JP2002526648A - プロセス・チャンバを洗浄する方法 - Google Patents

プロセス・チャンバを洗浄する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、チタン又は窒化チタンのような半導体材料のデポジションに利用される半導体デポジション・チャンバの本来の場所での洗浄の方法を提供する。方法は、ウェーハ間で、ａ）上昇温度のチャンバに塩素ガスを導入する段階と；ｂ）不活性ガスでチャンバをパージする段階と；及びｃ）次のウェーハの導入の前に不活性ガスを排出する段階とを具備する。二段階ウェーハ間洗浄処理は、塩素を上昇温度のチャンバに導入し、その後塩素を取り除くことなくプラズマを起動し、不活性ガスでチャンバをパージしかつ次のウェーハを導入する前に不活性ガスを排出することによって実行される。好ましい実施例において、チタンの薄い保護膜がそのような材料のデポジションのためにチャンバを利用する前にチャンバの内面にデポジットされる。保護層は、各二段階洗浄に続いて補給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 1.技術分野 本発明は、プロセス・チャンバ（処理室）を本来の場所で洗浄する方法に関す
る。特に、蒸着処理条件及びウェーハ間(wafer-to-wafer)繰返し性を改良するた
めに塩素に基づく(chlorine-based)洗浄を化学気相成長法（化学蒸着法）（“Ｃ
ＶＤ”）チャンバで実行する
【０００２】 ２．背景技術 一般に、半導体処理は、ウェーハが単一の環境において半導体材料の多重層の
デポジション(deposition)及び種々の処理(treatments)によって処理されるよう
な多重チャンバで構成された特殊な装置で行なわれる。そのようなツールにおい
て、複数の処理チャンバ及び準備チャンバがクラスターに配置され、それぞれが
ロボット式（自動）搬送手段によってサーブ(serve)される。それゆえに、その
ようなツールは、クラスター・ツールと一般に呼ばれる。そのようなツールは、
集積回路を製造するために複数の順次段階を通して半導体ウェーハを処理する。
【０００３】 半導体処理装置が上述したように構成されるか又は当業者にとって既知の他の
構成を有するかに係わりなく、目的は、単に、最も効率的な方法で単位時間当た
り最多数のウェーハを処理することであるということが理解されるであろう。し
かしながら、アクティブ・チャンバ、即ち、半導体材料がエッチングのような、
他の方法でデポジットされるか又は処理されるようなチャンバは、そのような処
理(procedures)中に本質的に形成された残留物を定期的に洗浄しなければならな
いことは、そのような装置の全ての特性である。デポジション・チャンバを洗浄
しなければならない前にデポジション・チャンバで実行されるオペレーションの
質の犠牲なしで可能な限り高い処理量を有することが望ましいということが更に
理解されるであろう。
【０００４】 デポジション・チャンバを洗浄する一つの特に望ましい特徴（機能）は、本来
の場所で、即ち、クラスター・ツールからチャンバを取り外すことを必要とせず
に又は大気に存在する酸化素子にチャンバを露出することなしに、洗浄を実行す
ることである。本来の場所での洗浄は、一つ以上のチャンバを洗浄している間に
クラスター・ツールをオフにしなくてもよいということを意味する。これは、異
なる半導体処理が実行されるチャンバが異なるレートにおける効率的処理に対し
て不適当になり、それゆえに、同時に洗浄を必要としないと考えられる場合に特
に有利である。従って、他のチャンバが処理においてそれらの機能を実行し続け
ている間に多重チャンバ・ツールの一つ以上のチャンバを洗浄することができる
処理は、特に有利である。本発明により、上述した必要性に合致する洗浄処理を
提供する。
【０００５】 （発明の開示） 従来技術に関連付けられた欠点は、本発明のプロセス・チャンバを洗浄する方
法によって克服される。本発明によれば、チタンのような金属又は窒化チタンの
ような材料の化学気相成長法（ＣＶＤ）が個別に施されるウェーハに対するウェ
ーハ間繰返し性は、洗浄ガスとして塩素を利用するウェーハ間の簡潔な熱洗浄段
階によって向上される。この洗浄段階は、デポジション・チャンバを洗浄しなけ
ればならない前に、処理されるウェーハの数において、間隔をかなり拡げる。本
発明の第２の形態において、デポジション・チャンバは、洗浄ガスとして塩素を
利用して第１ステージの熱洗浄を実行し次いでプラズマで洗浄ガスを励起するこ
とにより第二段階の洗浄を実行することによって本来の場所で洗浄されうる。ま
た、方法は、二段階・ポジション・チャンバ洗浄に続いてチャンバにおいて保護
コーティングの材料をデポジットする段階を具備する。そのような保護コーティ
ングは、化学気相成長によってチャンバの内面（interior surface）にデポジッ
トされるチタンでありかつ約５０Å〜１μ間の厚さでありうる。
【０００６】 更に、少なくともその内の二つがチタン又は窒化チタンのデポジションを実行
