(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン部品を製造する方法であって、
（ａ）シリコン成長プロセスサイクルを用いてシリコンサンプルを成長させ、前記プロセスが、
（ａ１）第１の不活性ガスを含む第１の不活性ガス雰囲気下で、第１の期間、シリコン成長を開始し、
（ａ２）還元性ガスを含む還元性ガス雰囲気下で、第２の期間、シリコン成長を継続し、
（ａ３）第２の不活性ガスを含む第２の不活性ガス雰囲気下で、第３の期間、シリコン成長を継続し、
（ａ４）前記シリコンサンプルの所望の特性が得られるまで、（ａ２）と（ａ３）のサイクルを十分な回数繰り返すことを含み、
（ｂ）前記シリコンサンプルを機械加工して、部品を形成し、
（ｃ）前記部品をアニーリングすることを含む方法。
【請求項２】
（ａ２）での前記還元性ガスが、水素（Ｈ２）、窒素と水素の混合物（Ｎ２／Ｈ２）、フッ化炭化水素類、フルオロアルカン類、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物及びＨ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物からなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の不活性ガスがアルゴンで、前記還元性ガスが、フォーミングガス、Ｈ２及びＨ２／ＣＯ２混合物からなる群から選択される請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の不活性ガスと前記第２の不活性ガスの雰囲気が同一であり、前記不活性ガスが、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン及びキセノンからなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項５】
（ａ１）と（ａ３）での圧力が、それぞれ３０〜５０ミリバールの間であり、（ａ２）での圧力が３０〜６０ミリバールの間である請求項４記載の方法。
【請求項６】
アニーリング（ｃ）が、
（ｃ１）前記シリコン部品を筺体中で第１の圧力の不活性ガスに曝露し、
（ｃ２）前記シリコン部品をアニーリング温度に加熱し、
（ｃ３）前記シリコン部品をアニーリング温度で第１の期間、維持し、
（ｃ４）第１の還元性ガスを導入して、前記不活性ガスを前記筺体から実質的にパージし、前記シリコン部品を第２の圧力の前記第１の還元性ガス下で、第２の期間、アニーリングし、
（ｃ５）前記シリコン部品を第２の圧力の前記第１の還元性ガスで冷却することを含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
シリコン部品を製造する方法であって、
（ａ）シリコンサンプルを成長し、
（ｂ）前記シリコンサンプルを機械加工して、部品を形成し、
（ｃ）前記シリコン部品をアニーリング温度に維持しながら、前記シリコン部品を少なくとも不活性ガスに第１の期間、曝露し、還元性ガスに第２の期間、曝露することにより前記シリコン部品を前記アニーリング温度でアニーリングすることを含む方法。
【請求項８】
前記不活性ガスが、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びキセノン（Ｘｅ）からなる群から選択され、前記還元性ガスが、水素（Ｈ２）、窒素と水素の混合物（Ｎ２／Ｈ２）、フッ化炭化水素類、フルオロアルカン類、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物及びＨ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物からなる群から選択される請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記アニーリング（ｃ）が、前記部品を前記不活性ガスに曝露する前に、窒素（Ｎ２）中で前記部品をアニーリングすることを含み、前記還元性ガスが、Ｈ２濃度が１０体積パーセント未満のＮ２／Ｈ２混合物である請求項７記載の方法。
【請求項１０】
シリコン部品をアニーリングする方法であって、
