JP2002512440A - 差動プラズマパワーを使用して高アスペクト比ギャップのプロファイルを修正する方法および装置 - Google Patents
差動プラズマパワーを使用して高アスペクト比ギャップのプロファイルを修正する方法および装置Info
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
Abstract
(57)【要約】
半導体基板上の狭くて、高アスペクト比のギャップのプロファイルを修正する装置と方法は、ボイドフリーの様式でギャップを充填することに使用される。高密度プラズマの化学気相成長（ＨＤＰ−ＣＶＤ）装置１０における基板１７の示差加熱特性は、ギャップが充填される前にギャップがくっつくのを阻止する援助をする。プラズマを形成するコイル２９、３０間のパワー配分は、プラズマのスパッタエッチング成分の角度依存性を変更し、従って、示差加熱と独立して、または、それと共にギャップのプロファイルを修正することに使用できる。同時並列堆積／エッチングプロセス中に基板１７の裏側へ熱ソースを、加えることができ、示差加熱のプロファイル修正特性を更に強化する。
Description
【０００１】
本発明は集積回路の製造に関する。より詳細には、本発明は、トレンチをボイ
ドフリーの誘電体材料で充填するよう、基板上の高アスペクト比の該トレンチの
プロファイルを修正する方法と装置を含む技術を提供する。
ドフリーの誘電体材料で充填するよう、基板上の高アスペクト比の該トレンチの
プロファイルを修正する方法と装置を含む技術を提供する。
【０００２】
半導体デバイスの形状寸法は、そのサイズが減少し続けており、製造されるウ
ェーハ１枚当り、より多くのデバイス、そしてより高速のデバイスを提供してい
る。現在、デバイスによってはフィーチャ間の間隔が０．２５μｍ未満で製造さ
れ、場合によっては、デバイスのフィーチャ間の間隔は０．１８μｍ程しかない
。このフィーチャ間の間隔はトレンチの形態を取ることが多い。
ェーハ１枚当り、より多くのデバイス、そしてより高速のデバイスを提供してい
る。現在、デバイスによってはフィーチャ間の間隔が０．２５μｍ未満で製造さ
れ、場合によっては、デバイスのフィーチャ間の間隔は０．１８μｍ程しかない
。このフィーチャ間の間隔はトレンチの形態を取ることが多い。
【０００３】 フィーチャの高さが一定にとどまる場合、フィーチャ間の間隔を減らすことは
、フィーチャ間のトレンチのアスペクト比を高める。トレンチのアスペクト比は
、トレンチの高さのトレンチの幅に対する比である。例えば、深さが２μｍで、
ギャップが１μｍのトレンチのアスペクト比は２：１である。高アスペクト比を
有することが多いそのようなトレンチの２つの例は、基板上の、隔離トレンチと
、隣接するトレースによって形成されるトレンチとである。隔離トレンチは、ト
ランジスタ等のフィーチャ間で基板に形成され、導電性トレースは、普通には、
金属または他の導体の層をパターン化することによって形成される。
、フィーチャ間のトレンチのアスペクト比を高める。トレンチのアスペクト比は
、トレンチの高さのトレンチの幅に対する比である。例えば、深さが２μｍで、
ギャップが１μｍのトレンチのアスペクト比は２：１である。高アスペクト比を
有することが多いそのようなトレンチの２つの例は、基板上の、隔離トレンチと
、隣接するトレースによって形成されるトレンチとである。隔離トレンチは、ト
ランジスタ等のフィーチャ間で基板に形成され、導電性トレースは、普通には、
金属または他の導体の層をパターン化することによって形成される。
【０００４】 トレンチ内には、ドープまたは無ドープのシリコン酸化物ガラス (silicon ox
ide glass) のような材料が堆積されることが多い。堆積された材料は、基板ま
たは導電性配線を物理的または化学的な損傷から保護すること、トレンチの片側
をもう一方の側から電気的に絶縁すること、および後続のフィーチャを上へ構築
するための表面を提供することを含め、いくつかの目的に役立つことができる。
トレンチ充填材料を堆積するひとつの方法は、化学気相成長法（ＣＶＤ）による
ものであり、そこでは、ガスが反応するか分解されて、基板上に膜、すなわち層
を形成する。
ide glass) のような材料が堆積されることが多い。堆積された材料は、基板ま
たは導電性配線を物理的または化学的な損傷から保護すること、トレンチの片側
をもう一方の側から電気的に絶縁すること、および後続のフィーチャを上へ構築
するための表面を提供することを含め、いくつかの目的に役立つことができる。
トレンチ充填材料を堆積するひとつの方法は、化学気相成長法（ＣＶＤ）による
ものであり、そこでは、ガスが反応するか分解されて、基板上に膜、すなわち層
を形成する。
【０００５】 図１Ａから１Ｃは、狭いギャップを持つトレンチが充填される際に、ボイドが
形成されてしまうことを示している。従来のＣＶＤプロセスでは、トレンチが充
填されるにつれて、材料がトレンチの上側縁部上に蓄積するので、ギャップがく
っついてしまう可能性がある。これは、オーバーハング４を形成し、それが最終
的には併合して、堆積された材料内にボイド５を残すかもしれない。そのような
ボイドは、歩留りまたは信頼性の問題を引起こす可能性がある。
形成されてしまうことを示している。従来のＣＶＤプロセスでは、トレンチが充
填されるにつれて、材料がトレンチの上側縁部上に蓄積するので、ギャップがく
っついてしまう可能性がある。これは、オーバーハング４を形成し、それが最終
的には併合して、堆積された材料内にボイド５を残すかもしれない。そのような
ボイドは、歩留りまたは信頼性の問題を引起こす可能性がある。
【０００６】 トレンチが充填されるようにギャップを開いたままに保つためのひとつの方法
は、層が形成されているときに、堆積された材料の幾らかをスパッタエッチング
するプラズマプロセスを使用することである。堆積中にプラズマエッチングを用
いるとギャップは開いたままになるが、その理由は、プラズマスパッターエッチ
ングの速度が、エッチングされる材料の表面角に依存し、トレンチのコーナー部
でより高くなるからである。
は、層が形成されているときに、堆積された材料の幾らかをスパッタエッチング
するプラズマプロセスを使用することである。堆積中にプラズマエッチングを用
いるとギャップは開いたままになるが、その理由は、プラズマスパッターエッチ
ングの速度が、エッチングされる材料の表面角に依存し、トレンチのコーナー部
でより高くなるからである。
【０００７】 図２は、プラズマスパッター装置でのエッチング速度６が、表面角、すなわち
基板の水平面からの角度に従って変化することを示す。図２に示す例では、最大
エッチング速度７は水平に対して４５度で発生し、それは、トレンチのコーナー
部、つまり縁部でのエッチング速度を表す。図２は、トレンチのコーナー部での
エッチング速度が、図２に表された条件に対して、水平面（「フィールド」とし
ても知られる）におけるエッチング速度より約４倍大きいことを示す。堆積／エ
ッチングプロセスにおける角度上のエッチング速度と堆積速度８との間の差が、
図３に示す通り、トレンチの縁部で、オーバーハングでなくファセット９の形成
を許容するのである。材料の初期薄層が堆積された後、トレンチコーナー部での
エッチング速度が堆積速度と等しく、この領域で正味の堆積もエッチングも結果
として生じないことが、一般に望ましい。堆積速度をエッチング速度と均衡させ
ることにより、トレンチは下地のコーナー部を露出することなく、開いたままに
保たれるはずである。
基板の水平面からの角度に従って変化することを示す。図２に示す例では、最大
エッチング速度７は水平に対して４５度で発生し、それは、トレンチのコーナー
部、つまり縁部でのエッチング速度を表す。図２は、トレンチのコーナー部での
エッチング速度が、図２に表された条件に対して、水平面（「フィールド」とし
ても知られる）におけるエッチング速度より約４倍大きいことを示す。堆積／エ
ッチングプロセスにおける角度上のエッチング速度と堆積速度８との間の差が、
図３に示す通り、トレンチの縁部で、オーバーハングでなくファセット９の形成
を許容するのである。材料の初期薄層が堆積された後、トレンチコーナー部での
エッチング速度が堆積速度と等しく、この領域で正味の堆積もエッチングも結果
として生じないことが、一般に望ましい。堆積速度をエッチング速度と均衡させ
ることにより、トレンチは下地のコーナー部を露出することなく、開いたままに
保たれるはずである。
【０００８】 堆積プロセス中にプラズマエッチングによってトレンチを単純に充填すること
は、狭くて高アスペクト比のトレンチをボイドフリーの様式で充填する魅力的な
方式であるように思われる。しかし、この解決法はそれ程単純ではない。第１に
、層が堆積されている際に層をエッチングすることは、正味の堆積速度を低下さ
せ、それによって、プロセス時間と、それに関連するコストとを増大させる。第
２に、ギャップを開いたままに保つことと、トレンチの縁部を形成する材料内へ
エッチングを施すこととの差は、僅かであり得る。トレンチの縁部を形成する材
料へエッチングを施すことは、縁部を侵食し、それがデバイス性能に影響を及ぼ
すという理由で、また処理チャンバと基板とを汚染するという理由から望ましく
ない。トレンチ縁部がプラズマエッチングによって決して露出されないように、
狭い間隔のギャップの縁部をシールする、つまりライニングすることは困難であ
りまた曲芸的である。ギャップがくっついて閉じられ始める前に、非常に薄いラ
イニング層のみは堆積可能である。薄いライニング層は、トレンチを開いたまま
保つようにエッチングを施すとき、誤差に対して大した余裕をもたらすものでは
ない。一般に、より大きな面積にわたって必要とされるプロセス制御を維持する
ことは困難なので、大型ウェーハを均一に処理することは特に困難である。
は、狭くて高アスペクト比のトレンチをボイドフリーの様式で充填する魅力的な
方式であるように思われる。しかし、この解決法はそれ程単純ではない。第１に
、層が堆積されている際に層をエッチングすることは、正味の堆積速度を低下さ
せ、それによって、プロセス時間と、それに関連するコストとを増大させる。第
２に、ギャップを開いたままに保つことと、トレンチの縁部を形成する材料内へ
エッチングを施すこととの差は、僅かであり得る。トレンチの縁部を形成する材
料へエッチングを施すことは、縁部を侵食し、それがデバイス性能に影響を及ぼ
すという理由で、また処理チャンバと基板とを汚染するという理由から望ましく
ない。トレンチ縁部がプラズマエッチングによって決して露出されないように、
狭い間隔のギャップの縁部をシールする、つまりライニングすることは困難であ
りまた曲芸的である。ギャップがくっついて閉じられ始める前に、非常に薄いラ
イニング層のみは堆積可能である。薄いライニング層は、トレンチを開いたまま
保つようにエッチングを施すとき、誤差に対して大した余裕をもたらすものでは
ない。一般に、より大きな面積にわたって必要とされるプロセス制御を維持する
ことは困難なので、大型ウェーハを均一に処理することは特に困難である。
【０００９】
プロセスが、ウェーハの表面にわたりいくらかの変動、つまり「振れ (run-ou
t)」を持つことは普通であり、典型的なウェーハのサイズは大きくなり続けてい
るので、ギャップフリーの様式で狭いトレンチを充填することは挑戦的である。
デバイス形状寸法の縮小とウェーハサイズの増大との組合せが及ぼす影響は、ギ
ャップ充填プロセスの理解を更に重要なものにし、それにより、追加のプロセス
制御が適用される可能性がある。従来の堆積方法は、ギャップ充填プロセスに影
響するいくつかのパラメータの微妙な性質を解明してはいなかった。従って、狭
いギャップを効率よくボイドフリーの様式で充填するよう、プロセスパラメータ
全体にわたってより広範な制御を伴なう堆積プロセスを提供することが望ましい
。
t)」を持つことは普通であり、典型的なウェーハのサイズは大きくなり続けてい
るので、ギャップフリーの様式で狭いトレンチを充填することは挑戦的である。
デバイス形状寸法の縮小とウェーハサイズの増大との組合せが及ぼす影響は、ギ
ャップ充填プロセスの理解を更に重要なものにし、それにより、追加のプロセス
制御が適用される可能性がある。従来の堆積方法は、ギャップ充填プロセスに影
響するいくつかのパラメータの微妙な性質を解明してはいなかった。従って、狭
いギャップを効率よくボイドフリーの様式で充填するよう、プロセスパラメータ
全体にわたってより広範な制御を伴なう堆積プロセスを提供することが望ましい
。
【００１０】
本発明は、トレンチをギャップ充墳の様式で充填するために、堆積プロセス中
にトレンチのプロファイルを修正できることを認知する。トレンチプロファイル
の修正は、トレンチのアスペクト比を低下でき、従って、トレンチをギャップフ
リーの様式で効率良く充填することを容易にする。トレンチは、浅いトレンチ隔
離（ＳＴＩ）に用いられる種類のトレンチのように、シリコン基板内へエッチン
グされることができ、パターン化配線層によって形成されることができ、あるい
は別の種類のトレンチであってもよい。
にトレンチのプロファイルを修正できることを認知する。トレンチプロファイル
の修正は、トレンチのアスペクト比を低下でき、従って、トレンチをギャップフ
リーの様式で効率良く充填することを容易にする。トレンチは、浅いトレンチ隔
離（ＳＴＩ）に用いられる種類のトレンチのように、シリコン基板内へエッチン
グされることができ、パターン化配線層によって形成されることができ、あるい
は別の種類のトレンチであってもよい。
【００１１】 トレンチのプロファイルは、高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰ−ＣＶＤ）装置に
おける堆積プロセス中に修正される。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置は、堆積プロセスにつ
いて、特にプラズマが基板をどのようにして加熱するかに関して、追加の制御を
提供するよう種々の方式で修正された。トレンチのプロファイルは、基板の背面
側を加熱することによって、基板と支持構造体との間の熱結合を制御することに
よって、プラズマの構成を改変することによって、または、これらの方法の組合
せによって、修正され得ると決定された。これらの方法、および方法の組合せは
、狭いギャップにボイドフリー材料の効率よい堆積を可能にするプロセス制御の
度合を提供する。
おける堆積プロセス中に修正される。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置は、堆積プロセスにつ
いて、特にプラズマが基板をどのようにして加熱するかに関して、追加の制御を
提供するよう種々の方式で修正された。トレンチのプロファイルは、基板の背面
側を加熱することによって、基板と支持構造体との間の熱結合を制御することに
よって、プラズマの構成を改変することによって、または、これらの方法の組合
せによって、修正され得ると決定された。これらの方法、および方法の組合せは
、狭いギャップにボイドフリー材料の効率よい堆積を可能にするプロセス制御の
度合を提供する。
【００１２】 特定の実施の形態では、基板の前面側がＨＤＰ−ＣＶＤ装置チャンバ内に形成
されたプラズマによって加熱される一方で、基板の裏側が堆積プロセス中に加熱
される。基板の裏側を加熱することは、ウェーハの温度プロファイルを変更し、
より高温のウェーハ表面を結果として生じ、それは堆積特性を改変する。別の実
施の形態では、基板はウェーハ支持構造体にチャックされない。基板をチャック
しないことによって、熱は、基板の表面からウェーハ支持構造体へ、より少なく
伝達され、プラズマによって加熱されるウェーハの表面は、基板がチャックされ
た場合でよりも高温になる。従って、基板をチャックしないことも堆積特性を改
変する。
されたプラズマによって加熱される一方で、基板の裏側が堆積プロセス中に加熱
される。基板の裏側を加熱することは、ウェーハの温度プロファイルを変更し、
より高温のウェーハ表面を結果として生じ、それは堆積特性を改変する。別の実
施の形態では、基板はウェーハ支持構造体にチャックされない。基板をチャック
しないことによって、熱は、基板の表面からウェーハ支持構造体へ、より少なく
伝達され、プラズマによって加熱されるウェーハの表面は、基板がチャックされ
た場合でよりも高温になる。従って、基板をチャックしないことも堆積特性を改
変する。
【００１３】 別の実施の形態では、側部コイルへ供給される高周波（ＲＦ）パワーの量に対
する上部コイルへ供給されるＲＦパワーの量が調節され、プラズマ特性を制御す
る。基板の表面はプラズマによって加熱され、それで、プラズマ特性を制御する
ことも、基板の表面温度の制御、ひいては堆積特性の制御に使用できる。
する上部コイルへ供給されるＲＦパワーの量が調節され、プラズマ特性を制御す
る。基板の表面はプラズマによって加熱され、それで、プラズマ特性を制御する
ことも、基板の表面温度の制御、ひいては堆積特性の制御に使用できる。
【００１４】 本発明のこれらの、そして他の実施の形態を、その利点と特徴ともに、以下の
本文と付添の図面とに関連してより詳細に説明する。
本文と付添の図面とに関連してより詳細に説明する。
【００１５】
I. 緒言 本発明は、材料の堆積中にトレンチプロファイルを修正することによって、ギ
ャップ間隔が０．２５μｍ以下で、アスペクト比が少なくとも５：１までのトレ
ンチ内への材料の堆積を可能にする。材料は、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置で堆積される
、無ドープのシリコンガラス（ＵＳＧ）、フッ素化されたシリコンガラス（ＦＳ
Ｇ）、または他のガラスのような、誘電体材料でよい。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置は、
従来の容量結合プラズマ装置のイオン密度より略２桁大きいイオン密度を持つプ
ラズマを生成する。一般に、トレンチの形状寸法は、それが充填されるに従い変
化する。いくらかの材料がトレンチの底に堆積される間にギャップが開いたまま
に保たれる場合、トレンチのアスペクト比は普通には低減される。しかし、材料
へのボイドまたは継ぎ目の形成を回避するように、トレンチの底での材料の形状
およびトレンチの側壁の勾配を制御することもまた望ましい。詳細には、トレン
チの底に対する、トレンチのコーナー部上への相対的な正味の堆積速度は、ＲＦ
パワーソースによってプラズマへ印加される相対的パワーレベルを調節すること
により制御可能であり、その調節によって温度の上昇レートと最終温度も制御さ
れる。
ャップ間隔が０．２５μｍ以下で、アスペクト比が少なくとも５：１までのトレ
ンチ内への材料の堆積を可能にする。材料は、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置で堆積される
、無ドープのシリコンガラス（ＵＳＧ）、フッ素化されたシリコンガラス（ＦＳ
Ｇ）、または他のガラスのような、誘電体材料でよい。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置は、
従来の容量結合プラズマ装置のイオン密度より略２桁大きいイオン密度を持つプ
ラズマを生成する。一般に、トレンチの形状寸法は、それが充填されるに従い変
化する。いくらかの材料がトレンチの底に堆積される間にギャップが開いたまま
に保たれる場合、トレンチのアスペクト比は普通には低減される。しかし、材料
へのボイドまたは継ぎ目の形成を回避するように、トレンチの底での材料の形状
およびトレンチの側壁の勾配を制御することもまた望ましい。詳細には、トレン
チの底に対する、トレンチのコーナー部上への相対的な正味の堆積速度は、ＲＦ
パワーソースによってプラズマへ印加される相対的パワーレベルを調節すること
により制御可能であり、その調節によって温度の上昇レートと最終温度も制御さ
れる。
【００１６】 II. ＣＶＤ装置実施例 図４は、本発明により誘電体層を内部で堆積可能なＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０の
ひとつの実施の形態を示す。装置１０は、チャンバ１３、真空装置７０、ソース
プラズマ装置８０Ａ、バイアスプラズマ装置８０Ｂ、ガス配送装置３３、および
、遠隔プラズマ洗浄装置５０を含む。
ひとつの実施の形態を示す。装置１０は、チャンバ１３、真空装置７０、ソース
プラズマ装置８０Ａ、バイアスプラズマ装置８０Ｂ、ガス配送装置３３、および
、遠隔プラズマ洗浄装置５０を含む。
