JP2618445B2 - 反応器チャンバー自己清掃方法 - Google Patents
反応器チャンバー自己清掃方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、熱的CVD、プラズマ促進された化学的蒸着
（PECVD）、及びフィルムエッチバックを包含する集積
回路加工単一及び現場（in−situ）多段階工程に関す
る。本発明はまた、集積回路ウエハー上に整合的な（コ
ンフォーマルな）平面誘電層を形成するための方法に関
する。特に本発明はまた、反応器を分解することなく、
又は時間のかかる、危険のおそれがある湿式化学的清掃
を用いることなく、反応器を現場で自己清掃するための
乾式方法手順に関する。
（PECVD）、及びフィルムエッチバックを包含する集積
回路加工単一及び現場（in−situ）多段階工程に関す
る。本発明はまた、集積回路ウエハー上に整合的な（コ
ンフォーマルな）平面誘電層を形成するための方法に関
する。特に本発明はまた、反応器を分解することなく、
又は時間のかかる、危険のおそれがある湿式化学的清掃
を用いることなく、反応器を現場で自己清掃するための
乾式方法手順に関する。
本明細書で述べる反応器は、非常に少量の微小粒子に
さえも極めて敏感な、微小幾何学的デバイスを加工する
ために用いられる。この反応器は、慣用の反応器よりも
比較的高い圧力で運転されるけれども、排出系中で及び
スロットルバルブまでの下流排出系要素中でなお沈積す
る長寿命の物質種（スピーシーズ）を作る。すなわち、
本反応器の運転は慣用の反応器よりも清潔であり、清掃
の回数は少なくてもよいけれど、粒子に敏感な小さな幾
何学的デバイスの汚染を防ぐため及びスロットルバルブ
のような要素の長時間運転を保証するために反応器チャ
ンバー及び真空系を清掃することが極めて望ましい。
さえも極めて敏感な、微小幾何学的デバイスを加工する
ために用いられる。この反応器は、慣用の反応器よりも
比較的高い圧力で運転されるけれども、排出系中で及び
スロットルバルブまでの下流排出系要素中でなお沈積す
る長寿命の物質種（スピーシーズ）を作る。すなわち、
本反応器の運転は慣用の反応器よりも清潔であり、清掃
の回数は少なくてもよいけれど、粒子に敏感な小さな幾
何学的デバイスの汚染を防ぐため及びスロットルバルブ
のような要素の長時間運転を保証するために反応器チャ
ンバー及び真空系を清掃することが極めて望ましい。
本発明の目的は、多用途の単一ウエハー半導体加工反
応器を提供すること、及び単独で及び多段階加工シーケ
ンスにおいて現場で実施できる、熱的化学的蒸着、プラ
ズマ促進化学的蒸着及びプラズマ補助エッチバックを含
む関連する様々なプロセスを提供することである。
応器を提供すること、及び単独で及び多段階加工シーケ
ンスにおいて現場で実施できる、熱的化学的蒸着、プラ
ズマ促進化学的蒸着及びプラズマ補助エッチバックを含
む関連する様々なプロセスを提供することである。
本発明の関連する目的は、チャンバー要素を分解又は
取り外すことなく、現場で適用されるプラズマ反応器自
己清掃プロセスを提供することである。
取り外すことなく、現場で適用されるプラズマ反応器自
己清掃プロセスを提供することである。
本発明のさらに関連する目的は、単一の連続するプロ
セスシーケンスにおいて現場で、反応器チャンバー及び
その排出系の両者を清掃するための方法を提供すること
である。
セスシーケンスにおいて現場で、反応器チャンバー及び
その排出系の両者を清掃するための方法を提供すること
である。
本発明は、ガス分散マニホールド及びRF入力される反
応器チャンバーを局所的に清掃する自己清掃方法におい
て、流入混合物のエッチングガスを形成するためにチャ
ンバー電極にRFパワーを与えながら、かつガスマニホー
ルド及び電極から沈積物をエッチングするのに十分な高
い圧力にチャンバーを維持しながら、フッ化炭素ガス単
独、又は酸素のような反応物ガスでドープされたフッ素
炭素ガスをガスマニホールドを経由してチャンバー中に
通じることを含む方法に関する。
応器チャンバーを局所的に清掃する自己清掃方法におい
て、流入混合物のエッチングガスを形成するためにチャ
ンバー電極にRFパワーを与えながら、かつガスマニホー
ルド及び電極から沈積物をエッチングするのに十分な高
い圧力にチャンバーを維持しながら、フッ化炭素ガス単
独、又は酸素のような反応物ガスでドープされたフッ素
炭素ガスをガスマニホールドを経由してチャンバー中に
通じることを含む方法に関する。
本明細書中、「マニホールド」とは、プロセスガスあ
るいはパージガスといったガスをチャンバーへ適用す
る、ガス分散手段を意味する。
るいはパージガスといったガスをチャンバーへ適用す
る、ガス分散手段を意味する。
本発明はまた、RF入力される反応器チャンバーのチャ
ンバー要素及び排出系要素の広面積清掃のための自己清
掃方法において、フッ化ガスのエッチングガスを形成す
るためにチャンバー電極にRFパワーを入力しながら、か
つチャンバー全体に及び排出中にエッチングプラズマを
行きわたらせるべく選択された圧力にチャンバーを維持
しながら、フッ化ガスをガスマニホールドを経由してチ
ャンバー中に通じることを含む方法に関する。
ンバー要素及び排出系要素の広面積清掃のための自己清
掃方法において、フッ化ガスのエッチングガスを形成す
るためにチャンバー電極にRFパワーを入力しながら、か
つチャンバー全体に及び排出中にエッチングプラズマを
行きわたらせるべく選択された圧力にチャンバーを維持
しながら、フッ化ガスをガスマニホールドを経由してチ
ャンバー中に通じることを含む方法に関する。
本発明はまた、チャンバー及び排出系の局所的及び広
面積清掃を行うために、上記の局所的清掃工程と広面積
清掃工程とを組み合わせて使用することに関する。
面積清掃を行うために、上記の局所的清掃工程と広面積
清掃工程とを組み合わせて使用することに関する。
本発明はまた、ガス入口マニホールド及び真空出口系
を有するRF入力される反応器チャンバーを用いる方法で
あって、自己清掃を用いる方法において、先ずチャンバ
ー内に置かれた基板上に少なくとも一層の酸化珪素層を
沈積すること、及び次に上述の局所的清掃工程を適用す
ることを含む方法に関する。更に、この沈積及び局所的
清掃のシーケンスを一又は数サイクル繰り返した後に、
沈積に続いて局所的清掃及び広面積清掃シーケンスの両
者を用いることができる。
を有するRF入力される反応器チャンバーを用いる方法で
あって、自己清掃を用いる方法において、先ずチャンバ
ー内に置かれた基板上に少なくとも一層の酸化珪素層を
沈積すること、及び次に上述の局所的清掃工程を適用す
ることを含む方法に関する。更に、この沈積及び局所的
清掃のシーケンスを一又は数サイクル繰り返した後に、
沈積に続いて局所的清掃及び広面積清掃シーケンスの両
者を用いることができる。
I.CVD/PECVD自己清掃反応器 A.CVD/PECVD反応器の概要 本反応器自己清掃方法の好ましい適用の理解を助ける
ために、反応器10に関してここで記載する。しかし、こ
こで述べる酸化物沈積及びエッチングプロセスは、他の
反応器でも行うことができ、本章Ｉ抜きで、II章及びII
I章を引用することによって理解できる。
ために、反応器10に関してここで記載する。しかし、こ
こで述べる酸化物沈積及びエッチングプロセスは、他の
反応器でも行うことができ、本章Ｉ抜きで、II章及びII
I章を引用することによって理解できる。
第１図及び第２図はそれぞれ、本発明を行うための好
ましい反応器である単一ウエハー反応器10の平面図（旋
回支軸でカバーを開けて示される）、及び反応器10の垂
直断面図である。
ましい反応器である単一ウエハー反応器10の平面図（旋
回支軸でカバーを開けて示される）、及び反応器10の垂
直断面図である。
主にこれらの図を参照して説明すると、反応器系10
は、プラズマ加工領域着14を有する内部真空チャンバー
13を規定する、典型的にはアルミニウム製のハウジング
12（チャンバーとも呼ばれる）を含む。反応器系10はま
た、ウエハー支持サセプタ（susceptor）16及び独特な
ウエハー移動系18（第１図）を含み、後者は垂直可動な
ウエハー支持フィンガー20及びサセプタ支持フィンガー
22を含む。ワン（Wang）らの米国特許出願No.944,492、
及び米国特許出願No.944,803（Ａ−44974）、「マルチ
プル チャンバー インテグレーテッド プロセスシス
テム」、ダン メイダン等に記載されるように、これら
のフィンガーは外部ロボットブレード24（第１図）と共
働して、ウエハー15を加工領域又はチャンバー14中に導
入し、加工のためにサセプタ16上にウエハー15を置き、
次にウエハー15をサセプタ16及びチャンバー12から取り
出す。反応器系10は更に、ウエハー上に沈積を行うべ
く、チャンバー12にプロセスガス及びパージガスを供給
するプロセス／パージガスマニホールド26、流入ガスか
らプロセスガスプラズマを作りそして維持するためのRF
パワーサプライ及びマッチングネットワーク28、及びサ
セプタ16及びサセプタ上に置かれたウエハー15を加熱す
るためのランプ加熱系30を含む。ランプ加熱系は、前述
のワンらの出願に詳しく述べられている。好ましくは、
13.56MHzの高葉RFパワーが用いられるが、低周波も用い
うる。
は、プラズマ加工領域着14を有する内部真空チャンバー
13を規定する、典型的にはアルミニウム製のハウジング
12（チャンバーとも呼ばれる）を含む。反応器系10はま
た、ウエハー支持サセプタ（susceptor）16及び独特な
ウエハー移動系18（第１図）を含み、後者は垂直可動な
ウエハー支持フィンガー20及びサセプタ支持フィンガー
22を含む。ワン（Wang）らの米国特許出願No.944,492、
及び米国特許出願No.944,803（Ａ−44974）、「マルチ
プル チャンバー インテグレーテッド プロセスシス
テム」、ダン メイダン等に記載されるように、これら
のフィンガーは外部ロボットブレード24（第１図）と共
働して、ウエハー15を加工領域又はチャンバー14中に導
入し、加工のためにサセプタ16上にウエハー15を置き、
次にウエハー15をサセプタ16及びチャンバー12から取り
出す。反応器系10は更に、ウエハー上に沈積を行うべ
く、チャンバー12にプロセスガス及びパージガスを供給
するプロセス／パージガスマニホールド26、流入ガスか
らプロセスガスプラズマを作りそして維持するためのRF
パワーサプライ及びマッチングネットワーク28、及びサ
セプタ16及びサセプタ上に置かれたウエハー15を加熱す
るためのランプ加熱系30を含む。ランプ加熱系は、前述
のワンらの出願に詳しく述べられている。好ましくは、
13.56MHzの高葉RFパワーが用いられるが、低周波も用い
うる。
ガスマニホールド26（符号26は、ガスマニホールド構
造の全体をさす）は、独特なプロセス／パージガス分散
