JPH1096082A - 基板処理システム構成部材の寿命を延ばす炭素ベース膜の使用 - Google Patents
基板処理システム構成部材の寿命を延ばす炭素ベース膜の使用Info
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- JPH1096082A JPH1096082A JP9171106A JP17110697A JPH1096082A JP H1096082 A JPH1096082 A JP H1096082A JP 9171106 A JP9171106 A JP 9171106A JP 17110697 A JP17110697 A JP 17110697A JP H1096082 A JPH1096082 A JP H1096082A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
- C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板処理装置の構成部材の寿命を延ばすため
の手段を提供すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも一部が炭素ベース
被膜１００で覆われた内面を持つ処理チャンバ１０を含
む基板処理装置５を特徴する。炭素ベース被膜は、エッ
チングガスと、基板処理中に用いられるほかの反応物質
からチャンバの内面を保護する。この被膜はまた残留物
の蓄積を食い止め、微粒子を発生させず、被覆された材
料内にある不純物を密閉する。好ましい実施形態におい
て、炭素ベース被膜はダイヤモンドかダイヤモンド状炭
素（ＤＬＣ）の被膜のいずれかである。また、本発明
は、基板処理中に用いられる反応物質から処理チャンバ
の内面を、その面の少なくとも一部をこうした炭素ベー
ス被膜で覆うことにより保護する方法にも及んでいる。
の手段を提供すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも一部が炭素ベース
被膜１００で覆われた内面を持つ処理チャンバ１０を含
む基板処理装置５を特徴する。炭素ベース被膜は、エッ
チングガスと、基板処理中に用いられるほかの反応物質
からチャンバの内面を保護する。この被膜はまた残留物
の蓄積を食い止め、微粒子を発生させず、被覆された材
料内にある不純物を密閉する。好ましい実施形態におい
て、炭素ベース被膜はダイヤモンドかダイヤモンド状炭
素（ＤＬＣ）の被膜のいずれかである。また、本発明
は、基板処理中に用いられる反応物質から処理チャンバ
の内面を、その面の少なくとも一部をこうした炭素ベー
ス被膜で覆うことにより保護する方法にも及んでいる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理システム
において反応物質にさらされる表面の保護に関するもの
である。特に、本発明は、反応物質にさらされる表面上
に、例えばダイヤモンドやダイヤモンド状炭素（ＤＬ
Ｃ）等の炭素をベースとした被膜（本明細書において、
「炭素ベース被膜」ないしは「炭素ベース膜」と称す
る）を有した基板処理装置と、このような被膜を形成し
維持する方法に関するものである。
において反応物質にさらされる表面の保護に関するもの
である。特に、本発明は、反応物質にさらされる表面上
に、例えばダイヤモンドやダイヤモンド状炭素（ＤＬ
Ｃ）等の炭素をベースとした被膜（本明細書において、
「炭素ベース被膜」ないしは「炭素ベース膜」と称す
る）を有した基板処理装置と、このような被膜を形成し
維持する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】基板処理では、周囲環境中の化学種から
の汚染や、微粒子が原因となる欠陥を避けるために、環
境を十分に制御することが求められている。従って、基
板処理工程は処理チャンバの制御された環境下で行われ
る。これらの工程には、堆積、エッチング、スパッタリ
ング、拡散等の過程が含まれている。完成基板の製造に
おいて、これらの作業過程が、半導体デバイス及び回路
の製造の過程で或る所定の技術により要求されるさまざ
まな層の特性の適用、パターニング、操作等の機能を果
たす。
の汚染や、微粒子が原因となる欠陥を避けるために、環
境を十分に制御することが求められている。従って、基
板処理工程は処理チャンバの制御された環境下で行われ
る。これらの工程には、堆積、エッチング、スパッタリ
ング、拡散等の過程が含まれている。完成基板の製造に
おいて、これらの作業過程が、半導体デバイス及び回路
の製造の過程で或る所定の技術により要求されるさまざ
まな層の特性の適用、パターニング、操作等の機能を果
たす。
【０００３】基板処理中に用いられるガスの中には、特
に侵食性があり、処理チャンバの内面から材料をエッチ
ングしやすいものがある。よって、反応物質にさらされ
る構成部材がエッチング対象になるということが、基板
処理システムのユーザが直面する問題の一つとなる。こ
れらの構成部材の腐食ないしは化学的な分解はエッチン
グ及びクリーニング工程中に特に激しくなる。例えば、
