JP2002075973A - 半導体処理中のガスの利用効率を向上させるための方法及び装置 - Google Patents
半導体処理中のガスの利用効率を向上させるための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理チャンバ、およびそこへガスを供給する
ために処理チャンバへ結合されるガスのソースを含む処
理システム 【解決手段】 ポンプは、処理チャンバに隣接して配置
され、処理チャンバからガスを圧送するために処理チャ
ンバへ結合される。更に、処理システムは、リサイクル
ラインを含み、それはポンプへ結合され、処理チャンバ
から圧送されるガスの少なくとも一部分を処理チャンバ
へ循環するよう成される。堆積チャンバをクリーニング
し、そして半導体基板をエッチングする方法も提供され
る。
ために処理チャンバへ結合されるガスのソースを含む処
理システム 【解決手段】 ポンプは、処理チャンバに隣接して配置
され、処理チャンバからガスを圧送するために処理チャ
ンバへ結合される。更に、処理システムは、リサイクル
ラインを含み、それはポンプへ結合され、処理チャンバ
から圧送されるガスの少なくとも一部分を処理チャンバ
へ循環するよう成される。堆積チャンバをクリーニング
し、そして半導体基板をエッチングする方法も提供され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、半導体処
理に関し、特に、半導体処理中にガスの利用効率を増大
させるための方法と装置に関する。
理に関し、特に、半導体処理中にガスの利用効率を増大
させるための方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ、平面パネルディスプ
レイ、薄膜トランジスタおよび他の半導体素子の製造
は、複数のチャンバ内で起り、その各々は基板上で特定
のプロセスを遂行するよう設計される。これらのプロセ
スの多くは、材料（例えば、化学的気相堆積、物理的気
相堆積、熱蒸発、基板表面からエッチングされる材料、
およびそれらに類似したもの等によって、基板上に層で
堆積される材料）のチャンバ表面上への蓄積をもたらす
かもしれない。そのような蓄積された材料は、チャンバ
表面から剥がれ落ちる可能性があり、そこで処理されて
いる敏感な素子を汚染してしまうかもしれない。従っ
て、プロセスチャンバは、蓄積された材料を頻繁に（例
えば、基板１〜６枚ごとに）クリーニングされねばなら
ない。
レイ、薄膜トランジスタおよび他の半導体素子の製造
は、複数のチャンバ内で起り、その各々は基板上で特定
のプロセスを遂行するよう設計される。これらのプロセ
スの多くは、材料（例えば、化学的気相堆積、物理的気
相堆積、熱蒸発、基板表面からエッチングされる材料、
およびそれらに類似したもの等によって、基板上に層で
堆積される材料）のチャンバ表面上への蓄積をもたらす
かもしれない。そのような蓄積された材料は、チャンバ
表面から剥がれ落ちる可能性があり、そこで処理されて
いる敏感な素子を汚染してしまうかもしれない。従っ
て、プロセスチャンバは、蓄積された材料を頻繁に（例
えば、基板１〜６枚ごとに）クリーニングされねばなら
ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チャンバ表面をクリー
ニングするために、インシチュウのドライクリーニング
プロセスが普通採用される。インシチュウのドライクリ
ーニングプロセスでは、一つ以上のガスを解離して一つ
以上の反応性ガス種（例えば、フッ素イオン、ラジカ
ル）を形成する。反応性種は、それらの表面上に蓄積さ
れた材料と揮発性化合物を形成することによってチャン
バ表面をクリーニングする。残念ながら、下で更に説明
するように、そのようなチャンバクリーニングプロセス
は、常套的にかなりの量のクリーニングガスを消費する
だけでなくかなりの量のエネルギーをも消費し、よっ
て、処理チャンバ内で処理される基板当りのコストを望
ましくなく増大させる。同様なガスとエネルギーの消費
問題は、基板表面から材料をエッチングするために反応
性ガス種を採用するプロセス中にも発生する。従って、
チャンバ表面から蓄積された材料をエッチングするため
の、あるいは基板表面から堆積された材料をエッチング
するための、方法と装置に対するニーズがある。
ニングするために、インシチュウのドライクリーニング
プロセスが普通採用される。インシチュウのドライクリ
ーニングプロセスでは、一つ以上のガスを解離して一つ
以上の反応性ガス種（例えば、フッ素イオン、ラジカ
ル）を形成する。反応性種は、それらの表面上に蓄積さ
れた材料と揮発性化合物を形成することによってチャン
バ表面をクリーニングする。残念ながら、下で更に説明
するように、そのようなチャンバクリーニングプロセス
は、常套的にかなりの量のクリーニングガスを消費する
だけでなくかなりの量のエネルギーをも消費し、よっ
て、処理チャンバ内で処理される基板当りのコストを望
ましくなく増大させる。同様なガスとエネルギーの消費
問題は、基板表面から材料をエッチングするために反応
性ガス種を採用するプロセス中にも発生する。従って、
チャンバ表面から蓄積された材料をエッチングするため
の、あるいは基板表面から堆積された材料をエッチング
するための、方法と装置に対するニーズがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の少なくとも一つ
の実施の形態に従うと、新規の処理システムが提供され
る。新規の処理システムは、処理チャンバと、そこにガ
スを供給するための処理チャンバに結合されるガスのソ
ースとを有する。ポンプは、処理チャンバに隣接して配
置され、処理チャンバからガスを圧送するために処理チ
ャンバに結合される。更に、処理システムは、リサイク
ルラインを有し、それはポンプに結合され、処理チャン
バから圧送されるガスの少なくとも一部を処理チャンバ
内に戻して循環するよう構成される。堆積チャンバをク
リーニングし、そして半導体基板をエッチングするため
の改良方法も提供される。
の実施の形態に従うと、新規の処理システムが提供され
る。新規の処理システムは、処理チャンバと、そこにガ
スを供給するための処理チャンバに結合されるガスのソ
ースとを有する。ポンプは、処理チャンバに隣接して配
置され、処理チャンバからガスを圧送するために処理チ
ャンバに結合される。更に、処理システムは、リサイク
ルラインを有し、それはポンプに結合され、処理チャン
バから圧送されるガスの少なくとも一部を処理チャンバ
内に戻して循環するよう構成される。堆積チャンバをク
リーニングし、そして半導体基板をエッチングするため
の改良方法も提供される。
【０００５】下に更に説明するように、ポンプを処理チ
ャンバに隣接して位置決めすることによりエネルギー消
費量を低減してもよい。更に、本明細書に説明する本発
明の方法と装置は、クリーニングプロセスやエッチング
プロセス中に、ガス消費量を低減し、所要電力を低減
し、有害な雰囲気汚染物（ＨＡＰ）の放出を低減し、地
球温暖化ガス／ＰＦＣの放出を低減できる。従って、本
発明は、半導体素子製造（例えば、経済と環境面）での
総合的なコストを低減することが可能になる。
ャンバに隣接して位置決めすることによりエネルギー消
費量を低減してもよい。更に、本明細書に説明する本発
明の方法と装置は、クリーニングプロセスやエッチング
プロセス中に、ガス消費量を低減し、所要電力を低減
し、有害な雰囲気汚染物（ＨＡＰ）の放出を低減し、地
球温暖化ガス／ＰＦＣの放出を低減できる。従って、本
発明は、半導体素子製造（例えば、経済と環境面）での
総合的なコストを低減することが可能になる。
【０００６】本発明の他の特徴と利点は、以下の好まし
い実施の形態の詳細な説明、付属する特許請求の範囲、
および添付図面から、より完全に明らかになろう。
い実施の形態の詳細な説明、付属する特許請求の範囲、
および添付図面から、より完全に明らかになろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の処理システム１
１１の側面線図である。図１を参照すると、本発明の処
理システム１１１は、プロセスガスのソース１１４（例
えば、ＮＦ3のソース）へリモートプラズマソース１１
５経由で結合され、ポンプ１１７（例えば、機械的ポン
プ、ターボ分子ポンプ等）へ結合される処理チャンバ１
１３を備えている。ポンプ１１７は主排気装置１１９
（例えば、無塵室の主排気装置等の複数の処理チャンバ
によって使用される排気装置）へ結合され、リサイクル
ライン１２１がポンプ１１７とリモートプラズマソース
１１５との間に結合される。
１１の側面線図である。図１を参照すると、本発明の処
理システム１１１は、プロセスガスのソース１１４（例
えば、ＮＦ3のソース）へリモートプラズマソース１１
５経由で結合され、ポンプ１１７（例えば、機械的ポン
プ、ターボ分子ポンプ等）へ結合される処理チャンバ１
