JP2001032073A - 基板処理システムでプロセス及びパージ材料を制御するための方法及び装置 - Google Patents
基板処理システムでプロセス及びパージ材料を制御するための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 堆積システムにおいて前駆物質とパージ添加
剤を制御するための方法及び装置。 【解決手段】 前駆物質送出システム及び該前駆物質送
出システム内の部品の間に又は部品の位置に接続した複
数のパージ添加輸送ラインを有している。複数の該パー
ジ添加剤輸送ラインの1つはアンプルと液体マスフロー
コントローラ間に接続し、他の1つは該液体マスフロー
コントローラと蒸発器間に接続し、3つ目は該蒸発器に
接続している。本装置は、該前駆物質送出システムに接
続されかつサセプタを有するプロセスチャンバを更に含
んでおり、複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つが該
サセプタに接続する。本装置及び付随する方法では、微
粒子汚染物質の形成が顕著に減少する。該堆積システム
内の戦略的に重要な位置に供給された該パージ添加剤
は、該輸送ラインに残っている前駆物質に対して安定化
作用を与え、除外域でのCVD反応の制御を援助する。
剤を制御するための方法及び装置。 【解決手段】 前駆物質送出システム及び該前駆物質送
出システム内の部品の間に又は部品の位置に接続した複
数のパージ添加輸送ラインを有している。複数の該パー
ジ添加剤輸送ラインの1つはアンプルと液体マスフロー
コントローラ間に接続し、他の1つは該液体マスフロー
コントローラと蒸発器間に接続し、3つ目は該蒸発器に
接続している。本装置は、該前駆物質送出システムに接
続されかつサセプタを有するプロセスチャンバを更に含
んでおり、複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つが該
サセプタに接続する。本装置及び付随する方法では、微
粒子汚染物質の形成が顕著に減少する。該堆積システム
内の戦略的に重要な位置に供給された該パージ添加剤
は、該輸送ラインに残っている前駆物質に対して安定化
作用を与え、除外域でのCVD反応の制御を援助する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路製造の分
野に関する。本発明は、特に、堆積プロセスシステムで
前駆物質やパージ用材料を導入する改良された方法及び
装置に関する。
野に関する。本発明は、特に、堆積プロセスシステムで
前駆物質やパージ用材料を導入する改良された方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、集積回路にはプラグやバイア等の
相互接続部にアルミニウムが広く使われている。しか
し、高密度なデバイス、高速の動作周期、そして大きな
ダイサイズにより、アルミニウムよりも低い抵抗率をも
つ金属を相互接続構造に使用することが必要となる。銅
は低い抵抗率を有するので、アルミニウムに代わる魅力
的な候補と考えられている。
相互接続部にアルミニウムが広く使われている。しか
し、高密度なデバイス、高速の動作周期、そして大きな
ダイサイズにより、アルミニウムよりも低い抵抗率をも
つ金属を相互接続構造に使用することが必要となる。銅
は低い抵抗率を有するので、アルミニウムに代わる魅力
的な候補と考えられている。
【０００３】化学気相堆積（『CVD』）、物理気相堆積
（『PVD』）及び電着をはじめとして、銅に関して十分
に確立している堆積技術は少数である。化学気相堆積
（『CVD』）、物理気相堆積（『PVD』）及び電着であ
る。既知の方法の一つである銅の化学気相堆積は、式Cu
(hfac)Lを有するCupraselect(登録商標)として知られて
いる前駆物質を使って行なわれる。Cupraselect(登録商
標)は、米国カリフォルニア州カールズバッドのシュー
マッハーの登録商標である。Cupraselect(登録商標)
は、(hfac)等の堆積制御化合物及び温度安定化合物(L)
に結合した銅(Cu)からなる。(hfac)はヘキサフルオロア
セチルアセトナトであり、(L)はトリメチルビニルシラ
ン（『TMVS』）等のリガンドベース化合物である。この
前駆物質を気化し、ウエハを有する堆積チャンバ内へ流
す。チャンバ内では、ウエハ表面において気化した前駆
物質が加熱される。望ましい温度においては、次の反応
が生じる。 2Cu(hfac)L → Cu + Cu(hfac)2 + 2L (Eqn.1)。
（『PVD』）及び電着をはじめとして、銅に関して十分
に確立している堆積技術は少数である。化学気相堆積
（『CVD』）、物理気相堆積（『PVD』）及び電着であ
る。既知の方法の一つである銅の化学気相堆積は、式Cu
(hfac)Lを有するCupraselect(登録商標)として知られて
いる前駆物質を使って行なわれる。Cupraselect(登録商
標)は、米国カリフォルニア州カールズバッドのシュー
マッハーの登録商標である。Cupraselect(登録商標)
は、(hfac)等の堆積制御化合物及び温度安定化合物(L)
に結合した銅(Cu)からなる。(hfac)はヘキサフルオロア
セチルアセトナトであり、(L)はトリメチルビニルシラ
ン（『TMVS』）等のリガンドベース化合物である。この
前駆物質を気化し、ウエハを有する堆積チャンバ内へ流
す。チャンバ内では、ウエハ表面において気化した前駆
物質が加熱される。望ましい温度においては、次の反応
が生じる。 2Cu(hfac)L → Cu + Cu(hfac)2 + 2L (Eqn.1)。
【０００４】生成した銅(Cu)は、ウエハ表面に堆積す
る。反応副産物(即ち、Cu(hfac)2及び(2L))は、ウエハ
処理中に真空に維持されているチャンバから取り除かれ
る。
る。反応副産物(即ち、Cu(hfac)2及び(2L))は、ウエハ
処理中に真空に維持されているチャンバから取り除かれ
る。
【０００５】ある場合には、前駆物質としてCupraselec
t(登録商標)混合物が使われる。Cupraselect(登録商標)
混合物は、Cu(hfac)L及び、安定性を加えるために、Cu
(hfac)Lに付加的な(hfac)を加えたものである。CVDにCu
praselect(登録商標)を使用することに関する問題の一
つは、液体貯蔵アンプルからCVDを行っているプロセス
チャンバへ物質を送出することである。典型的には、液
体のCupraselect(登録商標)(又は混合物)は、まとめて
大量に貯蔵されており、ダイレクト液体注入(DLI)シス
テムによってプロセスチャンバ内へ送られる。DLIシス
テムは、ウエハ近くで前駆物質を気化させる。このよう
なシステムは、1998年7月21日出願のSchmittらによる
『基板処理システムにおける前駆物質やパージ用材料の
改良された制御方法及び装置』と称する一般に譲渡され
た特許出願に見られ、記述がある。気化された後、Cupr
aselectは、アルゴン、ヘリウム又は他の不活性ガスの
ようなキャリヤガスによってプロセスチャンバへポンプ
で送られる。このポンプ作用は、Cupraselect混合物か
ら高濃度のTMVSを引抜き、少量の安定した銅とhfacが残
る。これらの状態では、望ましくない場所で、堆積又は
堆積が起こりやすい。例えば、堆積は、蒸発器、バル
ブ、プロセスチャンバのシャワーヘッド等の近くで起こ
り得る。堆積によって、これら重要なシステム部品の大
きさが変わってしまい、チャンバの効率を下げ、結果と
して起こるウエハ上の堆積層の性能を下げてしまう。そ
の上、堆積プロセス中に不必要な堆積物が剥がれ落ちて
しまう。これは、処理したウエハを欠陥品にし、使い物
にならなくしてしまう可能性がある。そのため、プロセ
スチャンバには、システムの生産性を下げるチャンバを
交換又は洗浄するためのメンテナンスサイクルが働かな
ければならない。
t(登録商標)混合物が使われる。Cupraselect(登録商標)
混合物は、Cu(hfac)L及び、安定性を加えるために、Cu
(hfac)Lに付加的な(hfac)を加えたものである。CVDにCu
praselect(登録商標)を使用することに関する問題の一
つは、液体貯蔵アンプルからCVDを行っているプロセス
チャンバへ物質を送出することである。典型的には、液
体のCupraselect(登録商標)(又は混合物)は、まとめて
大量に貯蔵されており、ダイレクト液体注入(DLI)シス
テムによってプロセスチャンバ内へ送られる。DLIシス
テムは、ウエハ近くで前駆物質を気化させる。このよう
なシステムは、1998年7月21日出願のSchmittらによる
『基板処理システムにおける前駆物質やパージ用材料の
改良された制御方法及び装置』と称する一般に譲渡され
