(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＥＣＶＤシステムの洗浄サイクルを制御するための改良された方法及びシステムを提供する。【解決手段】  排気口１５２が堆積サイクルの間に１つ以上の粒子と洗浄サイクルの間に洗浄ガス反応種を排出するように構成された真空堆積プロセスチャンバ１３３と、排気口１５２に結合したインサイチュ粒子モニタ１９０とを含む基板処理システムを用いる。インサイチュ粒子モニタ１９０は洗浄サイクルの開始点を求めるように構成されている。プラズマ増強型化学気相堆積システムは、更に、排気口１５２に結合された赤外線用終点検出アセンブリ２００を含んでいる。赤外線用終点検出アセンブリ２００は、洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている。【選択図】図１
2006121073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理システムであって、
排出口が堆積サイクルの間に１つ以上の粒子と洗浄サイクルの間に1つ以上の洗浄ガス反応種を排出するように構成された真空堆積プロセスチャンバと、
該排出口に結合されたインサイチュ粒子モニタであって、該インサイシュ粒子モニタが該洗浄サイクルの出発点を求めるように構成されている、前記モニタと、
該排出口に結合された赤外線用終点検出アセンブリであって、該赤外線用終点検出アセンブリが該洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている、前記アセンブリと、
を備えている、前記システム。
【請求項２】
該インサイチュ粒子モニタが、該堆積サイクルの間に該排出口を流れる粒子の総数をモニタすることにより該開始点を求めるように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
該インサイチュ粒子モニタが、
該堆積サイクルの間に該排出口を流れる粒子の総数をモニタするステップと、
粒子の該総数が所定値を超える場合に該堆積サイクルの完了時に該洗浄サイクルを開始するステップと、
により該開始点を求めるように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
該所定値が約１０,０００粒子である、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
該赤外線用終点検出アセンブリが、該洗浄サイクルの間に該排出口を流れるガスの総量中の洗浄ガス反応種の量をモニタすることによって該洗浄サイクルの該終点を求めるように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
該赤外線用終点検出アセンブリが、該洗浄サイクルの間に該ガス流出口を流れるガスの総量中の洗浄ガス反応種の量をモニタし、該ガス流出口を流れる洗浄ガス反応種の該量が該ガス流出口を流れる該総量の約５パーセント未満である場合に該洗浄サイクルを終了することによって、該洗浄サイクルの該終点を求めるように構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
該基板処理システムが１枚以上のフラットパネルディスプレイ基板を処理するためのプラズマ増強型化学気相堆積システムである、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
該基板処理システムがＨＤＰ化学気相堆積システムである、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
該赤外線用終点検出器が、該排気口によって該チャンバから排出された洗浄ガス反応種の存在を検出するためのガス検出器を備えている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
該検出器が、
側壁が流出ガスの通過のためのスルーホールを画成しているハウジングであって、該側壁が赤外線用窓を含んでいる、前記ハウジングと、
該ハウジングを該排気口に取り付けるように適合された一組のフランジと、
該ハウジングに結合された赤外線用光源と、
該ハウジングに結合された赤外線用検出器と、
を備えている、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
