JP2003530706A - 堆積処理に用いる装置に対し実施されるクリーニング量を決定する方法 - Google Patents

堆積処理に用いる装置に対し実施されるクリーニング量を決定する方法

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Abstract

(57)【要約】 遠隔マイクロ波プラズマクリーニングシステムの終点を決定する方法。一実施形態では、その方法は、いくつかのステップから構成される。最初のステップでは、電気デバイスに堆積処理を施す。次に、電気デバイスは、プラズマクリーニング処理を施される。続くステップでは、電気デバイスの性能特性が、測定される。最後のステップでは、電気デバイスに施されたクリーニング量が、性能特性のベースライン値と電気デバイスの性能特性の測定値との関係に基づいて計算される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本開示の分野は、半導体を製造するための材料堆積に関するプロセスに関係す
る。特に、堆積処理に用いる装置に対し実施されるクリーニング量を決定する方
法が、開示される。より具体的には、本開示は、遠隔マイクロ波プラズマクリー
ニングシステムの終点を決定する方法に関し、そのシステムは、堆積装置をクリ
ーンにするために用いられる。
【０００２】 （背景技術） 現在のデジタル集積回路（ＩＣ）デバイスの勢力と有用性により、集積化レベ
ルは、大いに高まってる。抵抗器、ダイオード、トランジスタ等の電気部品は、
基本チップ、あるいは、ＩＣに、フォトリソグラフィーおよび化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）を用いて製造される。フォトリソグラフィーは、ＩＣにおける機構の形状
を定義し、一方、ＣＶＤは、生成される部品または機構に適切な種類の材料をウ
エハに堆積するために用いられる。
【０００３】 一定の大きさのチップまたはダイにおける部品の数を増やすために、部品の大
きさを縮小する継続的な動きがある。ＩＣの適正な性能に対する深刻な障害は、
製造プロセスの任意の段階におけるＩＣの汚染である。従って、ＩＣ製造中の汚
染を減らすための必要性が、生じる。
【０００４】 汚染を提供する一段階は、ＣＶＤ段階である。この段階では、ウエハは、ＣＶ
Ｄチャンバに置かれ、真空が、確立されて、適切な材料が、化学気相としてチャ
ンバに導入される。これらの材料は、結果的に、ウエハに堆積する。しかし、こ
れらの同材料は、ウエハを保持する装置、すなわち、ＣＶＤチャンバにも堆積す
る。同じチャンバが、ウエハに対する堆積処理に繰り返し使用されるため、堆積
材料の蓄積物が、装置に生じる。この材料の蓄積物は、材料がチャンバ壁から剥
がれるため、汚染の根源となりえる。ＣＶＤチャンバ壁に蓄積する材料の1つは
、酸化被膜である。従って、堆積処理により生じるＣＶＤチャンバ壁の材料蓄積
物を除去する必要性が、生じる。
【０００５】 ＣＶＤチャンバ壁をクリーニングする従来の１つの方法では、マイクロ波エネ
ルギーにより、遠隔にてプラズマを発生する。プラズマは、フッ素ラジカルから
なり、そのフッ素ラジカルは、ＣＶＤチャンバに運ばれて、ＣＶＤチャンバの酸
化被膜蓄積物を中和する。遠隔プラズマ発生の重要な利点は、ＣＶＤチャンバ壁
をイオンエネルギー衝突から守り、それにより、チャンバ壁に対する損傷を防ぐ
ことである。しかし、遠隔プラズマ発生の補足的な弱点は、ＣＶＤチャンバ壁の
クリーニングの完了を検知する方法がないことである。つまり、遠隔プラズマク
リーニングを用いる時に、終点を示すことができるチャンバ内のフッ素種をモニ
ターすることは、不可能である。従って、遠隔クリーニング処理の終点を決定す
る方法に対する必要性が、生じる。
【０００６】 ここで従来技術の図１を参照すると、遠隔クリーニング処理のための従来の終
点検知構成を示すグラフ１００が示される。グラフ１００は、時間の横座標１０
４および膜厚の縦座標１０２を有する。堆積処理１０６が、しばらくの間行われ
、それにより、ＣＶＤチャンバ壁のような堆積装置に、膜厚１０３の蓄積物が生
じる。十分な膜厚１０３が蓄積された後、クリーニング処理１０８が、しばらく
の間行われる。従来の方法では、単に時間を操作する以外に、クリーニング処理
の終点を決定する方法はない。従って、速度Ａ１１０ａまたは速度Ｂ１１０ｂ等
の多くの異なりえるクリーニング速度の１つに堆積チャンバを施す、予め決めら
れた時間１１２の後、クリーニング処理は、停止する。しかし、クリーニング時
間の長さ、あるいは、クリーニング速度が、ＣＶＤチャンバ壁に蓄積した膜厚に
対して適切ではない場合、クリーニング不足状態あるいは過剰クリーニング状態
が、存在する。
【０００７】 より具体的には、クリーニング不足状態は、従来技術の図１において、ＣＶＤ
チャンバ壁に残る残留層１１６により示される。クリーニング不足状態では、汚
染要素が、ＣＶＤチャンバに依然として存在し、そのため、その後のＩＣの任意
の堆積処理における完全性にリスクが生じる。また、過剰クリーニング状態は、
過剰クリーン膜厚１１８により示され、それは、実際には、ＣＶＤチャンバ壁か
ら下地材料を除去することを表す。後者の場合、ＣＶＤチャンバ壁は、過剰クリ
ーニングにより、損傷を受ける。交換費用が高いため、ＣＶＤチャンバの過剰ク
リーニングは、望ましくない状態である。クリーニング不足および過剰クリーニ
ングの両方の有害な影響のため、いつ遠隔クリーニング処理が、ＣＶＤチャンバ
壁において完了したかを決定する、非常に正確な方法に対する必要性が、生じる
。
【０００８】 要約すると、ＩＣを製造する間の汚染を減らす必要性が、生じる。従って、堆
積処理により生じるＣＶＤチャンバ壁の材料蓄積物を除去する必要性が、生じる
。また、遠隔クリーニング処理の終点を決定する方法に対する必要性が、生じる
。最後に、クリーニング不足および過剰クリーニングの両方の有害な影響のため
、いつ遠隔クリーニング処理が、ＣＶＤチャンバ壁において完了したかを、非常
に正確に決定する必要性が、生じる。
【０００９】 （発明の開示） 本発明は、ＩＣを製造する間の汚染を減らす方法を提供する。より具体的には
、本発明は、堆積処理により生じるＣＶＤチャンバ壁の材料蓄積物を正確に除去
