JP2003524703A - 高温度化学気相成長チャンバー - Google Patents

高温度化学気相成長チャンバー

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Abstract

(57)【要約】 チャンバー本体と、絶縁ピンによりお互いから断熱された加熱ライナーとを備えたウェーハ処理装置である。ウェーハ処理中、例えば、四塩化チタンとアンモニアの間の熱反応による窒化チタン膜の堆積中、ウェーハ基板は加熱された支持台により６００〜７００℃の範囲の反応温度まで加熱される。チャンバーライナー及びチャンバー内壁は１５０〜２５０℃の間の温度に維持され、チャンバー内での所望しない副産物の堆積を防止する。これはチャンバーの洗浄手順を容易にし、元の位置にある塩素ベースの処理を使用して行われる。加熱されたライナーとチャンバー本体の間の優れた断熱はチャンバーの外面を６０〜６５℃の安全な作動温度に維持させる。加熱された排気装置はまた処理チャンバーと関連させて使用され、排気ガス及び反応副産物を除去する。外部ヒータは約１５０〜２００℃の温度に排気装置を維持するために使用され、排気装置の内面への所望しない堆積を最小にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】開示の背景 １．本発明の技術分野 本発明は半導体ウェーハ処理システムに関し、より詳細には、加熱された内側
ライナー、及び温度制御された外側チャンバー本体とを有する高温度化学気相成
長（ＣＶＤ）チャンバーに関する。
【０００２】 ２．背景技術の説明 窒化チタン（ＴｉＮ）膜は、拡散障壁及びタングステンの接着層として超大規
模集積回路（ＵＬＳＩ）における広い適用を見出している。窒素が存在するＴｉ
の低温度反応スパッタリングは過去において使用され、半導体ウェーハにＴｉＮ
膜を堆積する。しかし、デバイスの外形がますます小さくなると、スパッタリン
グされたＴｉＮ膜から起こるステップ適用範囲はもはや充分ではない。そのため
、化学気相成長（ＣＶＤ）技術がＵＬＳＩ適用において選択される方法となって
きている。例えば、四塩化チタンベースのＣＶＤ処理からのＴｉＮ膜は、高アス
ペクト比のコンタクト障壁、コンデンサーの頂部電極として、又は０．１８μｍ
以下のプラグ充填処理で使用可能である。
【０００３】 冷間壁及び熱間壁の両方の低圧力化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）処理は、四塩化
チタン（ＴｉＣｌ4）及びアンモニア（ＮＨ3）の間の反応を使用してＴｉＮ膜を
堆積するために使用される。冷間壁の反応炉は、チャンバーの外部に配置される
ハロゲンランプにより、処理ガスの反応温度以上の温度、例えば、６５０℃以上
まで加熱されるウェーハを含んでいる。しかし、チャンバー壁が冷たい（加熱さ
れていない）ので、付加生成物のアンモニア塩のような処理副産物は、冷たい壁
の内面又は他の冷たい面に有害に形成されるだろう。チャンバーの熱サイクルの
間、これらの堆積物ははげてウェーハ上に落ち、汚染を引き起こし、ウェーハの
歩留りを減少させる。これらの反応副産物は元の位置にあるチャンバー洗浄処理
により除去することができないので、頻繁にチャンバーを分解し洗浄する必要が
ある。これはチャンバーを大気に開放することを必要とし、チャンバーをかなり
停止させることになる。
【０００４】 代わりに、石英製の熱間反応炉が高品質のＴｉＮ膜を形成するために使用され
る。これらの反応炉の加熱された壁は、付加生成物のアンモニア塩のような所望
しない堆積物の内側チャンバー壁への蓄積を減少させるのに役立つ。しかし、熱
間チャンバーは、壁の高温度、例えば、１５０〜２００℃のため、動作させるの
が危険なことがある。その上さらに、所望しない堆積物が形成しないように、チ
ャンバー壁及び他の内面の均一な加熱を達成するのは困難である。
【０００５】 １９９３年１２月２１日に発行された米国特許5,271,963の継続出願であり、
１９９４年９月２０日にEichmanらに発行された、「ＴｉＣｌ4 ＮＨ3 ＣＶＤ反
応における低温度アンモニア塩の除去装置」という表題の米国特許5,348,587に
開示されているように、１つの可能性ある解決法はチャンバーライナーの使用で
ある。両方の特許はここにインコーポレイテッドバイリファレンスされている。
Eichmanらは、チャンバー外部のランプにより部分的に加熱されると共に２次プ
ラズマにより部分的に加熱される内部ライナーを開示している。この加熱された
ライナーは冷間反応壁の囲い内に配置されている。加熱されたライナーは冷間反
応壁の内面に対して位置し、そのように、反応壁から部分的にのみ絶縁されてい
る。このコンタクトは反応壁に過度の熱伝導を促進させ、チャンバー壁を危険な
までに熱くする結果となるだけでなく、ライナーのさらなる加熱は壁への加熱損
失を補償することを必要とするであろう。
【０００６】 そのため、当技術では、チャンバー空洞部を実質的に規定し、外部のチャンバ
ー本体から断熱される加熱されたライナーを有するＣＶＤチャンバーのための必
要性がある。
【０００７】本発明の概要 従来技術の不都合は、チャンバーライナーを囲むチャンバー本体を有するウェ
ーハを処理する装置により克服され、ライナーはチャンバー本体から間隔をあけ
て維持され、ライナーがチャンバー本体より高温度に維持されるようになってい
る。そのように、ライナーは、チャンバー本体のための安全な温度を維持しなが
ら、ライナーに堆積する量を減少させる温度に維持されることができる。
【０００８】 より詳細には、本発明は、例えば、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）及びアンモニ
ア（ＮＨ3）の間の反応を使用して、窒化チタン（ＴｉＮ）を堆積する、高温度
膜堆積のための処理チャンバーシステムに関する。システムは処理チャンバー及
び排気装置を備えている。チャンバー本体がほぼ６０〜６５℃又はそれ以下の温
度に維持されている間、処理チャンバーはほぼ１５０〜２５０℃の温度に維持さ
れる内部ライナーを有している。ライナーはライナーに埋め込まれた抵抗ヒータ
により直接、又は加熱されたウェーハ支持台により間接的のいずれかで加熱され
ることができる。ライナーは実質的に円筒形であるが、円筒形の壁とベースを有
するバケツ形状のチャンバー本体内に収容されている。絶縁ピンはライナーの下
面とチャンバーベースの内面の間に配置され、ライナーとチャンバー本体の間に
間隔が維持され、すなわち、ライナーは絶縁ピンを通ってチャンバー本体と接触
するだけである。絶縁ピンとライナーとの間の小さい接触領域に起因する低い熱
伝導率のため、ライナーとチャンバー本体の間に優れた断熱が達成される。
【０００９】 処理チャンバーは、半導体ウェーハを支持すると共に加熱するため加熱された
ウェーハの支持台と、ウェーハ上方の間隔へ処理チャンバーにＴｉＣｌ4及びＮ
Ｈ3を別々に導入するためのシャワーヘッドとをさらに備えている。ウェーハは
ほぼ６００〜７００℃の温度に維持され、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の間のウェーハ表面
でＣＶＤ熱反応が起こり、ウェーハ上にＴｉＮ膜が形成されるようになっている
。
【００１０】 排気装置は処理チャンバーに接続され、処理チャンバーからガスを連続して汲
み出すことを許容する。１つの実施例では、排気装置の実質的な部分は排気装置
の外壁に堆積された幾つかのヒータの使用により、ほぼ１５０℃〜２００℃に維
持される。そのような加熱は排気装置内での反応副産物の蓄積を減少させる。
【００１１】本発明の詳細な説明 本発明の教示は添付図面と関連させて以下の詳細な説明を考慮することにより
容易に理解できる。