膜が基板に堆積するにつれて、堆積している材料の中に
は処理チャンバの壁にも蓄積するために、定期的に除去
しなくてはならないものがある。この除去作業はクリー
ニング工程中、すなわちプロセスガスが処理チャンバか
ら排気され、ＣＦ4やＮＦ3等のエッチングガスが導入さ
れる工程中に行われる。それから、処理チャンバの内部
に蓄積した残留物をエッチング除去するために、プラズ
マがエッチングガスから生成される。このようなクリー
ニングは１枚ないし３枚の基板ごとに必要となることが
多い。
に侵食性があり、処理チャンバの内面から材料をエッチ
ングしやすいものがある。よって、反応物質にさらされ
る構成部材がエッチング対象になるということが、基板
処理システムのユーザが直面する問題の一つとなる。こ
れらの構成部材の腐食ないしは化学的な分解はエッチン
グ及びクリーニング工程中に特に激しくなる。例えば、
膜が基板に堆積するにつれて、堆積している材料の中に
は処理チャンバの壁にも蓄積するために、定期的に除去
しなくてはならないものがある。この除去作業はクリー
ニング工程中、すなわちプロセスガスが処理チャンバか
ら排気され、ＣＦ4やＮＦ3等のエッチングガスが導入さ
れる工程中に行われる。それから、処理チャンバの内部
に蓄積した残留物をエッチング除去するために、プラズ
マがエッチングガスから生成される。このようなクリー
ニングは１枚ないし３枚の基板ごとに必要となることが
多い。
【０００４】しかしながら、処理チャンバの構成部材の
エッチングはこうしたクリーニング中に発生することが
多い。特定の内面がオーバーエッチングされるそもそも
の理由は、蓄積残留物の厚さのばらつきにある。チャン
バの内面には、その位置、構成材料やその他の要因のた
めに、より多くの残留物を蓄積させる面がある。しか
し、一般的に、実質的にすべての残留物が処理チャンバ
の内面から除去されるまで、クリーニング工程は続けら
れる。よって、他の面より先に残留物がなくなる面も出
てくる。オーバーエッチングが起こるのは、この残留物
のない表面（及び残留物の蓄積を受けない面）がエッチ
ング用プラズマからの構成物質にさらされる時である。
エッチングはこうしたクリーニング中に発生することが
多い。特定の内面がオーバーエッチングされるそもそも
の理由は、蓄積残留物の厚さのばらつきにある。チャン
バの内面には、その位置、構成材料やその他の要因のた
めに、より多くの残留物を蓄積させる面がある。しか
し、一般的に、実質的にすべての残留物が処理チャンバ
の内面から除去されるまで、クリーニング工程は続けら
れる。よって、他の面より先に残留物がなくなる面も出
てくる。オーバーエッチングが起こるのは、この残留物
のない表面（及び残留物の蓄積を受けない面）がエッチ
ング用プラズマからの構成物質にさらされる時である。
【０００５】クリーニング工程や他の侵食過程（エッチ
ング等）に弱いということは機械の信頼性の点での限定
要因である（すなわち構成部材の寿命が短くなる）。処
理チャンバや他の構成部材の内面をオーバーエッチング
すると、このような構成部材の有効寿命を減らし、破損
した構成部材を取り替えるために基板スループットを減
少させ、消耗品のコストが上がり、粒子汚染につなが
る。さらに、このエッチング耐性が低いことは、機械の
生産性を向上させる方法、例えば（クリーニング過程で
高ＲＦパワーを利用して）クリーニング速度を速める等
の方法を制限する。
ング等）に弱いということは機械の信頼性の点での限定
要因である（すなわち構成部材の寿命が短くなる）。処
理チャンバや他の構成部材の内面をオーバーエッチング
すると、このような構成部材の有効寿命を減らし、破損
した構成部材を取り替えるために基板スループットを減
少させ、消耗品のコストが上がり、粒子汚染につなが
る。さらに、このエッチング耐性が低いことは、機械の
生産性を向上させる方法、例えば（クリーニング過程で
高ＲＦパワーを利用して）クリーニング速度を速める等
の方法を制限する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、基板処理シス
テムで用いられる反応物質と接触する処理チャンバ構成
部材の寿命を延ばすことが望ましく、かつ、重要であ
る。よって、基板処理システムで使われるエッチャント
（エッチング剤）への耐性を有することが望ましい。残
留物の蓄積も、微粒子の放出と同様に、実行可能な程度
に減らす必要がある。最終的には、処理チャンバの構成
部材からの不純物の放出を最小限に抑えなくてはならな
い。
テムで用いられる反応物質と接触する処理チャンバ構成
部材の寿命を延ばすことが望ましく、かつ、重要であ
る。よって、基板処理システムで使われるエッチャント
（エッチング剤）への耐性を有することが望ましい。残
留物の蓄積も、微粒子の放出と同様に、実行可能な程度
に減らす必要がある。最終的には、処理チャンバの構成
部材からの不純物の放出を最小限に抑えなくてはならな
い。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板処理装置
ないしはシステムにおいて用いられる反応物質にさらさ
