JPH1088360A - チャンバ洗浄中に枯らし時間とバイアスｒｆ電力とを変化させて移動性イオン及び金属による汚染を低減する方法及び装置 - Google Patents
チャンバ洗浄中に枯らし時間とバイアスｒｆ電力とを変化させて移動性イオン及び金属による汚染を低減する方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャンバ内の汚染物質濃度を効果的に減少さ
せる清浄方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、チャンバの枯らし工程中、バ
イアスＲＦパワー密度を０．０５１Ｗ／ｍｍ2を超える
まで増加させ、枯らし時間を３０秒を超えて増加させる
ことにより、処理チャンバ内で移動性イオンと汚染金属
物質との濃度を低減するための方法と装置とを提供す
る。バイアスＲＦパワー密度が約０．０９５Ｗ／ｍｍ2
および枯らし時間が約５０秒から７０秒である組み合わ
せ条件で、堆積材料を堆積することにより、枯らし工程
をチャンバ内で行うこの方法は、チャンバ内部の移動性
イオンおよび汚染金属物質の濃度を従来より約１桁低減
する。
せる清浄方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、チャンバの枯らし工程中、バ
イアスＲＦパワー密度を０．０５１Ｗ／ｍｍ2を超える
まで増加させ、枯らし時間を３０秒を超えて増加させる
ことにより、処理チャンバ内で移動性イオンと汚染金属
物質との濃度を低減するための方法と装置とを提供す
る。バイアスＲＦパワー密度が約０．０９５Ｗ／ｍｍ2
および枯らし時間が約５０秒から７０秒である組み合わ
せ条件で、堆積材料を堆積することにより、枯らし工程
をチャンバ内で行うこの方法は、チャンバ内部の移動性
イオンおよび汚染金属物質の濃度を従来より約１桁低減
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理環境中の汚染
物質濃度を低減する装置及び方法に関する。より詳細に
は、本発明は、枯らし工程中に処理条件を変化させるこ
とにより、処理環境内の移動性イオンと金属の汚染物質
濃度を低減する方法及び装置に関する。
物質濃度を低減する装置及び方法に関する。より詳細に
は、本発明は、枯らし工程中に処理条件を変化させるこ
とにより、処理環境内の移動性イオンと金属の汚染物質
濃度を低減する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度プラズマ(ＨＤＰ)プロセスは、集
積回路の製造で用いられる重要なプロセスである。ＨＤ
Ｐプロセスは、集積回路を形成するため基板上に薄膜を
堆積させたり、膜をエッチングするのに有利に使用でき
る。他の堆積やエッチングのプロセスと同様、最も考慮
すべき点は、処理環境中に存在する汚染物質のレベルで
ある。ＨＤＰプロセスにおいては、これは、高密度プラ
ズマが通常、処理チャンバ内で高温を生ぜしめるので重
要である。処理チャンバ内の温度が上昇するにつれて、
好ましくない移動性イオン及び金属の汚染物質がチャン
バ構成部品から放出される可能性も増加していく。従っ
て、ＨＤＰ処理環境内の粒子数は、好ましくない程に高
くなるだろう。
積回路の製造で用いられる重要なプロセスである。ＨＤ
Ｐプロセスは、集積回路を形成するため基板上に薄膜を
堆積させたり、膜をエッチングするのに有利に使用でき
る。他の堆積やエッチングのプロセスと同様、最も考慮
すべき点は、処理環境中に存在する汚染物質のレベルで
ある。ＨＤＰプロセスにおいては、これは、高密度プラ
ズマが通常、処理チャンバ内で高温を生ぜしめるので重
要である。処理チャンバ内の温度が上昇するにつれて、
好ましくない移動性イオン及び金属の汚染物質がチャン
バ構成部品から放出される可能性も増加していく。従っ
て、ＨＤＰ処理環境内の粒子数は、好ましくない程に高
くなるだろう。
【０００３】ＨＤＰ化学的気相成長プロセスでの粒子数
を低減するために現在使用されているプロセスのひとつ
に、プラズマを用いた洗浄プロセスに続いて、チャンバ
構成部品上に堆積材料の薄膜を形成するプロセスがあ
る。この工程は普通、チャンバ枯らしと称され、容量結
合源と誘導結合源の両方の使用を含むことになるプロセ
ス手順を用いて行われる。容量プラズマ及び誘導プラズ
マが様々なチャンバ構成部品に及ぼす影響については、
以下に、典型的なＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの説明に引き
続いて検討する。本発明を、ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスを
参照して説明するが、本発明は何れのＨＤＰプロセスシ
ステムにおいても有効に用いることができる。
を低減するために現在使用されているプロセスのひとつ
に、プラズマを用いた洗浄プロセスに続いて、チャンバ
構成部品上に堆積材料の薄膜を形成するプロセスがあ
る。この工程は普通、チャンバ枯らしと称され、容量結
合源と誘導結合源の両方の使用を含むことになるプロセ
ス手順を用いて行われる。容量プラズマ及び誘導プラズ
マが様々なチャンバ構成部品に及ぼす影響については、
以下に、典型的なＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの説明に引き
続いて検討する。本発明を、ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスを
参照して説明するが、本発明は何れのＨＤＰプロセスシ
ステムにおいても有効に用いることができる。
【０００４】図１には、ＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの断面
図が示されている。チャンバには一般的に、普通はアル
ミニウム製で、陽極として機能するチャンバ本体１０が
含まれる。チャンバ本体１０はその上端で誘電ドーム１
２を支持しており、その周りには、誘導コイル１４が配
置されて誘導プラズマ源を構成している。誘導コイル１
４は普通、コイルの巻線間でのアーク発生を防ぐ絶縁コ
イルホルダ１６内で絶縁されている。導電あるいは半導
電のチャンバ蓋１８は、誘電ドーム１２の上面に支持さ
れ、チャンバ内でもうひとつの陽極として機能する。静
電チャック２０は、処理中、その上に基板を支持するよ
う、チャンバ下部内に配置されている。セラミック等の
誘電体材料製の絶縁リング２２は普通、静電チャック
と、アースされたチャンバ壁との間でのアーク発生を防
ぐため、静電チャック２０の外周部周りに配置される。
ガスは、チャンバ本体１０の外周部周りで、静電チャッ
ク２０より上のチャンバ蓋１８内に配置されたガス取入
口１５を介して取り入れられる。チャンバは、排気ポン
プ（図示されていない）により、静電チャック２０の外
側端部の外側に配置された排気通路２４を介して排気さ
れる。スロットル及びゲートバルブ・アセンブリは、チ
ャンバから出ていくガスの排気を制御することにより、
チャンバ内の圧力を制御する。
図が示されている。チャンバには一般的に、普通はアル
ミニウム製で、陽極として機能するチャンバ本体１０が
含まれる。チャンバ本体１０はその上端で誘電ドーム１
２を支持しており、その周りには、誘導コイル１４が配
置されて誘導プラズマ源を構成している。誘導コイル１
４は普通、コイルの巻線間でのアーク発生を防ぐ絶縁コ
イルホルダ１６内で絶縁されている。導電あるいは半導
