(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体処理のためのガス送出システムを提供する。【解決手段】基板処理用チャンバのガス分配用リング内に挿入可能であり、チャンバ内部でシールド可能である交換可能なガスノズルは、細長いセラミック体を有し、ガスの流れをチャンバ内に向けるチャネルを有するセラミック体は、ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部、熱シールドを受容する第２外側螺合部を含む。チャネルは、ガス分配用リングからガスを受容する入口と、チャンバにガスを放出するピンホール出口を有する。熱シールドは、中空部材を有し、中空部材は、ノズルと結合するように構成され、ノズルの少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する。中空部材は、ノズルの出口の末端で突き出た拡張部と、ノズル出口を通って処理ガスが流れる熱シールド開口と、を有する。【選択図】図４Ｂ
0003111544.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板処理用チャンバのガス分配用リングに挿入可能であり、前記チャンバ内部でシールド可能な交換可能なガスノズルであって：
前記ガスの流れを前記チャンバ内に向ける為にチャネルを有する細長いセラミック体であって、前記セラミック体は、前記ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部と、熱シールドを受容する第２外側螺合部とを備え、前記チャネルは、前記ガス分配用リングから前記ガスを受容する入口と、前記チャンバ内に前記ガスを放出する為に前記チャネルの端部にピンホール出口とを備える、前記セラミック体、
を備える、前記ガスノズル。
【請求項２】
前記ピンホール出口は、直径ｄoを有し、前記第２外側螺合部と前記ピンホール出口との間の距離ｄｓｔは、約９０ｄoから１４０ｄoである、請求項１記載のノズル。
【請求項３】
前記直径ｄoは、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍである、請求項２記載のノズル。
【請求項４】
前記距離ｄｓｔは、約３０ｍｍから約５５ｍｍである、請求項２記載のノズル。
【請求項５】
前記セラミック体は、酸化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のノズル。
【請求項６】
前記セラミック体は、窒化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のノズル。
【請求項７】
前記セラミック体は、前記ピンホールに対し約３５°から約４５°の角度でテーパが形成されている、請求項１記載のノズル。
【請求項８】
前記第２外側螺合部に取り付けられた熱シールドを更に備える、請求項１記載のノズル。
【請求項９】
基板処理用チャンバの為の、シールドされたガスノズルであって：
（ａ）ガスの流れを前記チャンバ内に向ける為にチャネルを有する細長いセラミック体であって、前記セラミック体は、前記ガス分配用リングと係合する第１外側螺合部と、熱シールドを受容する第２外側螺合部とを備え、前記チャネルは、前記ガス分配用リングから前記ガスを受容する入口と、前記チャンバ内に前記ガスを放出する為に前記チャネルの端部にピンホール出口とを備える、前記セラミック体と；
（ｂ）前記セラミック体と結合されるように構成され、前記セラミック体の少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する中空部材であって、前記ピンホール出口の末端で突出し、前記ピンホール出口を通って前記処理ガスが流れる為の熱シールド開口を含む拡張部を有する、前記中空部材と；
を備える、前記ノズル。
【請求項１０】
前記ピンホール出口は、直径ｄoを有し、前記第２外側螺合部と前記ピンホール出口との間の距離ｄｓｔは、約９０ｄoから１４０ｄoである、請求項１記載のノズル。
【請求項１１】
請求項３の熱シールドであって、前記中空部材は、円筒状であり、前記中空部材の厚さより小さな量だけ前記セラミック体の外側横断面より大きな内側横断面を有する、前記熱シールド。
【請求項１２】
請求項３の熱シールドであって、前記中空部材の拡張部は、前記セラミック体の半径と前記セラミック体の直径との間の距離だけ前記ピンホール出口の末端で突出するような大きさになっている、前記熱シールド。
【請求項１３】
前記セラミック体と中空部材は、酸化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のシールドされたガスノズル。
【請求項１４】
前記セラミック体と前記中空部材は、窒化アルミニウムから構成されている、請求項１記載のシールドされたガスノズル。
【考案の詳細な説明】
【相互参照】
【０００１】
本願は、Gondhalekar 氏等に対する、２００３年７月２８日に出願された、"Gas Delivery System for Semiconductor Processing"という名称の、第１０／６３０，９８９号の一部継続出願であり、Gondhalekar 氏等に対する、２００2年9月13日に出願された、"Gas Delivery System for Semiconductor Processing"という名称の、第６０／４１０３５３号の米国仮出願を基礎とし、その利益を主張する。これら両方の出願は、それらの全体が参考として本願に組み込まれている。