【００１７】 チャンバ１３の上部分は、アルミナまたは窒化アルミニウム等の誘電体材料で
作成されるドーム１４を含む。ドーム１４は、プラズマ処理領域１６の上部境界
を画成する。プラズマ処理領域１６は、基板１７の上面と基板支持部材１８とに
よって底部を境界付けられる。
作成されるドーム１４を含む。ドーム１４は、プラズマ処理領域１６の上部境界
を画成する。プラズマ処理領域１６は、基板１７の上面と基板支持部材１８とに
よって底部を境界付けられる。
【００１８】 ヒータプレート２３とコールドプレート２４とが、ドーム１４上に載置され、
ドーム１４へ熱的に結合される。ヒータプレート２３とコールドプレート２４と
は、約１００℃から２００℃の範囲にわたり約±１０℃以内でのドーム温度の制
御を可能にする。これは、種々のプロセスに対して、ドーム温度を最適化するこ
とを可能にする。例えば、ドームは、堆積プロセスよりも、洗浄とエッチングプ
ロセスに対して更に高い温度に維持されることが望ましいであろう。また、ドー
ム温度の精確な制御は、チャンバ内でのフレークまたは粒子カウントを低減し、
堆積層と基板との間の付着性も改善する。
ドーム１４へ熱的に結合される。ヒータプレート２３とコールドプレート２４と
は、約１００℃から２００℃の範囲にわたり約±１０℃以内でのドーム温度の制
御を可能にする。これは、種々のプロセスに対して、ドーム温度を最適化するこ
とを可能にする。例えば、ドームは、堆積プロセスよりも、洗浄とエッチングプ
ロセスに対して更に高い温度に維持されることが望ましいであろう。また、ドー
ム温度の精確な制御は、チャンバ内でのフレークまたは粒子カウントを低減し、
堆積層と基板との間の付着性も改善する。
【００１９】 チャンバ１３の下部分は、チャンバを真空装置へ接合する本体部材２２を含む
。基板支持部材１８のベース部２１は、本体部材２２上に取付けられ、本体部材
２２と連続した内面を形成する。基板は、チャンバ１３内へとチャンバ１３から
、ロボットブレード（図示せず）によって、チャンバ１３の側部にある挿入／取
出開口１１を通し搬入/搬出される。モータ（図示せず）が、ウェーハを昇降さ
せるリフトピン（図示せず）を昇降させるリフトピンプレート（図示せず）を昇
降させる。基板は、チャンバ１３内へ搬送されると、上昇されたリフトピン上へ
ローディングされ、次に、基板支持部材１８の基板受部１９まで下降される。基
板受部１９は、基板処理中に基板を基板支持部材１８へ固定する静電チャック２
０を含む。
。基板支持部材１８のベース部２１は、本体部材２２上に取付けられ、本体部材
２２と連続した内面を形成する。基板は、チャンバ１３内へとチャンバ１３から
、ロボットブレード（図示せず）によって、チャンバ１３の側部にある挿入／取
出開口１１を通し搬入/搬出される。モータ（図示せず）が、ウェーハを昇降さ
せるリフトピン（図示せず）を昇降させるリフトピンプレート（図示せず）を昇
降させる。基板は、チャンバ１３内へ搬送されると、上昇されたリフトピン上へ
ローディングされ、次に、基板支持部材１８の基板受部１９まで下降される。基
板受部１９は、基板処理中に基板を基板支持部材１８へ固定する静電チャック２
０を含む。
【００２０】 真空装置７０はスロットル本体２５を含み、スロットルボディは、双ブレード
のスロットルバルブ２６を格納し、ゲートバルブ２７とターボ分子ポンプ２８と
に取付けられる。スロットル本体２５は、同時係属中で、同じく譲渡され、１９
９５年１２月１２日に最初に出願された米国特許出願番号第０８／５７４，８３
９号と、１９９６年９月１１日に再出願された第０８／７１２，７２４号、発明
の名称「対称チャンバ」に記載されたように、ガス流への障壁を最小と成し、対
称的なポンプ引きを可能にすることに注意されたい。ゲートバルブ２７は、ポン
プ２８をスロットル本体２５から隔離でき、スロットルバルブ２６の全開時に、
排気流容量を制限することによってチャンバ圧力を制御することもできる。スロ
ットルバルブ、ゲートバルブ、およびターボ分子ポンプの編成は、約１から１０
０ｍｔ間のチャンバ圧力の精確で且つ安定した制御を可能にする。
のスロットルバルブ２６を格納し、ゲートバルブ２７とターボ分子ポンプ２８と
に取付けられる。スロットル本体２５は、同時係属中で、同じく譲渡され、１９
９５年１２月１２日に最初に出願された米国特許出願番号第０８／５７４，８３
９号と、１９９６年９月１１日に再出願された第０８／７１２，７２４号、発明
の名称「対称チャンバ」に記載されたように、ガス流への障壁を最小と成し、対
称的なポンプ引きを可能にすることに注意されたい。ゲートバルブ２７は、ポン
プ２８をスロットル本体２５から隔離でき、スロットルバルブ２６の全開時に、
排気流容量を制限することによってチャンバ圧力を制御することもできる。スロ
ットルバルブ、ゲートバルブ、およびターボ分子ポンプの編成は、約１から１０
０ｍｔ間のチャンバ圧力の精確で且つ安定した制御を可能にする。
【００２１】 ソースプラズマ装置８０Ａは、ドーム１４へ取付けられた上部コイル２９と側
部コイル３０とを含む。対称接地シールド（図示せず）が、コイル間の電気的結
合を低減する。上部コイル２９は、上部ソースＲＦ発生器３１Ａによってパワー
供給され、他方、側部コイル３０は、側部ソースＲＦ発生器３１Ｂによってパワ
ー供給され、各コイルに対して独立した動作のパワーレベルと周波数とを可能に
する。この二元コイル装置は、チャンバ１３内の半径方向イオン密度の制御を可
能にし、それによって、プラズマの均一性を改善する。特定の実施の形態では、
上部ソースＲＦ発生器３１Ａは、公称２ＭＨｚで２，５００ＷまでのＲＦパワー
を供給し、側部ソースＲＦ発生器３１Ｂは、公称２ＭＨｚで５，０００Ｗまでの
ＲＦパワーを供給する。上部と側部のＲＦ発生器の動作周波数は、プラズマ発生
効率を改善するために、公称動作周波数から（例えば、それぞれ、１．７〜１．
９ＭＨｚと１．９〜２．１ＭＨｚに）オフセットしてもよい。
部コイル３０とを含む。対称接地シールド（図示せず）が、コイル間の電気的結
合を低減する。上部コイル２９は、上部ソースＲＦ発生器３１Ａによってパワー
供給され、他方、側部コイル３０は、側部ソースＲＦ発生器３１Ｂによってパワ
ー供給され、各コイルに対して独立した動作のパワーレベルと周波数とを可能に
する。この二元コイル装置は、チャンバ１３内の半径方向イオン密度の制御を可
能にし、それによって、プラズマの均一性を改善する。特定の実施の形態では、
上部ソースＲＦ発生器３１Ａは、公称２ＭＨｚで２，５００ＷまでのＲＦパワー
を供給し、側部ソースＲＦ発生器３１Ｂは、公称２ＭＨｚで５，０００Ｗまでの
ＲＦパワーを供給する。上部と側部のＲＦ発生器の動作周波数は、プラズマ発生
効率を改善するために、公称動作周波数から（例えば、それぞれ、１．７〜１．
９ＭＨｚと１．９〜２．１ＭＨｚに）オフセットしてもよい。
【００２２】 バイアスプラズマ装置８０Ｂは、バイアスＲＦ発生器３１Ｃとバイアス整合ネ
ットワーク３２Ｃとを含む。バイアスプラズマ装置８０Ｂは、基板部分１９を本
体部材２２へ容量結合し、それらは、相補電極として作用する。バイアスプラズ
マ装置８０Ｂは、ソースプラズマ装置８０Ａによって生成されたプラズマ核種の
、基板表面への輸送を強化することに役立つ。特定の実施の形態では、バイアス
ＲＦ発生器は、１３．５６ＭＨｚで５，０００ＷまでのＲＦパワーを供給する。
ットワーク３２Ｃとを含む。バイアスプラズマ装置８０Ｂは、基板部分１９を本
体部材２２へ容量結合し、それらは、相補電極として作用する。バイアスプラズ
マ装置８０Ｂは、ソースプラズマ装置８０Ａによって生成されたプラズマ核種の
、基板表面への輸送を強化することに役立つ。特定の実施の形態では、バイアス
ＲＦ発生器は、１３．５６ＭＨｚで５，０００ＷまでのＲＦパワーを供給する。
【００２３】 プロセス帯域１６中に生成されるＲＦ電界に加えて、直流（ＤＣ）電界が、プ
ロセス帯域１６中に生成され得る。例えば、本体部材２２に対して基板受部１９
へ負のＤＣ電位を提供することは、基板１７の表面への正に帯電したイオンの輸
送を促進できる。
ロセス帯域１６中に生成され得る。例えば、本体部材２２に対して基板受部１９
へ負のＤＣ電位を提供することは、基板１７の表面への正に帯電したイオンの輸
送を促進できる。
【００２４】 ＲＦ発生器３１Ａと３１Ｂとは、デジタル制御のシンセサイザを含み、約１．
７から約２．１ＭＨｚの間の周波数範囲にわたり動作する。各発生器は、当該技
術に通常に精通する者には理解されるように、チャンバとコイルとから発生器へ
戻る反射されたパワーを測定し、最低の反射パワーを達成するよう動作の周波数
を調節するＲＦ制御回路（図示せず）を含む。ＲＦ発生器は、普通には、５０オ
ームの特性インピーダンスを持つ負荷へ動作するよう設計される。ＲＦパワーは
、発生器と異なる特性インピーダンスを有する負荷から反射される可能性がある
。これは、負荷へ伝達されるパワーを低減する。加えて、負荷から発生器へ戻る
反射パワーは、発生器を過負荷にして損傷させる。プラズマのインピーダンスは
、他の要因の中でも、プラズマイオン密度に依存して、５オーム未満から９００
オームを超える範囲に及び、また、反射パワーは周波数の関数であるので、反射
電力に従って発生器の周波数を調節することは、ＲＦ発生器からプラズマへ伝達
されるパワーを増大し、発生器を保護する。反射パワーを低減して効率を改善す
る他の方式は、整合ネットワークによる方式である。
７から約２．１ＭＨｚの間の周波数範囲にわたり動作する。各発生器は、当該技
術に通常に精通する者には理解されるように、チャンバとコイルとから発生器へ
戻る反射されたパワーを測定し、最低の反射パワーを達成するよう動作の周波数
を調節するＲＦ制御回路（図示せず）を含む。ＲＦ発生器は、普通には、５０オ
ームの特性インピーダンスを持つ負荷へ動作するよう設計される。ＲＦパワーは
、発生器と異なる特性インピーダンスを有する負荷から反射される可能性がある
。これは、負荷へ伝達されるパワーを低減する。加えて、負荷から発生器へ戻る
反射パワーは、発生器を過負荷にして損傷させる。プラズマのインピーダンスは
、他の要因の中でも、プラズマイオン密度に依存して、５オーム未満から９００
オームを超える範囲に及び、また、反射パワーは周波数の関数であるので、反射
電力に従って発生器の周波数を調節することは、ＲＦ発生器からプラズマへ伝達
されるパワーを増大し、発生器を保護する。反射パワーを低減して効率を改善す
る他の方式は、整合ネットワークによる方式である。
【００２５】 整合ネットワーク３２Ａと３２Ｂとは、発生器３１Ａと３１Ｂとの出力インピ
ーダンスをそれぞれのコイル２９と３０と整合させる。ＲＦ制御回路は、負荷が
変化するのに伴なって、発生器を負荷に整合するよう整合ネットワーク中のコン
デンサの値を変化させることによって両整合ネットワークを同調できる。ＲＦ制
御回路は、負荷から発生器へ戻る反射パワーが一定の限度を超える場合に、整合
ネットワークを同調できる。一定の整合を提供し、整合ネットワークの同調から
ＲＦ制御回路を効果的に無効にするひとつの方式は、反射パワーの限度を反射パ
ワーの予測されるいずれの値より高く設定する方式である。これは、直近の状態
に整合ネットワークを一定に保持することによって、ある条件下でのプラズマ安
定化を助けることができる。
ーダンスをそれぞれのコイル２９と３０と整合させる。ＲＦ制御回路は、負荷が
変化するのに伴なって、発生器を負荷に整合するよう整合ネットワーク中のコン
デンサの値を変化させることによって両整合ネットワークを同調できる。ＲＦ制
御回路は、負荷から発生器へ戻る反射パワーが一定の限度を超える場合に、整合
ネットワークを同調できる。一定の整合を提供し、整合ネットワークの同調から
ＲＦ制御回路を効果的に無効にするひとつの方式は、反射パワーの限度を反射パ
ワーの予測されるいずれの値より高く設定する方式である。これは、直近の状態
に整合ネットワークを一定に保持することによって、ある条件下でのプラズマ安
定化を助けることができる。
【００２６】 他の測定も、プラズマ安定化を助けることができる。例えば、ＲＦ制御回路は
、負荷（プラズマ）へ配送されるパワーを測定することに使用でき、層の堆積中
に配送パワーを実質的に一定に保つよう発生器の出力パワーを増大または減少さ
せることができる。
、負荷（プラズマ）へ配送されるパワーを測定することに使用でき、層の堆積中
に配送パワーを実質的に一定に保つよう発生器の出力パワーを増大または減少さ
せることができる。
【００２７】 ガス配送装置３３は、基板処理のために、幾つかのソースからガス配送配管３
８（その幾つかだけを示す）を経由してチャンバへガスを供給する。ガスは、チ
ャンバ１３へガスリング３７、トップノズル４５、およびトップベント４６を通
し導入される。ヘリウム等の冷却ガスが、ウェーハをウェーハチャックへ熱的に
結合するようウェーハチャックへ供給されてもよい。図１２Ｃは、基板１２１４
と静電チャック１２２０とに関する内側チャネル１２２１と外側チャネル１２２
２の関係を示す。内側と外側のチャネル内のヘリウム圧力は、独立して制御でき
、これらの領域からウェーハへの熱結合の相対的度合を調節する。
８（その幾つかだけを示す）を経由してチャンバへガスを供給する。ガスは、チ
ャンバ１３へガスリング３７、トップノズル４５、およびトップベント４６を通
し導入される。ヘリウム等の冷却ガスが、ウェーハをウェーハチャックへ熱的に
結合するようウェーハチャックへ供給されてもよい。図１２Ｃは、基板１２１４
と静電チャック１２２０とに関する内側チャネル１２２１と外側チャネル１２２
２の関係を示す。内側と外側のチャネル内のヘリウム圧力は、独立して制御でき
、これらの領域からウェーハへの熱結合の相対的度合を調節する。
【００２８】 図５は、チャンバ１３の、部分断面図であり、ガスリング３７の更なる詳細を
示す。ひとつの実施の形態では、第１と第２のガスソース３４Ａと３４Ｂ、およ
び、第１と第２のガス流量コントローラ３５Ａ'と３５Ｂ'が、ガスをガスリング
３７内のリングプレナム３６へ、ガス配送配管３８（その幾つかだけを示す）を
経由して供給する。ガスリング３７は、複数のガスノズル３９と４０（その２つ
だけを示す）とを有し、それは基板の上に均一なガスの流れを供給する。ノズル
の長さとノズルの角度とは、ガスリング３７を変更することによって変更できる
。これによって、個別のチャンバ中での特定のプロセスに対して均一性プロファ
イルとガス利用効率を適合調整できるようになる。特定の実施の形態では、ガス
リング３７は、合計２４個のガスノズル、つまり１２個の第１ガスノズル４０と
１２個の第２ガスノズル３９とを有する。
示す。ひとつの実施の形態では、第１と第２のガスソース３４Ａと３４Ｂ、およ
び、第１と第２のガス流量コントローラ３５Ａ'と３５Ｂ'が、ガスをガスリング
３７内のリングプレナム３６へ、ガス配送配管３８（その幾つかだけを示す）を
経由して供給する。ガスリング３７は、複数のガスノズル３９と４０（その２つ
だけを示す）とを有し、それは基板の上に均一なガスの流れを供給する。ノズル
の長さとノズルの角度とは、ガスリング３７を変更することによって変更できる
。これによって、個別のチャンバ中での特定のプロセスに対して均一性プロファ
イルとガス利用効率を適合調整できるようになる。特定の実施の形態では、ガス
リング３７は、合計２４個のガスノズル、つまり１２個の第１ガスノズル４０と
１２個の第２ガスノズル３９とを有する。
【００２９】 ガスリング３７は、複数の第１ガスノズル４０（そのひとつだけを示す）を有
し、このノズルは、好ましい実施の形態では複数の第２ガスノズル３９と同一平
面にあり、それより短い。ひとつの実施の形態で、第１ガスノズル４０は、本体
プレナム４１からひとつ以上のガスを受取り、第２ガスノズル３９は、ガスリン
グプレナム３６からひとつ以上のガスを受取る。いくつかの実施の形態では、第
１ガスノズルが酸素またはオゾン等の酸化ガスを配送することに使用され、第２
ガスノズルがシラン等のソースガスを配送することに使用される場合のように、
ガスをチャンバ１３へ注入する以前に、本体プレナム４１とガスリングプレナム
３６とにおけるガスを混合しないことが望ましい。他の実施の形態で、プロセス
ガスは、本体プレナム４１とガスリングプレナム３６との間にアパーチャ（図示
せず）を設けることによってチャンバ１３へガスを注入する前に混合できる。ひ
とつの実施の形態では、第３と第４のガスソース３４Ｃと３４Ｄ、および第３と
第４のガス流量コントローラ３５Ｃと３５Ｄ'が、ガスを本体プレナムへガス配
送配管３８を介して供給する。４３Ｂ（他のバルブは示されていない）等の追加
のバルブが、流量コントローラからチャンバへのガスを遮断できる。
し、このノズルは、好ましい実施の形態では複数の第２ガスノズル３９と同一平
面にあり、それより短い。ひとつの実施の形態で、第１ガスノズル４０は、本体
プレナム４１からひとつ以上のガスを受取り、第２ガスノズル３９は、ガスリン
グプレナム３６からひとつ以上のガスを受取る。いくつかの実施の形態では、第
１ガスノズルが酸素またはオゾン等の酸化ガスを配送することに使用され、第２
ガスノズルがシラン等のソースガスを配送することに使用される場合のように、
ガスをチャンバ１３へ注入する以前に、本体プレナム４１とガスリングプレナム
３６とにおけるガスを混合しないことが望ましい。他の実施の形態で、プロセス
ガスは、本体プレナム４１とガスリングプレナム３６との間にアパーチャ（図示
せず）を設けることによってチャンバ１３へガスを注入する前に混合できる。ひ
とつの実施の形態では、第３と第４のガスソース３４Ｃと３４Ｄ、および第３と
第４のガス流量コントローラ３５Ｃと３５Ｄ'が、ガスを本体プレナムへガス配
送配管３８を介して供給する。４３Ｂ（他のバルブは示されていない）等の追加
のバルブが、流量コントローラからチャンバへのガスを遮断できる。
【００３０】 幾つかの実施の形態では、シランまたは四フッ化ケイ素 (silicon tetra-fluo
ride)（ＳｉＦ4）のような、引火性で、毒性の、腐食性ガスが使用されるかもし
れない。これらの場合、堆積後にガス配送配管内へ残留するガスを排出すること
が望ましいであろう。これは、バルブ４３Ｂのような３方向バルブを使用して遂
行でき、例えば、チャンバ１３を配送配管３８Ａから隔離し、配送配管３８Ａを
真空フォアライン４４へ通気する。図４に示すように、４３Ａと４３Ｃのような
他の類似のバルブを、３５Ａと３５Ｃのような他のガス配送配管上に組込むこと
ができる。そのような３方向バルブは、通気されないガス配送配管（３方向バル
ブとチャンバとの間）の容積を最小化するように、可能な限りチャンバ１３の近
傍に配置してよい。加えて、２方向（開閉）バルブ（図示せず）を質量流量コン
トローラ（ＭＦＣ）とチャンバとの間、または、ガスソースとＭＦＣとの間に配
置してもよい。
ride)（ＳｉＦ4）のような、引火性で、毒性の、腐食性ガスが使用されるかもし
れない。これらの場合、堆積後にガス配送配管内へ残留するガスを排出すること
が望ましいであろう。これは、バルブ４３Ｂのような３方向バルブを使用して遂
行でき、例えば、チャンバ１３を配送配管３８Ａから隔離し、配送配管３８Ａを
真空フォアライン４４へ通気する。図４に示すように、４３Ａと４３Ｃのような
他の類似のバルブを、３５Ａと３５Ｃのような他のガス配送配管上に組込むこと
ができる。そのような３方向バルブは、通気されないガス配送配管（３方向バル
ブとチャンバとの間）の容積を最小化するように、可能な限りチャンバ１３の近
傍に配置してよい。加えて、２方向（開閉）バルブ（図示せず）を質量流量コン
トローラ（ＭＦＣ）とチャンバとの間、または、ガスソースとＭＦＣとの間に配
置してもよい。
【００３１】 図４を再び参照すると、チャンバ１３は、トップノズル４５とトップベント４
６も有する。トップノズル４５とトップベント４６とは、上部と側部のガス流量
の独立制御を可能にし、それは、膜の均一性を改善し、膜の堆積とドーピングと
のパラメータの微調節を可能にする。トップベント４６は、トップノズル４５の
周囲の環状開口であり、そこを通りガスがガス配送装置からチャンバ内へ流入で
きる。ひとつの実施の形態では、第１ガスソース３４Ａは、ソースガスノズル３
９とトップノズル４５とへ供給するシランソースである。ソースノズルＭＦＣ３
５Ａ'は、第２ガスノズル３９へ配送されるシランの量を制御し、トップノズル
ＭＦＣ３５Ａは、上部ガスノズル４５へ配送されるシランの量を制御する。同様
に、２つのＭＦＣ３５Ｂと３５Ｂ'とは、ソース３４Ｂのような酸素の単一ソー
スからトップベント４６と第１ガスノズル４０との両方への酸素の流量を制御す
ることに使用できる。トップノズル４５とトップベント４６とへ供給されるガス