系、（第２図及び第３図）の一部であり、後者は、プロ
セスガスをウエハー15をわたって、均一に半径方向に外
側へと流して、ウエハーにおける均一な沈積を促進させ
るように、及び使用済みのガス及び同伴生成物をウエハ
ー15の端からその上部及び底部の両所で半径方向に外側
に取り除いて、箱のような形状のガスマニホールド26及
びチャンバー12の表面（又は内部）の沈積を実質的に解
消するように、設計されている。ガスマニホールドは、
ワンらの出願に詳しく述べられている。
造の全体をさす）は、独特なプロセス／パージガス分散
系、（第２図及び第３図）の一部であり、後者は、プロ
セスガスをウエハー15をわたって、均一に半径方向に外
側へと流して、ウエハーにおける均一な沈積を促進させ
るように、及び使用済みのガス及び同伴生成物をウエハ
ー15の端からその上部及び底部の両所で半径方向に外側
に取り除いて、箱のような形状のガスマニホールド26及
びチャンバー12の表面（又は内部）の沈積を実質的に解
消するように、設計されている。ガスマニホールドは、
ワンらの出願に詳しく述べられている。
液冷却系34は、特にガスマニホールド26の温度を含め
て、チャンバー12の要素の温度を制御する。ガスマニホ
ールド要素の温度は、プロセスチャンバー14から上流の
ガスマニホールド26内での早発の沈積を防ぐように選択
される。
て、チャンバー12の要素の温度を制御する。ガスマニホ
ールド要素の温度は、プロセスチャンバー14から上流の
ガスマニホールド26内での早発の沈積を防ぐように選択
される。
反応器系10は、プロセスガス及びパージガスを電気的
にアースされた供給部からRF駆動されるガスマニホール
ド26へ供給する独特のRF/ガス供給デバイス36（第２
図）を含む。ガスマニホールド26にRFエネルギーを供給
することは、アースされた対向電極又はサセプタ上に在
るウエハーに利点をもたらし、すなわち、もしRFエネル
ギーがウエハーに供給されかつガスマニホールドがアー
スされるなれば達成できないような高度のプラズマ局在
化を可能にする。加えて、ウエハー／サセプタとチャン
バー間の電気的絶縁が必要でない（又は許されない）た
めに、ハードウェアが機械的及び電気的により単純であ
る。高周波電磁場の存在下でのサセプタ／ウエハーの温
度測定及び制御は、アースされたサセプタ16によってか
なり単純化される。また、供給デバイス36は、堅い離脱
可能なガス通路であり、そしてパージガス流通路はチャ
ンバー内への漏洩プロセスガスがあればこれをチャンバ
ー排出部へと安全に運ぶ。ガスマニホールドにRFパワー
を供給することが、供給デバイス内で沈積プラズマを形
成するという高電位RF運転の固有の傾向にもかかわら
ず、供給デバイスの長さ方向に沿って均一にRF電位を下
げるという供給デバイスの独特の設計によって可能にさ
れ、即ち供給デバイスでのプラズマ放電を防ぐことにな
る。RF/ガス供給部36は、ワンらの出願に詳しく述べら
れている。
にアースされた供給部からRF駆動されるガスマニホール
ド26へ供給する独特のRF/ガス供給デバイス36（第２
図）を含む。ガスマニホールド26にRFエネルギーを供給
することは、アースされた対向電極又はサセプタ上に在
るウエハーに利点をもたらし、すなわち、もしRFエネル
ギーがウエハーに供給されかつガスマニホールドがアー
スされるなれば達成できないような高度のプラズマ局在
化を可能にする。加えて、ウエハー／サセプタとチャン
バー間の電気的絶縁が必要でない（又は許されない）た
めに、ハードウェアが機械的及び電気的により単純であ
る。高周波電磁場の存在下でのサセプタ／ウエハーの温
度測定及び制御は、アースされたサセプタ16によってか
なり単純化される。また、供給デバイス36は、堅い離脱
可能なガス通路であり、そしてパージガス流通路はチャ
ンバー内への漏洩プロセスガスがあればこれをチャンバ
ー排出部へと安全に運ぶ。ガスマニホールドにRFパワー
を供給することが、供給デバイス内で沈積プラズマを形
成するという高電位RF運転の固有の傾向にもかかわら
ず、供給デバイスの長さ方向に沿って均一にRF電位を下
げるという供給デバイスの独特の設計によって可能にさ
れ、即ち供給デバイスでのプラズマ放電を防ぐことにな
る。RF/ガス供給部36は、ワンらの出願に詳しく述べら
れている。
B.ガスマニホールド26及び関連する分散系 ガス分散手段32は、少なくとも四つの構造的特徴の独
特な組み合わせを提供するように構成される。第一に、
ガスマニホールド26は、電極対の一方（すなわちパワー
が供給される対象の1/2）である。入力されたガスマニ
ホールド26は、高いパワーを提供する。第二に、ガスマ
ニホールド26及び他のガス分散表面（ガス流通路101
（第２図）に沿った表面、邪魔板94（第３図）に沿った
表面等）は温度制御され、これはウエハー15上の均一な
沈積に寄与し、かつ例えば約35℃で凝縮しまたは少し高
い温度、例えば75℃で分解し又はオゾンと反応するTEOS
のような反応物ガスの使用にもかかわらず、プラズマ加
工領域14から上流のガス分散系内でのガス分散、沈降又
は凝縮を防ぐ。外部マニホールド温度は、例えば100℃
以上に制御されて、粒子を発生させる薄辺状の沈積物が
沈積することを防止する。第三に、ガスマニホールド26
及びガス分散系32は、清浄な均一沈積プロセスを提供す
る。第四に、採用された周縁パージガス流は、ガス分散
領域の外で、即ちウエハーの外で内部チャンバー表面及
びガス分散系表面上に、上記の薄片上の沈積物が沈積す
ることを防ぐ。
特な組み合わせを提供するように構成される。第一に、
ガスマニホールド26は、電極対の一方（すなわちパワー
が供給される対象の1/2）である。入力されたガスマニ
ホールド26は、高いパワーを提供する。第二に、ガスマ
ニホールド26及び他のガス分散表面（ガス流通路101
（第２図）に沿った表面、邪魔板94（第３図）に沿った
表面等）は温度制御され、これはウエハー15上の均一な
沈積に寄与し、かつ例えば約35℃で凝縮しまたは少し高
い温度、例えば75℃で分解し又はオゾンと反応するTEOS
のような反応物ガスの使用にもかかわらず、プラズマ加
工領域14から上流のガス分散系内でのガス分散、沈降又
は凝縮を防ぐ。外部マニホールド温度は、例えば100℃
以上に制御されて、粒子を発生させる薄辺状の沈積物が
沈積することを防止する。第三に、ガスマニホールド26
及びガス分散系32は、清浄な均一沈積プロセスを提供す
る。第四に、採用された周縁パージガス流は、ガス分散
領域の外で、即ちウエハーの外で内部チャンバー表面及
びガス分散系表面上に、上記の薄片上の沈積物が沈積す
ることを防ぐ。
ガス分散系32の上述の特徴は、垂直断面図である第２
図及び拡大垂直断面図である第３図に明瞭に示される。
ガスマニホールド26及び関連する分散系は、ハウジング
カバー80の一部をなし、ハウジングカバー80は、チャン
バー13、プラズマ加工チャンバー14、及び関連する内部
部品であるウエハー及びサセプタ上昇機構（44、46）を
内蔵するハウジング内部への接近を容易にするため旋回
支軸手段（図示せず）によりハウジング12に旋回可能に
取り付けられている。
図及び拡大垂直断面図である第３図に明瞭に示される。
ガスマニホールド26及び関連する分散系は、ハウジング
カバー80の一部をなし、ハウジングカバー80は、チャン
バー13、プラズマ加工チャンバー14、及び関連する内部
部品であるウエハー及びサセプタ上昇機構（44、46）を
内蔵するハウジング内部への接近を容易にするため旋回
支軸手段（図示せず）によりハウジング12に旋回可能に
取り付けられている。
供給デバイス36からのプロセスガス流は、カバー80中
へ通じている入口穴88によりカバー80内へ向けられて、
すなわち、開口されたマニホールドフェースプレート92
（符号92は、ガスマニホールド構造において複数の開口
を有する底板をさす）により形成されるガスマニホール
ドチャンバー90に供給される。独特に設計された邪魔板
94が隔離がいし（図示せず）のような手段によってガス
マニホールドチャンバー90内に取り付けられていて、プ
ロセスガスを邪魔板94の端の外側の周りに、そして次に
邪魔板の底に沿って内側へ半径方向へ、そしてマニホー
ルドフェースプレート中の開口96−96を出てウエハー15
上のプラズマ加工領域14中に進める。
へ通じている入口穴88によりカバー80内へ向けられて、
すなわち、開口されたマニホールドフェースプレート92
（符号92は、ガスマニホールド構造において複数の開口
を有する底板をさす）により形成されるガスマニホール
ドチャンバー90に供給される。独特に設計された邪魔板
94が隔離がいし（図示せず）のような手段によってガス
マニホールドチャンバー90内に取り付けられていて、プ
ロセスガスを邪魔板94の端の外側の周りに、そして次に
邪魔板の底に沿って内側へ半径方向へ、そしてマニホー
ルドフェースプレート中の開口96−96を出てウエハー15
上のプラズマ加工領域14中に進める。
ガスマニホールド26を含めてカバー80は、入口チャン
ネル82、環状チャンネル84及び出口チャンネル86で規定
される内部流路に沿って脱イオン水のような流体又は液
体の内部流によって加熱（又は冷却）される。好ましく
はこの流れは、プラズマに曝されるガスマニホールド上
の沈着があればそれが硬いフィルムであることを保証す
るように、マニホールドフェースプレート92を例えば10
0〜200℃といった狭い範囲に保つ。上記表面上に形成さ
れた硬くないフィルムは粒状物を形成し得、このことは
避けられない。また、好ましくは上記の流れは、TEOSの
ような低蒸気圧プロセスの内部沈積又は凝縮を防ぐた
め、及びTEOSとオゾンのようなガスの分解及び反応を防
ぐために、邪魔板94を或る範囲、最も好ましくは35〜65
℃内に保持する。そのような沈積は、時間、温度（ｔ、
Ｔ）に直接比例することに留意されたい。従って、邪魔
板94とマニホールドフェースプレート92の間の約0.1〜
0.2インチの極めて狭いギャップはまた、内部沈積の傾
向を減少させる。
ネル82、環状チャンネル84及び出口チャンネル86で規定
される内部流路に沿って脱イオン水のような流体又は液
体の内部流によって加熱（又は冷却）される。好ましく
はこの流れは、プラズマに曝されるガスマニホールド上
の沈着があればそれが硬いフィルムであることを保証す
るように、マニホールドフェースプレート92を例えば10
0〜200℃といった狭い範囲に保つ。上記表面上に形成さ
れた硬くないフィルムは粒状物を形成し得、このことは
避けられない。また、好ましくは上記の流れは、TEOSの
ような低蒸気圧プロセスの内部沈積又は凝縮を防ぐた
め、及びTEOSとオゾンのようなガスの分解及び反応を防
ぐために、邪魔板94を或る範囲、最も好ましくは35〜65
℃内に保持する。そのような沈積は、時間、温度（ｔ、
Ｔ）に直接比例することに留意されたい。従って、邪魔