該赤外線用窓が、ゲルマニウム、フッ化カルシウム又はその組合わせからなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
該赤外線用光源がタングステンランプを備えている、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
該赤外線用光源が、赤外線の光を生成するとともに該赤外線用窓を通ってこの光を送るので該赤外線の光が該スルーホールを通過するハウジングに結合されている、請求項１０記載のシステム。
【請求項１４】
該赤外線用検出器が、該窓を通過する該赤外線の光を受け取る位置に該ハウジングに結合されている、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
該赤外線の光の波長が少なくとも１０μｍである、請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
排気口に結合するように適合されたインサイチュ粒子モニタであって、該インサイチュ粒子モニタが洗浄サイクルの開始点を求めるように構成されている、前記モニタと、
該排気口に結合するように適合された赤外線用終点検出アセンブリであって、該赤外線用終点検出アセンブリが該洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている、前記アセンブリと、
を備えている、ガス検出システム。
【請求項１７】
請求項１６記載の該赤外線用終点検出アセンブリが、
側壁がガスの通過ためのスルーホールを画成しているハウジングであって、該側壁が窓を含んでいる、前記ハウジングと、
赤外線の光を生成するとともに該窓を通って該赤外線の光を送るので該赤外線の光が該スルーホールを通過する該ハウジングに結合されている赤外線用光源と、
該ハウジングに結合されている赤外線用検出器であって、該赤外線用検出器が該窓を通過する該赤外線の光を受け取るように位置している、前記赤外線用検出器と、
を備えている、請求項１６記載のガス検出システム。
【請求項１８】
該インサイチュ粒子モニタが、堆積サイクルの間に該排気口を流れる粒子の総数をモニタすることによって該開始点を求めるように構成されている、請求項１６記載のガス検出システム。
【請求項１９】
該インサイチュ粒子モニタが、粒子の該総数が所定値を超えるときの該堆積サイクルの完了時に該洗浄サイクルを開始する、請求項１８記載のガス検出システム。
【請求項２０】
該所定値が約１０,０００粒子である、請求項１９記載のガス検出システム。
【請求項２１】
該赤外線用終点検出アセンブリが、該洗浄サイクルの間に該排気口を流れるガスの総量中の洗浄ガス反応種の量をモニタすることによって該洗浄サイクルの該終点を求めるように構成されている、請求項１６記載のガス検出システム。
【請求項２２】
該洗浄ガス反応種がＳｉＦ4を含んでいる、請求項２１記載のガス検出システム。
【請求項２３】
該赤外線用終点検出アセンブリが、排気された該洗浄ガス反応種による光の吸収のために生じる光強度の変化を検出することにより該洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている、請求項１６記載のガス検出システム。
【請求項２４】
該インサイチュ粒子モニタが、
該排気口全体に光ビームを送るように構成された光源と、
粒子が該光ビームを中断する場合に生じた散乱光を検出するように構成された検出器と、
該排気口を通過する粒子の該総数をモニタするように構成されたコントローラと、
を備えている、請求項１６記載のガス検出システム。
【請求項２５】
側壁が流出ガスの通過のためのスルーホールを画成しているハウジングであって、該側壁が赤外線用窓を含んでいる、前記ハウジングと、
該ハウジングを該排気口に取り付けるように適合された一組のフランジと、
該ハウジングに結合された赤外線用光源と、
該ハウジングに結合された赤外線用検出器と、
を備えている、ガス検出器。
【請求項２６】
該赤外線用窓が、ゲルマニウム、フッ化カルシウム又はその組合わせからなる群より選ばれた物質を含んでいる、請求項２５記載のガス検出器。
【請求項２７】
該赤外線用光源が、タングステンランプを備えている、請求項２６記載のガス検出器。
【請求項２８】
基板処理システムの洗浄サイクルを制御する方法であって、
堆積サイクルの間に真空堆積プロセスチャンバの排気口に結合されたインサイチュ粒子モニタを用いて該洗浄サイクルの開始点を求めるステップと、