【背景】
【０００２】
本考案は、全般的に半導体処理の為のガス送出システムに関する。
【０００３】
集積回路（ＩＣ）の製造は、処理用チャンバ内の基板上で多くの処理を実行することに関係し、基板上の層の堆積、基板におけるギャップのエッチング、ギャップの埋め込みを含む。通常、処理用チャンバは、チャンバ内に伸びるノズルを有するガス分配装置、ガスエナジャイザ、ガスを除去する為の排気ポートを備える。ガスエナジャイザは、バイアス電力が印加される電極、又は、ソース電力が印加されるアンテナを含んでもよい。周期的に、基板処理サイクル間で、チャンバの内部表面が洗浄処理で洗浄され、チャンバコンポーネントや表面に形成する蓄積された処理残留物を除去する。
【０００４】
化学気相堆積（ＣＶＤ）は、半導体産業で使用されるガス処理であり、基板上に材料を堆積する。一部の高濃度プラズマ（ＨＤＰ）増強ＣＶＤ処理は、表面に対し垂直に近い角度で、或いは、基板表面の指向性バイアスにより基板に対し好ましい角度で、負にバイアスされた基板上に正に帯電されたプラズマイオンを引きつけることにより、堆積を強化する為に、高周波発生プラズマ（例えば、ＲＦプラズマ）の使用を介するイオン発生と共にガスを使用する。高いＲＦ電力ＨＤＰ−ＣＶＤ処理は、特に、約９０ｎｍ以下の幅、少なくとも約４のアスペクト比を有するギャップに対し、改善されたギャップの充填を生じる。例えば、ソースＲＦ電力は、２００ｍｍ基板を処理する為に少なくとも約１０ｋＷ、３００ｍｍ基板を処理する為に少なくとも１２ｋＷである。
【０００５】
しかし、ＣＶＤ処理におけるギャップ充填に使用される、より高いＲＦ電力は、チャンバ内の粒子発生を増加させる。これは、より高いエネルギを有するプラズマ種は、チャンバ内の内部表面への衝突、その蓄積堆積物（特に、ガス分配装置のノズル）からフレーキングを生じさせるからである。剥がれた粒子は、基板上に落ち、その歩留まりを減少させる。全基板の処理後に行われるプラズマ洗浄処理によるチャンバ表面の洗浄は、処理残留物の蓄積を減少させることができるので、良好な歩留まりを与える。しかし、各処理サイクル間の余分な洗浄ステップは、チャンバ停止時間が増え、資本組入れコストを不都合にも増加させる。
【０００６】
そのため、ＣＶＤ処理のような処理における高いＲＦ電力を許容できる能力のある処理用チャンバを有することが望ましい。また、チャンバにおいて過剰な残留物を発生させないガス分配装置を有することが望ましい。さらに、各洗浄サイクル間の基板処理サイクルの数を最大にし、より効率良くチャンバを利用することが望ましい。
【概要】
【０００７】
交換可能なガスノズルは、基板処理用チャンバの分配用リング内に挿入可能であり、チャンバ内でシールドされることが可能である。交換可能なガスノズルは、細長いセラミック体を有し、このセラミック体は、チャンバ内にガスの流れを向ける為にチャネルを有する。セラミック体は、ガス分配用リングと係合する第１外側螺合と、熱シールドを受容する為の第２外側螺合とを含む。チャネルは、ガス分配用リングからガスを受容する為に入口、そのガスをチャンバ内に放出する為にピンホール出口を有する。
【０００８】
他の実施形態において、熱シールドは、また、チャンバ内に伸びるノズルをシールドする為にも提供される。熱シールドは、ノズルに結合されるように構成された中空部材を有する。中空部材は、ノズルの少なくとも一部の周りに配置されるのに十分に大きな内側寸法を有する。また、中空部材は、ノズルの出口の末端部で突き出る拡張部と、ノズルの出口から処理ガスが貫通して流れる為の熱シールド開口と、を有する。
【説明】
【０００９】
図１は、内部で基板上に誘電層が堆積可能なＨＤＰ−ＣＶＤ型システム１０のような高密度プラズマ化学気相堆積の実施例を例示する。システム１０は、チャンバ１３、真空システム７０、ソースプラズマシステム８０Ａ、バイアスプラズマシステム８０Ｂ、ガス供給システム３３、リモートプラズマ洗浄システム５０を含む。チャンバ１３の上部は、セラミック材（例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化アルミニウム、又はアルミニウムのような金属）で形成された直線壁またはドーム形が可能な天井部１４を有する。天井部１４は、プラズマ処理領域１６の上部境界を画成する。プラズマ処理領域１６は、基板１７の上部表面及び基板支持体１８により底部が画成されている。
【００１０】
ヒータプレート２３及びコールドプレート２４は、天井部１４の上に置かれ、天井部１４と熱的に結合する。ヒータプレート２３とコールドプレート２４は、天井部の温度制御を約１００℃から約２００℃の範囲にわたり±１０℃内で許容する。これにより、様々な処理に対する天井温度が最適化される。例えば、堆積処理に対する温度より洗浄又はエッチング処理に対し、高温で天井部を維持することが望ましい場合がある。天井部の温度の正確な制御は、また、チャンバ内のフレークや粒子数を減少させ、堆積された層と基板間の付着を改善する。
【００１１】
一般的に、プラズマに晒すことにより、基板支持体８上に位置決めされた基板を加熱する。基板支持体１８は、基板の裏側に熱伝達ガス（時々、裏側冷却ガスと言う。）を供給可能な内側通路及び外側通路（図示せず）を含む。