（ａ）シリコン部品を筺体内に配置し、
（ｂ）窒素ガスを前記筺体に導入し、
（ｃ）前記シリコン部品をアニーリング温度に上げて、前記シリコン部品を第１の期間、アニーリングし、
（ｄ）前記筺体内の前記窒素ガスを不活性ガスで置換して、前記シリコン部品を第２の期間、前記アニーリング温度でアニーリングし、
（ｅ）前記筺体内の前記不活性ガスを還元性ガスで置換して、前記シリコン部品を第３の期間、前記アニーリング温度でアニーリングし、
（ｆ）前記還元性ガス中で前記シリコン部品を周囲温度まで冷却することを含む方法。
【請求項１１】
前記還元性ガスが、水素（Ｈ２）、窒素と水素の混合物（Ｎ２／Ｈ２）、フッ化炭化水素類、フルオロアルカン類、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物及びＨ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物からなる群から選択され、前記還元性ガスが、水素濃度が１０体積パーセント未満のＮ２／Ｈ２混合物である請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
プラズマチャンバで用いるシリコン部品であって、フッ素含有プラズマに曝露した時の前記部品の浸食速度が１時間当たり２．４ミクロン未満であり、外周、内周及び内周に隣接した陥凹部分を有するカラーである部品。
【請求項１３】
前記部品が、以下の方法を用いて製造され、前記方法が
（ａ）シリコンサンプルを成長し、
（ｂ）前記シリコンサンプルを機械加工して、前記部品を形成し、
（ｃ）前記部品を窒素に第１の期間、不活性ガスに第２の期間、還元性ガスに第３の期間、順次曝露して、前記部品をアニーリングすることを含む請求項１２記載の部品。
【請求項１４】
プラズマプロセスチャンバであって、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体に配置され、その上に基板を支えるのに用いる支持台座と、
フッ素含有プラズマに曝露する時の浸食速度が１時間当たり２．４ミクロン未満であるポリシリコンカラーであって、前記支持台座周りに配置され、基板を囲むように構成されたポリシリコンカラーと、
前記チャンバ内でプラズマを形成する電源とを含み、
前記ポリシリコンが、以下の方法を用いて製造され、前記方法が、
（ａ）機械加工したポリシリコンカラーを提供し、
（ｂ）前記部品を窒素ガスに第１の期間、不活性ガスに第２の期間、還元性ガスに第３の期間、順次曝露することにより、前記機械加工したポリシリコンカラーをアニーリングすることを含むプラズマプロセスチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
（分野）
本発明の実施形態は、概して、部品の製造方法、特に、耐薬品性の改善された部品の製造方法に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
マイクロエレクトロニクス又は集積回路装置の製造には、通常、半導体、誘電体及び導電性基板上で、何百もの別々のステップを実行する必要のある複雑なプロセスシーケンスが含まれる。これらのプロセスステップとしては、酸化、拡散、イオン注入、薄膜堆積、洗浄、エッチング及びリソグラフィーが挙げられる。プラズマプロセスは、しばしば、薄膜堆積とエッチングに用いられ、プラズマチャンバで実施される。化学蒸着では、適切なプロセスガスに電圧を印加して反応種を発生させ、後続の化学反応により基板上に薄膜を形成する。プラズマエッチングでは、しばしば、前のリソグラフィーステップで形成したパターン化マスク層を通して、予め堆積した膜をプラズマ中の反応種に暴露する。反応種と堆積膜間の反応により、堆積した膜の除去又はエッチングがなされる。
【０００３】
チャンバ部品を、長期間プラズマ環境に暴露すると、プラズマ種との反応により劣化が起こり得る。このように、腐食速度が減少し、寿命の延びた代替の材料、又は部品の製造方法が必要とされている。
【概要】
【０００４】
シリコンサンプル成長の改善されたプロセス、シリコン部品アニーリングの改善されたプロセス、及び改善された成長プロセス又は改善されたアニーリングプロセスの少なくとも１つを含むシリコン部品の製造方法のそれぞれを提供する。本発明の実施形態により製造されたシリコン部品は、耐食性が増しており、特に、プラズマ又は他の反応性環境での使用に適する。