該洗浄サイクルの該開始点が求められると該真空堆積プロセスチャンバ内部で該洗浄サイクルを開始するステップと、
該排気口に結合された赤外線用終点検出アセンブリを用いて該洗浄サイクルの終点を求めるステップと、
該洗浄サイクルの該終点が求められると該洗浄サイクルを終了するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２９】
該洗浄サイクルの該開始点が、該堆積サイクルの間に該排気口を流れる粒子の全数をモニタすることによって求められる、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
該洗浄サイクルの該開始点が、
該堆積サイクルの間に該排気口を流れる粒子の総数をモニタし、
粒子の該総数が所定値を超えるかを求める、
ことによって決定される、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
該洗浄サイクルを開始するステップが、粒子の該総数が該所定値を超えるときの該堆積サイクルの完了時に該洗浄サイクルを開始する工程を含んでいる、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
該所定値が、約１０,０００粒子である、請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
該洗浄サイクルの該終点を求めるステップが、該洗浄サイクルの間に該排気口を流れるガスの総量中の洗浄ガス反応種の量をモニタする工程を含んでいる、請求項２８記載の方法。
【請求項３４】
該洗浄サイクルの該終点を求めるステップであって、
該洗浄サイクルの間に該排気口を流れるガスの総量中の洗浄ガス反応種の量をモニタする工程と、
該排気口を流れる洗浄ガス反応種の該量が該排気口を流れるガスの該総量の約５パーセント未満であるかを求める工程と、
を含んでいる、前記方法。
【請求項３５】
該洗浄サイクルを終了するステップが、該排気口を流れる洗浄ガス反応種の該総量が該排気口を流れるガスの該総量の約５パーセント未満であることが決定されたときに該洗浄サイクルを終了する工程を含んでいる、請求項３４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理、更に詳細には、ＣＶＤチャンバを洗浄する方法及びシステムに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]化学気相堆積（ＣＶＤ）は、基板上に真性のものやドープされたアモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉxＯy）、窒化シリコン（ＳｉrＮs）、酸窒化シリコンのような膜を堆積するために半導体産業で広く用いられている。現代の半導体ＣＶＤ処理は、一般的には、所望の膜を形成するために解離し反応させる前駆ガスを用いることにより真空チャンバ内で行われる。低温と比較的高い堆積速度で膜を堆積するために、プラズマが堆積の間チャンバ内で前駆ガスから形成することができる。このようなプロセスの１つのタイプがプラズマ増強型ＣＶＤプロセス（ＰＥＣＶＤ）である。このようなプラズマプロセスの他のタイプがＨＤＰ‐ＣＶＤである。
【０００３】
[0003]当該技術のＣＶＤ半導体処理チャンバの状態はアルミニウムから作られ、基板の支持体と必要とされる前駆ガスを注入するためのポートを含んでいる。プラズマが用いられる場合、ガス流入口及び/又は基板支持体は、高周波（ＲＦ）電源のような、電源に接続される。真空ポンプは、チャンバ内の圧力を制御し且つ堆積の間生成される種々のガスや汚染物質を除去するためにチャンバに接続される。
【０００４】
[0004]全ての半導体処理においては、チャンバ内の汚染物質は最小限に維持されなければならない。堆積プロセス中、膜は基板上に堆積されるだけでなく、チャンバ内の壁や種々のコンポーネント、例えば、シールド、基板支持体等にも堆積する。その後の堆積中に、壁や種々のコンポーネント上の膜が亀裂又は剥離することがあり、基板上に汚染物質が落下する。このことにより基板上の特定のデバイスに問題や損傷が生じる。損傷したデバイスは処分されなければならない。
【０００５】