板94とマニホールドフェースプレート92の間の約0.1〜
0.2インチの極めて狭いギャップはまた、内部沈積の傾
向を減少させる。
一例として、二酸化珪素の沈積に関するプロセスの一
適用において酸素、TEOS及びキャリアガスは、ガスマニ
ホールド26から0.5〜200トルのチャンバー圧のチャンバ
ー14に入れられて、沈積のための反応物質を形成する。
ウエハー15は375℃に加熱され、TEOSの凝縮を防ぐため
にマニホールドフェースプレート92を65℃より低く保
ち、かつ邪魔板94を100℃より低く保つために熱脱イオ
ン水（水温40〜65℃）が十分な流量で流路81に沿って入
れられる。（ガスマニホールド26がRF入力される陰極で
ありかつ脱イオン水は非伝導体であるゆえに、脱イオン
水が用いられる。）より一般的には、水の入口温度は、
ガスマニホールドチャンバー90の内部表面及び外部表面
の両者を臨む温度に維持するために、特定のプロセス及
びそれのガス化学及び／又は他のパラメータのために要
求されるように選択される。
適用において酸素、TEOS及びキャリアガスは、ガスマニ
ホールド26から0.5〜200トルのチャンバー圧のチャンバ
ー14に入れられて、沈積のための反応物質を形成する。
ウエハー15は375℃に加熱され、TEOSの凝縮を防ぐため
にマニホールドフェースプレート92を65℃より低く保
ち、かつ邪魔板94を100℃より低く保つために熱脱イオ
ン水（水温40〜65℃）が十分な流量で流路81に沿って入
れられる。（ガスマニホールド26がRF入力される陰極で
ありかつ脱イオン水は非伝導体であるゆえに、脱イオン
水が用いられる。）より一般的には、水の入口温度は、
ガスマニホールドチャンバー90の内部表面及び外部表面
の両者を臨む温度に維持するために、特定のプロセス及
びそれのガス化学及び／又は他のパラメータのために要
求されるように選択される。
繰り返していうと、プロセスガス流は、規定される流
路91に沿って入口穴88を通ってガスマニホールドチャン
バー90に入り、外側へ半径方向に邪魔板94の端へ、そし
て邪魔板94とマニホールドフェースプレート92の間を内
側へ半径方向に、そして穴96−96から出てウエハー15上
のプラズマ加工領域14に入る。穴96−96から出た沈積ガ
スの流路は、一般にウエハーをわたって半径方向に向か
う。
路91に沿って入口穴88を通ってガスマニホールドチャン
バー90に入り、外側へ半径方向に邪魔板94の端へ、そし
て邪魔板94とマニホールドフェースプレート92の間を内
側へ半径方向に、そして穴96−96から出てウエハー15上
のプラズマ加工領域14に入る。穴96−96から出た沈積ガ
スの流路は、一般にウエハーをわたって半径方向に向か
う。
加えて、真空プロセスチャンバー14の小さな容積及び
約0.5トル乃至大気圧近くの有用な高い圧力範囲もま
た、ウエハー上の均一な沈積を伴うウエハー15の中央か
ら外側への半径方向の均一な流れと、ウエハー上以外に
おける沈積をおこわないパージイングを提供する傾向に
寄与する。
約0.5トル乃至大気圧近くの有用な高い圧力範囲もま
た、ウエハー上の均一な沈積を伴うウエハー15の中央か
ら外側への半径方向の均一な流れと、ウエハー上以外に
おける沈積をおこわないパージイングを提供する傾向に
寄与する。
マニホールドの穴96−96は、沈積のこの均一性を促進
するように設計される。穴（並びに上述したマニホール
ド温度）はまた、マニホールド外側（底）表面97での沈
積物の形成を避けるべく、及び特に、加工の間及び後で
剥がれてウエハー上に落ちるかもしれない。表面97上の
柔らかい沈積物の沈積を防ぐべく設計される。簡単に説
明すると、穴の配列は、複数の穴96−96からなるだいた
い同心の円となる。隣接する円と円の距離（円と円の間
隔）はほぼ等しく、及び各円内の穴と穴の間隔はほぼ等
しい。しかし、２（又は他の選択された数）以上の穴が
半径方向に整列しないように、パターンは不揃いに互い
違いにされる。
するように設計される。穴（並びに上述したマニホール
ド温度）はまた、マニホールド外側（底）表面97での沈
積物の形成を避けるべく、及び特に、加工の間及び後で
剥がれてウエハー上に落ちるかもしれない。表面97上の
柔らかい沈積物の沈積を防ぐべく設計される。簡単に説
明すると、穴の配列は、複数の穴96−96からなるだいた
い同心の円となる。隣接する円と円の距離（円と円の間
隔）はほぼ等しく、及び各円内の穴と穴の間隔はほぼ等
しい。しかし、２（又は他の選択された数）以上の穴が
半径方向に整列しないように、パターンは不揃いに互い
違いにされる。
すなわちマニホールドフェースプレート92内の穴は、
穴位置が半径方向の直線を成さないように円上に等間隔
に配置され、それによって、マニホールドフェースプレ
ート自体への沈積を実質的に減少させ、かつウエハー上
の均一なガス流及び沈積を可能にする。
穴位置が半径方向の直線を成さないように円上に等間隔
に配置され、それによって、マニホールドフェースプレ
ート自体への沈積を実質的に減少させ、かつウエハー上
の均一なガス流及び沈積を可能にする。
一つの実施態様において、約3400個の穴96−96が用い
られる。穴の長さは0.100〜0.150インチ、穴の直径は0.
028〜0.035インチであり、放射状に非対称の穴が中心間
隔約0.090インチで配置される。これらの寸法及び関連
する配置が、均一な流れパターンを与え、かつマニホー
ルドフェースプレート92上の沈積を実質的に減少する。
この約６インチのマニホールド直径は、約６インチほど
の大きなウエハー直径を収容するであろう。より大きな
ウエハーは、より大きなガスマニホールド26、より大き
な直径のサセプタ16及びウエハー支持フィンガー配列に
変更すること及び前述したようにランプモジュール30を
変えることによって加工されうる。
られる。穴の長さは0.100〜0.150インチ、穴の直径は0.
028〜0.035インチであり、放射状に非対称の穴が中心間
隔約0.090インチで配置される。これらの寸法及び関連
する配置が、均一な流れパターンを与え、かつマニホー
ルドフェースプレート92上の沈積を実質的に減少する。
この約６インチのマニホールド直径は、約６インチほど
の大きなウエハー直径を収容するであろう。より大きな
ウエハーは、より大きなガスマニホールド26、より大き
な直径のサセプタ16及びウエハー支持フィンガー配列に
変更すること及び前述したようにランプモジュール30を
変えることによって加工されうる。
第３図において、矢印93、95、97により示すように第
一の上方パージガス流路はカバー80及びガスマニホール
ド26内に備えられる。すなわち、RF/ガス供給デバイス3
6からのパージガス流は、入口穴98からカバー80中に入
り（矢印93）、半径方向チャンネル又は溝100中に入
り、これは次に、マニホールドチャンバー90と同心円的
であり、及びその少し上かつ外側にある、カバーに形成
された環状溝102中に入る（矢印95）。リング流れ転向
手段104が、マニホールドプレート縁105内に同心的に取
り付けられ、マニホールド縁の内側に周縁チャンネル10
6を形成し、これはマニホールドフェースプレート92内
の開口98の三つの外側列に環状チャンネル102を接続す
る。
一の上方パージガス流路はカバー80及びガスマニホール
ド26内に備えられる。すなわち、RF/ガス供給デバイス3
6からのパージガス流は、入口穴98からカバー80中に入
り（矢印93）、半径方向チャンネル又は溝100中に入
り、これは次に、マニホールドチャンバー90と同心円的
であり、及びその少し上かつ外側にある、カバーに形成
された環状溝102中に入る（矢印95）。リング流れ転向
手段104が、マニホールドプレート縁105内に同心的に取
り付けられ、マニホールド縁の内側に周縁チャンネル10
6を形成し、これはマニホールドフェースプレート92内
の開口98の三つの外側列に環状チャンネル102を接続す
る。
第４図に示すように、パージ穴108−108は、プロセス
ガス穴106−106と同様に、ほぼ同心の円のように、そし
て円と円のほぼ等しい距離で配置される。円内の穴の間
隔は、パージ穴108−108の位置が互い違いの半径方向線
をなすように、即ち二つの隣接するパージ穴が一つの半
径方向線に沿って存在しないように選択される。上述の
例示したマニホールドにおいて、ガスは約600個の穴か
ら分散され下記のパージ穴寸法が用いられる：円と円の
間隔0.090インチ、穴直径0.025インチ、穴長さ0.040イ
ンチ。
ガス穴106−106と同様に、ほぼ同心の円のように、そし
て円と円のほぼ等しい距離で配置される。円内の穴の間
隔は、パージ穴108−108の位置が互い違いの半径方向線
をなすように、即ち二つの隣接するパージ穴が一つの半
径方向線に沿って存在しないように選択される。上述の
例示したマニホールドにおいて、ガスは約600個の穴か
ら分散され下記のパージ穴寸法が用いられる：円と円の
間隔0.090インチ、穴直径0.025インチ、穴長さ0.040イ
ンチ。
第２図において、第二の下方パージ流路101、103、10
5が、ハウジング12の内側に形成された入口穴110を経由
して備えられ、これは石英窓70のすぐ上のプロセスチャ
ンバーの下方セクションに対して一般に同心円に形成さ
れる環状チャンネル112に接続する、つまり連通する。
チャンネル112は、チャンバー13の下方領域に対して間
隔を置かれた穴又は同等物であり、石英窓70において均
一に（矢印103）、ウエハー15の下方端の周りで均一に
（矢印105）、及び水平石英カバープレート114（これは
ウエハー加工チャンバー14のすぐ下のチャンバー13を取
り囲む）において均一に下方パージガスを供給する。第
１図において、プレート114は、環状ガス出口チャンネ
ル118と一列になっている穴116の環状パターンを含む。
このチャンネルは、出口穴121を経由して慣用の真空ポ
ンプ系（図示せず）に接続され、これはチャンバー内を
真空にし、使用済ガス及び同伴ガス生成物をチャンバー
から排出する。
5が、ハウジング12の内側に形成された入口穴110を経由
して備えられ、これは石英窓70のすぐ上のプロセスチャ
ンバーの下方セクションに対して一般に同心円に形成さ
れる環状チャンネル112に接続する、つまり連通する。
チャンネル112は、チャンバー13の下方領域に対して間
隔を置かれた穴又は同等物であり、石英窓70において均
一に（矢印103）、ウエハー15の下方端の周りで均一に
（矢印105）、及び水平石英カバープレート114（これは
ウエハー加工チャンバー14のすぐ下のチャンバー13を取
り囲む）において均一に下方パージガスを供給する。第
１図において、プレート114は、環状ガス出口チャンネ
ル118と一列になっている穴116の環状パターンを含む。
このチャンネルは、出口穴121を経由して慣用の真空ポ