【００１２】 理解の容易のため、可能な場合、図面に共通の同一の要素を示すために同一の
参照数字が使用される。
【００１３】 図１は、処理チャンバー１００及び排気装置６００を含む高温度化学気相成長
（ＨＴ ＣＶＤ）システムの部分断面斜視図を示している。チャンバー取付板１
１０はこの処理チャンバー１００をウェーハ搬送チャンバー（図示せず）に取付
けるために供給され、カリフォルニア州、サンタクララ市のアプライドマテリア
ルズ社により製造された Centura 5200システム（図示せず）のような完全なウ
ェーハ処理システムの残りに処理チャンバー１００をインターフェースする。処
理チャンバー１００のいろいろな構成要素を示す断面図は図２〜５に示されてい
る。本発明の処理チャンバー１００及びその動作を最もよく理解するため、読者
はすべてのこれらの図面を同時に参照すべきである。
【００１４】 本発明の処理チャンバー１００は、例えば、ＴｉＣｌ4＋ＮＨ3の化学作用を使
用して、半導体ウェーハに窒化チタンの高温度堆積を行う。ＴｉＣｌ4とＮＨ3の
熱分解が高温度で起こるので、好ましくは、ウェーハは６００〜７００℃の温度
範囲に維持され、ウェーハへの堆積を容易にする。
【００１５】 処理チャンバー１００は、チャンバー本体２５０、ライナー２００、台部品１
６０及びシャワーヘッド部品３００を備えている。台部品１６０はチャンバー１
００のウェーハを支持する台１８０を含んでいる。２つのガスのシャワーヘッド
部品３００は台１８０に関して平行で間隔をあけた関係で配置され、台１８０の
ウェーハ支持面及びシャワーヘッド部品３００の面板３３０が反応領域を規定す
るようになっている。堆積を成し遂げるため、ウェーハは加台１８０により加熱
され、シャワーヘッド部品３００は２つの反応ガス（ＴｉＣｌ4とＮＨ3）を処理
チャンバー１００に導入し、ウェーハの上方でのみ反応が起こり、ウェーハへＴ
ｉＮが堆積する。チャンバーの内面への所望しないＴｉＮの堆積を最小にするた
め、チャンバーの内壁、すなわち、チャンバーライナー２００は１５０℃から２
５０℃の間の温度に維持される。改善された下面のパージ設備はまたチャンバー
の冷たい領域に形成する所望しない付加生成物の反応副産物を減少させるように
供給される。加熱された排気装置６００はまた排気装置６００の内壁に粉末が堆
積形成するのを防止する。この粉末の堆積は、１５０℃以下の温度で形成するＴ
ｉＣｌ4とＮＨ3の反応副産物である。１５０℃以上６００℃以下の温度で、Ｔｉ
Ｎの最小量が内側のチャンバー構成要素に堆積される。偶然、チャンバー構成要
素に堆積されるＴｉＮ膜は、本発明のチャンバー１００内で行われる元の位置に
ある熱塩素洗浄処理により容易に除去可能である。
【００１６】チャンバー本体及び加熱された内側ライナー 図２ａに示されているように、チャンバー本体２５０は実質的にバケツ形状で
あり、円筒状側部２５４及びベース２５２を有している。円筒状側部２５４の一
部分に開口部２５６があり、それは処理及び生成ガスの除去のための排気装置６
００に接続されている。チャンバーベース２５２は中央に位置する開口部２５８
を有し、それは、後述するガスパージ設備と同様に台部品を収容するように供給
されている。内側ライナー２００は実質的に円筒状であるが、内側だがチャンバ
ー本体２５０から間隔をあけて配置されている。チャンバー本体２５０は実質的
にこの内側ライナー２００を収容し、ニッケルめっきアルミニウム製である。こ
の特別の使用では、ニッケルめっきは塩素ガスによる腐食からアルミニウム成分
を保護するために必要とされ、それは後述する元の位置にあるチャンバー洗浄処
理で使用される。勿論、異なる洗浄処理の他の適用のため、反応または洗浄処理
で使用される化学種と融和性を有する限り、代わりの金属めっきが使用されても
よい。
【００１７】 ユーザ／オペレータを害するチャンバー本体２５０の外側温度を避けるため、
チャンバ本体温度は内側の加熱されたライナー２００からチャンバー本体２５０
を断熱することによりほぼ６０℃〜６５℃に維持される。内側ライナー２００は
またニッケルめっきアルミニウム製であるが、一定のライナー温度を確立するた
め埋め込まれた抵抗ヒータ２１５を有している。熱伝導ペーストが抵抗ヒータ２
１５に塗布され、ライナー２００に溶接されるカバープレート２０７内に収容さ
れ、ヒータ２１５とライナー２００間での良好な熱伝導率を保証する。ＡＣ電圧
はライナー２００のフィードスルー部分２１４の内側のＡＣコネクタを使用して
ヒータ２１５に結合される。このヒータ２１５はライナー２００の温度を動的に
制御するために随意に使用可能である。例えば、ヒータ２１５はほぼ１５０から
２５０℃にライナー温度を維持するために使用されてもよく、付加生成物のアン
モニア塩又は他の処理副産物のライナー２００の内面への形成を防止する。ライ
ナー２００の動的熱制御を容易にするため、タイプＫの熱電対２１２がその円筒
状壁２０４に沿った距離のほぼ半分ライナー２００に取外し可能に挿入される。
したがって、ライナー温度はライナー２００の下面２０２からほぼ半分の距離で
測定される。熱電対２１２及び抵抗ヒータ２１５のためのコネクタ（図示せず）
はライナー２００のフィードスルー部分２１４の内側に配置されている。締付け
プレート２１６はチャンバーベース２５２及びフィードスルー部分２１４に対し
てＯリング２０１を設置し、チャンバーの内部を外側雰囲気から密閉する。
【００１８】 実際には、加熱された台１８０（図２ａ参照）の作用自体は、通常、１５０〜
２５０℃の所望の範囲内にライナー２００の温度を維持するのに充分であるから
、抵抗ヒータ２１５による独立した加熱は適当なライナー温度を達成する必要は
必ずしもない。勿論、このヒータ２１５は、異なる温度の要求の他の処理のため
、それ自体で又は加熱された台１８０と関連して使用されてもよい。
【００１９】 内側ライナー２００及びチャンバー本体２５０は３つのドエルピン２２０によ
りお互いから実質的に絶縁され、その１つは図２ａの断面図に示されている。こ
れらの絶縁ピン２２０は内側ライナー２００の下面とチャンバーベース２５２の
内面２５３の間に配置されている。内側ライナー２００、ドエルピン２２０及び
チャンバーベース２５２の回りの領域は図２ｂの拡大断面図に示されている。３
つのピン２２０は円の周囲でお互いから等距離に位置するように配列され、円の
中心で１２０度の角度の範囲を定めている。各ドエルピン２２０は、直径ｄ1で
２つの小さい端部２２２及び２２３を有する中央部分２２１を有し、それぞれは
直径ｄ2を有し、ｄ2はｄ1より小さい。シンクの使用では通常であるように、穿
設されたスルーホール２２５はピン２２０の縦軸に沿って供給され、閉じ込めら
れたガスを汲み出すことができる。ピン２２０はライナー２００の下面２０２の
対応する受け穴２２４に圧入され、ライナー２００は各ピン２０の大きい中央部
分２２１の一方側に対して位置している。チャンバーベース２５２の内面２５３
に３つの対応する穴２２６がまた有り、これらのピン２２０を収容する。これら
の穴２２６の１つは丸く、他の２つは溝をつけられ（図示せず）、さらなる装置
の公差を供給する。
【００２０】 適所にドエルピン２２０を有するライナー２００はチャンバーベース２５２の
内側のこれらの穴２２６に位置するように設定され、ピン２２０はライナー２０
０とチャンバーベース２５２の間に適切な間隔を維持するのに有用である。この
間隔はピン２２０の大きい中央部分２２１の厚さに対応し、それは約０．１３５
”（３．４ｍｍ）である。４個の１／４〜２０のニッケルネジ（図示せず）は、
またドエルピン２２０と同一の直径の円の周囲にもあるが、使用され、チャンバ
ーベース２５２の内面２５３の対応するタップ穴（図示せず）にねじ込むことに
より適所にライナー２００を固定する。ニッケルピン２２０及びネジの小さい接