する方法を提供する。本発明は、遠隔クリーニング処理の終点を決定する方法を
提供することにより、実現する。特に、本発明は、いつ遠隔クリーニング処理が
、ＣＶＤチャンバ壁において完了したかを決定する正確な方法を提供し、それに
より、クリーニング不足および過剰クリーニングの両方の有害な影響を大いに取
り除く。
【００１０】 特に、本発明の一実施形態は、遠隔マイクロ波プラズマクリーニングシステム
における終点決定の方法を提供する。一実施形態において、その方法は、いくつ
かのステップから構成される。最初のステップでは、容量電気デバイスを、ＣＶ
Ｄチャンバが各クリーニングの間施される堆積処理に施す。次に、例えばコンデ
ンサ等の容量電気デバイスは、ＣＶＤチャンバに同様に施されるプラズマクリー
ニング処理に施される。コンデンサの容量性能特性は、クリーニング処理の間、
測定される。最後のステップでは、コンデンサに施されるクリーニング量が、性
能特性のベースライン値とコンデンサの性能特性の測定値との関係に基づいて計
算される。ベースライン値は、堆積膜のないコンデンサの容量性能特性を表し、
クリーニングの完了を示すことができる。この方法は、電気デバイスにおけるク
リーニング効果が、ＣＶＤチャンバ壁におけるクリーニング効果に概ね等しいと
推定する。クリーニングの終点になると、指示が提供される。
【００１１】 本発明の他の実施形態では、種々の実施形態において、比較処理を行う。一実
施形態では、比較処理は、メモリに結合されるプロセッサにより実施される。そ
のプロセッサは、クリーニング処理の間、ベースライン値を容量電気デバイスの
性能特性測定値と比較するステップを実施する。他の実施形態では、比較処理は
、アナログオペレーショナルアンプにより実施される。
【００１２】 本発明の上記および他の利点は、図に例示した以下の優良な実施形態の詳細な
説明を読むことにより、当業者にとって明白になるものである。
【００１３】 （最良の発明の実施の形態） 本発明の優良な実施形態について詳細に説明するとともに、その例を添付図面
に示す。本発明を、良好な実施形態に関して説明するが、本発明は、これらの実
施形態に制限されるものではない。逆に本発明は、代替、変更、均等物におよぶ
べきものであり、それらは添付のクレームにより明らかにされる本発明の要旨お
よび範囲内に含まれるものである。さらに、以下の本発明の詳細な説明において
、本発明を完全に理解するために、多くの明確な詳説をしている。しかし、当業
者にとって、これらの明確な詳説がなくても本発明を実施できることは、明らか
である。それ以外の場合は、公知の方法、工程、構成要素および回路は詳述せず
、本発明の観点を不必要に曖昧にしないようにしている。
【００１４】 例えば工程等の後述の詳細な説明には、他のコンピュータまたはデジタルシス
テムメモリ内のデータビットに対する操作のプロシージャ、ロジックブロック、
プロセシング、および、記号的な表現を用いて示されるものがある。このような
説明および表現は、当業者が用いる手段であり、彼らの仕事の要旨を最も効果的
に他の当業者に伝えるものである。プロシージャ、ロジックブロック、プロセシ
ング等が、本明細書に記載され、概して一貫性のある一連のステップまたは命令
であり、所望の結果を導くと考えられる。このステップは、物理量の物理的操作
を必要とするものである。通常は、必須ではないが、これらの物理的操作は、電
気あるいは磁気信号の形式をとり、その信号を、プロセッサ内で記憶、転送、結
合、比較、および、それ以外操作をすることができる。便宜上、および共通使用
に関して、本発明では、これらの信号を、ビット、値、素子、記号、文字、用語
、数等と呼ぶ。
【００１５】 しかし、これら全ての用語は、物理的操作および物理量を指すと解釈されるべ
きであり、当該技術で共通に使用する用語を考慮してさらに解釈するための単な
る便利な表示であることを、心にとめておくべきである。以下の説明から明らか
なように、特に明言されない場合、本発明の説明全体を通して、「施す」、「測
定する」、「決定する」、「受信する」、「繰り返す」、「検知する」などの言
葉は、作用およびプロセスに言及すると理解され、それらは、データを操作およ
び変換する電子コンピューティングデバイスにより実行可能である。データは、
デバイスのレジスターおよびメモリ内の物理（電子）量として表現されており、
他のデータに変換されて、同様に、デバイス構成要素、コンピューターシステム
メモリ、レジスタ、あるいは、他の情報記憶、送信、表示デバイス内の物理量と
して表現される。
【００１６】 ここで図２Ａを参照すると、本発明の一実施形態による、堆積チャンバ２０２
におけるクリーナー２１４の終点検知システム２０３のブロック図２００が示さ
れている。具体的には、終点検知システム２０３は、コンデンサ２０６、信号発
生器２２４、コンパレータ２１２、および、ベースライン性能ブロック２２０を
含む。コンデンサ２０６は、物理的に堆積チャンバ内に配置され、ＣＶＤチャン
バ壁にみられるのと同じ堆積環境にさらされる。コンデンサ２０６は、コンパレ
ータ２１２および信号発生器２２４に結合される。コンパレータ２１２は、ベー
スライン性能ブロック２２０にも結合される。コンパレータ２１２は、出力２２
６を有し、この出力２２６は、指示器２２２、または、フィードバックループ２
１６を経て遠隔クリーナーブロック２１４のどちらかに、あるいは、両方に結合
される。
【００１７】 図２Ａの本実施形態では、コンデンサ２０６を利用し、堆積材料の蓄積物およ
び除去を検知する。しかし、本発明は、他の電気デバイスを用いて、堆積材料の
蓄積物および除去を検知することにも好適である。例えば、発光ダイオードの放
射率を、堆積材料の蓄積物および除去による変化をとらえるために、モニターし
てもよい。本実施形態は、堆積チャンバ２０２内に１つのみコンデンサを示すが
、本発明は、複数の容量素子を用いて、堆積チャンバ２０２に施される堆積およ
びクリーニング処理を検知することにも好適である。例えば、複合終点検知回路
を用いて、互いに平均をとり、より均一なバランスのとれた検知システムを提供
してもよい。このシステムは、堆積処理および検知システムにおける変化を利用
でき、従って、検知システムのなんらかの「ノイズ」を減少する。また、コンデ
