JPH10199873A - フッ化ケイ酸ガラス膜の膜安定性向上のための方法及び装置 - Google Patents
フッ化ケイ酸ガラス膜の膜安定性向上のための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハロゲンドープシリコン酸化層の膜安定性を
改善する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明の方法は、第１のハロゲンソース
と第１のハロゲンソースと異なる第２のハロゲンソース
とを含むプロセスガスを、シリコン及び酸素ソースと共
に堆積チャンバ１５に導入するステップを含む。導入
後、プラズマがプロセスガスから形成されてチャンバ１
５内に配置されている基板上にハロゲンドープ層が堆積
される。更にハロゲンソースを導入すると、膜のエッチ
ング効果を向上すると信じられている。膜の堆積のエッ
チング成分の増加は、膜のギャップ充填能力を向上し、
膜の安定性させる。好ましい実施形態でハロゲンドープ
膜はフッ化ケイ酸ガラス膜であり、第１のハロゲンソー
スとしてＳｉＦ4、シリコンソースとしてＴＥＯＳ、第
２のハロゲンソースとしてＦ2又はＮＦ3のいずれかを用
いる。
改善する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本発明の方法は、第１のハロゲンソース
と第１のハロゲンソースと異なる第２のハロゲンソース
とを含むプロセスガスを、シリコン及び酸素ソースと共
に堆積チャンバ１５に導入するステップを含む。導入
後、プラズマがプロセスガスから形成されてチャンバ１
５内に配置されている基板上にハロゲンドープ層が堆積
される。更にハロゲンソースを導入すると、膜のエッチ
ング効果を向上すると信じられている。膜の堆積のエッ
チング成分の増加は、膜のギャップ充填能力を向上し、
膜の安定性させる。好ましい実施形態でハロゲンドープ
膜はフッ化ケイ酸ガラス膜であり、第１のハロゲンソー
スとしてＳｉＦ4、シリコンソースとしてＴＥＯＳ、第
２のハロゲンソースとしてＦ2又はＮＦ3のいずれかを用
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウエハ処理中のハロ
ゲンドープ誘電層の堆積に関し、より詳細には、低い比
誘電率、高い膜安定性及び良好なギャップ充填特性を有
するフッ素ドープシリコン酸化層を形成するための方法
及び装置に関する。
ゲンドープ誘電層の堆積に関し、より詳細には、低い比
誘電率、高い膜安定性及び良好なギャップ充填特性を有
するフッ素ドープシリコン酸化層を形成するための方法
及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の半導体デバイス製造における基本
的なステップの１つに、気体の化学反応により半導体基
板上に薄膜を形成する工程が挙げられる。このような堆
積方法は、化学気相堆積法(chemical vapor depositio
n)ないしＣＶＤと呼ばれる。従来からの熱ＣＶＤプロセ
スでは、反応性ガスを基板表面に供給して、熱により化
学反応を引き起こして所望の膜を生成する。熱ＣＶＤプ
ロセスが行われる高い温度では、メタル層を有するデバ
イス構造体にダメージを与えることがある。
的なステップの１つに、気体の化学反応により半導体基
板上に薄膜を形成する工程が挙げられる。このような堆
積方法は、化学気相堆積法(chemical vapor depositio
n)ないしＣＶＤと呼ばれる。従来からの熱ＣＶＤプロセ
スでは、反応性ガスを基板表面に供給して、熱により化
学反応を引き起こして所望の膜を生成する。熱ＣＶＤプ
ロセスが行われる高い温度では、メタル層を有するデバ
イス構造体にダメージを与えることがある。
【０００３】比較的低温でメタル層上に層を堆積する他
のＣＶＤ法の中には、プラズマ励起ＣＶＤ（ＰＥＣＶ
Ｄ：plasma enhanced CVD）法がある。プラズマＣＶＤ
法は、基板表面に近い反応領域に高周波（ＲＦ）エネル
ギーを印加して、反応ガスの分解及び／又は励起を促進
し、プラズマを生成する。プラズマ中の種の反応性が高
いため、化学反応を引き起こすために要するエネルギー
が低減でき、そのためこれらＣＶＤプロセスに必要な温
度を下げることができる。このようにＰＥＣＶＤプロセ
スの温度は比較的低いため、堆積したメタル層の上の絶
縁層の形成及び他の絶縁層の形成には理想的となってい
る。
のＣＶＤ法の中には、プラズマ励起ＣＶＤ（ＰＥＣＶ
Ｄ：plasma enhanced CVD）法がある。プラズマＣＶＤ
法は、基板表面に近い反応領域に高周波（ＲＦ）エネル
ギーを印加して、反応ガスの分解及び／又は励起を促進
し、プラズマを生成する。プラズマ中の種の反応性が高
いため、化学反応を引き起こすために要するエネルギー
が低減でき、そのためこれらＣＶＤプロセスに必要な温
度を下げることができる。このようにＰＥＣＶＤプロセ
スの温度は比較的低いため、堆積したメタル層の上の絶
縁層の形成及び他の絶縁層の形成には理想的となってい
る。
【０００４】半導体デバイスの幾何的関係は、半導体デ
バイスが初めて導入された数十年前に比べて劇的に小さ
くなってきた。それ以降、集積回路は、２年でサイズが
半分の法則（しばしば「ムーアの法則」と呼ばれる）に
概ね従ってきており、これは２年毎に１つのチップにフ
ィットするデバイスの数が倍になることを意味してい
る。今日のウエハ製造プラントでは、表面形状のサイズ
が０．５ミクロン、更に０．３５ミクロンの集積回路を
製造しており、明日のプラントではこれよりも小さな表
面形状サイズのデバイスを間もなく製造することになる
だろう。
バイスが初めて導入された数十年前に比べて劇的に小さ
くなってきた。それ以降、集積回路は、２年でサイズが
半分の法則（しばしば「ムーアの法則」と呼ばれる）に
概ね従ってきており、これは２年毎に１つのチップにフ
ィットするデバイスの数が倍になることを意味してい
る。今日のウエハ製造プラントでは、表面形状のサイズ
が０．５ミクロン、更に０．３５ミクロンの集積回路を
製造しており、明日のプラントではこれよりも小さな表
面形状サイズのデバイスを間もなく製造することになる
だろう。
【０００５】デバイスのサイズがより一層小さくなり集
積密度が高くなるにつれて、産業界でかつては重要では
ないと思われていた問題が顕在化してきている。３層、
４層またはそれ以上の多層のメタルを半導体上に形成す
るマルチレベルメタルの技術の出現により、メタル間誘
電（ＩＭＤ：intermetal dielectric）層等の絶縁層の
比誘電率を下げることが、半導体製造者の１つの目標と
なった。インターコネクトメタライゼーションのＲＣ時
間遅れを低減してメタライゼーションの異なるレベルの
間のクロストークを防止しまた電力消費を低減するため
には、メタル間誘電層は低い比誘電率を有することが特
に望ましい。
積密度が高くなるにつれて、産業界でかつては重要では
ないと思われていた問題が顕在化してきている。３層、
４層またはそれ以上の多層のメタルを半導体上に形成す
るマルチレベルメタルの技術の出現により、メタル間誘
電（ＩＭＤ：intermetal dielectric）層等の絶縁層の
比誘電率を下げることが、半導体製造者の１つの目標と
なった。インターコネクトメタライゼーションのＲＣ時
間遅れを低減してメタライゼーションの異なるレベルの
間のクロストークを防止しまた電力消費を低減するため
には、メタル間誘電層は低い比誘電率を有することが特
に望ましい。
【０００６】低い比誘電率を得るために様々なアプロー
チがなされてきた。その中でもっとも有望な解決策の１
つは、シリコン酸化物層にフッ素又は塩素若しくは臭素
等のその他のハロゲン元素を包含させることである。フ
ッ素は、シリコン酸化膜に好ましいハロゲンドーパント
であって、ＳｉＯＦの網状組織全体に亘る分極を低減す
る陰性原子であるので、シリコン酸化膜の比誘電率を低
減すると信じられている。フッ素ドープされたシリコン
酸化膜は、フッ化ケイ酸ガラス（ＦＳＧ：fluoro silic
ate glass）膜とも呼ばれている。
チがなされてきた。その中でもっとも有望な解決策の１
つは、シリコン酸化物層にフッ素又は塩素若しくは臭素
等のその他のハロゲン元素を包含させることである。フ
ッ素は、シリコン酸化膜に好ましいハロゲンドーパント
であって、ＳｉＯＦの網状組織全体に亘る分極を低減す
る陰性原子であるので、シリコン酸化膜の比誘電率を低
減すると信じられている。フッ素ドープされたシリコン
酸化膜は、フッ化ケイ酸ガラス（ＦＳＧ：fluoro silic
ate glass）膜とも呼ばれている。
【０００７】ＦＧＳ膜を堆積する方法としては、プラズ
マを、プラズマになる前段階の物質（前駆物質）(precu
rsor)としてＳｉＦ4、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）及び酸素を含むプロセスガスから形成するものがあ
る。ガス分子中で４つのフッ素原子がシリコン原子に結
合しているので、他のフッ素ソースと比較した場合に所
定の流量に対して高いパーセンテージのフッ素を堆積チ
ャンバ内に供給するという理由から、ＳｉＦ4はＦＳＧ
膜に対して特に効果的なフッ素ソースであると信じられ
ている。更にＳｉＦ4は、プラズマ反応に用いることの
できるシリコンに結合たフッ素を他のフッ素ソースより
も多く有している。ＦＳＧ膜のためのフッ素ソースとし
てのＳｉＦ4の使用は、上述した米国特許出願第08/538,
696号明細書及び米国特許出願第08/616,707号明細書に
より詳細に論ぜられている。
マを、プラズマになる前段階の物質（前駆物質）(precu
rsor)としてＳｉＦ4、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）及び酸素を含むプロセスガスから形成するものがあ
る。ガス分子中で４つのフッ素原子がシリコン原子に結
合しているので、他のフッ素ソースと比較した場合に所
定の流量に対して高いパーセンテージのフッ素を堆積チ
ャンバ内に供給するという理由から、ＳｉＦ4はＦＳＧ
膜に対して特に効果的なフッ素ソースであると信じられ
ている。更にＳｉＦ4は、プラズマ反応に用いることの
できるシリコンに結合たフッ素を他のフッ素ソースより
も多く有している。ＦＳＧ膜のためのフッ素ソースとし
てのＳｉＦ4の使用は、上述した米国特許出願第08/538,
696号明細書及び米国特許出願第08/616,707号明細書に
より詳細に論ぜられている。
【０００８】メタル間シリコン酸化層にフッ素を包含さ
せることは、比誘電率を低減するだけはなく、半導体構
造体で近接して配置されるギャップを充填するなど、小
さな幾何的関係のデバイスを製造する際に生じる共通の
問題を解決するためにも役に立つ。フッ素はエッチング
種であるため、フッ素をドープすることにより成長中の
膜にエッチング効果が持ち込まれると考えられる。この
ように堆積とエッチングを同時に行う効果により、ＦＳ
Ｇ膜のギャップ充填の性能を向上することが可能にな
り、アスペクト比が１．８以上のメタル層が隣接し合う
ところを膜が適正に覆うことができるようになる。
せることは、比誘電率を低減するだけはなく、半導体構
造体で近接して配置されるギャップを充填するなど、小
さな幾何的関係のデバイスを製造する際に生じる共通の
問題を解決するためにも役に立つ。フッ素はエッチング
種であるため、フッ素をドープすることにより成長中の
膜にエッチング効果が持ち込まれると考えられる。この
ように堆積とエッチングを同時に行う効果により、ＦＳ
Ｇ膜のギャップ充填の性能を向上することが可能にな
り、アスペクト比が１．８以上のメタル層が隣接し合う
ところを膜が適正に覆うことができるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、製造者は
フッ素を様々な誘電層に包含させること、特にメタル間
誘電層に包含させることを所望する。ＦＳＧ層の堆積に
おいて生じる問題の１つに膜の安定性がある。ＦＳＧ膜
によっては、その格子構造の中に緩く結合したフッ素原
子により、膜が吸湿し易くなることがある。吸湿によ
り、膜の比誘電率は上昇し、膜がアニール等の熱プロセ
スに曝露されたときに更に問題を生じさせることがあ
る。熱プロセスの高温が、吸収された水の分子や緩く結
合しているフッ素原子を酸化物層から追い出してメタル
層やその他の次に堆積する層の中へ移動させる。このよ
うな態様で分子や原子が移動することを、アウトガスと
称する。このようなアウトガスは、膜を所定の温度に加
熱したときに膜を離れるＨＦやＨ2Ｏを検出することに
よって測定されることができる。ＦＳＧ膜が堆積された
後、基板処理中の少なくとも最高温度（例えば４５０
℃）まではアウトガスが少ないか又は無いことが好まし
い。
フッ素を様々な誘電層に包含させること、特にメタル間
誘電層に包含させることを所望する。ＦＳＧ層の堆積に
おいて生じる問題の１つに膜の安定性がある。ＦＳＧ膜
によっては、その格子構造の中に緩く結合したフッ素原
子により、膜が吸湿し易くなることがある。吸湿によ
り、膜の比誘電率は上昇し、膜がアニール等の熱プロセ
スに曝露されたときに更に問題を生じさせることがあ
