(57)【要約】  ドライエッチングプロセスに続いてエピタキシャル堆積プロセスを含む、エプタキシャル堆積プロセスが開示される。ドライエッチングプロセスは、洗浄すべき基板を処理チャンバ内に配置して表面酸化物を除去するステップを含む。ガス混合物をプラズマキャビティに導入し、ガス混合物を励起してプラズマキャビティ内に反応性ガスのプラズマを生成させる。反応性ガスは、処理チャンバに入り、基板と反応し、薄膜を形成させる。基板を加熱して薄膜を蒸発させ、エピタキシー表面をさらす。エピタキシー表面は、実質的に酸化物を含まない。その後、エピタキシャル堆積を用いてエピタキシー表面上にエピタキシャル層を形成する。【選択図】  図１
2009525611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル堆積法であって：
処理チャンバ内に基板を導入するステップと；
プラズマキャビティ内にガス混合物を導入するステップと；
該ガス混合物を励起して、該キャビティ内に反応性ガスのプラズマを生成させるステップと；
該処理チャンバ内に該反応性ガスを導入するステップと；
該基板を該反応性ガスで処理して、エピタキシー表面をさらすステップと；
該エピタキシー表面上にエピタキシャル層を形成するステップと；
を含む、前記方法。
【請求項２】
該プラズマが、該基板と接触しない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該プラズマキャビティが、該処理チャンバから分離される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該エピタキシャル層を形成するステップが、該基板を周囲空気にさらさずに該基板をエピタキシャル堆積リアクタに移動させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該プラズマキャビティと該処理チャンバと該エピタキシャル堆積リアクタが、マルチチャンバ処理システムにすべて真空接続されている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該基板を該反応性ガスと反応させて、揮発性膜を形成するステップと；
該基板を第一温度に加熱して、該揮発性膜を蒸発させて、該エピタキシー表面をさらすステップと；
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
該基板と該反応性ガスとを反応させつつ、基板を第二温度以下に維持するステップ
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該第二温度が、１５℃〜６５℃である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
該第一温度が、少なくとも７５℃である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
該第一温度が、２５０℃未満である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
該ガス混合物が、アンモニア（ＮＨ３）と三フッ化窒素（ＮＦ３）を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
該反応性ガスが、フッ化アンモニア（ＮＨ４Ｆ）又はフッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該揮発性膜が、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（(ＮＨ４)２ＳｉＦ６）を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
マルチチャンバ装置であって、
エピタキシャル堆積リアクタと；
該エピタキシャル堆積リアクタと真空気密に接続しているドライエッチングプロセッサであって：
基板を保持するように適合された処理チャンバと；
該処理チャンバから離れてプラズマを生成させるように適合されたプラズマキャビティと；
を備える、前記ドライエッチングプロセッサと；
基板を該ドライエッチングプロセッサから該エピタキシャル堆積リアクタに搬送する搬送ロボットと；
を備える、前記装置。
【請求項１５】
該処理チャンバが、基板を冷却することができる一つ以上の流体チャネルを含む基板支持体と、該プラズマキャビティと流体連通しているリッドアセンブリの少なくとも下部と、を含み、該リッドアセンブリの該下部が、該基板を対流的に加熱するように適合されている、請求項１４に記載のマルチチャンバ装置。
【請求項１６】
該プラズマキャビティが、第一電極と第二電極を含み、第一電極が、高周波源、マイクロ波源又は直流源に結合され、該第二電極が、接地され、該リッドアセンブリの該下部と流体連通している、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
該支持アセンブリが、該リッドアセンブリの該下部に近接した加熱位置と該リッドアセンブリの該下部から離れたエッチング位置との間で該チャンバ内を移動するように適合されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
該支持体が、第一端部と第二端部を有する基板支持面と、該第二端部で該第一端部とパージガス源又は真空源と流体連通しているガス通路と、を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
該プラズマキャビティが、アンモニア（ＮＨ３）と三フッ化窒素（ＮＦ３）を供給することができる供給源に結合されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
該ドライリアクタが、フッ化アンモニア（ＮＨ４Ｆ）又はフッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）を含む反応性ガスを形成するように適合されている、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、エピタキシャル堆積法、システム及び装置に関する。特に、エピタキシープロセスの前に表面酸化物を除去するために用いられる洗浄プロセスを含むエピタキシャル堆積法、システム及び装置が開示される。
【０００２】
[0002]エピタキシャル層は、結晶性基板の上に成長した結晶膜である。下に横たわる基板は、成長膜の鋳型として作用するので、エピタキシャル層の結晶学的特徴が下に横たわる結晶性基板によって画成される。即ち、結晶性基板は、エピタキシャル成長のための結晶学的種子を与える。基板は、例えば、単結晶シリコン、シリコンゲルマニウム又はＳＯＩウエハであるのがよい。
【０００３】
