JPH1064896A - キャリアガスとしてヘリウムを用いた誘電性フィルムの形成方法および該フィルムを形成するための装置 - Google Patents
キャリアガスとしてヘリウムを用いた誘電性フィルムの形成方法および該フィルムを形成するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 フィルム均一性、高い蒸着速度、優れた間隔
閉塞／リフロー能力及びより平らな表面形態を有する誘
電性層、たとえばホウリンケイ酸ガラス（ＢＳＰＧ)層
を形成するための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 （ａ）ケイ素、酸素及びドーパント原子
を含有する反応物質の反応から、該基板上にドープされ
た酸化ケイ素を含むフィルムを蒸着する工程、ここで、
該蒸着工程は、キャリアガスとしてヘリウムを用い、そ
して該蒸着工程は、１０〜７６０トルの圧力及び１００
〜７５０℃の温度にて生じる、 （ｂ）工程（ａ）を用いてｎの基板を処理する工程、及
び （ｃ）窒素キャリアガスを用いた処理の基板よりも少な
くとも５０％多い数である前記のｎの基板上に、蓄積さ
れた蒸着フィルムの厚さを蒸着した後、反応炉を洗浄す
る工程を含む。
閉塞／リフロー能力及びより平らな表面形態を有する誘
電性層、たとえばホウリンケイ酸ガラス（ＢＳＰＧ)層
を形成するための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 （ａ）ケイ素、酸素及びドーパント原子
を含有する反応物質の反応から、該基板上にドープされ
た酸化ケイ素を含むフィルムを蒸着する工程、ここで、
該蒸着工程は、キャリアガスとしてヘリウムを用い、そ
して該蒸着工程は、１０〜７６０トルの圧力及び１００
〜７５０℃の温度にて生じる、 （ｂ）工程（ａ）を用いてｎの基板を処理する工程、及
び （ｃ）窒素キャリアガスを用いた処理の基板よりも少な
くとも５０％多い数である前記のｎの基板上に、蓄積さ
れた蒸着フィルムの厚さを蒸着した後、反応炉を洗浄す
る工程を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電性層の蒸着、
特には、誘電性層、たとえば、ホウリンケイ酸ガラス
（borophosphosilicate glas)（ＢＳＰＧ)層を形成する
ための方法及び装置に関し、本発明の方法により形成さ
れた誘電性層は、改善されたフィルムの均一性、優れた
間隔閉塞(gap fill)／リフロー(riflow)能力及びより平
らな表面形態を有する。より高い蒸着速度を得られるこ
とに加えて、本発明の方法は、慣用の方法に比べて実質
的により少ない下流部分の残基を生じる方法にて誘電性
層を形成する。本発明の方法は、反応炉の洗浄の頻度を
減少し、処理済みウエハの生産量を増加させる。本発明
は、プレメタル誘電性（ＰＭＤ）層として用いられる誘
電性層の形成の場合に特に有用であり、また内部メタル
誘電性（ＩＭＤ）層、パッシベーション層及び他の層の
形成に適用されうる。
特には、誘電性層、たとえば、ホウリンケイ酸ガラス
（borophosphosilicate glas)（ＢＳＰＧ)層を形成する
ための方法及び装置に関し、本発明の方法により形成さ
れた誘電性層は、改善されたフィルムの均一性、優れた
間隔閉塞(gap fill)／リフロー(riflow)能力及びより平
らな表面形態を有する。より高い蒸着速度を得られるこ
とに加えて、本発明の方法は、慣用の方法に比べて実質
的により少ない下流部分の残基を生じる方法にて誘電性
層を形成する。本発明の方法は、反応炉の洗浄の頻度を
減少し、処理済みウエハの生産量を増加させる。本発明
は、プレメタル誘電性（ＰＭＤ）層として用いられる誘
電性層の形成の場合に特に有用であり、また内部メタル
誘電性（ＩＭＤ）層、パッシベーション層及び他の層の
形成に適用されうる。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体装置の製造の基本的な行程
の一つは、半導体基板上への薄いフィルム、たとえばケ
イ素の酸化物の形成である。酸化ケイ素は、半導体デバ
イスの製造において絶縁層として広く用いられている。
酸化ケイ素フィルムは、酸素源たとえばＯ2、オゾン
（Ｏ3）等を用いて、シラン（ＳｉＨ4）、テトラエチル
オルトシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、以下”ＴＥＯ
Ｓ”という）または類似のケイ素源の反応から、熱化学
蒸気蒸着（ＣＶＤ）またはプラズマ誘導化学蒸気蒸着
（ＰＥＣＶＤ）処理により蒸着されうる。慣用の熱ＣＶ
Ｄ処理は、反応性ガスを基板表面に供給し、そこで熱誘
導化学反応が起こり所望のフィルムが製造される。ＰＥ
ＣＶＤ処理は、高周波エネルギーを基板表面に近接する
反応ゾーンに与えることにより、反応体であるガスの励
起及び／又は分解を促進し、それによって高反応性種の
プラズマを作り所望のフィルムを製造する。
の一つは、半導体基板上への薄いフィルム、たとえばケ
イ素の酸化物の形成である。酸化ケイ素は、半導体デバ
イスの製造において絶縁層として広く用いられている。
酸化ケイ素フィルムは、酸素源たとえばＯ2、オゾン
（Ｏ3）等を用いて、シラン（ＳｉＨ4）、テトラエチル
オルトシリケート（Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4、以下”ＴＥＯ
Ｓ”という）または類似のケイ素源の反応から、熱化学
蒸気蒸着（ＣＶＤ）またはプラズマ誘導化学蒸気蒸着
（ＰＥＣＶＤ）処理により蒸着されうる。慣用の熱ＣＶ
Ｄ処理は、反応性ガスを基板表面に供給し、そこで熱誘
導化学反応が起こり所望のフィルムが製造される。ＰＥ
ＣＶＤ処理は、高周波エネルギーを基板表面に近接する
反応ゾーンに与えることにより、反応体であるガスの励
起及び／又は分解を促進し、それによって高反応性種の
プラズマを作り所望のフィルムを製造する。
【０００３】半導体デバイスの幾何学的構造は、このよ
うなデバイスが数十年前に最初に導入されて以来、サイ
ズが劇的に減少してきた。その後、集積回路は、一般的
には、一つのチップ上に固定されるデバイス数が２年ご
とに倍になることを意味する、２年／半分の大きさ法則
（しばしばモーアの法則と呼ばれている）に従ってき
た。今日のウエハ製造プラントは、０．５μｍのそして
さらには０．３５μｍの大きさのデバイスを日常的に製
造している。明日のプラントは、すぐに、より小さい幾
何学的構造を有するデバイスを製造するであろう。デバ
イスのサイズがより小さくなり集積密度が大きくなるに
従って、以前は工業において重要でないと考えられてい
た問題がもっとも大きな関心事となりつつある。
うなデバイスが数十年前に最初に導入されて以来、サイ
ズが劇的に減少してきた。その後、集積回路は、一般的
には、一つのチップ上に固定されるデバイス数が２年ご
とに倍になることを意味する、２年／半分の大きさ法則
（しばしばモーアの法則と呼ばれている）に従ってき
た。今日のウエハ製造プラントは、０．５μｍのそして
さらには０．３５μｍの大きさのデバイスを日常的に製
造している。明日のプラントは、すぐに、より小さい幾
何学的構造を有するデバイスを製造するであろう。デバ
イスのサイズがより小さくなり集積密度が大きくなるに
従って、以前は工業において重要でないと考えられてい
た問題がもっとも大きな関心事となりつつある。
【０００４】酸化ケイ素フィルムにとっての一つの特定
の用途は、ＭＯＳトランジスターコネクションのための
第一の金属接触層とポリシリコンゲート／内部接触層と
の間の分離層としてである。このような分離層は、多平
面の金属構造の金属層に先んじて蒸着されるので、プレ
メタル（premetal）の誘電性（ＰＭＤ）層といわれる。
低い誘電率、低い応力、良好なゲッターリング(getteri
ng)能力及び良好な付着特性を有することに加えて、Ｐ
ＭＤ層は、良好な平面化特性を有するか又は平面化技術
と両立できることが重要である。ＰＭＤ層として用いら
れる場合は、酸化ケイ素フィルムは、通常隆起した又は
段のある表面を有するより低いレベルのポリシリコンゲ
ート／内部コネクト層上に蒸着される。最初に蒸着され
たフィルムは一般的に、多層の形態学に従い、そして典
型的には、覆い被せる金属層が蒸着される前に平面化さ
れる。酸化フィルムが流れる温度まで加熱される標準的
なリフロー工程がフィルムの平面化のために用いられう
る。小さなデバイス面積を有するので、ＰＭＤ層のリフ
ロー及び他の処理工程を８００℃未満で行い浅溝な接合
を維持し、自己整列したチタニウムケイ素化合物の一定
構造等の分解を防ぐことが、いくつかの工程において重
要である。リフローに代替として、化学機械的研磨（Ｃ
ＭＰ）又はエッチング技術が用いられ得る。
の用途は、ＭＯＳトランジスターコネクションのための
第一の金属接触層とポリシリコンゲート／内部接触層と
の間の分離層としてである。このような分離層は、多平
面の金属構造の金属層に先んじて蒸着されるので、プレ
メタル（premetal）の誘電性（ＰＭＤ）層といわれる。
低い誘電率、低い応力、良好なゲッターリング(getteri
ng)能力及び良好な付着特性を有することに加えて、Ｐ
ＭＤ層は、良好な平面化特性を有するか又は平面化技術
と両立できることが重要である。ＰＭＤ層として用いら
れる場合は、酸化ケイ素フィルムは、通常隆起した又は
段のある表面を有するより低いレベルのポリシリコンゲ
ート／内部コネクト層上に蒸着される。最初に蒸着され
たフィルムは一般的に、多層の形態学に従い、そして典
型的には、覆い被せる金属層が蒸着される前に平面化さ
れる。酸化フィルムが流れる温度まで加熱される標準的
なリフロー工程がフィルムの平面化のために用いられう
る。小さなデバイス面積を有するので、ＰＭＤ層のリフ
ロー及び他の処理工程を８００℃未満で行い浅溝な接合
を維持し、自己整列したチタニウムケイ素化合物の一定
構造等の分解を防ぐことが、いくつかの工程において重
要である。リフローに代替として、化学機械的研磨（Ｃ
ＭＰ）又はエッチング技術が用いられ得る。
【０００５】その低い誘電率、低い応力、良好な付着特
性、良好なゲッターリング能力及び高温でのリフロー能
力故に、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）が、ＰＭＤ
層に特に適用性が見いだされた、一つの酸化ケイ素フィ
ルムである。標準のＢＰＳＧフィルムは、リン及びホウ
素源を、酸化ケイ素層を形成するために通常要求される
ケイ素及び酸素源とともに、処理槽中に導入することに
より形成される。リン源の例としては、トリエチルホス
フェート（ＴＥＰＯ）、トリエチルホスファイト（ＴＥ
Ｐi）、トリメチルホスフェート（ＴＭＯＰ）、トリメ
チルホスファイト（ＴＭＰi）及び類似の化合物があげ
られる。ホウ素源の例としては、トリエチルボレート
（ＴＥＢ）、トリメチルボレート（ＴＭＢ）、ジボレー
ト（Ｂ2Ｈ6）及び類似の化合物があげられる。蒸着技術
は、大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、亜大気圧（sub-atmo
spheric pressure）ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）、低圧力ＣＶ
Ｄ（ＬＰＣＶＤ）及びプラズマ誘導ＣＶＤ（ＰＥＣＶ
Ｄ）を含む。多くの半導体製造は、ＳiＨ4ベースのＢＰ
ＳＧフィルムを用いて、０．５μｍ又はそれより大きい
デバイス構造のために、高温度（＞９００℃）でリフロ
ーされる。０．５μｍより小さい構造においては、厳し
い温度供給及び間隔閉塞要求によって、優れた間隔閉塞
及びリフロー能力をフィルムに提供する化学物質たとえ
ばＴＥＯＳ／Ｏ3の使用が必要となる。たとえば、窒素
キャリアガスを用いてＡＰＣＶＤ又はＳＡＣＶＤによっ
て製造されるＴＥＯＳ／Ｏ3ベースのＢＰＳＧフィルム
は、９００℃より高い温度にてリフローされることがで
き、又は間隔閉塞及び平面化を達成するために急速熱処
理及びＣＭＰに付されることができる。慣用のＢＰＳＧ
処理、特にはＡＰＣＶＤは、キャリアガスとして窒素
（Ｎ2）を用い、気化させられた液状原料、たとえばＴ
ＥＯＳ、ＴＥＢ及びＴＥＰＯを槽中に移動させる。
性、良好なゲッターリング能力及び高温でのリフロー能
力故に、ホウリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）が、ＰＭＤ
層に特に適用性が見いだされた、一つの酸化ケイ素フィ
ルムである。標準のＢＰＳＧフィルムは、リン及びホウ
素源を、酸化ケイ素層を形成するために通常要求される
ケイ素及び酸素源とともに、処理槽中に導入することに
より形成される。リン源の例としては、トリエチルホス
フェート（ＴＥＰＯ）、トリエチルホスファイト（ＴＥ
Ｐi）、トリメチルホスフェート（ＴＭＯＰ）、トリメ
チルホスファイト（ＴＭＰi）及び類似の化合物があげ
られる。ホウ素源の例としては、トリエチルボレート
（ＴＥＢ）、トリメチルボレート（ＴＭＢ）、ジボレー
ト（Ｂ2Ｈ6）及び類似の化合物があげられる。蒸着技術
は、大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、亜大気圧（sub-atmo
spheric pressure）ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）、低圧力ＣＶ
Ｄ（ＬＰＣＶＤ）及びプラズマ誘導ＣＶＤ（ＰＥＣＶ
Ｄ）を含む。多くの半導体製造は、ＳiＨ4ベースのＢＰ
ＳＧフィルムを用いて、０．５μｍ又はそれより大きい
デバイス構造のために、高温度（＞９００℃）でリフロ
ーされる。０．５μｍより小さい構造においては、厳し
い温度供給及び間隔閉塞要求によって、優れた間隔閉塞
及びリフロー能力をフィルムに提供する化学物質たとえ
ばＴＥＯＳ／Ｏ3の使用が必要となる。たとえば、窒素
キャリアガスを用いてＡＰＣＶＤ又はＳＡＣＶＤによっ
て製造されるＴＥＯＳ／Ｏ3ベースのＢＰＳＧフィルム
は、９００℃より高い温度にてリフローされることがで
き、又は間隔閉塞及び平面化を達成するために急速熱処
理及びＣＭＰに付されることができる。慣用のＢＰＳＧ
処理、特にはＡＰＣＶＤは、キャリアガスとして窒素
（Ｎ2）を用い、気化させられた液状原料、たとえばＴ