れる構成部材を炭素ベース材料で被覆することによっ
て、上記要請に応えるものである。このような炭素ベー
ス材料には、例えばダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状炭素（ＤＬＣ）等が含まれる。炭素被膜は基板処理
システムで用いられる反応物質への耐性があり、よって
処理チャンバの構成部材の寿命を延ばす。かかる被膜は
また、残留物の蓄積を減らし、処理中に被覆された構成
部材からの微粒子や不純物の放出を減らす。
ないしはシステムにおいて用いられる反応物質にさらさ
れる構成部材を炭素ベース材料で被覆することによっ
て、上記要請に応えるものである。このような炭素ベー
ス材料には、例えばダイヤモンド及び／又はダイヤモン
ド状炭素（ＤＬＣ）等が含まれる。炭素被膜は基板処理
システムで用いられる反応物質への耐性があり、よって
処理チャンバの構成部材の寿命を延ばす。かかる被膜は
また、残留物の蓄積を減らし、処理中に被覆された構成
部材からの微粒子や不純物の放出を減らす。
【０００８】本発明の装置は、内面を持つハウジングを
有している。この内面は処理チャンバを画成し、基板ホ
ルダを取り囲む。チャンバの内面の少なくとも一部は炭
素ベース被膜で被覆されている。理想的には、被覆され
た表面は、基板処理過程で反応物質にさらされエッチン
グを受ける面である。好ましい実施態様において、炭素
ベース被膜はダイヤモンドかＤＬＣのいずれかである。
有している。この内面は処理チャンバを画成し、基板ホ
ルダを取り囲む。チャンバの内面の少なくとも一部は炭
素ベース被膜で被覆されている。理想的には、被覆され
た表面は、基板処理過程で反応物質にさらされエッチン
グを受ける面である。好ましい実施態様において、炭素
ベース被膜はダイヤモンドかＤＬＣのいずれかである。
【０００９】別の好ましい実施態様において、炭素ベー
ス被膜は、一旦形成された後、基板処理工程と基板処理
工程との間にインシチュプロセスで定期的に再形成され
る。この実施態様では、第一に、処理チャンバ内に残っ
ているあらゆるプロセスガスを排気することによって、
被膜が堆積される。次いで、一つ以上の被膜用プロセス
ガスが処理チャンバに導入される。それから、プラズマ
が形成され、炭素ベース被膜を処理チャンバの内面に堆
積する。求められている厚さだけの炭素ベース被膜が堆
積されると、被膜用プロセスガスは処理チャンバから排
気される。それから、通常の基板処理工程がチャンバ内
で実行され、炭素系被膜を形成する工程が適宜定期的に
繰り返される。
ス被膜は、一旦形成された後、基板処理工程と基板処理
工程との間にインシチュプロセスで定期的に再形成され
る。この実施態様では、第一に、処理チャンバ内に残っ
ているあらゆるプロセスガスを排気することによって、
被膜が堆積される。次いで、一つ以上の被膜用プロセス
ガスが処理チャンバに導入される。それから、プラズマ
が形成され、炭素ベース被膜を処理チャンバの内面に堆
積する。求められている厚さだけの炭素ベース被膜が堆
積されると、被膜用プロセスガスは処理チャンバから排
気される。それから、通常の基板処理工程がチャンバ内
で実行され、炭素系被膜を形成する工程が適宜定期的に
繰り返される。
【００１０】本発明の本質と効果は本明細書の以下の説
明と図面を参照することでさらに理解されるであろう。
明と図面を参照することでさらに理解されるであろう。
【００１１】
［Ｉ．序］本発明は、ダイヤモンド及び／又はダイヤモ
ンド状炭素（ＤＬＣ）等の炭素ベース材料（炭素を主材
料として含有する材料）を用いて、反応物質に対してさ
らされる表面を被覆することによって基板処理システム
の寿命を延ばすものである。ダイヤモンド被膜もＤＬＣ
被膜も基板処理システムで通常用いられる反応物質によ
るエッチングへの耐性があり、残留物の形成を防ぐ。ま
た、ダイヤモンド被膜とＤＬＣ被膜は微粒子を減らし、
被覆された材料からの不純物の拡散に対するバリヤの働
きをする。
ンド状炭素（ＤＬＣ）等の炭素ベース材料（炭素を主材
料として含有する材料）を用いて、反応物質に対してさ
らされる表面を被覆することによって基板処理システム
の寿命を延ばすものである。ダイヤモンド被膜もＤＬＣ
被膜も基板処理システムで通常用いられる反応物質によ
るエッチングへの耐性があり、残留物の形成を防ぐ。ま
た、ダイヤモンド被膜とＤＬＣ被膜は微粒子を減らし、
被覆された材料からの不純物の拡散に対するバリヤの働
きをする。
【００１２】炭素ベース被膜はさまざまな手法で形成す
ることができる。まず、個々の構成部材を設置する前に
被覆してもよい。この方法で前記構成部材を被覆する技
術としては、加熱したフィラメントによってイオン化し
たプロセスガスが構成部材上に炭素ベース被膜を堆積さ
せるホットフィラメントＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）等のプロ
セスがある。マイクロ波促進式ＣＶＤ（ＭＥＣＶＤ）プ
ロセスを用いてもよい。ＭＥＣＶＤプロセスでは、ＲＦ
エネルギーによってイオン化したプロセスガスを用い
て、イオン化したプロセスガス（すなわちプラズマ）内