触領域は加熱されたライナー２００とチャンバー本体２５０の間に非常に良好な
断熱を保証し、加熱されたライナーを１５０〜２５０℃に維持している間、チャ
ンバー本体２５０を約６５℃に維持させる。
【００２１】 これらのドエルピン２２０は、ステンレス鋼又はニッケルのような、高温に耐
えることができ、かなり高い熱抵抗（低熱伝導率）を有するいろいろな材料製と
することができる。材料の選択は特定の処理の適用による。例えば、その塩素に
対する化学抵抗及び高温度抵抗のため、ニッケル（２００又は２０１等級）が好
適な材料である。いろいろな構成要素のための寸法及び特定の配置は例示の目的
のためだけであることが分かる。例えば、ライナー２００は、チャンバー本体２
５０の下部２５２に形成され断続して間隔をあけたリブ、チャンバー本体２５０
の下部２５２に形成された連続する環状隆起、チャンバー本体２５０の下部に配
置されたスペーサリング等により本体２５０から間隔をあけることもできるだろ
う。そのように、本発明は、ライナー２００とチャンバー本体２５０の間の断熱
を促進する多くの他のチャンバー／ライナー／スペーサの組合せを含む。そのよ
うな断熱はこれらの構成要素の個々の温度制御を可能にする。
【００２２】蓋／ガス箱及び２つのガスの面板 図３ａは２つのガスのシャワーヘッド部品３００の断面図を示しており、ニッ
ケルめっきアルミニウムの蓋／ガス箱（マニホールド部品３１０）及び面板３３
０を含んでいる。シャワーヘッド部品３００は、ガスを予め混合することなく、
処理チャンバー１００にＴｉＣｌ4とＮＨ3の２つのガスを入れる。面板３３０は
、１９９８年６月１６日に出願され、ここにインコーポレイテッドバイリファレ
ンスされた「半導体ウェーハ処理システムのシャワーヘッドのための２つのガス
の面板」という表題の、Umotoy等により共同譲渡された特許出願で説明されてい
る。シャワーヘッド部品３００は２つのガス、例えば、ＴｉＣｌ4とＮＨ3を別々
に反応領域又は処理ゾーン５１５に導入する。処理ゾーン５１５は面板３３０の
下部３３２と加熱された台１８０との間の空間によりおおよそ定義され、それは
後述する台部品１６０の頂部である（図５ａ参照）。シャワーヘッド部品３００
内部での所望しない堆積物の形成を防止するため、別々の流路又は通路が異なる
流路３２０又はチャンバー３２２を通ってシャワーヘッド部品３００内部に確立
されている。これらの流路３２０及びチャンバー３２２は処理ゾーン５１５に届
く前に２つのガスが混合するのを防ぐ。簡単には、ガスマニホールド又は蓋３１
０は、下部３１２、中部３１４及び上部３１６の３つのプレートを備え、それは
、シリコンに富んだアルミニウム膜を使用し、全体の部品を締付け、炉内の部品
をほぼ５５０℃の温度に置き、それらの一致面３３４及び３３６を真空蝋付けす
ることにより一緒に融合され、単一のマニホールド体３１０を形成する。そのよ
うに、処理ガスがマニホールド体３１０を流通する時にＯリングは処理ガス間を
絶縁する必要はない。これらのプレート３１２，３１４及び３１６は流路３２０
及びチャンバー３２２の組合せを含み、面板３３０がマニホールド体３１０にボ
ルトで固定される時に多くの流路３２０及びチャンバー３２２が適当な通路又は
経路を供給し、ガスを予め混合することなく、チャンバー１００の外側のそれら
の供給源（図示せず）から処理ゾーン５１５に２つのガスを別々に導入するよう
になっている。
【００２３】 面板３３０は、図３ｂに示されているように、下部ガス分配プレート３４０と
上部ガス分配プレート３５０をさらに備えている。２つのガスのための別個の通
路又は流路を共に規定する流路３４３及び穴（３５１，３５２，３４１，３４２
及び３４４）の特定の配列は上で参照した特許出願 No.09/098969に詳細に説明
されている。ガスマニホールドプレート３１２，３１４及び３１６のために前述
したのと同じ技術を使用して２つのプレート３４０と３５０が一緒に融合した時
、結果としての単一の面板３３０は、ガスを予め混合することなく、２つのガス
を処理ゾーン５１５に均等に導入するため、別個の通路、又は流路を供給すると
言えば十分である。
【００２４】 例えば、下部プレート３４０に２セットの穴３４１及び３４２があり、各ガス
のため１つがある。図３ｂに示されているように、１セットの穴３４１は上部プ
レートの穴３５１と整列し、１つのガス、例えば、ＴｉＣｌ4のための（３５１
から３４４を介して３４１への）１つの流路を形成する。他のセットの穴３４２
は下部プレート３４０内の水路３４３に接続されている。これらの水路３４３は
順番に周囲プレナム３９０に接続され、それらが共に融合される時に上部及び下
部プレート３５０と３４０の間に形成される。プレナム３９０は上部プレート３
５０の別の穴３５２にさらに接続され、それは第２ガス、例えば、ＮＨ3のため
入口を供給する。この構成は第１ガスを（例えば、３５１から３４４を介して３
４１への）第２通路を通過させ、面板３３０の下部３３２のこれらの穴３４１及
び３４２から出た後にガスが処理ゾーン５１５に入るまで混合することなく、面
板３３０内の（３５２から３９０を介して３４３及び３４２への）第２通路を第
２ガスに通過させる。各ガス及び穴の分配のための穴サイズの選択は処理条件の
関数であることは注目すべきである。例えば、穴サイズは、ガス流量、ガス圧力
、ガスタイプ、チャンバー圧力及び面板３３０により変化し、穴を通るガス流量
が面板３３０の穴の位置と相関するようになっている。
【００２５】 シャワーヘッド部品３００は、面板３３０の取付穴（穴３９６は図３ｂに示さ
れている）を通る複数のボルト（図示せず）を使用して、面板３３０をガス分配
マニホールド３１０の下部に直接添付することにより形成される。Ｏリングの溝
３２５（図３ａを参照）はガスマニホールド３１０に供給され、ガスマニホール
ド３１０と面板３３０の間をシールするために使用されるＯリング３２６を収容
する。材料が作用温度と融和性があり、処理に使用されるガスに対して化学的耐
性がある限り、Vitonのような異なるタイプのＯリングが使用されてもよい。面
板３３０とガス分配マニホールド３１０の両方はニッケルめっきアルミニウム製
、又はニッケルのような幾つかの他の熱伝導及び塩素融和性材料製である。勿論
、特定の処理のために必要な熱伝導性及び又は化学融和性を供給する限り、他の
材料の選択が可能である。
【００２６】 シャワーヘッド部品３００は冷たいプレート体４００又は全体の蓋／ガス箱を
均一で一定の温度に維持する他の冷却装置に結合可能である。ウェーハ処理の間
、シャワーヘッド部品３００は反応ゾーン５１５の熱放射を介して加熱された台
１８０によって加熱される。そのため、ＴｉＮ又はシャワーヘッドへの及び又は
その内部のＴｉＮ堆積処理の副産物の堆積を防止するため、１５０〜２５０℃の
範囲内に面板の温度を維持するために冷たい板体４００が必要である。冷たい板
体４００は、Ｏリングシール回りの領域を適当なシールのための仕様内に保持す
るのと同様に、シャワーヘッド部品３００を温度ドリフトから防止する２つの目
的にかなう。
【００２７】冷たい板体 分離可能な冷たい板体４００は蓋／ガス箱３１０の温度を維持するように設計
され、それが温度ドリフトするのを防止する。図４ａは冷たい板体４００の平面
図の概略表示である。この冷たい板体４０は、方形の突出部分４０２を除き、実
質的に環形状をしている。図４ｂは冷たい板体４００の断面図を示し、天板４４
０及び底板４２０を備え、一緒に蝋付けされ、その後、部品としてニッケルめっ
きされている。頂部板４４０は、図４ａで示されているように、冷却剤を循環さ
せるための板４４０を通過するコイル形状の水路４１０を有している。コイル形
状の水路４１０の２つの端部４１２及び４１４は方形の突出部分４０２に配置さ