【０００５】
本発明の一実施形態は、（ａ）シリコン成長プロセスサイクルを用いてシリコンサンプルを提供し、（ｂ）シリコンサンプルを機械加工して、部品を形成し、（ｃ）部品をアニーリングすることを含むシリコン部品を製造する方法を提供する。本実施形態のシリコン成長プロセスは、更に、（ａ１）第１の不活性ガスの雰囲気下で、第１の期間、シリコン成長を開始し、（ａ２）還元性ガス雰囲気下で、第２の期間、シリコン成長を継続し、（ａ３）第２の不活性ガスの雰囲気下で、第３の期間、シリコン成長を継続し、（ａ４）シリコンサンプルの所望の特性が得られるまで、（ａ２）と（ａ３）のサイクルを十分な回数繰り返すことを含む。
【０００６】
他の実施形態は、（ａ）シリコンサンプルを成長し、（ｂ）シリコンサンプルを機械加工して、部品を形成し、（ｃ）部品を少なくとも不活性ガスに第１の期間、暴露し、還元性ガスに第２の期間、暴露することによりアニーリングすることを含むシリコン部品を製造する方法を提供する。
【０００７】
他の実施形態は、（ａ）シリコン部品を筺体に提供し、（ｂ）窒素ガスを筺体に導入し、（ｃ）筺体内の温度をアニーリング温度に上げて、部品を第１の期間、アニーリングし、（ｄ）筺体内の窒素を不活性ガスで置換して、部品を第２の期間、アニーリングし、（ｅ）筺体内の不活性ガスを還元性ガスで置換して、部品を第３の期間、アニーリングし、（ｆ）温度を下げて、還元性ガス中で部品を冷却することを含むシリコン部品をアニーリングする方法を提供する。
【０００８】
他の実施形態は、プラズマチャンバで用いるシリコン部品を提供し、その部品は、フッ素含有プラズマに暴露した時の浸食速度が１時間当たり約２．４ミクロン未満である。
【０００９】
本発明の更なる他の実施形態は、チャンバ本体と、チャンバ本体に配置され、その上に基板を支えるのに用いる支持台座と、ポリシリコンカラーであって、支持台座周りに配置され、基板を囲むように構成されたポリシリコンカラーと、チャンバ内でプラズマを形成する電源とを含むプラズマプロセスチャンバを提供する。シリコンカラーは、（ａ）機械加工したシリコンカラーを提供し、（ｂ）部品を窒素ガスに第１の期間、不活性ガスに第２の期間、還元性ガスに第３の期間、順次暴露することにより、機械加工したカラーをアニーリングすることを含む方法を用いて製造される。
【詳細な説明】
【００１０】
本発明の実施形態は、応力の減少と耐薬品性の増強のような改善された特性を有するシリコン製部品の製造方法を提供する。ここで用いるシリコンは、単結晶シリコンとポリシリコンの両者を含む。本発明の改善されたシリコン成長プロセス、又は本発明の改善された機械加工後アニーリングプロセスの少なくとも１つを含む方法を用いて、改善されたシリコン部品を製造することができる。これらの改善されたプロセスを、単独、又は互いに組み合わせて用いると、シリコン結晶又は製造部品の特性を改善することもできる。
【００１１】
図１に、これらの改善されたシリコン部品を製造する典型的な方法１００の一実施形態を示す。方法１００は、ボックス１０２で開始され、シリコンは、例えば、炉中で成長する。このシリコン成長プロセスは、従来のプロセスでも、本発明の実施形態による改善された成長プロセスでも良い。次いで、ボックス１０４に示すように、この成長プロセスのシリコンサンプルを機械加工して部品を形成する。ボックス１０６で、従来のプロセス、又は本発明の実施形態による改善されたアニーリングプロセスを用いて、シリコン部品をアニーリングする。プロセスの選択は、ボックス１０２で採用した選択による。例えば、従来の成長プロセスを用いた場合には、次いで、改善されたアニーリングプロセスを用いる。しかしながら、改善された成長プロセスを用いた場合には、次いで、従来又は改善されたアニーリングプロセスのいずれかを用いても良い。
【００１２】
