JP2009105412A - チャッキングの再現性を向上するための技術的手段 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板のプラズマ式ＣＶＤ処理に用いる静電チャックのチャッキング力の再現性を向上するための方法と装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、各チャンバクリーニングプロセス後に、SiO₂等の誘電体層７６で静電チャック３２のプリコーティングを行うものである。静電チャック３２上に堆積される均一に固着した誘電体層７６は、チャンバクリーニング中のチャック表面を覆うカバーウェーハの必要性を排除し、より信頼できるウェーハの把持を提供する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、真空処理チャンバ内の半導体ウェーハ等の基板保持に関する。より詳細には、本発明は、静電チャック上の基板のチャッキング再現性を向上させる方法と装置とに関する。

静電チャックは、半導体処理システムにおけるペデスタル上に個々の基板を保持するのに用いられる。静電チャックの一例は米国特許第５，３１５，４７３号明細書に記載されており、この米国特許明細書の内容は、本明細書に引用して組み込まれている。静電チャックは普通、少くともひとつの誘電体層と電極とを含み、これらは、チャンバペデスタル上に配置されるか、ペデスタルの一体型部分として形成され得る。基板は、誘電体層と接触して載置され、直流電圧が、電極上に印加されて、静電引力を生じ、基板を把持する。静電チャックは、低圧チャンバ環境とペデスタル面との間で確立され得る最大差圧が、基板を堅固に把持するのに不十分な、あるいは、機械的な基板クランプが望ましくない真空処理環境内で、特に有効である。

静電チャックを、単一誘電体層と電極と同じ程度に小さいものから形成してもよいが、より代表的な作業構成は、チャンバペデスタル上に支持されて、基板を受け取り、支持する薄い積層部材である。積層部材は、好ましくはメッシュ等の薄い銅部材の電極コアを含み、この積層部材はポリイミド等の有機材料からなる上下の誘電体層間に挟まれるのが好ましい。ポリアミド等の接着材を用いて、電極コアにポリイミド層を取り付けてもよい。積層部材の下側誘電体層は、通常ポリアミド等の接着材を用いて、ペデスタルの上面に直に取り付けられ、上側誘電体層は、基板を受ける平面を形成する。高電圧電位を電極に供給するために、積層部材の一体型延長部として形成されるストラップが、ペデスタルの端部周辺に延び、ペデスタル下部の高電圧コネクタと結合している。

静電チャックの誘電体層として有機材料を用いることは、チャックの有効寿命に固有の限界を生じる。何故なら、ポリイミドを含む有機材料は、多くのプロセスガスおよびプラズマに対して、特に酸素と酸素ベースのプラズマに対して、許容度が比較的低いからである。誘電体チャックの誘電性部分の表面積の大部分が、基板によってプラズマから保護されるが、誘電体材料は通常、その有効寿命までプラズマに暴露される。

繰り返し行われるプラズマプロセス・クリーニングサイクルは最終的に、電極とプラズマとの間でアークが生じ得る点まで誘電体層を腐食させて、静電チャックの効力を損なう。特に上で言及したもの以外の誘電体材料も、プロセスガス、クリーニングガス、およびプラズマへの暴露によって悪影響を受けるであろう。例えば、クオーツ（石英）および二酸化ケイ素等の誘電体は、CHF₃およびCF₄プラズマ環境によって腐食する。同様に、積層部材構造を用いるもの以外のチャック構成は、プロセスガス、クリーニングガス、およびプラズマによって悪影響を受けるかもしれず、その結果、それらの誘電体層を、アークが電極とプラズマとの間で形成される点まで腐食させるおそれがある。

静電チャックに伴って生じる別の問題には、チャック表面で電荷蓄積が生じ得る、ということかある。この結果、基板上の把持力は、バイアスが取り除かれない限り、瞬時には取り除かれない。いくつかの場合では、この力のうち多くの残留が、クランプ電圧除去後、３０秒間から６０秒間残留するので、問題である。ウェーハが取り外し可能となる前に、この電荷を逃がすのに必要な待ち時間が、システムのスループットを低減させる。もし、残留電荷力が存在したままで、過度の力がウェーハを持ち上げるため加えられると、ウェーハが傷付く恐れがある。

