JP5665265B2 - チャンバー部品を介してプロセス流体を導入する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、チャンバー部品を介してプロセス流体を導入する方法及びシステムに関し、より具体的には、チャンバー部品を介してプロセス流体を処理システム内に導入する方法及びシステムに関する。

半導体産業における集積回路（ＩＣ）の製造は、典型的に、基板からの材料の除去又は基板上への材料の堆積に必要な処理チャンバー内での表面化学反応の生成及び支援のためにプラズマを使用する。プラズマは、一般的に、真空状態の処理チャンバー内にて、電界の存在下で電子を、供給されたプロセスガスとの電離衝突を維持するのに十分なエネルギーまで加熱することによって形成される。また、加熱された電子は、解離衝突を維持するのに十分なエネルギーを有することが可能であり、故に、チャンバー内で実行される具体的なプロセス（例えば、基板から材料が除去されるエッチングプロセス、又は基板に材料が付加される堆積プロセス）に適した荷電種群及び化学的反応種群を生成するように、所定の条件（例えば、チャンバー圧力、ガス流量など）下の一組の特定のガスが選択される。半導体の製造において、プラズマを作り出す技術には、以下に限られないが、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）システム、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）システム、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマシステム、ヘリコン波プラズマシステム、表面波プラズマシステム、スロット・プレーン・アンテナ（ＳＰＡ）プラズマシステム等を含む数多くの技術が存在する。プラズマは、供給されたプロセスガスと、無線周波数（ＲＦ）又はマイクロ波スペクトルの周波数での電磁（ＥＭ）場伝播との相互作用から形成される。これらのシステムの全てに共通して、内部に電界が存在し得る誘電体部材が利用される。さらに、これらの誘電体部材内での電気的破壊又は放電を回避しながら、これらの誘電体部材を介してプロセスガスを導入することが望ましい。

本発明は、チャンバー部品を介してプロセス流体を導入する方法及びシステムを提供することを目的とする。本発明はまた、チャンバー部品を介してプロセス流体をプラズマ処理システムに導入する方法及びシステムを提供することを目的とする。

本発明は更に、誘電体部材を介してプロセス流体を導入する方法及びシステムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、電界の存在下で誘電体部材を介してプロセス流体を導入する方法及びシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に従って、処理チャンバーに結合されるように構成されたチャンバー部品が提供される。このチャンバー部品は、供給側の第１表面と、処理側の第２表面とを有するチャンバー素子を有する。処理側は供給側の反対側である。このチャンバー部品は更に、供給側から処理側までチャンバー素子を貫通して延在する螺旋状流路を有する。この螺旋状流路は、プロセス流体を受け入れるように構成された流入口と、このプロセス流体を分配するように構成された流出口とを有する。

本発明の他の一態様に従って、チャンバー素子を貫通する流路を形成する方法が提供される。この方法は、チャンバー素子を貫通してチャンバー素子の供給側からチャンバー素子の処理側まで延在する開口を形成する段階を有する。この開口は内面を有する。この方法は更に、前記開口の内面に合致するように構成された外面を有する挿入素子を形成する段階、及び挿入素子の外面に１つ以上の溝を形成する段階を有する。この１つ以上の溝は、各々が、供給側に形成された流入口と処理側に形成された流出口とを有するように形成される。この方法は更に、チャンバー素子の前記開口内に挿入素子を挿入する段階を有する。

本発明の他の一態様に従って、処理システムが提供される。この処理システムは、処理空間を収容する処理チャンバー、及び、処理チャンバーと流体的に連通し、処理チャンバーにプロセスガスの流れを導入するように構成されたプロセスガス供給系を有する。この処理システムは更にガス分配系を有し、ガス分配系は、処理チャンバーに結合され、流入口を介してプロセスガスの流れを受け入れ、且つプロセスガスの流れを処理空間に分配するように構成される。ガス分配系はまた、流入口に結合されたガス注入デバイスを有し、ガス注入デバイスは、流入端から流出端まで延在する螺旋状流路を有する。この処理システムは更に、処理チャンバーに結合され、プロセスガスに晒すように処理チャンバー内で基板を支持するように構成されたホルダー、及び、処理チャンバーに結合され、処理チャンバーから気体を排出するように構成された真空ポンプ系を有する。

以下の説明においては、限定のためではなく説明のため、例えば真空系又はプラズマ処理システムの特定の幾何学形状や様々な構成要素の記述などの具体的な詳細事項が説明される。しかしながら、これら具体的な詳細事項を逸脱した他の実施形態にて本発明が実施されてもよいことは理解されるべきである。

材料処理方法においては、基板からの材料の除去を促進するよう、あるいは基板上に材料を堆積するための膜形成反応を促進するよう、基板上での表面化学反応の生成及び支援のために、しばしばプラズマが利用される。基板のエッチングにおいて、プラズマは、基板表面上の特定の材料と反応するのに適した反応性化学種を作り出すために利用され得る。また、基板のエッチングにおいて、プラズマは、基板上の表面反応にエネルギーを送達するのに有用な荷電種を作り出すためにも利用され得る。

一例によれば、パターンエッチングは、例えばフォトレジスト等の感光性材料から成る薄い層を基板の上面に塗布することを含んでいる。この層は、続いて、エッチング中に下地の基板上の薄膜にパターンを転写するマスクを提供するようにパターニングされる。感光性材料のパターニングは、一般に、例えばマイクロリソグラフィシステムを用いて、幾何学パターンを有する電磁（ＥＭ）放射線に感光性材料を曝すこと、及びそれに続く、現像液を用いて感光性材料の照射部分（ポジ型フォトレジストの場合）又は非照射部分（ネガ型レジストの場合）を除去することを含んでいる。

この例を引き続き参照するに、図１Ａ−１Ｃに示されるように、パターン２を有する感光層３（例えば、パターニングされたフォトレジスト）から成るマスクは、例えば基板５上の多結晶シリコン（ポリシリコン）層といった薄膜４等の材料に形状パターンを転写するために使用されることができる。パターン２は薄膜４に、例えばゲート構造などの造形部６を形成するように例えばプラズマエッチングを用いて転写される。エッチングが完了すると、マスク３は除去される。

従来、プラズマエッチングプロセスは、例えばハロゲン含有ガス（例えば、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＮＦ_３、Ｃ_ｘＦ_ｙ、Ｃ_ｘＦ_ｙＨ_ｚ）等の腐食性のプロセスガスの使用を必要とした。また、プラズマの存在下でのこのようなガスの使用は、非常に攻撃的な化学種をもたらし、このような化学種がチャンバーの表面を攻撃し、腐食させてしまうことがあった。故に、プラズマ処理システムはしばしば、耐食処理された、あるいは腐食したときに基板上で行われているプロセスに有害でない化学種を提供する、厚いチャンバー部材で保護される。さらに、プラズマの形成中、チャンバー部材を介して電磁（ＥＭ）電力を結合される必要があり、故に、一部のチャンバー部材は誘電体材料を有し得る。

図２に示された一実施形態によれば、プラズマ処理システム１ａはプラズマ処理チャンバー１０、処理されるべき基板２５が上に添えられる基板ホルダー２０、及び真空ポンプ系５０を有する。基板２５は、半導体基板、ウェハ、フラットパネルディスプレー、又は液晶ディスプレーであり得る。プラズマ処理チャンバー１０は、基板２５の表面の近傍で、処理領域４５内にプラズマを生成することを促進するように構成され得る。基板２５への汚染物質の導入を抑制あるいは最小化するように構成されたガス分配系４０を介して、イオン化ガス又は混合プロセスガスが導入される。所与のプロセスガス流量で、真空ポンプ系５０を用いて処理圧力が調整される。プラズマは、所定の材料プロセスに特有の材料を作り出し、且つ／或いは基板２５の露出面から材料を除去することを助けるために利用され得る。プラズマ処理システム１ａは、例えば２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板又は更に大きい基板など、任意の所望サイズの基板を処理するように構成され得る。

