(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に被膜を堆積するために使用される反応チャンバ内面上への原子層堆積法によるアンダーコート形成方法及びそれが被覆された反応チャンバを提供する。【解決手段】反応チャンバ内に、蒸気相での第１の反応物の流れを導入し、反応チャンバの内面上に第１の反応物を吸着させるステップ３０１と、反応チャンバ内に、蒸気相での第２の反応物の流れを導入するステップ３０３と、第１の反応物と第２の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、第１の反応物と第２の反応物の反応を誘発するために反応チャンバをプラズマに露出するステップ３０５と、アンダーコートが反応チャンバの内面をコーティングするステップとを含み、ステップ３０１、３０３、３０５が、反応チャンバ内に基板がないときに行われ、アンダーコートが少なくとも約０．１μｍの厚さになるまで繰り返される。【選択図】図３
2015122486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための反応チャンバの内面にアンダーコートを形成する方法であって、
（ａ）前記反応チャンバ内に、蒸気相での第１の反応物の流れを導入し、前記反応チャンバの前記内面に前記第１の反応物を吸着させるステップと、
（ｂ）前記第１の反応物が前記反応チャンバの前記内面に吸着された状態で、前記反応チャンバ内に、蒸気相での第２の反応物の流れを導入するステップと、
（ｃ）前記反応チャンバの前記内面で前記第１の反応物と前記第２の反応物の反応を誘発して前記アンダーコートを形成するために、前記第１の反応物と前記第２の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、前記反応チャンバをプラズマに露出するステップであって、前記アンダーコートが、前記反応チャンバの前記内面を共形にコーティングするステップとを含み、
操作（ａ）〜（ｃ）が、前記反応チャンバ内に基板がないときに行われ、
操作（ａ）〜（ｃ）が、前記アンダーコートが少なくとも約０．１μｍの厚さになるまで繰り返される方法。
【請求項２】
前記反応チャンバ内の温度変化が、操作（ａ）〜（ｃ）中において約２℃以下である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アンダーコートが酸化物、窒化物、炭化物、または炭窒化物である請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の反応物が、Ｏ2およびＮ2Ｏを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記アンダーコートが、貴金属、ランタニド酸化物、４族金属酸化物、または５族金属酸化物である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記アンダーコートが、基板キャリアを共形にコーティングする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記アンダーコートが、約０．５μｍ以下の厚さである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記アンダーコートが、約０．２μｍ以下の厚さである請求項６に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の記載の方法であって、さらに、
（ｄ）前記反応チャンバ内に基板を受け取るステップと、
（ｅ）前記反応チャンバ内に、蒸気相での第３の反応物の流れを導入し、前記第３の反応物を前記基板の前記表面に吸着させるステップと、
（ｆ）前記第３の反応物が前記基板の前記表面に吸着された状態で、前記反応チャンバ内に、蒸気相での第４の反応物の流れを導入するステップと、
（ｇ）前記基板の前記表面で前記第３の反応物と前記第４の反応物の反応を誘発して第２の被膜を形成するために、前記第３の反応物と前記第４の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、前記反応チャンバをプラズマに露出するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記第１の反応物および前記第２の反応物が、それぞれ前記第３の反応物および前記第４の反応物と同じである請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の反応物と前記第４の反応物が、それぞれＯ2およびＮ2Ｏを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
反応チャンバ圧力、反応チャンバ温度、投与時間、プラズマ露出時間、およびＲＦ出力値が、操作（ａ）〜（ｃ）と操作（ｅ）〜（ｇ）との間で実質的に一定である請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記反応チャンバ内の温度変化が、操作（ａ）〜（ｇ）中において、約２℃以下である請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
操作（ｅ）が、操作（ｃ）の最後の反復後、約５分以内に始まる請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応チャンバが、操作（ｃ）の最後の反復と操作（ｅ）の最初の反復との間にパージされる請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
操作（ｄ）〜（ｇ）が複数の基板で繰り返され、操作（ａ）〜（ｇ）で前記反応チャンバの前記内面に堆積された被膜の剥落または剥離開始は、前記第２の被膜が前記基板上に合計で少なくとも約７．５μｍ堆積されるまでは生じない請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
操作（ｄ）〜（ｇ）が複数の基板で繰り返され、操作（ａ）〜（ｇ）で堆積された被膜の剥落または剥離開始は、操作（ｄ）〜（ｇ）を使用して前記反応チャンバによって少なくとも約３００枚の基板が処理されるまでは生じない請求項９から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
操作（ａ）〜（ｃ）の最初の反復が、第１のＲＦフラックスレベルで行われ、操作（ａ）〜（ｃ）の第２の反復が、第２のＲＦフラックスレベルで行われ、前記第１のＲＦフラックスレベルと前記第２のＲＦフラックスレベルが異なる請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
基板上に被膜を堆積するために反応チャンバを処理する方法であって、
（ａ）前記反応チャンバを洗浄するために、前記反応チャンバの内面から、前に堆積された被膜を除去するステップと、
（ｂ）原子層堆積プロセスによって、前記反応チャンバの前記洗浄された内面上にアンダーコートを堆積するステップとを含み、
操作（ｂ）が、前記反応チャンバ内に基板がないときに行われる方法。
【請求項２０】
前記アンダーコートが、約０．１〜０．５μｍの間の厚さに堆積される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
操作（ｂ）が、等温で行われる請求項１９または請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
基板上に被膜を堆積するために準備された反応チャンバであって、
前記反応チャンバに蒸気相の反応物を導入するための１つまたは複数の入口と、
前記反応チャンバから蒸気相の材料を除去するための１つまたは複数の出口と、
前記反応チャンバに露出されるプラズマを発生させるためのプラズマ発生器と、
前記反応チャンバの前記内面上のアンダーコートとを備え、前記アンダーコートが、約０．５μｍ以下の厚さであり、前記アンダーコートが、前記反応チャンバの内面を共形に被覆する反応チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体産業が発展するにつれて、デバイス寸法は、ますます小さくなっている。これらの次第に小さくなるフィーチャは、被膜不純物または他の不均一性の存在が半導体デバイスの不良をもたらすことがよくあるので、体積を極めて均一に行ないうる堆積処置が求められる。アンダーコートは、ウェハ毎の厚さ均一性およびウェハ内の厚さ均一性を改良する一助となり得る。
【発明の概要】
【０００２】
本明細書におけるいくつかの実施形態は、基板上に被膜を堆積するために使用される反応チャンバ内でアンダーコートを形成するための方法および装置に関する。本明細書における実施形態の一態様では、基板を処理するための反応チャンバの内面にアンダーコートを形成するための方法であって、（ａ）反応チャンバ内に、蒸気相での第１の反応物の流れを導入し、反応チャンバの内面に第１の反応物を吸着させるステップと、（ｂ）第１の反応物が反応チャンバの内面に吸着された状態で、反応チャンバ内に、蒸気相での第２の反応物の流れを導入するステップと、（ｃ）反応チャンバの内面で第１の反応物と第２の反応物の反応を誘発してアンダーコートを形成するために、第１の反応物と第２の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、反応チャンバをプラズマに露出するステップであって、アンダーコートが、反応チャンバの内面を共形にコーティングするステップとを含み、操作（ａ）〜（ｃ）が、反応チャンバ内に基板がないときに行われ、操作（ａ）〜（ｃ）が、アンダーコートが少なくとも約０．１μｍの厚さになるまで繰り返される方法が提供される。
【０００３】
いくつかの実施形態では、反応チャンバ内の温度が、操作（ａ）〜（ｃ）中に約２℃以下しか変化しない。いくつかの場合には、アンダーコートは、酸化物、窒化物、炭化物、または炭窒化物でよい。また、アンダーコートは、貴金属、ランタニド酸化物、４族金属酸化物、または５族金属酸化物でもよい。様々な異なる反応物を使用することができる。いくつかの場合には、第２の反応物が、Ｏ2およびＮ2Ｏを含む。Ｏ2およびＮ2Ｏは、ＳＬＭで測定したときに実質的に等しい流量で提供されることがある。アンダーコートは、様々なチャンバ内面、例えば基板キャリアを共形にコーティングすることができる。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、約０．５または０．２μｍ以下の厚さである。
【０００４】
この方法は、（ｄ）反応チャンバ内に基板を受け取るステップと、（ｅ）反応チャンバ内に、蒸気相での第３の反応物の流れを導入し、第３の反応物を基板の表面に吸着させるステップと、（ｆ）第３の反応物が基板の表面に吸着された状態で、反応チャンバ内に、蒸気相での第４の反応物の流れを導入するステップと、（ｇ）基板の表面で第３の反応物と第４の反応物の反応を誘発して第２の被膜を形成するために、第３の反応物と第４の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、反応チャンバをプラズマに露出するステップとに進むことがある。
【０００５】
いくつかの実装形態では、第１の反応物および第２の反応物が、それぞれ第３の反応物および第４の反応物と同じである。例えば、第２の反応物と第４の反応物が、それぞれＯ2およびＮ2Ｏを含むことがある。他のプロセス特性は、アンダーコート堆積と基板上の堆積との間で一定でよい。いくつかの実施形態では、反応チャンバ圧力、反応チャンバ温度、投与時間、プラズマ露出時間、およびＲＦ出力値の１つまたは複数が、操作（ａ）〜（ｃ）と操作（ｅ）〜（ｇ）との間で実質的に一定である。いくつかの場合には、これらのプロセス特性は全て、２組の操作の間で一定である。
【０００６】
いくつかの実施形態では、反応チャンバ内の温度が、操作（ａ）〜（ｇ）中に約２℃以下しか変化しない。さらに、いくつかの場合には、操作（ｅ）が、操作（ｃ）の最後の反復後、約５分以内に始まることがある。これらまたは他の場合には、反応チャンバが、操作（ｃ）の最後の反復と操作（ｅ）の最初の反復との間にパージされることがある。操作（ｄ）〜（ｇ）を複数の基板で繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、操作（ａ）〜（ｇ）で堆積された被膜が、約４μｍのチャンバ累積限度に達するまでは、および／または操作（ｄ）〜（ｇ）を使用して反応チャンバによって少なくとも約３００枚の基板が処理されるまでは剥落または剥離し始めない。いくつかの場合には、これらの限度はより高いことがあり、例えば、剥落／剥離は、少なくとも約４００枚、または少なくとも約５００枚、または少なくとも約６００枚の基板が処理されるまで始まらないことがある。様々な実施形態において、これは、剥落／剥離前の、少なくとも約７．５μｍ、または少なくとも約１０μｍ、または少なくとも約１５μｍの基板上での合計堆積量に対応することがある。この測定値は、ある洗浄操作から次の洗浄操作までに処理された基板の数に、基板上に堆積された被膜の平均厚さを掛けた値に関するものである。
【０００７】
開示される実施形態の別の態様では、基板上に被膜を堆積するための反応チャンバを処理する方法であって、（ａ）反応チャンバを洗浄するために、反応チャンバの内面から、前に堆積された被膜を除去するステップと、（ｂ）原子層堆積プロセスによって、反応チャンバの洗浄された内面上にアンダーコートを堆積するステップとを含み、操作（ｂ）が、反応チャンバ内に基板がないときに行われる方法が提供される。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、約０．１〜０．５μｍの間の厚さに堆積される。いくつかの実施形態では、操作（ｂ）は、等温で行うことができる。
【０００８】
開示される実施形態のさらなる態様では、基板上に被膜を堆積するために準備された反応チャンバであって、反応チャンバに蒸気相の反応物を導入するための１つまたは複数の入口と、反応チャンバから蒸気相の材料を除去するための１つまたは複数の出口と、反応チャンバに露出されるプラズマを発生させるためのプラズマ発生器と、反応チャンバの内面上のアンダーコートとを備え、アンダーコートが、約０．５μｍ以下の厚さであり、アンダーコートが、反応チャンバの内面を共形に被覆する反応チャンバが提供される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、反応チャンバの内面上のアンダーコートが、（ａ）反応チャンバ内に、蒸気相での第１の反応物の流れを導入し、反応チャンバの内面に第１の反応物を吸着させるステップと、（ｂ）第１の反応物が反応チャンバの内面に吸着された状態で、反応チャンバ内に、蒸気相での第２の反応物の流れを導入するステップと、（ｃ）反応チャンバの内面で第１の反応物と第２の反応物の反応を誘発してアンダーコートを形成するために、第１の反応物と第２の反応物の少なくとも一方の流れが止まったときに、反応チャンバをプラズマに露出するステップによって形成されることがあり、ここで、操作（ａ）〜（ｃ）は、反応チャンバ内に基板がないときに行われる。反応チャンバの内面上のアンダーコートは、約０．２μｍ以下の厚さでよい。いくつかの実施形態では、反応チャンバは、さらに、アンダーコートによって共形にコーティングされた基板キャリアを含む。