る。熱プロセスの高温が、吸収された水の分子や緩く結
合しているフッ素原子を酸化物層から追い出してメタル
層やその他の次に堆積する層の中へ移動させる。このよ
うな態様で分子や原子が移動することを、アウトガスと
称する。このようなアウトガスは、膜を所定の温度に加
熱したときに膜を離れるＨＦやＨ2Ｏを検出することに
よって測定されることができる。ＦＳＧ膜が堆積された
後、基板処理中の少なくとも最高温度（例えば４５０
℃）まではアウトガスが少ないか又は無いことが好まし
い。
【００１０】一般的に、ＦＳＧ膜の比誘電率及びギャッ
プ充填能力は膜に含まれるフッ素の量に関係している。
フッ素含有量を増加すると、比誘電率は低減されギャッ
プ充填が改善される。しかし、フッ素含有率が高い（例
えば７原子重量パーセント［at.wt.%］又は８原子重量
パーセントより多いフッ素）ＦＳＧ膜は、フッ素含有率
（例えば７原子重量パーセント［at.wt.%］又は８原子
重量パーセントより少ないフッ素）が低い膜より吸湿性
が高く、アウトガスの問題を有する傾向がある。
プ充填能力は膜に含まれるフッ素の量に関係している。
フッ素含有量を増加すると、比誘電率は低減されギャッ
プ充填が改善される。しかし、フッ素含有率が高い（例
えば７原子重量パーセント［at.wt.%］又は８原子重量
パーセントより多いフッ素）ＦＳＧ膜は、フッ素含有率
（例えば７原子重量パーセント［at.wt.%］又は８原子
重量パーセントより少ないフッ素）が低い膜より吸湿性
が高く、アウトガスの問題を有する傾向がある。
【００１１】上記より、低い比誘電率を有する酸化物膜
が、進歩する技術と歩調を合わせる必要があることが理
解されよう。また、ハロゲンドープ酸化膜、特にフッ素
を多く含むＦＳＧ膜の安定性を向上させて、膜における
吸湿の及びアウトガスを低減するような方法が望まれる
ことが理解されよう。
が、進歩する技術と歩調を合わせる必要があることが理
解されよう。また、ハロゲンドープ酸化膜、特にフッ素
を多く含むＦＳＧ膜の安定性を向上させて、膜における
吸湿の及びアウトガスを低減するような方法が望まれる
ことが理解されよう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、低い比誘電率
を有し且つ改善された高い安定性を有するハロゲンドー
プ層を提供する。また、本発明は、このような層を形成
するための方法及び装置を提供する。プラズマ堆積操作
中に第１のハロゲンソースガス及び第１のハロゲンソー
スと異なる第２のハロゲンソースガスを、堆積チャンバ
内にシリコン及び酸素ソースと共に導入することによ
り、膜の安定性が向上する。プラズマはガスから形成さ
れてチャンバ内に配置された基板上にハロゲンドープ層
を堆積する。更にハロゲンソースを導入すると、プラズ
マのために余分の自由フッ素が提供され、膜のエッチン
グ効果が向上される。膜堆積における向上されたエッチ
ング成分は、膜のギャップ充填能力を改善し、膜の安定
性に貢献する。
を有し且つ改善された高い安定性を有するハロゲンドー
プ層を提供する。また、本発明は、このような層を形成
するための方法及び装置を提供する。プラズマ堆積操作
中に第１のハロゲンソースガス及び第１のハロゲンソー
スと異なる第２のハロゲンソースガスを、堆積チャンバ
内にシリコン及び酸素ソースと共に導入することによ
り、膜の安定性が向上する。プラズマはガスから形成さ
れてチャンバ内に配置された基板上にハロゲンドープ層
を堆積する。更にハロゲンソースを導入すると、プラズ
マのために余分の自由フッ素が提供され、膜のエッチン
グ効果が向上される。膜堆積における向上されたエッチ
ング成分は、膜のギャップ充填能力を改善し、膜の安定
性に貢献する。
【００１３】本発明の好ましい態様に従ってＦＳＧ膜を
堆積する。この態様では第１のハロゲンソースガスはＳ
ｉＦ4で、シリコンソースはＴＥＯＳである。酸素ソー
スとしてはＯ2、Ｎ2Ｏ又はこれらと同様のガスが可能
で、第２のハロゲンソースとしてはＮＦ3、Ｆ2又はこれ
らと同様のソースのいずれかである。ＴＥＯＳの酸素に
対する比は比較的高く、約１．９：１〜５．８：１であ
り、第２のハロゲンソースの第１に対する比は、約０．
０１２５：１〜０．５：１である。この態様に従って堆
積されたＦＳＧ膜は少なくとも９〜１０at.wt.%のフッ
素を含んでおり、加熱が少なくとも４５０℃までの温度
であれば、層からのＨ2Ｏ又はＨＦアウトガスは実質的
に存在しない。
堆積する。この態様では第１のハロゲンソースガスはＳ
ｉＦ4で、シリコンソースはＴＥＯＳである。酸素ソー
スとしてはＯ2、Ｎ2Ｏ又はこれらと同様のガスが可能
で、第２のハロゲンソースとしてはＮＦ3、Ｆ2又はこれ
らと同様のソースのいずれかである。ＴＥＯＳの酸素に
対する比は比較的高く、約１．９：１〜５．８：１であ
り、第２のハロゲンソースの第１に対する比は、約０．
０１２５：１〜０．５：１である。この態様に従って堆
積されたＦＳＧ膜は少なくとも９〜１０at.wt.%のフッ
素を含んでおり、加熱が少なくとも４５０℃までの温度
であれば、層からのＨ2Ｏ又はＨＦアウトガスは実質的
に存在しない。
【００１４】本発明の以上の態様及びその他の態様を、
利点及び特徴と共に、以下の文章及び添付図面と関連し
て詳細に説明する。
利点及び特徴と共に、以下の文章及び添付図面と関連し
て詳細に説明する。
【００１５】
Ｉ．予備的説明 本発明は、低い比誘電率（実施形態のなかには約３．５
より低いものもある）と、所望のギャップ充填特性とを
有する絶縁層の堆積を可能にするものである。本発明の
絶縁層は、少なくとも４５０℃までの温度に晒されても
安定しており、従来の設計のＣＶＤチャンバ内で堆積さ
れ得る。
より低いものもある）と、所望のギャップ充填特性とを
有する絶縁層の堆積を可能にするものである。本発明の
絶縁層は、少なくとも４５０℃までの温度に晒されても
安定しており、従来の設計のＣＶＤチャンバ内で堆積さ
れ得る。
【００１６】ＩＩ．代表的なＣＶＤ装置 本発明の方法を実行することができる好適なＣＶＤ装置
の１つを図１及び図２に示す。これらの図は化学気相堆
積装置１０の垂直断面図であって、その装置１０には真
空チャンバ、すなわちプロセスチャンバ１５が設けら
れ、そのチャンバ１５には、チャンバ壁１５ａ及びチャ
ンバ蓋アセンブリ１５ｂが設けられている。チャンバ壁
１５ａ及びチャンバ蓋アセンブリ１５ｂを、図３及び図
４に分解斜視図として示す。
の１つを図１及び図２に示す。これらの図は化学気相堆
積装置１０の垂直断面図であって、その装置１０には真
空チャンバ、すなわちプロセスチャンバ１５が設けら
れ、そのチャンバ１５には、チャンバ壁１５ａ及びチャ
ンバ蓋アセンブリ１５ｂが設けられている。チャンバ壁
１５ａ及びチャンバ蓋アセンブリ１５ｂを、図３及び図
４に分解斜視図として示す。
【００１７】リアクタ１０にはガス分散マニホールド１
１が設けられており、そのガス分散マニホールドは、プ
ロセスガスをプロセスチャンバ内の中心にある加熱式ペ
デスタル１２に載置されている基板（図示せず）に分散
する。処理中に、基板（例えば半導体ウエハ）はペデス
タル１２の平らな（又は僅かに凸曲線状の）面１２ａに
配置される。ペデスタルは、下方のローディング／オフ
ローディング位置（図１に示す）と、マニホールド１１
に近接している上方の処理位置（図１では点線で示し、
図２では実線で表わしている）との間を制御可能な状態
で移動する。センターボード（図示せず）はセンサーを
有し、ウエハの位置に関する情報を提供する。
１が設けられており、そのガス分散マニホールドは、プ
ロセスガスをプロセスチャンバ内の中心にある加熱式ペ
デスタル１２に載置されている基板（図示せず）に分散
する。処理中に、基板（例えば半導体ウエハ）はペデス
タル１２の平らな（又は僅かに凸曲線状の）面１２ａに
配置される。ペデスタルは、下方のローディング／オフ
ローディング位置（図１に示す）と、マニホールド１１
に近接している上方の処理位置（図１では点線で示し、
図２では実線で表わしている）との間を制御可能な状態
で移動する。センターボード（図示せず）はセンサーを
有し、ウエハの位置に関する情報を提供する。
【００１８】堆積ガス及びキャリアガスは、従来の平坦
で円形なガス分散面板１３ａの穿孔１３ｂ（図４に示
す）を通ってチャンバ１５に導入される。更に詳細に
は、堆積プロセスガスは、吸込みマニホールド１１（図
２に矢印４０で示す）を通り、従来の穿孔されたブロッ
カー板４２を通り、そして分散面板１３ａの孔１３ｂを
通ってチャンバに流入される。
で円形なガス分散面板１３ａの穿孔１３ｂ（図４に示
す）を通ってチャンバ１５に導入される。更に詳細に
は、堆積プロセスガスは、吸込みマニホールド１１（図
２に矢印４０で示す）を通り、従来の穿孔されたブロッ
カー板４２を通り、そして分散面板１３ａの孔１３ｂを
通ってチャンバに流入される。
【００１９】堆積ガス及びキャリアガスは、マニホール
ドに達する前にガス供給ライン８を通して混合装置９に
入って混合され、それからマニホールド１１に送られ
る。通常、各プロセスガスの供給ラインには、（ｉ）プ
ロセスガスのチャンバ流入を自動的に又は手動で遮断す
るために用いることができる数個の安全遮断バルブ（図
示せず）と、（ｉｉ）供給ラインを通るガスの流れを測
定する質量流量コントローラ（これも図示せず）とが設
けられている。有毒ガスがプロセスで使用される場合
は、数個の安全遮断バルブが従来の配置で各供給ライン
に置かれる。
ドに達する前にガス供給ライン８を通して混合装置９に
入って混合され、それからマニホールド１１に送られ
る。通常、各プロセスガスの供給ラインには、（ｉ）プ
ロセスガスのチャンバ流入を自動的に又は手動で遮断す
るために用いることができる数個の安全遮断バルブ（図
示せず）と、（ｉｉ）供給ラインを通るガスの流れを測
定する質量流量コントローラ（これも図示せず）とが設
けられている。有毒ガスがプロセスで使用される場合
は、数個の安全遮断バルブが従来の配置で各供給ライン
に置かれる。
【００２０】リアクタ１０で行われる堆積プロセスは、
熱処理プロセス又はプラズマ励起プロセスのどちらかで
ありうる。プラズマ励起プロセスにおいて、ＲＦパワー
供給源４４は、ガス分散面板１３ａとペデスタルとの間
に電力を供給し、プロセスガス混合物を励起して、面板
１３ａとペデスタルとの間の円柱形領域にプラズマを形
成する（この領域を本明細書では・反応領域・と呼
ぶ）。プラズマの成分は、反応し、ペデスタル１２に支
持されている半導体ウエハの表面に所望の膜が堆積され
る。ＲＦパワー供給源４４は、混合周波数ＲＦパワー供
給源であり、通常、１３．５６ＭＨｚの高ＲＦ周波（Ｒ
Ｆ１）、３６０ＫＨｚの低ＲＦ周波（ＲＦ２）を供給
し、真空チャンバ１５に導入された反応種の分解を促進
する。
熱処理プロセス又はプラズマ励起プロセスのどちらかで
ありうる。プラズマ励起プロセスにおいて、ＲＦパワー
供給源４４は、ガス分散面板１３ａとペデスタルとの間
に電力を供給し、プロセスガス混合物を励起して、面板
１３ａとペデスタルとの間の円柱形領域にプラズマを形
成する（この領域を本明細書では・反応領域・と呼
ぶ）。プラズマの成分は、反応し、ペデスタル１２に支
持されている半導体ウエハの表面に所望の膜が堆積され
る。ＲＦパワー供給源４４は、混合周波数ＲＦパワー供
給源であり、通常、１３．５６ＭＨｚの高ＲＦ周波（Ｒ
Ｆ１）、３６０ＫＨｚの低ＲＦ周波（ＲＦ２）を供給
し、真空チャンバ１５に導入された反応種の分解を促進
する。
【００２１】堆積プロセス中、排出路２３及び遮断バル
ブ２４を取り囲んでいるチャンバ本体の壁部１５ａを含
むプロセスチャンバ１０の全体がプラズマによって加熱
される。プラズマがオンされていないときは、高温の液
体がプロセスチャンバの壁１５ａを通って循環し、チャ
ンバは高温に維持される。チャンバ壁１５ａを加熱する
ために用いられる流体は、典型的な流体の種類、すなわ
ち水ベースのエチレングリコール又はオイルベースの伝
熱流体を含んでいる。この加熱によって、望ましくない
反応生成物の凝縮が有益に低減又は排除される。またこ
の加熱によって、低温の真空通路の壁に凝縮して、ガス
が流れていないときにプロセスチャンバに移動して戻っ
た場合にプロセスを汚染する可能性のある、プロセスガ
スの揮発性生成物及び他の汚染物質が一層排除される。
ブ２４を取り囲んでいるチャンバ本体の壁部１５ａを含
むプロセスチャンバ１０の全体がプラズマによって加熱
される。プラズマがオンされていないときは、高温の液
体がプロセスチャンバの壁１５ａを通って循環し、チャ
ンバは高温に維持される。チャンバ壁１５ａを加熱する
ために用いられる流体は、典型的な流体の種類、すなわ
ち水ベースのエチレングリコール又はオイルベースの伝
熱流体を含んでいる。この加熱によって、望ましくない
反応生成物の凝縮が有益に低減又は排除される。またこ
の加熱によって、低温の真空通路の壁に凝縮して、ガス
が流れていないときにプロセスチャンバに移動して戻っ
た場合にプロセスを汚染する可能性のある、プロセスガ
スの揮発性生成物及び他の汚染物質が一層排除される。
【００２２】層に堆積されなかったガス混合物の残余物
（反応生成物を含む）は、チャンバから真空ポンプ（図
示せず）によって排気される。特にガスは、反応領域を
