JP3992315B2 - 基板処理装置排出物からパーフルオロ化合物ガスを低減する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、発明者がベン パン、デイヴィッド チュン、ウイリアム エヌ．テイラー，ジュニア、セバスチャン ラウー、及びマーク フォダーであり、アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドに譲渡され、出願番号０８／５３３，１７４の１９９５年９月２５日出願のアメリカ合衆国特許出願「ＣＶＤシステムにおける真空ラインの清浄方法と装置」の一部継続出願である。本出願はまた、発明者がデイヴィッド チュン、セバスチャン ラウー、ジュディ エイチ．ウォン、ウイリアム エヌ．テイラー，ジュニア、マーク フォダー、及びケヴィン フェアベーンであり、アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドに譲渡され、出願番号０８／５７９，３７５の１９９５年１２月２７日出願のアメリカ合衆国特許出願「基板処理機器排出物からパーフルオロ化合物ガスを低減する方法及び装置」の一部継続出願である。０８／５３３，１７４及び０８／５７９，３７５の両出願ともすべて本願に引用され取り込まれる。
【０００２】
本出願はまた、ベン パン、デイヴィッド チュン、ウイリアム エヌ．テイラー，ジュニア、セバスチャン ラウー、及びマーク フォダーが共同発明者として掲げられ「基板処理機器の現場真空ライン清浄のための平行板装置」と題する同時に出願され共同で譲渡された特許出願に関連し、セバスチャン ラウー、トミ タナカ、ムクル ケルカー、ハリ ポンネカンチ、ケヴィン フェアベーン、及びデイヴィッド チュンが共同発明者として掲げられ「基板処理機器の現場真空ライン清浄のためのマイクロ波装置」と題する同時に出願され共同で譲渡された特許出願に関連する。
【０００３】
発明の背景
本発明は、一般的に、半導体の処理機器の分野、より具体的には処理装置に連結された真空排出ライン内側から混入物及び残留物を除去する方法及び装置と処理装置からパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）ガス排出物を低減する方法及び装置に関する。化学的気相堆積（ＣＶＤ）処理の間、堆積ガス処理される基板の表面上に薄膜層を形成するため処理チャンバ内部に放出される。処理チャンバの壁のような領域上の不必要な堆積もかかるＣＶＤ処理の間に生じる。しかし、これらの堆積ガスにおける個々の分子の室内における滞留時間は比較的に短いため、チャンバに放出された小部分の分子のみが堆積プロセスにおいて消費されウェハ又はチャンバ壁のいずれかの上に堆積される。
【０００４】
消費されていないガス分子は、「フォアライン(foreline)」と共通に呼ばれる真空ラインを通って部分的に反応した化合物及び反応副産物とともにチャンバからポンプで排出される。この排出されたガス中の多くの化合物は、いまだ高度に反応性状態にあり、及び／又はフォアライン中で不必要な堆積を形成し得る残留物又は粒状物質を含む。所定時間の粉末状の残留物及び／又は粒状物質のこの堆積の蓄積は問題を与える。第１に、その物質はしばしば、標準の周期的な清浄操作の間、真空シールが破れフォアラインが周辺の条件に晒されたときに問題を起こす自然発火しうる物質である。第２に、フォアライン内の堆積物質の蓄積が十分である場合、フォアライン及び／又はそれに連結する真空ポンプはもしそれが適当に清浄されていない場合に詰まり得る。周期的に清浄される場合であっても、物質の蓄積は真空ポンプの清浄な運転を妨げ、ポンプの実用的寿命を劇的に短縮し得る。また、固体物質は、フォアラインから処理チャンバに逆流し処理工程を汚しウェハ収量に反対方向に作用し得る。
【０００５】
これらの問題を避けるために、フォアラインの内側表面は堆積物質を除去するために定期的に清浄される。この操作は、不必要は堆積物質をチャンバ壁及び処理チャンバの同様な領域から除去するために行われる標準チャンバ清浄操作の間に実施される。共通のチャンバ清浄技術は、堆積物質をチャンバ壁及び他の領域から除去するためのフッ素のようなエッチングガスの使用を含む。エッチングガスがチャンバに導入され、エッチングガスが堆積物質と反応しチャンバ壁から堆積物質を除去するようにプラズマが形成される。かかる清浄操作は共通に各ウェハ又は各Ｎウェハのための堆積工程に間で実施される。
【０００６】
チャンバ壁からの堆積物質の除去は、プラズマが堆積物質にチャンバ内で最も近い領域内で発生されることと比較的に直接的である。フォアラインからの堆積物質の除去は、フォアラインが処理チャンバから下流側であるためにより困難である。所定の時間内では、処理チャンバ内の殆どの点は、フォアライン内の点に対するより多くのエッチングフッ素原子と接触する。このように、所定の期間内では、残留物及び同様な堆積物がフォアライン内に残存する一方、チャンバは清浄プロセスにより適度に清浄される。
【０００７】
フォアラインを適度に清浄するためには、清浄操作の継続時間が増大されなければならない。しかし、清浄操作の長さを増大することは、ウェハの処理能力に反対の影響を与えることから好ましくない。また、かかる残留物の蓄積は、清浄工程からの反応物質がそれらがフォアライン内で残留物と反応し得る状態においてフォアライン中に排出される範囲までにおいてのみ清浄され得る。いくつかのシステム及び適用においては、排出される反応物質の寿命はフォアラインの末端部あるいは中間部に到達するに十分ではない。これらのシステム及び適用において、残留物の蓄積はさらに大きな関心事である。したがって、半導体処置システムにおけるフォアラインの効率的かつ完全な清浄のための装置及びその実施方法に対する要求が存在する。
【０００８】
フォアラインを清浄するために使用されてきた一つのアプローチは、排出ガス中の反応性成分を電極上でフィルム堆積物として抽出するためにプラズマ強化ＣＶＤ技術を用いる洗浄システムに依存する。洗浄システムは、固体フィルムとして反応性物質の除去を最大限にするよう設計され、大表面領域の渦巻き電極を使用する。渦巻き電極は、送風ポンプと機械式ポンプの間のフォアラインの末端付近に配置された脱着式キャニスタ内に包含される。十分な量の固体廃物が電極上に蓄積した後、キャニスタは廃棄及び交換のために除去され得る。問題は、システムが蓄積された固体物質を捕集するための領域を与えるために電極の大表面領域に依存するというこの先行技術方法に存在する。電極の大表面領域をに適用するためにシステムは必然的に大きくかつかさ高である。さらに、脱着式キャニスタは交換され適切に廃棄されなければならない使い捨て製品であるために、この先行技術の洗浄システムの操作においては余分な出費を負う。また、洗浄システムは真空フォアラインの開始部分から下流部に配置され、このためラインのこの部分に蓄積する粉末状物質あるいは粒状物質の除去を確実にしない。
【０００９】
上記よりフォアラインの清浄のための改善された方法と装置が望まれていることが分かる。
【００１０】
ＣＶＤ及び他の基板処置装置における他の関心事は、ガスの種類及びフォアラインを通じて処理チャンバから排出される副生成物に関する。たとえば、清浄プラズマ内でのガスの解離は完全ではなく（いくつかの適用においては導入されたガス分子の１０％のみが解離する）、清浄ガス中の個々の分子のチャンバ内での滞留時間が比較的短いために、チャンバ内に放出された分子のごく小部分のみが堆積した物質と反応する。エッチング反応に与らないガス分子は、共通に「フォアライン」と呼ばれる真空ラインを通じてエッチングされた物質及び反応副生成物とともにチャンバから圧送排出される。排出されるガスは、半導体プロセスの排出副生成物である。
【００１１】
半導体産業において清浄エッチングガスとして使用されるフッ素含有ガスの多くは、パーフルオロ化合物又は短縮して「ＰＦＣ’ｓ」と呼ばれる。より共通して使用されるＰＦＣ’ｓのいくつかは、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、ＮＦ₃及びＳＦ₆又は同様のガスを含む。これらのガスは、長寿命を有するものとして知られており（ＣＦ４に関して５０，０００年まで）、大きな地球温暖化可能性を有するものと信じられている。このように、それらの大気中への放出は、潜在的に有害であり政府及び他の規制の対象となりつつある。
【００１２】
発明の要約
本発明は、上記の先行技術の問題を、粒子物質及び他の残留物質が基板処理チャンバの排出ライン内で蓄積することを実質的に回避し及び／又はかかるチャンバからＰＦＣ排出物を低減する装置を提供することによって解決する。本発明の異なる具体例は、粒子低減又はＰＦＣ排出物低減のいずれに対しても特に設計され最適化され得る。また、一定の基板処理操作での使用のために粒子及びＰＦＣ排出物の双方の低減に最適化された具体例を設計することも可能である。
【００１３】
本発明は、プロセスを透過性としながら、これらの目的を達成する。すなわち、好適な具体例において、本発明の操作は、粒子物質がフォアライン内で蓄積することを回避すること又はＰＦＣ排出物を適切に低減することのいずれにも追加的処理時間を要しない。また、いくつかの好適な具体例において、本発明は追加的ガスの使用及び／又は消耗部品を必要としない。
【００１４】
粒子低減のために設計され最適化された本発明にしたがった装置の一つの具体例において、一対の容量的に結合した電極は、装置の入口と出口の間に配置された迷路状ガス通路を画成する。基板処理チャンバから排出されるとき（たとえばＣＶＤ工程の間）、真空ライン内で別に集積する粉末残留物及び他の粒子物質は、ガス通路において捕捉される。装置は、ガス通路内にプラズマを形成するために電極に電力を供給するプラズマ発生システムを含み得る。プラズマは、清浄工程の間ガス通路を通じて圧送される未反応の排出ガスから形成される。プラズマからの成分は、直ちに排出ラインを通過し圧送排出されるガス状生成物中に物質を変換するために捕捉された粒子物質と反応する。
【００１５】
他の具体例において、本発明の装置は、流体導管を画成する対向する表面を有する第１及び第２部材を含む。流体導管は、入口と流体導管を流通する粒子物質を捕集するため及び捕集チャンバから粒子物質の出現を抑制するため構成されかつ配列された出口の間に、入口、出口及び捕集チャンバを有する。マイクロ波プラズマ発生システムは、前記流体導管内でエッチングガスからプラズマを形成するため装置と効果的に連結されている。前記プラズマの成分は、流体導管からポンプにより排出され得るガス状生成物を形成するため捕集チャンバ内で捕集された粒子物質と反応する。装置のこの具体例の好適な態様において、第１及び第２部材は、各電極であり、装置はまた電極表面上で粒子物質を捕集するため二つの電極間に電圧をかける粒子捕捉システムを含む。プラズマはまた物質を装置からポンプで排出され得るガス状生成物に変換するためこの電気的に捕集された物質と反応する。
【００１６】
ガス通路は、重力が通路を流通する粒子物質を捕集するために働き捕集チャンバから粒子物質の出現を抑制するように構成され配列される少なくとも一つの捕集チャンバを含む。さらに、電圧は、通路を流通する粒子物質を捕集し捕捉することを促進する電極の間に電圧領域を創るために少なくとも一つの電極にかけられる。
【００１７】
他の具体例において、本発明は半導体処理機器からＰＦＣ排出物を低減するために設計され最適化される。かかる装置の一つの具体例は、流体導管を画成する導管チャンバを含む。ＰＦＣ酸化剤の発生源は、流体導管内にあり、プラズマ発生システムは、装置を通じて圧送排出されるＰＦＣガスからプラズマを形成する。プラズマの成分は排出されるＰＦＣガスを低有害の水溶性の非ＰＦＣガス状生成物及び副生成物に変換するためにＰＦＣ酸化剤と反応する。
【００１８】
本発明の装置の好適な具体例は、シリコン含有フィルタ内にＰＦＣ酸化剤を提供する。プラズマ発生システムは、装置を通じて圧送排出されるＰＦＣガスからプラズマを形成する。プラズマの成分は、フィルタ内にシリコン含有化合物と反応し排出されるＰＦＣガスを低有害の非ＰＦＣガス状生成物及び副生成物に変換する。この具体例の好適な一例において、シリコン含有化合物は酸化珪素物質である。
【００１９】
本発明の他の具体例において、ガス状シリコン発生源及び／又は酸素発生源はＰＦＣ酸化剤を提供するために装置内に導入される。プラズマは、ガス状シリコン発生源及び／又は酸素発生源及びＰＦＣガスがら形成される。プラズマからの成分は、排出されるＰＦＣガスを低有害の非ＰＦＣガス生成物及び副生成物に変換するために反応する。
【００２０】
本発明のさらに他の具体例において、粒子捕捉及び捕集システムは、基板処理チャンバに連結した排出ライン内で粒子蓄積物を低減し、捕集された粒子及び残留物は、ＰＦＣ酸化剤を提供する。粒子捕捉及び捕集システムは、かかる残留物を生成する堆積プロセスからのシリコン含有残留物を捕捉する。プラズマ発生システムは、排出されるＰＦＣガスからプラズマを形成する。プラズマからの成分は、排出されるＰＦＣガスを低有害の、非ＰＦＣガス状生成物及び副生成物に変換するため捕集された残留物と反応する。
【００２１】
かかる具体例の一例において、一対の容量的に結合された電極は迷路状のガス通路を画成する。ＤＣ又はＡＣ電圧が、通路内に電圧領域をつくるため電極にかけられる。電圧領域は、通路を通じて排出された負に帯電した粒子を一つの電極上に、正に帯電した粒子を他の電極に引き寄せる。画成された通路はまた、通路を通じて排出される粒子物質を捕捉するために働く。通路を通じて排出されたＰＦＣガスは、電極にかけられプラズマ状態に励起されるＲＦ電力に晒される。プラズマからの成分は、ＰＦＣガスを非ＰＦＣガス状副生成物に変換するため捕集チャンバ内で捕捉されたシリコン残留粒子と反応する。
【００２２】
本発明のこれらの具体例及び他の具体例は、その利点と特徴点も同様に、以下の記述及び添付された図面とともにさらに詳細に記載される。
【００２３】
好適な具体例の詳細な説明
Ｉ．具体例としての半導体処理チャンバ
本発明の装置は、種々の異なった半導体処理装置とともに使用することができる。一つの好適な装置である化学的気相堆積装置が、単純化された平行板化学的気相成長システム１０の断面図である図１に示されている。システム１０は、真空チャンバ１５中のサセプタ１２上にあるウェハー（図示せず）に堆積ガスを分散するためのガス分配マニホールド１１を含む。サセプタ１２は、非常に熱に敏感である。サセプタ１２（及びサセプタ１２の上部表面上に支持されたウェハー）は、低方の負荷／無負荷位置とマニホールド１１に極めて近接する上方処理位置１４との間に制御され移動可能である。
【００２４】
サセプタ１２及びウェハーが処理位置１４にあるとき、それらは環状真空マニホールド２４中に排出する複数の間隔をあけた穴２３を有するバッフルプレート１７により取り巻かれる。処理の間、マニホールド１１へのガス流入は、矢印２１で示すようにウェハーの表面を放射状に横切って均一に分配される。その後ガスは、円形真空マニホールド２４中にポート２３を経由し、真空ポンプシステム３２によって真空フォアライン３１を通って排出される。マニホールド１１に到達する前に堆積及びキャリアガスはガスライン１８を通って混合チャンバ１９に供給され、そこでそれらは結合されその後マニホールド１１に送られる。
【００２５】
制御されたプラズマは、ＲＦ電力供給２５からマニホールド１１にかけられるＲＦエネルギによりウェハに近接して形成される。ガス分配マニホールド１１は、サセプタ１２が接地される間、ＲＦ電極である。ＲＦ電力供給２５は、チャンバ１５に導入される反応種の分解を促進するためマニホールド１１に単一か混合された周波数ＲＦ電力（又は他の好ましい変化）のいずれも供給可能である。
【００２６】
円形外部ランプモジュール２６は、サセプタ１２の環状外周部上に水晶窓２８通じて光２７の平行環状パターンを与える。かかる熱分配は、サセプタの自然熱ロスパターンを補償し堆積を実施するために加熱する急速熱的かつ均一サセプタ及びウェハを与える。
【００２７】
モータ（図示せず）は、処理位置１４と低方のウェハ載せ位置の間でサセプタ１２を上げ下げする。モータ、ガスライン１８に連結したガス供給弁（図示せず）及びＲＦ電力供給２５は、一部のみを示す制御ライン３６上のプロセッサ３４によって制御される。プロセッサ３４は、メモリ３８のようなコンピュータ認識可能メディア中に記憶されたコンピュータプログラムの制御の下で機能する。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置、及び特定のプロセスの他のパラメータを命ずる。
【００２８】
典型的には、チャンバライニング、ガス入口マニホールド面板、支持フィンガ１３、及び種々の他の反応器ハードウェアのいずれかあるいは全ては、陽極酸化されたアルミニウムのような材料から製造される。このようなＰＥＣＶＤ装置の一例は、「熱的ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ反応器及び酸化珪素の熱的化学的気相堆積への使用及び現場型多工程平面化プロセス」と題し、共同で譲渡されているＵＳ特許第５，０００，１１３に記載されている。
【００２９】
上記反応器の記載は主に例示の目的のためであり、本発明は電子サイクロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ装置、電磁結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ装置又はこれらの類似装置のような他のＣＶＤ機器とともに用いることができる。また本発明は、熱的ＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置、物理的気相堆積装置及び他の基板処理装置とともに用いることができる。本発明の装置及び真空ライン内の堆積の蓄積を防ぐための方法は、いかなる特定の半導体処理装置又はいかなる特定の堆積あるいはエッチングプロセスあるいは方法に限定されるものではない。