[OO03]エピタキシャル層の成長は、一般に、化学気相堆積（ＣＶＤ）を用いて達成される。基板ウエハをＣＶＤリアクタに装填し、その後、非反応性ガス、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２又はＨ２でパージする。リアクタの温度を上昇させ、キャリヤガスと反応性ガスの混合物をリアクタに導入する。反応性ガスとしては、シラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ４）が挙げられてもよいが、これらに限定されない。ドーパントガス、例えば、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）が導入されてもよい。キャリヤガスは、典型的には水素である。エピタキシャル層の所望の厚さが達成されたときに、リアクタをパージするために非反応性ガスを再び用い、温度を低下させる。
【０００４】
[0004]しかしながら、エピタキシャルプロセスが巧く行われるためには、結晶性基板上にある酸化物の量を最少限にすることが重要である。基板の表面酸素含量があまりに大きい場合には、エピタキシャル成長プロセスは、酸素原子が種子基板上に堆積する物質を結晶学的に配置することを妨害するので不利に影響される。例えば、シリコンエピタキシャル堆積において、結晶基板上の過剰酸素はシリコン原子を酸素原子の原子スケールクラスタによってエピタキシャル位置から置換させることができる。この局所原子転位は、層がより厚く成長するので続く原子の配列の誤差を生じ得る。この現象は、いわゆる積層欠陥、或いはヒロック欠陥と呼ばれるものである。基板表面の酸素化は、例えば、基板が種々の製造ステーション間で搬送される場合に周囲空気にさらされるときに生じるものである。
【０００５】
[0005]表面酸素によって引き起こされる欠陥を避けるために、エピタキシャル堆積プロセスの前に残留表面酸素を結晶基板から除去しなければならない。例えば、従来技術において水素プリベークと呼ばれるものを用いて、水素雰囲気中１０００℃を超える温度で基板をアニールするのがよい。しかしながら、このような高温プロセスは、熱予算管理の観点から費用がかかる。それ故、代わりに、典型的には、エピタキシーリアクタに基板を装填する前にエクスサイチュ希釈フッ化水素（ＨＦ）酸ウェットエッチングが行われる。このプロセスは、従来技術においてしばしばＨＦ-ｌａｓｔと呼ばれる。基板を、水洗後に乾燥し、水素で不動態化するものであり、シリコン基板の場合、ＨＦウェットエッチングステーションからエピタキシーリアクタまで搬送される間にウェハが周囲空気にさらされる場合に生じ得る、自然酸化物成長を低下させるＳｉ-Ｈ結合を基板表面に存在させる。わずかな酸化がなお生じることから（雰囲気に最少限さらされると仮定すると）、比較的軽い水素プリベーク、例えば、９００℃未満の温度で３０〜１２０秒間がインサイチュで行われ得る。プリベークステップ後に、エピタキシャル堆積プロセスが行われてもよい。
【０００６】
[0006]ＨＦ-ｌａｓｔ前洗浄ステップは基板表面から自然酸化物を除去するのに有効であるが、製造プロセスにある程度の複雑さが導入される。第一に、それは湿式プロセスであることから、ＨＦ-ｌａｓｔは、湿式洗浄ステーションとエピタキシー堆積リアクタとの間に固有の待ち時間が課せられる。第二に、ＨＦ-ｌａｓｔ前洗浄ステップに用いられるＨＦ希釈溶液の等方性エッチングは、酸化物の下を切り取るものである。最後に、シリコン基板用のＨＦ溶液における酸化物-窒化物-シリコンエッチング速度によって選択性の問題が生じる。製造プロセスに関するこれらの問題のいずれの影響も減少させることにより、製造処理能力を改善することができる。それ故、“ゼロ雰囲気曝露”処理システムに容易に統合させることができるＨＦ湿式前洗浄ステップを乾式前洗浄ステップに置き換えることが望ましい。
【概要】
【０００７】
[0OO7]本発明の一態様において、マルチチャンバ処理装置は、エピタキシャル堆積リアクタと真空気密に接続してプラズマを形成するように適合されたチャンバを含むドライエッチングプロセッサを含む。プラズマを用いるドライエッチングプロセスは、ドライエッチングプロセッサ内の基板で行われ、基板の表面から酸化物を除去してエピタキシー表面をさらす。その後、基板をドライエッチングプロセッサからエピタキシャル堆積リアクタに周囲空気にさらさずに搬送される。その後、エピタキシャル堆積リアクタは、エピタキシー表面上にエピタキシャル層を形成するために用いられる。
【０００８】
[OO08]他の態様においては、ドライエッチングプロセスは、処理チャンバに洗浄すべき基板を入れるステップを含む。処理チャンバから分離されたプラズマキャビティにガス混合物を導入する。プラズマキャビティ内にプラズマを形成して、ガスを励起させ、それによって反応性ガスを形成する。その後、反応性ガスが処理チャンバに入り、基板上の表面酸化物と反応して、膜を形成する。基板を加熱して、膜を蒸発させるとともにエピタキシー表面をさらす。エピタキシー表面は、実質的に酸化物を含まない。その後、エピタキシー表面上にエピタキシー層を形成する。
【詳細な説明】
【０００９】
[O014]本発明のいくつかの例示的実施形態を記載する前に、本発明が以下の説明に示される構造又はプロセスステップの詳細に限定されないことは理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、種々の方法で実施或いは実行することができる。
【００１０】
[0015]本発明の態様は、基板に膜をエピタキシャル堆積させるためのシステム、装置及び方法に関する。当業者が理解できるように、周知の半導体処理装置及びエピタキシャル堆積に関する技術は、本発明を不必要にわかりにくくしないように以下に詳述しない。当業者は、プロセスパラメータ値が具体的な環境、基板の種類等によってはかなり変動することを容易に認識する。このように、可能な値や条件の包括的なリストは、本発明の原理がわかるとこのような値を決定することができるので、実際的でも必要でもない。
【００１１】
[0016]本発明の実施形態は、エピタキシャル堆積の前にプラズマを用いて基板、例えば、シリコンを洗浄することに関する。本発明の態様は、クラスタツールで行うことができる。一般に、クラスタツールは、基板の心出しや配向、脱ガス、アニール、堆積及び／又はエッチングを含む種々の機能を行う複数のチャンバを備えるモジュラーシステムである。本発明の実施形態によれば、クラスタツールは、本発明の酸化物成長プロセスを行うように構成された酸化チャンバを含む。クラスタツールの複数のチャンバは、チャンバとの間に往復の基板に適合されるロボットを収容する中央搬送チャンバに取り付けられる。搬送チャンバは、典型的には真空条件に維持され、一チャンバからもう一つのチャンバに及び／又はクラスタツールの正面端に位置決めされたロードロックチャンバに基板を往復させるための中間段階を与える。本発明に適合することができる周知の二つのクラスタツールは、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）とＥｎｄｕｒａ（登録商標）であり、共にカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社から入手できる。このような段階的基板処理システムの詳細は、１９９３年２月１６日発行のＴｅｐｍａｎらの“Ｓｔａｇｅｄ-Ｖａｃｕｕｍ ＷａｆｅｒＰｆｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ”と称する米国特許第５,１８６,７１８号に開示され、この開示内容は本明細書に援用されている。しかしながら、チャンバの正確な配置と組合わせは、本洗浄プロセスを含む、製造プロセスの個々のステップを行うために変えられてもよい。