１つの従来のシリコン成長プロセスは、チョクラルスキープロセスであり、その詳細は、例えば、アブロジモブら（Ａｂｒｏｓｉｍｏｖ  ｅｔ  ａｌ．）の「シリコン単結晶のチョクラルスキー成長（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｓｉ−ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌｓ）」、ジャーナルオブクリスタルグロース（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ）、１７４巻、１号、１９９７年４月、１８２〜１８６頁（５）にある。他の適切なプロセスを用いてシリコンを成長させても良いものと考えられる。
【００１３】
変形の成長プロセス２００の一実施形態を、図２に示す。プロセス１００は、ボックス２０２で始まり、閉鎖炉又は筺体内で静的な不活性ガス雰囲気下に、シリコン種結晶を用いる従来のプロセスのような条件で、シリコンの成長が始まる。例えば、第１の圧力Ｐ１、約３０ミリバールと約５０ミリバールの間で、炉温度を摂氏約１５００度と１９００度（℃）の間として、アルゴン（Ａｒ）を用いても良い。第１の期間、例えば、約２時間から約１２時間の間、この条件下でシリコンの成長を継続する。
【００１４】
ボックス２０４で、第２のガスを炉に導入する。第２のガスは還元性ガスで、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）と水素の混合物（Ｎ２／Ｈ２）、式中のｘ、ｙ及びｚが少なくとも１に等しい整数であるフッ化炭化水素（ＣｘＨｙＦｚ）、フルオロアルカン（ＣｘＦｚ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物及びＨ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物から選べる。このＮ２／Ｈ２混合物は、Ｈ２濃度が約１０体積パーセントまでの、一般的に、フォーミングガスとして知られる組成を含んでいても良い。一実施形態において、第２のガスは、Ｈ２濃度が約６体積パーセントのフォーミングガスである。ボックス２０２からの不活性ガスを、ボックス２０４において、第２のガスの添加により、炉からパージする。
【００１５】
第３のガス、通常、不活性ガスを、ボックス２０４での還元性ガスと共に炉に導入することができる。一実施形態において、第２と第３のガスを、炉導入前に、予め混合しておく。第３のガスとしては、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びキセノン（Ｘｅ）が挙げられる。
【００１６】
２０４に記載のプロセス時の圧力Ｐ２は、約３０ミリバールから約６０ミリバールの範囲内に保ち、約２時間から約１２時間に及ぶ第２の期間、シリコンの成長を継続する。一実施形態において、その圧力は約４０ミリバールから約５０ミリバールである。この成長時の不活性ガスに対する還元性ガスの比は、約２体積％から約２０体積％の範囲である。不活性ガスと還元性ガス環境が、シリコンサンプルから酸素の除去を助け、その結果、サンプルの特性が改善される。
【００１７】
炉中のガスをパージし、ボックス２０４で第２の不活性ガスで置換するが、このガスはボックス２０２に関して記載のものと同一でも、異なっても良い。Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、及びＸｅのような不活性ガスが、第２の不活性ガスとしての使用に適する。一実施形態において、第２の不活性ガスは、ボックス２０２に関して記載のものと同一であり、従来の圧力条件、即ち、約３０ミリバールから約５０ミリバールを用いる。この条件下で、約２時間から約１２時間に及ぶ第３の期間、シリコンの成長を継続する。
【００１８】
次いで、ボックス２０２とボックス２０４に関して記載のプロセスを、ボックス２０６で、所望の材料特性と微細構造が得られるまで、数回繰り返す。酸素が低減したクラスター、転位密度の低下（例えば、１平方センチメートル当たり約１０１６未満）、又は粒度均一性の改善（例えば、粒度分布約３％未満）のような改善された特性は、耐食性の増した部品の形成に有益である。一実施形態において、約３〜５回のサイクルが使用できる。ただし、特定のサンプル要件によっては、他のサイクル回数が使用できる。
【００１９】