【００３０】
ＩＩ．本発明の具体例としての使用
化学的気相堆積のような半導体処理操作がＣＶＤ反応器１０によって実施されている間、種々のガス状廃生成物及び汚染物質が真空チャンバ１５から真空ライン３１に排出される。特定の操作の実施によっては、これらの排出生成物は、フォアラインを通って排出されるときにフォアライン内に残留物又は同様な粉末物質を残す部分的に反応した生成物及び副生成物のような粒子物質、又はＰＦＣガスのいずれか又は両方を含む。本発明は、フォアライン内におけるこのような粒子物質の蓄積を防ぎ、及び／又は真空チャンバ１５から放出されるＰＦＣガスを低減する。本発明の異なる具体例は、かかる粒子の蓄積を防ぐため又はＰＦＣガス放出を低減するためのいずれかのため特に設計され最適化され得る。また、本発明のいくつかの具体例は、粒子蓄積とＰＦＣ放出の両方を低減するために最適化され得る。
【００３１】
本発明の装置に適合する図１の単純化したＣＶＤ装置の断面図である図２に示すように、本発明の装置は、排出ガス発生源、すなわち処理チャンバから下流に配置される。装置は、真空フォアラインの一部と連結するか取り替え得る。図２において、下流のプラズマ清浄装置４０（以下「ＤＰＡ４０」又は「ＤＰＡ」と呼ぶ）は、真空ライン３１の一部に沿って真空ポンプシステム３２と真空マニホールド２４の間に備え付けられる。その位置のため、真空チャンバ１５から排出されたガスは、必然的にＤＰＡ４０を通過する。ＤＰＡ４０は、真空ライン３１に沿っていかなる場所にも配置し得るが、好ましくはＤＰＡ４０はチャンバ１５から排出されたガスが真空ライン３１のいかなる部分を通過する前にＤＰＡ４０を通過するように排出マニホールド２４に可能な限り近接して配置する。
【００３２】
また、図３に示すように、２以上のＤＰＡを真空ライン３１に連結することが可能である。かかる構成は、たとえば、粒子と残留物蓄積から真空ポンプ３２をさらに保護するために粒子捕集が最適化された２個のＤＰＡを使用するために用いられ得る。図３に示した構成において、第２のＤＰＡ４２はポンプ３２の直前でＤＰＡ４０の下流に配置される。粒子物質がＤＰＡ４０を逃れる場合、物質はＤＰＡ４２内で捕捉されガス状形態に変換され得る。ＤＰＡ４０と４２は両方とも、分離器４６によって分離される電力をもつ単一のＲＦ電力供給４４により駆動可能である。ＤＰＡ４０と４２は、随意に、それぞれ分離したＲＦ電力供給により駆動され、又は両方とも処理チャンバ１０に連結した主ＲＦ電力供給により駆動され得る。
【００３３】
かかる２個のＤＰＡ構成は、放出されたＰＦＣガスをさらに制限するためにＰＦＣ低減に向けられ最適化された２ＤＰＡを使用するために用いられ得る。又は、二者択一的に、２ＤＰＡ構成は、粒子低減に向けられ最適化された１のＤＰＡ及びＰＦＣ低減に向けられ最適化された１のＤＰＡを含むことができる。ＰＦＣ低減と粒子捕集のために最適化された分離したＤＰＡが使用される場合、フォアライン中の粒子捕集が最適化されたＤＰＡをＰＦＣ低減ＤＰＡの上流に配置することが好ましい。かかる構成は、単にそれ以後のセクションよりむしろ全フォアライン内における粒子蓄積を防止することをより助長し、またＰＦＣ低減ＤＰＡ中で不必要な粒子蓄積を潜在的に低減し得る。
【００３４】
フォアライン中の粒子蓄積の低減するため及び／又はＰＦＣ放出を低減するために形成され最適化されるような種々の構成及び具体例の詳細は、以下で論じられる。これらの具体例は、例示の目的のためにのみ説明される。本発明は決してこれらの特定の構成又は具体例に限定されて解釈されるものではない。
【００３５】
Ａ．粒子低減のために最適化されたＤＰＡ４０の特定の具体例
本発明のいくつかの具体例は、かかる粒子物質がチャンバから排出されるようにフォアライン内における粒子及び残留物の蓄積を低減するために構成され最適化される。かかる粒子物質の例として、前駆物質としてシラン（ＳｉＨ₄）、窒素（Ｎ₂）、及びアンモニア（ＮＨ₃）使用する窒化珪素フィルムの堆積の間、Ｓｉ_xＮ_yＨ_z、Ｓｉ_xＨ_y、及び元素の珪素から構成される茶色の粉末の形での残留物がフォアライン中で観測された。この残留物蓄積はＳｉＨ₄＋Ｎ₂＋ＮＨ₃の反応の半反応副生成物からのものであるとされる。発明者の知る限りにおいて、シランを基礎とする窒化珪素ＣＶＤ堆積操作は、最大限の粒子物質を生ずる基板処理操作の一つである。しかし、他の基板処理操作もまた粒子物蓄積及び残留物を生ずる。たとえば、同様な残留物質はまた、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）又は有機発生源のような他の前駆物質ガス又は液体を使用する窒化珪素層の堆積の間に形成される。残留物蓄積はまた、他の層の中でオキシ窒化物フィルム、酸化珪素、炭化珪素及び無定形珪素フィルムの堆積の間に起こり得、プラズマエッチング及び他のプロセス工程の間にもまた起こり得る。
【００３６】
本発明の粒子低減の具体例は、捕集チャンバ中で粒子物質を捕捉すること及び真空フォアラインと通じて排出される反応物質ガス及び捕集チャンバ内の残留物及び粒子物質をプラズマ状態に励起することによってかかる残留物及び粒子物質の蓄積を防ぐ。プラズマは、ライン中に堆積又は凝縮を形成することなくＤＰＡ及び真空ラインを通ってポンプで送られるガス状の生成物及び副生成物を形成するために捕集チャンバ内で捕捉される残留物及び粒子物質と反応する。
【００３７】
操作において、堆積ガスが真空ライン３１を通って真空チャンバ１５から排出されるように、ガスからの粒子物質及び残留物はＤＰＡ内のガス通路の内部表面上に堆積される。粒子物質及び残留物の除去は、ＤＰＡ内にプラズマを形成するためＤＰＡ４０を活動化することにより達成し得る。ＤＰＡは、エッチングガスがチャンバ１５から排出されるとき、清浄サイクルの間かかるプラズマを形成するために活動化される。
【００３８】
活性化されると、ＤＰＡ４０はＤＰＡを通過する排出（エッチング）ガスからプラズマ状態にプラズマを形成する電圧場を生成する。プラズマは、ＤＰＡ４０内の粒子物質及び残留物をガス状の生成物及び副生成物への分解を促進し、これらがフォアラインを通ってポンプで送り出されこの結果フォアライン内での粒子堆積又は残留物蓄積を防ぐ。たとえば、窒化珪素堆積に関してＤＰＡ４０内の残留物の蓄積が上述のようにＳｉ_xＮ_yＨ_z、Ｓｉ_xＨ_y及び元素の珪素からなる茶色の粉末の形であり、清浄サイクルの間に使用されるエッチングガスがＣＦ４及びＮ２Ｏ混合物である場合、ＤＰＡ４０により形成されたプラズマは残留物をＳｉＦ_x、ＣＯＦ₂、Ｆ₂、ＳｉＯＦ₂、ＣＯ及びＣＯ₂、ＮＯ、Ｏ及びＯ₂のようなガス状成分に分解するものとされている。
【００３９】
いくつかの適用において、ＤＰＡ中に排出されるエッチングガスからプラズマを生成するより、実際にはＤＰＡは基板処理チャンバ中で形成されたプラズマを維持する。すなわち、これらの適用においては、チャンバ中で形成されるプラズマの一部又は全部はチャンバの下流でなお活性を有する。このことは、たとえば、プラズマが高反応性フッ素化種から形成されるときチャンバ清浄操作の間生ずる。プラズマのからの成分は、なお励起され又はプラズマ状態にある間にチャンバからフォアライン及びＤＰＡ中に排出される。このようにこれらの具体例において、ＤＰＡ４０中の電圧場は新しいものを形成するよりプラズマを維持する。プラズマがＤＰＡ内で維持されるか生成されるかによって、ＤＰＡの設計又は操作のいずれも変更する必要はない。
【００４０】
ＤＰＡ４０が、殆どの具体例において清浄サイクルの間にのみプラズマを形成し及び／又は維持するために活性化される一方で、他の具体例では他の具体例におけるＣＶＤガスをさらに反応するために堆積と清浄サイクルの両方の間プラズマを維持することが可能である。かかる構成において、追加的エッチングガスは、以下にさらに詳細に記述するように堆積サイクルの間、ＤＰＡの上流に又はＤＰＡ中に直接に導入することができる。
【００４１】
ＤＰＡ４０内での通常の堆積による残留物の捕集に加えて、ＤＰＡ４０の種々の好適な具体例がＤＰＡ内のチャンバ１５から排出される粒子物質を捕捉し物質がＤＰＡの下流で堆積できないように特に設計されている。捕捉は、以下に詳細な記述のように機械的、静電気的及び／又はサーモフォレチックな捕捉機構を用いて行われる。一度捕捉されると、その後真空ライン３１を通ってポンプで送られるガス状の副生成物を形成するために清浄処理の間プラズマ中で活性種と反応するまで、粒子物質はＤＰＡ４０中に残存する。
【００４２】
これらの具体例において、ＤＰＡ内でプラズマを形成し又は維持する電圧場の適用なしに粒子の蓄積を効果的に低減することが可能である。これは、たとえば、清浄なプラズマ中で発生するフリーラジカルがＤＰＡ中に排出されたとき依然として励起状態にある程十分に長い寿命を有するように、チャンバ清浄の間エッチング液（たとえば、フッ素）のイオン化が十分に高いときに可能である。かかる励起状態において、フリーラジカルは捕捉された粒子物質と反応しその物質を上述したようにガス状生成物に変換し得る。
【００４３】
プラズマは、ＨＦあるいはＲＦ電力の容量的に結合した電極あるいは誘導結合したコイルへの適用又はマイクロ波あるいはＥＣＲ技術のような種々の既知の技術を使用してＤＰＡ４０内に発生させることができる。これらの方法のうちのいくつかの特定な具体例は、以下により詳細に記述されている。以下に記述された各具体例において、記述されたＤＰＡはプロセス透過性に設計することがコスト効率判断に好ましい。すなわち、ＤＰＡ４０は好ましくは、余分の清浄ガス又は余分の清浄時間を使用する必要もなくフォアライン内の粒子蓄積を防止するために設計される。また、ＤＰＡは、フィルム特性に関して、不均一性、粒子汚染物、応力及びその他のような逆の効果を持たないことが好ましい。
【００４４】
１．好適な具体例
図４（ａ）（ｂ）５（ａ）６（ａ）（ｂ）は、残留物及び粒子蓄積の低減のために構成され最適化されたＤＰＡ４０の好適な具体例の種々の透視図及び断面図である。図４（ａ）は、その扉を取り除いたＤＰＡ４０の前面透視図であり、図４（ｂ）は（扉を取り除いた）ＤＰＡの前面の平面図である。図５（ａ）は、ＤＰＡの中央の平面に沿って描かれた前面の透視断面図である。図５（ｂ）は、ＤＰＡの中央の平面に沿って描かれた側方透視断面図である。図６（ａ）は、ＤＰＡ４０への連結を通じる電力送り装置の断面図である。図６（ｂ）は、扉とハンドルを取り付けられたＤＰＡ４０の透視図である。
【００４５】
図４（ａ）（ｂ）、５（ａ）（ｂ）、６（ａ）（ｂ）に示すように、ＤＰＡ４０は入口５０と出口５２を含む（図５（ａ）参照）。入口５０と出口５２の間に、一対の対向するアルミニウム電極、陰極５６と陽極５８（図４（ａ）参照）によって画成される流体導管５４（ガス通路）がある。ＤＰＡ４０は、連結機構６４及び６６（図４（ａ）参照）を通してフォアラインに連結される（又は処理チャンバに直接に連結される）。たとえば、一つの具体例において、ＤＰＡ４０は連結機構６４によってチャンバ排出管接続口に直接連結され、フォアラインの始点は連結機構６６においてＤＰＡに連結される。基板処理チャンバからフォアライン中に排出されたガス及び粒子物質は入口５０を通ってＤＰＡ４０中に移り出口５２から出ていく。着脱式アルミニウム扉６３（図５（ｂ））は背板６５（図５（ｂ））とともにガス通路５４を密閉する。アルミニウム扉６３及び背板６５は、電極（陽極）５８と電気的に結合している。電極５６と５８、扉６３及び背板６５はＤＰＡ４０中へ排出されるガスが漏れ出すのを防止する密閉された真空チャンバ（流体導管５４）を形成する。扉６３及び背板６５は各々、ＤＰＡを通って排出されるガスが矢印６０（図４（ｂ））で示したガス流路の外側に拡散することを防止するシールを形成するため電極５６と５８に接触するセラミック絶縁板７１（図５（ｂ））を含む。好適な具体例において、テフロンのクッション７３（図５（ｂ））がアルミニウム扉とセラミック絶縁層７１の間で扉６３中に含まれる。テフロンのクッション７３は、セラミック絶縁層７１より高い熱膨張を有し、破断あるいは亀裂なく膨張できるように比較的柔らかい。ＤＰＡ４０がプラズマを形成するために活性化されると、熱を発生しこれによりテフロン層７３が膨張し電極５６と５８に対しセラミック絶縁層７１を押すことになる。これにより、ガスがＤＰＡから漏れ出さないように扉６３における適切なシールを確実にするよう助長する。
【００４６】
扉６３は、ネジ５９を通してＤＰＡ４０に取り付けられ、ネジを取り除くことによってハンドル６７（図６（ｂ））で取り外すことができる。一旦取り外すと、ＤＰＡ４０の内部は、延長使用後あるいは他の理由により生じる粒子蓄積あるいは残留物を取り除くために、アルコールのような湿潤溶液で清浄され又は手でふき取られ、及び／又は真空にされる。好適な具体例において、ハンドル６７は、プラスチックのような熱伝導の乏しい材料から造られる。
【００４７】
電極５６と５８は、４個の絶縁プラグ（好適な具体例においてセラミックから造られている）６１（図４（ａ））によって互いに電気的に分離され、これは陰極リテーナについても適用される。図に示したように、電極５６と５８は、陰極リテーナに一部を収容するためにそれらに中に機械加工された溝を有する。２個の陰極リテーナ６１は、図中でＤＰＡの前面側に示され、他の２個はＤＰＡの裏面上に同様に配置される。一つの具体例において、陰極リテーナ６１は、約１ｃｍの厚さである。このように陰極リテーナ６１は、ガス通路５４の全幅まで拡張せず、通路を通るガス流れを閉鎖しない。
【００４８】
ＤＰＡにおいて、ガス流れは、矢印６０（図４（ｂ））で示したように流体導管５４を流れる。流体導管５４は、２つのミラーイメージのガス流れ通路を含む。陰極５６の押し出し部分（流れ分離器５７、図４（ｂ）参照）は、流出ガスを２つの流れ通路の１つに振り向ける。約半分のガス流れは、ＤＰＡ４０の左側の通路に向けて迂回され、他の半分は装置の右側に向けて迂回される。
【００４９】
流体導管５４は、たとえば基板堆積又は他のタイプの処理工程の間に発生する粒子物など流出ガス流中に存在する粒子物を捕集し捕捉するために部分的に重力に依存する捕集領域６２（図４（ａ））を含む、迷路状の／曲がりくねった通路である。各粒子捕集領域６２は、粒子物をＤＰＡから引きずり出そうとする流出ガス流路にもかかわらず、粒子物が重力によってＵ部分の底部領域内で捕集され保持されるように配置されているガス通路のＵ字形部分である。ガス流れは、図５（ａ）に示すように陰極５６又は陽極５８のいずれかの押し出しフィンガ７９によって各Ｕ部分を通って振り向けられっる。これらの粒子捕集領域６２は、重力又は機械トラップとしてまとめて呼ばれ、以下にさらに詳細に議論する。
【００５０】
電極５６と５８は、両方で平行板電極プラズマ発生システム及び静電粒子捕集機を形成する。静電粒子トラップの一部として、電極５８が帯電した排出粒子物質を引き寄せるために接地されている間、ＤＣ電力が電極５６にかけられる。かけられたＤＣ電力は、一方の電極上にＤＰＡを通って排出される正に帯電した粒子を引き寄せ、他方の上に負に帯電した粒子を引き寄せる電圧場をつくり出す。電極５８はまた、接地されているとき、ＲＦ遮蔽のためにファラデー箱として働く。プラズマ発生システムの一部として、ＲＦ電力は電極５６にかけられる。かけられたＲＦ電力はＤＰＡを通って通過する流出ガスからプラザマを形成し、重力捕捉領域６２又は電極５６と５８の表面に沿ったいずれかの中で捕集される粒子物及び残留物をエッチングする。
【００５１】
図７は、電極５６と５８を含む電気回路を示すダイヤグラムである。図７に示すように、電極５６は電極５８が接地される間ＤＣ発電機１００とＲＦ発電機１０２の両方に連結されている。ＤＣ発電機１００は、静電捕捉器の要求するＤＣ電圧を供給し、ＲＦ発電機１０２はプラズマを形成するためのＲＦ電力を供給する。ＲＦマッチ回路１０４は、反射電力を最小限にするために発電機出力インピーダンスを５０Ωに等しくしてつなぎ、ＤＣ／ＲＦフィルタ（低域ＲＣフィルタ）１０６はＤＣ電力供給１００をＲＦ信号干渉から隔離する。ＲＦ発電機１０２は図２に示すＲＦ電力供給２５と同一の電力供給、又は唯一ＤＰＡ４０を駆動する隔離したＲＦ電力供給であり得る。さらに、複数の処理チャンバがクリーンルーム中に存在するとすると、チャンバに連結された複数のＤＰＡはすべて適当な数のＲＦ電力分離器に連結し、隔離された専用のＤＰＡＲＦ電力供給であり得る。
【００５２】
ＤＰＡ４０を通過する、及び／又はＤＰＡ４０内で堆積される材料の反応を確実にするため、ＤＰＡは、プラズマを形成し及び／又は維持するために十分なレベルでＲＦ電力供給（たとえば、ＲＦ発電機１０２）によって駆動しなければならない。一般に、５０−２０００ワット間又はそれ以上の電力レベルが、陰極の表面領域及び所望のプラズマの強度に依存して使用され得る。陰極の５８の表面領域が約１２０ｉｎ²である具体例において、好ましくは７５０−１０００ワット間の電力レベル（６．３１と８．４２Ｗ／ｉｎ²）が用いられる。選択される実際の電力レベルは、強度のプラズマを形成するための高い電力レベルに対する要求とエネルギーコストを節約しより小さく費用のかからない電力供給の使用を許すため低い電力レベルを使用することに対する要求とのバランスによって決定されるべきである。
【００５３】
ＤＰＡ４０を駆動する電力供給は、約５０ＫＨｚから約２００ＭＨｚ又はそれ以上の周波数範囲で操作され、好ましくは約５０ＫＨｚから６０ＭＨｚの範囲内で操作される。一般に、低い周波数の電力供給は、高い周波数電力供給より購入及び操作するため少ない費用で済む。したがって、大部分の好適な具体例において、ＤＰＡ４０を駆動する電力供給は、３２５ＫＨｚ以下のＲＦ周波数を与えるように設計される。ＲＦ電力供給は、単一の周波数のＲＦ電源又は混合された周波数のＲＦ電源のいずれかから供給され得る。最適電力出力及び供給の操作周波数は、ＤＰＡが使用される適用及びコストの検討とともにＤＰＡ４０中で処理されるガスの体積に依存する。
【００５４】