基板２５は、例えば機械的クランプシステム又は電気的クランプシステム（例えば、静電クランプシステム）等のクランプ系２８によって、基板ホルダー２０に貼り付けられることができる。また、基板ホルダー２０は更に、基板ホルダー２０及び基板２５の温度を調整且つ／或いは制御するように構成された加熱系（図示せず）又は冷却系（図示せず）を含み得る。加熱系又は冷却系は、再循環する熱伝導流体の流れを含んでいてもよく、この流れは、冷却時に基板ホルダー２０から熱を受け取って熱交換器系（図示せず）まで熱伝達し、あるいは加熱時に熱交換器系から基板ホルダー２０に熱を伝達する。他の実施形態においては、例えば抵抗加熱素子又は熱電加熱器／冷却器などの加熱／冷却素子が、基板ホルダー２０、プラズマ処理チャンバー１０のチャンバー壁、及びプラズマ処理システム１ａ内のその他の部品に含められ得る。

さらに、基板２５と基板ホルダー２０との間のガスギャップの熱伝導率を改善するために、裏面側ガス供給系２６によって基板２５の裏面側に熱伝導ガスが供給されてもよい。このようなシステムは、上昇温度又は下降温度での基板の温度制御が要求されるときに利用され得る。例えば、裏面側ガス供給系は、基板２５の中心部と端部との間でガスギャップ圧力を独立に変化させられ得る２区画のガス供給系を有していてもよい。

図２に示された実施形態においては、基板ホルダー２０は、処理領域４５の処理プラズマに無線周波数（ＲＦ）電力を結合させる電極を有し得る。例えば、基板ホルダー２０は、必要に応じてインピーダンス整合回路３２を介しての、ＲＦ発生器３０から該基板ホルダー２０へのＲＦ電力の伝送によって、あるＲＦ電圧に電気的にバイアスされることができる。このＲＦバイアスは電子を加熱し、それによってプラズマを形成・維持するように作用する。この構成において、システムは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）炉として動作し、チャンバー及び上側のガス注入電極は接地面として作用する。このＲＦバイアスの典型的な周波数は約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とし得る。プラズマ処理のためのＲＦ系は当業者に周知である。

他の例では、ＲＦ電力は基板ホルダー電極に複数の周波数で印加される。さらに、インピーダンス整合回路３２は、反射される電力を低減することによって、プラズマ処理チャンバー１０内のプラズマへのＲＦ電力の伝送を改善し得る。整合回路トポロジー（例えば、Ｌ型、π型、Ｔ型など）及び自動制御方法は当業者に周知である。

真空ポンプ系５０は、最大で毎秒約５０００リットルの（及び、これより大きい）速度でポンプ可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）と、チャンバー圧力を絞るための仕切り弁とを含み得る。ドライプラズマエッチングで使用される従来からのプラズマ処理装置においては、毎秒１０００から３０００リットルのＴＭＰが使用され得る。ＴＭＰは低圧処理、典型的には約５０ｍＴｏｒｒ未満で有用である。高圧処理（すなわち、約１００ｍＴｏｒｒより高い）の場合には、機械的な増圧ポンプ及びドライ式の粗引きポンプが使用され得る。また、チャンバー圧力を監視する装置（図示せず）がプラズマ処理チャンバー１０に結合されることができる。この圧力測定装置は、例えば、ＭＫＳインスツルメント社から市販されている６２８Ｂ型バラトロン（Ｂａｒａｔｒｏｎ）絶対キャパシタンス式圧力計とし得る。

コントローラ５５はマイクロプロセッサ、メモリ、及び、プラズマ処理システム１ａからの出力を監視するとともにプラズマ処理システム１ａへの入力を伝達し且つアクティブにするのに十分な制御電圧を生成可能なデジタルＩ／Ｏポートを含んでいる。さらに、コントローラ５５は、ＲＦ発生器３０、インピーダンス整合回路３２、ガス分配系４０、真空ポンプ系５０、裏面側ガス供給系２６、及び／又はクランプ系２８に結合され、それらと情報を交換することが可能である。例えば、基板２５上でプラズマ促進プロセスを実行するため、プロセスレシピに従ってプラズマ処理システム１ａの上述の構成要素への入力をアクティブにするように、メモリ内に格納されたプログラムが使用され得る。コントローラ５５の一例は、デル社から入手可能なＤＥＬＬ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ６１０（登録商標）である。

コントローラ５５は、プラズマ処理システム１ａに対してローカルに配置されていてもよいし、プラズマ処理システム１ａに対して遠隔に配置されていてもよい。例えば、コントローラ５５は、直接接続、イントラネット、及び／又はインターネットを用いてプラズマ処理システム１ａとデータを交換することができる。コントローラ５５は、例えば顧客側（すなわち、デバイスメーカー等）のイントラネットに結合されることができ、あるいは、例えば製造供給元（すなわち、装置製造者）のイントラネットに結合されることができる。これに代えて、あるいは加えて、コントローラ５５はインターネットに結合され得る。さらに、他のコンピュータ（すなわち、コントローラ、サーバ等）が、直接接続、イントラネット、及び／又はインターネットを介してデータ交換するために、コントローラ５５にアクセスしてもよい。

図３に示された実施形態において、プラズマ処理システム１ｂは、図２の実施形態と同様であるが、図２を参照して説明された構成要素に加えて更に、プラズマ密度を潜在的に高め、且つ／或いはプラズマ処理の均一性を向上させるために、静止しているか、機械的又は電気的に回転しているかの何れかである磁場系６０を有する。また、回転速度及び磁場強度を調整するために磁場系６０にコントローラ１４が結合され得る。回転磁場の設計及び実装は当業者に周知である。

図４に示された実施形態において、プラズマ処理システム１ｃは、図２の実施形態と同様であるが、更に、ＲＦ発生器７２から必要に応じてインピーダンス整合回路７４を介してＲＦ電力が結合され得る上部電極７０を有する。この上部電極へのＲＦ電力印加の周波数は約０．１ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲とし得る。さらに、下部電極への電力印加の周波数は約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とし得る。また、上部電極７０へのＲＦ電力の印加を制御するため、ＲＦ発生器７２及びインピーダンス整合回路７４にコントローラ５５が結合されている。上部電極の設計及び実装は当業者に周知である。上部電極７０及びガス分配系４０は、図示されるように、同一のチャンバーアセンブリ内に設計され得る。

図５に示された実施形態において、プラズマ処理システム１ｄは、図２の実施形態と同様であるが、更に、ＲＦ発生器８２から必要に応じてインピーダンス整合回路８４を介してＲＦ電力が結合される誘導コイル８０を有し得る。ＲＦ電力は誘導コイル８０から誘電体窓（図示せず）を介してプラズマ処理領域４５に誘導的に結合される。誘導コイル８０へのＲＦ電力印加の周波数は約１０ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とし得る。同様に、チャック電極への電力印加の周波数は約０．１ＭＨｚから約１００ＭＨｚの範囲とし得る。さらに、誘導コイル８０とプラズマとの間の容量結合を低減させるために、スロット式ファラデー遮蔽体（図示せず）が用いられ得る。また、誘導コイル８０への電力印加を制御するため、ＲＦ発生器８２及びインピーダンス整合回路８４にコントローラ１４が結合され得る。