は、チャンバ１３へガスを流入する前に別々のままであっても、または、ガスは
、チャンバ１３へ流入する前に上部プレナム４８で混合されてもよい。同じガス
の別々のソースが、チャンバの種々の部分へ供給することに使用できる。
６も有する。トップノズル４５とトップベント４６とは、上部と側部のガス流量
の独立制御を可能にし、それは、膜の均一性を改善し、膜の堆積とドーピングと
のパラメータの微調節を可能にする。トップベント４６は、トップノズル４５の
周囲の環状開口であり、そこを通りガスがガス配送装置からチャンバ内へ流入で
きる。ひとつの実施の形態では、第１ガスソース３４Ａは、ソースガスノズル３
９とトップノズル４５とへ供給するシランソースである。ソースノズルＭＦＣ３
５Ａ'は、第２ガスノズル３９へ配送されるシランの量を制御し、トップノズル
ＭＦＣ３５Ａは、上部ガスノズル４５へ配送されるシランの量を制御する。同様
に、２つのＭＦＣ３５Ｂと３５Ｂ'とは、ソース３４Ｂのような酸素の単一ソー
スからトップベント４６と第１ガスノズル４０との両方への酸素の流量を制御す
ることに使用できる。トップノズル４５とトップベント４６とへ供給されるガス
は、チャンバ１３へガスを流入する前に別々のままであっても、または、ガスは
、チャンバ１３へ流入する前に上部プレナム４８で混合されてもよい。同じガス
の別々のソースが、チャンバの種々の部分へ供給することに使用できる。
【００３２】 遠隔のマイクロ波で発生されたプラズマの洗浄装置５０が、堆積残渣をチャン
バ構成要素から周期的に洗浄するために提供される。洗浄装置は、フッ素、四フ
ッ化ケイ素、または同等物等の洗浄ガスソース３４Ｅからプラズマを反応炉キャ
ビティ５３で生成する遠隔マイクロ波発生器５１を含む。このプラズマから結果
として得られる反応性核種は、アプリケータ管５５を経由して洗浄ガス給送ポー
ト５４を通りチャンバ１３へ搬送される。洗浄プラズマを含有するために使用さ
れる材料（例えば、キャビティ５３とアプリケータ５５）は、プラズマによるア
タックに耐えねばならない。反応炉キャビティ５３と給送ポート５４との間の距
離は、所望のプラズマ核種の濃度が反応炉キャビティ５３からの距離に応じて減
衰し得るので、実際的な範囲でできる限り短くすべきである。遠隔のキャビティ
で洗浄プラズマを発生することにより、効率のよいマイクロ波発生器の使用が可
能になり、in situプラズマで存在し得る、グロー放電による温度、放射、およ
びボンバードへチャンバ構成要素を曝露させない。結果として、静電チャック２
０のような比較的敏感な構成要素は、in situプラズマ洗浄プロセスで必要とさ
れるように、ダミーウェーハで覆ったり、または他の方法で保護する必要もない
。洗浄プロセスまたは他のプロセス中に、ゲートバルブ２７は、ターボ分子真空
ポンプ２８をチャンバから隔離するために閉鎖できる。この構成では、フォアラ
インは、普通は機械的真空ポンプである、遠隔真空ポンプによって発生されるプ
ロセス真空を提供する。ターボ分子ポンプをチャンバからゲートバルブで隔離す
ることは、チャンバ洗浄または他のプロセスから結果として生じる腐食性化合物
、または他の潜在的に有害な影響からターボ分子ポンプを保護する。
バ構成要素から周期的に洗浄するために提供される。洗浄装置は、フッ素、四フ
ッ化ケイ素、または同等物等の洗浄ガスソース３４Ｅからプラズマを反応炉キャ
ビティ５３で生成する遠隔マイクロ波発生器５１を含む。このプラズマから結果
として得られる反応性核種は、アプリケータ管５５を経由して洗浄ガス給送ポー
ト５４を通りチャンバ１３へ搬送される。洗浄プラズマを含有するために使用さ
れる材料（例えば、キャビティ５３とアプリケータ５５）は、プラズマによるア
タックに耐えねばならない。反応炉キャビティ５３と給送ポート５４との間の距
離は、所望のプラズマ核種の濃度が反応炉キャビティ５３からの距離に応じて減
衰し得るので、実際的な範囲でできる限り短くすべきである。遠隔のキャビティ
で洗浄プラズマを発生することにより、効率のよいマイクロ波発生器の使用が可
能になり、in situプラズマで存在し得る、グロー放電による温度、放射、およ
びボンバードへチャンバ構成要素を曝露させない。結果として、静電チャック２
０のような比較的敏感な構成要素は、in situプラズマ洗浄プロセスで必要とさ
れるように、ダミーウェーハで覆ったり、または他の方法で保護する必要もない
。洗浄プロセスまたは他のプロセス中に、ゲートバルブ２７は、ターボ分子真空
ポンプ２８をチャンバから隔離するために閉鎖できる。この構成では、フォアラ
インは、普通は機械的真空ポンプである、遠隔真空ポンプによって発生されるプ
ロセス真空を提供する。ターボ分子ポンプをチャンバからゲートバルブで隔離す
ることは、チャンバ洗浄または他のプロセスから結果として生じる腐食性化合物
、または他の潜在的に有害な影響からターボ分子ポンプを保護する。
【００３３】 システムコントローラ６０が、装置１０の動作を制御する。好ましい実施の形
態では、コントローラ６０は、ハードディスクドライブ、フロッピディスクドラ
イブ（図示せず）等のメモリ６２、およびカードラック（図示せず）を含む。カ
ードラックは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）（図示せず）、アナログ
とデジタルの入／出力ボード（図示せず）、インタフェースボード（図示せず）
、および、ステッパモーターコントローラボード（図示せず）を含んでよい。シ
ステムコントローラは、ボード、カードケージ、およびコネクタの寸法と種類を
定義する、Versa Module European（ＶＭＥ）標準に準拠する。ＶＭＥ標準は、
１６ビットのデータバスと２４ビットのアドレスバスを有するバス構造も定義す
る。システムコントローラ３１は、ハードディスクドライブ上に格納されたコン
ピュータプログラム、または、フロッピディスク上に格納されたプログラム等の
他のコンピュータプログラムの制御下で動作する。コンピュータプログラムは、
例えば、特定プロセスの、タイミング、ガス混合、ＲＦパワーレベル、および他
のパラメータを定義する。ユーザとシステムコントローラとの間のインタフェー
スは、図６に示すように、陰極線管（ＣＲＴ）６５のようなモニタと、光ペン６
６とを介する。
態では、コントローラ６０は、ハードディスクドライブ、フロッピディスクドラ
イブ（図示せず）等のメモリ６２、およびカードラック（図示せず）を含む。カ
ードラックは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）（図示せず）、アナログ
とデジタルの入／出力ボード（図示せず）、インタフェースボード（図示せず）
、および、ステッパモーターコントローラボード（図示せず）を含んでよい。シ
ステムコントローラは、ボード、カードケージ、およびコネクタの寸法と種類を
定義する、Versa Module European（ＶＭＥ）標準に準拠する。ＶＭＥ標準は、
１６ビットのデータバスと２４ビットのアドレスバスを有するバス構造も定義す
る。システムコントローラ３１は、ハードディスクドライブ上に格納されたコン
ピュータプログラム、または、フロッピディスク上に格納されたプログラム等の
他のコンピュータプログラムの制御下で動作する。コンピュータプログラムは、
例えば、特定プロセスの、タイミング、ガス混合、ＲＦパワーレベル、および他
のパラメータを定義する。ユーザとシステムコントローラとの間のインタフェー
スは、図６に示すように、陰極線管（ＣＲＴ）６５のようなモニタと、光ペン６
６とを介する。
【００３４】 図６は、図４の実施例のＣＶＤ処理チャンバと共に使用される、実施例のシス
テムユーザインタフェースの一部分の図解である。システムコントローラ６０は
、メモリ６２へ結合されたプロセッサ６１を含む。好ましくは、メモリ６２はハ
ードディスクドライブでもよいが、勿論、メモリ６２はＲＯＭ、ＰＲＯＭ、およ
びその他のメモリであってもよい。
テムユーザインタフェースの一部分の図解である。システムコントローラ６０は
、メモリ６２へ結合されたプロセッサ６１を含む。好ましくは、メモリ６２はハ
ードディスクドライブでもよいが、勿論、メモリ６２はＲＯＭ、ＰＲＯＭ、およ
びその他のメモリであってもよい。
【００３５】 システムコントローラ６０は、コンピュータプログラムの制御下で動作する。
コンピュータプログラムは、特定プロセスの、タイミング、温度、ガス流量、Ｒ
Ｆパワーレベル、および他のパラメータを命令する。ユーザとシステムコントロ
ーラとの間のインタフェースは、図６に示すように、ＣＲＴモニタ６５と光ペン
６６とを介する。好ましい実施の形態では、２台のモニタ６５と６５Ａとが使用
され、１台は、オペレータ用にクリーンルームの壁（６５）に、もう一方は、サ
ービスエンジニア用に壁の裏（６５Ａ）へ搭載される。両モニタは、同時に同じ
情報を表示するが、ひとつの光ペン（例えば、６６）だけがイネーブル化される
。特定の画面すなわち機能を選択するために、オペレータは、表示画面の領域に
触れ、ペン上のボタン（図示せず）を押す。触れられた領域は、例えば、その色
を変えるか、または新規メニューを表示して光ペンにより選択されたことを確認
する。
コンピュータプログラムは、特定プロセスの、タイミング、温度、ガス流量、Ｒ
Ｆパワーレベル、および他のパラメータを命令する。ユーザとシステムコントロ
ーラとの間のインタフェースは、図６に示すように、ＣＲＴモニタ６５と光ペン
６６とを介する。好ましい実施の形態では、２台のモニタ６５と６５Ａとが使用
され、１台は、オペレータ用にクリーンルームの壁（６５）に、もう一方は、サ
ービスエンジニア用に壁の裏（６５Ａ）へ搭載される。両モニタは、同時に同じ
情報を表示するが、ひとつの光ペン（例えば、６６）だけがイネーブル化される
。特定の画面すなわち機能を選択するために、オペレータは、表示画面の領域に
触れ、ペン上のボタン（図示せず）を押す。触れられた領域は、例えば、その色
を変えるか、または新規メニューを表示して光ペンにより選択されたことを確認
する。
【００３６】 コンピュータのプログラムコードは、６８０００アッセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋
＋、または Pascal 等、従来のいずれのコンピュータ可読プログラミング言語で
も書くことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエディタを使
用して単一ファイルまたは複数ファイル内へ入力され、コンピュータのメモリ装
置等のコンピュータ使用可能媒体へ格納、つまり含められる。入力されたコード
テキストが高レベル言語である場合、コードはコンパイルされ、得られたコンパ
イラコードが次に、予めコンパイルされたウインドウのライブラリルーチンのオ
ブジェクトコードとリンクされる。リンクされコンパイルされたオブジェクトコ
ードを実行するために、システムユーザは、オブジェクトコードを発動し、コン
ピュータ装置がコードをメモリへロードさせ、そこからＣＰＵがコードを読み取
って、プログラムで識別されたタスクを実行する。
＋、または Pascal 等、従来のいずれのコンピュータ可読プログラミング言語で
も書くことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエディタを使
用して単一ファイルまたは複数ファイル内へ入力され、コンピュータのメモリ装
置等のコンピュータ使用可能媒体へ格納、つまり含められる。入力されたコード
テキストが高レベル言語である場合、コードはコンパイルされ、得られたコンパ
イラコードが次に、予めコンパイルされたウインドウのライブラリルーチンのオ
ブジェクトコードとリンクされる。リンクされコンパイルされたオブジェクトコ
ードを実行するために、システムユーザは、オブジェクトコードを発動し、コン
ピュータ装置がコードをメモリへロードさせ、そこからＣＰＵがコードを読み取
って、プログラムで識別されたタスクを実行する。
【００３７】 図７は、コンピュータプログラム３００の階層的制御構造を説明するブロック
図を示す。コンピュータプログラムは、例えば、クラスタツール編成であるよう
に、単一チャンバであっても、またはマルチチャンバで使用されてもよい。代替
として、コンピュータプログラムは、クラスタツールとして編成されない２つ以
上のチャンバを制御するのに使用してもよい。ユーザは、ＣＲＴモニタ上に表示
されたメニューすなわち画面に応答して、光ペンインタフェースを用いることに
よって、プロセスセット番号と処理チャンバ番号をプロセスセレクタサブルーチ
ン３１０内へ入力する。プロセスセットは、特定のプロセスを行うために必要な
所定のセットのプロセスパラメータであり、所定のセット番号によって識別され
る。プロセスセレクタサブルーチン３１０は（ｉ）マルチチャンバ装置で所望の
処理チャンバ、および（ｉｉ）所望のプロセスを遂行するために処理チャンバを
動作することに必要とされる所望のセットのプロセスパラメータを識別する。特
定のプロセスを遂行するためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガスの
組成と流量、温度、圧力、ＲＦパワーレベル等のプラズマ条件、およびチャンバ
ドーム温度のようなプロセス条件に関し、レシピの形態でユーザへ提供される。
レシピにより規定されたパラメータは、光ペン／ＣＲＴモニタのインタフェース
を用いて入力される。
図を示す。コンピュータプログラムは、例えば、クラスタツール編成であるよう
に、単一チャンバであっても、またはマルチチャンバで使用されてもよい。代替
として、コンピュータプログラムは、クラスタツールとして編成されない２つ以
上のチャンバを制御するのに使用してもよい。ユーザは、ＣＲＴモニタ上に表示
されたメニューすなわち画面に応答して、光ペンインタフェースを用いることに
よって、プロセスセット番号と処理チャンバ番号をプロセスセレクタサブルーチ
ン３１０内へ入力する。プロセスセットは、特定のプロセスを行うために必要な
所定のセットのプロセスパラメータであり、所定のセット番号によって識別され
る。プロセスセレクタサブルーチン３１０は（ｉ）マルチチャンバ装置で所望の
処理チャンバ、および（ｉｉ）所望のプロセスを遂行するために処理チャンバを
動作することに必要とされる所望のセットのプロセスパラメータを識別する。特
定のプロセスを遂行するためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガスの
組成と流量、温度、圧力、ＲＦパワーレベル等のプラズマ条件、およびチャンバ
ドーム温度のようなプロセス条件に関し、レシピの形態でユーザへ提供される。
レシピにより規定されたパラメータは、光ペン／ＣＲＴモニタのインタフェース
を用いて入力される。
【００３８】 プロセスを監視する信号は、システムコントローラ６０のアナログ入力とデジ
タル入力ボードによって供給され、プロセスを制御する信号は、システムコント
ローラ６０のアナログ出力とデジタル出力ボード上に出力される。
タル入力ボードによって供給され、プロセスを制御する信号は、システムコント
ローラ６０のアナログ出力とデジタル出力ボード上に出力される。
【００３９】 プロセスシーケンサーサブルーチン３２０は、識別された処理チャンバとプロ
セスパラメータセットをプロセスセレクタサブルーチン３１０から受け入れるた
めの、また、存在する場合には、種々の処理チャンバの動作を制御するためのプ
ログラムコードを含む。多数のユーザが、プロセスセット番号と処理チャンバ番
号とを入力でき、または、一人のユーザが、多数のプロセスセット番号と処理チ
ャンバ番号とを入力でき、または、一人のユーザが、単一のチャンバに対して複
数のプロセス番号を入力できる。シーケンサーサブルーチン３２０は、選択され
たプロセスを所望のシーケンスでスケジューリングするよう動作する。好ましく
は、シーケンサーサブルーチン３２０は、（ｉ）チャンバが使用されているか否
かを判定するよう処理チャンバの動作を監視するステップと；（ｉｉ）使用され
ているチャンバで何のプロセスが遂行中か判定するステップと；（ｉｉｉ）処理
チャンバの使用可能性および実行されるプロセスの種類に基づき所望のプロセス
を実行するステップと、を遂行するプログラムコードを含む。ポーリングのよう
な、処理チャンバを監視する従来方法を使用してもよい。どのプロセスが実行さ
れるかをスケジューリングする場合、シーケンサーサブルーチン３２０は、選定
されたプロセスに対する所望のプロセス条件と比較して使用される処理チャンバ
の現在の条件、または、要求を入力した各特定のユーザの「年齢」、または、シ
ステムプログラマがスケジューリングする優先度を決定するために含むよう所望
する他のいずれか意味のある要因、を考慮するよう設計できる。
セスパラメータセットをプロセスセレクタサブルーチン３１０から受け入れるた
めの、また、存在する場合には、種々の処理チャンバの動作を制御するためのプ
ログラムコードを含む。多数のユーザが、プロセスセット番号と処理チャンバ番
号とを入力でき、または、一人のユーザが、多数のプロセスセット番号と処理チ
ャンバ番号とを入力でき、または、一人のユーザが、単一のチャンバに対して複
数のプロセス番号を入力できる。シーケンサーサブルーチン３２０は、選択され
たプロセスを所望のシーケンスでスケジューリングするよう動作する。好ましく
は、シーケンサーサブルーチン３２０は、（ｉ）チャンバが使用されているか否
かを判定するよう処理チャンバの動作を監視するステップと；（ｉｉ）使用され
ているチャンバで何のプロセスが遂行中か判定するステップと；（ｉｉｉ）処理
チャンバの使用可能性および実行されるプロセスの種類に基づき所望のプロセス
を実行するステップと、を遂行するプログラムコードを含む。ポーリングのよう
な、処理チャンバを監視する従来方法を使用してもよい。どのプロセスが実行さ
れるかをスケジューリングする場合、シーケンサーサブルーチン３２０は、選定
されたプロセスに対する所望のプロセス条件と比較して使用される処理チャンバ
の現在の条件、または、要求を入力した各特定のユーザの「年齢」、または、シ
ステムプログラマがスケジューリングする優先度を決定するために含むよう所望
する他のいずれか意味のある要因、を考慮するよう設計できる。
【００４０】 シーケンササブルーチン３２０が、どの処理チャンバとプロセスセットの組合
せが次に実行されることになるか決定した後に、シーケンササブルーチン３２０
は、特定のプロセスセットパラメータをチャンバーマネジャサブルーチン３３０
Ａ〜Ｃへ回すことによってプロセスセットの実行をさせ、３３０Ａ〜Ｃは、シー
ケンササブルーチン３２０によって決定されたプロセスセットに従いチャンバ１
３および、おそらく他のチャンバ（図示せず）で多数の処理タスクを制御する。
せが次に実行されることになるか決定した後に、シーケンササブルーチン３２０
は、特定のプロセスセットパラメータをチャンバーマネジャサブルーチン３３０
Ａ〜Ｃへ回すことによってプロセスセットの実行をさせ、３３０Ａ〜Ｃは、シー
ケンササブルーチン３２０によって決定されたプロセスセットに従いチャンバ１
３および、おそらく他のチャンバ（図示せず）で多数の処理タスクを制御する。
【００４１】 チャンバ構成要素サブルーチンの実施例は、基板位置決めサブルーチン３４０
、プロセスガス制御サブルーチン３５０、圧力制御サブルーチン３６０、および
プラズマ制御サブルーチン３７０である。この技術で通常の熟練を有する者は、
どのプロセスがチャンバ１３で遂行されることを所望するかに依存して、他のチ
ャンバ制御サブルーチンが含められることができるかを認知するであろう。動作
では、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａは、実行される特定のプロセスセ
ットに従ってプロセス構成要素サブルーチンを選択的にスケジューリングすなわ
ち呼出す。チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａによるスケジューリングは、
実行するプロセスチャンバとプロセスセットとをスケジューリングするときにシ
ーケンササブルーチン３２０によって使用されるそれと類似の様式で遂行される
。普通には、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａは、種々のチャンバ構成要
素を監視するステップと、実行されるプロセスセットのプロセスパラメータに基
づき操作される必要がある構成要素を決定するステップと、監視するステップお
よび決定するステップとに応答してチャンバ構成要素サブルーチンを実行させる