【００１０】
これらおよび他の特徴を、関連の図面を参照して以下に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＣＶＤベースの方法によってアンダーコートを堆積することを含む、反応チャンバ内で基板を処理するための流れ図である。
【００１２】
【図２】ＡＬＤベースの方法によってアンダーコートを堆積することを含む、反応チャンバ内で基板を処理するための流れ図である。
【００１３】
【図３】ＡＬＤベースの方法によってアンダーコートを堆積する方法に関する流れ図である。
【００１４】
【図４】ＡＬＤベースの方法によって酸化ケイ素アンダーコートを堆積する方法に関する流れ図である。
【００１５】
【図５Ａ】いくつかの開示される実施形態による反応チャンバの実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】いくつかの開示される実施形態による反応チャンバの実施形態を示す図である。
【００１６】
【図６】いくつかの開示される実施形態によるマルチツール半導体めっき装置を示す図である。
【００１７】
【図７】様々なタイプのアンダーコートを有する反応チャンバ内の基板上に堆積された被膜中の様々な金属の表面濃度を表す表である。
【００１８】
【図８】様々なタイプのアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜上で検出された粒子の数を示す表である。
【図９】様々なタイプのアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜上で検出された粒子の数を示す表である。
【００１９】
【図１０Ａ】図９に表される被膜上で粒子が検出された場所を例示する粒子マップである。
【図１０Ｂ】図９に表される被膜上で粒子が検出された場所を例示する粒子マップである。
【００２０】
【図１１】ＡＬＤベースのアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜の均一性を示す表である。
【００２１】
【図１２】ＣＶＤおよびＡＬＤベースのアンダーコートを有する反応チャンバに関するチャンバ性能およびスループットを比較する表である。
【００２２】
【図１３】様々なＲＦフラックスレベルに関するウェットエッチングレートと堆積温度との関係を示すグラフである。
【００２３】
【図１４】様々な被膜に関するウェットエッチングレートと被膜応力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本出願において、用語「半導体ウェハ」、「ウェハ」、「基板」、「ウェハ基板」、および「部分製造された集積回路」は、交換可能に使用される。用語「部分製造された集積回路」は、ウェハ上での集積回路製造の多くの段階のうちの任意の段階におけるシリコンウェハを表すことができることを当業者は理解されよう。半導体デバイス産業で使用されるウェハまたは基板は、典型的には直径２００ｍｍまたは３００ｍｍであるが、業界は、直径４５０ｍｍの基板の採用に向かっている。半導体ウェハ上に被膜を堆積するために使用される反応チャンバに加えて、他のタイプの堆積リアクタが本発明を利用することができる。開示される実施形態から利益を得ることができる他のタイプのリアクタは、プリント回路板やディスプレイなど様々な物品を製造するために使用されるものを含む。半導体ウェハに加えて、本明細書で述べる方法および装置は、ガラスおよびプラスチックパネルを含む他のタイプの基板用に構成された堆積チャンバと共に使用することができる。
【００２５】
以下の説明では、提示する実施形態を完全に理解できるように、いくつかの特定の詳細を記載する。開示する実施形態は、これらの特有の詳細のいくつかまたは全てを伴わずに実施することができる。なお、開示する実施形態を不要に曖昧にしないように、周知のプロセス操作は詳細には述べていない。開示する実施形態を特定の実施形態に関連して述べるが、開示する実施形態を限定することは意図されていないことを理解されたい。
【００２６】
共形の均一な二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）被膜および他の誘電体被膜は、半導体製造において多くの用途を有する。薄いＳｉＯ2被膜の一般的な用途は、隣接するトランジスタの電気絶縁である。電気絶縁は、隣接するトランジスタ構成要素を絶縁性の二酸化ケイ素によって物理的に離隔することによって実現することができる。時として、特にフィーチャが比較的大きい場合には、化学気相成長（ＣＶＤ）およびプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）が、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）のための酸化ケイ素被膜または他の被膜を堆積するための選択肢となる方法である。しかし、デバイスの小型化が進むにつれて、フィーチャのアスペクト比（深さ対幅）が増加し、従来のＣＶＤ技術は、これらの高いアスペクト比のフィーチャにおいて適切に共形の被膜をもはや提供することができない。
【００２７】
ＣＶＤに対する１つの代替処理は、原子層堆積（ＡＬＤ）処理、およびプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）処理である。特に断りのない限り、以下の説明では、用語ＡＬＤは、ＰＥＡＬＤを含むものと意図され、用語ＣＶＤは、ＰＥＣＶＤを含むものと意図される。ＡＬＤ法は、反応物ガスの自己制限性の吸着を伴い、高いアスペクト比のフィーチャ内部に、薄い共形の誘電体被膜を提供することができる。ＡＬＤ法は、酸化ケイ素または他のタイプの被膜の堆積用に開発されている。ＡＬＤによって生成される被膜は非常に薄い（例えば、約１モノレイヤ）。したがって、ギャップフィーチャを適切に充填するために複数回のＡＬＤサイクルを繰り返すことができる。
【００２８】
被膜を堆積するために活性化気相反応が使用されるＣＶＤプロセスとは異なり、ＡＬＤプロセスは、表面を媒体とした堆積反応を使用して、層ごとに被膜を堆積する。１つの例示的なＡＬＤプロセスでは、１群の表面活性部位を含む基板表面が、気相で分散された第１の被膜前駆体（Ｐ１）に露出される。Ｐ１の化学吸着種および物理吸着分子を含め、Ｐ１のいくつかの分子は、基板表面の上で凝縮された相を成すことがある。次いで、気相のＰ１および物理吸着されたＰ１を除去するためにリアクタが排気され、それにより化学吸着種のみが残る。次いで、第２の被膜前駆体（Ｐ２）がリアクタに導入され、それによりＰ２のいくつかの分子が基板表面に吸着する。リアクタを再び排気することができ、ここで、未結合のＰ２を除去する。その後、基板に提供されるエネルギー（例えば、熱エネルギーまたはプラズマエネルギー）がＰ１とＰ２の吸着分子間の表面反応を活性化し、被膜層を形成する。最後に、反応副生成物および場合によっては未反応のＰ１およびＰ２を除去するためにリアクタが排気され、ＡＬＤサイクルを終了する。被膜厚さを増すためにさらなるＡＬＤサイクルが含まれることがある。
【００２９】
前駆体投与ステップの露出時間、および前駆体の付着係数に応じて、各ＡＬＤサイクルは、一例では約０．５Å〜３Åの間の厚さの被膜層を堆積することができる。
【００３０】
また、平坦な基板上に共形の被膜を堆積することもできる。例えば、リソグラフィパターン形成用途での反射防止層を、交互被膜タイプを含む平坦なスタックから形成することができる。そのような反射防止層は約１００Å〜１０００Åの厚さであることがあり、より遅いＡＬＤプロセスを、より速いＣＶＤプロセスよりも魅力的でなくす。しかし、そのような反射防止層は、ウェハ内部の厚さのばらつきに関して、多くのＣＶＤプロセスが提供することができるよりも低い公差を有することもある。例えば、６００Åの厚さの反射防止層は、３Å未満の厚さ範囲を許容することがある。
【００３１】
小さなフィーチャサイズのためのＣＶＤに対する実現可能な代替技法を提示する関連の堆積技法は、共形被膜堆積（ＣＦＤ）である。一般に、ＣＦＤは、被膜を形成するために、反応前に１つまたは複数の反応物を完全にパージすることに依拠しない。例えば、プラズマ（または他の活性化エネルギー）の衝突が行われるときに、蒸気相で存在する１つまたは複数の反応物が存在することがある。それに従って、ＡＬＤプロセスで述べたプロセスステップの１つまたは複数（例えばパージステップ）が、例示的なＣＦＤプロセスでは短縮される、またはなくされることがある。典型的には、ＡＬＤプロセスを実施することが可能なチャンバは、ＣＦＤプロセスを実施することも可能である。いくつかの実装形態では、新規のアンダーコート形成プロセスを使用して、ＣＶＤ、ＡＬＤ、またはＣＦＤ反応チャンバ内でアンダーコートを堆積することができる。新規のアンダーコートの利益は、ＡＬＤ／ＣＦＤリアクタと共に使用されるときに最大となり得るが、いくつかの実施形態はこの文脈に限定されない。
【００３２】
アンダーコートは、ウェハ毎の厚さ均一性およびウェハ内部の厚さ均一性を改良する一助となり得る。チャンバアンダーコートの使用は、プラズマ処理装置、例えばプラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）被膜またはプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）被膜を堆積するために使用される装置の文脈で特に有益である。アンダーコートは、しばしば、金属汚染、およびチャンバの表面上での欠陥誘発粒子の生成を減少する一助となるように使用される。これらの粒子は、被膜が堆積されているときに、チャンバ表面から剥落して基板上に落ちることがあり、それにより、望ましくない被膜不純物を生じ、デバイス故障の可能性を高める。アンダーコートを使用する別の利点は、それが、リアクタ内部のインピーダンスを安定させる一助となることである。
【００３３】
チャンバアンダーコートを形成する１つの方法は、ＰＥＣＶＤプロセスによってチャンバ表面上に非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）を堆積することを含む。このプロセスは、典型的には、チャンバ内に基板がない状態で行われる。ＵＳＧを堆積するために使用される反応物は、シラン（ＳｉＨ4）および亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を含む。残念ながら、この反応は、亜酸化窒素の使用に関係付けられるプラズマ加熱効果により、反応チャンバの温度を上昇させる。反応チャンバが約１００℃以下で維持される場合、プラズマ加熱効果は相当なものになり得る。例えば、アンダーコートの堆積は、反応チャンバの温度を約４〜８℃上昇させる。反応チャンバ温度に対するこの効果は、ウェハ毎の均一性に大きな影響を及ぼす。反応チャンバの温度を安定させ、均一性を改良するために、アンダーコートが堆積された後、任意の基板が処理される前に、長い休止時間（例えば少なくとも約１０分）が使用されることがある。チャンバ温度を安定させるための別の方法は、反応チャンバ内部に、数回の堆積サイクルにわたって１つまたは複数の「ダミーウェハ」を通すことである。ダミーウェハは、最終的なデバイスで使用するようには設計されていない比較的安価な基板でよい。これらの手法はどちらも、製造プロセスを遅らせ、スループットを減少させる。
【００３４】
長い休止時間および／またはダミーウェハの使用に加えて、ＣＶＤベースのアンダーコート形成法は、典型的には、ＵＳＧを生成する反応物を除去するためにチャンバの複数回のフラッシュを必要とする。これらのフラッシュが行われない場合、シランおよび亜酸化窒素は、反応チャンバ内に残ることがあり、基板上に被膜を堆積するためにチャンバが使用されるときに望ましくない反応を引き起こすことがある。これらの複数のフラッシュ操作は、必要な処理時間を増加させ、スループットを減少させる。
【００３５】
ＣＶＤベースのアンダーコート堆積プロセスに関係付けられるさらなる問題は、ＰＥＣＶＤベースのＵＳＧアンダーコートによって被覆される領域と、例えばＰＥＡＬＤ堆積被膜によって被覆される領域との不一致の可能性があることである。例えば、ＰＥＡＬＤ反応チャンバは、ＰＥＣＶＤベースのＵＳＧアンダーコートでコーティングされることがある。ＣＶＤベースのアンダーコートは、反応チャンバの特定の部分を被覆するが、チャンバの他の部分を不適切に被覆することがある。次いで、基板上にＰＥＡＬＤベース被膜を堆積するために反応チャンバが使用されるとき、いくらかのＰＥＡＬＤベースの被膜が、反応チャンバのアンダーコートの上に堆積する。ＰＥＣＶＤ被膜とＰＥＡＬＤ被膜が異なるメカニズムによって形成されるので、２つの被膜の被覆範囲は異なることがある。例えば、ＰＥＡＬＤベースの被膜は、ＰＥＣＶＤベースの被膜が達しなかった反応チャンバの領域にまで及ぶことがある。この被覆範囲の不一致は、チャンバ内部での剥落の一因となることがあり、したがって、ウェハ内部の不均一性とウェハ毎の不均一性との両方に影響を及ぼす。
【００３６】
さらに、ＰＥＡＬＤベースの被膜の下にあるＰＥＣＶＤベースの被膜の存在は、これら２つの被膜の間の組成および／または応力の不一致をもたらすことがある。また、これらの不一致は、粒子剥落の問題の一因となり得る。したがって、反応チャンバアンダーコートを堆積する改良された方法が必要である。
【００３７】
アンダーコートは、反応チャンバ内で基板を処理する前に反応チャンバの内面上に形成される被膜の層と定義される。アンダーコートは、材料が基板上に堆積される通常の堆積プロセス中に生じる被膜蓄積とは異なる。基板上への堆積中に生じる蓄積とは対照的に、アンダーコートは、一般に、反応チャンバ内に基板がない状態で堆積される。さらに、アンダーコートは、裸のチャンバ表面（例えばアルミニウム）上に、またはチャンバ表面上の永久層（例えばフッ化アルミニウム）上に直接堆積させることができ、一方、基板上への堆積中に堆積される被膜は、典型的には、前に形成されたアンダーコートの上に堆積される場合には、これらの表面に接触しない。基板は、反応チャンバに出し入れされることがある固体材料部片であり、基板は、反応チャンバの一部ではなく、その上に被膜が堆積され、その上での被膜堆積が一般に望まれる。半導体デバイス製造の文脈で、半導体ウェハ（上に堆積された被膜を有する、または有さない）が、典型的な基板である。多くの場合に、基板は、ディスク形状であり、例えば２００、３００、または４５０ｍｍの直径を有する。基板は、典型的には、多数回の処理を経て半導体デバイスになる。しかし、いくつかの他の基板は、十分に機能するデバイスになるものとは意図されていない。これらの基板は、ダミーウェハと呼ばれることがあり、それらは、例えば、堆積プロセスを評価するためのテストビークルとして、または反応チャンバを平衡させるための犠牲基板として使用されることがある。アンダーコートを堆積するとき、基板を有さないチャンバは、アンダーコートがチャンバ表面を均一にコーティングできるようにする。
