(57)【要約】【課題】基板処理の加工レシピにおいて、各個々のステップ、プロセス、および／または段階用に複数のインジェクタの設定を最適化し得るガスインジェクタを提供する。【解決手段】基板処理装置は、コンピュータ制御によるインジェクタ（１８Ａ〜１８Ｅ）を有している。コンピュータ（２２）は、傾斜層の堆積中、２つの異なる層を堆積させる合間に、または堆積ステップと反応室洗浄ステップとの間などに、複数のインジェクタ（１８Ａ〜１８Ｅ）を調節するように構成される。【選択図】図１
2006253696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に層を形成する方法であって、当該方法は、
処理室内に基板を搬入するステップと、
インジェクタから第１の処理ガスを基板に噴射するステップと、
前記第１の処理ガスを噴射した後、インジェクタを調節するステップと、
基板に層を形成するために、インジェクタを調節して基板を前記処理室内から取り出す前に、インジェクタから追加の処理ガスを基板に噴射するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記追加の処理ガスは、第１の処理ガスであり、前記追加の処理ガスは、前記第１の処理ガスとは異なる割合で噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記追加の処理ガスは、前記第１の処理ガス以外のガスである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記追加の処理ガスは、前記第１の処理ガスと、前記第１の処理ガスとは異なる処理ガスとの混合物を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記インジェクタを調節するステップは、前記処理室の異なる場所における、前記第１のまたは追加の処理ガスとキャリヤガスとの組み合わせの相対的流れを制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記処理室の異なる場所は、水平方向に配列されている請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記インジェクタを調節するステップは、前記インジェクタを所定の値に調節するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記インジェクタを調節するステップは、化学気相成長（ＣＶＤ）ステップ中における前記インジェクタの吐出流を変更するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記層は、１つのプロセスステップ中に形成される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記層は、傾斜層である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記層は、シリコンゲルマニウム層である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理ガスは、１つのプロセスステップ中に実質的に水平方向にのみ噴射される請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記処理ガスは、基板を収容したリアクタを端から端まで流れる第１のガス流を形成するように噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記インジェクタを調節するステップは、各インジェクタを別々に制御するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスは、基板の面上において層流になるように噴射される請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記インジェクタを調節するステップは、前記インジェクタの設定に関して予め選択された時間的プロファイルに従って、前記インジェクタを調節するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記インジェクタを調節するステップは、前記インジェクタと関連付けられたモーターを電子制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板にプロセスステップを行う方法であって、当該方法は、
第１の形態を有する複数のインジェクタから生じるガス流を基板の面に実質的に平行に噴射するステップと、
前記インジェクタのための新たな形態設定を提供するステップと、
前記インジェクタを新たな形態設定に調節するために、コンピュータから制御信号を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記制御信号を出力するステップは、２つまたはそれ以上のプロセスステップ同士の間に行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記２つのプロセスステップは、堆積ステップと反応室エッチングステップとを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
プロセスステップ同士の間の総時間は、３０秒未満である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガス流を噴射するステップは、前記インジェクタを調節するために前記制御信号を出力している間、続けられる請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記インジェクタを調節するために制御信号を出力するステップは、単一の機能層の堆積中に行われる請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記インジェクタを追加の形態に調節するために制御信号を出力するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記ガス流の噴射前に前記ガス流を混合するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記インジェクタを調節するために制御信号を出力するステップは、１つのプロセスステップの少なくとも一部分の間に、前記インジェクタを連続して調節するステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記インジェクタを調節するために制御信号を出力するステップは、１つのプロセスステップ中に少なくとも２回、複数のインジェクタを調節するステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記プロセスステップ中に２回から１５回、前記複数のインジェクタを調節する請求項１８に記載の方法。
【請求項２９】
前記プロセスステップは、約０．１秒から約２分続けられる請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記プロセスステップは、約５秒から約１分続けられる請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記インジェクタを調節するために制御信号を出力するステップは、複数のインジェクタの各インジェクタを別々に調節するステップを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
実行される前記プロセスステップは、化学気相成長（ＣＶＤ）ステップである請求項１８に記載の方法。
【請求項３３】