ステップと、を含む。
、プロセスガス制御サブルーチン３５０、圧力制御サブルーチン３６０、および
プラズマ制御サブルーチン３７０である。この技術で通常の熟練を有する者は、
どのプロセスがチャンバ１３で遂行されることを所望するかに依存して、他のチ
ャンバ制御サブルーチンが含められることができるかを認知するであろう。動作
では、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａは、実行される特定のプロセスセ
ットに従ってプロセス構成要素サブルーチンを選択的にスケジューリングすなわ
ち呼出す。チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａによるスケジューリングは、
実行するプロセスチャンバとプロセスセットとをスケジューリングするときにシ
ーケンササブルーチン３２０によって使用されるそれと類似の様式で遂行される
。普通には、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａは、種々のチャンバ構成要
素を監視するステップと、実行されるプロセスセットのプロセスパラメータに基
づき操作される必要がある構成要素を決定するステップと、監視するステップお
よび決定するステップとに応答してチャンバ構成要素サブルーチンを実行させる
ステップと、を含む。
【００４２】 図７を参照して、特定のチャンバ構成要素サブルーチンの動作を以下説明する
。基板位置決めサブルーチン３４０は、基板を基板支持部材１８へローディング
するのに用いるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含む。基
板位置決めサブルーチン３４０は、例えば、マルチチャンバ装置において、他の
処理が完了した後における、ＰＥＣＶＤ反応炉または他の反応炉から、チャンバ
１３内への基板搬送も制御できる。
。基板位置決めサブルーチン３４０は、基板を基板支持部材１８へローディング
するのに用いるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを含む。基
板位置決めサブルーチン３４０は、例えば、マルチチャンバ装置において、他の
処理が完了した後における、ＰＥＣＶＤ反応炉または他の反応炉から、チャンバ
１３内への基板搬送も制御できる。
【００４３】 プロセスガス制御サブルーチン３５０は、プロセスガスの組成と流量とを制御
するためのプログラムコードを有する。サブルーチン３５０は、安全遮断バルブ
の開／閉位置を制御し、所望ガス流量を達成するよう質量流量コントローララン
プアップ／ランプダウンする。プロセスガス制御サブルーチン３５０を含む全て
のチャンバ構成要素サブルーチンは、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａに
よって発動される。サブルーチン３５０は、所望のガス流量に関してプロセスパ
ラメータをチャンバマネジャサブルーチン３３０Ａから受取る。
するためのプログラムコードを有する。サブルーチン３５０は、安全遮断バルブ
の開／閉位置を制御し、所望ガス流量を達成するよう質量流量コントローララン
プアップ／ランプダウンする。プロセスガス制御サブルーチン３５０を含む全て
のチャンバ構成要素サブルーチンは、チャンバマネジャサブルーチン３３０Ａに
よって発動される。サブルーチン３５０は、所望のガス流量に関してプロセスパ
ラメータをチャンバマネジャサブルーチン３３０Ａから受取る。
【００４４】 普通は、プロセスガス制御サブルーチン３５０は、ガス供給配管を開けるステ
ップと、繰返して（ｉ）必要な質量流量コントローラを読むステップと、（ｉｉ
）前記コントローラの値をチャンバマネジャサブルーチン３３０Ａから受取った
所望の流量と比較するステップと、（ｉｉｉ）必要に応じガス供給配管の流量を
調節するステップと、によって動作する。更に、プロセスガス制御サブルーチン
３５０は、安全でないレートに対するガス流量を監視するステップと、安全でな
い状態が検出される際に安全遮断バルブを作動させるステップと、を含んでもよ
い。
ップと、繰返して（ｉ）必要な質量流量コントローラを読むステップと、（ｉｉ
）前記コントローラの値をチャンバマネジャサブルーチン３３０Ａから受取った
所望の流量と比較するステップと、（ｉｉｉ）必要に応じガス供給配管の流量を
調節するステップと、によって動作する。更に、プロセスガス制御サブルーチン
３５０は、安全でないレートに対するガス流量を監視するステップと、安全でな
い状態が検出される際に安全遮断バルブを作動させるステップと、を含んでもよ
い。
【００４５】 プロセスによっては、アルゴンのような不活性ガスが、反応性プロセスガスが
チャンバ内へ導入される以前に、チャンバ内の圧力を安定化するためにチャンバ
１３へ流入される。このプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン３５
０は、チャンバ内圧力を安定化するのに必要な時間の長さの間チャンバ１３内へ
不活性ガスを流入するステップを含むようプログラムされる。その後で、上記で
説明したステップを行なうことができる。
チャンバ内へ導入される以前に、チャンバ内の圧力を安定化するためにチャンバ
１３へ流入される。このプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン３５
０は、チャンバ内圧力を安定化するのに必要な時間の長さの間チャンバ１３内へ
不活性ガスを流入するステップを含むようプログラムされる。その後で、上記で
説明したステップを行なうことができる。
【００４６】 加えて、プロセスガスが、液体の前駆体、例えば、テトラエチルオルトシラン
（ＴＥＯＳ）から気化されることになる場合、プロセスガス制御サブルーチン
３５０は、ヘリウムのような配送ガスをバブラー組立体で液体の前駆体を通し沸
騰させるステップ、または、ヘリウムを液体注入バルブへ導入するステップを含
んでもよい。この種類のプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン３５
０は、所望のプロセスガスの流量を達成するために、配送ガスの流量、バブラー
内の圧力、およびバブラー温度、を調整する。上記で検討したように、所望のプ
ロセスガス流量は、プロセスパラメータとしてプロセスガス制御サブルーチン３
５０へ伝送される。
（ＴＥＯＳ）から気化されることになる場合、プロセスガス制御サブルーチン
３５０は、ヘリウムのような配送ガスをバブラー組立体で液体の前駆体を通し沸
騰させるステップ、または、ヘリウムを液体注入バルブへ導入するステップを含
んでもよい。この種類のプロセスに対して、プロセスガス制御サブルーチン３５
０は、所望のプロセスガスの流量を達成するために、配送ガスの流量、バブラー
内の圧力、およびバブラー温度、を調整する。上記で検討したように、所望のプ
ロセスガス流量は、プロセスパラメータとしてプロセスガス制御サブルーチン３
５０へ伝送される。
【００４７】 更に、プロセスガス制御サブルーチン３５０は、所定のプロセスガス流量のた
めに必要な値を含む格納された表にアクセスすることによって、所望のプロセス
ガス流量に対する、必要な配送ガス流量、バブラー圧力、およびバブラー温度を
取得するステップを含む。必要な値が取得された後に、配送ガス流量、バブラー
圧力、およびバブラー温度は監視され、必要な値と比較され、そしてそれに応じ
て調節される。
めに必要な値を含む格納された表にアクセスすることによって、所望のプロセス
ガス流量に対する、必要な配送ガス流量、バブラー圧力、およびバブラー温度を
取得するステップを含む。必要な値が取得された後に、配送ガス流量、バブラー
圧力、およびバブラー温度は監視され、必要な値と比較され、そしてそれに応じ
て調節される。
【００４８】 プロセスガス制御サブルーチン３５０は、独立したヘリウム制御（ＩＨＣ）サ
ブルーチン（図示せず）により、ウェーハチャック内の内側と外側の通路を通る
ヘリウム（Ｈｅ）のような伝熱ガスの流量も制御できる。ガス流は、基板をチャ
ックへ熱的に結合する。普通のプロセスにおいて、ウェーハはプラズマと層を形
成する化学反応とによって加熱され、Ｈｅは水冷され得るチャックを介して基板
を冷却する。これは、基板上に先に存在するフィーチャを損傷し得る温度以下に
基板を保つ。
ブルーチン（図示せず）により、ウェーハチャック内の内側と外側の通路を通る
ヘリウム（Ｈｅ）のような伝熱ガスの流量も制御できる。ガス流は、基板をチャ
ックへ熱的に結合する。普通のプロセスにおいて、ウェーハはプラズマと層を形
成する化学反応とによって加熱され、Ｈｅは水冷され得るチャックを介して基板
を冷却する。これは、基板上に先に存在するフィーチャを損傷し得る温度以下に
基板を保つ。
【００４９】 圧力制御サブルーチン３６０は、チャンバの排気部分でのスロットルバルブの
開度を調整することによってチャンバ１３の圧力を制御するためのプログラムコ
ードを含む。スロットルバルブによりチャンバを制御する少なくとも２つの基本
的な方法がある。第１の方法は、とりわけ、全プロセスガス流量、プロセスチャ
ンバのサイズ、およびポンプ引き容量に関係するチャンバ圧力を特徴付けること
に依存する。第１の方法は、スロットルバルブ２６を固定の位置に設定する。ス
ロットルバルブ２６を固定の位置に設定することは、結果として定常状態圧力を
生じることができる。
開度を調整することによってチャンバ１３の圧力を制御するためのプログラムコ
ードを含む。スロットルバルブによりチャンバを制御する少なくとも２つの基本
的な方法がある。第１の方法は、とりわけ、全プロセスガス流量、プロセスチャ
ンバのサイズ、およびポンプ引き容量に関係するチャンバ圧力を特徴付けること
に依存する。第１の方法は、スロットルバルブ２６を固定の位置に設定する。ス
ロットルバルブ２６を固定の位置に設定することは、結果として定常状態圧力を
生じることができる。
【００５０】 代替として、チャンバ圧力は、例えば圧力計で測定でき、スロットルバルブ２
６の位置は、制御点がガス流量と排気容量とによって設定される境界以内である
と想定して、圧力制御サブルーチン３６０に従い調節されることができる。前者
の方法は、後者の方法に関連する測定、比較、計算が発動されないので、急速な
チャンバ圧力の変更を結果として生ずるかもしれない。前者の方法は、チャンバ
圧力の精密な制御が必要とされない場合に望ましく、それに対し、後者の方法は
、層の堆積中のように、正確で、再現性のある、安定した圧力が所望される場合
に望ましいであろう。
６の位置は、制御点がガス流量と排気容量とによって設定される境界以内である
と想定して、圧力制御サブルーチン３６０に従い調節されることができる。前者
の方法は、後者の方法に関連する測定、比較、計算が発動されないので、急速な
チャンバ圧力の変更を結果として生ずるかもしれない。前者の方法は、チャンバ
圧力の精密な制御が必要とされない場合に望ましく、それに対し、後者の方法は
、層の堆積中のように、正確で、再現性のある、安定した圧力が所望される場合
に望ましいであろう。
【００５１】 圧力制御サブルーチン３６０が発動される場合、所望の（すなわち、目標の）
圧力レベルは、チャンバーマネジャサブルーチン３３０Ａからパラメータとして
受取られる。圧力制御サブルーチン３６０は、チャンバへ接続されたひとつ以上
の従来の圧力計を読むことによってチャンバ１３の圧力を測定し、測定値を目標
圧力と比較し、格納された圧力テーブルから目標圧力に対応する比例値、積分値
、および微分（ＰＩＤ）値を得て、次に圧力テーブルから得られたＰＩＤ値に従
いスロットルバルブ２６を調節するよう動作する。代替として、圧力制御サブル
ーチン３６０は、所望の圧力または圧力範囲へチャンバ１３の圧力を調整するた
めに、特定の開度へスロットルバルブ２６の開け閉めができる。
圧力レベルは、チャンバーマネジャサブルーチン３３０Ａからパラメータとして
受取られる。圧力制御サブルーチン３６０は、チャンバへ接続されたひとつ以上
の従来の圧力計を読むことによってチャンバ１３の圧力を測定し、測定値を目標
圧力と比較し、格納された圧力テーブルから目標圧力に対応する比例値、積分値
、および微分（ＰＩＤ）値を得て、次に圧力テーブルから得られたＰＩＤ値に従
いスロットルバルブ２６を調節するよう動作する。代替として、圧力制御サブル
ーチン３６０は、所望の圧力または圧力範囲へチャンバ１３の圧力を調整するた
めに、特定の開度へスロットルバルブ２６の開け閉めができる。
【００５２】 プラズマ制御サブルーチン３７０は、ＲＦ発生器３１Ａおよび３１Ｂの周波数
とパワー出力との設定を制御するプログラムコード、および整合ネットワーク３
２Ａおよび３２Ｂを同調するためのプログラムコードを備える。プラズマ制御サ
ブルーチン３７０は、ＲＦソースプラズマ装置の上部コイルと側部コイルへのＲ
Ｆソースパワーと周波数とを独立して設定し、ＲＦバイアスパワーレベルと周波
数も設定する。ＲＦソースプラズマ装置の上部コイルと側部コイルへのパワーと
周波数は、独立して設定可能であるが、相互に依存する様式でも設定できるであ
ろう。プラズマ制御サブルーチン３７０は、先に説明したチャンバ構成要素サブ
ルーチンと同様に、チャンバーマネジャサブルーチン３３０Ａによって発動され
る。
とパワー出力との設定を制御するプログラムコード、および整合ネットワーク３
２Ａおよび３２Ｂを同調するためのプログラムコードを備える。プラズマ制御サ
ブルーチン３７０は、ＲＦソースプラズマ装置の上部コイルと側部コイルへのＲ
Ｆソースパワーと周波数とを独立して設定し、ＲＦバイアスパワーレベルと周波
数も設定する。ＲＦソースプラズマ装置の上部コイルと側部コイルへのパワーと
周波数は、独立して設定可能であるが、相互に依存する様式でも設定できるであ
ろう。プラズマ制御サブルーチン３７０は、先に説明したチャンバ構成要素サブ
ルーチンと同様に、チャンバーマネジャサブルーチン３３０Ａによって発動され
る。
【００５３】 上記のサブシステムとルーチンの幾つか、または全てを組込むことができる装
置の実施例は、本発明を実現化するよう構成された、California 州 Santa Clar
a の Applied Materials によって製造されるULTIMA SystemTM であろう。
置の実施例は、本発明を実現化するよう構成された、California 州 Santa Clar
a の Applied Materials によって製造されるULTIMA SystemTM であろう。
【００５４】 III. 実施例の構造 図８Ａは、本発明の特徴を組込んだ集積回路５００の断面略図を示す。集積回
路５００は、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、ＳＯＩ（絶縁体上半導
体）ウェーハ、または他のウェーハといった半導体ウェーハ上に製造され得る。
図８Ａに示すように、集積回路５００は、ＮＭＯＳとＰＭＯＳのトラジスタ５０
３と５０６を含み、それは、フィールド酸化物領域５０７によって相互に分離さ
れ電気的に絶縁される。各トランジスタ５０３と５０６とは、ソース領域５０８
、ゲート領域５０９、およびドレイン領域５１０を備える。
路５００は、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハ、ＳＯＩ（絶縁体上半導
体）ウェーハ、または他のウェーハといった半導体ウェーハ上に製造され得る。
図８Ａに示すように、集積回路５００は、ＮＭＯＳとＰＭＯＳのトラジスタ５０
３と５０６を含み、それは、フィールド酸化物領域５０７によって相互に分離さ
れ電気的に絶縁される。各トランジスタ５０３と５０６とは、ソース領域５０８
、ゲート領域５０９、およびドレイン領域５１０を備える。
【００５５】 プレメタルの誘電体層５１１が、トランジスタ５０３と５０６を金属層Ｍ１か
ら分離し、金属層Ｍ１とトランジスタとの間にコンタクト５１２によって作成さ
れる接続を持つ。金属層Ｍ１は、集積回路５００に含まれる４つの金属層Ｍ１〜
Ｍ４のひとつである。各金属層Ｍ１〜Ｍ４は、隣接する金属層からそれぞれの金
属間誘電体（ＩＭＤ）層５１３Ａ〜Ｃによって分離される。各ＩＭＤ層は、ドー
プまたは無ドープのシリコンガラスの層から作成されるような、同じまたは異な
る材料の多層であってもよい。隣接する金属層は、選定された開口でバイア内の
プラグ５１４によって接続される。プレーナパッシベーション層５１５が金属層
Ｍ４の上にある。ＩＭＤ層５１３Ａが、第１金属層Ｍ１の隣接する金属配線間の
トレンチ５１７を充填する。
ら分離し、金属層Ｍ１とトランジスタとの間にコンタクト５１２によって作成さ
れる接続を持つ。金属層Ｍ１は、集積回路５００に含まれる４つの金属層Ｍ１〜
Ｍ４のひとつである。各金属層Ｍ１〜Ｍ４は、隣接する金属層からそれぞれの金
属間誘電体（ＩＭＤ）層５１３Ａ〜Ｃによって分離される。各ＩＭＤ層は、ドー
プまたは無ドープのシリコンガラスの層から作成されるような、同じまたは異な
る材料の多層であってもよい。隣接する金属層は、選定された開口でバイア内の
プラグ５１４によって接続される。プレーナパッシベーション層５１５が金属層
Ｍ４の上にある。ＩＭＤ層５１３Ａが、第１金属層Ｍ１の隣接する金属配線間の
トレンチ５１７を充填する。
【００５６】 フィールド酸化物領域５０７は、トレンチ５１６も充填する。このトレンチ５
１６は、ｎ−ウエルデバイス５０３を隣接するデバイス（図示せず）から分離で
きるＳＴＩトレンチである。ＳＴＩトレンチ５１６は、フィールド酸化物領域か
ら絶縁材料で充填され、横方向の電流の流れを阻止し、従って、漏洩電流、ラッ
チアップ、および他の問題を低減する。
１６は、ｎ−ウエルデバイス５０３を隣接するデバイス（図示せず）から分離で
きるＳＴＩトレンチである。ＳＴＩトレンチ５１６は、フィールド酸化物領域か
ら絶縁材料で充填され、横方向の電流の流れを阻止し、従って、漏洩電流、ラッ
チアップ、および他の問題を低減する。
【００５７】 本発明の実施の形態は、隣接する金属配線間に形成されるトレンチ５１７、ま
たは基板内に形成されるＳＴＩトレンチ５１６のような、狭くて高アスペクト比
のトレンチを充填するために特に有用であるが、集積回路５００に示す各誘電体
層で使用してもよい。単純化した集積回路５００は、説明の目的のためだけであ
ると理解されたい。この技術に通常に精通する者は、マイクロプロセッサ、特定
用途向け集積回路、メモリデバイス等、他の集積回路の製造用に本方法を実施で
きよう。加えて、本発明の方法は、ＢｉＣＭＯＳ、ＮＭＯＳ、バイポーラ他、別
の技術を使用する集積回路の製造に使用してもよい。
たは基板内に形成されるＳＴＩトレンチ５１６のような、狭くて高アスペクト比
のトレンチを充填するために特に有用であるが、集積回路５００に示す各誘電体
層で使用してもよい。単純化した集積回路５００は、説明の目的のためだけであ
ると理解されたい。この技術に通常に精通する者は、マイクロプロセッサ、特定
用途向け集積回路、メモリデバイス等、他の集積回路の製造用に本方法を実施で
きよう。加えて、本発明の方法は、ＢｉＣＭＯＳ、ＮＭＯＳ、バイポーラ他、別
の技術を使用する集積回路の製造に使用してもよい。
【００５８】 IV. 実施例の堆積プロセス 図８Ｂは、本発明のひとつの実施の形態による実施例のプロセスのフローチャ
ートである。このプロセスでは、ウェーハの温度は、ウェーハをウェーハ支持構
造体へチャックしないことによって制御した。これは、ウェーハが熱的に「フロ
ーティング」することを可能にし、ウェーハがプラズマによって加熱されるので
、より高温度のウェーハ表面を結果として生じた。ウェーハを保持するために静
電チャックへパワーを直接には供給しなかったが、ウェーハはプラズマによって
帯電し、この帯電が結果としてウェーハ支持構造体への幾らかの自発的なチャッ
クを生じさせた。ウェーハをチャックへ熱的に結合させるよう、普通は、ウェー
ハチャックの内側と外側のチャネルを循環させられるヘリウムガスを、チャネル
内で循環させずに、プラズマの加熱効果を更に高めた。このプロセスで、ＳＴＩ
用途でのシリコンウェーハ上の狭くて、高アスペクト比のトレンチを、無ドープ
のシリコンガラス（ＵＳＧ）で充填した。類似のプロセスを用いて、金属配線の
ようなウェーハ上の他の構造によって形成されるトレンチ間にＵＳＧを堆積させ
たり、ＦＳＧのような他の材料を堆積させることができるだろう。
ートである。このプロセスでは、ウェーハの温度は、ウェーハをウェーハ支持構
造体へチャックしないことによって制御した。これは、ウェーハが熱的に「フロ
ーティング」することを可能にし、ウェーハがプラズマによって加熱されるので