電のチャンバ蓋１８は、誘電ドーム１２の上面に支持さ
れ、チャンバ内でもうひとつの陽極として機能する。静
電チャック２０は、処理中、その上に基板を支持するよ
う、チャンバ下部内に配置されている。セラミック等の
誘電体材料製の絶縁リング２２は普通、静電チャック
と、アースされたチャンバ壁との間でのアーク発生を防
ぐため、静電チャック２０の外周部周りに配置される。
ガスは、チャンバ本体１０の外周部周りで、静電チャッ
ク２０より上のチャンバ蓋１８内に配置されたガス取入
口１５を介して取り入れられる。チャンバは、排気ポン
プ（図示されていない）により、静電チャック２０の外
側端部の外側に配置された排気通路２４を介して排気さ
れる。スロットル及びゲートバルブ・アセンブリは、チ
ャンバから出ていくガスの排気を制御することにより、
チャンバ内の圧力を制御する。
【０００５】通常、高密度プラズマは、誘電ドーム１２
に隣接する誘導コイル１４に、ソースＲＦと称するＲＦ
電圧を供給することにより、処理チャンバ内に発生させ
られる。コイル１４と蓋１８に印加されるＲＦ電圧は、
チャンバ内に導入されたガスをプラズマ状態に励起す
る。さらに、バイアスＲＦ信号をチャンバに供給するた
めにＲＦ電圧をチャンバ蓋１８に加えてもよい。用途に
よっては、基板上に材料を堆積させるか、基板から材料
をエッチングして、基板上に集積回路を形成するため
に、前駆ガスをチャンバに導入してもよい。
に隣接する誘導コイル１４に、ソースＲＦと称するＲＦ
電圧を供給することにより、処理チャンバ内に発生させ
られる。コイル１４と蓋１８に印加されるＲＦ電圧は、
チャンバ内に導入されたガスをプラズマ状態に励起す
る。さらに、バイアスＲＦ信号をチャンバに供給するた
めにＲＦ電圧をチャンバ蓋１８に加えてもよい。用途に
よっては、基板上に材料を堆積させるか、基板から材料
をエッチングして、基板上に集積回路を形成するため
に、前駆ガスをチャンバに導入してもよい。
【０００６】プラズマプロセス領域の一部を形成する、
導電あるいは半導電の蓋１８と、誘電リング２２と、セ
ラミックドーム１２と、筐体壁１０と、ガス取入口１５
との全てが、チャンバ内での動作条件下で気相中に揮発
するかもしれない汚染物質源であり、それによって処理
環境が汚染される。特に、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ等の移動性イ
オンと、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｒ、Ｎｉ、Ｍｇ等の金属粒子
は、容量プラズマまたは誘導プラズマがチャンバ内に打
ち出される時、チャンバ構成部品から溶出されてしまう
だろう。これらの移動性イオンと金属粒子の堆積膜への
混和は、基板上に形成されるデバイスの構造の完全性と
電気的性能に対する信頼性を低下させる。さらに、チャ
ンバ構成部品上の堆積物は、一連の基板が処理された後
に堆積し、同様の構成であるにもかかわらず、剥離して
回路に損傷を与える粒子の別の源となり得る。
導電あるいは半導電の蓋１８と、誘電リング２２と、セ
ラミックドーム１２と、筐体壁１０と、ガス取入口１５
との全てが、チャンバ内での動作条件下で気相中に揮発
するかもしれない汚染物質源であり、それによって処理
環境が汚染される。特に、Ｎａ、Ｌｉ、Ｋ等の移動性イ
オンと、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｒ、Ｎｉ、Ｍｇ等の金属粒子
は、容量プラズマまたは誘導プラズマがチャンバ内に打
ち出される時、チャンバ構成部品から溶出されてしまう
だろう。これらの移動性イオンと金属粒子の堆積膜への
混和は、基板上に形成されるデバイスの構造の完全性と
電気的性能に対する信頼性を低下させる。さらに、チャ
ンバ構成部品上の堆積物は、一連の基板が処理された後
に堆積し、同様の構成であるにもかかわらず、剥離して
回路に損傷を与える粒子の別の源となり得る。
【０００７】チャンバ内の粒子汚染は、通常はフッ素化
合物である洗浄ガスと、誘導結合プラズマ及び容量結合
プラズマを用いて、周期的にチャンバを洗浄することに
より制御される。誘導結合及び容量結合プラズマ洗浄プ
ロセスは、チャンバの異なる構成部品を洗浄する際に効
果的である。というのは、誘導洗浄プロセスは、熱活性
化エッチングにより絶縁チャンバ部品（例えば、石英や
セラミックの部品）を効果的に洗浄する。容量洗浄プロ
セスは、イオンを用いたエッチングにより、電力が加え
られたあるいはアースされた金属表面を効果的に洗浄す
る。チャンバから排気されてそれにより処理環境を清浄
にする安定生成物を生成するために、前駆ガスとチャン
バ構成部品上に形成された堆積材料とを結合させる能力
に基づいて、洗浄ガスは選択される。高密度プラズマ反
応炉では、フッ素を含む大部分の洗浄ガス（例えばＮＦ
3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6）は高度に解離されており、チャンバ
から排気され得る安定した生成物を形成する堆積材料を
容易に結合させることができる。
合物である洗浄ガスと、誘導結合プラズマ及び容量結合
プラズマを用いて、周期的にチャンバを洗浄することに
より制御される。誘導結合及び容量結合プラズマ洗浄プ
ロセスは、チャンバの異なる構成部品を洗浄する際に効
果的である。というのは、誘導洗浄プロセスは、熱活性
化エッチングにより絶縁チャンバ部品（例えば、石英や
セラミックの部品）を効果的に洗浄する。容量洗浄プロ
セスは、イオンを用いたエッチングにより、電力が加え
られたあるいはアースされた金属表面を効果的に洗浄す
る。チャンバから排気されてそれにより処理環境を清浄
にする安定生成物を生成するために、前駆ガスとチャン
バ構成部品上に形成された堆積材料とを結合させる能力
に基づいて、洗浄ガスは選択される。高密度プラズマ反
応炉では、フッ素を含む大部分の洗浄ガス（例えばＮＦ
3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6）は高度に解離されており、チャンバ
から排気され得る安定した生成物を形成する堆積材料を
容易に結合させることができる。
【０００８】一旦、チャンバがプロセスガスで十分に洗
浄されて、洗浄副生成物がチャンバ外に排気されると、
枯らし工程が、処理領域を形成するチャンバの構成部品
上にその中に汚染物質を密閉するための材料層を堆積
し、処理中の汚染レベルを低減するために実行される。
この工程は普通、堆積プロセス手順に従って、処理領域
を形成している内表面を被覆する膜を堆積することによ
り実行される。
浄されて、洗浄副生成物がチャンバ外に排気されると、
枯らし工程が、処理領域を形成するチャンバの構成部品
上にその中に汚染物質を密閉するための材料層を堆積
し、処理中の汚染レベルを低減するために実行される。
この工程は普通、堆積プロセス手順に従って、処理領域
を形成している内表面を被覆する膜を堆積することによ
り実行される。
【０００９】プロセスの一例として、シランガスをチャ
ンバ内に導入し、下記の化学式に従い二酸化ケイ素の層
を堆積するため酸化させることができる。
ンバ内に導入し、下記の化学式に従い二酸化ケイ素の層
を堆積するため酸化させることができる。
【００１０】
【数１】 ＳｉＨ4＋Ｏ2 → ＳｉＯ2＋２Ｈ2 （１） 直径２００ｍｍのウエハ用の装置では、堆積プロセスは
普通、約４５００ＷのソースＲＦ電力および約２５００
ＷのバイアスＲＦ電力で実行され得る。この用途での枯