実行される前記プロセスステップは、傾斜層を堆積させるステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記層は、傾斜シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記複数のインジェクタは、横方向に配列される請求項１８に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガス流を噴射するステップは、基板の上流の入口フランジ内への噴射ステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項３７】
前記コンピュータは、予め設定した調節制御を使用するインジェクタ制御ソフトウェアを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項３８】
前記コンピュータは、リアルタイムフィードバックに基づいて前記インジェクタを制御するインジェクタ制御ソフトウェアを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項３９】
成分Ｘの成分Ｙに対する比が垂直方向の傾斜に沿って変化するように、集積回路の層を傾斜化する方法であって、当該方法は、
インジェクタから基板にガスを噴射するステップと、
前記層の堆積中に前記インジェクタの形態を変更するステップと、
を含む方法。
【請求項４０】
噴射ステップは、
前記成分Ｙに対する前記成分Ｘの第１の割合を有する第１の下層を基板に形成するステップと、
前記成分Ｘの前記成分Ｙに対する第２の割合を有する第２の下層を、前記第１の下層の上に形成するステップと、
をさらに含み、
前記第１および第２の割合は等しくない、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の割合は、前記第２の割合よりも大きい請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の割合は、前記第２の割合より小さい請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記インジェクタの形態を変更するステップは、コンピュータで前記インジェクタの設定を調節するステップを含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記インジェクタの形態を変更するステップは、事前にプログラムされたソフトウェアで前記インジェクタを制御するステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１および第２の割合と異なる第３の割合を有する第３の下層を堆積させるために、機能層の堆積ステップ中に前記インジェクタの形態を変更するステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記インジェクタの形態を変更するステップは、前記インジェクタの形態を連続して変更するステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
前記機能層の導電率は、前記基板にもっとも近くで最も高い請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記機能層の導電率は、前記基板にもっとも近くで最も低い請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
成分Ｘはシリコン（Ｓｉ）であり、成分Ｙはゲルマニウム（Ｇｅ）である請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
前記インジェクタの形態は、ガスが処理室へ流れている間に変更される請求項３９に記載の方法。
【請求項５１】
前記インジェクタの形態は、ガスが通気孔に流れている間に変更される請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
基板処理装置であって、当該装置は、
密閉された反応空間と、
前記反応空間内の基板ホルダーと、
コンピュータと、
実質的に水平方向の処理流を生成するように方向付けられた複数のインジェクタであって、複数の各インジェクタが、前記コンピュータに制御可能に接続されているインジェクタ制御機構を有するインジェクタと、
を備える基板処理装置。
【請求項５３】
前記コンピュータは、プロセスレシピ中の予め設定した時間に、制御信号を前記インジェクタ制御機構に選択的に送信するようにプログラムされている請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記コンピュータおよびインジェクタ制御機構は、単一のプロセスステップ中に前記複数のインジェクタを制御し得るように構成される請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記インジェクタは、密閉された反応空間に水平方向の層流路を画定する請求項５２に記載の装置。
【請求項５６】
前記処理装置は、化学気相成長（ＣＶＤ）堆積用に構成されている請求項５２に記載の装置。
【請求項５７】
前記コンピュータは、予め設定された噴射制御を行うようにプログラムされている請求項５２に記載の装置。
【請求項５８】
基板処理室内において使用する噴射装置であって
横方向に配列されたインジェクタ列と、
コンピュータインターフェースを有する、コンピュータ制御式インジェクタ調節機構と、
を備え、
前記コンピュータインターフェースは、コンピュータによる前記機構の調節を可能にする噴射装置。
【請求項５９】
インジェクタ調節機構制御ソフトウェアを有するコンピュータと、
前記コンピュータと前記コンピュータのインターフェースとの間の電子的リンクであって、当該リンクは、前記コンピュータから前記インジェクタ調節機構に制御信号を送信するように構成された電子的リンクと、
をさらに備える請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記横方向に配列されたインジェクタの列は、前記反応室の側壁と面一である請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記インジェクタ調節機構は、前記横方向に配列されたインジェクタの列内の各インジェクタを別々に調節し得るように構成される請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
前記横方向に配列されたインジェクタの列は、前記処理室の側壁からはめ込まれるように構成される請求項５８に記載の装置。
【請求項６３】
前記横方向に配列されたインジェクタの列は、水平方向の入口フランジ内へ噴射するように構成される請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記横方向に配列されたインジェクタの列は、前記処理室を通る、実質的に水平方向の処理流を生成するように構成される請求項５８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本願は、２００５年３月１０日付出願の仮特許出願第６０／６６１，２９３号に対して優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、概ね、基板処理に関し、さらに詳細には、処理ガス噴射機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスの製造では、層を堆積させるまたはウエハから層を除去するために、基板またはウエハにいくつかの処理を行う。これらの処理の多くは、ウエハを収容した反応室内へガスを噴射するステップを含む。これらのガスには、例えば、基板に層を堆積させるために噴射される反応ガスが含まれ得る。さらに、反応ステップの合間に、不活性ガスも反応室内へ噴射して、反応室から反応ガスをパージし得る。これらのガスを噴射する噴射機構は、一般に、（ガスタンク、バブラー、他の液体および／または固体気化装置などの）ガスソースを含み、このガスソースは、配管を介してインジェクタに連結され、インジェクタは、ガスの反応室内への噴射を制御するために弁を使用している。反応室内へ噴射する所望の原料ガスのタイプおよび量を選択するために、マスフローコントローラおよび弁を調節する。さらに、インジェクタ列内のガスインジェクタを、通常、処理前に手動で調整してガス流を均一にする。