代替的な一実施形態においては、図６に示されるように、プラズマ処理システム１ｅは、図５の実施形態と同様であるが、更に、トランス結合型プラズマ（ＴＣＰ）炉においてのように上方からプラズマ処理領域４５に作用する“螺旋状”コイル又は“パンケーキ型”コイルである誘導コイル８０’を有し得る。誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）源又はトランス結合型プラズマ（ＴＣＰ）源の設計及び実装は当業者に周知である。

他の例では、プラズマは電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）によって形成されてもよい。更に他の一実施形態においては、プラズマは伝播表面波によって形成される。上述の各プラズマ源は当業者に周知である。

図７に示された実施形態においては、プラズマ処理システム１ｆは、図２の実施形態と同様であるが、更に、表面波プラズマ（ＳＷＰ）源８０”を有し得る。ＳＷＰ源８０”は、例えばラジアル・ライン・スロット・アンテナ（ＲＬＳＡ）等のスロットアンテナを有することができ、このスロットアンテナには、必要に応じてインピーダンス整合回路８４’を介して、マイクロ波発生器８２’によってマイクロ波電力が結合され得る。

以下、チャンバー素子内に形成されたガス注入デバイスを介して処理システムにプロセスガスを導入するガス分配系を説明する。このガス分配系は、例えば、参照符号４０で示されるように、図２−７に記載された様々なプラズマ処理システムの何れにおいて使用されてもよく、あるいは図２−５のシステムからの様々な特徴の何らかの組み合わせを有するプラズマ処理システムにおいて使用されてもよい。さらに、このガス分配系は、例えば、チャンバー素子を介してのプロセスガスの導入を必要とする如何なる基板処理システムにおいても使用され得るものである。

続いて図８Ａ−８Ｃを参照して、一実施形態に従った流体分配系２００及びその製造方法を説明する。流体分配系２００は、処理チャンバーに結合され、プロセス流体供給系からのプロセス流体の流れを受け入れ、且つこのプロセス流体の流れを処理チャンバー内に分配するように構成されている。例えば、プロセス流体は、気体、液体、又は、液体中に浮遊した固体材料（例えば、スラリー）、気体中に浮遊した固体材料、若しくは液体中に浮遊した気体材料を含む多相流体を有し得る。他の例では、プロセス流体は固体粉末を含んでいてもよい。

流体分配系２００はチャンバー素子２１０を有しており、チャンバー素子２１０は、該チャンバー素子２１０の供給側の第１表面と、供給側とは反対側の処理側の第２表面とを有する。チャンバー素子２１０は、チャンバー素子２１０を供給側から処理側に貫通するように形成された、内面２１２を有する開口２２０を有する。開口２２０は如何なる従来からの機械加工手順を用いて形成されてもよい。チャンバー素子２１０は導電性材料、非導電性材料、又は半導電性材料から製造されることができる。例えば、チャンバー素子２１０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの、金属又は金属合金から製造され得る。また、チャンバー素子２１０は、その表面に形成された保護被膜を含んでいてもよい。例えば、この被膜はセラミック被覆又は表面陽極酸化を含んでいてもよい。チャンバー素子２１０は、石英、シリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭素、ガラス状炭素、アルミナ、サファイア、窒化アルミニウム等から製造され得る。

さらに、流体分配系２００は、開口２２０内に挿入されるように構成された挿入素子２３０を有する。挿入素子２３０は、該挿入素子２３０の外面に形成された溝２３２を有し、溝２３２は、チャンバー素子２１０の第一の側の挿入素子２３０の流入端２３４からチャンバー素子２１０の第二の側の挿入素子２３０の流出端２３６まで、螺旋経路に沿って延在している。溝２３２は、旋盤及び切削チップを用いて挿入素子２３０の外面に刻まれ得る。あるいは、溝２３２は回転する切削チップを用いて刻まれてもよい。挿入素子２３０は、チャンバー素子２１０と同一の材料から製造されてもよいし、チャンバー素子２１０とは異なる材料から製造されてもよい。

挿入素子２３０の外面に溝２３２が形成されると、挿入素子２３０はチャンバー素子２１０の開口２２０に挿入される。それにより、図８Ｂに参照符号２３８で示されるように、チャンバー素子２１０の供給側から処理側まで延在する螺旋状の流路を有するガス注入デバイス２４０が形成される。挿入素子２３０は、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内に融合（fusing）させること、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内に圧入すること、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内に熱的に取り付けること、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内に溶接すること、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内にろう付けすること、若しくは、挿入素子２３０をチャンバー素子２１０の開口２２０内に機械的に固定すること、又は、これらの２つ以上の組み合わせによって、チャンバー素子２１０に捕らえられた状態となり得る。

例えば、チャンバー素子２１０及び挿入素子２３０は石英から製造されてもよく、結合剤は石英フリットを含み得る。石英フリットを製造するため、粉末にされた石英に、その融解温度を低下させるためのドーパントが添加される。その後、石英フリットは、例えばアセトン等の溶媒内に懸濁され、吹き付け塗装装置及びマスキング技術を用いて、チャンバー素子２１０及び挿入素子２３０の接合面に塗布される。接合面にフリット被覆が設けられた後、チャンバー素子２１０及び挿入素子２３０は窯内で機械的に圧力を掛けて結合され、フリットを融解するのに十分な温度で焼かれる。石英の融解プロセスは石英処理の当業者に既知である。

この例示的な実施形態においては、挿入素子２３０の断面は円形であるように、あるいは実質的に円形であるように示されている。しかしながら、この断面は如何なる形状であってもよい。例えば、この断面は、卵型、三角形、正方形、長方形、又は何らかの多面形であってもよい。また、この例示的な実施形態においては、溝２３２の螺旋経路は、供給側から処理側に延在する軸の周りで一巻き（挿入素子２３０の外面に沿って３６０°の回転）以上、この場合は複数巻き、を為すように示されている。しかしながら、溝２３２の螺旋経路は、実質的に一巻き、一巻きより多く（複数巻き）、又は一巻き未満（３６０°未満の回転）を為していてもよい。例えば、一巻き未満とは、多面形断面の一面又はその一部に沿って延在する経路を含み得る。他の例では、溝２３２の経路は直線状であってもよい。

さらに、チャンバー素子２１０若しくは挿入素子２３０、又はこれらの双方は、チャンバー素子２１０内での挿入素子２３０の正確な位置合わせを確実にするために、チャンバー素子２１０又は挿入素子２３０の何れか上の対応する造形部と対を為すように構成されたアライメント部を有していてもよい。

図８Ａ−８Ｃには１つの溝２３２が示されているが、挿入素子２３０の外面に、各々が互いに独立な複数の溝が形成されてもよい。また、複数の溝の各々は、挿入部材２３０の流出端２３６において異なる流出角度を有するように構築されてもよい。さらに、複数の溝の各々は、流出端２３６若しくは流入端２３４、又は挿入部材２３０の螺旋経路の長手方向の任意の位置において、異なる大きさ、直径、又は断面横方向寸法を有するように構築されてもよい。さらに、複数の溝の各々は、異なる横方向寸法の螺旋を有するように構築されてもよい。