、より高温度のウェーハ表面を結果として生じた。ウェーハを保持するために静
電チャックへパワーを直接には供給しなかったが、ウェーハはプラズマによって
帯電し、この帯電が結果としてウェーハ支持構造体への幾らかの自発的なチャッ
クを生じさせた。ウェーハをチャックへ熱的に結合させるよう、普通は、ウェー
ハチャックの内側と外側のチャネルを循環させられるヘリウムガスを、チャネル
内で循環させずに、プラズマの加熱効果を更に高めた。このプロセスで、ＳＴＩ
用途でのシリコンウェーハ上の狭くて、高アスペクト比のトレンチを、無ドープ
のシリコンガラス（ＵＳＧ）で充填した。類似のプロセスを用いて、金属配線の
ようなウェーハ上の他の構造によって形成されるトレンチ間にＵＳＧを堆積させ
たり、ＦＳＧのような他の材料を堆積させることができるだろう。
【００５９】 以下のプロセスは、約５リットルの特定の内部容積を持つ堆積チャンバ内の公
称２００ｍｍ（８インチ）直径のシリコンウェーハに関する。しかし、この技術
に精通した者は、このプロセスを、他の変数の中でも、異なる基板材料、１５０
ｍｍや３００ｍｍウェーハ等の異なる基板サイズ、および、異なるチャンバ容積
について修正できることが分かるであろう。ウェーハは、この堆積プロセスに先
立ってウェーハ上に形成したトレンチを持っていた。層堆積前のトレンチギャッ
プは典型的には約０．２５μｍであり、アスペクト比は同じく約５：１であった
。流量、ＲＦパワー、および他のプロセスパラメータを、他の要因の中でも、充
填するトレンチの寸法に従い選んだ。以下のプロセスを、図４に示すチャンバ構
成要素を参照し関連させて説明する。
称２００ｍｍ（８インチ）直径のシリコンウェーハに関する。しかし、この技術
に精通した者は、このプロセスを、他の変数の中でも、異なる基板材料、１５０
ｍｍや３００ｍｍウェーハ等の異なる基板サイズ、および、異なるチャンバ容積
について修正できることが分かるであろう。ウェーハは、この堆積プロセスに先
立ってウェーハ上に形成したトレンチを持っていた。層堆積前のトレンチギャッ
プは典型的には約０．２５μｍであり、アスペクト比は同じく約５：１であった
。流量、ＲＦパワー、および他のプロセスパラメータを、他の要因の中でも、充
填するトレンチの寸法に従い選んだ。以下のプロセスを、図４に示すチャンバ構
成要素を参照し関連させて説明する。
【００６０】 シリコンウェーハを堆積装置内に載置し（ステップ８０２）、プラズマを容易
に形成するアルゴンを、ガスノズル３９へ９５ｓｃｃｍのレートで、トップノズ
ル４５へ２５ｓｃｃｍのレートで入れ、プラズマを当てる（ステップ８０６）の
に適するチャンバ圧力を確立した（ステップ８０４）。約１，０００ＷのＲＦパ
ワーを上部コイル２９へ印加し、約５０ｍＴのチャンバ圧力で高密度プラズマを
形成した。このプラズマは、堆積前にウェーハを予熱した。このステップ中に、
オプションで、熱をウェーハの裏側へ、ウェーハ支持内のヒーターにより、また
はプラズマや加熱ランプのような外部の熱源から熱を吸収し、熱をウェーハへ伝
達するサセプタにより、加えることができる（ステップ８０８）。
に形成するアルゴンを、ガスノズル３９へ９５ｓｃｃｍのレートで、トップノズ
ル４５へ２５ｓｃｃｍのレートで入れ、プラズマを当てる（ステップ８０６）の
に適するチャンバ圧力を確立した（ステップ８０４）。約１，０００ＷのＲＦパ
ワーを上部コイル２９へ印加し、約５０ｍＴのチャンバ圧力で高密度プラズマを
形成した。このプラズマは、堆積前にウェーハを予熱した。このステップ中に、
オプションで、熱をウェーハの裏側へ、ウェーハ支持内のヒーターにより、また
はプラズマや加熱ランプのような外部の熱源から熱を吸収し、熱をウェーハへ伝
達するサセプタにより、加えることができる（ステップ８０８）。
【００６１】 プラズマを確立した後約１秒で、堆積に備えるよう、スロットルバルブを開き
、チャンバ圧力を２〜１０ｍＴ間に低下させた（ステップ８１０）。約５０ｍＴ
の初期圧力は、プラズマを始動させるのに容易な圧力であり、プラズマが始動す
れば、圧力は所望のプロセス圧力へ低下できる。所望圧力に達するには、圧力フ
ィードバックを取入れて、チャンバ圧力を設定し制御するのではなく、堆積装置
の先行する特性付けに基づいて、設定位置までスロットルバルブを開く。
、チャンバ圧力を２〜１０ｍＴ間に低下させた（ステップ８１０）。約５０ｍＴ
の初期圧力は、プラズマを始動させるのに容易な圧力であり、プラズマが始動す
れば、圧力は所望のプロセス圧力へ低下できる。所望圧力に達するには、圧力フ
ィードバックを取入れて、チャンバ圧力を設定し制御するのではなく、堆積装置
の先行する特性付けに基づいて、設定位置までスロットルバルブを開く。
【００６２】 チャンバ圧力を初期のプロセス圧力に設定すると同時に、既に上部コイルに印
加された１，０００Ｗに加え、側部コイルへ２，０００ＷのＲＦパワーを印加す
ることによって、全プラズマエネルギーを増大した。ガスからのプラズマ形成は
追加の粒子を生成するので、ＲＦソースパワーの増加は、チャンバ圧力を僅かに
増大させたであろう。
加された１，０００Ｗに加え、側部コイルへ２，０００ＷのＲＦパワーを印加す
ることによって、全プラズマエネルギーを増大した。ガスからのプラズマ形成は
追加の粒子を生成するので、ＲＦソースパワーの増加は、チャンバ圧力を僅かに
増大させたであろう。
【００６３】 次のステップ中にチャンバへの酸素の流入を、初期流量４６ｓｃｃｍで開始し
（ステップ８１２）、アルゴン流量を１０ｓｃｃｍだけ減少し、そして、チャン
バ圧力が次のバイアスプリセットステップ中に約８．５ｍＴになるようにスロッ
トルバルブを固定設定まで開いた。一般に、未反応の前駆体がチャンバ壁または
処理ウェーハ上に堆積しないよう、シリコン含有前駆体を流入する以前に酸素流
入を開始することが望ましい。酸素のほぼ１３％がトップベント４６からチャン
バ内へ流入し、残りは酸化剤ノズル４０を通し流入した。基板は、シラン流入を
開始する以前に１０秒間プラズマによって予熱し（ステップ８１４）、シランは
ほぼ４０ｓｃｃｍのレートで、酸素と同様な割合でトップノズル４５とソースガ
スノズル３９との間で分配した（ステップ８１６）。所望のトレンチプロファイ
ル修正を達成するために、上部コイルへのＲＦソースパワーを８００Ｗへ低減し
、側部コイルへのＲＦソースパワーを３６００Ｗへ増加した。
（ステップ８１２）、アルゴン流量を１０ｓｃｃｍだけ減少し、そして、チャン
バ圧力が次のバイアスプリセットステップ中に約８．５ｍＴになるようにスロッ
トルバルブを固定設定まで開いた。一般に、未反応の前駆体がチャンバ壁または
処理ウェーハ上に堆積しないよう、シリコン含有前駆体を流入する以前に酸素流
入を開始することが望ましい。酸素のほぼ１３％がトップベント４６からチャン
バ内へ流入し、残りは酸化剤ノズル４０を通し流入した。基板は、シラン流入を
開始する以前に１０秒間プラズマによって予熱し（ステップ８１４）、シランは
ほぼ４０ｓｃｃｍのレートで、酸素と同様な割合でトップノズル４５とソースガ
スノズル３９との間で分配した（ステップ８１６）。所望のトレンチプロファイ
ル修正を達成するために、上部コイルへのＲＦソースパワーを８００Ｗへ低減し
、側部コイルへのＲＦソースパワーを３６００Ｗへ増加した。
【００６４】 バイアスプリセットステップ（ステップ８１８）中に、トレンチプロファイル
を、主堆積ステップに適する条件と異なる堆積条件に維持することによって修正
した。これは、トレンチのアスペクト比が主堆積ステップの前に低減されること
を可能にし、迅速なボイドフリーのプロセスに帰着する。一般に、全ＲＦソース
パワーとガス流量とは、主堆積ステップにおいてより、バイアスプリセットステ
ップにおいて低かった。上部コイルへ印加されるＲＦソースパワーは、９００Ｗ
であり、側部コイル２９へのＲＦソースパワーは２３００Ｗであった。ＲＦバイ
アスパワーを１５００Ｗにプリセットした。シラン流量をほぼ７０ｓｃｃｍへ増
加した。これらの条件を３１秒間保持し、堆積されたＵＳＧの側壁にテーパをつ
けることによってトレンチのアスペクト比を本質的に低減し、それにより、ギャ
ップはトレンチの上部の上で拡張され広くされた。主堆積プロセス中にトレンチ
を充填することによってボイドを形成する可能性がより少なくなるように、側壁
のテーパはトレンチの底で対面する側壁間の間隔も狭くした。トレンチプロファ
イル修正は、後にセクションVと添付する図９Ａ〜９Ｄで更に詳細に説明する。
を、主堆積ステップに適する条件と異なる堆積条件に維持することによって修正
した。これは、トレンチのアスペクト比が主堆積ステップの前に低減されること
を可能にし、迅速なボイドフリーのプロセスに帰着する。一般に、全ＲＦソース
パワーとガス流量とは、主堆積ステップにおいてより、バイアスプリセットステ
ップにおいて低かった。上部コイルへ印加されるＲＦソースパワーは、９００Ｗ
であり、側部コイル２９へのＲＦソースパワーは２３００Ｗであった。ＲＦバイ
アスパワーを１５００Ｗにプリセットした。シラン流量をほぼ７０ｓｃｃｍへ増
加した。これらの条件を３１秒間保持し、堆積されたＵＳＧの側壁にテーパをつ
けることによってトレンチのアスペクト比を本質的に低減し、それにより、ギャ
ップはトレンチの上部の上で拡張され広くされた。主堆積プロセス中にトレンチ
を充填することによってボイドを形成する可能性がより少なくなるように、側壁
のテーパはトレンチの底で対面する側壁間の間隔も狭くした。トレンチプロファ
イル修正は、後にセクションVと添付する図９Ａ〜９Ｄで更に詳細に説明する。
【００６５】 層の大部分は、主堆積ステップ中に堆積し（ステップ８２０）、それは、同時
並行堆積／エッチングプロセスであった。テーパ、つまりＶ形トレンチは、オー
バーハングと、それに伴ってトレンチにボイドとを形成することなく、効率よく
充填された。このステップ中、ＲＦバイアスパワー整合制御回路はオフにし、整
合ネットワークを直近の構成のままにした。負荷はこのステップ中に大きく変動
するとは予測されないので、これは安定したＲＦ制御装置を提供する。主堆積ス
テップ中、１３００Ｗのパワーを上部コイル２９へ供給し、３１００Ｗのパワー
を側部コイルへ供給し、３０００ＷのＲＦバイアスパワーを印加した。スロット
ルバルブ２６は、６ｍＴのチャンバ圧力を維持するよう制御し、その一方で、ソ
ースノズル３９へのアルゴン流量を４６ｓｃｃｍまで減少させ、トップノズル４
５を通るアルゴン流量を９ｓｃｃｍまで減少させた。主堆積ステップを、約７０
秒間継続した。
並行堆積／エッチングプロセスであった。テーパ、つまりＶ形トレンチは、オー
バーハングと、それに伴ってトレンチにボイドとを形成することなく、効率よく
充填された。このステップ中、ＲＦバイアスパワー整合制御回路はオフにし、整
合ネットワークを直近の構成のままにした。負荷はこのステップ中に大きく変動
するとは予測されないので、これは安定したＲＦ制御装置を提供する。主堆積ス
テップ中、１３００Ｗのパワーを上部コイル２９へ供給し、３１００Ｗのパワー
を側部コイルへ供給し、３０００ＷのＲＦバイアスパワーを印加した。スロット
ルバルブ２６は、６ｍＴのチャンバ圧力を維持するよう制御し、その一方で、ソ
ースノズル３９へのアルゴン流量を４６ｓｃｃｍまで減少させ、トップノズル４
５を通るアルゴン流量を９ｓｃｃｍまで減少させた。主堆積ステップを、約７０
秒間継続した。
【００６６】 所望の厚さのシリコンガラスを堆積した後、シランの流入を閉じ、シラン配送
配管を、図４に示すバルブ４３Ａ〜Ｃのような３方向バルブを介して、フォアラ
イン真空４４へ出した（ステップ８２２）。これは、シランをこれらの配管から
除去し、シランの残渣が配管に形成することを減らす。更に、シランは引火性で
あるので、シランを配送配管内へ不必要に残すことは望ましくない。次いで、ウ
ェーハは、チャンバからの取り出し準備状態になる（ステップ８２４）。
配管を、図４に示すバルブ４３Ａ〜Ｃのような３方向バルブを介して、フォアラ
イン真空４４へ出した（ステップ８２２）。これは、シランをこれらの配管から
除去し、シランの残渣が配管に形成することを減らす。更に、シランは引火性で
あるので、シランを配送配管内へ不必要に残すことは望ましくない。次いで、ウ
ェーハは、チャンバからの取り出し準備状態になる（ステップ８２４）。
【００６７】 上記の実施例のプロセスは、説明の目的のためだけである。多くのプロセスパ
ラメータは、プロセスが内部で遂行されようとしている特定チャンバ、この場合
は、California 州 Santa Clara の Applied Materials, Inc. によって製造さ
れ、市場で入手可能な、ULTIMATM チャンバに関係する。他のチャンバは、異な
る、容積、排気容量、プラズマ構成、ウェーハチャック装置等を有することがで
き、それは、異なる、圧力、ガス流量、プラズマパワー、時間、または、他のプ
ロセスパラメータを持つプロセスに帰着する。加えて、異なる基板は、異なるプ
ロセスパラメータに帰着する。例えば、異なる熱容量または熱伝導度を持つ基板
を意図したプロセスは、より長い、またはより短い予熱ステップを含むことがで
きる。更に、ＴＥＯＳまたはＳｉＦ4のような他のガスが、シリコンのソースと
してプロセスで使用できる。
ラメータは、プロセスが内部で遂行されようとしている特定チャンバ、この場合
は、California 州 Santa Clara の Applied Materials, Inc. によって製造さ
れ、市場で入手可能な、ULTIMATM チャンバに関係する。他のチャンバは、異な
る、容積、排気容量、プラズマ構成、ウェーハチャック装置等を有することがで
き、それは、異なる、圧力、ガス流量、プラズマパワー、時間、または、他のプ
ロセスパラメータを持つプロセスに帰着する。加えて、異なる基板は、異なるプ
ロセスパラメータに帰着する。例えば、異なる熱容量または熱伝導度を持つ基板
を意図したプロセスは、より長い、またはより短い予熱ステップを含むことがで
きる。更に、ＴＥＯＳまたはＳｉＦ4のような他のガスが、シリコンのソースと
してプロセスで使用できる。
【００６８】 V. ＲＦバイアスプリセットパワーを使用するトレンチプロファイル修正 図９Ａ〜９Ｄは、アルミニウム配線を上に有する基板の走査電子顕微鏡写真（
ＳＥＭ）の描線図である。アルミニウム配線はトレンチを形成し、それはシリコ
ン酸化物ガラスで部分的に充填される。描線図は、元のＳＥＭをトレースするこ
とによって描かれている。図９Ａ〜９Ｄは、堆積プロセスのプリセット部分中に
ＲＦバイアスパワーの増加が、トレンチ内のシリコン酸化物の形状に及ぼす影響
を示す。詳細には、トレンチのプロファイルは、ＲＦバイアスパワーを変化させ
ることによって修正でき、トレンチの側壁にテーパを付け、それによりトレンチ
のアスペクト比を下げて、トレンチをボイドフリーの様式で充填することを容易
にする。
ＳＥＭ）の描線図である。アルミニウム配線はトレンチを形成し、それはシリコ
ン酸化物ガラスで部分的に充填される。描線図は、元のＳＥＭをトレースするこ
とによって描かれている。図９Ａ〜９Ｄは、堆積プロセスのプリセット部分中に
ＲＦバイアスパワーの増加が、トレンチ内のシリコン酸化物の形状に及ぼす影響
を示す。詳細には、トレンチのプロファイルは、ＲＦバイアスパワーを変化させ
ることによって修正でき、トレンチの側壁にテーパを付け、それによりトレンチ
のアスペクト比を下げて、トレンチをボイドフリーの様式で充填することを容易
にする。
【００６９】 図４を再び参照すると、ＲＦバイアスパワーは、プラズマ中でイオンをウェー
ハの表面に対して上下に移動させる。ウェーハ支持構造体は、静電容量的結合構
造のひとつのプレートとして作用し、その一方で、基板の上の導電性プラズマは
、相補電極を提供すると考えられる。ＲＦバイアスパワーの増加は、一般に、水
平面上のスパッタ率を増加させ、よって同時並列堆積／エッチングプロセスにお
いて正味の堆積速度を減少させる。
ハの表面に対して上下に移動させる。ウェーハ支持構造体は、静電容量的結合構
造のひとつのプレートとして作用し、その一方で、基板の上の導電性プラズマは
、相補電極を提供すると考えられる。ＲＦバイアスパワーの増加は、一般に、水
平面上のスパッタ率を増加させ、よって同時並列堆積／エッチングプロセスにお
いて正味の堆積速度を減少させる。
【００７０】 エッチング速度は、普通には、除去される材料の、１分間当たりのオングスト
ローム（Å／分）のような、絶対値での、熱的に成長された二酸化ケイ素のよう
な特定材料の水平表面上で特性付けられる。基板の水平表面上の絶対エッチング
速度は幾つかの要因に依存する。スパッタされた材料が基板上に再堆積すること
を高温によって妨げることが可能なので、基板の温度は、絶対エッチング速度に
影響し得る要因のひとつである。プロセスガスの組成、よって、結果として生じ
るプラズマも、エッチング速度に影響する可能性がある。プロセスガスがエッチ
ング速度に影響を及ぼすことができるひとつの方法は、異なるスパッタリングガ
スが、所定の材料に対して異なるエッチング効率を持つことができる点である。
プロセスガスの組成がエッチング速度に影響を及ぼすことが可能な別の方法は、
プロセスガスが、その層の部分を除去するよう堆積された層と化学反応するフッ
素または他のハロゲンのようなエッチャント核種を含むことができる点である。
絶対エッチング速度は、プラズマ密度およびプラズマバイアスにも依存する。
ローム（Å／分）のような、絶対値での、熱的に成長された二酸化ケイ素のよう
な特定材料の水平表面上で特性付けられる。基板の水平表面上の絶対エッチング
速度は幾つかの要因に依存する。スパッタされた材料が基板上に再堆積すること
を高温によって妨げることが可能なので、基板の温度は、絶対エッチング速度に
影響し得る要因のひとつである。プロセスガスの組成、よって、結果として生じ
るプラズマも、エッチング速度に影響する可能性がある。プロセスガスがエッチ
ング速度に影響を及ぼすことができるひとつの方法は、異なるスパッタリングガ
スが、所定の材料に対して異なるエッチング効率を持つことができる点である。
プロセスガスの組成がエッチング速度に影響を及ぼすことが可能な別の方法は、
プロセスガスが、その層の部分を除去するよう堆積された層と化学反応するフッ
素または他のハロゲンのようなエッチャント核種を含むことができる点である。
絶対エッチング速度は、プラズマ密度およびプラズマバイアスにも依存する。
【００７１】 プラズマ密度は、主としてＲＦソースパワーの関数であると考えられる、プラ
ズマの単位体積当りのプラズマ核種の数に関係する。限度以内でのより高いプラ
ズマ密度は、エッチング用のより多いプラズマ核種を提供する。ＲＦバイアスパ
ワーは、基板の表面に対して垂直な電界を生成し、基板の表面方向、および表面
から離れる方向へプラズマイオンを加速する。イオンは、物理的に表面をボンバ
ードすることによって基板の表面をスパッタエッチングする。表面のエッチング
速度は、ＲＦソースパワーでの変化よりもＲＦバイアスパワーでの変化に対して
敏感であることが見出された。例えばＲＦバイアスパワーを増加または減少させ
た場合、ＲＦバイアスパワーレベルでの１０％の変化は、スパッタエッチング速
度を約１０％変化させた。ＲＦソースパワーレベルでの１０％の変化は、スパッ
タエッチング速度を５％未満変化させた。スパッタエッチング速度は、水平ウェ
ーハ表面上で測定した。
ズマの単位体積当りのプラズマ核種の数に関係する。限度以内でのより高いプラ
ズマ密度は、エッチング用のより多いプラズマ核種を提供する。ＲＦバイアスパ
ワーは、基板の表面に対して垂直な電界を生成し、基板の表面方向、および表面
から離れる方向へプラズマイオンを加速する。イオンは、物理的に表面をボンバ
ードすることによって基板の表面をスパッタエッチングする。表面のエッチング
速度は、ＲＦソースパワーでの変化よりもＲＦバイアスパワーでの変化に対して
敏感であることが見出された。例えばＲＦバイアスパワーを増加または減少させ
た場合、ＲＦバイアスパワーレベルでの１０％の変化は、スパッタエッチング速
度を約１０％変化させた。ＲＦソースパワーレベルでの１０％の変化は、スパッ
タエッチング速度を５％未満変化させた。スパッタエッチング速度は、水平ウェ
ーハ表面上で測定した。
【００７２】 図９Ａは、基板上に導電性配線９０２Ａ、９０２Ｂを持つ基板９００の断面で
取ったＳＥＭの描線図である。隣接する導電性配線は、その間にトレンチ９０４
を形成する。基板９００は６インチシリコンウェーハであり、導電性配線９０２
Ａ、９０２Ｂは、ほぼ１μｍ高さのアルミニウム線である。アルミニウム配線間
のギャップは、約０．３５μｍ幅である。ガリウム砒素等の他の基板が使用され