に置かれた構成部材上に炭素ベース被膜を堆積する。
ることができる。まず、個々の構成部材を設置する前に
被覆してもよい。この方法で前記構成部材を被覆する技
術としては、加熱したフィラメントによってイオン化し
たプロセスガスが構成部材上に炭素ベース被膜を堆積さ
せるホットフィラメントＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）等のプロ
セスがある。マイクロ波促進式ＣＶＤ（ＭＥＣＶＤ）プ
ロセスを用いてもよい。ＭＥＣＶＤプロセスでは、ＲＦ
エネルギーによってイオン化したプロセスガスを用い
て、イオン化したプロセスガス（すなわちプラズマ）内
に置かれた構成部材上に炭素ベース被膜を堆積する。
【００１３】すでにチャンバ内に設置した後に、インシ
チュ（in situ：その場）プロセスを用いて、このよう
な構成部材を被覆することも可能である。この方法は、
処理チャンバ内に導入された一つ以上の被膜用プロセス
ガス内にプラズマを発生させることにより、定期的に炭
素ベース被膜を堆積するものである。これは定期的に繰
り返されて、基板処理過程でエッチング除去される炭素
ベース被膜を補充する。
チュ（in situ：その場）プロセスを用いて、このよう
な構成部材を被覆することも可能である。この方法は、
処理チャンバ内に導入された一つ以上の被膜用プロセス
ガス内にプラズマを発生させることにより、定期的に炭
素ベース被膜を堆積するものである。これは定期的に繰
り返されて、基板処理過程でエッチング除去される炭素
ベース被膜を補充する。
【００１４】［II．ＨＤＰ−ＣＶＤシステムの例］本発
明は、例えばエッチングシステム、ＣＶＤシステム、ス
パッタリングシステム、拡散システム等を含むあらゆる
基板処理システムに実質的に適用可能である。このよう
な基板処理システムの一つが、図１に示されており、そ
れが以下で説明するＨＤＰ−ＣＶＤシステムである。Ｈ
ＤＰ−ＣＶＤシステムで形成されるプラズマは一般的に
高密度で、従って、標準的な静電結合プラズマ促進式Ｃ
ＶＤ（ＰＥＣＶＤ）システムで形成されるプラズマより
も高反応性を有する。よって、このようなＨＤＰ−ＣＶ
Ｄシステムの構成部材は特にオーバーエッチングを受け
やすい。
明は、例えばエッチングシステム、ＣＶＤシステム、ス
パッタリングシステム、拡散システム等を含むあらゆる
基板処理システムに実質的に適用可能である。このよう
な基板処理システムの一つが、図１に示されており、そ
れが以下で説明するＨＤＰ−ＣＶＤシステムである。Ｈ
ＤＰ−ＣＶＤシステムで形成されるプラズマは一般的に
高密度で、従って、標準的な静電結合プラズマ促進式Ｃ
ＶＤ（ＰＥＣＶＤ）システムで形成されるプラズマより
も高反応性を有する。よって、このようなＨＤＰ−ＣＶ
Ｄシステムの構成部材は特にオーバーエッチングを受け
やすい。
【００１５】図１に示すように、ＨＤＰ−ＣＶＤシステ
ム５は、真空チャンバ１０と、真空ポンプ１２と、バイ
アスＲＦ（ＢＲＦ）発生器３６と、ＢＲＦ発生器５０
と、ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生器３２とを有する。真空
チャンバ１０は、側壁２２とディスク形天井電極２４と
からなる天井２０を有する。側壁２２は、石英やセラミ
ック等の絶縁体からなり、コイル状アンテナ２６を支持
している。コイル状アンテナ２６の詳細な構造について
は、１９９３年８月２７日出願のＦａｉｒｂａｉｎとＮ
ｏｗａｋによる発明の名称「高密度プラズマＣＶＤ及び
エッチング反応装置（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌ
ａｓｍａ ＣＶＤ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｒｅａｃ
ｔｏｒ）」の米国特許出願番号０８／１１３，７７６の
明細書、及び当該米国特許出願をパリ条約上の優先権主
張の基礎とする特開平７−１６９７０３号公報に開示さ
れている。これらの出願明細書の内容は本明細書で援用
することとする。
ム５は、真空チャンバ１０と、真空ポンプ１２と、バイ
アスＲＦ（ＢＲＦ）発生器３６と、ＢＲＦ発生器５０
と、ソースＲＦ（ＳＲＦ）発生器３２とを有する。真空
チャンバ１０は、側壁２２とディスク形天井電極２４と
からなる天井２０を有する。側壁２２は、石英やセラミ
ック等の絶縁体からなり、コイル状アンテナ２６を支持
している。コイル状アンテナ２６の詳細な構造について
は、１９９３年８月２７日出願のＦａｉｒｂａｉｎとＮ
ｏｗａｋによる発明の名称「高密度プラズマＣＶＤ及び
エッチング反応装置（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌ
ａｓｍａ ＣＶＤ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｒｅａｃ
ｔｏｒ）」の米国特許出願番号０８／１１３，７７６の
明細書、及び当該米国特許出願をパリ条約上の優先権主
張の基礎とする特開平７−１６９７０３号公報に開示さ
れている。これらの出願明細書の内容は本明細書で援用
することとする。