溝２３２の直径又は断面横方向寸法は約５μｍから約５ｍｍの範囲内とし得る。他の例では、溝２３２の直径又は横方向寸法は約１０μｍから約３ｍｍの範囲内とし得る。更に他の例では、溝２３２の直径又は横方向寸法は約５０μｍから約２ｍｍの範囲内とし得る。例えば、直径又は横方向寸法は約５０μｍ、約１ｍｍ、又は約２ｍｍとしてもよい。

他の一実施形態に従って、挿入素子２３０は別の挿入素子（これも別の挿入素子内に形成されてもよく、更にこのように続けられてもよい）内に形成されてもよい。挿入素子２３０は他の挿入素子と同心であってもよいし、そうでなくてもよい。内部に挿入素子２３０が形成される他の挿入素子も、その外面に形成された１つ又は複数の螺旋状の溝を含んでいてもよい。

次に図９Ａ−９Ｃを参照して、他の一実施形態に従った流体分配系３００及びその製造方法を説明する。流体分配系３００は、処理チャンバーに結合され、プロセス流体供給系からのプロセス流体の流れを受け入れ、且つこのプロセス流体の流れを処理チャンバー内に分配するように構成されている。例えば、プロセス流体は、気体、液体、又は、液体中に浮遊した固体材料（例えば、スラリー）、気体中に浮遊した固体材料、若しくは液体中に浮遊した気体材料を含む多相流体を有し得る。他の例では、プロセス流体は固体粉末を含んでいてもよい。

流体分配系３００はチャンバー素子３１０を有しており、チャンバー素子３１０は、該チャンバー素子３１０の供給側の第１表面と、供給側とは反対側の処理側の第２表面とを有する。チャンバー素子３１０は、チャンバー素子３１０を供給側から処理側に貫通するように形成された、成形された内面３１２を有する開口３２０を有する。例えば、成形された内面３１２は、先細形状にされた内面を有し得る。他の例では、成形された内面３１２は、階段面、凸面、若しくは凹面、又はこれらの組み合わせを有し得る。開口３２０は如何なる従来からの機械加工手順を用いて形成されてもよい。チャンバー素子３１０は導電性材料、非導電性材料、又は半導電性材料から製造されることができる。例えば、チャンバー素子３１０は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金などの、金属又は金属合金から製造され得る。また、チャンバー素子３１０は、その表面に形成された保護被膜を含んでいてもよい。例えば、この被膜はセラミック被覆又は表面陽極酸化を含んでいてもよい。チャンバー素子３１０は、石英、シリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、炭素、ガラス状炭素、アルミナ、サファイア、窒化アルミニウム等から製造され得る。

さらに、流体分配系３００は、開口３２０内に挿入されるように構成された、成形された挿入素子３３０を有する。成形された挿入素子３３０の外面形状は、開口３２０の成形された内面３１２の形状と合致するように設計され得る。成形された挿入素子３３０は、該成形された挿入素子３３０の外面に形成された溝３３２を有し、溝３３２は、チャンバー素子３１０の第一の側の成形された挿入素子３３０の流入端３３４からチャンバー素子３１０の第二の側の成形された挿入素子３３０の流出端３３６まで、螺旋経路に沿って延在している。溝３３２は、旋盤及び切削チップを用いて、成形された挿入素子３３０の外面に刻まれ得る。あるいは、溝３３２は回転する切削チップを用いて刻まれてもよい。成形された挿入素子３３０は、チャンバー素子３１０と同一の材料から製造されてもよいし、チャンバー素子３１０とは異なる材料から製造されてもよい。

成形された挿入素子３３０の外面に溝３３２が形成されると、成形された挿入素子３３０はチャンバー素子３１０の開口３２０に挿入される。それにより、図９Ｂに参照符号３３８で示されるように、チャンバー素子３１０の供給側から処理側まで延在する螺旋状の流路を有するガス注入デバイス３４０が形成される。成形された挿入素子３３０は、チャンバー素子３１０の向きを、成形された挿入素子３３０を開口３２０の内面３１２が支持するような向きにすることによって、チャンバー素子３１０に捕らえられた状態となり得る。例えば、成形された挿入素子３３０は、チャンバー素子３１０の開口３２０内に置かれてもよい。他の例では、成形された挿入素子３３０は、成形された挿入素子３３０をチャンバー素子３１０の開口３２０内に融合させること、成形された挿入素子３３０をチャンバー素子３１０の開口３２０内に溶接すること、成形された挿入素子３３０をチャンバー素子３１０の開口３２０内にろう付けすること、若しくは、成形された挿入素子３３０をチャンバー素子３１０の開口３２０内に機械的に固定すること、又は、これらの２つ以上の組み合わせによって、捕らえられた状態となり得る。

例えば、チャンバー素子３１０及び成形された挿入素子３３０は石英から製造されてもよく、結合剤は石英フリットを含み得る。石英フリットを製造するため、粉末にされた石英に、その融解温度を低下させるためのドーパントが添加される。その後、石英フリットは、例えばアセトン等の溶媒内に懸濁され、吹き付け塗装装置及びマスキング技術を用いて、チャンバー素子３１０及び成形された挿入素子３３０の接合面に塗布される。接合面にフリット被覆が設けられた後、チャンバー素子３１０及び成形された挿入素子３３０は窯内で機械的に圧力を掛けて結合され、フリットを融解するのに十分な温度で焼かれる。石英の融解プロセスは石英処理の当業者に既知である。

この例示的な実施形態においては、成形された挿入素子３３０の断面は円形であるように、あるいは実質的に円形であるように示されている。しかしながら、この断面は如何なる形状であってもよい。例えば、この断面は、卵型、三角形、正方形、長方形、又は何らかの多面形であってもよい。また、この例示的な実施形態においては、溝３３２の螺旋経路は、供給側から処理側に延在する軸の周りで一巻き（成形された挿入素子３３０の外面に沿って３６０°の回転）以上、この場合は複数巻き、を為すように示されている。しかしながら、溝３３２の螺旋経路は、実質的に一巻き、一巻きより多く（複数巻き）、又は一巻き未満（３６０°未満の回転）を為していてもよい。例えば、一巻き未満とは、多面形断面の一面又はその一部に沿って延在する経路を含み得る。

さらに、チャンバー素子３１０若しくは成形された挿入素子３３０、又はこれらの双方は、チャンバー素子３１０内での挿入素子３３０の正確な位置合わせを確実にするために、チャンバー素子３１０又は成形された挿入素子３３０の何れか上の対応する造形部と対を為すように構成されたアライメント部を有していてもよい。

図９Ａ−９Ｃには１つの溝３３２が示されているが、成形された挿入素子３３０の外面に、各々が互いに独立な複数の溝が形成されてもよい。また、複数の溝の各々は、挿入部材３３０の流出端３３６において異なる流出角度を有するように構築されてもよい。さらに、複数の溝の各々は、流出端３３６若しくは流入端３３４、又は挿入部材３３０の螺旋経路の長手方向の任意の位置において、異なる大きさ、直径、又は断面横方向寸法を有するように構築されてもよい。さらに、複数の溝の各々は、異なる横方向寸法の螺旋を有するように構築されてもよい。

溝３３２の直径又は断面横方向寸法は約５μｍから約５ｍｍの範囲内とし得る。他の例では、溝３３２の直径又は横方向寸法は約１０μｍから約３ｍｍの範囲内とし得る。更に他の例では、溝３３２の直径又は横方向寸法は約５０μｍから約２ｍｍの範囲内とし得る。例えば、直径又は横方向寸法は約５０μｍ、約１ｍｍ、又は約２ｍｍとしてもよい。