している、複数のチャンバを含んでいる半導体ウェーハ処理ツールを通してウェ
ーハの処理シーケンスを制御するシステムにおいて、そのようなチャンバに対し
て洗浄プログラムを実行する場合に専用コントローラとして動作する汎用コンピ
ュータ・システムは、熱的に活性化された塩素によってウェーハ間のチャンバを
洗浄し、チャンバの状態（条件）を監視し、チャンバを洗浄するための決定を発
動し(invoking)、熱塩素洗浄それに続くプラズマ塩素洗浄により構成されている
チャンバの二段階洗浄を実行しそして実行されている処理シーケンスにチャンバ
を戻す段階を含んでいる処理を実行する。コンピュータ読み取り可能媒体は、二
段階洗浄の後でかつ処理シーケンスにチャンバを戻す前にチャンバの内面にチタ
ンの保護コーティングをデポジットする追加の段階を更に実行しうる。
【０００７】 ここに記述したような方法で、ウェーハ間繰返し性は、向上されかつウェーハ
処理システムの処理量は、システム全体に対して停止時間がほとんどないかまた
は低減されるように最適化される。システムの真空環境は、破壊されずそれによ
って洗浄動作が選択されたチャンバで実行されている間にウェーハを別のチャン
バで処理することができる。
【０００８】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の教示は、添付した図面に関して以下の詳細の説明を考慮することによ
って容易に理解することができる。
【０００９】 本発明は、ある特定の材料、特にチタン又は窒化チタンのデポジションを化学
気相成長法（“ＣＶＤ”）により実行するような多重段階半導体処理装置におけ
るデポジション・チャンバの洗浄における改良に関する。一般に、チタン又は窒
化チタンのＣＶＤデポジションにおいて、前駆物質ガスがチャンバに導入されか
つ適当にバイアスされるターゲット・ウェーハに材料をデポジットするために熱
分解される。チタンのデポジションは、ウェーハを更にバイアスしかつ前駆物質
ガスの分解をエンハンス（促進）するためにＲＦプラズマがチャンバで生成され
るように通常プラズマ・エンハンス（強化）される。
【００１０】 ＣＶＤによりチタン膜をデポジットするためにある特定の有機化合物を含んで
いる種々の有機チタン前駆物質化合物が利用されるけれども、多くの理由で、前
駆物質化合物として四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）を利用するのが好ましい。Ｔｉ
Ｃｌ4は、一般に、アルゴンのようなキャリア・ガス及び水素のような反応ガス
との組合せでチャンバに導入される。ＴｉＣｌ4の分解は、ターゲット・ウェー
ハへチタンのデポジションとＨＣｌ及び他の副産物の形成とを結果としてもたら
す。これら副産物のほとんどは、ウェーハに形成されたデポジット(deposited）
フィルムの汚染を防ぐために排出される。デポジション処理の総合効果を強化す
るためにアルゴン・プラズマを追加してもよいし追加しなくてもよい。説明した
デポジションは、チタンのＣＶＤであるが、これは、ＣＶＤ ＴｉＮ、等のよう
な他の材料のデポジションを妨げない。そのような処理は、１９９７年１２月２
日に出願されかつここに参考文献として採り入れられる、同じ出願人の米国特許
出願第０８／９８２、８７２号に記述されている。上述した方法でＣＶＤを実行
することができるように構成された適当なチャンバ及びクラスター・ツールの例
は、米国カリフォルニア州サンタ・クララのアプライド・マテリアル社によって
製造及び販売されるＴｉＸＺチャンバ及びセンチュラ(Centura)５２００メイン
フレームの両方である。
【００１１】 本発明の洗浄処理は、単一段階及び二段階洗浄の両方を備えており、後者は、
きわだってより強力である。本発明の洗浄処理は、ウェーハ間繰返し性を物質的
に改良しかつ定期的洗浄が要求される前に一つのデポジション・チャンバにＣＶ
Ｄチタンでかなりの数のウェーハを処理させる。当業者は、自動化された半導体
処理システムにおける問題がデポジション・チャンバにおける残留粒子にしばし
ば関連付けられるということを理解するであろう。本発明の洗浄処理がそのよう
な問題を低減するという事実は、相当の商業的興味があるウェーハ間繰返し性及
び処理量の両方におけるかなりの増大を示す。当業者に容易に理解されるように
、所与の装置に対する処理量は、そこで実行される処理に主に依存して変化する
。本発明の洗浄処理は、多くの処理で利用されうるが、それは、ＣＶＤチタン又
は窒化チタン処理、特に前駆物質ガスとして四塩化チタンを利用するものに関連
して最も有用である。
【００１２】 ＴｉＣｌ4デポジション処理において、そのような処理を伴う場合のように、
不純物のビルドアップ、即ち、上記した副産物、並びに基板加熱器、デポジショ
ン・チャンバの壁及び表面板（フェース・プレート）又は蓋（リッド）のような
、ある特定の表面への材料の意図していないデポジションは、デポジション処理
の繰返し性を維持するために定期的に取り除かなければならない。本処理のコン