ＥＯＳ、ＴＥＢ及びＴＥＰＯを槽中に移動させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】２〜６重量％（ｗｔ
％）のホウ素濃度及び２〜９重量％のリン濃度にてＢＰ
ＳＧフィルムはしばしばリフローのために用いられる。
これらの濃度レベルにて、ＴＥＯＳ／Ｏ3とともに窒素
キャリアガスを用いて形成された公知のＢＰＳＧフィル
ムのリフロー温度は、一般的には約８５０℃より高い。
窒素キャリアガスを用いた慣用のＢＰＳＧ処理を用い
て、ホウ素の濃度を４．５重量％以上に上げることによ
り８５０℃未満の温度にてフローするＢＰＳＧフィルム
が製造されうる。しかしながら、ＢＰＳＧ層の安定性
は、このような増加されたホウ素濃度にて不利に影響さ
れる。
％）のホウ素濃度及び２〜９重量％のリン濃度にてＢＰ
ＳＧフィルムはしばしばリフローのために用いられる。
これらの濃度レベルにて、ＴＥＯＳ／Ｏ3とともに窒素
キャリアガスを用いて形成された公知のＢＰＳＧフィル
ムのリフロー温度は、一般的には約８５０℃より高い。
窒素キャリアガスを用いた慣用のＢＰＳＧ処理を用い
て、ホウ素の濃度を４．５重量％以上に上げることによ
り８５０℃未満の温度にてフローするＢＰＳＧフィルム
が製造されうる。しかしながら、ＢＰＳＧ層の安定性
は、このような増加されたホウ素濃度にて不利に影響さ
れる。
【０００７】酸化ケイ素層の形成においてキャリアガス
として窒素を用いた慣用のＢＰＳＧ処理は、しばしばよ
り小さな幾何学的構造のデバイスの製造においての問
題、たとえば、半導体構造物上の接近したギャップを充
填するという問題に遭遇する。窒素キャリアガスを用い
たこれらの処理は、最適でない蒸着後の工程の適用範囲
を結果として招き、それ故、間隔閉塞及び平面化の要求
を達成するためにより高い温度を要求する。すなわち、
キャリアガスとして窒素を用いた慣用のＢＰＳＧ処理
は、８５０℃を越えるリフロー温度を結果として招き、
その温度はしばしば、より厳しい温度供給のためにはあ
まりに高すぎる。
として窒素を用いた慣用のＢＰＳＧ処理は、しばしばよ
り小さな幾何学的構造のデバイスの製造においての問
題、たとえば、半導体構造物上の接近したギャップを充
填するという問題に遭遇する。窒素キャリアガスを用い
たこれらの処理は、最適でない蒸着後の工程の適用範囲
を結果として招き、それ故、間隔閉塞及び平面化の要求
を達成するためにより高い温度を要求する。すなわち、
キャリアガスとして窒素を用いた慣用のＢＰＳＧ処理
は、８５０℃を越えるリフロー温度を結果として招き、
その温度はしばしば、より厳しい温度供給のためにはあ
まりに高すぎる。
【０００８】他の処理におけるキャリアガスとしてのヘ
リウムの使用は、すでに、ＢＰＳＧ処理におけるヘリウ
ムの使用の試みを伴って述べれられている。しかしなが
ら、産業は、主として窒素がヘリウムより安いという理
由で、ＢＰＳＧ処理におけるキャリアガスとして窒素に
主として依存している。また産業は、窒素の減少したコ
ストの利点に勝る利点を有するヘリウムキャリアガスを
認識していなかった。効率を改善するために製造におい
て圧力を増加させると、数百のウエハを繰り返し処理し
た後形成される残査を除去することにより反応炉系を洗
浄するために、頻繁な系の維持操作が必要であるという
他の問題が生じる。ＣＶＤ処理の間、処理槽の内側から
開放された蒸着ガスは、処理される基板の表面上に薄い
ＢＰＳＧ層を形成する。このようなＣＶＤ処理の間に、
望ましくない酸化物蒸着が、反応炉のほかの場所、たと
えば処理槽の壁等の領域で起こる。閉鎖真空系では、蒸
着されていないガス分子のいくつかは、部分的反応化合
物及び反応副生産物とともに、バキュームライン（通常
は、フォアライン（foreline）と呼ばれる）を通じて、
槽の外にポンプで出される。この排出ガス中の化合物の
多くは、まだ高い反応性状態にあり及び／又はフォアラ
イン中、並びに、たとえばガスボックスとガス分配板の
間の領域を含む槽の種々の部分中に望まない蒸着を形成
しうる残査又は粒状物質を含む。開放非真空系、たとえ
ばＡＰＣＶＤ系では、望まない酸化物残査は、全体の排
出管中に蒸着される。反応炉及び排出管からの残査の洗
浄の失敗は、しばしば、失敗した信用できない処理及び
欠陥のウエハを結果として招く。頻繁な洗浄操作がない
と、反応炉及び排出管中に堆積した残査粒子は、ウエハ
上へ拡散する。粒子によって起こされるウエハ上のデバ
イスに対する損傷の問題は、今日のますます盛んな小さ
な寸法のデバイスにとっては特に重要である。
リウムの使用は、すでに、ＢＰＳＧ処理におけるヘリウ
ムの使用の試みを伴って述べれられている。しかしなが
ら、産業は、主として窒素がヘリウムより安いという理
由で、ＢＰＳＧ処理におけるキャリアガスとして窒素に
主として依存している。また産業は、窒素の減少したコ
ストの利点に勝る利点を有するヘリウムキャリアガスを
認識していなかった。効率を改善するために製造におい
て圧力を増加させると、数百のウエハを繰り返し処理し
た後形成される残査を除去することにより反応炉系を洗
浄するために、頻繁な系の維持操作が必要であるという
他の問題が生じる。ＣＶＤ処理の間、処理槽の内側から
開放された蒸着ガスは、処理される基板の表面上に薄い
ＢＰＳＧ層を形成する。このようなＣＶＤ処理の間に、
望ましくない酸化物蒸着が、反応炉のほかの場所、たと
えば処理槽の壁等の領域で起こる。閉鎖真空系では、蒸
着されていないガス分子のいくつかは、部分的反応化合
物及び反応副生産物とともに、バキュームライン（通常
は、フォアライン（foreline）と呼ばれる）を通じて、
槽の外にポンプで出される。この排出ガス中の化合物の
多くは、まだ高い反応性状態にあり及び／又はフォアラ
イン中、並びに、たとえばガスボックスとガス分配板の
間の領域を含む槽の種々の部分中に望まない蒸着を形成
しうる残査又は粒状物質を含む。開放非真空系、たとえ
ばＡＰＣＶＤ系では、望まない酸化物残査は、全体の排
出管中に蒸着される。反応炉及び排出管からの残査の洗
浄の失敗は、しばしば、失敗した信用できない処理及び
欠陥のウエハを結果として招く。頻繁な洗浄操作がない
と、反応炉及び排出管中に堆積した残査粒子は、ウエハ
上へ拡散する。粒子によって起こされるウエハ上のデバ
イスに対する損傷の問題は、今日のますます盛んな小さ
な寸法のデバイスにとっては特に重要である。
【０００９】従って、系の維持が、ウエハ処理のスムー
スな操作、並びに改善されたウエハの生産及びより良好
な製品性能を結果として招くために重要である。典型的
には、２つのタイプの洗浄操作が可能である。第一の洗
浄操作は、エッチングガス（任意的にプラズマを用いて
形成されたエッチングガス）を、槽の壁及び他の領域か
ら残査を除くために用いる。第一の洗浄操作は、槽を開
けることなしに行われる。この第一の洗浄操作は、通
常、ウエハ毎またはｎのウエハ毎に、蒸着工程の間に行
われ、槽壁を適当に洗浄するが、しかし、残査はしばし
ばフォアライン及び槽の他の領域に残る。フォアライン
及びこれらの他の領域を適当に洗浄するためには、洗浄
操作の時間が増加し得るので、これはウエハ処理量には
不利に影響する。 第二の洗浄操作は、槽系を開け、
（バキューム系のための）フォアライン、排出管及び堆
積した残査を有する他の領域を含む反応炉全体を、特殊
な布及び洗浄液を用いて物理的にふくことを含む。この
第二の洗浄操作（しばしば、予防的維持洗浄と呼ばれ
る）は、時間がかかる。なぜなら、槽を開けて手作業で
洗浄しなければならないからである。予防的維持洗浄操
作はウエハの処理の間に定期的に生じるので、第一の洗
浄操作よりは少ない頻度でなされる。予防的維持洗浄
は、ウエハの製造において、必要な中断ではあるけれど
も重要な問題である。キャリアガスとして窒素を用いる
慣用の処理に伴う頻繁な予防的維持洗浄は、製造ライン
におけるウエハの連続的な製造に悪い影響を与える。お
のおのの時間のかかる維持操作の間に、ウエハの数が増
加することが望ましい。このことは、全非生産性時間を
減少させ、製造されたウエハの全数を増加させる。
スな操作、並びに改善されたウエハの生産及びより良好
な製品性能を結果として招くために重要である。典型的
には、２つのタイプの洗浄操作が可能である。第一の洗
浄操作は、エッチングガス（任意的にプラズマを用いて
形成されたエッチングガス）を、槽の壁及び他の領域か
ら残査を除くために用いる。第一の洗浄操作は、槽を開
けることなしに行われる。この第一の洗浄操作は、通
常、ウエハ毎またはｎのウエハ毎に、蒸着工程の間に行
われ、槽壁を適当に洗浄するが、しかし、残査はしばし
ばフォアライン及び槽の他の領域に残る。フォアライン
及びこれらの他の領域を適当に洗浄するためには、洗浄
操作の時間が増加し得るので、これはウエハ処理量には
不利に影響する。 第二の洗浄操作は、槽系を開け、
（バキューム系のための）フォアライン、排出管及び堆
積した残査を有する他の領域を含む反応炉全体を、特殊
な布及び洗浄液を用いて物理的にふくことを含む。この
第二の洗浄操作（しばしば、予防的維持洗浄と呼ばれ
る）は、時間がかかる。なぜなら、槽を開けて手作業で
洗浄しなければならないからである。予防的維持洗浄操
作はウエハの処理の間に定期的に生じるので、第一の洗
浄操作よりは少ない頻度でなされる。予防的維持洗浄
は、ウエハの製造において、必要な中断ではあるけれど
も重要な問題である。キャリアガスとして窒素を用いる
慣用の処理に伴う頻繁な予防的維持洗浄は、製造ライン
におけるウエハの連続的な製造に悪い影響を与える。お
のおのの時間のかかる維持操作の間に、ウエハの数が増
加することが望ましい。このことは、全非生産性時間を
減少させ、製造されたウエハの全数を増加させる。
【００１０】上記から、より低い温度のリフローの後、
良好な間隔閉塞及び安定性を有する酸化物フィルムが望
ましいのがわかる。また、このようなウエハの処理の間
に形成される望まない残査を最少にしながらも、頻繁な
槽の維持の必要なしに、可能な限り多くの高品質のウエ
ハを処理できる酸化物フィルムを形成するための方法及
び装置が望ましいのがわかる。
良好な間隔閉塞及び安定性を有する酸化物フィルムが望
ましいのがわかる。また、このようなウエハの処理の間
に形成される望まない残査を最少にしながらも、頻繁な
槽の維持の必要なしに、可能な限り多くの高品質のウエ
ハを処理できる酸化物フィルムを形成するための方法及
び装置が望ましいのがわかる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、要求される槽
の洗浄操作がより少ない頻度ですむ、良好な間隔閉塞能
力、安定性及び低いリフロー温度を有する誘電性層を形
成するための方法及びそれに関連する装置を提供するこ
とにより、上記の従来技術の問題点を解決することに向
けられている。特には、本発明の方法及び装置は、製造
処理において、付加的な、以前に知られておらず予期さ
れていない利点を得ながら、高品質の誘電性層、たとえ
ばＢＰＳＧを形成することに関する。
の洗浄操作がより少ない頻度ですむ、良好な間隔閉塞能
力、安定性及び低いリフロー温度を有する誘電性層を形
成するための方法及びそれに関連する装置を提供するこ
とにより、上記の従来技術の問題点を解決することに向
けられている。特には、本発明の方法及び装置は、製造
処理において、付加的な、以前に知られておらず予期さ
れていない利点を得ながら、高品質の誘電性層、たとえ
ばＢＰＳＧを形成することに関する。
【００１２】本発明は、誘電性層、たとえばＢＰＳＧの
形成のための処理において、キャリアガスとして窒素の
代わりにヘリウムを使用することを含み、種々の予期さ
れない利点を提供する。一つの実施態様に従って、本発
明は、基板上に誘電性のフィルムを形成する方法を提供
する。ヘリウムの使用は、窒素を用いた方法に比べて、
下流及び上流の残査を実質的に減少させる。本発明の方
法は、ケイ素、酸素及び第一のドーパント原子を含有す
る処理ガスを槽中に導入すること、系においてのキャリ
アガスとしてのヘリウムを用いること、及びキャリアガ
スとして窒素を用いた処理に比べて洗浄と洗浄の間によ
り多くの基板を処理できることを含む。本発明のさらな
る利点は、基板上に形成された誘電性フィルムが、キャ
リアガスとして窒素を用いた同様の処理によって形成さ
れるフィルムに比べて、より低い温度で実質的にアニー
ルされて間隔閉塞及び平面化を達成しうることである。
形成のための処理において、キャリアガスとして窒素の
代わりにヘリウムを使用することを含み、種々の予期さ
れない利点を提供する。一つの実施態様に従って、本発
明は、基板上に誘電性のフィルムを形成する方法を提供
する。ヘリウムの使用は、窒素を用いた方法に比べて、
下流及び上流の残査を実質的に減少させる。本発明の方
法は、ケイ素、酸素及び第一のドーパント原子を含有す
る処理ガスを槽中に導入すること、系においてのキャリ
アガスとしてのヘリウムを用いること、及びキャリアガ
スとして窒素を用いた処理に比べて洗浄と洗浄の間によ
り多くの基板を処理できることを含む。本発明のさらな
る利点は、基板上に形成された誘電性フィルムが、キャ
リアガスとして窒素を用いた同様の処理によって形成さ
れるフィルムに比べて、より低い温度で実質的にアニー
ルされて間隔閉塞及び平面化を達成しうることである。
【００１３】本発明の方法は、基板処理系においてなさ
れうる。系は、槽の形成のためのハウジング、ハウジン
グ内に配置された基板を保持するためのサセプター（su
sceptor）、ハウジング内に配置されそしてサセプター
に対して実質的に平行に位置している、槽中に処理ガス
を導入するためのガス分配マニホールドを含む。系はま
た、その中に、キャリアガスとしてヘリウムを用いて第
一の複数のガスを導入し処理ガスを形成するための、ガ
ス分配マニホールドに連結されたガス混合槽、及び、ガ
ス混合槽中に第一の複数のガスを導入するための、ガス
混合槽に連結された原料分配系（この原料分配系はヘリ
ウムキャリアガスの供給源をふくむ）を含む。追加的
に、上記の系は、基板を加熱するためのヒーター、及び
原料分配系及びヒーターを制御するためのプロセッサー
を含む。上記の系はさらに、プロセッサーに連結されか
つＣＶＤ反応炉系の操作の指令のためのプログラムを保
存するメモリーを含む。プログラムは、ユーザーのイン
プットに応答して、洗浄を行うために基板の直留（stra
ight run）処理を止め、そこでは、ユーザーのインプッ
トは３５０μｍよりも大きい蓄積蒸着フィルム厚になる
までは用いられない。