【００１２】
[0017]図１は、本発明の一態様のクラスタツール又はマルチチャンバ処理システム１０を示す一例である。処理システム１０は、システム１０との間で基板を搬送するための一つ以上のロードロックチャンバ１２、１４を含むことができる。典型的には、システム１０は減圧下であるので、ロードロックチャンバ１２、１４は、システム１０に導入される基板をポンプダウンすることができる。第一ロボット２０は、ロードロックチャンバ１２、１４と、第一組の一つ以上の基板処理チャンバ３２、３４、３６、３８との間で基板を搬送することができる。各処理チャンバ３２、３４、３６、３８は、多くの基板処理操作を行うように構成されるのがよい。特に、処理チャンバ３２は、以下に記載されるドライエッチングプロセスを実施するように設計されたドライエッチングプロセッサであり、処理チャンバ３４は、エピタキシャル堆積リアクタである。処理チャンバ３６、３８は、例えば、環状層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、前洗浄、脱ガス、配向、他の基板プロセスを更に与えるように構成されてもよい。
【００１３】
[OO18]第一ロボット２０は、また、一つ以上の搬送チャンバ４２、４４に出入りする基板を搬送することができる。搬送チャンバ４２、４４は、基板がシステム１０内に搬送されることを可能にしつつ超高真空条件を維持するために使用し得る。第二ロボット５０は、搬送チャンバ４２、４４と第二組の一つ以上の処理チャンバ６２、６４、６６、６８の間で基板を搬送することができる。処理チャンバ３２、３４、３６、３８と同様に、処理チャンバ６２、６４、６６、６８は、環状層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エピタキシャル堆積、エッチング、前洗浄、脱ガス、配向に加えて、以下に記載されるドライエッチングプロセスを含む、種々の基板処理操作を行うように構成することができる。基板処理チャンバ３２、３４、３６、３８、６２、６４、６６、６８のいずれも、必要とされない場合にはシステム１０から除去することができる。
【００１４】
[0019]ここで、図2Ａ-図2Ｃを参照すると、エピタキシャル堆積プロセスの一例としては、表面酸化物７２を基板７０から除去する乾式前洗浄ステップに続く、エピタキシャル堆積プロセスが挙げられる。このために、エピタキシャル堆積プロセスを行う前に、処理すべき基板７０は、まずドライエッチングプロセッサ１００に装填されて、表面酸化物７２を除去する弱いドライエッチングプロセスを受ける。この乾式洗浄プロセスは、図２Ｂに示したように、基板７０の表面上のエピタキシー表面７４をさらし、これは、エピタキシャル層の続いての成長を維持するのに適する。ドライエッチングプロセッサ１００と、関連のドライエッチングプロセスは、２００５年２月２２日に出願の米国出願公開第２００５０２３０３５０号として公開された“Ｉｎ-ｓｉｔｕＤｒｙ Ｃｌｅａｎ Ｃｈａｍｂｅｒ ｆｏｒ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”と称する共同譲渡された米国特許出願第１１／０６３,６４５号に詳述され、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。乾式洗浄プロセスが完了した後、基板７０は、ロボット２０によってドライエッチングプロセッサ１００からエピタキシャル堆積リアクタ３４に搬送される。システム１０全体がロードロックされていることから、搬送した場合に基板７０は周囲空気にさらされないので、実質的に酸化物を含まないエピタキシー表面７４上に自然酸化物成長を受けない。このように、エピタキシャル堆積プロセスが引き続き行われる場合、広範囲な水素プリベークが必要とされず、或いは、非常に限られた時間だけ水素プリベークが用いられてもよい。この記載において個々の説明はシリコンになされているが、エピタキシー表面７４がエピタキシャル堆積を支持するのに適したいかなる表面であってもよく、例えば、シリコンゲルマニウム、ドープされたシリコン、他の全てのＩＶ族、ＩＩＩ〜Ｖ族、ＩＩ〜ＶＩ族半導体や合金であるがこれらに限定されないことは理解される。
【００１５】
[0O2O]エピタキシャル堆積プロセスは、エピタキシー表面７４上にエピタキシー層７６を形成するために、エピタキシャル堆積リアクタ３４内で、例えば、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社製のＥＰＩ ＣＥＮＴＵＲＡリアクタ内で行われる化学気相堆積によって行うことができる。基板７０のエピタキシー表面７４は、例えば、シリコン（例えば、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、Ｓｉ２Ｈ６又はＳｉＨ４）とキャリヤガス（例えば、Ｎ２及び／又はＨ２）を含む堆積ガス混合物の形でシリコンにさらされてもよい。基板７０の用途にエピタキシャル層７６がドーパントを含むことが必要である場合には、シリコン含有ガスが、適切なドーパント含有ガス、例えば、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、及び／又はジボラン（Ｂ２Ｈ６）を含んでもよい。
【００１６】
[0021]ＳｉＨ２Ｃｌ２が用いられる場合には、堆積の間の堆積リアクタ３４内の圧力は、約５００〜約７６０トールであるのがよい。もう一方のＳｉＨ４又は他のＩＶ族水素化物が用いられる場合には、堆積リアクタ３４圧は、１００トール未満でなければならない。ＳｉＨＣｌ３を用いるエピタキシャル堆積は、大気圧で行うことができる。エピタキシャル堆積リアクタ３４とドライエッチングプロセッサ１００が共通のロードロックシステムに接続されず、代わりに基板７０が装填され周囲条件下で抽出される個々のユニットである場合には、大気圧でＳｉＨＣｌ３を用いるエピタキシャル堆積が好ましい。それによってエピタキシー表面７４が周囲空気にさらされる場合には、それは、エピタキシャル堆積プロセスの前に、まずエピタキシャル堆積リアクタ３４において軽水素プリベークを行い、結果として生じたいかなる自然酸化物もエピタキシー表面７４から除去することが必要なものであることが理解される。用語「周囲空気」は、典型的には製造室内の空気を意味する。しかしながら、周囲空気には、プロセス品質管理の観点から容認できない続いてのエピタキシャルプロセスにおいて欠陥又は欠点を生じるのに充分なエピタキシー表面７４の酸化を引き起こす十分な酸素を有する環境が含まれるものである。
【００１７】
[0022]エピタキシャル堆積プロセスの間、エピタキシー表面７４の温度は、好ましくは、シリコン含有ガスがエピタキシー表面７４に多結晶シリコンを堆積させることを防止するのに充分な温度で維持される。エピタキシャル堆積の間のエピタキシー表面７４の温度は、例えば、１１５０℃〜約４５０℃であるのがよい。
【００１８】