デチャッキング（チャッキング解除ないしは取外し）問題へのひとつの解決手段は、導電性不純物を有するチャックのセラミック面をドープして、チャックの表面伝導率を増すことであった。表面のドーピングにより、チャッキング電極とウェーハインターフェースとの間で残留電荷がより容易に移動することができる。この解決法は、チャックの表面状態を、ウェーハに加えられるチャッキング力の臨界状態にさせる。しかし、チャックの表面状態および特性は、代表的なシステムチャンバ内で用いるプロセスプラズマおよびクリーニング用プラズマへの暴露によって相当に変化する可能性がある。これには更に、誘電体層の劣化が、ウェーハの早まった開放に終わる問題がある。

従って、静電チャック上の誘電体層の劣化の結果として直面する問題を排除し、静電チャック上への基板チャッキングの信頼性を向上させる技術のニーズが依然として残っている。

本発明は、静電チャックを有する真空チャンバ内の基板を処理し、チャンバクリーニングの間、カバーウェーハの必要性を排除する方法と装置とを提供する。本発明のひとつの態様では、信頼性のある基板の把持および解放は、各チャンバクリーニングプロセスの後、誘電体材料を用いて静電チャックの基板支持面をプリコーティングすることによって提供される。プリコーティングステップでは、SiO₂層等の誘電体層が、静電チャック上に堆積される。一実施態様では、誘電体層が、ドープされたセラミック面上に堆積される。プリコート層は、普通はチャンバクリーニングサイクルに続いて、チャンバ内部の表面をコーティングするチャンバシーズニングステップの間に堆積されるのが好ましい。プリコート層は、後続のチャンバクリーニングプロセスの間に除去され、クリーニングプロセスが完了した後、基板処理を再開する前に再度置かれる。プリコート層は、静電チャック上の何れの表面変化もマスキングし、静電チャックの表面全体にわたる概して均一で一貫した誘電体層を提供することにより、基板の再現可能な把持および解放を提供する。約１５０℃より高い温度での静電チャックのプリコーティングが、最も均一なプリコート層を提供し、従って最も信頼できるウェーハの把持および解放を提供する。

本発明の上に記載の特徴、利点、および目的を達成し、詳細に理解できるよう、上で簡単に要約された本発明のより詳細な説明を、添付図面に示す本発明の実施形態に沿って行う。

しかし、添付図面は、本発明の代表実施形態だけを示し、従って、その範囲を限定するものではなく、本発明が、他の等しく効果的な実施形態を認め得ることに注意されたい。

本発明は、処理チャンバ（真空チャンバないしはプラズマチャンバ）内で基板保持に用いられる静電チャックの作用効果を向上させる方法を提供する。この方法は、概略的に述べるならば、静電チャックの基板支持面（ウェーハ支持面）上に誘電材料の層を堆積し、基板をウェーハ支持面上に位置決めし、そして基板を静電チャックのウェーハ支持面上で保持する間に処理することを含む。真空チャンバは、誘電体層を堆積できる化学的気相堆積チャンバであるのが好ましい。好適なチャンバは、アルティマ(Ultima)チャンバまたはＤｘＺチャンバ等の高密度プラズマチャンバであり、両方とも、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ズインコーポレイテッドから入手可能である。シラン、ジクロロシラン、またはテトラエチルオルトシリケート（TEOS）等の前駆体プロセスガスは、誘電体層を堆積するのに用いることができる。静電チャック上に堆積させる誘電体材料は、定期的に行われるチャンバクリーニングプロセスの間に除去され、静電チャック上の別の基板を位置決めする前に再堆積させなければならない。各チャンバクリーニングステップ後の誘電体層の再堆積は、堆積プロセスまたはチャンバクリーニングプロセスによって変更されない均一な表面が静電チャック上に提供されるので、利点となる。

本発明は更に、プラズマゾーンを備えるプラズマチャンバと、プラズマゾーン内に基板を保持するためのウェーハ支持面を備える静電チャックと、真空システムとを備える基板処理システムを提供する。処理システムは更に、一つ以上のプロセスガスの供給源と、プラズマゾーンにプラズマを生じさせるプラズマチャンバに連結された一つ以上のＲＦ電源装置と、システムのコンピューター制御を提供するコントローラとを備える。プロセスステップは、コントローラに連結されるメモリによって選択され、そのメモリは、一つ以上のクリーニングガスのプラズマで真空チャンバをクリーニングするステップと、誘電体材料の層を静電チャックの基板支持面上へ直に堆積させるステップと、基板を基板支持面上へ位置決めするステップと、基板を静電チャックが保持する間に処理するステップと、真空チャンバから基板を取り除くステップとを有するプロセスを選択するためのコンピュータ読込可能プログラムコードを備えるコンピュータ使用可能媒体を備える。