【０００４】
一般に、反応室内においてウエハを処理している間に、インジェクタの設定を変更する必要がある場合、インジェクタ弁を所望の設定に調節するために、反応室を閉鎖してパージする。これは、時間を浪費する処理である。したがって、処理ステップの合間にツールの設定を調節するというより、マルチチャンバ型プロセスツール（例えば、クラスタツール）を使用して、ウエハを処理することがよくあり、その場合、一連の個々の反応室を、それぞれ、個々のプロセスステップ向けに最適化する。これによって、インジェクタを、個々の各プロセスステップに適するように設定し得る。例えば、ウエハに、１つの反応室内では堆積反応を、また別の反応室内ではエッチング処理を行い得る。インジェクタの設定は、一般に、基板をガスに均一に曝すように調節されるパラメータである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、基板を処理室内へ搬入するステップと、インジェクタから第１の処理ガスを基板上へ噴射するステップとを含む、層を基板に形成する方法が提供される。第１の処理ガスを噴射して基板上に処理ガスを噴射している間に、インジェクタを調節する。インジェクタを調節して反応室から基板を取り出す前に、インジェクタから追加の処理ガスを基板上へ噴射する。
【０００６】
別の実施形態によれば、基板にプロセスステップを実行する方法が、提供され、当該方法は、第１の形態を有する複数のインジェクタからガス流を発生させて、基板の面に実質的に平行にガス流を噴射するステップを含む。コンピュータから複数のインジェクタの調節機構へ、制御信号が出力される。調節機構は、複数のインジェクタを第２の形態へ調節するように作動される。
【０００７】
さらに別の実施形態によれば、成分Ｙに対する成分Ｘの比が垂直方向の傾斜に沿って変化するように、集積回路の層を傾斜化するための方法が、提供される。インジェクタから基板へガスを噴射し、層を堆積させている間にインジェクタの形態を変更する。
【０００８】
別の実施形態によれば、密閉された反応空間と、反応空間内の基板ホルダーと、コンピュータとを備える基板処理装置が提供される。さらには、複数のインジェクタは、実質的に水平方向の処理流を生成するように方向づけられ、複数の各インジェクタは、制御し得るようにコンピュータに接続されたインジェクタ制御機構を有する。
【０００９】
別の実施形態によれば、基板処理室内において使用する噴射装置が提供される。本装置は、横方向に配列されたインジェクタの列と、コンピュータ制御によるインジェクタ調節機構であって、コンピュータにより機構を制御し得るコンピュータインターフェースを有するインジェクタ調節機構とを含む。
【００１０】
好ましい実施形態によって、インジェクタの設定は、処理レシピにおいて、各別個のステップ、プロセスおよび／または段階に合わせて最適化され得ることが好ましい。例えば、ある好ましい実施形態の特徴によって、複数の異なるインジェクタ設定を含む複数のプロセスのために単一の反応室を使用し得るように、反応室と関連付けてインジェクタを調節し得る。さらには、これらの好ましい実施形態では、インジェクタ設定が異なる処理をウエハに施すために、別々の反応室同士の間においてウエハの搬送をする必要がない。あるいは、プロセスステップの合間に迅速かつ正確にインジェクタを調節し得る、コンピュータ制御による噴射装置が提供されて、その結果、異なる連続したプロセス用の処理中に１つの反応室を使用し得る。調節は事前にプログラムされることが好ましい。事前に選択された、インジェクタの設定に関して予め選択された時間的プロファイル（すなわち、複数のインジェクタの１つまたはそれ以上のインジェクタ用の、時間の経過に伴うインジェクタの開放程度を示す断面形態）に従って、設定を調節し得る。
【００１１】
ある好ましい実施形態の別の特徴は、１つまたはそれ以上の堆積ステップの合間に反応室を洗浄し得るように、インジェクタを調節することである。例えば、堆積プロセスは、反応室の壁への不要な堆積が所定の厚さに達するまで反応室内において行われる。この時点で、反応室内へ洗浄剤（例えば、エッチング剤）を噴射するための調節をインジェクタに行い、この洗浄剤は、より多く堆積した設備の領域へ集中させ得る。洗浄後、堆積に適する設定へインジェクタを調節する。このようにして、インジェクタの設定を別々のプロセスに合わせて最適化し得る。
【００１２】
ある好ましい実施形態のさらに別の特徴は、堆積ステップまたは中間レシピ中にインジェクタを調節するようにコンピュータをプログラムすることによって、層を傾斜化し得ることである。結果として、組成が層の高さにわたって変化するように、単一のステップで機能層を堆積させ得る。例えば、ゲルマニウム含有量を傾斜化させてシリコンゲルマニウム層を堆積させ得、また別の堆積段階では異なるインジェクタ設定を用い得る。
【００１３】
リアルタイムプロセスフィードバックセンサーを含む好ましい実施形態のさらに別の利点は、堆積またはエッチングステップ中に望ましくない層特性を補正し得る（または部分的に減少させ得る）ことである。その結果、補正可能なエラーの例では、堆積またはエッチングステップの精確さを高めることができ、また「スクラップ行きの」ウエハの数を減少させることもできる。
【００１４】
本発明、および先行技術を超える利点の概略を述べるために、本発明の目的および利点を、上に説明した。当然ながら、本発明の特定の実施形態によって必ずしも全てのこのような目的または利点が達成される訳ではないことが、理解される。したがって、例えば、本明細書に教示または示唆された他の目的または利点を達成する必要なく、本明細書に教示された１つの利点または利点群を達成または最適化するように本発明を実施または実行し得ることを、当業者は理解するだろう。
【００１５】
これらの実施形態の全ては、本明細書に開示した本発明の範囲内であるものとする。本発明のこれらおよび他の実施形態は、添付の図面を参照しての以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、当業者には容易に明らかになり、本発明は、本明細書に開示したいかなる特定の好ましい実施形態にも限定されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態は、半導体処理中における反応室への反応ガスの送出を電子的に調節するための方法およびシステムに関する。一般に、厚さと素子の組成とができる限り均一であることが、化学気相成長反応における成膜に望ましい。しかしながら、既存のプロセスでは、種々の程度不均一な膜が生成されやすい。基板面上におけるガス流量、全圧力、および温度の変化を含むプロセスパラメータの制御の不完全さが、成膜の物理的特性を不均一にする原因であると考えられている。半導体製造に必要なパラメータを改善するこのプロセスは、「調整（tuning）」として知られている。
【００１７】
所望の全膜厚を均一にするために経験に基づいて堆積状態を調整することによって、均一性を得ようとすることが多い。調整は、例えば、インジェクタのガス流量の設定、基板の回転速度、および加熱要素への電力分配を調節することにより行い得る。均一性についての経験に基づくデータの収集は、まず、予め堆積状態の設定を相違させて、多数の膜を別の基板に堆積させることにより行い得る。次に、各膜厚の変化を測定し、その結果を分析して、厚さの変化をなくす条件を特定する。残念ながら、この経験に基づくプロセスからは、プロセスを通じて均一な堆積状態を必ずしも得られないことに、本発明者らは気がついた。逆に、本プロセスでは、特定の反応温度の「設定値」に対して温度が変化することにより生じる厚さの変化を効果的に時間平均する。
【００１８】