１３を備えている。ポンプ１１７は主排気装置１１９
（例えば、無塵室の主排気装置等の複数の処理チャンバ
によって使用される排気装置）へ結合され、リサイクル
ライン１２１がポンプ１１７とリモートプラズマソース
１１５との間に結合される。
【０００８】本発明に従うと、従来の処理システム構成
とは異なり、ポンプ１１７が処理チャンバ１１３に隣接
して位置決めされ、（以下に説明するように）反応性種
が処理チャンバ１１３からポンプ１１７へ移動する際に
おける少なくとも一つの反応性種（例えば、Ｆ）の再結
合を低減する。ポンプ１１７は、処理チャンバ１１３か
ら約３０ｃｍ以内に配置されるのが好ましい。リサイク
ルライン１２１も、比較的短い長さを有するように（例
えば、下記のごとく反応性種がポンプ１１７からリモー
トプラズマソース１１５へや処理チャンバ１１３へ移動
する際少なくとも一つの反応性種の再結合を低減するよ
うに）構成される。リサイクルライン１２１は、約１０
０ｃｍ以下の長さを有するのが好ましい。ポンプ１１７
が処理チャンバ１１３に隣接することと比較的短いリサ
イクルライン１２１を使用することとの組合せにより、
反応性種が処理チャンバ１１３を離れそこへ戻る経路長
を比較的短くすることができる（例えば、反応性種が処
理チャンバ１１３へのその戻りの間に再結合するであろ
う確率を低減する）。本発明の少なくとも一つの実施の
形態では、処理チャンバ１１３、リモートプラズマチャ
ンバ１１５、ポンプ１１７、およびリサイクルライン１
２１は、モジュラーユニット１２２（想像線で示す）を
形成でき、や、小さいフットプリントを占められてもよ
い。モジュラーユニット１２２は（例えば、想像線で示
す車輪１２２ａ−ｂによって表されるように）可動式で
あってもよい。
とは異なり、ポンプ１１７が処理チャンバ１１３に隣接
して位置決めされ、（以下に説明するように）反応性種
が処理チャンバ１１３からポンプ１１７へ移動する際に
おける少なくとも一つの反応性種（例えば、Ｆ）の再結
合を低減する。ポンプ１１７は、処理チャンバ１１３か
ら約３０ｃｍ以内に配置されるのが好ましい。リサイク
ルライン１２１も、比較的短い長さを有するように（例
えば、下記のごとく反応性種がポンプ１１７からリモー
トプラズマソース１１５へや処理チャンバ１１３へ移動
する際少なくとも一つの反応性種の再結合を低減するよ
うに）構成される。リサイクルライン１２１は、約１０
０ｃｍ以下の長さを有するのが好ましい。ポンプ１１７
が処理チャンバ１１３に隣接することと比較的短いリサ
イクルライン１２１を使用することとの組合せにより、
反応性種が処理チャンバ１１３を離れそこへ戻る経路長
を比較的短くすることができる（例えば、反応性種が処
理チャンバ１１３へのその戻りの間に再結合するであろ
う確率を低減する）。本発明の少なくとも一つの実施の
形態では、処理チャンバ１１３、リモートプラズマチャ
ンバ１１５、ポンプ１１７、およびリサイクルライン１
２１は、モジュラーユニット１２２（想像線で示す）を
形成でき、や、小さいフットプリントを占められてもよ
い。モジュラーユニット１２２は（例えば、想像線で示
す車輪１２２ａ−ｂによって表されるように）可動式で
あってもよい。
【０００９】処理チャンバ１１３は、半導体製造プロセ
ス（例えば、堆積、エッチング等）を基板（図示せず）
上で遂行するように成される、堆積チャンバ、エッチン
グチャンバ等のいずれか適した処理チャンバで構成され
てもよい。実施例の堆積チャンバは、アプライドマテリ
アルズ社のＤｘＺチャンバであり、実施例のエッチング
チャンバは、アプライドマテリアルズ社ののＭｘＰチャ
ンバである。
ス（例えば、堆積、エッチング等）を基板（図示せず）
上で遂行するように成される、堆積チャンバ、エッチン
グチャンバ等のいずれか適した処理チャンバで構成され
てもよい。実施例の堆積チャンバは、アプライドマテリ
アルズ社のＤｘＺチャンバであり、実施例のエッチング
チャンバは、アプライドマテリアルズ社ののＭｘＰチャ
ンバである。
【００１０】リモートプラズマソース１１５は、プロセ
スガスソース１１４からリモートプラズマチャンバ１１
５へ供給されるプロセスガスの一部分を解離する能力の
ある、マイクロ波放電プラズマソース、誘導結合プラズ
マソース、無音バリア放電プラズマソース、静電容量結
合プラズマソース、トロイダルプラズマソース、または
いずれか他のプラズマソース等のいずれか従来のプラズ
マソースで構成されてもよい。実施例のリモートプラズ
マソースは、Astex社のアストロントロイダルプラズマ
ソースである。
スガスソース１１４からリモートプラズマチャンバ１１
５へ供給されるプロセスガスの一部分を解離する能力の
ある、マイクロ波放電プラズマソース、誘導結合プラズ
マソース、無音バリア放電プラズマソース、静電容量結
合プラズマソース、トロイダルプラズマソース、または
いずれか他のプラズマソース等のいずれか従来のプラズ
マソースで構成されてもよい。実施例のリモートプラズ
マソースは、Astex社のアストロントロイダルプラズマ
ソースである。
【００１１】本明細書に説明する実施例の実施の形態で
は、プロセスガスソース１１４は、ＮＦ3のソースを備
え、プロセスチャンバ１１３は、（１）堆積チャンバで
あって、ＮＦ3から形成される反応性種（例えば、Ｆラ
ジカル）を採用して、堆積チャンバの表面からケイ素含
有材料をエッチングする（例えば、堆積チャンバのチャ
ンバ表面をクリーニングする）堆積チャンバ；または
（２）エッチングチャンバであって、ＮＦ3から形成さ
れる反応性種を採用して、半導体基板上に形成されたケ
イ素含有材料の層をエッチングする（例えば、基板をパ
ターン化する）エッチングチャンバのいずれかを備え
る。具体的には、この技術で既知のように、ＮＦ3は、
Ｆラジカルを形成するようプラズマチャンバ（例えば、
リモートのプラズマソース１１５）内で解離されてもよ
く、これらＦラジカルは、ケイ素含有材料の層（例え
ば、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等）と反応して揮発性
の反応生成物（例えば、ＳｉＦ4）を形成するかもしれ
ない。その後、揮発性反応生成物は、処理チャンバから
真空ポンプ（例えば、ポンプ１１７）経由で排気されて
もよく、クリーニングされたチャンバ表面（例えば、堆
積チャンバをクリーニングするよう採用される場合）ま
たはエッチングされた基板（例えば、基板をエッチング
するよう採用される場合）の何れか一方を残す。一般的
に、本発明は、他の処理チャンバと他のガス（例えば、
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＣＨＦ3、ＳＦ6、Ｃ4Ｆ8Ｏ
等）で採用されてもよいことが理解されよう。
は、プロセスガスソース１１４は、ＮＦ3のソースを備
え、プロセスチャンバ１１３は、（１）堆積チャンバで
あって、ＮＦ3から形成される反応性種（例えば、Ｆラ
ジカル）を採用して、堆積チャンバの表面からケイ素含
有材料をエッチングする（例えば、堆積チャンバのチャ
ンバ表面をクリーニングする）堆積チャンバ；または
（２）エッチングチャンバであって、ＮＦ3から形成さ
れる反応性種を採用して、半導体基板上に形成されたケ
イ素含有材料の層をエッチングする（例えば、基板をパ
ターン化する）エッチングチャンバのいずれかを備え
る。具体的には、この技術で既知のように、ＮＦ3は、
Ｆラジカルを形成するようプラズマチャンバ（例えば、
リモートのプラズマソース１１５）内で解離されてもよ
く、これらＦラジカルは、ケイ素含有材料の層（例え
ば、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等）と反応して揮発性
の反応生成物（例えば、ＳｉＦ4）を形成するかもしれ
ない。その後、揮発性反応生成物は、処理チャンバから
真空ポンプ（例えば、ポンプ１１７）経由で排気されて
もよく、クリーニングされたチャンバ表面（例えば、堆
積チャンバをクリーニングするよう採用される場合）ま
たはエッチングされた基板（例えば、基板をエッチング
するよう採用される場合）の何れか一方を残す。一般的
に、本発明は、他の処理チャンバと他のガス（例えば、
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＣＨＦ3、ＳＦ6、Ｃ4Ｆ8Ｏ
等）で採用されてもよいことが理解されよう。
【００１２】チャンバ内での従来のクリーニング／エッ
チングプロセス中に、プロセスガス（例えば、ＮＦ3）
やプロセスガスの解離から形成される反応性種（例え
ば、Ｆラジカル）は、チャンバへ（例えば、チャンバの
取入口または質量流量コントローラ経由で）連続的に供
給され、チャンバから（例えば、取出口経由で）連続的
に圧送される。それによって、プロセスガスや反応性種
のチャンバを通る連続的流れを結果として生じる。プロ
セスガスがＮＦ3等の地球温暖化ガスの場合、ＮＦ3がチ