ンプ系（図示せず）に接続され、これはチャンバー内を
真空にし、使用済ガス及び同伴ガス生成物をチャンバー
から排出する。
上述したように（第３図参照）、上方パージガス流
は、入口98（矢印93）、チャンネル100、102及び106
（矢印95）を通り、そして加工位置のウエハー15の外側
上端においてパージリング開口108−108（矢印97）から
出る。同時に（第２図参照）、下方パージガス流は、入
口110（矢印101）及び環状リング112をとおり石英窓70
を横切り、窓をきれいに掃き（矢印103）そして上方
へ、ウエハー15の下方の末端にある底端に向かう（矢印
105）。第３図において、上方及び下方ガスパージ流97
及び105は、ウエハーの端で合流し、矢印107で示すよう
にプレート114を横切って外側に流れ、穴116を通って環
状排出チャンネル118に入り、流路109（第２図）に沿っ
てチャンバーから出る。この上方及び下方の合流流れパ
ターンは、石英窓70をきれいに保つだけでなく、使用済
みの沈積ガス、同伴粒子などをチャンバー13から除去す
る。内側石英窓チャンバー表面及びウエハー周端に合わ
せた二元の上方及び下方パージ流の組み合わせ、及び極
めて高いチャンバー圧（PECVDにとては異例に高い）
は、極めて効果的なパージを提供し、かつウエハーの外
での沈積を防止する。
は、入口98（矢印93）、チャンネル100、102及び106
（矢印95）を通り、そして加工位置のウエハー15の外側
上端においてパージリング開口108−108（矢印97）から
出る。同時に（第２図参照）、下方パージガス流は、入
口110（矢印101）及び環状リング112をとおり石英窓70
を横切り、窓をきれいに掃き（矢印103）そして上方
へ、ウエハー15の下方の末端にある底端に向かう（矢印
105）。第３図において、上方及び下方ガスパージ流97
及び105は、ウエハーの端で合流し、矢印107で示すよう
にプレート114を横切って外側に流れ、穴116を通って環
状排出チャンネル118に入り、流路109（第２図）に沿っ
てチャンバーから出る。この上方及び下方の合流流れパ
ターンは、石英窓70をきれいに保つだけでなく、使用済
みの沈積ガス、同伴粒子などをチャンバー13から除去す
る。内側石英窓チャンバー表面及びウエハー周端に合わ
せた二元の上方及び下方パージ流の組み合わせ、及び極
めて高いチャンバー圧（PECVDにとては異例に高い）
は、極めて効果的なパージを提供し、かつウエハーの外
での沈積を防止する。
同様に重要な均一な半径方向のガス流が、多数の、例
えば５つの穴116−116によってウエハー15をわたるよう
に与えられ、この穴116−116はウエハー15の周縁におい
て分散板114中に形成される。これらの穴116は、より大
きな半円形の排出チャンネル118に連通し、後者は単一
の出口接続121を経由して真空排出ポンプ系に接続され
る。チャンネル118は、その比較的大きな容積のゆえ
に、穴116−116に対して大きなコンダクタンスを有し、
このことは単純な単一点ポンプ接続を用いてウエハーか
ら半径方向に全ての点における均一なポンピングを提供
する。ガスマニホールド26により与えられる均一ガス流
分散流入パターンの組み合わせで、すべての圧力におい
てウエハー15をわたる均一ガス流を提供し、よって例え
ば200トル以上の極めて高いチャンバー圧力においてさ
え均一な沈積を提供する。
えば５つの穴116−116によってウエハー15をわたるよう
に与えられ、この穴116−116はウエハー15の周縁におい
て分散板114中に形成される。これらの穴116は、より大
きな半円形の排出チャンネル118に連通し、後者は単一
の出口接続121を経由して真空排出ポンプ系に接続され
る。チャンネル118は、その比較的大きな容積のゆえ
に、穴116−116に対して大きなコンダクタンスを有し、
このことは単純な単一点ポンプ接続を用いてウエハーか
ら半径方向に全ての点における均一なポンピングを提供
する。ガスマニホールド26により与えられる均一ガス流
分散流入パターンの組み合わせで、すべての圧力におい
てウエハー15をわたる均一ガス流を提供し、よって例え
ば200トル以上の極めて高いチャンバー圧力においてさ
え均一な沈積を提供する。
またガスマニホールド26は、異例に高い圧力において
均一グロー放電プラズマのための電極として使用でき、
これは極めて高い沈積速度及び効果的パージ流の両者を
可能にする。
均一グロー放電プラズマのための電極として使用でき、
これは極めて高い沈積速度及び効果的パージ流の両者を
可能にする。
C.多様な加工能力と、ある種の重要な特徴の関連性 反応器10の重要な特徴は下記を包含する：（１）広い
範囲の運転圧力及び特に高い圧力領域、（２）サセプタ
／ウエハーの温度均一性、（３）均一な流れ分散、
（４）電極（マニホールドフェースプレート92及びサセ
プタ16）間の平行性の可変な密な間隔、及び（５）マニ
ホールドフェースプレート内部／外部の表面の温度の制
御。
範囲の運転圧力及び特に高い圧力領域、（２）サセプタ
／ウエハーの温度均一性、（３）均一な流れ分散、
（４）電極（マニホールドフェースプレート92及びサセ
プタ16）間の平行性の可変な密な間隔、及び（５）マニ
ホールドフェースプレート内部／外部の表面の温度の制
御。
上述の特徴は、幅広い加工能力を反応器10に提供す
る。典型的にはこれら特徴の少なくとも幾つかが、本反
応器が使用されてきた加工の各タイプにとって非常に重
要である。より詳しくは、広範囲の使用可能な運転圧力
と電極（マニホールドフェースプレート92及びサセプタ
16）の平行性の可変な密な間隔は、自己清掃のためによ
り、重要な特徴の二つである。
る。典型的にはこれら特徴の少なくとも幾つかが、本反
応器が使用されてきた加工の各タイプにとって非常に重
要である。より詳しくは、広範囲の使用可能な運転圧力
と電極（マニホールドフェースプレート92及びサセプタ
16）の平行性の可変な密な間隔は、自己清掃のためによ
り、重要な特徴の二つである。
上記電極（マニホールドフェースプレート92及びサセ
プタ16）は、それぞれ、ガス入口マニホールド電極及び
それに隣接する電極とも称する。
プタ16）は、それぞれ、ガス入口マニホールド電極及び
それに隣接する電極とも称する。
II.酸化物沈積及び多段階現場平面化（planarization）
方法 ここで述べる加工段階及び多段階加工シーケンスは、
反応器10で行われた。オゾン及びTEOSのような温度に敏
感なガスを用いる多段階加工、及びCVD、PECVD、エッチ
ング、及び現場自己清掃のような種々の工程を行う能力
は、反応器10を他にないほどに好ましいものとする。し
かしながら、ここでのこの方法の開示は、単一のプロセ
ス専用の反応器を含む他の反応器において、上記プロセ
スシーケンスを当業者が行うことを可能にするであろ
う。
方法 ここで述べる加工段階及び多段階加工シーケンスは、
反応器10で行われた。オゾン及びTEOSのような温度に敏
感なガスを用いる多段階加工、及びCVD、PECVD、エッチ
ング、及び現場自己清掃のような種々の工程を行う能力
は、反応器10を他にないほどに好ましいものとする。し
かしながら、ここでのこの方法の開示は、単一のプロセ
ス専用の反応器を含む他の反応器において、上記プロセ
スシーケンスを当業者が行うことを可能にするであろ
う。
A.コンフォーマルなSiO2のオゾンTEOS熱的CVD オゾンTEOSに基づく酸化物沈積は、約200〜500℃のウ
エハー温度及び10〜200トル、好ましくは約40〜120トル
の高い圧力を与えるために放射加熱を用いて、改善され
た高度にコンフォーマルな（約100％）二酸化珪素に基
づくコーティングが反応物TEOS及びオゾンの比較的低温
での熱的化学的蒸着により形成されるという発見に部分
的に基づく。オゾンは反応動力学の活性化エネルギーを
下げ、約200〜500℃の比較的低温でTEOSより二酸化珪素
を形成する。
エハー温度及び10〜200トル、好ましくは約40〜120トル
の高い圧力を与えるために放射加熱を用いて、改善され
た高度にコンフォーマルな（約100％）二酸化珪素に基
づくコーティングが反応物TEOS及びオゾンの比較的低温
での熱的化学的蒸着により形成されるという発見に部分
的に基づく。オゾンは反応動力学の活性化エネルギーを
下げ、約200〜500℃の比較的低温でTEOSより二酸化珪素
を形成する。
市販の高圧コロナ放電オゾン発生器が用いられて、酸
素中４〜８重量％オゾン（O3）の混合物をガス分散手段
に供給する。また、ヘリウムキャリヤガスは液状テトラ
エチルオルトシリケート（TEOS）中に吹き込まれて、TE
OSを気化し、そしてHeキャリアガス中に希釈された気体
状TEOSをガス分散手段に供給してオゾン及びTEOSガス混
合物となす。高度にコンフォーマルな二酸化珪素コーテ
ィングは空隙、突出点及び他の立方的不揃いを埋め、そ
れによって本質的に平坦な表面を与える。
素中４〜８重量％オゾン（O3）の混合物をガス分散手段
に供給する。また、ヘリウムキャリヤガスは液状テトラ
エチルオルトシリケート（TEOS）中に吹き込まれて、TE
OSを気化し、そしてHeキャリアガス中に希釈された気体
状TEOSをガス分散手段に供給してオゾン及びTEOSガス混
合物となす。高度にコンフォーマルな二酸化珪素コーテ
ィングは空隙、突出点及び他の立方的不揃いを埋め、そ
れによって本質的に平坦な表面を与える。
一つの実施態様において、オゾンは２〜3slmの流速で
供給され、ヘリウムキャリアガス流速は50sccm〜1.5slm
であり、チャンバー圧力は40〜120トルであり、ウエハ
ー温度は375℃±20℃であり、それによって高度にコン
フォーマルな、ドープされていない二酸化珪素コーティ
ングが3000オングストローム／分の沈積速度で提供され
る。
供給され、ヘリウムキャリアガス流速は50sccm〜1.5slm
であり、チャンバー圧力は40〜120トルであり、ウエハ
ー温度は375℃±20℃であり、それによって高度にコン
フォーマルな、ドープされていない二酸化珪素コーティ
ングが3000オングストローム／分の沈積速度で提供され
る。
反応器10を用いてヘリウムガス（TEOSのためのキャリ
ア）のここで企図する有用な流速範囲は、約100sccm
（１分間当たりの標準立方センチメートル）乃至5slm
（１分間当たりの標準リットル）である。オゾンO3流
は、約100sccm〜10slmの流速で流れる酸素中４〜８重量
％オゾンの組成物によって供給される。パージガスを含
まない総ガス流速は典型的には200sccm〜15slmの範囲で
あることができる。
ア）のここで企図する有用な流速範囲は、約100sccm
（１分間当たりの標準立方センチメートル）乃至5slm
（１分間当たりの標準リットル）である。オゾンO3流
は、約100sccm〜10slmの流速で流れる酸素中４〜８重量