包囲している環状のスロット形オリフィス１６を通し
て、環状の排気プリナム１７に排気される。環状のスロ
ット１６及びプリナム１７はチャンバの円筒形側壁１５
ａ（壁にある上部絶縁ライニング１９を含む）の頂部
と、円形チャンバ蓋２０の底部との間の隙間によって画
されている。３６０゜の円対称で均一なスロットオリフ
ィス１６及びプリナム１７は、ウエハ上にプロセスガス
の均一な流れを達成し、ウエハ上に均一な膜を堆積する
のに重要である。
（反応生成物を含む）は、チャンバから真空ポンプ（図
示せず）によって排気される。特にガスは、反応領域を
包囲している環状のスロット形オリフィス１６を通し
て、環状の排気プリナム１７に排気される。環状のスロ
ット１６及びプリナム１７はチャンバの円筒形側壁１５
ａ（壁にある上部絶縁ライニング１９を含む）の頂部
と、円形チャンバ蓋２０の底部との間の隙間によって画
されている。３６０゜の円対称で均一なスロットオリフ
ィス１６及びプリナム１７は、ウエハ上にプロセスガス
の均一な流れを達成し、ウエハ上に均一な膜を堆積する
のに重要である。
【００２３】ガスは、排気プリナム１７から排気プリナ
ム１７の横延長部２１の下を流れ、のぞき窓２２を過
ぎ、下方に延びるガス路２３を通り、真空遮断バルブ２
４（本体は下部チャンバ壁１５ａと一体になっている）
を過ぎ、フォアライン(foreline)（図示せず）を通して
外部真空ポンプ（図示せず）に連結されている排出口２
５に入る。
ム１７の横延長部２１の下を流れ、のぞき窓２２を過
ぎ、下方に延びるガス路２３を通り、真空遮断バルブ２
４（本体は下部チャンバ壁１５ａと一体になっている）
を過ぎ、フォアライン(foreline)（図示せず）を通して
外部真空ポンプ（図示せず）に連結されている排出口２
５に入る。
【００２４】好ましくはアルミニウムのペデスタル１２
のウエハ支持プラタ(platter)は、平行な同心円をなす
ように構成されているダブルフルターンシングルループ
埋込みヒータ部材を用いて加熱される。このヒータ部材
の外側部分は支持プラタの外周に隣接して通され、内側
部分は小さな半径を有している方の同心円の軌跡上に通
される。ヒータ用の電熱線はペデスタル１２のステムを
通過する。
のウエハ支持プラタ(platter)は、平行な同心円をなす
ように構成されているダブルフルターンシングルループ
埋込みヒータ部材を用いて加熱される。このヒータ部材
の外側部分は支持プラタの外周に隣接して通され、内側
部分は小さな半径を有している方の同心円の軌跡上に通
される。ヒータ用の電熱線はペデスタル１２のステムを
通過する。
【００２５】一般的に、チャンバライニング、ガス吹込
みマニホールド面板及び他の多様なリアクタハードウエ
アのどれもが又は全てがアルミニウム又は陽極処理され
たアルミニウム等の材料から作られている。このような
ＣＶＤ装置の例が、「ＣＶＤプロセスチャンバ」という
名称のZhao等に付与された米国特許第5,558,717号明細
書の記載されている。第5,558,717号の特許は、譲受人
であるアプライドマテリアルズインコーポレイテッドに
譲渡され、本明細書に全体で援用されている。
みマニホールド面板及び他の多様なリアクタハードウエ
アのどれもが又は全てがアルミニウム又は陽極処理され
たアルミニウム等の材料から作られている。このような
ＣＶＤ装置の例が、「ＣＶＤプロセスチャンバ」という
名称のZhao等に付与された米国特許第5,558,717号明細
書の記載されている。第5,558,717号の特許は、譲受人
であるアプライドマテリアルズインコーポレイテッドに
譲渡され、本明細書に全体で援用されている。
【００２６】ウエハがロボットブレード（図示せず）に
よって、チャンバ１０の側部の挿入／取出し口２６を通
してチャンバの本体の中に及び中から移送されると、加
熱ペデスタルアセンブリ１２及びウエハリフトピン１２
ｂはリフト機構及びモータ３２によって上下動される。
ペデスタル１２は、モータ３２によって処理位置１４と
それより低いウエハローディング位置との間を上下動さ
れる。モータ、供給ライン８に連結されているバルブ又
は流量コントローラ２０、ガス送出し装置、スロットル
バルブ３２、ＲＦパワー供給源４４並びにチャンバ及び
基板の加熱システムは、コントロールライン３６（数本
のみが図示されている）を介してそれら全てがシステム
コントローラ３４によって制御されている。コントロー
ラ３４は、光センサからのフィードバックによってスロ
ットルバルブ及びサセプタ等の可動式機械アセンブリの
位置を決定し、コントローラ３４の制御の下、適切なモ
ータによって移動される。
よって、チャンバ１０の側部の挿入／取出し口２６を通
してチャンバの本体の中に及び中から移送されると、加
熱ペデスタルアセンブリ１２及びウエハリフトピン１２
ｂはリフト機構及びモータ３２によって上下動される。
ペデスタル１２は、モータ３２によって処理位置１４と
それより低いウエハローディング位置との間を上下動さ
れる。モータ、供給ライン８に連結されているバルブ又
は流量コントローラ２０、ガス送出し装置、スロットル
バルブ３２、ＲＦパワー供給源４４並びにチャンバ及び
基板の加熱システムは、コントロールライン３６（数本
のみが図示されている）を介してそれら全てがシステム
コントローラ３４によって制御されている。コントロー
ラ３４は、光センサからのフィードバックによってスロ
ットルバルブ及びサセプタ等の可動式機械アセンブリの
位置を決定し、コントローラ３４の制御の下、適切なモ
ータによって移動される。
【００２７】好ましい実施形態において、システムコン
トローラは、ハードディスクドライブ（メモリ３８）、
フロッピディスクドライブ及びプロセッサ３７を有して
いる。プロセッサは、シングルボードコンピュータ（Ｓ
ＢＣ）、アナログインプット／アウトプットボード及び
デジタルインプット／アウトプットボード、インターフ
ェースボード並びにステッパモータコントロラボードを
有している。ＣＶＤシステム１０の様々な部分が、ベル
サモジューラヨーロピアンズ(Versa Modular Europeans
（ＶＭＥ）)規格に従っており、その規格によってボー
ド、カードケージ及びコネクタの寸法及び型が定められ
ている。１６ビットデータバス及び２４ビットアドレス
バスを有するバス構造もＶＭＥ規格によって定められて
いる。
トローラは、ハードディスクドライブ（メモリ３８）、
フロッピディスクドライブ及びプロセッサ３７を有して
いる。プロセッサは、シングルボードコンピュータ（Ｓ
ＢＣ）、アナログインプット／アウトプットボード及び
デジタルインプット／アウトプットボード、インターフ
ェースボード並びにステッパモータコントロラボードを
有している。ＣＶＤシステム１０の様々な部分が、ベル
サモジューラヨーロピアンズ(Versa Modular Europeans
（ＶＭＥ）)規格に従っており、その規格によってボー
ド、カードケージ及びコネクタの寸法及び型が定められ
ている。１６ビットデータバス及び２４ビットアドレス
バスを有するバス構造もＶＭＥ規格によって定められて
いる。
【００２８】システムコントローラ３４によって、ＣＶ
Ｄ装置の全ての動きが制御されている。システムコント
ローラはシステムコントロールソフトウエアを実行す
る。そのソフトウエアは、メモリ３８等のコンピュータ
読取り可能媒体に記憶されているコンピュータプログラ
ムである。メモリ３８は、好ましくはハードディスクド
ライブであるが、他の種類のものであってもよい。コン
ピュータプログラムは、命令集合を含んでおり、その命
令集合は、特定のプロセスのタイミング、ガスの混合、
チャンバ圧、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ
位置及び他のパラメータを指示するものである。勿論、
例えばフロッピディスク又は他の適当なドライブを含む
他のメモリ素子に記憶されているもの等の他のコンピュ
ータプログラムも、コントローラ３４を操作するのに用
いることができる。
Ｄ装置の全ての動きが制御されている。システムコント
ローラはシステムコントロールソフトウエアを実行す
る。そのソフトウエアは、メモリ３８等のコンピュータ
読取り可能媒体に記憶されているコンピュータプログラ
ムである。メモリ３８は、好ましくはハードディスクド
ライブであるが、他の種類のものであってもよい。コン
ピュータプログラムは、命令集合を含んでおり、その命
令集合は、特定のプロセスのタイミング、ガスの混合、
チャンバ圧、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ
位置及び他のパラメータを指示するものである。勿論、
例えばフロッピディスク又は他の適当なドライブを含む
他のメモリ素子に記憶されているもの等の他のコンピュ
ータプログラムも、コントローラ３４を操作するのに用
いることができる。
【００２９】図５に示すように、使用者とコントローラ
３４とのインターフェースは、ＣＲＴモニタ５０ａ及び
ライトペン５０ｂによってなされる。この図５は１以上
のチャンバを含むことのできるマルチチャンバシステム
のＣＶＤシステム１０及びシステムモニタの略図であ
る。好ましい実施形態で、２つのモニタ５０ａが使用さ
れており、１つはオペレータ用にクリーンルーム壁に取
り付けられており、他方はサービス技術者用に壁の裏側
に取り付けられている。両モニタ５０ａは同時に同じ情
報を表示するが、ライトペン５０ｂは１つのみが可能で
ある。ライトペン５０ｂはＣＲＴディスプレイによって
発せられた光をペンの先端にあるライトセンサで検出す
る。特定の表示面又は機能を選択するために、オペレー
タはディスプレイ表示面の指定された領域に触れ、ペン
５０ｂのボタンを押す。接触領域は特に明るい色に変化
するか、新しいメニュー又は表示面がディスプレイさ
れ、ライトペンとディスプレイ表示面との間で通信でき
たことが確認される。勿論、使用者がコントローラ３４
と通信するために、キーボード、マウス又は他の指示若
しくは通信装置等の他の装置を、ライトペン５０ｂの代
わりに又はライトペン５０ｂに加えて使用することもで
きる。
３４とのインターフェースは、ＣＲＴモニタ５０ａ及び
ライトペン５０ｂによってなされる。この図５は１以上
のチャンバを含むことのできるマルチチャンバシステム
のＣＶＤシステム１０及びシステムモニタの略図であ
る。好ましい実施形態で、２つのモニタ５０ａが使用さ
れており、１つはオペレータ用にクリーンルーム壁に取
り付けられており、他方はサービス技術者用に壁の裏側
に取り付けられている。両モニタ５０ａは同時に同じ情
報を表示するが、ライトペン５０ｂは１つのみが可能で
ある。ライトペン５０ｂはＣＲＴディスプレイによって
発せられた光をペンの先端にあるライトセンサで検出す
る。特定の表示面又は機能を選択するために、オペレー
タはディスプレイ表示面の指定された領域に触れ、ペン
５０ｂのボタンを押す。接触領域は特に明るい色に変化
するか、新しいメニュー又は表示面がディスプレイさ
れ、ライトペンとディスプレイ表示面との間で通信でき
たことが確認される。勿論、使用者がコントローラ３４
と通信するために、キーボード、マウス又は他の指示若
しくは通信装置等の他の装置を、ライトペン５０ｂの代
わりに又はライトペン５０ｂに加えて使用することもで
きる。
【００３０】膜を堆積するプロセスは、コントローラ３
４で実行されるコンピュータプログラムプロダクトを用
いて実施され得る。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、フォー
トラン又は他のもの等の従来のどのコンピュータ読取り
可能プログラミング言語によっても書かれることができ
る。プログラムコードとしては、単一のファイル又は複
数のファイルに入力されており、従来のテキストエディ
タを使用して、コンピュータのメモリシステム等のコン
ピュータ使用可能媒体で具現化又はストアされているも
のが好適である。入力されたコードテキストが高級言語
の場合、コードはコンパイルされ、その結果生じたコン
パイラコードは次に、コンパイルされたウインドライブ
ラリルーチンのオブジェクトコードとリンクする。シス
テム使用者は、リンクされ且つコンパイルされたオブジ
ェクトコードを実行するために、オブジェクトコードを
呼び出し、そのコードをコンピュターシステムによって
メモリにロードさせ、そのメモリからＣＰＵにそのコー
ドを読取らせてコードを実行させ、プログラムで識別さ
れたタスクを行わせる。
４で実行されるコンピュータプログラムプロダクトを用
いて実施され得る。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、フォー
トラン又は他のもの等の従来のどのコンピュータ読取り
可能プログラミング言語によっても書かれることができ
る。プログラムコードとしては、単一のファイル又は複
数のファイルに入力されており、従来のテキストエディ
タを使用して、コンピュータのメモリシステム等のコン
ピュータ使用可能媒体で具現化又はストアされているも
のが好適である。入力されたコードテキストが高級言語
の場合、コードはコンパイルされ、その結果生じたコン
パイラコードは次に、コンパイルされたウインドライブ
ラリルーチンのオブジェクトコードとリンクする。シス
テム使用者は、リンクされ且つコンパイルされたオブジ
ェクトコードを実行するために、オブジェクトコードを
呼び出し、そのコードをコンピュターシステムによって
メモリにロードさせ、そのメモリからＣＰＵにそのコー
ドを読取らせてコードを実行させ、プログラムで識別さ
れたタスクを行わせる。
【００３１】図６は、特定の実施形態に従った、システ
ムコントロールソフトウエア、コンピュータプログラム
７０の階層的コントロール構造を示したブロック図であ
る。使用者は、ＣＲＴモニタに表示されたメニュー又は
表示面に応じてプロセスセット番号及びプロセスチャン
バ番号を、ライトペンを用いてプロセス選択サブルーチ
ン７３に入力する。プロセスセットは、特定のプロセス
を実行するのに必要なプロセスパラメータの所定の組合
わせであり、予め決められたセット番号で識別される。
プロセス選択サブルーチン７３は、（ｉ）所望のプロセ
スチャンバ、（ｉｉ）所望のプロセスを実行するように
プロセスチャンバを操作するのに必要な所望のプロセス
パラメータのセットとを識別する。特定のプロセスを行
うためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガス
の組成及び流量、温度、圧力、ＲＦパワーレベル並びに
ＲＦ周波の低周波数等のプラズマ条件、冷却ガス圧及び
チャンバ壁温度等のプロセス条件と関係しており、その
プロセス条件は使用者にレシピの形で提供されている。
プロセスレシピによって特定されたパラメータは、ライ
トペン／ＣＲＴモニタインターフェースを用いて入力さ
れる。
ムコントロールソフトウエア、コンピュータプログラム
７０の階層的コントロール構造を示したブロック図であ
る。使用者は、ＣＲＴモニタに表示されたメニュー又は
表示面に応じてプロセスセット番号及びプロセスチャン
バ番号を、ライトペンを用いてプロセス選択サブルーチ
ン７３に入力する。プロセスセットは、特定のプロセス
を実行するのに必要なプロセスパラメータの所定の組合
わせであり、予め決められたセット番号で識別される。
プロセス選択サブルーチン７３は、（ｉ）所望のプロセ
スチャンバ、（ｉｉ）所望のプロセスを実行するように
プロセスチャンバを操作するのに必要な所望のプロセス
パラメータのセットとを識別する。特定のプロセスを行
うためのプロセスパラメータは、例えば、プロセスガス
の組成及び流量、温度、圧力、ＲＦパワーレベル並びに
ＲＦ周波の低周波数等のプラズマ条件、冷却ガス圧及び
チャンバ壁温度等のプロセス条件と関係しており、その
プロセス条件は使用者にレシピの形で提供されている。
プロセスレシピによって特定されたパラメータは、ライ
トペン／ＣＲＴモニタインターフェースを用いて入力さ
れる。
【００３２】プロセスをモニタする信号は、システムコ
ントローラのアナログ入力ボード及びデジタル入力ボー
ドによって提供され、プロセスを制御する信号は、ＣＶ
Ｄ装置１０のアナログ出力ボード及びデジタル出力ボー
ドに出力される。
ントローラのアナログ入力ボード及びデジタル入力ボー
ドによって提供され、プロセスを制御する信号は、ＣＶ
Ｄ装置１０のアナログ出力ボード及びデジタル出力ボー
ドに出力される。
【００３３】プロセスシーケンササブルーチン７５は、
識別されたプロセスチャンバ及びプロセスパラメータの
セットをプロセス選択サブルーチン７３から読み込むた
めと、多様なプロセスチャンバの制御操作のためとのプ
ログラムコードを含んでいる。多数の使用者がプロセス
組合せ番号及びプロセスチャンバ番号を入力することが
でき、或いは一人の使用者が多数のプロセス組合せ番号
及びプロセスチャンバ番号を入力することができ、シー
ケンササブルーチン７５によって、選択されたプロセス
が所望の順序にスケジュールされるように操作される。
好ましくは、シーケンササブルーチン７５は以下のステ
ップを行うプログラムコードを含んでいる。(i)プロセ
スチャンバの作動状況をモニタしてチャンバが使用され
ているか否かを決定するステップ、(ii)何のプロセスが
使用されているチャンバ内で行われているかを決定する
ステップ、(iii)実行されるプロセスの型及びプロセス
チャンバのアベイラビリティ(availability)をベースに
して所望のプロセスを実行するステップ。ポーリング
（polling）のような、プロセスチャンバが使用可能か
をモニタする従来の方法を用いることができる。シーケ
ンササブルーチン７５は、どのプロセスが実行されるか
をスケジュールするときに、どのプロセスを優先させる
かといったスケジュールを決定するために、選択したプ
ロセスに対する、所望のプロセス状況と対比した使用プ
ロセスチャンバの現状況若しくは使用者が入力した各々
の特定のリクエストの「年代(age)」、又はシステムプ
ログラマが含めることを望む他の関連あるファクタを考
慮するように設計されることができる。
識別されたプロセスチャンバ及びプロセスパラメータの
セットをプロセス選択サブルーチン７３から読み込むた
めと、多様なプロセスチャンバの制御操作のためとのプ
ログラムコードを含んでいる。多数の使用者がプロセス
組合せ番号及びプロセスチャンバ番号を入力することが
でき、或いは一人の使用者が多数のプロセス組合せ番号
及びプロセスチャンバ番号を入力することができ、シー
ケンササブルーチン７５によって、選択されたプロセス
が所望の順序にスケジュールされるように操作される。
好ましくは、シーケンササブルーチン７５は以下のステ
ップを行うプログラムコードを含んでいる。(i)プロセ
スチャンバの作動状況をモニタしてチャンバが使用され
ているか否かを決定するステップ、(ii)何のプロセスが
使用されているチャンバ内で行われているかを決定する
ステップ、(iii)実行されるプロセスの型及びプロセス
チャンバのアベイラビリティ(availability)をベースに
して所望のプロセスを実行するステップ。ポーリング
（polling）のような、プロセスチャンバが使用可能か
をモニタする従来の方法を用いることができる。シーケ
ンササブルーチン７５は、どのプロセスが実行されるか
をスケジュールするときに、どのプロセスを優先させる
かといったスケジュールを決定するために、選択したプ
ロセスに対する、所望のプロセス状況と対比した使用プ
ロセスチャンバの現状況若しくは使用者が入力した各々
の特定のリクエストの「年代(age)」、又はシステムプ
ログラマが含めることを望む他の関連あるファクタを考
慮するように設計されることができる。
【００３４】一旦、シーケンササブルーチン７５によっ
て、どのプロセスチャンバ及びプロセスセットの組合わ
せが次に実行されるかが決定されると、シーケンササブ
ルーチン７５は、特定のプロセスセットパラメータをチ
ャンバ管理サブルーチン７７ａ〜７７ｃに渡してプロセ
スセットが実行される。チャンバ管理サブルーチン７７
ａ〜７７ｃは、複数の処理タスクを、シーケンササブル
ーチン７５によって決定されたプロセスセットに従って
プロセスチャンバ１５内で制御するものである。例え
ば、チャンバ管理サブルーチン７７ａはプロセスチャン
バ１５内のスパッタ及びＣＶＤプロセスの操作を制御す
るプログラムコードを含んでいる。チャンバ管理サブル
ーチン７７は、また多様なチャンバ構成要素サブルーチ
ンを実行を制御し、それらのサブルーチンは、選択され
たプロセスセットを実行するのに必要なチャンバ構成要
素の操作を制御する。チャンバ構成要素サブルーチンの
例としては、基板位置決めサブルーチン８０、プロセス
ガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルーチン８
５、ヒータ制御サブルーチン８７及びプラズマ制御サブ
ルーチン９０がある。当業者は、チャンバ１５内でどの
ようなプロセスの実行が望まれるかによって、他のチャ
ンバ制御サブルーチンが含まれ得ることを容易に認識す
るであろう。操作中に、チャンバ管理サブルーチン７７
ａは、実行される特定のプロセスセットに従って、プロ
セス構成要素サブルーチンを選択的にスケジュールする
か又は呼び出す。チャンバ管理サブルーチン７７ａは、
シーケンササブルーチン７５がどのプロセスチャンバ１
５及びプロセスセットが次に実行されるかをスケジュー
ルしたのと同様にプロセス構成要素サブルーチンをスケ
ジュールする。通常、チャンバ管理サブルーチン７７ａ
は、個々の構成要素をモニタするステップと、実行され
るプロセスセットのプロセスパラメータをベースにして
どの構成要素に操作が必要かを決定するステップと、モ
ニタステップ及び決定ステップに応答してチャンバ構成
要素サブルーチンを実行するステップとを含んでいる。
て、どのプロセスチャンバ及びプロセスセットの組合わ
せが次に実行されるかが決定されると、シーケンササブ
ルーチン７５は、特定のプロセスセットパラメータをチ
ャンバ管理サブルーチン７７ａ〜７７ｃに渡してプロセ
スセットが実行される。チャンバ管理サブルーチン７７
ａ〜７７ｃは、複数の処理タスクを、シーケンササブル
ーチン７５によって決定されたプロセスセットに従って
プロセスチャンバ１５内で制御するものである。例え
ば、チャンバ管理サブルーチン７７ａはプロセスチャン
バ１５内のスパッタ及びＣＶＤプロセスの操作を制御す
るプログラムコードを含んでいる。チャンバ管理サブル
ーチン７７は、また多様なチャンバ構成要素サブルーチ
ンを実行を制御し、それらのサブルーチンは、選択され
たプロセスセットを実行するのに必要なチャンバ構成要
素の操作を制御する。チャンバ構成要素サブルーチンの
例としては、基板位置決めサブルーチン８０、プロセス
ガス制御サブルーチン８３、圧力制御サブルーチン８
５、ヒータ制御サブルーチン８７及びプラズマ制御サブ
ルーチン９０がある。当業者は、チャンバ１５内でどの
ようなプロセスの実行が望まれるかによって、他のチャ
ンバ制御サブルーチンが含まれ得ることを容易に認識す
るであろう。操作中に、チャンバ管理サブルーチン７７
ａは、実行される特定のプロセスセットに従って、プロ
セス構成要素サブルーチンを選択的にスケジュールする
か又は呼び出す。チャンバ管理サブルーチン７７ａは、
シーケンササブルーチン７５がどのプロセスチャンバ１
５及びプロセスセットが次に実行されるかをスケジュー
ルしたのと同様にプロセス構成要素サブルーチンをスケ
ジュールする。通常、チャンバ管理サブルーチン７７ａ
は、個々の構成要素をモニタするステップと、実行され
るプロセスセットのプロセスパラメータをベースにして
どの構成要素に操作が必要かを決定するステップと、モ
ニタステップ及び決定ステップに応答してチャンバ構成
要素サブルーチンを実行するステップとを含んでいる。
【００３５】特定のチャンバ構成要素サブルーチンを図
６を参照して説明する。基板位置決めサブルーチン８０
はチャンバ構成要素を制御するプログラムコードを含ん
でおり、そのプログラムコードは基板をサセプタ１２上
にローディングするためと、基板と基板をチャンバ１５
内で望ましい高さに持ち上げてガス分散マニホールド１
１との間の間隔を制御するため（これは任意事項であ
る）に用いられるものである。基板がプロセスチャンバ
１５内にローディングされると、サセプタ１２は基板を
受けるように下げられ、その後サセプタ１２はチャンバ
内で所望の高さに持ち上げられ、ＣＶＤプロセス中にガ
ス分散マニホールドから第１の距離又は間隔で基板は維
持される。操作中、チャンバ管理サブルーチン７７ａか
ら転送されたサポート高さに関するプロセスセットパラ
メータに応じて、基板位置決めサブルーチン８０はサセ
プタの移動を制御する。
６を参照して説明する。基板位置決めサブルーチン８０
はチャンバ構成要素を制御するプログラムコードを含ん
でおり、そのプログラムコードは基板をサセプタ１２上
にローディングするためと、基板と基板をチャンバ１５
内で望ましい高さに持ち上げてガス分散マニホールド１
１との間の間隔を制御するため（これは任意事項であ
る）に用いられるものである。基板がプロセスチャンバ
１５内にローディングされると、サセプタ１２は基板を
受けるように下げられ、その後サセプタ１２はチャンバ
内で所望の高さに持ち上げられ、ＣＶＤプロセス中にガ
ス分散マニホールドから第１の距離又は間隔で基板は維
持される。操作中、チャンバ管理サブルーチン７７ａか
ら転送されたサポート高さに関するプロセスセットパラ
メータに応じて、基板位置決めサブルーチン８０はサセ
プタの移動を制御する。
【００３６】プロセスガス制御サブルーチン８３は、プ
ロセスガス組成及び流量を制御するプログラムコードを
有する。プロセスガス制御サブルーチン８３は、安全遮
断バルブの開閉位置を制御し、また所望のガス流量を得
るために質量流量コントローラの流量を増減する。プロ
セスガス制御サブルーチン８３は、全てのチャンバ構成
要素サブルーチンと同様にチャンバ管理サブルーチン７
７ａによって呼び出され、チャンバ管理サブルーチンか
ら所望のガス流量に関するプロセスパラメータを受け取
る。基本的に、プロセスガス流量制御サブルーチン８３
は、ガス供給ラインを開けて、繰り返して、(i)必要な
質量流量コントローラを読み取ること、(ii)読取り値
を、チャンバ管理サブルーチン７７ａから受け取った所
望のガス流量と比較すること、(iii)必要に応じてガス
供給ラインの流量調整することの操作を行う。更に、プ
ロセスガス制御サブルーチン８３は、ガス流量を危険流
量に対してモニタするステップと、危険な状態が検出さ
れたら安全遮断バルブを動作させるステップとを含んで
いる。
ロセスガス組成及び流量を制御するプログラムコードを
有する。プロセスガス制御サブルーチン８３は、安全遮
断バルブの開閉位置を制御し、また所望のガス流量を得
るために質量流量コントローラの流量を増減する。プロ
セスガス制御サブルーチン８３は、全てのチャンバ構成
要素サブルーチンと同様にチャンバ管理サブルーチン７
７ａによって呼び出され、チャンバ管理サブルーチンか
ら所望のガス流量に関するプロセスパラメータを受け取
る。基本的に、プロセスガス流量制御サブルーチン８３
は、ガス供給ラインを開けて、繰り返して、(i)必要な
質量流量コントローラを読み取ること、(ii)読取り値
を、チャンバ管理サブルーチン７７ａから受け取った所
望のガス流量と比較すること、(iii)必要に応じてガス
供給ラインの流量調整することの操作を行う。更に、プ
ロセスガス制御サブルーチン８３は、ガス流量を危険流
量に対してモニタするステップと、危険な状態が検出さ
れたら安全遮断バルブを動作させるステップとを含んで
いる。
【００３７】プロセスの中には、反応プロセスガスがチ
ャンバ内に導入される前にチャンバ内の圧力を安定させ
るために、ヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスがチャ
ンバ１５に流入されるものもある。プロセスガス制御サ
ブルーチン８３は、これらのプロセスに対しては不活性
ガスをチャンバ内の圧力を安定するために必要な時間チ
ャンバ１５に流入するステップを含むようにプログラム
され、そして上述のステップは実行される。更に、プロ
セスガスが、例えばテトラエチルオルソシラン（ＴＥＯ
Ｓ）といった液体前駆物質から気化される場合、プロセ
スガス制御サブルーチン８３は、ヘリウム等の送出しガ
ス（delivery gas）をバブラ(bubbler)アセンブリ内の
液体前駆物質に通して泡立てるステップ又はヘリウム等
のキャリアガスを液体噴射装置に導入するステップを含
むように書込まれる。このタイプのプロセスにバブラが
使用されると、プロセスガス制御サブルーチン８３は送
出しガスの流れ、バブラ内の圧力及びバブラ温度を、所
望のプロセスガス流量を得るように調整する。上述した
ように、所望のプロセスガス流量はプロセスパラメータ
としてプロセスガス制御サブルーチン８３に転送され
る。更に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、所望
のプロセスガス流量を得るために必要な送出しガス流
量、バブラ圧及びバブラ温度を、所定のガス流量に対す
る必要な値を含んでいる記憶された表にアクセスするこ
とによって得るためのステップを含んでいる。一旦必要
な値が得られると、それに応じて送出しガス流量、バブ
ラ圧及びバブラ温度がモニタされ、必要な値と比較さ
れ、調整される。
ャンバ内に導入される前にチャンバ内の圧力を安定させ
るために、ヘリウム又はアルゴン等の不活性ガスがチャ
ンバ１５に流入されるものもある。プロセスガス制御サ
ブルーチン８３は、これらのプロセスに対しては不活性
ガスをチャンバ内の圧力を安定するために必要な時間チ
ャンバ１５に流入するステップを含むようにプログラム
され、そして上述のステップは実行される。更に、プロ
セスガスが、例えばテトラエチルオルソシラン（ＴＥＯ
Ｓ）といった液体前駆物質から気化される場合、プロセ
スガス制御サブルーチン８３は、ヘリウム等の送出しガ
ス（delivery gas）をバブラ(bubbler)アセンブリ内の
液体前駆物質に通して泡立てるステップ又はヘリウム等
のキャリアガスを液体噴射装置に導入するステップを含
むように書込まれる。このタイプのプロセスにバブラが
使用されると、プロセスガス制御サブルーチン８３は送
出しガスの流れ、バブラ内の圧力及びバブラ温度を、所
望のプロセスガス流量を得るように調整する。上述した
ように、所望のプロセスガス流量はプロセスパラメータ
としてプロセスガス制御サブルーチン８３に転送され
る。更に、プロセスガス制御サブルーチン８３は、所望
のプロセスガス流量を得るために必要な送出しガス流
量、バブラ圧及びバブラ温度を、所定のガス流量に対す
る必要な値を含んでいる記憶された表にアクセスするこ
とによって得るためのステップを含んでいる。一旦必要
な値が得られると、それに応じて送出しガス流量、バブ
ラ圧及びバブラ温度がモニタされ、必要な値と比較さ
れ、調整される。
【００３８】圧力制御サブルーチン８５は、チャンバの
排気装置１１５のスロットルバルブの開口部の大きさを
調整することによって、チャンバ１５内の圧力を制御す
るためのプログラムコードを含んでいる。スロットルバ
ルブの開口部の大きさは、全プロセスガス流、プロセス
チャンバの大きさ及び排気装置１１５のポンピングの設
定圧力に対応して、チャンバ圧を所望のレベルに制御す
るように設定されている。圧力制御サブルーチン８５が
呼び出されると、所望の又は目標の圧力レベルが、チャ
ンバ管理サブルーチン７７ａからパラメータとして受入
れられる。圧力制御サブルーチン１４７は、チャンバに
連結された１以上の従来圧力計を読むことによってチャ
ンバ１５内の圧力を測定し、測定値を目標圧力と比較
し、ＰＩＤ（比例、積分及び微分）値を目標圧力に対応
させて記憶圧力表から得て、スロットルバルブを圧力表
から得られたＰＩＤ値に従って調整するように作動す
る。また、圧力制御サブルーチン８５は、開口部がチャ
ンバ１５を所望の圧力に調整する特定の大きさになるよ
うにスロットルバルブを開閉するように書込まれること
もできる。
排気装置１１５のスロットルバルブの開口部の大きさを
調整することによって、チャンバ１５内の圧力を制御す
るためのプログラムコードを含んでいる。スロットルバ
ルブの開口部の大きさは、全プロセスガス流、プロセス
チャンバの大きさ及び排気装置１１５のポンピングの設
定圧力に対応して、チャンバ圧を所望のレベルに制御す
るように設定されている。圧力制御サブルーチン８５が
呼び出されると、所望の又は目標の圧力レベルが、チャ
ンバ管理サブルーチン７７ａからパラメータとして受入
れられる。圧力制御サブルーチン１４７は、チャンバに
連結された１以上の従来圧力計を読むことによってチャ
ンバ１５内の圧力を測定し、測定値を目標圧力と比較
し、ＰＩＤ（比例、積分及び微分）値を目標圧力に対応
させて記憶圧力表から得て、スロットルバルブを圧力表
から得られたＰＩＤ値に従って調整するように作動す
る。また、圧力制御サブルーチン８５は、開口部がチャ
ンバ１５を所望の圧力に調整する特定の大きさになるよ
うにスロットルバルブを開閉するように書込まれること
もできる。
【００３９】ヒータ制御サブルーチン８７は、基板２０
を加熱するのに用いられる加熱ユニットへの電流を制御
するプログラムコードを含んでいる。加熱制御サブルー
チン８７はまたチャンバ管理サブルーチン７７ａによっ
て呼び出され、目標値又は設定値の温度パラメータを受
信する。ヒータ制御サブルーチン８７は、サセプタ１２
に配置されている熱電対の電圧出力を測定することによ
って温度を測定し、測定温度を設定温度と比較し、加熱
ユニットに加えられる電流を増減し、設定温度を得る。
温度は、記憶換算表の対応する温度を測定電圧から調べ
ることにより、又は４次の多項式(a fourth order poly
nominal)を用いて温度を計算することによって得られ
る。埋込み型ループ状体がサセプタ１２を加熱するのに
用いられる場合、ヒータ制御サブルーチン８７は、ルー
プ状体に加えられる電流のランプ増減（ramp up/down）
を漸次制御する。漸次的なランプ増減は、ランプの寿命
を延ばしその信頼性を増加する。加えて、プロセス安全
コンプライアンスを検出するように組込みフェールセー
フモードを含めることができ、プロセスチャンバ１５が
適当に準備されていない場合、加熱ユニットの操作を停
止することができる。
を加熱するのに用いられる加熱ユニットへの電流を制御
するプログラムコードを含んでいる。加熱制御サブルー
チン８７はまたチャンバ管理サブルーチン７７ａによっ
て呼び出され、目標値又は設定値の温度パラメータを受
信する。ヒータ制御サブルーチン８７は、サセプタ１２
に配置されている熱電対の電圧出力を測定することによ
って温度を測定し、測定温度を設定温度と比較し、加熱
ユニットに加えられる電流を増減し、設定温度を得る。
温度は、記憶換算表の対応する温度を測定電圧から調べ
ることにより、又は４次の多項式(a fourth order poly
nominal)を用いて温度を計算することによって得られ
る。埋込み型ループ状体がサセプタ１２を加熱するのに
用いられる場合、ヒータ制御サブルーチン８７は、ルー
プ状体に加えられる電流のランプ増減（ramp up/down）
を漸次制御する。漸次的なランプ増減は、ランプの寿命
を延ばしその信頼性を増加する。加えて、プロセス安全
コンプライアンスを検出するように組込みフェールセー
フモードを含めることができ、プロセスチャンバ１５が
適当に準備されていない場合、加熱ユニットの操作を停
止することができる。
【００４０】プラズマ制御サブルーチン９０は、チャン
バ１５内のプロセス電極に印加されるＲＦパワーレベル
の低周波数及び高周波数をセットするためと、使用され
る低周波数のＲＦ周波をセットするためのプログラムコ
ードを含んでいる。前に説明したチャンバ構成要素サブ
ルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０はチ
ャンバ管理サブルーチン７７ａによって呼び出される。
バ１５内のプロセス電極に印加されるＲＦパワーレベル
の低周波数及び高周波数をセットするためと、使用され
る低周波数のＲＦ周波をセットするためのプログラムコ
ードを含んでいる。前に説明したチャンバ構成要素サブ
ルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン９０はチ
ャンバ管理サブルーチン７７ａによって呼び出される。
【００４１】上述のリアクタの記載は、主に説明するた
めのものであり、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プ
ラズマＣＶＤ装置、誘導結合式ＲＦ高密度プラズマ装置
等の他のプラズマＣＶＤ装置が用いられ得る。加えて、
上述の装置の変形、例えばサセプタの設計、ヒータの設
計、ＲＦパワー周波数、ＲＦパワーの接続位置及び他の
部分の変更等を行うことも可能である。例えば、ウエハ
は石英ランプによって支持されて加熱されることも可能
である。本発明の層及びその層を形成するための方法
は、特定の装置及び特定のプラズマ励起方法に限定され
ない。
めのものであり、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プ
ラズマＣＶＤ装置、誘導結合式ＲＦ高密度プラズマ装置
等の他のプラズマＣＶＤ装置が用いられ得る。加えて、
上述の装置の変形、例えばサセプタの設計、ヒータの設
計、ＲＦパワー周波数、ＲＦパワーの接続位置及び他の
部分の変更等を行うことも可能である。例えば、ウエハ
は石英ランプによって支持されて加熱されることも可能
である。本発明の層及びその層を形成するための方法
は、特定の装置及び特定のプラズマ励起方法に限定され
ない。
【００４２】III．安定したハロゲンドープシリコン酸
化膜の堆積本発明は低い比誘電率、良好なギャップ充填
特性及び高安定性を有する、共形なハロゲンドープ層を
提供する。ＦＳＧフィルムが、ＳｉＦ4、ＴＥＯＳ、Ｏ2
及び第２のフッ素ソースを含む処理ガスから堆積される
本発明の好ましい実施形態は、以下に例として説明及び
記載されている。本発明は、この好ましい実施形態のど
の方法にも限定されることを意図するものでなく、他の
プロセスガスからの他のＦＳＧ膜の形成及びハロゲンド
ープシリコン酸化膜に適応できる。
化膜の堆積本発明は低い比誘電率、良好なギャップ充填
特性及び高安定性を有する、共形なハロゲンドープ層を
提供する。ＦＳＧフィルムが、ＳｉＦ4、ＴＥＯＳ、Ｏ2
及び第２のフッ素ソースを含む処理ガスから堆積される
本発明の好ましい実施形態は、以下に例として説明及び
記載されている。本発明は、この好ましい実施形態のど
の方法にも限定されることを意図するものでなく、他の
プロセスガスからの他のＦＳＧ膜の形成及びハロゲンド
ープシリコン酸化膜に適応できる。
【００４３】本発明の好ましい実施形態に従ってＳｉＦ
4−ＦＳＧ膜を形成するために、真空ロックドアを通し
て真空チャンバ１５にウエハがローディングされ、サセ
プタ１２上に載置される（図７、ステップ２００）。サ
セプタは、次に処理位置１４に移動される（ステップ２
０５）。処理位置１４内でウエハは、ガス分散マニホー
ルド１１から約２００〜６００ｍｉｌ（５．０８〜１
５．２４ｍｍ）（好ましくは約２２０〜３００ｍｉｌ
（５．５９〜７．６２ｍｍ））に置かれている。
4−ＦＳＧ膜を形成するために、真空ロックドアを通し
て真空チャンバ１５にウエハがローディングされ、サセ
プタ１２上に載置される（図７、ステップ２００）。サ
セプタは、次に処理位置１４に移動される（ステップ２
０５）。処理位置１４内でウエハは、ガス分散マニホー
ルド１１から約２００〜６００ｍｉｌ（５．０８〜１
５．２４ｍｍ）（好ましくは約２２０〜３００ｍｉｌ
（５．５９〜７．６２ｍｍ））に置かれている。
【００４４】ウエハが適当に配置されたならば、ウエハ
及びサセプタは、２００〜５００℃の温度に加熱され
（ステップ２１０）、プロセスガスがガス分散マニホー
ルドから反応チャンバに導入される（ステップ２１
５）。好ましくは、ウエハ及びサセプタは約３００〜４
５０℃に加熱される。プロセスガスは、第１のフッ素ソ
ースとしてＳｉＦ4と、ＴＥＯＳと、Ｏ2の形での酸素
と、比較的容易に自由フッ素に分解するＮＦ3又はＦ2等
の第２のフッ素ソースとを含んでいる。実施の態様の中
には、他のフッ素ソース（例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｔ
ＥＦＳ、ＦＡＳＩ−４等）を、第２のフッ素ソースとし
て使用することが可能なものもある。しかしながら、膜
を不安定にする一因となる炭素又は他の元素を含まない
第２のフッ素ソースを使用することが好ましい。
及びサセプタは、２００〜５００℃の温度に加熱され
（ステップ２１０）、プロセスガスがガス分散マニホー
ルドから反応チャンバに導入される（ステップ２１
５）。好ましくは、ウエハ及びサセプタは約３００〜４
５０℃に加熱される。プロセスガスは、第１のフッ素ソ
ースとしてＳｉＦ4と、ＴＥＯＳと、Ｏ2の形での酸素
と、比較的容易に自由フッ素に分解するＮＦ3又はＦ2等
の第２のフッ素ソースとを含んでいる。実施の態様の中
には、他のフッ素ソース（例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｔ
ＥＦＳ、ＦＡＳＩ−４等）を、第２のフッ素ソースとし
て使用することが可能なものもある。しかしながら、膜
を不安定にする一因となる炭素又は他の元素を含まない
第２のフッ素ソースを使用することが好ましい。
【００４５】第２のフッ素ソースの含有はプラズマの中
に更なる自由フッ素を提供し、その自由フッ素は膜の成
長のエッチング効果が向上されると考えられている。エ
ッチングが向上すると、より良いギャップ充填能力と改
善された安定性が提供される。第１のフッ素ソースの第
２のフッ素ソースに対する比は、膜の安定特性及びギャ
ップ充填を最大にするように正確に制御され得る。例え
ば、第１のフッ素ソースとしてＳｉＦ4が、第２のフッ
素ソースとしてＮＦ3が使用された場合、チャンバへの
過剰なＮＦ3の導入は膜の均一性、安定性及び堆積率に
逆に作用する。各々のガスが導入される率は、ファクタ
の中でチャンバの堆積及び設計に依存しており、以下に
より詳細に論ずる。
に更なる自由フッ素を提供し、その自由フッ素は膜の成
長のエッチング効果が向上されると考えられている。エ
ッチングが向上すると、より良いギャップ充填能力と改
善された安定性が提供される。第１のフッ素ソースの第
２のフッ素ソースに対する比は、膜の安定特性及びギャ
ップ充填を最大にするように正確に制御され得る。例え
ば、第１のフッ素ソースとしてＳｉＦ4が、第２のフッ
素ソースとしてＮＦ3が使用された場合、チャンバへの
過剰なＮＦ3の導入は膜の均一性、安定性及び堆積率に
逆に作用する。各々のガスが導入される率は、ファクタ
の中でチャンバの堆積及び設計に依存しており、以下に
より詳細に論ずる。
【００４６】約１〜１００ｔｏｒｒ（好ましくは約２〜
１０ｔｏｒｒ）の間で選択される圧力が反応チャンバ内
でセットされ、堆積中に真空ポンプ装置及びプロセスガ
スの導入（ステップ２２０）と関連してスロットルバル
ブ３２によって維持される。プロセス条件がセットされ
ると、混合周波数ＲＦパワー源を用いてプラズマが形成
される（ステップ２２５）。プラズマは選択された時間
維持され、所望の厚さを有する層を堆積する。
１０ｔｏｒｒ）の間で選択される圧力が反応チャンバ内
でセットされ、堆積中に真空ポンプ装置及びプロセスガ
スの導入（ステップ２２０）と関連してスロットルバル
ブ３２によって維持される。プロセス条件がセットされ
ると、混合周波数ＲＦパワー源を用いてプラズマが形成
される（ステップ２２５）。プラズマは選択された時間
維持され、所望の厚さを有する層を堆積する。
【００４７】パワー源は、高周波数が３〜１４ＭＨｚ
（好ましくは１３．５６ＭＨｚ）且つ５０〜２０００Ｗ
（約０．１〜３．９５Ｗ／ｃｍ2のパワー密度）、低周
波数が約５００ＫＨｚ以下（好ましくは約３５０ＫＨ
ｚ）且つ３００Ｗ以下で操作される。低周波数パワー源
は、膜の堆積中のイオン衝撃を制御する。低周波数源が
操作されるところでパワーを増加すると、イオン衝撃が
増加し、膜の成長が更に安定する。従って低周波数パワ
ー源４００Ｗ以上で操作されることが好ましく、所定の
ハードウエア形状に対して適当ならば、低周波数パワー
源が約８００Ｗ以上で操作されることが更に一層好まし
い。
（好ましくは１３．５６ＭＨｚ）且つ５０〜２０００Ｗ
（約０．１〜３．９５Ｗ／ｃｍ2のパワー密度）、低周
波数が約５００ＫＨｚ以下（好ましくは約３５０ＫＨ
ｚ）且つ３００Ｗ以下で操作される。低周波数パワー源
は、膜の堆積中のイオン衝撃を制御する。低周波数源が
操作されるところでパワーを増加すると、イオン衝撃が
増加し、膜の成長が更に安定する。従って低周波数パワ
ー源４００Ｗ以上で操作されることが好ましく、所定の
ハードウエア形状に対して適当ならば、低周波数パワー
源が約８００Ｗ以上で操作されることが更に一層好まし
い。
【００４８】堆積が完了した後、シリコン、酸素及びハ
ロゲン元素の導入は止められ、プラズマは消える。そし
て、「ハロゲンドープシリコン酸化膜の安定性を改善す
る方法及び装置」という名称で、アプライドマテリアル
ズインコーポレイテッドに譲渡されている米国特許出願
第08/616707号明細書に記載されているように、ヘリウ
ム流は更に５〜１２０秒以上維持されて、膜がより一層
安定化される（ステップ２３０）。この米国特許出願第
08/616707号明細書は１９９６年３月１５日に出願され
ており、本明細書に援用されている。好ましくは、ヘリ
ウム流は少なくとも更に約１０秒間維持される。この
間、チャンバ温度及び圧力は変わらない。米国特許出願
第08/616707号明細書に記載されているように、ヘリウ
ムのみを流すステップは膜をアニールして、緩く結合し
た原子のより強い結合の形成及び／又は堆積膜からの移
動を可能にすると考えられている。原子が堆積膜からガ
ス放出すると、ヘリウム流はガス放出した原子を運び去
るので、原子は膜表面の他の原子と結合又は反応して更
なる緩い結合を形成することはない。ヘリウムアニール
ステップ中に、堆積温度（例えば〜６００℃）より高い
温度にチャンバを加熱して、更に膜を安定させることも
可能である。しかし、好ましくはチャンバ温度は、堆積
金属ラインが損傷をうけないように約４５０℃以下に維
持される。
ロゲン元素の導入は止められ、プラズマは消える。そし
て、「ハロゲンドープシリコン酸化膜の安定性を改善す
る方法及び装置」という名称で、アプライドマテリアル
ズインコーポレイテッドに譲渡されている米国特許出願
第08/616707号明細書に記載されているように、ヘリウ
ム流は更に５〜１２０秒以上維持されて、膜がより一層
安定化される（ステップ２３０）。この米国特許出願第
08/616707号明細書は１９９６年３月１５日に出願され
ており、本明細書に援用されている。好ましくは、ヘリ
ウム流は少なくとも更に約１０秒間維持される。この
間、チャンバ温度及び圧力は変わらない。米国特許出願
第08/616707号明細書に記載されているように、ヘリウ
ムのみを流すステップは膜をアニールして、緩く結合し
た原子のより強い結合の形成及び／又は堆積膜からの移
動を可能にすると考えられている。原子が堆積膜からガ
ス放出すると、ヘリウム流はガス放出した原子を運び去
るので、原子は膜表面の他の原子と結合又は反応して更
なる緩い結合を形成することはない。ヘリウムアニール
ステップ中に、堆積温度（例えば〜６００℃）より高い
温度にチャンバを加熱して、更に膜を安定させることも
可能である。しかし、好ましくはチャンバ温度は、堆積
金属ラインが損傷をうけないように約４５０℃以下に維
持される。
【００４９】本発明の、この好ましい実施形態で、ガス
は以下に示すステップ２１５の範囲の速度で導入され
る。ＴＥＯＳは、室温では液体であるが、液体噴射バル
ブ等を用いて気化された後、ヘリウムキャリアガスと混
合される。ＴＥＯＳは、液体噴射バルブへ、約５００〜
３０００ｍｇｍ（正味流量約９６０〜５７６０ｓｃｃｍ
に相当する）で導入される。Ｏ2はチャンバに約２００
〜２０００ｓｃｃｍで導入される。ヘリウムは本明細書
に援用されている米国特許出願第08/616707号明細書に
記載されているように、高速で導入される。一実施形態
において、高速のヘリウム導入速度は、ＴＥＯＳに対し
て１６００ｓｃｃｍのヘリウムキャリアガス流量であ
り、異なったガスラインから導入されるヘリウム流量は
１０００ｓｃｃｍで提供される。
は以下に示すステップ２１５の範囲の速度で導入され
る。ＴＥＯＳは、室温では液体であるが、液体噴射バル
ブ等を用いて気化された後、ヘリウムキャリアガスと混
合される。ＴＥＯＳは、液体噴射バルブへ、約５００〜
３０００ｍｇｍ（正味流量約９６０〜５７６０ｓｃｃｍ
に相当する）で導入される。Ｏ2はチャンバに約２００
〜２０００ｓｃｃｍで導入される。ヘリウムは本明細書
に援用されている米国特許出願第08/616707号明細書に
記載されているように、高速で導入される。一実施形態
において、高速のヘリウム導入速度は、ＴＥＯＳに対し
て１６００ｓｃｃｍのヘリウムキャリアガス流量であ
り、異なったガスラインから導入されるヘリウム流量は
１０００ｓｃｃｍで提供される。
【００５０】ＳｉＦ4がチャンバに導入される速度は、
ＦＳＧ膜の所望のフッ素濃度に依存しているが、０．５
〜５．７パーセント（フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩ
Ｒ）のＳｉＦ結合に対するＳｉＦ＋ＳｉＯ結合のピーク
面積の比によって測定）のＳｉＦ4−ＦＳＧを含むＦＳ
Ｇ膜に対して一般的に約１００〜４０００ｓｃｃｍであ
ろう。選択したパーセントを有するＳｉＦ4−ＦＳＧの
ＦＳＧ膜の堆積に使用されるＳｉＦ4のＴＥＯＳに対す
る最適な比は、プラズマのパワー密度及び他のファクタ
に依存している。高周波数ＲＦパワーが１３５０Ｗ（パ
ワー密度２．６７Ｗ／ｃｍ2）のとき、ＳｉＦ4のＴＥＯ
Ｓに対する最適な比は、１％のＳｉＦ4−ＦＳＧ膜に対
して約０．１６９：１（２０００ｍｇｍに対して６５０
ｓｃｃｍであり、約３８４０ｓｃｃｍの正味流量と等
価）で、５．７％のＳｉＦ4−ＦＳＧ膜に対して約１．
８２３：１（１０００ｍｇｍに対して３５００ｓｃｃｍ
であり、約１９２０ｓｃｃｍの正味流量と等価）であ
る。高パワー密度のときは、同様の膜を堆積するのに少
ないＳｉＦ4が使用される。
ＦＳＧ膜の所望のフッ素濃度に依存しているが、０．５
〜５．７パーセント（フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩ
Ｒ）のＳｉＦ結合に対するＳｉＦ＋ＳｉＯ結合のピーク
面積の比によって測定）のＳｉＦ4−ＦＳＧを含むＦＳ
Ｇ膜に対して一般的に約１００〜４０００ｓｃｃｍであ
ろう。選択したパーセントを有するＳｉＦ4−ＦＳＧの
ＦＳＧ膜の堆積に使用されるＳｉＦ4のＴＥＯＳに対す
る最適な比は、プラズマのパワー密度及び他のファクタ
に依存している。高周波数ＲＦパワーが１３５０Ｗ（パ
ワー密度２．６７Ｗ／ｃｍ2）のとき、ＳｉＦ4のＴＥＯ
Ｓに対する最適な比は、１％のＳｉＦ4−ＦＳＧ膜に対
して約０．１６９：１（２０００ｍｇｍに対して６５０
ｓｃｃｍであり、約３８４０ｓｃｃｍの正味流量と等
価）で、５．７％のＳｉＦ4−ＦＳＧ膜に対して約１．
８２３：１（１０００ｍｇｍに対して３５００ｓｃｃｍ
であり、約１９２０ｓｃｃｍの正味流量と等価）であ
る。高パワー密度のときは、同様の膜を堆積するのに少
ないＳｉＦ4が使用される。
【００５１】本実施形態の第２のフッ素ソース（ＮＦ3
又はＦ2）が３０〜５００ｓｃｃｍの割合で導入され
る。プロセスガスでのＳｉＦ4と第２のフッ素ソースの
組合わせは、安定した膜の堆積をもたらし、ただＳｉＦ
4、ＮＦ3又はＦ2等の一つのフッ素ソースから堆積され
たＦＳＧ膜よりも良好なギャップ充填及び他の特性を有
する ＳｉＦ4を使用すると、プラズマ内に余分のシリコンが
提供され、もって膜の堆積率が増加する。ＳｉＦ4は、
また安定したＳｉＦの網目の成長を促進する。一方ＮＦ
3又はＦ2は、プラズマ内で分解されるのが比較的容易で
あり、更なる自由フッ素ソースを提供し、成長する膜の
エッチング効果を向上し、もってギャップ充填能力を増
加する。ＮＦ3又はＦ2が導入される比は、プラズマに対
して過剰な自由フッ素を提供しないように制御されるべ
きである。過剰なＮＦ3又はＦ2がチャンバに導入される
と、プラズマ中の過剰なフッ素が、成長している膜を過
剰にエッチングし、堆積速度の減少及び均一性の問題を
もたらす。従って、ＮＦ3又はＦ2のいずれかの、ＳｉＦ
4に対する比は、約０．０１２５：１から０．５：１ま
での間にあるのが好ましい。
又はＦ2）が３０〜５００ｓｃｃｍの割合で導入され
る。プロセスガスでのＳｉＦ4と第２のフッ素ソースの
組合わせは、安定した膜の堆積をもたらし、ただＳｉＦ
4、ＮＦ3又はＦ2等の一つのフッ素ソースから堆積され
たＦＳＧ膜よりも良好なギャップ充填及び他の特性を有
する ＳｉＦ4を使用すると、プラズマ内に余分のシリコンが
提供され、もって膜の堆積率が増加する。ＳｉＦ4は、
また安定したＳｉＦの網目の成長を促進する。一方ＮＦ
3又はＦ2は、プラズマ内で分解されるのが比較的容易で
あり、更なる自由フッ素ソースを提供し、成長する膜の
エッチング効果を向上し、もってギャップ充填能力を増
加する。ＮＦ3又はＦ2が導入される比は、プラズマに対
して過剰な自由フッ素を提供しないように制御されるべ
きである。過剰なＮＦ3又はＦ2がチャンバに導入される
と、プラズマ中の過剰なフッ素が、成長している膜を過
剰にエッチングし、堆積速度の減少及び均一性の問題を
もたらす。従って、ＮＦ3又はＦ2のいずれかの、ＳｉＦ
4に対する比は、約０．０１２５：１から０．５：１ま
での間にあるのが好ましい。
【００５２】更に、シリコンソースの酸素ソースに対す
る比は或る所定の比を越えて大きくされるのが好ましい
（所定の比とは、そのように比を大きくせずに、単一の
ハロゲンドーパントのみを用いて膜を堆積する場合に最
適となる比）。好ましい一実施形態において、ＴＥＯＳ
の酸素に対する比は約１．９：１から５．８：１までの
間である。更に好ましくは、比は約３．８５１：１（例
えば２０００ｍｇｍ（３８４０ｓｃｃｍと等価）のＴＥ
ＯＳ及び１０００ｓｃｃｍのＯ2）。反応に用いること
のできる酸素の量が、シリコンの量と比べて比較的少な
い場合、成長している膜のＯＨ結合の形成を低減し、む
しろ水分を吸収し膜の不安定性をもたらすと信じられて
いる。
る比は或る所定の比を越えて大きくされるのが好ましい
（所定の比とは、そのように比を大きくせずに、単一の
ハロゲンドーパントのみを用いて膜を堆積する場合に最
適となる比）。好ましい一実施形態において、ＴＥＯＳ
の酸素に対する比は約１．９：１から５．８：１までの
間である。更に好ましくは、比は約３．８５１：１（例
えば２０００ｍｇｍ（３８４０ｓｃｃｍと等価）のＴＥ
ＯＳ及び１０００ｓｃｃｍのＯ2）。反応に用いること
のできる酸素の量が、シリコンの量と比べて比較的少な
い場合、成長している膜のＯＨ結合の形成を低減し、む
しろ水分を吸収し膜の不安定性をもたらすと信じられて
いる。
【００５３】上述したガス導入速度はアプライドマテリ
アルズインコーポレイテッドによって製造された５．９
リットルの堆積を有する抵抗加熱ＤｘＺ ＤＣＶＤチャ
ンバをベースにしていることを理解されたい。他の実施
形態において、ガスが導入される実際の速度は、設計及
び／又は容積が異なると変化するであろう。
アルズインコーポレイテッドによって製造された５．９
リットルの堆積を有する抵抗加熱ＤｘＺ ＤＣＶＤチャ
ンバをベースにしていることを理解されたい。他の実施
形態において、ガスが導入される実際の速度は、設計及
び／又は容積が異なると変化するであろう。
【００５４】一実施形態においては、プロセスガスの全
ての成分が最初に同時にチャンバに導入される。ステッ
プ２１５のこのようなガス成分の同時導入の変形とし
て、本発明の好ましい実施形態では、成分の導入は厳密
な順序で行われる。これらの実施形態において、ヘリウ
ム又は他のガスが、堆積チャンバに始めに導入され、Ｔ
ＥＯＳ及びフッ素ソースが導入される前にヘリウムから
プラズマが形成される。次に、「境界面でのプラズマ励
起ＣＶＤ膜の膜質を改良する方法及び装置」という名称
の、１９９６年２月９日に出願された、発明者Anand Gu
pta, Virendra V.S.Rana, Amrita Verma, Mohan K.Bhan
及び Sudhakar Subrahmanyamによる米国特許出願第08/5
99,270号明細書に記載されているように、ＴＥＯＳ、Ｓ
ｉＦ4及び第２のフッ素ソースはプラズマが全出力に達
した後に導入される。この米国特許出願第08/599,270号
は、アプライドマテリアルズインコーポレイテッドに譲
渡され、本明細書に全ての用途において援用されてい
る。このようなプロセス順序は、プラズマが起こる一方
で反応ガス同士に起こる可能性のある不完全な反応を最
小にし、従って更に膜の安定性及び品質を改善する。
ての成分が最初に同時にチャンバに導入される。ステッ
プ２１５のこのようなガス成分の同時導入の変形とし
て、本発明の好ましい実施形態では、成分の導入は厳密
な順序で行われる。これらの実施形態において、ヘリウ
ム又は他のガスが、堆積チャンバに始めに導入され、Ｔ
ＥＯＳ及びフッ素ソースが導入される前にヘリウムから
プラズマが形成される。次に、「境界面でのプラズマ励
起ＣＶＤ膜の膜質を改良する方法及び装置」という名称
の、１９９６年２月９日に出願された、発明者Anand Gu
pta, Virendra V.S.Rana, Amrita Verma, Mohan K.Bhan
及び Sudhakar Subrahmanyamによる米国特許出願第08/5
99,270号明細書に記載されているように、ＴＥＯＳ、Ｓ
ｉＦ4及び第２のフッ素ソースはプラズマが全出力に達
した後に導入される。この米国特許出願第08/599,270号
は、アプライドマテリアルズインコーポレイテッドに譲
渡され、本明細書に全ての用途において援用されてい
る。このようなプロセス順序は、プラズマが起こる一方
で反応ガス同士に起こる可能性のある不完全な反応を最
小にし、従って更に膜の安定性及び品質を改善する。
【００５５】ＩＶ．試験結果及び測定値 本発明の有効性を示すため、本発明の方法の利益を用い
る場合と用いない場合で様々なＦＧＳ膜を堆積する実験
を行った。これらの実験は、アプライドマテリアルズイ
コンーポレイテッド製の抵抗加熱ＤｘＺチャンバで行わ
れた。ＤｘＺチャンバは、２００ｍｍウエハ用であり、
同様にアプライドマテリアルズインコーポレイテッド製
のＰ５０００基板プロセスシステム内に置かれている。
る場合と用いない場合で様々なＦＧＳ膜を堆積する実験
を行った。これらの実験は、アプライドマテリアルズイ
コンーポレイテッド製の抵抗加熱ＤｘＺチャンバで行わ
れた。ＤｘＺチャンバは、２００ｍｍウエハ用であり、
同様にアプライドマテリアルズインコーポレイテッド製
のＰ５０００基板プロセスシステム内に置かれている。
【００５６】実験では、３つの異なったＦＳＧ膜が低抵
抗シリコンウエハ上に堆積された。各々の膜の堆積は、
チャンバ内への２１００ｓｃｃｍの速度のＳｉＦ4、１
０００ｓｃｃｍのＯ2、１６００ｓｃｃｍのヘリウムキ
ャリアガスと混合された２０００ｍｇｍのＴＥＯＳ及び
チャンバ内へ１０００ｓｃｃｍで導入される第２のヘリ
ウムソースの導入を含んでいる。第１の膜（基板１）の
場合、ＮＦ3はプロセスガスに加えられない。第２及び
第３の膜（基板２及び基板３）の場合、ＮＦ3はそれぞ
れ５０ｓｃｃｍ及び１００ｓｃｃｍで加えられる。それ
ぞれの膜に対して均一性、応力、反射率及び比誘電率を
測定した。測定結果を以下の表１に示す。
抗シリコンウエハ上に堆積された。各々の膜の堆積は、
チャンバ内への２１００ｓｃｃｍの速度のＳｉＦ4、１
０００ｓｃｃｍのＯ2、１６００ｓｃｃｍのヘリウムキ
ャリアガスと混合された２０００ｍｇｍのＴＥＯＳ及び
チャンバ内へ１０００ｓｃｃｍで導入される第２のヘリ
ウムソースの導入を含んでいる。第１の膜（基板１）の
場合、ＮＦ3はプロセスガスに加えられない。第２及び
第３の膜（基板２及び基板３）の場合、ＮＦ3はそれぞ
れ５０ｓｃｃｍ及び１００ｓｃｃｍで加えられる。それ
ぞれの膜に対して均一性、応力、反射率及び比誘電率を
測定した。測定結果を以下の表１に示す。
【００５７】
【表１】 表１から明らかなように、プロセスガス内へ比較的少な
い量のＮＦ3が導入されると、膜に含まれるフッ素の量
が増加し、よって膜の比誘電率が減少される。また、熱
離脱スペクトル（ＴＤＳ：thermal desorption spectru
m）のデータは、比較的少ない量のＮＦ3を含んだプロセ
スガスから堆積される膜が、ＮＦ3の添加なしで堆積さ
れた膜より安定していることを示している。図８（Ａ）
は、本発明の利益を受けないで、第１の基板上に堆積さ
れた膜からのＨ2Ｏ，Ｆ及びＨＦのアウトガスを測定し
たＴＤＳのデータを示すグラフであり、図８（Ｂ）は、
５０ｓｃｃｍのＮＦ3プロセスガスを導入して第２の基
板上に堆積されたＦＧＳ膜に対する同様のＴＤＳのデー
タのグラフである。図８（Ａ）では、約４００〜４５０
℃でＨ2Ｏ及びＨＦのアウトガスがいくらか発生するこ
とは明らかである。一方、図８（Ｂ）から明らかなよう
に、少なくとも約６００℃まで、ＨＦ及びＨ2Ｏのアウ
トガスは実質的に発生しない。
い量のＮＦ3が導入されると、膜に含まれるフッ素の量
が増加し、よって膜の比誘電率が減少される。また、熱
離脱スペクトル（ＴＤＳ：thermal desorption spectru
m）のデータは、比較的少ない量のＮＦ3を含んだプロセ
スガスから堆積される膜が、ＮＦ3の添加なしで堆積さ
れた膜より安定していることを示している。図８（Ａ）
は、本発明の利益を受けないで、第１の基板上に堆積さ
れた膜からのＨ2Ｏ，Ｆ及びＨＦのアウトガスを測定し
たＴＤＳのデータを示すグラフであり、図８（Ｂ）は、
５０ｓｃｃｍのＮＦ3プロセスガスを導入して第２の基
板上に堆積されたＦＧＳ膜に対する同様のＴＤＳのデー
タのグラフである。図８（Ａ）では、約４００〜４５０
℃でＨ2Ｏ及びＨＦのアウトガスがいくらか発生するこ
とは明らかである。一方、図８（Ｂ）から明らかなよう
に、少なくとも約６００℃まで、ＨＦ及びＨ2Ｏのアウ
トガスは実質的に発生しない。
【００５８】Ｖ． 代表的な構造体 図９は、本発明に従ったＣＭＯＳ集積回路４００の簡略
化した断面図である。図示の如く、集積回路４００はＮ
ＭＯＳトランジスタ４０３とＰＭＯＳトランジスタ４０
６とを有しており、これらは、フィールド酸化物領域４
２０によって分離し電気的に絶縁される。トランジスタ
４０３と４０６はそれぞれ、ソース領域４１２と、ドレ
イン領域４１５と、ゲート領域４１８とを有している。
化した断面図である。図示の如く、集積回路４００はＮ
ＭＯＳトランジスタ４０３とＰＭＯＳトランジスタ４０
６とを有しており、これらは、フィールド酸化物領域４
２０によって分離し電気的に絶縁される。トランジスタ
４０３と４０６はそれぞれ、ソース領域４１２と、ドレ
イン領域４１５と、ゲート領域４１８とを有している。
【００５９】プリメタル誘電層４２１が、トランジスタ
４０３とトランジスタ４０６をメタル層Ｍ１から隔て、
コンタクト４２４によりメタル層Ｍ１とこれらトランジ
スタの間を接続している。メタル層Ｍ１は、集積回路４
００に含まれる４つのメタル層Ｍ１〜Ｍ４の中の１つで
ある。メタル層Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれは、メタル間誘電
層ＩＭＤ１、ＩＭＤ２、ＩＭＤ３によりそれぞれ、隣接
メタル層から隔てられている。この隣接メタル層は、バ
イア４２６によって所定の開口部に接続される。メタル
層Ｍ４の上には、平坦化されたパッシベーション層４３
０が堆積する。
４０３とトランジスタ４０６をメタル層Ｍ１から隔て、
コンタクト４２４によりメタル層Ｍ１とこれらトランジ
スタの間を接続している。メタル層Ｍ１は、集積回路４
００に含まれる４つのメタル層Ｍ１〜Ｍ４の中の１つで
ある。メタル層Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれは、メタル間誘電
層ＩＭＤ１、ＩＭＤ２、ＩＭＤ３によりそれぞれ、隣接
メタル層から隔てられている。この隣接メタル層は、バ
イア４２６によって所定の開口部に接続される。メタル
層Ｍ４の上には、平坦化されたパッシベーション層４３
０が堆積する。
【００６０】本発明の誘電層を、集積回路４００に示さ
れるそれぞれの誘電層に用いてもよいが、この場合は、
好ましい具体例の形成に用いられるＰＥＣＶＤと共に、
低比誘電率、良好なギャップ充填特性等の膜の物理的特
性が、ＩＭＤ１〜ＩＭＤ３のメタル間誘電層で示されて
いる隣接メタル層同士の間の絶縁層として更に有用であ
る。通常、このようなメタル間誘電層は、厚さ０．２〜
０．３ミクロンである。
れるそれぞれの誘電層に用いてもよいが、この場合は、
好ましい具体例の形成に用いられるＰＥＣＶＤと共に、
低比誘電率、良好なギャップ充填特性等の膜の物理的特
性が、ＩＭＤ１〜ＩＭＤ３のメタル間誘電層で示されて
いる隣接メタル層同士の間の絶縁層として更に有用であ
る。通常、このようなメタル間誘電層は、厚さ０．２〜
０．３ミクロンである。
【００６１】また、本発明の誘電層は、集積回路によっ
ては含まれていることもあるダマシーン層(damascene l
ayers)に用いてもよい。ダマシーン層では、ブランケッ
トＦＳＧ層が基板上に形成され、選択的に基板までのエ
ッチングがなされた後メタルで充填され、エッチバック
又は研磨がなされて、Ｍ１のようなメタルコンタクトを
形成する。メタル層を堆積した後、第２のブランケット
ＦＳＧ層を堆積し、選択的にエッチングする。そして、
エッチング領域をメタルで充填し、エッチバック又は研
磨を行いバイア４２６を形成する。
ては含まれていることもあるダマシーン層(damascene l
ayers)に用いてもよい。ダマシーン層では、ブランケッ
トＦＳＧ層が基板上に形成され、選択的に基板までのエ
ッチングがなされた後メタルで充填され、エッチバック
又は研磨がなされて、Ｍ１のようなメタルコンタクトを
形成する。メタル層を堆積した後、第２のブランケット
ＦＳＧ層を堆積し、選択的にエッチングする。そして、
エッチング領域をメタルで充填し、エッチバック又は研
磨を行いバイア４２６を形成する。
【００６２】この簡略化した集積回路２００は、例示の
目的のみのためのものであることが理解されよう。いわ
ゆる当業者は、本発明の方法を用いてマイクロプロセッ
サ、アプリケーションスペシフィック集積回路（ＡＳＩ
ＣＳ）、メモリーデバイス等のその他の集積回路を製造
することができる。更に、 本発明の方法は、ＢｉＣＭ
ＯＳ、ＮＭＯＳ、及びバイポーラ等の技術を用いる集積
回路の製造に用いられる。
目的のみのためのものであることが理解されよう。いわ
ゆる当業者は、本発明の方法を用いてマイクロプロセッ
サ、アプリケーションスペシフィック集積回路（ＡＳＩ
ＣＳ）、メモリーデバイス等のその他の集積回路を製造
することができる。更に、 本発明の方法は、ＢｉＣＭ
ＯＳ、ＮＭＯＳ、及びバイポーラ等の技術を用いる集積
回路の製造に用いられる。
【００６３】本発明のいくつかの実施形態について充分
に説明したが、当業者には、本発明に従って低い比誘電
率の酸化物層を堆積する他の均等な方法又は代替的な方
法が明らかであろう。例えば、ここに説明した具体例は
ＴＥＯＳをシリコンソースとして用いＯ2 を酸素ソース
として用いているが、シラン等の他のシリコンソース、
Ｎ2Ｏ 、ＣＯなどの他の酸素ソースなど、他のソースを
用いることも可能である。またＳｉＦ4以外のフッ素ソ
ース（例えばＣ2Ｆ6又はＴＥＦＳ）を用いてもよい。こ
のような代替なものや均等なものは、本発明の範囲に含
まれる。
に説明したが、当業者には、本発明に従って低い比誘電
率の酸化物層を堆積する他の均等な方法又は代替的な方
法が明らかであろう。例えば、ここに説明した具体例は
ＴＥＯＳをシリコンソースとして用いＯ2 を酸素ソース
として用いているが、シラン等の他のシリコンソース、
Ｎ2Ｏ 、ＣＯなどの他の酸素ソースなど、他のソースを
用いることも可能である。またＳｉＦ4以外のフッ素ソ
ース（例えばＣ2Ｆ6又はＴＥＦＳ）を用いてもよい。こ
のような代替なものや均等なものは、本発明の範囲に含
まれる。
【図１】本発明に従った化学気相堆積装置の一実施形態
の垂直断面図である。
の垂直断面図である。
【図２】本発明に従った化学気相堆積装置の一実施形態
の垂直縦断面図である。
の垂直縦断面図である。
【図３】図１に示すＣＶＤチャンバの部分的な分解斜視
図である
図である
【図４】図１に示すＣＶＤチャンバの部分的な分解斜視
図である
図である
【図５】１以上のチャンバを設けることの可能なマルチ
チャンバ装置内の装置モニタ及びＣＶＤ装置１０の簡略
図である。
チャンバ装置内の装置モニタ及びＣＶＤ装置１０の簡略
図である。
【図６】本発明にしたがった、システム制御ソフトウエ
ア（コンピータプログラム７０）の階層制御構造のブロ
ック図である。
ア（コンピータプログラム７０）の階層制御構造のブロ
ック図である。
【図７】本発明の方法の実施形態に従ったハロゲンドー
プシリコン酸化膜の形成のプロセスステップを示したフ
ローチャートである。
プシリコン酸化膜の形成のプロセスステップを示したフ
ローチャートである。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の利益がある場合
とない場合の、堆積膜内のＨ2Ｏ、ＨＦ及びＦのアウト
ガスを比較した熱吸収スペクトルのグラフである。
とない場合の、堆積膜内のＨ2Ｏ、ＨＦ及びＦのアウト
ガスを比較した熱吸収スペクトルのグラフである。
【図９】本発明の方法に従って製造された半導体デバイ
スの簡略断面図である。
スの簡略断面図である。
１０…化学気相堆積装置、１１…ガス散布マニホール
ド、１２…ペデスタル、１４…処理位置、１５…プロセ
スチャンバ（リアクタチャンバ）、２０…チャンバ蓋、
２４…遮断バルブ、３４…コントローラ、３７…プロセ
ッサ、３８…メモリ、４４…ＲＦパワー供給源、５０ａ
…ＣＲＴモニタ、５０ｂ…ライトペン、７３…プロセス
選択サブルーチン、７５…シーケンササブルーチン、７
７…チャンバ管理サブルーチン、８０…基板位置決めサ
ブルーチン、８３…プロセスガス制御サブルーチン、８
５…圧力制御サブルーチン、８７…ヒータ制御サブルー
チン、９０…プラズマ制御サブルーチン、４００…集積
回路、４０３…ＮＭＯＳトランジスタ、４０６…ＰＭＯ
Ｓトランジスタ、４１２…ソース領域、４１５…ドレイ
ン領域、４１８…ゲート領域、４２１…プリメタル層、
４２４…コンタクト、４２６…バイア、４３０…パッシ
ベーション層。
ド、１２…ペデスタル、１４…処理位置、１５…プロセ
スチャンバ（リアクタチャンバ）、２０…チャンバ蓋、
２４…遮断バルブ、３４…コントローラ、３７…プロセ
ッサ、３８…メモリ、４４…ＲＦパワー供給源、５０ａ
…ＣＲＴモニタ、５０ｂ…ライトペン、７３…プロセス
選択サブルーチン、７５…シーケンササブルーチン、７
７…チャンバ管理サブルーチン、８０…基板位置決めサ
ブルーチン、８３…プロセスガス制御サブルーチン、８
５…圧力制御サブルーチン、８７…ヒータ制御サブルー
チン、９０…プラズマ制御サブルーチン、４００…集積
回路、４０３…ＮＭＯＳトランジスタ、４０６…ＰＭＯ
Ｓトランジスタ、４１２…ソース領域、４１５…ドレイ
ン領域、４１８…ゲート領域、４２１…プリメタル層、
４２４…コンタクト、４２６…バイア、４３０…パッシ
ベーション層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スダハカー スブラマニアム アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， ワイルドウッド アヴ ェニュー 1235， ナンバー168 (72)発明者 アナンド グプタ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ブライアークリーク コー ト 1270 (72)発明者 ヴィレンドラ ヴィー． エス． ラナ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， アンドレ コート 101
Claims (11)
- 【請求項１】 リアクタチャンバ内の基板上にハロゲン
ドープシリコン酸化層を堆積するための方法であって、 第１のハロゲンソース、前記第１のハロゲンソースと異
なる第２のハロゲンソース、シリコンソース及び酸素ソ
ースを含むプロセスガスを前記チャンバ内に導入するス
テップと、 前記プロセスガスからプラズマを形成し、前記ハロゲン
ドープシリコン酸化層を前記基板上に堆積するステップ
と、を含む方法。 - 【請求項２】 前記ハロゲンドープシリコン酸化層がフ
ッ化ケイ酸ガラス（ＦＳＧ）層であって、前記第１のハ
ロゲンソースが第１のフッ素ソースを含む請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記第２のハロゲンソースが第２のフッ
素ソースを含む請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１のフッ素ソースがＳｉＦ4を含
み、前記シリコンソースが気化されたテトラエトキシシ
ラン（ＴＥＯＳ）を含む請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記フッ素ソースがＮＦ3又はＦ2を含む
請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 真空チャンバを形成するためのハウジン
グと、 基板を保持するための、前記ハウジングの中に配置され
た基板ホルダと、 プロセスガスを前記真空チャンバに導入して、前記基板
上に層を堆積するためのガス送出し装置と、 前記プロセスガスからプラズマを形成するように構成さ
れているプラズマ発生装置と、 前記ガス送出し装置及び前記プラズマ発生装置を制御す
るためのコントローラと、 前記化学気相堆積リアクタ装置の操作管理を具現化した
コンピュータ読取り可能プログラムを有するコンピュー
タ読取り可能媒体を含む、前記コントローラに連結され
ているメモリと、 を具備する基板処理装置であって、 前記コンピュータ読取り可能プラグラムは、 第１のハロゲンソース、前記第１のハロゲンソースと異
なる第２のハロゲンソース、シリコンソース及び酸素ソ
ースを含むプロセスガスを前記チャンバ内に導入するよ
うに前記ガス送出しシステムを制御する第１の命令集合
と、 前記プロセスガスからプラズマを形成して、前記基板上
に前記ハロゲンドープシリコン酸化層を堆積するように
前記プラズマ発生装置を制御する第２の命令集合と、を
備える、基板処理装置。 - 【請求項７】 前記第１の命令集合が、前記第１のハロ
ゲンソースとして第１のフッ素ソースを前記チャンバに
導入するように前記ガス送出し装置を制御する請求項６
に記載の基板処理装置。 - 【請求項８】 前記第１の命令集合が、前記第２のハロ
ゲンソースとして第２のフッ素ソースを前記チャンバに
導入するように前記ガス送出し装置を制御する請求項７
に記載の基板処理装置。 - 【請求項９】 前記第１の命令集合が、前記シリコンソ
ースとして気化されたＴＥＯＳを前記チャンバに導入す
るように前記ガス送出し装置を制御する請求項８に記載
の基板処理装置。 - 【請求項１０】 前記第１の命令集合が、前記第１のフ
ッ素ソースとしてＳｉＦ4を前記チャンバに導入するよ
うに前記ガス送出し装置を制御する請求項８に記載の基
板処理装置。 - 【請求項１１】 前記第１の命令集合が、前記第２のハ
ロゲンとしてＮＦ3又はＦ2を前記チャンバに導入するよ
うに前記ガス送出し装置を制御する請求項１０に記載の
基板処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/736555 | 1996-10-24 | ||
| US08/736,555 US5827785A (en) | 1996-10-24 | 1996-10-24 | Method for improving film stability of fluorosilicate glass films |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199873A true JPH10199873A (ja) | 1998-07-31 |
| JP4138052B2 JP4138052B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
ID=24960335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29278197A Expired - Fee Related JP4138052B2 (ja) | 1996-10-24 | 1997-10-24 | フッ化ケイ酸ガラス膜の膜安定性向上のための方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5827785A (ja) |
| JP (1) | JP4138052B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000150387A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-05-30 | Applied Materials Inc | 配管系構造及び配管系ユニット |
| US6998340B2 (en) | 2002-05-17 | 2006-02-14 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2021535599A (ja) * | 2018-08-29 | 2021-12-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 非ｕｖ高硬度低ｋの膜堆積 |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08167601A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
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| US6042901A (en) * | 1996-02-20 | 2000-03-28 | Lam Research Corporation | Method for depositing fluorine doped silicon dioxide films |
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