た特許出願に見られ、記述がある。気化された後、Cupr
aselectは、アルゴン、ヘリウム又は他の不活性ガスの
ようなキャリヤガスによってプロセスチャンバへポンプ
で送られる。このポンプ作用は、Cupraselect混合物か
ら高濃度のTMVSを引抜き、少量の安定した銅とhfacが残
る。これらの状態では、望ましくない場所で、堆積又は
堆積が起こりやすい。例えば、堆積は、蒸発器、バル
ブ、プロセスチャンバのシャワーヘッド等の近くで起こ
り得る。堆積によって、これら重要なシステム部品の大
きさが変わってしまい、チャンバの効率を下げ、結果と
して起こるウエハ上の堆積層の性能を下げてしまう。そ
の上、堆積プロセス中に不必要な堆積物が剥がれ落ちて
しまう。これは、処理したウエハを欠陥品にし、使い物
にならなくしてしまう可能性がある。そのため、プロセ
スチャンバには、システムの生産性を下げるチャンバを
交換又は洗浄するためのメンテナンスサイクルが働かな
ければならない。
【０００６】CVDシステム中の他の段階において、同じ
ような困難が存在する。例えば、前駆物質のアンプルが
空になりそうで交換されようとするとき、アンプルとプ
ロセスチャンバ間の輸送ラインはポンプで送られなけれ
ばならない。プロセスポンピングと同様に、輸送ライン
のパージポンピングは、残りのCupraselect(登録商標)
混合物から非常に高い濃度のTMVSを引抜いてしまい、輸
送ライン中にはあまり安定でないCuと(hfac)が残る。こ
れらは、輸送ライン中又はアンプルを受けるバルブ中に
粒子(堆積物)を形成する。新しいアンプルが(圧力がか
かった状態で)取り付けられる場合、高圧の液体Cuprase
lect(登録商標)の流れは、容易にライン上又はバルブに
形成された粒子を取り除くことができ、そのような粒子
を他の送出装置又はプロセスチャンバに沈殿することが
可能である。
ような困難が存在する。例えば、前駆物質のアンプルが
空になりそうで交換されようとするとき、アンプルとプ
ロセスチャンバ間の輸送ラインはポンプで送られなけれ
ばならない。プロセスポンピングと同様に、輸送ライン
のパージポンピングは、残りのCupraselect(登録商標)
混合物から非常に高い濃度のTMVSを引抜いてしまい、輸
送ライン中にはあまり安定でないCuと(hfac)が残る。こ
れらは、輸送ライン中又はアンプルを受けるバルブ中に
粒子(堆積物)を形成する。新しいアンプルが(圧力がか
かった状態で)取り付けられる場合、高圧の液体Cuprase
lect(登録商標)の流れは、容易にライン上又はバルブに
形成された粒子を取り除くことができ、そのような粒子
を他の送出装置又はプロセスチャンバに沈殿することが
可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】更に、堆積プロセス中
にウエハのエッジ部(除外域)と裏面に銅が堆積しないよ
う、ウエハにエッジパージガスが供給される。エッジパ
ージガス(典型的にはアルゴンのような不活性ガス)は、
ウエハのエッジ周辺に拡散し、あらゆるプロセスガスの
流れの向きを変える。例えば、気化したCupraselectを
ウエハのエッジから運び去る。典型的に、ウエハは、シ
リコン又は二酸化シリコンを基にした基板である。その
ような基板では、銅が容易にウエハ中に拡散してしま
い、その結果、余計な導電性粒子を取り込んでしまう。
このような異物は、ウエハ上につくられているデバイス
(即ち、ゲート構造)をショートする可能性がある。プロ
セスガスとパージガスの物理的相互作用によって、除外
域及びウエハの裏面への堆積が減少する。その上、銅の
金属エッチングは、容易にはできないため、ケミカルメ
カニカルポリシング(CMP)などのような他の方法が代わ
りに用いられる。残念なことに、CMPは、ウエハのエッ
ジに粒子もつくり出してしまい、それはその後のチャン
バにまで運ばれる場合がある。
にウエハのエッジ部(除外域)と裏面に銅が堆積しないよ
う、ウエハにエッジパージガスが供給される。エッジパ
ージガス(典型的にはアルゴンのような不活性ガス)は、
ウエハのエッジ周辺に拡散し、あらゆるプロセスガスの
流れの向きを変える。例えば、気化したCupraselectを
ウエハのエッジから運び去る。典型的に、ウエハは、シ
リコン又は二酸化シリコンを基にした基板である。その
ような基板では、銅が容易にウエハ中に拡散してしま
い、その結果、余計な導電性粒子を取り込んでしまう。
このような異物は、ウエハ上につくられているデバイス
(即ち、ゲート構造)をショートする可能性がある。プロ
セスガスとパージガスの物理的相互作用によって、除外
域及びウエハの裏面への堆積が減少する。その上、銅の
金属エッチングは、容易にはできないため、ケミカルメ
カニカルポリシング(CMP)などのような他の方法が代わ
りに用いられる。残念なことに、CMPは、ウエハのエッ
ジに粒子もつくり出してしまい、それはその後のチャン
バにまで運ばれる場合がある。
【０００８】従って、システム内で堆積又は粒子が形成
される可能性を減少させるため、またエッジパージガス
の能力を増大させるために、基板処理システムで前駆物
質及びパージ添加剤を制御及び処理するための改良され
た方法及び装置を供給することが望まれる。
される可能性を減少させるため、またエッジパージガス
の能力を増大させるために、基板処理システムで前駆物
質及びパージ添加剤を制御及び処理するための改良され
た方法及び装置を供給することが望まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従来の技術に関する欠点
は、堆積プロセスシステムに接続した気相パージ添加剤
送出システムを備える堆積プロセスシステムで前駆物質
とパージ添加剤を制御する装置である本発明によって克
服される。更に、複数のパージ添加剤輸送ラインは堆積
プロセスシステムとパージ添加剤送出システム間で通じ
ている。パージ添加剤は、安定剤液(TMVS)の気相又は蒸
気である。前駆物質送出システムは、アンプルに接続し
た液体マスフローコントローラ及び液体マスフローコン
トローラに接続した蒸発器を備えている。複数のパージ
添加剤輸送ラインの１つはアンプルと液体マスフローコ
ントローラ間に接続し、他の１つは液体マスフローコン
トローラに接続し、３つめは蒸発器に接続している。本
装置は、前駆物質送出システムに接続しかつサセプタを
有するプロセスチャンバを更に含み、複数のパージ添加
剤輸送ラインの１つがサセプタに接続している。
は、堆積プロセスシステムに接続した気相パージ添加剤
送出システムを備える堆積プロセスシステムで前駆物質
とパージ添加剤を制御する装置である本発明によって克
服される。更に、複数のパージ添加剤輸送ラインは堆積
プロセスシステムとパージ添加剤送出システム間で通じ
ている。パージ添加剤は、安定剤液(TMVS)の気相又は蒸
気である。前駆物質送出システムは、アンプルに接続し
た液体マスフローコントローラ及び液体マスフローコン
トローラに接続した蒸発器を備えている。複数のパージ
添加剤輸送ラインの１つはアンプルと液体マスフローコ
ントローラ間に接続し、他の１つは液体マスフローコン
トローラに接続し、３つめは蒸発器に接続している。本
装置は、前駆物質送出システムに接続しかつサセプタを
有するプロセスチャンバを更に含み、複数のパージ添加
剤輸送ラインの１つがサセプタに接続している。
【００１０】更に、堆積システムにおいて汚染粒子の生
成を制御する方法は、堆積チャンバ内のサセプタ上で基
板を加熱するステップ、前駆物質とキャリヤ材料を前駆
物質送出システムから導入してCVDを開始するステッ
プ、パージ添加剤をチャンバに導入するステップ及びパ
ージ添加剤を前駆物質送出システムに導入して堆積を減
少させるステップを含む。パージ添加剤をチャンバに導
入するステップは、パージ添加剤をウエハのエッジ部に
供給するステップを更に含み、パージ添加剤を堆積シス
テムに供給するステップは、パージ添加剤を蒸発器及び
液体マスフローコントローラと蒸発器間の接続部に導入
するステップを更に含む。
成を制御する方法は、堆積チャンバ内のサセプタ上で基
板を加熱するステップ、前駆物質とキャリヤ材料を前駆
物質送出システムから導入してCVDを開始するステッ
プ、パージ添加剤をチャンバに導入するステップ及びパ
ージ添加剤を前駆物質送出システムに導入して堆積を減
少させるステップを含む。パージ添加剤をチャンバに導
入するステップは、パージ添加剤をウエハのエッジ部に
供給するステップを更に含み、パージ添加剤を堆積シス
テムに供給するステップは、パージ添加剤を蒸発器及び
液体マスフローコントローラと蒸発器間の接続部に導入
するステップを更に含む。
【００１１】本装置と付随する方法においては、微粒子
汚染物質の形成が著しく減少する。堆積システム内の戦