ンサを、互いに、例えば並列に結合して、より高感度な応答性を提供可能である
。
【００１８】 ベースラインブロック２２０は、クリーニングをモニターするために、コンデ
ンサまたは選択された電気デバイスのベースライン性能特性を提供する。ベース
ライン性能特性は、電気デバイスに基づいており、その電気デバイスは、その表
面上の堆積材料の蓄積物および除去を検知するために用いられる。このように、
ベースライン性能は、ベースラインしきい値電圧、または、ベースライン時定数
のような性能特性でありえる。ベースラインブロック２２０の性能特性は、種々
のソースによって設定できる。例えば、ベースライン性能特性は、堆積処理を施
されない複製された（duplicate）電気デバイスからの生の入力値でもよい。ま
た、性能特性は、電圧ソースのような他の電気的ソースにより設定されてもよい
。さらに他の実施形態では、デジタルシステム内のメモリから、ベースライン性
能特性を生成してもよい。
【００１９】 図２Ａの堆積チャンバ２０２は、ウエハ２０４およびコンデンサ２０６をその
内部に有する。堆積チャンバ２０２の構造と作用は、当該技術に公知であり、こ
こでは明瞭性のために省略されている。堆積チャンバ２０２は、任意の種類の堆
積チャンバでもよい。例えば、堆積チャンバは、プラズマ化学気相成長チャンバ
（ＰＥＣＶＤ）、あるいは、高密度プラズマ化学気相成長チャンバ（ＨＤＰ Ｃ
ＶＤ）でもよい。本実施形態は、チャンバのクリーニングに利用されているが、
本発明は、堆積や被膜蓄積物を施される任意の機器や装置のクリーニングに好適
である。また、本発明は、堆積チャンバのような装置上の被膜蓄積物を、堆積処
理の間、モニターすることにも好適である。
【００２０】 図２Ａのクリーナー２１４は、任意の種類の遠隔クリーナーでもよい。例えば
、クリーナー２１４は、遠隔マイクロ波プラズマクリーンシステムでもよく、そ
れはマイクロ波エネルギーを利用してフッ素ラジカルを発生する。クリーナー２
１４を堆積チャンバ２０２に結合する矢印は、フッ素ラジカルが、遠隔クリーナ
ーブロック２１４から堆積チャンバ２０２に運ばれることを示す。このように、
遠隔システムは、チャンバ壁に対するイオンエネルギーの衝撃を避け、それによ
り、チャンバ壁に対する損傷を防ぐ。本実施形態は、遠隔クリーナー２１４を用
いているが、本発明は、装置内クリーナーのような他の種類のクリーニングシス
テムにも適用できる。さらに、本実施形態は、クリーニングのためにフッ素媒体
を用いているが、本発明は、他のクリーニング材料を用いることに好適である。
【００２１】 図２Ｂを参照すると、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いる
コンパレータ２１２の一実施形態のブロック図が、示されている。コンパレータ
２１２は、互いに結合するプロセッサ２０８およびメモリ２１０を含む。第１入
力２５２および出力２２６は、プロセッサ２０８に結合される。本実施形態にお
いて、第１入力２５２は、図２Ａのコンデンサブロック２０６により提供される
。
【００２２】 ベースラインブロック２２０は、メモリ２１０内に設けられ、電気デバイスの
ベースライン性能特性を保持する。ベースライン性能特性は、図２Ａのベースラ
インブロック２２０で言及した、多数の性能特性のどれでもよい。メモリ内にベ
ースラインブロック２２０を設けることにより、本実施形態は、速くて簡潔なベ
ースライン性能特性設定方法を提供する。
【００２３】 本発明のコンパレータ２１２で使用されるメモリ２１０は、読取り専用記憶装
置（ＲＯＭ）のような永久メモリ、または、ランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ
）のような一時メモリのどちらでもよい。また、メモリ２１０は、他の任意の種
類のメモリストレージでもよく、プログラム命令を含むことができ、ハードドラ
イブ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはフラッシュメモリのようなメモリストレージでもよ
い。さらに、プロセッサ２０８は、専用コントローラ、現存のシステムプロセッ
サ、マイクロプロセッサ、または、状態機械のような形式のいずれかでもよい。
本実施形態は、コンパレータブロック内に設けられたメモリおよびプロセッサユ
ニットを示すが、例えば、堆積チャンバのプロセッサ及びメモリ等の、任意のプ
ロセッサ及びメモリユニットも使用できる。
【００２４】 図２Ｃを参照すると、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いる
コンパレータの他の実施形態のブロック図が、示されている。コンパレータ２１
２は、出力２２６ラインに加えて、オペレーショナルアンプ２５０を含み、その
オペレーショナルアンプ２５０は、第１入力２５２および第２入力２５４に結合
される。第１入力２５２が、第２入力２５４により設定されたしきい値電圧に到
達する時、オペレーショナルアンプ２５０は、その出力２２６を一ロジックレベ
ルから他のロジックレベルに変化させ、例えば、一実施形態では高から低へ変化
させる。本実施形態では、しきい値電圧は、コンデンサのベースライン性能特性
であり、一方、堆積チャンバ内のコンデンサの性能は、第１入力として提供され
る。
【００２５】 オペレーショナルアンプ２５０は、当該技術において公知の多くの異なる構成
の１つでもよい。例えば、オペレーショナルアンプ２５０は、簡単なしきい値検
知器でもよく、あるいは、高速相補形ＣＭＯＳコンパレータでもよい。また、オ
ペレーショナルアンプ２５０は、電圧のような物理的変化量をモニターするレベ
ル検知器の機能を、あるいは、入力電圧が特定電圧帯内に入る時を指示するウィ
ンドウ検知器の機能を果たすことができる。
【００２６】 図３Ａを参照すると、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いる
平行極板コンデンサが、示されている。平行極板コンデンサ３００は、第１極板
である極板Ａ３０２ａ、および、第２極板である極板Ｂ３０２ｂを含み、間隙３
０６により隔てられている。始めは、間隙３０６は、周囲大気で満たされている