[0O23]一旦所望の厚さを有するエピタキシャル層７６がエピタキシー表面７４上に形成されると、エピタキシャル堆積リアクタ３４は、貴ガス、Ｈ２又はその組合わせによってパージされてもよい。その後、基板７０は、７００℃未満の温度にするように冷却されてもよく、その後、続いての処理のためにエピタキシャル堆積リアクタ３４から除去されてもよい。
【００１９】
[0024]図３は、図示する処理チャンバ１００を示す部分断面図である。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０１と、リッドアセンブリ１４０と、支持アセンブリ１２０とを含む。リッドアセンブリ１４０は、チャンバ本体１０１の上端部で配置され、支持アセンブリ１２０は、チャンバ本体１０１内に少なくとも部分的に配置される。チャンバ本体１０１は、処理チャンバ１００の内部に接近するためにその側壁に形成されるスリットバルブ開口部１１１が含まれてもよい。スリットバルブ開口部１１１を選択的に開閉して、第一ロボット２０によってチャンバ本体１０１の内部に接近することを可能にする。
【００２０】
[0025]チャンバ本体１０１は、それを通って熱伝達流体が流れるその中に形成されたチャネル１０２が含まれてもよい。熱伝達流体は、加熱流体又は冷却剤でもよく、処理と基板搬送の間、チャンバ本体１０１の温度を制御するために用いられる。例示的熱伝達流体としては、水、エチレングリコール又はこれらの混合物が挙げられる。例示的熱伝達流体には、窒素ガスが挙げられてもよい。
【００２１】
[OO26]チャンバ本体１０１は、更に、支持アセンブリ１２０を取り囲むライナ１０８を含むことができる。ライナ１０８は、好ましくは、修理や洗浄のために取り外し可能である。ライナ１０８は、アルミニウムのような金属、又はセラミック材料から製造され得る。しかしながら、ライナ１０８は、いかなるプロセス互換性物質でもあり得る。ライナ１０８は、その上に堆積するいかなる物質もの接着を強化するために吹き付けられるビーズであり得る。それによって、処理チャンバ１００の汚染になる物質の剥離を防止する。ライナ１０８には、真空システムと流体連通している一つ以上のアパーチャ１０９と、その中に形成されたポンプチャネル１０６とが含まれてもよい。アパーチャ１０９は、ポンプチャネル１０６へのガス用流路を与え、処理チャンバ１００内にガスの出口を与える。
【００２２】
[OO27]真空システムは、処理チャンバ１００によってガスの流れを調節するために真空ポンプ１０４とスロットルバルブ１０５を含むことができる。真空ポンプ１０４は、チャンバ本体１０１に配置された真空ポートｌ０７に結合されるので、ライナ１０８内に形成されたポンプチャネル１０６と流体連通している。
【００２３】
[0028]アパーチャ１０９は、ポンプチャネル１０６がチャンバ本体１０１内で処理ゾーン１１０と流体連通することを可能にする。処理ゾーン１１０は、リッドアセンブリ１４０の下面と支持アセンブリ１２０の上面によって画成され、ライナ１０８によって取り囲まれている。アパーチャ１０９は、一様な大きさであってもよく、ライナ１０８の周りに一様な間隔が置かれてもよい。しかしながら、アパーチャのいかなる数、位置、サイズ又は形状も用いることができ、これらの設計パラメータのそれぞれは、下で更に詳述されるように基板収容面全体のガスの所望のフローパターンによっては変動し得る。更に、アパーチャ１０９のサイズ、数及び位置は、処理チャンバ１００を出るガスの一様な流れを得るように構成される。更に、アパーチャのサイズと位置は、速い又は高能力ポンピングを与えるように構成することができ、チャンバ１００からガスの急速な排出を容易にする。例えば、真空ポート１０７に接近しているアパーチャ１０９の数とサイズは、真空ポート１０７からより遠くに離れて位置決めされたアパーチャ１０９のサイズより小さいのがよい。
【００２４】
[0029]リッドアセンブリ１４０をより詳細に考慮すれば、図４は、チャンバ本体１０１の上端部に配置されるのがよいリッドアセンブリ１４０を示す拡大断面図である。図３と図４を参照すると、リッドアセンブリ１４０は、プラズマ領域又はその間にキャビティを形成するために互いの最上部に積み重ねられる多くの要素を含む。リッドアセンブリ１４０には、プラズマ容積又はその間にキャビティ１４９を限定している第二電極１５２（“下側電極”）より上に垂直に配置された第一電極１４１（“上側電極”）が含まれるのがよい。第一電極１４１は、電源１４４、例えば、ＲＦ電源に接続され、第二電極１５２は、接地に接続され、二電極１４１、１５２との間に電気容量が生じる。
【００２５】
[0030]リッドアセンブリ１４０には、第一電極１４１の上部断面１４３内に少なくとも部分的に形成される一つ以上のガス入口１４２（一つだけ図示する）が含まれるのがよい。一つ以上のガス入口１４２を経て一つ以上のプロセスガスがリッドアセンブリ１４０に入る。一つ以上のガス入口１４２は、その第一端部でプラズマキャビティ１４９と流体連通し、第二端部で一つ以上の上流ガス源及び／又は他のガス分配要素、例えば、ガスミキサに結合される。一つ以上のガス入口１４２の第一端部は、広がっている断面１４６の内径１５０の最上点でプラズマキャビティ１４９に通じるのがよい。同様に、一つ以上のガス入口１４２の第一端部は、広がっている断面１４６の内径１５０に沿っていかなる高さ間隔にでもプラズマキャビティ１４９に通じているのがよい。図示されていないが、プラズマキャビティ１４９内でガスの混合を援助する広がっている断面１４６へ旋回フローパターン又は“渦”流れを生じるように二つのガス入口１４２は、広がっている断面１４６の反対側で配置され得る。
【００２６】
[0031]第一電極１４１は、プラズマキャビティ１４９を収容する広がっている断面１４６を持つのがよい。広がっている断面１４６は、上記のようにガス入口１４２と流体連通しているのがよい。広がっている断面１４６は、その上部１４７からその下部１４８まで徐々に増大する内面又は直径１５０を有する環状部材であるのがよい。このように、第一電極１４１と第二電極１５２との間の距離は可変である。その変動する距離は、プラズマキャビティ１４９内に生成されるプラズマの生成と安定性の制御を援助する。
【００２７】
[0032]図３及び図４において示されるように、広がっている断面１４６は円錐又は“漏斗”に似ているのがよい。広がっている断面１４６の内面１５０は、広がっている断面１４６の上部１４７から下部１４８まで徐々に傾斜するのがよい。内径１５０の勾配又は角度は、プロセスの要求及び／又はプロセスの制限によっては変動し得る。広がっている断面１４６の長さ又は高さも、個々のプロセスの要求に及び／又は制限によっては変動し得る。内径１５０の勾配、広がっている断面１４６の高さ、これらの双方は、処理に必要とされるプラズマの容積によっては異なってもよい。
【００２８】
[0033]理論に縛られることを望まないが、二つの電極１４１、１５２の間の距離の変動によって、プラズマキャビティ１４９の全体にわたってでない場合には、プラズマキャビティ１４９に形成されたプラズマを、必要な電力レベルを見出してプラズマキャビティ１４９内のある部分でそれ自体を維持させることが可能になることが考えられる。それ故、プラズマキャビティ１４９内のプラズマは、圧力に左右されず、プラズマが広い操作窓の中で生成され維持されることを可能にする。このように、より反復でき信頼できるプラズマがリッドアセンブリ１４０内で形成され得る。