【００１６】堆積用のガス及び液体が制御弁（図示しな
い）を有するライン２７を通して、介して混合ガスチャ
ンバ２９に供給される。混合ガスチャンバ２９でこれら
のガス及び液体は混合され、そして、ガス供給リングマ
ニホールド１６に送られる。ガス注入ノズル１４がガス
供給リングマニホールド１６に接続されており、マニホ
ールド１６に導入された堆積用ガスをチャンバ１０内の
ペディスタル４４に置かれた基板４５に分散するように
なっている。ペディスタル４４は、処理中に基板を拘束
するための静電チャックや同様な機構を有していてもよ
く、また冷却通路や他の部材を有していてもよい。
い）を有するライン２７を通して、介して混合ガスチャ
ンバ２９に供給される。混合ガスチャンバ２９でこれら
のガス及び液体は混合され、そして、ガス供給リングマ
ニホールド１６に送られる。ガス注入ノズル１４がガス
供給リングマニホールド１６に接続されており、マニホ
ールド１６に導入された堆積用ガスをチャンバ１０内の
ペディスタル４４に置かれた基板４５に分散するように
なっている。ペディスタル４４は、処理中に基板を拘束
するための静電チャックや同様な機構を有していてもよ
く、また冷却通路や他の部材を有していてもよい。
【００１７】ガス供給リングマニホールド１６はハウジ
ング１８内に配置されている。ハウジング１８はスカー
ト４６によって反応物質から保護されている。スカート
４６は、ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスで用いられる反応物質
への耐性がある石英、セラミック、シリコン、ポリシリ
コン等の材料からなる。真空チャンバ１０の底面に、環
状ライナ４０を設けてもよい。この環状ライナ４０自体
は、取外し可能にしてもよい。
ング１８内に配置されている。ハウジング１８はスカー
ト４６によって反応物質から保護されている。スカート
４６は、ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスで用いられる反応物質
への耐性がある石英、セラミック、シリコン、ポリシリ
コン等の材料からなる。真空チャンバ１０の底面に、環
状ライナ４０を設けてもよい。この環状ライナ４０自体
は、取外し可能にしてもよい。
【００１８】ＳＲＦ発生器３２からコイルアンテナ２６
にＲＦエネルギーを印加することによって、堆積用ガス
の誘導結合プラズマを基板４５の隣接位置に形成するこ
ともできる。ＳＲＦ発生器３２は単一周波数の或は混合
周波数のＲＦパワー（又は他のの所望なパワー）をコイ
ルアンテナ２６に供給して、真空チャンバ１０に導入さ
れる反応種の分解を促進する。堆積用ガスは矢印２５で
示された排気ライン２３を経てチャンバ１０から排気さ
れる。ガスが排気ライン２３を経て放出される速度はス
ロットル弁１２ａによって制御される。
にＲＦエネルギーを印加することによって、堆積用ガス
の誘導結合プラズマを基板４５の隣接位置に形成するこ
ともできる。ＳＲＦ発生器３２は単一周波数の或は混合
周波数のＲＦパワー（又は他のの所望なパワー）をコイ
ルアンテナ２６に供給して、真空チャンバ１０に導入さ
れる反応種の分解を促進する。堆積用ガスは矢印２５で
示された排気ライン２３を経てチャンバ１０から排気さ
れる。ガスが排気ライン２３を経て放出される速度はス
ロットル弁１２ａによって制御される。
【００１９】天井電極２４は蓋体５６によって適正な位
置に保たれる。蓋体５６は冷却ジャケット５８によって
冷却されるが、天井電極２４は抵抗ヒータ６０によって
加熱され、クリーニング速度を速めたりプロセスパラメ
ータを変えることができる。天井電極２４は導体であ
り、スイッチ３８を適切にセットすることによって、グ
ランド（アース）又はＢＲＦ発生器３６のいずれかに接
続され、或は、接続されない（浮遊）状態とされる。同
様に、ペディスタル４４も、スイッチ５２を適切にセッ
トすることによって、グランド又はＢＲＦ発生器５０の
いずれかに接続され、或は、接続されない（浮遊）状態
とされる。これらのスイッチのセットはプラズマの所望
な特性に応じてなされる。ＢＲＦ発生器３６，５０は単
一周波数か或は混合周波数のＲＦパワー（或は他の所望
のパワー）を供給することができる。ＢＲＦ発生器３
６，５０は個々独立のＲＦ発生器であっても、或はま
た、天井電極２４とペディスタル４４のいずれにも接続
した単一のＲＦ発生器であってもよい。ＢＲＦ発生器３
６，５０からＲＦエネルギーを印加して、誘電結合プラ
ズマをペディスタル４４の方にバイアスさせることによ
り、スパッタリングを促進し、プラズマの現在のスパッ
タリング効果を向上させる（すなわち、膜の間隙充填力
を増加させる）。
置に保たれる。蓋体５６は冷却ジャケット５８によって
冷却されるが、天井電極２４は抵抗ヒータ６０によって
加熱され、クリーニング速度を速めたりプロセスパラメ
ータを変えることができる。天井電極２４は導体であ
り、スイッチ３８を適切にセットすることによって、グ
ランド（アース）又はＢＲＦ発生器３６のいずれかに接
続され、或は、接続されない（浮遊）状態とされる。同
様に、ペディスタル４４も、スイッチ５２を適切にセッ