ャンバに流入する前にＮＦ3の略全て（例えば、９９
％）を解離するよう非常に大きいプラズマ電力が（例え
ば、リモートのプラズマソース１１５内で）普通採用さ
れる。このように、連続的ガスの流れの使用にもかかわ
らず、クリーニング／エッチング中、ＮＦ3はチャンバ
からほとんど排気されないであろう。それでもなお、Ｎ
Ｆ3の解離によって生成されるＦラジカルの少部分だけ
が、排気される前に、常にチャンバ／基板表面に到達
し、そしてそれと反応するだけなので、（例えば、その
ような高い解離効率にもかかわらず、Ｆ原子のＦ2分子
への再結合の故に）Ｆラジカルの利用効率は低い。従来
のクリーニング／エッチングプロセス中に排気される大
濃度のＦ2分子は、Ｆ2が有害な大気汚染物であることに
よる、更なる懸念を示す。
チングプロセス中に、プロセスガス（例えば、ＮＦ3）
やプロセスガスの解離から形成される反応性種（例え
ば、Ｆラジカル）は、チャンバへ（例えば、チャンバの
取入口または質量流量コントローラ経由で）連続的に供
給され、チャンバから（例えば、取出口経由で）連続的
に圧送される。それによって、プロセスガスや反応性種
のチャンバを通る連続的流れを結果として生じる。プロ
セスガスがＮＦ3等の地球温暖化ガスの場合、ＮＦ3がチ
ャンバに流入する前にＮＦ3の略全て（例えば、９９
％）を解離するよう非常に大きいプラズマ電力が（例え
ば、リモートのプラズマソース１１５内で）普通採用さ
れる。このように、連続的ガスの流れの使用にもかかわ
らず、クリーニング／エッチング中、ＮＦ3はチャンバ
からほとんど排気されないであろう。それでもなお、Ｎ
Ｆ3の解離によって生成されるＦラジカルの少部分だけ
が、排気される前に、常にチャンバ／基板表面に到達
し、そしてそれと反応するだけなので、（例えば、その
ような高い解離効率にもかかわらず、Ｆ原子のＦ2分子
への再結合の故に）Ｆラジカルの利用効率は低い。従来
のクリーニング／エッチングプロセス中に排気される大
濃度のＦ2分子は、Ｆ2が有害な大気汚染物であることに
よる、更なる懸念を示す。
【００１３】図１の本発明の処理システム１１１は、上
記の欠点を、クリーニングまたはエッチング中に処理チ
ャンバ１１３から圧送されるガスの一部分を「再循環」
し、同時に、処理チャンバ１１３に隣接するポンプ１１
７および比較的短い長さを有するリサイクルライン１２
１を採用することによって克服する。例えば、処理チャ
ンバ１１３内でのクリーニングプロセス中に、プロセス
ガスソース１１４は、ＮＦ3をリモートプラズマソース
１１５へ供給し、リモートプラズマソース１１５は、Ｎ
Ｆ3をＦラジカルに解離する。Ｆラジカルはリモートプ
ラズマソース１１５から処理チャンバ１１３内へ移行
し、Ｆラジカルの一部分はチャンバ表面と反応してＳｉ
Ｆ4等の揮発性反応生成物を形成する。「未反応」のＦ
ラジカル、何れの不解離のＮＦ3、および揮発性反応生
成物は、Ｆラジカルの再結合から形成される可能性のあ
る何れかのＦ2と一緒に、処理チャンバ１１３からポン
プ１１７経由で圧送される。
記の欠点を、クリーニングまたはエッチング中に処理チ
ャンバ１１３から圧送されるガスの一部分を「再循環」
し、同時に、処理チャンバ１１３に隣接するポンプ１１
７および比較的短い長さを有するリサイクルライン１２
１を採用することによって克服する。例えば、処理チャ
ンバ１１３内でのクリーニングプロセス中に、プロセス
ガスソース１１４は、ＮＦ3をリモートプラズマソース
１１５へ供給し、リモートプラズマソース１１５は、Ｎ
Ｆ3をＦラジカルに解離する。Ｆラジカルはリモートプ
ラズマソース１１５から処理チャンバ１１３内へ移行
し、Ｆラジカルの一部分はチャンバ表面と反応してＳｉ
Ｆ4等の揮発性反応生成物を形成する。「未反応」のＦ
ラジカル、何れの不解離のＮＦ3、および揮発性反応生
成物は、Ｆラジカルの再結合から形成される可能性のあ
る何れかのＦ2と一緒に、処理チャンバ１１３からポン
プ１１７経由で圧送される。
【００１４】従来のクリーニングプロセスのように、処
理チャンバ１１３から圧送されるガスの一部分は、主排
気装置１１９経由で排気されてもよい。しかし、従来の
クリーニングプロセスと異なり、処理チャンバ１１３か
ら圧送されるガスの少なくとも一部分は、リサイクルラ
イン１２１経由で再循環される。具体的には、リサイク
ルライン１２１は、処理チャンバ１１３から圧送される
ガス（例えば、Ｆ2、Ｆラジカル、ＮＦ3等）の一部分
を、リモートプラズマソース１１５へ（または、下に説
明するように、処理チャンバ１１３へ直接的に）戻る方
向に向け、ここで、何れの再循環されたＮＦ3とＦ2は、
追加のＦラジカルを形成するよう解離されてもよい。次
に、追加のＦラジカルは、処理チャンバ１１３内へ導入
されてもよい。処理チャンバ１１３から圧送されるガス
の少なくとも一部分を再循環するプロセスは、処理チャ
ンバ１１３が所望レベルにクリーニングされるまで繰返
される。少なくとも一つの実施の形態では、処理チャン
バ１１３、リモートプラズマソース１１５、ポンプ１１
７、およびリサイクルライン１２１は、「閉経路」を形
成してもよく、それは、ＮＦ3、Ｆラジカル、およびＦ2
分子（例えば、および、ＳｉＯ2がクリーニングされて
いる場合のＳｉＦ4、Ｏ2等）を連続的に再循環する。
理チャンバ１１３から圧送されるガスの一部分は、主排
気装置１１９経由で排気されてもよい。しかし、従来の
クリーニングプロセスと異なり、処理チャンバ１１３か
ら圧送されるガスの少なくとも一部分は、リサイクルラ
イン１２１経由で再循環される。具体的には、リサイク
ルライン１２１は、処理チャンバ１１３から圧送される
ガス（例えば、Ｆ2、Ｆラジカル、ＮＦ3等）の一部分
を、リモートプラズマソース１１５へ（または、下に説
明するように、処理チャンバ１１３へ直接的に）戻る方
向に向け、ここで、何れの再循環されたＮＦ3とＦ2は、
追加のＦラジカルを形成するよう解離されてもよい。次
に、追加のＦラジカルは、処理チャンバ１１３内へ導入
されてもよい。処理チャンバ１１３から圧送されるガス
の少なくとも一部分を再循環するプロセスは、処理チャ
ンバ１１３が所望レベルにクリーニングされるまで繰返
される。少なくとも一つの実施の形態では、処理チャン
バ１１３、リモートプラズマソース１１５、ポンプ１１
７、およびリサイクルライン１２１は、「閉経路」を形
成してもよく、それは、ＮＦ3、Ｆラジカル、およびＦ2
分子（例えば、および、ＳｉＯ2がクリーニングされて
いる場合のＳｉＦ4、Ｏ2等）を連続的に再循環する。
【００１５】処理チャンバ１１３から圧送されるガスの
一部分を再循環することによって提供される利点は、数
えきれないほどある。例えば、排気されるガスを再循環
することによって、ＮＦ3とＦラジカルの両方が主排気
装置１１９へ排気される前に多数回処理チャンバ１１３
を通り移行できるので、ＮＦ3とＦの利用効率は著しく
増大される（例えば、ＮＦ3が解離され、そしてＦラジ
カルが反応して揮発性反応生成物を形成する尤度を増大
させる）。従って、Ｆラジカルはより効率的に利用され
るのでより少ないＮＦ3が必要とされ、より少ないＮＦ3
が消費されるので地球温暖化ガスの放出が低減され、そ
してより少ないＦラジカルが排気されるので有害な汚染
物の放出が低減される。更に、ＮＦ3は再循環され直接
的に排気されないから、リモートプラズマソース１１５
は、ＮＦ3が多数回リモートプラズマソース１１５を通
り移行でき、リモートプラズマソース１１５を通るその
最初の通過中に解離される必要はないから、低電力で動
作されてもよい。
一部分を再循環することによって提供される利点は、数
えきれないほどある。例えば、排気されるガスを再循環
することによって、ＮＦ3とＦラジカルの両方が主排気
装置１１９へ排気される前に多数回処理チャンバ１１３
を通り移行できるので、ＮＦ3とＦの利用効率は著しく
増大される（例えば、ＮＦ3が解離され、そしてＦラジ
カルが反応して揮発性反応生成物を形成する尤度を増大
させる）。従って、Ｆラジカルはより効率的に利用され
るのでより少ないＮＦ3が必要とされ、より少ないＮＦ3
が消費されるので地球温暖化ガスの放出が低減され、そ
してより少ないＦラジカルが排気されるので有害な汚染
物の放出が低減される。更に、ＮＦ3は再循環され直接
的に排気されないから、リモートプラズマソース１１５
は、ＮＦ3が多数回リモートプラズマソース１１５を通
り移行でき、リモートプラズマソース１１５を通るその
最初の通過中に解離される必要はないから、低電力で動
作されてもよい。
【００１６】ＮＦ3、Ｆラジカル、やＦ2を再循環するこ
とが数えきれない利点を有してもよい一方で、反応生成
物の再循環は多分望ましくない。例えば、ＳｉＦ4が
「再循環」され、それによりそれがリモートプラズマソ
ース１１５にリサイクルライン１２１から流入する場
合、ＳｉＦ4はリモートプラズマソース１１５内で解離
する可能性があり、リモートプラズマソース１１５や処
理チャンバ１１３の内部表面上へＳｉを堆積してもよい