ＤＰＡ４０への電気的連結は、部品貫通電力供給（ＰＦＤ）６８（図４（ａ））を通じてなされる。ＰＦＤ６８は、ＰＦＤ６８の拡大された側面図である図６（ａ）に詳細に示されている。ＰＦＤ６８は、コネクタ７０を通じてＤＣ発電機１００とＲＦ発電機１０２を陰極５６に連結する。好適な具体例において、コネクタ７０は、陰極５６に直接ネジ止めするネジである。
【００５５】
ＲＦ連結部における腐食を低減するため、及びネジ７０と陰極５６の間の十分な電気的連結を維持するため、連結は大気圧においてなされるべきである。この大気圧の領域は、領域７６として示され陰極５６に接触するネジ７０の領域を含む。Ｏリング７８は、陰極５６と領域７６の間のシールを維持する。ＯリングがＤＰＡの操作中に発生する強度の熱により溶融することを避けるために、特別に設計された領域が、陰極５６の主要な部分（領域５６Ａとして示す）からＯリング７８がはめ込まれている陰極５６の領域（５６Ｂとして示す）への熱の移動を低減するために提供される。この特別に設計された領域は、真空領域８０及び陰極５６の薄い部分８２を含む。発生し及び／又は陰極５６の領域５６Ａに移動される熱は、真空領域８０が大部分陰極５６Ｂを陰極領域５６Ａから隔離するため、領域５６Ｂに直ちには移動しない。ＲＦとＤＣ信号を領域５６Ｂから領域５６Ａに移動する陰極５６の小部分（部分８０）は、領域５６Ａから領域５６Ｂに移動された熱を大きく低減するために十分に薄い。
【００５６】
連結を通じての電力供給は、アルミニウム収納箱７２に収納されテフロン板７３とテフロンリング７４、７５、８１よって収納箱７２と扉６３から絶縁される。
【００５７】
収納箱７２は、陽極５８と扉６３に電気的に連結されている。平座金８４、ロック座金８５及びナット８６は、テフロンリング７５とテフロンライニング７３を陰極５６の領域５６Ｂへの締め付けを可能にする。この締め付け力は、十分なシールを維持するためにＯリング７８を圧縮する。第２のＯリングのＯリング７７は、連結６８を通って電力供給を通じてガス漏れを許さないようにテフロンライニング７３と扉６３の間のシールを維持する。
【００５８】
標準的操作において、ＤＣ電力は、ＤＰＡ４０の粒子捕捉能力を高めるために、ＣＶＤ工程のような基板処理工程の間電極５６に与えられる。電極５６に適用される電圧は、その用途に依存して変化する。典型的には、１００から３０００ボルトの間の適用は、効果的な捕捉機構を創り出す。かかるＤＣ電圧は、チャンバ操作の間の全時間与えらら、又はＤＰＡ４０が活性化されるときチャンバ清浄操作の間中止される。
【００５９】
１つの基板処理操作において、約４０％±１０％の発生粒子物が負に帯電される間約６０％±１０％の発生粒子物が正に帯電されたことが測定された実験で、窒化珪素がＳｉＨ₄、Ｎ₂及びＮＨ₃の処理ガスから堆積した。図８に示したように実験により、ＤＰＡ４０内で約５００ｖｏｌｔ／ｃｍＤＣ場の発生がこの基板処理操作での使用に最適の静電捕集器を提供したことを測定した。
【００６０】
図８において、ライン１１０は、電極間の２００から１２００ｖｏｌｔ／ｃｍの間の電場の発生から正に帯電した電極上に捕集した負に帯電した粒子物の全累積を示し、ライン１１２は、接地された電極上に捕集された正に帯電した粒子物の全累積を示す。ライン１１４は、捕捉された粒子物の全累積を示す。５００ボルトより低い電圧場においては、高い方の電圧場が部分的プラズマを形成する一方、大きい方の粒子物は静電捕集器によって効果的に捕捉され得ない。かかるプラズマ形成は、発生した電場の特性を変え、捕捉効率を下げる。
【００６１】
静電捕集器と機械的（重力）トラップの組み合わせは、真空ライン３１中の堆積蓄積を防止するため特に効率的な機構を提供する。重力トラップは、これら粒子物が重力によって外部管６２内に保持されることが起こりそうであることから、流出ガス流中に存在する比較的大きい粒子物を捕捉することに特に効果的である。一方、静電トラップは、重力トラップによって十分に捕集され得ない流出ガス流中のより小さい粒子物を捕集し捕捉することに特に効果的である。
【００６２】
上述した窒化珪素の堆積において、一例として、直径が１μｍから直径が１ｍｍ又はそれ以上のサイズにわたる粒子物が観測された。これらの粒子物が排出ライン内にあるとき、重要な力が粒子物上に働く。ガスの運動から生じる重力誘引力（Ｆ_g）及び中性牽引力（Ｆ_nd）である。直径が１００μｍより大の粒子物のような大きい粒子物質に関し、主要な相互作用は重力であり、そのため機械的トラップが特に効果的である。しかし、より小さい粒子物に関し、ガスの牽引力は重力より高いものであり得る。その結果、静電トラップの２つの電極の間に発生した電場は、粒子物の直交接線に垂直な、補充的力（Ｆ_elec）を与える。この力は、直径１０μｍ以下の粒子物のような小さい粒子物に関し重力と牽引力の両方の２又はそれ以上のオーダーで大きいものであり得、非常に高い捕集効率をもたらす。
【００６３】
図９は、本発明の１つの具体例にしたがって、粒子物上の中性牽引力と比較した静電及び重力の効果を示すグラフである。ライン１２２は重力を示し、ライン１２４は静電力を示し、ライン１２６は粒子中性牽引力を示す。より小さい粒子に関し、静電力１２４は重力１２２より大きい。より大きい粒子物に関し、重力１２２は静電力１２４より優位を占めている。この具体例において、力は、直径約３０マイクロメータより大の粒子物が機械的トラップによって主として捕集される間、直径約３０マイクロメータまでの粒子物が静電捕集器によって主として捕集されるようなものである。静電力又は重力のいずれが所定の粒子物に優位を占めるかどうかにかかわらず、図７の焦点は、ＤＰＡ４０が静電力１２４又は重力１２２のうちの少なくとも１つがあらゆる所定のサイズの粒子物に関し中性牽引力１２６より大であるように好適に設計されていることである。かかるケースにおいて、静電及び機械的捕捉捕集器の組み合わせは、種々のサイズの粒子物が効果的に捕集されることを確実にする。
【００６４】
第４の力であるサーモフォレチック力（Ｆ_th）はまた、ＤＰＡ４０内で粒子物上に働く。サーモフォレチック力は、ＤＰＡ内で発生する温度勾配に起因する。かかる温度勾配は、たとえばプラズマ支持(plasma-assisted)清浄プロセスの間プラズマの形成によって発生する。プラズマ形成の間、陰極５６はプラズマ形成の間のイオン衝撃及びジュール効果のために陽極５８より熱くなる。１つの具体例において、陰極５６と陽極５８の間の温度勾配は、１５０℃のガス温度において２００℃／ｃｍである。この具体例におけるサーモフォレチック力は、図７中のライン１２８で示す。この具体例においてサーモフォレチック力１２８が０．１から１００μｍの間の粒子物を捕捉するのに十分強くない一方で、帯電及び帯電していない粒子物の両方の捕捉に寄与し得る。また、他の具体例において、本技術の当業者であれば、より大きなサーモフォレチック力が粒子物及び残留物の捕捉においてより効果的に助長するために生じるようなより大きい温度勾配をどのようにしてつくるか理解するであろう。
【００６５】
前述のように、チャンバ清浄操作の間、ＲＦエネルギはＤＰＡ中に排出された流出エッチングガスからプラズマを形成及び／又は維持するために電極５６に与えられる。プラズマからの成分は、１またはそれ以上前の基板処理工程からＤＰＡ中で捕捉された粒子物及び残留物と反応する。好ましくは、このプラズマを形成するＲＦエネルギの適用は、エッチングガスがＤＰＡを通って排出されない時間の間停止される（かかる構成においてＤＰＡ４０は受動的装置というよりは能動的装置と呼ばれる）。ＤＰＡ４０が能動的装置として形成されるとき、ＤＰＡ４０の時間面の制御（たとえば、ＲＦ電力供給１０２及び／又はＤＣ電力供給１００のＯＮ及びＯＦＦのスイッチング）は図１に示すコントロールライン３６に送られるコントロールシグナルの適用を通じてプロセッサ３４によって総合的に実行される。図１２中には示していないが、かかるコントロールラインはかかる構成においてＤＰＡ４０に連結される。
【００６６】
代わりの具体例において、清浄操作の間チャンバ１５から排出されるエッチングガスに加え、チャンバ１５から分離するエッチングガスの導入のため、ガス供給ラインを直接的にＤＰＡ４０に提供することは可能である。かかる追加のガス供給ラインは、たとえば、入口５０であるいはその近傍でＤＰＡに連結することができる。また、ＤＰＡから上流の位置においてフォアラインに直接連結することもできる。かかる分離ガスラインが提供される場合には、エッチングガスの追加的な供給は、清浄シーケンスの間のみ、堆積あるいは他の基板処理工程の間のみ、ＤＰＡに与えることができ、又は堆積及び清浄サイクルの両方の間に連続的に与えられる。エッチングガスが基板処理工程の間ＤＰＡに供給される具体例において、ＲＦエネルギは基板処理工程の間ＤＰＡ内でプラズマ及びさらにそれからエッチング堆積物を形成するため電極５６に与えられる。
【００６７】
粒子物を捕捉すること及び堆積の蓄積を低減することにおけるＤＰＡ４０の効率は、チャンバ１５から発生し排出される粒子物の量、ＤＰＡ４０を通って流れる流出ガスの速度、電極５６と５８の間で発生する電圧場、電極５６と５８の表面積、及び清浄相の間に発生するプラズマの強度やその他などを含む多数の要因に依存する。
【００６８】
また、多数の他の設計がＤＰＡ４０の効率を高める。たとえば、好適な具体例において、流れ分離器５７の上部表面（図４（ａ））は単一の端部に鋭く角度を付けられている。実験によると、堆積の蓄積は、ガス流れが直接にＤＰＡ内のバリヤあるいは他の表面に接触する位置でより急速に捕集することを示した。流れ分離器５７の単一の端部の直接上方でかつ垂直な入口５０を通じた流出ガスの導入と組み合せた流れ分離器５７の角をなす表面は、入口５０を通ってＤＰＡ４０に入る流出ガス流れのためのより小さい接触面積を提供する。かかる角をなす表面なしで（たとえば、丸い表面）実施された実験において、粒子物の蓄積が分離器５７の上方の表面上で捕集された。かかる蓄積の量によって、蓄積を折り取り捕集領域６２の１つに落下することが可能である。粒子物の蓄積が十分に大きい場合、通常の清浄サイクルの間に形成したプラズマによって放散させることはできない。このことは、ガス通路の閉塞をもたらし得る。また、蓄積が誘電物質（たとえば、窒化珪素堆積からの蓄積）である場合、蓄積はプラズマ発生を妨げ、形成したプラズマの強度を小さくする。これは次いで堆積物質の少ないエッチング及び通路の閉塞という結果になる。好ましくは、流れ分離器５７の側方表面は、かかる蓄積を防止するために３０°以下の角度で相接する。形成される角度は、約１０°以下であることがより好ましい。
【００６９】
ＤＰＡ４０の任意の１つの特定の領域における粒子物の蓄積を少なくする他の設計の特徴は、入口５０とガス流れが左と右の流れに分割される点との間でガス通路５４の一部の壁の輪郭である。入口５０において、鋭い角度をもつ１つとは対照的に、ガス通路への、なめらかな、輪郭を付けられた転移（あるいは引き起こし）は、ガス流れの通路への均一な分配を確実にすることを助長する。入口５０から流体導管５４へのこの輪郭を付けられた転移は、輪郭マニホールドと呼ばれる。
【００７０】
輪郭マニホールドを通じる均一なガス流れは、ガス通路５４の左及び右の各部分へのガス流れの均等な分配を確実なものとすることを助長しこれにより他と比較して通路の一部におけるより大きな粒子物の蓄積を防止する。輪郭マニホールドはまた、電極の全幅にわたって均一なガス分配を確実にする。輪郭マニホールドの好適例の輪郭は、ガス通路表面５５として図５（ａ）及び５（ｂ）中に詳細に示す。
【００７１】
均一なプラズマの形成は、ＤＰＡ４０内で粒子物と捕集された残留物の完全な除去を確実にする。このために、電極５６の表面領域を電極５８の表面領域とほぼ同一のものとすることは有用である。種々の位置において３：１と１．３：３の間の表面領域における相違を有するＤＰＡにおいて実施された実験は、平坦でない表面領域電極でプラズマを形成することが可能であること、及びかかるプラズマがＤＰＡ内で捕集されたある物質を十分に除去することができることを示す。しかし、これらの実験において、粒子物及び残留物の蓄積は、電極表面領域比が３：１よりも１．３：１により近かったＤＰＡの領域中においてより効果的に除去された。陰極５６の表面領域が陽極５８の表面領域の９５パーセント以内（１１８．７９ｉｎ²対１２３．３１ｉｎ²）であった更なる実験において、プラズマ形成はより強度あり粒子除去はさらにより効果的であった。他の具体例において、陰極の表面領域は陽極のそれと実質上同等である。
【００７２】
他のプラズマの均一性の問題は、電極５８を基準とする電極５６の間隔あけを含む。この間隔あけは、以下の例外を伴って、ＤＰＡ４０のガス通路にわたって基本的に一定のままである。プラズマの電圧破壊は、圧力と電極間の距離の関数（Ｐ×Ｄ）である。ＤＰＡ４０を通って流すために流出ガス流れにとって、入口５０の近くの圧力が出口５２近くの圧力より僅かに高いことが必要である。この好適な具体例において電圧破壊を一定に保つために、上方部分における電極間よりもＤＰＡ４０の下方部分における電極間により多くの空間を導入する。この間隔あけ変化は、たとえば、図４（ｂ）に示すようにＤＰＡの上方部分において電極５６及び／又は電極５８のいずれか又は両方の突起フィンガをより厚くすることによってなし得る。図４（ｂ）において、ＤＰＡ４０の上方部分における陰極５６と陽極５８のフィンガは、それぞれａ及びｂの厚さを有する。一方で、ＤＰＡ４０の下方部分の対応する部分はそれぞれｃ及びｄの厚さを有し、ここでａ＞ｃ及びｂ＞ｄである。
【００７３】
ＤＰＡ内の圧力はまたプラズマ形成に影響する。一般に、より高い圧力はより効率的なプラズマエッチングを結果として生ずる。したがって、より高圧においてＤＰＡを操作することは、より低圧より低い電力要求を許し、次いで操作コストの節約を結果として生ずる。より高いＤＰＡ圧力は、ＤＰＡの後のフォアライン中のスロットルバルブの配置によって得ることができる。かかる構成において、ＤＰＡから下流の単一のスロットルバルブ又は、１つはチャンバ圧力を制御するためにＤＰＡの上流に及び処理チャンバ内の圧力と無関係なＤＰＡ圧力を制御するため下流に、好ましくは二重のスロットルバルブを使用することが可能である。
【００７４】
ＤＰＡの下流のスロットルバルブなしで、ＤＰＡ内の圧力は一般にフォアラインの圧力と等しい（約４．５−６ｔｏｒｒで運転されるあるＰＥＣＶＤ処理装置において約０．８−２．５ｔｏｒｒの間）。しかし、ＤＰＡから下流のスロットルバルブとともに、ＤＰＡ内の圧力はより広い範囲にわたって制御可能である。勿論、ＤＰＡ中の圧力は、チャンバからの流出ガス流れを維持するためにチャンバ内の圧力より小さくなければならない。ＤＰＡ内の圧力を増大することはまた、ＤＰＡ中に排出される粒子物の中性牽引力を増大するという所望されない副作用を有し、次いで、重力捕捉の効率を下低下する。このように、ＤＰＡ中で設定された現実の圧力は、プラズマ効率問題を粒子物捕捉問題と釣り合わせるべきであり、ＤＰＡが働く特定の適用に依存する。
【００７５】
圧力感応スイッチ５３（図５（ｂ））は、ＤＰＡ４０内の圧力をモニタするために含まれる。ＤＰＡ内の圧力が所望されないレベルに上昇する場合には、スイッチ５３はプロセッサ３４にＤＰＡと基板処理チャンバ１０の両方をＯＦＦにするよう信号を送る。好適な具体例において、スイッチ５３は、ＤＰＡ４０ないの圧力が１／２大気圧（３６０ｔｏｒｒ）を超えて増大するときにシャットダウン操作を開始する半大気圧スイッチである。
【００７６】
ＤＰＡ内でプラズマを形成するために使用されるＲＦ電力、陰極のサイズ、ＤＰＡが活性化される経過時間及びその他の要因に依存して、ＤＰＡ４０は実質的な量の熱を発生することができる。熱を放散するために、ＤＰＡ４０は図６（ａ）中に示す熱放散フィン６９を含めることができる。熱放散フィン６９は、陽極５８に付けられている。
【００７７】
熱は、イオン衝撃とジュール効果により陰極５６においてプラズマ形成の間に発生する。したがって、陽極５８は、陰極５６より冷たい。さらに、陽極５８は、ＰＦＤ６８中のセラミック陰極リテーナ６１、セラミックライニングプレート７１（後方及び扉において）及びテフロン絶縁リングにより陰極５６から熱的に絶縁されている。フィン６９は、陽極をさらに冷却することを助長する。フィン６９は、アルミニウムのような熱伝導性物質から構成され、受動的冷却装置であることにおいてＤＰＡ４０を冷却する好適な方法である。安全上の理由から、ＤＰＡ４０の外部が少なくとも７５℃以下に冷却されるようにフィン６９を設計することが好ましい。
【００７８】
ＤＰＡがアプライドマテリアルズにより製造されたＰ５０００反応器システムにおけるＤＣＶＤチャンバに装備される好適な具体例において、フィンはＤＰＡの３側面上に配置されるが、第４面上には配置されない。代わりに、ＤＰＡの第４面（後方）は基板処理チャンバの部品直接対抗して置かれる。フィン６９によって与えられる冷却速度は、フィンのサイズに依存する。陰極の温度が２５０−３００℃の間になる１つの具体例において、フィン６９はＤＰＡの外部を約７５℃まで冷却するのに十分大である。
【００７９】
また、ＤＰＡ４０を冷却するために他の方法を使用することもできる。たとえば、ＤＰＡ４０の周りに水を循環する冷却システムは、ＤＰＡからの熱を移し去るために使用することができる。かかる冷却システムは、能動的冷却機構である。
【００８０】
２．ＤＰＡ４０の好適な粒子物低減具体例を使用するテスト結果
粒子物の蓄積を低減する本発明の有効性を証明するために、実験が実施され、このなかで、上述の好適具体例に従って設計されたＤＰＡ４０が６インチウェハ用に装備されかつ窒化珪素のＣＶＤ堆積用に設計されたプレシジョン５０００チャンバに付けられた。プレシジョン５０００チャンバは、半発明の譲受人であるアプライドマテリアルズによって製造される。
【００８１】
ＤＰＡの有効性のテストを実施する実験の前に、窒化珪素堆積工程、これに続くフッ素清浄工程によって処理チャンバ中に堆積した残留物の組成を測定するために実験が行われた。残留物の組成は、２つの異なった窒化珪素堆積／フッ素清浄プロセスシーケンスの間に測定された。各プロセスシーケンス中、窒化珪素堆積工程は、清浄工程が第１シーケンス中ＣＦ₄化学に及び第２シーケンス中ＮＦ₃化学に基づくとはいえ、同一である。