トすることによって、グランド又はＢＲＦ発生器５０の
いずれかに接続され、或は、接続されない（浮遊）状態
とされる。これらのスイッチのセットはプラズマの所望
な特性に応じてなされる。ＢＲＦ発生器３６，５０は単
一周波数か或は混合周波数のＲＦパワー（或は他の所望
のパワー）を供給することができる。ＢＲＦ発生器３
６，５０は個々独立のＲＦ発生器であっても、或はま
た、天井電極２４とペディスタル４４のいずれにも接続
した単一のＲＦ発生器であってもよい。ＢＲＦ発生器３
６，５０からＲＦエネルギーを印加して、誘電結合プラ
ズマをペディスタル４４の方にバイアスさせることによ
り、スパッタリングを促進し、プラズマの現在のスパッ
タリング効果を向上させる（すなわち、膜の間隙充填力
を増加させる）。
【００２０】静電結合を利用して誘電結合プラズマとは
別に或は誘電結合プラズマとともにプラズマを形成して
もよい。静電結合プラズマは、天井電極２４とペディス
タル４４との間で形成するようにしてもよい。この形態
においては、天井電極２４とペディスタル４４はそれぞ
れ、平行プレートコンデンサの一つのプレートとして働
く。静電結合プラズマはこれらの２つのプレートの間で
形成される。
別に或は誘電結合プラズマとともにプラズマを形成して
もよい。静電結合プラズマは、天井電極２４とペディス
タル４４との間で形成するようにしてもよい。この形態
においては、天井電極２４とペディスタル４４はそれぞ
れ、平行プレートコンデンサの一つのプレートとして働
く。静電結合プラズマはこれらの２つのプレートの間で
形成される。
【００２１】ＨＤＰ−ＣＶＤシステム５におけるＢＲＦ
発生器３６，５０と、ＳＲＦ発生器３２と、スロットル
弁１２ａと、ライン２７に接続された制御バルブと、ス
イッチ３０，３４，３８，５２とその他の素子のすべて
が制御ライン３５上のプロセッサ３１によって制御され
る。これらのいくつかだけは図示されている。プロセッ
サ３１はメモリ３３等のコンピュータで読取り可能な媒
体中に記憶されたコンピュータプログラムの制御の下で
作動する。コンピュータプログラムは特定のプロセスの
タイミング、ガスの混合状態、チャンバ圧力、ＲＦパワ
ーレベルやそのほかのパラメータを指令する。
発生器３６，５０と、ＳＲＦ発生器３２と、スロットル
弁１２ａと、ライン２７に接続された制御バルブと、ス
イッチ３０，３４，３８，５２とその他の素子のすべて
が制御ライン３５上のプロセッサ３１によって制御され
る。これらのいくつかだけは図示されている。プロセッ
サ３１はメモリ３３等のコンピュータで読取り可能な媒
体中に記憶されたコンピュータプログラムの制御の下で
作動する。コンピュータプログラムは特定のプロセスの
タイミング、ガスの混合状態、チャンバ圧力、ＲＦパワ
ーレベルやそのほかのパラメータを指令する。
【００２２】このようなＨＤＰ−ＣＶＤ装置の例につい
ては、静電結合形態のそれぞれの詳細や、誘電結合形態
に関する特定の詳細とともに、１９９４年４月２６日出
願の、発明の名称「誘電結合と静電結合が組み合わされ
た高密度プラズマＣＶＤ反応物質（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓ
ｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ＣＶＤ Ｒｅａｃｔｏｒ ｗｉ
ｔｈ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ
Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」という
米国特許出願番号０８／２３４，７４６明細書に記載さ
れている。この出願の内容は本明細書で援用する。
ては、静電結合形態のそれぞれの詳細や、誘電結合形態
に関する特定の詳細とともに、１９９４年４月２６日出
願の、発明の名称「誘電結合と静電結合が組み合わされ
た高密度プラズマＣＶＤ反応物質（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓ
ｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ＣＶＤ Ｒｅａｃｔｏｒ ｗｉ
ｔｈ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｎｄ
Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」という
米国特許出願番号０８／２３４，７４６明細書に記載さ
れている。この出願の内容は本明細書で援用する。
【００２３】すでに述べたとおり、上記説明は一例を示
す目的だけのものであり、本発明の範囲を制限するもの
と考えるべきではない。上記システムの変形、例えばペ
ディスタルのデザイン、チャンバのデザイン、ＲＦパワ
ーの配線の位置やその他の変形等が可能である。また、
エッチングシステム、拡散システム、電子サイクロトロ
ン共振（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤデバイス、熱ＣＶＤデ