（例えば、リモートプラズマソース１１５を破損し、や
処理チャンバ１１３をクリーニングする目的を無にす
る）。図１を再度参照すると、揮発性反応生成物（例え
ば、ＳｉＦ4）および他の汚染物質の再循環を低減する
（その一方で、再循環されるＮＦ3、Ｆラジカル、やＦ2
を許容する）ために、処理チャンバ１１３は、反応生成
物や汚染物質をガスの噴流から除去する何れか既知の方
法を採用してもよい。例えば、ポンプ１１７やリサイク
ルライン１２１は、超音波モジュール（例えば、図１で
の超音波モジュール１２３）を採用してもよく、それ
は、この技術で既知のように、超音波技術を採用して重
量や分子の対称性に基づき種を分離する（例えば、Ｓｉ
Ｆ4からＳｉを分離する）。代替として（または追加と
して）、粒子フィルタ装置（例えば、図１でのフィルタ
１２５）、例えば、従来の機械的フィルタ、従来の膜、
従来の静電捕捉装置、磁気型式分離４極装置、質量分離
装置、慣性を採用するターボ分子ポンプ等が、ポンプ１
１７やリサイクルライン１２１で採用されてもよく、リ
モートプラズマソース１１５や処理チャンバ１１３を通
る反応生成物や汚染物資の再循環を阻止する。そのよう
な粒子フィルタ装置は、基になるクリーニング／エッチ
ングプロセスのプロセスガス、反応性種、および反応生
成物の侵襲に対して耐性であるのが好ましい。リモート
プラズマソース１１５や処理チャンバ１１３を通る反応
生成物や汚染物資の再循環を阻止するようポンプ１１７
やリサイクルライン１２１内に採用されてもよい他の技
術や装置は、１９９５年９月２５日出願の米国特許出願
第０８／５３３，１７４号、１９９６年１０月３０日出
願の米国特許出願第０８／７４１，２３０号、１９９６
年１０月３０日出願の米国特許出願第０８／７４１，２
７２号、米国特許第６，０４５，６１８号に記述され、
各々はその全体を引用して本明細書に組込まれる。
とが数えきれない利点を有してもよい一方で、反応生成
物の再循環は多分望ましくない。例えば、ＳｉＦ4が
「再循環」され、それによりそれがリモートプラズマソ
ース１１５にリサイクルライン１２１から流入する場
合、ＳｉＦ4はリモートプラズマソース１１５内で解離
する可能性があり、リモートプラズマソース１１５や処
理チャンバ１１３の内部表面上へＳｉを堆積してもよい
（例えば、リモートプラズマソース１１５を破損し、や
処理チャンバ１１３をクリーニングする目的を無にす
る）。図１を再度参照すると、揮発性反応生成物（例え
ば、ＳｉＦ4）および他の汚染物質の再循環を低減する
（その一方で、再循環されるＮＦ3、Ｆラジカル、やＦ2
を許容する）ために、処理チャンバ１１３は、反応生成
物や汚染物質をガスの噴流から除去する何れか既知の方
法を採用してもよい。例えば、ポンプ１１７やリサイク
ルライン１２１は、超音波モジュール（例えば、図１で
の超音波モジュール１２３）を採用してもよく、それ
は、この技術で既知のように、超音波技術を採用して重
量や分子の対称性に基づき種を分離する（例えば、Ｓｉ
Ｆ4からＳｉを分離する）。代替として（または追加と
して）、粒子フィルタ装置（例えば、図１でのフィルタ
１２５）、例えば、従来の機械的フィルタ、従来の膜、
従来の静電捕捉装置、磁気型式分離４極装置、質量分離
装置、慣性を採用するターボ分子ポンプ等が、ポンプ１
１７やリサイクルライン１２１で採用されてもよく、リ
モートプラズマソース１１５や処理チャンバ１１３を通
る反応生成物や汚染物資の再循環を阻止する。そのよう
な粒子フィルタ装置は、基になるクリーニング／エッチ
ングプロセスのプロセスガス、反応性種、および反応生
成物の侵襲に対して耐性であるのが好ましい。リモート
プラズマソース１１５や処理チャンバ１１３を通る反応
生成物や汚染物資の再循環を阻止するようポンプ１１７
やリサイクルライン１２１内に採用されてもよい他の技
術や装置は、１９９５年９月２５日出願の米国特許出願
第０８／５３３，１７４号、１９９６年１０月３０日出
願の米国特許出願第０８／７４１，２３０号、１９９６
年１０月３０日出願の米国特許出願第０８／７４１，２
７２号、米国特許第６，０４５，６１８号に記述され、
各々はその全体を引用して本明細書に組込まれる。
【００１７】上記で説明した再循環プロセスの効率を改
善するために、上記で説明したプロセスと処理チャンバ
１１３の多くの変形が採用されてもよい。例えば、
Ｆ2、Ｆラジカル、反応生成物／汚染物質、および他の
「再循環」されたガスのリモートプラズマソース１１５
内への（ポンプ１１７からの）導入により、リモートプ
ラズマソース１１５内のプラズマの組成／インピーダン
スが変化する可能性がある。それ故に、（１）再循環さ
れるガスの一部分を直接処理チャンバ１１３内へ向け直
す（例えば、再循環されるガスがリモートプラズマソー
ス１１５内のプラズマに対して有する影響を低減するよ
う、図１の想像線で示す経路１２９経由でリモートプラ
ズマソース１１５を迂回させることによる）；（２）プ
ロセスガスソース１１４から追加のＮＦ3を、再循環さ
れる排気ガスと一緒に導入する（例えば、再循環される
ガスがリモートプラズマソース１１５内のプラズマに対
して有する影響を「希釈」する）；や（３）再循環され
るガスがプラズマに対して有する何れの影響を補償する
ようプラズマへ印加される電力を調節する（例えば、リ
モートプラズマソース１１５の電力整合システムを変更
することによって、代替の電力ソース（図示せず）を採
用することによる等）；ことが望ましいかもしれない。
善するために、上記で説明したプロセスと処理チャンバ
１１３の多くの変形が採用されてもよい。例えば、
Ｆ2、Ｆラジカル、反応生成物／汚染物質、および他の
「再循環」されたガスのリモートプラズマソース１１５
内への（ポンプ１１７からの）導入により、リモートプ
ラズマソース１１５内のプラズマの組成／インピーダン
スが変化する可能性がある。それ故に、（１）再循環さ
れるガスの一部分を直接処理チャンバ１１３内へ向け直
す（例えば、再循環されるガスがリモートプラズマソー
ス１１５内のプラズマに対して有する影響を低減するよ
う、図１の想像線で示す経路１２９経由でリモートプラ
ズマソース１１５を迂回させることによる）；（２）プ
ロセスガスソース１１４から追加のＮＦ3を、再循環さ
れる排気ガスと一緒に導入する（例えば、再循環される
ガスがリモートプラズマソース１１５内のプラズマに対
して有する影響を「希釈」する）；や（３）再循環され
るガスがプラズマに対して有する何れの影響を補償する
ようプラズマへ印加される電力を調節する（例えば、リ
モートプラズマソース１１５の電力整合システムを変更
することによって、代替の電力ソース（図示せず）を採
用することによる等）；ことが望ましいかもしれない。
【００１８】一定の状況では、リモートプラズマソース
１１５を削除すること、またはリモートプラズマソース
を一定時間のみ使用することは、（例えば、一定時間の
みリモートプラズマソース１１５を通る再循環されるガ
スを迂回させることによって）可能であってもよい。例
えば、本発明に従い、ポンプ１１７を処理チャンバ１１
３に隣接して置くことによって、および比較的短いリサ
イクルライン１２１を採用することによって、幾つかの
場合には、処理チャンバから圧送されるＦラジカルは、
Ｆラジカルが再結合してＦ2を形成する前に、リサイク
ルライン１２１と経路１２９経由で処理チャンバ１１３
へ再導入されてもよい（例えば、ケイ素含有材料のエッ
チングで非効率な比較的安定した種）。従って、そのよ
うな場合には、充分な数のＦラジカルが再結合前に再循
環できる場合、リモートプラズマソース１１５は必要と
されないかもしれない。
１１５を削除すること、またはリモートプラズマソース
を一定時間のみ使用することは、（例えば、一定時間の
みリモートプラズマソース１１５を通る再循環されるガ
スを迂回させることによって）可能であってもよい。例
えば、本発明に従い、ポンプ１１７を処理チャンバ１１
３に隣接して置くことによって、および比較的短いリサ
イクルライン１２１を採用することによって、幾つかの
場合には、処理チャンバから圧送されるＦラジカルは、
Ｆラジカルが再結合してＦ2を形成する前に、リサイク
ルライン１２１と経路１２９経由で処理チャンバ１１３
へ再導入されてもよい（例えば、ケイ素含有材料のエッ
チングで非効率な比較的安定した種）。従って、そのよ
うな場合には、充分な数のＦラジカルが再結合前に再循
環できる場合、リモートプラズマソース１１５は必要と
されないかもしれない。
【００１９】Ｆラジカル再結合の可能性を更に減らすた
めに、プロセスガスソース１１４によって導入されるＮ
Ｆ3は、Ｎ、Ａｒ、Ｈｅ、またはその他の非反応性ガス
で（例えば、Ｆラジカルを空間的に分離しその再結合を
阻止するよう）希釈されてもよい。代替として、ＮＦ3
は、振動で励起された非反応性ガス（例えば、Ｎ、Ａ
ｒ、Ｈｅ）で希釈されることができ、それは、プロセス
ガスソース１１４から下流で（例えば、処理チャンバ１