。信号入力３２４は、極板Ａ３０２ａに結合され、一方、アースＧＮＤ３１２は
、極板Ｂ３０２ｂに結合される。信号入力３２４は、図２Ａの信号発生器２２４
に結合することができる。蓄積物３２０が、極板３０２ａおよび３０２ｂの間に
堆積処理の結果として生じる。この蓄積物は、極板の容量的効果を変化させる。
【００２７】 コンデンサの静電容量Ｃは、平方メートル単位の極板面積Ａ、ファラデー／メ
ートル単位の誘電率ｅ、および、メートル単位の極板間距離に基づいており、以
下の式〔１．１〕に示される。
【００２８】 〔式１．１〕 Ｃ＝ｅ＊Ａ／ｄ 異なる誘電体材料を平行極板３０２ａおよび３０２ｂの間に置くことにより、コ
ンデンサの性能は、変化する。特に、比誘電率ｅｒは、問題となる材料の誘電率
を真空時の誘電率で割った値に等しく、表１．２に示すとおり様々な値をとりえ
る。
【００２９】
【表１】 コンデンサのこの特徴的な性能により、コンデンサの極板間の材料の変化を検
知できる。例えば、極板間に真空のみ存在するベースラインコンデンサは、堆積
中に静電容量の劇的な変化を示し、極板間の真空が、テフロン（登録商標）のよ
うな他の絶縁物により置換される場合は、静電容量に２倍の変化を示す。
【００３０】 図３Ｂを参照すると、終点検知システムに使用される容量回路が、本発明の一
実施形態により示されている。信号発生器２２４は、所定の応用のためる選択さ
れたコンパレータ回路および終点検知システムに応じて、パルス入力信号３５０
、または、正弦波交流入力信号３５２を有することができる。信号発生器２２４
は、図２Ａに示したのと同様に、図３Ｂのコンデンサ２０６に結合される。コン
デンサ２０６は、抵抗素子３６０に結合され、その抵抗素子３６０は、次にアー
ス３７０に結合される。この回路配置は、動的抵抗−キャパシタンス（ＲＣ）回
路網を提供する。
【００３１】 コンデンサ２０６は、図３Ｂに示されており、互いに結合した３つの容量素子
３０６ａ〜３０６ｃを有する。多数のコンデンサを互いに並列に結合することに
より、回路の検知度は、高まる。並列では、全コンデンサの静電容量の変化は、
全システムの静電容量に対して倍増効果を有する。より具体的には、この回路の
全静電容量Ｃは、式１．２のように示され、 〔式１．２〕 ＣＴ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３ ここでＣ１からＣ３は、各コンデンサのそれぞれの静電容量を示す。このように
、３つの並列コンデンサの静電容量が、極板間に堆積される材料、あるいは、極
板間から除去される材料により変化する場合、所定の供給電圧に対する回路の全
静電容量は、並列結合したコンデンサの数に等しい因子の倍の放射率変化によっ
て増加する。従って、その性能は、高まる。
【００３２】 高まった性能は、容量回路の時定数性能により、式１．３の通り明示され、 〔式１．３〕 τ＝Ｒ＊ＣＴ ここで、Ｒは、コンデンサおよびアースに結合される素子の抵抗、ＣＴは、容量
回路の全静電容量である。放電する時のコンデンサの合成過渡電圧は、式１．４
に定義され、 〔式１．４〕 ＶＣ（ｔ）＝Ｅ＊（１−ｅ−１／τ） ここで、Ｅは、供給電圧、ＶＣ（ｔ）は、時間ｔ経過時のコンデンサの過渡電圧
、ｅは、自然対数である。このように、容量回路の全静電容量ＣＴが、増加する
と、時定数が増加し、網の過渡電圧は、大いに影響を受ける。
【００３３】 本構成は、素子の並列結合を用いているが、本発明は、直列結合のような他の
実施形態にも好適である。さらに、極板の大きさ、および、その間隔は、システ
ムの応用性および所望の応答性によって、幅広い範囲を有する。
【００３４】 図４を参照すると、本発明の一実施形態による、遠隔クリーニング処理のため
の終点検知構成の動作を示すグラフが示されている。グラフ４００は、時間の横
座標４０４および静電容量の縦座標４０２を有する。堆積処理４０６が、時間４
０６の間行われ、図３Ａに示すコンデンサ３００、および、図２Ａに示すＣＶＤ
チャンバ２０２の壁のような堆積装置に、被膜蓄積物３２０をもたらす。堆積処
理４０６に続いて、クリーニング処理があり、時間４０８の間行われる。測定静
電容量４１８は、堆積処理４０６およびクリーニング処理４０８の両方の間、発
生する。このように、クリーニング処理の終わりを検知するための終点検知シス
テムは、いつ堆積処理を停止し、クリーニング処理を開始すべきかを検知するた
めに用いることも可能である。
【００３５】 グラフ４００は、例えば、速度Ａ４１０ａまたは速度Ｂ４１０ｂのようなクリ
ーニング速度に関係なく、かつ、クリーニング時間４１２ａまたは４１２ｂに関
係なく、測定静電容量４１８が、概ねベースライン静電容量レベル４１６に到達
するまで、クリーニング処理４０８が、続くことを示している。本発明を用いる
ことにより、チャンバ壁のクリーニング不足が、防がれる。このように、本発明
は、不十分にクリーニングされたチャンバ壁からの汚染の可能性を減少する。こ
のことは、さらに、チャンバ内で製造されるＩＣの歩留まりや性能を低下する可
能性を減少する。同様に、本発明は、チャンバ壁の過剰クリーニングを回避する
。結果として、本発明は、過剰クリーニングにより生じる損傷からチャンバ壁を
守る。全体として、本発明は、正確なメカニズムおよび装置を提供して、堆積チ
ャンバのクリーン性を効率的に維持する。
【００３６】 図５を参照すると、本発明の一実施形態による、遠隔クリーニング処理の正確
な終点検知をするのために実施するステップのフローチャート５０００が、示さ
れている。本発明のフローチャート５０００の実施形態を用いることにより、堆
積チャンバのための遠隔クリーニングの正確な終点検知が、得られる。これは、
堆積チャンバ内の汚染要素を減らし、必要量のみ堆積チャンバをクリーニングし
、そして、過剰クリーニングからチャンバ壁に対する損傷を防ぐことにより、時
間、お金および資源を減じる。フローチャート５０００の本実施形態は、クリー
ニング処理の終点を検知することに利用されるが、本発明は、いつ堆積処理が、
堆積チャンバにて臨界被膜蓄積物に到達したか、そしてその結果、クリーニング
処理を必要とするかを検知することにも好適である。また、本実施形態は、堆積
チャンバにおいてフローチャート５０００を実施するが、本発明は、他の装置の