【００３８】
また、アンダーコートは、いくつかのテストサイクル、例えば基板がない状態で比較的少数のサイクルで堆積プロセスが実行されるテストサイクル中にチャンバ表面上に堆積されることがある層とは異なる。１つの相違点は、アンダーコート形成プロセスが、望みの最小厚さの被膜を形成するために何度も繰り返されることである。この最小厚さは、望み通りにアンダーコートが作用する（例えば、剥落および粒子生成を最小限にする、および均一性を最大にする）ことができることを保証するのに重要である。
【００３９】
アンダーコートは、金属汚染および粒子剥落を減少する一助となることによって、および反応チャンバのインピーダンスの均衡を図る一助となることによって、均一性を改良することができる。アンダーコートなしで反応チャンバ内に堆積された被膜は、かなりの金属汚染の問題を有することが多い。多くの場合に、反応チャンバ自体が金属（例えばアルミニウム）からなる。コーティングされていない金属チャンバがプラズマに露出されるとき、チャンバ表面から少量の金属が剥がされ、基板被膜上に落ちることがある。これらの金属不純物は、基板上に形成されたデバイスの性能に悪影響を及ぼすことがあり、いくつかの場合には、デバイス故障をもたらすことがある。インピーダンスの均衡を図ることに関して、チャンバアンダーコートは、気相反応によって堆積するＣＶＤベースの被膜を堆積するときに特に有用である。反応チャンバが金属からなり、基板上に堆積された被膜がしばしば誘電体材料であるので、反応チャンバのインピーダンスは、誘電体が堆積されるにつれて変化する。したがって、アンダーコートを提供することによって、チャンバのインピーダンスは、任意の基板が処理される前に比較的安定化されることがあり、それにより処理均一性を最大にする。
【００４０】
チャンバアンダーコートを堆積するためのいくつかの方法は、シランおよび亜酸化窒素を使用するＰＥＣＶＤ法の使用を含む。この方法は、亜酸化窒素の使用に関係付けられるプラズマ加熱効果により、反応チャンバの温度を約４〜８℃上昇させることがある。加熱効果は、約１００℃以下で行われる被膜堆積法に関して特に問題となる。これらの低い堆積温度では、プラズマ加熱効果はより顕著である。均一な様式で、均一な結果を伴うように基板を処理するために、ＣＶＤベースのアンダーコート法は、典型的には、アンダーコートの堆積と、新たにコーティングされた反応チャンバ内の基板上への被膜の堆積との間のかなり長いダウンタイム（例えば少なくとも約１０分）、および／またはチャンバ温度を安定させるためのダミー堆積ウェハの使用を必要とする。さらに、基板が処理される前に反応チャンバからシランおよび亜酸化窒素化学物質を全て除去するために、複数回の大規模なフラッシュが実施されることがある。そうしないと、これらの反応物は、チャンバ内部で望ましくない反応を生じることがあり、これは、被膜の不均一性をもたらすことがある。ダウンタイム／ダミーウェハ／フラッシュは全て、比較的長い処理時間およびスループット減少の原因となる。
【００４１】
ＣＶＤベースのアンダーコートがＡＬＤ反応チャンバ内で使用される場合、さらなる問題が生じ得る。例えば、基板上に被膜を堆積するためにチャンバが使用されるとき、ＣＶＤベースのアンダーコートと、アンダーコートの上に堆積されるＡＬＤベースの被膜との間の被覆範囲の不一致が存在することがある。また、ＣＶＤベースのアンダーコートと、アンダーコート上のＡＬＤベースの被膜との間で、組成および／または応力レベルの不一致が存在することもある。これらの不一致は、比較的低レベルの被膜蓄積で粒子生成／剥落を促すことがある。残念ながら、これは、反応チャンバをかなり頻繁に洗浄しなければならないことを意味する。洗浄時間中、反応チャンバは、基板上に被膜を堆積するために利用可能でない。この実施形態の一態様は、優れた粒子生成／剥落性能を示すアンダーコートを提供するものである。剥落の問題を低減させることによって、反応チャンバを度々洗浄する必要はなく、ある反応チャンバ洗浄操作から次の反応チャンバ洗浄操作までにより多くの基板を処理することができ、スループットを最大にすることができる。
【００４２】
図１は、反応チャンバ内で基板を処理する方法に関する流れ図を示す。図１に示される方法は、ＰＥＣＶＤベースのアンダーコートが堆積されるプロセスに対応する。典型的な処理方式では、反応チャンバは、操作１０１の開始時に「清浄」である。これは、アンダーコート、または堆積された他の非永久的な被膜がチャンバ表面上に存在しないことを意味する。しかし、この時点で、反応チャンバ上に永久材料（例えばフッ化アルミニウム）の層が存在することがあり得る。フッ化アルミニウム層は、例えば、遠隔で生成されたフッ素プラズマを反応チャンバに導入することによって、前の操作で形成されることがある。反応チャンバのアルミニウム表面は、フッ化アルミニウムの層を形成するために、フッ素プラズマと反応することがある。このフッ化アルミニウム層は、実質的に永久的であり、一般に後の洗浄操作で除去されない。フッ化アルミニウムなど永久材料の層を有する反応チャンバは、「清浄」なチャンバとみなされる。
【００４３】
操作１０１のアンダーコート堆積プロセス中、シランと亜酸化窒素は、同時に反応チャンバ内に流される。反応チャンバ内でプラズマが点火され、シランと亜酸化窒素との気相反応を誘発して、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）を形成する。いくつかの場合には、プラズマは、ＲＦプラズマ発生器によって発生され、発生器を駆動させるために使用されるＲＦ出力は、約１８００Ｗ程度である（直径３００ｍｍの基板上での堆積に関して、４つのステーションに分けて）。反応チャンバ表面は、ＵＳＧアンダーコート被膜でめっきされる。コーティングされる表面の例としては、チャンバ壁／天井／床、ペデスタル、基板キャリアリング、シャワーヘッド、排気システム、流体ライン、ポンプ、スピンドル、ウェハ移送アーム、フィラープレート、二次パージカラーなどが挙げられる。ＣＶＤベースのアンダーコート堆積中にアンダーコートの均一な層を受けない特定の表面が存在することがある。例えば、金属でない表面は、不適切な、あるいは不均一な被覆範囲を受ける可能性が特に高い。いくつかの場合には、これらの非金属部品は、基板キャリアリング、および関連のハードウェア、例えばリフトアーム／リフトピンを含む。これらの非金属部品は、金属部品が剥落し始める前に剥落されることが多い。この比較的早期の剥落は、ＣＶＤ堆積されたアンダーコートと、基板上への堆積中にアンダーコートの上に堆積された被膜との被覆範囲、組成、および／または応力の不一致によるものであり得る。キャリアリングおよび他の構成要素を形成することができる非金属材料の例としては、セラミック材料が挙げられる。
【００４４】
操作１０１中、特にチャンバが比較的低温で（例えば約１００℃未満で）維持されている場合、反応チャンバの温度は上昇しやすい。温度が変動すると、チャンバ温度が平衡するときに、連続する基板が異なる温度で処理されることになるので、ウェハ毎の不均一性に悪影響が及ぼされることがある。
【００４５】
不均一性の問題を低減するために、方法１００は操作１０３に進むことができ、操作１０３で、高価な物質を処理する前に、反応チャンバの温度を望ましい安定したレベルに変えることができる。この待機時間中、反応チャンバは休止状態のままでよい。代替または追加として、反応チャンバを使用して、一連のダミーウェハの上に被膜を堆積することができ、ダミーウェハは、最終製品で使用するには望ましくない比較的安価な基板である。
【００４６】
操作１０５で、反応チャンバは、任意の望ましくない反応物を除去するために複数回パージ／フラッシュされる。多くの場合、ＰＥＣＶＤベースのアンダーコートを堆積するために使用される反応物の１つまたは複数は、基板上に被膜を堆積するために使用される反応物とは適合しない。この化学性質の不一致は、特に、アンダーコートがＣＶＤ法によって堆積され、反応チャンバが、基板上にＡＬＤまたはＣＦＤ被膜を堆積するために使用される場合に生じやすい。この不一致は、基板上への被膜堆積中に望ましくない反応を引き起こすことがある。これらの望ましくない反応を避けるために、反応チャンバは、望ましくない反応物を除去するために複数回パージされる。パージは、チャンバから除去すべき種を含有しないガスを流すことを含むことがある。代替または追加として、パージは、反応チャンバを排気することを含むことがある。操作１０５は、操作１０３中、前、または後に行われることがある。
【００４７】
操作１０６で、基板上に被膜を堆積するために使用される反応物が、チャンバ表面をプレコートするために反応チャンバ内に事前に流される。これは、典型的には、基板を反応チャンバ内に入れる前に行われる。このプレコートは、ガス送給ハードウェア（例えば液体化学物質インジェクタやガス送給ラインなど）および装置の他の部分を、堆積中に使用される反応物に露出することによってプライムする一助となる。
【００４８】
次に、操作１０７で、反応チャンバ内で一連の基板が処理される。いくつかの場合には、材料は、ＡＬＤまたはＣＦＤ法によって基板上に堆積される。被膜が基板上に堆積されるとき、反応チャンバの内面にも被膜が堆積される。この被膜は、多くの基板を処理する過程にわたって蓄積し、最終的に剥離または剥落し始める。方法１００によって約１μｍの厚さに堆積されるＵＳＧアンダーコートの一例では、チャンバの合計累積限度に達する前に約２５０枚の基板を処理することができる。この限度は、被膜剥落の徴候が現れる直前の時点での、チャンバ表面に堆積された（アンダーコートを含めた）被膜の量に対応する（が正確には同じではない）。チャンバの合計累積は、チャンバ表面上の被膜の量の直接の測定値でないことがある。そうではなく、いくつかの実施形態では、累積カウンタが、サイクル毎の予想される堆積厚さに基づいて被膜蓄積の量を追跡する。チャンバの合計累積限度は、プロセスの実施に基づいて、特定のシステムに関して選択されることがある。例えば、チャンバの合計累積限度は、チャンバが剥落を受け始めた累積カウンタ値のすぐ下の値に設定することができる。
【００４９】
次いで、基板が処理された後、操作１０９で、反応チャンバは、堆積された被膜およびアンダーコートを除去するためにインサイチュ洗浄プロセスを施される。この洗浄プロセスは、典型的には、基板が反応チャンバ内にないときに行われる。多くの場合、チャンバ洗浄プロセスは、気相種、例えばフッ素含有化合物を導入することを含むことがあり、この気相種は、堆積された被膜と反応して揮発性生成物を生成し、揮発性生成物は、チャンバからパージされることがある。次いで、新たに洗浄されたチャンバでこの処理方式を繰り返すことができる。
【００５０】
開示される実施形態は、ＡＬＤベースのアンダーコートを使用することがある。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、反応チャンバ内で基板上に堆積された材料と同じ材料から形成されることがある。例示的な被膜タイプとしては、ドープまたは非ドープ酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物、炭窒化物、ホウ化物、貴金属、およびｈｉｇｈ−ｋ材料（例えば、ランタニド酸化物、４族金属酸化物、および５族金属酸化物を含む）が挙げられる。酸化物は、非ドープケイ酸塩ガラス（ＵＳＧ）、およびドープケイ酸塩ガラスを含む広範な材料を含む。ドープガラスの例としては、ホウ素ドープケイ酸塩ガラス（ＢＳＧ）、リンドープケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）、およびホウ素リンドープケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ）が挙げられる。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または炭化ケイ素である。酸化ケイ素アンダーコートは、基板上に酸化ケイ素被膜を堆積するために反応チャンバが使用される場合に特に有用であり得る。しかし、酸化ケイ素アンダーコートは、基板上に他のタイプの被膜を堆積するために使用されるチャンバ内で使用されることもある。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、関連の反応チャンバ内で基板上に被膜を堆積するために使用されるのと同じプロセスおよびプロセス条件によって形成される。これらの重なり合うプロセス条件としては、特定の反応物、タイミング、ＲＦ出力／周波数、温度および／または圧力を挙げることができる。
【００５１】
図２は、開示されるいくつかの実施形態による反応チャンバ内で基板を処理する方法に関する流れ図を示す。図２に示される方法は、アンダーコートがＣＶＤ法ではなくＡＬＤ法によって形成される点で、図１に示されるものとは異なる。これは、複数回の処理操作を不要にする。プロセス２００は、操作２０１から始まり、操作２０１で、ＡＬＤベースのアンダーコートが堆積される。図１と同様に、反応チャンバは、典型的には、操作２０１の開始時には清浄である。堆積プロセス２０１は、周期的に、第１の反応物をチャンバに導入して、第１の反応物がチャンバ表面に吸着できるようにし、第１の反応物がチャンバ表面に吸着されている間に第２の反応物をチャンバに導入し、チャンバをプラズマに露出して、第１の反応物と第２の反応物との表面反応を誘発することを含む。アンダーコートがＣＦＤ法によって堆積されるいくつかの実施形態では、反応物の一方が連続的に送給されることがある。また、アンダーコート堆積２０１は、一方または両方の反応物の導入後、および／またはプラズマ露出後に、１つまたは複数のパージ操作を含むこともある。このアンダーコート堆積プロセス２０１は、図３および図４を参照してさらに述べる。アンダーコート堆積プロセス２０１を実施するための例示的なプロセス条件をさらに以下に述べるが、実施形態はこれらの特定の条件に限定されない。
【００５２】