[0005]大ガラス基板、例えば、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ以上がコンピュータスクリーン等として用いられる薄膜トランジスタを形成するように処理される場合、百万以上のトランジスタを単一の基板上に形成することができる。コンピュータスクリーン等が微粒子によって損傷した場合には不作動になるので、処理チャンバ内の汚染物質の存在はこの場合になお一層深刻である。この場合には、大ガラス基板全体が処分されなければならない。
【０００６】
[0006]従って、ＣＶＤチャンバは以前の堆積から蓄積された膜を除去するために定期的に洗浄されなければならない。洗浄は、一般的には、エッチングガス、フッ素含有ガス、例えば、三フッ化窒素（ＮＦ3）をチャンバに送ることにより行われる。この洗浄方法を行う標準的な方法は、チャンバにＮＦ3の一定のフローを送ることである。プラズマは、チャンバ壁や取付け具上の以前の堆積からのコーティング、例えば、Ｓｉ、ＳｉxＯy、ＳｉrＮs、ＳｉＯＮ等、また、チャンバ内の他のあらゆる物質のコーティングと反応させるフッ素含有ガスから開始する。特に、ＮＦ3はＳｉ含有残留物と反応するフッ素遊離基“Ｆ*”を生じる。
【０００７】
[0007]現在、洗浄サイクルの頻度や継続時間は、典型的には、トライアルエラー、又はヒストリカルなデータによって決定される。例えば、チャンバの状態に無関係に、所定の基板数を処理した後にチャンバは洗浄が予定されてもよい。持続時間に関して、過剰な洗浄時間がチャンバ及びその中に含まれるコンポーネントに引き起こすことがある損傷を考慮せずに、典型的には、洗浄時間の過剰の２０〜３０パーセントが洗浄サイクルに加えられる。
【０００８】
[0008]それ故、フラットパネルディスプレイを処理するように構成されたＰＥＣＶＤシステムの洗浄サイクルを制御するための改良された方法及びシステムが当該技術において求められている。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明の１以上の実施形態は、基板処理システムに関する。基板処理システムは、排出口が堆積サイクルの間に１つ以上の粒子と洗浄サイクルの間に洗浄ガス反応種を放出するように構成された真空堆積プロセスチャンバと、排出口に結合したインサイチュ粒子モニタとを含んでいる。インサイチュ粒子モニタは、洗浄サイクルの開始点を求めるように構成されている。プラズマ増強型化学気相堆積システムは、更に、排出口に結合した赤外線用終点検出アセンブリを含んでいる。赤外線用終点検出アセンブリは、洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている。
【００１０】
[0010]本発明の１以上の実施形態は、基板処理システムの洗浄サイクルを制御するための方法に関する。その方法は、堆積サイクルの間、真空堆積処理チャンバの排出口に結合されたインサイチュ粒子モニタを用いて洗浄サイクルの開始点を求めるステップと、洗浄サイクルの開始点が求められると真空堆積プロセスチャンバの内部で洗浄サイクルを開始し、排気口に結合された赤外線用終点検出アセンブリを用いて洗浄サイクルの終点を求めるステップと、洗浄サイクルの終点が求められると洗浄サイクルを終了するステップとを含んでいる。
【００１１】
[0011]本発明の上記特徴が詳細に理解され得るように、上記で簡単に纏められた本発明の更に具体的な説明は、添付された図面にその一部が示されている実施形態によるものである。しかしながら、添付された図面が本発明の典型的な実施形態しか示してなく、本発明の範囲を制限するものではないので、他の同等の効果的な実施形態を許容できることに留意すべきである。
【詳細な説明】
【００１２】
[0016]図１は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社、ＡＫＴから得ることができる、プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システム１００の一実施形態を示す概略断面図である。ＰＥＣＶＤシステム１００は、クラスタプロセスシステム、インラインシステム、スタンドアローンシステム等に用いることができる。ＰＥＣＶＤシステム１００は、真空堆積プロセスチャンバ１３３を含んでいる。プロセスチャンバ１３３は、壁１０６と底面１０８を有し、これらは処理領域１４１を部分的に画成する。壁１０６と底面１０８は、典型的には、アルミニウム又は処理と適合できる他の物質のユニタリブロックから製造される。壁１０６は、プロセスチャンバ１３３の内外にフラットパネルディスプレイを搬送するための開口１４２を有する。フラットパネルディスプレイ基板の例は、ガラス基板、ポリマー基板等を含んでいる。