れ、冷却剤のための入口及び出口として役立つ。水路４１０は方形断面を有し、
その底側４１５で開放している。これは図４ｂに示された断面図及び図４ｃに示
された側面図に表わされている。天板４４０と共に蝋付けされた時、底板４２０
の上面４２５は冷却剤が循環可能な閉塞された水路４４５を規定する。底板４２
０は方形の突出部分４０２の端部に近い２つの開口４２２及び４２４を有してい
る。これらの開口４２２及び４２４はそれぞれ天板の水路４１０の２つの端部４
１２及び４１４と整列され、冷却剤の入口及び出口を供給する。冷却剤、通常は
水はチャンバー１００のための冷却剤と連続して接続されている。
【００２８】 冷却板体４００は冷却板体４００の周囲の回りの位置４３０でネジを使用して
蓋／ガス箱（図３ａの３１０）の頂部に取付けられている。底板４００の１つの
管状部分４２１は凹んでおり、底板４２０の内側４２６及び外側４２８部分だけ
が実際にチャンバーの蓋３１０と物理的に接触するようになっている。冷却板体
４００、蓋／ガス箱３１０及び面板３３０は時々、集合的に蓋体と呼ばれる。約
４５〜５５℃の入口水温度で、蓋／ガス箱３１０は６０〜６５℃の温度範囲内に
容易に維持可能である。
【００２９】 分離可能な構成要素として、この冷却板体４００は、設計及び処理のフレキシ
ブル性と同様にメンテナンスの容易性を許容する費用効果のよい設計特徴である
。例えば、面板３３０のための異なる温度制御のシナリオは多少加熱又は冷却を
供給する異なる冷却（又は加熱）プレートとの適当な交換により達成されてもよ
い。１枚のウェーハ又は複数のウェーハを最も有効に処理するため、特定の処理
に最適の冷却板体４００はチャンバーの蓋に容易に設置可能である。
【００３０】台部品 図５ａは処理チャンバー１００内の断面図の台部品１６０を示している。台部
品１６０は、サセプタ又は台と呼ばれることがある頂部の平坦な円形部分１８０
と、チャンバー本体２５０の底部で中央に配置された開口部２５８を通って下方
に延びる底の円筒シャフト状部分５６０とを備えている。台１８０の上面は（図
５ａに破線で示されている）ウェーハを支持するウェーハポケット５６３と、ウ
ェーハリフトピン２８５を収容する４つの隙間孔とを有している。台１８０の支
持面１８５に関してウェーハを昇降するため、それらは台１８０の穴内にスライ
ド可能に取付けられ、ウェーハリフトリング５８０と係止することにより台の上
面１８５の上方に持上げられることができる。これらのリフトピン２８５はそれ
らの上端部に配置された円錐形の頭部５８５によって台１８０から落ちるのを抑
える。現在の台部品１６０及びチャンバーの設計はそれぞれ、１２５ｍｍ、１５
０ｍｍ及び２００ｍｍのウェーハ直径を収容可能である。当業者は適当な設計の
拡大を行い、３００ｍｍのような大きいウェーハ直径を達成することもまた可能
である。
【００３１】 台１８０は、好ましくは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のようなセラミック材料
製であり、２つの埋め込まれた電極５７１及び５７２をさらに備えている。一般
に、これらの電極５７１及び５７２は異なるタイプの伝導材料製であり、いろい
ろな厚さ及び形状が可能である。本発明では、これらの電極の１つは、プラズマ
洗浄及びウェーハのプラズマアニールのような他のプラズマ処理を実行するため
の無線周波数（ＲＦ）のグリッド５７１である。メッシュタイプのグリッド５７
１はモリブデン製であり、台の上面１８５の僅かに下方に配置されている。ＲＦ
電極の僅か下方には加熱の目的のための交流（ＡＣ）グリッド５７２がある。現
在使用中の台１８０は、９９．９％純度のダークグレイで高抵抗性のＡｌＮ製で
ある。勿論、特定の処理の要求により、他の同様のヒータもまた使用されてもよ
い。この加熱された台１８０はほぼ６００〜８００℃の範囲内にウェーハ温度を
制御させる。ＴｉＮ膜の堆積はまた２００〜６００℃の間でも実行可能であるが
、結果として生じるＴｉＮ膜は所望しない高塩素を含有する傾向がある。そのた
め、好ましくは、ウェーハ温度は最適の堆積結果のため６００〜７００℃の範囲
内に維持される。ウェーハ処理の間、台の端部１８６の回りのパージガスの流れ
のため、端部１８６を冷却することで、台１８０の中央部と端部の温度差も約１
０℃となる。
【００３２】 台部品１６０は第１（頂部）位置５０１と第２（底部）位置５０２との間のリ
フト機構（図示せず）によりチャンバー空洞部内を垂直に移動する。台部品１６
０のこの第２位置５０２は図５ａに破線で示されている。ウェーハ処理の間、例
えば、ウェーハ基板５６４への膜堆積のため、台部品１６０は第１位置５０１に
置かれている。チャンバー空洞部２８０内の反応ゾーン、又は処理ゾーン５１５
は面板３３０の底部３３２と台の上面１８５との間の空間としておおよそ定義可
能であり、エッジリング２９０により側部で制限されている。ウェーハ基板５６
４はウェーハ処理中、ウェーハポケット５６３に配置され、ウェーハと面板３３
０の底部との距離はほぼ０．３６０”（９．１ｍｍ）である。この距離は例示だ
けのためであり、他の処理の適用にとっては異なってもよい。台１８０の外端部
１８６からライナー２００の内面２８６との間の空間５３０は約０．１２５”（
３．２ｍｍ）である。この空間５３０の選択は、ライナー２００の特定温度とパ
ージガスが処理ゾーン５１５に入るのを防止する必要性の両方により決定される
。
【００３３】 それぞれのウェーハのための膜堆積の前後、台部品１６０はウェーハの装填及
び引き出しのため第２位置５０２まで移動する。この第２位置５０２では、台の
上面１８５はスリットバルブの開口２６０の僅か下方にあり、それはチャンバー
ライナー２００の側部、又は円筒状の壁及びチャンバー本体２５０の円筒状側部
２５４に置かれている。ウェーハは処理チャンバー１００内、及び処理チャンバ
ー１００からスリットバルブの開口部２６０を通って隣接の搬送チャンバー及び
又はロードロックチャンバー（図示せず）、又はクラスタツール内の別のチャン
バーへ搬送可能である。処理チャンバー１００に結合可能なタイプのクラスタツ
ールは、１９９３年２月１６日に発行された「段階的真空ウェーハ処理システム
及び方法」という表題で共同譲渡された米国特許5,186,718で説明され、それは
ここにインコーポレイテッドバイリファレンスされている。
【００３４】 ウェーハの取扱い及び搬送はロボット搬送体（図示せず）と共に台１８０のウ
ェーハリフトピンにより達成され、そのロボット搬送体は１９９０年８月２８日
に発行された「マルチチャンバー統合処理システム」という表題で共同譲渡され
た米国特許No.4,951,601で説明され、その完全な開示はここにインコーポレイテ
ッドバイリファレンスされている。簡単に、ウェーハ装填のための手順は、位置
５０２に置かれた台、及びスリットバルブの開口部２６０を通って処理チャンバ
ー１００へウェーハを搬送するロボットアームとを含んでいる。台の表面１８５
上に保たれているウェーハ５６４で、ウェーハリフトリング５８０は上昇し、ピ
ンの底部に係止し、ウェーハリフトピン２８５が台の上面１８５の上方に上昇し
、ウェーハ５６４をロボットアームから持上げるようになっている。ロボットア
ームを台の表面１８５から引っ込めた後、台部品１６０は上昇し、ウェーハポケ
ット５６３のウェーハ５６４を受取り、リフトリング５８０はその元の位置まで
降下する。その後、台部品１６０はウェーハ処理のためその第１位置５０１に移
動される。ウェーハの引き出し手順は装填手順の逆である。台部品１６０の垂直
移動のための自己調整機構はまた、１９９６年１０月２５日に出願され、共同譲
渡された米国特許出願No.08/738,240に記載され、「自己整列リフト機構」とい
う表題であり、その開示はここにインコーポレイテッドバイリファレンスされて
いる。