【００２９】
[OO34]第一電極１４１は、いかなるプロセス互換性物質、例えば、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ニッケルめっきしたアルミニウム、ニッケルめっきしたアルミニウム６０６１-Ｔ６、ステンレス鋼、これらの組合わせや合金からも構成され得る。一つ以上の実施形態において、第一電極１４１全体又はその一部は、望まれないパーティクル形成を減少させるためにニッケル被覆される。好ましくは、広がっている断面１４６の少なくとも内面１５０は、ニッケルメッキされている。
【００３０】
[0035]第二電極１５２は、一つ以上の積み重ねられたプレートを含むことができる。二枚以上のプレートが望まれる場合、プレートは、互いと電気連通していなければならない。プレートのそれぞれは、流通するプラズマキャビティ１４９から一つ以上のガスが流れ込むことを可能にするために複数のアパーチャ又はガス通路を含まなければならない。
【００３１】
[0036]リッドアセンブリ１４０には、更に、第一電極１４１を第二電極１５２から電気的に絶縁するアイソレータリング１５１が含まれてもよい。アイソレータリング１５１は、酸化アルミニウム又は他のいかなる絶縁性プロセス互換性物質からも製造され得る。好ましくは、アイソレータリング１５１は、少なくとも広がっている断面１４６を取り囲むか又は実質的に取り囲んでいる。
【００３２】
[0037]第二電極１５２には、最上部プレート１５３と、分配プレート１５８と、処理チャンバ内の基板をプラズマキャビティから分離するブロッカープレート１６２とが含まれるのがよい。最上部プレート１５３と、分配プレート１５８と、ブロッカープレート１６２は、図３に示されるようにチャンバ本体１０１に接続されるリッドリム１６４上に積み重ねられ配置される。当該技術において既知であるヒンジアセンブリ（図示せず）は、リッドリム１６４をチャンバ本体１０１に結合するために使用し得る。リッドリム１６４は、熱伝達媒体を収容する組込みチャネル又は通路１６５を含むことができる。熱伝達媒体は、プロセスの要求によっては、加熱、冷却、又はそれらの双方に使用し得る。
【００３３】
[0038]最上部プレート１５３には、プラズマキャビティ１４９からのガスがそれを通って流れることを可能にするためにプラズマキャビティ１４９の下に形成される複数のガス通路又はアパーチャ１５６が含まれるのがよい。最上部プレート１５３には、第一電極１４１の少なくとも一部を収容するように適合されている凹部１５４が含まれるのがよい。一つ以上の実施形態において、アパーチャ１５６は、凹部１５４の下の最上部プレート１５３の断面を通り抜けている。最上部プレート１５３の凹部１５４は、その間で良好な密封した適合を与える図４に示されるように段のある階段であり得る。更にまた、最上部プレート１５３は、図４に示されるように分配プレート１５８の外径に取り付けられるか又は載せられるように設計され得る。Ｏリング型シール、例えば、エラストマーＯリング１５５は、第一電極１４１との流体密封の接触を確実にするために最上部プレート１５３の凹部１５４内に少なくとも部分的に配置され得る。同様に、Ｏリング型シール１５７は、最上部プレート１５３と分配プレート１５８の外周との間に流体密封の接触を与えるために使用し得る。
【００３４】
[0039]分配プレート１５８は、ほぼ円盤形であり、それを通ってガスの流れを分配する複数のアパーチャ１６１又は通路を含む。アパーチャ１６１は、処理すべき基板７０が位置する処理ゾーン１１０に制御された均一な流れを分配させる大きさがあり且つ分配プレート１５８の周りに位置決めされ得る。更にまた、アパーチャ１６１は、流動ガスの速度プロフィルを減速して再び送るだけでなく、基板７０の表面全体にガスを均一に分配するようにガスの流れを一様に分配することによって、一つ又は複数のガスが基板７０表面上に直接衝突することを防止する。
【００３５】
[0040]分配プレート１５８は、また、その外周に形成される環状取付けフランジ１５９を含むことができる。取付けフランジ１５９は、リッドリム１６４の上面上に載る大きさであり得る。Ｏリング型シール、例えば、エラストマーＯリングは、リッドリム１６４との流体密封の接触を確実にするために環状取付けフランジ１５９内に少なくとも部分的に配置され得る。
【００３６】
[0041]分配プレート１５８には、リッドアセンブリ１４０の温度を制御するヒータ又は加熱流体を収容するための一つ以上の組込みチャネル又は通路１６０が含まれるのがよい。抵抗加熱素子は、分配プレート１５８を加熱するために通路１６０内に挿入され得る。熱電対は、その温度を調節するために分配プレート１５８に接続され得る。熱電対は、当該技術において既知であるように、加熱素子に適用される電流を制御するためにフィードバックループで使用し得る。
【００３７】
[0042]或いは、熱伝達媒体は、通路１６０を通過し得る。一つ以上の通路１６０は、チャンバ本体１０１内のプロセスの要求によっては分配プレート１５８の温度をより良好に制御するために、必要ならば、冷却媒体を含有することができる。上述のように、例えば、窒素、水、エチレングリコール、又はこれらの混合物のようないかなる熱伝達媒体も用いることができる。
【００３８】
[0043]リッドアセンブリ１４０は、一つ以上の加熱ランプ（図示せず）を用いて加熱するのがよい。典型的には、加熱ランプは、分配プレート１５８の上面の周りに配置されて、輻射によって分配プレート１５８を含むリッドアセンブリ１４０の要素を加熱する。
【００３９】
[0044]ブロッカープレート１６２は、所望によるものであり、最上部プレート１５３と分配プレート１５８との間に配置されるのがよい。好ましくは、ブロッカープレート１６２は、最上部プレート１５３の下面に取り外し可能に取り付けられる。ブロッカープレート１６２は、最上部プレート１５３と熱的に且つ電気的に良好な接触をしなければならない。ブロッカープレート１６２は、ボルト又は類似のファスナを用いている上部プレート１５３と結合されることができる。ブロッカープレート１６２は、また、最上部プレート１５３の外径にねじ山を付けるか又はねじ込まれるのがよい。
【００４０】
[0045]ブロッカープレート１６２は、最上部プレート１５３から分配プレート１５８に複数のガス通路を与えるように複数のアパーチャ１６３を含む。アパーチャ１６３は、制御され均一な流れ分配を分配プレート１５８与える大きさがあり且つブロッカープレート１６２の周りに位置決めされ得る。
【００４１】
[0046]図５は、説明的支持アセンブリ１２０を示す部分断面図である。支持アセンブリ１２０は、チャンバ本体１０１の範囲内に少なくとも部分的に配置され得る。支持アセンブリ１２０は、チャンバ本体１０１内で処理するための基板７０（この図には図示せず）を支持する支持部材１２２を含むことができる。支持部材１２２は、チャンバ本体１０１の底面に形成された中心に位置した開口部１０３を伸びるシャフト１２６によってリフト機構１３１に結合され得る。リフト機構１３１は、シャフト１２６の周辺から真空漏れを防止するベローズ１３２によってチャンバ本体１０１に柔軟に密封され得る。リフト機構１３１は、支持部材１２２がプロセス位置とより低い搬送位置の間のチャンバ本体１０１内に垂直に移動することを可能にする。搬送位置は、チャンバ本体１０１の側壁に形成されたスリットバルブ１１１の開口部の幾分下にある。