したがって、この経験に基づく方法では、堆積プロセスを通じて基板に必ずしも均一な膜が生成されるとは限らない。同様に、最適な設定を平均化することにより所定の堆積状態に対するプロセスパラメータを選択しても、プロセスを通じて最適な状態にはならない。組成は、三次元において、また膜表面および膜厚の両方において均一である（または少なくとも制御されている）ことが望ましいので、このことから、次に、組成が変化してしまうという問題を生じる。これは、多くの膜がドーパントを含有し、これらのドーパントの濃度が成膜の電気的特性に影響するからである。傾斜層の場合には、組成が膜表面中において均一であることが望ましく、また被堆積材料の相対的濃度が、膜厚を通じて傾斜化されるように、高水準の制御を行うことが望ましい。
【００１９】
理論に縛られることが望ましくなければ、単一の（例えば、傾斜化）堆積の別の段階において、または異なる材料の堆積中に、インジェクタを、堆積を最適化する別の設定にすることは、別の条件下では温度調節を変更することと関連する、と説明できる。特に、１つの成長層、または別の材料からなる複数の成長層では、放射率が異なる。放射率が異なると、同様に、ゾーン加熱による温度センサの表示および反応が異なる結果となり得る。したがって、生じる恐れのある温度の不均一さは、複数のガス流ディストリビュータを相違させることにより補償される。
【００２０】
半導体デバイスの歩留まりおよび生産速度を最大にするためには、よく制御され再現可能な堆積プロセスが非常に望ましい。温度、ガス流量および全圧力を含めた堆積条件の制御が不完全になると、堆積された層の物理的特性に不均一が生じかねず、半導体の歩留まりが減少してしまう。
【００２１】
これらのプロセスの変化によって、種々の特定の例において堆積速度が膜の場所によって変化して、膜表面の厚さが変化してしまう。同様に、種々の特定の時点においてやがて堆積する膜の組成は、基板表面上の場所によって変化して、複数成分の膜が生じてしまう。このことは、後述の平均化または調整という方法では、組成の不均一さという問題が必ずしも解決される訳ではないことを意味する。
【００２２】
多くの場合、製造には、直径２００ミリメートル（ｍｍ）のウエハ上に何千または何百万のデバイスを同時に作製するプロセス中にＳｉ含有膜を堆積させるステップが、含まれる。本産業では、３００ｍｍウエハに移行しつつあり、今後はもっと大きいウエハを使用する場合がある。製造プロセス中においてＳｉ含有膜厚および／または組成が著しく変化することによって、影響を受けたデバイスが、必要とされる特性の仕様および規格を満たさないと、製造の歩留まりが低下する恐れがある。さらに、特定のデバイス内の膜上における変化によって、デバイスの特性および／または信頼性が低下する場合がある。
【００２３】
堆積が不均一になるという問題は、非常に薄いＳｉ含有膜を堆積させるときに、特に重大である。回路の寸法が小さくなり、その結果できあがるデバイスがさらに小型化するにつれて、薄膜を生成する能力は、益々重要になってきている。しかしながら、上述の平均化または調整という方法は、益々不十分になりつつあり、その理由は、薄膜用の堆積プロセス時間が一般に厚い膜の場合よりも短く、それにより、膜厚を平均化する時間も短くなる可能性があるからである。さらに、非常に小型化されたデバイスは、組成の不均一さ、ならびに平均化またはリアクタの調整により適切に処理されない問題の影響を受けやすい。
【００２４】
最適状態に及ばない単一のインジェクタの設定を用いた、上述の平均化またはリアクタ調整の方法には限界があることとは逆に、好ましい実施形態によって、加工レシピにおいて、各個々のステップ、プロセス、および／または段階用に複数のインジェクタの設定を最適化し得る。
【００２５】
図１を参照すると、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス用に構成されることが好ましいリタクタ８が、示されている。ガスソース１４は、一連のインジェクタ１８Ａ〜Ｅによって、反応ガスを、インジェクタブロック１６からリアクタ８に供給する。インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅは、反応ガス混合物（一般には、１つまたはそれ以上の反応蒸気およびキャリヤガスを含む）の、ソース１４からリアクタ８への流入を制御する。反応および不活性ガスソース１４からのガスを、インジェクタブロック１６においてまたはその上流において合流または混合させることが好ましい。インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅを、（例えば、ケーブル９などのリンクを介してまたは無線信号により）コンピュータ２２に作動的に連結し、このコンピュータ２２は、インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅ内の電子弁（図示せず）を調節するように構成されている。コンピュータ２２は、ソフトウェアを含むことが好ましく、これによって、オペレータが、プロセスレシピを予め読み込んで、レシピステップ中にまたは必要に応じて基板処理中に、インジェクタ１８を調節できる。
【００２６】
図２に、リアクタ８の好ましい実施形態の断面図を示し、リアクタ８は、水平流型反応室１２およびインジェクタブロック１６とを含む。反応室１２は、コールドウォール型反応空間を画定しており、この反応空間は、下方領域２４と、インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅが処理流を噴射する上方領域２６とを含む。サセプタ２８は、上方領域２６内において基板（図示せず）を支持するように構成されている。反応室１２はまた、放射加熱ランプ（図示せず）含むことが好ましい。基板は、開口部３４から反応室１２内へ導入する。
【００２７】
ここに示すように、インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅ（１つが図２に見られる）からの混合ガスは、上方領域２６の注入アパーチャ４２内へ導入される前に、細管３６および膨張室３８を流れる。各インジェクタ１８と関連付けられているのは、電子制御弁３０である。好ましい一実施形態では、このような電子弁３０Ａ〜３０Ｅが５つあり、これらの電子弁は、リアクタ８の後方フランジ３２に均等にかつ中心に配置されている。当然ながら、本発明では、特定の数のインジェクタ１８または電子弁３０に限定しない。好ましい一実施形態では、ニードル弁が、ガスインジェクタ１８から処理室１２内への混合ガスの流れを調節するように構成されている。この点において、処理ガスは、後方フランジ３２の１つの側縁において入口管３１（図４）から入り、ガスインジェクタ１８Ａ〜１８Ｅを通って分配され、最終的に、膨張室３８を通って処理室１２に入る。コンピュータ２２（図１）は、最も好ましい反応室内への処理流を分配し得るように、各電子弁３０を別々に制御することが好ましい。
【００２８】
上述のように、細管３６は、膨張室３８内へ延びてそれと連通している。膨張室３８は、分流部（図示せず）により隔てられていることが好ましい。分流部（図示せず）を間に設けて形成したこのような膨張室３８が、５つある、すなわち、各インジェクタ１８用に膨張室３８が１つずつある。
【００２９】
図３は、図２に示したインジェクタ１８Ａ〜１８Ｅの１つのインジェクタを拡大した図である。ここに示すように、インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅは、それぞれ、処理流を反応室２６内へ噴射するための電子弁１６Ａ〜１６Ｅを備える。各インジェクタ１８Ａ〜１８Ｅからの混合されたガスが、関連付けられた細管３６を通って関連付けられた膨張室３８内へ流れ、そして、リアクタ８の上方領域２６内へ導入される。
【００３０】
前出の図に示したように、本実施形態では、各インジェクタ１８を別々に調節するために使用する複数の電子弁３０がある。好ましい一実施形態では、電子弁３０は、インジェクタ１８が精確に徐々に０％から１００％まで開放される程度を制御し得る。弁３０の開放程度は、それに比例して変化する制御信号の電圧に基づくことが好ましい。例えば、フランス国モンペリエのＱｕａｌｉｆｌｏｗからの「Ｗ」字状の表面取り付け部を有するＱｕａｌｉｆｌｏｗ  Ｐｉｅｚｏ  Ｆａｓｔ  Ｖａｌｖｅを、制御電圧範囲を０〜５ボルトにして使用してもよい。