れうる。系は、槽の形成のためのハウジング、ハウジン
グ内に配置された基板を保持するためのサセプター（su
sceptor）、ハウジング内に配置されそしてサセプター
に対して実質的に平行に位置している、槽中に処理ガス
を導入するためのガス分配マニホールドを含む。系はま
た、その中に、キャリアガスとしてヘリウムを用いて第
一の複数のガスを導入し処理ガスを形成するための、ガ
ス分配マニホールドに連結されたガス混合槽、及び、ガ
ス混合槽中に第一の複数のガスを導入するための、ガス
混合槽に連結された原料分配系（この原料分配系はヘリ
ウムキャリアガスの供給源をふくむ）を含む。追加的
に、上記の系は、基板を加熱するためのヒーター、及び
原料分配系及びヒーターを制御するためのプロセッサー
を含む。上記の系はさらに、プロセッサーに連結されか
つＣＶＤ反応炉系の操作の指令のためのプログラムを保
存するメモリーを含む。プログラムは、ユーザーのイン
プットに応答して、洗浄を行うために基板の直留（stra
ight run）処理を止め、そこでは、ユーザーのインプッ
トは３５０μｍよりも大きい蓄積蒸着フィルム厚になる
までは用いられない。
【００１４】
Ｉ．例示的なＣＶＤ反応炉系 誘電性層は、種々の異なったＣＶＤ処理機械で形成され
うる。本発明の方法が行われうる一つの適したＣＶＤ機
械を図１に示す。図１は、本発明に従った誘電性層が蒸
着されうる、バキューム槽１５を有する簡略化した平行
板の化学蒸気蒸着系１０を示している。もちろん、槽１
５は、排出のみを有する開放された大気圧系であっても
よい。ＣＶＤ系１０は、サセプター１２上にのせられる
ウエハ（示さず）に蒸着ガスを分散させるためのガス分
配マニホールド１１を含む。サセプター１２は、非常に
熱応答性であり、そして支持体アーム１３に据え付けら
れて、サセプター１２（及びサセプター１２の上部表面
上に支持されているウエハ）が、低ローディング／オフ
ローディング位置及びマニホールド１１に非常に隣接し
ている上部処理位置１４の間で制御可能に動かされうる
ようになっている。サセプター１２及びウエハが処理位
置１４にある時は、それらは、環状のバキュームマニホ
ールド２４中に排出する複数の離れた穴２３を有するバ
ッフル板によって取り囲まれる。蒸着物並びにキャリア
ガス及び液状物は、ライン１８（示していないが制御バ
ルブを有する）を通じて、ガス混合槽中１９へ供給さ
れ、そこでそれらは一緒になり、その後マニホールド１
１に送られる。処理中、マニホールド１１へのガスの入
り口は前方に曲げられており、そして、矢印２１と２２
によって示されるように、放射状に均一に分布されてウ
エハの表面を横切る。その後、バキュームポンプシステ
ム（示さず）により、ガスがポート２３を通じて環状の
バキュームマニホールド２４内に排出され、そして排出
管３１に排出される。ガスが排出管３１を通じて開放さ
れる速度は、スロットルバルブ３２によって制御されて
いる。排出管３１は、前記した、バキューム系において
「フォアライン」と呼んでいたバキューム管である。も
ちろん、たとえばＡＰＣＶＤのような開放大気圧反応炉
系は、排出管３１におけるバキュームポンプシステムは
含まず、槽１５もバキューム槽ではない。
うる。本発明の方法が行われうる一つの適したＣＶＤ機
械を図１に示す。図１は、本発明に従った誘電性層が蒸
着されうる、バキューム槽１５を有する簡略化した平行
板の化学蒸気蒸着系１０を示している。もちろん、槽１
５は、排出のみを有する開放された大気圧系であっても
よい。ＣＶＤ系１０は、サセプター１２上にのせられる
ウエハ（示さず）に蒸着ガスを分散させるためのガス分
配マニホールド１１を含む。サセプター１２は、非常に
熱応答性であり、そして支持体アーム１３に据え付けら
れて、サセプター１２（及びサセプター１２の上部表面
上に支持されているウエハ）が、低ローディング／オフ
ローディング位置及びマニホールド１１に非常に隣接し
ている上部処理位置１４の間で制御可能に動かされうる
ようになっている。サセプター１２及びウエハが処理位
置１４にある時は、それらは、環状のバキュームマニホ
ールド２４中に排出する複数の離れた穴２３を有するバ
ッフル板によって取り囲まれる。蒸着物並びにキャリア
ガス及び液状物は、ライン１８（示していないが制御バ
ルブを有する）を通じて、ガス混合槽中１９へ供給さ
れ、そこでそれらは一緒になり、その後マニホールド１
１に送られる。処理中、マニホールド１１へのガスの入
り口は前方に曲げられており、そして、矢印２１と２２
によって示されるように、放射状に均一に分布されてウ
エハの表面を横切る。その後、バキュームポンプシステ
ム（示さず）により、ガスがポート２３を通じて環状の
バキュームマニホールド２４内に排出され、そして排出
管３１に排出される。ガスが排出管３１を通じて開放さ
れる速度は、スロットルバルブ３２によって制御されて
いる。排出管３１は、前記した、バキューム系において
「フォアライン」と呼んでいたバキューム管である。も
ちろん、たとえばＡＰＣＶＤのような開放大気圧反応炉
系は、排出管３１におけるバキュームポンプシステムは
含まず、槽１５もバキューム槽ではない。
【００１５】ＣＶＤ系１０において行われる処理は、熱
処理又はプラズマ誘導処理のいずれかであり得る。プラ
ズマ処理においては、制御されたプラズマが、無線周波
数（ＲＦ）供給電源２５からマニホールド１１へ供給さ
れた無線周波数（ＲＦ）エネルギーによってウエハに隣
接して形成される。ガス分配マニホールド１１はまた、
ＲＦ電極であり、一方、サセプター１２は接地されてい
る。ＲＦ供給電源２５は、単一の又は混合された周波数
ＲＦ電力（又は他の所望の変化）のいずれかをマニホー
ルド１１に供給して、槽１５中に導入される反応性種の
分解を促進する。
処理又はプラズマ誘導処理のいずれかであり得る。プラ
ズマ処理においては、制御されたプラズマが、無線周波
数（ＲＦ）供給電源２５からマニホールド１１へ供給さ
れた無線周波数（ＲＦ）エネルギーによってウエハに隣
接して形成される。ガス分配マニホールド１１はまた、
ＲＦ電極であり、一方、サセプター１２は接地されてい
る。ＲＦ供給電源２５は、単一の又は混合された周波数
ＲＦ電力（又は他の所望の変化）のいずれかをマニホー
ルド１１に供給して、槽１５中に導入される反応性種の
分解を促進する。
【００１６】環状の外部ランプモジュール２６は、サセ
プター１２上の石英窓２８を通じて平行にされた輪状の
光パターン２７を提供する。このような熱分配は、サセ
プターの自然の熱損失パターンを補償し、蒸着を効率的
にするために、サセプター及びウエハの均一で素早い加
熱を提供する。
プター１２上の石英窓２８を通じて平行にされた輪状の
光パターン２７を提供する。このような熱分配は、サセ
プターの自然の熱損失パターンを補償し、蒸着を効率的
にするために、サセプター及びウエハの均一で素早い加
熱を提供する。
【００１７】モーター（示さず）が、サセプター１２
を、処理位置１４及びその下にあるウエハを乗せる位置
の間を、上下させる。モーター、ライン１８に連結され
た制御バルブ、スロットルバルブ３２及びＲＦ供給電源
２５は、制御ライン３６の上のプロセッサー３４によっ
て制御される（これらのうちのいくつかのみ示す）。プ
ロセッサー３４は、メモリー３８中に保存されたコンピ
ュータープログラムの制御下で作動する。コンピュータ
ープログラムは、タイミング、ガスの混合、槽圧、槽温
度、ＲＦ電力レベル、サセプター位置及び特定の処理の
他のパラメーターを指示する。
を、処理位置１４及びその下にあるウエハを乗せる位置
の間を、上下させる。モーター、ライン１８に連結され
た制御バルブ、スロットルバルブ３２及びＲＦ供給電源
２５は、制御ライン３６の上のプロセッサー３４によっ
て制御される（これらのうちのいくつかのみ示す）。プ
ロセッサー３４は、メモリー３８中に保存されたコンピ
ュータープログラムの制御下で作動する。コンピュータ
ープログラムは、タイミング、ガスの混合、槽圧、槽温
度、ＲＦ電力レベル、サセプター位置及び特定の処理の
他のパラメーターを指示する。
【００１８】典型的には、槽ライン、ガス入り口マニホ
ールドフェースプレート、支持アーム１３及び種々の他
の反応炉ハードウエアのいずれか又はすべてが、アルミ
ニウムのような物質から作られる。このようなＣＶＤ装
置の例は、米国特許５，０００，１１３号明細書、発明
の名称「熱ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ反応炉、並びに二酸化ケ
イ素の熱化学蒸気蒸着及びインサイチューマルチステッ
プ平面化処理のための使用」（Ｃｈａｎｇらに対して発
効されており、本発明の譲受人であるアプライドマテリ
アルズインコーポレーテッドに譲渡されている）に記載
されている。（この明細書は、すべての目的において、
引用することにより本明細書に組み込まれる）。
ールドフェースプレート、支持アーム１３及び種々の他
の反応炉ハードウエアのいずれか又はすべてが、アルミ
ニウムのような物質から作られる。このようなＣＶＤ装
置の例は、米国特許５，０００，１１３号明細書、発明
の名称「熱ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ反応炉、並びに二酸化ケ
イ素の熱化学蒸気蒸着及びインサイチューマルチステッ
プ平面化処理のための使用」（Ｃｈａｎｇらに対して発
効されており、本発明の譲受人であるアプライドマテリ
アルズインコーポレーテッドに譲渡されている）に記載
されている。（この明細書は、すべての目的において、
引用することにより本明細書に組み込まれる）。
【００１９】上記ＣＶＤ系の記載は、主として説明のた
めのものであり、本発明の範囲を限定するとみなされる
べきではない。上記した反応炉の変更、たとえばプラテ
ン又はサセプターの設計、ヒーターの設計、ＲＦ電源連
結の位置、バキュームポンプシステムの非使用及びその
他のことが可能である。さらに、他のプラズマＣＶＤ装
置、たとえば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズ
マＣＶＤデバイス、誘導結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ
デバイス等が用いられ得る。さらに、熱ＣＶＤ装置もま
た、誘電性層の形成のために用いられ得る。誘電性層及
び本発明のこのような層の形成のための方法は、いずれ
かの特定の装置又はいずれかの特定のプラズマ励起法に
限定されない。
めのものであり、本発明の範囲を限定するとみなされる
べきではない。上記した反応炉の変更、たとえばプラテ
ン又はサセプターの設計、ヒーターの設計、ＲＦ電源連
結の位置、バキュームポンプシステムの非使用及びその
他のことが可能である。さらに、他のプラズマＣＶＤ装
置、たとえば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズ
マＣＶＤデバイス、誘導結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ
デバイス等が用いられ得る。さらに、熱ＣＶＤ装置もま
た、誘電性層の形成のために用いられ得る。誘電性層及
び本発明のこのような層の形成のための方法は、いずれ
かの特定の装置又はいずれかの特定のプラズマ励起法に
限定されない。
【００２０】II.例示的構造 図２は、本発明に従った集積回路２００の簡略化した断
面図を示している。図に示されるように、集積回路２０
０は、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスター２０３及び
２０６を含み、これらは、フィールド酸化物領域２２０
によってお互いに分離され電気的に隔離されている。お
のおののトランジスター２０３及び２０６は、ソース領
域２１２、ドレイン領域２１５及びゲート領域２１８を
含む。
面図を示している。図に示されるように、集積回路２０
０は、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳトランジスター２０３及び
２０６を含み、これらは、フィールド酸化物領域２２０
によってお互いに分離され電気的に隔離されている。お
のおののトランジスター２０３及び２０６は、ソース領
域２１２、ドレイン領域２１５及びゲート領域２１８を
含む。
【００２１】ＰＭＤ層２２１は、金属層Ｍ１からトラン
ジスター２０３及び２０６を分離しているが、金属層Ｍ
１及びトランジスター間の連結は連絡２２４によって作
られている。金属層Ｍ１は、集積回路２００中に含まれ
る４つの金属層Ｍ１〜Ｍ４の一つである。各金属層Ｍ１
〜Ｍ４は、それぞれ、内部の誘電性層ＩＭＤ１、ＩＭＤ
２及びＩＭＤ３によって隣接する金属層から分離されて
いる。隣接する金属層は、バイアス２２６によって選択
された開口部にて連絡されている。金属層Ｍ４の上への
蒸着は、平面化されたパッシベーション層２３０であ
る。
ジスター２０３及び２０６を分離しているが、金属層Ｍ
１及びトランジスター間の連結は連絡２２４によって作
られている。金属層Ｍ１は、集積回路２００中に含まれ
る４つの金属層Ｍ１〜Ｍ４の一つである。各金属層Ｍ１
〜Ｍ４は、それぞれ、内部の誘電性層ＩＭＤ１、ＩＭＤ
２及びＩＭＤ３によって隣接する金属層から分離されて
いる。隣接する金属層は、バイアス２２６によって選択
された開口部にて連絡されている。金属層Ｍ４の上への
蒸着は、平面化されたパッシベーション層２３０であ
る。
【００２２】本発明の誘電性層は、集積回路２００に示
される誘電性層のいずれにおいての使用が見いだされう
る一方、フィルムの物理的性質、たとえばその低い誘電
率、低い応力、良好なゲッタリング能力、及び良好な間
隔閉塞特性は、実施態様たとえばＢＰＳＧフィルムの形
成において用いられるＣＶＤプロセスとともに、そのフ
ィルムをＰＭＤ層としてもっとも有用なものにする。も
ちろん、他の実施態様、たとえばリンケイ酸ガラス（Ｐ
ＳＧ）又はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）フィルムは、Ｉ
ＭＤ層又は他の層として特に有用であり得る。さらなる
実施態様は、フッ素がドープされたケイ酸塩ガラス、ゲ
ルマニウムがドープされたケイ酸塩ガラス又はドープさ
れていないケイ酸塩ガラスを含みうる。
される誘電性層のいずれにおいての使用が見いだされう
る一方、フィルムの物理的性質、たとえばその低い誘電