【００１２】
チャンバ１３の下部は、本体部材２２を含み、本体部材２２は、真空システムにチャンバを接合する。基板支持体１８のベース部分２１は、本体部材２２上に取り付けられ、本体部材２２内部で連続した内側表面を形成する。チャンバ１３の側部の挿入／除去用開口（図示せず）を通って、ロボットブレード（図示せず）により、基板が内外に移送される。リフトピン（図示せず）は、上部ローディング位置５７でロボットブレードから、基板が基板支持体１８の基板受容部分１９上に置かれている下部処理位置まで、モータ制御の下で、持ち上げられ、その後、下降される。基板受容部分１９は、静電チャック２０を含み、静電チャック２０は、基板処理中、基板支持体１８に基板を固定する。好ましい実施形態において、基板支持体１８は、酸化アルミニウムまたはアルミニウムセラミック材で形成される。
【００１３】
真空システム７０は、スロットル体２５を含み、スロットル体２５は、３つのブレードスロットルバルブ２６を収容し、ガスバルブ２７とターボ分子ポンプ２８に付けられている。注意すべき点は、スロットル体２５は、ガス流に対し最小の支障を与え、米国特許出願第０８／５７４，８３９号に説明されたような対称形のポンピングを許容する点であるが、この出願は、同時係属の、共に譲渡された、１９９５年１２月１２日に出願され、参考として本願に組み込まれている。ゲートバルブ２７は、ポンプ２８をスロットル体２５から隔離することができ、また、スロットルバルブ２６が完全に開いたとき、排気流の容量を制限することにより、チャンバ圧力を制御することもできる。スロットルバルブ、ゲートバルブ、ターボ分子ポンプの配置により、約１ミリトルから約２ミリトル間でチャンバ圧力を正確かつ安定的に制御可能である。
【００１４】
ソースプラズマシステム８０Ａは、天井部１４に取り付けられた最上部コイル２９と側部コイル３０を含む。対称形接地シールド（図示せず）は、コイル間の電気結合を減少させる。最上部コイル２９は、最上部ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生装置３１Ａによりエネルギが供給されるが、側部コイル３０は、側部ＳＲＦ発生装置３１Ｂによりエネルギが供給され、各コイルの為に独立した電力レベルと操作周波数を許容する。この二重コイルシステムは、チャンバ１３内の放射状イオン密度の制御を許容し、もって、プラズマ均一性を改善する。側部コイル３０と最上部コイル２９は、通常、誘導的に駆動され、相補的（コンプリメンタリ）電極を必要としない。特定実施形態において、最上部ソースＲＦ発生装置３１Ａは、名目上２ＭＨｚで約８０００ワット以上のＲＦ電力を供給し、側部ソースＲＦ発生装置３１Ｂは、名目上、２ＭＨｚで８０００ワット以上のＲＦ電力を供給する。最上部ＲＦ発生装置及び側部ＲＦ発生装置の動作周波数は、プラズマ発生効率を改善する為に、名目上の動作周波数からオフセットされてもよい（例えば、それぞれ１．７−１．９ＭＨｚ、１．９−２．１ＭＨｚ）。
【００１５】
バイアスプラズマシステム８０Ｂは、バイアスＲＦ（ＢＲＦ）発生装置３１Ｃ及びバイアス整合回路網３２Ｃを含む。バイアスプラズマシステム８０Ｂは、基板部分１７を本体部材２２に容量的に結合し、コンプリメンタリ電極として作用する。バイアスプラズマシステム８０Ｂは、基板の表面に対し、ソースプラズマシステム８０Ａにより生成されたプラズマ種（例えば、イオン）の運搬を高めるのに役立つ。特定の実施形態において、バイアス発生装置は、１３．５６ＭＨｚで８０００ワット以上のＲＦ電力を供給する。
【００１６】
ＲＦ発生装置３１Ａ、３１Ｂは、デジタル制御シンセサイザを含み、約１．８から約２．１ＭＨｚ間の周波数範囲にわたり動作する。各発生装置は、ＲＦ制御回路（図示せず）を含み、これは、チャンバ及びコイルから発生装置まで反射電力を測定し、通常の知識を有する者により理解されるように、最も低い反射電力を得る為に動作周波数を調整する。ＲＦ発生装置は、通常、５０オームの特性インピーダンス負荷内で動作するように設計されている。ＲＦ電力は、発生装置と異なる特性インピーダンスを有する負荷から反射される場合がある。これが、負荷に移動された電力を減少することができる。さらに、負荷から発生装置に反射された電力は、過剰負荷になり、発生装置を損傷するおそれがある。これは、プラズマのインピーダンスは、数あるファクタの中でプラズマイオン密度に依存するが、５オーム未満から９００オーム超の範囲でよいこと、更に、反射電力は、周波数の関数である場合があり、反射電力に従う発生周波数の調整は、ＲＦ発生装置からプラズマに移動される電力を増加し、発生装置を保護することが理由である。反射電力を減少させ効率を改善する他の方法は、整合回路網を使用することである。
【００１７】
整合回路網３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれのコイル２９，３０にジェネレータ３１Ａ、３１Ｂの出力インピーダンスを整合させる。ＲＦ制御回路は、ジェネレータを負荷が変わるとき、その負荷にジェネレータを整合させるため、整合回路網内部のコンデンサの数値を変更することにより、両方の整合回路網を同調可能である。ＲＦ制御回路網は、負荷から反射されジェネレータに戻る電力が一定限度を超えるとき、整合回路網を同調可能である。一定の整合性を提供し、ＲＦ制御回路が整合回路網に効率的に同調することを解除する一つの方法は、反射電力の予測値を超える反射電力リミットを設定することである。これは、最も新しい条件で整合回路網定数を保持することにより、一定条件の下でプラズマを安定化する為に役立てることができる。他の手段も、同様に、プラズマを安定化することに役立ててもよい。例えば、ＲＦ制御回路は、負荷（プラズマ）に供給される電力を決定する為に使用可能であり、層堆積中、供給された電力を実質的に一定に保つ為にジェネレータ出力電力を増減してもよい。