他の一実施形態に従って、挿入素子３３０は別の挿入素子（これも別の挿入素子内に形成されてもよく、更にこのように続けられてもよい）内に形成されてもよい。挿入素子３３０は他の挿入素子と同心であってもよいし、そうでなくてもよい。内部に挿入素子３３０が形成される他の挿入素子も、その外面に形成された１つ又は複数の螺旋状の溝を含んでいてもよい。

図８Ａ−８Ｃ、９Ａ−９Ｃにおいてチャンバー素子２１０（又は３１０）は単一のガス注入デバイス２４０（３４０）を用いて示されているが、チャンバー素子２１０（又は３１０）は複数のガス注入デバイスを有していてもよい。また、複数のガス注入デバイスはチャンバー素子上で様々な密度パターンで分布させられ得る。例えば、より多くのガス注入デバイスがチャンバー素子の中心付近に形成され、より少ないガス注入デバイスがチャンバー素子の周辺付近に形成されてもよい。他の例では、例えば、より多くのガス注入デバイスがチャンバー素子の周辺付近に形成され、より少ないガス注入デバイスがチャンバー素子の中心付近に形成されてもよい。さらに、溝又は溝群の大きさは、１つのガス注入デバイス内で、あるいは、チャンバー素子上でのガス注入デバイスの位置に応じてガス注入デバイス間で、様々であってもよい。例えば、より大きい溝がチャンバー素子の中心付近に形成され、より小さい溝がチャンバー素子の周辺付近に形成されてもよい。他の例では、より大きい溝がチャンバー素子の周辺付近に形成され、より小さい溝がチャンバー素子の中心付近に形成されてもよい。

次に図１０Ａを参照して、他の一実施形態に従ったガス分配系４００を説明する。ガス分配系４００はチャンバー素子４１０を有する。チャンバー素子４１０は、該チャンバー素子４１０を貫通するように形成された開口に隣接させられるガス注入デバイス４４０を有する。ガス注入デバイス４４０を有するチャンバー素子４１０は、処理チャンバー部品４０５に結合され、プロセスガス供給系からのプロセスガスの流れを受け入れ、且つこのプロセスガスの流れを処理チャンバー内に分配するように構成されている。チャンバー素子４１０は、処理チャンバー部品内の挿入可能且つ取り外し可能な素子であってもよい。

チャンバー素子４１０は、処理チャンバー部品４０５に形成された開口の内面と合致するように構成された、成形された外面を有する。チャンバー素子４１０が挿入可能且つ取り外し可能な素子である場合、処理チャンバー部品４０５全体は交換を必要としないので、操作者は非常に容易に且つ低コストにチャンバー素子４１０を取り外し、交換することができる。

次に図１０Ｂ及び１０Ｃを参照して、他の一実施形態に従ったガス分配系４５０を説明する。ガス分配系４５０はチャンバー素子４６０を有する。チャンバー素子４６０は、該チャンバー素子４６０を貫通するように形成された開口に隣接させられる第２のガス注入デバイス４６４内に形成された、第１のガス注入デバイス４６２を有する。チャンバー素子４６０は、処理チャンバーに結合されるように構成されている。第１のガス注入デバイス４６２及び第２のガス注入デバイス４６４は、プロセスガス供給系からのプロセスガスの流れを受け入れ、且つこのプロセスガスの流れを処理チャンバー内に分配するように構成されている。第１のガス注入デバイス４６２及び第２のガス注入デバイス４６４は同心であってもよいし、そうでなくてもよい。

次に図１１Ａ及び１１Ｂを参照して、一実施形態に従ったガス分配系５００を説明する。ガス分配系５００は、処理チャンバーに結合され、ガス供給口５１０を介してプロセス流体供給系からのプロセスガスの流れを受け入れ、且つこのプロセスガスの流れを、処理チャンバー内の処理空間と流体的に連通する複数の開口５３８へと、プレナム５３２内に分配するように構成されている。さらに、ガス分配系５００は、該ガス分配系５００への流入口５１０の位置に配置されたガス注入デバイス５２０を有する。ガス注入デバイス５２０は、プロセスガスの流れの運動量をプレナム５３２内に拡散させるように構成されることができ、それにより、プレナムの圧力の不均一性が低減されるようにプロセスガスは複数の開口５３８の各々に分配される。また、ガス注入デバイス５２０は、該ガス注入デバイス５２０を介してのプロセスガスの流れの電気放電の発生を防止、あるいはその発生確率を低下させるように構成されていてもよい。

図１１Ａに示されるように、ガス分配系５００は、処理チャンバーに結合されるように構成された上部アセンブリ５４０を有する。上部アセンブリ５４０は、電極アセンブリを有していてもよいし、有していなくてもよい。上部アセンブリ５４０は、図２、３及び５においてのように電気的接地に結合されてもよいし、図４及び６においてのように電源に結合されてもよい。上部アセンブリ５４０は、ガス供給口５１０が形成される第１プレート５４２と、第１プレート５４２に結合された第２プレート５４４とを含み、第１プレートと第２プレートとの組み合わせは、第２プレート５４４に形成された支持棚５４８と第１プレートの表面５４６との間にガス注入デバイス５２０を保持するように構成されている。第１プレート５４２、第２プレート５４４及びガス注入デバイス５２０の間を真空封止するために、例えばエラストマーのＯリング等の真空封止デバイスが用いられてもよい。他の例では、上部アセンブリ５４０は、ガス注入デバイス５２０を含めて、モノリシック構成をしていてもよい。

また、ガス分配系５００は、上部アセンブリ５４０に結合されたガス注入系５３０を有し、ガス注入系５３０は、ガス注入デバイス５２０からのプロセスガスの流れを受け入れるように構成されている。ガス注入系５３０は、筐体５３４と、該筐体５３４に結合されたガス分配プレート５３６とを有する。ガス分配プレート５３６は、プレナム５３２から処理チャンバー内の処理空間へのプロセスガスの流れを均一にすることを助ける複数の開口５３８を有する。

図１１Ｂに示されるように、ガス注入デバイス５２０は、第２プレート５４４の支持棚５４８に乗せられるように構成された段差部５２９を有する。ガス注入デバイス５２０は更に、ガス供給口５１０と結合されるように構成されたディフューザ流入口５２２、ガス注入系５３０のプレナム５３２と結合されるように構成されたディフューザ流出口５２４、及びディフューザ流入口５２２からディフューザ流出口５２４まで延在する螺旋経路５２６を有する。螺旋経路５２６は、上述のように形成された通路を有し得る。

ガス分配プレート５３６の複数の開口５３８の数は、１から約１０００までの範囲内とすることができ、望ましくは、約１０から約１００の範囲内とし得る。ガス分配プレート５３６は、各々が約０．５ｍｍから約１０ｍｍの範囲、望ましくは約０．５ｍｍから約２ｍｍの範囲、の直径を有する複数の開口５３８を備えるように設計され得る。他の例では、ガス分配プレート５３６は、各々が約１ｍｍから約２０ｍｍの範囲、望ましくは約１ｍｍから約３ｍｍの範囲、の長さを有する複数の開口５３８を備えるように設計されてもよい。