率、低い応力、良好なゲッタリング能力、及び良好な間
隔閉塞特性は、実施態様たとえばＢＰＳＧフィルムの形
成において用いられるＣＶＤプロセスとともに、そのフ
ィルムをＰＭＤ層としてもっとも有用なものにする。も
ちろん、他の実施態様、たとえばリンケイ酸ガラス（Ｐ
ＳＧ）又はホウケイ酸ガラス（ＢＳＧ）フィルムは、Ｉ
ＭＤ層又は他の層として特に有用であり得る。さらなる
実施態様は、フッ素がドープされたケイ酸塩ガラス、ゲ
ルマニウムがドープされたケイ酸塩ガラス又はドープさ
れていないケイ酸塩ガラスを含みうる。
【００２３】III.ホウリンケイ酸ガラス蒸着 本発明の方法は、いくつかの異なったプロセスに従って
ＢＰＳＧ層の形成において有用であるが、ＴＥＯＳ及び
オゾン前駆体ガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧ層の形成
に特に有用である。ホウ素源としてＴＥＢをそしてリン
源としてＴＥＰＯを用いた、一つのこのようなＴＥＯＳ
／Ｏ3 ＢＰＳＧフィルムの処理の処方を実施例として
以下に示す。キャリアガスとして窒素を用いた及びキャ
リアガスとしてヘリウムを用いた、ＢＰＳＧフィルムの
ための同様の例示的な処理の処方の実験結果を、本発明
により提供される改善及び利点の証明として以下に詳細
に議論する。異なったキャリアガスが同等の結果を提供
するという一般的に認められている工業的な確信に反し
て、ＢＰＳＧ処理においてキャリアガスとしてヘリウム
を用いことは、以下に議論するように予期されない利点
をもたらした。
ＢＰＳＧ層の形成において有用であるが、ＴＥＯＳ及び
オゾン前駆体ガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧ層の形成
に特に有用である。ホウ素源としてＴＥＢをそしてリン
源としてＴＥＰＯを用いた、一つのこのようなＴＥＯＳ
／Ｏ3 ＢＰＳＧフィルムの処理の処方を実施例として
以下に示す。キャリアガスとして窒素を用いた及びキャ
リアガスとしてヘリウムを用いた、ＢＰＳＧフィルムの
ための同様の例示的な処理の処方の実験結果を、本発明
により提供される改善及び利点の証明として以下に詳細
に議論する。異なったキャリアガスが同等の結果を提供
するという一般的に認められている工業的な確信に反し
て、ＢＰＳＧ処理においてキャリアガスとしてヘリウム
を用いことは、以下に議論するように予期されない利点
をもたらした。
【００２４】典型的な処理は、ＣＶＤ系１０において成
されうる。もちろん、当該技術分野の当業者は、他の処
理の処方及び他の反応槽のタイプがまた、バルクのＢＰ
ＳＧフィルムを蒸着するために用いられ得るということ
を理解するであろう。
されうる。もちろん、当該技術分野の当業者は、他の処
理の処方及び他の反応槽のタイプがまた、バルクのＢＰ
ＳＧフィルムを蒸着するために用いられ得るということ
を理解するであろう。
【００２５】ＢＰＳＧ層を形成するために、ウエハは、
バキュームロックドアを通して、サセプター１２上に
て、バキューム槽１５内に置かれる。その後、サセプタ
ー１２は処理位置１４へと移動され、そしてウエハは、
ガス分配マニホールドから排出された反応体としてのガ
ス混合物にさらされる。これらの工程に先立って、ウエ
ハは、典型的には、多数の処理工程に付されている。
バキュームロックドアを通して、サセプター１２上に
て、バキューム槽１５内に置かれる。その後、サセプタ
ー１２は処理位置１４へと移動され、そしてウエハは、
ガス分配マニホールドから排出された反応体としてのガ
ス混合物にさらされる。これらの工程に先立って、ウエ
ハは、典型的には、多数の処理工程に付されている。
【００２６】ウエハは一般的には、処理位置１４におい
て、ガス分配マニホールド１１から１ｃｍ未満に配置さ
れ、そして好ましくは、ウエハは、ガス分配マニホール
ドから約２００〜２７５ミルの間にある。このような空
隙は、ウエハとマニホールド間に反応体であるガスを閉
じこめ、反応効率及び蒸着速度を増加させ、ウエハ表面
への物質の蒸着を制限するのを助ける。サセプターは、
ガス分配マニホールドから約１５０〜６００ミルに配置
され、好ましくはマニホールドから約３００ミルに配置
される。
て、ガス分配マニホールド１１から１ｃｍ未満に配置さ
れ、そして好ましくは、ウエハは、ガス分配マニホール
ドから約２００〜２７５ミルの間にある。このような空
隙は、ウエハとマニホールド間に反応体であるガスを閉
じこめ、反応効率及び蒸着速度を増加させ、ウエハ表面
への物質の蒸着を制限するのを助ける。サセプターは、
ガス分配マニホールドから約１５０〜６００ミルに配置
され、好ましくはマニホールドから約３００ミルに配置
される。
【００２７】いったんウエハが適当に配置されると、ウ
エハ及びサセプターは、１００〜７５０℃の温度へと加
熱される。好ましくは、ウエハ及びサセプターは、４０
０〜５００℃の範囲の温度に加熱され、もっとも好まし
くは約４８０℃に加熱される。これらの温度範囲は、蒸
着中維持される。反応槽は、約１０〜７６０トルの範囲
の圧力に維持される。好ましくは、圧力は、約１５０〜
４００トルの範囲に維持され、もっとも好ましくは約２
００トルに維持される。
エハ及びサセプターは、１００〜７５０℃の温度へと加
熱される。好ましくは、ウエハ及びサセプターは、４０
０〜５００℃の範囲の温度に加熱され、もっとも好まし
くは約４８０℃に加熱される。これらの温度範囲は、蒸
着中維持される。反応槽は、約１０〜７６０トルの範囲
の圧力に維持される。好ましくは、圧力は、約１５０〜
４００トルの範囲に維持され、もっとも好ましくは約２
００トルに維持される。
【００２８】ホウ素源としてのＴＥＢ、リン源としての
ＴＥＰＯ、ケイ素源としてのＴＥＯＳ及び一以上のガス
性の酸素源（たとえば、Ｏ2又はＯ3）を含む混合物を作
製する。ＴＥＢ、ＴＥＰＯ及びＴＥＯＳはすべて、慣用
のボイラータイプ又は泡タイプの高温箱によって又は好
ましくは液注入系によって気化させられた液状の原料で
ある。液注入系は、ガス混合系中に導入された反応体の
液状物の容量をより強力に制御できる。その後、気化さ
れたガスは、ガス分配マニホールドに送られる前に、ガ
ス混合系中にてヘリウムキャリアガスと混合される。も
ちろん、他のホウ素、リン、ケイ素及び酸素の供給源も
用いられうるということがわかる。
ＴＥＰＯ、ケイ素源としてのＴＥＯＳ及び一以上のガス
性の酸素源（たとえば、Ｏ2又はＯ3）を含む混合物を作
製する。ＴＥＢ、ＴＥＰＯ及びＴＥＯＳはすべて、慣用
のボイラータイプ又は泡タイプの高温箱によって又は好
ましくは液注入系によって気化させられた液状の原料で
ある。液注入系は、ガス混合系中に導入された反応体の
液状物の容量をより強力に制御できる。その後、気化さ
れたガスは、ガス分配マニホールドに送られる前に、ガ
ス混合系中にてヘリウムキャリアガスと混合される。も
ちろん、他のホウ素、リン、ケイ素及び酸素の供給源も
用いられうるということがわかる。
【００２９】個々の供給源がガス混合系１９に導入され
る速度は、供給源分配系の適当なガス供給ライン又はバ
ルブを通じてプロセッサー３４によって制御される。Ｔ
ＥＢの流速は、好ましくは約１５０〜２００ミリグラム
／分（ｍｇｍ）である。ＴＥＰＯの流速は好ましくは約
３５〜７５ｍｇｍである。ＴＥＯＳの流速は、約３００
〜７００ｍｇｍである。もちろん、ＴＥＢ及びＴＥＰＯ
の流速は、他のドーパント濃度のために所望により変え
られうる。その後、気化されたＴＥＯＳ、ＴＥＢ及びＴ
ＥＰＯガスは、２０００〜８０００標準立方センチメー
ター／分（ｓｃｃｍ）の速度のキャリアガスの流れと混
合され、そして好ましくは約６０００ｓｃｃｍの速度に
て流れる。上記で議論したように、慣用のＢＰＳＧ処理
は、キャリアガスとして窒素を用いる。Ｏ3の形態の酸
素は、約２０００〜５０００ｓｃｃｍの流速にて導入さ
れ、そして好ましくは、約４０００ｓｃｃｍの流速にて
導入される。オゾン混合物は、約５〜１２重量％の酸素
を含む。
る速度は、供給源分配系の適当なガス供給ライン又はバ
ルブを通じてプロセッサー３４によって制御される。Ｔ
ＥＢの流速は、好ましくは約１５０〜２００ミリグラム
／分（ｍｇｍ）である。ＴＥＰＯの流速は好ましくは約
３５〜７５ｍｇｍである。ＴＥＯＳの流速は、約３００
〜７００ｍｇｍである。もちろん、ＴＥＢ及びＴＥＰＯ
の流速は、他のドーパント濃度のために所望により変え
られうる。その後、気化されたＴＥＯＳ、ＴＥＢ及びＴ
ＥＰＯガスは、２０００〜８０００標準立方センチメー
ター／分（ｓｃｃｍ）の速度のキャリアガスの流れと混
合され、そして好ましくは約６０００ｓｃｃｍの速度に
て流れる。上記で議論したように、慣用のＢＰＳＧ処理
は、キャリアガスとして窒素を用いる。Ｏ3の形態の酸
素は、約２０００〜５０００ｓｃｃｍの流速にて導入さ
れ、そして好ましくは、約４０００ｓｃｃｍの流速にて
導入される。オゾン混合物は、約５〜１２重量％の酸素
を含む。
【００３０】反応槽中では、約１０〜７６０トルの範囲
で選択された圧力が設定され、そして、バキュームポン
プ系に連結されたスロットルバルブ３２及び処理ガスの
導入によって蒸着中維持される。好ましくは、槽中の圧
力は、約１５０〜２５０トルの範囲に設定されそして維
持される。
で選択された圧力が設定され、そして、バキュームポン
プ系に連結されたスロットルバルブ３２及び処理ガスの
導入によって蒸着中維持される。好ましくは、槽中の圧
力は、約１５０〜２５０トルの範囲に設定されそして維
持される。
【００３１】ＢＰＳＧフィルムの蒸着の後、ウエハは、
炉に移され、そこでフィルムは、不活性窒素ガス雰囲気
下にて約８００〜９００℃程度の低い温度で約３０〜４
０分間リフローされうる。あるいは、ウエハは、急速熱
処理槽に移され、そこでフィルムは、約７５０〜１００
０℃の温度にて、１分未満リフローされる。
炉に移され、そこでフィルムは、不活性窒素ガス雰囲気
下にて約８００〜９００℃程度の低い温度で約３０〜４
０分間リフローされうる。あるいは、ウエハは、急速熱
処理槽に移され、そこでフィルムは、約７５０〜１００
０℃の温度にて、１分未満リフローされる。
【００３２】上記したガスの流れ、槽圧及び温度範囲
は、約３５００〜５５００オングストローム／分の速度
にて蒸着されるＢＰＳＧフィルムを提供する。フィルム
は、２〜６重量％の間のホウ素濃度レベル及び２〜９重
量％の間のリン濃度レベルを有する。
は、約３５００〜５５００オングストローム／分の速度
にて蒸着されるＢＰＳＧフィルムを提供する。フィルム
は、２〜６重量％の間のホウ素濃度レベル及び２〜９重
量％の間のリン濃度レベルを有する。
【００３３】上記処理のパラメーターは、特許請求の範
囲を限定するとみなされるべきでない。特定の処方のた
めに選択される実際の値（温度、圧力、ガスの流れ等）
は、得られるフィルムの所望の特性に応じて変わる。た
とえば、フィルムの蒸着速度は、上記の範囲内にてＴＥ
ＯＳ流速を高めることにより、又は圧を減少することに
より増加されうる。また、上記の流速値は、２００ｍｍ
ウエハ槽のためのものであり、用いる槽のタイプ及び大
きさに応じて変わる。本技術分野の当業者はまた、本発
明を用いる際に、同様のフィルムを製造するための他の
化学物質、槽のパラメーター及び条件を用いることがで
きる。もちろん、このようなフィルムは、本技術分野の
当業者によって理解されている他の公知の方法によって
も蒸着されうる。
囲を限定するとみなされるべきでない。特定の処方のた
めに選択される実際の値（温度、圧力、ガスの流れ等）
は、得られるフィルムの所望の特性に応じて変わる。た
とえば、フィルムの蒸着速度は、上記の範囲内にてＴＥ
ＯＳ流速を高めることにより、又は圧を減少することに
より増加されうる。また、上記の流速値は、２００ｍｍ
ウエハ槽のためのものであり、用いる槽のタイプ及び大
きさに応じて変わる。本技術分野の当業者はまた、本発
明を用いる際に、同様のフィルムを製造するための他の
化学物質、槽のパラメーター及び条件を用いることがで
きる。もちろん、このようなフィルムは、本技術分野の
当業者によって理解されている他の公知の方法によって
も蒸着されうる。
【００３４】IV.試験結果及び測定 慣用のＢＰＳＧ処理の処方は、キャリアガスとして窒素
を用いてきた。ヘリウム及び窒素の使用は、同等の間隔
閉塞、リフロー能力及び安定性を結果すると信じられて
いた。従って、窒素はより安価なのでヘリウムより好ま
しいキャリアガスであった。しかしながら、本発明は、
キャリアガスとしてヘリウムを用いることによって反応
炉系においての残査の蓄積を減少させることにより、改
善された全体としての生産性のための方法及び装置を提
供する。生産性の改善に加えて、本発明はまた、キャリ
アガスとして窒素を用いて形成されたＢＰＳＧフィルム
と同等の又はそれより良質のＢＰＳＧフィルムを提供す
る。ＢＰＳＧ ＴＥＯＳ／Ｏ3処理においてキャリアガ
スとして窒素ではなくヘリウムを使用する本発明の優越
の証明として及びクリーナー処理を提供するヘリウムの
予期されない能力を証明するために、異なったキャリア
ガスを用いる以外はおなじＢＰＳＧ処理の処方を用いた
実験を行って、最適の特性（たとえば、均一性、間隔閉
塞／リフロー能力、蒸着速度等）を有するフィルムの製
造を試みた。
を用いてきた。ヘリウム及び窒素の使用は、同等の間隔
閉塞、リフロー能力及び安定性を結果すると信じられて
いた。従って、窒素はより安価なのでヘリウムより好ま
しいキャリアガスであった。しかしながら、本発明は、
キャリアガスとしてヘリウムを用いることによって反応
炉系においての残査の蓄積を減少させることにより、改
善された全体としての生産性のための方法及び装置を提
供する。生産性の改善に加えて、本発明はまた、キャリ
アガスとして窒素を用いて形成されたＢＰＳＧフィルム
と同等の又はそれより良質のＢＰＳＧフィルムを提供す
る。ＢＰＳＧ ＴＥＯＳ／Ｏ3処理においてキャリアガ
スとして窒素ではなくヘリウムを使用する本発明の優越
の証明として及びクリーナー処理を提供するヘリウムの
予期されない能力を証明するために、異なったキャリア
ガスを用いる以外はおなじＢＰＳＧ処理の処方を用いた
実験を行って、最適の特性（たとえば、均一性、間隔閉
塞／リフロー能力、蒸着速度等）を有するフィルムの製
造を試みた。
【００３５】実験に用いた実際の処理条件は以下の通り
である。特には、ＢＰＳＧフィルムは、約４８０℃の温
度、及び約２００トルの圧力にて蒸着された。サセプタ
ー及びマニホールド間の空隙は、２３０ミル以内である