略的に重要な位置に供給されたパージ添加剤は、輸送ラ
インに残る前駆物質に対して安定化作用を与える。過度
の(L)が存在すると固体のCuを生成する反応が著しく減
少する。それだけで、前駆物質は処理される基板上以外
の場所で粒子(例えば、銅)を分解及び形成しないと思わ
れる。更に、サセプタにパージ添加剤を供給すると除外
域でのCVD反応を制御することを援助する。
汚染物質の形成が著しく減少する。堆積システム内の戦
略的に重要な位置に供給されたパージ添加剤は、輸送ラ
インに残る前駆物質に対して安定化作用を与える。過度
の(L)が存在すると固体のCuを生成する反応が著しく減
少する。それだけで、前駆物質は処理される基板上以外
の場所で粒子(例えば、銅)を分解及び形成しないと思わ
れる。更に、サセプタにパージ添加剤を供給すると除外
域でのCVD反応を制御することを援助する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の新規な特徴により、パー
ジ添加剤(即ち、蒸気又は気体)がプロセスシステムに制
御した方法で送られる。システムにおいて鍵となる重要
な位置にパージ添加剤が存在すると前駆物質輸送ライン
の内部やチャンバについて粒子の形成が阻止される。改
良された送出システムは、パージ添加剤が輸送ラインか
らの前駆物質をフラッシュ又はパージするのに用いられ
るので前駆物質の送出が各堆積に正確に反復されるよう
に配置される。更に、パージ添加剤は、エッジパージ用
材料に取込まれてもよく、処理されるシリコンウエハの
ような基板の周辺エッジ部で生じる望ましくないプロセ
ス反応を阻止することができる。本発明は、CVDにより
成長した銅薄膜によって記載されるが、本発明はあらゆ
る薄膜堆積プロセスにもあてはめることができ、得られ
た被膜を改善するとともにシステム内の汚染レベルを減
少させるために堆積システムにおける鍵となる重要な位
置にパージ添加剤を供給することが望ましいことを当業
者は確認する。
ジ添加剤(即ち、蒸気又は気体)がプロセスシステムに制
御した方法で送られる。システムにおいて鍵となる重要
な位置にパージ添加剤が存在すると前駆物質輸送ライン
の内部やチャンバについて粒子の形成が阻止される。改
良された送出システムは、パージ添加剤が輸送ラインか
らの前駆物質をフラッシュ又はパージするのに用いられ
るので前駆物質の送出が各堆積に正確に反復されるよう
に配置される。更に、パージ添加剤は、エッジパージ用
材料に取込まれてもよく、処理されるシリコンウエハの
ような基板の周辺エッジ部で生じる望ましくないプロセ
ス反応を阻止することができる。本発明は、CVDにより
成長した銅薄膜によって記載されるが、本発明はあらゆ
る薄膜堆積プロセスにもあてはめることができ、得られ
た被膜を改善するとともにシステム内の汚染レベルを減
少させるために堆積システムにおける鍵となる重要な位
置にパージ添加剤を供給することが望ましいことを当業
者は確認する。
【００１３】本発明の装置の第１の実施例が、図１に概
略図で示される。堆積プロセスシステム100において
は、液体前駆物質125、例えば、Cupraselect(登録商標)
混合物は、前駆物質送出システム108から堆積チャンバ1
24に1以上の前駆物質輸送ライン142によって送られる。
特に、液体前駆物質125は気化され、堆積チャンバ124内
のシャワーヘッド122に送られる。用いられる堆積チャ
ンバの一例は、本発明の銅堆積を行うために改良された
アプライドマテリアルズ社、カリフォルニア州サンタク
ララが製造したモデルWxZチャンバである。堆積チャン
バ124は、銅を堆積するのに望ましい半導体ウエハ106の
ような基板を保持するための加熱サセプタ116を有す
る。銅は、気化した前駆物質が加熱した基板に接触する
ときにCVDにより基板106に堆積する。銅の堆積を更に高
めるために、堆積添加剤(例えば、水蒸気)システム146
は堆積システム100に添加されてもよい。堆積添加剤送
出システムは、プロセスチャンバ124に輸送ライン118に
よって接続している。適切な堆積添加剤送出システム14
6の詳細な記述は、1998年6月13日出願の『接着を改善す
るための銅の化学気相成長中の水の制御された添加』と
称する米国特許出願第09/096,996号に含まれている。パ
ージ添加剤送出システム600(下で詳細に述べる)は、微
粒子汚染物質を減少させるための堆積プロセスシステム
100に接続している。チャンバ124、前駆物質送出システ
ム108、パージ添加剤送出システム600及び任意の堆積添
加剤送出システム146は、プロセス制御システム102によ
って制御される。
略図で示される。堆積プロセスシステム100において
は、液体前駆物質125、例えば、Cupraselect(登録商標)
混合物は、前駆物質送出システム108から堆積チャンバ1
24に1以上の前駆物質輸送ライン142によって送られる。
特に、液体前駆物質125は気化され、堆積チャンバ124内
のシャワーヘッド122に送られる。用いられる堆積チャ
ンバの一例は、本発明の銅堆積を行うために改良された
アプライドマテリアルズ社、カリフォルニア州サンタク
ララが製造したモデルWxZチャンバである。堆積チャン
バ124は、銅を堆積するのに望ましい半導体ウエハ106の
ような基板を保持するための加熱サセプタ116を有す
る。銅は、気化した前駆物質が加熱した基板に接触する
ときにCVDにより基板106に堆積する。銅の堆積を更に高
めるために、堆積添加剤(例えば、水蒸気)システム146
は堆積システム100に添加されてもよい。堆積添加剤送
出システムは、プロセスチャンバ124に輸送ライン118に
よって接続している。適切な堆積添加剤送出システム14
6の詳細な記述は、1998年6月13日出願の『接着を改善す
るための銅の化学気相成長中の水の制御された添加』と
称する米国特許出願第09/096,996号に含まれている。パ
ージ添加剤送出システム600(下で詳細に述べる)は、微
粒子汚染物質を減少させるための堆積プロセスシステム
100に接続している。チャンバ124、前駆物質送出システ
ム108、パージ添加剤送出システム600及び任意の堆積添
加剤送出システム146は、プロセス制御システム102によ
って制御される。
【００１４】プロセスチャンバ124は、サセプタ116とシ
ャワーヘッド122からアイソレータによって電気的に及
び熱的に分離している一組の壁部によって画成してい
る。抵抗コイルのような加熱要素148からの熱エネルギ
ーは、プロセス制御システム102によって送られた制御
信号に従ってサセプタ116の上面を加熱する。
ャワーヘッド122からアイソレータによって電気的に及
び熱的に分離している一組の壁部によって画成してい
る。抵抗コイルのような加熱要素148からの熱エネルギ
ーは、プロセス制御システム102によって送られた制御
信号に従ってサセプタ116の上面を加熱する。
【００１５】圧力制御装置104、例えば、真空ポンプ
は、プロセス制御システム102によって送られた制御信
号に従ってプロセスチャンバ124内の圧力を設定するプ
ロセスチャンバ124に結合している。圧力制御装置104に
より、プロセスチャンバ124からの反応副産物がパージ
される。圧力制御装置104は、種々の輸送ライン118、14
2がパージされるためのフォアライン121に結合されてい
てもよい。
は、プロセス制御システム102によって送られた制御信
号に従ってプロセスチャンバ124内の圧力を設定するプ
ロセスチャンバ124に結合している。圧力制御装置104に
より、プロセスチャンバ124からの反応副産物がパージ
される。圧力制御装置104は、種々の輸送ライン118、14
2がパージされるためのフォアライン121に結合されてい
てもよい。
【００１６】前駆物質送出システムの一例においては、
加圧源128からのヘリウム又はアルゴンのような不活性
ガスはバルブ130によって送られる。ガスは、前駆物質1
25の上のヘッドスペース133を加圧している前駆物質ア
ンプル126内の前駆物質125のレベルより上に位置する流
入口132に流れるように進む。ヘッドスペース133内の圧
力は、前駆物質アンプル126内の前駆物質125のレベルよ
り下に位置する前駆物質流出口134まで前駆物質125を進
める。前駆物質125は、前駆物質遮断バルブ136と液体マ
スフローコントローラ(LMFC)138を通って前駆物質蒸発
器140まで流れる。アルゴン、クリプトン、キセノン、
ヘリウム、窒素又はネオンのような第２不活性キャリヤ
ガスは、第２加圧源144によって供給され、蒸発器140内
で前駆物質125と混合する。また、前駆物質の気化は、
窒素、ヘリウム又は水素のようなキャリヤガスを液体前
駆物質に『吹き込む』ことにより達成される。次に、気