らし工程は、約４５００ＷのソースＲＦと約１６００Ｗ
のバイアスＲＦで実行される。
普通、約４５００ＷのソースＲＦ電力および約２５００
ＷのバイアスＲＦ電力で実行され得る。この用途での枯
らし工程は、約４５００ＷのソースＲＦと約１６００Ｗ
のバイアスＲＦで実行される。
【００１１】直径３００ｍｍのウエハ用の装置では、堆
積プロセスは、約１０１２５ＷのソースＲＦと約５６２
５ＷのバイアスＲＦで実行され得る。枯らし工程は、約
１０１２５ＷのソースＲＦと約３６００ＷのバイアスＲ
Ｆで実行される。
積プロセスは、約１０１２５ＷのソースＲＦと約５６２
５ＷのバイアスＲＦで実行され得る。枯らし工程は、約
１０１２５ＷのソースＲＦと約３６００ＷのバイアスＲ
Ｆで実行される。
【００１２】別の例では、四フッ化ケイ素は、下記の化
学式に従い、酸素と反応することができる。
学式に従い、酸素と反応することができる。
【００１３】
【数２】 ＳｉＦ4＋Ｏ2 → ＳｉＯxＦy （２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】枯らし工程中のプロセ
ス手順に従った膜層の堆積により、汚染物質濃度の低減
が適度に成功した一方、計測された汚染物質レベルは依
然として、移動性イオンが約１５００ｐｐｂであり、金
属が約２００ｐｐｂのオーダーであった。回路の形状寸
法が小さくなるにつれて、汚染物質濃度は、これらのレ
ベル未満であることが、より一層好ましいものとなる。
ス手順に従った膜層の堆積により、汚染物質濃度の低減
が適度に成功した一方、計測された汚染物質レベルは依
然として、移動性イオンが約１５００ｐｐｂであり、金
属が約２００ｐｐｂのオーダーであった。回路の形状寸
法が小さくなるにつれて、汚染物質濃度は、これらのレ
ベル未満であることが、より一層好ましいものとなる。
【００１５】従って、処理環境内部の汚染物質をさらに
低減させる方法及び装置に対する要望が存在する。これ
は、チャンバを洗浄して、暴露されたチャンバ構成部品
上に膜層を堆積するのに必要な総時間数を増加させない
方法を提供するのに有利であろう。またさらに、通常の
処理システム構成を用いて、チャンバに加えられる電力
を変化させるか、枯らし時間を増加することにより、チ
ャンバ内の汚染物質レベルを低減させる方法を提供する
のに有利であろう。
低減させる方法及び装置に対する要望が存在する。これ
は、チャンバを洗浄して、暴露されたチャンバ構成部品
上に膜層を堆積するのに必要な総時間数を増加させない
方法を提供するのに有利であろう。またさらに、通常の
処理システム構成を用いて、チャンバに加えられる電力
を変化させるか、枯らし時間を増加することにより、チ
ャンバ内の汚染物質レベルを低減させる方法を提供する
のに有利であろう。
【００１６】かかる問題点に鑑みて、本発明は、チャン
バ内の汚染物質濃度を効果的に減少させる清浄方法及び
装置を提供することを課題とする。
バ内の汚染物質濃度を効果的に減少させる清浄方法及び
装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
普通はフッ素化合物である洗浄ガスを用いてチャンバを
洗浄した後で実行されるチャンバ枯らし工程中に用いら
れるバイアスＲＦ電力を増加させることにより、移動性
イオン汚染を著しく低減させることができる。バイアス
ＲＦ電力は、より低いバイアスＲＦ電力を用いて従来得
られたレベルから約１桁分移動性イオン汚染を低減する
ために、少なくとも約０．０５１Ｗ／ｍｍ2のパワー密
度が得られるよう少なくとも約１５％増加させることが
好ましい。
普通はフッ素化合物である洗浄ガスを用いてチャンバを
洗浄した後で実行されるチャンバ枯らし工程中に用いら
れるバイアスＲＦ電力を増加させることにより、移動性
イオン汚染を著しく低減させることができる。バイアス
ＲＦ電力は、より低いバイアスＲＦ電力を用いて従来得
られたレベルから約１桁分移動性イオン汚染を低減する
ために、少なくとも約０．０５１Ｗ／ｍｍ2のパワー密
度が得られるよう少なくとも約１５％増加させることが
好ましい。
【００１８】移動性イオン汚染の低減に加えて、枯らし
時間を約３０秒から約１１０秒もしくはそれらの間の任
意の時間まで増やす本発明の別の方法によれば、金属汚
染も低減することができる。もっと長い時間をかけても
よいが、全体時間が増加し、より厚い枯らし膜が剥落す
る危険性が増加する。枯らし時間を増やすことにより、
金属汚染は約１桁分低減される。
時間を約３０秒から約１１０秒もしくはそれらの間の任
意の時間まで増やす本発明の別の方法によれば、金属汚
染も低減することができる。もっと長い時間をかけても
よいが、全体時間が増加し、より厚い枯らし膜が剥落す
る危険性が増加する。枯らし時間を増やすことにより、
金属汚染は約１桁分低減される。
【００１９】本発明のさらに別の態様によれば、枯らし
時間が約５０秒〜７０秒で、約０．０９５Ｗ／ｍｍ2〜
０．１１Ｗ／ｍｍ2のパワー密度を達成する枯らしバイ
アスＲＦ電力により、金属汚染を約５０ｐｐｂ未満、移
動性イオン汚染を約７０ｐｐｂ未満とすることができ
る。
時間が約５０秒〜７０秒で、約０．０９５Ｗ／ｍｍ2〜
０．１１Ｗ／ｍｍ2のパワー密度を達成する枯らしバイ
アスＲＦ電力により、金属汚染を約５０ｐｐｂ未満、移
動性イオン汚染を約７０ｐｐｂ未満とすることができ
る。
【００２０】本発明は、処理チャンバ内の汚染物質レベ
ルを低減する方法を提供するものであって、 ａ）洗浄ガスをチャンバに供給する工程と、 ｂ）誘導コイルを介してＲＦバイアスを印加し、チャン
バの絶縁構成部品を洗浄する工程と、 ｃ）チャンバの蓋とチャンバ壁とにＲＦバイアスを印加
して、チャンバの導電及び半導電の構成部品を洗浄する
工程と、 ｄ）前駆ガスをチャンバ内に供給し、そして少なくとも
約０．０５１Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をもたらすのに十
分なバイアスＲＦ電力と、少なくとも約０．０５１Ｗ／
ｍｍ2のパワー密度をもたらすのに十分なソースＲＦ電
力とをチャンバに印加して、約３０秒〜約１１０秒にわ
たって材料を堆積することにより、チャンバ構成部品上
に膜を堆積することによって、チャンバを枯らす工程
と、を備えている。
ルを低減する方法を提供するものであって、 ａ）洗浄ガスをチャンバに供給する工程と、 ｂ）誘導コイルを介してＲＦバイアスを印加し、チャン
バの絶縁構成部品を洗浄する工程と、 ｃ）チャンバの蓋とチャンバ壁とにＲＦバイアスを印加
して、チャンバの導電及び半導電の構成部品を洗浄する
工程と、 ｄ）前駆ガスをチャンバ内に供給し、そして少なくとも
約０．０５１Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をもたらすのに十
分なバイアスＲＦ電力と、少なくとも約０．０５１Ｗ／
ｍｍ2のパワー密度をもたらすのに十分なソースＲＦ電
力とをチャンバに印加して、約３０秒〜約１１０秒にわ
たって材料を堆積することにより、チャンバ構成部品上
に膜を堆積することによって、チャンバを枯らす工程
と、を備えている。
【００２１】また、 ａ）チャンバ内に前駆ガスを流入させる工程と、 ｂ）約０．０５１Ｗ／ｍｍ2から約０．１４Ｗ／ｍｍ2の
パワー密度をもたらすバイアスＲＦ電力と、約０．０９
５Ｗ／ｍｍ2から約０．１５Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をも
たらすソースＲＦ電力とをチャンバに印加する工程と、 ｃ）堆積環境に曝されたチャンバの構成部品上に、堆積