１３、ポンプ１１７、またはリサイクルライン１２１内
で）エネルギーを解放してもよく、Ｆ2分子を切断する
かまたはＦ2分子を形成することを抑制する。別個のプ
ラズマソース（例えば、リモートプラズマソース１１５
以外の）も、再循環されるＮＦ3やＦ2を選択的にイオン
化し、その一方でＳｉＦ4および他の反応生成物をイオ
ン化しないよう採用されてもよい。例えば、処理チャン
バ１１３内のプラズマソース（図示せず）は、プラズマ
電力の適切な選択を通して、再循環されるＮＦ3やＦ2を
選択的にイオン化するよう採用されてもよい。所望の場
合、非プラズマイオン化手法またはその他の反応性種ジ
ェネレータ、例えば、紫外線放射ソースまたはその他の
放射線ソースは、再循環されるＮＦ3やＦ2を、しかしＳ
ｉＦ4をでなく選択的にイオン化するよう採用されても
よい。一般的に、低い電力レベルをプロセスガスソース
１１４からのＮＦ 3を解離するよう採用されてもよいの
で（例えば、ＮＦ3は再循環され、低い地球温暖化ガス
放出を達成するために９９％効率で解離される必要はな
いので）、リモートプラズマソース１１５の代りにプロ
セスチャンバのプラズマソースが、ＮＦ3を解離するよ
う採用されてもよいことに注目されたい。
めに、プロセスガスソース１１４によって導入されるＮ
Ｆ3は、Ｎ、Ａｒ、Ｈｅ、またはその他の非反応性ガス
で（例えば、Ｆラジカルを空間的に分離しその再結合を
阻止するよう）希釈されてもよい。代替として、ＮＦ3
は、振動で励起された非反応性ガス（例えば、Ｎ、Ａ
ｒ、Ｈｅ）で希釈されることができ、それは、プロセス
ガスソース１１４から下流で（例えば、処理チャンバ１
１３、ポンプ１１７、またはリサイクルライン１２１内
で）エネルギーを解放してもよく、Ｆ2分子を切断する
かまたはＦ2分子を形成することを抑制する。別個のプ
ラズマソース（例えば、リモートプラズマソース１１５
以外の）も、再循環されるＮＦ3やＦ2を選択的にイオン
化し、その一方でＳｉＦ4および他の反応生成物をイオ
ン化しないよう採用されてもよい。例えば、処理チャン
バ１１３内のプラズマソース（図示せず）は、プラズマ
電力の適切な選択を通して、再循環されるＮＦ3やＦ2を
選択的にイオン化するよう採用されてもよい。所望の場
合、非プラズマイオン化手法またはその他の反応性種ジ
ェネレータ、例えば、紫外線放射ソースまたはその他の
放射線ソースは、再循環されるＮＦ3やＦ2を、しかしＳ
ｉＦ4をでなく選択的にイオン化するよう採用されても
よい。一般的に、低い電力レベルをプロセスガスソース
１１４からのＮＦ 3を解離するよう採用されてもよいの
で（例えば、ＮＦ3は再循環され、低い地球温暖化ガス
放出を達成するために９９％効率で解離される必要はな
いので）、リモートプラズマソース１１５の代りにプロ
セスチャンバのプラズマソースが、ＮＦ3を解離するよ
う採用されてもよいことに注目されたい。
【００２０】コントローラ１３１（例えば、一つ以上の
従来のマイクロプロセッサまたはマイクロコントロー
ラ）が、プロセスガスのソース１１４、リモートプラズ
マソース１１５、ポンプ１１７、主排気装置１１９、リ
サイクルライン１２１（例えば、コントローラ１３１
を、図示しないスロットル弁へ結合することによっ
て）、超音波モジュール１２３、やフィルタ１２５の一
つ以上へ結合でき、本発明に従い処理システム１１１に
（例えば、クリーニングまたはエッチング中に処理チャ
ンバ１１３から圧送されるガスの少なくとも一部分を再
循環するよう、再循環されるガスの量を制御するよう、
クリーニングまたはエッチング中に処理チャンバ１１３
の動作を制御するよう、超音波モジュール１２３やフィ
ルタ１２５の動作を制御するよう等）指示するためのコ
ンピュータプログラムコードを含んでもよい。
従来のマイクロプロセッサまたはマイクロコントロー
ラ）が、プロセスガスのソース１１４、リモートプラズ
マソース１１５、ポンプ１１７、主排気装置１１９、リ
サイクルライン１２１（例えば、コントローラ１３１
を、図示しないスロットル弁へ結合することによっ
て）、超音波モジュール１２３、やフィルタ１２５の一
つ以上へ結合でき、本発明に従い処理システム１１１に
（例えば、クリーニングまたはエッチング中に処理チャ
ンバ１１３から圧送されるガスの少なくとも一部分を再
循環するよう、再循環されるガスの量を制御するよう、
クリーニングまたはエッチング中に処理チャンバ１１３
の動作を制御するよう、超音波モジュール１２３やフィ
ルタ１２５の動作を制御するよう等）指示するためのコ
ンピュータプログラムコードを含んでもよい。
【００２１】図２は、本発明の処理システム２１１の側
面線図であり、それは図１の本発明の処理システム１１
１に対する実施例の実施の形態を表す。図２を参照し
て、本発明の処理システム２１１は、前駆体ガスのソー
ス２１４（例えば、ＮＦ3のソース）へリモートプラズ
マソース２１５経由で結合され、そしてポンプ２１７
（例えば、機械的ポンプ、ターボ分子ポンプ等）へ結合
される堆積チャンバ２１３を備える。ポンプ２１７は、
主排気装置２１９（例えば、無塵室の主排気装置等の複
数の処理チャンバによって使用される排気装置）へ結合
され、リサイクルライン２２１は、ポンプ２１７とリモ
ートプラズマソース２１５との間に結合される。ポンプ
２１７は、堆積チャンバ２１３に隣接して位置決めさ
れ、反応性種が処理チャンバからポンプ２１７へ移行す
る場合に、少なくとも一つの反応性種（例えば、Ｆ）の
再結合を低減し、リサイクルライン２２１も、比較的短
い長さを有するように（例えば、下に説明するように、
反応性種がポンプ２１７から、リモートプラズマソース
２１５へや堆積チャンバ２１３へ、移行する場合に、少
なくとも一つの反応性種の再結合を低減するよう）構成
される。ポンプ２１７やリサイクルライン１２１は、超
音波モジュール２２３や粒子フィルタ装置２２５を採用
してもよく、以前に説明したように反応性生成物／汚染
物質の再循環を低減する。スロットル弁（図示せず）
は、ポンプ２１７と粒子フィルタ装置２２５との間に採
用されてもよく、チャンバ２１３から圧送されそこへ再
循環されるガスの量を微調整する。
面線図であり、それは図１の本発明の処理システム１１
１に対する実施例の実施の形態を表す。図２を参照し
て、本発明の処理システム２１１は、前駆体ガスのソー
ス２１４（例えば、ＮＦ3のソース）へリモートプラズ
マソース２１５経由で結合され、そしてポンプ２１７
（例えば、機械的ポンプ、ターボ分子ポンプ等）へ結合
される堆積チャンバ２１３を備える。ポンプ２１７は、
主排気装置２１９（例えば、無塵室の主排気装置等の複
数の処理チャンバによって使用される排気装置）へ結合
され、リサイクルライン２２１は、ポンプ２１７とリモ
ートプラズマソース２１５との間に結合される。ポンプ
２１７は、堆積チャンバ２１３に隣接して位置決めさ
れ、反応性種が処理チャンバからポンプ２１７へ移行す
る場合に、少なくとも一つの反応性種（例えば、Ｆ）の
再結合を低減し、リサイクルライン２２１も、比較的短
い長さを有するように（例えば、下に説明するように、
反応性種がポンプ２１７から、リモートプラズマソース
２１５へや堆積チャンバ２１３へ、移行する場合に、少
なくとも一つの反応性種の再結合を低減するよう）構成
される。ポンプ２１７やリサイクルライン１２１は、超
音波モジュール２２３や粒子フィルタ装置２２５を採用
してもよく、以前に説明したように反応性生成物／汚染
物質の再循環を低減する。スロットル弁（図示せず）
は、ポンプ２１７と粒子フィルタ装置２２５との間に採
用されてもよく、チャンバ２１３から圧送されそこへ再
循環されるガスの量を微調整する。
【００２２】本発明の少なくとも一つの実施の形態で
は、堆積チャンバ２１３、リモートプラズマチャンバ２
１５、ポンプ２１７、およびリサイクルライン２２１
は、モジュラーユニット２２２（想像線で示す）を形成
できる。加えて、ポンプ２１７やリサイクルライン２２
１は、堆積チャンバ２１３より上またはより下に位置決
めでき、それによりシステムのフットプリントは最小と
なる。モジュラーユニット２２２は可動式であってもよ
い（例えば、想像線で示す車輪２２２ａ−ｂによって表
されるように）。
は、堆積チャンバ２１３、リモートプラズマチャンバ２
１５、ポンプ２１７、およびリサイクルライン２２１
は、モジュラーユニット２２２（想像線で示す）を形成
できる。加えて、ポンプ２１７やリサイクルライン２２
１は、堆積チャンバ２１３より上またはより下に位置決
めでき、それによりシステムのフットプリントは最小と
なる。モジュラーユニット２２２は可動式であってもよ
い（例えば、想像線で示す車輪２２２ａ−ｂによって表
されるように）。
【００２３】本発明の処理システム２１１の基礎になり
得る実施例の処理システムは、アプライドマテリアルズ
社により製造される ＤｘＺチャンバ、アプライドコマ
ツテクノロジー社により製造され米国特許第５，７８