【００８２】
窒化珪素フィルムはウェハをシラン（ＳｉＨ₄）、窒素（Ｎ₂）及びアンモニア（ＮＨ₃）ガスのプラズマに晒すことによってウェハ上に堆積した。ＳｉＨ₄は、２７５ｓｃｃｍの流速でチャンバ中に導入され、Ｎ₂は３７００ｓｃｃｍの速度でチャンバ中に導入されＮＨ₃は１００ｓｃｃｍの速度で導入された。プラズマは、７２０ワットで運転される１３．５６ＭＨｚＲＦ電力供給を使用して、４．５ｔｏｒｒの圧力、４００℃の温度で形成された。窒化珪素堆積プロセスは、ウェハ上におよそ１０，０００Åのフィルムを堆積するのに十分であったおよそ７５秒続いて堆積した。
【００８３】
第１のサンプルとして、窒化珪素堆積工程が完了しウェハがチャンバから除去された後、チャンバが１２０秒間ＣＦ₄とＮ₂Ｏのプラズマで清浄された。ＣＦ₄のＮ₂Ｏへの比は、ＣＦ₄が１５００ｓｃｃｍの速度で導入されＮ₂Ｏが５００ｓｃｃｍの速度で導入され、３：１であった。清浄工程の間、チャンバは４００℃の温度でかつ５ｔｏｒｒの圧力で維持された。プラズマは１０００ワットで供給される１３．５６ＭＨｚ電力供給で形成された。
【００８４】
第２のサンプルとして、チャンバがＮＦ₃とＮ₂ＯとＮ₂前駆物質ガスから形成されるプラズマで清浄された。ＮＦ₃のＮ₂Ｏ、Ｎ₂に対する比は、ＮＦ₃が５００ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｎ₂Ｏが２００ｓｃｃｍの速度で導入され、及びＮ₂が１０００ｓｃｃｍの速度で導入され、およそ５：２：１０であった。チャンバは、およそ９５秒間続いた清浄工程の間、４００℃の温度で、５ｔｏｒｒの圧力で維持されていた。プラズマ形成は、１０００ワットで供給される１３．５６ＭＨｚ電力供給で達成された。
【００８５】
ＮＦ₃清浄として残留物サンプルの色が黄色／白であった一方で、ＣＦ₄清浄としての残留物の色は茶色がかったものであったことが判明した。単にＳｉ₃Ｎ₄堆積工程から生成した残留物は茶色であることが判明し、これらの結果は、ＮＦ₃清浄から初期の茶色の粉末の黄色／白粉末へのより完全な転換を示すものと考えられている。これは、ＮＦ３プラズマ中に発生する余分のフリーのフッ素ラジカルのためであると考えられている。
【００８６】
他の実験例において、３つの異なる残留物サンプルが捕集された。上述のようにＳｉ３Ｎ４堆積工程の直後に処理チャンバのおよそ０．５ｍ下流のフォアライン中で捕集された粉末（サンプルＡ）、サンプルＡと同様の位置であるが上述のようにＮＦ₃／Ｎ₂Ｏ／Ｎ₂清浄プラズマの実施後に捕集された粉末（サンプルＢ）、７日の連続的堆積／清浄シーケンス後にチャンバからおよそ１２ｍ下流の乾燥真空ポンプの入口において捕集された粉末（粉末Ｃ）。粉末サンプルの組成は、水素促進スキャッタリング（Hydrogen Forward Scattering,ＨＦＳ）、Ｘ線光電子スペクトロスコピ（X-Ray Photoelectron Spectroscopy,ＸＰＳ）、Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析から演繹される。これら粉末の各組成を表１に示す。
【００８７】
【表１】

【００８８】
サンプルＡは、Ｓｉ₃Ｎ₄堆積化学の直接的固体副生成物である。粉末は、ＲＦプラズマ内で発生する粒子物の組成を表す。粉末は、大部分Ｓｉ、Ｎ、Ｈ及び酸素からなる。酸素は、多分サンプル捕集の間空気から吸収される。酸素は、いかなる酸素含有ガスも堆積の間使用されないため、粉末の当初の組成たり得ない。プラズマ中で発生した残留粒子物は、高度に水素化された窒化珪素Ｓｉ_xＮ_yＨ_zがもっともありそうである。この粉末は、高度に反応性である。ＸＰＳ測定は、ＨＦＳ結果を確認し、空気への暴露後、珪素が元素として１８％、窒化物として２４％及び酸化物として５８％存在する。窒素は、窒化物として９３％及びアンモニウムとして７％存在する。ＸＲＤ分析は粉末が非晶質であることを示す。
【００８９】
サンプルＢは、ＮＦ₃／Ｎ₂Ｏ／Ｎ₂プラズマを使用する清浄工程後粉末Ａの転換の結果である。清浄工程は、堆積チャンバの内部に集積する残留物を完全に蒸発させるが、限定されたＦ^*フリーラジカルの寿命のためフォアライン中で転換は完結しない。しかし、この寿命は、部分的転換がフォアラインの最初の数メータ中において生じ得るほど十分長い。この白色粉末は、Ｓｉ_xＮ_yＨ_zを（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆（ヘキサフルオロシリケート、Ｘ線回折特性を使用して同定された）に変換するに十分な、高いＦ含有量を示す。多結晶性白色粉末は２５０℃の昇華温度を示す。
【００９０】
サンプルＢ中に集積された粉末の量は、ガスがフォアラインに沿って移動するにしたがって、固体−ガス蒸発が次第に効率が下がってくることを示唆する処理チャンバからの距離の増大に伴って増大する。これは多分、特にチャンバから放出する間にＦ^*、ＣＦ^*、Ｏ^*のような励起した種の希薄化のためである。ポンプの近くに、粉末ＡとＢの混合物が存在する。この残留物（粉末Ｃ）は、チャンバからの距離が増大するに従い黄色がかった色から茶色である。
【００９１】
化学分析は、粉末Ｃが粉末Ａからの不完全な転換であることを示す。保護コーティングを形成し及び堆積の間捕集された粉末の更なる転換を防止する最初の茶色の残留物を覆うことができるポリマ−（ＣＦ₂−Ｃ₂Ｆ₄−Ｏ−）_x−の形成は興味深い。商業的なＰＥＣＶＤ窒化珪素システムのフォアライン中の粉末Ｃの集積は、１ヶ月の連続的堆積／清浄シーケンス後に５００ｇ以上であり得る。
【００９２】
チャンバ中の残留物の蓄積の組成が決定された後、実験は残留粉末の粒径を決定するために実施された。この実験として、珪素片が堆積処理からそこで堆積する物質を捕集するためフォアライン内に置かれた。１５秒間の堆積処理後においても、茶色の粉末の形で残留物の蓄積は通常真空ライン３中で起きる。この残留物の蓄積を示す顕微鏡写真を図１０に示す。茶色粉末はＳｉ_xＮ_yＨ_z、Ｓｉ_xＨ_y、ＳｉＯ_x及び元素珪素の残留物からなっていた。残留物の基本的粒子は、２．３ｇ／ｃｍ３の粒状で海綿状の形態を示す。粒子の回転楕円面シンメトリは図１１に示し、成長が均一な核形成によって存在することができることを示す。図１２は、直径がおよそ５０μｍである典型的残留凝集粒子物中への４又は５基本的粒子（各直径１５−２０μｍ）の凝集を示す顕微鏡写真である。さらに実験は、粉末の粒子サイズが、９０秒の堆積工程の間直径１．０ｍｍ以上の大きさの凝集物を形成するため堆積時間とともに増大することを示した。
【００９３】
プロトタイプのＤＰＡは、シランベースの窒化珪素堆積操作からのもののような粒子物の蓄積を低減することにおｋる本発明の有効性を証明するために使用された。プロトタイプのＤＰＡは、図４（ａ）（ｂ）、５（ａ）（ｂ）、６（ａ）（ｂ）に示した具体例に従って構成され、フォアラインの直前のＰ５０００ＣＶＤチャンバの排出口に連結された。その実験において、チャンバは窒化珪素用の共通の堆積・清浄シーケンスに従って操作され、これには３つの連続した１．０ミクロン堆積工程これに続くＣＦ₄／Ｎ₂Ｏ清浄工程を含むものであった。堆積／清浄サイクルは５０００ウェハ実行テストのために連続的に繰り返された。
【００９４】
窒化珪素堆積工程に関して、チャンバ温度が４００℃に設定されサセプタがガス分配マニホールドから６００ミリ（ｍｉｌｓ）に配置され、チャンバ圧力は４．５ｔｏｒｒに設定され維持された。ＳｉＨ₄を含む堆積ガスは、１９０ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｎ₂は１５００ｓｃｃｍの速度で導入され、ＮＨ₃は６０ｓｃｃｍの速度で導入された。１３．５６ＭＨｚの周波数で単一周波数ＲＦ電力は、プラズマを形成しおよそ７５００Å／ｍｍの速度で窒化珪素層を堆積するために４５５ワットの電力レベルで供給された。各１．０ミクロンそうの全堆積時間は、約８０秒であった。
【００９５】
チャンバ清浄工程に関して、チャンバ圧力４．６ｔｏｒｒに設定され維持され、チャンバ温度は４００℃に設定され、サセプタ（ウェハなし）はガス分配マニホールドから６００ミリに配置された。ＣＨ₄を含む清浄ガスは、１５００ｓｃｃｍの速度で導入され、Ｎ₂Ｏは５００ｓｃｃｍの速度で導入された。ＲＦ電力はチャンバ内でエッチングプラズマを形成し、堆積下物質をエッチングするために供給された。周波数電力供給は、１３．５６ＭＨｚで操作され、１００ワットで運転された。３つの１．０ミクロン窒化珪素層堆積工程後チャンバを清浄するために使用された全清浄時間は、最初の３０００ウェハに関して１１０秒であった。その後、終点検知器が最終の２０００ウェハに関する清浄時間を最大限にするために使用された。
【００９６】
プロトタイプのＤＰＡ長さがおよそ３５ｃｍ、直径１４ｃｍであった。電極５６と５８は、２４２．１ｉｎ²の全表面積を与え、アルミニウムから機械加工された。陰極は、幅３．００ｉｎで、３９．５９６６インチの周囲であった。
【００９７】
５００ボルトのＤＣ電圧が、上述したように窒化珪素堆積工程及びＣＦ₄清浄工程の両方の間に帯電した粒子物を細くするために電極５６と電極５８の間に創られた。電圧場は、電極５６に５００ボルトを供給し電極５８を接地することによって創られた。プラズマ形成に関するかぎりでは、ＤＰＡ装置は能動的装置として操作された（すなわち、ＲＦ電力は堆積工程の間供給されなかった）。プラズマ形成は、１０００ワットで運転される３２５ＫＭＨｚＲＦ波形によって発生された。ＤＰＡ内の圧力は、０．８ｔｏｒｒで測定された。
【００９８】
さらなるテストにおいて、プロトタイプのＤＰＡは、プロセスに透過性であるが、上述の窒化珪素堆積／ＣＦ₄清浄シーケンスを使用する２０，０００ウェハテストランの間フォアライン内の粒子物の蓄積を防止することに１００％効果的であることを示した。プロトタイプのＤＰＡの使用は、実験中チャンバから排出される全ての粒子物質を捕捉し除去するためにいかなる追加的清浄ガス又はいかなる追加的清浄時間も要求しなかった。実験中堆積した窒化珪素フィルムの厚さ、均一性、応力及び屈折率のようなフィルム特性に用いられる測定は、１回目と５０００回目の間（又は任意のウェハの間で）でこれらの特性のいかなるものにおいても顕著な又は重大な変化はなかったことを示した。さらに、実験中チャンバ内の粒子数を測定するのに行われた測定はまた、ウェハ操作の間直径０．１６ミクロン以上の大きさの粒子物における増加はなかったことを示した。
【００９９】
３．螺旋コイル、単一チューブ例
他のプラズマ形成構成に組み込むＤＰＡ４０の他の具体例はまた可能である。たとえば、いくつかの具体例において、プラズマは螺旋共振子コイルのような誘導コイルにＲＦ信号の適用によって発生する。螺旋コイルは、サイズがコンパクトで、比較的高いプラズマ密度のプラズマを発生する能力を有する。かかるコイルは、この分野の当業者に周知であり、ここに参考資料として組み込まれる、Michael A.LiebermanとAllan J.Lichtenbergの「Principles of Plasma Discharges and Materials Processing」（John Wiley & Sons,1994）の４０４−４１０頁のような多数の周知の教科書中に述べられている基準に従って設計することができる。螺旋共振子コイルは、銅、ニッケル、あるいは金又は同様な伝導材料のような高い誘電率タイプの金属から造ることができる。コイルを適切に共振するため、コイルの長さが、適用されるＲＦ信号の波長の約１／４か又は１／４より少し長いことが重要である。
【０１００】
図１３は、かかるコイルを含むＤＰＡ４０の１つの具体例の断面図である。図１３において、ＤＰＡ４０は、処理チャンバ１５からの排出ガスがそれがＤＰＡを通過するときに通って流れるチューブ１５０を含む。チューブ１５０は、セラミック、ガラス又は水晶のような絶縁物質から造られた円筒形チューブである。好適な具体例において、チューブ１５０は、フッ素のようなエッチングガスと反応しないセラミック材料から造られ、清浄工程中で使用される。また、チューブ１５０は、真空ライン３１の内部直径とほぼ同一の内部直径を有する。他の具体例において、チューブ１５０は、必ずしも円筒形である必要はなく、その代わり角張った、平面的なあるいは楕円形の、又は同様にカーブした内部表面を有するものでも良い。これら及び他の具体例において、チューブ１５０の内部直径はまた、真空ライン３１の内部直径より大きくても小さくてもよい。
【０１０１】
コイル１５２は、チューブ１５０の外側に巻かれポイント１５６において一方の端部でＲＦ電力供給に連結され、ポイント１５５において他方の端部で地電位に連結されている。チューブ１５０を通って通過する排出ガスは、ＲＦ電力供給からの電圧をコイル１５２に適用することによってプラズマ状態に励起される。プラズマ状態において、プラズマからの成分は、上述のようにポンプシステム３２によってＤＰＡ４０及び真空ライン３１から外に圧送されるガス状生成物を形成するためチューブ内で堆積した物質と反応する。コイル１５２は、前述の標準的螺旋共振子コイルであり、チューブの外側よりも内側に巻いてもよい。
【０１０２】
外側の容器１５４は、チューブ１５０を取り巻く。容器１５４は、少なくとも２つの目的において作用する。第１は、コイル１５２によって発生したファラデー箱遮蔽電離放射線放射として作用する。第２に、セラミックチューブ１５０が破壊又は亀裂が入った場合、又はチューブ１５０中の真空シールが他の方法で破壊される場合、容器１５４は、アルミニウムあるいはスチールあるいはその他の化合物のような種々の材料から造ることができ、遮蔽効果のために接地される。上方及び下方のフランジ１５７及び１５８は、それぞれ真空シールを維持する間ＤＰＡ４０を真空マニホールド２４と真空ライン３１に連結する。
【０１０３】
標準的ＲＦ電力供給は、負荷として５０オームのインピーダンスで機能するよう設計される。したがって、ＲＦ電力供給をコイル１５２への接触のポイント（ポイント１５６）は、コイル１５２が５０オームのインピーダンスを持つように選択されるべきである。電力供給が他のインピーダンスレベルを要求した場合、ポイント１５６はそれに応じて選択され得る。
【０１０４】
コイル１５２は、５０ワット以上の電力レベルでＲＦ電力供給によって運転され、好ましくは５００ワット以上のレベルで運転される。かかる条件の下で、プラズマ発生は最大限であり、均一性は重要ではない。コイル１５２によって発生する現実の電圧は、ＲＦ電力供給によって用いられる電力、コイル１５２の長さ及び巻線間隔、及びコイルの抵抗のような多数の要因に依存する。電圧はコイルに沿って均一に広がっているために、全コイル用の電圧レベルの決定はコイルが接地及びＲＦ電力供給に連結されるポイント間のレベルを決定することによってなし得る。たとえば、ある特定のコイルがポイント１５５と１５６の間のコイルの部分の長さの４倍であるとき、コイルの全電圧はポイント１５５と１５６の間の電圧レベルの４倍となる。
【０１０５】
コイル、電力レベル及び適用されるＲＦ電力は、強力な、強度のプラズマがチューブ１５０内で形成されるが、コイル１５２によって発生する電圧が電流がコイルから容器１５４にアークをなすレベルを超えないことを確実にするように選択されるべきである。アークが特定のＤＰＡにとり問題である場合、容器１５４とコイル１５２の間に絶縁材料をおくことが可能である。しかし、設計の簡単化のため、容器１５４とコイル１５２の間に空気で満たされた空間をもつことが好ましい。
【０１０６】
ＤＰＡ４０の長さとサイズは変え得る。他の適用においてはＤＰＡ４０がラインに代替するような真空ライン３１の全長（４−５フィート以上）であり得るのであるが、いくつかの適用において、ＤＰＡ４０は４−６インチほど長くても短くてもよい。長いＤＰＡ４０は、より短い、同等に設計されたＤＰＡより多くの粒子物を捕集し、したがって除去することができる。ＤＰＡ設計は、空間問題を残留物捕集効率とバランスさせなければならない。しかし、より進んだ捕捉機構を含むより短いＤＰＡは、処理チャンバから排出される全粒子物質の９９．９％捕集しかつ捕捉することができ、長さを重要性の低い要因とする。コイルの長さがＲＦ波長の１／４より少し長くすべきであるので、コイルと使用されるＲＦ周波数の間に直接的関係がある。
【０１０７】
ＤＰＡ４０が処理操作の特定の時間の間、好適にＯＮ及びＯＦＦに変わることは既に述べたことであるが、ＤＰＡはまた受動的装置として構成することもできる。受動的装置として、ＤＰＡ４０は、何らの特別な制御信号又はプロセッサ時間がＤＰＡをＯＮ及びＯＦＦに変えることに専用とする必要がないように十分なＲＦ電力信号を連続的に供給される。
【０１０８】
４．第１螺旋コイル、機械的及び静電的トラップ具体例
図１４は、ＤＰＡ４０の他の具体例の断面図である。図１４に示すＤＰＡ４０の具体例は、第１内部セラミックチューブ１６０及び第２外部セラミックチューブ１６２を含む。チューブ１６０の端部は、ＤＰＡ４０を通じるガス流れが矢印１６４で示されるようにチューブ１６２の円筒形空間内である。
【０１０９】
螺旋共振子コイル１６６は、図１３の具体例に関連して記載したように、チューブ１６２の外側に巻かれ、ＲＦ電力供給１６８に連結されている。コイル１６６はまた、チューブ１６２の内部内に、又はチューブ１６０の外部あるいは内部に巻かれる。
【０１１０】
上記容器１５０と同様のシェル１６８は、内部及び外部チューブ１６０及び１６２を収納する。外部チューブ１６２は内部チューブ１６０又はシェル１６８のいずれへの連結によって支持されていてもよい。いずれの場合においても、外部チューブ１６２用の支持構造が流出ガスをＤＰＡ４０を通って通過させ得ることが重要である。このために、支持構造はチューブ１６０及び１６２の間で複数の穿たれた孔を有するセラミック材料の平面であってもよく、チューブ１６０と１６２の間で拡張する４つの細い連結の内の３つからなってもよく、又は多くの他の同等の方法で設計されてもよい。穿孔を含む構造は、以下に記述するように捕集領域１７０内で粒子物を捕集しかつ捕捉することを助長することができる。しかし、この構造は、孔がＤＰＡ４０と通って圧送されるガスの流速を低下することがないように十分大きい。