本発明の方法は、基板と、均一な誘電体層を堆積できるコンポーネントとを保持するための静電チャックを有する任意の処理チャンバで用いることができる。ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバないしはＤｘＺチャンバ等の好適な処理チャンバは、Ｃｅｎｔｕｒａ（商標）プラットホーム上に取り付けられるのが好ましい。以下、本発明を、ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバに関して説明するが、本発明は、異なる製造業者から入手可能な種々のチャンバ内で行うことができる。

ＨＤＰ−ＣＶＤ処理チャンバは、セラミック静電チャック内に配設される電極を含み、誘電体材料のプラズマ式堆積が可能である。プラットホームは、コンピュータ操作式であり、チャンバ内のウェーハ処理に先立ち各チャンバクリーニングの後、誘電体層で静電チャックの表面をプリコートすることができるよう変更可能なプログラムコードを含む。

［プラットホームコンポーネント］
図１は、本発明に従つて、誘電体材料を用いて静電チャックをプリコートするようプログラムされたＣｅｎｔｕｒａ（商標）プラットホームの平面略図である。カセット１０内に収容された基板は、プラットホームから、第１のロードロックチャンバ１２内の第１スリットバルブを介して、または、第２のロードロックチャンバ１４内の第２スリットバルブを介して導入され、引き出される。ブレード１８を有するロボット１６は、トランスファチャンバ２０内に設置され、ウェーハ２２を、トランスファチャンバ２０に取り付けられる種々のチャンバ２４、２６、２８間で移動させる。チャンバは、マルチスロット冷却チャンバ２４と、ウェーハ配向チャンバ２６と、それぞれが以下でより詳細に述べるような静電チャックを含む２つのＨＤＰ−ＣＶＤ処理チャンバ２８とを含む。マイクロプロセッサーコントローラ３０と関連ソフトウェアは、基板の処理と動きをシステムを介して制御するために設けられている。

図２は、静電チャック３２と関連するコイル形状寸法を主に示すＨＤＰ−ＣＶＤチャンバ２８の概略側面図である。チャンバ本体３４は、ひとつ以上のプロセスガスをプラズマゾーン３８に導入するためのひとつ以上の側面ガス入口３６を有する。ドーム４０は、チャンバ本体３４に取り付けられ、頂部アンテナコイル４４を受容するための凹形下面を有するチャンバ蓋４２を支持している。また、チャンバ蓋４２は、プラズマゾーン３８へひとつ以上のプロセスガスを導入するための中央ガス入口４６を有している。側面コイルホルダ４８は、ドーム４０の周囲側面に取り付けられ、側面アンテナコイル５０を受け入れるための凹形内面を有する。ＲＦ電源５２は、ＲＦ電力を頂部アンテナコイル４４に与え、別のＲＦ電源５４は、ＲＦ電力を側面アンテナコイル５０に与える。代替として、単一のＲＦ電源が、分流器を介して両コイル４４、５０にＲＦ電力を供給してもよい。このデュアルコイル構造は、処理されるウェーハに適切に合わせられた場合、均一なイオン電流をその表面にわたって発生させることができる。

堆積ガスは、側面ガス入口３６および中央ガス入口４６の両方を通してチャンバに導入される。ターボポンプ５６、または他の圧送システムは、処理の間、バルブアセンブリ５８を介してチャンバの外へガスを排出して、普通は約０．５mTorrから約５０mTorrまでの、チャンバ内の所望の圧力を維持する。静電チャック３２は、チャンバ本体３４によって支持されるペデスタル６０上に取り付けられる。リフトピン６２は、ペデスタル６０および静電チャック３２内の通路を通して移動し、上昇してロボットブレード１８から基板２２を取り外し、次いで基板２２を静電チャック３２の上へ降ろす。

チャンバ本体３４は、アルミニウム製であるのが好ましく、ドームは、ＲＦエネルギー透過性であるセラミック材料または他の誘電材料でできているのが好ましい。コイル４４、５０は、銅製、または他の導電金属製であるのが好ましい。静電チャックは、セラミック材料製であるのが好ましく、最も好ましくは、より導電性を高めるよう金属性不純物でドープされて、その上に生じる何れの電荷集積も分散させる、酸化アルミニウム（Al₂O₃）製、または窒化アルミニウム（AlN）製である。

図３は、チャック内に埋め込まれたＲＦ電極６４とチャッキング電極６６とを示す静電チャック３２の概略側面図である。ＲＦ電極６４は、ＲＦ電源６８に接続されている。チャッキング電極６６は、バイポ―ラチャッキング電極またはユニポーラチャッキング電極としてもよく、米国特許第５３１５４７３号明細書に記載されているように、静電チャック３２上の基板支持面７０に対して基板を保持する電界を形成する。チャッキング電極は、ＲＦフィルタ７２を介して電源７４に接続されている。