【００１３】
[0017]温度制御された基板支持アセンブリ１３５は、処理チャンバ１３３内の中央に配置されている。支持アセンブリ１３５は、処理の間フラットパネルディスプレイ基板を支持するように構成されている。基板支持アセンブリ１３５は、少なくとも１つの組み込まれたヒータ（図示せず）を封入するアルミニウム本体を有してもよい。抵抗素子のようなヒータは任意の電源に結合され、所定の温度に支持アセンブリ１３５とその上に配置されたフラットパネルディスプレイ基板を制御可能に加熱する。典型的には、ＣＶＤプロセスにおいて、ヒータは堆積される物質の堆積処理パラメータに依存して、約１５０℃〜約４６０℃の均一な温度でフラットパネルディスプレイ基板を維持する。
【００１４】
[0018]一般的には、支持アセンブリ１３５は、下側１６６及び上側１６４を有する。上側１６４は、フラットパネルディスプレイ基板を支持するために構成される。下側１６６はそこに結合したステム１３７を有する。ステム１３７は、支持アセンブリ１３５をプロセスチャンバ１３３の内外への基板搬送を容易にする、上の処理位置と下の位置の間に支持アセンブリ１３５を移動させるリフトシステム（図示せず）に結合する。ステム１３７は支持アセンブリ１３５とシステム１００の他のコンポーネント間に電気的熱電対導線のコンジットを更に備えている。
【００１５】
[0019]ベローズ（図示せず）は、支持アセンブリ１３５と処理チャンバ１３３の底面１０８間で結合することができる。ベローズは、支持アセンブリ１３５の垂直移動を容易にしつつ処理領域１４１と処理チャンバ１３３の外側の大気との間の真空シールを与える。
【００１６】
[0020]支持アセンブリ１３５は、更に、囲んでいるシャドーフレーム（図示せず）を支持することができる。一般的には、シャドーフレームは、基板が支持アセンブリ１３５に付着しないように、フラットパネルディスプレイ基板のエッジと支持アセンブリ１３５での堆積を防止するように構成される。支持アセンブリ１３５は、複数のホール１２８がそれを通って配置され、複数のリフトピン（図示せず）を受けるように構成されている。リフトピンは、典型的には、セラミック又は陽極酸化アルミニウムから構成されている。リフトピンは、任意のリフトプレート（図示せず）により支持アセンブリ１３５に相対して動作することができ、支持表面（図示せず）から突き出て、それによって支持アセンブリ１３５に対して隔置された位置に基板を配置する。
【００１７】
[0021]処理チャンバ１３３は、更に、リッドアセンブリ１１０を含み、これは処理領域１４１に上部の境界を与える。リッドアセンブリ１１０は、典型的には、処理チャンバ１３３を点検するために取り外され又は開放し得る。リッドアセンブリ１１０は、アルミニウム（Ａｌ）から製造することができる。リッドアセンブリ１１０は排気プレナム１５０を含み、これは処理領域１４１から処理チャンバ１３３の外に均一にガスと処理副生成物を送るように構成されている。
【００１８】
[0022]リッドアセンブリ１１０は、典型的には、プロセスガスや洗浄ガスはガスマニホールド６１を通って処理チャンバ１３３に導入される注入ポート１８０を含んでいる。ガスマニホールド６１はプロセスガス源１７０と洗浄ガス源１８２に結合されている。洗浄ガス源１８２は、典型的には、フッ素ラジカルのような洗浄物質を供給し、処理チャンバハードウェアから堆積副生成物や膜を除去するために処理チャンバ１３３に導入される。ＮＦ3はフッ素ラジカルを供給するために洗浄ガスとして用いることができる。Ｎ2、Ｏ2、Ａｒのような他の洗浄ガスもフッ素ラジカルを供給するためにＮＦ3と組合わせることができる。洗浄ガス源１８２はエッチングプラズマを生成するために構成されたリモートプラズマ洗浄源を組み込むことができる。そのようなリモートプラズマ洗浄源は、典型的には、処理チャンバ１３３から離れており、マイクロ波プラズマシステム、トロイダルプラズマ生成器又は類似のデバイスのような高密度プラズマ源であってもよい。
【００１９】
[0023]一実施形態においては、バルブ２８０は洗浄源１８２とガスマニホールド６１間に配置することができる。バルブ２８０は、洗浄ガスをガスマニホールド６１に入れることを選択的に可能にし又は防止するように構成されている。洗浄中、バルブ２８０は、洗浄ガスを洗浄ガス源１８２からガスマニホールド６１内に通過させるよう構成され、内部チャンバ壁とその中に含有する他のコンポーネントをエッチングするために処理領域１４１への注入ポート１８０を介して送られる。堆積中、バルブ２８０はプロセスガスをガスマニホールド６１に移ることを防止するように構成される。この方法において、バルブ２８０は洗浄プロセスを堆積プロセスと分離する。