【００３１】
図９Ａおよび図９Ｂに、本発明の一実施形態に係る電子弁３０用の適切な弁の構成を示す。ここに示した電動弁３０は、ニードル１０４を収容するカートリッジ１０２と、ばね１０６と、プッシュロッド１０８と、ベローズ１１０と、圧縮ディスク１１２とを備える。ここに示したコイルばね１０６は、カートリッジ１０２の肩部に当接する下端部と、ニードル１０４の上方フランジに当接する上端部とを有する。弁３０は、カートリッジ１０２のサイドポート１２２からガスを受け入れる。ガスは、次いで、カートリッジ１０２のニードル１０４と底部オリフィス１２４との間の環状ギャップを通って噴射される。ニードル１０４は、オリフィス１２４から突出するやや円錐形状であることが好ましく、また、ニードル１０４の、カートリッジ１０２に対する垂直方向の位置で環状ギャップの大きさが変化することが、理解される。カートリッジ１０２の上端部に固定されているのは、圧縮ナット１１４であって、当該ナット１１４は、次に、マイクロメーターヘッド１１６とねじ係合し、マイクロメーターヘッド１１６は、モーター１２０を有する上部係合部１１８を有する。モーター１２０は、図９Ｂには示していない。
【００３２】
使用時には、モーター１２０の回転出力によって、マイクロメーターヘッド１１６が回転する。マイクロメーターヘッド１１６は、圧縮ナット１１４とねじ係合していることによって回転して、圧縮ナット１１４およびカートリッジ１０２に対して垂直に転置される。マイクロメーターヘッド１１６がこのように垂直に転置されることによって、部分的にばね１０６の上向きの力により、プッシュロッド１０８が、同様に転置されることになる。したがって、インジェクタ１８および弁３０の調節には、インジェクタ１８と関連づけられた電子制御式モーター１２０を備えることが好ましい。
【００３３】
図４において最もよく分かるように、リアクタ８には、パージガスチャネル４１、４３と、処理室１２の下方領域２４（図３）内へ開口する３つのパージガスアパーチャ４０Ａ〜４０Ｃとが、さらに設けられている。（反応体および不活性キャリヤガスの混合物を含む）処理ガスが、入口スロット３４および注入アパーチャ４２を通って反応室１２の上方領域２６内へ流れ、また、パージガスが、３つのアパーチャ４０Ａ〜４０Ｃを通って流れ、注入アパーチャから反応室１２の下方領域２４（図３）内へのパージを行う。パージガス注入口４６が、処理ガス注入管３１と反対側の、後方フランジ半体３２の側縁に設けられている。
【００３４】
Ｗｅｎｇｅｒｔ他への米国特許第６，０９３，２５２号明細書に、好ましい水平流リアクタおよび噴射ブロックに関するさらなる詳細があることが分かり、その開示は、参照により全体がここに組み込まれる。 
【００３５】
考えられるインジェクタの形態の２つの例を、図５Ａおよび図５Ｂに示す。その形態では、コンピュータ２２により、入力反応ガスの制御を変化させるように弁３０を調節し得る。ここに示すように、本プロセスの特定のステップにおいてガスの分布を制御するように、各弁３０を別々に調節し得る。ここに示すように、図示する実施形態では、反応室１２中に反応ガスを水平方向に対称的に分布させるように弁を調節する。ウエハを回転させない実施形態では、非対称的な分布によって、堆積の均一性を最適化し得る。
【００３６】
好ましい一実施形態では、基板に層を形成する方法が、提供され、当該方法では、処理ガスを処理室内へ噴射し、基板上に処理ガスを噴射している間にインジェクタを調節する。コンピュータ制御を使用してこの調節を行って、第１のガス流を生成することが好ましく、この第１のガス流が、基板を収容したリアクタを端から端まで流れる。処理流の間インジェクタ内において弁を調節することによって、基板上における処理ガスの分布（および被堆積材料の分布）と、基板上に堆積させる材料の濃度とを変化させ得る。
【００３７】
図６に、コンピュータ制御弁を含むインジェクタを使用して基板上においてプロセスステップ（例えば、ＣＶＤ プロセスステップ）を行う方法の一実施形態を示す。本プロセス２００は、開始状態２０５から開始され、次に、状態２１０になり、ここで、基板が処理室内へ搬入される。一旦、基板が処理室内へ搬入されると、プロセス２００が、状態２２０になり、ここで、第１の処理ガスが、インジェクタから処理室内へ噴射される。インジェクタからの処理ガスの流れは、基板の表面と実質的に平行であることが好ましく、処理室を通る水平層流を形成することが好ましい。一旦、第１の処理ガスが処理室内へ噴射されると、プロセス２００は、製造プロセスにおいて、追加のステップの前にインジェクタの調節が必要か否かが決定される判断状態２３０になる。
【００３８】
弁の調節が不要な場合、次に、プロセス２００は、状態２４０になり、ここで、基板処理が続行される。一実施形態では、このように続行されたプロセスは、追加の別のガスを処理室内へ導入するステップを含む。他の実施形態では、同じガスが、処理室内へ連続して導入される。状態２４０においてさらに処理を行った後、プロセス２００は、判断状態２５０になって、ここで、基板処理が完了する前に追加のプロセスステップが必要か否かが決定される。プロセスステップがもう必要ない場合、プロセス２００は、終了状態２６０で終わる。しかしながら、追加の処理ステップが必要な場合、プロセス２００は、判断状態２３０に戻って、ここで、新しいプロセスステップを開始する前にインジェクタ内の電動弁を調節する必要があるか否かが決定される。
【００３９】
しかしながら、次に、製造プロセスを続行する前に弁への調節が必要である場合、プロセス２００は、状態２７０になって、ここで、新しい弁の位置設定が決定される。コンピュータ制御弁は、所定のレシピを実行しており、このレシピによって、次のプロセスステップのための新しい弁の設定が決定されることが好ましい。しかしながら、コンピュータは、適切な弁設定を決定する際に、フィードバックループの一部分として、もっと前のプロセスからの入力を利用し得ることを、理解すべきである。例えば、もっと前のプロセスステップにおいて、ウエハの縁において堆積が超過してしまったという、フィードバックループによる決定が行われた場合、以後のプロセスステップを、周縁のインジェクタ１８Ａ、１８Ｅからの相対的な流れを減少させるように変更すべきであると、コンピュータが決定し得る。電子制御式のインジェクタを用いることによるこの製造の柔軟性によって、初期の手動システムを超える利点を得られる。
【００４０】
一旦、状態２７０において新しい弁の配置が決定されると、プロセス２００は、状態２８０になって、ここで、インジェクタ内の電子弁が、適切な分布パターンで次の反応ガスを吐出するように調節される。本プロセスは、次に状態２４０に戻って、ここで、インジェクタの設定を新たに調節してプロセスが続行される。
【００４１】
好ましい一実施形態では、インジェクタは、単一のウエハを処理中に調節され、この調節は、インジェクタ設定を別のプロセスステップに合わせて最適化するようなものである。例えば、インジェクタは、ウエハに層を堆積させるように最適化された設定から調節されて、次に、インジェクタ設定は、同じウエハに異なる層を堆積させるように調節される。その結果、例えば、通常、クラスタプロセスツール内で起こるように特定の反応室同士の間にウエハを移動させる必要なしに、単一のウエハに、別の最適なインジェクタ設定を有するプロセスを行い得る。
【００４２】
別の好ましい実施形態では、コンピュータは、レシピステップの事前の堆積段階中にインジェクタの調節を行う。例えば、複数ステップのレシピを実行中に、コンピュータは、水素ベークステップなどの非堆積ステップに合わせて最適化されるようにインジェクタを調節して、次に、非堆積ステップを完了し、堆積ステップに合わせて最適化されるようにインジェクタを調節し得る。
【００４３】