次に、成長プロセス２００を用いて製造されたシリコンサンプルを、機械加工して、シリコン部品を形成する。機械加工後、この部品を、処理又はアニーリングする。このアニーリングプロセス３００の一実施形態を図３に示す。
【００２０】
アニーリングプロセス３００は、ボックス３０２で、シリコン部品を炉又は筺体に配置して開始される。第１のガス、例えば、窒素（Ｎ２）を、ボックス３０４で、約１００ミリバールから約１０００ミリバールの範囲の第１の圧力で、この筺体に導入する。
【００２１】
ボックス３０６で、この筺体の温度を、第１の温度、例えば、室温から、アニーリング温度と呼ばれる第２の温度に上げる。アニーリング温度は、摂氏約１００度から約５００度（℃）の範囲で良い。加熱速度は、部品に対する熱応力を最小に抑えるように十分遅いが、適度な処理量を提供するには十分に早いものを選ぶ。例えば、加熱速度は、１分間当たり摂氏約２０度から約５０度（℃／分）の範囲が、多くの用途に適している。部品はアニーリング温度で、約１時間から約５時間に及ぶ第１の期間、維持する。
【００２２】
ボックス３０８で、不活性ガスを導入し、Ｎ２を筺体から実質的にパージする。サンプルを、ボックス３０４に関して記載したのと同じ圧力で不活性ガスに暴露し、約２時間から約７２時間に及ぶ第２の期間、アニーリングする。一実施形態において、不活性ガスはＡｒである。Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、及びＸｅのような他の不活性ガスも又使用できる。
【００２３】
ボックス３１０で、還元性ガスを導入し、ボックス３０８からの不活性ガスを筺体から実質的にパージする。シリコン部品を、ボックス３０８に関して記載のプロセスで用いたのと同じ圧力と温度で、約２時間から約７２時間に及ぶ第３の期間、還元性ガスに暴露する。一実施形態において、還元性ガスは、Ｎ２とＨ２の混合物、例えば、Ｈ２濃度が約１０体積パーセント未満、好ましくは、約６体積パーセント未満のフォーミングガスである。他の還元性ガス、例えば、Ｈ２、Ｎ２／Ｈ２混合物、ＣｘＨｙＦｚ、ＣｘＦｚ（式中、ｘ、ｙ及びｚは、少なくとも１に等しい整数）、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ２／ＣＯ２混合物、ＣＯ／ＣＯ２混合物及びＨ２／ＣＯ／ＣＯ２混合物も又使用できる。
【００２４】
ボックス３１２で、温度を約２時間から約５０時間にわたって下げ、アニーリングした部品を室温のような第３の温度に徐々に冷却する。この冷却期間中、還元性ガス雰囲気をボックス３１０に関して記載したのと同じ圧力で、定圧条件に維持する。ボックス３０６に関して記載の加熱プロセスと同様に、部品を制御された速度で冷却し、過度に早い冷却だと起こり得る熱応力を最小限に抑える。例えば、約２０℃／分から約５０℃／分の冷却速度が使用できる。
【００２５】
ボックス３０６とボックス３１２に関して記載のプロセス時の上昇加熱速度と下降冷却速度は、不均一な熱膨張又は熱収縮で生じ得る応力を最小に抑えるのに十分遅いが、実際的なプロセス処理量を提供するに十分な早さで制御する。特定の上昇時間と下降時間は又、特定の部品によって異なる。例えば、部品の大きさ、形状、体積対表面積比、熱膨張係数や熱容量のような熱特性が、適切な加熱速度又は冷却速度を決めるにあたって考慮される因子である。
【００２６】
アニーリングプロセスの他の実施形態では、ボックス３０４に関して記載のプロセスで用いる第１のガスは、とりわけ（Ｎ２ではなく）Ａｒのような不活性ガスでも良い。この場合には、図３に示すボックス３０８に関して記載のプロセスは省略しても良い。即ち、ボックス３０４とボックス３０６の不活性ガス（Ｎ２の代わりの）中で部品をアニーリングした後、プロセスはボックス３１０に進み、不活性ガスを更にアニーリングするために還元性ガスで置換する。
【００２７】
アニーリング後、この部品は、必要であれば、更なる処理に進んで、使用又は取り付け用の部品を作成することができる。
【００２８】
本発明の実施形態を用いて製造した幾つかのシリコン部品に関して、浸食の比較試験を行った。本発明の様々な実施形態により、異なる条件下で成長し、本発明の一実施形態によりアニーリングしたシリコンサンプルで試験用部品を作成した。反応性雰囲気、例えば、フッ素ベースのプラズマに暴露した前後で部品厚さを測定して、浸食（又は腐食）速度を求めた。