【００３５】改善されたパージ設備 図５ａはエッジリング２９０と背面ガスパージ設備の詳細をも示している。エ
ッジリング２９０は台部品１６０の台１８０の外辺部１８７の回りに配置されて
いる。このエッジリング２９０は実質的に環状であり、リング２９０の底部２９
４に突出部分２９２を有している。そのように、この突出部分２９２は本質的に
リング２９０の底部２９４を底部内面２９７及び底部外面２９８に分割する。台
の部品１６０がその第１位置５０１にある時、エッジリング２９０は加熱された
台１８０の頂部にあり、その底部内面２９７が台の上面１８５の一部を覆うよう
になっている。また、この位置において、エッジリング２９０の突出部分２９２
は台１８０の側部及び外端部１８６の一部を覆っている。その後、空間５３１は
エッジリング２９０の外側底部分２９８と加熱されたライナー２００の突出部分
２０３との間に形成されている。この隙間５３１は底部、又は背面のためのチョ
ーク、（後述されるパージガスの流れ）を供給し、台１８０の端部の回りのパー
ジガスの均一な分配を保証する。
【００３６】 台部品１６０がその第２位置にある時、エッジリング２９０は加熱されたライ
ナー２００の突出部分２０３の頂部にある。そのように、エッジリングは、台１
８０との間でウェーハを配置及び又は引き出す時、ロボット搬送機構のアクセス
と干渉しない。
【００３７】 エッジリング２９０は、特に、セラミック、石英、アルミニウム及び鉄のよう
ないろいろな材料製とすることができる。材料の正確な選択は、勿論、特定の処
理の適用による。例えば、石英はＴｉＣｌ4とＮＨ3の化学的性質を使用してＴｉ
Ｎ堆積のために使用可能である。
【００３８】 このエッジリング２９０の目的は２つあり、１）処理の間、ガス及び又は副産
物のため一定のポンピングが確立可能なようにチョークとして作用することと、
２）台部品１６０の後ろに処理ガスが入り、チャンバー１００の下部に所望しな
い堆積物が発生するのを防止することである。
【００３９】 ウェーハ処理の間、台部品１６０は第１（頂部）位置５０１にあり、エッジリ
ング２９０の頂部２９５及び面板３３０の底部３３２の間の隙間５２０が約０．
０５”（１．３ｍｍ）となるようになっている。背面パージは、ライナーパージ
入口５０５を通ってライナー２００とチャンバー本体２５０の間の隙間５９９に
アルゴンを流すことにより確立され、チャンバー本体２５０の冷たい壁面への粉
の堆積を防止する。この隙間５９９は約０．０６”（１．５ｍｍ）幅である。パ
ージガスの流れを促進するため、１セットの穴５９５がまた底部の開口部２５８
の台のシャフト５６０の回りに配置されたウェーハリフトリング５８０のシャフ
ト部分５９０を介して供給される。台１８０の後ろの所望しない堆積は、矢印で
示されているように、これらの穴５９５を通ってチャンバー空洞部２８０へのパ
ージガスの流れを確立することを防止する。前述したように、５２０，５３０、
及び５３１のようないろいろな空間がシャワーヘッド３３０、台１８０、エッジ
リング２９０、及びライナー２００の異なる部分により規定される。他の構成要
素のために引用されたそれらのようにこれらの空間のために引用された寸法は例
示の目的だけのためであることを理解すべきである。一般に、これらの寸法の選
択はチャンバーで行われる特定の処理の所望の結果による。例えば、空間５３０
及び５３１は台１８０の端部回りのパージガスの分配の均一性を確実にするよう
に選択される。空間５２０は膜堆積ステップそれ自体において均一性又は堆積率
に影響を及ぼす可変のパラメータであってもよい。ウェーハ処理の当業者は堆積
の均一のような所望のウェーハ処理の結果を達成するこれらの寸法の最適な組合
せに到達することができることを言うにとどめておく。
【００４０】 図５ｂはエッジリング５５０の代わりの実施例の斜視図を示しており、図５ｃ
及び５ｄはライナー２００の水平面５２２により支持されるエッジリング５５０
の部分断面図を示している。図５ｃは、上面５５１、下面５５２、内面５５６、
外面５５７、及び突出した内側部分５５９を有するエッジリング５５０を示して
いる。この例では、エッジリング５５０はライナー２００により完全に支持され
、すなわち、エッジリング５５０は台１８０又はウェーハ５６４と接触しない。
ステップ５２３はライナ２００の水平面５２２に供給され、エッジリング５５０
を適所に保持する。エッジリング５５０の外面５５７に配置されたキー止め部５
５４はライナー２００のステップ５２３に内嵌し、エッジリング５５０の確実な
取付けを容易にする。さらに、３つの溝又はスロット５６５はエッジリング５５
０の下面５５２に供給され（図５ｄ参照）、お互いから等距離に配置されている
。３つのピン５２６はライナー２００の水平面５２２の対応する凹んだ穴５２５
に圧入されている。ピン５２６の一部分５２７はライナー２００の水平面５２２
の上方に突出し、エッジリング５５０の下面５５２でスロット５６５に係止して
いる。そのように、エッジリング５５０はライナー２００に対して回転するのを
防止される。随意に、取付けネジ（図示せず）はまたエッジリング５５０をライ
ナー２００に固定するために使用可能でもある。再び、ピン及びスロット配列の
ために開示された寸法は例示の目的だけのためであり、この発明の実施に関する
制限を示すものではない。現在の配列において、エッジリング５５０は台１８０
からの放熱により加熱され、ライナー２００が同一の最終温度に達する前に膨張
する。これはその中心線Ｏ−Ｏ’に対するエッジリング５５０の均一な膨張の結
果となる。
【００４１】 ウェーハ処理の間、台（図５ｃに破線で示されている）台１８０が第１位置５
０１にある時、エッジリング５５０の突出した内側部分５５９は台１８０の外辺
部１８７上に配置され、台１８０の外辺部１８７及び外端部１８６はエッジリン
グ５５０に接近し、実質的にそれにより囲まれている。したがって、台１８０の
外辺部１８７及び外端部１８６上の所望しない堆積は回避可能である。しかし、
この実施例では、台１８０とエッジリング５５０の間に直接の物理的接触はない
。代わりに、隙間又は空間５６８は台１８０の頂部１８５とエッジリング５５０
の突出部分５５９の底部５５３との間に維持されている。台の端部１８６とエッ
ジリング５５０の内面５５６の間には別の空間５５６が規定されている。
【００４２】 複数、例えば、この特定の実施例では約３０の開口部５５５は下面５５２に近
いエッジリング５５０の周囲の回りに供給されている。これらの開口部５５５は
内面５５６からエッジリング５５０の外面５５７へ水平に延びている。これらの
開口部を通って、パージガスは、空間５６６から、エッジリング５５０の外面５
５７とライナー２００の内面５２４の間の空間５６７へ汲み出される。隙間５６
８はチョークとして作用し、パージガスが大８０の頂部１８５の方へ流れるのを
防止し、そうでなければ、処理ガスを希釈し、堆積処理に影響を与えてもよい。
図５ａに示された他のエッジリング２９０と同様に、このエッジリング５５０の
上面５５１及びシャワーヘッド３３０の下面３３２は空間５２０を規定し、処理
ガス及び又は副産物は反応ゾーン５１５から汲み出される（図５ａ参照）。これ
らの空間５２０、５６６、５６７及び５６８の寸法は処理に依存し、通常、特定
の処理の必要性に合うように設計される。例えば、当業者は、最適化又は堆積の
均一のように所望の結果を達成するようにこれらの空間を調整しようと努めるで
あろう。その上さらに、この特定の構成（エッジリング５５０を支持するライナ
ー２００）はエッジリング５５０の温度をほぼ２００〜２５０℃の範囲内に維持
させ、エッジリング５５０への所望しない堆積はさらに最小になる。エッジリン
グの使用は、非常に好ましいが、この発明の実施にとって絶対的に必要とは限ら
ない。
【００４３】 図５ａに戻ると、ウェーハ堆積の間、Ｈｅ搬送ガス中のＴｉＣｌ4及びＨ2搬送