テクストにおける繰返し性は、ＣＶＤ処理におけるデポジション・レート（堆積
速度）の減少及び／又は処理パラメータにおける材料変化を防ぐこと又は最小に
することと規定される。繰返し性を測定するために利用されるパラメータは、Ｃ
ＶＤによってデポジットされている層のシート抵抗である、なぜならば堆積速度
の損失及び処理パラメータにおける材料変化の両方は、変化がシート抵抗である
ことを明白にするからである。
【００１３】 本発明に従いかつ図１を参照すると、一連のステップ１００として示される、
熱塩素洗浄は、デポジション・チャンバにおける個々のウェーハの処理間で実行
される。方法は、チャンバにおいて、処理、即ち化学気相成長が終了したウェー
ハの引き出し(withdrawal)であるステップ１０２からスタートする。オプション
で、ステップ１０２において、プラシーボ・ウェーハがチャンバに挿入される。
プラシーボ・ウェーハは、洗浄処理中に基板加熱器を保護するために用いられる
。本発明の好ましい実施例において、プラシーボ・ウェーハは、半導体ウェーハ
と同じ大きさ及び形状を有している石英盤（クォーツ・ディスク）である。ステ
ップ１０３において、前洗浄パージ(pre-clean purge)がチャンバで実行される
。特に、アルゴン、ヘリウム又は窒素のような不活性ガスは、チャンバにポンプ
注入されかつデポジション副産物のチャンバをパージするために排出される。ス
テップ１０４において、塩素ガスは、約０．５〜５０トルの間で好ましくは１ト
ルで、約５００〜７００℃の上昇温度の下、チャンバに入れられる。本発明の洗
浄処理において純粋な塩素を利用することができるが、それは、アルゴン、窒素
又はヘリウム、好ましくはアルゴンのような不活性希釈ガスの容積に対して約９
９．９％まで混合されるのが好ましい。熱塩素洗浄は、約５〜６０秒間、好まし
くは約１０秒間、実行される。
【００１４】 熱塩素洗浄ステップ１０４に続いて、塩素の流れは、停止され、かつチャンバ
は、不活性希釈ガスでステップ１０６においてパージされる。特に、不活性希釈
ガス、好ましくはアルゴンは、約１〜１０秒間、好ましくは約５秒間、約０．５
〜５０トルの間で好ましくは３トルまでチャンバにポンプで注入される。ステッ
プ１０８において、チャンバは、約５〜１５０ミリトル、好ましくは約４０〜５
０ミリトルの最終圧力までポンプで下げられる。そして、ステップ１１０におい
て、新しいウェーハが処理のためにチャンバに導入される。
【００１５】 上述した熱洗浄シーケンス１００が個々のウェーハの処理の間で実行されると
いうことが理解されるが、シーケンスは、また、ウェーハのグループ間で周期ベ
ースで実行することもできる。例えば、処理パラメータは、いつ周期シーケンス
を開始するかに対する決定を行うために監視される。そのようなパラメータは、
ウェーハ・カウント、被膜（deposited film）のシート抵抗、等を含むがそれら
に限定されない。そのような決定により、周期シーケンスは、多少の変化を伴う
“ウェーハ・シーケンス間”１００に対するものと同じステップ（段階）により
実行される。特に、約２００〜２５０個のウェーハのウェーハ・カウントの後で
、方法は、チャンバで処理、即ち化学気相成長が終了したウェーハの引き出し及
びプラシーボ・ウェーハのオプション的挿入を伴うステップ１０２で、開始する
。ステップ１０３において、前洗浄パージ(pre-clean purge)がチャンバで実行
される。特に、アルゴン、ヘリウム又は窒素のような不活性ガスがチャンバにポ
ンプで注入されかつデポジション副産物のチャンバをパージするために排出され
る。ステップ１０４において、、約０．５〜５０トル間、好ましくは２０トルの
圧力で、約５００〜７００℃の上昇温度下でチャンバに塩素が入れられる。本発
明の洗浄処理において純粋な塩素を利用することができるが、アルゴン、窒素又
はヘリウム、好ましくはアルゴンのような不活性希釈ガスの容積に対して約９９
．９％まで混合されることが好ましい。熱塩素洗浄は、約２００〜１０００秒、
好ましくは５００秒の間実行される。
【００１６】 熱塩素洗浄ステップ１０４に続いて、塩素の流れは、停止されかつチャンバは
、不活性希釈ガスでステップ１０６でパージされる。特に、不活性希釈ガス、好
ましくはアルゴンは、約０．５〜５０トル間、好ましくは３トルの圧力までチャ
ンバにポンプで注入される。次いで、チャンバは、約５〜１５０ミリトルの圧力
までポンプ・ダウンされる。このポンプ・アップ及びポンプ・ダウン・サイクル
は、約１〜２０サイクルの間、好ましくは１０〜１５サイクルの間、繰り返され
る。不活性希釈ガスのこの繰返しサイクリングは、チャンバから粒子及び残留ガ
スを取り除く。ステップ１０８において、チャンバは、約５〜１５０ミリトルの
最終圧力までポンプ・ダウンされる。そして、ステップ１１０において、新しい
ウェーハが処理のためにチャンバに導入される。
【００１７】 プロセス・チャンバを洗浄する代替方法を図２に示す。特に、二段階洗浄処理