化した前駆物質と不活性ガスは、前駆物質輸送ライン14
2を通ってシャワーヘッド122の上に位置するミキサブロ
ック112(任意)に流れ込む。気化した前駆物質と不活性
ガスは、シャワーヘッド122を通って堆積チャンバに送
られる。種々のバルブ(即ち、バルブ130及び136)の制御
(即ち、LMFC 138)及び及び他の全てのフロー輸送装置及
び制御装置は、プロセス制御システム102からの制御信
号に従って作動する。
加圧源128からのヘリウム又はアルゴンのような不活性
ガスはバルブ130によって送られる。ガスは、前駆物質1
25の上のヘッドスペース133を加圧している前駆物質ア
ンプル126内の前駆物質125のレベルより上に位置する流
入口132に流れるように進む。ヘッドスペース133内の圧
力は、前駆物質アンプル126内の前駆物質125のレベルよ
り下に位置する前駆物質流出口134まで前駆物質125を進
める。前駆物質125は、前駆物質遮断バルブ136と液体マ
スフローコントローラ(LMFC)138を通って前駆物質蒸発
器140まで流れる。アルゴン、クリプトン、キセノン、
ヘリウム、窒素又はネオンのような第２不活性キャリヤ
ガスは、第２加圧源144によって供給され、蒸発器140内
で前駆物質125と混合する。また、前駆物質の気化は、
窒素、ヘリウム又は水素のようなキャリヤガスを液体前
駆物質に『吹き込む』ことにより達成される。次に、気
化した前駆物質と不活性ガスは、前駆物質輸送ライン14
2を通ってシャワーヘッド122の上に位置するミキサブロ
ック112(任意)に流れ込む。気化した前駆物質と不活性
ガスは、シャワーヘッド122を通って堆積チャンバに送
られる。種々のバルブ(即ち、バルブ130及び136)の制御
(即ち、LMFC 138)及び及び他の全てのフロー輸送装置及
び制御装置は、プロセス制御システム102からの制御信
号に従って作動する。
【００１７】図２は、本発明のパージ添加剤送出システ
ム600と協同する前駆物質送出システム108の詳細な拡大
略図である。特に、パージ添加剤送出システムは、(他
の要素の中で)前駆物質送出システム108の鍵となる重要
な位置に設けられた複数のパージ添加剤輸送ラインを含
み、これらのライン及びチャンバ124内での堆積の可能
性を減少させる。第１パージ添加剤輸送ライン202は、
前駆物質遮断バルブ136に近接した前駆物質流出口134に
設置されている。第１パージ添加剤輸送ライン202は、
パージ添加剤送出システム600からのパージ添加剤の流
れを調節するバルブ204を更に備えている(図６に示され
後に詳述される)。第２パージ添加剤輸送ライン206は、
液体マスフローコントローラ138と蒸発器140間に設置さ
れている。第２パージ添加剤輸送ライン206は、パージ
添加剤送出システム600からのパージ添加剤の流れを調
節するバルブ208を更に備えている。第３パージ添加剤
輸送ライン210は、蒸発器140に設置されている。第３パ
ージ添加剤輸送ライン210は、前駆物質添加源からの前
駆物質添加剤の流れを調節するバルブ212を更に備えて
いる。各場合においては、各輸送ライン202、206及び21
0は、別個のパージ添加剤送出システムに接続すること
ができる。また、全ての輸送ラインは、単一の供給源に
接続することもできる。
ム600と協同する前駆物質送出システム108の詳細な拡大
略図である。特に、パージ添加剤送出システムは、(他
の要素の中で)前駆物質送出システム108の鍵となる重要
な位置に設けられた複数のパージ添加剤輸送ラインを含
み、これらのライン及びチャンバ124内での堆積の可能
性を減少させる。第１パージ添加剤輸送ライン202は、
前駆物質遮断バルブ136に近接した前駆物質流出口134に
設置されている。第１パージ添加剤輸送ライン202は、
パージ添加剤送出システム600からのパージ添加剤の流
れを調節するバルブ204を更に備えている(図６に示され
後に詳述される)。第２パージ添加剤輸送ライン206は、
液体マスフローコントローラ138と蒸発器140間に設置さ
れている。第２パージ添加剤輸送ライン206は、パージ
添加剤送出システム600からのパージ添加剤の流れを調
節するバルブ208を更に備えている。第３パージ添加剤
輸送ライン210は、蒸発器140に設置されている。第３パ
ージ添加剤輸送ライン210は、前駆物質添加源からの前
駆物質添加剤の流れを調節するバルブ212を更に備えて
いる。各場合においては、各輸送ライン202、206及び21
0は、別個のパージ添加剤送出システムに接続すること
ができる。また、全ての輸送ラインは、単一の供給源に
接続することもできる。
【００１８】前駆物質送出システム108は、そのシステ
ムを通る材料の制御と移動を容易にする追加の配管設備
とハードウェアを有している。特に、前駆物質流出口13
4は、コントロールバルブ214を備え、前駆物質アンプル
126を残りのシステム108から分離する。フィッティング
222は、前駆物質流出口134を前駆物質遮断バルブ136と
第１パージ添加剤輸送ライン202に結合している。フィ
ッティングは、また、前駆物質流出口134をパージバル
ブ218に結合している。パージバルブ218は、また、パー
ジライン220に接続している。パージライン220は、解放
又は閉鎖バルブ位置に依存する接続ラインとバルブから
の過剰の材料、例えば、余分な前駆添加剤又は前駆物質
を流すための圧力制御装置、例えば、圧力制御装置104
等に更に接続している。
ムを通る材料の制御と移動を容易にする追加の配管設備
とハードウェアを有している。特に、前駆物質流出口13
4は、コントロールバルブ214を備え、前駆物質アンプル
126を残りのシステム108から分離する。フィッティング
222は、前駆物質流出口134を前駆物質遮断バルブ136と
第１パージ添加剤輸送ライン202に結合している。フィ
ッティングは、また、前駆物質流出口134をパージバル
ブ218に結合している。パージバルブ218は、また、パー
ジライン220に接続している。パージライン220は、解放
又は閉鎖バルブ位置に依存する接続ラインとバルブから
の過剰の材料、例えば、余分な前駆添加剤又は前駆物質
を流すための圧力制御装置、例えば、圧力制御装置104
等に更に接続している。
【００１９】パージ添加剤輸送ラインが示される配置に
おいて、種々の段階で種々の理由の堆積システム100の
パージングは容易に達成される。前述の前駆物質(即
ち、Cupraselect)混合物の一部は、最初に引抜かれる傾
向があり、よって輸送ライン(即ち、図１の142)におい
て前駆物質反応及び形成固体Cuの可能性が大きくなる。
第１パージ添加剤輸送ライン202は、アンプルの取替え
が必要な場合に前駆物質アンプル126のパージングを可
能にする。特に、パージ添加剤をポンプで送ると前駆物
質遮断バルブ136と前駆物質流出口134での前駆物質の凝
縮又は堆積が妨げられる。第２パージ添加剤輸送ライン
206は、LMFC 138と蒸発器206間の輸送ラインの容量をパ
ージするのに有効である。この容量をできるだけ少なく
して常に存在する液体前駆物質量を減少させるが、この
位置のパージ添加剤の存在及び利用可能性によりその容
量がパージされ、堆積を減少させ、続いて粒子形成及び
前駆物質の蒸発器140への分解した送出を減少させる。
第３パージ添加剤輸送ライン210は、蒸発器140でのパー
ジを与える。これは、蒸発器140が液体前駆物質を適切
に通気して気化した前駆物質を形成するように設計され
た1以上のノズルを含んでいることから重要である。堆
積が蒸発器140及び特にノズル先端に生じる場合には、
ノズル設計が変化し所望の蒸気が生成しない。そのよう
な状態は、蒸気がシャワーヘッド122に送られるのでCVD
プロセスを分解し得る。
おいて、種々の段階で種々の理由の堆積システム100の
パージングは容易に達成される。前述の前駆物質(即
ち、Cupraselect)混合物の一部は、最初に引抜かれる傾
向があり、よって輸送ライン(即ち、図１の142)におい
て前駆物質反応及び形成固体Cuの可能性が大きくなる。
第１パージ添加剤輸送ライン202は、アンプルの取替え
が必要な場合に前駆物質アンプル126のパージングを可
能にする。特に、パージ添加剤をポンプで送ると前駆物
質遮断バルブ136と前駆物質流出口134での前駆物質の凝
縮又は堆積が妨げられる。第２パージ添加剤輸送ライン
206は、LMFC 138と蒸発器206間の輸送ラインの容量をパ
ージするのに有効である。この容量をできるだけ少なく
して常に存在する液体前駆物質量を減少させるが、この
位置のパージ添加剤の存在及び利用可能性によりその容
量がパージされ、堆積を減少させ、続いて粒子形成及び
前駆物質の蒸発器140への分解した送出を減少させる。
第３パージ添加剤輸送ライン210は、蒸発器140でのパー