材料をチャンバ内で堆積させる工程と、を有する、処理
環境内の粒子濃度を低減させる方法が提供される。
パワー密度をもたらすバイアスＲＦ電力と、約０．０９
５Ｗ／ｍｍ2から約０．１５Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をも
たらすソースＲＦ電力とをチャンバに印加する工程と、 ｃ）堆積環境に曝されたチャンバの構成部品上に、堆積
材料をチャンバ内で堆積させる工程と、を有する、処理
環境内の粒子濃度を低減させる方法が提供される。
【００２２】本発明の別の態様では、 ａ）堆積前駆ガスをチャンバ内に供給する工程と、 ｂ）パワー密度が約０．０８Ｗ／ｍｍ2のバイアスＲＦ
と、パワー密度が約０．１４Ｗ／ｍｍ2のソースＲＦと
をチャンバに印加し、約３０秒から約１１０秒にわたっ
て、材料を堆積する工程と、を有する、蓋と誘電コイル
とを有する処理チャンバの内表面を枯らす方法が提供さ
れる。
と、パワー密度が約０．１４Ｗ／ｍｍ2のソースＲＦと
をチャンバに印加し、約３０秒から約１１０秒にわたっ
て、材料を堆積する工程と、を有する、蓋と誘電コイル
とを有する処理チャンバの内表面を枯らす方法が提供さ
れる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の上で述べた特徴、利点お
よび目的を達成するやり方を詳細に理解できるように、
上で簡潔に要約した発明に関する特定的な説明を、添付
図面に示す本発明の実施形態を参照して行う。
よび目的を達成するやり方を詳細に理解できるように、
上で簡潔に要約した発明に関する特定的な説明を、添付
図面に示す本発明の実施形態を参照して行う。
【００２４】本発明者は、チャンバ枯らしプロセスの枯
らし工程中に用いられる枯らし時間とバイアスＲＦ電力
が、プロセス中のプロセス環境内での移動性イオンと金
属汚染物質のレベルに影響を及ぼすことを発見した。移
動性イオン（すなわち、Ｎａ、Ｌｉ及びＫ）の濃度は、
枯らし工程中に用いられるバイアスＲＦ電力を増加させ
ることにより低減でき、その一方で金属汚染物質（すな
わち、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ）の濃度は、枯ら
し工程の実行時間を増加させることにより低減できるこ
とが発見された。少なくとも約0.051Ｗ／ｍｍ2のパワー
密度をもたらすため、枯らし時間を同じにしたまま、プ
ロセス手順全体にわたって、バイアスＲＦ電力を約１５
％増加させることにより、ナトリウム汚染物質の面積密
度を、１．０７×１０11ａｔ／ｃｍ2(１５１７ｐｐｂ)
から７．２３×１０9ａｔ／ｃｍ2(７１ｐｐｂ)まで低減
できる。
らし工程中に用いられる枯らし時間とバイアスＲＦ電力
が、プロセス中のプロセス環境内での移動性イオンと金
属汚染物質のレベルに影響を及ぼすことを発見した。移
動性イオン（すなわち、Ｎａ、Ｌｉ及びＫ）の濃度は、
枯らし工程中に用いられるバイアスＲＦ電力を増加させ
ることにより低減でき、その一方で金属汚染物質（すな
わち、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ）の濃度は、枯ら
し工程の実行時間を増加させることにより低減できるこ
とが発見された。少なくとも約0.051Ｗ／ｍｍ2のパワー
密度をもたらすため、枯らし時間を同じにしたまま、プ
ロセス手順全体にわたって、バイアスＲＦ電力を約１５
％増加させることにより、ナトリウム汚染物質の面積密
度を、１．０７×１０11ａｔ／ｃｍ2(１５１７ｐｐｂ)
から７．２３×１０9ａｔ／ｃｍ2(７１ｐｐｂ)まで低減
できる。
【００２５】図２に、本発明のプロセスの流れ図を示
す。ＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等の洗浄ガスや別の工業用洗
浄ガスを導入し、当該技術分野で公知の方法に従がい、
処理チャンバ内で、好ましくは誘電結合プラズマと容量
結合プラズマの両方を含むプラズマを発生させることに
より、チャンバ内で洗浄プロセスを行うのが好ましい。
洗浄ガスと堆積材料との間で生成されるガス状反応生成
物と、チャンバ内に存在する汚染物質は、チャンバの外
へ排出される。誘導及び容量の両洗浄プロセスをチャン
バ内で行った後、プロセス環境に曝されたチャンバ構成
部品上に、所量の堆積材料を堆積することにより、チャ
ンバを枯らすのが好ましい。ある処理手順に従うと、シ
ランがチャンバに供給されて、上記式１に示すようにＯ
2と反応して、チャンバ構成部品上に二酸化ケイ素の薄
膜を形成する。使用できる別のプロセスを式２に示す。
しかし、これらのプロセスは単なる具体例であって、Ｈ
ＤＰプラズマプロセスで用いられる他の手順を、本発明
に従って用いることができることは言うまでもない。
す。ＮＦ3、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等の洗浄ガスや別の工業用洗
浄ガスを導入し、当該技術分野で公知の方法に従がい、
処理チャンバ内で、好ましくは誘電結合プラズマと容量
結合プラズマの両方を含むプラズマを発生させることに
より、チャンバ内で洗浄プロセスを行うのが好ましい。
洗浄ガスと堆積材料との間で生成されるガス状反応生成
物と、チャンバ内に存在する汚染物質は、チャンバの外
へ排出される。誘導及び容量の両洗浄プロセスをチャン
バ内で行った後、プロセス環境に曝されたチャンバ構成
部品上に、所量の堆積材料を堆積することにより、チャ
ンバを枯らすのが好ましい。ある処理手順に従うと、シ
ランがチャンバに供給されて、上記式１に示すようにＯ
2と反応して、チャンバ構成部品上に二酸化ケイ素の薄
膜を形成する。使用できる別のプロセスを式２に示す。
しかし、これらのプロセスは単なる具体例であって、Ｈ
ＤＰプラズマプロセスで用いられる他の手順を、本発明
に従って用いることができることは言うまでもない。
【００２６】既存の工程では、基板上へ材料を堆積する
ために用いられるのと同じプロセス手順に従うが、チャ
ンバ構成部品に堆積材料の被覆層を形成するために処理
領域に隣接するチャンバ構成部品を処理環境に近い条件
に暴露したまま、より低いバイアスＲＦ電力で枯らし工
程を行うことを推奨している。この方法で到達できるチ
ャンバ内の物質汚染レベルは、あるプロセスには適切で
あるかもしれないが、一方でより小さな形状寸法および
高い回路密度では、汚染レベルを更に低減することが要
求される。従って、本発明者は、枯らし工程条件を操作
することで、チャンバ構成部品をより高いプロセス温度
に暴露することにより、汚染物質レベルを更に低減でき
ることを発見した。
ために用いられるのと同じプロセス手順に従うが、チャ
ンバ構成部品に堆積材料の被覆層を形成するために処理
領域に隣接するチャンバ構成部品を処理環境に近い条件
に暴露したまま、より低いバイアスＲＦ電力で枯らし工
程を行うことを推奨している。この方法で到達できるチ
ャンバ内の物質汚染レベルは、あるプロセスには適切で
あるかもしれないが、一方でより小さな形状寸法および
高い回路密度では、汚染レベルを更に低減することが要
求される。従って、本発明者は、枯らし工程条件を操作
することで、チャンバ構成部品をより高いプロセス温度
に暴露することにより、汚染物質レベルを更に低減でき
ることを発見した。
【００２７】本発明によれば、誘電体ドームに隣接して
配置された誘導コイルに、約０．０６４Ｗ／ｍｍ2〜約
０．１５９Ｗ／ｍｍ2のパワー密度がもたらされるよう