【０１１１】
ＤＰＡ４０のこの具体例は、捕捉とこのために粒子物質の分解を高める。この設計は、図４（ａ）のトラップ６２と同様な方法でＤＰＡの残りを通って真空ライン３１中に通過することができないように、排出ガス流れ中で粒子物を捕集し保持する機械的トラップとして働くチューブ１６２の捕集領域１７０を含む。粒子物は、トラップ中で保持され、形成したプラズマの下で分離又は分解されるまでプラズマに晒される。
【０１１２】
ＤＰＡ４０のこの具体例のトラップ部分の操作は、粒子物をＤＰＡ装置を通って真空ライン中に一掃しようとする流出ガス流路にもかかわらず、粒子物をトラップ内に保持するために働く重力に一部依存する。このように、ＤＰＡ４０の有効性は一部、ガス状の生成物中に反応されるまで粒子がチューブ１６２を離れることを防ぐため、外部チューブ１６２の能力に依存する。このためにＤＰＡ４０は捕集領域１７０がＤＰＡへの入口から下流側であり、外部チューブ１６２の長さが重力との組み合わせでこのトラップを創るのに十分であるように配置されることが重要である。
【０１１３】
さらに、ＤＰＡ４０内の平面１７６に沿ったガス通路の断面領域の増大は、粒子物の捕捉を助長する。任意の所定の堆積プロセスにおいて流出ガス流れに関する流速は、一般に一定である。このように、１以上の通路の断面領域の増大は、ガス流れ中の粒子物の速度を低下させ、これに対応して粒子上の中性牽引力を低下させる。所定の粒子は、ＤＰＡ４０の重力トラップ内で重力によって、捕捉される。
【０１１４】
機械的トラップの有効性をさらに高めるために、静電捕集器１７２は捕集領域１７０近くに配置することができる。静電トラップ１７２はＤＣ又はＡＣ電力供給の連結された小電極であってもよい。静電捕集器１７２に適用される極性及び電荷の量は、特定のものであり個々の適用において排出された粒子物質の極性と典型的電荷レベルに依存する適用である。
【０１１５】
種々の異なった静電捕捉装置は、本発明において使用することができる。かかる静電捕集器の他の具体例の詳細は、図１５（ａ）、１５（ｂ）及び１５（ｃ）に関して以下に詳細に議論する。
【０１１６】
５．第２螺旋コイル機械的及び静電的トラップ具体例
図１５（ａ）は、ＤＰＡ４０の他の具体例の断面図である。図１５（ａ）の具体例は、図１４の他の具体例と同様な機械的トラップ設計を使用する。また、流出ガスは、反対側の上方フランジよりも上方フランジ１８１に隣接して配置されたサイドフランジ１８０を通って排出される。フランジ１８０は、外部チューブ１８６よりも外側のケーシング１８４と真空シールを創り出すために配置される。ケーシング１８４は、チューブ１８６がセラミックのような絶縁材料から造られるのに対して、金属又は同様な材料から造られる。
【０１１７】
ＲＦ電力は、ＲＦ供給への連結１８８のポイントとポイント１８９（接地）との間に５０オームのインピーダンスをもつように設計されている外側コイル１８７を通じて、この具体例のＤＰＡに適用される。上記のように、コイル１８７は、コイルが標準的ＲＦ電力供給によって運転できるように、５０オームのインピーダンスをもつように設計されるべきである。内側コイル１９０は、内部チューブ１８５内で巻かれる。内側コイル１９０は、誘導によって外側コイル１８７上に供給されたＲＦ信号を受領し、プラズマ反応を操作するのに必要な電圧場をつくる。
【０１１８】
中心ワイヤ１９２は、内部チューブ１８５の中心を通り、電圧ポテンシャルはＤＰＡを通って通過する粒子物質を静電的に捕捉するため中心ワイヤ１９２と内側コイル１９０の間で発生する。電圧ポテンシャルは、多数の異なるアプローチを使用してつくることができる。各アプローチにおいて、中心ワイヤ１９２とコイル１９０は電極として働く。１つの具体例において、中心ワイヤ１９２は接地され、正のＤＣ又はＡＣ電圧がコイル１９０に適用される。図１３（ｂ）に示すように排出された粒子物１９４が負に帯電している場合、粒子はワイヤ１９２とコイル１９０により創り出された電圧場（Ｆ_elec）によって引きつけられ、正に帯電したコイル上の一９５で捕集される。コイル１９０が接地され負の電圧が中心ワイヤ１９２に適用されるば場合、同様な結果を達成することができる。しかし、この場合、ワイヤ１９２が負に帯電した粒子物をコイル１９０に向け跳ね返す。
【０１１９】
他の具体例において、正のＤＣ又はＡＣ電圧は、中心ワイヤ１９２に適用され、コイル１９０は接地ポテンシャルに接続される。このアプローチにおいて、負に帯電した粒子物は、図１５（ｃ）に示すように正に帯電したワイヤ１９２上の一９６で捕集される。負の電圧がコイル１９０に適用され中心ワイヤ１９２が接地される場合、同様な結果を達成することができる。この場合、コイル１９０は負に帯電した粒子物をコイル１９２に向け跳ね返す。
【０１２０】
さらに他の具体例において、ワイヤ１９２又はコイル１９０のいずれも接地されておらず、代わりに両方がコイル１９０に関してワイヤ１９２の間に正又は負の電圧ポテンシャルを発生する電圧発生源に接続される。勿論、正に帯電した粒子物質が存在する場合、この物質はその上で負に帯電した粒子物質が捕集される電極の反対側の電極上で捕集され得る。
【０１２１】
また、粒子物質が正及び負の両に帯電した粒子物を含む場合、粒子物は、静電力によって捕集することができる。かかる場合、正に帯電した粒子物は、低方のポテンシャル電極に引き寄せられ、負に帯電した粒子物は上方のポテンシャル電極に引き寄せられる。また、かかる場合に、中心ワイヤ１９２にＡＣ電圧を適用することも可能である。ＡＣ電圧が中心ワイヤ１９２に接続されコイル１９０が接地される場合、正の半サイクルの間、正の粒子物質はワイヤからコイル１９０に向かって跳ね返される。しかし、負の半サイクルの間、負の粒子物質はワイヤから跳ね返され、コイル１９０上で捕集される。かかる場合、ＡＣ電圧期間は粒子物の応答時間より長くすべきである。
【０１２２】
上記の任意の場合において、２つの電極間の電界は５０と５０００ｖｏｌｔｓ／ｃｍの間でもよい。好ましくは、電界は、５００ｖｏｌｔｓ／ｃｍ（ＤＣ）から１０００ｖｏｌｔｓ／ｃｍ（ＡＣ）である。粒子物がコイル１９０上に捕集するために中心ワイヤ１９２から引き寄せられるか、又はその逆となるかについては、粒子物の極性及びコイル１９０及びワイヤ１９２に適用される電荷に依存する。
【０１２３】
この設計がコイル１９０及び中心ワイヤ１９２の間に発生する電圧ポテンシャル差に依存するため、チューブの絶縁材料によりワイヤ１９２から分離されないようにコイル１９０は最大限の粒子物捕集を得るために内部チューブ１８５の内側に配置するべきである。内部チューブ１８５が配置されているので、コイル１９０及び中心ワイヤ１９２は、フッ素のような種々の高度に反応性の種と接触する。したがって、コイル１９０とワイヤ１９２が、かかる種と反応しないニッケルのような適切な伝導性の材料から造られることが重要である。この具体例において、コイル１９０は粒子物を引き寄せたり跳ね返したりするための電圧ポテンシャル及びＲＦ電力信号の両方をもたらすことを認識することは重要である。
【０１２４】
６．並行電極を含む第３機械的及び静電的トラップ具体例
図１６（ａ）は、機械的及び静電的トラップを含む他のＤＰＡ４０の断面図である。図１６の具体例は、一対の静電的に結合した電極に適用されるＲＦ電力からプラズマを形成することにおいて、図４（ａ）（ｂ）、５（ａ）に示した具体例と同様である。しかし、図１６（ａ）の電極は、図４（ａ）（ｂ）、５（ａ）（ｂ）、６（ａ）（ｂ）の具体例における実質的に等しい表面積の平行板電極であるよりも、周辺的(perimetric)、円筒形電極４０２と４０４である。図１６（ｂ）に示すように、それらの円筒形の特性のため、電極４０２の電極４０４に対する表面領域の比は、ＤＰＡの異なる部分において異なる。たとえば、１つの具体例において、電極４０２と４０４の表面領域の比は、内部通路４０５ａにおいて約３：１である。この同じ具体例において、電極４０２の４０４に対する表面領域の比は、外部通路４０５ｂにおいて約１．３：１である。
【０１２５】
電極４０２と４０４は、処理チャンバ１５から排出されたガスが通過するガス通路４０５を画成する。電極４０２は、ＲＦ及びＤＣ電力が電極４０４に適用される間、接地される。ＲＦ及びＤＣ電力は、ＰＦＤ４０６を通じて電極４０４に供給される。ＰＦＤ４０６は、テフロン絶縁器４０８により、接地された電極４０２から絶縁される。
【０１２６】
通路４０５は、電極の同心特性(concentric nature)のため、円形のドーナッツの底半分のように形づけられている、Ｕ形重力トラップ領域４１０を含む。流出ガスは入口４０１からガス通路４０５に入り、出口４０３を通って出る。
【０１２７】
適切であれば、ＤＣフィルタ４１２は、流出ガス流れの中の停電した物質を捕捉することを助長するためＤＰＡに適用される電圧が、チャンバ内で起こる基板処理操作を妨害しないように、ＤＰＡ４０と処理チャンバ１５の間に配置することができる。
【０１２８】
電極４０２と４０４を含む電気回路を示す線図は、図１７に示す。図１７に示すように、電極４０４は、電極４０２が接地されている間、ＤＣ発生器４２０及びＲＦ発生器４２２の両方に接続されている。ＤＣ発生器４２０は、静電トラップにより要求されるＤＣ電圧を供給し、ＲＦ発生器４２２は、プラズマを形成するためのＲＦ電力を提供する。ＲＦマッチ回路４２４は、反射電力を最小限にするために発生器出力インピーダンスを５０Ωにマッチさせ、ＤＣ／ＲＦフィルタ（好適な具体例において１ｍΩ抵抗）４２６はＲＦ電力供給からＤＣ電力供給を隔離する。
【０１２９】
７．平行電極を含む第４機械的及び静電的トラップ具体例
図１８（ｃ）は、機械的及び静電的トラップを含むＤＰＡ４０の他の具体例の断面図である。図１８（ａ）の具体例はまた、ＤＰＡ中に排出される流出ガス静電的に結合したプラズマを形成する均一に間隔をあけられた平行電極４３０と４３２を含む。電極４３０は、図１６（ａ）の具体例と同様な方法でＲＦ及びＤＣ電力供給に接続され、電極４３２は、接地される。
【０１３０】
各電極は、薄板金属から形成され、ガス通路４３５を創るために曲がっている。チャンバ１５からの流出ガスは入口４３４を通ってガス通路に入り、出口４３６から出る。ガス通路４３５は、並んで配置され、電極４３０に一部によって最初に分離されている、通路４３５ａと４３５ｂの２つのガス通路を含む。かかる方法でガス流通を２つの分離した通路に分割することは、固定された領域内で電極４３０と４３２の表面領域を増大する。電極４３０と４３２は、ＤＰＡ内のＲＦプラズマ形成により発生する熱条件下で溶融したり及び／又は曲がったりしないように十分厚いものとすべきである。他の具体例において、電極４３０と４３２は、アルミニウムから機械加工され得る。
【０１３１】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示したＤＰＡの透視図である。図１８（ｂ）において、ＤＰＡ４０は、他の既述のＤＰＡの具体例と同様に、アルミニウムケーシング４４０によって包まれている。ケーシング４４０は、ネジ４４２によってＤＰＡに取り付けられている扉４４１を含む。また、ＲＦ及びＤＣ電力は、ＰＦＤ連結４３８を通じて電極４３０に供給される。
【０１３２】
８．第１マイクロ波具体例
図１９（ａ）は、ＤＰＡ４０の他の具体例の側方断面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示した具体例の正面図である。図１９（ａ）及び（ｂ）の具体例は、プラズマを発生しＤＰＡ内で捕集された粒子物質及び残留物を除去するためにマイクロ波発生源を使用する。多くの異なったマイクロ波発生源が利用可能であるが、購入及び運転コストの理由から、一対の交互パルス化マグネトロン(alternatively pulsed magnetrons)４５０（たとえば、いくつかの電子レンジで使用されているタイプのマグネトロン）が好適に使用される。かかるマグネトロンは、ＣＷマイクロ波発生器あるいはＲＦ発生器の価格より２桁以上も低い。
【０１３３】
図２０（ａ）に示したように、各マグネトロン４５０は、交互にパルス化した（６０Ｈｚ）電場（２．４５ＧＨｚ）を発生する。図２０（ｂ）に示したように、他のマグネトロンに関して１８０度の位相差により１つのマグネトロンのパルスを遅らせることによって、２つのマグネトロン発生源は、図２０（ｃ）に示すように１２０Ｈｚで一定にパルス化され得る。図２０（ｃ）において、波形（Ｍ１）の最初のサイクルは、マグネトロンの１つによって発生され、第２のサイクル（Ｍ２）は他のものによって発生される。マグネトロンによって発生したエネルギは、高いプラズマ密度で９０％近いイオン化効率を生み出すことができる。このようにかかる電力発生源は、誘電的に結合した電極より高い清浄効率をもたらし、典型的には１０−２０％の間のイオン化効率を生み出す。
【０１３４】
マイクロ波発生源のさらに有利な点は、ジュール効果熱の低減である。熱があまり発生しないために、ガス流れ通路４５６を画成する電極４５２と４５４（図１９（ａ））は、比較的薄い薄板金属からたやすく造ることができる。ガス流れ通路４５６は、入口４５８で始まり、出口４６０で終わる。通路は、図１８（ａ）の具体例におけるガス通路４３５と同様な方法で２つの通路に分割され流れる。また、入口４５８は、図１９（ｂ）中のプロフィール４６４で示されるようにガス通路４５６の始めにおいてＤＰＡ４０中に引き起こされる。
【０１３５】
マグネトロン４５０は、ＤＰＡ４０の反対側上に配置される。マイクロ波電力は、適当な導波管４６２（図１９（ｂ））によって反応器に結合されている。マグネトロンと導波間は、プラズマ形成が全ガス通路にわたって起こすことができるようにガス通路４５６の幅を通してマイクロ波を放出するために結合する。薄板金属電極間の距離は、電場の各ノード(node)（ゼロ強度のポイント）が電極の表面に配置されるようにマイクロ波の波長に従って調節することができる（すなわち、電極板の距離は、マイクロ波の波長の半周期の倍数でなければならない。）。マグネトロン４５０と導波管４６２配置のために、プラズマはガス通路４５６の全ての部分において形成される。セラミック扉４６６（図１９（ｂ））は、マグネトロンと導波管を電極４５２と４５４から隔離し、外側ケーシング４６８はＤＰＡを収容し第２レベルのシールを提供する。
【０１３６】
ＤＣ電力供給源（図示せず）は、堆積あるいは他の基板処理操作の間に既述したように静電捕集器を提供するため電極４５２に結合される。電極４５２へのＤＣ電力は、ＯＦＦに切り替えられ（図示されていないスイッチにより）、しかし、マグネトロン４５０が清浄操作の間に活性化されるとき、電極は接地される。この時間内に接地する切り替え電極４５２は、起きる可能性のあるアーク形成を避ける必要がある。
【０１３７】
９．第２マイクロ波具体例
図２１（ａ）は、ＤＰＡ４０の他の具体例の側方断面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）で示した具体例の正面図である。図２１（ａ）と（ｂ）の具体例は、ＤＰＡプラズマを発生するためにマグネトロン４５０を使用することにおいて、図１９（ａ）と（ｂ）と同様である。
【０１３８】
しかし、図１９（ａ）のＤＰＡ４０のこの具体例に示すように、ＤＰＡは、入口４７４のすぐ下流に配置された初期モジュール４７２を含む。モジュール４７２は、エッチングラジカル（たとえば、ＣＦ_x、及びＣＦ₄がエッチングガスとして使用されるときは遊離フッ素）が増大したイオン化効率で発生することができるように、清浄サイクルの間プラズマ発生に専念する。このように発生したラジカルは、堆積し捕集された物質と反応するためＤＰＡの第２モジュール４７５中に圧送されるとき、比較的長い寿命を有し活性を維持する。
【０１３９】
第２モジュール４７５は、好適な具体例において薄板金属から構成される対向する電極４７６と４８０によって画成されるガス通路４７０を含む。ガス通路４７０は、図１９（ａ）と（ｂ）の具体例におけるガス通路４５６と同様である。これは、２つの通路４７０ａと４７０ｂ及び出口４７８で端部を含む。
【０１４０】
導波管４８２は、マグネトロン４５０に結合されている。導波管とマグネトロンは、マイクロ波発生がモジュール４７２中でプラズマを形成するように配置されている。陽極４７６の内部壁４７６は、マイクロ波がモジュール４７２の外側のガス通路４７０の他の部分に到達することを防止する。電極４８０は、既述のものと同様の静電捕集器を提供するためにＤＣ電力供給（図示せず）に結合される。この具体例において、電極４８０へのＤＣ電力は、清浄サイクルの間ＯＦＦに切り替えられる必要はない。第２モジュールの中でプラズマは発生しないため、アーク問題もない。
【０１４１】
１０．プロトタイプＤＰＡを用いる追加の粒子物低減実験
本発明の有効性を証明するための他の実験において、第２プロトタイプＤＰＡ４０は、８インチウェハ用に装備されたプレシジョン５０００チャンバに取り付けられた。第２プロトタイプＤＰＡは、ＤＰＡをフォアラインに連結するために使用された低方フランジの設計を除いて、図１３で示すＤＰＡ４０と同様であった。第２プロトタイプＤＰＡと低方フランジの断面図は、図２２において示す。図２２で示すように、低方フランジ２００は、ＤＰＡを通って流れる排出ガスをフォアライン中におよそ９０度の角度で向け直した。フランジはまた、フランジの底部部分２０４上に蓄積した堆積物質を観察できるように、フォアライン連結とは反対に石英の窓を装備していた。上述のように、プロトタイプＤＰＡにおける低方フランジのこの設計は、図４（ａ）（ｂ）、５（ａ）（ｂ）、６（ａ）（ｂ）、１４及び１５（ａ）の具体例におけるＵ形通路あるいは機械的バケットトラップ設計と同様であるが効率は同様ではない方法で、領域２０４中の粒子物質を捕捉する追加的利点を有した。