てもよく、基板は直径で８インチまたは１２インチ等の異なるサイズでもよく、
トレンチは、異なる高さ又は幅であってもよいか、或いは基板内へエッチングす
るといった他の手段によって形成されてもよいと考えられる。
取ったＳＥＭの描線図である。隣接する導電性配線は、その間にトレンチ９０４
を形成する。基板９００は６インチシリコンウェーハであり、導電性配線９０２
Ａ、９０２Ｂは、ほぼ１μｍ高さのアルミニウム線である。アルミニウム配線間
のギャップは、約０．３５μｍ幅である。ガリウム砒素等の他の基板が使用され
てもよく、基板は直径で８インチまたは１２インチ等の異なるサイズでもよく、
トレンチは、異なる高さ又は幅であってもよいか、或いは基板内へエッチングす
るといった他の手段によって形成されてもよいと考えられる。
【００７３】 図９Ａでのトレンチ９０４は、１０００Ｗのバイアスプリセットパワーで同時
並列ＨＤＰ−ＣＶＤ堆積／エッチングプロセスによってシリコン酸化物ガラス９
０６の膜、すなわち層により部分的に充填された。バイアスプリセットパワーは
、バイアスプラズマ装置（図４、８０参照）によって、堆積／エッチングプロセ
スの初期段階中にウェーハ支持構造体へ印加されるパワーである。バイアスプリ
セットパワーステップ中に、バイアスパワーは、主堆積ステップ中に印加される
バイアスパワーの３０〜５０％間に設定される。１０００Ｗのバイアスプリセッ
トパワーは、トレンチのコーナー部上にファセット９０８とトレンチの壁上にほ
とんど垂直な側壁９１０とを生成する。尖頭９１２は、トレンチを形成するのに
使用された金属のエッチングステップの人為的結果である。概して、他のプロセ
スパラメータを一定に保ち、より多くのＲＦバイアスパワーを印加することは、
上記で検討したように、スパッタの角度依存性故に、スパッタエッチング速度を
増加させファセットを形成する。
並列ＨＤＰ−ＣＶＤ堆積／エッチングプロセスによってシリコン酸化物ガラス９
０６の膜、すなわち層により部分的に充填された。バイアスプリセットパワーは
、バイアスプラズマ装置（図４、８０参照）によって、堆積／エッチングプロセ
スの初期段階中にウェーハ支持構造体へ印加されるパワーである。バイアスプリ
セットパワーステップ中に、バイアスパワーは、主堆積ステップ中に印加される
バイアスパワーの３０〜５０％間に設定される。１０００Ｗのバイアスプリセッ
トパワーは、トレンチのコーナー部上にファセット９０８とトレンチの壁上にほ
とんど垂直な側壁９１０とを生成する。尖頭９１２は、トレンチを形成するのに
使用された金属のエッチングステップの人為的結果である。概して、他のプロセ
スパラメータを一定に保ち、より多くのＲＦバイアスパワーを印加することは、
上記で検討したように、スパッタの角度依存性故に、スパッタエッチング速度を
増加させファセットを形成する。
【００７４】 図９Ｂは、シリコン酸化物ガラスが２０００ＷのＲＦバイアスプリセットパワ
ーで堆積されたことを除き、図９Ａに示したものと類似のウェーハの断面のＳＥ
Ｍの描線図である。側壁酸化物９１４は、図９Ａの側壁酸化物９１０に比較して
、あまり垂直ではない。図９Ｃと９Ｄは、類似のＳＥＭの描線図であり、バイア
スプリセットパワーは、それぞれ３０００Ｗと４０００Ｗであった。図９Ｃでの
側壁酸化物９１６は、図９Ｂに示す側壁酸化物９１４と比べあまり垂直ではなく
、図９Ｄに示す側壁酸化物９１８は、図９に示した中で最も傾斜している。トレ
ンチの縁部上でファセットになる度合は、層形成中のＲＦバイアスパワーに依存
することは既知である一方、図９Ａ〜９Ｄは、特にプリセットステップ中のＲＦ
バイアスパワーも、トレンチが充填される際に、トレンチの側壁勾配、すなわち
、プロファイルを変化するよう調整できることを示す。このトレンチプロファイ
ル修正は、実効的なアスペクト比（すなわち、トレンチの高さのトレンチの幅に
対する比）を低減することによってギャップフリーの様式でギャップを充填する
ことが可能である。
ーで堆積されたことを除き、図９Ａに示したものと類似のウェーハの断面のＳＥ
Ｍの描線図である。側壁酸化物９１４は、図９Ａの側壁酸化物９１０に比較して
、あまり垂直ではない。図９Ｃと９Ｄは、類似のＳＥＭの描線図であり、バイア
スプリセットパワーは、それぞれ３０００Ｗと４０００Ｗであった。図９Ｃでの
側壁酸化物９１６は、図９Ｂに示す側壁酸化物９１４と比べあまり垂直ではなく
、図９Ｄに示す側壁酸化物９１８は、図９に示した中で最も傾斜している。トレ
ンチの縁部上でファセットになる度合は、層形成中のＲＦバイアスパワーに依存
することは既知である一方、図９Ａ〜９Ｄは、特にプリセットステップ中のＲＦ
バイアスパワーも、トレンチが充填される際に、トレンチの側壁勾配、すなわち
、プロファイルを変化するよう調整できることを示す。このトレンチプロファイ
ル修正は、実効的なアスペクト比（すなわち、トレンチの高さのトレンチの幅に
対する比）を低減することによってギャップフリーの様式でギャップを充填する
ことが可能である。
【００７５】 VI. 熱結合技術を使用するトレンチプロファイル修正 図１０Ａと１０Ｂは、シリコン酸化物ガラス層により部分的に充填された予め
存在するトレンチを持つウェーハの断面のＳＥＭを表す描線図である。これらの
図は、シリコン酸化物ガラス層形成中に基板の裏側とヒートシンクとの間の熱結
合の度合が、トレンチプロファイルを改変できることを示す。トレンチ側壁の角
度、オーバーハングの量、およびトレンチの底は全て、基板と基板保持器との間
の熱結合の量によって影響される。膜堆積プロセスの温度感応性の性質が理由で
、熱結合がトレンチプロファイルを修正すると考えられる。
存在するトレンチを持つウェーハの断面のＳＥＭを表す描線図である。これらの
図は、シリコン酸化物ガラス層形成中に基板の裏側とヒートシンクとの間の熱結
合の度合が、トレンチプロファイルを改変できることを示す。トレンチ側壁の角
度、オーバーハングの量、およびトレンチの底は全て、基板と基板保持器との間
の熱結合の量によって影響される。膜堆積プロセスの温度感応性の性質が理由で
、熱結合がトレンチプロファイルを修正すると考えられる。
【００７６】 熱結合の度合は、基板の局所加熱に影響するように思われる。シランベースの
膜の堆積速度は、基板温度に依存する。より高温度でスパッタされた材料がウェ
ーハ上に再堆積することはより困難であると信じられる。従って、プラズマがト
レンチを形成する材料の水平フィールドと垂直壁を加熱できる場合、トレンチの
縁部のようなより高温度である基板の部分上に、比較的少ない堆積が起る。
膜の堆積速度は、基板温度に依存する。より高温度でスパッタされた材料がウェ
ーハ上に再堆積することはより困難であると信じられる。従って、プラズマがト
レンチを形成する材料の水平フィールドと垂直壁を加熱できる場合、トレンチの
縁部のようなより高温度である基板の部分上に、比較的少ない堆積が起る。
【００７７】 ＨＤＰ−ＣＶＤ装置での基板は、普通は、高温のプラズマによって加熱される
。一般に、基板は、所望の層を形成するためにプロセスガス及びプラズマからの
反応を開始するのに十分な高温でなくてはならない。約４００℃以上の温度で損
傷され得る、アルミニウム配線のような基板上に予め存在するフィーチャを損傷
することを回避するために、基板の温度を限定するのが望ましいことが多い。基
板温度を限定するひとつの方式は、基板をヒートシンクへ熱的に結合することで
ある。
。一般に、基板は、所望の層を形成するためにプロセスガス及びプラズマからの
反応を開始するのに十分な高温でなくてはならない。約４００℃以上の温度で損
傷され得る、アルミニウム配線のような基板上に予め存在するフィーチャを損傷
することを回避するために、基板の温度を限定するのが望ましいことが多い。基
板温度を限定するひとつの方式は、基板をヒートシンクへ熱的に結合することで
ある。
【００７８】 基板をヒートシンクへ熱的に結合するひとつの方式はウェーハを、支持構造体
を通して循環する冷却剤を有するウェーハ支持構造体へ静電的にチャックするこ
とである。冷却剤は、６５℃のような一定の温度へ制御された温度であることが
でき、従って、支持構造体を約６５℃に維持し、ヒートシンクとしてのその性能
を高める。ウェーハを支持構造体へチャックすることは、基板がウェーハ支持構
造体と一体である静電チャックとの直接の接触に引込まれるという理由で、支持
構造体と基板との間に幾らかの量の熱結合を提供する。
を通して循環する冷却剤を有するウェーハ支持構造体へ静電的にチャックするこ
とである。冷却剤は、６５℃のような一定の温度へ制御された温度であることが
でき、従って、支持構造体を約６５℃に維持し、ヒートシンクとしてのその性能
を高める。ウェーハを支持構造体へチャックすることは、基板がウェーハ支持構
造体と一体である静電チャックとの直接の接触に引込まれるという理由で、支持
構造体と基板との間に幾らかの量の熱結合を提供する。
【００７９】 基板とウェーハ支持構造体との間の熱結合は、さらに、基板の裏側表面へ開い
ている静電チャック内のチャネル内に、ヘリウムまたは水素のような伝熱ガスを
循環させることによって提供され得る。伝熱ガスは熱を効果的にウェーハから静
電チャックへ伝達し、それはヒートシンクとして作用する。基板を支持構造体へ
チャックすることは、伝熱ガスの使用の有無にかかわらず行うことができ、従っ
て、基板の温度を制御する代替の方法を提供する。
ている静電チャック内のチャネル内に、ヘリウムまたは水素のような伝熱ガスを
循環させることによって提供され得る。伝熱ガスは熱を効果的にウェーハから静
電チャックへ伝達し、それはヒートシンクとして作用する。基板を支持構造体へ
チャックすることは、伝熱ガスの使用の有無にかかわらず行うことができ、従っ
て、基板の温度を制御する代替の方法を提供する。
【００８０】 図１１Ａは、ウェーハがＨＤＰ−ＣＶＤチャンバ内でプラズマによって加熱さ
れる際に、チャックされた、およびチャックされないウェーハの相対的温度を示
すグラフである。ソースＲＦパワーだけが装置の上部と側部のコイルへ印加され
、バイアスＲＦパワーは印加されなかった。上側曲線１１０１は、ウェーハがウ
ェーハ支持構造体へチャックされなかった場合に達成されるであろう、プラズマ
加熱が開始された後から短時間における、シリコンウェーハを通る温度プロファ
イルを表す。下側曲線１１０３は、ウェーハがウェーハ支持構造体へチャックさ
れた場合に達成されるであろう、プラズマ加熱が開始された後から短時間におけ
る、シリコンウェーハを通る温度プロファイルを表す。ウェーハの底部温度は参
照のためだけに、両方の場合に同じであるとして示すが、しかし、基板の底部表
面温度は温度制御された基板支持と均衡するであろうから、適度に正確である。
上側と下側の曲線１１０１、１１０３は、基板がチャックされない場合に、基板
の表面がより高い温度に達することを示す。これは、正味の堆積速度が堆積の初
期での短時間の間チャックされないウェーハに対して、より少ないことを意味す
る。
れる際に、チャックされた、およびチャックされないウェーハの相対的温度を示
すグラフである。ソースＲＦパワーだけが装置の上部と側部のコイルへ印加され
、バイアスＲＦパワーは印加されなかった。上側曲線１１０１は、ウェーハがウ
ェーハ支持構造体へチャックされなかった場合に達成されるであろう、プラズマ
加熱が開始された後から短時間における、シリコンウェーハを通る温度プロファ
イルを表す。下側曲線１１０３は、ウェーハがウェーハ支持構造体へチャックさ
れた場合に達成されるであろう、プラズマ加熱が開始された後から短時間におけ
る、シリコンウェーハを通る温度プロファイルを表す。ウェーハの底部温度は参
照のためだけに、両方の場合に同じであるとして示すが、しかし、基板の底部表
面温度は温度制御された基板支持と均衡するであろうから、適度に正確である。
上側と下側の曲線１１０１、１１０３は、基板がチャックされない場合に、基板
の表面がより高い温度に達することを示す。これは、正味の堆積速度が堆積の初
期での短時間の間チャックされないウェーハに対して、より少ないことを意味す
る。
【００８１】 スパッタされた材料はコーナー部近くに優先的に再堆積するので、より高い温
度は、コーナー部とトレンチ底部との間の相対的堆積速度を下げると考えられる
。示差温度を使用してのトレンチプロファイルの修正は、スパッタエッチングの
角度依存性を使用してのトレンチプロファイルの修正への代替、または追加とし
てなすことができる。スパッタエッチングの量を制御することによって成就され
るトレンチプロファイル修正は、示差加熱によって成就されるトレンチプロファ
イル修正とは異なるプロファイル、および異なる正味の堆積速度に帰着可能であ
る。更に、上記で検討したように、スパッタエッチング速度を高めることによっ
て、トレンチのコーナー部が露出し、材料を処理チャンバ内へ注入する可能性が
あり、これはチャンバを汚染しトレンチの縁部を侵食する。示差加熱によるトレ
ンチプロファイル修正は、これらの危険性より低い。
度は、コーナー部とトレンチ底部との間の相対的堆積速度を下げると考えられる
。示差温度を使用してのトレンチプロファイルの修正は、スパッタエッチングの
角度依存性を使用してのトレンチプロファイルの修正への代替、または追加とし
てなすことができる。スパッタエッチングの量を制御することによって成就され
るトレンチプロファイル修正は、示差加熱によって成就されるトレンチプロファ
イル修正とは異なるプロファイル、および異なる正味の堆積速度に帰着可能であ
る。更に、上記で検討したように、スパッタエッチング速度を高めることによっ
て、トレンチのコーナー部が露出し、材料を処理チャンバ内へ注入する可能性が
あり、これはチャンバを汚染しトレンチの縁部を侵食する。示差加熱によるトレ
ンチプロファイル修正は、これらの危険性より低い。
【００８２】 図１１Ｂは、実施例の堆積プロセスシーケンス中にチャックされたウェーハ１
１０５とフローティングウェーハ１１０７との相対的温度を示すグラフである。
フローティングウェーハは、ウェーハ支持構造体へチャックされず、堆積プロセ
スシーケンスの加熱ステップ中に更により迅速に高温になる。加熱ステップは、
プラズマが当るが、堆積ガスがチャンバ内へ導入されない場合に起こる。チャッ
クされたおよびチャックされないウェーハの温度は、主堆積ステップ中に収斂す
る。従って、フローティングウェーハのトレンチプロファイル修正は、バイアス
プリセットステップ中に最大であると予測される。
１０５とフローティングウェーハ１１０７との相対的温度を示すグラフである。
フローティングウェーハは、ウェーハ支持構造体へチャックされず、堆積プロセ
スシーケンスの加熱ステップ中に更により迅速に高温になる。加熱ステップは、
プラズマが当るが、堆積ガスがチャンバ内へ導入されない場合に起こる。チャッ
クされたおよびチャックされないウェーハの温度は、主堆積ステップ中に収斂す
る。従って、フローティングウェーハのトレンチプロファイル修正は、バイアス
プリセットステップ中に最大であると予測される。
【００８３】 シランおよび類似の前駆体から堆積される膜は、基板温度が充分な活性化エネ
ルギーを前駆体ガスへ供給するとの条件で、より低い基板温度でより大きな速度
で成長する。比較的多量の堆積膜がより高温でガスまたはプラズマ相へ解離して
戻り、従って、正味の堆積速度を減少すると考えられる。
ルギーを前駆体ガスへ供給するとの条件で、より低い基板温度でより大きな速度
で成長する。比較的多量の堆積膜がより高温でガスまたはプラズマ相へ解離して
戻り、従って、正味の堆積速度を減少すると考えられる。
【００８４】 図１０Ａを再び参照すると、トレンチ１００３を持つ８インチのシリコンウェ
ーハ１００１を、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置で同時並列堆積／エッチングプロセスを使
用してシリコン酸化物ガラス層１００５を形成するよう処理した。バイアスパワ
ーをウェーハ支持構造体へ印加し、アルゴンガスをプロセス混合ガスに加え、プ
ロセスのエッチング成分を促進した。トレンチ１００３は、浅いトレンチ隔離（
ＳＴＩ）として通例知られる方法のように、集積回路上の隣接するデバイスを隔
離することに使用され得る種類のトレンチの典型である。ウェーハ１００１を、
６５℃の温度に維持されたウェーハ支持構造体へ結合した静電チャックへチャッ
クした。静電チャックは、ヘリウム伝熱ガスを運ぶ内側冷却リングと外側冷却リ
ングとを有する。内側リング内のヘリウム圧力は４．５ｔで、外側リング内は９
ｔであった。一般に、ヘリウム圧力は伝熱ガスの伝熱容量に相応し、高圧時には
大きい伝熱容量を提供する。静電チャックは、基板の裏側が冷却リング内のヘリ
ウム圧力を維持するよう冷却リングと妥当な封止を形成するように充分な力で基
板を押え付ける。ここで、そうしない場合には、ヘリウムは約６．５ｍＴの圧力
を有した処理チャンバ内へ漏出したかもしれない。
ーハ１００１を、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置で同時並列堆積／エッチングプロセスを使
用してシリコン酸化物ガラス層１００５を形成するよう処理した。バイアスパワ
ーをウェーハ支持構造体へ印加し、アルゴンガスをプロセス混合ガスに加え、プ
ロセスのエッチング成分を促進した。トレンチ１００３は、浅いトレンチ隔離（
ＳＴＩ）として通例知られる方法のように、集積回路上の隣接するデバイスを隔
離することに使用され得る種類のトレンチの典型である。ウェーハ１００１を、
６５℃の温度に維持されたウェーハ支持構造体へ結合した静電チャックへチャッ
クした。静電チャックは、ヘリウム伝熱ガスを運ぶ内側冷却リングと外側冷却リ
ングとを有する。内側リング内のヘリウム圧力は４．５ｔで、外側リング内は９
ｔであった。一般に、ヘリウム圧力は伝熱ガスの伝熱容量に相応し、高圧時には
大きい伝熱容量を提供する。静電チャックは、基板の裏側が冷却リング内のヘリ
ウム圧力を維持するよう冷却リングと妥当な封止を形成するように充分な力で基
板を押え付ける。ここで、そうしない場合には、ヘリウムは約６．５ｍＴの圧力
を有した処理チャンバ内へ漏出したかもしれない。
【００８５】 シリコン酸化物ガラス層１００５は、部分的オーバーハング１００７、つまり
「パンの塊」を形成し、それは結局、一緒に成長してトレンチギャップをくっつ
け、層にボイドを残す。別の潜在的な問題は、シリコン酸化物層の底部１００９
がドームにされることに関係する。トレンチが充填されるのに従い、ドームにさ
れた底部は、該ドームにされた底部が根本的に側壁酸化膜に対してくっつく１０
０６とき、シリコン酸化物層１００５を通り延びる継ぎ目を結果として生じるで
あろう。これらの継ぎ目は、後のプロセスステップで導入される不純物を捕捉で
きるか、或いは、プロセスで又は回路の使用で導入される不純物に対する導管を
提供する。
「パンの塊」を形成し、それは結局、一緒に成長してトレンチギャップをくっつ
け、層にボイドを残す。別の潜在的な問題は、シリコン酸化物層の底部１００９
がドームにされることに関係する。トレンチが充填されるのに従い、ドームにさ
れた底部は、該ドームにされた底部が根本的に側壁酸化膜に対してくっつく１０
０６とき、シリコン酸化物層１００５を通り延びる継ぎ目を結果として生じるで
あろう。これらの継ぎ目は、後のプロセスステップで導入される不純物を捕捉で
きるか、或いは、プロセスで又は回路の使用で導入される不純物に対する導管を
提供する。
【００８６】 図１０Ｂは、図１０Ａで表されたウェーハに類似（類似のトレンチ寸法）であ
り、類似の条件下で処理されたウェーハ１００１の断面のＳＥＭの描線図である
。図１０Ｂに示すウェーハは、ウェーハ支持構造体にチャックされず、従って、
ウェーハチャック、すなわちウェーハ支持構造体へヒートシンクされず、むしろ
、熱的に「フロート」するように成された。これは、図１１Ａと１１Ｂに関して
上記で検討したように、ウェーハがより高い温度に達することを可能にした。シ
リコン酸化物ガラス層１０１１は、トレンチ１００３のコーナー部１０１３の上
で、より薄く、層の底部１０１５は、図１０Ａに示す層と比較してドーム状では
ない。上昇された基板温度に起因するトレンチのコーナー部上の低減した堆積速
度が、元の方形形状から所望の「Ｖ」字形へトレンチ形状を修正した。このＶ字
形は、元のトレンチ形状より低い実効アスペクト比を有し、Ｖ字形トレンチをギ
ャップフリーの様式で充填することを容易にする。オーバーハングの欠如は更に
、トレンチを完全に充填することを容易にする。加えて、トレンチの底部１０１
５は本質的に平坦であるので、継ぎ目を形成する性向は低減される。