ＡＬＤベースのアンダーコートが使用される場合、図１に関して説明した処理ステップのいくつかの必要性を減少させる、またはなくすことが可能である。例えば、いくつかの実施形態では、操作１０３（チャンバ温度が低下するのを待機する操作）、操作１０５（望ましくない反応物を除去するために反応チャンバをパージする操作）、および操作１０６（チャンバをプレコートするために反応物を事前に流す操作）をなくすことができる。他の実施形態では、これらの操作の１つまたは複数を行うことがある。これらの場合、列挙された操作の１つまたは複数を、従来の設定よりも迅速に行うことができる。例えば、ＣＶＤベースのアンダーコート堆積プロセスは、反応チャンバの温度を約４〜８℃上昇させることがあり、一方、ＡＬＤベースのアンダーコート堆積プロセスは、反応チャンバの温度をよりわずかにだけ、例えば多くの場合には１℃未満だけ上昇させることがある。したがって、反応チャンバの温度を平衡させるために待機する必要がある場合、この待機時間は、ＣＶＤベースのアンダーコート堆積プロセスに必要とされるよりもかなり短い。いくつかの実施形態では、反応チャンバは、１回または複数回パージされ、反応物は、操作２０１と操作２０７の間で反応チャンバに事前に流されることがある。これらの操作は、特に、アンダーコートと被膜とを基板上に堆積するために異なる反応物が使用される場合には、引き続き有用となり得る。しかし、アンダーコートと被膜とを基板上に堆積するために同じ反応物が使用される実施形態では、これらのパージするステップおよび事前に流すステップをなくすことができる。
【００５３】
プロセス２００は操作２０７に進み、操作２０７で、反応チャンバ内で望み通りに基板上に材料が堆積される。いくつかの実施形態では、材料は、ＡＬＤまたはＣＦＤ法によって基板上に堆積される。上述したように、基板上に被膜を堆積するために使用されるプロセスおよびプロセス条件は、アンダーコートを堆積するために使用されるものと同じでよい。
【００５４】
次に、チャンバの合計累積限度に達し、剥落が始まる、または始まる可能性が高くなると、反応チャンバ内に存在する物質が除去され、チャンバが洗浄される。洗浄プロセスは、基板上への堆積中に堆積された被膜蓄積と、アンダーコートとの両方を除去する。操作２０９の最後に、反応チャンバは清浄であり、プロセス２００を繰り返すことができる。
【００５５】
上記の説明は、多数のウェハを処理する文脈でＡＬＤベースのアンダーコートの堆積に焦点を当てているが、他の実施形態は、このプロセスのより限定された部分を対象とすることもある。例えば、いくつかの実施形態は、単一の洗浄プロセスの文脈でのＡＬＤベースのアンダーコートの堆積に関する。洗浄プロセスは、例えば、図２の操作２０９およびそれに続く操作２０１を含むことがある。この実施形態では、反応チャンバは、プロセスの開始時に、被膜（および必須ではないが場合によってはアンダーコート）で被覆される。反応チャンバは、本明細書の他の箇所で述べる洗浄方法に従って洗浄される。洗浄プロセスは、チャンバ表面上に存在する被膜およびアンダーコートを除去する。チャンバが洗浄された後、新たなアンダーコートが、操作２０１に関して述べたのと同様に、ＡＬＤベースの方法によって堆積される。
【００５６】
別の実施形態は、図２の操作２０１およびそれに続く操作２０７を含む、基板上に被膜を堆積する方法に関する。この実施形態では、方法は、清浄な反応チャンバから始まる。アンダーコートは、操作２０１に関して述べたのと同様に、ＡＬＤベースの方法によって堆積される。次に、基板が反応チャンバ内に装填され、操作２０７で、基板上に被膜が堆積される。この操作は、望みであれば、基板を取り外し、別の基板を処理することによって継続することができる。この実施形態では、反応チャンバの洗浄は行われないことがある。
【００５７】
別の実施形態は、図２の操作２０１に関して述べたのと同様に、反応チャンバ内にＡＬＤベースのアンダーコートを堆積する方法を対象とする。この実施形態は、反応チャンバ内に基板を配置することなく実施することができる。これは、ウェハレスＡＬＤアンダーコート堆積法と呼ばれることもある。上述したように、この方法は、図３および図４に関連してさらに論じる。
【００５８】
ＡＬＤベースのアンダーコートの使用は、いくつかの理由から有益である。まず、ＡＬＤベースのアンダーコートを、反応チャンバの温度を上昇させることなく堆積することができる。チャンバの温度が比較的一定であるので、ウェハ毎の均一性が改良される。いくつかの実施形態では、反応チャンバの温度は、アンダーコートの堆積中、約２℃以下、例えば約１℃以下上昇する。アンダーコート堆積プロセス中の温度の上昇が約１℃未満である場合、プロセスは、「等温」とみなすことができる。温度が安定しているＡＬＤベースの反応は、チャンバ温度を安定させるために長い休止時間またはダミーウェハの必要性を減少させる、またはなくす。さらに、基板上に堆積されたＡＬＤベースのアンダーコートとＡＬＤベースの被膜は、どちらも同じ化学物質の組を使用して形成することができる。これは、基板上に被膜を堆積する前に反応チャンバの複数回のフラッシュを行う必要をなくす。
【００５９】
ＡＬＤベースのアンダーコートを使用する別の利点は、それらが、ＣＶＤベースのアンダーコートよりも良い剥落／粒子性能を実現することである。以下の「実験」の項で、ＣＶＤまたはＡＬＤベースのアンダーコートを有する反応チャンバでの粒子性能に関する情報を提供する。実験的知見を簡単にまとめると、２０００Åの厚さのＡＬＤベースの酸化シリコンアンダーコートにより、チャンバは、２μｍの厚さのＣＶＤベースのＵＳＧアンダーコートを有するチャンバよりも約３倍多くの基板を処理できるようになった。処理される基板の数に関する上限は、反応チャンバ内部での剥落／粒子生成（すなわち、チャンバの合計累積限度）によって決定された。ＡＬＤベースのアンダーコートは、剥落が生じる前に、より高いチャンバの合計累積限度に達した。より高い合計累積限度は、あるチャンバ洗浄操作から次のチャンバ洗浄操作までに処理することができる基板の数の対応する増加と共に、スループットの増加に寄与する。多くの場合、チャンバ洗浄プロセスは、約２０〜９０分間行われて完了し、その時間中、反応チャンバは、基板を処理するために利用可能でない。より高温で実施される洗浄操作は、より低温で行われる洗浄よりも迅速に行うことができる。また、より厚い被膜蓄積は、より長い洗浄時間を必要とする。２μｍの材料を除去するための５０℃の洗浄操作は、約４０分かかることがあり、４μｍの材料を除去するための同じ洗浄操作は、約９０分かかることがある。より高温（例えば４００℃）では、４μｍの材料層を約２０分で洗浄／除去することができる。洗浄プロセスに関連付けられる必要なダウンタイムを最小限にするために、あるチャンバ洗浄操作から次のチャンバ洗浄操作までに処理することができる基板の数を最大にすることが有益である。
【００６０】
ＡＬＤベースのアンダーコートの関連の利益は、それらが、ＣＶＤベースのアンダーコートに必要な厚さに比べてはるかに低いアンダーコート厚さで適切な剥落／粒子性能を実現することである。より薄いアンダーコートは、材料があまり必要なく、またチャンバの合計累積限度に達する前により多くの基板を処理できるようにする（これはスループットに良い影響を与える）ので、望ましいことがある。
【００６１】
理論に拘束されることを望まずに、改良された粒子性能は、アンダーコートと、基板上への堆積中にアンダーコート上に堆積された被膜との類似性の増加によるものであると考えられる。類似性の増加は、被膜の被覆範囲、被膜の組成、被膜の応力などに関係することがある。剥落は、異なるタイプの被膜間の界面が存在する場合により生じやすく、被膜間の相違の度合いがより大きいほど、剥落が生じる可能性が高まると考えられる。アンダーコート上に堆積されるアンダーコートと被膜との界面で被膜の類似性を高めることによって、粒子生成を最小限にすることができる。
【００６２】
ＡＬＤベースのアンダーコートの１つの欠点は、堆積に比較的長時間かかることである。例えば、ＣＶＤベースのアンダーコートは、堆積に約３分かかることがある一方で、ＡＬＤベースのアンダーコートは、堆積に約１５分かかることがある。この堆積時間の増加は、反応物の入念な管理、およびＡＬＤ堆積プロセスの周期的な性質により生じる。ＣＶＤベースのアンダーコートが、例えばプラズマの存在下でシランおよび亜酸化窒素を基板に送給することによって単一のステップで形成することができる一方で、ＡＬＤベースの堆積はより複雑である。ＡＬＤベースのアンダーコートは、堆積にはるかに長い時間がかかるので、これらのアンダーコートは、処理時間の増加およびスループットの減少を引き起こすと考えられていた。
【００６３】
しかし、意外にも、ＡＬＤベースのアンダーコートは、より良い剥落／粒子生成性能を示すことが判明した。これは、有利には、あるチャンバ洗浄操作から次のチャンバ洗浄操作までに処理することができる基板の数を増加させる。さらに、ＡＬＤベースのアンダーコートが、ＣＶＤベースのアンダーコートで従来使用されているよりもはるかに薄いアンダーコート厚さで適切に作用することは知られていなかった。ＣＶＤベースのアンダーコートは、適切な性能のために約１〜２μｍの厚さ（この厚さは、ゆっくりと蓄積する周期的なＡＬＤプロセスによって堆積するには非常に長い時間かかる）を必要とすることがあるが、適切に作用するＡＬＤベースのアンダーコートにはこの比較的大きい厚さは必要ない。そうではなく、適切なＡＬＤベースのアンダーコート性能は、約０．１〜０．２μｍのアンダーコート厚さで実現された。この厚さは、ＣＶＤベースのアンダーコートに関して必要とされる厚さよりも約１桁低い。ＡＬＤベースとＣＶＤベースのアンダーコート性能の比較は、以下に「実験」の項で示す。ＡＬＤベースのアンダーコートは、製造を遅らせ、スループットを減少させると考えられていたが、ＡＬＤベースのアンダーコート堆積プロセスの使用により生じる予想されていなかった利点が、アンダーコート堆積時間の増加を補って余りあることがあり、スループットの全体的な増加をもたらすことがある。
【００６４】
図３は、清浄な反応チャンバ内でＡＬＤベースのアンダーコートを堆積する方法に関する流れ図を提供する。上述したように、清浄な反応チャンバは、内面に、フッ化アルミニウムまたは他の材料の永久層を有することがある。方法３００は、操作３０１から始まり、操作３０１で、第１の反応物が反応チャンバ内に導入される。アンダーコートが堆積されている間、反応チャンバは基板を含まない。操作３０１中、第１の反応物は、一般に、反応チャンバの表面に吸着し、反応物材料の層を形成する。この層は、必須ではないが一般に、反応物材料のモノレイヤである。次に、操作３０３で、第１の反応物がチャンバ表面に吸着される一方で、第２の反応物を反応チャンバ内に導入することができる。この第２の反応物も、反応チャンバの表面に吸着して、第２の反応物のモノレイヤを形成することができる。次いで、操作３０５で、反応チャンバは、第１の反応物と第２の反応物との表面反応を誘発するためにプラズマに露出される。これは、反応チャンバの内面上にアンダーコートの層を形成する。アンダーコートは、下にあるアルミニウムチャンバ部品と直接接触していても、フッ化アルミニウムの下層と直接接触していてもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のパージ操作は、操作３０１、３０３、および／または３０５後に行われることがある。パージは、パージされる種を含有しないガスで反応チャンバをスイープすることを含むことがある。代替または追加として、パージは、反応チャンバを排気し、低圧（例えば、約１Ｔｏｒｒ未満）へのポンプダウンを実施することを含むことがある。
【００６５】
また、図２および図３は第１および第２の反応物を表すが、いくつかの実施形態では、ＡＬＤベースのアンダーコートを形成するために単一の反応物を周期的に導入、吸着、および分解することができることに留意すべきである。さらに、いくつかの実施形態では、例えば３元被膜を形成するために、１つまたは複数の追加の反応物（例えば、第３の反応物）を導入することもできる。
【００６６】
図４は、ＡＬＤベースの酸化ケイ素アンダーコートを堆積する例示的な方法に関する流れ図を提供する。方法４００は、操作４０１から始まり、操作４０１で、ケイ素含有反応物が反応チャンバ内に導入される。一例では、ケイ素含有反応物は、ＢＴＢＡＳ（ビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）シラン、ＳｉＨ2（ＮＨＣ（ＣＨ3）3）2）である。ケイ素含有反応物は、約１．５〜２．５ｍＬ／分、例えば約１ｍＬ／分のレートで提供することができる。ケイ素含有反応物は、約０．１〜０．５秒、例えば約０．２秒の時間にわたって提供することができる。ケイ素含有反応物は、反応チャンバの表面に吸着する。反応チャンバの温度、例えば基板ホルダの温度は、約２５〜４５０℃の間で保つことができる。次に、ケイ素含有反応物の流れを停止し、操作４０２で、反応チャンバがパージされる。パージは、反応チャンバ表面に強くは吸着されていないケイ素含有反応物残渣を除去する。パージは、反応チャンバ内に非反応ガスを流すことによって、および／または反応チャンバを排気することによって行うことができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバは、約０．１〜０．５秒、例えば約０．２秒の時間にわたってパージされる。次に、操作４０３で、酸化反応物が反応チャンバに提供される。特定の例では、酸化反応物は、（ＳＬＭ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）単位で測定して）等しいまたは実質的に等しい流量でのＯ2／Ｎ2Ｏの混合物である。いくつかの実装形態では、酸化反応物は、ＳＬＭ単位で測定して、約６０％以下のＮ2Ｏ、または約５０％以下のＮ2Ｏである。酸化反応物の流量は、合計で約１０〜４０ＳＬＭの間でよい。Ｏ2およびＮ2Ｏの流量は、個々に、約５〜２０ＳＬＭの間、例えば約１０ＳＬＭでよい。酸化反応物は、約０．０５〜０．７５秒、例えば約０．３秒間の時間にわたって、反応チャンバに提供することができる。次いで、操作４０５で、ケイ素含有反応物と酸化反応物との間の反応を誘発するために、チャンバをプラズマに露出させることができる。いくつかの実施形態では、プラズマは、ＲＦプラズマ発生器によって発生される。ＲＦ発生器は、プラズマを発生させるために、約１００〜２５００Ｗ／ステーション、例えば約１２５Ｗ／ステーションを提供することができる。いくつかの実施形態では、操作４０３と４０５は、同時にまたは一部同時に行われる。プラズマ露出時間は、約０．０５〜０．７５秒の間、例えば約０．３秒でよい。次いで、プラズマが消滅した後に、反応チャンバをパージすることができる（図示せず）。パージは、約０．０５〜０．５秒、例えば約０．１５秒の時間にわたって行われることがある。提供される流量、時間、および反応物は、単なる例にすぎず、限定するものとは意図されていない。
【００６７】
酸化反応物または他の共反応物の流れは、連続的でもパルス式でもよい。流れが連続的であるいくつかの場合には、流れは、周期的に反応チャンバから逸らされることがある。この場合、酸化剤反応物は連続的に流れるが、反応チャンバ内へのその流れはパルスされる。いくつかの実施形態では、連続的な酸化剤の流れが使用されるが、酸化剤の流れは、酸化剤送給パルス中にのみ反応チャンバに導入され、プラズマ露出を引き起こすことがある。他の時間中には、酸化剤の流れは、処理装置の別の部分に逸らされることがある。
【００６８】