【００１８】
ガス供給システム３３は、幾つかのソース３４Ａ〜３４Ｆからチャンバにガスを提供し、（一部だけが図示された）ガス供給ライン３８を介して基板を処理する。ガス供給システム３３により供給されたガスは、例えば、シラン、ヘリウム、酸素を含むことができ、これらは、例えば、二酸化ケイ素膜の堆積に使用される。当業者に理解されるように、ソース３４Ａ〜３４Ｆに使用される実際のソースと、チャンバ１３への供給ライン３８の実際の接続は、チャンバ１３内で実行される堆積処理や洗浄処理に依存する。ガスは、ガス供給リング３７及び／又は最上部ノズル４５を通ってチャンバ１３内に導入される。図２は、単純化された、チャンバ１３の部分的な横断面図であり、ガス供給リング３７の追加の詳細を示す。
【００１９】
一実施形態において、第１ガス源３４Ａ、第２ガス源３４Ｂ、第１ガス流制御装置３５Ａ’、第２ガス流制御装置３５Ｂ’は、（一部だけが図示された）ガス供給ライン３８を通ってガス供給リング３７内のリングプレナム３６にガスを提供する。ガス供給リング３７は、（例示の目的から一部だけが図示された）複数のガスノズル３９Ａを有し、これらが基板にわたり、一様なガス流を提供する。ノズル長さとノズル角度は、個々のチャンバ内部の特定処理の為に、一様なプロファイル及びガス利用効率の調整を許容するために変更可能である。一実施形態において、ガス供給リング３７は、酸化アルミニウムセラミックから形成された、２４本のガスノズル３９Ａを有する。
【００２０】
ガス供給リング３７は、また、複数のガスノズル３９Ｂを有し、好ましい実施形態において、これらは、ソースガスノズル３９Ｂと同一平面であり、長さが同一であるが、一実施形態において、本体プレナム４１からガスを受ける。ガスノズル３９Ａと３９Ｂは、チャンバ１３内にガスを噴射する前にガスを混合しないことが望ましい一部の実施形態では流体的に結合されてない。他の実施形態において、本体プレナム４１とガス供給リングプレナム３６との間にアパーチャ（図示せず）を備えることにより、チャンバ１３内にガスを噴射する前にガスは混合可能である。一実施形態において、第３ガス源３４Ｃ及び第４ガス源３４Ｄ、第３ガス流制御装置３５Ｃ’、第４ガス流制御装置３５Ｄ’は、ガス供給ライン３８を通って本体プレナムにガスを提供する。４３Ｂのような追加バルブ（他のバルブは図示せず）は、流体制御装置からチャンバまでのガスを遮断可能である。
【００２１】
可燃性、毒性、腐食性ガスが使用される実施形態において、堆積後、ガス供給ライン内に残っているガスを除去することが望ましい場合がある。これは、例えば、供給ライン３８Ａからチャンバ１３を隔離し、供給ライン３８Ａを真空フォアライン４４まで通気する為に、バルブ４３Ｂのような３方向バルブを使用して達成可能である。図１に示されるように、４３Ａ及び４３Ｃのような他の同様のバルブも他のガス供給ラインに組込可能である。そのような３方向バルブは、実用的にチャンバ１３に密接に配置し、通気されない（３方向バルブとチャンバ間の）ガス供給ラインの容量を最小にしてもよい。さらに、２方向（オンオフ）バルブ（図示せず）は、質量制御装置（ＭＦＣ）とチャンバ間、又は、ガス源とＭＦＣ間に配置可能である。
【００２２】
図１を再び参照すると、チャンバ１３は、また、最上部ノズル４５と最上部ベント４６を有する。最上部ノズル４５と最上部ベント４６は、ガスの最上部と側部の流れの独立した制御を許容し、これが、膜の均一性を改善し、膜堆積やドーピングパラメータの細かい調節を許容する。最上部ベント４６は、最上部ノズル４５周りの環状開口である。一実施形態において、第１ガス源３４Ａは、ソースガスノズル３９と最上部ノズル４５を補給する。ソースノズルＭＦＣ３５Ａ’は、ソースガスノズル３９に供給されたガス量を制御し、最上部ノズルＭＦＣ３５Ａ’は、最上部ガスノズル４５に供給されたガス量を制御する。同様に、２つのＭＦＣ３５Ｂと３５Ｂ’は、ソース３４Ｂのような単一酸素源から、最上部ベント４６及び酸化剤ガスノズル３９Ｂの両方への酸素流を制御する為に使用可能である。最上部ノズル４５及び最上部ベント４６に供給されたガスは、チャンバ１３内にガスが流入する前に分離して保持されてもよいが、ガスは、チャンバ１３内に流入する前に最上部プレナム４８内で混合されてもよい。分離された同一ガス源は、チャンバの様々な地点に補給する為に使用されてもよい。
【００２３】