ガス中のＮＨ3はシャワーヘッド部品３００を介して処理ゾーン５１５に導入さ
れ、ＴｉＣｌ4とＮＨ3の間の化学反応は加熱された台１８０により支持されるウ
ェーハ５６４の上方に近接して起こる。反応はウェーハ５６４にＴｉＮ膜を堆積
させる結果となる。連続するガスの流れは排気装置６００に付属するポンピング
システムにより維持され、揮発性反応副産物を含むガスが、処理ゾーン５１５及
びチャンバー空洞部２８０の他の領域から、石英製のエッジリング２９０の頂部
２９５と面板３３０の底部３３２の間の空間５２０を過ぎ、内側ライナー２００
のスロット２０５（図２ａ参照）を通り、いろいろは真空アダプタ及びコネクタ
構成部品によって処理チャンバー１００に接続される排気チャンバー６００に汲
み出されるようになっている。排気装置６００がガスを除去している間、シャワ
ーヘッド３３０は処理ガスを置換し、パージガスが大８０の外端部１８６を通り
過ぎて連続的に流される。これはウェーハ処理中のチャンバー１００内での処理
及びパージガスの安定した新鮮な供給を保証する。
【００４４】加熱された排気装置 図６は排気装置６００及びそれを処理チャンバー１００に接続する真空構成部
品の１実施例の断面図を示している。これらの真空構成部品は、アダプタプレー
ト６０１、断熱材６０２、排気管６０３、バンドヒータ６０５、カバー６０４、
２０トルのバラトロン（Baratron）、レジューザ６０７を備えている。環状のア
ダプタプレート６０１は側部の開口部２５６の回りのチャンバー本体２５０に直
接一致し、処理チャンバー１００の側部開口部２５６に部分的に延びる排気管６
０３の外側の回りに適合している。断熱材６０２は処理チャンバー１００から側
部のアダプタ６０１の近くに適合される。この断熱材６０２は加熱された排気装
置６００の間に断熱を供給し、それは約１５０℃の温度に維持され、チャンバー
本体２５０は約６０〜６５℃の温度に維持される。バンドヒータ６０５は排気管
６０３の外壁の実質的部分の回りに配置される。環状のカバー６０４は断熱材６
０２、バンドヒータ６０５及びの残りの排気管部分６０３の外側上に適合する。
（処理チャンバー１００から離れた）排気管の遠位端部６１３にはレジューザ６
０７があり、それは、排気管６０３と一致する１端部の大きい直径の開口部６１
７と、排気装置６００のさらなる構成部品に一致する他端部の小さい直径の開口
部６２７とを有している。２０トルのバラトロンの圧力ゲージ６０６は側部入口
を介してレジューザ６０７に接続されている。非常に多くのヒータが設置され、
ほぼ１５０〜２００℃の温度に排気装置６００を維持し、所望しない堆積物が排
気装置６００及び結合する真空構成部品の内壁を覆うのを減少させる。例えば、
一連のフレキシブルヒータ６２５，６４５，６５５，６６５及び６７５は排気装
置６００、２”の手動アングル弁６２０、１”の手動弁６４０、冷却トラップ６
５０、絶縁バルブ６６０、及びスロットルバルブ６７０の外壁の回りに設置され
ている。加熱は、これらの真空構成部品内部の所望しない堆積物の形成を防ぐた
め、冷却トラップ６５０を超えて配置される絶縁バルブ６６０及びスロットルバ
ルブ６７０のためでさえ必要であることに注目しなさい。さらに、熱損失を最小
にすると共に安全な動作環境を供給するため、ヒータジャケット６０９，６２９
，６１９ａ，６１９ｂ，６１９ｃ及び６１９ｄはレジューサ６０７、２”の手動
アングル弁６２０及び排気装置６００のいろいろな部品の回りに供給されている
。
【００４５】 冷却トラップ６５０は手動バルブ６２０と絶縁バルブ６６０の間に接続されて
いる。ヒータ６５５は冷却トラップ６５０の入口６５１の回りに供給され、温度
を１５０〜２００℃の範囲に保つ。これは冷却トラップ６５０の入口６５１の内
部に所望しない堆積物が形成するのを防止する。バッフル板６５９は冷却トラッ
プ６５０の頂部６５０Ｔの近くに供給されている。多数のループ状の冷却コイル
６５６は冷却トラップ６５０の底部６５０Ｂに蝋付けされ、約２０〜２５℃の温
度の冷却水は冷却コイル内を循環する。排気ガスが入口６５１を通って冷却トラ
ップ６５０に入ると、それらはバッフル板６５９によりそらされ、外側放射状に
流れる。ＨＣｌ及びＴｉＣｌ4／ＮＨ3の反応からの他の副産物のような幾つかの
凝縮物はバッフル板６５９に閉じ込められ、ほとんどは冷却コイル６５６に閉じ
込められ、それは比較的大きい閉じ込め表面領域を提供する。残りの排気ガスは
冷却トラップ６５０の出口６５２に接続された軸方向に配置された水路６５８を
通って冷却トラップ６５０を出て、排気ライン６９０に排気される前に絶縁バル
ブ６６０及びスロットルバルブ６７０を通過する。
【００４６】 （後述される）塩素ベースのチャンバー洗浄処理は排気装置６００の内部の効
率的な乾燥洗浄を供給するが、粉末の堆積物はウェーハ処理の長期間、例えば、
５０００ウェーハの後、蓄積される傾向がある。これらの堆積物は周期的メンテ
ナンスの間、水又は過酸化水素での洗浄により容易に除去可能である。加熱され
た排気装置６００の使用は、チャンバーのメンテナンスを促進すると共にチャン
バー洗浄の間の時間を延長することにより機器の使用可能時間に寄与する。
【００４７】チャンバー洗浄処理 ほとんどの処理機器では、周期的なチャンバー洗浄は処理されたウェーハの清
潔さを保証するために必要である。元の位置にある塩素ベースの熱洗浄処理はこ
の目的のために開発されている。ＴｉＮ堆積がＴｉＣｌ4とＮＨ3を使用して行わ
れる時、壁の温度が約１５０〜２５０℃に維持される限り、ＴｉＮ膜の堆積は（
付加生成物のアンモニア塩の粉末堆積とは対照的に）チャンバー内部に形成され
る。この膜は元の位置にある熱塩素処理の使用により有効に除去（エッチング）
可能である。この熱洗浄処理はVasudevらにより１９９８年９月３０日に出願さ
れ、共同譲渡された米国特許出願番号09/163,711に記載されており、ここにイン
コーポレーテッドバイリファレンスされている。塩素ガスはシャワーヘッド部品
３００の内部のＴｉＣｌ4に関しては同一流路を介してチャンバー１００に導入
される。通常の処理条件は５００ｓｃｃｍの範囲の塩素流量割合、１０〜２０ト
ルの範囲の圧力、及びヒータ１８０のため６００〜７００℃の温度範囲、チャン
バー１００の内壁のため１５０〜２５０℃を含んでいる。勿論、処理パラメータ
は、使用される実際の洗浄処理条件により、特定の要求に合うように調整されて
もよい。熱洗浄に加えて、チャンバー１００はプラズマベース又は遠隔マイクロ
波の塩素処理のような他の洗浄技術を使用するようにも適合可能であると予想さ
れる。例えば、プラズマベースの洗浄処理のための適合は、地面から電気的に絶
縁可能とするのと同様にＲＦバイアスを収容するためチャンバーの蓋３１０の変
更を要求するであろう。洗浄プラズマを発火させるため、ＲＦ電力がシャワーヘ
ッド部品３００とチャンバー本体２５０とライナー２００（地面）との間にかけ
られるだろう。プラズマ洗浄を実行するために必要なハードウェアの変更はプラ
ズマ発生の部分で後述される。
【００４８】後の堆積アニール ＴｉＮ膜堆積の後、アニールステップは膜特性を改善するために使用可能であ
る。膜アニールは比較的高温度、例えば、７５０℃でウェーハを熱アニールする
ことにより実行され、それは存在する加熱された台１８０を使用して容易に達成
可能である。アニールはＴｉＮ膜の塩素のトレースを減少させ、そうでなければ
、所望しない高い膜抵抗を生じる結果となる。代わりに、プラズマアニールも使
用されてもよく、その場合には、シャワーヘッド３３０は、台１８０が下部の設
置電極として役立つ間、上部のＲＦ電極として作用する。プラズマアニールのた
めに必要なハードウェアの変更は後述される。
【００４９】プラズマの発生 上述した存在するチャンバー１００はプラズマを使用しない場合のみ適してい