は、“ウェーハ・シーケンス間”２００として実行される。即ち、処理は、毎回
ウェーハがチャンバで処理された後に実行される。図１におけるように、図２に
示す処理は、ステップ２０２において、処理されたウェーハの取り出し及びプラ
シーボ・ウェーハのオプション的挿入で開始する。ステップ２０３において、前
洗浄パージがチャンバで実行される。特に、アルゴン、ヘリウム又は窒素のよう
な不活性ガスは、チャンバにポンプで注入されかつデポジション副産物のチャン
バをパージするために排出される。第１段階の洗浄は、ステップ２０４において
、純粋な塩素ガス又は塩素ガスを伴う上述したような不活性ガスの容積に対して
約９９．９％までの混合を高温下（約５００〜７００℃の範囲、好ましくは６５
０℃）のチャンバに導入することによって実行される。チャンバ圧力は、約０．
５〜５０トルの範囲、好ましくは２０トルであるように調整される。この第１段
階の洗浄は、約５〜５０秒間、好ましくは約２０秒間実行される。
【００１８】 第２段階の洗浄において、エネルギーの異なる形式、即ちプラズマを利用する
。チャンバから塩素を取り出すことなく、熱洗浄段階２０４と同じ温度条件下で
塩素プラズマ２０６を起動するためにＲＦ電力をチャンバに印加する。チャンバ
圧力は、約０．５〜１０トルの範囲、好ましくは０．８トルであるように調整さ
れる。ＲＦ電力は、約５０〜９００ワット、好ましくは１００〜２００ワットの
範囲である。プラズマ洗浄段階２０６は、熱洗浄段階２０４よりも短いのが好ま
しく、約２〜２０秒間、好ましくは約５秒間実行される。プラズマ洗浄２０６に
続いて、図１に示した“ウェーハ・シーケンス間”１００を参照して上述したよ
うに、デポジション・チャンバは、不活性ガスによりステップ２０８でパージさ
れる。パージ・ステップ２０８において、純粋な塩素ガス又はその混合の流れは
、停止されかつ電力は、プラズマ・ステップ２０６に対して利用されたレベルの
約半分に低減される。これは、チャンバの圧力を約０〜１トル、好ましくは０．
５トルに低減する。このようにして、プラズマをチャンバに拡散するが浮遊粒子
がまだ維持されているのでそれら（浮遊粒子）をチャンバからポンプで出すこと
ができる。次に、チャンバは、約５〜１５０ミリトルの最終圧力まで約２０秒間
ステップ２１０でポンプ・ダウンされる。そして、ステップ２１２において、新
しいウェーハが処理のためにチャンバに導入される。
【００１９】 熱塩素洗浄とその後に続く短いプラズマ洗浄の組合せは、デポジション・チャ
ンバ・コンポーネントに対する最小のリスクで洗浄オペレーションの優れた制御
を供給する。本発明の処理に従って供給される二段階塩素洗浄の高い効率は、全
てのウェーハの後でデポジション・チャンバの洗浄を本来の場所（その場所）で
実行することができそれによってデポジション半導体処理装置に対するダウンタ
イム（中断時間）を最小にする。特に、全てのウェーハの後の実行処理２００が
あまりにも有効なのでチャンバ条件（状態）を保守（維持）するために周期的又
は拡張洗浄段階或いは他の類似する保守（維持）ステップを必要としないことが
認められた。
【００２０】 本発明の更なる代替実施例において、デポジション・チャンバの内面は、後続
の洗浄段階に対する保護を供給するために、保護コーティング、好ましくはチタ
ン又は窒化チタンで被覆される。このコーティングは、洗浄処理中にチャンバ・
コンポーネント、即ち、基板加熱器、ペデスタル、壁、屋根（ルーフ）、等を保
護する。保護コーティングは、オプション的ステップ２２０として示された図２
に示された二段階洗浄処理のポンプ・ダウン・ステップ２１０に続いて適用され
かつ単に、ペデスタルにウェーハなしでかつペデスタルをバイアスすることなく
ＣＶＤデポジション処理を行うことによって実行されて、保護コーティングを形
成しているデポジット材料(deposited material)がデポジション・チャンバの露
出面の全てにデポジットされうる。
【００２１】 保護コーティングは、洗浄段階中にデポジション・チャンバ・コンポーネント
を保護するために十分に厚くなければならないが、通常のデポジション処理を妨
げるようにあまり厚くてもいけない。一般に、デポジション材料がチタンである
のが好ましくかつ、保護コーティングは、約５０Åと１μとの間の厚さを有する
のが好ましい。当業者は、用いられる特定の装置のデポジション・ケーパビリテ
ィを参照することによって必要な厚みのチタン・コーティングを容易にデポジッ
トすることができる。
【００２２】 保護コーティングを利用している本発明の実施例において、ウェーハの初期処
理は、所定の場所に保護コーティングを有しているデポジション・チャンバで開
始され、うことが理解され、従って、上述した保護コーティングのアプリケーシ
ョンは、実際には、補給（リプレニシュメント(replenishment)）であるという
ことが理解されるであろう。保護コーティングは、通常は窒化アルミであるデポ
ジション・チャンバの加熱素子を保護することに特に有用である。コーティング