図１，図２に示された実施形態において、リモートプラズマ洗浄システム５０は、チャンバコンポーネントからの堆積残留物を周期的に洗浄する為に備えられている。洗浄システムは、リモートガスアクティベータ５１を含み、リモートガスアクティベータ５１が、例えば、分子フッ素、窒素トリフルオライド、他のフルオロカーボン、同等物を備える洗浄ガス源３４Ｅからリアクタキャビティ５３内でプラズマを生成する。リアクタキャビティ５３は、例えば、ドーナツ形または円筒形キャビティを備えてもよい。リモートガスアクティベータ５１は、例えば、リアクタキャビティ５３の周りに巻かれた誘導コイル、又は、リアクタキャビティ５３に結合されたマイクロ波ジェネレータを備えてもよい。リモートプラズマ洗浄システムの商業上利用可能な一例は、コロラド州フォートコリンズに所在するアドバンストエネルギインダストリ社からのXstreemリモートプラズマ源である。このプラズマから生じる反応種は、アプリケータ管５５を介して洗浄ガスフィードポート５４を通ってチャンバ１３に運ばれる。例えば、一実施形態において、洗浄ガスフィードポート５４は、プレナム４８に供給し、洗浄ガスは、最上部ベント４６を通ってチャンバ１３内に入る。しかし、他の実施形態において、洗浄ガスフィードポート５４は、プレナム４８と最上部ベント４６から分離され、チャンバ１３に直接供給してもよい。洗浄プラズマ（例えば、キャビティ５３，アプリケータ管５５）を内包する為に使用される材料は、プラズマによる腐食に抵抗力を有していなければならない。所望のプラズマ種の濃度は、リアクタキャビティ５３からの距離で減少することから、リアクタキャビティ５３とフィードポート５４間の距離は、実用上、できるだけ小さく保たれるべきである。リモートキャビティ内で洗浄用プラズマを発生させることにより、効率的なリモートガスアクティベータ５１が使用可能になり、イン・シトゥー内で形成されるプラズマ内に存在するグロー放電の温度、放射または衝突にチャンバコンポーネントを晒さない。したがって、比較的に敏感なコンポーネント（例えば、静電チャック２０）は、イン・シトゥープラズマ洗浄処理で必要とされているダミーウエハまたは他の保護部で被覆されなくてもよい。
【００２４】
システム制御装置６０は、システム１０の動作を制御する。システム制御装置６０は、メモリ６２に結合されたプロセッサ６１を含む。好ましくは、メモリ６２は、ハードディスクドライブでもよいが、メモリ６２は、もちろん、他の種類のメモリでもよく、例えば、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ等がある。他の実施形態において、制御装置６０は、また、フロッピィデスクドライブ（図示せず）やカードラック（図示せず）を含む。カードラックは、単一ボードコンピュータ（ＳＢＣ）（図示せず）、アナログ及びデジタル入出力ボード（図示せず）、インターフェースボード（図示せず）、ステップモータ制御装置用ボード（図示せず）を含んでもよい。
【００２５】
システム制御装置６０は、ハードディスクドライブ又は他のコンピュータプログラム（例えば、フロッピィディスクに保存されたプログラム）の制御下で動作する。例えば、コンピュータプログラムは、特定処理のタイミング、ガス混合、ＲＦ電力レベル、他のパラメータを指示する。ユーザとシステム制御装置間のインターフェースは、ブラウン管やライトペン（図示せず）のようなモニタ（図示せず）を介している。コンピュータプログラムコードは、６８０００アセンブリ言語、Ｃ，Ｃ＋＋、パスカルのような従来のコンピュータ可読プログラム言語で書くことができる。適切なプログラムコードは、コンピュータのメモリシステムのようなコンピュータ使用可能媒体内に保存または埋め込まれた従来のテキストエディタを使用して、単一ファイル又は複数のファイルに入力される。入力されたコードテキストが高度な言語である場合、コードはコンパイルされ、その後、結果として生じたコンパイラコードが、既にコンパイルされたライブラリルーチンのオブジェクトコードにリンクされる。リンクされたコンパイル済みのオブジェクトコードを実行する為に、システムユーザは、オブジェクトコードを呼び出し、コンピュータシステムにメモリ内のコードをロードさせ、そこから、ＣＰＵがコードを実行し、プログラム内で識別されたタスクを実施する。
【００２６】
図３は、チャンバ内の基板にわたりガス流を提供する為に使用される交換可能なセラミックガスノズル３９を示す。ガスノズル３９は、図２に示されたノズル３９Ｂ，３９Ｂのどれでもよい。ガスノズル３９は、細長いセラミック体８２を備える。一変形例において、セラミック体８２は、円筒である。ノズル３９とセラミック体８２は、基端部８３と先端部８５を有する。セラミック体８２の基端部８３は、ガス供給リング３７に接続され、先端部８５は、チャンバ１３へと伸びている。
【００２７】
セラミック体８２は、ガス流をチャンバ１３内に向ける為にチャネル８４を備える。チャネル８４の大きさは、ガス流に圧力及び流量特性を与えるように選択される。一変形例において、チャネル横断面は、円形であり、チャネルの中心軸周りに対称径を有する。軸状にセンタリングされたチャネル８４は、チャネル径を選択することにより寸法決めされている。一変形例において、チャネル径は、約１．１ｍｍから約２．１ｍｍであるが、約１．５ｍｍから約１．７ｍｍでもよい。チャネル８４を通ってガスが移動する距離は、ノズル３９の全長と一致する。一変形例において、ノズル３９の長さは、約５５ｍｍから約６７ｍｍであり、約６４ｍｍから約６６ｍｍでもよく、約５７ｍｍから約５９ｍｍでもよい。
【００２８】