堆積処理およびクリーニング処理のために実施することもできる。
【００３７】 フローチャート５０００は、ステップ５００２から始まる。本実施形態のステ
ップ５００２では、電気デバイスの性能特性のベースライン値を受信する。一実
施形態では、性能特性は、コンデンサの静電容量値である。他の実施形態におい
ては、性能条件は、しきい値電圧、または、容量素子の時定数量である。また、
本発明は、他の電気デバイスを用いることに好適であり、その電気デバイスの性
能特性は、堆積処理または堆積による蓄積物を除去するクリーニングによって影
響される。例えば、そのデバイスは、発光ダイオードでもよく、その強度の性能
特性は、堆積処理および堆積による蓄積物のクリーニング処理によって影響され
る。
【００３８】 ベースライン値のソースは、例えば、一実施形態では、図５の入力５００２ａ
等の付加的外部デバイスにより提供される。また、ベースライン性能値は、他の
実施形態では、図５の入力５００２ｂ等の同デバイスに堆積を実施する前に所定
のデバイスにより提供される。ステップ５００２は、一実施形態では、図２に示
したベースラインブロック２２０によって実施される。より具体的には、ベース
ライン性能値は、メモリユニットから受信することができ、それは、図２Ｂのメ
モリブロック２１０内のベースラインブロック２２０として示されている。また
、性能値は、堆積やクリーニング処理を受けない二重電気デバイスから受信可能
で、従って、常に、時間に対して一定のベースライン値を提供する。さらに、他
の実施形態では、ベースライン性能特性を、異なるデバイスから提供しており、
そのデバイスは理論的ベースライン値を示す。例えば、電圧調整器は、一定の電
圧ソースを提供してもよく、それは、電気デバイスの理論的ベースライン性能特
性を表し、堆積およびクリーニング処理のモニターに用いられる。ステップ５０
０２についで、フローチャート５０００は、ステップ５００４に進む。
【００３９】 本実施形態のステップ５００４では、電気デバイスは、堆積処理を施される。
ステップ５００４は、一実施形態では、コンデンサ２０６に堆積チャンバ２０２
内で図２Ａに示す通り堆積処理２０８を施すことにより実施される。このように
、堆積処理により、コンデンサ２０６は堆積媒体により包囲され、その堆積媒体
は、極板に付着して、コンデンサ２０６の静電容量を変化する。本発明は、電気
デバイスを堆積チャンバに配置しているが、本発明は、電気デバイスを、堆積チ
ャンバのチャンバ壁に施される堆積処理を正しく反映する他の装置に施すことに
も好適である。例えば、電気デバイスは、遠隔クリーニング発生装置を堆積チャ
ンバに結合するコンジット内に収容されてもよい。
【００４０】 ステップ５００４で生じる平行極板コンデンサ３００に対する堆積による蓄積
物が、一実施形態では、図３Ａに示される。平行極板コンデンサ３００は、極板
３０２ａおよび３０２ｂ間に蓄積物を有し、それは、静電容量に影響を及ぼす。
本実施形態は、コンデンサの特定の向きおよび物理的変数を示しているが、本発
明は、コンデンサの多くの異なる構成を用いることに好適である。例えば、多数
のコンデンサが、並列あるいは直列に結合されて、より速く、より正確な、ある
いは、よりバランスのよい応答性を提供することができる。例えば、図３Ｂは、
並列に結合する３つのコンデンサの例を提供し、応答性を高めている。本発明は
、平坦な平行極板構成以外の構成を有するコンデンサを用いることに好適である
。例えば、電気デバイスは、ロール平行極板コンデンサでもよい。ステップ５０
０４についで、フローチャート５０００は、ステップ５００６に進む。
【００４１】 本実施形態のステップ５００６では、照会処理が、クリーニング処理が望まれ
るかどうかを決める。クリーニング処理が望まれる場合、フローチャート５００
０は、ステップ５００８へ進む。しかし、クリーニング処理が、望まれない場合
は、フローチャート５０００は、ステップ５００４に戻る。
【００４２】 ステップ５００６では、本発明は、任意の基準を用いることに好適であり、そ
の基準によりクリーニング処理の開始を決定する。例えば、クリーニング処理を
開始するための基準は、堆積処理を施された集積回路あるいはウエハの、歩留ま
りまたは性能に基づいてもよい。また、クリーニング処理は、累積堆積時間に基
づいて開始可能であり、その累積堆積時間は、チャンバ壁上の堆積による蓄積物
、および、チャンバ壁からの汚染要素殼に相関している。
【００４３】 さらにステップ５００６の他の実施形態では、クリーニング処理をモニターす
るために用いる電気デバイスの性能に基づいて、クリーニングを開始できる。す
なわち、ベースライン値から離れる性能特性の変化は、クリーニング処理を開始
する基準となりえる。例えば、ステップ５００２で述べたような性能特性は、図
４に示す堆積処理４０６の間の測定静電容量４１８のように、堆積処理の間測定
されて、堆積被膜の厚さを示すことができる。この場合、堆積処理４０６は、し
きい値静電容量レベル４２０に堆積処理を施された電気デバイスが到達する時に
、停止する。特定しきい値静電容量または他の性能特性レベルの選択は、チャン
バ壁または他の要因から発生する汚染要素に関する実験データに基づいて行うこ
とができる。
【００４４】 ステップ５００８は、ステップ５００６の照会処理により、クリーニング処理
が望まれる場合に生じる。本実施形態のステップ５００８では、電気デバイスは
、クリーニング処理を施される。ステップ５００８は、一実施形態では、図２Ａ
のクリーナー２１４によって実施される。本発明は、クリーナー２１４に対して
任意の種類のクリーニング構成を用いることに好適である。例えば、クリーナー
２１４は、遠隔マイクロ波プラズマクリーニングシステムでもよく、それは、マ
イクロ波エネルギーを用いてフッ素ラジカルを発生する。また、本発明は、同様
に装置内クリーニングシステムを用いることに好適である。さらに、本実施形態
は、クリーニングにフッ素媒体を用いているが、本発明は、他のクリーニング材
料を用いることに好適である。ステップ５００８についで、フローチャートは、
ステップ５０１０に進む。
【００４５】 本実施形態のステップ５０１０では、電気デバイスの性能特性が測定される。
ステップ５０１０の性能特性は、ステップ５００２で用いるのと同じである。ま
