請求項１１】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバを排気するように前記基板処理チャンバの下流に配置された真空ポンプと、
前記基板処理チャンバと前記真空ポンプとの間の流路内に位置決めされた軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、
ガスラインを通って前記リアクタ本体の第１の端部に接続された軽減ガス供給システムと、
送出部材を通って前記リアクタ本体の第２の端部に接続されたプラズマガス供給システムであって、前記プラズマガス供給システムの第１の端部が前記基板処理チャンバに接続され、前記プラズマガス供給システムの第２の端部が前記ポンプに接続される、プラズマガス供給システムと、
前記軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、前記送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに入ることを可能にするように、前記リアクタ本体と前記プラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタとを備える、
装置。
【請求項１２】
前記リアクタ本体は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバ、マイクロ波誘導（ＭＷ）プラズマチャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバ、紫外（ＵＶ）チャンバ、熱線化学気相堆積（ＨＷ−ＣＶＤ）チャンバのフィラメント、またはこれらの任意の組合せであり、前記電源は、調整可能な量のＲＦ電力、ＤＣ電力、マイクロ波電力、ＵＶ電力、強烈な熱、電子シンクロトロン放射、またはこれらの任意の組合せを提供する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記洗浄ガス源内の圧力を前記リアクタ本体内の圧力より比較的高くなるように制御するために、前記洗浄ガス源と前記リアクタ本体との間に配置された第１の圧力調整デバイスと、
前記基板処理チャンバ内の圧力を前記プラズマガス供給システム内の圧力より比較的高くなるように制御するために、前記基板処理チャンバと前記プラズマガス供給システムとの間に配置された第２の圧力調整デバイスと
をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記リアクタ本体は、前記リアクタ本体の内面から内向きに延びる複数の導電性突起を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記リアクタ本体と前記洗浄ガス源との間に配置されたガス分配板をさらに備え、前記ガス分配板は、前記ガス分配板を通って形成された複数の孔を備える、
請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、プラズマ源を使用して、プロセスパラメータ、たとえばチャンバ圧力への衝撃を最小にしながら、チャンバ用の排気システム内の堆積種を低減させる軽減システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスでは様々な化学薬品を利用し、その多くが、極めて低い人体耐性レベルを有する。処理（たとえば、物理的気相堆積、拡散、エッチングプロセス、エピタキシャル堆積など）中、使用される器具（たとえば、化学気相堆積チャンバ、誘電体または導体プラズマエッチングチャンバ、拡散など）ならびにプロセスのいくつかは、たとえばペルフルオロ化合物（ＰＦＣ）または分解してＰＦＣを形成しうる副生成物を含む望ましくない副生成物をもたらすことがある。ＰＦＣは、地球温暖化の大きな要因であると認識されている。
これらの望ましくない副生成物は、半導体製造器具から排気ポンプによって軽減システムへ排気される。軽減システムは、基板の処理によってもたらされるこれらの望ましくない副生成物を環境に害の少ないものに変換して、大気へ放出する。しかし、多くのプロセスでは、排気パイプラインおよびポンプは、高含量の堆積種に露出されることがある。排気ポンプ内のこれらの堆積種およびその凝縮により、ポンプブレードなどのポンプ部品上に誘電体膜の薄い層が蓄積し、ポンピング性能の損失、最終的にはポンプの故障を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、排気ポンプ内で堆積種の凝縮を効果的に低減させてポンピング性能を改善する改善された軽減システムが、当技術分野で必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施形態は、遠隔プラズマ源を使用して、チャンバ圧力などのプロセスパラメータへの衝撃を最小にしながら、排気システム内の堆積種を低減させるチャンバ後の軽減システムに関する。チャンバ後の軽減システムに対する開始時間は自由に変えることができ、プロセスとともに継続したままとすることができ（すべての時間もしくは一部の時間）、または特定の影響されやすいプロセスステップを回避し、洗浄もしくはウエハ移送段階とするように指定することができる。一実施形態では、装置は、基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、基板処理チャンバを排気するように位置決めされたポンプと、軽減システムとを含む。軽減システムは、基板処理チャンバとポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が基板処理チャンバに結合し、第２の端部がポンプに結合する、ガス供給システムと、送出部材を通ってガス供給システムに接続されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、プラズマ励起領域内で洗浄ガス源からの洗浄ガスをイオン化するように位置決めされた電源とを含む。
別の実施形態では、装置は、基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、基板処理チャンバを排気するように位置決めされたポンプと、軽減システムとを備える。軽減システムは、基板処理チャンバとポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が基板処理チャンバに結合し、第２の端部がポンプに結合する、ガス供給システムと、送出部材を通ってプラズマガス供給システムに接続されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定し、送出部材が加熱要素によって加熱される、リアクタ本体と、リアクタ本体のプラズマ励起領域内へ方位角方向に磁場を提供するように、ほぼリアクタ本体の周りに配置された複数の磁石と、リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、プラズマ励起領域内で洗浄ガス源からの洗浄ガスをイオン化するように位置決めされた電源とを含む。
【０００５】
さらに別の実施形態では、装置は、基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、基板処理チャンバを排気するように基板処理チャンバの下流に配置された真空ポンプと、基板処理チャンバと真空ポンプとの間の流路内に位置決めされた軽減システムとを備える。軽減システムは、プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、ガスラインを通ってリアクタ本体の第１の端部に接続された軽減ガス供給システムと、送出部材を通ってリアクタ本体の第２の端部に接続されたプラズマガス供給システムであって、プラズマガス供給システムの第１の端部が基板処理チャンバに接続され、プラズマガス供給システムの第２の端部がポンプに接続される、プラズマガス供給システムと、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、送出部材を通ってプラズマガス供給システムに入ることを可能にするように、リアクタ本体とプラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタとを含む。
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態の参照によって得ることができ、これらの実施形態のいくつかを添付の図面に示す。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示の実施形態による遠隔プラズマ源を有する軽減システムの概略概念図である。