にソースＲＦ電力を印加し、チャンバには少なくとも約
０．０５１Ｗ／ｍｍ2のバイアスＲＦパワー密度を印加
することにより、プラズマが形成される。普通、チャン
バ壁はアースされる。前駆ガス、例えば、シランおよび
Ｏ2がチャンバに供給されて反応し、チャンバ構成部品
の暴露面上にはＳｉＯ2膜層が形成される。
配置された誘導コイルに、約０．０６４Ｗ／ｍｍ2〜約
０．１５９Ｗ／ｍｍ2のパワー密度がもたらされるよう
にソースＲＦ電力を印加し、チャンバには少なくとも約
０．０５１Ｗ／ｍｍ2のバイアスＲＦパワー密度を印加
することにより、プラズマが形成される。普通、チャン
バ壁はアースされる。前駆ガス、例えば、シランおよび
Ｏ2がチャンバに供給されて反応し、チャンバ構成部品
の暴露面上にはＳｉＯ2膜層が形成される。
【００２８】より高いバイアスＲＦ出力を用いることに
より、結果として誘電体ドームと誘電体リングを含んだ
高温プロセスキットとなり、かつ移動性イオンはプロセ
スキット外へ揮発するとともに、プロセスキットのスパ
ッタリングの増加をもたらす。揮発した移動性イオン
は、チャンバ内の冷えた表面に堆積し、その場所は普
通、処理のために基板が配置される支持部材（静電チャ
ック）から離れている。
より、結果として誘電体ドームと誘電体リングを含んだ
高温プロセスキットとなり、かつ移動性イオンはプロセ
スキット外へ揮発するとともに、プロセスキットのスパ
ッタリングの増加をもたらす。揮発した移動性イオン
は、チャンバ内の冷えた表面に堆積し、その場所は普
通、処理のために基板が配置される支持部材（静電チャ
ック）から離れている。
【００２９】本発明は、以下に記載の実施例により完全
に理解されるであろう。以下は、２００ｍｍ基板を用い
て行われた例であるが、本発明は、３００ｍｍ基板や、
現在使われているであろう、また今後業界で使われるで
あろう任意のサイズの基板やチャンバに有用なプロセス
にも等しく適用できる。
に理解されるであろう。以下は、２００ｍｍ基板を用い
て行われた例であるが、本発明は、３００ｍｍ基板や、
現在使われているであろう、また今後業界で使われるで
あろう任意のサイズの基板やチャンバに有用なプロセス
にも等しく適用できる。
【００３０】実施例１ 以下の例は、本発明の効能を示している。本例では、高
密度プラズマ化学的気相成長チャンバ、特に、２ピース
石英プロセスキット付き「CENTURA HDP-CVD」システム
を用いて行った。両装置とも、カリフォルニア州サンタ
クララ市のアプライドマテリアルズ社が製造販売してい
る。
密度プラズマ化学的気相成長チャンバ、特に、２ピース
石英プロセスキット付き「CENTURA HDP-CVD」システム
を用いて行った。両装置とも、カリフォルニア州サンタ
クララ市のアプライドマテリアルズ社が製造販売してい
る。
【００３１】直径２００ｍｍ(８インチ)で、厚さ０．７
３ｍｍのシリコン基板を、本例では用いた。１１枚の基
板は、ウェーハカセット内の第２スロットから第１２ス
ロットに配置され、以下のように処理された。最初に厚
さ２２００オングストロームのＳｉＯ2膜を、上記式１
の反応に従って、各シリコン基板素地上に堆積させた。
次いで、基板をプロセスチャンバ外へ出し、２２００オ
ングストローム厚のＳｉＯ2膜の第１の堆積に続いて枯
らし工程を含むチャンバ洗浄が、下記の表１に記載のパ
ラメータに従い行われた。洗浄プロセスの枯らし工程中
に適用されるバイアスＲＦ電力と枯らし時間は、下記の
表１に記載の通り、各基板毎に変えた。
３ｍｍのシリコン基板を、本例では用いた。１１枚の基
板は、ウェーハカセット内の第２スロットから第１２ス
ロットに配置され、以下のように処理された。最初に厚
さ２２００オングストロームのＳｉＯ2膜を、上記式１
の反応に従って、各シリコン基板素地上に堆積させた。
次いで、基板をプロセスチャンバ外へ出し、２２００オ
ングストローム厚のＳｉＯ2膜の第１の堆積に続いて枯
らし工程を含むチャンバ洗浄が、下記の表１に記載のパ
ラメータに従い行われた。洗浄プロセスの枯らし工程中
に適用されるバイアスＲＦ電力と枯らし時間は、下記の
表１に記載の通り、各基板毎に変えた。
【００３２】
【表１】 続いて、基板を処理チャンバ内に戻し、２２００オング
ストローム厚の第２のＳｉＯ2膜が、洗浄プロセスに続
いて、２２００オングストローム厚の第１のＳｉＯ2膜
上に堆積された。その後、処理済み基板は、膜中に存在
する汚染物質の粒子数を測定するために、二次イオン質
量分析計（ＳＩＭＳ）および磁気セクター（ＭＳ）分析
とを用いて分析された。四極子(Phi 6600)ＳＩＭＳ計器
を用いて、移動性イオン汚染物質を検知した。というの
は、この計器は効果的なチャージ補償を提供し、電荷粒
子ビームの影響によるアルカリ元素の移動性向を最小に
するからである。金属汚染物質は、ＭＳ分析によって検
知した。ＭＳ分析は、明瞭に質量識別を行い得る高い質
量分解能を持つとともに、金属汚染物質の検知限度を約
１桁向上させている。
ストローム厚の第２のＳｉＯ2膜が、洗浄プロセスに続
いて、２２００オングストローム厚の第１のＳｉＯ2膜
上に堆積された。その後、処理済み基板は、膜中に存在
する汚染物質の粒子数を測定するために、二次イオン質
量分析計（ＳＩＭＳ）および磁気セクター（ＭＳ）分析
とを用いて分析された。四極子(Phi 6600)ＳＩＭＳ計器
を用いて、移動性イオン汚染物質を検知した。というの
は、この計器は効果的なチャージ補償を提供し、電荷粒
子ビームの影響によるアルカリ元素の移動性向を最小に
するからである。金属汚染物質は、ＭＳ分析によって検
知した。ＭＳ分析は、明瞭に質量識別を行い得る高い質
量分解能を持つとともに、金属汚染物質の検知限度を約
１桁向上させている。
【００３３】図３は、2200オングストローム厚のＳｉＯ
2膜を上に２層堆積されたシリコンウェーハの断面略図
であり、特定汚染物質のピーク濃度が見出されたウェー
ハ上のＳｉＯ2膜層の位置を示している。図３に示すよ
うに、移動性イオン汚染物質は、Ｓｉ／ＳｉＯ2接合面
に拡散する傾向があるのに対して、ほとんどの金属汚染
物質は、ＳｉＯ2／ＳｉＯ2接合面に集中する傾向があ
る。ＳｉＯ2膜を通過する汚染物質の移動度は、原子の
大きさと、ＳｉＯ2マトリクスを通る拡散能力との関数
である。従って、比較的小さいサイズのアルカリ金属
は、これらの汚染物質を、ＳｉＯ2／Ｓｉ接合面全域に
わたって拡散させることができる。
2膜を上に２層堆積されたシリコンウェーハの断面略図
であり、特定汚染物質のピーク濃度が見出されたウェー
ハ上のＳｉＯ2膜層の位置を示している。図３に示すよ
うに、移動性イオン汚染物質は、Ｓｉ／ＳｉＯ2接合面
に拡散する傾向があるのに対して、ほとんどの金属汚染
物質は、ＳｉＯ2／ＳｉＯ2接合面に集中する傾向があ
る。ＳｉＯ2膜を通過する汚染物質の移動度は、原子の
大きさと、ＳｉＯ2マトリクスを通る拡散能力との関数
である。従って、比較的小さいサイズのアルカリ金属
は、これらの汚染物質を、ＳｉＯ2／Ｓｉ接合面全域に
わたって拡散させることができる。
【００３４】表２および表３は、処理済み基板上の選択
した位置に存在する移動性イオンと汚染金属物質の面積
密度(ａｔ／ｃｍ2)を示す。表２を参照すると、移動性
イオンの面積密度は、バイアスＲＦ電力が１６００Ｗか
ら３０００Ｗ（出力密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2から約
０．０９５Ｗ／ｍｍ2）まで増加すると、平均１桁ずつ