ガス注入デバイス５２０を用いることにより、特にディフューザ流出口５２４付近におけるプレナム５３２内の圧力バラつきが抑制され、また、複数の開口５３８を通過するプロセスガスの流速が不均一になりにくくされ得る。さらに、例えば、プロセスガスはプレナム５３２に或る角度をもって流入するので、プレナム５３２への流入時にプロセスガスに横方向の速度成分が与えられ、プロセスガスはプレナム５３２全体に横方向に広がることが可能である。さらに、プレナムの高さは低くされてもよく、プレナム５３２内で従来使用されていた、プレナム５３２の流入面とガス分配プレート５３６との間に配置されるバッフルプレートが排除されてもよい。故に、ガス注入系５３０全体の厚さを薄くすることが可能である。ガス注入系５３０は、誘電体材料から製造されることができる。プレナム高さは、約５ｍｍより小さく設計されることができ、望ましくは約３ｍｍより小さく設計される。

ガス分配系５００は、上部アセンブリ５４０、ガス注入デバイス５２０及びガス注入系５３０を含めて、例えばアルミニウム若しくは陽極酸化されたアルミニウム等の金属、又はセラミックから製造され得る。これらの部品は、石英、シリコン、単結晶シリコン、多結晶シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン、アルミナ、窒化アルミニウム、サファイア、炭素、ガラス状炭素など、又はこれらの２つ以上の組み合わせから製造されてもよい。また、これらの部品、例えばこれらの部品の内面などは、例えば酸化アルミニウム又は酸化イットリウム等のセラミック材料で被覆され得る。例えば、これらの部品、例えばこれらの部品の内面などは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｆ_３、ＹＦ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３又はＤｙ_２Ｏ_３を含む材料で被覆されてもよい。他の例では、これらの表面はIII族元素で被覆されてもよい。

一例において、上部アセンブリ５４０は、表面陽極酸化された、あるいは表面陽極酸化されていないアルミニウムから製造される。この上部アセンブリ５４０は電極アセンブリとして機能することができ、例えば無線周波数（ＲＦ）電源などの電源に結合され得る。上部アセンブリ５４０からガス注入系５３０を介して処理空間内のプロセスガスにＲＦ電力を結合させることを可能にするため、ガス注入系５３０は、例えば石英などの誘電体材料から製造され得る。また、ガス注入デバイス５２０は例えば石英などの誘電体材料から製造され得る。プロセスガスが例えばＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＮＦ_３等の腐食性ガスを含有するとき、ガス注入デバイス５２０及びガス注入系５３０は、処理チャンバー内の基板の汚染を最小化するために石英から製造され得る。

続いて図１２を参照して、他の一実施形態に従った、表面波プラズマ（ＳＷＰ）源６３０内に形成されたガス分配系６２０を説明する。ＳＷＰ源６３０は処理チャンバーに結合されるように構成されており、ガス分配系６２０は、プロセスガス供給系からのプロセスガスの流れを受け入れて、このプロセスガスの流れを処理チャンバー内の処理空間に分配するように構成されている。図１２に例示されるように、プラズマ源６３０は、例えばラジアル・ライン・スロット・アンテナ（ＲＬＳＡ）等のスロットアンテナを有し得る。

スロットアンテナは、内側導体６４０、外側導体６４２及び絶縁体６４１を有する同軸給電構造（フィード）６３８を有する。また、プラズマ源６３０は、電磁（ＥＭ）波ランチャー６４３を含んでおり、ＥＭ波ランチャー６４３は、遅波プレート６４４、スロット群６４８を含むスロットアンテナ６４６、及び共鳴器プレート６５０を有する。スロットの数、スロットの幾何学形状、スロットの大きさ、及びスロットの分布は全て、処理チャンバー内に形成されるプラズマの空間的な均一性に寄与し得る要因である。例えば、共鳴器プレート６５０の適確な寸法（すなわち、厚さ及び直径）は数値的に計算され得る。

ランチャー６４３は、処理チャンバー内にマイクロ波電力を放射するように構成されたマイクロ波ランチャーを含んでいる。マイクロ波ランチャーは、例えば２．４５ＧＨｚマイクロ波電源などのマイクロ波源に結合されることができ、マイクロ波電力は同軸フィード６３８を介してマイクロ波ランチャーに結合される。マイクロ波源によって生成されたマイクロ波エネルギーは、マイクロ波発振器の方に戻るように反射されたマイクロ波エネルギーを吸収するアイソレータ（図示せず）まで、導波路（図示せず）によって導かれ、その後、同軸変換器（図示せず）によって同軸ＴＥＭモードに変換される。インピーダンス整合のため、また、電力伝送の改善のため、チューナが用いられてもよい。マイクロ波エネルギーは同軸フィード６３８を介してマイクロ波ランチャーに結合され、同軸フィード６３８におけるＴＥＭモードから、ＴＥＭモードへと、モード変化がもう一度行われる。

なおも図１２を参照するに、プラズマ源６３０は処理チャンバーに結合され、チャンバー壁６５２とプラズマ源６３０との間で、封止デバイス６５４を用いて真空封止が形成される。封止デバイス６５４はエラストマーのＯリングを含み得る。プラズマ源６３０は、プラズマ源６３０の温度の調整及び／又は制御のために１つ以上の冷却路６５６を含んでいてもよい。

同軸フィード６３８の内側導体６４０及び外側導体６４２は、例えば金属などの導電性材料を有し、遅波プレート６４４及び共鳴器プレート６５０は誘電体材料を有する。後者において、遅波プレート６４４と共鳴器プレート６５０とは同一材料を有する。他の例では、遅波プレート６４４と共鳴器プレート６５０とは異なる材料を有する。この誘電体材料は、例えば、石英を含んでいてもよい。

遅波プレート６４４及び共鳴器プレート６５０の製造用に選択される材料は、伝搬する電磁（ＥＭ）波の波長を、自由空間における波長に対して短くするように選択され、遅波プレート６４４及び共鳴器プレート６５０の寸法は、処理チャンバー内にＥＭエネルギーを放射するのに効果的な定在波の形成を確実にするように選定される。

なおも図１２を参照するに、ガス分配系６２０は、内側導体６４０を貫通するように形成された供給口６５８と、共鳴器プレート６５０を貫通するように形成されたガス注入デバイス６５５とを有する。ガス注入デバイス６５５は、供給口６５８に結合されて、それを介してプロセスガスの流れを受け入れるように構成された流入端を有する。ガス注入デバイス６５５は、上述の技術の何れかを用いて共鳴器プレート６５０内に製造され得る。

図１２に例示されるように、単一のガス注入デバイス６５５が用いられてもよい。しかしながら、代替的に、複数のガス注入デバイスが共鳴器プレート６５０内に形成されてもよい。また、複数のガス注入デバイスが共鳴器プレート６５０上に様々な密度パターンで分布させられてもよい。ガス注入デバイス６５５は、図１２に示されるように螺旋経路を辿る単一の溝を含んでいてもよいし、螺旋経路を辿る複数の溝を含んでいてもよい。複数の溝の各々は異なる流出角度を有し得る。例えば、図１２に示されるような単一のガス注入デバイス６５５で、相異なる流出角度を有する複数の溝を備えたものが、処理チャンバー全体にプロセスガスを分配するために用いられ得る。

次に図１３を参照して、他の一実施形態に従った表面波プラズマ（ＳＷＰ）源７３０を説明する。ＳＷＰ源７３０は図１２の実施形態と似通っており、対応する部分には似通った参照符号を付している。ＳＷＰ源７３０は処理チャンバーに結合されるように構成されており、ガス分配系６２０は、プロセスガス供給系からのプロセスガスの流れを受け入れて、このプロセスガスの流れを処理チャンバー内の処理空間に分配するように構成されている。図１３に例示されるように、プラズマ源７３０は、例えばラジアル・ライン・スロット・アンテナ（ＲＬＳＡ）等のスロットアンテナを有し得る。