【図２】本開示の実施形態による遠隔プラズマ源を有する軽減システムの概略概念図である。
【図３】本開示の実施形態による遠隔プラズマ源を有する軽減システムの概略概念図である。
【図４Ａ】本開示の実施形態による図１〜３のリアクタ本体の代わりに使用することができるリアクタ本体の概略上面図である。
【図４Ｂ】本開示の実施形態によるガス分配板が上部に配置された図４Ａのリアクタ本体の概略横断面図である。
【図５Ａ】本開示の実施形態による図１〜３のリアクタ本体の代わりに使用することができるリアクタ本体の概略上面図である。
【図５Ｂ】本開示の実施形態によるガス分配板が上部に配置された図５Ａのリアクタ本体の概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
理解を容易にするために、可能な場合、同一の参照番号を使用して、図に共通する同一の要素を指す。一実施形態で開示する要素は、特有の記述がなくても、他の実施形態で有益に利用することができることが企図される。
【０００８】
図１は、本開示の実施形態による遠隔プラズマ源１０２を有する軽減システム１００の概略概念図である。軽減システム１００は、概して、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間に配置される。軽減システム１００は、ポンプ１１８と、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間の流路とを洗浄するための遠隔プラズマ源１０２を含む。特に、遠隔プラズマ源１０２は、軽減試薬からラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種を生成して、基板処理チャンバ１０４から出たガスおよび／または他の材料に対する軽減プロセスを実行し、その結果、そのようなガスおよび／または他の材料を、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することができる。
基板処理チャンバ１０４は、概して、堆積プロセス、エッチングプロセス、プラズマ処置プロセス、前洗浄プロセス、イオン注入プロセス、または他の集積回路製造プロセスなどの少なくとも１つの集積回路製造プロセスを実行するように構成される。基板処理チャンバ１０４内で実行されるプロセスは、熱支援型またはプラズマ支援型とすることができる。一例では、基板処理チャンバ１０４内で実行されるプロセスは、シリコンベースの材料を基板上に堆積させるプラズマ堆積プロセスであり、基板は、基板処理チャンバ１０４内に配置された基板支持体上に位置決めされる。
【０００９】
概して、軽減システム１００は、遠隔プラズマ源として作用するリアクタ本体１０１と、軽減ガス供給システム１０６と、プラズマガス供給システム１１０と、電源１１２と、電力送出システム１１４とを含む。基板処理チャンバ１０４は、パイプライン１０５によってプラズマガス供給システム１１０に結合されたチャンバ排気管を有し、リアクタ本体１０１から生成されたラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から排気されるプロセス後のガスと反応する。プラズマガス供給システム１１０の排気管は、排気導管１１６によってポンプ１１８および設備排気管１２０に結合される。ポンプ１１８は、基板処理チャンバ１０４を排気するために利用される真空ポンプとすることができ、設備排気管１２０は、概して、基板処理チャンバ１０４の廃水が大気に入る準備をするスクラバまたは他の排気洗浄装置を含む。
【００１０】
様々な実施形態では、リアクタ本体１０１は、ポンプ１１８の外部に配置される。リアクタ本体１０１は、プラズマガス供給システム１１０の上流に位置決めすることができる。リアクタ本体１０１は、構造上、プラズマガス供給システム１１０から分離される。したがって、リアクタ本体１０１は、パイプライン１０５、排気導管１１６、およびポンプ１１８から物理的に分離される。一実施形態では、プラズマガス供給システム１１０は、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間の流路内に配置される。プラズマガス供給システム１１０は、第１の端部が基板処理チャンバに結合し、第２の端部がポンプに結合し、その結果、基板処理チャンバ１０４から来るプロセス後のガスは、まずプラズマガス供給システム１１０に入り、続いてポンプ１１８に入る。いくつかの実施形態では、プラズマガス供給システム１１０は、反応種の損失を最小にするために、ポンプ１１８に近接して配置される。
【００１１】
軽減ガス供給システム１０６は、軽減剤源１２２に接続される。軽減ガス供給システム１０６は、１つまたは複数の軽減試薬を送出するように適合され、軽減試薬は、典型的には、ガスライン１２４を通って軽減剤源１２２からリアクタ本体１０１に入る清浄な非堆積ガスである。軽減試薬は、ＲＦ、ＤＣ、マイクロ波、ＵＶ、強烈な熱、または電子シンクロトロン放射などの励起エネルギーへの露出によって、リアクタ本体１０１内で活性化することができる。遠隔プラズマ源１０２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバ、マイクロ波誘導（μＷ）プラズマチャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバ、紫外（ＵＶ）チャンバ、熱線化学気相堆積（ＨＷ−ＣＶＤ）チャンバのフィラメント、または軽減試薬からラジカルおよび／もしくはエネルギー励起された中性種を生成することが可能な任意のチャンバとすることができる。いくつかの実施形態では、リアクタ本体１０１は、上記の任意の２つ以上のチャンバを含むことができる。
【００１２】
一例では、リアクタ本体１０１は、ＩＣＰチャンバまたはＣＣＰチャンバである。別の例では、リアクタ本体１０１は、ＩＣＰ構成およびＣＣＰ構成を含む複合チャンバである。そのような場合、リアクタ本体１０１は、ＩＣＰモードとＣＣＰモードとの間で切り替わるように構成することができる。たとえば、リアクタ本体１０１は、容量結合電極が内部に位置決めされた誘導結合プラズマリアクタとすることができる。処理すべきプロセス後のガスおよび／またはリアクタ本体１０１内の圧力に応じて、プラズマはまず、容量結合電極によって着火し、次いで誘導結合プラズマリアクタによって維持することができる。リアクタ本体１０１内の圧力が約２トルを上回る場合、容量結合電極が有利となることができ、リアクタ本体１０１内の圧力が約２トルを下回る場合、誘導結合電極が有利となることができる。
【００１３】
軽減試薬は、たとえば、ＣＨ4、Ｈ2Ｏ、Ｈ2、ＮＦ3、ＳＦ6、Ｆ2、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｃｌ2、ＨＢｒ、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、Ｏ2、Ｎ2、Ｏ3、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ、ＣＨ4、およびこれらの組合せなどの任意の洗浄ガスを含むことができる。任意の他の適したフッ素含有ガスまたはハロゲン含有ガスを使用することもできる。軽減試薬はまた、ＣＨxＦy（ここで、ｘ＝１〜３、ｙ＝４−ｘ）とＯ2および／またはＨ2Ｏとの組合せ、ならびにＣＦx（ここで、ｘは０〜２の数）とＯ2および／またはＨ2Ｏとの組合せを含むことができる。異なる組成物を有する廃水に、異なる軽減試薬を使用することができることが企図される。
【００１４】
軽減試薬は、電源１１２からの電力を使用して、リアクタ本体１０１内でプラズマに励磁／励起される。いくつかの実施形態では、電源１１２は、連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数（たとえば、０．２５〜１０ｋＨｚ）を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数（たとえば、５〜１００ｋＨｚ）を有するＤＣ電力を提供するように構成された高周波（ＲＦ）電源および／または直流（ＤＣ）電源とすることができる。軽減試薬は、平衡プラズマ放電または非平衡プラズマ放電の印加によって、リアクタ本体１０１内で着火することができる。一実施形態では、軽減試薬は、非平衡プラズマ放電によって着火される。非平衡プラズマは、リアクタ本体１０１内で低いガス圧力（たとえば、１００トル未満、たとえば約２０トル以下）で、軽減試薬を高周波（たとえば、１３．５６ＭＨｚ）出力電力に露出させることによって形成することができる。電源１１２は、使用される軽減試薬に応じて調整可能な量の電力をリアクタ本体１０１の電極に送出するように構成することができる。電力は、電力送出システム１１４によって調節することができる。たとえば、電力送出システム１１４は、電源１１２がＲＦ電源である場合にＲＦ電力を調節するために使用される整合ネットワークとすることができる。