ジを与える。これは、蒸発器140が液体前駆物質を適切
に通気して気化した前駆物質を形成するように設計され
た1以上のノズルを含んでいることから重要である。堆
積が蒸発器140及び特にノズル先端に生じる場合には、
ノズル設計が変化し所望の蒸気が生成しない。そのよう
な状態は、蒸気がシャワーヘッド122に送られるのでCVD
プロセスを分解し得る。
【００２０】図３は、堆積システム100と協同するパー
ジ添加剤送出システム600の第4パージ添加剤輸送ライン
302の組込みを示す概略図である。特に、第4パージ添加
剤輸送ライン302は、チャンバ124内での処理中にサセプ
タ116に維持するウエハ106のエッジ部312(又は除外域)
にパージ添加剤を供給するサセプタ116に接続する。図
示した実施例においては、パージ添加剤送達システム60
0(図６及び後述を参照されたい)は、第4添加剤輸送ライ
ン302に接続している。次に、第4添加剤輸送ライン302
は、バルブ304を経てサセプタ116に接続している。バル
ブ304は、サセプタ116内で1以上のオリフィス310に接続
している。そのようなものとして、パージ添加剤306の
流れはウエハのエッジ部312に供給される。流れ306は、
アルゴン、ヘリウム等の1種以上のエッジパージガスを
含むこともできる。エッジパージガスとパージ添加剤の
組み合わせは除外域312に望まない堆積の可能性を減少
させる状態をつくると考えられる。特に、エッジパージ
ガスは物理的方法で作用して除外域312から気化した前
駆物質(例えば、Cupraselect)を押出す。更に、パージ
添加剤は、除外域の近傍で前駆物質を安定化する化学的
方法で作用してウエハ106における前駆物質の化学反応
の可能性を減少させる。堆積層の厚さが本発明によって
どのように影響し制御されるかの図を図３の上の部分に
示す。座標系が確立し、y軸(x=0)は除外域312が始まる
ウエハ106の点と一致する。y軸(x<0)の左まで、パージ
添加剤の存在により前駆物質の潜在的反応が安定する。
従って、堆積層は形成されない。y軸(x≧0)のちょうど
右まで、パージ添加剤/エッジパージの影響はほとんど
なく、堆積が開始する。x>0の点で、堆積層の形成が所
望の厚さ(y1)で生じる。
ジ添加剤送出システム600の第4パージ添加剤輸送ライン
302の組込みを示す概略図である。特に、第4パージ添加
剤輸送ライン302は、チャンバ124内での処理中にサセプ
タ116に維持するウエハ106のエッジ部312(又は除外域)
にパージ添加剤を供給するサセプタ116に接続する。図
示した実施例においては、パージ添加剤送達システム60
0(図６及び後述を参照されたい)は、第4添加剤輸送ライ
ン302に接続している。次に、第4添加剤輸送ライン302
は、バルブ304を経てサセプタ116に接続している。バル
ブ304は、サセプタ116内で1以上のオリフィス310に接続
している。そのようなものとして、パージ添加剤306の
流れはウエハのエッジ部312に供給される。流れ306は、
アルゴン、ヘリウム等の1種以上のエッジパージガスを
含むこともできる。エッジパージガスとパージ添加剤の
組み合わせは除外域312に望まない堆積の可能性を減少
させる状態をつくると考えられる。特に、エッジパージ
ガスは物理的方法で作用して除外域312から気化した前
駆物質(例えば、Cupraselect)を押出す。更に、パージ
添加剤は、除外域の近傍で前駆物質を安定化する化学的
方法で作用してウエハ106における前駆物質の化学反応
の可能性を減少させる。堆積層の厚さが本発明によって
どのように影響し制御されるかの図を図３の上の部分に
示す。座標系が確立し、y軸(x=0)は除外域312が始まる
ウエハ106の点と一致する。y軸(x<0)の左まで、パージ
添加剤の存在により前駆物質の潜在的反応が安定する。
従って、堆積層は形成されない。y軸(x≧0)のちょうど
右まで、パージ添加剤/エッジパージの影響はほとんど
なく、堆積が開始する。x>0の点で、堆積層の形成が所
望の厚さ(y1)で生じる。
【００２１】上記パージ添加剤送出システム600を図６
に示す。パージ添加剤送出システムは、パージ添加剤を
『通気する』ことが可能な『バブラ』型装置であり、蒸
気相又は気体状態で堆積システム100内の鍵となる重要
な位置に運ぶ。特に、不活性キャリヤガス源(例えば、1
28、144等)は、不活性キャリヤガスをバブラ602にバブ
ラ注入口604とバルブ606を経て供給する。キャリヤガス
は、バブラ602における液体パージ添加剤608のレベルよ
りも低い注入ライン604に流れ込む。キャリヤガスは液
体パージ添加剤608に吹き込み、キャリヤガスの泡610は
液体パージ添加剤608を上がっていく。泡610が上がって
いき液体パージ添加剤608の表面で壊れるので、少量の
液体パージ添加剤はキャリヤガスに溶解する。キャリヤ
ガスと溶解したパージ添加剤は、液体パージ添加剤のレ
ベルよりも高い位置の流出口612とバルブ614を通ってバ
ブラ602を出る。また、流出口612は、必要とされるパー
ジ添加剤を送る上記パージ添加剤輸送ライン202、206、
210及び302に接続している。任意により、パージ添加剤
送出システム600は、輸送ライン202、206、210及び302
へのパージ添加剤の流れを取り除くことが必要である場
合にはバイパスライン616とバルブ618を有してもよい。
に示す。パージ添加剤送出システムは、パージ添加剤を
『通気する』ことが可能な『バブラ』型装置であり、蒸
気相又は気体状態で堆積システム100内の鍵となる重要
な位置に運ぶ。特に、不活性キャリヤガス源(例えば、1
28、144等)は、不活性キャリヤガスをバブラ602にバブ
ラ注入口604とバルブ606を経て供給する。キャリヤガス
は、バブラ602における液体パージ添加剤608のレベルよ
りも低い注入ライン604に流れ込む。キャリヤガスは液
体パージ添加剤608に吹き込み、キャリヤガスの泡610は
液体パージ添加剤608を上がっていく。泡610が上がって
いき液体パージ添加剤608の表面で壊れるので、少量の
液体パージ添加剤はキャリヤガスに溶解する。キャリヤ
ガスと溶解したパージ添加剤は、液体パージ添加剤のレ
ベルよりも高い位置の流出口612とバルブ614を通ってバ
ブラ602を出る。また、流出口612は、必要とされるパー
ジ添加剤を送る上記パージ添加剤輸送ライン202、206、
210及び302に接続している。任意により、パージ添加剤
送出システム600は、輸送ライン202、206、210及び302
へのパージ添加剤の流れを取り除くことが必要である場
合にはバイパスライン616とバルブ618を有してもよい。
【００２２】4つのパージ添加剤輸送ラインだけが図示
及び記述されているが、任意数のパージ添加剤輸送ライ
ンが堆積システム内や堆積システム内の位置に組込ま
れ、該システムの一部から残留前駆物質をパージする所
望の効果をもたらすことができることは本発明の精神及
び範囲内である。更に、前駆物質とパージ添加剤も一般
的に本発明に関係してきただけである。好適実施例にお
いては、本発明は、Cu、(hfac)及びTMVSを更に含むCupr
aselectの前駆物質混合物の使用を組込んでいる。その
ような実施例には、Cupraselectを安定化するためにパ
ージ添加剤輸送ラインにTMVS添加剤が更に組込まれる。
しかしながら、これは、CVDの当業者に周知である他の
前駆物質や添加剤の使用を除外しない。
及び記述されているが、任意数のパージ添加剤輸送ライ
ンが堆積システム内や堆積システム内の位置に組込ま
れ、該システムの一部から残留前駆物質をパージする所
望の効果をもたらすことができることは本発明の精神及
び範囲内である。更に、前駆物質とパージ添加剤も一般
的に本発明に関係してきただけである。好適実施例にお
いては、本発明は、Cu、(hfac)及びTMVSを更に含むCupr
aselectの前駆物質混合物の使用を組込んでいる。その
ような実施例には、Cupraselectを安定化するためにパ
ージ添加剤輸送ラインにTMVS添加剤が更に組込まれる。
しかしながら、これは、CVDの当業者に周知である他の
前駆物質や添加剤の使用を除外しない。
【００２３】本発明の前駆物質とパージ添加剤を制御す
る改良された方法を次に述べる。本方法は、図１〜図４
について同時に説明することにより最もよく理解され
る。特に、図４Aは、図１〜図３に示されるように基板
堆積プロセスシステムにおいて前駆物質とパージ添加剤
の制御を改善するためのステップ400の順序を示す図で
ある。本方法は、ステップ402から開始し、ステップ404
に進み、半導体ウエハのような基板はプロセスチャンバ
内に前もって装填され、サセプタ116内の加熱要素によ
って加熱されている。1種以上のプロセス材料(即ち、前