％オゾンの組成物によって供給される。パージガスを含
まない総ガス流速は典型的には200sccm〜15slmの範囲で
あることができる。
反応器10のガスマニホールド26は、TEOSの分解及びTE
OSとオゾンとの反応を防ぐため及びガスマニホールド内
でのTEOSの凝縮を防ぐためにガスマニホールド26の内部
表面を約35〜75℃の狭い範囲すなわち約75℃より低い温
度に維持すべく、その中の通路に循環される20〜50℃の
脱イオン水によって制御される。
OSとオゾンとの反応を防ぐため及びガスマニホールド内
でのTEOSの凝縮を防ぐためにガスマニホールド26の内部
表面を約35〜75℃の狭い範囲すなわち約75℃より低い温
度に維持すべく、その中の通路に循環される20〜50℃の
脱イオン水によって制御される。
温度制御されたマニホールドフェースプレート92と基
板15の間の距離は好ましくは、約1cm以下である。1cm以
下のこの距離は、プラズマまたは気体状反応物をガスマ
ニホールド26とウエハー15の間に閉じ込める。このこと
は反応効率を増し、反応（沈積）速度を上げ、またウエ
ハー以外のあらゆる所における沈積を防ぐことを助け
る。
板15の間の距離は好ましくは、約1cm以下である。1cm以
下のこの距離は、プラズマまたは気体状反応物をガスマ
ニホールド26とウエハー15の間に閉じ込める。このこと
は反応効率を増し、反応（沈積）速度を上げ、またウエ
ハー以外のあらゆる所における沈積を防ぐことを助け
る。
上述のように、オゾンTEOS熱的CVDプロセスは、異例
に高い沈積チャンバー圧を用いる。すなわち、好ましく
は少なくとも10トル、特に約20〜200トルの圧力が用い
られる。この範囲の下限でさえ、TEOSを用いるプロセス
で通常用いられる総圧力の20倍高い、高い圧力は、使用
できる反応物種の密度を増し、よって高い沈積速度を与
える。
に高い沈積チャンバー圧を用いる。すなわち、好ましく
は少なくとも10トル、特に約20〜200トルの圧力が用い
られる。この範囲の下限でさえ、TEOSを用いるプロセス
で通常用いられる総圧力の20倍高い、高い圧力は、使用
できる反応物種の密度を増し、よって高い沈積速度を与
える。
さらに、高い圧の使用は、効果的なパージを可能にす
る。高いパージ流速は、チャンバー表面への望ましくな
い沈積なしに廃ガス、同伴粒状物などを除去する能力を
改善する。前述の底パージ流は、サセプタの底面をわた
って半径方向に外側に掃く。この底流は、ウエハー周縁
において下向に向けられる上部パージ流と合流する。合
流した流れは、ウエハーの周縁から半径方向に外側に流
れて、沈積ガスが半径方向に均一に外側に流れるように
し、そして極めて高い流速でチャンバーの排出系から出
る。例えば有用な上部パージガス流速（好ましくは窒
素）は１〜10slmであることができ、底部パージガス流
速（やはり窒素）は１〜20slmであることができる。こ
れらの高い圧、高流速の上部及び底部流は、ウエハー上
部における均一な沈積ガスの分布を邪魔することなく、
あらゆる所における望ましくないガス及び粒状物をもパ
ージする。
る。高いパージ流速は、チャンバー表面への望ましくな
い沈積なしに廃ガス、同伴粒状物などを除去する能力を
改善する。前述の底パージ流は、サセプタの底面をわた
って半径方向に外側に掃く。この底流は、ウエハー周縁
において下向に向けられる上部パージ流と合流する。合
流した流れは、ウエハーの周縁から半径方向に外側に流
れて、沈積ガスが半径方向に均一に外側に流れるように
し、そして極めて高い流速でチャンバーの排出系から出
る。例えば有用な上部パージガス流速（好ましくは窒
素）は１〜10slmであることができ、底部パージガス流
速（やはり窒素）は１〜20slmであることができる。こ
れらの高い圧、高流速の上部及び底部流は、ウエハー上
部における均一な沈積ガスの分布を邪魔することなく、
あらゆる所における望ましくないガス及び粒状物をもパ
ージする。
上述のガス流、チャンバー圧及び得られたチャンバー
温度は、約500〜4000オングストローム／分の二酸化珪
素沈積速度を与えた。
温度は、約500〜4000オングストローム／分の二酸化珪
素沈積速度を与えた。
500及び4000オングストローム／分の有用な沈積速度
が200〜500℃の対応する温度で達成されたが、沈積速度
は約375℃±20℃でピークを示す。このピークよりも上
又は下での低減した沈積は、基板の表面における好まし
くない反応動力学の結果である。偶然にも、このピーク
温度はまた、アルミニウム含有多層配線構造のための約
400℃という最高加工温度に近い。約400℃より上では、
アルミニウム中で小丘が生じ、約500℃より上でアルミ
ニウムが軟化する。
が200〜500℃の対応する温度で達成されたが、沈積速度
は約375℃±20℃でピークを示す。このピークよりも上
又は下での低減した沈積は、基板の表面における好まし
くない反応動力学の結果である。偶然にも、このピーク
温度はまた、アルミニウム含有多層配線構造のための約
400℃という最高加工温度に近い。約400℃より上では、
アルミニウム中で小丘が生じ、約500℃より上でアルミ
ニウムが軟化する。
2:1の（オゾン及び酸素）：ヘリウム流速化（酸素中
８重量％オゾンの2slm:1slmのHeキャリヤ及びTEOS）を
用いると、80トンのチャンバー圧及び375℃のウエハー
表面温度において（35℃のTEOS温度を用いて）沈積速度
は3000オングストローム／分でピークに達し、より高い
圧で極わずかに増えた。80トルで温度を200−375℃に下
げると、沈積速度は各々1000−3000オングストローム／
分に下がる。20トルにおいて200−375℃の温度は、500
−1000オングストローム／分の沈積速度を与える。約12
0トルより上の圧力では、気相反応は粒状物を増す。こ
のことは、ウエハー温度を下げるか又は希釈剤流速を上
げることによって制御できるが、これらの工程は沈積速
度を低下させることになる。
８重量％オゾンの2slm:1slmのHeキャリヤ及びTEOS）を
用いると、80トンのチャンバー圧及び375℃のウエハー
表面温度において（35℃のTEOS温度を用いて）沈積速度
は3000オングストローム／分でピークに達し、より高い
圧で極わずかに増えた。80トルで温度を200−375℃に下
げると、沈積速度は各々1000−3000オングストローム／
分に下がる。20トルにおいて200−375℃の温度は、500
−1000オングストローム／分の沈積速度を与える。約12
0トルより上の圧力では、気相反応は粒状物を増す。こ
のことは、ウエハー温度を下げるか又は希釈剤流速を上
げることによって制御できるが、これらの工程は沈積速
度を低下させることになる。
また、この高度な整合性（コンフォーマリティ）の適
用範囲は、ドープされていない酸化物コーティングを用
いて提供される。慣用のプロセスでは、リフローイング
（被着した被覆を溶融させること）を使って沈積された
酸化物を平滑にし、及び、燐又は硼素ドーピング（珪燐
酸ガラス（PSG）、珪酸硼素ガラス（BSG）及び珪酸硼素
燐ガラス（BPSG）を組み込んで上記リフローイングする
温度を下げる。本発明の熱的CVDプロセスはリフローイ
ングの必要がなく、よってPSG、BSG及びBPSGの使用及び
関連する問題、例えばアルミニウム腐食を解消する。し
かし、所望するならば、本発明の熱的CVDプロセスにお
いて、コンフォーマルな酸化物を、TMP（テトラメチル
ホスファイト）及び／又はTMB（テトラメチルボレー
ト）のような反応物を混入させることによって例えば１
〜10重量％の燐及び／又は硼素という低レベルでドープ
することができる。この低濃度ドーピングレベルは十分
なリフローイング特性を提供する。
用範囲は、ドープされていない酸化物コーティングを用
いて提供される。慣用のプロセスでは、リフローイング
（被着した被覆を溶融させること）を使って沈積された
酸化物を平滑にし、及び、燐又は硼素ドーピング（珪燐
酸ガラス（PSG）、珪酸硼素ガラス（BSG）及び珪酸硼素
燐ガラス（BPSG）を組み込んで上記リフローイングする
温度を下げる。本発明の熱的CVDプロセスはリフローイ
ングの必要がなく、よってPSG、BSG及びBPSGの使用及び
関連する問題、例えばアルミニウム腐食を解消する。し
かし、所望するならば、本発明の熱的CVDプロセスにお
いて、コンフォーマルな酸化物を、TMP（テトラメチル
ホスファイト）及び／又はTMB（テトラメチルボレー
ト）のような反応物を混入させることによって例えば１
〜10重量％の燐及び／又は硼素という低レベルでドープ
することができる。この低濃度ドーピングレベルは十分
なリフローイング特性を提供する。
B.SiO2のプラズマ促進されたTEOS CVD PECVD酸化物沈積プロセスは、TEOS、酸素、及び希釈
剤の在る又は無いヘリウムのようなキャリアガスから形
成されたプラズマを用いる。このプロセスは、約１〜約
50トルの沈積チャンバー圧、約100〜1000sccmの酸素流
速、100〜1500sccmの不活性キャリアガス（ヘリウム）
流速、200sccm〜2.2リットル／分の総ガス流速（パージ
ガスを含まず）、及び約６インチ直径のガス分散板陰極
への約200〜400ワットのRFパワーを用いる。ガスマニホ
ールド26におけるパワー密度は、擬平行プレート構造に
ついて計算して約１ワット/cm2である。垂直に備えられ
たランプの環状配置によって、放射エネルギーは下から
サセプタに向けられて、沈積プラズマを発生させウエハ
ー表面を300〜500℃に加熱する。１〜15slmの上部パー
ジガス（窒素とヘリウムの混合物）流速及び１〜20slm
の下部パージガス（窒素のみ）流速が用いられ、それぞ
れ好ましくは2.5slm及び10slmである。これらパラメー
タは、約5000〜10000オングストローム／分のSiO2沈積
速度を与える。典型的には、電極92（マニホールドフェ
ースプレート）と16（サセプタ）の間隔は、0.4≦ｄ≦1
cmのおよその範囲にある。
剤の在る又は無いヘリウムのようなキャリアガスから形
成されたプラズマを用いる。このプロセスは、約１〜約
50トルの沈積チャンバー圧、約100〜1000sccmの酸素流
速、100〜1500sccmの不活性キャリアガス（ヘリウム）
流速、200sccm〜2.2リットル／分の総ガス流速（パージ
ガスを含まず）、及び約６インチ直径のガス分散板陰極
への約200〜400ワットのRFパワーを用いる。ガスマニホ
ールド26におけるパワー密度は、擬平行プレート構造に
ついて計算して約１ワット/cm2である。垂直に備えられ
たランプの環状配置によって、放射エネルギーは下から
サセプタに向けられて、沈積プラズマを発生させウエハ
ー表面を300〜500℃に加熱する。１〜15slmの上部パー
ジガス（窒素とヘリウムの混合物）流速及び１〜20slm
の下部パージガス（窒素のみ）流速が用いられ、それぞ