【００１５】
リアクタ本体１０１は、送出部材１２６を通ってプラズマガス供給システム１１０に接続される。送出部材１２６の長さは、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種をリアクタ本体１０１からプラズマガス供給システム１１０へ送出するために必要とされる最小の長さとすることができる。いくつかの場合、送出部材１２６は、表面上またはその付近の励起種の再結合を低減させるために、任意の適した加熱源（ランプまたは抵抗加熱要素など）を使用して加熱することができる。送出部材１２６は、反応種の損失を最小にするために、パイプライン１０５の長手方向軸「Ｂ」に対して角度「α」で保持することができる。ほとんどの例では、角度「α」は、約６０°〜約１１０°、たとえば約９０°である。
【００１６】
リアクタ本体１０１とプラズマガス供給システム１１０との間に、たとえば約２００Ｖ（ＲＦまたはＤＣ）のバイアスで動作する静電フィルタ、ワイアもしくはメッシュフィルタ、磁気フィルタ、または任意のイオン抑制要素などの様々なイオンフィルタを配置することができ、これらのイオンフィルタのいずれかは、誘電体コーティングを有することができる。一実施形態では、イオンフィルタは、送出部材１２６内に配置される。イオンフィルタは、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみがプラズマガス供給システム１１０内へ導入されるように構成される。送出部材１２６内でイオンフィルタが使用されないいくつかの場合、送出部材１２６は、電子または他の荷電粒子とのイオンの衝突またはイオンの反応を促進するために、約１０°〜約７０°、たとえば約２０°〜約４５°の角度「α」で位置決めすることができる。イオンフィルタおよび／または角度を付けた送出部材１２６を使用することで、大部分またはすべてのイオンがプラズマガス供給システム１１０に入る前に除去されることを確実にする。軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することが予期される。
【００１７】
プラズマガス供給システム１１０は、プラズマガス供給システム１１０の一方の端部でパイプライン１０５に接続され、プラズマガス供給システム１１０の反対側の端部で排気導管１１６に接続される。プラズマガス供給システム１１０は、反応を強化するために、異なる電力レベルの電力または連続プラズマによって加熱することができる。プラズマガス供給システム１１０は、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種をリアクタ本体１０１からプラズマガス供給システム１１０内へ分配するために、送出部材１２６と流体連結している１つまたは複数のガス入口１１１を有することができる。複数のガス入口が適合される場合、ガス入口は、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種を均等に分配するために、互いに共平面に配置することができる。別法として、プラズマガス供給システム１１０は、プラズマガス供給システム１１０を通過するパイプライン１０５の円周で複数のガス入口が均等に隔置されるように構成することができる。このようにして、プロセス後のガスは、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種と均一かつ効果的に反応することができる。
【００１８】
様々な実施形態では、軽減ガス供給システム１０６とリアクタ本体１０１との間の任意の位置および／またはリアクタ本体１０１とプラズマガス供給システム１１０との間の任意の位置に、第１の圧力調整デバイス１５０を配置することができる。第１の圧力調整デバイスは、軽減ガス供給システム１０６内の圧力が遠隔プラズマ源１０２内の圧力より比較的高くなるように調整され、リアクタ本体１０１内の圧力がパイプライン１０５内の圧力より比較的高くなるように調整されるように構成される。したがって、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、差圧を受けてプラズマガス供給システム１１０内へ下流に流れるように誘導される。いくつかの実施形態では、基板処理チャンバ１０４とプラズマガス供給システム１１０との間の任意の位置に、第２の圧力調整デバイス１５２を配置することができ、その結果、パイプライン１０５内の圧力がプラズマガス供給システム１１０内の圧力より比較的高くなるように調整される。第１および第２の圧力調整デバイスは、プロセス後のガス、変換された組成物、および／または任意の望ましくないガスもしくは材料が基板処理チャンバ１０４内へ侵入することが防止され、代わりに排気導管１１６へ流れるように誘導されるように、圧力調整器（図示せず）によって制御することができる。第１および第２の圧力調整デバイスは、プラズマ、ラジカルおよび／もしくはエネルギー励起された中性種、または処理されたガスが、プラズマガス供給システム１１０から逆にリアクタ本体１０１および／または基板処理チャンバ１０４内へ大量に逆流するのを防止するように構成された任意の構造上および動作上の特徴とすることができる。
【００１９】
動作上の特徴は、軽減ガス供給システム１０６と、送出部材１２６を通るプラズマもしくはガスの一方向の流れを維持するリアクタ本体１０１との間の差圧、および／または軽減ガス供給システム１０６と基板処理チャンバ１０４との間の差圧を維持することを含むことができる。構造上の特徴は、たとえば、オリフィス板などのフローリミッタを含むことができ、オリフィス板は、逆流するプラズマまたはガスを不活性化する一連の寸法および横断面形状寸法のオリフィスを有する。流体圧力流を制御しかつ／または圧力調整デバイスにおける一定の圧力降下を維持することが可能な任意の他の部品を使用することもできる。
【００２０】
図２は、本開示の実施形態による遠隔プラズマ源２０２を有する軽減システム２００の概略概念図である。軽減システム２００は、遠隔プラズマ源２０２が誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源であることを除いて、概念上、軽減システム１００に類似している。軽減システム２００は、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間に位置決めすることができる。軽減システム２００は、概して、軽減ガス供給システム２０４、リアクタ本体２０６、高周波（ＲＦ）源２０８、電力送出システム２１０、およびプラズマガス供給システム２１２を含む。同様に、軽減ガス供給システム２０４は、軽減剤源１２２に接続される。基板処理チャンバ１０４は、パイプライン１０５によって下流のプラズマガス供給システム２１２に結合されたチャンバ排気管を有し、リアクタ本体２０６から生成されたラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から排気されるプロセス後のガスと反応する。プラズマガス供給システム２１２の排気管は、排気導管１１６によってポンプ１１８および設備排気管１２０に結合される。
【００２１】
軽減ガス供給システム２０４は、１つまたは複数の軽減試薬を送出するように適合され、軽減試薬は、典型的には、ガスライン２１６を通って軽減剤源１２２からリアクタ本体２０６に入る清浄な非堆積ガスである。以下で論じるように、軽減ガス供給システム２０４とリアクタ本体２０６との間に差圧を生じさせるために、ガスライン２１６とリアクタ本体２０６との間に圧力調整デバイス２２２を設けることができる。リアクタ本体２０６は、プラズマ励起領域を内部に画定する円筒形または任意の形状を有することができる。リアクタ本体２０６は、誘電体（たとえば、石英、セラミック材料（たとえば、アルミナ））から作ることができ、またはリアクタ本体２０６の内面上に配置された誘電体コーティングを有することができる。リアクタ本体２０６は、プロセス中にプラズマ励起領域が真空圧で維持されるように排気することができる。
【００２２】