バイス、ＰＥＣＶＤシステム、スパッタリングシステム
等、その他のシステムも本発明の効果を享受できる。本
発明の方法及び装置はいかなる特定の基板処理システム
にも限定されるものではない。
す目的だけのものであり、本発明の範囲を制限するもの
と考えるべきではない。上記システムの変形、例えばペ
ディスタルのデザイン、チャンバのデザイン、ＲＦパワ
ーの配線の位置やその他の変形等が可能である。また、
エッチングシステム、拡散システム、電子サイクロトロ
ン共振（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤデバイス、熱ＣＶＤデ
バイス、ＰＥＣＶＤシステム、スパッタリングシステム
等、その他のシステムも本発明の効果を享受できる。本
発明の方法及び装置はいかなる特定の基板処理システム
にも限定されるものではない。
【００２４】［III．数種類の炭素ベースの保護被膜］ Ａ．ダイヤモンド被膜 本発明の一実施形態において、ダイヤモンド被膜が、基
板処理時に反応物質にさらされる処理チャンバの構成部
材に形成される。図１の炭素ベース被膜１００で示すよ
うに、ダイヤモンド被膜は真空チャンバ１０の内面を形
成するあらゆる構成部材上に形成される。例えば、この
ような被膜を石英からなる構成部材（例えば側壁２２と
ペディスタル４４）とシリコンからなる構成部材（例え
ば天井電極２４）上に堆積してもよい。また、その被膜
をガス注入ノズルやそのほかの構成部材に形成してもよ
い。このような側壁、ペディスタル、電極等の構成部材
への被覆は、コストや、クリーニングプロセス時のオー
バーエッチングの受けやすさの点からも特に望ましい。
板処理時に反応物質にさらされる処理チャンバの構成部
材に形成される。図１の炭素ベース被膜１００で示すよ
うに、ダイヤモンド被膜は真空チャンバ１０の内面を形
成するあらゆる構成部材上に形成される。例えば、この
ような被膜を石英からなる構成部材（例えば側壁２２と
ペディスタル４４）とシリコンからなる構成部材（例え
ば天井電極２４）上に堆積してもよい。また、その被膜
をガス注入ノズルやそのほかの構成部材に形成してもよ
い。このような側壁、ペディスタル、電極等の構成部材
への被覆は、コストや、クリーニングプロセス時のオー
バーエッチングの受けやすさの点からも特に望ましい。
【００２５】真空チャンバ１０のハウジングを形成する
ために、ピンホールがなく、高品質のダイヤモンド被覆
をシリコン、石英及びその他の材料上に堆積させること
ができる。このような被膜は、ＣＶＤ処理（例えばＰＥ
ＣＶＤやホットフィラメントＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）等）
等のさまざまな方法で、構成部材上に堆積され得る。
ために、ピンホールがなく、高品質のダイヤモンド被覆
をシリコン、石英及びその他の材料上に堆積させること
ができる。このような被膜は、ＣＶＤ処理（例えばＰＥ
ＣＶＤやホットフィラメントＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）等）
等のさまざまな方法で、構成部材上に堆積され得る。
【００２６】例えば、ＨＦＣＶＤシステムを用いて、本
発明におけるダイヤモンド被膜を形成することもでき
る。このような堆積システムは、温度制御されたプラッ
トフォームと、二次元アレイを形成するいくつかの超硬
合金フィラメントとを囲む石英或はステンレススチール
からなる処理チャンバを有する。フィラメントは被覆さ
れる構成部材の上方、約１インチ（２５．４ｍｍ）の位
置に配置される。堆積プロセスは、構成部材を構成部材
用プラットフォームに配置することにより開始される。
つぎに、処理チャンバを、適切な真空ポンプを用いて排
気する。プロセスガスがフィラメントアレイの上方に位
置するガスノズルによって処理チャンバに導入される。
このプロセスガスは典型的に約１％のＣＨ4と約９９％
のＨ2を含有するが、他のガスを用いたりガス比率を変
えてもよい。次いで、約１０００ワット〜２０００ワッ
トのＲＦエネルギーがフィラメントに印加され、フィラ
メントを加熱し、電子を放出させる。フィラメントアレ
イの高温状態と電子の放出により、フィラメントを通過
して流れるプロセスガスが分解（すなわちイオン化）さ
れる。このプラズマ内でメチルラジカルと原子水素が形
成される結果、ダイヤモンド膜が構成部材に堆積され
る。堆積した被膜の厚さが選択された厚さに達するまで
プロセスは続けられる。この選択された厚さは約１ミク
ロン〜５０ミクロンの間であればよく、特に約２ミクロ
ン〜５ミクロンの間であるのが好ましい。この種のＨＦ
ＣＶＤプロセスでは、典型的に堆積温度を約８００℃、
処理チャンバの圧力を約２０トルとしている。プロセス
ガス流量は約１００ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍに保たれ
る。
発明におけるダイヤモンド被膜を形成することもでき
る。このような堆積システムは、温度制御されたプラッ
トフォームと、二次元アレイを形成するいくつかの超硬
合金フィラメントとを囲む石英或はステンレススチール
