(57)【要約】  本発明の一実施形態にしたがった化学気相堆積プロセス用のプロセスキットカバーが開示されている。該プロセスキットカバーは、該プロセスキットカバーの最上部表面からの突出部を含んでもよい。該突出部はウェーハ対向表面に隣接する。該突出部は、堆積プロセスの反復中、該プロセスキットカバーおよび該ウェーハ対向表面上の酸化物蓄積を減少させる。該プロセスキットカバーはまた、本発明の別の実施形態にしたがって、セラミックカラーやペデスタルなどの下部支持構造とのインタフェースにおいて最小限熱接触していてもよい。最小限の熱接触は、該プロセスキットカバーと該下部支持構造の間に絶縁体を配置することによって、あるいは該プロセスキットカバーと該下部支持構造の間に１つまたは複数のギャップを作成することによって達成されてもよい。大気が、該１つまたは複数のギャップ内に熱絶縁を提供してもよい。【選択図】  図１
2010534942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形キャビティを実質的に囲み、かつ前記円形キャビティと略同心の円形リングを備えるウェーハ支持構造であって、前記円形リングが、
前記円形キャビティを直接囲む内側半径と、
前記リングを囲む外側半径と、
前記リングの軸に実質的に直交する複数部分を有する底部表面と、
前記リングの前記軸に実質的に直交し、かつ前記底部表面に実質的に平行な複数部分を有し、前記底部表面に対向して配置された最上部表面と、
を備え、
前記最上部表面が、
前記リングの前記内側半径から第２の半径まで前記リング周辺を円形に延び、かつ前記リングの前記軸に直交するウェーハ対向表面であって、前記第２の半径が前記リングの前記内側半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第２の半径が前記外側半径よりも小さいウェーハ対向表面と、
前記リングの前記軸に実質的に平行な方向に突出し、かつ前記第２の半径に隣接する、前記リング周辺に延びる前記上部表面からの突出部と、
を備える、ウェーハ支持構造。
【請求項２】
前記突出部が、
前記リングの前記最上部表面に実質的に平行な突出部の最上部表面と、
前記突出部の最上部表面に直交し、かつこれに隣接し、また前記リングの前記第２の半径に近接する内側垂直表面と、
前記垂直表面と前記突出部の最上部表面との交差点の面取り部とを備える、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項３】
前記突出部が、前記リングの前記軸に平行な線に沿って測定された、前記ウェーハ支持構造の前記最上部表面から前記突出部の前記最上部表面までおよそ０．０３〜０．１インチ突出する、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項４】
前記ウェーハ対向表面上に載せてある円形ウェーハをさらに備え、前記ウェーハの前記半径が前記リングの前記内側半径より大きく、かつ前記リングの前記第２の半径未満である、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項５】
前記ウェーハ支持構造が、前記リングの前記軸に平行な線に沿って測定された、前記ウェーハ支持構造の前記底部表面から前記ウェーハ支持構造の前記最上部表面まで測定されたおよそ０．１〜０．２インチの厚さである、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項６】
前記ウェーハ支持構造がセラミックを含む、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項７】
前記ウェーハ支持構造が酸化アルミニウムを含む、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項８】
前記リングの前記底部表面の少なくとも一部に近接する熱絶縁体をさらに備える、請求項１に記載のウェーハ支持構造。
【請求項９】
前記熱絶縁体が不活性ガスである、請求項８に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１０】
前記熱絶縁体が、窒素、ホウ素、アルゴン、ネオンおよびヘリウムからなる群より選択される、請求項８に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１１】
前記突出物が、前記リングの前記最上部表面に沿って前記第２の半径から第３の半径まで延び、前記第３の半径が、前記リングの前記第２の半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第３の半径が前記外側半径より小さい、請求項８に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１２】
円形キャビティを実質的に囲み、かつ前記円形キャビティとほぼ同心の円形リングを備えるウェーハ支持構造であって、前記円形リングが、
前記円形キャビティを直接囲む内側半径と、
前記リングを囲む外側半径と、
前記リングの軸に実質的に直交する複数部分を有する底部表面と、
前記リングの前記底部表面の少なくとも一部に近接した熱絶縁体と、
前記リングの前記軸に実質的に直交し、かつ前記底部表面に実質的に平行な複数部分を有し、前記底部表面に対向して配置された上部表面と、
を備え、
前記上部表面が、前記リングの前記内側半径から第２の半径まで前記リング周辺を円形に延び、かつ前記リングの前記軸に直交するウェーハ対向表面を備え、前記第２の半径が、前記リングの前記内側半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第２の半径が前記外側半径より小さい、ウェーハ支持構造。