別の好ましい実施形態では、１つまたはそれ以上の堆積ステップの合間に反応室の洗浄を行い得るような調節をインジェクタに行う。例えば、堆積プロセスは、反応室内において、反応室の壁への不要な堆積が所定の厚さに達するまで行われる。この時点で、洗浄剤（例えば、エッチング剤）を反応室内へ噴射するような調節をインジェクタに行う。当業者には理解してもらえるだろうが、反応室エッチングステップおよび基板堆積ステップに望ましい流れの分布は、異なるので、個々の流れの分布がこれらの各ステップに合わせて最適化されるように、インジェクタを調節し得る。これらの実施形態では、インジェクタの相対流量を調節することによって、インジェクタが反応室内へ噴射するガスの分布が、変化する。例えば、反応室のエッチング中に、堆積による付着を受けやすい装置表面（例えば、反応室の壁）へエッチング流がより多く向けられるように、インジェクタを調節し、次に、堆積ステップ中に、層流を基板表面上に均一に向けるようにインジェクタを調節し得る。インジェクタの調節および基板の搬出を含めた、堆積ステップと反応室洗浄ステップとの間の合計時間は、６０秒未満であることが好ましく、３０秒未満であることがさらに好ましい。洗浄後、堆積に適切な設定にインジェクタを調節する。例えば、あるプロセスにおいてインジェクタに望ましい堆積の形態は、噴射されるガスの層流である。このように、インジェクタの設定は、異なるプロセスに合わせて最適化し得る。
【００４４】
好ましい一実施形態では、プロセスステップ（または単一の機能層の堆積）中に１回、インジェクタを調節し、また、別の好ましい実施形態では、１枚のウエハのための処理サイクル中に２回から１５回、ガスインジェクタを調節する。ガスインジェクタはまた、プロセスサイクル中（例えば、層を傾斜化するとき）に連続して調節してもよい。プロセスサイクルは、約０．１秒から約２分続けるのが好ましく、約３秒から１分続けることがさらに好ましい。好ましい一実施形態では、上述のように、コンピュータは、調節制御を予め設定したソフトウェアを使用するインジェクタ制御ソフトウェアを含み、また、代替実施形態では、コンピュータは、リアルタイムフィードバックに基づいてインジェクタを制御するインジェクタ制御ソフトウェアを含む。調節は、漸進的にまたは連続的に行うことができ、また、プロセスステップ同士の間にまたは処理ガスを流し続けている間に行うことができる。
【００４５】
好ましい一実施形態では、横に配列されたインジェクタから注入プレナム部内へガス流を噴射するが、好ましい代替実施形態では、反応室内へ直接ガスを噴射する。個々のインジェクタに供給されるガスをマニホールド内において噴射前に混合することが好ましいが、代替実施形態では、ガスを噴射後に混合する。好ましい実施形態によって、先行技術における、円形の面（例えば、シャワーヘッド）においてインジェクタを調節することと比較して、細長い面において水平方向にインジェクタを相対的に調節し得る。その結果生じる流れは、反応室の端から端まで基板表面上を水平方向に流れる流れであることが好ましい。しかしながら、代替実施形態において、一列に配列されたインジェクタは、反応室の端から端までの水平方向の流れを生じず、例えば、インジェクタは、基板表面のすぐ上方に配列される。この代替実施形態では、インジェクタの調節は、例えば、噴射を行う一連のインジェクタを選択するステップを含み、インジェクタの列、例えばシャワーヘッドを形成する他のインジェクタから噴射される関連した流れを変更しながら、これらの選択したインジェクタから噴射を行う。
【００４６】
別の好ましい実施形態では、コンピュータは、傾斜層を基板に堆積させるために、堆積ステップ中のインジェクタの吐出を調節する。よって、単一の機能層（例えば、単一の導電層）の堆積中に、インジェクタを調節し得る。一例では、成分Ｙ（例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ））に対する成分Ｘ（例えば、シリコン（Ｓｉ））の比が基板全体の垂直方向の厚さにおいて変化するように、集積回路の層（例えば、傾斜シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層）を傾斜化する方法が提供される。本実施形態では、インジェクタからガスを基板に噴射する。次に、機能層の堆積ステップ中に、好ましくはコンピュータ制御によって、インジェクタ内における電子弁の形態を変更する。好ましい一実施形態では、第１の下層を基板上に形成し、第１の下層は、成分Ｙに対する成分Ｘの第１の割合を有する。次に、電子弁を調節し、第１の下層上に第２の下層を形成する。本実施形態では、第２の下層は、成分Ｙに対する成分Ｘの第２の割合を有し、第１の割合と第２の割合とは、異なっている。一構成では、第１の割合は、第２の割合よりも大きく、また、別の構成では、第１の割合が、第２の割合よりも少ない。
【００４７】
さらに別の構成では、電子弁を再度調節し、第１および第２の割合とは異なる第３の割合を有する第３の下層を堆積させる。一構成では、層全体の導電率は、基板の最も近くで最も高く、また、別の構成では、機能層（例えば、ＴｉＮｘまたは他の金属窒化物バリア層）の導電率は、基板の最も近くで最も低い。さらに別の構成では、傾斜ヘテロエピタキシャルＳｉｘＧｅ１−ｘ層のゲルマニウム含有量は、堆積が進むにつれて減少する。
【００４８】
別の実施形態では、傾斜層の堆積中に各インジェクタ弁のアパーチャを好ましくは連続して変化させることによって、連続傾斜層を堆積させる。形成される傾斜層は、集積回路内の単一の機能層であることが好ましい。インジェクタの設定は、レシピ設計中に調整または最適化され、また、作動のために事前にプログラムされることが好ましい。
【００４９】
好ましい実施形態を用いて形成し得る層は、Ｓｉ、Ｓｉ１−ｘＣｘ、Ｓｉ１−ｘＧｅｘ、Ｓｉ１−ｘ−ｙ  ＧｅｘＣｙ、Ｇｅ、Ｇｅ１−ｘＣｘを含めたシリコン含有材料、および電気的に活性なドーパント（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＩｎを含む）がドーピングされた前出の材料を含むが、それらに限定はしない。これらの層用の原料ガスは、例えば、ＨｘＳｉＣｌ４−ｘ（ｘ＝０〜３）、Ｈ２ｎ＋２Ｓｉｎ（ｎ＝１〜３）、Ｈ２ｎ＋２Ｇｅｎ（ｎ＝１〜３）、ＨｘＧｅＣｌ４−ｘ（ｘ＝０〜３）、Ｂ２Ｈ６、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＤ３、（ＳｉＨ３）３−ｘＭＨｘ（ｘ＝０〜２、Ｍ＝Ｐ、Ａｓ）、（ＳｉＨ３）４−ｘＣＨｘ（ｘ＝０〜３）、並びに前述の（一般に超高純度（ＵＨＰ）水素で）希釈された混合物を含み得る。全プロセス中に、例えばＨ２、Ｎ２、ＨｅまたはＡｒなどのＵＨＰキャリヤガスも使用することが好ましい。
【００５０】
いくつかの好ましい実施形態を示すために以下の例を示すが、いずれにしても本発明を限定するものと解釈すべきではない。
【００５１】
以下の実施例１〜５において、インジェクタの全作動範囲は、インジェクタの設定範囲を０〜５にすることより定められ、ここで、０は、弁を完全に閉鎖した位置を示し、５は、弁を完全に開放した位置を示す。以下の実施例では、５つの別々のインジェクタがあり、これらのインジェクタは、コンピュータが制御する調節機構により別々に調節される。インジェクタ設定を予め行ったレシピは、事前に経験に基づいて決定され、制御ソフトウェアを使用するコンピュータにプレロードされる。一般的なインジェクタ作動範囲は、０．１と４．９との間である。インジェクタ１８Ｃは、インジェクタブロック（例えば、図２のブロック１６）の中央に配置され、このブロックは、長方形である。
【実施例１】
【００５２】
大気圧で超高純度（ＵＨＰ）Ｈ２を２０ｓｌｍ流す中、基板をＥｐｓｉｌｏｎ（登録商標）Ｅ−３０００反応室内へ搬入し、この反応室は、アリゾナ州フェニックスのＡＳＭ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から市販品を入手し得る。次にウエハを３５ｒｐｍで回転させ、温度を９５０℃に上昇させる。基板を、これらの条件下で２分間安定させることができ、次に、ＵＨＰ  Ｈ２流を２０ｓｌｍに維持しながら、圧力を４０トルに下げる。次に、基板温度を６３０℃まで下げ、これらの条件下で安定させ得る。これらのステップを通じて、コンピュータ制御を用いてインジェクタを以下のように設定する。