るが、チャンバーは堆積、洗浄又はアニールのようなプラズマ強化の適用のため
に容易に変更可能である。熱堆積処理のため、全体の蓋体（すなわち、冷却板体
４００、蓋／ガス箱３１０及びシャワーヘッド３３０）は接地されたチャンバー
本体２５０及びライナー２００に結合されている。しかし、プラズマの適用では
、ＲＦ電力がシャワーヘッド３３０にかけられる。そのため、電気的絶縁がシャ
ワーヘッド３３０とチャンバー本体２５０の間に要求される。図７ａはプラズマ
適用のため変更された構成の１実施例を示している。例えば、ＣＶＤ Ｔｉ、Ｗ
、Ａｌのような存在するＣＶＤチャンバーのために使用されるＲＦの蓋及び（プ
ラズマの適用のために構成される）誘電性チャンバーの蓋は本発明の高温度ＣＶ
Ｄチャンバーへの適用に適している。図７ａに示されているように、シャワーヘ
ッド３３０及びガス箱７１０はセラミック絶縁体によりチャンバーの蓋７２０か
ら電気的に絶縁されている。チャンバーの蓋７２０及びチャンバー本体２５０は
接地のままである。図７ｂはＲＦモジュール７５０を示し、それはシャワーヘッ
ド３３０にＲＦ電力を供給する。ＲＦモジュール７５０は、チャンバー設置又は
遠隔設置のいずれかとすることができ、ＲＦ接続ロッド７５２、ＲＦプランジャ
コネクタ７５４及びＲＦストラップコネクタ７５６を介してシャワーヘッド３３
０にＲＦ電力を供給する。幾つかのデルリン絶縁体７７０はこれらのＲＦコネク
タ７５２，７５４及び７５６をチャンバー本体２５０及びチャンバー蓋７２０か
ら絶縁する。堆積の間、処理ガスはガス箱７１０の別々のガス入口７１１及び７
１２を介して処理チャンバー１００に入り、それは２つのガスのシャワーヘッド
３３０に接続されている。ガス搬送ライン内部の処理ガスの電気破壊を防止する
ため、電圧勾配体７９０はガス入口７１１及び７１２の回りのガス箱７１０上に
設置されている。この電圧勾配体７９０の詳細な説明は、１９９１年１月２３日
に出願され、「酸化シリコンを堆積するためＴＥＯＳを使用するプラズマ強化Ｃ
ＶＤ処理」という表題で、共同譲渡された米国特許5,362,526に供給されている
。この特許はここにインコーポレイテッドバイリファレンスされている。
【００５０】 ＴｉＮ膜の堆積に対するこの高温度チャンバーの使用を制限する固有の制限が
ないことを強調すべきである。一般に、他のＣＶＤ膜堆積もまたこの高温度チャ
ンバーを使用して実行可能である。その上さらに、他の処理の適用を促進するた
めにこのチャンバーの使用を広げることは可能である。２つのガスのシャワーヘ
ッド配列は如何なる適用にも有用であり、予め混合することなく処理ガスを別々
に導入する必要があり、加熱されたライナーもまたいろいろなエッチング及び堆
積処理での適用を見出し、処理の副産物の堆積はチャンバー表面を加熱すること
により減少されるだろう。
【００５１】 本発明の教示を組込んだ好適な実施例が示され、詳細に説明されているが、当
業者であれば、これらの教示をさらに組込んだ他の多くの変更実施例を容易に発
明可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の高温度ＣＶＤチャンバーシステムの部分断面斜視図であ
り、処理チャンバーと排気装置を示している。
【図２ａ】 処理チャンバーの断面図であり、図１の処理チャンバー内のい
ろいろな構成部品の詳細を示している。
【図２ｂ】 図２ａの内部ライナー、絶縁ピン及びチャンバー本体の領域回
りの拡大断面図を示している。
【図３ａ】 シャワーヘッド部品の断面図を示している。
【図３ｂ】 図３ａのシャワーヘッド部品の２つのガスの面板の断面図を示
している。
【図４ａ】 冷却プレートの平面図である。
【図４ｂ】 図４ａの冷却プレート内の水路を示す断面図である。
【図４ｃ】 図４ａの冷却プレートの側面図である。
【図５ａ】 下面のパージ設備を示す処理チャンバーの断面図である。
【図５ｂ】 エッジリングの別の実施例の斜視図である。
【図５ｃ】 ライナーの頂上にあるエッジリングの部分断面図（図５ｂの線
５ｃ）である。
【図５ｄ】 ライナーの頂上にあるエッジリングの部分断面図（図５ｂの線
５ｄ）である。
【図６】 排気装置の部分断面図を示している。
【図７ａ】 プラズマ適用のために変更したプロセスチャンバーの概念設計
図を示している。
【図７ｂ】 図７ａのチャンバーへのＲＦ接続を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャオ スティーヴ エイチ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94555 フリーモント フォルスタッフ アヴェニュー 4750 (72)発明者 グイェン アン エヌ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス コロンブス ドライ ヴ 1075 (72)発明者 ヴォ ベ ヴィー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94086 サニーヴェイル マンザニタ ア ヴェニュー 598 (72)発明者 ハストン ジョエル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95125 サン ホセ バード アヴェニュ ー ＃208 1090 (72)発明者 チェン ジェイムズ ジェイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95132 サン ホセ マドリッド ドライ ヴ 3560 (72)発明者 レイ ローレンス チュン−ライ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス カントリー クラブ ドライヴ 1594 Ｆターム(参考） 4K030 BA18 BA38 CA04 CA12 JA10 KA46 LA15

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンバー本体と、 該チャンバー本体に実質的に囲まれたライナーと、 を備え、該ライナーは第１温度Ｔ１に維持され、前記チャンバー本体は第２温度
    Ｔ２に維持され、前記第２温度Ｔ２は前記第１温度Ｔ１より低いことを特徴とす
    るウェーハ処理装置。
  2. 【請求項２】 前記ライナー及び前記チャンバー本体はお互いから間隔をあ
    けている請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記ライナー及び前記チャンバー本体は絶縁部材によりお互
    いから分離されている請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記絶縁部材は複数のピンである請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記ピンはステンレス鋼又はニッケル製である請求項４に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 前記ウェーハ処理は、四塩化チタンとアンモニアの反応によ
    り窒化チタンを堆積することを含む請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記第１温度Ｔ１はほぼ１５０℃と２５０℃の間であり、前
    記第２温度Ｔ２はほぼ６０℃と６５℃の間である請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記ライナーはそこに埋め込まれたヒータをさらに備えてい
    る請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ライナー内の中央に配置され、前記チャンバー内の基板