【請求項１３】
前記リングの前記底部表面の少なくとも一部に近接した複数の熱絶縁体をさらに備える、請求項１２に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１４】
前記上部表面が、突出し、前記リングの前記軸に実質的に平行であり、かつ前記第２の半径に隣接する、前記リング周辺に延びる前記最上部表面からの突出部を備える、請求項１２に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１５】
前記絶縁体が不活性ガスである、請求項１２に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１６】
前記絶縁体が、窒素、ホウ素、アルゴン、ネオンおよびヘリウムからなる群より選択される、請求項１２に記載のウェーハ支持構造。
【請求項１７】
円形キャビティを実質的に囲み、かつ前記円形キャビティと略同心の円形リングを備えるウェーハ支持構造であり、前記円形リングが、
前記円形キャビティを直接囲む内側半径と、
前記リングを囲む外側半径と、
前記リングの軸に実質的に直交する複数部分を有する底部表面と、
前記リングの前記底部表面の少なくとも一部に近接した熱絶縁体と、
前記リングの前記軸に実質的に直交し、かつ前記底部表面に実質的に平行な複数部分を有し、前記底部表面に対向して配置された最上部表面と備え、前記最上部表面が、
前記リングの前記内側半径から第２の半径まで前記リング周辺を円形に延び、かつ前記リングの前記軸に直交するウェーハ対向表面であって、前記第２の半径が前記リングの前記内側半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第２の半径が前記外側半径より小さいウェーハ対向表面と、
前記リングの前記軸に実質的に平行な方向に突出し、前記第２の半径に隣接する、前記リング周辺に延びる前記最上部表面からの突出部と、
を備える、ウェーハ支持構造。
【請求項１８】
プロセスチャンバを画成するハウジングと、
前記プロセスチャンバに動作可能に結合された高密度プラズマ生成システムと、
前記プロセスチャンバにガスを導入するように構成されたガス送出システムと、
前記プロセスチャンバ内の選択圧力を維持するための圧力コントロールシステムと、
円形キャビティを実質的に囲み、かつ前記円形キャビティと略同心である円形リングを備えるウェーハ支持部材とを備えるウェーハ処理システムであって、前記円形リングが、
前記円形キャビティを直接囲む内側半径と、
前記リングを囲む外側半径と、
前記リングの前記軸に実質的に直交する複数部分を有する底部表面と、
前記リングの前記軸に実質的に直交し、かつ前記底部表面に実質的に平行な複数部分を有し、前記底部表面に対向して配置された最上部表面と、
を備え、
前記最上部表面が、
前記リングの前記内側半径から第２の半径まで前記リング周辺を円形に延び、かつ前記リングの前記軸に直交するウェーハ対向表面であって、前記第２の半径が前記リングの前記内側半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第２の半径が前記外側半径より小さいウェーハ対向表面と、
前記リングの前記軸に実質的に平行な方向に突出し、かつ前記第２の半径に隣接する、前記リング周辺に延びる前記最上部表面からの突出部と、
を備える、ウェーハ処理システム。
【請求項１９】
プロセスチャンバを画成するハウジングと、
前記プロセスチャンバに動作可能に結合された高密度プラズマ生成システムと、
前記プロセスチャンバにガスを導入するように構成されたガス送出システムと、
前記プロセスチャンバ内の選択圧力を維持するための圧力コントロールシステムと、
円形キャビティを実質的に囲み、かつ前記円形キャビティと略同心である円形リングを備えるウェーハ支持部材とを備えるウェーハ処理システムであって、前記円形リングが、
前記円形キャビティを直接囲む内側半径と、
前記リングを囲む外側半径と、
前記リングの前記軸に実質的に直交する複数部分を有する底部表面と、
前記リングの前記底部表面の少なくとも一部に近接した熱絶縁体と、
前記リングの前記軸に実質的に直交し、かつ前記底部表面に実質的に平行な複数部分を有し、前記底部表面に対向して配置された最上部表面と、
を備え、前記最上部表面が、前記リングの前記内側半径から第２の半径まで前記リング周辺を円形に延び、かつ前記リングの前記軸に直交するウェーハ対向表面であって、前記第２の半径が前記リングの前記内側半径より大きく、かつこれと同心であり、前記第２の半径が前記外側半径より小さいウェーハ対向表面を備えるウェーハ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
[0001]現在の半導体デバイスの製作における主要なステップの１つは、ガスの化学反応によって半導体ウェーハ上に薄膜を形成することである。このような堆積プロセスは化学気相堆積（「ＣＶＤ」）と称される。在来の熱ＣＶＤプロセスは反応性ガスをウェーハ表面に供給し、ここで熱誘導化学反応が生じて、所望の膜を生成する。他方、プラズマ増強型ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）技術は、ウェーハ表面付近の反応ゾーンに無線周波数（「ＲＦ」）エネルギーを印加することによって反応性ガスの励起および／または解離を促進することによって、プラズマを生成することができる。プラズマの種の高反応性は、化学反応が生じるのに必要なエネルギーを減少し、それゆえ、在来の熱ＣＶＤプロセスと比較して、このようなＣＶＤプロセスに必要な温度を低下させる。これらの利点はさらに、高密度プラズマ（「ＨＤＰ」）ＣＶＤ技術によってさらに活用され、この場合、高密度プラズマが低真空圧で形成されるため、プラズマ種はさらに反応性になる。