８，７７８号に記述されるＡＫＴ−１６００ＰＥＣＶＤ
システム、アプライドマテリアルズ社により製造され米
国特許第５，８１２，４０３号に記述されるＧＩＧＡＦ
ＩＬＬ処理システムを挙げることができる。
得る実施例の処理システムは、アプライドマテリアルズ
社により製造される ＤｘＺチャンバ、アプライドコマ
ツテクノロジー社により製造され米国特許第５，７８
８，７７８号に記述されるＡＫＴ−１６００ＰＥＣＶＤ
システム、アプライドマテリアルズ社により製造され米
国特許第５，８１２，４０３号に記述されるＧＩＧＡＦ
ＩＬＬ処理システムを挙げることができる。
【００２４】堆積チャンバ２１３は、処理ガスとクリー
ニングガスを、堆積チャンバ２１３へ送出するための開
口２２７ａ−ｕおよび裏打プレート２２９を持つガス分
配プレート２２７と、堆積チャンバ２１３内で処理され
る基板２３３を支持するためのサセプタ２３１とを備え
る。サセプタ２３１は、基板２３３の温度を処理温度へ
上昇させ、そして処理中に基板２３３を処理温度に維持
するための加熱器制御部２３７へ結合される加熱器素子
２３５（例えば、抵抗性加熱器）を含む。
ニングガスを、堆積チャンバ２１３へ送出するための開
口２２７ａ−ｕおよび裏打プレート２２９を持つガス分
配プレート２２７と、堆積チャンバ２１３内で処理され
る基板２３３を支持するためのサセプタ２３１とを備え
る。サセプタ２３１は、基板２３３の温度を処理温度へ
上昇させ、そして処理中に基板２３３を処理温度に維持
するための加熱器制御部２３７へ結合される加熱器素子
２３５（例えば、抵抗性加熱器）を含む。
【００２５】昇降機構２３９がサセプタ２３１へ結合さ
れ、下に説明するように、基板２３３をサセプタ２３１
から持上げることを可能にする。具体的には、（リフト
ピンホルダ２４３によって固定的に保持される）複数の
リフトピン２４１は、（複数のリフトピン開口２４５を
通り）サセプタ２３１を貫通し、それにより、サセプタ
２３１が昇降機構２３９によって下降される場合に、基
板２３３に接触してサセプタ２３１から持上げる。更
に、堆積チャンバ２１３は、チャンバ壁上に蓄積する材
料を遮断し、そして除去されクリーニングが可能なチャ
ンバ壁裏張り２４７、および基板２３３の縁に張出し、
それによって基板２３３の縁上に堆積即ち蓄積する材料
を阻止する陰フレーム２４９を備える。
れ、下に説明するように、基板２３３をサセプタ２３１
から持上げることを可能にする。具体的には、（リフト
ピンホルダ２４３によって固定的に保持される）複数の
リフトピン２４１は、（複数のリフトピン開口２４５を
通り）サセプタ２３１を貫通し、それにより、サセプタ
２３１が昇降機構２３９によって下降される場合に、基
板２３３に接触してサセプタ２３１から持上げる。更
に、堆積チャンバ２１３は、チャンバ壁上に蓄積する材
料を遮断し、そして除去されクリーニングが可能なチャ
ンバ壁裏張り２４７、および基板２３３の縁に張出し、
それによって基板２３３の縁上に堆積即ち蓄積する材料
を阻止する陰フレーム２４９を備える。
【００２６】上記で説明した機能に加えて、ガス分配プ
レート２２７とサセプタ２３１はまた、堆積チャンバ２
１３内でプラズマを生成するために、それぞれ平行プレ
ート上側および下側電極としての役目を果す。例えば、
サセプタ２３１は接地され、ガス分配プレート２２７は
ＲＦジェネレータ２５１へ結合されてもよい。それによ
り、ＲＦプラズマは、ガス分配プレート２２７とサセプ
タ２３１との間に、ＲＦジェネレータ２５１によってそ
こへ供給されるＲＦ電力の印加により生成されてもよ
い。
レート２２７とサセプタ２３１はまた、堆積チャンバ２
１３内でプラズマを生成するために、それぞれ平行プレ
ート上側および下側電極としての役目を果す。例えば、
サセプタ２３１は接地され、ガス分配プレート２２７は
ＲＦジェネレータ２５１へ結合されてもよい。それによ
り、ＲＦプラズマは、ガス分配プレート２２７とサセプ
タ２３１との間に、ＲＦジェネレータ２５１によってそ
こへ供給されるＲＦ電力の印加により生成されてもよ
い。
【００２７】更に、処理システム２１１は、第１ガス供
給システム２５３を備え、それは堆積チャンバ２１３の
取入口２５５へ、裏打プレート２２９とガス分配プレー
ト２２７を通しそこへ処理ガスを供給するために結合さ
れる。第１ガス供給システム２５３は、堆積チャンバ２
１３の取入口２５５へ結合される弁コントローラシステ
ム２５７（例えば、コンピュータ制御の質量流量コント
ローラ、流量計等）、および弁コントローラシステム２
５７へ結合される複数のプロセスガスソース２５９ａ、
２５９ｂを備える。弁コントローラシステム２５７は、
堆積チャンバ２１３への処理ガスの流量を調整する。採
用される特定の処理ガスは、堆積チャンバ２１３内で堆
積されている材料に依存する。
給システム２５３を備え、それは堆積チャンバ２１３の
取入口２５５へ、裏打プレート２２９とガス分配プレー
ト２２７を通しそこへ処理ガスを供給するために結合さ
れる。第１ガス供給システム２５３は、堆積チャンバ２
１３の取入口２５５へ結合される弁コントローラシステ
ム２５７（例えば、コンピュータ制御の質量流量コント
ローラ、流量計等）、および弁コントローラシステム２
５７へ結合される複数のプロセスガスソース２５９ａ、
２５９ｂを備える。弁コントローラシステム２５７は、
堆積チャンバ２１３への処理ガスの流量を調整する。採
用される特定の処理ガスは、堆積チャンバ２１３内で堆
積されている材料に依存する。
【００２８】第１ガス供給システム２５３に加えて、処
理システム２１１は第２ガス供給システム２６１を備
え、それは堆積チャンバ２１３の取入口２５５へ（リモ
ートプラズマソース２１５経由で）、堆積チャンバ２１
３のクリーニング中に（例えば、チャンバ２１３の種々
の内部表面から蓄積された材料を除去するよう）そこへ
クリーニングガスを供給するために結合される。第２ガ
ス供給システム２６１は、リモートプラズマソース２１
５へそれぞれ弁コントローラシステム２６９と弁コント
ローラシステム２７１経由で結合される前駆体ガスソー
ス２１４と搬送ガスソース２６７を備える。普通の前駆
体クリーニングガスは、この技術で既知のように、ＮＦ
3、ＣＦ4、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｃｌ6等を含
む。搬送ガスは、採用される場合、採用されているクリ
ーニングプロセスに適合する何れのガスを含んでもよい
（例えば、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、酸素
等）。前駆体ガスソースと搬送ガスソース２１４、２６
７は、所望の場合、前駆体ガスと搬送ガスの適性な混合
物を含有する単一のガスソースで構成されてもよい。
理システム２１１は第２ガス供給システム２６１を備
え、それは堆積チャンバ２１３の取入口２５５へ（リモ
ートプラズマソース２１５経由で）、堆積チャンバ２１
３のクリーニング中に（例えば、チャンバ２１３の種々
の内部表面から蓄積された材料を除去するよう）そこへ
クリーニングガスを供給するために結合される。第２ガ
ス供給システム２６１は、リモートプラズマソース２１
５へそれぞれ弁コントローラシステム２６９と弁コント
ローラシステム２７１経由で結合される前駆体ガスソー
ス２１４と搬送ガスソース２６７を備える。普通の前駆
体クリーニングガスは、この技術で既知のように、ＮＦ
3、ＣＦ4、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｃｌ6等を含
む。搬送ガスは、採用される場合、採用されているクリ
ーニングプロセスに適合する何れのガスを含んでもよい
（例えば、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、酸素
等）。前駆体ガスソースと搬送ガスソース２１４、２６
７は、所望の場合、前駆体ガスと搬送ガスの適性な混合
物を含有する単一のガスソースで構成されてもよい。
【００２９】動作では、堆積チャンバ２１３のその表面
から材料（例えば、Ｓｉ）除去するクリーニング中に、
前駆体ガス（例えば、ＮＦ3）が、前駆体ガスソース２
１４からリモートプラズマソース２１５へ送出される。
前駆体ガスの流量レートは、弁コントローラシステム２
６９によって設定される。リモートプラズマソース２１
５は、前駆体ガスの一部分を活性化して一つ以上の反応
性種を形成し（例えば、ＮＦ3を解離してフッ素ラジカ
ルを形成し）、それは堆積チャンバ２１３へガス伝導配
管２６３を通り移行する。従って、リモートプラズマソ
ース２１５は、堆積チャンバ２１３へ結合され、反応性
種をそこへ送出する「反応性種ジェネレータ」として役
目を果す。サセプタ２３１とガス分配プレート２２７は
また、その間へ印加されるＲＦ電力が前駆体ガスを解離
し得るので、堆積チャンバ２１３へ結合される反応性種
ジェネレータとして役目を果してもよいことに注目され
たい。