【００２０】
[0024]処理チャンバ１３３は、更に、リッドアセンブリ２１０の内側に結合されたガス拡散プレートアセンブリ１２２を含んでいる。ガス分配プレートアセンブリ１２２は、フラットパネルディスプレイ基板とほぼ同様の表面積を有してもよい。ガス分配プレートアセンブリは、それを通って処理ガスや洗浄ガスが処理領域１４１に分配される貫通領域１２１を含んでいる。ガス分配プレートアセンブリ１２２の貫通領域１２１は、処理チャンバ１３３へガス分配プレートアセンブリ１２２を通過する均一な分配を与えるように構成されている。
【００２１】
[0025]動作中、処理ガスはガスマニホールド６１と注入ポート１８０を通って処理チャンバ１３３に流される。その後、ガスは、ガス分配プレートアセンブリ１２２の貫通領域１２１を通って処理領域１４１に流される。ＲＦ電源（図示せず）は、ガス分配プレートアセンブリ１２２と支持アセンブリ１３５間に電力を加えてプロセスガス混合物を励起してプラズマを形成するために用いることができる。プラズマの成分は、支持アセンブリ１３５上の基板の表面上に所望の膜を堆積するように反応する。ＲＦ電力は、一般的には、化学気相堆積プロセスを駆動させるために基板のサイズと比例して選ばれる。
【００２２】
[0026]堆積プロセスガスは、プロセスチャンバ１３３から処理領域１４１を囲むスロット型オリフィス１３１を通って排気プレナム１５０に排気することができる。排気空間１５０から、ガスは外部真空ポンプ（図示せず）に接続する排出コンジット６０を備えている排出口１５２へ真空シャットオフバルブ１５４を通って流される。
【００２３】
[0027]本発明の実施形態によれば、赤外線用終点検出アセンブリ２００は排気口１５２の下側に取り付けられる。赤外線用終点検出アセンブリ２００は、ＳｉＦ4のような排気された洗浄ガス反応種による光の吸収のために生じた光強度の変化を検出することによって洗浄サイクルの終点を求めるように構成されている。赤外線用終点検出アセンブリ２００は、インサイチュプラズマか又はリモートプラズマと用いることができる。
【００２４】
[0028]赤外線用終点検出アセンブリ２００は、排出コンジット６０に沿って配置されたガス検出器２０２を含んでいる。一実施形態においては、ガス検出器２０２は、図２に示されるように、コンジット６０からガスの試料流を受けるバイパスライン２０４に沿って配置される。本実施形態において、バイパスライン２０４は、ライン２０４を通過するフロー量を変化させる又は、例えば、堆積中にバイパスライン２０４に沿ってガスフローを完全に止める制御バルブ２０６を含むことができる。
【００２５】
[0029]図３は、本発明の１以上の実施形態に従ったガス検出器３００を示す概略図である。図３に示されるように、ガス検出器３００は、処理チャンバ１３３からのガスや他の残留物を通過させるコンジット６０と連通したスルーホール３０６を画成するハウジング３０４を含んでいる。一組のフランジ３０８、３１０はハウジング３０４とコンジット６０を取り付けることが好ましい。ハウジング３０４の側壁は、赤外線の光を通過させるように構成される一組の赤外線用（ＩＲ）窓３１２、３１３を含んでいる。遠赤外線の光の波長は約１０μｍで開始する。赤外線用窓３１２、３１３は長さＬで隔置され、０又は実質的にわずかな光が窓３１２、３１３によって吸収されるように、遠赤外線の光に対して実質的に透明な物質を含むことが好ましい。更に、赤外線用窓３１２、３１３の物質はプロセス適合性であり、処理ガスと洗浄ガス化学に関して不活性でなければならず、物質は膜を汚染してはならない。フッ素ラジカルが洗浄プロセスに用いられる実施形態においては、窓３１２及び３１３はフッ素に耐性がある。赤外線用窓３１２、３１３は、ゲルマニウム、フッ化カルシウム等の物質から製造することができる。
【００２６】
[0030]検出器３００は、更に、遠赤外線の光を生成するとともに窓３１２、３１３を通ってこの光を送るので光がスルーホール３０６を通過するためのハウジング３０４に適切に結合された遠赤外線用光源を含んでいる。赤外線用光検出器３１６は、窓３１３を通過する遠赤外線の光を受け取り検出する位置でハウジング３０４に結合されている。遠赤外線用光源３１４は光学ノッチフィルタを備えたタングステンランプ源であってもよい。