なしでは、塩素は、ウェーハが処理されるときに冷却チャンバ表面に塩化アルミ
ニウムとしてコンデンス（凝結）しかつリデポジット（再被着）する汚染物質を
続いて生成する加熱素子の表面をアタックする（即ち、エッチする）であろう。
塩化アルミニウムのデポジションの程度は、図２に示す二段階洗浄のステップ２
２０を起動するための決定に達する要因（ファクタ）となりうる。しかしながら
、決定は、最後の洗浄、又は一つ以上のチャンバ・パラメータの周期的監視の結
果、又はオペレータの直接問合せ、等によるので、デポジション・チャンバにお
いて処理された所定数のウェーハに達することによってトリガされうるのが好ま
しい。チャンバは洗浄を必要としないということが決定されたならば、デポジシ
ョン・チャンバは、ウェーハを処理することを続ける。
【００２３】 図４は、二段階洗浄処理４００の代替実施例を示す。本質的に、処理４００は
、ステップのそれぞれに対して設定されるパラメータにより処理２００と同一で
ある。これら二つの方法の間の唯一の大きな相違は、洗浄段階の順番である。特
に：ステップ４０２及び４０３は、それぞれステップ２０２及び２０３と同一で
ある；処理４００のプラズマ洗浄ステップ４０４と熱洗浄ステップ４０６は、そ
れぞれ、それらが交換されていること以外は、処理２００のステップ２０６及び
２０４と同一である。即ち、チャンバをプラズマ洗浄するためにプラズマがまず
起動され、次いでプラズマが停止されて熱洗浄が実行される。ステップ４０８、
４１０、４１２及びオプションのステップ４２０は、それぞれステップ２０８、
２１０、２１２及びオプションのステップ２２０と同一である。総合的に二段階
洗浄処理は、個々の洗浄段階の順番に係わりなく効果的であるということが示さ
れる。
【００２４】 ここの提供された洗浄処理は、ロボット式搬送機構によってサーブされる単一
の装置において半導体材料の多重層のデポジション及び処理によってウェーハが
準備されかつ処理される多重チャンバで構成された半導体処理ツールにおいて利
用される場合に特に有利である。そのようなツールは、共同で譲渡されたＴｅｐ
ｍａｎ等に対して１９９３年２月１６日に発行された米国特許第５，１８６，７
１８号公報に記述されている。余分なチャンバが利用可能でありうるか、又は同
じ処理ステップが一つよりも多くのチャンバで実行されうるようなツールにおい
て、装置のダウンタイム（中断時間）なしで本発明の本来の場所（その場所）で
の洗浄を利用することが可能である。これは、明らかに対象処理の主要な効果で
ある。
【００２５】 図１、２及び４に示したような、上述した処理ステップは、プロセッサ・ベー
スの制御ユニットによって制御されるシステムで有利に実行される。図３は、そ
のようなキャパシティに採り入れることができる制御ユニット３０２を有してい
るデポジション・システム３００のブロック図を示す。制御ユニット３０２は、
制御ユニット・バス３１２に全てが結合される、プロセッサ・ユニット３０４、
メモリ３０６、大容量記憶装置３０８、入力制御ユニット３１４、及びディスプ
レイ・ユニット３１０を含む。
【００２６】 プロセッサ・ユニット３０４は、本発明のデポジション及び洗浄処理を実施（
実現）するためのプログラムのようなプログラムを実行する場合に専用コンピュ
ータになる汎用コンピュータを形成する。本発明は、ソフトウェアで実施（実現
）されかつ汎用コンピュータにより実行されるようにここに記述されが、当業者
は、本発明の方法は、専用集積回路（特定用途向けＩＣ）（ＡＳＩＣ）のような
ハードウェア又は他のハードウェア回路を用いて動作することができるというこ
とを認識するであろう。そのような、本発明は、全体又は一部において、ソフト
ウェア、ハードウェア又はその両方で、実施（実現）することができるとして理
解されるべきである。
【００２７】 プロセッサ・ユニット３０４は、マイクロプロセッサ又はメモリに記憶された
命令を実行することができるように構成された他のエンジンのいずれかである。
メモリ３０６は、ハードディスク・ドライブ、ランダム・アクセス・メモリ（“
ＲＡＭ”）、リード・オンリー・メモリ（“ＲＯＭ”）、ＲＡＭ及びＲＯＭの組
合せ、又は別のプロセッサ読取り可能記憶媒体で構成することができる。メモリ
３０６は、上記処理ステップのパフォーマンスを容易にするためにプロセッサ・
ユニット３０４が実行する命令を含む。メモリ３０６の命令は、プログラム・コ
ードの形式である。プログラム・コードは、多数の異なるプログラミング言語の
いずれか一つに従う（準拠する）。例えば、プログラム・コードは、Ｃ＋、Ｃ＋
＋、ＢＡＳＩＣ、Ｐａｓｃａｌ、又は多数の他の言語で書くことができる。
【００２８】 ディスプレイ・ユニット３１０は、プロセッサ・ユニット３０４の制御下でグ
ラフィック・ディスプレイ及び欧数字（英数字）の形式の情報をチャンバ・オペ
レータに供給する。入力制御ユニット３１４は、オペレータ又は複雑な処理ツー
ルを作動（操作）しているコンピュータ・システムからの入力の受け取りを供給
するために、キーボード、マウス、又はライト・ペンのような、データ入力デバ