【０００２】
[0002]一部のＣＶＤ用途においては、図１および図２に示されているように、ウェーハは、プロセスキット１００によってプロセスチャンバ内に支持されている。種々のプラズマ堆積プロセス中に、酸化粉末蓄積１５０は、図１および図２に示されているように、ウェーハ１２０の縁部付近のプロセスキット１００に積み重ねられる。酸化粉末蓄積１５０は反復に伴って増加するかもしれない。酸化粉末蓄積の増加は、不十分なウェーハ面取り部の剥離、残渣の蓄積、ならびにプロセスおよびバッファチャンバの汚染をもたらす恐れがある。
【０００３】
[0003]従来技術のプロセスキットカバーに伴って存続する上記問題に関して、新たな改良型プロセスキットカバーが望ましい。
【本発明の概要】
【０００４】
[0004]本発明の一実施形態にしたがったウェーハ支持構造が開示されている。該ウェーハ支持構造は、円形キャビティを実質的に囲む円形リングを含む。該円形リングはまた該円形キャビティとほぼ同心になっている。該円形リングは多数の特徴部を含んでもよい。例えば、該円形リングは、該円形キャビティを直接囲む内側半径と、該リングを囲む外側半径とによって画成されてもよい。該リングはまた、該リングの軸に実質的に直交する最上部および底部表面を含む。該最上部および底部表面はほとんど平行である。しかしながら、該最上部および底部表面の幾つかの特徴は相互に平行になっていないこともある。該最上部表面は、該リングの該内側半径から第２の半径まで該リング周辺を円形に延びるウェーハ対向表面を含む。該ウェーハ対向表面は、プラズマＣＶＤプロセス中にウェーハを支持するように設計されている。該第２の半径は、該リングの該内側半径よりも大きく、かつこれと同心であるが、該外側半径よりも小さい。該最上部表面は、該軸に実質的に平行な方向に該リングの最上部表面から該リング周辺に延びる該ウェーハ対向表面付近に突出部を含む。該突出部はまた、該リングの該最上部表面の該第２の半径に隣接して配置される。
【０００５】
[0005]該ウェーハ支持構造の該突出部は、該突出部の最上部表面と、該ウェーハ対向表面に隣接する該突出部の側部との交差点に面取り部を含んでもよい。さらに、該ウェーハ対向表面は、該リングの該軸に平行な線に沿って測定された、該ウェーハ支持構造の該最上部表面から該突出部の該最上部表面までおよそ０．０３〜０．１インチ突出することもある。
【０００６】
[0006]円形ウェーハは該ウェーハ対向表面に載せてあってもよい。該ウェーハの該半径は、該内側半径より大きくてもよく、また該第２の半径よりも小さくてもよい。該ウェーハ支持構造は、該リングの該軸に平行な線に沿って、該底部表面から該最上部表面に測定されたおよそ０．１〜０．２インチの厚さであってもよい。該ウェーハ支持構造は、酸化アルミニウムなどのセラミックから作られてもよい。
【０００７】
[0007]該ウェーハ支持構造は、該リングの該底部表面の少なくとも一部に近接して熱絶縁体を含んでもよい。該熱絶縁体は不活性ガスを含んでもよい。該熱絶縁体はまた固体絶縁体であってもよい。該不活性ガスは、ＣＶＤプロセス時に該チャンバ内で使用されるガスであってもよい。該熱絶縁体は、窒素、ホウ素、アルゴン、ネオンおよび／またはヘリウムを含んでもよい。該ウェーハ支持部材はまた、該リングの該底部表面の少なくとも一部に近接した熱絶縁体を含んでもよい。該絶縁体は、該円形リングとセラミックカラーの間に熱絶縁体を提供してもよい。
【０００８】
[0008]本発明の別の実施形態にしたがったウェーハ処理システムもまた開示されている。該ウェーハ処理システムは、プロセスチャンバを画成するハウジングと、該プロセスチャンバに動作可能に結合された高密度プラズマ生成システムと、該プロセスチャンバにガスを導入するように構成されているガス送出システムと、該プロセスチャンバ内の選択圧力を維持するための圧力コントロールシステムと、上記のようなウェーハ支持部材とを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プロセスキット上の酸化物蓄積を示している。
【図２】別のプロセスキット上の酸化物蓄積を示している。
【図３】本発明にしたがった高密度プラズマ化学気相堆積システムの一実施形態の簡略図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態にしたがった、ハイプロファイル突出部を伴い、かつ接触表面が小さいプロセスキットカバーを示している。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態にしたがった、ハイプロファイル突出部を伴う三次元プロセスキットカバーの一部を示している。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態にしたがったプロセスキットカバーの一部の平面図である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがった、ハイプロファイル突出部を伴い、かつ接触表面が小さい別のプロセスキットカバーを示している。
【図６】本発明の一実施形態にしたがった、複数の最小接触表面を伴うプロセスキットカバーを示している。
【図７】本発明の一実施形態にしたがった、プロセスキットカバーとセラミックカラーの間に固体絶縁体を伴うプロセスキットカバーを示している。
【００１０】
[0018]添付の図面において、類似のコンポーネントおよび／または特徴は同一の参照ラベルを有してもよい。本明細書において参照ラベルが使用される場合、説明は、同一の参照ラベルを有する類似のコンポーネントのうちのいずれの１つにも適用可能である。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