低減する。例えば、Ｓｉウェーハと第１のＳｉＯ2膜と
の間の接合面に存在するＮａの面積密度は、第２スロッ
ト中のウェーハにおける１．０７×１０11ａｔ／ｃｍ2
から第１２スロット中のウェーハにおける７．２３×１
０9ａｔ／ｃｍ2まで低減する。同様の低減が、Ｌｉ
(６．４３×１０9ａｔ／ｃｍ2から２．９０×１０8ａｔ
／ｃｍ2)、Ｆ(１．８０×１０13ａｔ／ｃｍ2から１．７
７×１０12ａｔ／ｃｍ2)、Ｋ(１．４５×１０10ａｔ／
ｃｍ2から３．１３×１０9ａｔ／ｃｍ2)の面積密度にお
いても見られた。
した位置に存在する移動性イオンと汚染金属物質の面積
密度(ａｔ／ｃｍ2)を示す。表２を参照すると、移動性
イオンの面積密度は、バイアスＲＦ電力が１６００Ｗか
ら３０００Ｗ（出力密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2から約
０．０９５Ｗ／ｍｍ2）まで増加すると、平均１桁ずつ
低減する。例えば、Ｓｉウェーハと第１のＳｉＯ2膜と
の間の接合面に存在するＮａの面積密度は、第２スロッ
ト中のウェーハにおける１．０７×１０11ａｔ／ｃｍ2
から第１２スロット中のウェーハにおける７．２３×１
０9ａｔ／ｃｍ2まで低減する。同様の低減が、Ｌｉ
(６．４３×１０9ａｔ／ｃｍ2から２．９０×１０8ａｔ
／ｃｍ2)、Ｆ(１．８０×１０13ａｔ／ｃｍ2から１．７
７×１０12ａｔ／ｃｍ2)、Ｋ(１．４５×１０10ａｔ／
ｃｍ2から３．１３×１０9ａｔ／ｃｍ2)の面積密度にお
いても見られた。
【００３５】
【表２】 表３は、ＳｉＯ2／ＳｉＯ2接合面での金属汚染物質の面
積密度の低減を示している。この表は、枯らし時間を３
０秒から１１０秒に増加させたスロット２と６中、およ
びスロット７と１１中のウエハ上の汚染物質の面積密度
を比較したものである。表に示すように、ＳｉＯ2／Ｓ
ｉＯ2接合面でのＦｅの面積密度は、スロット２からス
ロット１１までで、６．８×１０10ａｔ／ｃｍ2から
８．０×１０9ａｔ／ｃｍ2まで低減した。スロット６と
１１のウエハ上に存在するＦｅの面積密度に検知可能な
差がないのは、枯らし時間を増加したことと、バイアス
ＲＦ電力を増やさなかったことにより、金属汚染物質の
濃度低下をもたらしたものと見られる。同様に、スロッ
ト２と１１内のウエハ間で３．６×１０10ａｔ／ｃｍ2
から５．４×１０9ａｔ／ｃｍ2へと、Ｃｒの面積密度が
低減するのは、枯らし時間を、３０秒から１１０秒に増
加したためと見られる。バイアスＲＦ電力の影響は、ス
ロット６内のウエハ上のわずかに高いＣｒの面積密度
５．２×１０9ａｔ／ｃｍ2で反映されるように、わずか
である。最終的に、Ａｌの面積密度は、スロット２内の
ウエハ上のＳｉＯ2／ＳｉＯ2接合面での１．８×１０11
ａｔ／ｃｍ2から、スロット１１内のウエハ上の同一位
置での４．３×１０10ａｔ／ｃｍ2まで低減した。スロ
ット６内のウエハ上の接合面でのＡｌの面積密度は１．
９×１０10であり、スロット１１で検知された値よりも
わずかに低い値であった。
積密度の低減を示している。この表は、枯らし時間を３
０秒から１１０秒に増加させたスロット２と６中、およ
びスロット７と１１中のウエハ上の汚染物質の面積密度
を比較したものである。表に示すように、ＳｉＯ2／Ｓ
ｉＯ2接合面でのＦｅの面積密度は、スロット２からス
ロット１１までで、６．８×１０10ａｔ／ｃｍ2から
８．０×１０9ａｔ／ｃｍ2まで低減した。スロット６と
１１のウエハ上に存在するＦｅの面積密度に検知可能な
差がないのは、枯らし時間を増加したことと、バイアス
ＲＦ電力を増やさなかったことにより、金属汚染物質の
濃度低下をもたらしたものと見られる。同様に、スロッ
ト２と１１内のウエハ間で３．６×１０10ａｔ／ｃｍ2
から５．４×１０9ａｔ／ｃｍ2へと、Ｃｒの面積密度が
低減するのは、枯らし時間を、３０秒から１１０秒に増
加したためと見られる。バイアスＲＦ電力の影響は、ス
ロット６内のウエハ上のわずかに高いＣｒの面積密度
５．２×１０9ａｔ／ｃｍ2で反映されるように、わずか
である。最終的に、Ａｌの面積密度は、スロット２内の
ウエハ上のＳｉＯ2／ＳｉＯ2接合面での１．８×１０11
ａｔ／ｃｍ2から、スロット１１内のウエハ上の同一位
置での４．３×１０10ａｔ／ｃｍ2まで低減した。スロ
ット６内のウエハ上の接合面でのＡｌの面積密度は１．
９×１０10であり、スロット１１で検知された値よりも
わずかに低い値であった。
【００３６】
【表３】 表４に示すのは、処理済みウエハで観測された汚染物質
レベルの最高値に基づく面積密度の低減の比較である。
表４に示されるように、バイアスＲＦ電力を、１６００
Ｗから３０００Ｗ（パワー密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2
から約０．０９５Ｗ／ｍｍ2)へ増加させると、ＮａとＬ
ｉの面積密度は２桁ずつ低減し、Ｋは１桁ずつ低減す
る。Ｆｅのピーク面積密度は、枯らし時間を３０秒から
１１０秒に延ばすと、他の金属のピーク値がほぼ同一の
まま、スロット２と１１内のウエハ間で約１桁低減し
た。
レベルの最高値に基づく面積密度の低減の比較である。
表４に示されるように、バイアスＲＦ電力を、１６００
Ｗから３０００Ｗ（パワー密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2
から約０．０９５Ｗ／ｍｍ2)へ増加させると、ＮａとＬ
ｉの面積密度は２桁ずつ低減し、Ｋは１桁ずつ低減す
る。Ｆｅのピーク面積密度は、枯らし時間を３０秒から
１１０秒に延ばすと、他の金属のピーク値がほぼ同一の
まま、スロット２と１１内のウエハ間で約１桁低減し
た。
【００３７】
【表４】 上記の説明と表２、３、４に示される結果から、本発明
者は、誘導洗浄および容量洗浄プロセス後の枯らし工程
中に、バイアスＲＦ電力を増加させることにより、移動
性イオン（アルカリ金属）汚染は少なくとも１桁低減す
る、という結論に達した。金属汚染もまた、枯らし時間
を増加させることによって、約１桁低減でき、このこと
は、金属汚染物質の主発生源が、6061Ａｌ製チャンバ壁
であることを示している。このＡｌ合金は、金属強度を
増すために添加した不純物としての、下記元素を含む：
（重量％）Ｆｅ＝０．４、Ｃｒ＝０．１５、Ｎｉ＝０．
１等。枯らし時間を増すことにより、チャンバ壁には、
より厚いＳｉＯ2膜が堆積し、6061Ａｌチャンバ壁を基
板から隔離して、金属汚染を低減する。
者は、誘導洗浄および容量洗浄プロセス後の枯らし工程
中に、バイアスＲＦ電力を増加させることにより、移動
性イオン（アルカリ金属）汚染は少なくとも１桁低減す
る、という結論に達した。金属汚染もまた、枯らし時間
を増加させることによって、約１桁低減でき、このこと
は、金属汚染物質の主発生源が、6061Ａｌ製チャンバ壁
であることを示している。このＡｌ合金は、金属強度を
増すために添加した不純物としての、下記元素を含む：
（重量％）Ｆｅ＝０．４、Ｃｒ＝０．１５、Ｎｉ＝０．
１等。枯らし時間を増すことにより、チャンバ壁には、
より厚いＳｉＯ2膜が堆積し、6061Ａｌチャンバ壁を基
板から隔離して、金属汚染を低減する。
【００３８】枯らし工程中で使用されるバイアスＲＦ電
力を増加させることにより、頂部シリコン蓋と石英ドー
ム上には、より厚いＳｉＯ2膜がもたらされる。という
のは、石英ドーム、石英プロセスキット、頂部シリコン
蓋、チャンバＯリングは、移動性イオン（Ｎａ、Ｋ、Ｌ
ｉ）汚染源であり得るからであると考えられている。別