のが好ましかった。実験は、アプライドマテリアルズイ
ンコーポレーテッド製のランプ加熱ＤＣＶＤプレシジョ
ン５０００槽（２００ｍｍウエハのために用意されたも
の）中で行った。
である。特には、ＢＰＳＧフィルムは、約４８０℃の温
度、及び約２００トルの圧力にて蒸着された。サセプタ
ー及びマニホールド間の空隙は、２３０ミル以内である
のが好ましかった。実験は、アプライドマテリアルズイ
ンコーポレーテッド製のランプ加熱ＤＣＶＤプレシジョ
ン５０００槽（２００ｍｍウエハのために用意されたも
の）中で行った。
【００３６】実験におけるガスの流れは、ＴＥＢを約２
００ｍｇｍの速度にて槽中に導入することと、ＴＥＰＯ
を約６０ｍｇｍの速度にて導入すること、ＴＥＯＳを約
５００ｍｇｍの速度にて導入すること、Ｏ3として酸素
を約４０００ｓｃｃｍの速度にて導入すること、及びキ
ャリアガスを約６０００ｓｃｃｍの速度にて導入するこ
とを含む。
００ｍｇｍの速度にて槽中に導入することと、ＴＥＰＯ
を約６０ｍｇｍの速度にて導入すること、ＴＥＯＳを約
５００ｍｇｍの速度にて導入すること、Ｏ3として酸素
を約４０００ｓｃｃｍの速度にて導入すること、及びキ
ャリアガスを約６０００ｓｃｃｍの速度にて導入するこ
とを含む。
【００３７】実験は、ＴＥＯＳ／Ｏ3 ＢＰＳＧ処理に
おけるヘリウムキャリアガスの使用が、慣用の窒素キャ
リアガスを用いた場合より、蒸着したときにより平滑な
フィルムが結果として生じるということを示した。フィ
ルム表面の粗さは、フィルムの平滑度を定量化する原子
分光法により測定されうる。表面の粗さは、フィルム上
での表面形成の存在及び大きさによって示される。表面
形成の大きさが測定され、そして平均の粗さが求められ
る。図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ヘリウム
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、０．９１ナノ
メーター（ｎｍ）の平均粗度を示したが、一方、窒素を
用いて形成されたフィルムは、３．０２ｎｍの平均粗度
を示した。ヘリウムキャリアガスの使用は、窒素キャリ
アガスの使用により製造されるフィルムに比べて、３倍
のオーダーにてより平坦なフィルムを明らかに製造す
る。
おけるヘリウムキャリアガスの使用が、慣用の窒素キャ
リアガスを用いた場合より、蒸着したときにより平滑な
フィルムが結果として生じるということを示した。フィ
ルム表面の粗さは、フィルムの平滑度を定量化する原子
分光法により測定されうる。表面の粗さは、フィルム上
での表面形成の存在及び大きさによって示される。表面
形成の大きさが測定され、そして平均の粗さが求められ
る。図３（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ヘリウム
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、０．９１ナノ
メーター（ｎｍ）の平均粗度を示したが、一方、窒素を
用いて形成されたフィルムは、３．０２ｎｍの平均粗度
を示した。ヘリウムキャリアガスの使用は、窒素キャリ
アガスの使用により製造されるフィルムに比べて、３倍
のオーダーにてより平坦なフィルムを明らかに製造す
る。
【００３８】窒素キャリアガスを用いて製造されたフィ
ルム上でのより大きな表面形成は、粗いフィルムを平坦
にするためにある量のエネルギーを必要とし、それによ
って、よりよい間隔閉塞能力のために必要とされる処理
エネルギーのより多くの部分が流用されてしまう。フィ
ルムの減少された表面粗度は、キャリアガスとしてヘリ
ウムを用いたＢＰＳＧ処理の間隔閉塞／リフロー及び残
査減少特性と関係していると信じられる。実験は、キャ
リアガスとしてのヘリウムの使用が、改善された間隔閉
塞能力をＢＰＳＧフィルムに与え、フィルムが少なくと
も２．５：１又はそれより大きい縦横比を有する間隔に
て分離された隣接する多層を適当に覆うことができると
いうことを証明した。（アスペクト比又は”ＡＲ”は、
２つの隣接するステップの高さ対空隙比として定義され
る。）さらに、ヘリウムの使用は、より低いリフロー温
度を有する高い安定性のＢＰＳＧフィルムを結果として
招き、このことは、熱供給が、デバイス寸法がより小さ
くなるに従ってますます重要になるので特に重要であ
る。
ルム上でのより大きな表面形成は、粗いフィルムを平坦
にするためにある量のエネルギーを必要とし、それによ
って、よりよい間隔閉塞能力のために必要とされる処理
エネルギーのより多くの部分が流用されてしまう。フィ
ルムの減少された表面粗度は、キャリアガスとしてヘリ
ウムを用いたＢＰＳＧ処理の間隔閉塞／リフロー及び残
査減少特性と関係していると信じられる。実験は、キャ
リアガスとしてのヘリウムの使用が、改善された間隔閉
塞能力をＢＰＳＧフィルムに与え、フィルムが少なくと
も２．５：１又はそれより大きい縦横比を有する間隔に
て分離された隣接する多層を適当に覆うことができると
いうことを証明した。（アスペクト比又は”ＡＲ”は、
２つの隣接するステップの高さ対空隙比として定義され
る。）さらに、ヘリウムの使用は、より低いリフロー温
度を有する高い安定性のＢＰＳＧフィルムを結果として
招き、このことは、熱供給が、デバイス寸法がより小さ
くなるに従ってますます重要になるので特に重要であ
る。
【００３９】本発明に従ったＢＰＳＧフィルムの蒸着後
の間隔閉塞特性を図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜
（ｂ）に示す。図の顕微鏡写真は、種々のＡＲにおける
種々の構造の様々なＢＰＳＧフィルムの間隔閉塞特性を
示している。蒸着後のフィルムを用いて、フィルムリフ
ローのための再加熱又はアニーリングは行わなかった。
の間隔閉塞特性を図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜
（ｂ）に示す。図の顕微鏡写真は、種々のＡＲにおける
種々の構造の様々なＢＰＳＧフィルムの間隔閉塞特性を
示している。蒸着後のフィルムを用いて、フィルムリフ
ローのための再加熱又はアニーリングは行わなかった。
【００４０】図４（ａ）及び（ｂ）は、２つの隣接する
金属ライン間が０．５μｍ空隙（ＡＲ １：１）にて蒸
着されたＢＰＳＧフィルムの蒸着後の間隔閉塞特性を示
している。図４（ａ）及び（ｂ）のＢＰＳＧフィルムを
形成するために用いられた処理は、キャリアガスを除い
ては同じである。図４（ａ）に示されるように、キャリ
アガスとしてヘリウムを用いて形成されたＢＰＳＧフィ
ルムは、優れた蒸着後間隔閉塞特性（すなわち、空隙間
にある隙間又はギャップの充填）を示す。しかしなが
ら、図４（ｂ）に示されるように、キャリアガスとして
窒素を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、貧弱な間
隔閉塞特性を示し、これは、空間内の充填されていない
隙間によって示される。図５（ａ）及び（ｂ）は、種々
の幾何学論を用いることによって、種々のキャリアガス
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの蒸着後の間隔閉
塞能力の比較に焦点を当てている。図５（ａ）は、ヘリ
ウムを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムが、４：１の
ＡＲを有する０．２０μｍ空間のよりよい間隔閉塞をも
たらしていることを示している。これに比較して、窒素
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、図５（ｂ）に
示されるように２．５：１のＡＲを有するより大きな空
間（０．２５μｍ）のために貧弱な間隔閉塞をしめす。
より小さい空間及びより大きいＡＲを有するデバイス形
態でさえ、デバイス寸法を減少させかつデバイスの集積
を増加させることと一致して、本発明に従ってヘリウム
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、窒素を用いて
形成されたフィルムに比べて、改善された蒸着後の間隔
閉塞を示す。
金属ライン間が０．５μｍ空隙（ＡＲ １：１）にて蒸
着されたＢＰＳＧフィルムの蒸着後の間隔閉塞特性を示
している。図４（ａ）及び（ｂ）のＢＰＳＧフィルムを
形成するために用いられた処理は、キャリアガスを除い
ては同じである。図４（ａ）に示されるように、キャリ
アガスとしてヘリウムを用いて形成されたＢＰＳＧフィ
ルムは、優れた蒸着後間隔閉塞特性（すなわち、空隙間
にある隙間又はギャップの充填）を示す。しかしなが
ら、図４（ｂ）に示されるように、キャリアガスとして
窒素を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、貧弱な間
隔閉塞特性を示し、これは、空間内の充填されていない
隙間によって示される。図５（ａ）及び（ｂ）は、種々
の幾何学論を用いることによって、種々のキャリアガス
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの蒸着後の間隔閉
塞能力の比較に焦点を当てている。図５（ａ）は、ヘリ
ウムを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムが、４：１の
ＡＲを有する０．２０μｍ空間のよりよい間隔閉塞をも
たらしていることを示している。これに比較して、窒素
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、図５（ｂ）に
示されるように２．５：１のＡＲを有するより大きな空
間（０．２５μｍ）のために貧弱な間隔閉塞をしめす。
より小さい空間及びより大きいＡＲを有するデバイス形
態でさえ、デバイス寸法を減少させかつデバイスの集積
を増加させることと一致して、本発明に従ってヘリウム
を用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、窒素を用いて
形成されたフィルムに比べて、改善された蒸着後の間隔
閉塞を示す。
【００４１】本明細書の実施例において、リフローは、
ヘリウムガスを用い改善されたフィルム能力を説明する
ためにアニーリングにより成される。しかしながら、急
速熱処理によるリフロー化もまた、これらの能力を説明
しうる。
ヘリウムガスを用い改善されたフィルム能力を説明する
ためにアニーリングにより成される。しかしながら、急
速熱処理によるリフロー化もまた、これらの能力を説明
しうる。
【００４２】図６（ａ）〜（ｂ）、図７（ａ）〜（ｂ）
及び図８（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ、ヘリウム及び窒
素キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの
アニーリングにより３０分間のリフローの後の間隔閉塞
特性を示している。図６（ａ）及び（ｂ）は、異なった
キャリアガスを用いたこと以外は同じ処理により異なっ
た構造（しかし同じ隙間及びＡＲを有する）上に蒸着さ
れたＢＰＳＧフィルムを示している。ヘリウムキャリア
ガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧフィルムは、図６
（ａ）でみられるように、約７７５℃の温度でのリフロ
ーの後、優れた間隔閉塞特性を示す。これに対して、窒
素キャリアガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧフィルム
は、約８５０℃のより高い温度にてリフローした後、不
十分な間隔閉塞特性を示す。図６（ａ）〜（ｂ）、図７
（ａ）〜（ｂ）及び図８（ａ）〜（ｂ）において、ＢＰ
ＳＧフィルムは、５重量％のホウ素濃度及び５重量％の
リン濃度を有する。先において議論したように、ドーパ
ントの重量％を増加させると、リフロー温度を望ましく
下げるということが結果として生じうる。これらのＢＰ
ＳＧフィルムにおいては、より高い重量％であるにもか
かわらず、窒素を用いて形成されたフィルムのためのリ
フロー温度は、明らかに不適当である。ギャップは充填
されず、そしてリフロー温度は、より小さいデバイス寸
法のためにはあまりに高すぎることがあり得、そこでは
熱供給はしばしば極端にきつい。
及び図８（ａ）〜（ｂ）は、それぞれ、ヘリウム及び窒
素キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの
アニーリングにより３０分間のリフローの後の間隔閉塞
特性を示している。図６（ａ）及び（ｂ）は、異なった
キャリアガスを用いたこと以外は同じ処理により異なっ
た構造（しかし同じ隙間及びＡＲを有する）上に蒸着さ
れたＢＰＳＧフィルムを示している。ヘリウムキャリア
ガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧフィルムは、図６
（ａ）でみられるように、約７７５℃の温度でのリフロ
ーの後、優れた間隔閉塞特性を示す。これに対して、窒
素キャリアガスを用いて蒸着されたＢＰＳＧフィルム
は、約８５０℃のより高い温度にてリフローした後、不
十分な間隔閉塞特性を示す。図６（ａ）〜（ｂ）、図７
（ａ）〜（ｂ）及び図８（ａ）〜（ｂ）において、ＢＰ
ＳＧフィルムは、５重量％のホウ素濃度及び５重量％の
リン濃度を有する。先において議論したように、ドーパ
ントの重量％を増加させると、リフロー温度を望ましく
下げるということが結果として生じうる。これらのＢＰ
ＳＧフィルムにおいては、より高い重量％であるにもか
かわらず、窒素を用いて形成されたフィルムのためのリ
フロー温度は、明らかに不適当である。ギャップは充填
されず、そしてリフロー温度は、より小さいデバイス寸
法のためにはあまりに高すぎることがあり得、そこでは
熱供給はしばしば極端にきつい。
【００４３】図７（ａ）及び（ｂ）はさらに、より小さ
なデバイス寸法のためには窒素を用いて形成されたＢＰ
ＳＧフィルムはヘリウムを用いて形成されたフィルムに
比べて不十分なことを示している。図７（ａ）及び
（ｂ）はともに、異なったキャリアガス以外は同じ処理
を用いて、同じ０．２０μｍの隙間及び３：１のＡＲを
有する構造物上に、形成されたＢＰＳＧフィルム（リフ
ロー後）を説明している。
なデバイス寸法のためには窒素を用いて形成されたＢＰ