【００４２】
[0047]一つ以上の実施形態において、基板７０（図５に図示せず）は、真空チャックを用いて支持アセンブリ１２０に固定されるのがよい。最上部プレート１２３は、支持部材１２２に形成された一つ以上の溝１２７と流体連通した複数の穴１２４を含むことができる。溝１２７は、シャフト１２６と支持部材１２２内に配置された真空コンジット１２５を経て真空ポンプ（図示せず）と流体連通している。特定の条件下、真空コンジット１２５は、基板７０が支持部材１２２に配置されていない場合に支持部材１２２の表面にパージガスを供給するために使用し得る。真空コンジット１２５によって、また、反応性ガス又は副生成物が基板７０の裏面と接触することを防止するために処理の間にパージガスを通すことができる。
【００４３】
[0048]支持部材１２２は、リフトピン１３０を収容するためにそれを通って形成される一つ以上の孔１２９を含むことができる。各リフトピン１３０は、典型的には、セラミック又はセラミック含有材料から構成され、基板を処理と搬送に用いられる。各リフトピン１３０は、孔１２９の中に滑動自在に取り付けられる。リフトピン１３０は、チャンバ本体１０１内に配置された環状リフトリング１２８を係合することによってそれぞれの孔１２９の中で移動可能である。リフトリング１２８は移動可能であり、リフトリング１２８が上の位置にある場合、リフトピン１３０の上面が支持部材１２２の基板支持面より上に位置し得る。逆に、リフトリング１２８が下の位置にある場合、リフトピン１３０の上面は支持部材１２２の基板支持面の下に位置する。従って、リフトリング１２８がいずれも下の位置から上の位置まで移動する場合、各リフトピンの一部は、支持部材１２２のそれぞれの孔１２９を通過する。
【００４４】
[0049]作動させる場合、リフトピン１３０は基板７０の下面を押し、基板７０を支持部材１２２から持ち上げる。逆に、リフトピン１３０は、基板７０を下げるために停止させることができ、それによって、基板７０が支持部材１２２上に載せられる。
【００４５】
[0050]支持アセンブリ１２０は、支持部材１２２の周りに配置されたエッジリング１２１を含むことができる。エッジリング１２１は、支持部材１２２の外周を覆うと共に支持部材１２２を保護するように適合される環状部材である。エッジリング１２１は、支持部材１２２の外径とエッジリング１２１の内径との間に環状パージガスチャネル１３３を形成するために支持部材１２２上に又はそれに隣接して位置決めされ得る。環状パージガスチャネル１３３は、支持部材１２２とシャフト１２６を通って形成されたパージガスコンジット１３４と流体連通し得る。好ましくは、パージガスコンジット１３４は、パージガス源（図示せず）と流体連通しており、パージガスをパージガスチャネル１３３に供給する。動作中、パージガスは、コンジット１３４を通って、パージガスチャネル１３３へ、また、支持部材１２２に配置された基板のエッジ部の周りに流れる。従って、エッジリング１２１と共同で作用するパージガスは、基板のエッジ部及び／又は裏面の堆積を防止する。
【００４６】
[0051]支持アセンブリ１２０の温度は、支持部材１２２の本体に組込まれた流体チャネル１３５を通って循環される流体によって制御される。流体チャネル１３５は、支持アセンブリ１２０のシャフト１２６を通って配置された熱伝達コンジット１３６と流体連通しているのがよい。流体チャネル１３５は、支持部材１２２の基板受容面に均一な熱移動を与えるために支持部材１２２の周りに位置決めされるのがよい。流体チャネル１３５と熱移動コンジット１３６は、支持部材１２２を加熱するか又は冷却するために熱移動流体を流すことができる。支持アセンブリ１２０は、支持部材１２２の支持面の温度をモニタするための組込まれた熱電対（図示せず）を更に含むことができる。
【００４７】
[0052]動作中、支持部材１２２は、処理される基板７０の温度を制御するためにリッドアセンブリ１４０に接近するまで持ち上げることができる。このように、基板７０は、加熱素子４７４によって制御される分配プレート１５８から放出される輻射によって加熱され得る。或は、リフトリング１２８によって作動させたリフトピン１３０を用いて加熱したリッドアセンブリ１４０に接近するまで支持部材１２２から基板７０を持ち上げることができる。
【００４８】
[0053]ここで、処理チャンバ１００内で行われるアンモニア（ＮＨ３）と三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス混合物を用いて酸化シリコンを除去する例示的ドライエッチングプロセスを記載する。図３及び図５を参照すると、ドライエッチングプロセスは、基板７０を処理ゾーン１１０に入れることから始める。基板７０は、典型的には、スリットバルブ開口部１１１を通ってチャンバ本体１０１に入れられ、支持部材１２２の上面に配置される。基板７０は支持部材１２２の上面にチャックされ、エッジパージをチャネル１３３に通過させる。基板７０は、コンジット１２５を経て真空ポンプと流体連通としている穴１２４と溝１２７によって真空を引くことによって支持部材１２２の上面にチャックされるのがよい。支持部材１２２は、すでに処理位置にない場合には、チャンバ本体１０１内の処理位置まで持ち上げられる。チャンバ本体１０１は、５０℃〜８０℃の温度に、より好ましくは６５℃に維持するのがよい。チャンバ本体１０１の、この温度は、熱伝達媒体を流体チャネル１０２に通過させることによって維持される。
【００４９】
[0054]基板７０は、熱伝達媒体又は冷却剤を支持アセンブリ１２０内に形成された流体チャネル１３５に通過させることによって６５℃未満に、例えば、１５℃〜５０℃に冷却される。一実施形態において、基板７０は、室温未満に維持される。他の実施形態において、基板７０は、２２℃〜４０℃の温度に維持される。典型的には、支持部材１２２は、上で指定された所望の基板温度に達するために約２２℃未満に維持される。支持部材１２２を冷却するために、冷却剤を流体チャネル１３５に通過させる。支持部材１２２の温度をより良好に制御するのに冷却剤の連続流が好ましい。
【００５０】
[0055]その後、アンモニアガスと三フッ化窒素ガスをチャンバ１００に導入して、洗浄ガス混合物を形成する。チャンバに導入される各ガス量は、可変であり、例えば、除去すべき酸化物層７２の厚さ、掃除される基板７０の形状、プラズマの容積容量、チャンバ本体１０１の容積容量だけでなく、チャンバ本体１０１に結合した真空システム性能を収容するために調整することができる。一態様において、アンモニアと三フッ化窒素とのモル比が少なくとも１:１であるガス混合物を与えるようにガスが添加される。他の態様において、ガス混合物のモル比は、少なくとも約３：１である（アンモニア：三フッ化窒素）。好ましくは、ガスは、５:１（アンモニア：三フッ化窒素）〜３０:１のモル比でチャンバ１００内に導入される。より好ましくは、ガス混合物のモル比は、約５：１（アンモニア：三フッ化窒素）〜約１０：１である。ガス混合物のモル比は、約１０:１（アンモニア：三フッ化窒素）〜２０:１を包含するのがよい。