【００２９】
本発明の実施形態を用いて製造したシリコン部品は、従来の成長及びアニーリングプロセスにより製造したシリコン部品に比べ、約４パーセントから約２４パーセントの耐浸食性の改善、又は浸食速度の減少を示す結果が示された。浸食速度（フッ素含有プラズマへの暴露に対する）は、従来のサンプルでの約２．８μｍ／時に比べ、多くのサンプルで、１時間当たり約２．４ミクロン（μｍ／時）未満が得られ、約２．２μｍ／時まで低下した。
【００３０】
本発明の実施形態を用いて、様々な用途のシリコン部品を製造することができる。これらの改善された部品は、プラズマプロセスで遭遇するような腐食性環境での使用にも適する。種々のプラズマ蒸着チャンバ及びエッチングチャンバ、中でも特に、センチュラ（登録商標）（ＣＥＮＴＵＲＡ）システムのような半導体ウエハー処理システムの一部であるイネーブラ（登録商標）（ＥＮＡＢＬＥＲ）エッチングチャンバ、プロデューサー（登録商標）（ＰＲＯＤＵＣＥＲ）エッチングチャンバ、イーマックス（登録商標）（ｅＭａｘ）エッチングチャンバのような誘電型エッチングチャンバは、ここに開示された教示の恩恵を受ける。これらは全て、カルフォルニア州（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）、サンタクララ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ）のアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）から入手可能なものである。イネーブラ（登録商標）（ＥＮＡＢＬＥＲ）チャンバの詳細は、米国特許第６，８５３，１４１号「プラズマ磁気制御による容量結合プラズマ反応器（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）」に開示されている。他メーカーの物も含め、他のプラズマ反応器を用いても、本発明の恩恵を受けられるものと考えられる。
【００３１】
図４に、本発明の実施形態の恩恵を受け得る典型的なプラズマプロセスチャンバ４０２の一実施形態の概略断面図を示す。ここに示す反応器の実施形態は、例示のためであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３２】
本実施形態では、チャンバ４０２を基板４１４のプラズマ処理、例えば、エッチングに用いる。ガス拡散器４３２を用いてプロセスの均一性を調整するが、ガス拡散器は、非対称な処理、即ち、基板中心に対し対称でない処理結果の原因となるコンダクタンス、又は他のチャンバの属性を補正できるように設計する。
【００３３】
一実施形態において、チャンバ４０２は、導電性のチャンバ壁４３０と底４０８を有する真空チャンバ本体４１０を含む。チャンバ壁４３０を電気接地４３４に連結する。蓋４７０をチャンバ壁４３０上に配置し、チャンバ本体４１０内に規定した内容積部４７８を密閉する。少なくとも１つのソレノイド部分４１２を、チャンバ壁４３０の外側に配置する。少なくとも５Ｖを発生できるＤＣ電源４５４により、１つ又は複数のソレノイド４１２に選択的な電圧をかけ、プロセスチャンバ４０２内に形成されるプラズマプロセス用の制御ノブを与えることができる。
【００３４】
セラミックライナ４３１を、内側容積部４７８内に配置し、チャンバ４０２の洗浄を容易にする。エッチングプロセスでの副産物と残渣を、選択した間隔でライナ４３１から容易に除去することができる。
【００３５】
基板支持台座４１６を、ガス拡散器４３２下のプロセスチャンバ４０２の底４０８上に配置する。プロセス領域４８０を、基板支持台座４１６と拡散器４３２間の内側容積部４７８内に規定する。基板支持台座４１６は、処理時にガス拡散器４３２下の台座４１６の表面４４０上に、基板４１４を保持するための静電チャック４２６を含んでいても良い。静電チャック４２６は、ＤＣ電源４２０により制御する。
【００３６】
一実施形態において、カラー５００を、台座４１６及び基板４１４の外周の周りに配置する。一実施形態において、カラー５００は、本発明の実施形態により製造されたシリコン部品であり、従来のプロセスを用いて製造された他の部品に比べ、改善された耐食性を示し、それにより基板処理時の台座４１６の損傷を防ぐ。カラー５００については、図５Ａ〜５Ｂとの関連で以下に更に詳細に述べる。