から材料（例えば、Ｓｉ）除去するクリーニング中に、
前駆体ガス（例えば、ＮＦ3）が、前駆体ガスソース２
１４からリモートプラズマソース２１５へ送出される。
前駆体ガスの流量レートは、弁コントローラシステム２
６９によって設定される。リモートプラズマソース２１
５は、前駆体ガスの一部分を活性化して一つ以上の反応
性種を形成し（例えば、ＮＦ3を解離してフッ素ラジカ
ルを形成し）、それは堆積チャンバ２１３へガス伝導配
管２６３を通り移行する。従って、リモートプラズマソ
ース２１５は、堆積チャンバ２１３へ結合され、反応性
種をそこへ送出する「反応性種ジェネレータ」として役
目を果す。サセプタ２３１とガス分配プレート２２７は
また、その間へ印加されるＲＦ電力が前駆体ガスを解離
し得るので、堆積チャンバ２１３へ結合される反応性種
ジェネレータとして役目を果してもよいことに注目され
たい。
【００３０】リモートプラズマソース２１５によって生
成された一つ以上の反応性種は、取入口２５５を通り、
裏打プレート２２９を通り、ガス分配プレート２２７を
通り、そして堆積チャンバ２１３内へ移行する。搬送ガ
スは、搬送ガスソース２６７からリモートプラズマソー
ス２１５へ供給されてもよく、チャンバ２１３への一つ
以上の反応性種の輸送を援助、やＲＦプラズマがチャン
バクリーニング中に採用される場合に堆積チャンバ２１
３内でのチャンバクリーニングまたはプラズマ始動／安
定化を補助する。
成された一つ以上の反応性種は、取入口２５５を通り、
裏打プレート２２９を通り、ガス分配プレート２２７を
通り、そして堆積チャンバ２１３内へ移行する。搬送ガ
スは、搬送ガスソース２６７からリモートプラズマソー
ス２１５へ供給されてもよく、チャンバ２１３への一つ
以上の反応性種の輸送を援助、やＲＦプラズマがチャン
バクリーニング中に採用される場合に堆積チャンバ２１
３内でのチャンバクリーニングまたはプラズマ始動／安
定化を補助する。
【００３１】搬送ガスソース２６７によって供給される
搬送ガスはまた、リモートプラズマソース２１５によっ
て生成される反応性種を希釈する役目を果たすことがで
き、反応性プラズマソース２１５から下流で（例えば、
堆積チャンバ２１３、ポンプ２１７、またはリサイクル
ライン２２１内で）エネルギーを解放する可能性のある
振動で励起された非反応性ガスを含むことができ、再結
合した反応性種（例えば、Ｆ2分子）を切断するかまた
は反応性種を再結合することを抑制する。
搬送ガスはまた、リモートプラズマソース２１５によっ
て生成される反応性種を希釈する役目を果たすことがで
き、反応性プラズマソース２１５から下流で（例えば、
堆積チャンバ２１３、ポンプ２１７、またはリサイクル
ライン２２１内で）エネルギーを解放する可能性のある
振動で励起された非反応性ガスを含むことができ、再結
合した反応性種（例えば、Ｆ2分子）を切断するかまた
は反応性種を再結合することを抑制する。
【００３２】リモートプラズマソース２１５内で形成さ
れた反応性種が堆積チャンバ２１５に流入すると、反応
性種の一部分は、チャンバ表面と反応して揮発性反応生
成物（例えば、ＮＦ3が前駆体ガスの場合、ＳｉＦ4）を
形成する。「未反応」の反応性種（例えば、未反応のＦ
ラジカル）、何れの不解離の前駆体ガスと揮発性反応生
成物は、堆積チャンバ２１３からポンプ２１７経由で、
反応性種の再結合からの何れの副生成物（例えば、Ｆラ
ジカルから形成されるＦ2）と一緒に圧送される。
れた反応性種が堆積チャンバ２１５に流入すると、反応
性種の一部分は、チャンバ表面と反応して揮発性反応生
成物（例えば、ＮＦ3が前駆体ガスの場合、ＳｉＦ4）を
形成する。「未反応」の反応性種（例えば、未反応のＦ
ラジカル）、何れの不解離の前駆体ガスと揮発性反応生
成物は、堆積チャンバ２１３からポンプ２１７経由で、
反応性種の再結合からの何れの副生成物（例えば、Ｆラ
ジカルから形成されるＦ2）と一緒に圧送される。
【００３３】従来のクリーニングプロセスのように、堆
積チャンバ２１３から圧送されるガスの一部分は、主排
気装置２１９経由で排気されてもよい。しかし、従来の
クリーニングプロセスとは異なり、堆積チャンバ２１３
から圧送されるガスの少なくとも一部分は、リサイクル
ライン２２１経由で再循環される。具体的には、リサイ
クルライン２２１は、堆積チャンバ２１３から圧送され
るガス（例えば、Ｆラジカル等の反応性種、Ｆ2等の再
結合された反応性種、ＮＦ3等の前駆体ガス等）の一部
分を、リモートプラズマソース２１５へ（または、図１
を参照して以前に説明したように、堆積チャンバ２１３
へ直接的に）戻る方向へ向け、ここで、何れの再循環さ
れた前駆体ガス（例えば、ＮＦ3）および再結合された
反応性種（例えば、Ｆ2）は解離される可能性があり、
追加の反応性種（例えば、Ｆラジカル）を形成する。次
に、追加の反応性種は、堆積チャンバ２１３へ導入され
てもよい。堆積チャンバ２１３から圧送されるガスの少
なくとも一部分を再循環するプロセスは、堆積チャンバ
２１３が所望レベルにクリーニングされるまで、繰返さ
れる。処理チャンバ１１３、リモートプラズマソース２
１５、ポンプ２１７、およびリサイクルライン２２１
は、ガスを連続的に再循環する「閉経路」を形成するこ
とができる。
積チャンバ２１３から圧送されるガスの一部分は、主排
気装置２１９経由で排気されてもよい。しかし、従来の
クリーニングプロセスとは異なり、堆積チャンバ２１３
から圧送されるガスの少なくとも一部分は、リサイクル
ライン２２１経由で再循環される。具体的には、リサイ
クルライン２２１は、堆積チャンバ２１３から圧送され
るガス（例えば、Ｆラジカル等の反応性種、Ｆ2等の再
結合された反応性種、ＮＦ3等の前駆体ガス等）の一部
分を、リモートプラズマソース２１５へ（または、図１
を参照して以前に説明したように、堆積チャンバ２１３
へ直接的に）戻る方向へ向け、ここで、何れの再循環さ
れた前駆体ガス（例えば、ＮＦ3）および再結合された
反応性種（例えば、Ｆ2）は解離される可能性があり、
追加の反応性種（例えば、Ｆラジカル）を形成する。次
に、追加の反応性種は、堆積チャンバ２１３へ導入され
てもよい。堆積チャンバ２１３から圧送されるガスの少
なくとも一部分を再循環するプロセスは、堆積チャンバ
２１３が所望レベルにクリーニングされるまで、繰返さ
れる。処理チャンバ１１３、リモートプラズマソース２
１５、ポンプ２１７、およびリサイクルライン２２１
は、ガスを連続的に再循環する「閉経路」を形成するこ
とができる。
【００３４】説明したように、堆積チャンバ２１３等の
処理チャンバから圧送されるガスの一部分を再循環する
ことによって提供される利点は、数えきれないほどあ
る。例えば、排気されるガスを再循環することによっ
て、前駆体ガスと反応性種の利用効率は、両方が排気さ
れる前に多数回処理チャンバを通り移行できるので、著
しく増大する（例えば、前駆体ガスが解離され、そして
反応性種が反応して不揮発性反応生成物を形成する可能
性を増大させる）。従って、より少ない前駆体ガスが必
要とされ、より少ない汚染物が排気される。更に、前駆
体ガス（例えば、ＮＦ3）は再循環され直接的に排気さ
れないので、リモートプラズマソースは、（例えば、前
駆体ガスは多数回リモートプラズマソースを通り移行で
き、リモートプラズマソースを通るその最初の通過中に
解離される必要はないので）低電力で動作されてもよ
い。表１は、従来のＮＦ3クリーニングプロセスのため
の前駆体ガスの流量レート、電力レベル、および放出さ
れる有害な大気汚染物と、図２の本発明の構成（例え
ば、堆積チャンバ２１３に隣接するポンプ２１７および
短い長さのリサイクルライン２２１、その両方は反応性
種の再結合を低減する）を採用するＮＦ3クリーニング
プロセスのための予測される前駆体ガスの流量レート、
電力レベル、および放出される有害な空気汚染物との間
の比較を一覧表にする。表１に示すように、図２の本発
明の処理システム２１１の使用により、ＮＦ3の消費量
は２〜４倍低減され、リモートプラズマの電力レベルは
約３倍低減され、そして有害な空気汚染物（例えば、Ｆ
2）の放出は約１０倍以上低減されることが予測され
る。
処理チャンバから圧送されるガスの一部分を再循環する
ことによって提供される利点は、数えきれないほどあ
る。例えば、排気されるガスを再循環することによっ
て、前駆体ガスと反応性種の利用効率は、両方が排気さ
れる前に多数回処理チャンバを通り移行できるので、著
しく増大する（例えば、前駆体ガスが解離され、そして
反応性種が反応して不揮発性反応生成物を形成する可能
性を増大させる）。従って、より少ない前駆体ガスが必
要とされ、より少ない汚染物が排気される。更に、前駆
体ガス（例えば、ＮＦ3）は再循環され直接的に排気さ
れないので、リモートプラズマソースは、（例えば、前
駆体ガスは多数回リモートプラズマソースを通り移行で
き、リモートプラズマソースを通るその最初の通過中に
解離される必要はないので）低電力で動作されてもよ