［静電チャックのプリコート］
本発明の方法では、従来のチャンバクリーニングステップの後、インシトゥー（in-situ：その場）チャンバプリコートステップが行われ、図４で示すように静電チャック３２の基板支持面７０上に誘電体層７６を堆積する。高密度シランプラズマは、SiO₂等の、誘電体材料を直接基板支持面７０上に堆積するのに用いられるのが好ましい。シラン、ジクロロシラン、およびTEOS等の前駆体プロセスガスは、本発明において優位に用いられ得る。しかし、他の誘電体堆積プロセスも本明細書において意図しているものである。この誘電体層７６は、後続のチャンバクリーニングプロセスによって完全に除去されて、各チャンバクリーニング後に再堆積されなければならない。

プリコート層（誘電体層）７６は、約１０００オングストローム（０．１μｍ）から約５０００オングストローム（０．５μｍ）の間の厚さであって、使用するチャッキング電圧によって決定される下限値の厚さを有するのが好ましい。より大きな厚さは、本質的に静電チャック内のドープされたセラミック材料を絶縁し、ウェーハ上の残留電荷が静電チャック３２に分散することを防ぐことができる。しかし、他の厚さが、使用するチャッキング電圧とバイアス電圧、および、処理中にウェーハを固定するのに必要な把持力に依存して用いられてもよい。

米国特許第５３１５４７３号のように、ピーク値５００から１０００ボルトの矩形波電圧を用いなければならないというよりはむしろ、誘電体（好ましくはSiO₂）の堆積は、ピーク値が約２５０ボルトの矩形波電圧の使用を許容して、確実にウェーハを把持する。このプリコートステップは、１５０℃を超えるチャック表面温度で特に有効であることが見出された。この温度範囲では、プリコート層７６全体のピンホール密度が低い。

［システムコントローラ］
ロードロックチャンバ１２、１４と、処理チャンバ２４、２６、２８と、トランスファチャンバ２０とは、システムコントローラ３０によって制御される。処理プラットホームは、好適な実施形態においてはハードディスクドライブである記憶装置に保存されるシステム制御ソフトウェアを実行するシステムコントローラ３０によって制御される質量流量制御装置（MFC）およびＲＦ電源装置等のアナログアセンブリを含む。モーターおよび光センサは、ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバ２８内の真空を維持するバルブアセンブリ５８およびポンプ５６等の可動式機械アセンブリの位置を移動し、決定するのに用いられる。

システムコントローラ３０は、基板処理プラットホームの全ての動作内容を制御し、コントローラ３０の好適な実施形態には、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、およびカードラックが含まれる。カードラックは、シングルボードコンピュータ（SBC）と、アナログおよびデジタル入出力ボードと、インターフェースボードと、ステッパーモーターコントローラーボードとを含む。システムコントローラは、ボード、カードケージ、およびコネクタ寸法と形式を規定するVersa Modular Europeans（VME）基準値に従う。VME基準値は、１６ビットデータバスと２４ビットアドレスバスとを有するバス構造も規定する。

システムコントローラ３０は、ハードディスクドライブに記憶されるコンピュータープログラムの制御下で動作する。コンピュータープログラムは、プロセスステップ、ガスの混合、ＲＦ出力レベル、特定プロセスの他のパラメーターのシーケンスおよびタイミングの命令を出す。ユーザーとシステムコントローラー３０との間のインターフェースは、ＣＲＴモニタとライトペンが一般的である。好適な実施形態では、第２のモニタが、システムコントローラ３０に含まれ、第１のモニタが、オペレータ用にクリーンルーム壁に取り付けられ、他のモニタが、サービス技術者用に壁の後ろに取り付けられている。両モニタは、同時に同じ情報を表示するが、１本のライトペンだけが、使用可能である。ライトペンは、ＣＲＴディスプレイによって発せられた光をペン先端の光センサーで検出する。特定の画面または機能を選択するには、オペレータは、表示画面の指定区域に触れ、ペン上のボタンを押す。接触した区域は、そのハイライト色を変えるか、あるいは、新しいメニューまたは画面を表示し、ライトペンと表示画面との間の交信を一致させる。