【００３７】
支持台座４１６は、マッチング回路４２４によりＲＦバイアス源４２２と連結できる。バイアス源４２２は、通常、５０ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの可変周波数と、０ワットと５０００ワットの間の出力を有するＲＦ信号を発生できる。バイアス源４２２は、任意で、ＤＣ供給源又はパルス変調のＤＣ供給源でも良い。
【００３８】
支持台座４１６は又、内側温度制御区域４７４と外側温度制御区域４７６を含んでも良い。各区域４７４、４７６は、抵抗性ヒーター又は冷媒循環用導管のような少なくとも１つの温度制御装置を含むことで、台座上に配置した基板の温度勾配を径方向に制御できる。
【００３９】
チャンバ４０２内部は、高真空の容器であり、チャンバ壁４３０及び／又はチャンバ底４０８を通してできた排気口４３５を通して真空ポンプ４３６と連結している。排気口４３５に配置された絞り弁４２７を、真空ポンプ４３６と一緒に用いて、プロセスチャンバ４０２内部の圧力を制御する。チャンバ本体４１０内側容積部４７８内の排気口４３５と、他の流量制限部の位置は、プロセスチャンバ４０２内のコンダクタンスとガス流量分布に大きく影響する。
【００４０】
ガス拡散器４３２は導管を備え、それを通して少なくとも１つのプロセスガスを、プロセス領域４８０に導入する。一実施形態において、ガス拡散器４３２は、プロセスガスを領域４８０に非対称に提供し、他のチャンバ構成部品（即ち、排気口の位置、基板支持台座、又は他のチャンバ構成部品の形状）に起因して起こる上述のコンダクタンスとガス流量分布の調整に用いることで、ガスと種の流量が均一な分布、又は選択した分布で基板に送られる。更に、ガス拡散器４３２を用いて、基板４１４（台座４１６上に同心状に配置）の中心線に対してプラズマを配置できる。その結果、ガス拡散器４３２の構成を選択して、プロセスの均一性を改善したり、或いは、所定の補正をした処理結果を得られる。例えば、ガス拡散器４３２の構成を選択して、チャンバのコンダクタンスを補正するように、基板支持台座４１６上のプロセス領域４８０にガスの流れが入るようにすることができる。これは、ガスを非対称にプロセスチャンバに送るような構成のガス拡散器４３２により達成でき、処理時のプラズマ位置に対するチャンバのコンダクタンス、及び／又は基板表面に対するイオン及び／又は反応種の送達に及ぼす非対称の影響を補正する。
【００４１】
図４に実例で示した一実施形態において、ガス拡散器４３２は、少なくとも２つのガス分布器４６０、４６２、取り付け板４２８及びガス分布板４６４を含む。ガス分布器４６０、４６２を、プロセスチャンバ４０２の蓋４７０を通して１つ以上のガスパネル４３８と連結し、又取り付け板４２８又はガス分布板４６４の内の少なくとも１つと連結する。ガス分布器４６０、４６２を通るガス流量は独立に制御できる。ガス分布器４６０、４６２は、単一のガスパネル４３８と連結するように示したが、ガス分布器４６０、４６２は、１つ以上の共有及び／又は別個のガス供給源と連結しても良いものと考えられる。ガスパネル４３８から供給のガスは、板４２８、４６４間に規定された領域４７２に送り、次いで、ガス分布板１６４を通してできた複数の開口部４６８からプロセス領域４８０に出る。
【００４２】
取り付け板４２８を、支持台座４１６の反対側の蓋４７０に連結する。ＲＦ導電材料から製造するか、又はそれで覆った取り付け板４２８を、インピーダンス変成器４１９（例えば、四分の一波長整合スタブ）を通して、ＲＦ供給源４１８と連結する。この供給源４１８は、通常、約４２８ＭＨｚの可変周波数と約０ワットから２０００ワットの出力を有するＲＦ波信号を発生することができる。取り付け板４２８及び／又はガス分布板１６４は、ＲＦ供給源４１８により動力が供給され、プロセス領域４８０中のプロセスガスで生じるプラズマを維持する。
【００４３】