【００２７】
[0031]赤外線用終点検出アセンブリ２００が用いられている場合、洗浄ガス反応種（例えば、ＳｉＦ4）は検出器３００のコンジット６０とスルーホール３０６に沿って進む。遠赤外線用光源３１４は、窓３１２、スルーホール３０６、窓３１３を通って遠赤外線の光を送り、検出器３１６によって受け取られる。光が洗浄ガスのＳｉＦ4反応種を通過するので、これらの反応種（即ち、シリコン）は遠赤外線の光の一部を吸収し、検出器３１６によって受け取られた光強度を低下させる。フッ素は遠赤外線の光を吸収しない。それ故、検出された遠赤外線の光強度が基準値まで増加する場合、検出器３１６はコントローラ２５０に信号を送り、コンジット６０を通過するＳｉＦ4の濃度が実質的に減少又は完全に停止したことを示し、これは洗浄サイクルの終点に達したことを示している。この点で、コントローラ２５０は、更にエッチングガスをチャンバに注入することを防止するためにバルブ２８０を閉じるプロセッサ（図示せず）に適切な信号を送ることができる。上記の例示的な洗浄プロセスにおいては、終点検出システム２００は、所定の波長、例えば、１０μｍの光を吸収する洗浄ガス反応種ＳｉＦ4や、約５−６μｍの波長をもつ光を吸収するフッ素によって吸収され得る遠赤外線の光波長を与えるための赤外線用光源３１４と、それを検出するための検出器３１６を用いる。他の実施形態においては、赤外線用光源３１４と検出器３１６は、異なる波長の光を供給することができ、洗浄サイクルに用いられた個々の洗浄ガス反応種の光吸収特性に左右される。
【００２８】
[0032]例として、Ｉ0は、ＳｉＦ4がコンジット６０を流れず検出器３１６が赤外線用光源３１４から十分な強度を受けるときの赤外線の光の強度である。ＳｉＦ4が洗浄中にスルーホール３０６を通って流れるとき、遠赤外線の光は吸収され、検出器３１６によって受け取られた強度（Ｉ）が低下し、以下のように表される。
【００２９】
Ｉ/Ｉ0＝ｅｘｐ（−Ｘ＊Ｌ＊Ｃ）
ここで、ＸはＩＲ窓３１２、３１３又はフィルタ（図示せず）の吸光係数、Ｌは窓３１２、３１３間の長さであり、Ｃは検出器３００を通過するＳｉＦ4の濃度である。Ｉ/Ｉ0が数値１に接近するにつれて、ＳｉＦ4濃度は減少し、これは洗浄終点が近づいていることを意味する。コントローラ２５０は、洗浄終点に達したことを意味するＩ/Ｉ0が１に接近するまで連続してモニタする。赤外線用終点検出アセンブリ２００の詳細は、共同譲渡された米国特許第５,８７９,５７４号に見出すことができ、この開示内容は本明細書全体で援用されている。本発明の１以上の実施形態が赤外線用終点検出アセンブリによって記載してきたが、排気された洗浄ガス反応種を検出することができる他のタイプの化学検出器も本発明の他の実施形態によって企図される。
【００３０】
[0033]本発明の他の実施形態によれば、インサイチュ粒子モニタ（ＩＳＰＭ）１９０は排気口１５２に結合される。ＩＳＰＭ１９０は排気口１５２を通過する粒子の数をモニタするように構成されている。ＩＳＰＭ１９０はオレゴン州、グランツパスのパシフィックサイエンティフィック インスツルメンツ（Ｐａｃｉｆｉｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から市販されているものである。ＩＳＰＭ１９０は、排気口１５２と外部真空ポンプ又は外部真空ポンプの下流間の排出コンジット６０に沿って配置されてもよい。
【００３１】
[0034]ＩＳＰＭ１９０は、光源、例えば、レーザ、検出器、コントローラを含むことができる。光源は、排出コンジット６０全体に光ビームを送るように構成される。粒子がＩＳＰＭ１９０を通って排気口１５２から排出されるにつれて、粒子は光ビームを中断させ、散乱光を生じる。散乱光の一部は検出器により検出され、これは散乱光が光線を交差する粒子の存在が関係している。検出器はコントローラに結合され、ＩＳＰＭ１９０を通過する粒子の数を算出するよう構成されている。一実施形態においては、ＩＳＰＭ１９０は、堆積の間排気口１５２を通過する粒子の総数をモニタするために用いられる。粒子の総数が所定数（例えば、１０,０００粒子）に達したとき、洗浄サイクルが現在の堆積完了時に開始する。他の実施形態においては、ＩＳＰＭ１９０は、洗浄中に排気口１５２を通過する粒子の総数をモニタするために用いられる。粒子の総数は、プロセスチャンバ１３３の洗浄度について使用者（例えば、プロセスエンジニア）に指示することができる。ＩＳＰＭ１９０の詳細は、共同譲渡された米国特許第５,２７１,２６４号に見出すことができ、この開示内容は本明細書に全体で援用されている。