ＲＦ源２０８および電力送出システム２１０は、コイルもしくはアンテナ２２０、またはリアクタ本体２０６内に配置された電極に接続することができる。コイルまたはアンテナ２２０は、ＲＦ源２０８からリアクタ本体２０６内へ送出されるＲＦエネルギーを誘導結合し、したがってプラズマ励起領域内にプラズマを生じさせて維持するように、リアクタ本体２０６に対して成形および位置決めすることができる。リアクタ本体２０６内で軽減ガスを励起するために、マイクロ波周波数を有するエネルギーなどの他の励起エネルギーを使用することもできる。コイルまたはアンテナ２２０は、リアクタ本体２０６内、リアクタ本体２０６上、またはリアクタ本体２０６に隣接して、位置決めすることができる。たとえば、コイルまたはアンテナ２２０は、リアクタ本体２０６内にプラズマを生じさせるために、リアクタ本体２０６の頂部および／または別の端部付近または近傍に位置決めすることができる。コイルまたはアンテナ２２０は、リアクタ本体２０６の壁の中の誘電体板または窓（たとえば、石英から作られる）の一方の側に位置決めすることができる。コイルまたはアンテナ２２０からの電磁エネルギーは、誘電体板または窓を通ってプラズマに結合される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、コイルまたはアンテナ２２０は、リアクタ本体２０６内のプラズマの密度および均一性を高めるために、螺旋状または渦巻き状のパターンを有する平面アンテナとすることができる。平面アンテナは、リアクタ本体２０６近傍の任意の位置に位置決めすることができる。たとえば、平面アンテナは、プラズマ内へ電力を誘導結合するために、リアクタ本体２０６の側面または頂端部もしくは下端部に位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、コイルまたはアンテナ２２０の一方の端部は、電気的に接地させることができ、コイルまたはアンテナ２２０の他方の端部は、ＲＦ源２０８に接続される。いくつかの実施形態では、リアクタ本体２０６に結合する圧力調整デバイスを電気的に接地させることができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、コイルまたはアンテナ２２０は、コイルまたはアンテナ２２０の電位が浮動するように、ＲＦ源２０８から電気的に分離することができる。そのような場合、絶縁変圧器（図示せず）をさらに設けることができる。絶縁変圧器は、その１次巻線をＲＦ源２０８の出力の両端間に接続し、その２次巻線をコイルまたはアンテナ２２０の両端間に接続することができる。１次および２次巻線は、円筒形の芯（図示せず）の周りに巻き付けられたワイア導体とすることができる。いずれにせよ、ＲＦ源２０８は、コイルまたはアンテナ２２０にＲＦエネルギーを提供し、リアクタ本体２０６内の軽減試薬がイオン化され、コイルまたはアンテナ２２０から誘導結合されたＲＦエネルギーによって励磁されてプラズマになる。
【００２５】
ＲＦ源２０８は、約１０ｋＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数で、約０〜約１０ｋＷで動作することができる。ＲＦ源２０８は、低周波電源、超高周波（ＶＨＦ）電源、または両者の組合せとすることができる。低周波電源は、約２０ＭＨｚ以下の周波数で調整可能なＲＦ電力を送出することができ、ＶＨＦ電源は、３０ＭＨｚ以上の周波数で調整可能なＶＨＦ電力を送出することができる。ＶＨＦは、低い自己バイアス電圧下で高密度プラズマを維持することができるため、特定のプロセスで有利となることができる。電力送出システム２１０は、ＲＦ源２０８によって送出されるＲＦ電力を調節するために使用されるケーブルおよび整合ネットワークまたは共振インターフェース回路を含むことができる。低周波電源が使用される場合、電力送出システム２１０は、低周波整合ネットワークとすることができる。高周波電源が使用される場合、電力送出システム２１０は、高周波整合ネットワークとすることができる。ＲＦ源２０８は、常にオンの連続波モードで動作させることができ、またはパルスモードで動作させることができ、ソース電力は、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数でオンおよびオフになる。
【００２６】
リアクタ本体２０６は、送出部材２１８を通ってプラズマガス供給システム２１２に接続される。図１に関して上記で論じたイオンフィルタ２３０を、リアクタ本体２０６とプラズマガス供給システム２１２との間、たとえば送出部材２１８内に配置することができ、その結果、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、下流のプラズマガス供給システム２１２内へ導入される。同様に、送出部材２１８の長さは、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種をリアクタ本体２０６から下流のプラズマガス供給システム２１２へ送出するために必要とされる最小の長さとすることができる。送出部材２１８の中心軸「Ｃ」は、反応種の損失を最小にするために短くなっている。いくつかの場合、送出部材２１８は、表面上またはその付近の反応種の再結合を最小にするために、任意の適した加熱源（ランプまたは抵抗加熱要素など）を使用して加熱することができる。送出部材２１８は、パイプライン１０５の長手方向軸「Ｂ」に対して角度「β」で保持することができる。ほとんどの例では、角度「β」は、約６０°〜約１１０°、たとえば約９０である。送出部材２１８内でイオンフィルタが使用されない場合、送出部材２１８は、電子または他の荷電粒子とのイオンの衝突またはイオンの反応を促進するために、約１０°〜約７０°、たとえば約２０°〜約４５°の角度「β」で保持することができる。イオンフィルタおよび／または角度を付けた送出部材２１８を使用することで、大部分またはすべてのイオンが下流のプラズマガス供給システム２１２に入る前に除去されることを確実にする。いずれにせよ、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することが予期される。
【００２７】
様々な実施形態では、軽減ガス供給システム２０４とリアクタ本体２０６との間および／またはリアクタ本体２０６とプラズマガス供給システム２１２との間に、第１の圧力調整デバイス２２２、２２４を配置することができる。第１の圧力調整デバイス２２２、２２４は、軽減ガス供給システム２０４内の圧力がリアクタ本体２０６内の圧力より比較的高くなり、リアクタ本体２０６内の圧力がパイプライン１０５内の圧力より比較的高くなるように構成される。したがって、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、差圧を受けてプラズマガス供給システム２１２内へ下流に流れるように誘導される。任意選択で、基板処理チャンバ１０４とプラズマガス供給システム２１２との間に、第２の圧力調整デバイス２２６を配置することができ、その結果、プロセス後のガス、変換された組成物、および／または任意の望ましくないガスもしくは材料が、排気導管１１６へ流れるように誘導される。第１および第２の圧力調整デバイスは、プラズマ、ラジカルおよび／もしくはエネルギー励起された中性種、または処理されたガスが、プラズマガス供給システム２１２から逆にリアクタ本体２０６および／または基板処理チャンバ１０４内へ大量に逆流するのを防止するように構成された図１に関して上記で論じた構造上および動作上の特徴とすることができる。
【００２８】
動作の際、清浄な非堆積ガスである軽減試薬は、ガスライン２１６を通ってリアクタ本体２０６内へ導入される。リアクタ本体２０６近傍に位置決めされたコイルまたはアンテナ２２０は、ＲＦ源２０８によって電力供給されて、リアクタ本体２０６内へエネルギーを誘導結合し、リアクタ本体２０６内で軽減試薬から高密度プラズマを生成する。生成されたプラズマは、イオンフィルタ２３０によって濾過され、その結果、大部分またはすべてのイオンが、下流のプラズマガス供給システム２１２に入る前に除去される。次いで、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、ポンプ１１８に入る前に、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換する。その結果、ポンプ１１８内の堆積種の凝縮が回避されまたは最小にされる。
【００２９】
図３は、本開示の実施形態による遠隔プラズマ源３０２を有する軽減システム３００の概略概念図である。軽減システム３００は、遠隔プラズマ源３０２が容量結合プラズマ（ＣＣＰ）源であることを除いて、概念上、軽減システム１００に類似している。軽減システム３００は、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間に位置決めすることができる。軽減システム３００は、概して、軽減ガス供給システム３０４、リアクタ本体３０６、電源３０８、電力送出システム３１０、およびプラズマガス供給システム３１２を含む。軽減ガス供給システム３０４は、軽減剤源１２２に接続される。基板処理チャンバ１０４は、パイプライン１０５によって下流のプラズマガス供給システム３１２に結合されたチャンバ排気管を有し、リアクタ本体３０６から生成されたラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から排気されるプロセス後のガスと反応する。プラズマガス供給システム３１２の排気管は、排気導管１１６によってポンプ１１８および設備排気管１２０に結合される。