本発明のプロセスは、例えば、システムコントローラ３０上で実行されるコンピュータープログラム製品４１０を用いて遂行できる。コンピュータープログラムコードは、任意の従来のコンピュータ読取可能プログラム言語、例えば６８０００アセンブラー言語、Ｃ、Ｃ++、またはPascal等で書くことができる。適切なプログラムコードは、従来のテキストエディターを用いて単一ファイルか複数ファイルに入力され、コンピュータのメモリシステム等のコンピュータ使用可能媒体に記憶されるか組み込まれる。入力されたコードテキストが高水準言語内である場合、コードはコンパイルされ、結果として生じるコンパイラーコードは、次いで、予めコンパイルされた(precompiled)ウィンドウズライブラリールーチンのオブジェクトコードとリンクする。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には、システムユーザーは、オブジェクトコードを呼び出して、コンピューターシステムにメモリ内のコードをロードさせ、ＣＰＵがそのコードを読み取り、実行して、プログラムに識別されるタスクを行う。

図５は、コンピュータープログラム４１０の階層的な制御構造の実例となるブロック図を示す。ユーザーは、ライトペンインターフェースを用いてＣＲＴモニタ上に表示されるメニューまたは画面に応答して、プロセスセット数とプロセスチャンバ数をプロセスセレクターサブルーチン４２０へ入力する。プロセスセットは、明記されたプロセスを実行するのに必要なプロセスパラメータのスケジュールセットであり、予め定められたセット数によって識別される。プロセスセレクターサブルーチン４２０は、(i)所望のプロセスチャンバと、(ii)所望のプロセスを実行するため、プロセスチャンバを操作するのに必要な所望のプロセスパラメータのセットと、を識別する。特定プロセス実行用のプロセスパラメータは、例えば、プロセスガス組成および流量、温度、圧力、ＲＦバイアス出力レベルおよび磁界出力レベル等のプラズマ条件、冷却ガス圧力、チャンバ壁温度等のプロセス条件と関連し、ユーザーにレシピの形で提供される。レシピにより明記されるパラメータは、ライトペン/ＣＲＴモニタインターフェースを利用して入力される。

プロセスを監視する信号は、システムコントローラのアナログ入力およびデジタル入力ボードによって提供され、プロセスを制御する信号は、システムコントローラ３０のアナログ出力およびデジタル出力ボード上に出力される。

プロセスシーケンササブルーチン４３０は、識別されたプロセスチャンバとプロセスパラメータのセットをプロセスセレクターサブルーチン４２０から受け取るための、そして、種々のプロセスチャンバの操作を制御するためのプログラムコードを備える。複数のユーザーが、プロセスセット数とプロセスチャンバ数を入力することができるか、または、単一ユーザーが、複数のプロセスチャンバ数を入力することができるので、シーケンササブルーチン４３０は、選択したプロセスを所望の順序にスケジューリングするように動作する。シーケンササブルーチン４３０は、(i)チャンバが使用中であるかを決定するためプロセスチャンバの動作を監視するステップと、(ii)どのプロセスが使用中のチャンバ内で実行されているかを決定するステップと、(iii)プロセスチャンバの可使用性と実行されるプロセス形式に基づいて、所望のプロセスを実行するステップと、を実行するプログラムコードを含むのが好ましい。プロセスチャンバを監視する従来の方法は、ポーリング等を用いることができる。プロセスが実行されるスケジューリング時、シーケンササブルーチン４３０は、選択されたプロセス用の所望のプロセス状況との比較に用いるプロセスチャンバの現在状況、入力要求する各特定ユーザーの「年（age）」、またはシステムプログラマがスケジュール優先度を決定するために含みたいと望む他の任意の関連事項、を考慮に入れるように作成することができる。

シーケンササブルーチン４３０が、どのプロセスチャンバおよびプロセスセットの組合わせが次に実行されるかを決定すれば、シーケンササブルーチン４３０は、特定のプロセスセットパラメータを、シーケンササブルーチン４３０によって決定されるプロセスセットに従ってプロセスチャンバ内の多重処理タスクを制御するチャンバマネージャーサブルーチン４４０に通過させることによってプロセスセットの実行を生じる。例えば、チャンバマネージャーサブルーチン４４０は、ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスチャンバ２８内のスパッタリングとＣＶＤプロセス操作とを制御するためのプログラムコードを備える。チャンバマネージャーサブルーチン４４０はまた、選択されたプロセスセットを実行するために必要なチャンバコンポーネントの操作を制御する種々のチャンバコンポーネントサブルーチンの実行も制御する。チャンバコンポーネントサブルーチンの例には、静電チャック制御サブルーチン４５０、プロセスガス制御サブルーチン４６０、圧力制御サブルーチン４７０、ヒータ制御サブルーチン４８０、プラズマ制御サブルーチン４９０がある。当該技術に精通する者は、どのプロセスがプロセスチャンバ内で実行されるのが望ましいかによって、別のチャンバ制御サブルーチンを含むことができると、容易に認めるであろう。