図５Ａ〜５Ｂは、シリコンカラー５００の一実施形態の概略図であり、図４のチャンバ４０２で使用できる。図５Ａに、台座４１６と基板４１４周りに配置したカラー５００の拡大図を示す。一実施形態において、カラー５００は、ポリシリコンのリングである。カラー５００は、当業者には周知の種々の方法で、台座４１６に取り付けることができる。シリコンカラー５００を、基板４１４、例えば、シリコンウエハーの直ぐ近くで、その周りに備えることで、中心から端部への均一性のようなプロセスの均一性が改善できる。シリコンカラー５００が基板４１４近くのプラズマ又は電気的環境を修正することで、この改善が生ずると考えられる。
【００４４】
図５Ｂに、図５Ａに示したカラー５００の平面図を示す。カラー５００は外周５０２と内周５０４を有する。一実施形態において、カラー５００は約１２インチの内径と、約１３インチの外径を有する。図５Ａの断面図に示すように、カラー５００は又内周５０４に隣接した陥凹部分５０６を有する。これは、基板を収容するような大きさにする。
【００４５】
図６は、図４のチャンバでの使用に適した典型的なシリコンカラー６００の他の実施形態の部分断面図である。カラー６００は、通常、上述の本発明の実施形態によりシリコンから製造され、外周６０２、内周６０４及び陥凹部分６０６を含む。陥凹部分６０６は、通常、覆いリング６１２を支えるように構成する。覆いリング６１２を更に基板支持表面６１８下で外向きに延びた台座６１４の棚６１６上に支え、処理時に基板４１４をこの表面上に置く。覆いリング６１２は、本発明の実施形態により、シリコン、又は石英のような他の適した材料から製造することができる。支持表面６１８は、基板４１４の外縁が覆いリング６１２の内側部分に覆い被さるように構成する。
【００４６】
本発明の実施形態により製造されたカラー５００、６００のようなシリコン部品は、形態や微細構造のような特性の改善がみられ、プラズマガスによる腐食に対する抵抗の増強、機械応力の減少、及び粒子発生の減少をもたらす。
【００４７】
上記の実施例と説明では、プラズマチャンバ用シリコン部品の製造に着目したが、本発明の１つ以上の実施形態は又、異なる用途のために種々の材料でできた他部品にも適用できる。例えば、本発明のアニーリングプロセスは、セラミック類、金属類、誘電体類、合金類等のような材料でできた部品にも適用することができる。特定の用途によっては、シリコンコート部品のような被覆部品も又、本発明のアニーリングプロセスの利益を得ることができる。
【００４８】
上記は本発明の実施形態に係るものであるが、本発明の他の更なる実施形態が、その基本的範囲を逸脱することなしに創作でき、その範囲は特許請求の範囲により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本発明の上述した構成をより詳しく理解できるように、添付図面に示した実施形態を参照して、上に簡単に要約した本発明をより詳細に説明する。しかしながら、この添付図面は本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、その範囲を限定するものとは解釈されず、本発明はその他の等しく有効な実施形態も含み得ることに留意すべきである。
【００５０】
【図１】シリコン部品を製造する方法の一実施形態を示す図である。
【図２】シリコン成長プロセスの一実施形態を示す図である。
【図３】シリコン部品のアニーリングプロセスの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態が役立つ典型的なプラズマエッチングチャンバの一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】図４のチャンバでの使用に適した典型的なシリコンカラーの一実施形態の概略断面図である。
【図５Ｂ】シリコンカラーの一実施形態の平面図である。
【図６】図４のチャンバでの使用に適した典型的なシリコンカラーの他の実施形態を示す図である。
【００５１】
理解を容易にするために、可能な場合には、同一参照数字を用いて、図面で共通する同一要素を示した。一実施形態の要素と構成は、更に列挙することなく、他の実施形態に有益に組み込まれるものと考えられる。
【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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