【０１４２】
第２プロトタイプ装置は、石英チューブの外部の周りを覆った３／８インチ銅管材料から造られたコイル２０８を有する石英チューブ２０６を含んだ。コイル２０８の全長は、およそ２５フィートであり、１３．５６ＭＨｚ電力供給は、いかの実験の既述で説明したように種々の電力レベルで運転された。石英チューブ２０６は、アルミニウム容器２１０内でシールされた。アセンブリの全長は、およそ１４インチであり、アセンブリの幅は、およそ４．５インチであった。
【０１４３】
第２プロトタイプＤＰＡの有効性は、３つの分離された実験でテストされた。各実験において、１００のウェハが、真空排出マニホールドとフォアラインとの間で連結された第２プロトタイプＤＰＡを有するプレシジョン５０００中で実施される窒化珪素堆積／ＣＦ₄フッ素清浄操作シーケンスにおいて、処理された。第２プロトタイプＤＰＡは、各実験の堆積シーケンスの間ＯＦＦに保たれ、ＯＮに切り替えられて、フッ素清浄シーケンスの間１３．５６ＲＦ電力供給によって電力を与えられた。堆積の間のＯＦＦのとき、粒子物は、領域２１２として図２０で示したようにチューブ２０６の内部に沿って捕集した。その後、これら粒子物は、ＤＰＡが清浄シーケンスの間活性化されたとき、チューブ２０６から除去された。３つの実験の各条件は、以下の表２中に要約する。
【０１４４】
【表２】

【０１４５】
第１の実験において、フッ素清浄シーケンスは、１３５秒であり、ＤＰＡは２００ワットで運転された。ＣＦ₄は、１５００ｓｃｃｍの速度で処理チャンバ中に導入され、５００ｓｃｃｍの速度でチャンバ中に導入されたＮ₂Ｏを混合された（比３：１）。１００の堆積／清浄シーケンス後、ＤＰＡが試験され、全ての残留物及び堆積物がないことが判明した。ＤＰＡの底部における角が付けられたフランジにおいて、少量の残留物の蓄積が測定された。このことを表３に要約する。残留物中の珪素の大多数は、酸化珪素の形で含まれており、窒素のおよそ半分は、窒化珪素フィルム中に、他の半分はアンモニアの形で含まれていた。
【０１４６】
第２の実験において、フッ素清浄シーケンスは、１２０秒に短縮され、ＤＰＡが運転される電圧は、５００ワットに増大された。ＣＦ₄は、２０００ｓｃｃｍの速度で処理チャンバに導入され、５００ｓｃｃｍの速度でチャンバ中に導入されたＮ₂Ｏと混合された（比４：１）。１００の堆積／清浄シーケンス後、ＤＰＡが試験され、全ての残留物及び堆積物がないことが判明した。角が付けられたフランジにおいて、少量の残留物の蓄積が測定された。しかし、目視検査から、残留物の蓄積量は、第１の実験における蓄積量よりおよそ８０％少ないものであった。
【０１４７】
この残留物の蓄積の原子凝集が測定された。これを表３において要約する。表から明らかなように、この実験からの残留物は、第１の実験からの残留物より非常に高いフッ素の凝集を含んでいた。フッ素凝集残留物は、より多くのフッ素種をプラズマに提供し、このためＤＰＡ活性化の間残留物の清浄をより容易とする。この実験からの残留物における圧倒的大部分の珪素は、酸化珪素の形で含まれており、圧倒的大部分の窒素は、アンモニアの形で存在していたこともまた記さなければならない。
【０１４８】
第３の実験は、第１と第２の実験の間残留物が収集する傾向があったＤＰＡと角が付けられたフランジの両方から、残留物が完全に除去され得ることが判明した。この第３の実験において、フッ素清浄シーケンスは、１２０秒の長さであり、ＤＰＡが運転される電圧は、５００ワットまで増大された。ＣＦ₄が処理チャンバ中に導入される速度は、２５００ｓｃｃｍまで増大され、５００ｓｃｃｍの速度でチャンバ中に導入されたＮ₂Ｏと混合された（比５：１）。１００の堆積／清浄シーケンス後、ＤＰＡと角が付けられたフランジが試験され、両方とも全ての残留物及び堆積物がないことが判明した。
【０１４９】
残留物の存在と組成によるこれらの実験結果は、以下の表３中に要約する。
【０１５０】
【表３】

【０１５１】
Ｂ．ＰＦＣ低減のために最適化されたＤＰＡ４０の特定の具体例
本発明のいくつかの具体例は、それを排出するいかなるプロセスから排出されたＰＦＣガスを低減するために構成され、最適化される。そのように構成されたＤＰＡは、ＰＦＣ反応器と呼んでもよい（以下、「ＰＲ²」）。便宜さと参考のために、ＰＲ²として構成され最適化されたＤＰＡ４０は、この適用の残余部分びおいてＰＲ²２４０と分類される。ＰＲ²２４０は、ＤＰＡ４０として図３中に示すようにチャンバと連結することができる。
【０１５２】
酸化珪素フィルム堆積／清浄シーケンスは、本発明がＰＦＣ排出物を低減するために使用するプロセスの例として使用される。しかし、本発明は、以下の例示のプロセスセーケンスにおけるＰＦＣ排出物の低減に限定されず、代わりに、チャンバ１５中にＰＦＣガスを導入する任意のプロセス、及びＰＦＣガスがチャンバ１５中で実施される処理操作の副生成物である任意のプロセスへの適用性を有する。さらに、本発明は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）あるいは同様のガスのような他の物質の排出物を低減するために使用することもできる。
【０１５３】
例示的堆積／清浄プロセスシーケンスにおいて、酸化珪素フィルムは、シラン（ＳｉＨ₄）と亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）前駆物質ガスを含むプロセスガスからの物質上に堆積する。堆積が完了した後、基板は、チャンバから除去され、チャンバ清浄操作は、チャンバ壁から所望されない酸化珪素の蓄積をエッチングし除去するため実施される。清浄操作は、ＣＦ₄とＮ₂Ｏのプラズマストライク(striking)することからなる。
【０１５４】
上述のように、清浄操作の間にチャンバ中に導入された少量のＣＦ₄のみが、チャンバ壁上で堆積した物質と現実に反応する。残留する未反応のＣＦ₄は、反応の生成物及び副生成物の他のガス状の成分とともにフォアラインを通ってチャンバから排出される。
【０１５５】
この例において、本発明のＰＲ²は、排出されたＣＦ₄からプラズマを形成する。プラズマからの成分は、ＣＦ₄ガスをＰＦＣｓの潜在的有害効果をもたない、より害の少ないガス状の生成物及び副生成物に転換するために、ＰＲ²内の固体酸化珪素のような珪素源と反応する。ＰＲ²内部で起こる反応のいくつかを以下に挙げる。
【０１５６】
ＣＦ_X＋ＳｉＯ₂→ＳｉＦ_x＋ＣＯ₂
ＣＦ₄＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋２Ｆ₂
２ＣＦ₄＋Ｏ₂→２ＣＯＦ₂＋２Ｆ₂
Ｃ＋ＳｉＯ₂→ＣＯ＋ＳｉＯ
ＳｉＯ＋Ｆ₂→ＳｉＯＦ₂
勿論、正確な反応及び反応シーケンスは、種の電子衝突分解及びガス相ラジカル再結合の発生のような元素反応を伴い、より複雑である。上に挙げた生成物及び副生成物のいずれもが、ＰＲ²からの排出されるものとして知られているが、ＰＦＣｓではない。このように、本発明のＰＲ²から排出される全流出ガスは、ＰＦＣ転換反応が１００パーセント効率的であれば、ＰＦＣのないガスである。
【０１５７】
上の記述は、例示的目的のためだけであり、ＣＦ₄以外のＰＦＣガスが本発明のＰＲ²中に導入されプラズマが形成される場合、ＰＦＣガスのプラズマはまた、ＰＦＣｓではなくＰＦＣｓより有害性の低いガス状の生成物を形成するために酸化珪素源と反応する。
【０１５８】
操作において、ＰＦＣガスが真空チャンバ１５から真空ライン３１中に排出される場合、それらはＰＲ²４０を通って通過する。ＰＲ²４０内で、排出されたガスは、プラズマを発生し及び／又は維持する電場に晒される。プラズマからの成分は、流出ＰＦＣｓをＰＦＣｓではなくフォアラインと通って圧送され得る有害性の低いガス状の生成物と副生成物に転換するためにＰＲ²４０内で珪素及び／又は酸素化合物のようなＰＦＣ酸化剤と反応する。流出ＰＦＣガスが排出流れ中に存在するこの期間の内であることから、一般に、プラズマ形成は、堆積／清浄シーケンスの清浄操作の間にのみ実施される（活性化されたＰＲ²４０）。このように、堆積シーケンスの間、プラズマは、ＰＲ²４０内では一般的に形成されない。しかし、ＰＦＣガスが堆積あるいは他の工程の間特定のプロセスから排出される場合（たとえば、フッ素ガスがＣＦ₄副生成物を生成するためにフォトレジストを含む炭素と反応するエッチング工程）、ＰＲ²２４０は、その期間内にＰＦＣ排出物を低減するために活性化され得る。
【０１５９】
ＰＦＣプラズマが反応するＰＲ²２４０内の珪素と酸素は、種々の異なる源からのものであり得る。本発明のいくつかの具体例において、特別に設計されたフィルタはプラズマ反応用に砂あるいは石英のような酸化珪素化合物の固体の形を含む。珪素フィルタは、プラズマが形成されるＰＲ²２４０の領域内に配置される。本発明の他の具体例において、酸化珪素、窒化珪素、オキシ窒化珪素、炭化珪素、又は堆積／清浄プロセスシーケンスの同様な相から排出される残留物は、ＤＰＡ４０に関して述べたことと同様の方法でＰＲ²２４０内で捕捉され捕集される。かかる堆積プロセスの間に捕捉される典型的残留生成物は、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ及び同様な化合物を含む。勿論、現実に捕集される残留物は、堆積あるいは他のプロセス工程の間に導入されるガスに依存する。捕集された残留物は、プラズマ反応のためには珪素源として働く。捕捉は、図９との関係で上述したように、また本発明の種々の具体例に関連して以下により詳述するように、サーモフォレチック力とともに機械的及び／又は静電的捕捉機構を使用して行われる。一旦捕捉されれば、珪素残留物又は種々の粒子物質は、その後真空ライン３１を通って圧送されるガス状の副生成物を形成するためＰＦＣプラズマ中の活性のある種と反応するまでＰＲ²２４０中に滞在する。さらに本発明の他の具体例において、珪素含有及び／又は酸素含有ガスは、特別に流出ＰＦＣガスの分解を助長するためにＰＲ²２４０中に導入される。これらの珪素及び／又は酸素含有ガスの導入は、珪素フィルタ及び／又は機械的捕捉機構の使用に加えたもの、又は代わりのものとすることができる。
【０１６０】
プラズマを形成するためＰＲ²２４０内に発生した電場は、ＲＦ電力の誘電的に結合した電極への適用（いくつかの好適な具体例においてＨＦ電力（＜３５０ＫＨｚ）が装備と操作コストを最小限とするためにＲＦ電力の代わりに使用され得る）、中空陰極反応器のような種々の周知の方法を使用して発生することができ、又誘電的に結合されたコイルにマイクロ波装置あるいはＥＣＲ技術もまた使用することができる。しかし、ＰＦＣ転換は、形成されたプラズマの密度に直接比例するが、誘電コイル又は中空陰極反応器のような高密度プラズマを形成するような装置はいくつかの具体例において好ましい。ＰＦＣ転換はまた、プラズマが形成される電力に直接比例し、ＰＲ²装置内のＰＦＣガスの滞留時間に反比例する。このように、現実の供給電力出力は、他の要因の中で、ＰＲ²が使用される適用、プラズマの密度、ＰＲ²２４０中で処理されるＰＦＣガスの量及びＰＦＣガスの滞留時間に依存する。理想的には、ＰＲ²２４０は、ＰＲ²を通って他のガス中に通過する実質的に全てのＰＦＣガスを転換するのに十分なプラズマを発生する。
【０１６１】
また、ＰＲ²２４０は、その使用が操作中のプロセスに透過性であるように設計される。すなわち、ＰＲ²２４０が清浄シーケンスの間操作される場合、ＰＲ²２４０は、清浄シーケンスの間清浄シーケンスの継続時間の延長なしに、排出流れからの実質的に全てのＰＦＣガスを非ＰＦＣガスに転換するために設計される。このような場合、ＰＲ²２４０は、ウェハ処理用に関して何の逆効果もない。
【０１６２】
ＲＦ電力は、ＲＦ電力供給２５から導くことができ、又はＰＲ²２４０のみを運転する隔離したＲＦ電力供給によって供給することができる。大部分の具体例、マイクロ波ＥＣＲ具体例は顕著な例外であるが、ＰＲ²２４０を操作するため低周波数ＲＦ電力を使用することが望ましい。およそ５０ＫＨｚから２ＭＨｚの間でＲＦ電力を供給する低周波数ＲＦ電力供給の使用は、１３．５６ＭＨＺのようなより高いＲＦ周波数より操作するために非常に少ない費用ですむものである。複数の処理チャンバがクリーンルーム中に存在することを想定すると、チャンバに連結された複数のＰＲ²はすべて、適当な数のＲＦ電力スプリッタに連結される分離した、専用のＰＲ²ＲＦ電力供給により運転されてもよい。
【０１６３】
ＰＲ²２４０の長さとサイズは変えることができる。いくつかの適用において、ＰＲ²２４０は、他の適用においてＰＲ２２４０がそのラインに取って代わるような真空ライン３１の全長（４−５フィート以上の長さ）であり得るのに対して、４−６インチの長さあるいはそれより短い長さであり得る。一般に、個別分子の滞留時間は、ＰＲ２の長さと体積の増加に伴って増加する。ＰＲ²設計は、空間の問題を残留物捕集効率とバランスさせなければならない。しかし、概略設計された粒子物捕捉機構又はフィルタを含むより短い又は少ない量のＰＲ²は、処理チャンバから排出されたＰＦＣガスの実質的に全て有害性の低いガスに変えることができ、長さと体積を重要性の低い要素にする。
【０１６４】
本発明の装置の多数の異なった具体例は、組み立てることができる。いくつかの具体例は、例示の目的で以下に示す。本発明は、決してこれらの特定の具体例の限定されるものではない。
【０１６５】
１．珪素充填フィルタ具体例
ａ）単一チューブ、螺旋共振子具体例
図２１は、ＰＲ²２４０の第１具体例の断面図である。図２３において、ＰＲ²２４０は、処理チャンバ１５からの排出ガスがＰＲ²２４０を通って通過するとき流れるチューブ２５０を含む。チューブ２５０は、セラミック、ガラス又は石英のような絶縁材料から造られた円筒形チューブである。好適な具体例において、チューブ２５０は、清浄工程で使用される、フッ素のようなエッチングガスと反応しないセラミック材料から造られる。また、チューブ２５０は、真空ライン３１の内部直径とほぼ同一の内部直径を有する。他の具体例において、チューブ２５０は、必ずしも円筒形の形である必要はなく、代わりに角の付けられた、平面のあるいは楕円形の又はどうようなにカーブした内部表面を持つこともできる。これらの及び他の具体例において、チューブ２５０の内部直径はまた真空ライン２３１の内部直径より大きいものでも小さくものでもよい。
【０１６６】
フィルタ２５１は、チューブ２５０内である。フィルタ２５１は、ガスを非ＰＦＣガスに変えるプラズマ条件下でＰＦＣガスと反応するために入手できる個体珪素の源を含む多孔性フィルタである。フィルタ２５１は、その珪素化合物が消費されるに従い、取って代わるチューブ２５０中に挿入可能な消耗部品であってもよい。フィルタ２５１内の珪素の源は、多くの珪素含有材料の任意のものであり得る。好適には、珪素の源は、砂、ガラス、石英、フリント(flint)、オニクス(onyx)のような酸化珪素材料である。また、好ましくはフィルタは、フォアラインの圧送速度及びコンダクタンスに大きく影響しないほど十分に多孔性である。
【０１６７】
酸化珪素材料の使用は、ＰＦＣプラズマが反応する珪素と酸素の両方を提供する。好適な具体例において、珪素源として、破砕されたせい気鋭が使用される。石英の破砕は、より多くの珪素を反応に利用できるようにする総表面領域を増大する。さらに、破砕された石英は、堆積プロセスの間発生する固体残留物用の機械的フィルタとして働き、このため珪素残留物を生成する材料がプロセス中でチャンバ１５から排出されるとき反応用の追加的な珪素材料を補足することができる。
【０１６８】
コイル２５２は、チューブ２５０の外部の周りに巻かれポイント２５６でＲＦ電力供給に連結され、ポイント２５７で接地ポテンシャルに連結される。チューブ２５０を通って通過するＰＦＣ排出ガスは、ＲＦ電力供給からコイル２５２への電圧の適用によりプラズマ状態に励起される。プラズマ状態において、排出された材料からの成分は、ＰＦＣｓではないガス状生成物を形成するためフィルタ２５１中で固体酸化珪素反応物と反応し、その後上述のようにポンプシステム３２によってＰＲ²２４０及び真空ライン３１から圧送される。
【０１６９】
ガス供給ライン２５３は、ＰＦＣ転換反応を高めるため酸素及び／又は珪素の源である追加的ガスを供給することができる。使用される例示的ガスは、Ｏ₂、Ｏ₃、Ｎ₂Ｏ、ＳｉＨ₄又はそれに類似するものを含む。勿論、テトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）のような液体源もまた、蒸発され、ライン５３と通じて導入されてもよい。追加的な反応を高めるガスがＰＲ²２４０中に導入される速度は、バルブ２５５を制御するプロセッサ３４によって設定される。
【０１７０】
コイル２５２は、螺旋共振子コイルのような誘電コイルである。かかるコイルは、この技術の当業者に周知であり、本明細書に参考として組み込まれるMichael A.LiebermanとAllan J.Lichtenbergの「Principles of Plasma Discharges and Materials Processing」John Wiley & Sons(1994)の４０４−４１０頁のような多くの周知の教科書中に記述される基準に従って設計することができる。螺旋共振子コイルは、銅、ニッケル、あるいは金又は同様な伝導性材料にような高い伝導率タイプの金属から造ることができる。コイルを適切に共鳴するため、適用されるＲＦ信号の波長の１／４とほぼ同じか少し長いものとすることが重要である。この長さのコイルは、ＰＦＣガスの分解をさらに高めるより強くより高度の電圧場を創り出す。コイル２５２は、チューブの外部よりチューブ２５０の内部の内側に巻かれ得る。
【０１７１】
外側容器２５４は、チューブ２５０を取り巻く。容器２５４は、少なくとも２つの目的で役立つ。第１は、ファラデー箱として働き、コイル２５２によって発生する放射線からＣＶＤ処理装置１０及び他の装備を保護する。第２に、セラミックチューブ２５０が破壊あるいは破裂した場合、又はチューブ２５０中の真空シールが他の方法で破壊した場合、容器２５４は排出ガスが漏れ出すのを防ぐ第シールを提供する。容器２５４は、アルミニウム、スチール又は他の化合物のような種々の金属から造ることができ、好ましくは保護効果のために接地される。上方及び下方フランジ２５９及び２５８は、それぞれ真空シールを維持する一方、ＰＲ²２４０を真空マニホールド２４及び真空ライン３１に連結する。