れ好ましくは2.5slm及び10slmである。これらパラメー
タは、約5000〜10000オングストローム／分のSiO2沈積
速度を与える。典型的には、電極92（マニホールドフェ
ースプレート）と16（サセプタ）の間隔は、0.4≦ｄ≦1
cmのおよその範囲にある。
６インチウエハーのためのPECVD酸化物沈積工程のた
めの有用な操作パラメータは、600sccm酸素、900sccmヘ
リウム、総流速16000sccm（パージを含む；パージを除
くと1500sccm）、10±２トル圧、及び375±20℃ウエハ
ー温度を含む。このパラメータは、ガス分散液とウエハ
ー表面との間隔ｄ≒0.5cmにおいて約8500オングストロ
ーム／分のSiO2沈積速度を提供した。
めの有用な操作パラメータは、600sccm酸素、900sccmヘ
リウム、総流速16000sccm（パージを含む；パージを除
くと1500sccm）、10±２トル圧、及び375±20℃ウエハ
ー温度を含む。このパラメータは、ガス分散液とウエハ
ー表面との間隔ｄ≒0.5cmにおいて約8500オングストロ
ーム／分のSiO2沈積速度を提供した。
TEOSガス化学に基づき、及びコンフォーマルな二酸化
物を沈積するためのオゾンTEOSプロセスと類似している
が異なるチャンバー要件を有する、上述の酸化物沈積の
ための高圧PECVD TEOSプロセスは、明らかに、多用途
チャンバー10の使用を可能にするのみでなく、好ましい
ものとする。なぜなら、チャンバー10は両プロセスを行
うことができるからである。
物を沈積するためのオゾンTEOSプロセスと類似している
が異なるチャンバー要件を有する、上述の酸化物沈積の
ための高圧PECVD TEOSプロセスは、明らかに、多用途
チャンバー10の使用を可能にするのみでなく、好ましい
ものとする。なぜなら、チャンバー10は両プロセスを行
うことができるからである。
本発明のPECVD TEOS酸化物沈積プロセスは、CVD沈積
された二酸化珪素層において改良された沈積速度、ヒビ
割れ抵抗性及び物理的及び電気的特性を与える。本発明
はまた、二酸化珪素を沈積する改善された方法を提供
し、それにより改善された工程適用範囲、及び沈積され
た層のより低い応力及びより高いヒビ割れ抵抗性が得ら
れる。
された二酸化珪素層において改良された沈積速度、ヒビ
割れ抵抗性及び物理的及び電気的特性を与える。本発明
はまた、二酸化珪素を沈積する改善された方法を提供
し、それにより改善された工程適用範囲、及び沈積され
た層のより低い応力及びより高いヒビ割れ抵抗性が得ら
れる。
C.二工程平面化プロセス。
該プロセスは、スピンオングラス、及びエッチバック
によるポリイミド沈積を用いる慣用の方法のような二酸
化珪素を平面化する慣用の方法を改善したものである。
によるポリイミド沈積を用いる慣用の方法のような二酸
化珪素を平面化する慣用の方法を改善したものである。
この平面化シーケンスは、まず誘電層を本質的に平面
化するために前述のオゾンTEOST酸化物沈積プロセスを
用い、次に平面化プロセスを完結するために好ましくは
高エッチ速度で等方的湿式又は乾式エッチを用いること
を含む、種々の湿式又は乾式エッチ工程と組み合わせた
上述のオゾンTEOSによるコンフォーマルな酸化物沈積の
組み合わせは、予期せざることにコンフォーマルな平面
化された誘電層を与え、これは現在開発されまた従来開
発されるであろう小サイズの多層金属配線構造において
良好に働く。次の記載は、同じ多工程チャンバー10にお
いて現場で実施することのできる好ましい乾式等方的エ
ッチプロセスについてである。
化するために前述のオゾンTEOST酸化物沈積プロセスを
用い、次に平面化プロセスを完結するために好ましくは
高エッチ速度で等方的湿式又は乾式エッチを用いること
を含む、種々の湿式又は乾式エッチ工程と組み合わせた
上述のオゾンTEOSによるコンフォーマルな酸化物沈積の
組み合わせは、予期せざることにコンフォーマルな平面
化された誘電層を与え、これは現在開発されまた従来開
発されるであろう小サイズの多層金属配線構造において
良好に働く。次の記載は、同じ多工程チャンバー10にお
いて現場で実施することのできる好ましい乾式等方的エ
ッチプロセスについてである。
D.三工程平面化プロセス このプロセスは、先ず二酸化珪素の層を好ましくは高
沈積速度で形成すること、第二に高度にコンフォーマル
な酸化物コーティングを形成するために前述のオゾンTE
OSによるコンフォーマルな酸化物沈積を用いること、次
に第三に平面化プロセスを迅速に完結するために、好ま
しくは高速の等方的エッチシーケンスを用いることを含
む。
沈積速度で形成すること、第二に高度にコンフォーマル
な酸化物コーティングを形成するために前述のオゾンTE
OSによるコンフォーマルな酸化物沈積を用いること、次
に第三に平面化プロセスを迅速に完結するために、好ま
しくは高速の等方的エッチシーケンスを用いることを含
む。
前述のPECVD TEOSプロセスは、第一の高速酸化物沈
積工程に好ましいプロセスである。
積工程に好ましいプロセスである。
好ましい第三工程、すなわち好ましい高速等方的エッ
チプロセスは、約100〜500℃、好ましくは200〜400℃の
範囲の温度のチャンバーにおいて、プラズマを安定化す
るようなヘリウムといったドーピングガス中のNF3、C
F4、C2F6、C4F8、CHF3及び／又は他のフッ化ガスから選
択されたガスから形成されたプラズマに、存在する二酸
化珪素表面を曝することを含む。（ヘリウム及び／又は
酸素を混入させて、炭素を持つガスを形成することがで
きる。）これらのガスについての総ガスチャンバー圧
は、通常約200ミリトル〜20トルの範囲であろう。好ま
しい範囲は500ミリトル〜10トルである。プラズマの総
ガス流速は、当業者が容易に決定できる。しかし、運転
できる205sccm〜3.5slmの範囲が、上述した多段階プロ
セスCVD/PECVD反応器に開示した装置にとって有用であ
ると判った。好ましい総ガス流速は、約170sccm〜1.25s
lmである。NF3（又はC2F6）ガスにとって有用な範囲
は、約10sccm〜500sccm、好ましくは70〜200sccmであ
る。ドーピングガス（通常はヘリウム）自体の流速は、
約10sccm〜3.5slm、好ましくは100sccm〜1slmである。
約0.5〜１ワット/cm2のRFパワー密度が用いられ、500℃
未満好ましくは200〜400℃の基板温度を与えるべくラン
プモジュールからの放射パワーが伴う。約0.4インチの
電極間隔が用いられる。
チプロセスは、約100〜500℃、好ましくは200〜400℃の
範囲の温度のチャンバーにおいて、プラズマを安定化す
るようなヘリウムといったドーピングガス中のNF3、C
F4、C2F6、C4F8、CHF3及び／又は他のフッ化ガスから選
択されたガスから形成されたプラズマに、存在する二酸
化珪素表面を曝することを含む。（ヘリウム及び／又は
酸素を混入させて、炭素を持つガスを形成することがで
きる。）これらのガスについての総ガスチャンバー圧
は、通常約200ミリトル〜20トルの範囲であろう。好ま
しい範囲は500ミリトル〜10トルである。プラズマの総
ガス流速は、当業者が容易に決定できる。しかし、運転
できる205sccm〜3.5slmの範囲が、上述した多段階プロ
セスCVD/PECVD反応器に開示した装置にとって有用であ
ると判った。好ましい総ガス流速は、約170sccm〜1.25s
lmである。NF3（又はC2F6）ガスにとって有用な範囲
は、約10sccm〜500sccm、好ましくは70〜200sccmであ
る。ドーピングガス（通常はヘリウム）自体の流速は、
約10sccm〜3.5slm、好ましくは100sccm〜1slmである。
約0.5〜１ワット/cm2のRFパワー密度が用いられ、500℃
未満好ましくは200〜400℃の基板温度を与えるべくラン
プモジュールからの放射パワーが伴う。約0.4インチの
電極間隔が用いられる。
用いられる比較的高い温度において、二酸化珪素の迅
速で正確な等方性エッチングが達成されることが見出さ
れた。より詳しくは、500オングストローム／分乃至１
ミクロン／分のエッチング速度が得られ、そこでエッチ
ングは等方的に行われ、平滑である。
速で正確な等方性エッチングが達成されることが見出さ
れた。より詳しくは、500オングストローム／分乃至１
ミクロン／分のエッチング速度が得られ、そこでエッチ
ングは等方的に行われ、平滑である。
この等方的エッチプロセスは、例えば金属接触を形成
するためにも一般に有用であるが、前述したようなSiO2
の工程で得られる層のプロフィール制御を与えるために
有用である。特にこの均一高速等方的エッチは、SiO2沈
積から得られた実質的に平面化された外形を更に平面化
する利点を持つ。
するためにも一般に有用であるが、前述したようなSiO2
の工程で得られる層のプロフィール制御を与えるために
有用である。特にこの均一高速等方的エッチは、SiO2沈
積から得られた実質的に平面化された外形を更に平面化
する利点を持つ。
この高速等方的エッチ工程は、二つの前述の二酸化珪
素沈積工程に用いられたのと同じ反応器において現場で
行われた。従って、この好ましいシーケンスは、小さな
サイズの段、溝などを含む非平面層上にさえ平面化され
た二酸化珪素層を形成するための一体化された現場三工
程プロセスを提供する。TEOS及びオゾンに基づく熱的CV
Dによるコンフォーマルな酸化物沈積工程、高速PECVD酸
化物沈積工程と高速エッチング工程の使用との組み合わ
せにおいて、三工程すべてに同じチャンバーを用いるこ
とは迅速かつ高生産量の平面化プロセスを与え、これは
また、汚染及びウエハー損傷、及びウエハーを繰り返し
取扱い、一つのチャンバーから他のチャンバーへと移す
時に生じる他の問題を被ることが少ない。
素沈積工程に用いられたのと同じ反応器において現場で
行われた。従って、この好ましいシーケンスは、小さな
サイズの段、溝などを含む非平面層上にさえ平面化され
た二酸化珪素層を形成するための一体化された現場三工
程プロセスを提供する。TEOS及びオゾンに基づく熱的CV
Dによるコンフォーマルな酸化物沈積工程、高速PECVD酸
化物沈積工程と高速エッチング工程の使用との組み合わ
せにおいて、三工程すべてに同じチャンバーを用いるこ
とは迅速かつ高生産量の平面化プロセスを与え、これは
また、汚染及びウエハー損傷、及びウエハーを繰り返し
取扱い、一つのチャンバーから他のチャンバーへと移す
時に生じる他の問題を被ることが少ない。
また、上述の三工程現場プロセスは、二酸化珪素のた
めの本発明の平面化プロセスの好ましい実施態様である
が、オゾンTEOS熱的CVD工程（第二工程）は、他の誘電
コーティング及び他の等方的エッチプロセスと組み合わ
せて用いることができる。例えば、CVD又は他の方法に
より形成された二酸化珪素又は窒化珪素又はオキシ窒化