り、類似の条件下で処理されたウェーハ１００１の断面のＳＥＭの描線図である
。図１０Ｂに示すウェーハは、ウェーハ支持構造体にチャックされず、従って、
ウェーハチャック、すなわちウェーハ支持構造体へヒートシンクされず、むしろ
、熱的に「フロート」するように成された。これは、図１１Ａと１１Ｂに関して
上記で検討したように、ウェーハがより高い温度に達することを可能にした。シ
リコン酸化物ガラス層１０１１は、トレンチ１００３のコーナー部１０１３の上
で、より薄く、層の底部１０１５は、図１０Ａに示す層と比較してドーム状では
ない。上昇された基板温度に起因するトレンチのコーナー部上の低減した堆積速
度が、元の方形形状から所望の「Ｖ」字形へトレンチ形状を修正した。このＶ字
形は、元のトレンチ形状より低い実効アスペクト比を有し、Ｖ字形トレンチをギ
ャップフリーの様式で充填することを容易にする。オーバーハングの欠如は更に
、トレンチを完全に充填することを容易にする。加えて、トレンチの底部１０１
５は本質的に平坦であるので、継ぎ目を形成する性向は低減される。
【００８７】 シリコン酸化物層の堆積中に図１０Ｂに表すチャックされないウェーハの温度
は、堆積の始めで約６００℃であったと推定される。これは、図１０Ａに表すチ
ャックしたウェーハより約１５０〜２００℃高いと考えられる。図１０Ｂによっ
て表される堆積プロセス中のチャンバ圧力は、約４．５ｍＴであった。アルゴン
流量は、図１０Ａのプロセスでの約１１０ｓｃｃｍから約４０ｓｃｃｍへ減少さ
れ、より低いチャンバ圧力の原因となる。どちらの場合にも、チャンバ排気は、
フィードバック装置で能動的に制御されるのでなく、固定であった。アルゴン圧
力を減少することは、基板上に衝突するアルゴンイオンの数を低減することによ
ってスパッタエッチング速度を減少するであろうと想定されるかもしれないが、
これは、それに当らない。スパッタエッチング速度は、チャンバが固定された排
気レートへ設定される場合、約４．５〜６．５ｍＴ間の領域で平坦であると思わ
れる。圧力を低下させることはアルゴン原子へのアルゴンイオンの再結合を低減
し、アルゴンイオンの平均自由行程も増大させるので、スパッタエッチング速度
は、固定されたバイアスＲＦパワーレベルに対してこの圧力領域で本質的に一定
であると考えられる。
は、堆積の始めで約６００℃であったと推定される。これは、図１０Ａに表すチ
ャックしたウェーハより約１５０〜２００℃高いと考えられる。図１０Ｂによっ
て表される堆積プロセス中のチャンバ圧力は、約４．５ｍＴであった。アルゴン
流量は、図１０Ａのプロセスでの約１１０ｓｃｃｍから約４０ｓｃｃｍへ減少さ
れ、より低いチャンバ圧力の原因となる。どちらの場合にも、チャンバ排気は、
フィードバック装置で能動的に制御されるのでなく、固定であった。アルゴン圧
力を減少することは、基板上に衝突するアルゴンイオンの数を低減することによ
ってスパッタエッチング速度を減少するであろうと想定されるかもしれないが、
これは、それに当らない。スパッタエッチング速度は、チャンバが固定された排
気レートへ設定される場合、約４．５〜６．５ｍＴ間の領域で平坦であると思わ
れる。圧力を低下させることはアルゴン原子へのアルゴンイオンの再結合を低減
し、アルゴンイオンの平均自由行程も増大させるので、スパッタエッチング速度
は、固定されたバイアスＲＦパワーレベルに対してこの圧力領域で本質的に一定
であると考えられる。
【００８８】 チャックされないウェーハ上の堆積を評価することの予期されない結果として
、ウェーハにわたる堆積層の厚さの均一性が、チャックされたウェーハ上より優
れていたことであった。チャックされ、温度制御されたウェーハ支持構造体とチ
ャックへ伝熱ガスで熱的に結合されたウェーハはより均一な温度を有し、よって
より均一な堆積層を有するであろうと考えられたので、これは驚きであった。特
定の場合、チャックされたウェーハは、ウェーハにわたり堆積された層の厚さで
２．５％の変動を示したが、その一方で、それ以外では類似の条件で処理された
チャックされないウェーハは、たった０．９５％の厚さの変動を示した。
、ウェーハにわたる堆積層の厚さの均一性が、チャックされたウェーハ上より優
れていたことであった。チャックされ、温度制御されたウェーハ支持構造体とチ
ャックへ伝熱ガスで熱的に結合されたウェーハはより均一な温度を有し、よって
より均一な堆積層を有するであろうと考えられたので、これは驚きであった。特
定の場合、チャックされたウェーハは、ウェーハにわたり堆積された層の厚さで
２．５％の変動を示したが、その一方で、それ以外では類似の条件で処理された
チャックされないウェーハは、たった０．９５％の厚さの変動を示した。
【００８９】 VI. ウェーハ加熱によるトレンチプロファイル修正 図１２Ａと１２Ｂとは、ウェーハ裏側の加熱によってトレンチプロファイルを
修正する仕方を説明するウェーハの断面のＳＥＭの描線図表示である。図１２Ａ
は、シリコン酸化物ガラス１２０６の層で充填されたトレンチ１２０４を持つウ
ェーハ１２０２の部分を示し、ここで、ウェーハは、プラズマへウェーハを曝す
ことによって加熱された。トレンチ１２０４の形成の前に、層１２０８をウェー
ハ１２０２上に形成した。ウェーハは、８インチウェーハであり、ウェーハ支持
構造体へチャックしなかった。トレンチ１２０４のコーナー部１２１０の上のシ
リコン酸化物ガラス１２０６の厚さは、ウェーハのフィールド１２１２の上のシ
リコン酸化物ガラス１２０６の厚さとほとんど同じである。
修正する仕方を説明するウェーハの断面のＳＥＭの描線図表示である。図１２Ａ
は、シリコン酸化物ガラス１２０６の層で充填されたトレンチ１２０４を持つウ
ェーハ１２０２の部分を示し、ここで、ウェーハは、プラズマへウェーハを曝す
ことによって加熱された。トレンチ１２０４の形成の前に、層１２０８をウェー
ハ１２０２上に形成した。ウェーハは、８インチウェーハであり、ウェーハ支持
構造体へチャックしなかった。トレンチ１２０４のコーナー部１２１０の上のシ
リコン酸化物ガラス１２０６の厚さは、ウェーハのフィールド１２１２の上のシ
リコン酸化物ガラス１２０６の厚さとほとんど同じである。
【００９０】 図１２Ｂは、比較して、プラズマへ曝すこと、および裏側を加熱することによ
って加熱されたウェーハ上に形成されたシリコン酸化物ガラス１２０６'の層を
示す。トレンチ１２０４のコーナー部１２１０上のシリコンガラス層１２０６'
は、ウェーハ１２０２のフィールド１２１２上のシリコン酸化物ガラスの厚さと
比較して相対的に薄い。この場合、プロセスウェーハは、ウェーハ支持構造体へ
チャックされた８インチの「サセプタ」ウェーハ上に置かれた６インチウェーハ
のほぼ半分であった。プロセスウェーハによって覆われない８インチサセプタウ
ェーハの部分は、プロセス中にプラズマに曝され、プラズマから熱を吸収し、吸
収された熱をプロセスウェーハの裏側へ展開し、トレンチプロファイルを修正す
る。プロセスウェーハは、サセプタウェーハへチャックされず、しかし、熱的に
フローティングしていた（すなわち、単にサセプタウェーハ上に置かれた）。プ
ロセスウェーハの裏側をこの様式で加熱することは、プロセスウェーハの前面側
、すなわち、表面のより高い温度を結果として生じたと考えられる。
って加熱されたウェーハ上に形成されたシリコン酸化物ガラス１２０６'の層を
示す。トレンチ１２０４のコーナー部１２１０上のシリコンガラス層１２０６'
は、ウェーハ１２０２のフィールド１２１２上のシリコン酸化物ガラスの厚さと
比較して相対的に薄い。この場合、プロセスウェーハは、ウェーハ支持構造体へ
チャックされた８インチの「サセプタ」ウェーハ上に置かれた６インチウェーハ
のほぼ半分であった。プロセスウェーハによって覆われない８インチサセプタウ
ェーハの部分は、プロセス中にプラズマに曝され、プラズマから熱を吸収し、吸
収された熱をプロセスウェーハの裏側へ展開し、トレンチプロファイルを修正す
る。プロセスウェーハは、サセプタウェーハへチャックされず、しかし、熱的に
フローティングしていた（すなわち、単にサセプタウェーハ上に置かれた）。プ
ロセスウェーハの裏側をこの様式で加熱することは、プロセスウェーハの前面側
、すなわち、表面のより高い温度を結果として生じたと考えられる。
【００９１】 上記で検討したように、高い温度は低い正味の堆積速度に帰着する。結果とし
て、トレンチのコーナー部上のシリコン酸化物ガラスの成長は、プロセスウェー
ハがサセプタウェーハにより加熱される場合、非常に少なかった。これは、プロ
セスウェーハの裏側を加熱することによって、ＨＤＰ−ＣＶＤによりトレンチを
充填する一方で、狭いギャップを開放に保つ有効性を示す。ウェーハの裏側を加
熱することは、別の方法で裏側加熱なしのプロセスに帰着されるより高い温度で
ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスにおけるギャップ充填層の形成を可能にする。従って、
裏側加熱を提供することは、層の堆積中にトレンチのプロファイルを修正するこ
とに使用され得る。
て、トレンチのコーナー部上のシリコン酸化物ガラスの成長は、プロセスウェー
ハがサセプタウェーハにより加熱される場合、非常に少なかった。これは、プロ
セスウェーハの裏側を加熱することによって、ＨＤＰ−ＣＶＤによりトレンチを
充填する一方で、狭いギャップを開放に保つ有効性を示す。ウェーハの裏側を加
熱することは、別の方法で裏側加熱なしのプロセスに帰着されるより高い温度で
ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスにおけるギャップ充填層の形成を可能にする。従って、
裏側加熱を提供することは、層の堆積中にトレンチのプロファイルを修正するこ
とに使用され得る。
【００９２】 プロセスウェーハの裏側を加熱することは、トレンチが充填されている間に狭
いギャップを開放に保つ方式として、同時並列堆積／エッチングプロセス中にス
パッタエッチング速度を増大させることへの代替を提供する。サセプタ構造は、
プロセスウェーハの裏側を加熱するためにプラズマからの熱を直接吸収すること
に使用でき、また、ウェーハ支持構造体内へ組付けられたサセプタ、および、外
部加熱ランプ等のプラズマ以外のソースから熱を受取るサセプタを含む、他の方
法がプロセスウェーハの裏側を加熱することに使用できる。
いギャップを開放に保つ方式として、同時並列堆積／エッチングプロセス中にス
パッタエッチング速度を増大させることへの代替を提供する。サセプタ構造は、
プロセスウェーハの裏側を加熱するためにプラズマからの熱を直接吸収すること
に使用でき、また、ウェーハ支持構造体内へ組付けられたサセプタ、および、外
部加熱ランプ等のプラズマ以外のソースから熱を受取るサセプタを含む、他の方
法がプロセスウェーハの裏側を加熱することに使用できる。
【００９３】 図１２Ｃは、チャンバ（図示せず、図４参照）内の基板支持部材１２１８上の
ウェーハ１２０２の下にあるサセプタ１２１４の断面略図を示す。サセプタの領
域は、ウェーハによって覆われず、高密度プラズマ１２１６からの熱を吸収でき
、それをサセプタが次にウェーハ１２０２へ伝導できる。サセプタ１２１４は、
チャック１２２０でウェーハ支持構造体１２１８へチャックされることができる
。チャック１２２０中のチャネル１２２２は、ヘリウム等の伝熱ガスを運ぶこと
ができ、サセプタ１２１４とウェーハ支持構造体１２１８との間の熱結合を改善
する。温度コントローラと電源１２２６とへ結合された熱ユニット１２２４は、
ウェーハ支持構造体１２１８と、よって、サセプタ１２１４とを加熱または冷却
できる。
ウェーハ１２０２の下にあるサセプタ１２１４の断面略図を示す。サセプタの領
域は、ウェーハによって覆われず、高密度プラズマ１２１６からの熱を吸収でき
、それをサセプタが次にウェーハ１２０２へ伝導できる。サセプタ１２１４は、
チャック１２２０でウェーハ支持構造体１２１８へチャックされることができる
。チャック１２２０中のチャネル１２２２は、ヘリウム等の伝熱ガスを運ぶこと
ができ、サセプタ１２１４とウェーハ支持構造体１２１８との間の熱結合を改善
する。温度コントローラと電源１２２６とへ結合された熱ユニット１２２４は、
ウェーハ支持構造体１２１８と、よって、サセプタ１２１４とを加熱または冷却
できる。
【００９４】 プロセスウェーハの裏側加熱は、静電チャック内へ電気ヒーターを埋込むか又
は、外部ヒータからの高温のオイルまたは他の流体によりチャックを加熱するよ
うな他の手段によって完遂されることができる。ヒータがＨＤＰ−ＣＶＤ装置の
ウェーハ支持構造体内へ組込まれる場合、ウェーハとウェーハ支持構造体との間
の熱結合を改善することが所望される。改善された熱結合は、ウェーハ支持構造
体又はウェーハの温度に耐え得る静電チャックを用意することおよび、ウェーハ
とウェーハ支持構造体との間に伝熱ガスを供給することによって実施できる。
は、外部ヒータからの高温のオイルまたは他の流体によりチャックを加熱するよ
うな他の手段によって完遂されることができる。ヒータがＨＤＰ−ＣＶＤ装置の
ウェーハ支持構造体内へ組込まれる場合、ウェーハとウェーハ支持構造体との間
の熱結合を改善することが所望される。改善された熱結合は、ウェーハ支持構造
体又はウェーハの温度に耐え得る静電チャックを用意することおよび、ウェーハ
とウェーハ支持構造体との間に伝熱ガスを供給することによって実施できる。
【００９５】 図１２Ｄは、チャック１２２０上のウェーハ１２０２の断面略図を示す。高密
度プラズマ１２１６がウェーハの前面側を加熱する一方で、ヒータ１２２４'が
１００℃を超えてウェーハ１２０２の裏側を加熱することに使用されることがで
きる。
度プラズマ１２１６がウェーハの前面側を加熱する一方で、ヒータ１２２４'が
１００℃を超えてウェーハ１２０２の裏側を加熱することに使用されることがで
きる。
【００９６】 プラズマから伝達されるエネルギーによるウェーハ加熱も、上部ソースコイル
と側部ソースコイルとへ供給されるＲＦパワーの相対的量を変化することによっ
て制御されることができる。上記で検討したように、実施例の ULTIMATM ＨＤＰ
−ＣＶＤ装置は、チャンバの上部に搭載された誘導的ソースコイルとチャンバの
側部に搭載された誘導的ソースコイルとからプラズマを生成する。全ＲＦソース
パワーは、上部コイルと側部コイルとの間に配分される。チャンバ中のプラズマ
の密度は、全ＲＦソースパワーの関数であると考えられる。
と側部ソースコイルとへ供給されるＲＦパワーの相対的量を変化することによっ
て制御されることができる。上記で検討したように、実施例の ULTIMATM ＨＤＰ
−ＣＶＤ装置は、チャンバの上部に搭載された誘導的ソースコイルとチャンバの
側部に搭載された誘導的ソースコイルとからプラズマを生成する。全ＲＦソース
パワーは、上部コイルと側部コイルとの間に配分される。チャンバ中のプラズマ
の密度は、全ＲＦソースパワーの関数であると考えられる。
【００９７】 図１３は、一定の全ソースパワーレベルにおける幾つかのパワー配分（側部コ
イルへ配分される全ＲＦソースパワーの１部分）に対して、表面角度に対する正
規化スパッタエッチング速度のグラフである。スパッタエッチング速度の角度依
存性は、一定の全ソースパワーで側部コイルパワーを増大させることにより増大
する。例えば、表面角度に対するスパッタエッチング速度で最大の変動を持つ曲
線１３０１は、１７００Ｗの側部コイルパワーと２７００Ｗの上部コイルパワー
とを有した。次の曲線１３０３は、１３００Ｗの側部コイルパワーと３１００Ｗ
の上部コイルパワーとを有した。最低の、最も平坦な曲線は、１０００Ｗの側部
コイルパワーと３４００Ｗの上部コイルパワーとを有した。どの場合にも、全Ｒ
Ｆソースパワーは、４４００Ｗであり、試験基板の水平表面上のスパッタ率は約
１８００Å／分であった。図１３は、トレンチプロファイルを修正するために、
スパッタエッチング速度の角度依存性が、上部コイルと側部コイルとの間のパワ
ー配分を変化することによって制御され得ることを示す。例えば、側部コイルへ
のパワー配分を増大することによって、基板のフィールド上のスパッタエッチン
グ速度に対するトレンチの縁部上のスパッタエッチング速度を低減すること、従
って、トレンチで画成された材料内へスパッタすることの危険を低減すること、
が可能である。
イルへ配分される全ＲＦソースパワーの１部分）に対して、表面角度に対する正
規化スパッタエッチング速度のグラフである。スパッタエッチング速度の角度依
存性は、一定の全ソースパワーで側部コイルパワーを増大させることにより増大
する。例えば、表面角度に対するスパッタエッチング速度で最大の変動を持つ曲
線１３０１は、１７００Ｗの側部コイルパワーと２７００Ｗの上部コイルパワー
とを有した。次の曲線１３０３は、１３００Ｗの側部コイルパワーと３１００Ｗ
の上部コイルパワーとを有した。最低の、最も平坦な曲線は、１０００Ｗの側部
コイルパワーと３４００Ｗの上部コイルパワーとを有した。どの場合にも、全Ｒ
Ｆソースパワーは、４４００Ｗであり、試験基板の水平表面上のスパッタ率は約
１８００Å／分であった。図１３は、トレンチプロファイルを修正するために、
スパッタエッチング速度の角度依存性が、上部コイルと側部コイルとの間のパワ
ー配分を変化することによって制御され得ることを示す。例えば、側部コイルへ
のパワー配分を増大することによって、基板のフィールド上のスパッタエッチン
グ速度に対するトレンチの縁部上のスパッタエッチング速度を低減すること、従
って、トレンチで画成された材料内へスパッタすることの危険を低減すること、
が可能である。
【００９８】 側部コイルへのパワー配分を増大することは、固定のＲＦバイアスパワーでス
パッタ率を増大させ、正味の堆積速度を低下させるであろうと元来考えた。しか
し、実験により、或る条件下では側部コイルへのパワー配分での増大により、ス
パッタ率は実際に減少することが示された。驚くべきことに、堆積速度は、たと
えスパッタ率が減少しても、側部コイルへのパワー配分での増大により減少した
。本発明のひとつの局面によると、ＨＤＰ−ＣＶＤ反応炉の側部コイルへのパワ
ー配分を増大することによってプロセスウェーハの温度を高め得ると考えられる
。それ故に、そのようなコイルを持つＨＤＰ−ＣＶＤ反応炉の側部コイルと上部
コイルとの間のパワー配分を調節することによって、トレンチプロファイルが修
正されることができる。
パッタ率を増大させ、正味の堆積速度を低下させるであろうと元来考えた。しか
し、実験により、或る条件下では側部コイルへのパワー配分での増大により、ス
パッタ率は実際に減少することが示された。驚くべきことに、堆積速度は、たと
えスパッタ率が減少しても、側部コイルへのパワー配分での増大により減少した
。本発明のひとつの局面によると、ＨＤＰ−ＣＶＤ反応炉の側部コイルへのパワ
ー配分を増大することによってプロセスウェーハの温度を高め得ると考えられる
。それ故に、そのようなコイルを持つＨＤＰ−ＣＶＤ反応炉の側部コイルと上部
コイルとの間のパワー配分を調節することによって、トレンチプロファイルが修
正されることができる。
【００９９】 温度の上昇とスパッタエッチング速度の角度依存性の減少の両方は、ギャップ
充填プロセスの改善を提供する。更に、これらの効果の組合せは、トレンチ縁部
の加熱がこの局所領域で堆積速度を低減し、より少ないスパッタエッチングを伴
いギャップを開放のままにするので、驚くほど有益である。これは、低いスパッ
タエッチング速度を可能にし、従って、より高い正味の堆積速度を結果として得
る。堆積層を通しトレンチ形成材料内へエッチングすること、および、チャンバ
と基板とを汚染すること、の危険性も、上記で検討したように、低減される。
充填プロセスの改善を提供する。更に、これらの効果の組合せは、トレンチ縁部
の加熱がこの局所領域で堆積速度を低減し、より少ないスパッタエッチングを伴
いギャップを開放のままにするので、驚くほど有益である。これは、低いスパッ
タエッチング速度を可能にし、従って、より高い正味の堆積速度を結果として得
る。堆積層を通しトレンチ形成材料内へエッチングすること、および、チャンバ
と基板とを汚染すること、の危険性も、上記で検討したように、低減される。
【０１００】 表１は、２つの類似の堆積プロセスからの実験結果を要約する。どのプロセス
でも、全ＲＦソースパワーは３，８００Ｗであり、ＲＦバイアスパワーは９００
Ｗであり、チャンバ圧力は８．５ｍＴであり、アルゴン、シラン、および酸素ガ
ス流量は同じであった。
でも、全ＲＦソースパワーは３，８００Ｗであり、ＲＦバイアスパワーは９００
Ｗであり、チャンバ圧力は８．５ｍＴであり、アルゴン、シラン、および酸素ガ