ＡＬＤおよびＣＦＤベースの堆積法は、２０１１年４月１１日出願の「ＰＬＡＳＭＡ  ＡＣＴＩＶＡＴＥＤ  ＣＯＮＦＯＲＭＡＬ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第１３／０８４，３９９号にさらに記載されており、その全体を参照により本明細書に組み込む。‘３９９号出願は、基板上への被膜の堆積に焦点を当てているが、本教示は、チャンバ内に基板がないときの、反応チャンバ上へのアンダーコートの堆積にも適用可能である。
【００６９】
反応物
開示される実施形態は、様々な種類のアンダーコートおよび被膜を形成するために様々な反応物と共に使用することができる。いくつかの実装形態を、酸素および亜酸化窒素と組み合わせたＢＴＢＡＳの文脈で述べるが、それらの実施形態はそれに限定されない。任意の適切なケイ素含有反応物および酸化剤を、酸化ケイ素アンダーコートおよび被膜の堆積のために使用することができる。同様に、窒化ケイ素アンダーコートおよび被膜の堆積に関して、任意の適切なケイ素含有反応物および窒素含有反応物を使用することができる。さらに、金属酸化物または金属窒化物アンダーコートおよび被膜の堆積に関して、任意の適切な金属含有反応物および共反応物を使用することができる。本明細書における技法は、多様な被膜化学反応を実施するのに有用である。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ケイ素含有反応物を使用することができる。ケイ素含有反応物としては、例えば、シラン、ハロシラン、またはアミノシランを挙げることができる。シランは、水素基および／または炭素基を含むが、ハロゲンを含まない。シランの例は、シラン（ＳｉＨ4）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）、およびオルガノシラン、例えば、メチルシラン、エチルシラン、イソプロピルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジメチルシラン、ジエチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシラン、アリルシラン、ｓｅｃ−ブチルシラン、テキシルシラン、イソアミルシラン、ｔ−ブチルシラン、ジ−ｔ−ブチルシランなどである。ハロシランは、少なくともハロゲン基を含有し、水素基および／または炭素基を含有することも、含有しないこともある。ハロシランの例は、ヨードシラン、ブロモシラン、クロロシラン、およびフルオロシランである。ハロシラン、特にフルオロシランは、ケイ素材料をエッチングすることができる反応性ハロゲン化合物種を生成することができるが、本明細書で述べるいくつかの実施形態では、ケイ素含有反応物は、プラズマが打ち込まれるときには存在しない。特定のクロロシランは、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）、トリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ3）、ジクロロシラン（Ｈ2ＳｉＣｌ2）、モノクロロシラン（ＣｌＳｉＨ3）、クロロアリルシラン、クロロメチルシラン、ジクロロメチルシラン、クロロジメチルシラン、クロロエチルシラン、ｔ−ブチルクロロシラン、ジ−ｔ−ブチルクロロシラン、クロロイソプロピルシラン、クロロ−ｓｅｃ−ブチルシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、テキシルジメチルクロロシランなどである。アミノシランは、ケイ素原子に結合された少なくとも１つの窒素原子を含むが、水素、酸素、ハロゲン、および炭素を含むこともある。アミノシランの例は、モノ−、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン（それぞれ、Ｈ3Ｓｉ（ＮＨ2）4、Ｈ2Ｓｉ（ＮＨ2）2、ＨＳｉ（ＮＨ2）3、およびＳｉ（ＮＨ2）4）、ならびに、置換されたモノ−、ジ−、トリ−、およびテトラ−アミノシラン、例えば、ｔ−ブチルアミノシラン、メチルアミノシラン、ｔｅｒｔ−ブチルシランアミン、ビス（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）シラン（ＳｉＨ2（ＮＨＣ（ＣＨ3）3）2、（ＢＴＢＡＳ））、ｔｅｒｔ−ブチルシリルカルバメート、ＳｉＨ（ＣＨ3）−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、ＳｉＨＣｌ−（Ｎ（ＣＨ3）2）2、（Ｓｉ（ＣＨ3）2ＮＨ）3などである。アミノシランのさらなる例は、トリシリルアミン（Ｎ（ＳｉＨ3）3）である。
【００７１】
他の場合には、堆積される被膜は、金属を含有する。形成することができる金属含有被膜の例は、アルミニウム、チタン、ハフニウム、タンタル、タングステン、マンガン、マグネシウム、ストロンチウムなどの酸化物および窒化物、ならびに元素金属被膜を含む。例示的な前駆体は、金属アルキルアミン、金属アルコキシド、金属アルキルアミド、金属ハロゲン化合物、金属β−ジケナネート、金属カルボニル、有機金属などを含むことがある。適切な金属含有前駆体は、被膜に取り込まれることが望まれる金属を含む。例えば、タンタル含有層は、ペンタキス（ジメチルアミド）タンタルをアンモニアまたは別の還元剤と反応させることによって堆積することができる。採用することができる金属含有前駆体のさらなる例としては、トリメチルアルミニウム、テトラエトキシチタン、テトラキス−ジメチル−アミドチタン、ハフニウムテトラキス（エチルメチルアミド）、ビス（シクロペンタジエニル）マンガン、ビス（ｎ−プロピルシクロペンタジエニル）マグネシウムなどが挙げられる。
【００７２】
いくつかの実施形態では、堆積される被膜は、窒素を含有し、窒素含有反応物が使用される。窒素含有反応物は、少なくとも１つの窒素を含有し、例えば、アンモニア、ヒドラジン、アミン（例えば炭素を含有するアミン）、例えばメチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、ジ−ｔ−ブチルアミン、シクロプロピルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、シクロブチルアミン、イソアミルアミン、２−メチルブタン−２−アミン、トリメチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ジ−ｔ−ブチルヒドラジン、ならびに芳香族を含有するアミン、例えばアニリン、ピリジン、およびベンジルアミンである。アミンは、第一級、第二級、第三級、または第四級（例えば、テトラアルキルアンモニウム化合物）でよい。窒素含有反応物は、窒素以外のヘテロ原子を含有することができ、例えば、ヒドロキシルアミン、ｔ−ブチルオキシカルボニルアミン、およびＮ−ｔ−ブチルヒドロキシアミンが、窒素含有反応物である。
【００７３】
いくつかの実装形態では、酸素含有反応物が使用される。酸素含有反応物の例としては、酸素、オゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化硫黄、二酸化硫黄、酸素を含有する炭化水素（ＣxＨyＯz）、水、それらの混合物などが挙げられる。
【００７４】
タイミング
図３および図４、ならびにそれらの対応する説明は、ＡＬＤベースの方法によってアンダーコートを堆積するための全般的な概要を開示する。いくつかの場合には、（例えば他の反応物の送給中および／またはプラズマ露出中でさえ）反応物の１つを連続的に送給することができる。連続的に流れる反応物は、キャリアガス（例えばアルゴンやヘリウムなど）と共に反応チャンバに送給することができる。典型的には、酸化物または窒化物アンダーコートが堆積される実施形態では、連続的に流れる反応物は、酸素または窒素含有反応物である。反応物が連続的に送給される場合、堆積は、共形被膜堆積（ＣＦＤ）法と呼ばれることがある。これらのＣＦＤ法は、本発明の実施形態の範囲内にある。他の場合には、全ての反応物がパルス式に送給されることがある。この場合には、反応物パルスは、交互に反応チャンバに送給することができ、それにより、所与の時点にただ１つの反応物が反応チャンバに導入される。
【００７５】
上述したように、ＡＬＤベースのアンダーコートの使用は、アンダーコートの堆積と基板上での堆積とを平衡させるために、反応チャンバ温度を待機する必要性を減少させる、またはなくすことができる。また、ＡＬＤベースのアンダーコートは、望ましくないアンダーコート反応物を除去するために反応チャンバを複数回フラッシュする必要性、および基板上に被膜を形成するために使用される反応物を事前に流す必要性をなくすこともできる。したがって、いくつかの実施形態では、アンダーコートが形成された直後に、反応チャンバ内で基板上に被膜を堆積することができる。いくつかの場合には、基板上に被膜を形成するための第１の反応物は、アンダーコートが形成された後、約５分以内に、ダミーでない基板を内部に有する反応チャンバに送給される。いくつかの実施形態では、アンダーコート形成プロセスの終了と、基板上に被膜を形成するための反応物の送給との間の時間は、約３分未満、約１分未満、または約３０秒未満に短縮することができる。
【００７６】
ＡＬＤ堆積中の反応チャンバ条件
開示される実施形態は、特定の反応チャンバ温度や圧力などと共に使用することに限定されない。アンダーコートの堆積中および／または基板上への被膜の堆積中の典型的な反応チャンバ温度は、約２５〜４５０℃の範囲である。しかし、開示される実施形態のスループットの利益は、反応チャンバ内で基板上に被膜を堆積するためのプロセスが比較的低温で、例えば約２００℃未満、いくつかの場合には１００℃未満で行われる場合に最も効果的になり得る。これらおよび他の場合に、温度は、少なくとも約２５℃でよい。いくつかの場合には、ＡＬＤベースのアンダーコートは、より高温で基板に被膜を堆積するために使用される反応チャンバと共に使用される。ＡＬＤベースのアンダーコートは、ＣＶＤベースのアンダーコートで可能なよりも高い温度で処理を実施できるようにするので、これらの高温で有益となり得る。すなわち、ＡＬＤベースのアンダーコートは、基板上に堆積されるＡＬＤベースの被膜に関する可能な処理窓を広げることができる。
【００７７】
アンダーコートの堆積中および／または基板上への被膜の堆積中の反応チャンバ内の圧力は、約１〜１０Ｔｏｒｒの間でよい。
【００７８】
ＡＬＤ堆積中のプラズマ発生条件
ＰＥＡＬＤ操作において、第１の反応物と第２の反応物の反応を誘発するために、基板がプラズマに露出される。容量結合プラズマおよび誘導結合プラズマを含め、この反応を誘発するために様々なタイプのプラズマを使用することができる。ＲＦ、ＤＣ、およびマイクロ波プラズマ発生器を含めた様々なタイプのプラズマ発生器を使用することができる。さらに、様々な実施形態によれば、プラズマは、直接でも遠隔でもよい。
【００７９】
ＲＦプラズマ発生器が使用される場合、ＲＦ出力は、直径３００ｍｍのウェハに関して計算したときに、約１００〜２５００Ｗ／ステーションの間でよい。出力レベルは、基板面積に線形比例し、他のサイズの基板に関しては、それに従って大きさを調整することができる。例えば、３００ｍｍウェハに関する５００Ｗ／ステーションのＲＦ出力は、４５０ｍｍウェハに関する約１１２５Ｗ／ステーションのＲＦ出力に対応する。プラズマを誘発するために使用されるＲＦ周波数は、高周波（ＨＦ）および／または低周波（ＬＦ）成分を有することがある。例示的なＨＦ  ＲＦ周波数は、限定はしないが、約１．８ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの間の周波数を含むことがある。一般的なＨＦ周波数は、１３．５６ＭＨｚおよび２７ＭＨｚを含む。例示的なＬＦ周波数は、限定はしないが、約５０〜５００ｋＨｚの間の周波数を含むことがある。いくつかの実施形態では、ＨＦ周波数のみが使用される。他の実施形態では、ＨＦ周波数に加えて、ＬＦ周波数が使用される。他の実施形態では、ＬＦ周波数のみが使用される。
【００８０】
プラズマを発生するために使用されるガスは様々なものでよい。いくつかの実施形態では、反応物の１つ（例えば酸素含有反応物または窒素含有反応物）が気体状態で反応チャンバ内に存在しているときにプラズマを点火することができ、それによりこの反応物からプラズマが発生される。代替または追加として、プラズマは、不活性ガスから発生させることができる。
【００８１】
反応チャンバの洗浄
開示される実施形態は、任意の特定のチャンバ洗浄法に限定されない。堆積される被膜およびアンダーコート全てまたは実質的に全てを除去する任意の方法を使用することができる。チャンバ洗浄法は、さらに、以下の米国特許および米国特許出願において論じられて説明されており、各特許文献の全体をあらゆる目的で本明細書に組み込む。「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＮＤＰＯＮＴＩＮＧ  ＣＶＤ  ＣＨＡＭＢＥＲ  ＣＬＥＡＮＳ  ＦＯＬＬＯＷＩＮＧ  ＵＬＴＲＡ  ＬＯＷ−Ｋ  ＦＩＬＭ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴＳ」という名称の米国特許第７，４７９，１９１号；「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＬＥＡＮＩＮＧ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＲＥＡＣＴＯＲＳ」という名称の米国特許第８，２６２，８００号；２００９年１月１６日出願の「ＰＬＡＳＭＡ  ＣＬＥＡＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲ」という名称の米国特許出願第１２／３５５，６０１号；および２０１２年１０月１７日出願の「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＣＬＥＡＮＩＮＧ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＨＡＭＢＥＲＳ」という名称の米国特許出願第１３／６５４，３０３号。
【００８２】
堆積チャンバを洗浄するためによく使用される２つの一般的なタイプのチャンバ洗浄法が存在する。これらは、プラズマ洗浄法（時として乾式洗浄法と呼ばれる）と、湿式洗浄法とを含む。
【００８３】
プラズマ洗浄処置は、インサイチュチャンバ洗浄または遠隔チャンバ洗浄を使用して行うことができる。インサイチュチャンバ洗浄では、チャンバ洗浄化学物質が気体状態で反応チャンバ内に導入され、反応チャンバ内部でのプラズマ励起が、チャンバ洗浄化学物質を解離して反応性ラジカルおよびイオンにするために使用される。遠隔洗浄では、独立したプラズマ源が使用され、反応チャンバの外部で、気体状のチャンバ洗浄化学物質を解離して強い反応性のラジカルおよびイオンにし、次いで、解離されたチャンバ洗浄化学物質が反応チャンバ内に導入される。インサイチュチャンバ洗浄と遠隔チャンバ洗浄どちらにおいても、チャンバ内の反応性種が、累積された堆積された被膜およびアンダーコートと反応して気体生成物を生成し、これらの気体生成物は、チャンバから排気される。多くの場合、チャンバ洗浄化学物質は、フッ素含有種、例えばＮＦ３を含み、これは、ＨｅやＡｒなど不活性ガスと任意選択で混合することができる。フッ素含有洗浄化学物質が使用される場合、チャンバ内に存在するＳｉＯ2は、ＳｉＦ４に変換されることがあり、これは、反応チャンバをパージする（例えば、スイープおよび／または排気する）ことによって除去することができる揮発性物質である。