イスを、制御ユニット３０２に接続する。
【００２９】 制御ユニット・バス３１２は、それに接続される全てのデバイス間でデータ及
び制御信号の転送を供給する。制御ユニット・バス３１２は、制御ユニット３０
２のデバイスを直接接続する一つのバスとして表示されるが、制御ユニット・バ
ス３１２は、また、バスの集合でありうる。例えば、プロセッサ・ユニット３０
４及びメモリ３０６をローカル・プロセッサ・バスに接続すると同時に、ディス
プレイ・ユニット３１０、入力制御ユニット３１４及び大容量記憶装置３０８を
入出力周辺バスに接続することができる。ローカル・プロセッサ・バス及び入出
力周辺バスは、制御ユニット・バス３１２を形成するために互いに接続される。
【００３０】 制御ユニット３０２は、本発明に従う全てである、チャンバの露出面に保護コ
ーティングをデポジットし、チャンバ及びチャンバの洗浄を個々に通過するウェ
ーハに材料をデポジットするときに採用された、デポジション・システム３００
の複数の素子を介してチャンバ３３２に接続される。これらの素子のそれぞれは
、チャンバ３３２内に物理的に含まれないが、素子は、所望の条件（状態）（例
えば、上述したような二段階洗浄に対する温度、圧力及びガス流の速度）を生成
すべくチャンバ環境を変えるためにチャンバに接続される。例えば、ガス制御盤
３１６、蒸発器３２６及びフロー・コントローラ３３０は、一つ以上の流体転送
回線（図示省略）を介してチャンバ３３２に接続される。同様に、ＲＦプラズマ
制御３２４及び信号源３２２は、一つ以上の電気回線（図示省略）を介してチャ
ンバ３３２に接続される。素子のそれぞれは、制御ユニット３０２と素子との間
の通信を容易にするために制御ユニット・バス３１２に接続される。素子は、ガ
ス制御盤３１６、加熱素子３１８、圧力制御ユニット３２０、信号源３２２、Ｒ
Ｆプラズマ制御３２４、蒸発器３２６、ミキサ・ブロック３２８及びフロー・コ
ントローラ３３０を含む。制御ユニット３０２は、素子に上述した処理ステップ
に必要なオペレーションを実行させるチャンバ素子に信号を供給する。オペレー
ションにおいて、プロセッサ・ユニット３０２は、それがメモリ・ユニット３０
６から検索したプログラム・コード命令に応じてチャンバ素子のオペレーション
を導く。これらの命令に応じて、チャンバ素子は、上述した処理ステップを実行
すべく導かれる。
【００３１】 更に、半導体処理ツールに利用される汎用コンピュータ制御システムは、一般
的に、いつ多重ステップ・シーケンスにおけるステップを実行するための用いら
れる特定のチャンバを洗浄のために非直結（オフライン）にしなければならない
かを決定するケーパビリティを有する。このケーパビリティは、リアルタイム解
析的決定を通して又は仕様に合致することができない重要なリスクなしで処理す
ることができるウェーハの数に対する所定の制限に依存することによって供給さ
れる。
【００３２】 本発明は、一つよりも多くのチャンバがチタン・デポジションを実行するため
に利用されるような制御システムに対して有利である。例えば、コンピュータは
、一つのそのようなチャンバを非直結（オフライン）にし、二段階塩素洗浄を実
行しかつウェーハ処理の前に上述したようにオプションでチタン・デポジション
（即ち、Ｔｉデポジション）を実行することができる。洗浄オペレーションが所
与のチャンバで実行されている間、処理されるべきウェーハが別のチャンバに転
用されるので全体として装置に対するダウンタイム（中断時間）が存在しない。
【００３３】 本発明は、特定の実施例により記述されたが、当業者に理解されるような多数
の変更を行うことができる。本発明は、特許請求の範囲の制限に従って制限され
るだけである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って処理されているウェーハ間で実行される熱洗浄処理の一連のス
テップを示す図である。
【図２】 本発明において企図するような二段階洗浄処理を示す図である。
【図３】 本発明に従ってＣＶＤによってチタンをデポジットするために用いられるデポ
ジット・チャンバの操作及び洗浄を制御するために本発明に従って採用される制
御システムのブロック図を示す。
【図４】 本発明の二段階洗浄処理の代替実施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｚ (72)発明者 イトー トシオ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94306 パロ アルト プリンストン ス トリート 2291 (72)発明者 スリニヴァス ラマヌージャップラム エ イ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サン ホセ マウント ホリー ドライヴ 6609 (72)発明者 ウー フレデリック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ オリオン プレ イス 