図１３に例示されるように、ＳＷＰ源７３０は、起伏のある表面７６０を有する成形された共鳴器プレート７５０を有する。例えば、起伏のある表面７６０は、処理チャンバー内のプラズマの空間的な均一性を向上させるように調整されることができる。

続いて図１４を参照して、チャンバー素子を貫通する螺旋流路の製造方法を説明する。この方法を示すフローチャート８００は、段階８１０にて、チャンバー素子を貫通して、チャンバー素子の供給側からチャンバー素子の処理側まで延在する開口を形成することで開始する。この開口は内面を有する。チャンバー素子は図１−１３に記載された部品の何れかを含み得る。

段階８２０にて、開口の内面に合致するように構成された外面を有する挿入素子が形成される。

段階８３０にて、挿入素子の外面に１つ以上の溝が形成される。この１つ以上の溝は、各々が、チャンバー素子の供給側に形成された流入口とチャンバー素子の処理側に形成された流出口とを有するように形成される。この１つ以上の溝は１つ以上の螺旋状の溝を有していてもよい。

段階８４０にて、挿入素子がチャンバー素子の開口内に挿入される。

以上においては本発明の特定の実施形態のみが詳細に説明されているが、当業者に容易に認識されるように、これらの実施形態には、本発明の新規な教示及び効果を実質的に逸脱することなく、数多くの変更が為され得る。従って、全てのそのような変更は本発明の範囲に含まれるものである。

薄膜をパターンエッチングする手順を示す概略図である。 薄膜をパターンエッチングする手順を示す概略図である。 薄膜をパターンエッチングする手順を示す概略図である。 一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 他の一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 他の一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 他の一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 他の一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 他の一実施形態に従ったプラズマ処理システムを示す概略図である。 一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口及びその製造方法を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配開口を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配系を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配系を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配系を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配系を示す図である。 他の一実施形態に従ったガス分配系の製造方法を示す図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ 処理システム
１０ 処理チャンバー
２０ 基板ホルダー
２５ 基板
３０、７２、８２ ＲＦ発生器
３２、７４、８４、８４’ インピーダンス整合回路
４０、２００、３００、４００、４５０、５００、６２０ ガス分配系
４５ 処理空間
５０ 真空ポンプ系
５５ コントローラ
７０ 上部電極
８０”、６３０、７３０ 表面波プラズマ（ＳＷＰ）源
８２’ マイクロ波発生器
２１０、３１０、４１０、４６０ チャンバー素子
２１２、３１２ 開口の内面
２１４ 第１表面
２１６ 第２表面
２２０、３２０ 開口
２３０、３３０ 挿入素子
２３２、３３２、５２６ 溝（流路）
２３４、３３４、５２２ 流入端
２３６、３３６、５２４ 流出端
２４０、３４０、４４０、４６２、４６４、５２０、６５５ ガス注入デバイス
４０５ 処理チャンバー部品
５１０、６５８ ガス供給口
５３０ ガス注入系
５３２ プレナム
５３６ ガス分配プレート
５３８ 開口
６３８ 同軸フィード
６４０ 内側導体
６４２ 外側導体
６４３ 電磁波ランチャー
６４４ 遅波プレート
６４６ スロットアンテナ
６４８ スロット
６５０、７５０ 共鳴器プレート

Claims (15)