【００３０】
軽減ガス供給システム３０４は、１つまたは複数の軽減試薬を送出するように適合され、軽減試薬は、典型的には、ガスライン３１６を通って軽減剤源１２２からリアクタ本体３０６に入る清浄な非堆積ガスである。軽減ガス供給システム３０４とリアクタ本体３０６との間に差圧を生じさせるために、ガスライン３１６とリアクタ本体３０６との間に圧力調整デバイス３２２が設けられる。圧力調整デバイス３２２は、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種が、差圧を受けてプラズマガス供給システム３１２内へ下流に流れるように誘導されるように構成される。いくつかの実施形態では、圧力調整デバイス３２２は、電極（たとえば、アノード）として働くことができる。たとえば、圧力調整デバイス３２２は、圧力調整デバイス３２２の電位が浮動するように、接地させることができ、またはＲＦ源３０８から電気的に分離することができる。
【００３１】
リアクタ本体３０６とプラズマガス供給システム３１２との間に、追加の圧力調整デバイス３２６を配置することもできる。圧力調整デバイス３２２、３２６は、リアクタ本体３０６内の圧力がパイプライン１０５内の圧力より比較的高くなるように構成される。したがって、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、差圧を受けてプラズマガス供給システム３１２内へ下流に流れるように誘導される。任意選択で、基板処理チャンバ１０４とプラズマガス供給システム３１２との間に、圧力調整デバイス３２８を配置することができ、その結果、プロセス後のガス、変換された組成物、および／または任意の望ましくないガスもしくは材料が、排気導管１１６へ流れるように誘導される。本明細書に記載する圧力調整デバイスは、プラズマ、ラジカルおよび／もしくはエネルギー励起された中性種、または処理されたガスが、プラズマガス供給システム３１２から逆にリアクタ本体３０６および／または基板処理チャンバ１０４内へ大量に逆流するのを防止するように構成された図１に関して上記で論じた構造上および動作上の特徴とすることができる。
【００３２】
リアクタ本体３０６は、プラズマ励起領域を内部に画定する円筒形または任意の形状を有することができる。リアクタ本体３０６は、プロセス中にプラズマ励起領域が真空圧で維持されるように排気される。リアクタ本体３０６は、アルミニウムもしくはステンレス鋼などの金属材料から作ることができ、または陽極酸化アルミニウムもしくはニッケルで被覆されたアルミニウムなどの被覆された金属から作ることができる。別法として、リアクタ本体３０６は、石英またはセラミックなどの絶縁材料から作ることができる。
【００３３】
電源３０８および電力送出システム３１０は、リアクタ本体３０６の電極に接続することができる。圧力調整デバイス３２２および／またはプラズマガス供給システム３１２など、リアクタ本体３０６内に配置された任意の部品が、接地されてアノードとして働くことができる。いくつかの実施形態では、電源３０８および電力送出システム３１０は、リアクタ本体３０６内に配置された電極（すなわち、カソード）に接続することができる。いくつかの実施形態では、リアクタ本体３０６を接地させることができ、電源３０８および電力送出システム３１０は、リアクタ本体３０６内に配置された電極（すなわち、カソード）に接続される。いくつかの実施形態では、リアクタ本体３０６は、第１および第２のチャンバ本体部品から構成することができ、第１および第２のチャンバ本体部品間に、誘電体分離器が配置される。そのような場合、第１のチャンバ本体部品は、電源３０８によって電力供給することができ、第２のチャンバ本体部品は、接地に接続することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、リアクタ本体３０６は、ホローカソード３０５とすることができる。ホローカソード３０５は、絶縁体によってアノードから分離することができる。ホローカソード３０５は、電源３０８によって電力供給することができる。いくつかの実施形態では、リアクタ本体３０６内への軽減試薬の均等な分配を可能にするために、ガスライン３１６とリアクタ本体３０６との間にガス分配板をさらに設けることができる。ガス分配板は、リアクタ本体３０６上またはリアクタ本体３０６内に配置することができる。いくつかの実施形態では、ガス分配板は、電源３０８によって電力供給することができる。いくつかの実施形態では、ガス分配板は、接地させることができる。いくつかの実施形態では、ガス分配板は、リアクタ本体３０６から電気的に分離することができる。リアクタ本体３０６およびガス分配板の様々な構成は、図４Ａ、図４Ｂおよび図５Ａ、図５Ｂに関して以下でさらに論じる。
【００３５】
電源３０８は、連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数（たとえば、０．２５〜１０ｋＨｚ）を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数（たとえば、５〜１００ｋＨｚ）を有するＤＣ電力を提供するように構成された高周波（ＲＦ）電源および／または直流（ＤＣ）電源とすることができる。ＲＦ電力が使用される場合、電源３０８は、低周波電源、超高周波（ＶＨＦ）電源、または両者の組合せとすることができる。低周波電源は、約２０ＭＨｚ以下の周波数で調整可能なＲＦ電力を送出することができ、ＶＨＦ電源は、３０ＭＨｚ以上の周波数で調整可能なＶＨＦ電力を送出することができる。電源３０８は、使用される軽減試薬に応じて調整可能な量の電力をリアクタ本体３０６に送出するように構成することができる。電力送出システム３１０は、電源３０８によって送出される電力を調節するために使用されるケーブルおよび整合ネットワークまたは共振インターフェース回路を含むことができる。
【００３６】
リアクタ本体３０６は、送出部材３１８を通ってプラズマガス供給システム３１２に接続される。図１に関して上記で論じたイオンフィルタ３３０を、リアクタ本体３０６とプラズマガス供給システム３１２との間、たとえば送出部材３１８内に配置することができる。このようにして、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、下流のプラズマガス供給システム３１２内へ導入される。送出部材３１８の長さは、ラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種をリアクタ本体３０６から下流のプラズマガス供給システム３１２へ送出するために必要とされる最小の長さとすることができる。同様に、送出部材２１８に関して上記で論じたように、送出部材３１８は、反応種の損失を最小にするために短くなっており、加熱することができる。送出部材３１８の中心軸「Ｄ」は、パイプライン１０５の長手方向軸「Ｂ」に対して角度「θ」で保持することができる。ほとんどの例では、角度「θ」は、約６０°〜約１１０°、たとえば約９０である。送出部材３１８内でイオンフィルタが使用されない場合、送出部材３１８は、電子または他の荷電粒子とのイオンの衝突またはイオンの反応を促進するために、約１０°〜約７０°、たとえば約２０°〜約４５°の角度「θ」で保持することができる。イオンフィルタおよび／または角度を付けた送出部材３１８を使用することで、大部分またはすべてのイオンが下流のプラズマガス供給システム３１２に入る前に除去されることを確実にする。いずれにせよ、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することが予期される。
【００３７】
動作の際、清浄な非堆積ガスである軽減試薬は、ガスライン３１６を通ってリアクタ本体３０６内へ導入される。リアクタ本体３０６のカソードは、電源３０８によって電力供給されて、カソードとアノードとの間にプラズマ（軽減試薬から）を生成する。カソードおよびアノードは、圧力調整デバイス３２２、リアクタ本体３０６の一部、またはプラズマガス供給システム３１２とすることができる。生成されたプラズマは、イオンフィルタ３３０によって濾過され、その結果、大部分またはすべてのイオンが、下流のプラズマガス供給システム３１２に入る前に除去される。次いで、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、ポンプ１１８に入る前に、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換する。その結果、ポンプ１１８内の堆積種の凝縮が回避されまたは最小にされる。