【００５３】
【表１】
2006253696.tif 000003
５０ｓｃｃｍのＨ２／Ｓｉ３Ｈ８（「ガスＡ」）の流れが、２１℃、４ＰＳＩＧ圧に維持されたバブラー内において形成され、次に、２０ｓｌｍのＨ２の流れに追加され、３０秒間基板上から排気部へ向けられて、厚さ１００Åのエピタキシャルシリコン膜が堆積する。シリコン膜厚の不均一さは、直径をライン状に９９ポイントスキャンすることによって（例えば、間接的なデバイス性能測定によって、あるいは測定マーカーとして基板ドーパントを用いる２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を使用することによって）膜厚を測定すると、０．４％である。シリコン堆積ステップ中に、ＧｅＨ４（１０％）／Ｈ２（９０％）（「ガスＢ」）の８０ＳＣＣＭの流れが、ガス通気孔の供給ライン（すなわち、反応室を迂回し排気孔へ至るライン）に流れる。次に、Ｈ２を反応室へ流し、ガスＡおよびガスＢがガス通気孔に流れている間に、インジェクタの設定を次の数値へ変更する。
【００５４】
【表２】
2006253696.tif 000004
ガスＡおよびガスＢの流れは、次に、Ｈ２流と組み合わされ、厚さ４００ÅのＳｉ８０Ｇｅ２０膜を堆積させるように１分間基板の表面上に向けられる。分光エリプソメトリーを用いて直径をライン状に９９ポイントスキャンすることにより測定すると、膜厚の不均一は、０．３％であり、ゲルマニウム濃度の不均一は、％で０．１である。次に、ガスＢの流れを終了させ、反応室へのＨ２流を維持したまま、ガスＡの流れをガスパネル通気孔に向ける。次に、インジェクタをもとの設定に戻し、次いで、厚さ２００Åのシリコン膜を堆積させるようにさらに１分間、ガスＡの流れを基板の表面上方に向ける。シリコン膜厚の不均一さは、分光エリプソメトリーを用いて直径をライン状に９９ポイントスキャンすることにより測定すると、０．４％である。
【実施例２】
【００５５】
実施例２には、実施例１に概略を述べたステップが含まれるが、以下の変更を含んでいる。以下のインジェクタ設定でＳｉ８０Ｇｅ２０の堆積ステップ中に、Ｈ３ＣＳｉＨ３（２０％、残部がＨ２）（「ガスＣ」）の１０ｓｃｃｍの流れと、Ｂ２Ｈ６（１００ＰＰＭ、残部がＨ２）（「ガスＤ」）の３０ｓｃｃｍの流れとを追加する。
【００５６】
【表３】
2006253696.tif 000005
ガスＣおよびガスＤ（すなわち、それぞれ、炭素、ボロン）から生じる層の成分濃度は、電気的な測定法（すなわち、ボロンには４深針法、炭素には高解像度のＸ線回折）により測定すると、膜厚を通じて非常に均一である。
【実施例３】
【００５７】
実施例３には、傾斜層を含めて複数の層の構造物を堆積させるために、実施例１に概略を述べたステップが含まれるが、以下の変更を含んでいる。
【００５８】
図７は、一実施形態における実施例３のプロセス中のインジェクタの設定を時間の経過とともに示すグラフである。
【００５９】
インジェクタが１５秒間で初期設定から最終設定になる間に、反応室内へのガスＢの流れは、１５秒間で０ｓｃｃｍから８０ｓｃｃｍへ増す。
【００６０】
【表４】
2006253696.tif 000006
反応室への、実施例１によるガスＡおよびガスＢと、Ｈ２との流れは、３０秒間維持される。次に、インジェクタが２０秒間で初期設定から最終設定になる間に、ガスＢの流れは、８０ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍへ増す。
【００６１】
【表５】
2006253696.tif 000007
通気孔へのガスＡおよびガスＢの流れと、反応室へのＨ２の流れとを維持する間、（実施例２による）ガスＣの５ｓｃｃｍの流れと、（実施例２による）ガスＤの３５ｓｃｃｍの流れとが、ガスパネル通気孔ラインに追加される。次に、前のインジェクタ設計を次の設定へ調節した後、反応物質が通気孔に流れる間に、インジェクタ設定が変更される。
【００６２】
【表６】
2006253696.tif 000008
次に、インジェクタがこれらの設定に維持されている間、ガスを全て反応室へ導入し、５秒間基板面上に流し得る。Ｈ２以外の全てのガス流は、ガス通気孔へ一気に切り換えられ、次にガスＣおよびガスＤの流れがともに終了する。次に、ガスＡおよびガスＢの流れが、再度反応室へ向けられ、インジェクタが２５秒間で初期設定から最終設定になる間に、ガスＢの流れは、２５秒間で４０ｓｃｃｍから０ｓｃｃｍに減少する。
【００６３】
【表７】
2006253696.tif 000009
【実施例４】
【００６４】
図８を参照すると、実施例４が示されており、この実施例４は、時間の経過にしたがって堆積していくゲルマニウムの濃度を対象としてグラフ化したものである。このグラフは、領域１〜７に分かれており、これらの領域は、基板に堆積する膜の一時的な増加と、膜厚の範囲とを示している。この例から、ガス流量とインジェクタの設定との定性的説明のみを行い得る。
【００６５】
本プロセスは、領域１から開始され、領域１は、基板上におけるエピタキシャル成長を特徴とする。領域１において、ガスＡ（Ｓｉ３Ｈ８などのシリコンソースと、Ｈ２などのキャリヤガスとの混合物）が一定の流量で反応室内へ導入され基板上に向けられる。領域１は、例えば３０秒間続き得る。この時間の間に、インジェクタの設定は、第１の状態Ｘ１に設定される。一実施形態では、各領域１〜７は、ガスＡを同じ一定の流量で導入することを含んでいる。
【００６６】
領域２は、ゲルマニウム濃度ｘを上向きに傾斜させてＳｉ１−ｘＧｅｘをエピタキシャル成長させることを特徴とする。領域２では、ガスＡを一定の流量で（好ましくは領域１におけるのと同じ流量で）一定に保持して、ガスＢ（ＧｅＨ４などのゲルマニウムソースと、Ｈ２などのキャリヤガスとの混合物）を反応室内へ導入し基板上に向ける。ガスＢの流量を、ある時間の間（例えば１５秒間）に０からある値（例えば８０ｓｃｃｍ）まで増加させる。領域２では、インジェクタの設定も調節する。１つの選択において、インジェクタを、領域２の開始直後に状態Ｘ２に引き上げる（すなわちさらに開放される）ように設定し得る。あるいは、インジェクタを、領域２の期間においてＸ１からＸ２へ引き上げるように設定し得る。
【００６７】
領域３は、ゲルマニウム濃度ｘが一定のピークレベルである、Ｓｉ１−ｘＧｅｘのエピタキシャル成長を特徴とする。領域３において、ガスＡおよびＢは、一定の流量で、反応室内の基板上方を流れる。ガスＢは、領域２において増加した流量に一定に保持される。領域３において、インジェクタの設定は、領域２の最後の状態と同じ一定の状態Ｘ３に維持される。換言すれば、Ｘ３は、Ｘ２と同じである。領域３は、例えば３０秒間、続き得る。
【００６８】
領域４は、ボロンおよび炭素のドーピングレベルまでゲルマニウム濃度ｘを下向きに傾斜させて、Ｓｉ１−ｘＧｅｘをエピタキシャル成長させることを特徴とする。領域４では、ガスＡの流量を一定に保持したままで、ガスＢの流量を、領域３におけるレベルから低いレベルに（例えば、８０ｓｃｃｍから４０ｓｃｃｍに）減少させる。ガスＢの減少量は、ゲルマニウム濃度の段階的変化の所望の傾きにより異なる。領域４の時間は、例えば２０秒であり得る。領域４では、インジェクタの設定も調節する。１つの選択において、領域４の初めに、インジェクタを状態Ｘ３から状態Ｘ４に引き下げるように（さらに閉鎖されるように）設定する。別の選択においては、インジェクタを、領域４の時間を通してＸ３からＸ４に引き下げるように設定する。いずれの場合も、Ｘ１＜Ｘ４＜Ｘ３である。
【００６９】