ＳＧフィルムはヘリウムを用いて形成されたフィルムに
比べて不十分なことを示している。図７（ａ）及び
（ｂ）はともに、異なったキャリアガス以外は同じ処理
を用いて、同じ０．２０μｍの隙間及び３：１のＡＲを
有する構造物上に、形成されたＢＰＳＧフィルム（リフ
ロー後）を説明している。
【００４４】図７（ａ）は、約８００℃の温度でのリフ
ローの後の、ヘリウムキャリアガスを用いて形成された
ＢＰＳＧフィルムの良好な間隔閉塞を示している。ヘリ
ウムキャリアガスを用いて形成された良好な間隔閉塞Ｂ
ＰＳＧフィルムのための約８００℃のリフロー温度は、
比較的低く、より小さな寸法のデバイスに適している。
完全な間隔閉塞を示している図７（ａ）とは異なり、図
７（ｂ）は、窒素キャリアガスを用いて形成されたＢＰ
ＳＧフィルムのリフロー（約８００℃の同じ温度にて）
の後に空隙が残っていることを示している。
ローの後の、ヘリウムキャリアガスを用いて形成された
ＢＰＳＧフィルムの良好な間隔閉塞を示している。ヘリ
ウムキャリアガスを用いて形成された良好な間隔閉塞Ｂ
ＰＳＧフィルムのための約８００℃のリフロー温度は、
比較的低く、より小さな寸法のデバイスに適している。
完全な間隔閉塞を示している図７（ａ）とは異なり、図
７（ｂ）は、窒素キャリアガスを用いて形成されたＢＰ
ＳＧフィルムのリフロー（約８００℃の同じ温度にて）
の後に空隙が残っていることを示している。
【００４５】図８（ａ）及び（ｂ）は、窒素キャリアガ
スを用いて形成されＢＰＳＧフィルムに比べて、ヘリウ
ムキャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの
さらなる利点を証明している。図８（ａ）及び（ｂ）は
ともに、同じ０．３０μｍの隙間及び２．５：１のＡＲ
を有する構造物の上に形成された、リフロー後のＢＰＳ
Ｇフィルムを示している。
スを用いて形成されＢＰＳＧフィルムに比べて、ヘリウ
ムキャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの
さらなる利点を証明している。図８（ａ）及び（ｂ）は
ともに、同じ０．３０μｍの隙間及び２．５：１のＡＲ
を有する構造物の上に形成された、リフロー後のＢＰＳ
Ｇフィルムを示している。
【００４６】図８（ａ）でわかるように、ヘリウムキャ
リアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、７７
５℃の低いリフロー温度にて良好な間隔閉塞を示す。窒
素キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルム
は、図８（ｂ）にみられるように８５０℃というより高
いリフロー温度で、同様に良好な間隔閉塞を示す。今日
の、寸法が減少しているデバイス及びデバイスの集積化
の増加のために、本発明に従ってヘリウムを用いて形成
されたＢＰＳＧフィルムが、窒素を用いて形成されたフ
ィルム（これはきつい熱供給のために不適当である）と
比べて、特に低いリフロー温度で改善された間隔閉塞を
結果として招いた。
リアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムは、７７
５℃の低いリフロー温度にて良好な間隔閉塞を示す。窒
素キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルム
は、図８（ｂ）にみられるように８５０℃というより高
いリフロー温度で、同様に良好な間隔閉塞を示す。今日
の、寸法が減少しているデバイス及びデバイスの集積化
の増加のために、本発明に従ってヘリウムを用いて形成
されたＢＰＳＧフィルムが、窒素を用いて形成されたフ
ィルム（これはきつい熱供給のために不適当である）と
比べて、特に低いリフロー温度で改善された間隔閉塞を
結果として招いた。
【００４７】図９（ａ）及び（ｂ）はさらに、ヘリウム
キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの改
善された平面化を示している。図９（ａ）でわかるよう
に、ヘリウムキャリアガスを用いて蒸着された５重量％
のホウ素濃度と５重量％のリン濃度のＢＰＳＧフィルム
は、約８００℃の温度でリフローされた場合に、約２０
度のフロー角を示す。対照的に、窒素キャリアガスを用
いて蒸着された５重量％のホウ素濃度と５重量％のリン
濃度のＢＰＳＧフィルムは、約８５０℃のより高い温度
にてリフローされたとき約３１度のより大きなフロー角
を示す。図９（ａ）及び（ｂ）の構造はともに、０．８
μｍの同じ高さを有し、そしてともに３０分間リフロー
された。
キャリアガスを用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの改
善された平面化を示している。図９（ａ）でわかるよう
に、ヘリウムキャリアガスを用いて蒸着された５重量％
のホウ素濃度と５重量％のリン濃度のＢＰＳＧフィルム
は、約８００℃の温度でリフローされた場合に、約２０
度のフロー角を示す。対照的に、窒素キャリアガスを用
いて蒸着された５重量％のホウ素濃度と５重量％のリン
濃度のＢＰＳＧフィルムは、約８５０℃のより高い温度
にてリフローされたとき約３１度のより大きなフロー角
を示す。図９（ａ）及び（ｂ）の構造はともに、０．８
μｍの同じ高さを有し、そしてともに３０分間リフロー
された。
【００４８】図１０は、種々のキャリアガスを用いた上
記の処方に従って形成されたＢＰＳＧフィルムの蒸着速
度を、圧力に対してグラフとして示したものである。菱
形は、ヘリウムキャリアガスを用いて形成されたＢＰＳ
Ｇフィルムにおける蒸着速度を示しており、一方、四角
形及び三角形は、それぞれ、窒素キャリアガス及びアル
ゴンキャリアガスに対応する。ヘリウムキャリアガスを
用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの改善された間隔閉
塞／リフロー能力に加えて、種々の圧力範囲でＢＰＳＧ
フィルムを蒸着する実験は、ヘリウムキャリアガスを用
いた処理における蒸着速度が、他のキャリアガスたとえ
ば窒素やアルゴンの場合に比べて高いことを示してい
る。一般的に、キャリアガスのタイプにかかわらず圧力
が下がるのに伴って蒸着速度は減少する。ヘリウムキャ
リアガスを用いると蒸着速度がより高いのは、窒素及び
アルゴン分子に比べてヘリウム分子の大きさがより小さ
い結果だと考えられる。すなわち、蒸着されたホウ素、
リン、ケイ素及び酸素は、より大きなキャリアガス分子
たとえば窒素又はアルゴンを通じてウエハ表面に達する
のに、より小さいヘリウムキャリアガス分子と比べてよ
り多くの時間を要すると考えられる。ホウ素、リン、ケ
イ素及び酸素は、より大きな分子とより頻繁に衝突する
ので、より多くのエネルギー又は運動量を失いうる。こ
の効果は、図１０に示されるように、反応炉圧が上がる
のに伴って上昇する。
記の処方に従って形成されたＢＰＳＧフィルムの蒸着速
度を、圧力に対してグラフとして示したものである。菱
形は、ヘリウムキャリアガスを用いて形成されたＢＰＳ
Ｇフィルムにおける蒸着速度を示しており、一方、四角
形及び三角形は、それぞれ、窒素キャリアガス及びアル
ゴンキャリアガスに対応する。ヘリウムキャリアガスを
用いて形成されたＢＰＳＧフィルムの改善された間隔閉
塞／リフロー能力に加えて、種々の圧力範囲でＢＰＳＧ
フィルムを蒸着する実験は、ヘリウムキャリアガスを用
いた処理における蒸着速度が、他のキャリアガスたとえ
ば窒素やアルゴンの場合に比べて高いことを示してい
る。一般的に、キャリアガスのタイプにかかわらず圧力
が下がるのに伴って蒸着速度は減少する。ヘリウムキャ
リアガスを用いると蒸着速度がより高いのは、窒素及び
アルゴン分子に比べてヘリウム分子の大きさがより小さ
い結果だと考えられる。すなわち、蒸着されたホウ素、
リン、ケイ素及び酸素は、より大きなキャリアガス分子
たとえば窒素又はアルゴンを通じてウエハ表面に達する
のに、より小さいヘリウムキャリアガス分子と比べてよ
り多くの時間を要すると考えられる。ホウ素、リン、ケ
イ素及び酸素は、より大きな分子とより頻繁に衝突する
ので、より多くのエネルギー又は運動量を失いうる。こ
の効果は、図１０に示されるように、反応炉圧が上がる
のに伴って上昇する。
【００４９】図１１は、本発明の実施態様を示すために
用いた直留ウエハ処理の簡略化したフローチャートであ
る。誘電性フィルムの形成処理の開始は、９０１として
示してある。この処理は、デバイスの他の根本的な部分
を形成する先の工程が基板上で成されるまで開始せず、
系は使用可能である。直留が開始すると、基板はヘリウ
ムキャリアガスを用いて、上記で詳細に議論したように
処理（工程９０５）され、基板上に誘電性フィルムが蒸
着される。その後、基板は工程９０５において、系から
除かれる。除去後、基板は製造ラインに維持され、そこ
で処理された基板の製造において要求される残存工程が
成されうる（工程９１５）。工程９１５は、ＣＭＰ、リ
フロー化等並びに他の引き続く製造工程による誘電性フ
ィルムの平面化を含みうる。基板を除いた後、系は、そ
れまでに処理された基板の数を決定する（工程９０
７）。プロセッサー中のカウンター又はレジスターが、
そのときまでにいくつの基板が直留の処理が成されたか
を決定するために用いられ得る。もし、ｎより少ない基
板が直留の処理が成されたのなら、工程９０３は、他の
基板に対して繰り返される。しかしながら、ｎ個の基板
が処理されたならば、系は工程９０９にて、インサイチ
ュープラズマ洗浄操作をなす。その操作は、バキューム
系を用いたときに、槽の系のバキュームシールを壊し、
槽の系を開放することなしに成される。ｎの値は、１以
上に設定されうる。ヘリウム及び窒素キャリアガスを用
いた実験では、ｎは数値１に設定した。インサイチュー
洗浄の後、系は、処理された基板の数がｍに等しいかど
うかを決定する（工程９１１）。もし、ｍより少ない基
板が処理されたなら、工程９０３は、他の基板に対して
繰り返される。ｍ個の基板が処理されたなら、反応炉系
は開放され、そして系は、工程９１３にて洗浄される。
もしバキューム系が用いられたなら、バキュームシール
は壊され、そして反応炉系が系洗浄のために開放され
る。槽が開放されて洗浄されている間、直留プロセス
は、（工程９１５によって示される）処理済み基板の製
造を続けることにおいて要求される工程の残りを中断す
る。基板の誘電性フィルムの蒸着プロセスは、洗浄が完
了し槽を再びシールした後に進められる。本発明の実施
例においては、閉鎖バキューム系を用い、工程９１３の
洗浄操作は、フォアライン及び蓄積した残査を有する他
の領域を含む槽全体を、特殊な布及び洗浄液を用いて物
理的にふき取るためにバキュームシールの破壊及び槽系
の開放を含む。ヘリウムキャリアガスを用いた直留実験
は、ｍの値が、２００ｍｍウエハにつき６０００オング
ストロームの厚さで約３５００のウエハより大きいとい
うことを決定した。しかし、ヘリウムキャリアガスの代
わりに窒素キャリアガスを用いた同じ直留実験は、ｍの
値が、２００ｍｍウエハにつき６０００オングストロー
ムの厚さで約３００〜５００のウエハの間であることを
示した。もちろん、ｎ及びｍの値は、蒸着された誘電性
フィルムの厚さに従って用いた処理の変化に応じて実験
的に決定され、その後、処理を自動化のために、ウエハ
の数のカウントに基づいて洗浄能力を調整するため系の
メモリー中にプログラムされる。
用いた直留ウエハ処理の簡略化したフローチャートであ
る。誘電性フィルムの形成処理の開始は、９０１として
示してある。この処理は、デバイスの他の根本的な部分
を形成する先の工程が基板上で成されるまで開始せず、
系は使用可能である。直留が開始すると、基板はヘリウ
ムキャリアガスを用いて、上記で詳細に議論したように
処理（工程９０５）され、基板上に誘電性フィルムが蒸
着される。その後、基板は工程９０５において、系から
除かれる。除去後、基板は製造ラインに維持され、そこ
で処理された基板の製造において要求される残存工程が
成されうる（工程９１５）。工程９１５は、ＣＭＰ、リ
フロー化等並びに他の引き続く製造工程による誘電性フ
ィルムの平面化を含みうる。基板を除いた後、系は、そ
れまでに処理された基板の数を決定する（工程９０
７）。プロセッサー中のカウンター又はレジスターが、
そのときまでにいくつの基板が直留の処理が成されたか
を決定するために用いられ得る。もし、ｎより少ない基
板が直留の処理が成されたのなら、工程９０３は、他の
基板に対して繰り返される。しかしながら、ｎ個の基板
が処理されたならば、系は工程９０９にて、インサイチ
ュープラズマ洗浄操作をなす。その操作は、バキューム
系を用いたときに、槽の系のバキュームシールを壊し、
槽の系を開放することなしに成される。ｎの値は、１以
上に設定されうる。ヘリウム及び窒素キャリアガスを用
いた実験では、ｎは数値１に設定した。インサイチュー
洗浄の後、系は、処理された基板の数がｍに等しいかど
うかを決定する（工程９１１）。もし、ｍより少ない基
板が処理されたなら、工程９０３は、他の基板に対して
繰り返される。ｍ個の基板が処理されたなら、反応炉系
は開放され、そして系は、工程９１３にて洗浄される。
もしバキューム系が用いられたなら、バキュームシール
は壊され、そして反応炉系が系洗浄のために開放され
る。槽が開放されて洗浄されている間、直留プロセス
は、（工程９１５によって示される）処理済み基板の製
造を続けることにおいて要求される工程の残りを中断す
る。基板の誘電性フィルムの蒸着プロセスは、洗浄が完
了し槽を再びシールした後に進められる。本発明の実施
例においては、閉鎖バキューム系を用い、工程９１３の
洗浄操作は、フォアライン及び蓄積した残査を有する他
の領域を含む槽全体を、特殊な布及び洗浄液を用いて物
理的にふき取るためにバキュームシールの破壊及び槽系
の開放を含む。ヘリウムキャリアガスを用いた直留実験
は、ｍの値が、２００ｍｍウエハにつき６０００オング
ストロームの厚さで約３５００のウエハより大きいとい
うことを決定した。しかし、ヘリウムキャリアガスの代
わりに窒素キャリアガスを用いた同じ直留実験は、ｍの
値が、２００ｍｍウエハにつき６０００オングストロー
ムの厚さで約３００〜５００のウエハの間であることを
示した。もちろん、ｎ及びｍの値は、蒸着された誘電性
フィルムの厚さに従って用いた処理の変化に応じて実験
的に決定され、その後、処理を自動化のために、ウエハ