【００３８】
図４Ａは、本開示の実施形態による図１〜３のリアクタ本体の代わりに使用することができるリアクタ本体４００の概略上面図を示す。リアクタ本体４００は、プラズマ励起領域を内部に画定する円筒形の形状を有することができる。リアクタ本体４００は、金属材料、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼から作ることができる。別法として、リアクタ本体４００は、被覆された金属、たとえば陽極酸化アルミニウムまたはニッケルで被覆されたアルミニウムから作ることができる。別法として、リアクタ本体４００は、高融点金属から作ることができる。別法として、リアクタ本体４００は、石英もしくはセラミックなどの絶縁材料から作ることができ、またはプラズマプロセスを実行するのに適した任意の他の材料から作ることができる。
【００３９】
リアクタ本体４００は、リアクタ本体４００内に配置された中心電極４０６の方へリアクタ本体４００の内面から内向きに延びる複数の突起４０２を有することができる。突起４０２は、導電性を有しており、ガスのイオン化を強化してプラズマ密度を上昇させることができる。突起４０２は、金属の円筒（すなわち、リアクタ本体４００）から機械加工することができる。突起４０２はそれぞれ、電極として働くことができる。突起４０２は、リアクタ本体４００の内周４０４に均等に隔置することができる。任意の２つ以上の密接して隔置された突起、特に２つの隣接する突起は、それらの表面間に事実上のホローカソード領域を形成する。その領域内に形成されるプラズマは、両電極表面のシースによって特徴付けられる。電極表面から放出される電子（イオン衝撃による）は、加速されてシース付近でプラズマになるが、両電極表面のシースによってはね返され、したがって放電領域から出ることはできない。これらの閉じ込められた電子は、ガスの高レベルのイオン化を引き起こし、したがって電極間のプラズマが非常に高濃度になる。特に、形成されるプラズマは、低いインピーダンスを有し（電極上の電圧が低い）、比較的控えめな電力レベルで高効率の電流を可能にする。
【００４０】
図１〜３で前述した電源など、電源４０８は、一方の端部をリアクタ本体４００内に形成された突起４０２に接続して突起４０２に電力を提供し、他方の端部を中心電極４０６に接続することができる。いくつかの実施形態では、リアクタ本体４００は、接地に接続することができる。電源４０８は、連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数（たとえば、０．２５〜１０ｋＨｚ）を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数（たとえば、５〜１００ｋＨｚ）を有するＤＣ電力を提供するように構成された高周波（ＲＦ）電源および／または直流（ＤＣ）電源とすることができる。
【００４１】
一実施形態では、リアクタ本体４００は、外部から印加される磁場を使用するイオン化強化リアクタとすることができる。磁場は、リアクタ本体４００の周りに配置された永久磁石、たとえば希土類磁石のアレイ、またはヘルムホルツコイルによって印加することができる。磁場を印加して、荷電粒子を反応体積内に閉じ込めて保持し、それによってリアクタ本体内のプラズマ密度を高める。磁石の配置は、リアクタ本体４００の周りに等しく隔置することができる。磁場は、中心電極４０６などのリアクタ本体内に配置された任意の基準部品に対して垂直または水平に印加することができる。一例では、磁石は、垂直均一性の変動により耐えられるように、磁場が垂直に印加されるように配置される。いずれにせよ、磁石の方位角方向に均一の配置を保持することが有利となることができる。
【００４２】
図４Ｂは、本開示の実施形態によるガス分配板４１０が上部に配置されたリアクタ本体４００の概略横断面図を示す。ガス分配板４１０は、概して、リアクタ本体４００とガスライン４１６（図１〜３に関して上述したガスライン１２４、２１６、３１６など）との間に配置される。ガス分配板４１０は、図示のように、リアクタ本体４００の上に積み重ねたディスク状の部品とすることができ、またはリアクタ本体４００内に嵌合するように寸法設定することができる。ガス分配板４１０は、軽減試薬をリアクタ本体４００内へより均一に送出するために、ガス分配板４１０を通って形成された複数の孔４１２を有することができる。リアクタ本体４００は、送出部材４１８（図１〜３に関して上述した送出部材１２６、２１８、３１８など）を通ってプラズマガス供給システム（図示しないが、図１〜３に関して上述したプラズマガス供給システム１１０、２１２、３１２など）に接続される。ガス分配板４１０は、電源４０８によって電力供給することができる。送出部材が導電性材料から作られる場合、リアクタ本体４００と送出部材との間に絶縁リング４１４を配置することができる。絶縁リング４１４は、セラミックから作ることができ、火花放電を回避するために、高い破壊電圧を有することができる。そのような場合、電源４０８は、リアクタ本体４００の突起に接続することができ、送出部材は、接地に接続することができる。
【００４３】
図５Ａは、本開示の実施形態による図１〜３のリアクタ本体の代わりに使用することができるリアクタ本体５００の概略上面図を示す。リアクタ本体５００は、プラズマ励起領域を内部に画定する円筒形の形状を有することができる。リアクタ本体５００は、金属材料、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼から作ることができる。別法として、リアクタ本体５００は、被覆された金属、たとえば陽極酸化アルミニウムまたはニッケルで被覆されたアルミニウムから作ることができる。別法として、リアクタ本体５００は、高融点金属から作ることができる。別法として、リアクタ本体５００は、石英もしくはセラミックなどの絶縁材料から作ることができ、またはプラズマプロセスを実行するのに適した任意の他の材料から作ることができる。
【００４４】
同様に、リアクタ本体５００は、リアクタ本体５００内に配置された中心電極５０６の方へリアクタ本体５００の内面から内向きに延びる複数の突起５０２を有することができる。突起５０２は、金属の円筒（すなわち、リアクタ本体５００）から機械加工することができる。突起５０２はそれぞれ、導電性を有しており、電極として働くことができる。突起５０２は、突起４０２に関して上記で論じたように、ガスのイオン化を強化してプラズマ密度を上昇させることができる。突起５０２は、リアクタ本体５００の内周５０４に均等に隔置することができる。
【００４５】
図１〜３で前述した電源など、電源５０８は、中心電極５０６および／または突起５０２に接続することができる。いくつかの実施形態では、リアクタ本体５００は、接地に接続することができる。電源５０８は、連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数（たとえば、０．２５〜１０ｋＨｚ）を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数（たとえば、５〜１００ｋＨｚ）を有するＤＣ電力を提供するように構成された高周波（ＲＦ）電源および／または直流（ＤＣ）電源とすることができる。
【００４６】
図５Ｂは、本開示の実施形態によるガス分配板５１０が上部に配置されたリアクタ本体５００の概略横断面図を示す。ガス分配板５１０は、概して、リアクタ本体５００とガスライン５１６（図１〜３に関して上述したガスライン１２４、２１６、３１６など）との間に配置される。ガス分配板５１０は、図示のように、リアクタ本体５００の上に積み重ねたディスク状の部品とすることができ、またはリアクタ本体５００内に嵌合するように寸法設定することができる。ガス分配板５１０は、軽減試薬をリアクタ本体５００内へより均一に送出するために、ガス分配板５１０を通って形成された複数の孔を有することができる。リアクタ本体５００は、送出部材５１８（図１〜３に関して上述した送出部材１２６、２１８、３１８など）を通ってプラズマガス供給システム（図示しないが、図１〜３に関して上述したプラズマガス供給システム１１０、２１２、３１２など）に接続される。一実施形態では、ガス分配板５１０は、電源５０８に接続することができる。一実施形態では、ガス分配板５１０および送出部材は、どちらも接地させることができる。そのような場合、リアクタ本体５００は、第１の絶縁リング５１２および第２の絶縁リング５１４によって、それぞれガス分配板５１０および送出部材から電気的に分離することができる。第１の絶縁リング５１２および第２の絶縁リング５１４は、セラミックから作ることができ、火花放電を回避するために、高い破壊電圧を有することができる。