【００５１】
[0056]パージガス又はキャリヤガスも、ガス混合物に添加することができる。いかなる適切なパージ／キャリヤガス、例えば、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、又はこれらの混合物も用いることができる。典型例的には、ガス混合物全体は、約０.０５％〜約２０容積％のアンモニアと三フッ化窒素であり；残部はキャリヤガスである。一実施形態において、反応性ガスの前にパージ又はキャリヤガスをまずチャンバ本体１０１に導入して、チャンバ本体１０１内の圧力を安定化させる。
【００５２】
[OO57]チャンバ本体１０１内の作動圧は、可変であり得る。典型的には、圧力は、約５００ミリトール〜約３０トールに維持される。好ましくは、圧力は、約１トール〜約１０トールに維持される。より好ましくは、チャンバ本体１０１内の作動圧は、約３トール〜約６トールに維持される。
【００５３】
[0058]約５〜約６００ワットのＲＦ電力を第一電極１４１に印加して、プラズマキャビティ１４９内のガス混合物のプラズマに点火する。好ましくは、ＲＦ電力は１００ワット未満である。より好ましくは、電力が印加される周波数は比較的低く、例えば、１００ｋＨｚ未満である。好ましくは、周波数は、約５０ｋＨｚ〜約９０ｋＨｚの範囲にある。より低い電極１５３、ブロッカープレート１６２、分配プレート１５８があるために、プラズマキャビティ１４９内で点火されたプラズマは、処理ゾーン１１０内の基板７０と接触せず、その代わりにプラズマキャビティ１４９内でトラップされたままである。従って、プラズマは、処理ゾーン１１０に対してプラズマキャビティ１４９内に離れて生成される。即ち、処理チャンバ１００は、二つの異なった領域：プラズマキャビティ１４９と処理ゾーン１１０を備える。これらの領域は、プラズマキャビティ１４９に形成されたプラズマに対して互いに連通せず、プラズマキャビティ１４９に形成された反応化学種に対して互いに連通している。詳しくは、プラズマから生じる反応性化学種は、アパーチャ１５６を経てプラズマキャビティ１４９から出ることができ、ブロッカープレート１６２のアパーチャ１６３を通過し、分配プレート１５８のアパーチャ１６１を経て処理ゾーン１１０に入る。
【００５４】
[0059]プラズマエネルギーは、ガス相中高度に反応性のフッ化アンモニア（ＮＨ４Ｆ）化合物及び／又はフッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）を形成するために結合しているアンモニアガスと三フッ化窒素ガスを反応性化学種に解離する。これらの分子は、アパーチャ１５６、１６３、１６１に流れ込み、基板７０の酸化物層７２と反応する。一実施形態において、キャリヤガスをまずチャンバ１００に導入し、キャリヤガスのプラズマをプラズマキャビティ１４９内に生成させ、その後、反応性ガス、アンモニアと三フッ化窒素をプラズマに添加する。前述のように、プラズマキャビティ１４９内に形成されたプラズマは、処理領域又はゾーン１１０内に配置された基板７０に達しない。
【００５５】
[0060]理論によって縛られることを望まないが、エッチングガス、ＮＨ４Ｆ及び／又はＮＨ４Ｆ・ＨＦが、酸化シリコン表面７２と反応して、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（ＮＨ４)２ＳｉＦ６、ＮＨ３及びＨ２Ｏ生成物を形成すると考えられる。ＮＨ３及びＨ２Ｏは、処理条件の蒸気であり、真空ポンプ１０４によってチャンバ１００から除去される。特に、ガスが真空ポート１０７を通って真空ポンプ１０４へチャンバ１００を出る前に、揮発性ガスがライナ１０８に形成されたアパーチャ１０９を通ってポンプチャネル１０６に流れる。（ＮＨ４)２ＳｉＦ６の薄膜が基板７０の表面上に残る。この反応機構は、以下の通りまとめることができる：
[0061]ＮＦ３＋ＮＨ３→ＮＨ４Ｆ＋ＮＨ４Ｆ・ＨＦ＋Ｎ２
[0062]６ＮＨ４Ｆ＋ＳｉＯ２→（ＮＨ４)２ＳｉＦ６＋Ｈ２Ｏ
[0063]（ＮＨ４)２ＳｉＦ６＋加熱→ＮＨ３＋ＨＦ＋ＳｉＦ４
[0064]薄膜が基板表面上に形成された後、基板７０がその上に支持された支持部材１２２を加熱した分配プレート１５８に接近したアニール位置まで持ち上げる。分配プレート１５８から放出される熱は、（ＮＨ４)２ＳｉＦ６の薄膜を揮発性のＳｉＦ４、ＮＨ３、ＨＦの生成物に解離するか又は昇華させるのに充分でなければならない。その後、これらの揮発性生成物は、上記の通り真空ポンプ１０４によってチャンバ３２から除去される。要するに、薄膜は、沸騰するか又は基板７０から蒸発し、さらされたエピタキシー表面７４が残る。典型的には、薄膜を基板７０から効果的に昇華させ除去するために75℃以上の温度が用いられる。好ましくは、１００℃以上、例えば、１１５℃〜２００℃の温度が用いられる。
【００５６】
[0065]（ＮＨ４)２ＳｉＦ６の薄膜を揮発性成分に解離する熱エネルギーは、分配プレート１５８によって対流移動するか又は放出される。上述のように、加熱素子１６０は、分配プレート１５８と直接結合されるのがよく、分配プレート１５８とそれと熱接触した要素を約７５℃〜２５０℃の温度に加熱するために作動させる。一態様において、分配プレート１５８は、１００℃〜２００℃、例えば、１２０℃の温度に加熱される。
【００５７】
[0066]リフト機構１３１は、分配プレート１５８の下面の方へ支持部材１２２を持ち上げることができる。この持上げステップの間、基板７０は、例えば、真空チャック又は静電チャックによって支持部材１２２に固定される。或いは、基板７０を支持部材１２２から持ち上げ、及びリフトリング１２８によってリフトピン１３０を持ち上げることによって加熱した分配プレート１５８に接近して配置することができる。
【００５８】
[0067]その上に薄膜を有する基板７０の上面と分配プレート１５８間の距離は、重要でなく、日常の試験の問題である。当業者は、下に横たわる基板７０を損傷させずに薄膜を効率的に且つ効果的に蒸発させるのに必要とされる間隔を容易に決定することができる。しかしながら、約０.２５４ｍｍ（１０ミル）〜５.０８ｍｍ（２００ミル）の間隔が有効であると考えられる。
【００５９】
[0068]一旦膜が基板７０から除去されると、エピタキシー表面７４がさらされ、基板７０は続いてのエピタキシャル堆積プロセスの準備ができている。ドライエッチングプロセッサ３２は、パージされ排気される。洗浄された基板７０は、基板７０を搬送位置まで下げ、基板７０をチャック開放し、基板７０をスリットバルブ開口部１１１を通って搬送することによってチャンバ本体１０１から取り出される。第一ロボット２０は、基板７０をドライエッチングプロセッサ３２からエピタキシャル堆積リアクタ３４に搬送する。基板７０がロードロックシステム１０内で残ることから、基板７０は、この搬送プロセスの間、いかなる周囲空気にもさらされない。即ち、プラズマキャビティ１４９と処理ゾーン１１０とエピタキシャル付着リアクタ３４は、互いに真空気密に連通しており、望まれていない酸素をこれらの領域のいずれにも入ることを防止する。従って、エピタキシー表面７４は、酸化物で汚染されず、基板７０がエピタキシャル堆積リアクタ３４に装填される場合に洗浄してさらされるままである。従って、前述したように、エピタキシー表面７４上でエピタキシャル層７６を直ちに成長させることができる。