駆物質やキャリヤ)(即ち、気化したCupraselectやアル
ゴンガス)がステップ406のチャンバに導入(流動)されて
ウエハのCVDを開始する。同時に、パージ添加剤がウエ
ハの除外域に導入されて前駆物質上に物理的にも化学的
にも作用し、よってウエハエッジ部での反応を安定化及
び/又は減少させる。本発明の好適実施態様において
は、TMVSはステップ406で導入されて除外域で反応成分
を安定化しパージする。
る改良された方法を次に述べる。本方法は、図１〜図４
について同時に説明することにより最もよく理解され
る。特に、図４Aは、図１〜図３に示されるように基板
堆積プロセスシステムにおいて前駆物質とパージ添加剤
の制御を改善するためのステップ400の順序を示す図で
ある。本方法は、ステップ402から開始し、ステップ404
に進み、半導体ウエハのような基板はプロセスチャンバ
内に前もって装填され、サセプタ116内の加熱要素によ
って加熱されている。1種以上のプロセス材料(即ち、前
駆物質やキャリヤ)(即ち、気化したCupraselectやアル
ゴンガス)がステップ406のチャンバに導入(流動)されて
ウエハのCVDを開始する。同時に、パージ添加剤がウエ
ハの除外域に導入されて前駆物質上に物理的にも化学的
にも作用し、よってウエハエッジ部での反応を安定化及
び/又は減少させる。本発明の好適実施態様において
は、TMVSはステップ406で導入されて除外域で反応成分
を安定化しパージする。
【００２４】ウエハ上に堆積した好適な材料層について
のステップ408においては、プロセス材料の流れが停止
し、CVDプロセスが停止し、ウエハをチャンバから除去
する。ステップ410においては、化学的安定化パージ添
加剤(TMVS)を前述のようにシステムに導入することによ
り蒸発器のパージングが達成される。それだけで、余分
なCuは内部にめっきされず、蒸発器又はシャワヘッドオ
リフィスも塞がない。
のステップ408においては、プロセス材料の流れが停止
し、CVDプロセスが停止し、ウエハをチャンバから除去
する。ステップ410においては、化学的安定化パージ添
加剤(TMVS)を前述のようにシステムに導入することによ
り蒸発器のパージングが達成される。それだけで、余分
なCuは内部にめっきされず、蒸発器又はシャワヘッドオ
リフィスも塞がない。
【００２５】本発明の前駆物質とパージ添加剤を制御す
る改良された別法を次に詳述し、図４Bに示す。特に、
上記堆積システム100のような堆積システムのサービス
サイクル又はメンテナンスサイクル中に前記材料を制御
改善するステップ420の順序を示す。そのメンテナンス
サイクルにおいては、正常な堆積動作を一時中断し、シ
ステム性能を拡張又は調節するためにメンテナンス動作
が行われる。例えば、方法420を用いて堆積システム100
の1以上の部分を大気まで開放することが必要である前
駆物質源を変化させる。その状態は輸送ライン又は蒸発
器内の残留前駆物質をめっき、塞栓或いは凝縮させ、よ
ってシステム内の汚染粒子を生成させるとともにその部
品の状態及び性能を低下させる。本方法は、422から開
始し、ステップ424に進み、パージ添加剤が堆積システ
ム100の142のような1以上の前駆物質輸送ラインに導入
され、最終堆積動作後、方法420の開始直前に、ライン
に残っている前駆物質、プロセス物質等をパージする。
また、パージ添加剤は、堆積システム100内の蒸発器140
のような蒸発器、又は該システムからパージされなけれ
ばならない前駆物質が接触する他の部品に導入すること
もできる。残留前駆物質が該システムからパージされる
か又はパージ安定剤が化学的に安定化すると、本方法は
ステップ426に進み、該システム内の適切な接続部が分
解され、該システムが大気に曝され、必要とするメンテ
ナンスが行われる。例えば、新しい液体前駆物質アンプ
ルが取り付けられる。本方法は、ステップ428で終了す
る。
る改良された別法を次に詳述し、図４Bに示す。特に、
上記堆積システム100のような堆積システムのサービス
サイクル又はメンテナンスサイクル中に前記材料を制御
改善するステップ420の順序を示す。そのメンテナンス
サイクルにおいては、正常な堆積動作を一時中断し、シ
ステム性能を拡張又は調節するためにメンテナンス動作
が行われる。例えば、方法420を用いて堆積システム100
の1以上の部分を大気まで開放することが必要である前
駆物質源を変化させる。その状態は輸送ライン又は蒸発
器内の残留前駆物質をめっき、塞栓或いは凝縮させ、よ
ってシステム内の汚染粒子を生成させるとともにその部
品の状態及び性能を低下させる。本方法は、422から開
始し、ステップ424に進み、パージ添加剤が堆積システ
ム100の142のような1以上の前駆物質輸送ラインに導入
され、最終堆積動作後、方法420の開始直前に、ライン
に残っている前駆物質、プロセス物質等をパージする。
また、パージ添加剤は、堆積システム100内の蒸発器140
のような蒸発器、又は該システムからパージされなけれ
ばならない前駆物質が接触する他の部品に導入すること
もできる。残留前駆物質が該システムからパージされる
か又はパージ安定剤が化学的に安定化すると、本方法は
ステップ426に進み、該システム内の適切な接続部が分
解され、該システムが大気に曝され、必要とするメンテ
ナンスが行われる。例えば、新しい液体前駆物質アンプ
ルが取り付けられる。本方法は、ステップ428で終了す
る。
【００２６】前駆物質とパージ物質を制御するための上
記プロセスステップ400又は420は、プロセス制御システ
ム102によって制御されるシステムで行われる。図５
は、そのような能力に用いられる図１に示されるプロセ
ス制御システム102を示すブロック詳細図である。プロ
セス制御システム102には、プロセッサユニット502、メ
モリ504、大容量記憶装置506、入力制御装置508、及び
ディスプレーユニット510が含まれ、全てコントロール
ユニットバス512に結合している。
記プロセスステップ400又は420は、プロセス制御システ
ム102によって制御されるシステムで行われる。図５
は、そのような能力に用いられる図１に示されるプロセ
ス制御システム102を示すブロック詳細図である。プロ
セス制御システム102には、プロセッサユニット502、メ
モリ504、大容量記憶装置506、入力制御装置508、及び
ディスプレーユニット510が含まれ、全てコントロール
ユニットバス512に結合している。
【００２７】プロセッサユニット502は、本発明のプロ
セス材料法のパージを実施するためのプログラムのよう
なプログラムを行う場合に特定用コンピュータになる汎
用コンピュータを形成する。ソフトウェアで実施されか
つ汎用コンピュータで行われる本発明が記載されている
が、本発明の方法はアプリケーション特定集積回路(ASI
C)又は他のハードウェア回路網のようなハードウェアを
用いて動作されることを当業者は理解するであろう。そ
れだけで、本発明は、ソフトウェア、ハードウェア又は
双方で全部又は一部実施されると理解されるべきであ
る。
セス材料法のパージを実施するためのプログラムのよう
なプログラムを行う場合に特定用コンピュータになる汎
用コンピュータを形成する。ソフトウェアで実施されか
つ汎用コンピュータで行われる本発明が記載されている
が、本発明の方法はアプリケーション特定集積回路(ASI
C)又は他のハードウェア回路網のようなハードウェアを
用いて動作されることを当業者は理解するであろう。そ
れだけで、本発明は、ソフトウェア、ハードウェア又は
双方で全部又は一部実施されると理解されるべきであ
る。
【００２８】プロセッサユニット502は、メモリに記憶
された命令を実行することができるマイクロプロセッサ
か又は他のエンジンである。メモリ504は、ハードディ
スクドライブ、ランダムアクセスメモリ（『RAM』）、
読み出し専用メモリ『ROM』）、RAMとROMの組み合わ
せ、又は他のプロセッサ読取り可能記憶媒体から構成さ
れる。メモリ504は、プロセッサユニット502が上記プロ
セスステップの性能を促進するように行う命令を有す
る。メモリ504の命令は、プログラムコードの形であ
る。プログラムコードは、多くの異なるプログラム言語
のいずれか1つにあてはめることができる。例えば、プ
ログラムコードは、C+、C++、BASIC、パスカル、又は多
くの他の言語で書かれる。
された命令を実行することができるマイクロプロセッサ
か又は他のエンジンである。メモリ504は、ハードディ
スクドライブ、ランダムアクセスメモリ（『RAM』）、
読み出し専用メモリ『ROM』）、RAMとROMの組み合わ
せ、又は他のプロセッサ読取り可能記憶媒体から構成さ
れる。メモリ504は、プロセッサユニット502が上記プロ
セスステップの性能を促進するように行う命令を有す