【００４７】
要約すると、本開示の実施形態は、基板処理チャンバ（基板支持体が内部に配置される）とポンプとの間に接続された排気パイプの洗浄専用の遠隔プラズマ源を提供する。本開示の利益は、遠隔プラズマ源が、洗浄または軽減ガスのラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみを、基板処理チャンバとポンプとの間の流路内に位置する下流のプラズマガス供給システム内へ提供することにある。洗浄ガスのこれらのラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバから出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、ポンプに入る前に、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換する。反応中性種はまた、パイプライン壁上に凝縮した膜と反応し、長く持続するものはさらに下流に進んで、ポンプの可動部品および内面上に堆積したものを洗浄することができる。その結果、パイプラインおよびポンプ内の堆積種の凝縮が回避されまたは最小にされる。したがって、ポンピング性能が改善される。加えて、従来のシステムで実施されるようにプラズマ源を排気中に入れるのではなく、上流のプラズマ源は軽減箇所付近で実施される。このようにして、反応種（中性種）および荷電反応物質の一部が排気環境中へ注入され、次いで排気ガスと反応し、やはりポンプブレードを含む表面を洗浄する。特に、上流のプラズマリアクタで堆積種が見られることはほとんどなく、したがってその電気特性が持続し、それによって長期間のプラズマ衝撃プロセスを維持する。さらに、磁場を印加して、荷電粒子を反応体積内に閉じ込めて保持し、リアクタ内のプラズマ密度を高めることができる。
【００４８】
上記は、本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態も考案することができ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2017526179.tif 000003
【図２】
2017526179.tif 000004
【図３】
2017526179.tif 000005
【図４Ａ】
2017526179.tif 000006
【図４Ｂ】
2017526179.tif 000007
【図５Ａ】
2017526179.tif 000008
【図５Ｂ】
2017526179.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月9日(2017.2.9)
【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】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
ポンプと、
軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
前記基板処理チャンバと前記ポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が前記基板処理チャンバに結合し、第２の端部が前記ポンプに結合する、ガス供給システムと、
送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに結合されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、
前記リアクタ本体に結合された洗浄ガス源と、
前記リアクタ本体に結合された電源とを備える、
装置。
【請求項２】
前記リアクタ本体は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバ、マイクロ波誘導（ＭＷ）プラズマチャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバ、紫外（ＵＶ）チャンバ、熱線化学気相堆積（ＨＷ−ＣＶＤ）チャンバのフィラメント、またはこれらの任意の組合せである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源は、プロセス中に連続ＲＦ電力、連続ＤＣ電力、ＲＦパルス状周波数を有するＲＦ電力、またはＤＣパルス状周波数を有するＤＣ電力を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記プラズマガス供給システムは、前記基板処理チャンバに接続するパイプラインを備え、前記送出部材は、前記パイプラインの長手方向軸に対して角度を付けて位置決めされ、前記角度は、約２０°〜約４５°または約６０°〜約１１０°である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記リアクタ本体と前記プラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタ
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記洗浄ガス源と前記リアクタ本体との間に配置された第１の圧力調整デバイスであって、プロセス中に前記洗浄ガス源内の圧力を前記リアクタ本体内の圧力より高いレベルに設定する第１の圧力調整デバイスと、
前記基板処理チャンバと前記プラズマガス供給システムとの間に配置された第２の圧力調整デバイスであって、前記プロセス中に前記パイプライン内の圧力を前記プラズマガス供給システム内の圧力より高いレベルに設定する第２の圧力調整デバイスと
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記リアクタ本体は、前記リアクタ本体の内面から内向きに延びる複数の導電性突起を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記突起は、前記リアクタ本体の内周に均等に隔置される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記リアクタ本体と前記洗浄ガス源との間に配置されたガス分配板をさらに備え、前記ガス分配板は、前記ガス分配板を通って形成された複数の孔を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
ポンプと、
軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
前記基板処理チャンバと前記ポンプとの間に位置決めされたプラズマガス供給システムであって、第１の端部が前記基板処理チャンバに結合し、第２の端部が前記ポンプに結合する、ガス供給システムと、
送出部材を通って前記プラズマガス供給システムに接続されたリアクタ本体であって、プラズマ励起領域を内部に画定し、前記送出部材が加熱要素によって加熱される、リアクタ本体と、
ほぼ前記リアクタ本体の周りに配置された複数の磁石と、
前記リアクタ本体に接続された洗浄ガス源と、
前記リアクタ本体に結合された電源とを備える、
装置。
【請求項１１】
基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、
前記基板処理チャンバの下流に配置された真空ポンプと、
前記基板処理チャンバと前記真空ポンプとの間の流路内に位置決めされた軽減システムとを備え、前記軽減システムは、
プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、
ガスラインを通って前記リアクタ本体の第１の端部に接続された軽減ガス供給システムと、
送出部材を通って前記リアクタ本体の第２の端部に接続されたプラズマガス供給システムであって、前記プラズマガス供給システムの第１の端部が前記基板処理チャンバに接続され、前記プラズマガス供給システムの第２の端部が前記ポンプに接続される、プラズマガス供給システムと、
前記リアクタ本体と前記プラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタとを備える、
装置。
【請求項１２】