    を支持する台をさらに備え、前記台はほぼ６００℃と８００℃の間の第３温度Ｔ
    ３に維持されている請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記台は前記台の内部に配置された加熱エレメントをさら
    に備えている請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記台はセラミック材料製である請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記セラミック材料は窒化アルミニウムである請求項１１
    に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記台は前記台の内部に配置された電極をさらに備え、該
    電極は無線周波数パワーを前記台に近い容量まで与えることができる請求項９に
    記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記チャンバー本体に接続された排気装置と、該排気装置
    の近くに配置され、前記排気装置を温度Ｔ４に維持する少なくとも１つのヒータ
    エレメントと、 をさらに備えた請求項１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記温度Ｔ４はほぼ１５０℃と２００℃の間である請求項
    １４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つのヒータエレメントは前記排気装置の
    外面の回りに配置されている請求項１４に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 上面、下面、外辺部及び外端部を有する台と、 上面、下面、内面、外面、及び突出部分を有する実質的に環状のエッジリング
    と、 をさらに備え、前記エッジリングの前記下面、前記内面及び前記突出部分は、前
    記台の前記外辺部及び外端部に隣接して極めて近接して配置されている請求項１
    に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 チャンバー側部と、内側下面を有すると共に前記チャンバ
    ー本体に下面開口部を規定する実質的に環状形状のチャンバーベースとを有し、
    温度Ｔ２に維持可能な実質的にバケツ形状のチャンバー本体と、 上端部及び下端部、内面及び外面を有する前記チャンバー本体により実質的に
    囲まれ、前記チャンバー本体の前記温度Ｔ２より高い温度Ｔ１に維持されるライ
    ナーと、 前記ライナの前記下端部と前記チャンバーベースの前記内面の間に配置され、
    前記ライナーと前記チャンバーベースを間隔をあけた関係に維持する絶縁部材と
    、 前記チャンバー本体の前記下面開口部内で前記ライナー内の中央に配置された
    台部品と、 を備え、前記台部品は、 上面、下面、及びヒータ及びそこに埋め込まれた少なくとも１つの電極を有す
    る周辺端部を有し、温度Ｔ１及びＴ２より高い温度Ｔ３に維持可能な台と、 該台の前記下面に接続されたシャフト状部分と、 上面及び下面を有する前記台の上方に配置されたシャワーヘッドと、 前記台の前記周辺端部に配置されたエッジリングと、 内面及び外面を有する前記チャンバ本体に接続され、前記外面の回りに配置さ
    れ、前記排気装置を温度Ｔ４に維持する少なくとも１つのヒータエレメントを有
    する排気装置と、 を備えていることを特徴とするウェーハ処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記ライナーはそこに埋め込まれたヒータを有する請求項
    １８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記絶縁部材は複数のピンである請求項１８に記載の装置
    。
  21. 【請求項２１】 前記温度Ｔ１はほぼ１５０℃と２５０℃の間であり、前記
    温度Ｔ２はほぼ６０℃と６５℃の間であり、前記温度Ｔ３はほぼ６００℃と８０
    ０℃の間であり、前記温度Ｔ４はほぼ１５０℃と２００℃の間である請求項１８
    に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記シャワーヘッドは該シャワーヘッドに無線周波数を与
    えるため無線周波数源に結合可能である請求項１８に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 ａ）台を温度Ｔ３まで加熱し、 ｂ）ライナーを温度Ｔ１に、チャンバーを温度Ｔ２に維持し、 ｃ）膜堆積のため前記チャンバーに処理ガスを注入する、 ステップを備え、Ｔ３＞Ｔ１＞Ｔ２であることを特徴とするウェーハ処理方法。
  24. 【請求項２４】 前記温度Ｔ１はほぼ１５０℃と２５０℃の間であり、前記
    温度Ｔ２はほぼ６０℃と６５℃の間であり、前記温度Ｔ３はほぼ６００℃と８０
    ０℃の間である請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記台の前記下面を流れ過ぎるように第１パージガスを導
    き、前記ライナーと前記チャンバーの内面の間に流れるように第２パージガスを
    導くステップをさらに備えている請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記パージガスは窒素又はアルゴンである請求項２５に記
    載の方法。
  27. 【請求項２７】 膜堆積の後、前記ウェーハをアニールするステップをさら
    に備えている請求項２３に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記アニールするステップはＴ３より高い温度まで前記ウ
    ェーハを加熱することを含んでいる請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記アニールするステップは前記ウェーハを前記チャンバ
    ー内のプラズマにさらすことを含んでいる請求項２７に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記注入ステップは、前記チャンバーに入る前に処理ガス
    を予め混合することなく少なくとも２つの処理ガスを導入することを備えている
    請求項２３に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記ライナーは該ライナーに埋め込まれたヒータにより前
    記温度Ｔ１まで加熱される請求項２３に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記膜堆積後に前記チャンバーを洗浄するステップをさら
    に備えている請求項２３に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記洗浄するステップは、 前記台を６００℃〜７００℃の間の温度に維持し、 前記チャンバーを１５０℃〜２５０℃の間の温度に維持し、 前記チャンバーに塩素ガスを導入する、 ステップを備えている請求項３２に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記洗浄するステップは、前記チャンバー内に塩素種を含
    むプラズマを作ることを含んでいる請求項３３に記載の方法。
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