(57)【要約】【課題】  電子デバイス製造に使用される堆積チャンバをクリーニングするための装置。【解決手段】  堆積チャンバ外の遠隔チャンバ内に前駆体ガスを供給し、高出力源を用いて遠隔チャンバ内で前駆体ガスを活性化して反応種を形成し、反応種を遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させ、遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させた反応種を用いて堆積チャンバ内部をクリーニングする手段を備える。【選択図】  図１
2005236332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積装置組立体であって、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバの外にある遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバ内にエネルギを供給することのできる活性源（アクティベーションソース）と、
遠隔ガス供給源から、反応種を形成するために活性源による活性化が行われる前記遠隔チャンバの中に、前記堆積チャンバ内をクリーニングするための前駆体ガスを流入させるための第１の導管と、
前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に前記反応種を流入させるための第２の導管と、
前記遠隔チャンバと前記堆積チャンバの間により大きな差圧を生じさせるように配置された流量絞り
を備える堆積装置組立体。
【請求項２】
前記活性源が少なくとも３０００ワットの出力を供給する請求項１に記載の堆積装置組立体。
【請求項３】
前記活性源が、１２０００ワット／リットルから４８０００ワット／リットルの出力のエネルギを供給するように設計されている請求項１に記載の堆積装置組立体。
【請求項４】
前記前駆体ガスはフッ素含有ガスを含む請求項１、２、又は３に記載の堆積装置組立体。
【請求項５】
前記フッ素含有ガスは、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４，及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項４に記載の堆積装置組立体。
【請求項６】
堆積装置組立体であって、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバと連結された遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバ内にエネルギを供給することのできる活性源（アクティベーションソース）と、
前記遠隔チャンバと連結された遠隔ガス供給源から供給される前駆体ガス、を備え、
前記前駆体ガスは前記活性源によって前記遠隔チャンバ内で活性化され反応種を形成し、前記遠隔チャンバと前記堆積チャンバとの間で少なくとも４．５Ｔｏｒｒの差圧が生じる、
堆積装置組立体。
【請求項７】
少なくとも４．５Ｔｏｒｒの差圧を生じさせ得る1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項６に記載の堆積装置組立体。
【請求項８】
前記遠隔チャンバ内において５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒの圧力を維持することができる1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項６に記載の堆積装置組立体。
【請求項９】
前記活性源が前記遠隔チャンバに少なくとも３０００ワットの出力を供給することができる請求項６に記載の堆積装置組立体。
【請求項１０】
前記活性源が、前記遠隔チャンバに、少なくとも１２０００ワット／リットルの出力密度のエネルギを供給することができる請求項６に記載の堆積装置組立体。
【請求項１１】
前記前駆体ガスを堆積チャンバ内で励起するための局所活性源をさらに備える請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項６に記載の堆積装置組立体。
【請求項１３】
前記フッ素含有ガスが、ＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項１２に記載の堆積装置組立体。
【請求項１４】
電子デバイスを製造するにあたって用いられるプロセスチャンバをクリーニングするための装置であって、
前記プロセスチャンバの外にある遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて前駆体ガスを活性化して前記プロセスチャンバの内側表面をクリーニングすることができる反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバから前記プロセスチャンバ内に前記反応種を流入させることができる導管、
を備える装置。
【請求項１５】
前記遠隔チャンバ内において５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒの圧力を維持することができる1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
キャリアガスを前記遠隔チャンバ内に流入させるための第２の導管をさらに備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記堆積チャンバを０．５Ｔｏｒｒから２Ｔｏｒｒの圧力に維持するための真空ポンプをさらに備える請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記遠隔チャンバと前記プロセスチャンバの間で差圧が生じる請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記差圧が少なくとも４．５Ｔｏｒｒである請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記前駆体ガスを前記プロセスチャンバ内で励起するための局所活性源をさらに備える請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
プロセスチャンバをクリーニングするための装置であって、
前駆体ガスを前記プロセスチャンバの外にある遠隔チャンバ内に供給するための導管と、
前記前駆体ガスを前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて活性化して反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバとプロセスチャンバとの間で少なくとも４．５Ｔｏｒｒの差圧が生じるように前記反応種を前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に流入させることができる導管、
を備える装置。
【請求項２４】
前記前駆体ガスをプロセスチャンバ内で励起するための局所活性源をさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記遠隔チャンバ内の圧力を５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒに維持することができる1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
電子デバイスを製造するにあたって用いられる堆積チャンバをクリーニングするための装置であって、
前駆体ガスを堆積チャンバの外にある遠隔チャンバ内に供給することができる導管と、
前記前駆体ガスを前記遠隔チャンバ内で、遠隔チャンバの容積１リットルあたり少なくとも１２０００ワット／リットルの出力を用いて活性化して反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に少なくとも４．５Ｔｏｒｒの差圧の下で前記反応種を流入させることができる導管、を備え、前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバに流入した前記反応種は前記堆積チャンバの内側をクリーニングするために用いられる
装置。
【請求項２９】
前記遠隔チャンバの圧力を少なくとも５Ｔｏｒｒに維持することができる1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記前駆体ガスを前記堆積チャンバ内で励起するための局所活性源をさらに備える請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
電子デバイスを製造するにあたって用いられる堆積チャンバをクリーニングするための装置であって、
前駆体ガスを前記プロセスチャンバの外にある遠隔チャンバ内に供給するための導管と、
前駆体ガスを前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて活性化して反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバから圧力が２Ｔｏｒｒ以下である前記堆積チャンバ内に前記反応種を流入させることができる導管、を備え、前記遠隔チャンバから堆積チャンバに流入した反応種は前記堆積チャンバの内部をクリーニングするために用いられる
装置。
【請求項３４】
堆積チャンバ内の前駆体ガスを励起するための局所活性源をさらに備える請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記遠隔チャンバ内の圧力を５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒに維持することができる1つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記遠隔チャンバと前記プロセスチャンバの間で差圧が生じる請求項３３に記載の装置。
【請求項３９】
前記差圧が少なくとも４．５Ｔｏｒｒである請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
プロセスチャンバをクリーニングするための装置であって、
前駆体ガスを前記プロセスチャンバの外にある遠隔チャンバ内に供給するための導管と、
前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて前記前駆体ガスを活性化して反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に前記反応種を流入させることができる導管、とを備え、前記遠隔チャンバの圧力は５Ｔｏｒｒから２０Ｔｏｒｒである
装置。
【請求項４１】
前記活性源はマイクロ波源である請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記プロセスチャンバ内の前駆体ガスを励起するための局所活性源をさらに備える請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
堆積装置組立体であって、
堆積チャンバと、
前記堆積チャンバの外にある遠隔チャンバと、
前駆体ガスを遠隔ガス源から前記遠隔チャンバ内に供給するための第１の導管と、
前記前駆体ガスを少なくとも３０００ワットの出力を用いて前記遠隔チャンバ内で活性化して反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバと前記堆積チャンバとの間の差圧の下に前記反応種を前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に流入させるための第２の導管と、
を備える堆積装置組立体。
【請求項４６】
少なくとも４．５Ｔｏｒｒの差圧を生じさせ得る１つ又は２つ以上の流量絞りをさらに備える請求項４５に記載の堆積装置組立体。
【請求項４７】
電子デバイスを製造するにあたって用いられるプロセスチャンバをクリーニングするための装置であって、
前記プロセスチャンバの外にある遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて前駆体ガスを活性化して前記プロセスチャンバの内側表面をクリーニングすることができる反応種を形成するための活性源と、
局所活性源と、
前記遠隔チャンバから前記プロセスチャンバ内に前記反応種を流入させることができる導管、
を備える装置。
【請求項４８】
前記プロセスチャンバ内の前記前駆体ガスを励起するための局所活性源をさらに備える請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記前駆体ガスがフッ素含有ガスを含む請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記フッ素含有ガスがＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４及び／又はＣ２Ｆ６を含む請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
シリコン、ドープされたシリコン、窒化シリコン、又は酸化シリコンが堆積した堆積チャンバをクリーニングするための装置であって、
前記堆積チャンバの外にある遠隔チャンバと、
前記遠隔チャンバ内で少なくとも３０００ワットの出力を用いて前駆体ガスを活性化して、シリコン、ドープされたシリコン、窒化シリコン、又は酸化シリコンが堆積した前記堆積チャンバの内側表面をクリーニングすることができる反応種を形成するための活性源と、
前記遠隔チャンバから前記堆積チャンバ内に前記反応種を流入させることができる導管、
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積チャンバクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ化学反応は半導体およびフラットディスプレイの分野で広範に使用されている。その１例であるプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）は、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に使用されるプロセスである。ＰＥＣＶＤでは、１対の平行板電極を備えた真空堆積チャンバ内に基板が配される。これらの電極の一方、例えば一般にサセプタと呼ばれている下部電極は、基板を保持する。他方の電極すなわち上部電極はガス吸気マニフォールドもしくはシャワーヘッドとして機能する。堆積中に反応ガスが上部電極を通ってチャンバに流入し、高周波（ＲＦ）電圧が電極間に印加され、これによって反応ガス中にプラズマが形成される。プラズマは反応ガスを分解させ、物質層を基板表面上に堆積させる。
【０００３】
このようなシステムは、物質を基板表面上に優先的に堆積させるように設計されたものではなく、チャンバ内の他の内表面上にも物質をいくらか堆積させる。したがって、度重なる使用の後、これらのシステムはチャンバ内に堆積した物質堆積層を除去するためにクリーニングしなければならない。チャンバおよびチャンバ内に露出した部品をクリーニングするために、インシチュウクリーニングプロセスが一般に用いられている。このインシチュウの技術では、前駆体ガスがチャンバに供給される。ついで、グロー放電プラズマをチャンバ内の前駆体ガスに局所的に印加することにより、反応種が生成される。この反応種は、チャンバ表面上のプロセス堆積物と揮発性化合物を形成することによってこれらの表面をクリーニングする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このインシチュウクリーニング技術にはいくつかの短所がある。第１に、この反応種を生成させるためにチャンバ内でプラズマを用いるのは効率的でない。すなわち、許容できるクリーニング速度を得るためには比較的高い出力が必要である。しかし、出力レベルが高ければチャンバ内部のハードウェアを損傷させ易く、この結果、その使用寿命が顕著に短くなる。損傷したハードウェアの交換は極めて高価となることがあり、これにより、堆積システムを用いて処理される製品の基板あたりのコストが顕著に上昇しかねない。現在、競争の激しい半導体製造業界において、基板あたりのコストはコストに敏感な購入者にとって重要であり、クリーニングプロセス中に破損した部品を定期的に交換しなければならないことによる運転経費の上昇は極めて好ましくない。
【０００５】
従来のインシチュウドライクリーニングプロセスのもう１つの欠点は、許容可能なクリーニング速度を達成するために必要な高い出力レベルが、他のシステム部品を損傷させたり、あるいはチャンバの内表面を物理的にワイピングする（拭う）ことによってしか除去できない残留物や副産物を発生させ易いことである。例えば、チャンバやプロセスキット部品（例えば、ヒータ、シャワーヘッド、クランピングリング等）がアルミニウム製である堆積システムにおいては、内表面をクリーニングするためにＮＦ3プラズマを用いることが多い。このクリーニングプロセスにおいては、いくらかの量のＡｌxＦyが形成される。その形成量は高プラズマエネルギ値に由来するイオン衝撃によって大幅に増大する。したがって、かなりの量のＡｌxＦyがシステム中に形成され得る。残念なことに、この物質は公知の化学プロセスのいずれによってもエッチング除去できないため、物理的に表面をワイピングすることによって除去しなければならない。
【０００６】
１つの解決法は遠隔チャンバ内でプラズマを励起することである。この方法ではプロセスチャンバの外の遠隔励起源を使用することによって反応種を発生させる。この反応種はプロセスチャンバに供給され、特定のプロセス、例えばチャンバのドライクリーニングの実施を促進する。
【０００７】
この方法にはいくつかの短所がある。第１に、このようなシステムに用いられる印加プラズマ出力値（典型的には５００〜１５００ワット）は典型的にはＮＦ3である供給ガスを完全に分解するものではない。プラズマによって分解されない供給ガスがシステムから排出されると環境に悪影響を与える可能性がある。購入者は環境への影響が極少ないか有益であるような製品を好むことが多い。
【０００８】
第２に、このようなシステムに使用される印加圧力値は一般に低い。その影響でプラズマはほとんど局在化されない。局在化の欠如による好ましくない影響として、遠隔励起チャンバ内およびその近傍のある種の部品が熱プラズマによって燃焼することもある。例えば、これは、遠隔チャンバと堆積チャンバとを接続する管のネック部近傍、特に管の遠隔チャンバ側部分で起こる可能性がある。
【０００９】
第３に、このようなシステムに用いられる出力値（典型的には５００〜１５００ワット）を有するマイクロ波エネルギを用いてプラズマを発生させるには、一般に複雑な自動同調手順が必要となる。さもなければ、このようなプラズマは不安定となるためである。すなわち、このようなプラズマは自動同調なしでは消滅してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は１つの特徴として、電子デバイス製造に使用される堆積チャンバをクリーニングするための方法に関する。本方法のステップには、堆積チャンバ外の遠隔チャンバ内に前駆体ガスを供給するステップと、約３０００ワット〜約１２０００ワットの出力を用いて遠隔チャンバ内で前駆体ガスを活性化して反応種を形成するステップとが含まれる。その他のステップには、反応種を遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させるステップと、遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させた反応種を用いて堆積チャンバ内部をクリーニングするステップとが含まれる。
【００１１】
本方法の実施態様には以下のものが含まれる。前駆体ガスを活性化させるステップは、遠隔活性源を用いて実施される。前駆体ガスは、全てのハロゲンと、これらの気体化合物とから成る気体群より選択されるものであり、また、塩素、フッ素、およびこれらの気体化合物から成る気体群より選択されてもよい。遠隔活性源はマイクロ波エネルギ源である。本方法においては、さらにキャリアガスを遠隔活性チャンバに流入させ、このキャリアガスは窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、および酸素から成る気体群より選択されるものとしてもよい。
【００１２】
本発明はもう１つの特徴として、プロセスチャンバをクリーニングするための方法に関する。本発明のステップには、プロセスチャンバ外の遠隔チャンバとプロセスチャンバとの間に差圧が生じるように遠隔チャンバ内に前駆体ガスを供給するステップと、約３０００ワット〜約１２０００ワットの出力を用いて遠隔チャンバ内で前駆体ガスを活性化して反応種を形成するステップとが含まれる。その他のステップには、反応種を遠隔チャンバからプロセスチャンバ内に流入させるステップが含まれる。
【００１３】
本方法の実施態様には以下のものが含まれる。遠隔チャンバからプロセスチャンバ内に流入した反応種を局所活性源を用いてさらに励起するステップと、局所活性源でさらに励起された反応種を用いてプロセスチャンバ内のクリーニングプロセスを実施するステップとが含まれてもよい。差圧は少なくとも約４．５Ｔｏｒｒであり、遠隔チャンバ内の圧力は少なくとも約１５Ｔｏｒｒである。
【００１４】
本発明はまた１つの特徴として、クリーニング用前駆体ガス源に接続することのできる堆積装置に関する。この装置は、堆積チャンバと、堆積チャンバの外にある遠隔チャンバと、遠隔チャンバ内に高出力のエネルギを供給することのできる高出力活性源と、前駆体ガスを遠隔ガス供給源からこれが活性源によって活性化されて反応種を形成する遠隔チャンバ内に流入させるための第１の導管と、反応種を遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させるための第２の導管とを有している。
【００１５】
本方法の実施態様には以下のものが含まれる。装置は、遠隔チャンバ内への前駆ガスの流れを制御するバルブおよびフロー制御機構、および遠隔チャンバ内へ流入する前駆体ガスとは異なるキャリアガスの流れを制御するバルブおよびフロー制御機構を有していてもよい。
【００１６】
本発明はまた別の特徴として、電子デバイス製造に用いられる堆積チャンバをクリーニングするための方法に関する。本方法には、堆積チャンバ外の遠隔チャンバ内に前駆体ガスを供給するステップと、遠隔チャンバ容積１リットルあたり約１２０００ワット〜約４８０００ワットの出力を用いて遠隔チャンバ内で前駆体ガスを活性化して反応種を形成するステップとが含まれる。その他のステップには、反応種を遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させ、遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させた反応種を用いて堆積チャンバ内部をクリーニングするステップが含まれる。
【００１７】
本発明はまた別の特徴として、電子デバイス製造に用いられる堆積チャンバをクリーニングするための方法に関する。本方法には、堆積チャンバ外の遠隔チャンバ内に前駆体ガスを供給するステップと、固定同調高出力プラズマ源を用い約３０００ワット〜約１２０００ワットの出力を用いて遠隔チャンバ内で前駆体ガスを活性化して反応種を形成するステップとが含まれる。他のステップとしては、反応種を遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させ、遠隔チャンバから堆積チャンバ内に流入させた反応種を用いて堆積チャンバ内部をクリーニングするステップが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施態様においては、ここに記載のように改変したアプライドコマツテクノロジー社製のモデルＡＫＴ−１６００ＰＥＣＶＤシステムを用いた。ＡＫＴ−１６００ＰＥＣＶＤはアクティブマトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）製造用に設計されたものである。これは、アモルファスシリコン、窒化シリコン、酸化シリコンおよび酸窒化物フィルムを堆積するために使用できる複数のプロセスチャンバを備えたモジュラーシステムである。しかし、本発明は商業的に入手可能なあらゆる堆積システムを用いて行うことができる。
【００１９】
図１を参照すると、本発明に従って改変したＰＥＣＶＤシステムは、堆積チャンバ１０と、その内部に設けられたガス導入用のガス吸気マニホールド（もしくはシャワーヘッド）１２と、物質をその上に堆積させる基板１６を保持するためのサセプタ１４とを有している。吸気マニフォールド１２およびサセプタ１４は共に平行板の形態を有しており、それぞれ上部電極、下部電極としても機能する。下部電極とチャンバ本体は接地されている。高周波発振器３８は整合ネットワーク４０を介して高周波出力を上部電極に供給する。高周波発振器３８は、上部電極と下部電極の間にプラズマを発生させるために使用される。
【００２０】
サセプタ１４は堆積中に基板を加熱するための抵抗ヒータ１８を有している。外部ヒータ制御モジュール２０がヒータを駆動し、システムで実行するプロセスにより指示される適切な温度レベルにサセプタを到達させかつ維持する。
【００２１】
チャンバ１０の外部には堆積中に使用されるガスを含むガス供給源３２が設けられる。使用される特定のガスは基板上に堆積すべき物質に依存する。プロセスガスは吸気口を通ってガスマニフォールド内に流入し、さらにシャワーヘッドを通ってチャンバ内に流入する。電子操作されるバルブおよびフロー制御機構３４はガス供給源からチャンバ内へのガスの流れを制御する。また、減圧ポンプ３６が排気口を介してチャンバに接続されており、チャンバ内を減圧するために使用される。
【００２２】
本発明によれば、第２のガス供給系も吸気口３３を介してチャンバに接続される。この第２のガス供給系は一連の堆積作業後にチャンバ内部をクリーニングするために使用されるガスを供給する。ここで「クリーニング」とは、チャンバ内表面からの堆積物質の除去を意味する。また、ガスの混合が所望される場合は第１および第２のガスの供給を組み合わせることもできる。
【００２３】
第２のガス供給系は、前駆体ガス供給源４４、堆積チャンバ外に間隔を置いて位置する遠隔活性チャンバ４６、遠隔活性チャンバ内の前駆体ガスを活性化するための出力源４８、電子操作されるバルブおよびフロー制御機構５０、および遠隔チャンバを堆積チャンバに接続する導管もしくはパイプ５７を含む。
【００２４】
流量絞り５９がフローパイプ５７中に使用されている。流量絞り５９は遠隔チャンバ４６と堆積チャンバ１０との間の流路のいずれの位置に配してもよい。このような流量絞りによって遠隔チャンバ４６と堆積チャンバ１０との間に差圧を存在させることが可能になる。
【００２５】
バルブおよびフロー制御機構５０は使用者が選択した流量でガスを前駆体ガス供給源４４から遠隔活性チャンバ４６内に供給する。出力源４８は前駆体ガスを活性化して反応種を形成し、これは次いで導管５７を通って吸気口３３を介して堆積チャンバ内に流入する。換言すれば、上部電極すなわちシャワーヘッド１２を用いて反応ガスを堆積チャンバ内に供給する。記載された実施例においては、遠隔チャンバはサファイア管であり、出力源は２．５４ＧＨｚのマイクロ波エネルギであって、その出力はサファイア管に向けられる。
【００２６】
また、微量キャリアガス供給源５２を設け、これをもう１つのバルブおよびフロー制御機構５３を介して遠隔活性チャンバに接続してもよい。微量キャリアガスは活性種の堆積チャンバへの輸送を促進する。これは、共に使用される特定のクリーニングプロセスに適応する適当な非反応性ガスのうちのいずれかとすることができる。例えば、微量キャリアガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、もしくは酸素等とすることができる。活性種の堆積チャンバへの輸送を促進することに加え、キャリアガスはクリーニングプロセスの促進もしくは堆積チャンバ内のプラズマの発生および／もしくは安定化を助長することもできる。
【００２７】
記載された実施例において、前駆体ガスはＮＦ3である。活性種の流量は約２リットル／分であり、プロセスチャンバ圧は約０．５Ｔｏｒｒである。前駆体ガスを活性化するために、マイクロ波供給源は約３０００〜１２０００ワットを遠隔活性チャンバに供給する。多くの用途では５００ワットの値を使用することができる。
【００２８】
遠隔活性チャンバはできるだけ高い圧力に保持される。換言すれば、遠隔チャンバと堆積チャンバとの間の差圧をできるだけ大きくし、少なくとも、例えば４．５Ｔｏｒｒとすることができる。遠隔チャンバの圧力は、例えば約５Ｔｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒ、特に約１５Ｔｏｒｒというように、高めにすることができる。堆積チャンバの圧力は、例えば約０．１Ｔｏｒｒ〜約２Ｔｏｒｒ、特に約０．５Ｔｏｒｒとすることができる。流量絞り５９を用いることにより、堆積チャンバ１０の圧力に悪影響を与えることなく、高圧プラズマを維持することが可能になる。流量絞り５９は例えば１つの小さなオリフィスもしくは一連の小さなオリフィスとすることができるが、例えば減圧弁もしくはニードル弁等、差圧を形成する装置のいずれかを使用することもできる。流量絞り５９はパイプ５７が堆積チャンバ１０に入る位置もしくはその近傍に配することができる。
【００２９】
この遠隔チャンバに対する出力および圧力の選択はいくつかの利点を有している。第１に、選択された高出力によって遠隔チャンバ内でガスのほぼ完全な活性化が行われ、この結果、環境に悪影響を与えるような前駆体ガスのチャンバからの排出量が少なくなる。
【００３０】
第２に、本発明者等は活性化量百分率が予想を遙かに超えるものであることを見出した。図２には、圧力１５Ｔｏｒｒにおける印加出力に対するガス分解（もしくは活性化ガス）百分率を示す。尺度を変えれば、この曲線は清浄速度とほぼ同様となる。低出力においてはガス分解はほぼ直線的であることが認められる。本発明者等は、高出力、例えば２０００ワットを超える領域では、ガス分解百分率は１００％分解に漸近的に接近する前に非直線的遷移域を通過することを見出した。これは、ＭＷＲＰＳ（マイクロ波遠隔出力源）と表示された、データ点を記入した曲線から認められる。この結果、予想を遙かに超えるガス分解が得られる。遷移域の正確な位置はガス圧やガス流のような他の要素にも依存することに留意されたい。
【００３１】
上述の出力範囲は遠隔チャンバの寸法にも部分的に依存すると考えることができる。約３０００〜１２０００ワットの出力範囲は１／４リットルの遠隔チャンバ容積に基づくものであり、出力密度約１２０００〜４８０００ワット／リットルに対応する。これらの値は他の寸法のチャンバについては増大および減少する。
【００３２】
この出力および圧力範囲が有利であることの第３の理由は、高圧プラズマがより局在化することにある。すなわち、高圧プラズマが遠隔チャンバから拡散したり、特に遠隔チャンバと堆積チャンバとを接続する配管を燃焼させたりする可能性が低くなる。
【００３３】
この出力および圧力範囲が有利であることの第３の理由はプラズマ安定性にある。高出力マイクロ波プラズマは低出力プラズマよりも安定であり同調させやすい。例えば、低出力プラズマはプラズマ発生開始中に複雑な自動同調手順を必要とする。これを使用しなければ低出力プラズマは消滅してしまう。プラズマを起こすために高出力を使用すれば、より簡単な固定同調手順を用いて発生開始および最適な同調を行うことができる。
【００３４】
したがって、遠隔プラズマ活性チャンバ内で高出力および高圧プラズマを組み合わせることにより、予期できないほど効率的な局在化された安定なプラズマが得られる。
【００３５】
ＮＦ3を供給ガスとして用いることにより、本発明者等は、シリコン（Ｓｉ）、ドープされたシリコン、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）および酸化シリコン（ＳｉＯ2）が堆積したチャンバをクリーニングすることができた。堆積フィルムあたりのクリーニング速度は窒化シリコン（遠隔チャンバ圧１５Ｔｏｒｒ、遠隔チャンバ出力５０００ワットおよびサセプタ温度３６０℃において２０００ｓｃｃｍのＮＦ3を流した場合）については１ミクロン／分に達しており、例えば窒化シリコンについては１ミクロン／分であった。これらのクリーニング速度は、例えば、１３．５６ＭＨｚ高周波において約３キロワットの出力値の局在化プラズマを用いるに過ぎない従来のクリーニングプロセスよりも２倍速い。
【００３６】
一般に、反応ガスは、一般的に使用されるハロゲンおよびハロゲン化合物を含む広範な選択肢から選ぶことができる。例えば、反応ガスは塩素、フッ素もしくはＮＦ3、ＣＦ4、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｃｌ6等、それらの化合物とすることができる。当然ながら、使用される特定のガスは、除去される堆積物質に依存する。例えば、タングステン堆積システムにおいては、堆積したタングステンをエッチングおよび／もしくは除去するために、フッ素ガスが典型的に使用される。
【００３７】
選択された出力値、流量、および圧力はシステムに特有であり、したがって、プロセスが実行される特定のシステムのために最適化する必要があることに留意されたい。特定のシステムについて性能の最適化を達成するためにプロセス条件を適切に調整することは当業者の能力の範囲内である。
【００３８】
上述の実施例はＰＥＣＶＤシステムに関するものであるが、本発明はより広範な用途を有している。例えば、遠隔活性源（すなわち、主真空チャンバ外のもの）の概念は局所活性源（すなわち、主真空チャンバ内のもの）と組み合わせて使用することにより、ＰＶＤ、ＣＶＤ、イオンドービング、フォトレジストストリッピング、基板クリーニング、プラズマエッチングのいずれかのために設計されたシステムにおいて使用することができる。
【本発明の効果】
【００３９】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、遠隔チャンバ内でプラズマを励起する際の従来技術における欠点が解決される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を実現する高出力ＰＥＣＶＤシステムのブロック図である。
【図２】印加出力に対するクリーニングガス分解百分率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…堆積チャンバ、４４…前駆体ガス供給源、４６…遠隔活性チャンバ、４８…出力源、５０…バルブおよびフロー制御機構、５２…キャリアガス供給源、５３…バルブ及びフロー制御機構、５７…導管、５９…流量絞り。
【図１】
2005236332.tif 000003
【図２】
2005236332.tif 000004