7771 (72)発明者 ウー リー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フリーモント オリーヴ アベニ ュー 2589 (72)発明者 ボイル ブライアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94127 サンフランシスコ マリエッタ ドライヴ 193 (72)発明者 チャン メイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95070 サラトーガ コート ド アーグ エロ 12881 Ｆターム(参考） 3B116 AA46 AB51 BB77 BB82 BB89 BC01 CD11 CD41 4K030 BA18 BA38 DA06 FA10 JA10 JA11 JA16 LA15 4K057 DA01 DB08 DB11 DD01 DE01 DN10 WA01 WB08 WN10

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェーハを処理するためのデポジション・チャンバの
    本来の場所での洗浄のための方法であって、前記ウェーハの処理の間で： ａ）上昇温度の前記チャンバに塩素ガスを導入する段階と； ｂ）不活性ガスで前記チャンバから前記塩素をパージする段階と；及び ｃ）そのコンテンツを取り除くために前記チャンバをポンプ・ダウンする段階
    とを具備することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記ウェーハは、その前駆物質からの化学気相成長法による
    材料のコーティングの該ウェーハへのデポジションによって処理されることを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記材料は、窒化チタン及びチタンのグループから選択され
    かつ前記前駆物質は、四塩化チタンであることを特徴とする請求項２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 前記上昇温度は、約５００〜７００℃であることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記段階ａ）は、約５〜６０秒の間実行されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 段階ｂ）の前記塩素ガスは、不活性ガスの容積に対して９９
    ．９％まで混合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記不活性ガスは、アルゴン、窒素及びヘリウムで構成され
    るグループから選択されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記段階ｂ）で利用される前記不活性ガスは、前記段階ａ）
    で利用されるものと同じであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記段階ａ）の前に前記チャンバにプラシーボ・ウェーハを
    挿入する段階を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記段階ａ）の前に前記チャンバをパージする段階を更に
    具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 デポジション・チャンバの本来の場所での洗浄のための方
    法であって： ａ）上昇温度の前記チャンバに塩素ガスを導入する段階と； ｂ）前記段階ａ）の条件を維持し、前記チャンバにおいて塩素ガスを含んでい
    るプラズマを起動する段階と； ｃ）不活性ガスで前記チャンバをパージする段階と；及び ｄ）そのコンテンツを取り除くために前記チャンバをポンプ・ダウンする段階
    とを具備することを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 前記上昇温度は、約５００〜７００℃であることを特徴と
    する請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記段階ａ）は、約５〜５０秒の間実行され、かつ前記段
    階ｂ）は、約２〜２０秒の間実行されることを特徴とする請求項１１に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 段階ｂ）の前記塩素ガスは、不活性ガスの容積に対して９
    ９．９％まで混合されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記不活性ガスは、アルゴン、窒素及びヘリウムで構成さ
    れるグループから選択されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記段階ｃ）で利用される前記不活性ガスは、前記段階ａ