[0019]以下の説明は好ましい例示的実施形態を提供するにすぎず、本開示の範囲、適用可能性または構成を制限する意図はない。むしろ、好ましい例示的実施形態に関する以下の説明は、当業者に、例示的実施形態による具現化を可能にする説明を提供する。種々の変更が、添付の特許請求の範囲に説明されているような精神および範囲を逸脱することなく、要素の機能および配列になされてもよいことが理解されるべきである。
【００１２】
[0020]一実施形態において、本開示は、ハイプロファイル特徴部を伴うＣＶＤプロセスキットカバーを提供する。プロセスキットカバーは略円形のリング状構造であってもよい。ハイプロファイル特徴部は、ウェーハ対向表面付近のプロセスキットカバー上に配置されてもよい。ウェーハ対向表面は、プロセスキットカバーの内縁部に配置されている。ハイプロファイル特徴部は、ウェーハがウェーハ対向表面に配置される場合、ウェーハを実質的に包囲する。ハイプロファイル特徴部とウェーハとの間の小さな間隙は、ウェーハを除去するためのブレード用の適切な空間を提供する。ハイプロファイル特徴部は、ＣＶＤや他の堆積プロセス時に経時的に酸化物蓄積量を減少させることができる。
【００１３】
[0021]本発明の別の実施形態において、この開示は、下部支持オブジェクトや構造と直接、ほとんどまたはまったく熱接触していないＣＶＤプロセスキットカバーを提供する。セラミックカラーまたは構造は、セラミックカラーや、プロセスキットカバーを支持する他のペデスタル状デバイスを含んでもよい。プロセスキットカバーの底部表面は熱絶縁体を含んでもよい。プロセスキットが組み立てられると、絶縁体は、下部支持オブジェクトや構造と熱的に連通し、熱絶縁を提供する。本発明の一実施形態において、プロセスキットカバーの絶縁体部分のみが、下部支持オブジェクトまたは構造と直接接触している。別の実施形態において、プロセスキットカバーの底部表面の一部と、１つまたは複数の熱絶縁体は、下部支持オブジェクトまたは構造と直接接触している。絶縁体によってプロセスキットカバーは、洗浄プロセス中、例えばＮＦ３ベース洗浄中に、高温を維持することができる。プロセスキットカバーと下部支持オブジェクトまたは構造との間の絶縁体が無い場合には、熱はより簡単にプロセスキットカバーから下部支持オブジェクトまたは構造に移送可能である。より高い温度はプロセスキットカバーの洗浄を改良する。
【００１４】
[0022]図３は、本発明にしたがった誘電層が堆積可能な高密度プラズマ化学気相堆積（ＨＤＰ−ＣＶＤ）システム１０の一実施形態を図示している。システム１０は、チャンバ１３と、真空システム７０と、ソースプラズマシステム８０Ａと、バイアスプラズマシステム８０Ｂと、ガス送出システム３３と、遠隔プラズマ洗浄システム５０とを含む。
【００１５】
[0023]チャンバ１３の上部は、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミック誘電材料からなるドーム１４を含む。ドーム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、ウェーハ１７の上部表面とウェーハ支持部材１８とによって底部に境界設定される。
【００１６】
[0024]ヒータープレート２３およびコールドプレート２４はドーム１４の上にあり、かつこれに熱的に結合されている。ヒータープレート２３およびコールドプレート２４は、ドーム温度のコントロールを、約１００℃〜２００℃の範囲の±約１０℃内にする。これによって、種々のプロセスのドーム温度を最適化することができる。例えば、洗浄やエッチングプロセスの場合にドームを堆積プロセスよりも高温に維持することが望ましいこともある。ドーム温度の正確なコントロールはまた、チャンバにおける剥がれや粒子の数を減少させ、堆積層とウェーハの間の接着を改良する。
【００１７】
[0025]チャンバ１３の下部は、チャンバを真空システムに接合させる本体部材２２を含む。ウェーハ支持部材１８のベース部分２１は本体部材２２に搭載され、かつこれと連続する内部表面を形成する。ウェーハは、チャンバ１３の側部の挿入／除去開口（図示せず）を介してロボットブレード（図示せず）によってチャンバ１３の内外に移送される。リフトピン（図示せず）はモータ（これも図示せず）のコントロールによって昇降され、上部ローディング位置５７のロボットブレードから、ウェーハ支持部材１８のウェーハ受け取り部分１９上にウェーハが配置されている下部処理位置５６までウェーハを移動させる。ウェーハ受け取り部分１９は、ウェーハ処理中にウェーハをウェーハ支持部材１８に固定する静電チャック２０を含む。好ましい実施形態において、ウェーハ支持部材１８は酸化アルミニウムやセラミックアルミニウム材料から作られる。
【００１８】
[0026]真空システム７０は、３枚ブレードのスロットルバルブ２６を収容し、かつゲートバルブ２７およびターボ分子ポンプ２８に取り付けられているスロットル本体２５を含む。一部の実施形態において、２枚ブレードまたは他の複数枚ブレードのスロットルバルブ２６が使用されてもよい。スロットル本体２５はガス流に供する障害を最小にし、対称的なポンピングを可能にする点に注目すべきである。ゲートバルブ２７はポンプ２８をスロットル本体２５から隔離することができ、またスロットルバルブ２６が完全に開放されている場合に排気流容量を制限することによってチャンバ圧力をコントロールすることができる。スロットルバルブ、ゲートバルブおよびターボ分子ポンプの配列によって、約１ミリトール〜約２トールのチャンバ圧力の正確かつ安定したコントロールを可能にする。
【００１９】
[0027]ソースプラズマシステム８０Ａは、ドーム１４に搭載されている最上部コイル２９および側部コイル３０を含む。対称的な接地シールド（図示せず）は、コイル間の電気結合を減少する。最上部コイル２９は最上部ソースＲＦ（ＳＲＦ）生成器３１Ａによって電源投入されるのに対して、側部コイル３０は側部ＳＲＦ生成器３１Ｂによって電源投入されて、コイルごとに独立した電力レベルおよび動作周波数を可能にする。この二重コイルシステムはチャンバ１３における放射イオン密度のコントロールを可能にし、プラズマ均一性を改良することができる。側部コイル３０および最上部コイル２９は、通常、誘導的に駆動され、これは相補的電極を必要としない。具体的な実施形態において、最上部ソースＲＦ生成器３１Ａは、普通２ＭＨｚで最大２，５００ワットのＲＦ電力を提供し、側部ソースＲＦ生成器３１Ｂは、普通２ＭＨｚで最大５，０００ワットのＲＦ電力を提供する。最上部および側部ＲＦ生成器の動作周波数は、プラズマ生成効率を改良するために、名目動作周波数から（例えば、それぞれ１．７〜１．９ＭＨｚおよび１．９〜２．１ＭＨｚに）オフセットされてもよい。
【００２０】
[0028]バイアスプラズマシステム８０Ｂは、バイアスＲＦ（「ＢＲＦ」）生成器３１Ｃおよ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はウェーハ部分１７を本体部材２２に容量的に結合させ、これらは相補的電極として作用する。バイアスプラズマシステム８０Ｂは、ウェーハ表面への、ソースプラズマシステム８０Ａによって生成されたプラズマ種（例えば、イオン）の移送を高める働きをする。具体的な実施形態において、バイアスＲＦ生成器は、１３．５６ＭＨｚで最大５，０００ワットのＲＦ電力を提供する。
【００２１】
[0029]ＲＦ生成器３１Ａおよび３１Ｂは、ディジタルコントロールされたシンセサイザーを含み、約１．８〜約２．１ＭＨｚの周波数範囲で動作する。各生成器は、当業者に理解されるように、チャンバおよびコイルから生成器への反射電力を測定し、かつ最小反射電力を得るために動作周波数を調整するＲＦコントロール回路（図示せず）を含む。ＲＦ生成器は通常、特徴インピーダンス５０オームの負荷で動作するように設計されている。ＲＦ電力は、生成器とは異なる特徴インピーダンスを有する負荷から反射されてもよい。これにより、負荷に移送される電力が減少可能である。加えて、負荷から生成器に反射された電力はオーバーロードし、生成器にダメージを与えることもある。プラズマのインピーダンスは、他の要因のうちでもとりわけプラズマイオン密度に応じて５オーム未満から９００オーム以上に及ぶこともあり、また反射電力は周波数の関数であってもよいため、反射電力にしたがった生成器の周波数の調整は、ＲＦ生成器からプラズマに移送される電力を増大させ、生成器を保護する。反射電力を低下させ、かつ効率を改良するもう１つの方法は、整合回路網によるものである。
【００２２】
[0030]整合回路網３２Ａおよび３２Ｂは、生成器３１Ａおよび３１Ｂの出力インピーダンスを、それぞれのコイル２９および３０と整合させる。ＲＦコントロール回路は、整合回路網内のコンデンサの値を変更することによって両方の整合回路網をチューニングしてもよく、負荷が変化するのに伴って生成器を負荷に整合させる。負荷から生成器に反射された電力がある制限値を上回ると、ＲＦコントロール回路は整合回路網をチューニングしてもよい。一定の整合を提供し、かつ整合回路網のチューニングによってＲＦコントロール回路を効果的に無効化する方法は、反射電力の任意の予想値より高く反射電力制限値を設定することである。これは、整合回路網を最も新しい条件で一定に保持することによって、幾つかの条件下でプラズマを安定化させる助けとなりうる。
【００２３】
[0031]他の測定もまた、プラズマを安定化させる助けとなることがある。例えば、ＲＦコントロール回路は、負荷（プラズマ）に送出された電力を判断するために使用可能であり、層の堆積時に送出電力を実質的に一定に保つために、生成器の出力電力を増減させてもよい。
【００２４】
[0032]ガス送出システム３３は、ガス送出ライン３８（このうちの幾つかのみが図示）を介してウェーハを処理するために、複数のソース３４Ａ〜３４Ｅからチャンバにガスを提供する。当業者に理解されるように、ソース３４Ａ〜３４Ｅに使用される実際のソースと、チャンバ１３への送出ライン３８の実際の接続部は、チャンバ１３内で実行される堆積および洗浄プロセスに応じて変化する。ガスは、ガスリング３７および／または最上部ノズル４５を介してチャンバ１３に導入される。
【００２５】
[0033]一実施形態において、第１および第２のガス源３４Ａおよび３４Ｂと、第１および第２のガス流コントローラ３５Ａ’および３５Ｂ’は、ガス送出ライン３８（このうちの幾つかのみが図示）を介してガスリング３７のリングプレナムにガスを提供する。ガスリング３７は、ウェーハに均一なガス流を提供する複数のソースガスノズル３９（このうちの１つだけが例示目的で図示）を有する。ノズル長、オリフィスおよびノズル角度は、個別チャンバ内の特定のプロセスについて均一性プロファイルおよびガス利用効率の調節を可能にするように変更されてもよい。好ましい実施形態において、ガスリング３７は、酸化アルミニウムセラミックから作られた１２個のソースガスノズルを有する。
【００２６】
[0034]ガスリング３７はまた複数の酸化剤ガスノズル４０（これらのうちの１つだけが示されている）を有しており、これらは、好ましい実施形態においてソースガスノズル３９と同一平面にあり、かつこれより短く、一実施形態において本体プレナムからガスを受け取る。一部の実施形態において、ガスをチャンバ１３に噴射する前にソースガスおよび酸化剤ガスを混合しないことが望ましい。他の実施形態において、酸化剤ガスおよびソースガスは、本体プレナムとガスリングプレナム３６の間にアパーチャー（図示せず）を提供することによって、ガスをチャンバ１３に噴射する前に混合されてもよい。一実施形態において、第３および第４のガス源３４Ｃおよび３４Ｄと、第３および第４のガス流コントローラ３５Ｃおよび３５Ｄ’は、ガス送出ライン３８を介して本体プレナムにガスを提供する。４３Ｂ（他のバルブは図示せず）などの追加バルブは、流れコントローラからチャンバへのガス流をシャットオフしてもよい。
【００２７】
[0035]可燃性、有毒性または腐食性ガスが使用される実施形態において、堆積後にガス送出ラインに残るガスを排除することが望ましい。これは、バルブ４３Ｂなどの３方向バルブを使用して、送出ラインからチャンバ１３を隔離し、また、例えば真空フォアライン（ｆｏｒｅｌｉｎｅ）４４への送出ラインを換気するために達成されてもよい。図３に示されているように、４３Ａおよび４３Ｃなどの他の類似のバルブが他のガス送出ラインに組み込まれてもよい。このような３方向バルブは、（３方向バルブとチャンバの間の）未換気のガス送出ラインの容積を最小化するために、できるだけチャンバ１３の近くに配置されてもよい。加えて、２方向（オン・オフ）バルブ（図示せず）が、質量流コントローラ（「ＭＦＣ」）とチャンバの間、あるいはガス源とＭＦＣの間に配置されてもよい。
【００２８】
[0036]チャンバ１３はまた、最上部ノズル４５および最上部換気口４６を有してもよい。最上部ノズル４５および最上部換気口４６はガスの最上部流および側部流の独立コントロールを可能にし、これにより膜の均一性が改良され、また膜の堆積およびドーピングパラメータの微調整が可能になる。最上部換気口４６は最上部ノズル４５周辺の環状開口である。一実施形態において、第１のガス源３４Ａがソースガスノズル３９および最上部ノズル４５にガスを供給する。ソースノズルＭＦＣ３５Ａ’は、ソースガスノズル３９に送出されたガス量をコントロールし、最上部ノズルＭＦＣ３５Ａは、最上部ガスノズル４５に送出されたガス量をコントロールする。同様に、２つのＭＦＣ３５Ｂおよび３５Ｂ’は、ソース３４Ｂなどの単一の酸素源から最上部換気口４６および酸化剤ガスノズル４０の両方への酸素の流れをコントロールするために使用されてもよい。最上部ノズル４５および最上部換気口４６に供給されたガスは、ガスをチャンバ１３に流す前に分離したまたま保たれてもよく、あるいはガスは、チャンバ１３に流れる前に、最上部プレナム４８で混合されてもよい。同一ガスの別個のソースは、チャンバの種々の部分に供給するために使用されてもよい。
【００２９】
[0037]遠隔マイクロ波生成プラズマ洗浄システム５０が、チャンバコンポーネントから堆積残渣を周期的に洗浄するために提供される。この洗浄システムは、反応器のキャビティ５３において洗浄ガス源３４Ｅからのプラズマ（例えば、フッ素分子、三フッ化窒素、他のフッ化炭素または等価物）を生成する遠隔マイクロ波生成器５１を含む。このプラズマから得られる反応種は、アプリケータチューブ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に搬送される。洗浄プラズマを含有するために使用される材料（例えば、キャビティ５３およびアプリケータチューブ５５）は、プラズマによる攻撃に耐性がなければならない。反応器のキャビティ５３とフィードポート５４の間の距離はできるだけ短く保たれるべきであるが、それは、望ましいプラズマ種の濃度が反応器のキャビティ５３からの距離に伴って下落するからである。遠隔キャビティにおける洗浄プラズマの生成は、効率的なマイクロ波生成器の使用を可能にし、イン・シトゥ−で形成されたプラズマに存在しうるグロー放電の温度、放射または衝撃にチャンバコンポーネントをさらすことはない。結果として、静電チャック２０などの比較的感度の高いコンポーネントは、イン・シトゥープラズマ洗浄プロセスで必要とされるように、ダミーウェーハでカバーされる必要もなく、他の方法で保護される必要もない。一実施形態において、この洗浄システムは、エッチャントガスの原子を遠隔的に解離するために使用され、これらの原子は次いでプロセスチャンバ１３に供給される。別の実施形態において、エッチャントガスがプロセスチャンバ１３に直接提供される。さらに別の実施形態において、複数のプロセスチャンバが、別個のチャンバで実行されている堆積およびエッチングステップと共に使用される。
【００３０】
[0038]本発明の代替実施形態において、遠隔マイクロ波生成プラズマ洗浄システムではなく遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）が、チャンバコンポーネントから堆積残渣を周期的に洗浄するために提供されてもよい。ＲＰＳはドーム１４の最上部に搭載されてもよい。ＲＰＳは、ウェーハペデスタルの中心と同軸であってもよい円錐状の最上部バッフルを介してチャンバにイオン化洗浄ガスを導入してもよい。流体チャネルが、バッフルの外向き表面を流れる前駆体とは異なる組成を前駆体またはキャリアガスに供給するために、バッフルの中心を通っていてもよい。例えば、バッフルの中心のチャネルは処理ガスを搬送してもよく、外側チャネルは、ＮＦ３などの洗浄用ガスを搬送してもよい。
【００３１】
[0039]バッフルの外側表面は、堆積チャンバに位置決めされている反応種生成システムからの反応性前駆体を方向づける導管によって包囲されてもよい。導管は、一方の端部がバッフルの外側表面に開いており、反対側の端部が反応種生成システムに結合されているまっすぐな円形チューブであってもよい。
【００３２】
[0040]ＲＰＳは、より安定的な出発材料をプラズマに暴露することによって反応種を生成させてもよい。例えば、出発材料は、酸素分子（またはオゾン）を含む混合物であってもよい。ＲＰＳからプラズマへのこの出発材料の暴露は、酸素分子の一部を酸素原子に解離させ、かなり低い温度（例えば、１００℃未満）で有機シリコン前駆体（例えば、ＯＭＣＴＳ）と化学反応する高反応性ラジカル種に、ウェーハ表面に流動性誘電体を形成させる。反応種生成システムで生成された反応種はしばしば、室温でさえも他の堆積前駆体に対して高反応性であるため、他の堆積前駆体と混合される前に、隔離されたガス混合物の導管で移送され、かつバッフルによって反応チャンバに分散されてもよい。
【００３３】
[0041]システムコントローラ６０はシステム１０の動作をコントロールする。好ましい実施形態において、コントローラ６０は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ（図示せず）、およびプロセッサ６１に結合されたカードラック（図示せず）などのメモリ６２を含む。カードラックは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）（図示せず）、アナログおよびディジタルの入力／出力ボード（図示せず）、インタフェースボード（図示せず）、およびステッパモータコントローラボード（図示せず）を含有してもよい。システムコントローラはＶｅｒｓａ  Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ（「ＶＭＥ」）基準に準拠しており、これは、ボード、カードケージ、およびコネクタの寸法および種類を画成する。ＶＭＥ基準はまた、１６ビットデータバスおよび２４ビットアドレスバスを有するようなバス構造を定義する。システムコントローラ６０は、ハードディスクドライブに記憶されているコンピュータプログラムのコントロールによって、あるいはリムーバブルディスクに記憶されているプログラムなどの他のコンピュータプログラムによって動作する。コンピュータプログラムは、例えば、タイミング、ガスの混合物、ＲＦ電力レベル、および特定のプロセスの他のパラメータを書き込んでいる。ユーザーとシステムコントローラの間のインタフェースは、陰極線チューブ（「ＣＲＴ」）およびライトペンなどのモニタを介する。
【００３４】
[0042]図１は、酸化物蓄積１５０を示す、気相堆積プロセスキットの一部の断面図である。プロセスキット１００は、ウェーハ対向表面１０５を含むプロセスキットカバー１４０を含む。ウェーハ１２０はペデスタル（または静電チャック）１０８上に載せてある。ウェーハ１２０の外縁部は、プロセスキットカバー１４０のウェーハ対向表面１０５に延びる。ウェーハ１２０は、ウェーハ対向表面１０５と接触していない。プロセスキットカバーは、ブラケット１３０で包囲されているセラミックカラー１１０上に載せてある。酸化物蓄積１５０は、ＣＶＤプロセスの反復時に生じる。図２は、酸化物蓄積１５０を伴うもう１つのプロセスキット１００を示している。両方の例では、酸化粉末蓄積はウェーハ１２０に隣接して生じ、場合によっては、ウェーハ対向表面１０５上のウェーハ１２０の下で生じる。
【００３５】
[0043]図４Ａは、本発明の一実施形態にしたがったプロセスキットカバーの最上部表面から突出するハイプロファイル特徴部１７０（または突出部）を含むプロセスキット１００の断面図を示している。ハイプロファイル特徴部１７０は、最上部表面と、ウェーハ対向表面１０５に最も近い側部表面との交差点に面取り部１８０を含んでもよい。面取り部は、ウェーハ１２０を検索するブレードを見込んでいる。ハイプロファイル特徴部１７０は、ウェーハ１２０およびウェーハ対向表面１０５に隣接する酸化物蓄積を減少可能である。
【００３６】
[0044]ハイプロファイル特徴部１７０は、例えば、１１インチ〜１３インチの内径を有するプロセスキットに対して０．０２インチ〜０．１２インチの高さであってもよいが、ハイプロファイル特徴部１７０の高さはいずれの高さであってもよい。別の実施形態において、厚さ／直径比はおよそ０．１：１である。ウェーハ１２０とハイプロファイル特徴部１７０の間のギャップは、例えば０．０１〜０．０５インチであってもよい。ウェーハ１２０の最上部から面取り部１８０の底部までのハイプロファイル特徴部１７０の高さは、例えば、ウェーハ１２０の厚さの０〜５倍であってもよい。一実施形態において、ウェーハ１２０の最上部から面取り部１８０の底部までのハイプロファイル特徴部１７０の高さは、ウェーハ１２０の厚さの１倍〜２倍であってもよい。ハイプロファイル特徴部１７０の幅は、プロセスキットカバー材料全体の容積を最小に保つという設計制約によって制限されてもよい。
【００３７】
[0045]さらに、プロセスキットカバーは、例えば、０．２５インチ未満と極めて薄くてもよい。プロセスキットカバー１４０を薄くすることによって、プロセスキットカバー１４０は洗浄中に加熱することができ、ひいては洗浄の有効性を増大させることができる。プロセスキットカバー１４０とハイプロファイル特徴部１７０の両方はセラミック材料から構築されてもよい。ハイプロファイル特徴部１７０はプロセスキットカバー１４０と一体化されてもよいため、これらの２つは、連続ピースの一部となる。本発明の別の実施形態において、ハイプロファイル特徴部１７０は、プロセスキットカバー１４０と同じまたは異なる材料からなるアドオン特徴であってもよい。さらに、ハイプロファイル特徴部１７０は、別個に構築されてもよく、またプロセスキットカバー１４０に付加されてもよい。
【００３８】
[0046]プロセスキットはまた絶縁性ギャップ１９０を含んでもよい。絶縁性ギャップ１９０は、例えばセラミックカラーやペデスタルや他のオブジェクトなどのセラミックカラー１１０とプロセスキットカバー１４０が接触している表面積を制限する。本実施形態において、処理キットカバー１４０は、インタフェース１６０においてセラミックカラー１００と部分的に接触している。インタフェース１６０のサイズは、プロセスキットカバー１４０からセラミックカラー１１０への熱導電性を最小化するために最小化されてもよい。本発明の一実施形態において、インタフェース１６０は、プロセスキットカバー１４０の底部表面の表面積のおよそ０％〜３０％である。本発明の別の実施形態において、インタフェース１６０は、プロセスキットカバー１４０の底部表面の表面積のおよそ５％〜２５％である。本発明の別の実施形態によると、インタフェース１６０は、プロセスキットカバー１４０の底部表面の表面積のおよそ１０％〜２０％である。
【００３９】
[0047]図４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがった、ハイプロファイル特徴部１７０を伴う三次元プロセスキットカバー１４０を示している。この三次元図面はまた、プロセスキットカバー１４０の円形形状を示している。円形プロセスキットカバー１４０のウェーハ対向表面１０５も示されている。
【００４０】
[0048]図４Ｃは、本発明の一実施形態にしたがったプロセスキットカバー１４０の一部の平面図を示している。この図面は等尺で描かれていない。この図面は、プロセスキットカバー１４０をなす円形リングの一部を示している。円形リングは内側半径４１０および外側半径４２０を有している。内側半径４１０はリングの内側を画成しており、外側半径４２０はリングの外側を画成している。ウェーハ対向表面１０５は内側半径４１０から第２の半径４３０まで延びる。ハイプロファイル特徴部１７０は第２の半径４１０から第３の半径４４０まで延びる。
【００４１】
[0049]図５は、本発明の別の実施形態にしたがった、ハイプロファイル特徴部１５１を伴うプロセスキット１００の複数部分の別の断面図を示している。本実施形態において、ハイプロファイル特徴部１５１はプロセスキットカバー１４０より高く突出している。したがって、ハイプロファイル特徴部１５１の寸法は、プロセスキットカバー１４０上方の垂直間隙と、ブレードにウェーハ１２０にアクセスさせて、ウェーハ１２０をウェーハ対向表面１０５から持ち上げさせることとによってのみ制限される。本実施形態において、絶縁体は、ＣＶＤ内の大気、例えば反応性ＮＦ３である。
【００４２】
[0050]図６は、本発明の別の実施形態にしたがったプロセスキット１００の複数部分の別の断面図を示している。本実施形態において、プロセスキットカバー１４０は、セラミックカラー１１０を伴う複数のインタフェース１６１を含んでいる。絶縁体１９１は複数のインタフェース１６１間に配置されている。絶縁体は、ＣＶＤチャンバ内の大気または固体絶縁体であってもよい。インタフェースは、図面に示されているものより大きくても小さくてもよい。
【００４３】
[0051]図７は、本発明の別の実施形態にしたがったプロセスキット１００の複数部分の別の断面図を示している。本実施形態によると、プロセスキットカバー１４０は、絶縁体１９５内のセラミックカラー１１０から完全に熱的に絶縁されている。本実施形態の絶縁体１９５は固体絶縁体であってもよい。熱導電性がより低い材料、例えば、ファイバグラス、プラスチック、ポリマーが絶縁体１９５として使用されてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…高密度プラズマ化学気相堆積システム、１３…チャンバ、１４…ドーム、１６…プラズマ処理領域、１７…ウェーハ、１８…ウェーハ支持部材、１９…ウェーハ受け取り部分、２０…静電チャック、２１…ベース部分、２２…本体部材、２３…ヒータープレート、２４…コールドプレート、２５…スロットル本体、２６…３枚ブレードスロットルバルブ、２７…ゲートバルブ、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生成器、３１Ｂ…側部ＳＲＦ生成器、３１Ｃ…バイアスＲＦ生成器、３２Ａ、３２Ｂ…整合回路網、３２Ｃ…バイアス整合回路、３３…ガス送出チャンバ、３４Ａ〜３４Ｅ…ソース、３５Ａ’、３５Ｂ’、３５Ｃ、３５Ｄ’…ガス流コントローラ、３６…ガスリングプレナム、３７…ガスリング、３８…送出ライン、３９…ソースガスノズル、４０…酸化剤ガスノズル、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ…バルブ、４４…真空フォアライン、４５…最上部ノズル、４６…最上部換気口、５０…遠隔プラズマ洗浄システム、５１…遠隔マイクロ波生成器、５３…反応器のキャビティ、５４…洗浄ガスフィードポート、５５…アプリケータチューブ、５６…下部処理位置、５７…上部ローディング位置、６０…システムコントローラ、６１…プロセッサ、６２…メモリ、７０…真空システム、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、１００…プロセスキット、１０５…ウェーハ対向表面、１１０…セラミックカラー、１２０…ウェーハ、１４０…プロセスキットカバー、１５０…酸化粉末蓄積、１５１…ハイプロファイル特徴部、１６０…インタフェース、１６１…インタフェース、１７０…ハイプロファイル特徴部、１８０…面取り部、１９０…絶縁性ギャップ、１９１…絶縁体、１９５…絶縁体、４１０…内側半径、４２０…外側半径、４３０…第２の半径、４４０…第３の半径。
【図１】
2010534942.tif 000003
【図２】
2010534942.tif 000004
【図３】
2010534942.tif 000005
【図４Ａ】
2010534942.tif 000006
【図４Ｂ】
2010534942.tif 000007
【図４Ｃ】
2010534942.tif 000008
【図５】
2010534942.tif 000009
【図６】
2010534942.tif 000010
【図７】
2010534942.tif 000011
【国際調査報告】
2010534942.tif 000012