チャネル８４は、入口８６を備え、ガス供給リング３７からガスを受ける。入口８６は、セラミック体８２の基端部８３において、チャネル８４の端部に配置されている。入口８６は、ガス供給リング３７からガス流を受ける為に寸法決めされた径を有する開口である。チャネル８４は、入口８６付近にテーパが形成された入口部分８７を備えてもよく、これが、入口８６の径からチャネル径までのガス流の幅を制限する。テーパが付けられたチャネル８４の入口部分８７の長さと入口径は、ガス流に流量と圧力特性を与えるように選択される。例えば、一変形例において、入口径は、約２．５から３．５ｍｍであるが、約３．０ｍｍから３．１ｍｍでもよく、ガス流が全体で制限されるテーパが付けられたチャネル８４の入口部分８７は、約０．８から１．８ｍｍであるが、約１．２から１．４ｍｍでもよい。
【００２９】
チャネル８４は、ピンホール出口９０を備え、これを通じて、１以上の処理ガスがセラミック体８２の先端部８５でチャンバ１３に流入する。ピンホール出口９０は、ガス流量及び圧力特性をガス流に与える為に選択された直径ｄ０を有する。一変形例において、出口径ｄ０は、約０．３ｍｍから約０．４ｍｍでもよい。チャネルは、また、チャネル径からピンホール出口径ｄ０までガス流を制限するテーパが付けられた出口部分９２を備えてもよい。テーパが付けられた出口部分９２は、チャンネル８４におけるガス流とピンホール出口９０から出てくるガス流との間の移行をガス流特性に悪影響を与えることなく提供する。
【００３０】
ガスノズルセラミック体８２の基端部８３は、ガス供給リング３７に接続する。セラミック体８２は、ガス供給リング３７と係合する為に第１外側螺合部８８を備える。第１外側螺合部８８は、ガス供給リング３７に対するノズル３９に便利かつ気密組立を与えるように寸法決めされている。一変形例において、第１外側螺合部８８は、ＵＮＦ−２Ａ（Unified National Fine, Standard class, external thread）方式ネジで、１ｍｍ当たり約０．９から約１．０ネジ山を有し、ノズル３９には約３．０から３．６ｍｍの細長い区域にネジが切られている。セラミック体８２の基端部８３のプロファイルは、ガス供給リング３７と係合するように適合されてもよい。例えば、基端部８３は、ガス供給リング３７の受容部分の幾何学的形状又は対応表面と適切に係合する幾何学的形状又は表面を含んでもよい。
【００３１】
処理環境のため、ノズル３９は、不要な堆積や劣化を経験する場合があるので、ノズル３９は、交換可能に設計されている。例えば、ノズル３９は、チャンバ１３にエッチングガスまたは堆積ガスを供給する為に使用可能である。これらのガスは、ソースプラズマシステム８０Ａまたはバイアスプラズマシステム８０Ｂにより更にエネルギが与えられてもよい。このようなガスは、ノズル３９上に堆積物を生成するかノズル３９をエッチングする可能性がある。時間が過ぎると（Over time）、ノズル３９の寸法的特徴（例えば、ピンホール出口径ｄ０）は、当初の仕様から歪んでくる場合がある。そのような歪みは、ノズル３９からのガス流特性の望ましくない変更を生じる場合がある。そのため、ノズル３９は、交換可能に設計されている。第１外側螺合部８８は、ガスノズル３９とガス供給リング３７との間に、ノズル３９の交換を許容するインターフェースを提供する。
【００３２】
セラミック体８２は、チャンバ１３に突き出た先端部８５を備える。ノズル３９の先端部８５は、チャンバ１３内で発生したエネルギからの温度上昇に晒される。ノズル３９の先端部８５は、通常、先端９３へとテーパが付けられている。先端部８５のテーパ付けは、ノズル出口９０から基板にわたるガスの一様流を生み出すのに貢献する。例えば、ノズル３９の先端部８５は、ノズル３９のチャネル８４の細長い中心軸９４に対し、約３５から４５°の角度でテーパが付いている。
【００３３】
ノズル体８２は、熱シールド９１を受容する為に第２外側螺合部８９を備える。第２外側螺合部８９は、距離ｄｓｔだけピンホール出口９０から基部近くに配置されている。距離ｄｓｔは、ピンホール出口９０からのガス流特性への影響を避けるように選択される。例えば、ピンホール出口径ｄ０は、ノズル３９からチャンバ１３に出るガスの流量と圧力を与えるように選択される。ノズル３９から熱シールド９１までの第２螺合接続部の存在により、チャンバ１３内へのガス流の流体の変遷に悪影響を与える場合がある。例えば、ピンホール出口９０後方位置でノズル３９に接続された熱シールド９１は、ピンホール出口９０から第２外側螺合部８９までの空間領域内でノズル３９の外側のガスの圧力勾配を変えるかもしれないが、これは、ピンホール出口９０からのガス流特性に影響を与える場合がある。そのため、距離ｄｓｔは、ピンホール出口９０と第２外側螺合部８９との間で剥離を与え、ピンホール出口９０で第２外側螺合部の悪影響を避けるように選択される。一変形例において、距離ｄｓｔは、（約９０〜約１４０）×ｄ０である。他の変形例において、距離ｄｓｔは、約３０ｍｍから約５５ｍｍとなるように選択される。
【００３４】
図４Ａ、図４Ｂは、ＣＶＤチャンバ１３内で処理を実施する為に印加されるプラズマ又は他のエネルギによりＣＶＤチャンバ１３内で発生される熱からノズル３９をシールドする為に使用可能な熱シールド９１を示す。ノズル先端９３の低熱量のため、ノズル３９の先端部８５は、通常、チャンバ１３内で発生されるエネルギのため、大きな温度上昇を受ける。そのため、ノズル３９の先端部８５を含む、チャンバ１３内部に晒されたノズル３９の部分をシールドすることが望ましい。図４Ａ、図４Ｂで示されるように、熱シールド９１は、ノズル３９の少なくとも一部分の周り、望ましくはチャンバ１３内に晒されるノズル３９の全部の周りに置かれるように構成される。図示されるように熱シールド９１は、ノズル１３に結合される別体である。例えば、熱シールド９１は、ノズル３９と係合するように内側螺合部９７を有してもよい。そのような熱シールド９１は、既存のＣＶＤチャンバ内のノズルに、好都合にも遡及的に適合する。別個の熱シールドとノズルコンポーネントは、また、各々が別個に交換可能であるという利点がある。しかし、他の実施形態において、熱シールド９１は、ノズル３９と一体的に形成されてもよい。
【００３５】
図示された実施形態において、熱シールド９１は、ノズル３９の周りに配置されるのに十分に大きな内部寸法を有する中空部材９６を有する。一変形例において、中空部材９６は、円筒である。熱シールド９１の内側横断部は、図４に示されるように、ノズル３９の外側横断部より僅かに大きいことが望ましい。特定の実施形態において、熱シールド９１及びノズル３９間の間隙又は間隔は、熱シールド９１の厚みより小さい。熱シールド９１は、熱シールド開口９５を含み、そこを通って、処理ガスは、ノズルピンホール出口９０から流れる。熱シールド９１は、ノズル３９の先端部８５でノズルピンホール出口９０の先端に突き出た拡張部９８を含むことが好ましい。拡張部９８の長さは、ノズル３９の先端部８５をチャンバ１３内で熱からシールドするのに十分に広くあるべきである。拡張部９８の長さは、基板１７上に形成される層の均一性のような実施される処理に悪影響を有する程に大きくすべきではない。さらに、過剰に長い拡張部９８は、追加の粒子を生み出す場合がある。ある実施形態において、拡張部９８の長さは、ノズル３９の半径とノズル３９の直径との間である。一変形例において、拡張部９８の長さは、約５ｍｍから約８ｍｍである。特定の実施形態において、拡張部９８の長さは、約６．４ｍｍであり、熱シールド９１は、約５０．０ｍｍの長さ、約１６．１ｍｍの外径、約３．９ｍｍの厚みを有する。図１，図２に示されるように、ノズル３９Ａ、３９Ｂは、基板支持体１８の周りに置かれている。熱シールド９１は、ノズル３９Ａ、３９Ｂの一部または全部の周りに配置されてもよい。一部の実施形態において、ノズル３９と熱シールド９１は、熱シールドの開口９５が基板１７の周囲の半径方向に外側に置かれるように構成されている。すなわち、熱シールド９１が基板１７の平面に垂直に下方に突き出ている場合、熱シールド９１は、基板１７と重ならない。
【００３６】
図示された熱シールド９１は、一様な厚み、一様な円形の横断面を有するので、他の構成、形状、厚みプロファイルが異なる実施形態で実施可能であることが理解される。
【００３７】
ノズル３９及び熱シールド９１は、通常、セラミック材で構成される。セラミック材は、良好な選択であるが、これは、高い動作温度で安定しているからである。一変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、酸化アルミニウムで構成される。他の変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、窒化アルミニウムで構成される。一部の実施形態において、熱シールド９１とノズル３９は、同一材料（例えば、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウム）で形成されるが、他の実施形態において、ノズル３９と熱シールド９１は、それぞれが、異なる材料で形成されてもよい。他の変形例において、熱シールド９１とノズル３９は、代替え材料（例えば、アルミニウムのような金属）で形成されてもよい。
【００３８】
一変形例において、ノズル３９と熱シールド９１は、交換可能なシールドガスノズル９９を形成する。この変形例において、シールドガスノズルは、単一ユニットとして交換可能である。この変形例は、熱シールド９１とノズル３９が例えば、ｄ０、ｄｓｔ間に寸法的関係、チャンバ１３内で遂行される特定処理に適した拡張部９８の長さを有するとき、有利である。単一ユニットとしてシールドされたガスノズル９９を使用し交換することにより、これらの寸法的関係を保存し、よって、チャンバ１３内で遂行される処理の品質及び信頼性を向上させる。
【００３９】
熱シールド９１は、ノズル温度を相対的に低く保ち、粒子性能を改善する。プラズマＣＶＤチャンバにおける高電力レシピの為の粒子源は、模型製作及び実験の組み合わせにより、高いソースＲＦ電力レベルにおけるプラズマ内のノズル温度の増加により生じるシラン（ＳｉＨ４）の熱分解により発生された粒子であることが認識されてきた。この気相粒子核生成機構が、プラズマ酸化によりＳｉＯ２粒子と水素化Ｓｉクラスタ（例えば、Ｓｉ２Ｈ６）を生み出す。粒子ＳＥＭプロットは、球形粒子が気相核生成と一致していることを示す。ノズル３９と熱シールド９１は、チャンバ１３内のノズル温度を減少させ、気相粒子核生成機構を妨げる。気相核生成機構の妨げにより、粒子の生成が減じられるので、チャンバ１３内で処理される基板１７上に落ちる粒子により引き起こされる欠陥が減少する。
【００４０】
本考案は、ＳＴＩ、ＩＭＤ（インターメタル誘電体）、ＰＳＧ（phosphosilicateglass）、ＦＳＧ（fluosilicate glass）、同等物を含む、様々な処理に適用可能である。熱シールド９１とノズル３９の低い動作温度は、また、例えば改善された間隙充填性能の為に、プラズマＣＶＤチャンバ内で高電力レベル動作を許容する。改善された間隙充填に加えて、減じられた粒子発生により、チャンバ１３が洗浄される前に処理基板１７の為に長期間の間、チャンバ１３を使用可能になる。これは、マルチｘ洗浄と呼ばれる。例えば、本考案の熱シールド９１とノズル３９を持たないと、単一の基板１７の処理後に洗浄処理を行う必要がある。熱シールド９１とノズル３９の減じられた粒子発生により、例えば、２枚から５枚の基板１７が、チャンバ１３内で洗浄処理を行う前にＣＶＤ堆積で処理可能であり、これにより、基板処理システム１０の処理能力は著しく高められる。
【００４１】
図５は、ノズル用熱シールド９１を持たないＣＶＤシステムの計測された粒子計数と、ノズル３９とそれを囲む熱シールド９１を有するＣＶＤシステムとを比較する。ＣＶＤシステム１０は、図１及び図２に示されたものと類似し、図４Ａ及び図４Ｂの熱シールド９１は、基板１７の周囲の周りに置かれたノズル３９Ａ、３９Ｂ上に配置されている。プロット内に含まれた粒子は、大きさが約０．１６μｍより大きい。処理は、約４：１のアスペクト比、約１１０ｎｍのトレンチ幅を有する３００ｍｍシリコン基板１７上の浅いトレンチ隔離（ＳＴＩ）を、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｏ２からＵＳＧ層を堆積することにより、間隙を充填することに関する。チャンバ１３の圧力は、約４ミリトルである。
【００４２】
最初に３つの実験が熱シールドを有することなく行われた。最上部ＳＲＦジェネレータ（３１Ａ）と側部ＳＲＦジェネレータ（３１Ｂ）のソースパワーレベルは、１番目の試験では約６ｋＷおよび４ｋＷ、２番目の試験では約７ｋＷおよび４ｋＷ、３番目の試験では７ｋＷおよび５ｋＷである。図５に示されるように、粒子計数は、約８０秒後に１秒当たり約５０から約１１６粒子数の割合で急激に上昇する。他の２つの実験は、熱シールド９１を備えて行われた。熱シールド９１が使用されるとき、粒子は、実質的に低い割合で増加する。２つの試験は、それぞれ、約６ｋＷおよび４ｋｗ、約７ｋＷおよび５ｋＷの最上部および側部ＳＲＦパワーレベルを使用している。２つの試験に対する粒子計数の増加の割合は、約８０秒後で、１秒当たり約１から約５粒子数、１秒当たり約１２０秒後で約５から約９粒子数である。
【００４３】
前述した説明は、例示であり、限定ではないことが意図されていることは、理解されよう。多くの実施形態は、上記説明を検討するとき、当業者にとって明らかになろう。例示のため、本考案は、他の種類の熱堆積チャンバやプラズマ堆積チャンバに及び、基板処理の為の他の処理に及ぶ。そのため、本考案の範囲は、前述した説明を参考にして決定されるのではなく、添付された実用新案登録請求の範囲および、これらの均等範囲に沿って決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰ−ＣＶＤ）システムの例示実施形態の簡略化された図である。
【図２】図２は、図１の例示ＨＤＰ−ＣＶＤシステムと組み合わせて使用可能なガス分配用リングの簡略化された横断面図である。
【図３】図３は、ノズルの実施形態の横断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ノズルと熱シールドの実施形態の一部横断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ノズルと熱シールドの実施形態の一部横断面図である。
【図５】図５は、処理時間にわたって生成された粒子の数のプロットを示すグラフであり、ノズルの為の熱シールドを持たないＣＶＤシステムと、ノズルの周りに熱シールドを有するＣＶＤシステムとの実験結果を比較する。
【符号の説明】
【００４５】
１０…システム、１３…チャンバ、１７…基板、２５…スロットル体、２６…スロットルバルブ、２７…ガスバルブ、２８…ターボ分子ポンプ、２９…最上部コイル、３０…側部コイル、３１Ａ…最上部ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生装置、３１Ｂ…側部ＳＲＦ発生装置、３１Ｃ…バイアスＲＦ（ＢＲＦ）発生装置、３２Ｃ…バイアス整合回路網、３３…ガス供給システム、３４Ｂ…ソース、３５Ａ…最上部ノズルＭＦＣ、３５Ａ’…ソースノズルＭＦＣ、３５Ｂ，Ｂ’…ＭＦＣ、３６…リングプレナム、３７…ガス供給リング、３８Ａ…供給ライン、３９…ソースガスノズル、３９Ｂ…酸素化ガスノズル、４１…本体プレナム、４３Ａ，Ｂ，Ｃ…バルブ、４４…真空フォアライン、４５…最上部ノズル、４６…最上部ベント、４８…プレナム、５０…リモートプラズマ洗浄システム、５１…リモートガスアクティベータ、５３…リアクタキャビティ、５４…洗浄ガスフィードポート、５５…アプリケータ管、６０…システム制御装置、６１…プロセッサ、６２…メモリ、８０Ａ…ソースプラズマシステム、８０Ｂ…バイアスプラズマシステム、８２…セラミック体、８３…基端部、８４…チャネル、８５…先端部、８６…入口、８７…テーパが付けられた入口部分、８８…第１外側螺合部、８９…第２外側螺合部、９０…ピンホール出口、９１…熱シールド、９２…テーパが付けられた出口部分、９３…ノズル先端、９５…熱シールド開口、９６…中空部材、９７…内側螺合部、９８…拡張部、９９…交換可能なシールドされたガスノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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