い。表１は、従来のＮＦ3クリーニングプロセスのため
の前駆体ガスの流量レート、電力レベル、および放出さ
れる有害な大気汚染物と、図２の本発明の構成（例え
ば、堆積チャンバ２１３に隣接するポンプ２１７および
短い長さのリサイクルライン２２１、その両方は反応性
種の再結合を低減する）を採用するＮＦ3クリーニング
プロセスのための予測される前駆体ガスの流量レート、
電力レベル、および放出される有害な空気汚染物との間
の比較を一覧表にする。表１に示すように、図２の本発
明の処理システム２１１の使用により、ＮＦ3の消費量
は２〜４倍低減され、リモートプラズマの電力レベルは
約３倍低減され、そして有害な空気汚染物（例えば、Ｆ
2）の放出は約１０倍以上低減されることが予測され
る。
【００３５】
【表１】
【００３６】ここでの説明は本発明の好ましい実施の形
態のみを開示しており、本発明の範囲内に該当する上記
で開示された装置と方法の変更は、当該技術に精通する
者にとって容易に明らかであろう。例えば、本発明は主
としてエッチングおよびクリーニングプロセスを参照し
て説明してきたが、本発明は、他のプロセス（例えば、
非半導体プロセス）への適用性を有することが理解され
よう。
態のみを開示しており、本発明の範囲内に該当する上記
で開示された装置と方法の変更は、当該技術に精通する
者にとって容易に明らかであろう。例えば、本発明は主
としてエッチングおよびクリーニングプロセスを参照し
て説明してきたが、本発明は、他のプロセス（例えば、
非半導体プロセス）への適用性を有することが理解され
よう。
【００３７】従って、本発明はその好ましい実施の形態
に関連して開示されたが、先に記載の特許請求の範囲に
よって定義されるような、本発明の精神と範囲内に他の
実施の形態が該当してもよいことは理解されねばならな
い。
に関連して開示されたが、先に記載の特許請求の範囲に
よって定義されるような、本発明の精神と範囲内に他の
実施の形態が該当してもよいことは理解されねばならな
い。
【図１】本発明の処理システムの側面線図である。
【図２】図１の本発明の処理システムのための実施例の
実施の形態を表す本発明の処理システムの側面線図であ
る。
実施の形態を表す本発明の処理システムの側面線図であ
る。
１１４…プロセスガス、１１５…リモートプラズマソー
ス、１１３…プロセスチャンバ、１１７…ポンプ、１１
９…主排気装置、１３１…コントローラ。
ス、１１３…プロセスチャンバ、１１７…ポンプ、１１
９…主排気装置、１３１…コントローラ。
フロントページの続き (72)発明者 セバスチャン ラオウクス アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， セニック ブルヴァード 10020 (72)発明者 ツトム タナカ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ニコルソン アヴェニ ュー 744 (72)発明者 トーマス ノワック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， フォージ ウェイ 20677 ナンバー 217 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA30 BC06 BD14 CA23 CA47 DA01 EB41 4K030 CA04 DA04 DA06 EA14 LA15 LA18 4K057 DA01 DB06 DD01 DE01 DE02 DE06 DE07 DE08 DE09 DE14 DM02 DM37 DM38 DM40 DN01 5F004 AA15 BA03 BB28 BC04 BC08 BD04 DA00 DA01 DA02 DA03 DA05 DA16 DA18 DA22 DA23 DA24 DA25 DA26 DB00 DB03 DB07 5F045 AA03 AC11 AC15 AC16 AC17 BB15 EB06 EG08 EG09
Claims (18)
- 【請求項１】 処理システムであって、 処理チャンバと、 処理チャンバに結合され、処理チャンバへガスを供給す
るよう構成されるガスソースと、 処理チャンバに隣接して配置され、処理チャンバに結合
され、処理チャンバからガスを圧送するよう構成される
ポンプと、 ポンプに結合され、処理チャンバから圧送されるガスの
少なくとも一部を処理チャンバへ戻し循環するよう構成
されるリサイクルラインとを備える処理システム - 【請求項２】 処理チャンバが、エッチングチャンバを
備える請求項１に記載の処理システム。 - 【請求項３】 ガスソースと処理チャンバの間に結合さ
れるリモートプラズマソースを更に備え、リモートプラ
ズマソースは、ガスが処理チャンバに流入する前に、ガ
スの少なくとも一部分を解離するよう構成される請求項
２に記載の処理システム。 - 【請求項４】 処理チャンバが、ガスを解離するよう構
成される反応性種ジェネレータを備える請求項２に記載
の処理システム。 - 【請求項５】 反応性種ジェネレータがプラズマソース
を備える請求項４に記載の処理システム。 - 【請求項６】 処理チャンバと、ポンプと、リサイクル
ラインが、処理システムのフットプリントを増大させな
いよう位置決めされる請求項２に記載の処理システム。 - 【請求項７】 リサイクルラインとポンプの少なくとも
一方が、処理チャンバからガスと共に圧送される反応生
成物と汚染物質の少なくとも一方を除去するよう構成さ
れるフィルタを備える請求項２に記載の処理システム。 - 【請求項８】 リサイクルラインとポンプの少なくとも
一方が、処理チャンバからガスと共に圧送される反応生
成物と汚染物質の少なくとも一方を分離するよう構成さ
れる超音波モジュールを備える請求項２に記載の処理シ
ステム。 - 【請求項９】 処理チャンバが、堆積チャンバを備える
請求項１に記載の処理システム。 - 【請求項１０】 ガスソースと処理チャンバの間に結合
されるリモートプラズマソースを更に備え、リモートプ
ラズマソースは、ガスが処理チャンバに流入する前にガ
スの少なくとも一部を解離するよう構成される請求項９
に記載の処理システム。 - 【請求項１１】 処理チャンバが、ガスを解離するよう
構成される反応性種ジェネレータを備える請求項９に記
載の処理システム。 - 【請求項１２】 処理チャンバと、ポンプと、リサイク
ルラインが、処理システムのフットプリントを増大させ
ないよう位置決めされる請求項９に記載の処理システ
ム。 - 【請求項１３】 リサイクルラインとポンプの少なくと
も一方が、処理チャンバからガスと共に圧送される反応
生成物と汚染物質の少なくとも一方を除去するよう構成
されるフィルタを備える請求項９に記載の処理システ
ム。 - 【請求項１４】 リサイクルラインとポンプの少なくと
も一方が、処理チャンバからガスと共に圧送される反応
生成物と汚染物質の少なくとも一方を分離するよう構成
される超音波モジュールを備える請求項９に記載の処理
システム。 - 【請求項１５】 堆積チャンバをクリーニングする方法
であって、 少なくとも一つのチャンバ部品の上に物質が蓄積するプ
ロセスを遂行するよう構成される処理チャンバを提供
し、 反応性種で処理チャンバをクリーニングして、当該少な
くとも一つのチャンバ部品より蓄積物質を除去し、 処理チャンバに隣接して配置されたポンプにより処理チ
ャンバから反応性種を圧送し、 処理チャンバから圧送される反応性種の少なくとも一部
を処理チャンバへ戻し循環する各操作を有する方法。 - 【請求項１６】 クリーニングガスの一部を解離するこ
とによって、反応性種を生成する操作を更に有する請求
項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 基板をエッチングする方法であって、 物質が基板から除去されるプロセスを遂行するよう構成
される処理チャンバを用意し、 処理チャンバ内に基板を配置し、 反応性種で基板をエッチングして物質を基板より除去
し、 処理チャンバに隣接して配置されたポンプで処理チャン
バから反応性種を圧送し、 処理チャンバから圧送された反応性種の少なくとも一部
を処理チャンバへ戻し循環する各操作を有する方法。 - 【請求項１８】 処理ガスの一部を解離することによっ
て反応性種を生成する操作を更に有する請求項１７に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59372900A | 2000-06-13 | 2000-06-13 | |
| US09/593729 | 2000-06-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002075973A true JP2002075973A (ja) | 2002-03-15 |
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