たは、ベースラインに用いる性能特性と合理的な関連性があれば、異なる性能特
性を用いることができる。ステップ５０１０は、一実施形態では、図４のグラフ
４００により示される。測定静電容量４１８は、クリーニング処理４０８の間に
生じる。ステップ５０１０は、一実施形態では、図２Ａのコンパレータ２１２に
より実施される。コンパレータのより具体的な実施形態は、デジタルの実施形態
として図２Ｂに、アナログの実施形態として図２Ｃに示される。ステップ５０１
０についで、フローチャート５０００は、ステップ５０１２に進む。
【００４６】 本実施形態のステップ５０１２では、電気デバイス上に施されたクリーニング
量が、計算される。つまり、実験または分析データに基づいて、ステップ５０１
０からの測定性能特性が、ステップ５００２からの性能特性のベースライン値と
比較され、２つの値がどれほど近いかを決定し、それによりコンデンサのクリー
ン性を決定することができる。ステップ５０１２は、一実施形態では、図４のグ
ラフ４００のデータを用いて実施される。例えば、クリーニング処理が、速度Ａ
４１０ａのように線形の場合、そして、測定性能特性が、点４２２にある場合、
コンデンサは、概ねベースライン値４１６との中間にあり、従って、概ね半分ク
リーンである。本発明は、多くの異なるクリーニング性能を用いることに、また
多くの異なるモデルに好適であり、そのモデルは、分析的にあるいは実験的に電
気デバイスに施されたクリーニング量を決定する。ステップ５０１２についで、
フローチャート５０００は、ステップ５０１４に進む。
【００４７】 本実施形態のステップ５０１４では、装置におけるクリーニング量が、電気デ
バイスにおけるクリーニング量に基づいて決定される。ステップ５０１４は、電
気デバイスに実施されるクリーニング量に関するステップ５０１２からの情報を
、チャンバ壁に実施されるクリーニング量に関する評価に変換する。ステップ５
０１２と同じように、本発明は、多くの異なる実験的および分析的なモデルを利
用することに好適であり、そのモデルは、電気デバイスのクリーン性とチャンバ
壁のクリーン性の関係を関連付ける、あるいは、予測する。このステップは、異
なる形状、大きさ、および、物理的相互作用に基づき、チャンバ壁に対する堆積
結果が、電気デバイスに対する堆積結果とは正確には一致しないと仮定する。こ
のステップは、装置に実際に施される本当のクリーニング量を決める全体プロセ
スにおいて、付加的な精度向上のための変換要因を提供できるようにしている。
ステップ５０１４についで、フローチャート５０００は、ステップ５０１６に進
む。
【００４８】 本実施形態のステップ５０１６では、照会処理により、装置がクリーンかどう
かを決定する。装置が、クリーンであると決定される場合、フローチャート５０
００は、ステップ５０１８に進む。しかし、装置が、クリーンではないと決定さ
れる場合、フローチャートは、ステップ５００８に戻る。このように、本発明は
、クリーニング処理の進行をモニターし、完了する時を決定する。本発明は、照
会処理が生じる異なる回数で、および、照会処理が生じる異なる頻度で使用する
ことに好適である。
【００４９】 ステップ５０１８は、ステップ５０１６の照会処理により、装置がクリーンと
決定される場合に、生じる。本実施形態のステップ５０１８では、クリーニング
処理の終点が、指示される。その指示は、異なる実施形態により提供可能であり
、コンパレータ２１２からの出力２２６が、指示器２２２に結合される図２Ａの
実施形態等によって提供されることができる。指示器２２２は、クリーニング処
理の完了を示すなんらかの視聴覚装置でもよい。また、図２Ａの同出力２２６は
、フィードバック線２１６を経由してクリーナーユニット２１４に接続し、自動
的にクリーニング処理を停止することができる。本実施形態は、クリーニング処
理が、終了したことを示す特定の例を提供するが、本発明は、任意の種類の指示
器を用いることに好適である。ステップ５０１８についで、フローチャート５０
００は、終了する。
【００５０】 本実施形態のフローチャート５０００は、ステップの特定の順序および量を示
すが、本発明は、他の実施形態にも適している。例えば、フローチャート５００
０に提供される全ステップが、本発明に必要とは限らない。さらに、追加のステ
ップを、本実施形態で示すステップに付け加えてもよい。同様に、ステップの順
序は、応用によって変更することができる。フローチャート５０００は、一連の
プロセスとして示されるが、連続的な、あるいは、並行的なプロセスとして実施
可能である。
【００５１】 フローチャート５０００における、ステップに対する多くの命令、および、ス
テップからのデータ入力と出力は、手動にて、アナログ回路またはデジタル回路
により実施可能である。デジタル回路では、ステップおよびデータは、メモリに
記憶され、プロセッサにより実行可能である。例えば、コンパレータ２１２のメ
モリ２１０およびプロセッサ２０８は、堆積チャンバ、そのコントローラ、また
はクリーニング処理システムに属することができる。本実施形態のメモリストレ
ージは、読取り専用記憶装置（ＲＯＭ）のような永久メモリ、または、ランダム
アクセス記憶装置（ＲＡＭ）のような一時メモリのどちらでもよい。メモリは、
また、他の種類のメモリストレージでもよく、プログラム命令を含むことができ
、ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはフラッシュメモリでもよい。さらに、
プロセッサは、専用コントローラ、現存のシステムプロセッサのどちらでもよく
、あるいは、専用デジタル信号プロセシング（ＤＳＰ）プロセッサでもよい。ま
た、命令は、状態機械等の形式を用いて実行されてもよい。
【００５２】 ここに示された実施形態をみると、本発明は、ＩＣ製造中の汚染を減少する方
法を提供する。より具体的には、本発明は、堆積処理により生じるＣＶＤチャン
バ壁における材料の蓄積物を正確に除去するための方法を提供する。本発明は、
遠隔クリーニング処理の終点を決定する方法を提供することにより、上記を実現
する。特に、本発明は、いつ遠隔クリーニング処理が、ＣＶＤチャンバ壁におい
て完了したかを決定する、正確な方法を提供して、それにより、クリーニング不