珪素又は他の誘電層上に高度にコンフォーマルな二酸化
珪素コーティングを沈積するためにオゾン熱的CVD第二
工程を用い、得られた本質的に平面化された層を、他の
好ましくは高速の乾式（例えばプラズマ）又は湿式化学
的等方的エッチ法を用いてエッチして平面にすることが
できる。また、本プロセスの三工程は、望む結果を得る
ために、別の順序で及び／又は繰り返して用いることが
できる。
めの本発明の平面化プロセスの好ましい実施態様である
が、オゾンTEOS熱的CVD工程（第二工程）は、他の誘電
コーティング及び他の等方的エッチプロセスと組み合わ
せて用いることができる。例えば、CVD又は他の方法に
より形成された二酸化珪素又は窒化珪素又はオキシ窒化
珪素又は他の誘電層上に高度にコンフォーマルな二酸化
珪素コーティングを沈積するためにオゾン熱的CVD第二
工程を用い、得られた本質的に平面化された層を、他の
好ましくは高速の乾式（例えばプラズマ）又は湿式化学
的等方的エッチ法を用いてエッチして平面にすることが
できる。また、本プロセスの三工程は、望む結果を得る
ために、別の順序で及び／又は繰り返して用いることが
できる。
III.チャンバー系自己清掃 本発明は、局所的チャンバー自己エッチ及び広範囲チ
ャンバー自己エッチを包含する。これら二つの相違する
現場エッチ工程又はシーケンスは、上述したガス化学と
組み合わせて本発明の幅広い圧力可動性及び可変の狭い
電極間隔を用いる。局所的エッチは、RF電極、すなわち
サセプタ16及びマニホールドフェースプレート92を製造
するために用いらる。広範囲又は広面積エッチは、下流
真空系を含めてチャンバー全体を清掃する。
ャンバー自己エッチを包含する。これら二つの相違する
現場エッチ工程又はシーケンスは、上述したガス化学と
組み合わせて本発明の幅広い圧力可動性及び可変の狭い
電極間隔を用いる。局所的エッチは、RF電極、すなわち
サセプタ16及びマニホールドフェースプレート92を製造
するために用いらる。広範囲又は広面積エッチは、下流
真空系を含めてチャンバー全体を清掃する。
そのような変化に富む能力は、どのような反応器にと
っても有利である。それは、上述のように粒子により起
こされる損傷を受けやすい極小サイズのデバイスを加工
するのに用いられる反応器10にとって特に有利である。
反応器10は慣用の反応器より比較的高い圧力で運転され
るが、それにもかかわらず、真空排出系及びスロットル
バルブまで極めての下流真空系要素に沈積する長寿命の
種を作ることがある。すなわち、本反応器10の運転は慣
用の反応器よりもきれいであり、清掃頻度は少なくても
よいが、もし必要なら真空系及び反応器チャンバーの両
者を迅速かつ頻繁に清掃する能力は、粒子汚染を防ぐた
め及びスロットルバルブのような要素の長期間の適正運
転を保証するために極めて望ましい。
っても有利である。それは、上述のように粒子により起
こされる損傷を受けやすい極小サイズのデバイスを加工
するのに用いられる反応器10にとって特に有利である。
反応器10は慣用の反応器より比較的高い圧力で運転され
るが、それにもかかわらず、真空排出系及びスロットル
バルブまで極めての下流真空系要素に沈積する長寿命の
種を作ることがある。すなわち、本反応器10の運転は慣
用の反応器よりもきれいであり、清掃頻度は少なくても
よいが、もし必要なら真空系及び反応器チャンバーの両
者を迅速かつ頻繁に清掃する能力は、粒子汚染を防ぐた
め及びスロットルバルブのような要素の長期間の適正運
転を保証するために極めて望ましい。
局所自己清掃工程又はプロセスは、フッ化炭素ガスエ
ッチ化学、比較的高い圧力及び電極16と92の間の比較的
狭い間隔（この間隔は沈積のために用いられた間隔と類
似する）を用いて、電極16及び92及び近傍のチャンバー
要素の迅速な局所的清掃のために望ましい高エッチ速度
及び安定なプラズマを与える。
ッチ化学、比較的高い圧力及び電極16と92の間の比較的
狭い間隔（この間隔は沈積のために用いられた間隔と類
似する）を用いて、電極16及び92及び近傍のチャンバー
要素の迅速な局所的清掃のために望ましい高エッチ速度
及び安定なプラズマを与える。
広範囲又は広面積自己清掃プロセスは、チャンバー並
びに真空系要素全体を高速でエッチングするために比較
的低い圧、比較的大きい電極間隔及びフッ化ガス化学を
用いる。これら要素としては、サセプタ16、マニホール
ドフェースプレート92及び関連する要素に加えて、窓7
0、流れ制御邪魔板114及びその中の排出穴116、真空排
出チャンネル118、及び一般に、付随するスロットルバ
ルブ（図示せず）までを少なくとも含む排出通路105及
び109に沿う要素を包含するが、これらに限定されな
い。
びに真空系要素全体を高速でエッチングするために比較
的低い圧、比較的大きい電極間隔及びフッ化ガス化学を
用いる。これら要素としては、サセプタ16、マニホール
ドフェースプレート92及び関連する要素に加えて、窓7
0、流れ制御邪魔板114及びその中の排出穴116、真空排
出チャンネル118、及び一般に、付随するスロットルバ
ルブ（図示せず）までを少なくとも含む排出通路105及
び109に沿う要素を包含するが、これらに限定されな
い。
沈積物は、局所的に、例えばマニホールドフェースプ
レート92上において、チャンバーのより遠い領域及び下
流におけるよりも、より速く形成される。すなわち典型
的には、局所的エッチ工程は、チャンバー及び下流全体
を清掃するために広範囲エッチ工程を用いることが必要
となる前に少なくとも数回単独で用いられる。例えば、
沈積と局所的エッチの多数のサイクルの後で総酸化物沈
積が約25ミクロンに達した時に、広範囲エッチ工程も用
いられる。この全体のプロセスシーケンスは、沈積（又
は点在エッチングを伴う沈積）、局所的エッチ、・・・
そして次に総沈積が約25ミクロンになった後の沈積、局
所的エッチ、広範囲エッチにより特徴づけられる。
レート92上において、チャンバーのより遠い領域及び下
流におけるよりも、より速く形成される。すなわち典型
的には、局所的エッチ工程は、チャンバー及び下流全体
を清掃するために広範囲エッチ工程を用いることが必要
となる前に少なくとも数回単独で用いられる。例えば、
沈積と局所的エッチの多数のサイクルの後で総酸化物沈
積が約25ミクロンに達した時に、広範囲エッチ工程も用
いられる。この全体のプロセスシーケンスは、沈積（又
は点在エッチングを伴う沈積）、局所的エッチ、・・・
そして次に総沈積が約25ミクロンになった後の沈積、局
所的エッチ、広範囲エッチにより特徴づけられる。
５インチウエハーに関する擬平行配置での好ましい実
施態様において、第一の比較的高い圧、狭い電極間隔、
高速フッ化炭素ガスエッチ工程は、チャンバーを局所的
に清掃するために、フッ化炭素と酸素のエッチンガス混
合物を２〜15トルの範囲の圧の反応器チャンバーに通じ
ること、13.56MHzの周波数で約１〜３ワット/cm2の範囲
のRFパワー密度を与えるべく約250〜650ワットのRFパワ
ーを用いること、及び約160ミルの電極間隔を用いるこ
とを含む。この局所的エッチ工程において、約1:1のC2F
6:O2流量比でC2F6とO2の混合物を用いると本発明の反応
器で最適の結果が得られることが見出された。特に約10
0sccm:100sccmの流量比が用いられる。
施態様において、第一の比較的高い圧、狭い電極間隔、
高速フッ化炭素ガスエッチ工程は、チャンバーを局所的
に清掃するために、フッ化炭素と酸素のエッチンガス混
合物を２〜15トルの範囲の圧の反応器チャンバーに通じ
ること、13.56MHzの周波数で約１〜３ワット/cm2の範囲
のRFパワー密度を与えるべく約250〜650ワットのRFパワ
ーを用いること、及び約160ミルの電極間隔を用いるこ
とを含む。この局所的エッチ工程において、約1:1のC2F
6:O2流量比でC2F6とO2の混合物を用いると本発明の反応
器で最適の結果が得られることが見出された。特に約10
0sccm:100sccmの流量比が用いられる。
５インチウエハーに関する擬平行配置での好ましい実
施態様においてはまた、第二の比較的低い圧、比較的大
きい間隔、フッ化ガス、広範囲エッチ工程は、チャンバ
ー全体及び下流要素の両者を清掃するために、約500ミ
リトル〜１トルの圧力で約50〜150sccmのの範囲の流速
で反応器チャンバーにNF3を通じること、約400ミルの電
極間隔を用いること、及び約0.5〜２ワット/cm2のRFパ
ワー密度を与えるべく約125〜500ワットの13.56MHzRFパ
ワーを用いることを含む。より低い圧力及びより大きな
電極間隔は清掃プラズマをチャンバー及び下流全体に及
ぼす又は広げることを容易にする。
施態様においてはまた、第二の比較的低い圧、比較的大
きい間隔、フッ化ガス、広範囲エッチ工程は、チャンバ
ー全体及び下流要素の両者を清掃するために、約500ミ
リトル〜１トルの圧力で約50〜150sccmのの範囲の流速
で反応器チャンバーにNF3を通じること、約400ミルの電
極間隔を用いること、及び約0.5〜２ワット/cm2のRFパ
ワー密度を与えるべく約125〜500ワットの13.56MHzRFパ
ワーを用いることを含む。より低い圧力及びより大きな
電極間隔は清掃プラズマをチャンバー及び下流全体に及
ぼす又は広げることを容易にする。
５インチウエハーの配置に関する、パワー及び流速の
ようなパラメータは、より大きな又はより小さなウエハ
ーのために容易にスケールアップ又はダウンされる。ま
た上記以外の流速及び比を本発明の反応器及び他の反応
器で用いることが考えられる。
ようなパラメータは、より大きな又はより小さなウエハ
ーのために容易にスケールアップ又はダウンされる。ま
た上記以外の流速及び比を本発明の反応器及び他の反応
器で用いることが考えられる。
反応器10を用いる局所的エッチプロセスの好ましい最
適実施態様は、10トルのチャンバー圧、2.4ワット/cm2
のパワー密度を与えるべく600ワットのRFパワー及び約1
60ミリモルの電極間隔を用いて100sccmの流速でチャン
バー中にC2F6及びO2を通じることを含む。このことは、
約１ミクロン／分の局所的エッチ速度を与える。
適実施態様は、10トルのチャンバー圧、2.4ワット/cm2
のパワー密度を与えるべく600ワットのRFパワー及び約1
60ミリモルの電極間隔を用いて100sccmの流速でチャン
バー中にC2F6及びO2を通じることを含む。このことは、
約１ミクロン／分の局所的エッチ速度を与える。
反応器10を用いる広範囲エッチプロセスの好ましい最
適実施態様は、600ミリトルのチャンバー圧、約1.2ワッ
ト/cm2のパワー密度を与えるべく約300ワットのRFパワ
ー及び約400ミル（1cm）の電極間隔を用いて100sccmの
流速でチャンバー中にNF3を流すことを含む。第二工程
の間に真空系における下流のエッチ速度を測定すること
は非常に困難であるが、経験によるとこの工程は約0.7