【００３２】
[0035]図４は本発明の１以上の実施形態に従ってプラズマ増強型化学気相堆積システム１００の洗浄サイクルを制御するための方法を示す流れ図である。ステップ４１０で、堆積サイクルの間、排気口１５２を流れる粒子の総数がモニタされる。一実施形態においては、排気口１５２を流れる粒子の総数が排気口１５２に結合されたＩＳＰＭ１９０によってモニタされる。ステップ４２０で、粒子の総数が所定数を超えるかについて求められる。所定の数はレシピ、ガスの種類、堆積中に用いられる基板のサイズに依存して変化させることができる。一実施形態においては、所定数は１０,０００粒子とすることができる。答えが否定である場合には、処理はステップ４１０に戻る。答えが肯定である場合には、処理はステップ４３０に続き、洗浄リサイクルが堆積サイクルの完了時に開始される。このようにして、プラズマ増強型化学気相堆積システム１００の洗浄サイクルの頻度を求めることができる。
【００３３】
[0036]洗浄サイクル中、排気口１５２を流れる洗浄ガス反応種（例えば、ＳｉＦ4）の量又は濃度がモニタすることができる（ステップ４４０）。一実施形態においては、洗浄ガス反応種の量は、排出コンジット６０に沿って配置された赤外線用終点検出アセンブリ２００によってモニタされる。ステップ４５０で、排気口１５２の外に排出されるガスの総量における洗浄ガス反応種の量がかなり減少したかについて求められる。一実施形態においては、排気口１５２を流れる洗浄ガス反応種の量が、排気口１５２を流れるガスの総量の約５パーセント未満であるかについて求められる。答えが否定である場合には、処理はステップ４４０に戻る。答えが肯定である場合には、処理はステップ４６０に続き、洗浄サイクルは終了する。このようにして、プラズマ増強型化学気相堆積システム１００の洗浄サイクルの持続時間を求めることができる。本発明の様々な実施形態の利点は、洗浄サイクルの間のＮＦ3ガス使用の減少（例えば、約５〜３０％の減少）を含み、システム利用増加したによる処理量増加を含んでいる。
【００３４】
[0037]前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成されてもよく、本発明の範囲は次の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、プラズマ増強型化学気相堆積システムの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は、プラズマ増強型化学気相堆積システムの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の１以上の実施形態に従ったガス検出器を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の１以上の実施形態に従ったプラズマ増強型化学気相堆積システムの洗浄サイクルを制御するための方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００３６】
６０…排出コンジット、６１…ガスマニホールド、１００…ＰＥＣＶＤシステム、１０６…壁、１０８…底面、１１０…リッドアセンブリ、１２１…貫通領域、１２２…ガス分配プレートアセンブリ、１２８…ホール、１３１…オリフィス、１３３…真空堆積プロセスチャンバ、１３５…基板支持アセンブリ、１３７…ステム、１４１…処理領域、１４２…開口、１５０…排気プレナム、１５２…排気口、１５４…真空シャットアウトバルブ、１６４…上側、１６６…下側、１７０…処理ガス源、１８０…注入ポート、１８２…洗浄ガス源、１９０…粒子モニタ（“ＩＳＰＭ”）１９０、２００…終点検出アセンブリ２００、２０２…ガス検出器２０２、２０４…バイパスライン２０４、２０６…制御バルブ２０６、２１０…リッドアセンブリ２１０、２５０…コントローラ２５０、２８０…バルブ、３００…ガス検出器、３０４…ハウジング、３０６…スルーホール、３０８…フランジ、３１０…フランジ、３１２…窓、３１３…窓、３１４…赤外線用光源、３１６…赤外線用検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2006121073000001.pdf