足および過剰クリーニングの両方の有害な影響を大いに取り除く。
【００５３】 先に述べた本発明の特定な実施形態の説明を、例示と解説のために示した。こ
れらの説明は、本発明を包括するものではなく、あるいは、本発明を開示した形
状に厳密に限るものではなく、多くの変更や変形が、上記の教示を考慮すれば明
らかに可能である。本発明の原理およびその実践的応用を最適に説明するために
、実施形態を選択して記述しており、それにより、当業者は、意図する個々の用
途に適すように種々の変更を加えて本発明および種々の実施形態を最適な状態で
利用することが可能になる。本発明の範囲は、ここに添付のクレームおよびその
均等物により明らかにされるべきものである。
【図面の簡単な説明】
添付の図面は、本明細書に組み込また明細書の一部であり、本発明の実施形
態を例示して、詳細な説明とともに本発明の原理を説明している。本説明におい
て参照する図面は、特別に言及された場合を除き一定の縮尺率で描かれたもので
はないと理解されるべきである。
【図１】 従来技術の図１は、従来のクリーニング処理を遠隔クリーニング処理にて示す
グラフである。
【図２Ａ】 図２Ａは、本発明の一実施形態による、堆積チャンバにおけるクリーニング処
理の終点検知システムのブロック図である。
【図２Ｂ】 図２Ｂは、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いられるコンパ
レータの一実施形態のブロック図である。
【図２Ｃ】 図２Ｃは、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いられるコンパ
レータの他の実施形態のブロック図である。
【図３Ａ】 図３Ａは、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いられる平行極
板コンデンサである。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、本発明の一実施形態による、終点検知システムに用いられる容量回
路である。
【図４】 図４は、本発明の一実施形態による、遠隔クリーニング処理の終点検知構成の
動作を示すグラフである。
【図５】 図５は、本発明の一実施形態による、遠隔クリーニング処理の正確な終点検知
のために実施されるステップのフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイオー、ベンカテスワラ、アンナプラガ ーダ アメリカ合衆国カリフォルニア州、サンノ ゼ、ウッドメドー、コート、1577 Ｆターム(参考） 4K030 DA06 KA39 5F045 AA03 AA06 BB08 BB10 EB06 EH18

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 堆積処理に用いる装置に対し実施されるクリーニング量を決定する方法であっ
    て、 ａ）前記堆積処理を化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバにおいて実施する工程と
    、 ｂ）電気デバイスに前記ＣＶＤチャンバにおいて前記堆積処理を施す工程と、 ｃ）前記ＣＶＤチャンバにクリーニング処理を施す工程と、 ｄ）前記電気デバイスに前記ＣＶＤチャンバにおいて前記クリーニング処理を
    施す工程と、 ｅ）前記電気デバイスの性能特性の値を測定する工程と、 ｆ）前記性能特性のベースライン値を、工程ｅ）で測定した前記性能特性の前
    記値と比較し、前記電気デバイスに実施されるクリーニング量を決定する工程と
    、 を備えることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、 ｇ）前記装置に実施される前記クリーニング量を、工程ｆ）において決定され
    た、前記電気デバイスに実施される前記クリーニング量に基づいて決定する工程
    、 をさらに備えることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の方法において、前記電気デバイスが、コンデンサであ
    ることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の方法において、前記コンデンサが、平行極板コンデンサである
    ことを特徴とする方法。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、前記性能特性が、前記平行極板コンデンサの静
    電容量値であることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の方法において、 ｇ）前記堆積処理を前記電気デバイスに施す前に、前記電気デバイスの性能に
    基づく前記性能特性の前記ベースライン値を受信する工程を、 さらに備えることを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の方法において、前記性能特性の前記ベースライン値が、前記堆
    積処理を施されない付加的電気デバイスの性能に基づくことを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 前記請求項いずれかに記載の方法において、前記性能特性の前記ベースライン
    値が、メモリに記憶されることを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 前記請求項いずれかに記載の方法において、前記装置が、堆積チャンバである
    ことを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の方法において、前記堆積チャンバが、プラズマ化学気相成長
    （ＰＥＣＶＤ）チャンバであることを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の方法において、 ｇ）前記クリーニング処理の終点を検知する工程であって、工程ｅ）で測定さ
    れた前記電気デバイスの前記性能特性の前記値が、前記性能特性の前記ベースラ