【００８４】
数回のプラズマ洗浄サイクル後、基板堆積プロセスは性能低下することがあり、そこで湿式洗浄が使用されることがある。湿式洗浄処置では、反応チャンバが雰囲気に通気され、リアクタの内面が、適切な洗浄溶液（例えば、イソプロパノール（ＩＰＡ）および／または水）および／または摩耗剤を使用して物理的に擦り落とされる。湿式洗浄は、プラズマ洗浄法では効果的に洗浄されなかった厚い剥落された累積物を除去する。このタイプの洗浄処置は、時間がかかり、労力もかかり、完了後にチャンバの再調整を必要とすることがある。例えば、湿式洗浄法は、アンダーコートの下のフッ化アルミニウムの層を除去することができる。したがって、湿式洗浄法は時折使用され、可能であるときにはプラズマ洗浄法が使用される。
【００８５】
装置
上述した実施形態と共に任意の適切なプロセスステーションを採用することができることを理解されたい。例えば、図５Ａは、ＡＬＤ／ＣＦＤプロセスステーション１３００の一実施形態を概略的に示す。分かりやすくするために、プロセスステーション１３００は、低圧環境を維持するためのプロセスチャンバ本体１３０２を有する独立型のプロセスステーションとして図示されている。しかし、一般的なプロセスツール環境では複数のプロセスステーション１３００が含まれることがあることを理解されたい。例えば、図６は、マルチステーション処理ツール２４００の一実施形態を示す。さらに、いくつかの実施形態では、上で詳述したものを含むプロセスステーション１３００の１つまたは複数のハードウェアパラメータを、１つまたは複数のコンピュータ制御装置によってプログラム可能に調節することができることを理解されたい。
【００８６】
ＡＬＤ／ＣＦＤプロセスステーション１３００は、分散シャワーヘッド１３０６にプロセスガスを送給するための反応物送給システム１３０１と流体連絡する。反応物送給システム１３０１は、シャワーヘッド１３０６に送給するためにプロセスガスを混合および／または調整するための混合容器１３０４を含む。１つまたは複数の混合容器入口弁１３２０が、混合容器１３０４へのプロセスガスの導入を制御することができる。
【００８７】
ＢＴＢＡＳなどいくつかの反応物は、液状で貯蔵することができ、その後、気化され、次いでプロセスステーションに送給される。例えば、図５Ａの実施形態は、混合容器１３０４に供給される液体反応物を気化させるための気化点１３０３を含む。いくつかの実施形態では、気化点１３０３は、加熱気化器でよい。そのような気化器から生成される飽和反応物蒸気は、下流の送給パイピング内で凝縮することがある。凝縮された反応物に不適合なガスがさらされると、小さな粒子が生じることがある。これらの小さな粒子は、例えば、配管に詰まったり、弁の操作を妨げたり、基板を汚染したりする。これらの問題に対処するためのいくつかの手法は、残余反応物を除去するために送給配管をスイープおよび／または排気することを含む。しかし、送給配管のスイープは、プロセスステーションサイクル時間を増加させることがあり、プロセスステーションスループットを低下させる。したがって、いくつかの実施形態では、気化点１３０３の下流の送給配管は、ヒートトレースされることがある。いくつかの例では、混合容器１３０４もヒートトレースされることがある。１つの非限定的な例では、気化点１３０３よりも下流の配管は、混合容器１３０４で約１００℃から約１５０℃に及ぶ増加する温度プロファイルを有する。
【００８８】
いくつかの実施形態では、反応物液体は、液体インジェクタで気化されることがある。例えば、液体インジェクタは、混合容器の上流のキャリアガスストリーム内に液体反応物のパルスを注入することができる。１つのシナリオにおいて、液体インジェクタは、より高い圧力からより低い圧力に液体をフラッシュすることによって反応物を気化させることができる。別のシナリオでは、液体インジェクタは、液体を霧化して、分散された微小滴にすることができ、これらの微小滴が、その後、加熱された送給パイプ内で気化される。より小さな小滴は、より大きな小滴よりも速く気化することができ、液体注入と完全な気化との間の遅延を減少することを理解されたい。より速い気化は、気化点１３０３よりも下流の配管の長さを減少させることができる。１つのシナリオでは、液体インジェクタは、混合容器１３０４に直接取り付けることができる。別のシナリオでは、液体インジェクタは、シャワーヘッド１３０６に直接取り付けることができる。
【００８９】
いくつかの実施形態では、気化してプロセスステーション１３００に送給するための液体の質量流量を制御するために、気化点１３０３よりも上流にある液体流量制御装置を提供することができる。例えば、液体流量制御装置（ＬＦＣ）は、ＬＦＣの下流に位置されたサーマルマスフローメータ（ＭＦＭ）を含むことができる。次いで、ＬＦＣのプランジャ弁は、ＭＦＭとの電気通信で、比例積分微分（ＰＩＤ）制御装置によって提供されるフィードバック制御信号に応答して調節することができる。しかし、これは、フィードバック制御を使用して液体の流れを安定させるために１秒以上かかることがある。これは、液体反応物を投与するための時間を延ばすことがある。したがって、いくつかの実施形態では、ＬＦＣは、フィードバック制御モードと直接制御モードとの間で動的に切り替えることができる。いくつかの実施形態では、ＬＦＣは、ＬＦＣおよびＰＩＤ制御装置のセンスチューブを使用不能にすることによって、フィードバック制御モードから直接制御モードに動的に切り替えることができる。
【００９０】
シャワーヘッド１３０６は、基板１３１２に向けてプロセスガスを分散させる。図５Ａに示される実施形態では、基板１３１２は、シャワーヘッド１３０６の下に位置され、ペデスタル１３０８上に載置されているものとして図示されている。シャワーヘッド１３０６は、任意の適切な形状を有することがあり、基板１３１２にプロセスガスを分散させるための任意の適切な数および配置のポートを有することがある。
【００９１】
いくつかの実施形態では、微小体積１３０７が、シャワーヘッド１３０６の下に位置される。プロセスステーションの体積全体ではなく微小体積内でＣＦＤプロセスを実施することで、反応物露出およびスイープ時間を短縮することができ、プロセス条件（例えば圧力や温度など）を変更するための時間を短縮することができ、プロセスガスへのプロセスステーションロボットの露出を制限することができる。例示的な微小体積サイズは、限定はしないが、０．１リットル〜２リットルの間の体積を含む。
【００９２】
いくつかの実施形態では、ペデスタル１３０８は、微小体積１３０７に基板１３１２を露出するため、および／または微小体積１３０７の体積を変えるために上昇または下降させることができる。例えば、基板移送段階では、ペデスタル１３０８は、ペデスタル１３０８上に基板１３１２を装填できるように下降させることができる。ＡＬＤ／ＣＦＤプロセス段階中、ペデスタル１３０８は、基板１３１２を微小体積１３０７内部に位置決めするために上昇させることができる。いくつかの実施形態では、微小体積１３０７は、基板１３１２、およびペデスタル１３０８の一部分を完全に取り囲み、ＡＬＤ／ＣＦＤプロセス中に高フローインピーダンスの領域を形成することができる。
【００９３】
任意選択で、ペデスタル１３０８は、微小体積１３０７内部で、プロセス圧力や反応物濃度などを変更するために、ＡＬＤ／ＣＦＤ処理のいくつかの部分において下降および／または上昇させることができる。プロセスチャンバ本体１３０２が、プロセス中にベース圧力である１つのシナリオでは、ペデスタル１３０８を下降させることで、微小体積１３０７を排気することができる。微小体積とプロセスチャンバ体積との例示的な比率は、限定はしないが、１：５００〜１：１０の間の体積比を含む。いくつかの実施形態では、ペデスタル高さは、適切なコンピュータ制御装置によってプログラム可能に調節することができることを理解されたい。
【００９４】
別のシナリオでは、ペデスタル１３０８の高さを調節することで、ＡＬＤ／ＣＦＤプロセスに含まれるプラズマ活性化および／または処理サイクル中にプラズマ密度を変えることができる。ＡＬＤ／ＣＦＤプロセス段階の終了時、ペデスタル１３０８は、ペデスタル１３０８からの基板１３１２の取外しを可能にするために、別の基板移送段階中に下降させることができる。
【００９５】
本明細書で述べる例示的な微小体積変形形態は、高さ調節可能なペデスタルに言及するが、いくつかの実施形態では、シャワーヘッド１３０６の位置をペデスタル１３０８に対して調節して微小体積１３０７の体積を変えることもできることを理解されたい。さらに、ペデスタル１３０８および／またはシャワーヘッド１３０６の垂直位置は、本開示の範囲内の任意の適切なメカニズムによって変えることができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、ペデスタル１３０８は、基板１３１２の向きを回転させるための回転軸を含むことがある。いくつかの実施形態では、これらの例示的な調節の１つまたは複数は、１つまたは複数の適切なコンピュータ制御装置によってプログラム可能に実施することができることを理解されたい。
【００９６】
図５Ａに示される実施形態に戻ると、シャワーヘッド１３０６およびペデスタル１３０８は、プラズマに電力供給するためのＲＦ電源１３１４および整合ネットワーク１３１６と電気的に通信する。いくつかの実施形態では、プラズマエネルギーは、プロセスステーション圧力、ガス濃度、ＲＦ源出力、ＲＦ源周波数、およびプラズマ出力パルスタイミングの１つまたは複数を制御することによって制御することができる。例えば、ＲＦ電源１３１４および整合ネットワーク１３１６は、望まれるラジカル種組成を有するプラズマを生成するために、任意の適切な出力で動作させることができる。適切な出力の例は上述した。同様に、ＲＦ電源１３１４は、任意の適切な周波数のＲＦ出力を提供することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１３１４は、互いに独立して高周波ＲＦ電源と低周波ＲＦ電源を制御するように構成することができる。例示的な低周波ＲＦ周波数は、限定はしないが、５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間の周波数を含むことがある。例示的な高周波ＲＦ周波数は、限定はしないが、１．８ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの間の周波数を含むことがある。表面反応のためのプラズマエネルギーを提供するために、任意の適切なパラメータを離散的または連続的に変更することができることを理解されたい。１つの非限定的な例では、プラズマ出力は、断続的にパルスされることがあり、連続的に電力供給されるプラズマに比べて基板表面とのイオン衝突を減少する。
【００９７】
いくつかの実施形態では、プラズマは、１つまたは複数のプラズマモニタによってインサイチュで監視することができる。１つのシナリオでは、プラズマ出力は、１つまたは複数の電圧、電流センサ（例えば、ＶＩプローブ）によって監視することができる。別のシナリオでは、プラズマ密度および／またはプロセスガス濃度は、１つまたは複数の発光分光センサ（ＯＥＳ）によって測定することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプラズマパラメータは、そのようなインサイチュプラズマモニタからの測定値に基づいて、プログラム可能に調節することができる。例えば、ＯＥＳセンサは、プラズマ出力のプログラム制御を提供するためのフィードバックループで使用することができる。いくつかの実施形態では、プラズマおよび他のプロセス特性を監視するために他のモニタを使用することができることを理解されたい。そのようなモニタとしては、限定はしないが、赤外線（ＩＲ）モニタ、音響モニタ、および圧力変換器を挙げることができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、プラズマは、入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を介して制御することができる。一例では、プラズマ活性化段階のためのプラズマ条件を設定するための命令は、プロセスレシピの対応するプラズマ活性化レシピ段階に含まれることがある。いくつかの場合には、プロセスレシピ段階は、順次に構成されることがあり、それにより、プロセス段階に関する全ての命令が、そのプロセス段階と同時に実行される。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプラズマパラメータを設定するための命令は、プラズマプロセス段階よりも前のレシピ段階に含まれることがある。例えば、第１のレシピ段階は、不活性ガスおよび／または反応物ガスの流量を設定するための命令、出力設定値にプラズマ発生器を設定するための命令、および第１のレシピ段階に関する時間遅延命令を含むことがある。第２の後続のレシピ段階は、プラズマ発生器を使用可能にするための命令、および第２のレシピ段階に関する時間遅延命令を含むことがある。第３のレシピ段階は、プラズマ発生器を使用不能にするための命令、および第３のレシピ段階に関する時間遅延命令を含むことがある。これらのレシピ段階は、本開示の範囲内で任意の適切な様式でさらに細分化および／または反復することができることを理解されたい。
【００９９】
いくつかの堆積プロセスでは、プラズマ衝突は、数秒以上続く。本明細書で述べるいくつかの実施形態では、処理サイクル中に、はるかに短いプラズマ衝突が適用されることがある。これらは、５０ミリ秒〜１秒程度でよく、０．２５秒が、具体的な例である。そのような短いＲＦプラズマ衝突は、プラズマの迅速な安定化を必要とする。これを達成するために、プラズマ発生器は、周波数は浮動された状態で、インピーダンス整合が特定の電圧に予め設定されるように構成することができる。従来高周波プラズマは、ＲＦ周波数で、約１３．５６ＭＨｚで発生される。本明細書で開示する様々な実施形態において、周波数は、この標準的な値とは異なる値に浮動される。インピーダンス整合を所定の電圧に固定しながら周波数を浮動させることによって、プラズマは、はるかに迅速に安定することができ、この結果は、ＡＬＤ／ＣＦＤサイクルに関連して非常に短いプラズマ衝突を使用するときに重要となり得る。
【０１００】