動作において、チャンバマネージャーサブルーチン４４０は、実行される特定のプロセスセットに従い、選択的に、スケジューリングを行うか、プロセスコンポーネントサブルーチンを呼び出すかをする。チャンバマネージャーサブルーチン４４０は、シーケンササブルーチン４３０が何れのプロセスチャンバおよびプロセスセットを次に実行するのかを予定するのと同様の方法で、プロセスコンポーネントサブルーチンを予定する。普通には、チャンバマネージャーサブルーチン４４０は、どのコンポーネントを作動させる必要があるかを、実行されるプロセスセット用のプロセスパラメータに基づいて決定する種々のチャンバコンポーネントを監視するステップと、監視ステップと決定ステップとに応答してチャンバコンポーネントサブルーチンを実行させるステップとを含む。

特定のチャンバコンポーネントサブルーチンの動作を、ここで図５を参照して説明する。静電チャック制御サブルーチン４５０は、静電チャック３２の基板支持面（ウェーハ支持面）７０上のウェーハ２２を位置決めし、把持し、解放するのに用いるチャンバコンポーネントを制御するプログラムコードを有する。ウェーハがプロセスチャンバ２８へ装填される時、リフトピン６２は、ロボットブレード１８からのウェーハを持ち上げ、ウェーハ支持面７０上へウェーハを降ろす。動作において、静電チャック制御サブルーチン４５０は、チャンバマネージャーサブルーチン４４０から転送されるプロセスセットパラメータに応答して、チャッキング電極６６を制御する。

プロセスガス制御サブルーチン４６０は、プロセスガス組成および流量を制御するプログラムコードを有する。プロセスガス制御サブルーチン４６０は、安全遮断バルブの開／閉位置を制御し、更には所望のガス流量を得るよう質量流量コントローラーを増加／減少させる。プロセスガス制御サブルーチン４６０は、全てのチャンバコンポーネントサブルーチンであり、所望のガス流量に関するチャンバマネージャーサブルーチンプロセスパラメータから受け取るものとして、チャンバマネージャーサブルーチン４４０によって呼び出される。普通には、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、ガス供給ラインを開き、繰り返して(i)必要な質量流量コントローラーを読み取り、(ii)読取り値をチャンバマネージャーサブルーチン４４０から受け取った所望の流量と比較し、(iii)必要であれば、ガス供給ラインの流量を調節することを行うことによって作動する。更に、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、不安全な流量に関してガス流量を監視するステップと、不安全な状態が検出された場合、安全遮断バルブを作動させるステップとを含む。

いくつかのプロセスでは、反応性プロセスガスがチャンバ内に導入される前に、アルゴン等の不活性ガスが、チャンバ内に流入されて、チャンバ内の圧力を安定させる。これらのプロセスでは、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、チャンバ内の圧力を安定させるのに必要な時間チャンバ内に不活性ガスを流入させるステップを含むようプログラムされ、その後、上で説明したステップが実行されるようにしている。加えて、プロセスガスが、例えばTEOSのような液体前駆体から蒸発するものである場合、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、液体前駆体をヘリウム等の搬送ガス内で蒸発させるステップを含むよう書き込まれている。プロセスのこの形式のため、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、搬送ガスおよび液体前駆体の流れを調節する。上記のように、所望のプロセスガスの流れは、プロセスガス制御サブルーチン４６０へプロセスパラメータとして伝達される。更に、プロセスガス制御サブルーチン４６０は、与えられたプロセスガス流量のための必要値を含む保存されたテーブルにアクセスすることにより、必要な搬送ガス流量および液体前駆体流量を得るステップを含む。必要値が得られると、搬送ガス流量と前駆体液流量は、監視され、必要値と比較されて、それに応じて調節される。

圧力制御サブルーチン４７０は、チャンバ内の圧力をバルブアセンブリ５８の開口サイズを調節することによって制御するプログラムコードを備える。絞り弁の開口サイズは、総プロセスガス流れ、プロセスチャンバのサイズ、圧送設定点圧力、に関して所望のレベルにチャンバ圧力を制御するよう設定されている。圧力制御サブルーチン４７０が呼び出される時、所望の圧力レベル、つまりターゲット圧力レベルは、パラメータとしてチャンバマネージャーサブルーチン４４０から受け取られる。圧力制御サブルーチン４７０は作動して、チャンバに連結される一つ以上の従来の圧力マノメータを読み取ることによりチャンバ内の圧力を測定し、測定値をターゲット圧力と比較し、ＰＩＤ（比例、積分、微分）値をターゲット圧力に対応する保存された圧力テーブルから得て、そして、圧力テーブルから得られたＰＩＤ値に従って絞り弁を調節する。代替として、圧力制御サブルーチン４７０は、チャンバを所望の圧力に調節するために、絞り弁を特定の開口サイズに開閉するよう書き込まれていてもよい。