ス流量は同じであった。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】 ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバにおいてプロセスウェーハの加熱を変更する上記の方
法が、トレンチがシリコン酸化物ガラスで充填されている間に、ギャップを開放
に保持することに関して検討されたが、これらの技術は、他の状況に適用可能で
ある。例えば、裏側加熱を取入れること、またはパワー配分を変更することは、
ウェーハの表面温度を改変することによって、ＦＳＧ層等の堆積層の化学量論比
または化学結合構造を制御することに使用可能である。
法が、トレンチがシリコン酸化物ガラスで充填されている間に、ギャップを開放
に保持することに関して検討されたが、これらの技術は、他の状況に適用可能で
ある。例えば、裏側加熱を取入れること、またはパワー配分を変更することは、
ウェーハの表面温度を改変することによって、ＦＳＧ層等の堆積層の化学量論比
または化学結合構造を制御することに使用可能である。
【０１０３】 上記は、本発明の特定の実施形態の徹底した説明であるが、種々の修正、変形
、および代替が、用いられてもよい。例えば、トレンチプロファイルを修正する
ためのひとつ以上の技術が、他の技術と結合され得る。詳細には、側部コイルへ
のＲＦソースパワー配分がギャップ充填を改善するよう増大でき、基板はギャッ
プ充填を更に改善するよう熱的にフローティングしてもよい。ＲＦバイアスプリ
セットステップ中にＲＦバイアスパワーのレベルを増大することが、これら２つ
の技術に追加して使用されることができる。更に、多くの異なる種類の層の形成
は、本明細書の技術を利用できる。例えば、フッ素化されたシリコンガラス膜、
または他の膜は、ボイドフリーの様式でギャップを充填できる。これらの技術が
ギャップを充填することに限定されず、高表面温度が層内へのフッ素のよりよい
取込みを結果として生じることができる、フッ素化されたシリコンガラス層を形
成するような、高められた基板表面温度が望ましい場合の、他の層形成プロセス
へ適用されることが特に予期される。他の変形は、この技術に精通した者にとり
明白であろう。これらの同等のものおよび代替のものは、本発明の範囲内に包含
される意図である。それ故に、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定さ
れず、その代りに、先の特許請求の範囲によって定義されることとする。
、および代替が、用いられてもよい。例えば、トレンチプロファイルを修正する
ためのひとつ以上の技術が、他の技術と結合され得る。詳細には、側部コイルへ
のＲＦソースパワー配分がギャップ充填を改善するよう増大でき、基板はギャッ
プ充填を更に改善するよう熱的にフローティングしてもよい。ＲＦバイアスプリ
セットステップ中にＲＦバイアスパワーのレベルを増大することが、これら２つ
の技術に追加して使用されることができる。更に、多くの異なる種類の層の形成
は、本明細書の技術を利用できる。例えば、フッ素化されたシリコンガラス膜、
または他の膜は、ボイドフリーの様式でギャップを充填できる。これらの技術が
ギャップを充填することに限定されず、高表面温度が層内へのフッ素のよりよい
取込みを結果として生じることができる、フッ素化されたシリコンガラス層を形
成するような、高められた基板表面温度が望ましい場合の、他の層形成プロセス
へ適用されることが特に予期される。他の変形は、この技術に精通した者にとり
明白であろう。これらの同等のものおよび代替のものは、本発明の範囲内に包含
される意図である。それ故に、本発明の範囲は、説明された実施の形態に限定さ
れず、その代りに、先の特許請求の範囲によって定義されることとする。
【図１】 Ａは、トレンチにボイドを結果として生じる、トレンチの縁部でオーバーハン
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。 Ｂは、トレンチにボイドを結果として生じる、トレンチの縁部でオーバーハン
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。 Ｃは、トレンチにボイドを結果として生じる、トレンチの縁部でオーバーハン
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。 Ｂは、トレンチにボイドを結果として生じる、トレンチの縁部でオーバーハン
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。 Ｃは、トレンチにボイドを結果として生じる、トレンチの縁部でオーバーハン
グを形成する堆積プロセスに従い処理されたウェーハの断面略図である。
【図２】 表面に対する標準的なスパッタ率と標準的な堆積速度とを表すグラフである。
【図３】 同時並列スパッタと堆積とによって形成された縁部のファセットを持つ、基板
上の部分的に充填されたトレンチの断面略図である。
上の部分的に充填されたトレンチの断面略図である。
【図４】 本発明によるひとつの実施の形態の高密度化学気相成長装置の略図である。
【図５】 図４の実施例としてのＣＶＤ処理チャンバと共に使用できる、ガスリングの断
面略図である。
面略図である。
【図６】 図４の実施例としてのＣＶＤ処理チャンバと共に使用できる、モニタと光ペン
との略図である。
との略図である。
【図７】 図４の実施例としてのＣＶＤ処理チャンバを制御するのに使用される、実施例
のプロセス制御コンピュータプログラム製品のフローチャートである。
のプロセス制御コンピュータプログラム製品のフローチャートである。
【図８Ａ】 本発明のひとつの実施の形態により製造された集積回路の一部の断面略図であ
る。
る。
【図８Ｂ】 本発明のひとつの実施の形態に従うフローチャートである。
【図９】 Ａは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｂは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｃは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｄは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｂは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｃは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。 Ｄは、高周波バイアスパワーの種々のレベルで部分的に充填されたトレンチを
持つウェーハの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡略した線図である。
【図１０】 Ａは、静電的にチャックされ、ヘリウムガスでチャックへ熱的に結合された基
板上の部分的に充填されたトレンチの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡
略化した線図である。 Ｂは、静電的にチャックされなかった、基板上の部分的に充填されたトレンチ
の断面のＳＥＭの簡略化した線図である。
板上の部分的に充填されたトレンチの断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の簡
略化した線図である。 Ｂは、静電的にチャックされなかった、基板上の部分的に充填されたトレンチ
の断面のＳＥＭの簡略化した線図である。
【図１１】 Ａは、チャックされた、およびチャックされなかったウェーハに対して、ウェ
ーハ厚さに対する相対的温度を示すグラフである。 Ｂは、実施例としてのプロセスシーケンス部分の間にチャックされたウェーハ
とチャックされなかったウェーハとに対して、時間に対する相対的温度を示すグ
ラフである。
ーハ厚さに対する相対的温度を示すグラフである。 Ｂは、実施例としてのプロセスシーケンス部分の間にチャックされたウェーハ
とチャックされなかったウェーハとに対して、時間に対する相対的温度を示すグ
ラフである。
【図１２Ａ】 堆積プロセス中に静電的にチャックされなかったウェーハ上の充填されたトレ
ンチの断面のＳＥＭの簡略化した線図である。
ンチの断面のＳＥＭの簡略化した線図である。
【図１２Ｂ】 堆積プロセス中に大型サセプタウェーハ上に置かれた基板上の充填されたトレ
ンチの断面のＳＥＭの簡略化描線図である。
ンチの断面のＳＥＭの簡略化描線図である。
【図１２Ｃ】 サセプタ上のウェーハの簡略化断面図である。
【図１２Ｄ】 ＨＤＰ−ＣＶＤ装置用のウェーハ支持構造体の断面略図である。
【図１３】 サセプタウェーハ上のフローティング基板とチャックされたウェーハとに対し
て、時間に対する相対的温度のグラフである。
て、時間に対する相対的温度のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デサイ， サメール アメリカ合衆国， カリフォルニア州， マウンテン ヴュー， イースト ミドル フィールド ロード 99 ナンバー32 (72)発明者 ジグマント， ウォルター アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， プレーンフィールド ドラ イヴ 4756 (72)発明者 サヒン， タルガット アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， チャドウィック プレイス 11110 (72)発明者 ムルゲッシュ， ラックスマン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， オリーヴ アヴェニュー 2085 Ｆターム(参考） 4K030 AA04 AA06 AA09 AA14 AA16 BA44 BB11 CA01 CA04 CA11 CA12 EA01 FA03 FA04 GA02 KA20 KA23 KA24 KA26 KA30 KA41 LA15 5F032 AA09 AA13 AA35 AA44 CA06 CA10 CA17 CA18 CA20 DA04 5F045 AA08 AB32 AC01 AC02 AC11 AC16 BB19 EH11 EH19 EH20 EJ03 EK07 EK11 GB06 GB15 5F058 BA09 BC02 BF07 BF23 BF24 BF29 BF37 BF39 BG03 BG04 BJ06
Claims (22)
- 【請求項１】 高密度プラズマ化学気相成長（ＨＤＰ−ＣＶＤ）プロセス中
に、チャンバ内で基板上へ層を形成する方法であって、前記方法は： （ａ） 前記基板の前面側上へ層が形成されるように、プラズマを形成するの
に適するプロセスガスを、前記チャンバ内へ流入させるステップと； （ｂ） 前記ＨＤＰ−ＣＶＤ堆積プロセス中に、前記基板の裏側を加熱するス
テップと、 を含む方法。 - 【請求項２】 前記基板の前記裏側を加熱するステップ（ｂ）は、前記基板
を支持するサセプタを加熱することによって行なわれる、 請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記サセプタは、前記プラズマによって加熱される、 請求項２記載の方法。
- 【請求項４】 前記基板の前記裏側を加熱するステップ（ｂ）は、ウェーハ
支持構造体に統合されたヒータにより行なわれ、前記ウェーハ支持構造体は前記
チャンバ内で前記基板を支持する、 請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記基板は、前記ウェーハ支持構造体へチャックされる、 請求項４記載の方法。
- 【請求項６】 伝熱ガスが、前記基板を前記ウェーハ支持構造体へ熱的に結
合する、 請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 前記基板の前記裏側を加熱するステップ（ｂ）は、ランプに
より行なわれる、 請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記プラズマは、誘導結合エネルギーおよび容量結合エネル
ギーの両方から形成される、 請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 チャンバ内で基板上に層を形成する装置であって、前記装置
は： 前記チャンバ内で、層形成プロセスガスへ誘導結合して高密度プラズマを生成
可能なプラズマ発生器と； 前記基板の裏側を加熱可能なヒータを有する基板支持構造体と、 を備える装置。 - 【請求項１０】 更に、前記基板支持構造体へ結合されるＲＦバイアス発生
器を備える、 請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 前記プラズマ発生器は、第１誘導結合構造と第２誘導結合
構造とを含み、前記第１誘導結合構造は、前記第２誘導結合構造からは独立して
パワーが与えられる、 請求項９記載の装置。 - 【請求項１２】 ＨＤＰ−ＣＶＤプロセス中にチャンバ内で基板上に層を形
成する方法であって、前記方法は： （ａ） 前記チャンバ内に高密度プラズマを形成するステップと； （ｂ） 前記基板の前面側上へ層を堆積するのに適するプロセスガスを、前記
チャンバ内へ流入させるステップと； （ｃ） 前記ＨＤＰ−ＣＶＤ堆積プロセス中に、前記基板の前面側を前記プラ
ズマで加熱するステップであって、前記基板は基板支持構造体へ熱的に結合され
ない、加熱ステップと、 を含む方法。 - 【請求項１３】 縁部を持つ少なくともひとつのトレンチが、前記基板のフ
ィールドに画成される、 請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記トレンチは、前記層の堆積前に、約０．２５ミクロン
以下のギャップを有し、約５：１以上のアスペクト比を有する、 請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 基板処理装置であって、前記装置は： （ａ） ウェーハ支持構造体を有する処理チャンバと； （ｂ） 前記処理チャンバへプロセスガスを配送するよう構成されたガス配送
装置と； （ｃ） 前記処理チャンバ内で誘導結合プラズマを形成するよう構成されたプ
ラズマ装置と； （ｄ） 前記処理チャンバ内で、選択された圧力を設定し維持するよう構成さ
れた真空装置と； （ｅ） 前記ガス配送装置と、前記プラズマ装置と、前記真空装置とを制御す
るよう構成されたコントローラと； （ｆ） 前記コントローラへ結合され、前記基板処理装置の動作を命令するよ
うに、内部に包含されたコンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可読
媒体を含むメモリであって、前記コンピュータ可読プログラムが： （ｉ） プラズマガスを前記チャンバへ流入させ、前記プラズマガスから
第１プラズマパワーでプラズマを形成するよう、前記ガス配送装置と前記プラズ
マ装置とを制御する第１セットのコンピュータ命令と； （ｉｉ） ソースガスを前記チャンバへ流入させるよう、前記ガス配送装
置を制御する第２セットのコンピュータ命令と； （ｉｉｉ） 前記基板を前記プラズマで加熱し、前記基板を前記ウェーハ
支持構造体へ熱的に結合しないよう、前記プラズマ装置を制御する第３セットの
コンピュータ命令と、 を含む、メモリと、 を備える、基板処理装置。 - 【請求項１６】 ＨＤＰ−ＣＶＤ処理装置において基板上のトレンチのプロ
ファイルを修正する方法であって、前記方法は： （ａ） 前記基板のフィールド上と前記トレンチの側壁上とへ層を形成するの
に適するプロセスガスを、前記ＨＤＰ−ＣＶＤ処理装置の処理チャンバ内へ流入
させるステップと； （ｂ） 前記プロセスガスへ、ＲＦエネルギーを誘導結合させることによって
、前記チャンバ内で前記プロセスガスからプラズマを形成するステップと； （ｃ） 前記層が形成される際に同時並列で前記層をスパッタするよう、前記
基板の表面領域の平方ミリメートルあたり、少なくとも０．０５７Ｗのバイアス
パワーにより前記プラズマをバイアスするステップと、 を含む方法。 - 【請求項１７】 基板上のトレンチを誘電体材料で充填する基板処理装置で
あって、前記装置は： （ａ） 基板支持構造体を持つ処理チャンバと； （ｂ） 前記処理チャンバへプロセスガスを配送するよう構成されるガス配送
装置と； （ｃ） 前記処理チャンバ内で高密度プラズマを形成するよう構成されるＲＦ
ソースプラズマ装置と； （ｄ） 前記基板支持構造体へ結合されるＲＦバイアスプラズマ装置と； （ｅ） 前記処理チャンバ内で、選択された圧力を設定し維持するよう構成さ
れる真空装置と； （ｆ） 前記ガス配送装置と、前記ＲＦソースプラズマ装置と、前記真空装置
とを制御するよう構成されるコントローラと； （ｇ） 前記コントローラへ結合され、前記基板処理装置の動作を命令するよ
うに、内部に包含されたコンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可読
媒体を含むメモリであって、前記コンピュータ可読プログラムが： （ｉ） プラズマガスを前記チャンバへ流入させ、前記プラズマガスから
プラズマを形成するよう、前記ガス配送装置と前記ＲＦソースプラズマ装置とを
制御する第１セットのコンピュータ命令と； （ｉｉ） ソースガスを前記チャンバへ流入させるよう、前記ガス配送シ
スを制御する第２セットのコンピュータ命令と； （ｉｉｉ） 前記基板の表面領域の上に平方ミリメートル当り少なくとも
約０．０５７Ｗのバイアスパワー密度を供給するよう、前記ＲＦバイアスプラズ
マ装置を制御する第３セットのコンピュータ命令と、 を含む、メモリと、 を備える、基板処理装置。 - 【請求項１８】 ＨＤＰ−ＣＶＤプロセス中にチャンバ内で基板上に層を形
成する方法であって、前記方法は： （ａ） 前記基板の前面側上に前記層を形成するのに適したプロセスガスを、
前記チャンバへ流入させるステップと； （ｂ） 第１誘導結合構造と第２誘導結合構造とから前記プロセスガスへ全Ｒ
Ｆソースパワーを結合することによって、前記チャンバ内で前記プロセスガスか
ら高密度プラズマを形成するステップであって、前記第１誘導結合構造への第１
ＲＦソースパワーが、前記全ＲＦソースパワーの少なくとも約５６％である、形
成ステップと、 を含む方法。 - 【請求項１９】 前記第１誘導結合構造は側部コイルであり、前記第２誘導
結合構造は上部コイルである、 請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 前記プロセスガスはシランを含む、 請求項１８記載の方法。
- 【請求項２１】 前記基板はトレンチを含む、 請求項１８記載の方法。
- 【請求項２２】 基板上のトレンチを誘電体材料で充填する基板処理装置で
あって、前記装置は： （ａ） 処理チャンバと； （ｂ） プロセスガスを前記処理チャンバへ配送するよう構成されたガス配送
装置と； （ｃ） 高密度プラズマを前記処理チャンバ内に形成するよう構成されたＲＦ
ソースプラズマ装置であって、前記装置は、第１誘導結合構造と第２誘導結合構
造とを含み、前記第２誘導結合構造とは差動的に前記第１誘導結合構造へパワー
を供給するよう構成された、ＲＦソースプラズマ装置と； （ｄ） 前記処理チャンバ中に選択された圧力を設定し維持するよう構成され
た真空装置と； （ｅ） 前記ガス配送装置と、前記ＲＦソースプラズマ装置と、前記真空装置
とを制御するよう構成されたコントローラと； （ｆ） 前記コントローラへ結合され、前記基板処理装置の動作を命令するよ
うに、内部に包含されたコンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可読
媒体を含むメモリであって、前記コンピュータ可読プログラムが： （ｉ） プラズマガスを前記チャンバへ流入させ、前記プラズマガスから
第１プラズマパワーでプラズマを形成するよう、前記ガス配送装置と前記プラズ
マ装置とを制御する第１セットのコンピュータ命令と； （ｉｉ） ソースガスを前記チャンバへ流入させるよう、前記ガス配送装
置を制御する第２セットのコンピュータ命令と； （ｉｉｉ） 全ＲＦソースパワーを前記第１誘導結合構造と前記第２誘導
結合構造とへ供給するよう、前記プラズマ装置を制御する第４セットのコンピュ
ータ命令であって、前記第１誘導結合構造は、前記全ＲＦパワーの少なくとも約
５６％を受取る、第４セットのコンピュータ命令と、 を含む、メモリと、 を備える、基板処理装置。
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |