(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）液体供給源と、
ｂ）該液体供給源に隣接して配設されると共に、第１圧力を与えるために第１温度まで該液体供給源を加熱する加熱要素と、
ｃ）該液体供給源に流体的に結合している気化アセンブリであって、前記気化アセンブリは実質的に
１）該第１圧力よりも低い第２圧力で動作させられるアンプルと、
２）該アンプルに接続されているマスフローコントローラと、を備える、気化アセンブリと、
ｄ）該気化アセンブリに流体的に結合している処理チャンバと、を含んでいる、液体配送システム。
【請求項２】
該加熱要素がウォータージャケットを含んでいる、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項３】
該気化アセンブリが、該アンプルと熱で通じている第２加熱要素を更に含んでいる、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項４】
該気化アセンブリが該処理チャンバに隣接して位置している、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項５】
該アンプルは液体前駆物質を気化する、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項６】
該アンプルの容量は２リットル以下である、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項７】
該アンプルが該処理チャンバに流体的に結合している、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項８】
該マスフローコントローラが該アンプルと該処理チャンバ間に配設されて材料を該アンプルから該処理チャンバへ選択的に送る、請求項１記載の液体配送システム。
【請求項９】
処理チャンバへ送る液体前駆物質を気化させる方法であって、
ａ．液体前駆物質を含有する液体供給源と、該液体供給源に結合されたアンプルを設けるステップと、
ｂ．加熱処理によって該アンプル内の第２圧力よりも高い第１圧力まで該液体供給源を加圧して、第１差圧によって該アンプルへ該液体前駆物質を流すことで、該液体前駆物質をアンプルへ送るステップと、
ｃ．該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させるステップと、
ｄ．気化した前駆物質を該アンプルに結合された処理チャンバへ流すステップと、を含む、前記方法。
【請求項１０】
該加熱処理において、該液体前駆物質の気化温度より高い温度まで該液体前駆物質を加熱する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該第１圧力が１０３ｋＰａ〜１７２ｋＰａである、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
該第１圧力によって、該液体前駆物質が６５ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍの流量で該アンプルに送られる、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
該液体前駆物質の蒸気圧が、２０℃〜２５℃の温度において１３３ｋＰａ以上である、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
該加熱処理において、該液体供給源を３０℃〜４０℃の温度まで加熱する、請求項９記載の方法。
【請求項１５】
該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させる該ステップが、該アンプルを２０℃〜２５℃の温度に維持するステップを含んでいる、請求項９記載の方法。
【請求項１６】
該第２圧力が６．９ｋＰａ〜６９ｋＰａである、請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
該気化した前駆物質が６５ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍの流量で該処理チャンバへ流れる、請求項９記載の方法。
【請求項１８】
該処理チャンバが該アンプル内の該第２圧力よりも低い第３圧力を有し、気化した前駆物質は第２差圧によって該処理チャンバに送られる、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
該処理チャンバのチャンバ圧が２６．７ｋＰａ以下である、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
処理チャンバへ送る液体前駆物質を気化させる方法であって、
ａ．液体前駆物質を含有する液体供給源と、該液体供給源に結合されたアンプルを設けるステップと、
ｂ．該液体前駆物質の気化温度より高い第１温度まで該液体供給源を加熱して、該液体供給源に第１圧力を与えるステップと、
ｃ．該第１圧力より低い第２圧力で、かつ、該第１温度よりも低い第２温度で該アンプルを動作させるステップと、
ｄ．該第１圧力と該第２圧力との第１差圧によって、該液体前駆物質を該液体供給源から該アンプルへ流すステップと、
ｅ．該アンプル内で該液体前駆物質の一部を気化させるステップと、
ｆ．該第２圧力よりも低い第３圧力で、該アンプルに結合された処理チャンバを動作させるステップと、
ｇ．該第２圧力と該第３圧力との第２差圧によって、気化した前駆物質を該処理チャンバへ流すステップと、を含む、前記方法。
【請求項２１】
該第１圧力が１０３ｋＰａ〜１７２ｋＰａである、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
該液体前駆物質を６５ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍの流量で該アンプルに流す、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
該液体前駆物質の蒸気圧が２０℃〜２５℃の温度において１３３ｋＰａ以上である、請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
該第１温度が３０℃〜４０℃である、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させる該ステップが、該アンプルを２０℃〜２５℃の第２温度で維持するステップを含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
該第２圧力が６．９ｋＰａ〜６９ｋＰａである、請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
該気化した前駆物質が、６５ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍの流量で該処理チャンバへ流れる、請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
該処理チャンバの第３圧力が２６．７ｋＰａ以下である、請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
該処理チャンバのチャンバ圧が２．７ｋＰａ以下である、請求項２８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【発明の分野】
本発明は、半導体基板処理装置及び化学前駆物質の気化及び配送用装置に関する。
【０００２】
【関連技術の背景】
サブハーフミクロン以下の形状を確実につくることは、次世代の超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）又は極超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）半導体デバイスの鍵となる重要な技術の１つである。しかしながら、ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩ技術における相互接続部の寸法の縮小は、処理性能に対する要求に付加されてきた。この技術の中心にあるマルチレベル相互接続形状には、バイア、コンタクト、又は他の相互接続部のような高アスペクト比の形状の注意深い処理が必要である。これらの相互接続形状の確実な形成は、ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩの成功及び回路密度や個々の基板やダイの品質を高めるための継続した努力に対して非常に重要である。
【０００３】
回路密度が増すにつれて、バイア、コンタクト又は他の形状、又はそれらの間の誘電体の幅がサブミクロン寸法、即ち、0.5μm以下まで狭くなるが、誘電体層の厚さはほぼ一定のままであり、その結果として、形状のアスペクト比、即ち、高さを幅で割ったものが大きくなる。従来の多くの堆積プロセスは、アスペクト比が2:1を超えるサブミクロン構造、特に4:1又は10:1を超えるサブミクロン構造を充填することが難しい。従って、アスペクト比が高いサブミクロン形状の形成に向けた多くの努力が継続している。
【０００４】
特に、集積回路についてデバイスのサイズを更に小さくするために、抵抗が小さくかつ誘電率k、が低い、4.0未満の導体材料を用いて隣接した金属ライン間で結合する容量を減少させることが必要になってきた。例えば、低誘電率膜を堆積するために用いられる材料は、トリメチルシラン（ＴＭＳ）である。トリメチルシランは、典型的には、処理チャンバ内で化学気相成長（ＣＶＤ）法又はプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法によって堆積させる。
【０００５】
トリメチルシランのプラズマ強化堆積の一例は、1998年9月29日出願の『ＣＶＤプラズマ援助低誘電率膜』と称する米国特許出願第09/162,915号に記載されている。この開示内容は本明細書に援用されている。化学気相成長プロセスにおいては、トリメチルシランは、典型的には、ガス状の流体として処理チャンバ内へ導入される。
【０００６】
図１は、トリメチルシランのような前駆物質を処理チャンバ９０へ送る従来の配送システム１０の実施例を示す略図である。従来の配送システム１０は、一般的には、マスフローコントローラ４０と操作上結合している（即ち、直接又は間接に結合している）前駆物質アンプル２０のような前駆物質源と、処理チャンバ８０とを含んでいる。
【０００７】
一般的には、前駆物質は、気体の状態で前駆物質アンプル２０を出て、マスフローコントローラ４０を経てプロセスチャンバ８０へ送られる。前駆物質は、配送システム１０の構成部分によって流路２５を経て前駆物質アンプル２０から処理チャンバ８０へ移動する。流路２５は、通例は、液体が流路２５に入ることをできるだけ少なくするために前駆物質アンプルの上方部分に伸びている。前駆物質アンプル２０、マスフローコントローラ４０、及び処理チャンバ８０は、流路２５に沿って相互にかなり離れて位置することができる。中断部９０は、前駆物質アンプル２０とマスフローコントローラ４０と、処理チャンバ８０間の距離の省略を意味している。前駆物質アンプル２０と処理チャンバ８０間の距離は、長さが450フィート以上になり得る。
【０００８】
しかしながら、気体又は気化状態のトリメチルシランのような前駆物質は、前駆物質アンプル２０と処理チャンバ８０間のラインで凝縮又は分解することがあり、よって前駆物質の流量が一様でなくなり、システム内に粒子の問題をも生じ、処理チャンバ内での物質の堆積をも妨害してしまう。液体前駆物質の凝縮を防止するとともに分解を制御する解決法は、前駆物質アンプル２０から処理チャンバ８０までのラインを、例えば、ヒートトレース、又は加熱テープによって前駆物質の凝縮温度より高い温度でかつ前駆物質の分解温度より低い温度まで加熱する方法である。しかしながら、450フィート以上の長さに及び得るラインの加熱には、かなりの装置と動作費用、生産コストの増大、及びシステム全体のメンテナンスの増強が必要となる。
【０００９】
更に、化学気相成長堆積プロセスに用いられるトリメチルシランのような前駆物質は、蒸気又は気化した状態でしばしば可燃性であり、化合物を安全に取り扱うために特殊な装置と操作を必要とする。追加の装置と操作は、生産コストの増大とシステムのメンテナンスの増強の原因にもなる。
【００１０】
従って、基板処理システムにおいて気化した液体前駆物質を処理チャンバへ送る方法及び装置が依然として求められている。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は、一般的には、液体前駆物質を処理チャンバへ気化及び配送する方法及び装置を提供する。態様においては、本発明は、液体供給源と、該液体供給源に隣接して配設されると共に、第１圧力を与えるために第１温度まで該液体供給源を加熱する加熱要素と、該液体供給源に流体的に結合している、実質的に、第１圧力よりも低い第２圧力で動作させられるアンプルと該アンプルに接続されたマスフローコントローラからなる気化アセンブリと、該気化アセンブリに流体的に結合している処理チャンバと、を含む液体配送システムを提供する。液体前駆物質は、アンプル内で気化される。好適実施例においては、アンプルは処理チャンバの隣りに位置し、液体前駆物質の気化のユースポイントとなる。
【００１２】
他の態様においては、本発明は、処理チャンバへ送る液体前駆物質を気化させる方法であって、液体前駆物質を含有する液体供給源と、該液体供給源に結合されたアンプルを設けるステップと、加熱処理によって該アンプル内の第２圧力よりも高い第１圧力まで該液体供給源を加圧して、第１差圧によって該アンプルへ該液体前駆物質を流すことで、該液体前駆物質をアンプルへ送るステップと、該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させるステップと、気化した前駆物質を該アンプルに結合された処理チャンバへ流すステップと、を含む、前記方法を提供する。
【００１３】
他の態様においては、本発明は、処理チャンバへ送る液体前駆物質を気化させる方法であって、液体前駆物質を含有する液体供給源と、該液体供給源に結合されたアンプルを設けるステップと、該液体前駆物質の気化温度より高い第１温度まで該液体供給源を加熱して、該液体供給源に第１圧力を与えるステップと、該第１圧力より低い第２圧力で、かつ、該第１温度よりも低い第２温度で該アンプルを動作させるステップと、該第１圧力と該第２圧力との第１差圧によって、該液体前駆物質を該液体供給源から該アンプルへ流すステップと、該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させるステップと、該第２圧力よりも低い第３圧力で、該アンプルに結合された処理チャンバを動作させるステップと、該第２圧力と該第３圧力との第２差圧によって、気化した前駆物質を該処理チャンバへ流すステップと、を含む、前記方法を提供する。
【００１４】
本発明の上記特徴、利点及び目的を得る方法が詳細に理解され得るように、上で簡単に要約した本発明は、添付した図面に示されるその実施例によって更に具体的に説明される。
【００１５】
しかしながら、添付した図面は単に本発明の典型的な実施例であるので、その範囲を限定するものとしてみなされず、本発明が他の同等の有効な実施例を許容することができることは留意されるべきである。
【００１６】
【好適実施例の詳細な説明】
本発明は、一般的には、配送システムにおいて前駆物質を気化させる装置を提供する。本発明は、カリフォルニア州サンタクララにあるApplied Materials, Inc.から入手しうるEndura(登録商標)又はCentura(登録商標)のようなプロセス装置を用いて実施し得る化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスの液体配送システムによって後述される。該装置は、好ましくはカリフォルニア州サンタクララのApplied Materials, Inc.から市販されているDxZ(登録商標)プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）チャンバのようなＣＶＤチャンバを有する集積プラットホームを含んでいる。下記の説明は、ＣＶＤプロセスチャンバを有する液体配送システムに関するが、本明細書に記載された本発明は、液体前駆物質を気化及び配送するすべてのタイプの液体配送システムに同様に適用できる。
【００１７】
図２は、液体配送システム１００の実施例の略図である。液体配送システム１００は、前駆物質を移送するための内部ガス加圧システムを含んでいる。液体配送システム１００は、一般的には、液体前駆物質を蒸発器に供給し、液体前駆物質を気化させ、次に、気化した前駆物質を解離又は反応させる処理チャンバへ気化した前駆物質を送って基板表面の膜を堆積させるシステムである。液体配送システム１００は、一般的には、液体前駆物質源１２０と、気化アセンブリ１３０と、処理チャンバ１６０と、を流路１１０に沿って含んでいる。気化アセンブリ１３０は、アンプルとマスフローコントローラ１５０を含み、典型的には、処理チャンバ１６０の隣りにあるガスボックス（図示せず）内に配設されている。
【００１８】
流路１１０は、液体供給源１２０とアンプル１４０間に配設された流動ライン１２５と、アンプル１４０とマスフローコントローラ１５０間に配設された流動ライン１４５と、マスフローコントローラ１５０と処理チャンバ１６０間に配設された流動ライン１５５と１１５と、マスフローコントローラ１５０とポンプアセンブリ（図示せず）間に配設された流動ライン２００を含んでいる。流動ライン１２５、１４５、１５５、１１５、及び２００は、液体を移送するのに適した二重に囲まれたラインであることが好ましい。
【００１９】
システム１００を通る前駆物質の流量を調節するために流路１１０に沿って複数の分離弁が配設されている。分離弁は、液体配送システム１１０の種々の構成部分を分離し、液体配送システムの構成部分の交換やメンテナンス、及び構成部分の交換を可能にする。
【００２０】
液体前駆物質源、又は液体供給源１２０は、処理システム内で気化すべき液体前駆物質を含む製造業者によって供給された容器、典型的には35 lb、50 lb、又はバルクキャニスターを含んでいる。液体前駆物質のそのような液体供給源は、コネチカット州ダンバリーのATMI, Inc.から入手し得る。他の供給業者には、ペンシルバニア州アレンタウンのAir Products, Inc.やニュージャージー州ノースブルックのVoltaicが含まれる。
【００２１】
液体供給源１２０を加熱してその中に含まれる材料を加圧し、次に液体材料が流路１１０内に又は流路１１０に沿って進められる。流路１１０は、典型的には、ガス状前駆物質が流路１００に入ることをできるだけ少なくするために液体供給源の底の部分に伸びているものを含んでいる。
【００２２】
液体供給源１２０は、典型的には、液体供給源上に又は隣接して配設されたウォータージャケットのような加熱要素によって加熱される。ブランケットを加熱するような液体供給源１２０を加熱する他の方法も本発明は企図している。液体供給源１２０は、液体供給源１２０内に配設された可燃性材料の発火源になる電気的装置の量をできるだけ少なくするためにウォータージャケットによって加熱されることが好ましい。液体供給源１２０の導入部近くに位置する分離弁１７５は、液体供給源から流路１１０の流動ライン１２５への流量を調節する。
【００２３】
気化アセンブリ１３０は、前駆物質の処理チャンバ１６０への流路１１０の一部をなしている流動ライン１２５によって液体供給源１２０に接続されている。流動ライン１２５は、液体供給源１２０からの液体前駆物質を受け取るために用いられる二重に囲まれたラインである。流動ライン１２５は、流体の流れを容易にする温度まで加熱することができるが、これは任意の操作であり、液体配送システム１００の適切な装置と動作に必要でなくてもよい。
【００２４】
気化アセンブリ１３０は、アンプル１４０とマスフローコントローラ１５０を含み、典型的には、中断部１０５によって示された液体供給源１２０から離れて配設されており、これは従来の技術の液体配送システムでは行われていない。アンプル１４０は、流動ライン１２５によって液体供給源１２０と流体通じている。アンプル１４０は、液体源１２０からの液体材料を受け取るための入口と材料をマスフローコントローラ１５０へ輸送するための出口と次の処理チャンバ１６０を含んでいる。出口は、流動ライン１４５への液体の流れをできるだけ少なくするためにアンプル１４０の上方部分に配設されていることが好ましい。アンプル１４０は、フロート型アンプルであるが、キャパシタンスセンス型アンプルのような市販の他のタイプのアンプルを含むことができる。アンプル１４０の容量は、典型的には約2リットル以下である。しかしながら、本発明は、容量が約2リットル未満又は約2リットルより大きいアンプルが企図し、液体配送システム１００の要求、液体前駆物質の組成、又は処理チャンバ１６０で行われるプロセスに左右される。
【００２５】
アンプル１４０は、液体前駆物質を気化させるためにほぼ周囲温度、典型的には20℃〜約25℃で動作するが、所望されるように高い温度又は低い温度で動作することもできる。ウォータージャケット又は加熱ブランケットのような加熱要素は、アンプル１４０の上に又は隣接して配設されて所望の温度でアンプル１４０を動作するためにアンプル１４０を加熱又は冷却することができる。アンプル１４０は、分離弁１７５と１８０によって液体供給源１２０とマスフローコントローラ１５０から分離されている。液体供給源１２０とアンプル１４０間に位置する分離弁１７５は、液体供給源１２０を交換又は補充するときに閉じることができる。分離弁１８０は、アンプル１４０とマスフローコントローラ１５０間に位置し、アンプル交換の間又は不純物や他の汚染物質を除去する液体配送システム１１０のラインのパージングの間、分離弁１７５とともに閉じることができる。
【００２６】
マスフローコントローラ１５０は、流動ライン１４５でアンプル１４０に結合し、流動ライン１５５で処理チャンバ１６０に結合している。マスフローコントローラ１５０は、アンプル１４０から処理チャンバ１６０までの気化前駆物質の流量を測定し、処理チャンバ１６０とアンプル１４０間で移送される物質の量を調節する。マスフローコントローラ１５０は、処理チャンバ１６０内の気化物質があるとすればその使用速度に関係するアンプル１４０から生じる物質量に左右される正確な流量を調節するためにプログラムし得る。マスフローコントローラ１５０は、例えば、カリフォルニア州レドモンドのMilliporeから製造された市販のモデルであり得る。
【００２７】
流動ライン１４５は、マスフローコントローラ１５０とアンプル１４０間に配設され、アンプル１４０からの気化前駆物質の流れを可能にする。流動ライン１４５は、典型的には、例えば、加熱テープ又は他の手段によって、凝縮温度より高く気化前駆物質の分解温度より低い温度に加熱される。マスフローコントローラは、分離弁１８５と１９０によってアンプル１４０と処理チャンバから分離されている。弁１８５と１９０を閉じることによって、アンプル１４０、処理チャンバ１６０、又はシステム１００の他の構成部分の汚染を最少にしつつ装置の定期的交換又はメンテナンス中のマスフローコントローラ１５０の液体配送システム１１０からの除去と交換が可能になる。
【００２８】
気化アセンブリ１３０は、アンプル１４０と処理チャンバ１６０間の流路１５５が短くなるように処理チャンバ１６０に隣接して配設されたガスボックス内に配設されることが好ましい。処理チャンバ１６０は、マスフローコントローラ１５０とアンプル１４０とそれぞれ処理ライン１５５と１４５によって流体的に通じている。処理チャンバ１６０とマスフローコントローラ１５０間に配設された流動ライン１５５は、気化前駆物質の凝縮温度より高く分解温度より低い温度に必要に応じて加熱することができる。その実施例においては、流動ライン１４５と１５５の加熱温度は、輸送される物質の化学的熱特性に基づいて変動する。流動ライン１４５と１５５は、前駆物質の流れを容易にするとともにライン内の前駆物質の凝縮と分解をできるだけ少なくする周囲温度〜約100℃の温度まで加熱することができる。
【００２９】
典型的には、処理チャンバ１６０とアンプル１４０間に位置するライン１４５と１５５の長さは約5フィート以下である。処理チャンバ１６０に隣接したユースポイントで液体前駆物質を気化させることによって、加熱することと気化前駆物質を移送するラインにある安全性の特徴を備えることの要求をできるだけ少なくすることができる。しかしながら、処理チャンバ１６０とアンプル１４０間に位置するライン１４５と１５５の長さは、本明細書に記載される本発明を用いて行われるプロセスによって、また、チャンバ隣接の構成部分の配置や液体供給源の位置で異なってもよいことが企図される。
【００３０】
図３は、本明細書に記載される本発明と用いられる化学気相成長チャンバの断面略図である。下記のＣＶＤチャンバの記述は、例示であり、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきでない。
【００３１】
処理チャンバ１６０は、リフトモータ３１４によって上下される基板支持プレート又はサセプタ３１２上に載せられている基板（図示せず）へマニホールド内の貫通した穴を通ってプロセスガスを分散させるためのガス分配マニホールド３１１を有する。高真空領域３１５は、ガス分配マニホールド３１１とサセプタ３１２間に形成される。処理チャンバ１６０は、プロセスガスと基板の加熱、例えば、抵抗加熱コイル（図示せず）又は外部ランプ（図示せず）による加熱を含んでいる。
【００３２】
サセプタ３１２は、支持ステム３１３上に取り付けられているので、サセプタ３１２（及びサセプタ３１２の上面上に支持された基板）は下の方のローディング/オフローディング位置とマニホールド３１１に密接に隣接している上の方の処理位置の間で制御可能に移動させ得る。処理中、マニホールド３１１へ注入されたガスは基板の表面を半径方向に一様に配分される。スロットルバルブを有する真空ポンプ３３２は、チャンバからのガスの排気速度を制御する。
【００３３】
堆積ガス、例えば、気化前駆物質、及びキャリヤガスは、ガスライン３１８及びガスが混ぜられてからマニホールド３１１へ送られる混合システム３１９を通って導入される。一般的には、各プロセスガスのプロセスガス供給ライン３１８は、（ｉ）プロセスガスのチャンバへの流れを自動又は手動で止めるために使用し得る安全遮断弁（図示せず）、及び（ii）ガス供給ラインを通るガスの流れを測定するマスフローコントローラ（図示せず）を含んでいる。毒性ガスがプロセスに用いられる場合、いくつかの安全遮断弁が各ガス供給ライン上に慣用的な配置で置かれている。
【００３４】
処理チャンバ１６０内で行われる堆積プロセスは、熱プロセスか又はプラズマ強化プロセスであり得る。プラズマプロセスにおいては、典型的には、ＲＦ電源３２５（サセプタ３１２は接地されている）から分配マニホールド３１１に加えられたＲＦエネルギーによって基板に隣接して制御されたプラズマが生成される。また、ＲＦ電力は、サセプタ３１２に供給することができ、異なる周波数で異なる構成部分に供給することもできる。ＲＦ電源３２５は、高真空領域３１５へ導入される反応性化学種の分解を増強するために単一周波数ＲＦ電力か又は混合周波数ＲＦ電力を供給し得る。
【００３５】
酸化ガスのような処理ガスの解離が更に所望される場合、任意のマイクロ波チャンバ３２８が約0ワットと約6000の間で入力するのに使用可能である。マイクロ波電力を酸化ガスに添加する場合、前駆物質および酸化ガス用の別個の通路を有するガス分配プレートが好ましい。
【００３６】
典型的には、チャンバライニングの一部又は全部、分配マニホールド３１１、サセプタ３１２、及び他の様々なリアクタハードウエアは、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウムからできている。そのようなＣＶＤリアクタの一例は、Wangらに発行され本発明の譲受人のApplied Materialsに譲渡された、熱ＣＶＤ/ＰＥＣＶＤリアクタ及び二酸化シリコンの熱化学気相成長のための使用及びインサイチュ多段平坦化プロセスと称する米国特許第5,000,113号に記載されている。
【００３７】
リフトモータ３１４は、処理位置と下の方の基板ローディング位置の間でサセプタ３１２を上下する。モータ、ガス混合システム３１９、及びＲＦ電源３２５は、コントロールライン３３６上のシステムコントローラ３３４によって制御される。リアクタは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）や標準又はパルスＲＦ電源のようなアナログアセンブリを含み、これは、好適実施例においてはハードディスクドライブであるメモリ３３８に記憶されたシステムコントローラソフトウエアを実行するシステムコントローラ３３４によって制御される。サセプタ３１２を配置させるための真空ポンプ３３２のスロットルバルブやモータのような可動メカニカルアセンブリの位置を移動及び決定するためにモータと光センサが用いられる。
【００３８】
システムコントローラ３３４は、ＣＶＤリアクタのアクティビティのすべてを制御し、コントローラ３３４の好適実施例は、ハードディスクドライブと、フロッピーディスクドライブと、カードラックを含んでいる。カードラックは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログ及びディジタル入力/出力ボード、インターフェースボード及びステッパモータコントローラボードを有する。システムコントローラは、ボード、カードケージ、及びコネクタの寸法と種類を規定するVersa Modular Europeans（ＶＭＥ）標準に適合している。ＶＭＥ標準は、データが16ビットであり、アドレスバスが24ビットであるバス構造を規定している。システムコントローラ３３４は、ハードディスクドライブ３３８に記憶されたコンピュータプログラムの制御によって動作する。コンピュータプログラムは、タイミング、ガスの混合物、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置、及び具体的なプロセスの他のパラメータを決定する。
【００３９】
図２について説明する。ポンプアセンブリ（図示せず）は、マスフローコントローラ１５０と処理チャンバ１６０間の流動ライン１５５上に配設することができる。ポンプアセンブリは、パージサイクル中又はシステムメンテナンス又は構成部分の交換でデバイスを分離する前に流路１１０から物質を除去することを可能にする。分離弁アセンブリ１９５は、スリーウェイバルブを含み、マスフローコントローラ１５０と処理チャンバ１６０か又はポンプアセンブリ間の物質の流れを可能にするポイント１９５の『Ｔ』接続部の前後に配設された一連の分離弁をも含み得る。一連の分離弁は、流体の流れを制御するために流動ライン１１５、１５５、及び２００に沿って流路１１０上に配設される。
【００４０】
【装置の方法】
上記装置は、液体前駆物質を含有する液体供給源を設けるステップと、液体供給液をアンプルへ配送するステップと、該液体前駆物質の一部を該アンプル内で気化させるステップと、気化した前駆物質が処理チャンバへ流れるステップを含む方法によって、液体前駆物質を処理チャンバへ気化及び配送するために用いることができる。本明細書に記載される方法は、前駆物質を液体供給源１２０から処理チャンバに移送するために内部ガス圧システムを用いることが有利である。
【００４１】
液体前駆物質源、又は液体供給源１２０は、処理チャンバ１６０と流体的に通じている状態で位置するとともに前駆物質が液体供給源１２０から流路１１０へ流動ライン１２５を経て流れるように変化する上記液体前駆物質の容器によって供給される。
【００４２】
液体前駆物質のアンプル１４０への配送は、液体供給源を加熱してその中に含まれるトリメチルシランのような液体前駆物質の一部を気化させることにより達成される。気化した前駆物質は、液体供給源を加圧し、液体供給源１２０内にアンプル１４０まで配設された流動ライン１２５へ液体を押し進める。典型的には、流動ライン１２５端が液体供給源１２０の底近くに位置し、気化した前駆物質の存在と圧力を維持しつつ液体前駆物質の移送を行う。
【００４３】
液体供給源は、一般的には約３０℃〜約４０℃の温度に加熱される。液体供給源１２０内の気化した前駆物質の圧力は、適切な前駆物質のその温度において約１０３ｋＰａ〜約１７２ｋＰａ（約１５ｐｓｉ〜約２５ｐｓｉ）である。適切な液体前駆物質には、ほぼ周囲温度、即ち、約２０℃〜約２５℃において蒸気圧が約１３３ｋＰａ以上（約１０００Ｔｏｒｒ以上）である前駆物質が含まれ、本明細書に記載される液体配送システム１０と共に用いることが好ましい。例えば、蒸気圧が周囲温度において約１６０ｋＰａ（約１２００Ｔｏｒｒ）であるトリメチルシランの液体供給源は、約３０℃〜約３３℃の温度まで加熱した場合に約１１７ｋＰａ〜約１３１ｋＰａ（約１７ｐｓｉ〜約１９ｐｓｉ）のチャンバ圧を与えることが認められた。
【００４４】
次いで、流体は液体供給源１２０からアンプル１４０まで約65 sccm〜約3000 sccmの流量で移送されるが、アンプルの気化速度と処理チャンバ１６０への移送速度によって変動してもよい。
【００４５】
アンプル１４０は、処理チャンバ１６０へ配送する液体前駆物質を気化させるためにほぼ周囲温度、即ち、約20℃〜約25℃に維持することが好ましい。気化した前駆物質は、約65 sccm〜約3000 sccmの流量でアンプルから処理チャンバまで流れることができ、アンプルの気化速度と処理チャンバへの移送速度が異なってもよい。周囲温度のもとで動作すると、アンプル１４０は、通常は加熱する必要がなく、用いられる物質や物質を用いることができるプロセスによって必要なように加熱することができる。一般的には、アンプルは、液体供給源１２０より低い温度で維持され、液体供給源１２０より低い動作圧を与える。
【００４６】
アンプル内の気化した前駆物質の圧力は、約６．９ｋＰａ〜約６９ｋＰａ（約１ｐｓｉ〜約１０ｐｓｉ）であり、好ましくはトリメチルシランを用いるプロセスについては圧力が約５５ｋＰａ又は約６２ｋＰａ（約８ｐｓｉ又は約９ｐｓｉ）である。アンプル内の周囲条件で液体前駆物質を気化させると、注入弁のような従来の蒸発器の構成部分の要求が排除され、よってシステムの機械的複雑さが減少するとともにシステムからの潜在的汚染源が除去される。
【００４７】
アンプル１４０の相対的に低い動作圧力は、液体供給源１２０とアンプル１４０間に差圧を与え、液体供給源１２０からアンプル１４０への流体の流れを増強する。例えば、トリメチルシランは、約２０℃〜約２５℃の温度で生じる約１１７ｋＰａ（約１７ｐｓｉ）の液体供給源圧と比べて約２０℃〜約２５℃の温度まで加熱した場合に約６２ｋＰａ（約９ｐｓｉ）のアンプル圧を与えることが認められた。差圧、例えば、５５ｋＰａ（８ｐｓｉ）は、液体前駆物質のアンプルへの流量を向上させる。差圧による物質の移送は、物質を液体供給源１２０からアンプル１４０へ移送するキャリヤガスの供給又はガスの加圧が要求されることをできるだけ少なく又は排除し、更に、システムの機械的複雑さを制限する。
【００４８】
代替的実施例においては、差圧を大きくして液体前駆物質の液体供給源１２０からアンプル１４０への移送を向上させるために液体供給源に不活性ガスを導入することができる。アンプル１４０の容量は、処理チャンバに送る前に気化した前駆物質の不要な凝縮を防止するために約2リットル未満であることが好ましい。アンプル１４０内の液体前駆物質の容量は、2リットルのアンプル中約1リットル以下であることが好ましい。
【００４９】
気化した前駆物質は、処理チャンバ１６０とアンプル１４０間に差圧を加えることにより処理チャンバ１６０に送られる。処理チャンバ１６０は、典型的には、アンプル１４０から処理チャンバ１６０に流れるようにアンプル１４０の圧力より低い圧力で動作及び維持される。処理チャンバ１６０は、好ましくは約２６．７ｋＰａ以下（約２００Ｔｏｒｒ以下）のチャンバ圧で維持される。約２．７ｋＰａ以下（約２０Ｔｏｒｒ以下）のチャンバ圧によって真空を与えることをアンプル１４０に行わせることができ、気化した前駆物質がアンプル１４０から処理チャンバ１６０に流れる。気化した前駆物質は、約６５ｓｃｃｍ〜約３０００ｓｃｃｍの流量でアンプルから処理チャンバへ流れる。アンプル１４０と処理チャンバ１６０間に配設されたマスフローコントローラ１５０は、気化した前駆物質の処理チャンバへの流量を測定及び調節する。
【００５０】
液体配送システム１００を通る前駆物質の流れは、下記のように記載され得る。液体前駆物質の液体供給源１２０を設け、物質の気化温度より高い温度に加熱する。加圧された液体前駆物質が液体供給源１２０から弁１７０を通って流路１１０の流動ライン１２５へ、弁１７５を通って気化アセンブリ１３０内に配設されたアンプル１４０へ流れる。分離弁１８０、１８５、１９０、及び１９５を解放し、約０．１３ｋＰａ（約１Ｔｏｒｒ）のチャンバ圧で動作する処理チャンバ１６０が引張ってアンプル１４０を真空にすることができる。
【００５１】
気化した前駆物質は、アンプル１４０から弁１８０を通って流動ラインの中へ弁１８５によってマスフローコントローラに流れる。処理チャンバ１６０への流体の流れは、必要なようにマスフローコントローラによって調節され、次に、マスフローコントローラ１５０から分離弁１９０を通って流動ライン１５５へ、弁１９５を通って処理チャンバ１６０へ導入するための流動ライン１１５へ流れる。気化した前駆物質を処理チャンバ１６０へ送ることが所望されない場合、処理チャンバ１６０とアンプル１４０間の差圧によるアンプルからの流体の流れを止めるために分離弁１９０と１９５を閉じることができる。更に、弁１９５をつくって気化した前駆物質の真空を処分用ポンプアセンブリまで移すことにより、気化した前駆物質をシステムから除去することができる。
【００５２】
上記は本発明の好適実施例に関するが、その基本的範囲から逸脱することなく本発明の他の実施例を講じることができ、その範囲は前述の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術の液体配送システムの略図である。
【図２】液体前駆物質を処理チャンバへ気化及び配送する液体配送システムの実施例の略図である。
【図３】膜のプラズマ強化堆積に適した化学気相堆積チャンバの略断面図である。
【符号の説明】
１０…配送システム、２０…前駆物質アンプル、２５…流路、４０…マスフローコントローラ、８０…処理チャンバ、９０…中断部、１０５…中断部、１１０…流路、１１５…流動ライン、１２０…液体前駆物質源、１２５…流動ライン、１３０…気化アセンブリ、１４０…アンプル、１４５…流動ライン、１５０…マスフローコントローラ、１５５…流動ライン、１６０…処理チャンバ、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０…分離バルブ、１９５…分離バルブアセンブリ、２００…流動ライン、３１１…ガス分配マニホールド、３１２…サセプタ、３１３…支持ステム、３１４…リフトモータ、３１５…高真空領域、３１８…プロセスガス供給ライン、３１９…ガス混合システム、３２５…ＲＦ電源、３２８…マイクロ波チャンバ、３３２…真空ポンプ、３３４…システムコントローラ、３３６…制御ライン、３３８…メモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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