ヒーター制御サブルーチン４８０は、種々のチャンバ面を加熱するのに用いる抵抗加熱コイルの温度を制御するプログラムコードを備える。ヒーター制御サブルーチン４８０は、チャンバマネージャーサブルーチン４４０によって呼び出され、ターゲット、つまり設定点温度パラメータを受け取る。ヒーター制御サブルーチン４８０は、熱電対の電圧出力を測定することによって温度を測定し、測定温度を設定点温度と比較し、そして、加熱コイルに印加される電流を増減して、設定点温度を得る。温度は、記憶された換算テーブル中の対応温度を調べることにより測定電圧から得られるか、または、四次多項式を用いて温度を計算することによって得られる。ヒーター制御サブルーチン４８０は、抵抗加熱コイルに印加する電流の上昇/下降を徐々に制御する。徐々に上昇/下降させることは、加熱コイルの寿命および信頼性を増す。加えて、内蔵フェイルセイフモードは、プロセス安全コンプライアンスを検出するよう含むことができ、プロセスチャンバが適切にセットアップされていない場合、加熱コイルの動作を遮断できる。

プラズマ制御サブルーチン４９０は、チャンバ内のプロセス電極に印加されるＲＦバイアス電圧出力レベルを設定し、任意に、チャンバ内に生じる磁界レベルを設定するプログラムコードを備える。前記チャンバコンポーネントサブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン４９０は、チャンバマネージャーサブルーチン４４０によって呼び出される。

図６を参照すると、ＨＰＤ−ＣＶＤチャンバ２８用のチャンバマネージャー４４０は、チャンバクリーニング５００に備えるプログラムコードを含む。このクリーニング５００は、上記のような、SiO₂のＨＤＰ−ＣＶＤ堆積等の、誘電体材料を用いる静電チャックのプリコーティング５０２が後に続けられる。静電チャック３２をプリコートした後、プログラムコードは、静電チャック３２上のウェーハの位置決め５０４と、ウェーハ上の集積回路の形成に精通する者には既知の方法でのウェーハの処理５０６とに備える。例えば、SiO₂は同時的に、ウェーハ上へ堆積され、ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバ壁にスパッタされ得て、高アスペクト比のラインまたはバイア（via）を有するサブハーフミクロンデバイスのギャップ充填を高める。ここにおいて、幅に対するギャップ高さの比は、１．２：１より大きい。プログラムコードは、次いでチャンバからのウェーハの取り出し５０８に備える。多数のウェーハは、チャンバクリーニングステップ５００へ戻る前に、位置決め５０４、処理５０６、取り出し５０８がなされ得る。

上記のＣＶＤシステムの説明は、主に実例を示す目的であり、電極サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤデバイス等、他のプラズマＣＶＤ装置は、処理プラットホーム内でシステムコントローラーの有無にかかわらず使用できる。加えて、静電チャック設計およびＲＦ電極の位置における変更等、上記システムの変更は可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について述べたが、本発明の他の、そして更なる実施形態を本発明の範囲から逸脱することなく創案することができ、それらの範囲は特許請求の範囲により定められる。

ＨＤＰ−ＣＶＤ処理チャンバ内の静電チャックをプリコートするようプログラムされた、市販のウェーハ処理プラットホームの概略平面図である。 図１のプラットホームに含まれるＨＤＰ−ＣＶＤ処理チャンバのレイアウトを概略的に示す部分断面側面図である。 図２の処理チャンバ内に含まれる静電チャックの概略側面図である。 図３の静電チャックの表面上の誘電体材料のプリコート層の概略側面図である。 図１のウェーハ処理プラットホームに関して用いられるプロセス制御用コンピュータプログラム製品のフローチャートである。 ウェーハを処理する前に、誘電体材料を用いる静電チャックのプリコートを行う場合に採られる好ましいプロセスステップを示すフローチャートである。

符号の説明

２２…ウェーハ（基板）、２８…処理チャンバ（プラズマチャンバ、真空チャンバ）、３０…コントローラ、３２…静電チャック、３８…プラズマゾーン、６０…ペデスタル、６４…ＲＦ電極、６６…チャッキング電極、６８…ＲＦ電源、７０…ウェーハ支持面（基板支持面）、７２…ＲＦフイルタ、７４…電源、７６…誘電体層。

Claims (16)

1. 処理チャンバ内の基板を処理する方法であって、
   誘電体層を、前記処理チャンバ内に配置される静電チャックのウェーハ支持面上に堆積させるステップと、
   前記基板を、前記ウェーハ支持面上に堆積された前記誘電体層の上に位置決めするステップと、
   前記基板を、前記静電チャックに保持しつつ処理するステップと、
   前記処理チャンバから前記基板を取り出すステップと、
   処理チャンバクリーニングステップにおいて、前記ウェーハ支持面を１以上のクリーニングガスに暴露することによって、前記ウェーハ支持面上の前記誘電体層を除去するステップと、
   前記処理チャンバクリーニングステップの後かつ前記基板とは異なる基板を前記処理チャンバ内で処理する前に、別の誘電体層を前記静電チャックの前記ウェーハ支持面上に再堆積させるステップと、
   を含む方法。
2. 前記誘電体層が、セラミック材料及び少なくとも一つの別の金属性不純物を含む前記静電チャックの上に堆積される、厚さ１０００オングストローム〜５０００オングストロームの酸化物層である請求項１に記載の方法。
3. 前記酸化物層は、０．５ミリトール〜５０ミリトールのチャンバ圧力でのプラズマを用いて堆積される請求項２に記載の方法。
4. 前記静電チャックは、セラミック材料を含み、前記誘電体材料を堆積する時、１５０℃より高い温度に維持される請求項３に記載の方法。
5. 前記セラミック材料が金属性ドーパント材料を含む請求項４に記載の方法。
6. 処理チャンバ内の基板を処理する方法であって、
   前記処理チャンバ内の前記基板を、前記処理チャンバ内に配設される静電チャックの、誘電体材料を含むウェーハ支持面上に位置決めするステップと、
   前記基板を、前記静電チャックに保持しつつ処理するステップと、
   前記処理チャンバから前記基板を取り出すステップと、
   前記ウェーハ支持面を１以上のクリーニングガスに暴露するステップと、
   処理チャンバクリーニングステップにおいて、前記ウェーハ支持面上の前記誘電体材料の少なくとも一部を除去するステップと、
   シリコン酸化物を含む誘電体層を、前記静電チャックのウェーハ支持面上に堆積させるステップと、
   を含み、
   前記誘電体層は、各処理チャンバクリーニングステップの後かつ前記基板とは異なる基板が前記処理チャンバ内で処理される前に、前記ウェーハ支持面上に再堆積されたものであることを特徴とする方法。
7. シリコン酸化物を含む誘電体層を、前記静電チャックのウェーハ支持面上に堆積させた後に、前記処理チャンバ内の第２の基板を前記静電チャックのウェーハ支持面上位置決めするステップを更に含む請求項６に記載の方法。
8. 前記ウェーハ支持面を１以上のクリーニングガスに暴露する前に複数の基板を位置決めして処理するステップを、更に含む請求項６に記載の方法。
9. 前記シリコン酸化物の層が、セラミック材料及び少なくとも一つの別の金属性不純物を含む前記誘電体材料の上に堆積される、１０００オングストローム〜５０００オングストロームの厚さを有する請求項６に記載の方法。
10. 前記静電チャックは、その上に形成される支持面を有するセラミック材料を含む請求項６に記載の方法。
11. 前記セラミック材料が金属性ドーパント材料を含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記シリコン酸化物の層は、シラン、ジクロロシラン及びＴＥＯＳのグループから選択されるガスの高密度プラズマを用いて堆積される請求項６に記載の方法。
13. 前記処理チャンバは、高密度プラズマ処理チャンバであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
14. 前記基板を処理するステップは、前記基板の表面へのケイ素酸化物を含む層の堆積と、堆積されたケイ素酸化物を含む層の前記処理チャンバの壁へのスパッタとを同時に行うことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
15. 前記基板を処理するステップは、前記基板の表面へのケイ素酸化物を含む層の堆積と、堆積されたケイ素酸化物を含む層の前記処理チャンバの壁へのスパッタとを同時に行うことを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記静電チャックは、セラミック材料を含み、前記ウェーハ支持面上に前記誘電体材料を堆積する時、１５０℃より高い温度に維持される請求項１４に記載の方法。

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