    イン値に概ね等しい時に、前記終点が、生じる工程を、 さらに備えることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１記載の方法において、 ｇ）前記クリーニング処理の間、前記電気デバイスの前記性能特性を継続的に
    モニターする工程を、 さらに備えることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１記載の方法において、 ｇ）前記クリーニング処理の前に、前記ＣＶＤチャンバにおいて複数の堆積処
    理を前記電気デバイスに施す工程を、 さらに備えることを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 前記請求項いずれかに記載の方法において、前記クリーニング処理が、遠隔マ
    イクロ波プラズマクリーニング処理であることを特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】 前記請求項いずれかに記載の方法において、前記堆積処理が、前記電気デバイ
    スに施されており、前記装置に行った堆積処理と概ね等しいことを特徴とする方
    法。
  16. 【請求項１６】 請求項１記載の方法において、工程ｅ）において測定された前記電気デバイス
    に対する前記性能特性の前記値が、前記堆積処理を施されない電気デバイスによ
    り実行されることを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 堆積処理に用いる装置に対するクリーニング処理をモニターするための電気デ
    バイスであって、 前記装置および当該電気素子に対する前記堆積処理に伴い、性能特性の第２値
    を提供するための、電気素子と、 前記電気素子の前記性能特性の第１値を提供するための入力と、 前記電気素子に結合される信号発生器と、 前記電気素子および前記入力に結合されるコンパレータであって、前記コンパ
    レータは、前記性能特性の前記第１値を前記性能特性の前記第２値と比較し、そ
    れにより、前記電気素子に対して実施されるクリーニング量を示すコンパレータ
    と を備えることを特徴とする電気デバイス。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の電気デバイスにおいて、前記装置および前記電気素子に対す
    る前記クリーニング処理に伴い、前記電気素子が、性能特性の前記第２値を提供
    するためにさらに用いられることを特徴とする電気デバイス。
  19. 【請求項１９】 請求項１７または１８記載の電気デバイスにおいて、 前記入力に結合される付加的電気素子であって、前記付加的電気素子が、前記
    性能特性の前記第１値を提供することに適合した付加的電気素子を、 さらに備えることを特徴とする電気デバイス。
  20. 【請求項２０】 請求項１７〜１９のいずれかに記載の電気デバイスにおいて、前記コンパレー
    タが、 前記コンパレータに結合される出力ラインであって、前記電気素子に実施され
    る前記クリーニング量を示すための出力ラインを、 備えることを特徴とする電気デバイス。
  21. 【請求項２１】 請求項１７〜１９のいずれかに記載の電気デバイスにおいて、前記コンパレー
    タが、 オペレーショナルアンプ、 を備えることを特徴とする電気デバイス。
  22. 【請求項２２】 請求項２１記載の電気デバイスにおいて、前記オペレーショナルアンプが、し
    きい値検知器であることを特徴とする電気デバイス。
  23. 【請求項２３】 請求項１８記載の電気デバイスにおいて、前記コンパレータが、前記電気デバ
    イスに対して実施される前記クリーニング量を、前記装置に対して実施されるク
    リーニング量を示すものに変換するためのものである、ことを特徴とする電気デ
    バイス。
  24. 【請求項２４】 請求項１７記載の電気デバイスにおいて、前記コンパレータが、 プロセッサと、 コンピューター読取り可能メモリであって、当該コンピューター読取り可能メ
    モリは、前記プロセッサに結合されており、当該コンピューター読取り可能メモ
    リは、内部に記憶されるプログラム命令を含み、実行時、前記堆積処理に用いる
    前記装置に対し実施されるクリーニング量を決定する方法を実行する、コンピュ
    ーター読取り可能メモリと、 を備え、 前記方法は、 ａ）前記電気デバイスから前記性能特性の前記第１値を受信する工程と、 ｂ）前記電気デバイスが、前記堆積処理を施された後、前記電気デバイスの前
    記性能特性の第２値を測定する工程と、 ｃ）前記電気デバイスに対する前記性能特性の前記第１値および前記第２値を
    比較して、前記電気デバイスに実施されるクリーニング量を決定する工程と、 を備えることを特徴とする電気デバイス。
  25. 【請求項２５】 請求項２４記載の電気デバイスにおいて、前記方法が、前記コンピューター読
    取り可能メモリに記憶される前記プログラム命令により実行され、 ｄ）前記装置に実施される前記クリーニング量を、工程ｃ）において決定され
    た、前記電気デバイスに実施される前記クリーニング量に基づいて決定する工程
    を、 さらに含むことを特徴とする電気デバイス。
  26. 【請求項２６】 請求項２４記載の電気デバイスにおいて、前記方法が、前記コンピューター読
    取り可能メモリに記憶される前記プログラム命令により実行され、 ｄ）前記クリーニング処理の終点を検知する工程であって、前記終点は、前記
    性能特性の前記第２値が、前記性能特性の前記第１値に概ね等しいときに生じる
    工程、 をさらに含むことを特徴とする電気デバイス。
  27. 【請求項２７】 請求項２４記載の電気デバイスにおいて、前記方法が、前記コンピューター読
    取り可能メモリに記憶される前記プログラム命令により実行され、 ｄ）前記電気デバイスの前記性能特性を、前記クリーニング処理の間、継続的
    にモニターする工程を、 さらに含むことを特徴とする電気デバイス。
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