の数のカウントに基づいて洗浄能力を調整するため系の
メモリー中にプログラムされる。
【００５０】図１２は、槽の予防的維持を行うことを必
要とする前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理され
たウエハの拡張された作業(extended run)による改善さ
れた生産性を示している。各実験において、第一のタイ
プの閉鎖された槽の洗浄方法は、拡張作業中のすべての
ウエハが処理された後に用いられる。特に、フッ素源ガ
ス（たとえばＣ2Ｆ6）、酸素（Ｏ2）及び三フッ化窒素
（ＮＦ3）を用いて形成されたプラズマを、各ウエハの
処理の間、閉鎖槽洗浄処理において用いた。キャリアガ
スとしてヘリウムを用いる上記で議論した処方に従って
処理された、２００ｍｍウエハにつき６０００オングス
トロームの厚さで３５００ウエハを越えて直留した実験
結果の代表例を図１２に示す。ＢＰＳＧフィルムは、実
質的に約４８００オングストローム／分の蒸着速度にて
ウエハ上に形成される。図１２はさらに、ウエハ上に形
成されたＢＰＳＧフィルムのフィルムの均一性の指標を
提供する。フィルム均一性は、本技術分野の当業者に知
られた方法によって測定した。図１２中にみられるよう
に、フィルム厚のウエハ内での均一性は、ほぼ１％、１
σであり、ウエハ間の均一性は、約１．３％、１σであ
る。厚さは、Prometrix装置を用いて測定した。
要とする前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理され
たウエハの拡張された作業(extended run)による改善さ
れた生産性を示している。各実験において、第一のタイ
プの閉鎖された槽の洗浄方法は、拡張作業中のすべての
ウエハが処理された後に用いられる。特に、フッ素源ガ
ス（たとえばＣ2Ｆ6）、酸素（Ｏ2）及び三フッ化窒素
（ＮＦ3）を用いて形成されたプラズマを、各ウエハの
処理の間、閉鎖槽洗浄処理において用いた。キャリアガ
スとしてヘリウムを用いる上記で議論した処方に従って
処理された、２００ｍｍウエハにつき６０００オングス
トロームの厚さで３５００ウエハを越えて直留した実験
結果の代表例を図１２に示す。ＢＰＳＧフィルムは、実
質的に約４８００オングストローム／分の蒸着速度にて
ウエハ上に形成される。図１２はさらに、ウエハ上に形
成されたＢＰＳＧフィルムのフィルムの均一性の指標を
提供する。フィルム均一性は、本技術分野の当業者に知
られた方法によって測定した。図１２中にみられるよう
に、フィルム厚のウエハ内での均一性は、ほぼ１％、１
σであり、ウエハ間の均一性は、約１．３％、１σであ
る。厚さは、Prometrix装置を用いて測定した。
【００５１】図１３は、反応炉系の予防的維持洗浄をす
ることなしに、ヘリウムキャリアガスを用いてウエハの
拡張作業のための粒子の性能を説明したグラフである。
上記の処方に従って処理された２００ｍｍウエハにつき
６０００オングストロームの厚さで３５００ウエハを越
えて直留した実験結果を示す。粒子の性能は、予防的維
持洗浄を行う前、３０００を越えるウエハに対して、約
０．０５欠陥／ｃｍ2未満に維持された。
ることなしに、ヘリウムキャリアガスを用いてウエハの
拡張作業のための粒子の性能を説明したグラフである。
上記の処方に従って処理された２００ｍｍウエハにつき
６０００オングストロームの厚さで３５００ウエハを越
えて直留した実験結果を示す。粒子の性能は、予防的維
持洗浄を行う前、３０００を越えるウエハに対して、約
０．０５欠陥／ｃｍ2未満に維持された。
【００５２】キャリアガスとして窒素を用いたこと以外
は、上記と同じ処方に従って処理されたウエハの拡張作
業は、たった約５００のウエハの後に、槽の予防的維持
洗浄を行う必要があった。窒素キャリアガスを用いた慣
用のＢＰＳＧ処理にとっては、典型的に、槽の予防的維
持洗浄が、２００ｍｍウエハにつき６０００オングスト
ロームの厚さで約３００〜５００ウエハを処理した後、
要求される。もし予防的維持洗浄が行われなければ、ス
ロットルバルブは、スロットルバルブ領域中の過剰の残
査蒸着のためにはたらかなくなり、粒子の問題を起こ
す。従って、３００〜５００ウエハの範囲を越えて処理
されたウエハは、ウエハの品質のための閾値に達しない
かもしれない。槽の予防的洗浄の直前の槽の観察におい
て、槽の種々の箇所に堆積された酸化物残査がみられ
た。特に、スロットルバルブ３２近くの槽のバキューム
ライン３１又はフォアライン中に、並びにガス混合ボッ
クス１９及びガスマニホールド１１の間に大量の残査が
蓄積した。予防的維持洗浄は、系の中に堆積した残査を
除き、そしてしばしば、完了するのに数時間を要する。
この必須の維持洗浄を行うことは、系を開放し、その
後、洗浄液を用いて手で槽の系を拭いて蓄積した残査を
除くことを含む。ガスマニホールドはまた、ガスマニホ
ールド中の、堆積した残査及び穴の詰まりのために取り
替えられる。予防的維持洗浄は、時間を浪費し、そして
有用なウエハの製造を妨げるばかりでなく、完成したウ
エハの全ターンアラウンド・タイム及び消耗品たとえば
ガスマニホールドのコストを増加させる。
は、上記と同じ処方に従って処理されたウエハの拡張作
業は、たった約５００のウエハの後に、槽の予防的維持
洗浄を行う必要があった。窒素キャリアガスを用いた慣
用のＢＰＳＧ処理にとっては、典型的に、槽の予防的維
持洗浄が、２００ｍｍウエハにつき６０００オングスト
ロームの厚さで約３００〜５００ウエハを処理した後、
要求される。もし予防的維持洗浄が行われなければ、ス
ロットルバルブは、スロットルバルブ領域中の過剰の残
査蒸着のためにはたらかなくなり、粒子の問題を起こ
す。従って、３００〜５００ウエハの範囲を越えて処理
されたウエハは、ウエハの品質のための閾値に達しない
かもしれない。槽の予防的洗浄の直前の槽の観察におい
て、槽の種々の箇所に堆積された酸化物残査がみられ
た。特に、スロットルバルブ３２近くの槽のバキューム
ライン３１又はフォアライン中に、並びにガス混合ボッ
クス１９及びガスマニホールド１１の間に大量の残査が
蓄積した。予防的維持洗浄は、系の中に堆積した残査を
除き、そしてしばしば、完了するのに数時間を要する。
この必須の維持洗浄を行うことは、系を開放し、その
後、洗浄液を用いて手で槽の系を拭いて蓄積した残査を
除くことを含む。ガスマニホールドはまた、ガスマニホ
ールド中の、堆積した残査及び穴の詰まりのために取り
替えられる。予防的維持洗浄は、時間を浪費し、そして
有用なウエハの製造を妨げるばかりでなく、完成したウ
エハの全ターンアラウンド・タイム及び消耗品たとえば
ガスマニホールドのコストを増加させる。
【００５３】これとは対照的に、キャリアガスとしてヘ
リウムを用いて、２００ｍｍウエハにつき６０００オン
グストロームの厚さで３５００ウエハを直留した後の槽
の観察は、図１２及び図１３に示されるように、減少し
た蓄積した残査並びに良好な粒子性能を示した。ＢＰＳ
Ｇ処理におけるキャリアガスとしてのヘリウムガスの使
用は、槽のフォアライン又は排気領域に形成される残査
を減少させ、そして実質的に、ガス混合ボックス及びガ
スマニホールド１１の間に形成される残査を排除する。
ガスマニホールドは、堆積される残査の欠失故に、ヘリ
ウムを用いた場合は置き換えられる必要がない。
リウムを用いて、２００ｍｍウエハにつき６０００オン
グストロームの厚さで３５００ウエハを直留した後の槽
の観察は、図１２及び図１３に示されるように、減少し
た蓄積した残査並びに良好な粒子性能を示した。ＢＰＳ
Ｇ処理におけるキャリアガスとしてのヘリウムガスの使
用は、槽のフォアライン又は排気領域に形成される残査
を減少させ、そして実質的に、ガス混合ボックス及びガ
スマニホールド１１の間に形成される残査を排除する。
ガスマニホールドは、堆積される残査の欠失故に、ヘリ
ウムを用いた場合は置き換えられる必要がない。
【００５４】２００ｍｍウエハの蓄積された蒸着フィル
ム厚の比較は、窒素処理よりヘリウム処理が優れている
ことを示す一つの方法である。２００ｍｍウエハ槽にと
って、蓄積された蒸着フィルム厚とは、ウエハ当たりの
フィルム厚を処理済みウエハの数に掛けたものである。
実施例において、ＢＰＳＧフィルムは、２００ｍｍウエ
ハにつき６０００オングストロームの厚さで蒸着され
た。ヘリウムの使用は、予防的維持洗浄が要求される前
に少なくとも３０００ウエハまでを結果したが、窒素の
使用は、予防的維持洗浄が要求される前にたったの約３
００〜５００ウエハまでを結果した。従って、ヘリウム
キャリアガスを用いたＢＰＳＧ処理は、２００ｍｍウエ
ハに対し、蓄積した蒸着フィルム厚は少なくとも１８０
０μｍまでの蓄積蒸着フィルム厚を結果する。これに対
して、窒素キャリアガスを用いた同じＢＰＳＧ処理は、
予防的維持の系の洗浄が必要とされる前に、２００ｍｍ
ウエハのために約１８０から３００μｍの間の蓄積され
た蒸着フィルム厚を有する。もちろん、上記の数は２０
０ｍｍウエハに適用できるが、窒素の代わりにヘリウム
を用いた改善はまた、他のサイズの基板、槽等に適用で
きる。
ム厚の比較は、窒素処理よりヘリウム処理が優れている
ことを示す一つの方法である。２００ｍｍウエハ槽にと
って、蓄積された蒸着フィルム厚とは、ウエハ当たりの
フィルム厚を処理済みウエハの数に掛けたものである。
実施例において、ＢＰＳＧフィルムは、２００ｍｍウエ
ハにつき６０００オングストロームの厚さで蒸着され
た。ヘリウムの使用は、予防的維持洗浄が要求される前
に少なくとも３０００ウエハまでを結果したが、窒素の
使用は、予防的維持洗浄が要求される前にたったの約３
００〜５００ウエハまでを結果した。従って、ヘリウム
キャリアガスを用いたＢＰＳＧ処理は、２００ｍｍウエ
ハに対し、蓄積した蒸着フィルム厚は少なくとも１８０
０μｍまでの蓄積蒸着フィルム厚を結果する。これに対
して、窒素キャリアガスを用いた同じＢＰＳＧ処理は、
予防的維持の系の洗浄が必要とされる前に、２００ｍｍ
ウエハのために約１８０から３００μｍの間の蓄積され
た蒸着フィルム厚を有する。もちろん、上記の数は２０
０ｍｍウエハに適用できるが、窒素の代わりにヘリウム
を用いた改善はまた、他のサイズの基板、槽等に適用で
きる。
【００５５】予期しなかったことに、生産性は、窒素を
用いた場合と比較して、ＢＰＳＧ処理においてヘリウム
を使用した場合は約６００％より大きく増加し、それに
よって洗浄間の期間が延びる。窒素と比較してヘリウム
のより高い熱伝導率は、系において堆積する残査を減少
する一つの要因でありうる。
用いた場合と比較して、ＢＰＳＧ処理においてヘリウム
を使用した場合は約６００％より大きく増加し、それに
よって洗浄間の期間が延びる。窒素と比較してヘリウム
のより高い熱伝導率は、系において堆積する残査を減少
する一つの要因でありうる。
【００５６】上記の記載は、説明のためであって限定的
なものでないということが理解されるべきである。多く
の実施態様が、上記の記載を検討すれば本技術分野の当
業者に明らかであろう。実施例として、明細書中、本発
明は、キャリアガスとしてのヘリウムの使用を説明する
一つのＢＰＳＧ処理処方について主として説明されてい
るが、それらには限定されない。たとえば、ヘリウム
は、キャリアガスとして単独で用いられるよりもむし
ろ、分離したガス管によって槽中に導入されうる。他の
実施例として、他の実施態様に従って形成された誘電性
フィルムは、ＢＳＧ、ＰＳＧ、フッ素がドープされたケ
イ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、ゲルマニウムがドープされた
ケイ酸塩ガラス、ドープされていないケイ酸塩ガラス
（ＵＳＧ）又は他のタイプであり得る。さらなる実施例
として、ケイ素源としてＴＥＯＳをそして酸素源として
オゾンを用いた処理に関して説明された実施例のほか
に、特定の用途に応じて、他のケイ素源たとえばシラ
ン、他の酸素源たとえば亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化
炭素（ＣＯ）等、又は他のドーパント源を用いることも
可能である。また、種々のタイプの系、たとえば、ＳＡ
ＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ及びその他も、本発明
の実施態様に従って用いられ得る。さらに、窒素又はア
ルゴンより熱拡散率が高いガスもまた、ヘリウムにより
製造されたものと同様に利点を提供すると考えられる。
本技術分野の当業者は、本発明の特許請求の範囲内にあ
る限りは、他の同等の又は代替の誘電性層の蒸着方法を
認識するであろう。それ故、本発明の範囲は、上記の記
載を参照して決定されるのではなく、代わりに、先に記
載の特許請求の範囲と同等の範囲である限りは、特許請
求の範囲を参照して決定されるべきである。
なものでないということが理解されるべきである。多く
の実施態様が、上記の記載を検討すれば本技術分野の当
業者に明らかであろう。実施例として、明細書中、本発
明は、キャリアガスとしてのヘリウムの使用を説明する
一つのＢＰＳＧ処理処方について主として説明されてい
るが、それらには限定されない。たとえば、ヘリウム
は、キャリアガスとして単独で用いられるよりもむし
ろ、分離したガス管によって槽中に導入されうる。他の
実施例として、他の実施態様に従って形成された誘電性
フィルムは、ＢＳＧ、ＰＳＧ、フッ素がドープされたケ
イ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、ゲルマニウムがドープされた
ケイ酸塩ガラス、ドープされていないケイ酸塩ガラス
（ＵＳＧ）又は他のタイプであり得る。さらなる実施例
として、ケイ素源としてＴＥＯＳをそして酸素源として
オゾンを用いた処理に関して説明された実施例のほか
に、特定の用途に応じて、他のケイ素源たとえばシラ
ン、他の酸素源たとえば亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、一酸化
炭素（ＣＯ）等、又は他のドーパント源を用いることも
可能である。また、種々のタイプの系、たとえば、ＳＡ
ＣＶＤ、ＡＰＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ及びその他も、本発明
の実施態様に従って用いられ得る。さらに、窒素又はア
ルゴンより熱拡散率が高いガスもまた、ヘリウムにより
製造されたものと同様に利点を提供すると考えられる。