いくつかの実施形態では、ペデスタル１３０８は、ヒータ１３１０によって温度制御されることがある。さらに、いくつかの実施形態では、プロセスステーション１３００のための圧力制御は、バタフライバルブ１３１８によって提供されることがある。図５Ａの実施形態で示されるように、バタフライバルブ１３１８は、下流の真空ポンプ（図示せず）によって提供される真空をスロットル調整する。しかし、いくつかの実施形態では、プロセスステーション１３００の圧力制御は、プロセスステーション１３００に導入される１つまたは複数のガスの流量を変えることによって調節することもできる。
【０１０１】
プロセスステーション１３００の内面は、アンダーコート１３５０でコーティングされる。アンダーコートでコーティングされる表面の例としては、チャンバ壁１３０２、チャンバ天井および床、ペデスタル１３０８、およびシャワーヘッド１３０６が挙げられる。図５Ａは、プロセスステーション１３００内に基板１３１２を有するものとして図示されているが、この基板１３１２は、アンダーコートの堆積中には存在しない。基板１３１２は、アンダーコートが堆積された後、基板１３１２上に被膜を堆積するためにプロセスステーション１３００の使用準備が完了したときに、プロセスステーション１３００に導入される。
【０１０２】
図５Ｂは、反応チャンバ５００の別の図を示す。基板上に被膜を堆積するために使用されるとき、基板（図示せず）は、基板キャリアリング５３１上に位置決めされ、基板キャリアリング５３１は、ペデスタル５０４（基板支持体とも呼ばれる）によって支持され、ペデスタル５０４は、支持ピラー５０８によって支持される。プロセスガスは、入口５５１を通して反応チャンバに提供される。この実施形態では、プラズマを発生するために遠隔プラズマ発生器５５０を使用することができる。入口５５１を通過後、反応物および他のプロセスガスは、シャワーヘッド５０２を通って反応チャンバに入る。反応チャンバの内面（少なくとも、シャワーヘッド５０２と、支持体５０８と、ペデスタル５０４と、基板キャリアリング５３１と、反応チャンバ５００の壁、床、および天井とを含む）が、アンダーコート５０６でコーティングされる。アンダーコート５０６の厚さは、例示のために誇張されている。いくつかの実施形態では、内面のいくつか（例えば基板キャリアリング）は、セラミックなど非金属材料から形成されることがあり、または複雑な幾何形状を有することもある。ＣＶＤベースの方法がチャンバをコーティングするために使用される場合、これらの非金属部品および複雑な幾何形状の部品は、多くの場合、アンダーコートの均一なコーティングを受けない。例えば、アンダーコートは、特定の領域を完全にはコーティングしないことがあり、または他の領域ではコーティングが厚くなりすぎることがある。開示されるＡＬＤベースのアンダーコート形成法のいくつかの実施形態では、これらの非金属部品および複雑な部品でさえ、均一な共形のアンダーコートを受ける。均一なアンダーコートは、特に基板キャリアリングなど非金属部品上で、ＣＶＤベースのアンダーコートに比べて剥落に対する優れた耐性を提供する。いくつかの実施形態では、キャリアリングは、上側位置と下側位置との間で可動である。いくつかの実施形態では、アンダーコート堆積は、堆積のために全ての表面がアクセス可能になるように上側位置でキャリアリングによって実施されることがある。
【０１０３】
上述したように、１つまたは複数のプロセスステーションは、マルチステーション処理ツール内に含まれることがある。図６は、投入ロードロック２４０２と排出ロードロック２４０４を備えるマルチステーション処理ツール２４００の一実施形態の概略図を示し、ロードロックの一方または両方が、遠隔プラズマ源を備えることができる。ロボット２４０６は、大気圧で、ウェハを、ポッド２４０８を通して装填されたカセットから大気圧ポート２４１０を通して投入ロードロック２４０２内に移動させるように構成される。ロボット２４０６によって投入ロードロック２４０２内でペデスタル２４１２上にウェハが配置され、大気圧ポート２４１０が閉じられ、ロードロックがポンプダウンされる。投入ロードロック２４０２が遠隔プラズマ源を備える場合、ウェハは、処理チャンバ２４１４内に導入される前に、ロードロック内で遠隔プラズマ処理を受けることがある。さらに、例えば水分および吸着ガスを除去するために、ウェハが投入ロードロック２４０２内で加熱されることもある。次に、処理チャンバ２４１４へのチャンバ輸送ポート２４１６が開かれ、別のロボット（図示せず）が、処理のためにリアクタ内に図示されている第１のステーションのペデスタル上に、ウェハをリアクタ内に配置する。図６に示される実施形態はロードロックを含むが、いくつかの実施形態では、プロセスステーション内へのウェハの直接の進入を可能にすることができることを理解されたい。
【０１０４】
図示される処理チャンバ２４１４は、４つのプロセスステーションを備え、図６に示される実施形態では番号１〜４を付されている。各ステーションは、加熱されたぺデスタル（ステーション１に関して参照番号２４１８で示される）と、ガスライン入口とを有する。いくつかの実施形態では、各プロセスステーションが、異なるまたは複数の目的を有することがあることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセスステーションは、ＡＬＤモード、ＣＦＤモード、およびＣＶＤプロセスモードの間で切替え可能でよい。追加または代替として、いくつかの実施形態では、処理チャンバ２４１４は、ＡＬＤ／ＣＦＤ／ＣＶＤプロセスステーションの１つまたは複数の適合された対を含むことができる。図示される処理チャンバ２４１４は４つのステーションを備えるが、本開示による処理チャンバが任意の適切な数のステーションを有することができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、処理チャンバは、５つ以上のステーションを有することがあり、他の実施形態では、処理チャンバは、３つ以下のステーションを有することがある。
【０１０５】
図６は、処理チャンバ２４１４内部でウェハを移送するためのウェハ取扱いシステム２４９０の一実施形態も示す。いくつかの実施形態では、ウェハ取扱いシステム２４９０は、様々なプロセスステーション間、および／またはプロセスステーションとロードロックとの間でウェハを移送することができる。任意の適切なウェハ取扱いシステムを採用することができることを理解されたい。非限定的な例としては、ウェハカルーセルおよびウェハ取扱いロボットが挙げられる。また、図６は、プロセスツール２４００のプロセス条件およびハードウェア状態を制御するために採用されるシステム制御装置２４５０の一実施形態を示す。システム制御装置２４５０は、１つまたは複数のメモリデバイス２４５６と、１つまたは複数のマスストレージデバイス２４５４と、１つまたは複数の処理装置２４５２とを含むことがある。処理装置２４５２は、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入出力接続、ステッパモータ制御装置ボードなどを含むことがある。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、システム制御装置２４５０は、プロセスツール２４００の全ての活動を制御する。システム制御装置２４５０は、マスストレージデバイス２４５４に記憶され、メモリデバイス２４５６にロードされ、処理装置２４５２で実行されるシステム制御ソフトウェア２４５８を実行する。システム制御ソフトウェア２４５８は、タイミング、ガスの混合、チャンバおよび／またはステーション圧力、チャンバおよび／またはステーション温度、ウェハ温度、ターゲット出力レベル、ＲＦ出力レベル、ＲＦ露出時間、基板ペデスタル、チャックおよび／またはサセプタ位置、およびプロセスツール２４００によって実施される特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令を含むことがある。これらのプログラムされたプロセスは、限定はしないが、アンダーコートの堆積に関係付けられるプロセス、基板上への被膜の堆積に関係付けられるプロセス、およびチャンバの洗浄に関係付けられるプロセスを含めた様々なタイプのプロセスを含むことがある。システム制御ソフトウェアは、任意の適切な様式で構成されることがある。例えば、様々なプロセスツールプロセスを実施するのに必要なプロセスツール構成要素の動作を制御するために、様々なプロセスツール構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれることがある。システム制御ソフトウェア２４５８は、任意の適切なコンピュータ可読プログラミング言語でコード化されることがある。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、システム制御ソフトウェア２４５８は、上述した様々なパラメータを制御するための入出力制御（ＩＯＣ）シーケンス命令を含むことがある。例えば、ＡＬＤアンダーコート堆積プロセスの各段階は、システム制御装置２４５０によって実行される１つまたは複数の命令を含むことがある。ＡＬＤ／ＣＦＤアンダーコート堆積プロセス段階に関するプロセス条件を設定するための命令は、対応するＡＬＤ／ＣＦＤアンダーコート堆積レシピ段階に含まれることがある。いくつかの実施形態では、レシピ段階は、順次に構成されることがあり、それにより、プロセス段階に関する全ての命令が、そのプロセス段階と同時に実行される。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、システム制御装置２４５０に関連付けられるマスストレージデバイス２４５４および／またはメモリデバイス２４５６に記憶されている他のコンピュータソフトウェアおよび／またはプログラムを採用することもできる。この目的でのプログラムまたはプログラムの一部の例としては、基板位置決めプログラム、プロセスガス制御プログラム、圧力制御プログラム、ヒータ制御プログラム、およびプラズマ制御プログラムが挙げられる。
【０１０９】
基板位置決めプログラムは、プロセスツール構成要素のためのプログラムコードを含むことがあり、プロセスツール構成要素は、ペデスタル２４１８上に基板を装填するため、および基板とプロセスツール２４００の他の部分との間の間隔を制御するために使用される。位置決めプログラムは、アンダーコートを形成するため、基板上に被膜を堆積するため、およびチャンバを洗浄するために、必要に応じて反応チャンバ内外に基板を適切に移動するための命令を含むことがある。これらは、ＡＬＤ／ＣＦＤベースのアンダーコートの堆積中、および洗浄プロセス中に反応チャンバ内に基板がないことを保証するための命令を含むことがある。
【０１１０】
プロセスガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するため、および任意選択で、プロセスステーション内の圧力を安定させるために、堆積前に１つまたは複数のプロセスステーション内にガスを流すためのコードを含むことがある。いくつかの実施形態では、プロセスガス制御プログラムは、反応チャンバ上へのアンダーコートの形成中に特定のガスを導入するための命令、および反応チャンバ内の基板上への被膜の形成中に同じガスを導入するための命令を含む。また、プロセスガス制御プログラムは、アンダーコートの形成中と基板上への被膜の堆積中に、同じ時間にわたって同じ流量でこれらのガスを送給するための命令を含むこともある。
【０１１１】
圧力制御プログラムは、例えば、プロセスステーションの排気システム内のスロットル弁や、プロセスステーション内へのガス流量などを調整することによって、プロセスステーション内の圧力を制御するためのコードを含むことがある。圧力制御プログラムは、基板上への被膜の堆積中と同じ圧力を、反応チャンバ上へのアンダーコートの堆積中に維持するための命令を含むことがある。
【０１１２】
ヒータ制御プログラムは、基板を加熱するために使用される加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含むことがある。代替として、ヒータ制御プログラムは、基板へのヒータ移送ガス（ヘリウムなど）の送給を制御することがある。ヒータ制御プログラムは、アンダーコートの堆積中と基板上への被膜の堆積中とで反応チャンバおよび／または基板ホルダ内で同じ温度を維持するためのコードを含むことがある。
【０１１３】
プラズマ制御プログラムは、本明細書におけるいくつかの実施形態によれば、１つまたは複数のプロセスステーション内でＲＦ出力レベル、周波数、および露出時間を設定するためのコードを含むことがある。いくつかの実施形態では、プラズマ制御プログラムは、反応チャンバ上へのアンダーコートの堆積中と基板上への被膜の堆積中に、同じＲＦ出力レベルおよび／または周波数および／または露出時間を使用するための命令を含むことがある。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、システム制御装置２４５０に関連付けられるユーザインターフェースが存在することがある。ユーザインターフェースは、ディスプレイ画面、装置および／またはプロセス条件のグラフィカルソフトウェアディスプレイ、およびユーザ入力デバイス（例えば、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンなど）を含むことがある。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、システム制御装置２４５０によって調節されるパラメータは、プロセス条件に関係することがある。非限定的な例としては、プロセスガス組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（例えば、ＲＦバイアス出力レベルおよび露出時間）などが挙げられる。これらのパラメータは、レシピの形態でユーザに提供することができ、これは、ユーザインターフェースを利用して入力することができる。
【０１１６】
プロセスを監視するための信号は、様々なプロセスツールセンサから、システム制御装置２４５０のアナログおよび／またはデジタル入力接続機構によって提供されることがある。プロセスを制御するための信号は、プロセスツール２４００のアナログおよびデジタル出力接続で出力することができる。監視することができるプロセスツールセンサの非限定的な例としては、マスフローコントローラ、圧力センサ（マノメータなど）、熱電対などが挙げられる。これらのセンサからのデータと共に、適切にプログラムされたフィードバックおよび制御アルゴリズムを使用して、プロセス条件を維持することができる。
【０１１７】
システム制御装置２４５０は、上述した堆積プロセスを実施するためのプログラム命令を提供することができる。プログラム命令は、ＤＣ出力レベル、ＲＦバイアス出力レベル、圧力、温度など様々なプロセスパラメータを制御することができる。本明細書で述べる様々な実施形態によれば、命令は、被膜スタックのインサイチュ堆積を操作するためにパラメータを制御することができる。
【０１１８】