の解釈として、より高いバイアスＲＦ電力は、シリコン
基板からの移動性イオン汚染物質の揮発を増加させるの
で、より低い温度のチャンバ部にそれらを堆積させる結
果となる。最も適切な解釈としては、バイアスＲＦ電力
を増加させると、温度のより高い石英プロセスキットに
おいて、蓋から移動性イオンを揮発させる可能性があ
り、また蓋からのスパッタリングも増加させる。従っ
て、揮発した汚染物質は、チャンバ内の低い温度領域に
凝縮するかもしれず、基板近傍から除去されて、基板が
引き続き汚染されるのを低減する。何れにしても、枯ら
し時間を維持する一方、バイアスＲＦ電力を増加させる
ことにより移動性イオン汚染を低減することができる。
この解決法は、システムのスループットを低下させない
ので、簡潔でいて的を得ている。しかし、理想的な解決
法とは、約０．０９５Ｗ／ｍｍ2から約０．１１１Ｗ／
ｍｍ2の高いバイアスＲＦパワー密度と約５０秒〜約７
０秒の枯らし時間とを用いることにより、金属および移
動性イオンの両濃度を低減させることであろう。
力を増加させることにより、頂部シリコン蓋と石英ドー
ム上には、より厚いＳｉＯ2膜がもたらされる。という
のは、石英ドーム、石英プロセスキット、頂部シリコン
蓋、チャンバＯリングは、移動性イオン（Ｎａ、Ｋ、Ｌ
ｉ）汚染源であり得るからであると考えられている。別
の解釈として、より高いバイアスＲＦ電力は、シリコン
基板からの移動性イオン汚染物質の揮発を増加させるの
で、より低い温度のチャンバ部にそれらを堆積させる結
果となる。最も適切な解釈としては、バイアスＲＦ電力
を増加させると、温度のより高い石英プロセスキットに
おいて、蓋から移動性イオンを揮発させる可能性があ
り、また蓋からのスパッタリングも増加させる。従っ
て、揮発した汚染物質は、チャンバ内の低い温度領域に
凝縮するかもしれず、基板近傍から除去されて、基板が
引き続き汚染されるのを低減する。何れにしても、枯ら
し時間を維持する一方、バイアスＲＦ電力を増加させる
ことにより移動性イオン汚染を低減することができる。
この解決法は、システムのスループットを低下させない
ので、簡潔でいて的を得ている。しかし、理想的な解決
法とは、約０．０９５Ｗ／ｍｍ2から約０．１１１Ｗ／
ｍｍ2の高いバイアスＲＦパワー密度と約５０秒〜約７
０秒の枯らし時間とを用いることにより、金属および移
動性イオンの両濃度を低減させることであろう。
【００３９】実施例２ 本発明はまた、２００ｍｍ未満の基板にも、２００ｍｍ
を超える基板にも適用できる。予想される例として、本
発明は、３００ｍｍ基板プロセスに有利に使用できる。
普通、３００ｍｍ用途での堆積プロセス中には、ＳｉＯ
2堆積プロセス中に、約１０１２５Ｗ（パワー密度約
０．１４３Ｗ／ｍｍ2）のソースＲＦ電力が誘導コイル
に加えられ、約５６００Ｗ（パワー密度約０．０７９Ｗ
／ｍｍ2）のバイアスＲＦ電力が、チャンバの導体蓋も
しくは半導体蓋に加えられる。通常の洗浄プロセス中
は、約１１２５０Ｗ（パワー密度約０．５９Ｗ／ｍ
ｍ2）のソースＲＦ電力が加えられ、枯らし工程は、ソ
ースＲＦ電力が約１０１２５Ｗ（パワー密度約０．１４
３Ｗ／ｍｍ2）およびバイアスＲＦ電力が約３６００Ｗ
（パワー密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2）で行われる。本
発明によれば、枯らし工程は、プロセス手順で用いられ
ているように、約１０１２５Ｗ（パワー密度約０．１４
３Ｗ／ｍｍ2）のソースＲＦ電力をかけ、約６７５０Ｗ
（パワー密度約０．０９５Ｗ／ｍｍ2）のバイアスＲＦ
電力を導体蓋もしくは半導体蓋に加えることにより、チ
ャンバ内部で実行される。バイアスＲＦパワー密度を
０．０５１Ｗ／ｍｍ2以上に増加させることによって、
実施例１で見られ達成されたと同じ効果と利点が、より
大型の基板でも十分に現実化されるであろうことは理論
付けられる。
を超える基板にも適用できる。予想される例として、本
発明は、３００ｍｍ基板プロセスに有利に使用できる。
普通、３００ｍｍ用途での堆積プロセス中には、ＳｉＯ
2堆積プロセス中に、約１０１２５Ｗ（パワー密度約
０．１４３Ｗ／ｍｍ2）のソースＲＦ電力が誘導コイル
に加えられ、約５６００Ｗ（パワー密度約０．０７９Ｗ
／ｍｍ2）のバイアスＲＦ電力が、チャンバの導体蓋も
しくは半導体蓋に加えられる。通常の洗浄プロセス中
は、約１１２５０Ｗ（パワー密度約０．５９Ｗ／ｍ
ｍ2）のソースＲＦ電力が加えられ、枯らし工程は、ソ
ースＲＦ電力が約１０１２５Ｗ（パワー密度約０．１４
３Ｗ／ｍｍ2）およびバイアスＲＦ電力が約３６００Ｗ
（パワー密度約０．０５１Ｗ／ｍｍ2）で行われる。本
発明によれば、枯らし工程は、プロセス手順で用いられ
ているように、約１０１２５Ｗ（パワー密度約０．１４
３Ｗ／ｍｍ2）のソースＲＦ電力をかけ、約６７５０Ｗ
（パワー密度約０．０９５Ｗ／ｍｍ2）のバイアスＲＦ
電力を導体蓋もしくは半導体蓋に加えることにより、チ
ャンバ内部で実行される。バイアスＲＦパワー密度を
０．０５１Ｗ／ｍｍ2以上に増加させることによって、
実施例１で見られ達成されたと同じ効果と利点が、より
大型の基板でも十分に現実化されるであろうことは理論
付けられる。
【００４０】以上の説明は、本発明の最適な実施形態に
ついて述べたものであり、本発明の別のそして更なる実
施形態は、この基本的な適用範囲から逸脱することなく
創出されてもよく、その適用範囲は特許請求の範囲の記
載により求められる。
ついて述べたものであり、本発明の別のそして更なる実
施形態は、この基本的な適用範囲から逸脱することなく
創出されてもよく、その適用範囲は特許請求の範囲の記
載により求められる。
【図１】ＨＰＤ−ＣＶＤ処理チャンバの略図である。
【図２】本発明のプロセスを示す流れ図である。
【図３】２層の二酸化ケイ素層を上に有する基板の断面
図である。
図である。
１０…チャンバ本体、１２…誘電ドーム、１４…誘導コ
イル、１５…ガス取入口、１６…絶縁コイルホルダ、１
８…チャンバ蓋、２０…静電チャック、２２…誘電リン
グ、２４…排気通路。
イル、１５…ガス取入口、１６…絶縁コイルホルダ、１
８…チャンバ蓋、２０…静電チャック、２２…誘電リン
グ、２４…排気通路。
フロントページの続き (72)発明者 プラヴィン ナーワンカー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， パシト 150， ナン バー612 (72)発明者 ターグト サヒン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， チャドウィック プレイス 1110 (72)発明者 ケント ロスマン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， パラモス アヴェニュ ー 1230
Claims (21)
- 【請求項１】 プロセスチャンバ内の汚染物質レベルを
低減する方法であって、 ａ）洗浄ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、 ｂ）前記チャンバ内にプラズマを発生させるために前記
チャンバにソース電力を印加する工程と、 ｃ）発生させた前記プラズマに容量結合バイアス電力を
印加する工程と、 ｄ）１種類以上の堆積前駆ガスを前記チャンバに供給し
て、プラズマを生成し、このプラズマに約０．０８Ｗ／
ｍｍ2を超えるパワー密度をもたらすのに充分な容量結
合電力を加えてチャンバを枯らす工程と、 を備える方法。 - 【請求項２】 前記枯らしのためのプラズマ生成工程