前記リアクタ本体は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）チャンバ、マイクロ波誘導（ＭＷ）プラズマチャンバ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）チャンバ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）チャンバ、紫外（ＵＶ）チャンバ、熱線化学気相堆積（ＨＷ−ＣＶＤ）チャンバのフィラメント、またはこれらの任意の組合せであり、前記電源は、ＲＦ電力、ＤＣ電力、マイクロ波電力、ＵＶ電力、強烈な熱を使用する電力、電子シンクロトロン放射を使用する電力、またはこれらの任意の組合せである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記洗浄ガス源と前記リアクタ本体との間に配置された第１の圧力調整デバイスであって、プロセス中に前記洗浄ガス源内の圧力を前記リアクタ本体内の圧力より高いレベルに設定する第１の圧力調整デバイスと、
前記基板処理チャンバと前記プラズマガス供給システムとの間に配置された第２の圧力調整デバイスであって、前記プロセス中に前記基板処理チャンバ内の圧力を前記プラズマガス供給システム内の圧力より高いレベルに設定する第２の圧力調整デバイスと
をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記リアクタ本体は、前記リアクタ本体の内面から内向きに延びる複数の導電性突起を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記リアクタ本体と前記洗浄ガス源との間に配置されたガス分配板をさらに備え、前記ガス分配板は、前記ガス分配板を通って形成された複数の孔を備える、
請求項１１に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
さらに別の実施形態では、装置は、基板支持体が内部に配置された基板処理チャンバと、基板処理チャンバを排気するように基板処理チャンバの下流に配置された真空ポンプと、基板処理チャンバと真空ポンプとの間の流路内に位置決めされた軽減システムとを備える。軽減システムは、プラズマ励起領域を内部に画定するリアクタ本体と、ガスラインを通ってリアクタ本体の第１の端部に接続された軽減ガス供給システムと、送出部材を通ってリアクタ本体の第２の端部に接続されたプラズマガス供給システムであって、プラズマガス供給システムの第１の端部が基板処理チャンバに接続され、プラズマガス供給システムの第２の端部がポンプに接続される、プラズマガス供給システムと、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみが、送出部材を通ってプラズマガス供給システムに入ることを可能にするように、リアクタ本体とプラズマガス供給システムとの間に配置されたイオンフィルタとを含む。
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態の参照によって得ることができ、これらの実施形態のいくつかを添付の図面に示す。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態による遠隔プラズマ源１０２を有する軽減システム１００の概略概念図である。軽減システム１００は、概して、基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間に配置される。軽減システム１００は、ポンプ１１８の洗浄および基板処理チャンバ１０４とポンプ１１８との間の流路の洗浄のための遠隔プラズマ源１０２を含む。特に、遠隔プラズマ源１０２は、軽減試薬からラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種を生成して、基板処理チャンバ１０４から出たガスおよび／または他の材料に対する軽減プロセスを実行し、その結果、そのようなガスおよび／または他の材料を、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することができる。
基板処理チャンバ１０４は、概して、堆積プロセス、エッチングプロセス、プラズマ処置プロセス、前洗浄プロセス、イオン注入プロセス、または他の集積回路製造プロセスなどの少なくとも１つの集積回路製造プロセスを実行するように構成される。基板処理チャンバ１０４内で実行されるプロセスは、熱支援型またはプラズマ支援型とすることができる。一例では、基板処理チャンバ１０４内で実行されるプロセスは、シリコンベースの材料を基板上に堆積させるプラズマ堆積プロセスであり、基板は、基板処理チャンバ１０４内に配置された基板支持体上に位置決めされる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
軽減試薬は、たとえば、ＣＨ4、Ｈ2Ｏ、Ｈ2、ＮＦ3、ＳＦ6、Ｆ2、ＨＣｌ、ＨＦ、Ｃｌ2、ＨＢｒ、［［Ｈ2、Ｈ2Ｏ、］］Ｏ2、Ｎ2、Ｏ3、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ、［［ＣＨ4］、］およびこれらの組合せなどの任意の洗浄ガスを含むことができる。任意の他の適したフッ素含有ガスまたはハロゲン含有ガスを使用することもできる。軽減試薬はまた、ＣＨxＦy（ここで、ｘ＝１〜３、ｙ＝４−ｘ）とＯ2および／またはＨ2Ｏとの組合せ、ならびにＣＦx（ここで、ｘは０〜２の数）とＯ2および／またはＨ2Ｏとの組合せを含むことができる。異なる組成物を有する廃水に、異なる軽減試薬を使用することができることが企図される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
リアクタ本体１０１とプラズマガス供給システム１１０との間に、たとえば約２００Ｖ（ＲＦまたはＤＣ）のバイアスで動作する静電フィルタ、ワイアもしくはメッシュフィルタ、磁気フィルタ、または任意のイオン抑制要素などの様々なイオンフィルタを配置することができ、これらのイオンフィルタのいずれかは、誘電体コーティングを有することができる。一実施形態では、イオンフィルタは、送出部材１２６内に配置される。イオンフィルタは、軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみがプラズマガス供給システム１１０内へ導入されるように構成される。送出部材１２６内でイオンフィルタが使用されないいくつかの場合、送出部材１２６は、電子または他の荷電粒子とのイオンの衝突またはイオンの反応を促進するために、約１０°〜約７０°、たとえば約２０°〜約４５°の角度「α」で位置決めすることができる。イオンフィルタおよび／または角度を付けた送出部材１２６を使用することで、大部分のイオンまたはすべてのイオンがプラズマガス供給システム１１０に入る前に除去されることを確実にする。軽減試薬のラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバ１０４から出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換することが予期される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
要約すると、本開示の実施形態は、基板処理チャンバ（基板支持体が内部に配置される）とポンプとの間に接続された排気パイプの洗浄専用の遠隔プラズマ源を提供する。本開示の利益は、遠隔プラズマ源が、洗浄または軽減ガスのラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種のみを、基板処理チャンバとポンプとの間の流路内に位置する下流のプラズマガス供給システム内へ提供することにある。洗浄ガスのこれらのラジカルおよび／またはエネルギー励起された中性種は、基板処理チャンバから出たプロセス後のガスおよび／または他の材料と反応し、ポンプに入る前に、より環境および／またはプロセス機器に優しい組成物に変換する。反応中性種はまた、パイプライン壁上に凝縮したあらゆる膜と反応し、長く持続する反応中性種はさらに下流に進んで、ポンプの可動部品および内面上の堆積物を洗浄することができる。その結果、パイプラインおよびポンプ内の堆積種の凝縮が回避されまたは最小にされる。したがって、ポンピング性能が改善される。加えて、従来のシステムで実施されるようにプラズマ源を排気中に入れるのではなく、上流のプラズマ源は軽減箇所付近で実施される。このようにして、反応種（中性種）および荷電反応物質の一部が排気環境中へ注入され、次いで排気ガスと反応し、やはりポンプブレードを含む表面を洗浄する。特に、上流のプラズマリアクタで堆積種が見られることはほとんどなく、したがってその電気特性が持続し、それによって長期間のプラズマ衝撃プロセスを維持する。さらに、磁場を印加して、荷電粒子を反応体積内に閉じ込めて保持し、リアクタ内のプラズマ密度を高めることができる。
【国際調査報告】
2017526179.tif 000010
2017526179.tif 000011