【０１７２】
標準ＲＦ電力供給は、５０ワット以上の大きさのレベルで運転される。コイル２５２によって発生する現実の電圧は、ＲＦ電力供給により使用される電力、コイル２５２の長さと巻き間隔及びコイルの抵抗その他の要因のような多くの要因に依存する。電圧がコイルに沿って均一にかけられているために、全コイルのための電圧レベルを決定することは、コイルが接地及びＲＦ電力供給に連結されているポイント間（ポイント２５５と２５６）のレベルを決定することによりなし得る。たとえば、特定のコイルがポイント２５５と２５６の間でコイルの部分の４倍の長さである場合、コイルの総電圧は、ポイント２５５と２５６の間の電圧レベルを４倍する。
【０１７３】
コイル、電力レベル及び適用されるＲＦ周波数は、チューブ２５０内で強い、強度のプラズマが形成されるように、しかしまたコイル２５２により発生する電圧が、電流がコイルから容器２５４にアークを形成するレベルを超えないように、選択されなければならない。アーク形成が問題である場合、容器２４５とコイル２５２の間に絶縁材料をおくことは可能である。しかし、設計の簡素化のため、容器２５４とコイル２５２の間に空気で満たした空間を持つことが可能である。
【０１７４】
ｂ）単一チューブ、マイクロ波具体例
図２４は、ＰＲ²２４０の第２具体例の断面図である。図２４中に示すＰＲ²２４０の具体例は、図２３中に示す具体例の同一の要素を多く含む。従って、便宜のため、図２４中及び本出願の残余の図中において、類似の参照番号が類似の要素に使用される。また便宜のために、図２４及び他の図の新しい要素のみ適当なときにいかに詳細に議論する。
【０１７５】
図２４において、マイクロ波発生器２６０及び導波管２６２は、ＰＲ²２４０に入る流出ＰＦＣガスから高密度プラズマを発生するため使用される。マグネット２６４は、チューブ２５０内でガス状分子をさらにエネルギを与えプラズマ形成を高めるため電子サイクロン共鳴（ＥＣＲ）装置中におけるようにチューブ２５０の外部の周りに配置される。プラズマからの成分は、ＰＦＣガスを非ＰＦＣガスに転換するためフィルタ２５１中で酸化硅素材料と反応する。上述の具体例におけるように、追加的なガスは、転換プロセスを高めるためガスライン２５３からＰＲ²２４０に追加することができる。
【０１７６】
図示しないが、図２４中に示すＰＲ２２４０の具体例は、好ましくは容器２５４のような外側ケーシング中に収納される。外側ケーシングは、チューブ２５０を通って通過するＰＦＣあるいは他のガスがチューブ２５０中で漏洩あるいは他の欠陥の場合にＰＲ２２４０から漏出できないように、第２シールを維持すべきである。
【０１７７】
ｃ）螺旋コイル中空陰極反応器
図２５は、ＰＲ²２４０の第３具体例の断面図である。図２５において、螺旋共振子コイル２６６は、ＰＲ²２４０の螺旋コイル中空陰極反応器具体例を形成するため円筒形金属チューブ２６８内に配置される。コイル２６６は、チューブ２６８が接地されている間、ＨＦ又はＲＦ電力発生源２６９に結合される。ＰＲ²２４０にこの具体例の残余の構造は、図２５中には示していない。かかる構造は、たとえば、ガスライン２５３、バルブ２５５、フランジ２５８及び２５９、容器２５４などを含み、図１９に示すＰＲ²２４０のそれと同様である。
【０１７８】
ＨＦあるいはＲＦ電力がコイル２６６に適用されるとき、誘電的に結合されたプラズマがコイルへ適用されたＲＦからコイル内で形成され、誘電的に結合されたプラズマがコイルとチューブ２６８の間で形成される。コイル２６６とチューブ２６８がプラズマからの高度に反応性のフッ素種に従うため、かかる種と反応しないニッケルのような適切な伝導性の金属から造られるべきである。図示しない珪素フィルタは、ＰＦＣプラズマと反応するための珪素及び酸素材料を提供するためコイル２６６内及び／又は周りに配置することができる。従って、珪素及び／又は酸素含有ガスは、ガスライン２５３からプラズマに提供してもよい。
【０１７９】
ｄ）マルチステージ中空陰極反応器
図２６は、ＰＲ²２４０のより好適な具体例の断面図である。図２６において、円筒形ガス通路は、円筒形に造られた陽極２７２、陰極２７４及び絶縁バリヤ２７５によって作り出される。陰極２７４は、陽極２７２が接地される間、ＨＦあるいはＲＦ電力供給２６９に連結される。絶縁バリヤ２７５は、陰極２７４から陽極２７２を絶縁する。この交互的電極／陰極構成は、高密度プラズマ（１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ³のオーダーで）形成することができるマルチステージ中空陰極反応器を創り出す。反応器の各ステージ（陽極／陰極ペア）は、領域２７６により示される陰極に最も近い領域中でガス通路２７０内に高密度プラズマを発生する。
【０１８０】
中空陰極体制と高密度プラズマを維持するため、またＰＲ²２４０のこの具体例内で分子対流時間を増大するために、通路２７０内の圧力は、ＰＲ²２４０のすぐ後のフォアライン中に配置された分離されたスリットルバルブ（図示せず）によって制御することができる。制御された圧力は、ＰＦＣ転換を最大限にするため設定された現実の圧力で、１００−５００ｍｉｌｌｉｔｏｒｒ（基本フォアライン圧力）から処理チャンバ内の圧力（ＰＥＣＶＤの場合４−２０ｔｏｒｒ及びＳＡＣＶＤあるいはＡＰＣＶＤプロセスに関して７００ｔｏｒｒ以上まで）まで変動することができる。
【０１８１】
ＨＦあるいはＲＦ電力よりＤＣ電力が、このマルチステージ中空陰極反応器設計において、陰極２７４に供給され得る。しかし、ＨＦあるいはＲＦ電力は、ＤＣ電力発生源からの指向性ＤＣ電流が電極をエッチングするため、好適な具体例において供給される。ＨＦあるいはＲＦ電力が使用される場合、このスパッタエッチング効果は、非常に減らされるか又は不存在となる。ＨＦ電力は、装備及び操作コストを低減するために大部分の好適な具体例において使用される。
【０１８２】
図２５の中空陰極反応器設計におけるように、珪素フィルタ（図示せず）又はガスライン２５３から供給される珪素及び／又は酸素含有ガスは、ＰＦＣ胆管プロセスを適切に高めるため使用することができる。また、図１９中に示すＰＲ２２４０のそれと同様に、ガスライン２５３、バルブ２５５、フランジ２５８と２５９、容器２５４などのような構造は、図２０中には示していない。
【０１８３】
２．珪素粒子物トラップ具体例
ＰＦＣ清浄シーケンス前にチャンバ１５中で起きる堆積、エッチング又は他のプロセスが、珪素含有残留物を生成する場合、本発明の装置のある具体例は、珪素源として使用するためその残留物を補足し捕集することができる。このように、特別に設計された珪素フィルタを必要としないが、まだ使用することもできる。
【０１８４】
珪素残留物を生成する堆積プロセスの例は、ＴＥＯＳ及びシラン酸化珪素堆積プロセス及び窒化珪素堆積プロセスを含むが、これらに限定されない。かかるプロセスにおいて、ＰＦＣ転換反応のために捕捉される排出された珪素残留物は、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、非晶質珪素及び同様な化合物を含む。勿論、捕集される現実の残留物は、堆積中に納入されるガス、使用されるエッチングあるいは他のプロセスに依存する。
【０１８５】
これら堆積又は他のプロセス操作から排出された残留物は、一般にチャンバ壁上において捕集されこのためチャンバ壁から最終的に清浄除去される同様な残留物である。従って、これらの具体例においてＰＦＣガスを非ＰＦＣガスへの転換は、清浄操作の間チャンバ中で起きる反応と同一である反応から結果として生ずる。
【０１８６】
ａ）単一チューブ、螺旋共振子反応器具体例
図２７は、ＰＲ²２４０の第５具体例の断面図である。図２７中に示すＰＲ²２４０の具体例は、ＰＦＣプラズマからの成分が反応する珪素源が、フィルタインサート内の固体珪素化合物よりも対向する電極２８０と２８２を含む静電捕集器によって捕捉される珪素含有残留物であることを除いて、図２３中に示す具体例と同様である。珪素含有残留物は、ＤＣ電力発生源２８４から電極２８０と２８２の間に適用される電圧ポテンシャルにより堆積あるいは他のプロセス工程の間捕捉され捕集される。適用される電圧ポテンシャルは、電極２８２を電極２８０と比較して正に帯電させる（又はこの逆）。残留粒子物がＰＲ²２４０を通って通過するにしたがい、正に停電した粒子物は、より負に帯電した電極２８０に向かって引き寄せられその上で捕集され、負に帯電した粒子物は、正に帯電した電極２８２に向かって引き寄せられその上で捕集される。使用される堆積プロセスのタイプ及びプロセスの長さによって、数ミリメータあるいはそれ以上の珪素含有残留物が電極２８０と２８２上に蓄積することができる。
【０１８７】
堆積シーケンスが完了し清浄シーケンスが始まった後、図２３の関連で上述した同様の方法でプラズマがＰＲ²２４０中に排出されるＰＦＣガスから形成される。プラズマからの成分は、非ＰＦＣ生成物及び副生成物を生成するため電極２８０と２８２上で捕集された珪素残留物と反応する。電極２８０と２８２の間の電圧ポテンシャルは、ＰＦＣプラズマと反応するまで電極に沿って捕集された粒子物がそこにとどまることを確実にするため清浄シーケンスの間維持することもできる。しかし、電圧ポテンシャルは、好ましくは特定のプロセスのために使用される清浄なあるいは他のガスが電極をエッチングする場合、清浄シーケンスの間スイッチをオフにされる。チューブ２５０内部に配置されているため、電極２８０と２８２は、フッ素のような種々の高い反応性の種と接触する。従って、電極２８０と２８２は、かかる種と反応しないニッケルのような適切な伝導性の材料から造られることが重要である。
【０１８８】
種々の異なった静電捕捉装置は、本発明のこの及び他の具体例において使用することができる。たとえば、負に帯電したＤＣ電圧又はＡＣ電圧は、正に帯電したＤＣ電圧よりも電極２８２に適用してもよい。また他の具体例においても、電極２８０と２８２の両方とも電極２８２との関係で電極２８０から正の又は負の電極を創る電圧発生源に連結される。本発明は、いかなる特定の静電捕集そうちに限定されるものではない。
【０１８９】
ｂ）単一チューブ、マイクロ波具体例
図２８は、ＰＲ²２４０の第６具体例の断面図である。図２８において、対向する極の電極（電極２８６と２８８）は、上述のような静電捕集装置を形成するためチューブ２５０の円筒形体積内に交互に配列される。珪素含有及び酸素含有残留物又は同様な物は、堆積シーケンスの間電極２８６と２８８の表面上に捕集される。
【０１９０】
図２４中に示すＰＲ²２４０の具体例におけるように、図２８の具体例は、マイクロ波発生器２６０と導波管２６２からのマイクロ波電力の適用により装置を通って通過するＰＦＣガスから高密度プラズマを形成する。マグネット２６４は、チューブ２５０内でガス状の分子にさらにエネルギを与えプラズマ形成を高めるため電子サイクロン共鳴（ＥＣＲ）装置内におけるようにチューブ２５０の外部の周りに配置される。プラズマからの成分は、ＰＦＣガスを非ＰＦＣガスに転換するため電極２８６と２８８上に捕集される珪素及び／又は酸素残留物と反応する。追加のガスは、転換プロセスを高めるためにガスライン２５３（図示せず）からＰＲ²２４０に添加することができる。
【０１９１】
また、チューブ２５０を通って通過するＰＦＣ又は他のガスはチューブ中の漏洩又は他の欠陥の場合においてＰＲ²２４０から漏出できないように第２シールを形成する容器２５４又は同様のケーシング機構は、図２８中に示すＰＲ²２４０の具体例中に示されない。
【０１９２】
ｃ）内部及び外部円筒形チューブ具体例
図２９は、ＰＲ２２４０の第７具体例の断面図である。図２９中に示すＰＲ²２４０の具体例は、第１内部セラミックチューブ２９０と第２外部セラミックチューブ２９２を含む。チューブ２９０の端部は、ＰＲ²２４０を通るガス流れが矢印２９３で示すようであるようにチューブ２９２の円筒形空間内にある。
【０１９３】
螺旋共鳴子コイル２９４は、図２３の具体例との関係で述べたように、チューブ２９２の外部の周りに巻き付けられＲＦ電力供給２６９の連結される。コイル２９４はまた、チューブ９２の内部内又はチューブ９０の外部あるいは内部の周りに巻くことができた。
【０１９４】
上記容器２５４と同様に、シェル２９７は、内部及び外部チューブ２９０及び２９２の両方を収納する。外部チューブ２９２は、内部チューブ２９０又はシェル２９７のいずれかとの接合によって支持されてもよい。いずれの場合においても、外部チューブ２９２のための支持構造が流出ガス流れをＰＲ²２４０を通って通過することができる物であることが重要である。このために、支持構造は、複数の穿たれた孔を有するチューブ２９０及び２９２の間のセラミック材料の平面でもよく、チューブ２９０及び２９２の間に拡張する４つの接合あるいはフィンガから、又はそのうちの３つのみからなってもよく、又は多数の他の同等な方法で設計されてもよい。穿たれた孔を含む構造は、以下に述べるように捕集領域２９５内で珪素残留物あるいは他の粒子物質を捕集し捕捉することを助長することができる。この技術の当業者であれば理解できるように、この構造は、ＰＲ²２４０を通って圧送されたガスの流速を低下することのないよう孔が十分大きいものであるように設計されるべきである。
【０１９５】
ＰＲ²２４０のこの具体例の設計は、堆積工程の間排出される珪素残留物又は他の粒子物質の捕捉及び捕集を高める。この設計は、排出ガス流れ中の残留物及び粒子物を捕集し保持する機械的トラップとして働くチューブ２９２の捕集領域２９５を含む。残留物及び粒子物は、トラップ中に保持され、このため清浄シーケンスの間に形成されるＰＦＣプラズマの成分と反応することができる。
【０１９６】
ＰＲ²２４０のこの具体例の機械的トラップ部分の操作は、粒子物をＰＲ²装置を通って真空ライン中へ一掃しようとする流出ガス流れ通路にもかかわらずトラップ内に粒子物質を保持するために働く重力に一部に依拠する。このように一部、ＰＲ²２４０の有効性は、それらがガス状生成物に反応するまで粒子物をチューブ２９２を離れることを防止することに依存する。このため、ＰＲ²２４０が捕集領域２９５がＰＲ²への入口から下流にあるように配置されること及び外部チューブ２９２の長さが重力との組み合わせでこのトラップを創るのに十分であることが重要である。
【０１９７】
ＰＲ²２４０の平面ＡＡに沿ってガス通路の断面領域の増大は、さらに粒子物の捕捉を助長する。任意の所定の堆積プロセスにおける流出ガス流れの流速は、一般に一定である。このように、１以上の通路の断面領域の増大は、ガス流れ中の粒子物の速度を減少し、これに対応して粒子物上の中性牽引力を減少する。粒子上の重力が中性牽引力を超える場合、ＰＲ²２４０の重力トラップ内の重力によって捕捉される。
【０１９８】
機械的トラップの有効性をさらに高めるため、ＤＣ電力供給２８４に連結された電極２９６と２９８を含む静電捕集器２７２は、図２７に関して議論したように使用することができる。
【０１９９】
ｄ）機械的及び静電捕捉機構を含む迷路状具体例
図３０（ａ）は、本発明のＰＦＣ低減装置のたの好適な具体例において使用されるガス通路モジュール３１０の側方透視断面図である。図３０（ａ）において、一対の対向する電極３２０と３２２は、処理チャンバ１５から排出されるガスが通過するガス通路（流体導管）を画成する。モジュール３１０は、チャンバ１５から排出される全粒子物がモジュール内で捕捉され捕集されることを確実にするため静電及び機械的捕捉機構の両方を含む。
【０２００】
静電トラップは、図２７のに関連して上述したように電極の１つへのＤＣ電圧の適用によって形成される。この方法で、正に帯電した粒子物は、１つの電極上に捕集され、負に帯電した粒子物は、他の上で捕集される。
【０２０１】
機械的トラップはさらに捕集領域３２４中で粒子物を捕集するために一部重力に依拠することにより珪素粒子物及び残留物を捕集する。各捕集領域３２４は、粒子物をＰＲ²装置を通って真空ライン中に一掃しようとする流出ガス流れ通路にもかかわらずセグメントの底部領域内に粒子物が捕集され保持されるように配置されているガス通路のＵ形セグメントを含む。勿論、モジュール３１０は、捕集領域３２４がモジュールの反対側上であるように上下反対することができた。
【０２０２】
清浄シーケンスの間、ＲＦ電力は、モジュールを通って通過するＰＦＣガスの誘電的に結合されるプラズマを発生するために電極の１つに適用される。好ましくは、電極３２０と３２２は、実質的に等価の表面領域をもつように設計される。かかる設計は、均一なプラズマが電極によって画成される全領域／通路にわたって引き起こされることを可能にする。上記の具体例におけるように、プラズマからの成分は、ＰＦＣガスを非ＰＦＣガスに転換するために珪素粒子物及び残留物と反応する。
【０２０３】
静電捕集器と機械的トラップの組み合わせは、チャンバから排出される珪素残留物を捕集するため特に効果的な機構を提供する。事実、かかる組み合わせは、これにより真空ライン３３１中の堆積の蓄積を除去あるいは防止の追加的利点である１００％近い捕集効率を提供することができる。図８とＤＰＡ４０の関係で上述したように、機械的トラップセクションは、これら粒子物が重力により捕集チャンバ３２４内で保持されやすいために、流出ガス流れ中に存在する比較的大きい粒子物を捕捉することに特に効果的である。一方、静電トラップは、単に機械的トラップにより捕捉されない流出ガス流れ中のより小さい粒子物を捕集し捕捉することにおいて特に効果的である。また、前述のように、電極間の温度勾配のためのサーモフォレンチック力はまた粒子物を捕捉するために使用することもできる。
【０２０４】