領域５は、ゲルマニウム濃度ｘを連続して段階的に低下させ、ボロンをドーピングしてＳｉ１−ｘ−ｙＧｅｘＣｙをエピタキシャル成長させることを特徴とする。領域５では、ガスＡを一定の流量に保持しガスＢの流量を引き続き減少させながら、ガスＣ（Ｈ３ＣＳｉＨ３などの炭素ソースとＨ２などのキャリヤガスとの混合物）と、ガスＤ（Ｂ２Ｈ６などのボロンソースと、Ｈ２などのキャリヤガスとの混合物）とを、反応室内の基板上方に導入する。一実施形態では、ガスＣを５ｓｃｃｍで、かつガスＤを３５ｓｃｃｍで導入する。領域５の時間は、例えば、５秒であり得る。領域５の初めに、インジェクタの設定を状態Ｘ５に調節し、ここで、Ｘ５＞Ｘ４である。Ｘ５の大きさは、ガスＣおよびＤの総流量により少なくとも部分的に決定される。好ましくは、堆積する膜では、ボロンおよび炭素の濃度が均一である。炭素は、例えば、ボロンの拡散を妨げるように拡散バリアとして機能する。
【００７０】
領域６は、ゲルマニウム濃度ｘを０に下向きに傾斜させてＳｉ１−ｘＧｅｘをエピタキシャル成長させることを特徴とする。領域６では、ガスＡを一定流量に保持し、ガスＢの流量を０ｓｃｃｍに減少させ続ける。ガスＢの減少速度は、ゲルマニウム濃度の段階的変化の所望の傾きにより異なる。領域６の時間は、例えば、２５秒であり得る。領域６では、インジェクタの設定も調節する。１つの選択において、領域６の初めに、インジェクタを、状態Ｘ５から状態Ｘ６に引き下げるように（さらに閉鎖されるように）設定する。別の選択では、インジェクタを、領域６の時間を通してＸ５からＸ６に引き下げるように設定する。いずれの場合も、Ｘ１＜Ｘ６＜Ｘ５である。
【００７１】
領域７は、エピタキシャルシリコンキャップの成長を特徴とする。領域７では、ガスＡが、例えば２５秒間一定の流量に保持される。インジェクタの設定を領域７の初めに状態Ｘ１に調節する。
【００７２】
全ガス流を変化させる場合、インジェクタの設定も同様に変更することが好ましい。全ガス流を増加させるためには、インジェクタを、引き上げるように設定することが好ましい。全ガス流を減少させるためには、インジェクタを、引き下げるように設定することが好ましい。インジェクタの設定に有用な基準点は、領域１の状態Ｘ１であって、この状態において、エピタキシャルシリコン「バッファ」層を成長させるように、シリコンソースおよびキャリヤガスの一定の流れを用いる。
【実施例５】
【００７３】
実施例５は、実施例４に概略を述べたステップを含むが、以下の変更を含んでいる。
【００７４】
インジェクタは、時に領域４の初めから領域６の終わりへガスＢの減少量と部分的に重なりそれに対応するが、開始から終了へ異なる減少量で、同じ範囲にわたって引き下げられるように設定する。
【実施例６】
【００７５】
基板に層を堆積させる前に、基板の堆積が以下に記載する設定になるようにインジェクタを設定する。１回またはそれ以上の堆積ステップの次に（例えば、反応室の壁への不要な堆積が、望ましくない閾値に達した後に）、反応室のエッチングが以下に示すように設定されるように、インジェクタを調節する。次に、エッチングガスを反応室内へ流して、反応室の壁を洗浄する。洗浄後、インジェクタを基板堆積の初期設定に調節する。
【００７６】
【表８】
2006253696.tif 000010
好ましい実施形態によって、レシピを処理する際に各個別ステップ、プロセスおよび／または段階に合わせてインジェクタの設定を最適化し得ることが好ましい。
【００７７】
ある好ましい実施形態では、層を傾斜化し、これは、基板を処理室内に収容したままで堆積ステップ中にまたは中間レシピ中にインジェクタを調節するようにコンピュータをプログラムすることによって、行うことが好ましい。結果として、層の高さにわたって組成が変化するが堆積の各段階においては組成が均一になるように、単一のステップにおいて、機能層を堆積させ得る。したがって、層内の異なる高さにおいて組成を傾斜化する（例えば、ＳｉｘＧｅ１−ｘの格子定数を傾斜化させるまたはＴｉＮｘの導電率を傾斜化させる）ように、単一の層を厚く堆積させ得る。
【００７８】
別の利点は、１つまたはそれ以上の堆積ステップの合間に、反応室の洗浄を別々に最適化するようにインジェクタを調節し得ることである。
【００７９】
好ましい実施形態のさらに別の利点は、インジェクタの設定（例えば、ウエハに第１の層を堆積させ、次に同じウエハに第２の層を堆積させるようにインジェクタの設定を調節する１つの設定）を異なるプロセスステップに合わせて最適化するように、単一のウエハを処理中にインジェクタを調節し得ることである。
【００８０】
好ましい実施形態の利点は、オペレータがインジェクタの設定機構にアクセスするためにツールをシャットダウンする必要なしに、インジェクタの設定を調節し得ることである。
【００８１】
ある好ましい実施形態の別の利点は、オペレータが手動制御する必要はなく、コンピュータで複数のインジェクタを制御し得ることである。結果として、ウエハ処理が迅速化され、また、オペレータの間違いをなくすことによりさらに正確に制御が行われる。さらに、複数のインジェクタをコンピュータ制御することによって、コンピュータの制御ソフトウェアにより非常に複雑な処理を調節し得るような迅速でかつ正確な制御を行い得る。傾斜層を堆積させる例では、コンピュータにより実行されるソフトウェアは、傾斜層の条件を満たし得るが、複数回の、非常に正確な調節（例えば、３回の第２のステップ中には３０回調節を行う）は、手動による操作では行うことができない。
【００８２】
リアルタイム処理フィードバックセンサを使用する好ましい実施形態の利点は、プロセスステップ中の望ましくないある層特性を補正（または部分的に解決）し得ることである。結果として、エラーを補正し得る例では、堆積またはエッチングステップの正確さが増し、さらに「スクラップ行き」のウエハの数も減少させ得る。
【００８３】
いくつかの好ましい実施形態および例に関して本発明を開示してきたが、本発明が、ここに特に開示した実施形態から他の代替実施形態、および／または本発明の使用、ならびにそれらの明らかな変更に及ぶことを、当業者は理解するだろう。よって、ここに開示した本発明の範囲は、上記のここに開示した特定の実施形態に限定されないものとするが、以下の特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ定められるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】好ましい実施形態に係るコンピュータ制御型インジェクタ機構の概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態に関連して使用される基板処理機構を示す断面図である。
【図３】図２に示したガスインジェクタ機構の詳細な断面図である。
【図４】処理室を取り外した、図３に示したガスインジェクタ機構の背面図である。
【図５Ａ−５Ｂ】プロセスステップ中またはプロセスステップ同士の間に生じ得る弁の形態の例を示す、インジェクタブロックの概略図である。
【図６】好ましい実施形態に係る、プロセスステップ中にインジェクタを調節するプロセスのフローチャートである。
【図７】実施例３のプロセスレシピによるコンピュータ制御型インジェクタの設定を時間の経過とともにグラフ化した図である。
【図８】実施例４のゲルマニウムソースの流量をグラフ化した図である。
【図９Ａ】一実施形態に係る、電子的に制御可能な電動式ガス噴射弁の側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った断面図である。
【図１】
2006253696.tif 000011
【図２】
2006253696.tif 000012
【図３】
2006253696.tif 000013
【図４】
2006253696.tif 000014
【図５Ａ−５Ｂ】
2006253696.tif 000015
【図６】
2006253696.tif 000016
【図７】
2006253696.tif 000017
【図８】
2006253696.tif 000018
【図９Ａ】
2006253696.tif 000019
【図９Ｂ】
2006253696.tif 000020
【外国語明細書】
2006253696000001.pdf
2006253696000002.pdf
2006253696000003.pdf
2006253696000004.pdf