る。メモリ504の命令は、プログラムコードの形であ
る。プログラムコードは、多くの異なるプログラム言語
のいずれか1つにあてはめることができる。例えば、プ
ログラムコードは、C+、C++、BASIC、パスカル、又は多
くの他の言語で書かれる。
【００２９】大容量記憶装置506は、データ及び命令を
記憶し、磁気ディスク又は磁気テープのようなプロセッ
サ読取り可能記憶媒体からデータとプログラムコードの
命令を検索する。例えば、大容量記憶装置506は、ハー
ドディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク
ドライブ、テープドライブ、又は任意のディスクドライ
ブであり得る。大容量記憶装置506は、プロセッサユニ
ット502から検索する指示に応答して命令を記憶及び検
索する。大容量記憶装置506によって記憶及び検索され
るデータとプログラムコードの命令は、上記プロセスス
テップを行うためのプロセッサユニット502によって用
いられる。データとプログラムコードの命令は、まず大
容量記憶装置506によって媒体から検索され、次にプロ
セッサユニット502によって用いられるメモリ506に送ら
れる。
記憶し、磁気ディスク又は磁気テープのようなプロセッ
サ読取り可能記憶媒体からデータとプログラムコードの
命令を検索する。例えば、大容量記憶装置506は、ハー
ドディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク
ドライブ、テープドライブ、又は任意のディスクドライ
ブであり得る。大容量記憶装置506は、プロセッサユニ
ット502から検索する指示に応答して命令を記憶及び検
索する。大容量記憶装置506によって記憶及び検索され
るデータとプログラムコードの命令は、上記プロセスス
テップを行うためのプロセッサユニット502によって用
いられる。データとプログラムコードの命令は、まず大
容量記憶装置506によって媒体から検索され、次にプロ
セッサユニット502によって用いられるメモリ506に送ら
れる。
【００３０】ディスプレーユニット510は、プロセッサ
ユニット502の制御下でグラフィカルディスプレーとア
ルファニューメリックキャラクタの形でチャンバオペレ
ータに情報を与える。入力制御装置508は、キーボード
マウス、又はライトペンのようなデータ入力装置をシス
テム102に結合してチャンバオペレータ入力のレセプト
を与える。
ユニット502の制御下でグラフィカルディスプレーとア
ルファニューメリックキャラクタの形でチャンバオペレ
ータに情報を与える。入力制御装置508は、キーボード
マウス、又はライトペンのようなデータ入力装置をシス
テム102に結合してチャンバオペレータ入力のレセプト
を与える。
【００３１】コントロールユニットバス512は、コント
ロールユニットバス512に結合される全ての装置間のデ
ータ信号と制御信号の転送を与える。コントロールユニ
ットバスはシステム102において装置を直接接続する単
一バスとして示されているが、コントロールユニットバ
ス512もバスコレクションであり得る。例えば、ディス
プレーユニット510、入力システム508及び大容量記憶装
置506は入出力周辺バスに結合され、プロセッサユニッ
ト502及びメモリ504はローカルプロセッサバスに結合さ
れる。ローカルプロセッサバスと入出力周辺バスは共に
結合してコントロールユニットバス512を形成する。
ロールユニットバス512に結合される全ての装置間のデ
ータ信号と制御信号の転送を与える。コントロールユニ
ットバスはシステム102において装置を直接接続する単
一バスとして示されているが、コントロールユニットバ
ス512もバスコレクションであり得る。例えば、ディス
プレーユニット510、入力システム508及び大容量記憶装
置506は入出力周辺バスに結合され、プロセッサユニッ
ト502及びメモリ504はローカルプロセッサバスに結合さ
れる。ローカルプロセッサバスと入出力周辺バスは共に
結合してコントロールユニットバス512を形成する。
【００３２】上述のプロセス制御システム102は、本発
明に従ってプロセス材料をパージするのに用いられる堆
積システム100の要素に結合する。これらの各要素は、
システム102と要素間の通信を促進するためにコントロ
ールユニットバス512に結合される。これらの要素とし
ては、次の要素: バルブ514(例えば、図１のバルブ12
0、123、130、136; 図２のバルブ204、208、212、214及
び218; 図３のバルブ308)、加熱要素148、圧力制御装置
104、蒸発器140、ミキサブロック112、及び流量コント
ローラ138が挙げられるがこれらに限定されない。コン
トロールユニット102は、必要に応じてプロセス材料を
制御及びパージするプロセスステップの上記動作を要素
に行わせるチャンバ要素に信号を与える。
明に従ってプロセス材料をパージするのに用いられる堆
積システム100の要素に結合する。これらの各要素は、
システム102と要素間の通信を促進するためにコントロ
ールユニットバス512に結合される。これらの要素とし
ては、次の要素: バルブ514(例えば、図１のバルブ12
0、123、130、136; 図２のバルブ204、208、212、214及
び218; 図３のバルブ308)、加熱要素148、圧力制御装置
104、蒸発器140、ミキサブロック112、及び流量コント
ローラ138が挙げられるがこれらに限定されない。コン
トロールユニット102は、必要に応じてプロセス材料を
制御及びパージするプロセスステップの上記動作を要素
に行わせるチャンバ要素に信号を与える。
【００３３】作動中、プロセッサユニット502は、メモ
リ504から検索するプログラムコード命令に応答してチ
ャンバ要素の動作に向けられる。これらの命令に応答し
て、チャンバ要素は上記プロセスステップを行うことに
向けられる(例えば、図４Aによって)。ウエハが処理チ
ャンバ内に置かれると、ステップ404においてCVDに望ま
しい温度に加熱される。ステップ404において加熱を行
うために、プロセッサユニット502はメモリ504から検索
した命令を実行する。これらの命令の実行により、ウエ
ハをCVDに望ましい温度にするように作動する堆積シス
テムの要素がもたらされる(即ち、加熱要素148のターニ
ングオン)。ステップ406におけるプロセス材料とキャリ
ヤ材料の導入を行うために、プロセッサユニット502は
メモリ504から検索した命令を実行する。これらの命令
の実行により、ウエハ上にCVDを開始するように作動す
る堆積システムの要素がもたらされる(即ち、CVDに望ま
しい状態を確立するバルブ130、136の開放、蒸発器140
及び圧力制御装置の活性化)。プロセッサユニット502に
おいてエッジパージを行うために、メモリ504から検索
した命令が実行される。これらの命令の実行により、パ
ージ添加剤とキャリヤガスをウエハのエッジ部に向ける
ように作動する堆積システムの要素がもたらされる(即
ち、バルブ304の活性化)。パージステップ410を行うた
めに、プロセッサユニット502は、バルブ208及び/又は2
12の活性化のようなメモリ504から検索した命令を実行
して蒸発器及び輸送ライン142をパージする。更に、プ
ロセッサユニット502は、メモリ504から検索した命令を
実行してバルブ204の活性化によってアンプルをパージ
し得る。
リ504から検索するプログラムコード命令に応答してチ
ャンバ要素の動作に向けられる。これらの命令に応答し
て、チャンバ要素は上記プロセスステップを行うことに
向けられる(例えば、図４Aによって)。ウエハが処理チ
ャンバ内に置かれると、ステップ404においてCVDに望ま
しい温度に加熱される。ステップ404において加熱を行
うために、プロセッサユニット502はメモリ504から検索
した命令を実行する。これらの命令の実行により、ウエ
ハをCVDに望ましい温度にするように作動する堆積シス
テムの要素がもたらされる(即ち、加熱要素148のターニ
ングオン)。ステップ406におけるプロセス材料とキャリ
ヤ材料の導入を行うために、プロセッサユニット502は
メモリ504から検索した命令を実行する。これらの命令
の実行により、ウエハ上にCVDを開始するように作動す
る堆積システムの要素がもたらされる(即ち、CVDに望ま
しい状態を確立するバルブ130、136の開放、蒸発器140
及び圧力制御装置の活性化)。プロセッサユニット502に
おいてエッジパージを行うために、メモリ504から検索
した命令が実行される。これらの命令の実行により、パ
ージ添加剤とキャリヤガスをウエハのエッジ部に向ける
ように作動する堆積システムの要素がもたらされる(即
ち、バルブ304の活性化)。パージステップ410を行うた
めに、プロセッサユニット502は、バルブ208及び/又は2