    ）で利用されるものと同じであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記段階ｂ）は、約５０〜９００ワットのＲＦ電力で実行
    されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記段階ｃ）の電力は、前記段階ｂ）で利用された約半分
    のレベルに低減されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記段階ａ）の前に前記チャンバにプラシーボ・ウェーハ
    を挿入する段階を更に具備することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記段階ａ）の前に前記チャンバをパージする段階を更に
    具備することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記方法は、個別の半導体ウェーハの処理の間に実行され
    ることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記段階ｄ）に続いて前記チャンバにおいて材料の保護コ
    ーティングをデポジットする段階を更に具備することを特徴とする請求項１１に
    記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記保護コーティングは、化学気相成長法によって前記チ
    ャンバの内面にデポジットされるチタン及び窒化チタンのグループから選択され
    ることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記保護コーティングは、約５０Åから１μの厚さの間で
    あることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 デポジション・チャンバの本来の場所での洗浄のための方
    法であって： ａ）前記チャンバにおいて塩素ガスを含んでいるプラズマを起動する段階と； ｂ）前記プラズマを停止して、かつ上昇温度の前記チャンバに塩素ガスを導入
    する段階と； ｃ）不活性ガスで前記チャンバをパージする段階と；及び ｄ）そのコンテンツを取り除くために前記チャンバをポンプ・ダウンする段階
    とを具備することを特徴とする方法。
  26. 【請求項２６】 チタン及び窒化チタンで構成されているグループから選択
    された材料のデポジションを実行するための少なくとも一つのチャンバを含んで
    いる半導体処理ツールを通してウェーハの処理シーケンスを制御するためのシス
    テムにおいて、以下の段階を具備する処理を実行するために前記少なくとも一つ
    のチャンバに対する洗浄プログラムを実行する場合に専用コントローラとして動
    作する汎用コンピュータ・システムのコンピュータ読み取り可能媒体であって、 ａ）上昇温度の前記少なくとも一つのチャンバに塩素ガスを導入し； ｂ）不活性ガスで前記少なくとも一つのチャンバをパージし；かつ ｃ）そのコンテンツを取り除くために前記少なくとも一つのチャンバをポンプ
    ・ダウンする ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能媒体。
  27. 【請求項２７】 チタン及び窒化チタンで構成されているグループから選択
    された材料のデポジションを実行するための少なくとも一つのチャンバを含んで
    いる半導体処理ツールを通してウェーハの処理シーケンスを制御するためのシス
    テムにおいて、以下の段階を具備する処理を実行するために前記少なくとも一つ
    のチャンバに対する洗浄プログラムを実行する場合に専用コントローラとして動
    作する汎用コンピュータ・システムのコンピュータ読み取り可能媒体であって、 ａ）上昇温度の前記少なくとも一つのチャンバに塩素ガスを導入し； ｂ）前記段階ａ）の条件を維持し、前記少なくとも一つのチャンバにおいて塩
    素を含んでいるプラズマを起動し； ｃ）不活性ガスで前記少なくとも一つのチャンバをパージし；かつ ｄ）そのコンテンツを取り除くために前記少なくとも一つのチャンバをポンプ
    ・ダウンする ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能媒体。
  28. 【請求項２８】 前記少なくとも一つのチャンバは、その内面に、チタン及
    び窒化チタンで構成されているグループから選択された材料の保護コーティング
    を有する、前記段階ｄ）に続いて： 前記少なくとも一つのチャンバの前記内面に前記保護コーティングをデポジッ
    トする段階を更に具備することを特徴とする請求項２７に記載のコンピュータ読
    み取り可能媒体。
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