システム制御装置は、典型的には、１つまたは複数のメモリデバイスと、本発明による方法を装置が実施するように命令を実行するように構成された１つまたは複数の処理装置とを含む。本発明によるプロセス操作を制御するための命令を含む機械可読な非一時的な媒体が、システム制御装置に結合されることがある。
【０１１９】
上述した様々なハードウェアおよび方法実施形態は、リソグラフィパターン形成ツールまたはプロセスと共に、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、太陽光パネルなどの作製または製造に使用されることがある。必須ではないが、典型的には、そのようなツール／プロセスは、共通の製造施設で一緒に使用または実施される。
【０１２０】
被膜のリソグラフィパターン形成は、典型的には、以下のステップのいくつかまたは全てを含み、各ステップが、いくつかの使用可能なツールを用いて可能にされる。（１）スピンオンまたはスプレーオンツールを使用して、ワークピース、例えば窒化ケイ素被膜を上に有する基板にフォトレジストを塗布するステップ；（２）ホットプレートまたは炉または他の適切な硬化ツールを使用してフォトレジストを硬化するステップ；（３）ウェハステッパなどのツールを用いて可視光またはＵＶ光またはＸ線光でフォトレジストを露光するステップ；（４）ウェットベンチまたはスプレーディベロッパなどのツールを使用して、レジストを現像し、レジストを選択的に除去し、それによりレジストをパターン形成するステップ；（５）ドライエッチングまたはプラズマエッチングツールを使用することによって、下にある被膜またはワークピースにレジストパターンを転写するステップ；および（６）ＲＦまたはマイクロ波プラズマレジストストリッパなどのツールを使用してレジストを除去するステップ。いくつかの実施形態では、アッシャブルハードマスク層（例えば非晶質炭素層など）と、別の適切なハードマスク（例えば反射防止層など）とが、フォトレジストを塗布する前に堆積されることがある。
【０１２１】
本明細書で述べる構成および／または手法は、性質上例示にすぎず、多くの変形が可能であるので、これらの特定の実施形態または例は、限定的な意味とみなすべきではないことを理解されたい。本明細書で述べる特定のルーチンまたは方法は、多くの処理ストラテジのうちの１つまたは複数を表すことがある。したがって、例示される様々な作用は、例示される順序で、または他の順序で、または並行して行うことができ、あるいはいくつかの場合には省略されることもある。同様に、上述したプロセスの順序を変えることもできる。
【０１２２】
本開示の主題は、様々なプロセス、システム、および構成の新規の、さらにはまだ明らかでない全ての組合せおよび部分的組合せ、ならびに本明細書で開示される他の特徴、機能、作用、および／または特性、ならびにそれらのあらゆる均等形態を含む。
【０１２３】
実験：
実験的試験は、薄いＡＬＤベースのアンダーコートが、はるかに厚いＣＶＤベースのアンダーコートと同等の性能で金属汚染を最小限にすることができることを示している。さらに、ＡＬＤベースのアンダーコートは、ＣＶＤベースのアンダーコートよりもはるかに良く剥落に耐え、あるチャンバ洗浄操作から次のチャンバ洗浄操作までに反応チャンバ内でより多数の基板を処理できるようにし、それによりスループットを高める。ＡＬＤベースのアンダーコートは、ＣＶＤベースのアンダーコートよりも堆積に時間がかかるが、いくつかの実施形態では、ＡＬＤベースのアンダーコートのスループットに関連するいくつかの利点（例えば、ある洗浄操作から次の洗浄操作までの基板の数がより多いこと、チャンバの冷却を待機する必要がないこと、チャンバからＣＶＤ反応物を複数回フラッシュする必要がないこと、および／またはプレコーティング操作を行う必要がないこと）が、このより長いアンダーコート堆積時間を補って余りある。
【０１２４】
図７は、様々な堆積プロセス後の基板の表面上での様々な金属の濃度に関する表を示す。各場合に、ＡＬＤベースの酸化ケイ素の層を、約２５０Åの厚さで基板上に堆積した。列Ａに示される場合には、アンダーコートを有さない洗浄チャンバ内で基板上に被膜を堆積した。アンダーコートのないチャンバ内に堆積された被膜内で検出されるアルミニウムの濃度は、０．２４×１０10子／ｃｍ2とかなり高かった。銅および鉄も、検出可能な量で存在した。列Ｄに示される場合には、酸化物層を、約１μｍの厚さを有するＣＶＤベースの非ドープのケイ酸塩ガラスアンダーコートを有する基板上に堆積した。
【０１２５】
図７の列ＢおよびＣは、本明細書で述べるＡＬＤベースのアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜に関する。列Ｂでは、ＡＬＤベースのアンダーコートを約１０００Åの厚さ（０．１μｍ、列Ｄに表されるＣＶＤベースのアンダーコートの１０分の１の薄さ）に堆積し、列Ｃでは、ＡＬＤベースのアンダーコートを約２０００Åの厚さ（０．２μｍ、ＣＶＤベースのアンダーコートの５分の１の薄さ）に堆積した。どちらの被膜も、非常に少量の金属汚染を示した。どちらの被膜も、検出可能な量のアルミニウムまたは鉄を示さなかった。銅の濃度は、列Ａのアンダーコートなしの場合に比べて減少され、列ＤのＣＶＤベースのアンダーコートの場合とほぼ同程度に低かった。列Ｃの２０００Åの厚さのＡＬＤベースのアンダーコートは、列Ｂの１０００Åの厚さのＡＬＤベースのアンダーコートよりもいくぶん低い金属汚染を示した。
【０１２６】
図７の結果は、金属汚染の防止に関して、薄いＡＬＤベースのアンダーコートが、はるかに厚いＣＶＤベースのアンダーコートと同等に作用することができることを示唆する。
【０１２７】
図８は、２０００Åの厚さのＡＬＤベースの酸化ケイ素アンダーコートを有する反応チャンバ内、および２μｍの厚さのＣＶＤベースのＵＳＧアンダーコートを有する反応チャンバ内で堆積された被膜上で検出された様々なサイズの粒子の数を示す表である。各場合に、基板上に堆積された被膜は、２５０Åの厚さの酸化ケイ素被膜であった。ＡＬＤベースのアンダーコートは、以下の条件下で堆積した：チャンバ圧力１．８Ｔｏｒｒ、約１〜２ｍＬ／分の間で流れるＢＴＢＡＳの０．２秒の投与、次いで０．３秒のパージ、次いで約５００〜２５００Ｗ／ステーションの間のＲＦ出力での０．２５秒のプラズマ印加、およびその一方でのそれぞれ約１０ＳＬＭでの一緒に流れるＯ2およびＮ2Ｏの投与、次いで約０．１５秒間のＲＦ後のパージ。比較的大きい粒子（例えば、約０．１２μｍよりも大きい粒子）を考慮すると、どちらの被膜も、非常に良い（すなわち低い）粒子生成レベルを示した。比較的小さい粒子（例えば、約０．０５μｍよりも大きい粒子）を考慮すると、ＣＶＤベースのアンダーコートのある状態で堆積された被膜は、いくぶん良い粒子性能を示した。ＡＬＤベースの被膜は、小さい粒子サイズでより高い粒子生成を示したが、結果は依然として許容範囲内のレベルであった。
【０１２８】
図９は、図８と同様の表であるが、２つの異なるＡＬＤベースの方法に従って堆積されたアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜を比較する。各場合に、基板上の被膜は、約５０℃で、約２５０Åの厚さに堆積された酸化ケイ素であった。各場合におけるアンダーコートは、約２０００Åの厚さに堆積した。プロセスＡでは、アンダーコートを約２００Ｗ／ステーションのＲＦ出力レベルで堆積し、プロセスＢでは、アンダーコートを約１２５Ｗ／ステーションのＲＦ出力レベルで堆積した。
【０１２９】
図９に示される被膜はどちらも良好な粒子性能を示す。約０．０５μｍよりも大きい粒子サイズで、粒子性能は、どちらの場合にも優れたものであり、図８に示されるＣＶＤベースのアンダーコートを有するチャンバ内に堆積された被膜よりも低い粒子生成レベルを示した。これらの結果は、薄いＡＬＤベースのアンダーコートが、より厚いＣＶＤベースのアンダーコートと同等またはそれよりも良い粒子生成に対する耐性をもたらすことができることを示唆する。
【０１３０】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ図９のプロセスＡおよびプロセスＢに関して述べた被膜に関する粒子マップを示す。粒子マップは、基板表面上で検出される粒子の位置を示す。０．０４μｍよりも大きい粒子のみが示される。
【０１３１】
図１１は、ＡＬＤベースのアンダーコートを有する反応チャンバ内に堆積された被膜に関するウェハ毎の再現性／均一性を示す表である。この場合には、酸化ケイ素アンダーコートを、約２０００Åの厚さに堆積した。被膜は、約５０℃の温度で、約２６０Åの厚さに基板上に堆積した。合計２５個の基板を処理して試験した。ウェハ番号は、基板を処理した順序を表す。例えば、ウェハ番号１は、アンダーコートの堆積後に処理した最初の基板であり、ウェハ番号２５は、処理した最後の基板であった。報告された厚さは、堆積された特定の被膜の厚さに対応する。範囲は、被膜の最も厚い部分と被膜の最も薄い部分との差に対応する。％ＮＵ（１−σ）およびＲａｎｇｅ％（ハーフレンジ）は、異なる標準的な方法によって計算したときの被膜内の不均一性の度合いに関する。全体として、被膜は、０．１６％のウェハ毎の不均一性（ハーフレンジ）を示した。図１１での結果は、ＡＬＤベースのアンダーコートの使用が、優れたウェハ毎の再現性をもたらすことができることを示す。
【０１３２】
図１２は、２μｍの厚さのＣＶＤベースのアンダーコートの性能と２０００Å（０．２μｍの厚さ）のＡＬＤベースのアンダーコートの性能とを比較する表である。ＣＶＤベースのアンダーコートに関するわずか３．７μｍのチャンバ合計累積限度に対して、ＡＬＤベースのアンダーコートは、５μｍのチャンバ合計累積限度を実現することが可能であった。すなわち、被膜剥落が現れる前に、ＣＶＤベースのアンダーコート上よりもＡＬＤベースのアンダーコート上にかなり多くの被膜が堆積された。累積限度は、ＡＬＤベースのアンダーコートの場合に約３５％だけ高いが、ＣＶＤベースのアンダーコートの場合に累積限度に寄与する大半の累積は、厚いＣＶＤベースのアンダーコートの形成中に堆積される。すなわち、累積限度は約３５％だけ増加するが、連続する洗浄サイクル間で処理することができる基板の数は、２００％を超えて増加する。ＡＬＤベースのアンダーコートは、約７７０枚の基板を処理することが可能であり、ＣＶＤベースのアンダーコートは、約２５０枚の基板を処理することしか可能でなかった。上述したＮ2Ｏプラズマ加熱効果により、高価な基板上に堆積するためにチャンバが使用される前に、ＣＶＤベースのアンダーコートを有するチャンバ内で２０枚のダミーウェハが処理された。このダミーウェハ堆積は、反応チャンバの温度を望まれる安定な値に下げる一助となるように行われた。全体として、ＡＬＤベースのアンダーコートは、ＣＶＤベースのアンダーコートに比べて高いスループットをもたらした。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、アンダーコートは、アンダーコートが堆積された後に、基板上への被膜の堆積中に使用されるものとは異なるプラズマ特性（例えば、ＲＦ出力、ＲＦ時間、および／またはＲＦ周波数）で形成することができる。例えば、より低レベルのＲＦフラックスを使用して、より高いウェットエッチングレートを有する被膜（例えば、基板上のアンダーコートおよび／または被膜）を堆積することができる。図１３は、低ＲＦおよび高ＲＦの場合に関する堆積温度に対する、１００：１の水：ＨＦを用いた熱酸化物へのウェットエッチングレート比（ＷＥＲＲ）を示すグラフである。図１３に示されるように、より低いＲＦフラックスで堆積される被膜は、より高いウェットエッチングレートを示した。より高いウェットエッチングレートが望まれることがある１つの理由は、それが、被膜内でのより低い圧縮性の、より中立の応力に対応することである。図１４は、熱酸化物に対するウェットエッチングレート比と、被膜応力との関係を示すグラフを示す。図示されるように、より高いウェットエッチングレートを有するＡＬＤベースのＳｉＯ2被膜は、実質的に中立の応力を有し、より低いウェットエッチングレートを有するＡＬＤベースのＳｉＯ2被膜は、より高い圧縮応力を有する。ＲＦフラックスは、より低いＲＦ出力および／またはより短いＲＦ時間を使用することによって減少させることができる。さらに、いくつかの実施形態では、より高いレベルのＲＦフラックスを使用して、より低いウェットエッチングレートおよびより高い圧縮応力レベルを有する被膜（例えば基板上のアンダーコートおよび／または被膜）を堆積することができ、これは、いくつかの用途で望ましいことがある。
【０１３４】
いくつかの実施形態では、反応チャンバ上のアンダーコートは、反応チャンバ内の基板上への被膜の堆積中に使用されるものよりも低いＲＦフラックス（ＲＦ出力および／またはＲＦ時間）で堆積されることがある。他の実装形態では、反応チャンバ上のアンダーコートは、反応チャンバ内の基板上への被膜の堆積中に使用されるものよりも高いＲＦフラックス（ＲＦ出力および／またはＲＦ時間）で堆積されることがある。
【０１３５】
同様に、堆積されるときに、アンダーコートのウェットエッチングレートおよび応力を徐々に変えるために、アンダーコートの堆積中にＲＦフラックスを変えることができる。例えば、ＲＦフラックスは、ウェットエッチングレートを徐々に高め、アンダーコートの応力を徐々に減少させるために、アンダーコートの堆積中に減少させることができる。この徐々に進む応力減少は、被膜剥落および剥離を防止する一助となることがあり、それにより、チャンバが、ある洗浄操作から次の洗浄操作までにより高いチャンバ累積限度に達することを可能にする。
【０１３６】
さらに、堆積温度も、アンダーコートの堆積と基板上への被膜の堆積との間、またはアンダーコートの堆積中に変えることができる。図１３に戻ると、より低い堆積温度は、より高いウェットエッチングレート比、およびそれに対応してより中立の被膜をもたらす。逆に、より高い堆積温度は、より低いウェットエッチングレート比、およびより多くの圧縮被膜をもたらす。いくつかの実施形態では、アンダーコートは、チャンバ内の基板上に堆積される被膜よりも高い温度でチャンバ内に堆積される。他の実施形態では、アンダーコートは、チャンバ内の基板上に堆積される被膜よりも低い温度で堆積することができる。さらに他の実施形態では、アンダーコートは、反応チャンバ内の基板上に堆積される被膜と同じ温度で堆積される。また、上述したように、アンダーコートの堆積中に温度を変えることができる。例えば、アンダーコートの堆積中に温度が低下することがあり、徐々により中立になるアンダーコートを形成する。逆に、アンダーコートの堆積中に温度が上昇することもあり、徐々により圧縮性になるアンダーコートを形成する。これらの徐々に進む変化は、剥落および剥離を防止する一助となることがあり、また、洗浄プロセス間でより高いチャンバ累積限度にチャンバが達する一助となることがある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2015122486000001.pdf