1. 処理チャンバーに結合されるように構成されたチャンバー部品であって：
   プラズマ処理チャンバーに結合されるように構成された誘電体チャンバー素子であり、該誘電体チャンバー素子は、該誘電体チャンバー素子の供給側の第１表面と、前記供給側の反対側である該誘電体チャンバー素子の処理側の第２表面とを有し、該誘電体チャンバー素子は、前記第１表面から前記第２表面まで該誘電体チャンバー素子を貫通して形成された内面を有する開口を有する、誘電体チャンバー素子；及び
   前記開口内に挿入可能な誘電体挿入部材であり、該誘電体挿入部材は、前記開口内に挿入されるときに、前記誘電体チャンバー素子の前記第１表面から前記誘電体チャンバー素子の前記第２表面までの前記開口の少なくとも一部に延在し且つ占有するようにされ、該誘電体挿入部材は、該誘電体挿入部材の外面に形成された溝を有し、該溝は、前記誘電体チャンバー素子の前記供給側の流入口から前記誘電体チャンバー素子の前記処理側の流出口まで螺旋状の経路に沿って延在する、誘電体挿入部材；
   を有し、
   前記外面に前記溝を形成した後に残存する前記外面の部分は、前記誘電体挿入部材が前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に挿入されたときに、前記誘電体チャンバー素子内の前記開口の前記内面と接触して係合し、
   前記誘電体挿入部材が前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に挿入されたとき、前記開口の前記内面と前記誘電体挿入部材の前記外面の前記溝とによって、前記供給側から前記処理側まで前記誘電体チャンバー素子を貫通して延在する螺旋状流路が形成され、該螺旋状流路は、前記流入口にてプロセス流体を受け入れて前記流出口にて該プロセス流体を分配するように構成され、
   前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで実質的に一巻きを為し、あるいは、前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで一巻きより多くを為し、あるいは、前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで複数巻きを為し、
   前記溝の直径又は横方向寸法は１０μｍから３ｍｍの範囲内であり、
   複数の螺旋状流路が前記供給側から前記処理側まで前記誘電体チャンバー素子を貫通して延在しており、前記複数の螺旋状流路の各々は、プロセス流体を受け入れるように構成された流入口と、該プロセス流体を分配するように構成された流出口とを有し、前記複数の螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する実質的に同一の軸の周りに形成され、前記複数の螺旋状流路は異なる流出角度を有する、
   チャンバー部品。
2. 前記誘電体チャンバー素子はスロット平面アンテナの表面上の共鳴器プレートを有し、プラズマを生成するために使用される電界が、前記スロット平面アンテナから前記共鳴器プレートを通って放射される、請求項１に記載のチャンバー部品。
3. 前記複数の螺旋状流路は、螺旋に関して異なる横方向寸法を有する、請求項１に記載のチャンバー部品。
4. 前記誘電体チャンバー素子は、前記誘電体挿入部材とともに、電力供給される無線周波数（ＲＦ）電極とガス注入系との間に配置されたガス注入デバイスとして機能し、前記ガス注入系は、前記螺旋状流路の前記流出口から前記プロセス流体を受け入れて前記プロセス流体を前記プラズマへと分配するように構成された複数の開口を有し、前記電界は、前記電力供給される無線周波数（ＲＦ）電極から前記ガス注入デバイス及び前記ガス注入系を通って前記プラズマへと放射される、請求項１に記載のチャンバー部品。
5. 誘電体チャンバー素子を貫通する流路を形成する方法であって：
   前記誘電体チャンバー素子を貫通して前記誘電体チャンバー素子の供給側から前記誘電体チャンバー素子の処理側まで延在する、内面を有する開口を形成する段階；
   前記開口の前記内面に係合するように構成された外面を有する誘電体挿入素子を形成する段階；
   前記誘電体挿入素子の前記外面に１つ以上の溝を形成する段階であり、各々の溝が、前記供給側に形成された流入口と前記処理側に形成された流出口とを有するように、１つ以上の溝を形成する段階；及び
   前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に前記誘電体挿入素子を挿入する段階；
   を有し、
   前記溝は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで実質的に一巻きを為し、あるいは、前記溝は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで一巻きより多くを為し、あるいは、前記溝は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで複数巻きを為し、
   前記溝の直径又は横方向寸法は１０μｍから３ｍｍの範囲内であり、
   複数の溝が前記供給側から前記処理側まで前記誘電体チャンバー素子を貫通して延在され、前記複数の溝の各々は、プロセス流体を受け入れるように構成された流入口と、該プロセス流体を分配するように構成された流出口とを有し、前記複数の溝は、前記供給側から前記処理側に延在する実質的に同一の軸の周りに形成され、前記複数の溝は異なる流出角度を有する、
   方法。
6. 前記開口を形成する段階は、先細形状にされた内面を有する先細の開口を形成することを有し、且つ、前記挿入する段階は、前記先細の開口の前記先細形状にされた内面が前記誘電体挿入素子の先細形状にされた外面を支持するように、前記誘電体チャンバー素子の前記先細の開口内に前記挿入素子を置くことを有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記誘電体挿入素子の前記外面に１つ以上の溝を形成する段階は、前記誘電体挿入素子の前記外面に２つ以上の螺旋状の溝を形成することを有する、請求項５に記載の方法。
8. 前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に前記誘電体挿入素子を挿入する段階は、前記誘電体チャンバー素子に前記誘電体挿入素子を圧入すること、前記誘電体チャンバー素子に前記誘電体挿入素子を熱的に取り付けること、又は前記誘電体チャンバー素子に前記誘電体挿入素子を融合させることを有する、請求項５に記載の方法。
9. 前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に前記誘電体挿入素子を挿入する段階は、前記誘電体チャンバー素子に前記誘電体挿入素子を溶接あるいはろう付けすることを有する、請求項５に記載の方法。
10. 処理空間を収容する処理チャンバー；
    前記処理チャンバーと流体的に連通し、前記処理チャンバーにプロセスガスの流れを導入するように構成されたプロセスガス供給系；
    前記処理チャンバーに結合され、流入口を介して前記プロセスガスの流れを受け入れ、且つ前記プロセスガスの流れを前記処理空間に分配するように構成されたガス分配系であり、当該ガス分配系は前記流入口に結合されたガス注入デバイスを有し、且つ前記ガス注入デバイスは、流入端から流出端まで延在する螺旋状流路を有する、ガス分配系；
    前記処理チャンバーに結合され、前記プロセスガスに晒すように前記処理チャンバー内で基板を支持するように構成されたホルダー；
    前記処理チャンバーに結合され、前記プロセスガスからプラズマを前記処理空間内に形成するように構成されたプラズマ生成系；及び
    前記処理チャンバーに結合され、前記処理チャンバーから気体を排出するように構成された真空ポンプ系；
    を有し、
    前記ガス注入デバイスは：
    誘電体チャンバー素子であり、該誘電体チャンバー素子は、該誘電体チャンバー素子の供給側の第１表面と、前記供給側の反対側である該誘電体チャンバー素子の処理側の第２表面とを有し、該誘電体チャンバー素子は、前記第１表面から前記第２表面まで該誘電体チャンバー素子を貫通して形成された内面を有する開口を有する、誘電体チャンバー素子；及び
    前記開口内に挿入可能な誘電体挿入部材であり、該誘電体挿入部材は、前記開口内に挿入されるときに、前記誘電体チャンバー素子の前記第１表面から前記誘電体チャンバー素子の前記第２表面までの前記開口の少なくとも一部に延在し且つ占有するようにされ、該誘電体挿入部材は、該誘電体挿入部材の外面に形成された溝を有し、該溝は、前記誘電体チャンバー素子の前記供給側の前記流入端から前記誘電体チャンバー素子の前記処理側の前記流出端まで螺旋状の経路に沿って延在する、誘電体挿入部材；
    を有し、
    前記外面に前記溝を形成した後に残存する前記外面の部分は、前記誘電体挿入部材が前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に挿入されたときに、前記誘電体チャンバー素子内の前記開口の前記内面と接触して係合し、
    前記誘電体挿入部材が前記誘電体チャンバー素子の前記開口内に挿入されたとき、前記開口の前記内面と前記誘電体挿入部材の前記外面の前記溝とによって、前記供給側から前記処理側まで前記誘電体チャンバー素子を貫通して延在する螺旋状流路が形成され、該螺旋状流路は、前記流入端にて前記プロセスガスを受け入れて前記流出端にて前記プロセスガスを分配するように構成され、
    前記誘電体チャンバー素子及び前記誘電体挿入部材は、前記プラズマ生成系によって発生されて前記プラズマを生成するために使用される電界内に置かれるように構成され、
    前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで実質的に一巻きを為し、あるいは、前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで一巻きより多くを為し、あるいは、前記螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する軸の周りで複数巻きを為し、
    前記溝の直径又は横方向寸法は１０μｍから３ｍｍの範囲内であり、
    複数の螺旋状流路が前記供給側から前記処理側まで前記誘電体チャンバー素子を貫通して延在しており、前記複数の螺旋状流路の各々は、プロセス流体を受け入れるように構成された流入口と、該プロセス流体を分配するように構成された流出口とを有し、前記複数の螺旋状流路は、前記供給側から前記処理側に延在する実質的に同一の軸の周りに形成され、前記複数の螺旋状流路は異なる流出角度を有する、
    処理システム。
11. 前記ガス分配系は、前記流入口を介して前記プロセスガスの流れを受け入れ、且つ、前記ガス注入デバイスを通過したプレナム内の前記プロセスガスの流れを、前記処理空間と流体的に連通した複数の開口へと分配する、ように構成されている、請求項１０に記載の処理システム。
12. 前記プラズマ生成系は：
    電力結合系、及び
    前記電力結合系に結合され、前記電力結合系からの電磁エネルギーを前記処理空間に放射するように構成された電磁波ランチャーであり、共鳴器プレートを備えたスロット平面アンテナを有する電磁波ランチャー、
    を有する表面波プラズマ（ＳＷＰ）源であり、
    前記流入口は前記スロット平面アンテナ内に形成されており、且つ
    前記ガス注入デバイスは前記共鳴器プレートを貫通するように形成されている、
    請求項１０に記載の処理システム。
13. 前記電力結合系はマイクロ波電力結合系を含み、
    前記マイクロ波電力結合系は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波エネルギーを生成するように構成されたマイクロ波源、前記マイクロ波源の放出口に結合された導波路、前記導波路に結合され、前記マイクロ波源の方に戻るマイクロ波エネルギーの伝搬を防止するように構成されたアイソレータ、及び、前記アイソレータに結合され、前記マイクロ波エネルギーを同軸フィードに結合させるように構成された同軸変換器、を含み、且つ
    前記同軸フィードは前記電磁波ランチャーに結合されている、
    請求項１２に記載の処理システム。
14. 前記電力結合系は、電磁エネルギーを前記電磁波ランチャーに結合させる同軸フィードを有し、
    前記スロット平面アンテナは、前記同軸フィードの内側導体に結合された一端と、前記同軸フィードの外側導体に結合された他端とを有し、且つ
    前記スロット平面アンテナは、前記内側導体と前記外側導体との間の当該スロット平面アンテナの上方の第１の領域からの電磁エネルギーを、当該スロット平面アンテナの下方の第２の領域内の前記共鳴器プレートに結合させるように構成された１つ以上のスロットを含む、
    請求項１３に記載の処理システム。
15. 前記流入口は前記内側導体を貫通するように形成されている、請求項１４に記載の処理システム。

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