12の活性化のようなメモリ504から検索した命令を実行
して蒸発器及び輸送ライン142をパージする。更に、プ
ロセッサユニット502は、メモリ504から検索した命令を
実行してバルブ204の活性化によってアンプルをパージ
し得る。
【００３４】本発明は、パージ材料の添加及び設置を制
御することによりCVDにより堆積した銅膜の特性を改善
する手段を提供することは明らかである。更に、ウエハ
毎に繰り返される結果は一貫している。そのようなもの
として、本発明のCVDによる銅膜の成長中のパージ用材
料の設置と送出の制御は、半導体基板の製造に適用され
得る。
御することによりCVDにより堆積した銅膜の特性を改善
する手段を提供することは明らかである。更に、ウエハ
毎に繰り返される結果は一貫している。そのようなもの
として、本発明のCVDによる銅膜の成長中のパージ用材
料の設置と送出の制御は、半導体基板の製造に適用され
得る。
【００３５】本発明の教示を含む種々の実施例を詳細に
図示及び説明してきたが、当業者はこれらの教示を含む
他の多くの種々の実施例を容易に講じ得る。
図示及び説明してきたが、当業者はこれらの教示を含む
他の多くの種々の実施例を容易に講じ得る。
【図１】本発明の教示は、添付の図面とともに上記詳細
な説明を考慮することにより容易に理解される。図１
は、本発明のCVD銅堆積システムの最初の実施例を示す
概略図である。
な説明を考慮することにより容易に理解される。図１
は、本発明のCVD銅堆積システムの最初の実施例を示す
概略図である。
【図２】本発明の前駆物質送出システム部分の詳細な拡
大略図である。
大略図である。
【図３】本発明の堆積システムの他の実施例を示す概略
図である。
図である。
【図４】ａは、本発明の方法のステップの実施例を示す
フローチャートであり、図４ｂは、本発明の方法の別の
実施例を示すフローチャートである。
フローチャートであり、図４ｂは、本発明の方法の別の
実施例を示すフローチャートである。
【図５】本発明のプロセス制御システムを示すブロック
図である。
図である。
【図６】本発明のパージ添加剤送出システムを示す図で
あり、理解しやすくするために、可能な場合には、図面
に共通である同じ要素を示すために同じ符号を用いた。
あり、理解しやすくするために、可能な場合には、図面
に共通である同じ要素を示すために同じ符号を用いた。
１００…堆積プロセスシステム、１０６…半導体ウエ
ハ、１０８…前駆物質送出システム、１２２…シャワー
ヘッド、１２５…液体前駆物質、１２４…堆積チャン
バ、１４２…前駆物質輸送ライン。
ハ、１０８…前駆物質送出システム、１２２…シャワー
ヘッド、１２５…液体前駆物質、１２４…堆積チャン
バ、１４２…前駆物質輸送ライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン シュミット アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， イー． ホームステッ ド ロード 1051 (72)発明者 ボー ツェン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ダブリュー． リヴァーサ イド ウェイ 1020 (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， コート ドゥ アルジェロ 12881 (72)発明者 ステファン ヴォス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテン ヴュー， ノース レングス トルフ アヴェニュー 265 アパートメ ント27
Claims (21)
- 【請求項１】 堆積処理システムで前駆物質及びパージ
添加材料を制御するための装置であって、 該堆積処理システムに接続した気相パージ添加剤送出シ
ステムを有する装置。 - 【請求項２】 前記堆積プロセスシステムと前記パージ
添加剤送出システム間に連通する複数のパージ添加剤輸
送ラインを更に有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 該堆積プロセスシステムがアンプルと、 該アンプルに接続した液体マスフローコントローラと、 該液体マスフローコントローラに接続した蒸発器とを有
する前駆物質送出システムを更に有する請求項２に記載
の装置。 - 【請求項４】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つ
が、該アンプルと該液体マスフローコントローラの間に
接続する請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つ
が、該液体マスフローコントローラと該蒸発器の間に接
続する請求項３に記載の装置。 - 【請求項６】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つ
が、該蒸発器に接続する請求項３に記載の装置。 - 【請求項７】 該堆積システムが、サセプタを有しかつ
該前駆物質送出システムに接続したプロセスチャンバを
更に有する請求項２に記載の装置。 - 【請求項８】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1つ
が、該サセプタに接続する請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前駆物質及びパージ添加材料を制御する
ための装置であって、 プロセスチャンバ;と、 前記プロセスチャンバに接続した前駆物質送出システム
と、 前記プロセスチャンバと前記前駆物質送出システムに接
続した気相パージ添加剤送出システムとを有する前記装
置。 - 【請求項１０】 該パージ添加剤送出システムが、複数
のパージ添加剤輸送ラインによって前記プロセスチャン
バと前記前駆物質送出システムに接続する請求項９に記
載の装置。 - 【請求項１１】 該前駆物質送出システムがアンプル
と、 該アンプルに接続する液体マスフローコントローラと、 該液体マスフローコントローラに接続する蒸発器とを更
に有する請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1
つが、該アンプルと該液体マスフローコントローラの間
に接続する請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1
つが、該液体マスフローコントローラと該蒸発器の間に
接続する請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1
つが、該蒸発器に接続する請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１５】 該プロセスチャンバがサセプタを更に
有する請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１６】 複数の該パージ添加剤輸送ラインの1
つが、該サセプタに接続する請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１７】 前駆物質送出システムが接続した堆積
チャンバを備えた堆積システムで汚染粒子の生成を制御
する方法であって、 該堆積チャンバ内のサセプタ上で基板を加熱するステッ
プと、 前駆物質とキャリヤ材料を該前駆物質送出システムから
導入して化学気相成長(CVD)を開始するステップと、 パージ添加剤を該チャンバに導入するステップと、 気相パージ添加剤を該前駆物質送出システムに導入する
ステップとを有する方法。 - 【請求項１８】 前駆物質とキャリヤ材料を導入する前
記ステップが、液体前駆物質を気化させるステップと、
キャリヤガスと混合するステップとを更に有する請求項
１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 パージ添加剤を該チャンバに導入する
前記ステップが、パージ添加剤を該ウエハのエッジ部に
供給するステップを有する請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 該前駆物質送出システムが液体マスフ
ローコントローラ及び蒸発器を更に備え、パージ添加剤
を前駆物質送出システムに供給する前記ステップが、該
蒸発器に及び該液体マスコントローラと蒸発器間の接続
部に導入するステップを更に有する請求項１８に記載の
方法。 - 【請求項２１】 パージ添加剤を該前駆物質送出システ
ムのアンプルに供給するステップを更に有する請求項１
７に記載の方法。
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