本技術分野の当業者は、本発明の特許請求の範囲内にあ
る限りは、他の同等の又は代替の誘電性層の蒸着方法を
認識するであろう。それ故、本発明の範囲は、上記の記
載を参照して決定されるのではなく、代わりに、先に記
載の特許請求の範囲と同等の範囲である限りは、特許請
求の範囲を参照して決定されるべきである。
【００５７】
【発明の効果】本発明の方法は、反応炉の洗浄の頻度を
減少し、処理済みウエハの生産量を増加させるので特に
有用である。また、本発明の方法は、プレメタル誘電性
（ＰＭＤ）層として用いられる誘電性層の形成の場合に
特に有用であり、また内部メタル誘電性（ＩＭＤ）層、
パッシベーション層及び他の層の形成に適用されうる。
さらに、本発明の装置及びシステムは、本発明の方法を
なすのに特に適しており、本発明の方法とともに、上記
の特徴を有する誘電性層の製造に特に有用である。
減少し、処理済みウエハの生産量を増加させるので特に
有用である。また、本発明の方法は、プレメタル誘電性
（ＰＭＤ）層として用いられる誘電性層の形成の場合に
特に有用であり、また内部メタル誘電性（ＩＭＤ）層、
パッシベーション層及び他の層の形成に適用されうる。
さらに、本発明の装置及びシステムは、本発明の方法を
なすのに特に適しており、本発明の方法とともに、上記
の特徴を有する誘電性層の製造に特に有用である。
【図１】図１は、本発明に従った、簡略化した化学蒸気
蒸着装置の一つの態様の垂直断面図である。
蒸着装置の一つの態様の垂直断面図である。
【図２】図２は、本発明の方法に従って製造された半導
体デバイスの簡略化した断面図である。
体デバイスの簡略化した断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、キャリアガスとし
て、それぞれヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの表面の粗さを比較した顕微鏡写真である。
て、それぞれヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの表面の粗さを比較した顕微鏡写真である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとして、ヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの蒸着後の間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真
である。
ガスとして、ヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの蒸着後の間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真
である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとして、ヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの蒸着後の間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真
である。
ガスとして、ヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳ
Ｇフィルムの蒸着後の間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真
である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムのリフロー間隔閉塞能力を示した顕微鏡写真で
ある。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、キャリア
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムの平面化を示した顕微鏡写真である。
ガスとしてヘリウム又は窒素を用いて形成したＢＰＳＧ
フィルムの平面化を示した顕微鏡写真である。
【図１０】図１０は、種々のキャリアガスを用いたＢＰ
ＳＧの蒸着速度を示したグラフである。
ＳＧの蒸着速度を示したグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の態様に従った直留処理の
簡略化したフローチャートである。
簡略化したフローチャートである。
【図１２】図１２は、槽の予防的維持を行うことが必要
となる前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理された
ウエハの数によって、改善された生産性を示しているグ
ラフである。
となる前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理された
ウエハの数によって、改善された生産性を示しているグ
ラフである。
【図１３】図１３は、予防的維持を行うことが必要とな
る前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理されたウエ
ハの延長された作業(extended run)に対する粒子の性能
を示しているグラフである。
る前に、ヘリウムキャリアガスを用いて処理されたウエ
ハの延長された作業(extended run)に対する粒子の性能
を示しているグラフである。
１５・・バキューム槽、１０・・化学蒸気蒸着系、１１
・・ガス分配マニホールド、１２・・サセプター、１３
・・支持体アーム、１４・・上部処理位置、１９・・ガ
ス混合槽、２４・・バキュームマニホールド、２５・・
無線周波数（ＲＦ）供給電源、２６・・ランプ反射鏡モ
ジュール、２７・・平行光、２８・・石英窓、３１・・
排出管、３２・・スロットルバルブ、３４・・プロセッ
サー、３８・・メモリー、２００・・集積回路、２０
３，２０６・・トランジスター、２１２・・発源領域、
２１５・・ドレイン領域、２１８・・ゲート領域。
・・ガス分配マニホールド、１２・・サセプター、１３
・・支持体アーム、１４・・上部処理位置、１９・・ガ
ス混合槽、２４・・バキュームマニホールド、２５・・
無線周波数（ＲＦ）供給電源、２６・・ランプ反射鏡モ
ジュール、２７・・平行光、２８・・石英窓、３１・・
排出管、３２・・スロットルバルブ、３４・・プロセッ
サー、３８・・メモリー、２００・・集積回路、２０
３，２０６・・トランジスター、２１２・・発源領域、
２１５・・ドレイン領域、２１８・・ゲート領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール ジー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， セタ コート 471 (72)発明者 リ−チャン ジャ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ホームステッド ロー ド 3131， ナンバー13ディー (72)発明者 フランシマール カンパーニャ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ミルピタス， フォンテンブルー アヴェ ニュー 1271 (72)発明者 シャンカー ヴェンカタラナン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， パーク ヴュー ドラ イヴ 630， ナンバー106 (72)発明者 デナ トリビューラ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， グインダ ストリート 544 (72)発明者 バン ニューエン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フレモント， ブッシュ サークル 4456
Claims (21)
- 【請求項１】基板上に誘電性フィルムを形成する方法で
あって、該方法が、ケイ素、酸素及び第一のドーパント
原子を含有する処理ガスを反応槽中に導入すること、系
においてキャリアガスとしてヘリウムを用いこと、そし
て洗浄と洗浄の間に、キャリアガスとして窒素を用いた
処理よりもより多くの基板を処理すること、を含む誘電
性フィルムの形成方法。 - 【請求項２】 キャリアガスとして窒素を用いた処理に
要求される温度よりも低い温度にて基板上に形成された
誘電性フィルムをアニーリングする工程をさらに含む請
求項１に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項３】 前記低い温度が、８００℃より低い温度
である請求項２に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項４】 前記のアニーリング工程が、誘電性フィ
ルムを、２．５：１より大きい縦横比を有する構造物の
上を覆ってリフローさせることである請求項３に記載の
誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項５】 前記方法が、キャリアガスとして窒素を
用いる処理に比べて、洗浄と洗浄の間に少なくとも１０
％多い基板を処理する請求項４に記載の誘電性フィルム
の形成方法。 - 【請求項６】 前記方法が、キャリアガスとして窒素を
用いる処理に比べて、洗浄と洗浄の間に少なくとも１０
０％多い基板を処理する請求項１に記載の誘電性フィル
ムの形成方法。 - 【請求項７】 前記方法が、キャリアガスとして窒素を
用いる処理に比べて、洗浄と洗浄の間に少なくとも６０
０％多い基板を処理する請求項１に記載の誘電性フィル
ムの形成方法。 - 【請求項８】 前記処理ガスがさらに、前記反応槽中に
導入される第二のドーパント原子を含んでいる請求項１
に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項９】 前記処理ガスが、ＴＥＯＳ及びＯ3を含
む請求項１に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項１０】 前記処理ガスが、ＴＥＯＳ及びＯ3を
含む請求項８に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項１１】 前記処理ガスがさらに、ＴＥＢ及びＴ
ＥＰＯを含む請求項１０に記載の誘電性フィルムの形成
方法。 - 【請求項１２】 前記処理ガスがさらに、ＴＥＢを含む
請求項９に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項１３】 前記処理ガスがさらに、ＴＥＰＯを含
む請求項９に記載の誘電性フィルムの形成方法。 - 【請求項１４】 反応炉中の基板上に層を形成する方法
であって、該方法が、以下の工程、(a)ケイ素、酸素及
びドーパント原子を含有する反応物質の反応から、該基
板上にドープされた酸化ケイ素を含むフィルムを蒸着す
る工程、ここで、該蒸着工程は、キャリアガスとしてヘ
リウムを用い、そして該蒸着工程は、１０〜７６０トル
の圧力及び１００〜７５０℃の温度にて生じる、(b)工
程(a)を用いてｎの基板を処理する工程、及び(c)窒素キ
ャリアガスを用いた処理の基板よりも少なくとも５０％
多い数である前記のｎの基板上に、蓄積された蒸着フィ
ルムの厚さを蒸着した後、該反応炉を洗浄する工程、を
含む方法。 - 【請求項１５】 前記のドープされた酸化ケイ素がＢＰ
ＳＧを含む請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記ケイ素要素がＴＥＯＳ由来であ
り、前記酸素要素がＯ3由来であり、そしてドーパント
原子がＴＥＢ及びＴＥＰＯ由来である請求項１５に記載
の方法。 - 【請求項１７】 反応槽を形成するためのハウジング、 基板を保持するために、該ハウジング中に配置されたサ
セプター、 該ハウジング中に配置されかつ該サセプターに実質的に
平行に位置している、該反応槽中に処理ガスを導入する
ためのガス分配マニホールド、 内部に第一の複数のガスをヘリウムキャリアガスを用い
て導入して該処理ガスを作製するための、該ガス分配マ
ニホールドに連結されたガス混合槽、 該ガス混合槽に連結され、ヘリウムキャリアガスの供給
源を含む、該第一の複数のガスを該ガス混合槽中に導入
するための原料分配系、 該基板を加熱するためのヒーター、 該原料分配系及び該ヒーターを制御するためのプロセッ
サー、及び該化学蒸気蒸着反応炉系の操作を指示するた
めのプログラムであって、３５０μｍよりも大きい蓄積
蒸着フィルム厚になるまでは用いられないユーザーのイ
ンプットに応答して洗浄を実行するために基板の直留処
理を止める該プログラムを保存した、該プロセッサーに
連結されたメモリー、を含む基板処理装置。 - 【請求項１８】 前記プログラムが、前記基板上にドー
プされたケイ酸塩ガラスのフィルムを蒸着するための第
一の期間の間に、前記第一の複数のガス及び前記ヘリウ
ムキャリアガスを導入するための第一の指示のセットを
含み、かつ該第一の指示のセットが、 該第一の期間の間に、１００〜７５０℃の間の温度まで
前記基板を加熱するために前記ヒーターを制御する第一
の指示のサブセット、及びホウ素含有原料、リン含有原
料、ケイ素含有原料及び酸素含有原料を前記ガス混合系
に、選択された導入速度にて導入するために、前記原料
分配系を制御するための第二の指示のサブセット、を含
む請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 前記装置が、バキューム槽を形成する
ために前記槽を与圧するためのバキューム系をさらに含
み、 前記第一の指示のセットが、該第一の期間の間１０〜７
６０トルの圧力にて該バキューム槽を設定して維持する
ために、該バキューム系を制御するための第三の指示の
サブセットをさらに含む、請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 前記ホウ素含有原料がＴＥＢを含み、
前記リン含有原料がＴＥＰＯを含み、前記ケイ素含有原
料がＴＥＯＳを含み、そして前記酸素含有原料がＯ3を
含む請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】 請求項１に記載の方法で作られた製
品。
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