【００６０】
[0069]ＨＦ-ｌａｓｔ湿式洗浄ステップを上記の乾式洗浄手順に置き換えることによって、単一ロードロックシステム１０においてエピタキシー堆積プロセス全体を行うことが可能である。従って、待ち時間が短縮される。更に、上記の乾式洗浄プロセスが、酸化物-窒素化-シリコン基板においてＨＦウェットエッチングより酸化物の横方向のエッチングのために下を切り取る問題が少ないことが考えられる。しかしながら、プロセスステップ、特にエピタキシャル堆積の直前の洗浄ステップが変わるときはいつでも、表面がエピタキシャル堆積に許容され得ないリスクがあることは理解される。酸素、フッ素、塩素又は窒素のようなより高レベルのある種の元素が、エピタキシープロセスに悪影響を及ぼすことがある。
【００６１】
[0070]実験として、上記プロセスに従って第一グループの基板上に従来のＨＦ-ｌａｓｔプロセスと第二グループの基板上にプラズマ乾式洗浄プロセスを用いてシリコン基板を洗浄した。プラズマ乾式洗浄プロセスは、アンモニアガスと三フッ化窒素ガスを用い、第二グループの基板を洗浄するために用いた気相中の高度に反応性のフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）化合物及び／又はフッ化水素アンモニウム（ＮＨ４Ｆ・ＨＦ）を形成するために結合した反応性化学種に変換するためにプラズマを点火した。その後、エピタキシャル堆積を、８５０℃、７５０℃、７００℃、６５０℃の析出温度で行った。その後、選ばれた試料を、Ｘ線回折（ＸＲＤ）と第二イオン質量分析（ＳＩＭＳ）を用いて分析して、エピタキシャル膜／基質接合部の特定元素のレベルを決定した。ＸＲＤ分析は、成長速度と膜組成物に関して調べた全ての堆積温度についてプラズマを用いてＨＦ-ｌａｓｔ洗浄した第一グループの基板と乾式洗浄した第二グループの基板との間に差異を示さなかった。ＳＩＭＳプロファイルは、ＨＦ-ｌａｓｔ洗浄基板と乾式基板は≧８００℃で行われたエピタキシャル堆積のためにプラズマを用いて乾燥洗浄した基板が匹敵した。しかしながら、より高レベルのＯ、Ｆ、Ｃｌ、Ｎが、乾式洗浄エッチングプロセスを用いた≦７５０℃堆積で行われたエピタキシャル堆積のための基板／エピタキシー境界面において見出された。乾式洗浄基板の堆積の前のＨＣｌによるインサイチュベークは、前述の境界面に残存している元素を減少させなかった。しかし、この限られた一組の実験は、プラズマを用いた乾式洗浄がエピタキシャル堆積の前に現在用いられているＨＦ-ｌａｓｔプロセスのための許容され得る代用品であることを示した。更に装置及びプロセスの調整と改良は、７５０℃未満で処理される基板において見出されたレベルのＯ、Ｆ、Ｃｌ、Ｎを低下させることが予想される。
【００６２】
[0071]上述した以外の反応性化学種がドライエッチングステップに可能であることが考えられる；例えば、水素プラズマの添加は、残留元素のレベルを低下させるのを援助することができる。即ち、他の種類のガスがガス分配システム２２０に導入されてもよく、基板７０から遠く離れているプラズマに形成されてもよい。そのように生成したプラズマは、続いて基板７０上の酸化物表面７２に進み且つそれと反応する反応化学種を形成し、それによってエピタキシー表面７４がさらされる。基板７０は、酸化物層７２の除去を支持するのに必要に応じて加熱されても冷却されてもよい。
【００６３】
[0072]本明細書の本発明を具体的な実施態様によって記載してきたが、これらの実施形態が本発明の原理と適用を単に説明するだけものであることは理解されるべきである。種々の修正や変更が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の方法と装置になされ得ることは当業者にあきらかである。従って、本発明が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内である修正や変更を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の一態様のマルチチャンバ処理システムを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態に従って処理されている基板を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って処理されている基板を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って処理されている基板を示す図である。
【図３】図３は、ドライエッチング処理チャンバの一実施形態を示す部分断面図である。
【図４】図４は、図３に示したリッドアセンブリの拡大横断面図である。
【図５】図５は、図３に示した支持アセンブリの部分断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０…マルチチャンバ処理システム、１２…ロードロックチャンバ、１４…ロードロックチャンバ、２０…ロボット、３２、３４…エピタキシャル堆積リアクタ、３６、３８…基板処理チャンバ、４２…搬送チャンバ、４４…搬送チャンバ、５０…第二ロボット、６２、６４、６６、６８…処理チャンバ、７０…基板、７２…表面酸化物、７４…エピタキシー表面、７６…エピタキシャル層、１００…ドライエッチングプロセッサ、１０１…チャンバ本体、１０２…チャネル、１０３…中心に位置した開口部、１０４…真空ポンプ、１０６…ポンピングチャネル、１０７…真空ポート、１０８…ライナ、１０９…アパーチャ、１１０…処理ゾーン、１１１…スリットバルブ開口部、１２０…支持アセンブリ、１２１…エッジリング、１２２…支持部材、１２５…真空コンジット、１２６…シャフト、１２７…溝、１２８…環状リフトリング、１２９…孔、１３０…リフトピン、１３１…リフト機構、１３２…ベローズ、１３３…環状パージガスチャネル、１３４…パージガスコンジット、１３５…流体チャネル、１３６…熱伝達コンジット、１４０…リッドアセンブリ、１４１…第一電極、１４２…ガス入口、１４３…上部断面、１４４…電源、１４６…広がっている断面、１４７…上部、１４８…下部、１４９…プラズマキャビティ、１５０…内径、１５１…アイソレータリング、１５２…第二電極、１５３…最上部プレート、１５５…Ｏリング、１５６…アパーチャ、１５７…シール、１５８…分配プレート、１５９…取付けフランジ、１６０…加熱素子、１６１…アパーチャ、１６２…ブロッカープレート、１６３…アパーチャ、１６４…リッドリム、１６５…チャネル又は通路、２２０…ガス分配システム。
【図１】
2009525611.tif 000003
【図２Ａ】
2009525611.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2009525611.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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