図３０（ａ）中で示すモジュールは、ＰＲ²２４０の種々の他の具体例の一部として使用してもよい。かかる具体例の１つは、モジュールの他の同様な部分の頂部上に積み重ねられる図３０（ａ）のガス通過モジュール設計の一部を使用する本発明のＰＦＣ低減装置の具体例の側方透視断面図である図３０（ｂ）中に示す。勿論、図３０（ａ）中に示すモジュール又は同様なモジュールは可能である。たとえば、３、４又はそれ以上のモジュールは、粒子物捕集のために増大された電極表面を有する比較的長いガス通路を創るためシーケンス中に配置してもよい。また、３、４又はそれ以上のモジュールは、互いの頂部上で積み重ねられ、図３０（ｂ）中に示す具体例と同様な方法で連結される。モジュール３１０はまた、ＰＦＣプラズマからの成分が反応する珪素の追加的発生源を含むフィルタエレメントを装備してもよい。モジュール３１０上の他の設計変化の可能性は、殆ど無限である。
【０２０５】
図３０（ｂ）において、チャンバ１５からの流出ガスは、入口３３０を通ってＰＲ²３４０に入り、出口３３２を通って出る。分離器３３４は、ガスが矢印３２３に従って電極３２０と３２２によって画成される迷路状通路を通って流れることを確実にする。ＰＲ２３４０が垂直に向けられるとき、入口３３０が軸ＡＡに沿って上側にあるとき、通路を通って排出されるより大きい粒子物は、重力の下で捕集領域３２４中で捕集される傾向にある。ＰＲ²３４０が垂直に目蹴られるとき、入口３２４が軸ＢＢに沿って上部側にあるとき、通路から排出されるより大きい粒子は、捕集領域３２５中で捕集される傾向にある。
【０２０６】
ＤＣ発生器３３８は、電極３２０が接地される一方、堆積及び清浄シーケンスの両方の間電極３２２に正のＤＣ電圧を提供する。このため、負に帯電した粒子物は、電極３２２の表面上で捕集する傾向があり、正に帯電した粒子物は、電極３２０の表面上で捕集する傾向がある。
【０２０７】
他の具体例におけるように、ＲＦ発生器３３６は、電極３２０と３２２の間の通路において流出ＰＦＣガスからプラズマを形成するために清浄シーケンスの間電極３２２にＲＦ電力を提供する。プラズマは、ＰＦＣガスを非ＰＦＣガス状生成物及び副生成物に転換するために捕集領域３２４あるいは３２５において及び電極３２０と３２２に沿って捕集された珪素と反応する。ＤＣ／ＲＦフィルタ３４０は、ＲＦ電力供給がＤＣ発生器３３８と干渉することを防ぐ。しかし、ＤＣ及びＲＦ電力は、３２２より電極３２０の適用されるとき、安全と放射線の問題に関して電極３２０が接地されることが好ましい。
【０２０８】
３．ＰＦＣ低減ＤＰＡｓに関する実験的使用及びテスト結果
本発明の有効性を証明するために、実験は、プロトタイプＰＲ²３４０が８インチウェハ用に装備されたプレシジョン５０００チャンバに取り付けられた中で実施された。プレシジョン５０００チャンバは、本発明の譲受人であるアプライドマテリアルズによって製造される。
【０２０９】
実験において、プロトタイプＰＲ²は、フィルタ３５１がセラミックチューブ３５０内に含まれておらず追加のガス供給ライン３５３が存在しないことを除いて、図２１のＰＲ²３４０と同様であった。ＰＲ²の全長は、約２５インチであり、チューブ３５０の直径は、約１．５インチであった。ＰＲ²は、チャンバの下流で、スロットルバルブの直後のプレシジョン５０００チャンバに取り付けられた。
【０２１０】
実験は、３つの異なった工程においてＣＦ₄及びＮ₂Ｏ清浄シーケンスから排出される流出ガスを分析した。流出ガスは、ＭＫＳコーポレーションにより製造されたＭＫＳ３００シリーズ残留ガス分析器（ＲＧＡ）を使用する各工程の間監視された。測定は、チャンバからおよそ２０フィート下流で、真空ポンプの直前で実施された。このため、安定な種のみがＲＧＡによって検出されるものと考えられた。質量スペクトル分析が非常に複雑であるため、堆積工程は、清浄工程前に実施されなかった。
【０２１１】
実験のための条件は、以下の通りであった。チャンバ内の圧力は、２ｔｏｒｒに設定され維持され、ＰＲ²中の０．５ｔｏｒｒの対応する圧力に結果としてなった。ＣＦ₄とＮ₂Ｏは、それぞれ５００ｓｃｃｍの速度でチャンバ中に導入された。ＰＲ²中で形成されたプラズマが９００ワット（ＲＦ２）において１３．５６ＭＨｚ電力供給により運転されたが、チャンバ中で形成されたプラズマは１０００ワット（ＲＦ１）において１３．５６ＭＨｚ電力供給により運転された。
【０２１２】
実験の第１工程に関し、清浄ガスは、プラズマを形成することなく、チャンバ中に導入されチャンバとＰＲ２を通って流れることを許された。第２工程において、ＰＲ²内ではなくプレシジョン５０００チャンバ内で形成された。第３工程において、プラズマは、チャンバとＰＲ²の両方において形成された。これらの実験の結果は、図３０（ｂ）中に示す。第１工程は、プロセスから排出されるスペクトラを決定することを助け、ＣＦ４排出物の比較分析のための基礎を設定した。
【０２１３】
図３１プラズマがチャンバ及びＰＲ²の両方の中で清浄ガスから形成されたときに得られた質量スペクトルを示す。ＲＧＡ装置がそれらをイオン化することによってガスを検出することを留意することは重要である。このため、ＣＦ₃ ⁺、ＣＦ₂ ⁺及びＣＦ⁺イオンの検出は、流出ＣＦ₄を意味する。図３１において、ピーク（括弧で示す）は、Ｃ⁺（１２）、Ｎ⁺（１４）、Ｆ⁺（１９）、ＣＦ⁺（３１）、Ｏ₂ ⁺（３２）、Ｆ₂ ⁺（３８）、Ｎ₂Ｏ⁺（４４）、ＣＦ₂ ⁺（５０）及びＣＦ₃ ⁺（６９）の対応して検出された。各ピークは、最初のガス状反応物、ＣＦ₄及びＮ₂Ｏの分解の生成物に対応する。ＣＯ⁺（２８）、ＣＯ₂ ⁺（４４）、ＣＯＦ⁺（４７）、ＣＯＦ₂ ⁺（６６）及びＣＯＦ₃ ⁺（８５）に対応するピークは、チャンバとＰＲ²中で起きる反応の副生成物に対応する。可能性のある誤解は、ＣＯ₂ ⁺及びＮ₂Ｏ⁺（ライン４４）のオーバーラップのために起こる。しかし、ＣＦ₄とＮ₂Ｏのスペクトルを単独で記録しプラズマなしで応答を記録することにより、及びＲＦ１とＲＦ２がオンである場合、ライン４４におけるピークが９０％ＣＯ₂ ⁺と１０％Ｎ₂Ｏ⁺を意味するということを決定することができる。
【０２１４】
定性的には、ＣＦ₄の減少は、ＣＦ₃ ⁺（６９）、ＣＦ₂ ⁺（５０）、ＣＦ⁺（３１）のピークの応答が減少するとき観察される。さらに、分解の証拠は、Ｎ₂Ｏに対応するピークの応答が減少するとき観察される。反応のガス状副生成物、ＣＯ⁺（２８）、ＣＯ₂ ⁺（４４）、ＣＯＦ⁺（４７）、ＣＯＦ₂ ⁺（６６）及びＣＯＦ₃ ⁺（８５）の応答は、ＣＦ₄減少に比例して増加する。
【０２１５】
図３２は、実験の３工程の各間にＲＧＡにより測定された特定のガスの展開ピークを示す。特に、図３２は、ピーク４４（Ｎ₂Ｏ⁺）、６９（ＣＦ₃ ⁺）及び２８（ＣＯ⁺）の応答を示す。図３２中に示す最初の８０秒は、プラズマがチャンバ内あるいはＰＲ²内で形成されないとき、これらのガスのピークの応答を示す。次の８０秒間、プラズマはチャンバ内においてのみ形成され、最後にプラズマは１６０から２４０秒の間チャンバとＰＲ²中において形成される。
【０２１６】
図３２から明らかなように、プラズマがチャンバ内で引き起こされるとき、排出されるＣＦ₄とＮ₂Ｏの量は減少し排出されるＣＯ（ＣＦ₄転換プロセスの主な副生成物）は増加する。さらにＰＲ²４０を活性化すること（及びこのためＰＲ²４０内でプラズマを形成すること）は、ＣＦ₄排出物を減少し、約３０％の全ＣＦ₄減少を結果として生ずる。
【０２１７】
他の具体例において、結果は示していないが、約５０％の全減少は、ＰＲ²内の圧力を約２ｔｏｒｒまで増大することによって達成された。このため、これら予備的実験は本発明のそうちがＰＦＣ減少において好結果であることを示す。さらなる減少は、本願内で議論した１又はそれ以上の追加的ＰＲ²特徴を組み込むことによって達成することができる。また、ＣＦ₄が転換することが最も困難なＰＦＣガスの１つとして一般的に認識されているため、さらなる実験の結果は、大部分の他のＰＦＣガスの転換のさらによりよい結果を生み出す。
【０２１８】
本発明の数具体例を十分に記述したように、本発明にしたがって真空ラインから粒子物を除去する、多くの他の同等なあるいは代替の装置及び方法は、この技術の当業者に明らかであろう。また、本発明にしたがって、処理チャンバからＰＦＣ排出物を低減する、多くの同等なあるいは代替の装置及び方法は、この技術の当業者に明らかであろう。さらに、本発明が明確化及び理解の目的のための図や例によって詳細に記述したが、ある変化及び変形がなし得ることは自明のことである。たとえば、１つの具体例において本発明の機械的粒子物トラップが外部通路によって取り巻かれた内部通路に関して記述されたが、かかるトラップは、第２通路内に周辺的に含まれないが代わりに第１通路から離れてあるいは上方に拡張する、第１通路で創ることができる。他の例において、開示された具体例の任意におけるガス通路は、図３０（ａ）及び３０（ｂ）に関して示し議論した通路と同様の方法で又は他の方法で迷路状形（及びこのため重力トラップを含む）に設計することができる。珪素粒子物捕捉具体例は、電極上に捕集された珪素残留物の量が不十分である場合、ＰＦＣ分解を高めるために石英あるいは他の珪素含有化合物で満たされた分離したフィルタエレメントを含むことができる。また、珪素フィルタなしの及び粒子物捕捉システムなしの具体例も可能である。これらの具体例において、ＰＦＣ転換反応のためのＳｉＨ₄又はＯ₂のようなガスは、ライン２５３のようなガス供給ラインを通ってＰＲ２３４０中に導入される。さらに、図１９（ａ）と（ｂ）及び２１（ａ）と（ｂ）中に示すＤＰＡ４０の具体例において使用したようなマグネトロンは、ＰＲ²４０の種々の具体例においてプラズマ形成のために使用することができる。理解された自明の変化及び変形に沿ったこれらの同等物及び代替物は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置が取り付けられる単純化した化学気相堆積装置の１つの具体例を示す。
【図２】本発明を化学気相堆積装置に関連させる１方法を示す。
【図３】本発明を図１の化学気相堆積装置に関連させる第２の方法を示す。
【図４】（ａ）は、扉なしで粒子物低減（真空ライン清浄）のために最適化された本発明の好適な装置の透視図である。
（ｂ）は、扉なしで図４（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の正面図である。
【図５】（ａ）は、装置の中心の平面から見た図４（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の正面透視断面図である。
（ｂ）は、装置の中心の平面から見た図４（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の側方透視断面図である。
【図６】（ａ）は、図４（ａ）中に示す真空ライン清浄装置への連結を通じた電力フィードの断面図である。
（ｂ）は、扉を含む図４（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の透視図である。
【図７】図４（ａ）中に示す電極に連結されそれを含む回路の電気的ダイヤグラムである。
【図８】例示的窒化珪素堆積工程により発生した粒子物に関し本発明の真空ライン清浄装置の１具体例における静電捕集器の効果を示すグラフである。
【図９】本発明の真空ライン清浄装置の１具体例内の粒子物上の中性牽引力と比較して静電的、重力的及びサーモフォレンチック力の効果を示す。
【図１０】１５秒の窒化珪素堆積プロセス後の真空フォアライン内部の珪素片上の残留物の蓄積の量を示す顕微鏡写真である。
【図１１】図８中に示す残留物の１つの粒子の原子的粒子サイズを示す顕微鏡写真である。
【図１２】本発明のテストに先だって実施された実験の間真空フォアライン内部の珪素片上に堆積した粒子物質のサイズを示す顕微鏡写真である。
【図１３】本発明の真空ライン清浄装置の第２具体例の側方断面図である。
【図１４】本発明の真空ライン清浄装置の第３具体例の側方断面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の真空ライン清浄装置の第４具体例の側方断面図である。
（ｂ）は、図１５（ａ）の装置中に排出された粒子物に関し図１５（ａ）の装置中で使用された静電トラップの効果を示すダイヤグラムである。
（ｃ）は、図１５（ａ）の装置中に排出された粒子物に関し図１５（ａ）の装置中で使用された静電トラップの効果を示すダイヤグラムである。
【図１６】（ａ）は、本発明の真空ライン清浄装置のさらに他の具体例の側方断面図である。
（ｂ）は、図１６（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の具体例における１の電極の他への表面領域比を示すダイヤグラムである。
【図１７】図１６（ａ）中で示す真空ライン清浄装置の具体例の電気的ダイヤグラムである。
【図１８】（ａ）は、本発明の真空ライン清浄装置の他の具体例の側方断面図である。
（ｂ）は、図１８（ａ）中に示す真空ライン清浄装置の透視図である。
【図１９】（ａ）は、プラズマを形成するためにマイクロ波電力を使用する本発明の真空ライン清浄装置の具体例の側方断面図である。
（ｂ）は、図１９（ａ）の真空ライン清浄装置の正面図である。
【図２０】（ａ）は、図１９（ａ）の装置中のマイクロ波電力供給により発生する電圧波形を示すダイヤグラムである。
（ｂ）は、図１９（ａ）の装置中のマイクロ波電力供給により発生する電圧波形を示すダイヤグラムである。
（ｃ）は、図１９（ａ）の装置中のマイクロ波電力供給により発生する電圧波形を示すダイヤグラムである。
【図２１】（ａ）は、プラズマを形成するためにマイクロ波電力を使用する本発明の真空ライン清浄装置の第２具体例の側方断面図である。
（ｂ）は、図１９（ａ）の真空ライン清浄装置の正面図である。
【図２２】発明の有効性を評価するテストを実施する際に使用される本発明の真空ライン清浄装置の１具体例のプロトタイプの側方断面図である。
【図２３】ＰＦＣ低減のために最適化された本発明の装置の１具体例の側方断面図である。
【図２４】本発明のＰＦＣ低減装置の第２具体例の側方断面図である。
【図２５】本発明のＰＦＣ低減装置の第３具体例の側方断面図である。
【図２６】本発明のＰＦＣ低減装置の第４具体例の側方断面図である。
【図２７】本発明のＰＦＣ低減装置の第５具体例の側方断面図である。
【図２８】本発明のＰＦＣ低減装置の第６具体例の側方断面図である。
【図２９】本発明のＰＦＣ低減装置の第７具体例の側方断面図である。
【図３０】（ａ）は、本発明のＰＦＣ低減装置の他の具体例において使用されるガス通路モジュールの側方断面図である。
（ｂ）は、図３０（ａ）のガス通路モジュール設計を使用する本発明のＰＦＣ低減装置の具体例の側方断面図である。
【図３１】ＣＦ₄及びＮ₂Ｏ清浄ガスからのプラズマの形成後得られる質量スペクトルデータを示すグラフである。
【図３２】本発明の１具体例をテストするために設計された実験の間に測定された特定のガスの展開ピークを示すグラフである。

Claims (5)

1. 処理チャンバからのパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）の排出を低減するための装置であって、
   内部チャンバを囲む電極壁を含む第１の電極であって、前記電極壁は、前記内部チャンバと連通する入口及び出口を画成している、第１の電極と、
   前記内部チャンバの中に設けられた第２の電極であって、前記第１及び第２の電極は、互いに対向する表面を有し、該対向する表面の間に流体導管が画成されており、該流体導管は、前記入口を前記出口に連通させると共に、該入口と該出口との間に１以上の捕集チャンバを画成しており、該捕集チャンバは、前記流体導管を流通する粒状物質を捕集すると共に、該捕集チャンバから粒状物質が出て行くことを抑制するように構成され且つ配置されている、第２の電極と、
   前記流体導管の前記入口に連結された流出ＰＦＣガスの発生源と、
   前記流体導管内のＰＦＣ酸化剤と、
   前記第１及び第２の電極に有効に接続され、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加して、前記第１及び第２の電極の前記対向する表面に、帯電した粒状物質を捕集する手段と、
   を含む装置。
2. 前記ＰＦＣ酸化剤が前記流体導管内に配置されたフィルタを含むものであり、前記フィルタがシリコン含有化合物を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記シリコン含有化合物が固体多孔性酸化珪素含有材料を含むものである、請求項２に記載の装置。
4. 前記導管チャンバに連通し、前記ＰＦＣ酸化剤を前記流体導管に供給するガス供給ラインを更に備える請求項１に記載の装置。
5. 処理チャンバからのパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）の排出を低減するための装置であって、
   入口と出口を有する流体導管を画成する導管チャンバと、
   前記流体導管内に存在するＰＦＣガスをプラズマ状態に励起し得るプラズマ発生システムであって、互いに対向する表面を有する第１の電極及び第２の電極を含み、該対向する表面は、前記導管チャンバの一部を成し、且つ、前記流体導管及び前記流体導管内において前記入口と前記出口との間に位置する捕集チャンバの双方を画成し、該捕集チャンバは、前記流体導管を流通するシリコン含有残留物及び粒状物質を含むＰＦＣ酸化剤を重力を用いて捕集すると共に、前記捕集チャンバから前記シリコン残留物及び前記粒状物質が出て行くことを抑制するように構成され且つ配置されている、プラズマ発生システムと、
   前記第１の電極及び前記第２の電極に有効に接続され、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加して、前記第１及び第２の電極の前記対向する表面に、帯電したシリコン含有残留物及び粒状物質を捕集する手段と、
   を備える装置。

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