は、チャンバに約０．１４Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をも
たらすソース電力を印加する工程を備えている請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記洗浄ガスは、フッ素化合物である請
求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記堆積材料は、ケイ酸塩ガラスである
請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記堆積材料は、二酸化ケイ素である請
求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記堆積材料は、フッ化酸化ケイ素であ
る請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 堆積プロセス中の処理環境内の粒子を低
減する方法であって、 ａ）チャンバ内に前駆ガスを流入させる工程と、 ｂ）その次の堆積プロセスのバイアスパワー密度を超え
るバイアスパワー密度をもたらすバイアス電力を前記チ
ャンバに印加する工程と、 ｃ）前記チャンバ内に膜を堆積する工程と、を備える方
法。 - 【請求項８】 前記膜を堆積させる時間は、約３０秒を
超える請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記膜は、ドープされたあるいはアンド
ープのケイ酸塩ガラスからなる請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記膜は、二酸化ケイ素あるいはフッ
化酸化ケイ素からなる請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 後続の堆積プロセスでソースパワー密
度を超えるパワー密度をもたらすのに充分なソース電力
がプラズマを生成するためにチャンバに印加され、前記
プラズマにバイアス電力が印加されている請求項７記載
の方法。 - 【請求項１２】 蓋と誘導コイルとを有する処理チャン
バの内表面を枯らす方法であって、 ａ）少なくとも１種類の堆積前駆ガスを前記チャンバ内
に供給する工程と、 ｂ）前記チャンバに少なくとも約０．０８Ｗ／ｍｍ2の
パワー密度をもたらすバイアス電力と、前記チャンバに
少なくとも０．１４Ｗ／ｍｍ2のパワー密度をもたらす
ソース電力とを前記チャンバに印加する工程と、 ｃ）前記チャンバ内に膜を堆積する工程と、 を備える方法。 - 【請求項１３】 前記膜は、二酸化ケイ素、またはフッ
化酸化ケイ素からなる請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記チャンバ内の前記バイアスパワー
密度は約０．０９５Ｗ／ｍｍ2であり、前記チャンバ内
の前記ソースパワー密度は約０．１４３Ｗ／ｍｍ2であ
る請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 堆積プロセス中の処理環境内の粒子を
低減する方法であって、 ａ）少なくとも１種類の前駆ガスをチャンバ内に流入さ
せる工程と、 ｂ）第１のバイアスパワー密度をもたらす第１のバイア
スＲＦ電力と第１のソースパワー密度をもたらす第１の
ソースＲＦ電力を供給して前記チャンバを枯らす工程
と、 ｃ）堆積ガスを前記チャンバに流入させる工程と、 ｄ）第１のバイアスパワー密度より小さい第２のバイア
スパワー密度をもたらす第２のバイアスＲＦ電力を供給
するとともに、第２のソースパワー密度以下の第２のソ
ースパワー密度をもたらす第２のソースＲＦ電力を供給
することにより、チャンバ内の基板に堆積材料を堆積さ
せる工程と、 を備える方法。 - 【請求項１６】 前記枯らし工程は、約３０秒間以上行
われる請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 処理チャンバ内の汚染物質のレベルを
低減する方法であって、 ａ）１種類以上の堆積前駆ガスを前記チャンバに供給す
る工程と、 ｂ）前記チャンバ内にプラズマを生成するために前記チ
ャンバにソース電力を印加する工程と、 ｃ）前記プラズマに約０．０８Ｗ／ｍｍ2を超えるパワ
ー密度をもたらすために前記チャンバにバイアス電力を
印加する工程と、 ｄ）前記チャンバ内に膜を堆積することにより前記チャ
ンバを枯らす工程と、 を備える方法。 - 【請求項１８】 前記ソース電力は約０．１４Ｗ／ｍｍ
2のパワー密度をもたらす請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 前記膜は、ケイ酸塩ガラスからなる請
求項１７記載の方法。 - 【請求項２０】 前記膜は、二酸化ケイ素からなる請求
項１７記載の方法。 - 【請求項２１】 前記膜は、フッ化酸化ケイ素である請
求項１７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/704428 | 1996-08-19 | ||
| US08/704,428 US5811356A (en) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | Reduction in mobile ion and metal contamination by varying season time and bias RF power during chamber cleaning |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1088360A true JPH1088360A (ja) | 1998-04-07 |
| JP3969795B2 JP3969795B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=24829436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22268597A Expired - Fee Related JP3969795B2 (ja) | 1996-08-19 | 1997-08-19 | チャンバ洗浄中に枯らし時間とバイアスｒｆ電力とを変化させて移動性イオン及び金属による汚染を低減する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5811356A (ja) |
| EP (1) | EP0825278B1 (ja) |
| JP (1) | JP3969795B2 (ja) |
| KR (1) | KR100268519B1 (ja) |
| DE (1) | DE69708996T2 (ja) |
| TW (1) | TW398028B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014072453A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および積層体の製造方法 |
| JP2014072454A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | プラズマ処理装置および積層体の製造方法 |
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