〜0.8ミクロン／分のエッチ速度を与える。
適実施態様は、600ミリトルのチャンバー圧、約1.2ワッ
ト/cm2のパワー密度を与えるべく約300ワットのRFパワ
ー及び約400ミル（1cm）の電極間隔を用いて100sccmの
流速でチャンバー中にNF3を流すことを含む。第二工程
の間に真空系における下流のエッチ速度を測定すること
は非常に困難であるが、経験によるとこの工程は約0.7
〜0.8ミクロン／分のエッチ速度を与える。
これら二つのプロセスの有効性の最良の指標はたぶ
ん、清掃のために必要な時間により与えられる。すなわ
ち例えば、１〜２ミクロンの範囲の合計厚さの二酸化珪
素フィルムを沈積するために前述のPECVD又は熱分解プ
ロセスを用いた後に、局所的自己清掃工程は、１〜15分
間で反応器を局所的に清掃する。酸化物沈積の合計厚さ
が25ミクロンに達したなら、広範囲自己清掃工程は約５
分間で反応器全体及び下流要素を清掃する。
ん、清掃のために必要な時間により与えられる。すなわ
ち例えば、１〜２ミクロンの範囲の合計厚さの二酸化珪
素フィルムを沈積するために前述のPECVD又は熱分解プ
ロセスを用いた後に、局所的自己清掃工程は、１〜15分
間で反応器を局所的に清掃する。酸化物沈積の合計厚さ
が25ミクロンに達したなら、広範囲自己清掃工程は約５
分間で反応器全体及び下流要素を清掃する。
下記の表は、清潔な反応器チャンバーを維持するため
のこれら自己清掃工程の順序的使用を例示する。個々の
沈積工程に関する厚さ及び得られた必要エッチ時間は、
単に例としてのものである。
のこれら自己清掃工程の順序的使用を例示する。個々の
沈積工程に関する厚さ及び得られた必要エッチ時間は、
単に例としてのものである。
本発明を種々の好ましい及び代替的実施態様との関連
で上述したが、本発明の範囲からはずれることなく多数
の変更、改変ができることは当業者に明らかである。
で上述したが、本発明の範囲からはずれることなく多数
の変更、改変ができることは当業者に明らかである。
第１図は、本発明を行うのに用いられるCVD/PECVD兼用
の反応器における好ましい実施態様の上部平面図であ
る。 第２図は、第１図の線２−２に沿う、カバーを閉めた状
態の垂直断面図（部分的には概略図）である。 第３図は、第２図の部分拡大図であって、プロセスガス
及びパージガス分散系を詳細に示す。 第４図は、ガス分散ヘッド、即ちマニホールドの部分拡
大底部平面図である。
の反応器における好ましい実施態様の上部平面図であ
る。 第２図は、第１図の線２−２に沿う、カバーを閉めた状
態の垂直断面図（部分的には概略図）である。 第３図は、第２図の部分拡大図であって、プロセスガス
及びパージガス分散系を詳細に示す。 第４図は、ガス分散ヘッド、即ちマニホールドの部分拡
大底部平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チン チョン タン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94133 サンフランシスコ ストックト ン ストリート 1830 (72)発明者 ケニス スチュワート コリンズ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95129 サン ホセ ムーアパーク 4838 (72)発明者 メイ チャン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94014 クーパーティノ イースト エ ステートス 863 (72)発明者 ジェリー ユーアン クウィ ウォン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94587 ユニオン シティ オーリック ストリート 32729 (72)発明者 ディヴィッド ニン コー ワン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ サンタ テレ サ ドライヴ 10931 (56)参考文献 特開 昭53−58490（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−235578（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−61722（ＪＰ，Ｕ)
Claims (24)
- 【請求項１】ガス入口マニホールド電極及び隣接する電
極を有する反応器チャンバーの清掃方法であって、プロ
セスが該マニホールドを介して該チャンバーに導入さ
れ、及びRFパワーを該２電極間に与えてプロセスガスを
励起させてエッチングプラズマを形成し、その清掃方法
が電極清掃工程を含み、該工程において、上記２電極の
間隔とチャンバーの圧力を、チャンバー壁をエッチング
することなくガス入口マニホールド電極及び隣接する電
極上の沈積物をエッチングして取り去る局所的プラズマ
を形成するように選択された間隔及び圧力に保持するこ
とを特徴とする反応器チャンバーの清掃方法。 - 【請求項２】電極清掃工程において保持される圧力が２
〜15トルである請求項１記載の方法。 - 【請求項３】電極清掃工程において保持される２電極の
間隔が0.4〜1cmである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】電極清掃工程においてプロセスガスがC2F6
及び酸素を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項５】電極清掃工程において２電極間に与えられ
るRFパワーが１〜３ワット/cm2のパワー密度を有する請
求項１記載の方法。 - 【請求項６】さらにチャンバー清掃工程を含み、該工程
において、ガス入口マニホールド電極と隣接する電極と
の間隔及びチャンバーの圧力を、エッチングプラズマが
チャンバー壁の沈積物をエッチングして取り去るように
選択された間隔及び圧力に保持することを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項７】電極清掃工程において保持される２電極の
間隔が、チャンバー清掃工程において保持される２電極
間の間隔よりも実質的に小さい請求項６記載の方法。 - 【請求項８】電極清掃工程において保持される圧力が、
チャンバー清掃工程において保持される圧力よりも実質
的に高い請求項６記載の方法。 - 【請求項９】チャンバー清掃工程において保持される圧
力が500ミリトル〜１トルである請求項６記載の方法。 - 【請求項１０】チャンバー清掃工程においてプロセスガ
スがNF3を含む請求項６記載の方法。 - 【請求項１１】チャンバー清掃工程において２電極間に
与えられるRFパワーが0.5〜２ワット/cm2のパワー密度
を有する請求項６記載の方法。 - 【請求項１２】ガス入口マニホールド電極及び隣接する
電極を有する反応器チャンバーの清掃方法であって、 プロセスガスがガス入口マニホールドを介してチャンバ
ーに導入され、RFパワーが該２電極間に与えられて該ガ
スからエッチングプラズマが形成され、及び２電極が第
１の間隔に保持され且つチャンバーが第１の圧力に保持
されてチャンバー壁上の沈積物をエッチングして取り去
るチャンバー清掃工程；及び プロセスガスがガス入口マニホールドを介してチャンバ
ーに導入され、RFパワーが該２電極間に与えられて該ガ
スからエッチングプラズマが形成され、及び２電極が第
２の間隔に保持され且つチャンバーが第２の圧力に保持
されてチャンバー壁をエッチングすることなくガス入口
マニホールド電極及び隣接する電極上の沈積物をエッチ
ングして取り去る電極清掃工程 を含む清掃方法。 - 【請求項１３】第１の圧力が第２の圧力よりも実質的に
低い請求項12記載の方法。 - 【請求項１４】第１の圧力が500ミリトル〜１トルであ
る請求項12記載の方法。 - 【請求項１５】第２の圧力が２〜15トルである請求項12
記載の方法。 - 【請求項１６】チャンバー清掃工程及び電極清掃工程に
おいて、２電極の間隔が0.4〜1cmに調節される請求項12
記載の方法。 - 【請求項１７】電極間の第１の間隔が第２の間隔よりも
実質的に大きい請求項12記載の方法。 - 【請求項１８】チャンバー清掃工程においてプロセスガ
スがNF3を含む請求項12記載の方法。 - 【請求項１９】電極清掃工程においてプロセスガスがC2
F6及び酸素を含む請求項12記載の方法。 - 【請求項２０】ガス入口マニホールド電極及び隣接する
電極、及び排出系を有する反応器チャンバーであって、
該反応器チャンバーが該第２電極を第１の間隔から第２
の間隔へ調節する手段を含み、該第１の間隔が電極の沈
積物を清掃するように電極間に局所的プラズマを形成す
るのに適し、及び第２の間隔がチャンバー壁の沈積物を
清掃するように反応チャンバー全体に広がる拡散プラズ
マを形成するのに適することを特徴とする反応器チャン
バー。 - 【請求項２１】２電極を第１の間隔から第２の間隔へ調
節する手段が、２電極の間隔を0.4〜1cmに調節する手段
を含む請求項20記載の反応器チャンバー。 - 【請求項２２】第１の間隔が第２の間隔よりも実質的に
小さい請求項20記載の反応器チャンバー。 - 【請求項２３】２電極が平坦であって一方が他方に対し
て実質的に平行である請求項20記載の反応器チャンバ
ー。 - 【請求項２４】２電極間に0.5〜３ワット/cm2のパワー
密度を有するRFパワーを与える手段を含む請求項20記載
の反応器チャンバー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6721087A | 1987-06-26 | 1987-06-26 | |
| US67210 | 1987-06-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6487773A JPS6487773A (en) | 1989-03-31 |
| JP2618445B2 true JP2618445B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=22074449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63159045A Expired - Lifetime JP2618445B2 (ja) | 1987-06-26 | 1988-06-27 | 反応器チャンバー自己清掃方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0296891B1 (ja) |
| JP (1) | JP2618445B2 (ja) |
| AT (1) | ATE133006T1 (ja) |
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