からなる処理チャンバを有する。フィラメントは被覆さ
れる構成部材の上方、約１インチ（２５．４ｍｍ）の位
置に配置される。堆積プロセスは、構成部材を構成部材
用プラットフォームに配置することにより開始される。
つぎに、処理チャンバを、適切な真空ポンプを用いて排
気する。プロセスガスがフィラメントアレイの上方に位
置するガスノズルによって処理チャンバに導入される。
このプロセスガスは典型的に約１％のＣＨ4と約９９％
のＨ2を含有するが、他のガスを用いたりガス比率を変
えてもよい。次いで、約１０００ワット〜２０００ワッ
トのＲＦエネルギーがフィラメントに印加され、フィラ
メントを加熱し、電子を放出させる。フィラメントアレ
イの高温状態と電子の放出により、フィラメントを通過
して流れるプロセスガスが分解（すなわちイオン化）さ
れる。このプラズマ内でメチルラジカルと原子水素が形
成される結果、ダイヤモンド膜が構成部材に堆積され
る。堆積した被膜の厚さが選択された厚さに達するまで
プロセスは続けられる。この選択された厚さは約１ミク
ロン〜５０ミクロンの間であればよく、特に約２ミクロ
ン〜５ミクロンの間であるのが好ましい。この種のＨＦ
ＣＶＤプロセスでは、典型的に堆積温度を約８００℃、
処理チャンバの圧力を約２０トルとしている。プロセス
ガス流量は約１００ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍに保たれ
る。
【００２７】このような被膜は、天然ダイヤモンドが示
す特性と類似した特性を有し、時には天然ダイヤモンド
より優れている特性を示す場合もある。その被膜はシリ
コンや石英等の材料によく接着し、熱サイクル時には優
れた熱及び機械的安定性を示す。ダイヤモンドに被覆さ
れた構成部材はまた、堆積及びクリーニング工程中に例
示のＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいて見られるようなイ
オン化したガス種による侵食を含めた薬品侵食に強い。
す特性と類似した特性を有し、時には天然ダイヤモンド
より優れている特性を示す場合もある。その被膜はシリ
コンや石英等の材料によく接着し、熱サイクル時には優
れた熱及び機械的安定性を示す。ダイヤモンドに被覆さ
れた構成部材はまた、堆積及びクリーニング工程中に例
示のＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいて見られるようなイ
オン化したガス種による侵食を含めた薬品侵食に強い。
【００２８】汚染物や堆積物（酸化シリコン等）は、本
発明における被覆された構成部材の表面に容易には凝集
しない。これはダイヤモンド被膜の表面エネルギー準位
が高いことによる。従って、酸化堆積物の形成速度は、
シリコン或は石英表面上より被覆した構成部材上での方
が遅いと考えられる。これによって、クリーニング工程
と次のクリーニング工程との間で、より多くの堆積サイ
クルを行うが可能になる。また、堆積物と構成部材の被
膜との間でいかなる反応もないことにより、クリーニン
グ速度が速くなる。
発明における被覆された構成部材の表面に容易には凝集
しない。これはダイヤモンド被膜の表面エネルギー準位
が高いことによる。従って、酸化堆積物の形成速度は、
シリコン或は石英表面上より被覆した構成部材上での方
が遅いと考えられる。これによって、クリーニング工程
と次のクリーニング工程との間で、より多くの堆積サイ
クルを行うが可能になる。また、堆積物と構成部材の被
膜との間でいかなる反応もないことにより、クリーニン
グ速度が速くなる。
【００２９】汚染に関して述べるならば、本発明に従っ
て被覆された構成部材の表面では、不純物の溶解性と拡
散速度は無視できる程度の小さいものとなる。よって、
このような構成部材を用いるシステムは、被覆していな
い構成部材を用いるシステムより本質的に清浄な環境を
提供する。また、こうした構成部材は、７００℃を超え
る温度で、高濃度の原子水素の存在下で行われるプロセ
スによって被覆される。よって、デバイスを損傷させる
不純物、例えばアルカリ金属や重金属等は遮断される。
本発明に従って被覆される構成部材中に存在する不純物
もその構成部材からの拡散を止められる。
て被覆された構成部材の表面では、不純物の溶解性と拡
散速度は無視できる程度の小さいものとなる。よって、
このような構成部材を用いるシステムは、被覆していな
い構成部材を用いるシステムより本質的に清浄な環境を
提供する。また、こうした構成部材は、７００℃を超え
る温度で、高濃度の原子水素の存在下で行われるプロセ
スによって被覆される。よって、デバイスを損傷させる
不純物、例えばアルカリ金属や重金属等は遮断される。
本発明に従って被覆される構成部材中に存在する不純物
もその構成部材からの拡散を止められる。
【００３０】被覆された構成部材のエッチング耐性によ
り、クリーニング過程を必要とする基板処理システムの
クリーニング間隔も広くなる。いったん残留物がエッチ
ング除去されると、ダイヤモンド被膜は、その時点で残
留物がない表面をエッチングしないようにする。よっ
て、チャンバの中でクリーニングに時間がかかる部分
も、残留物がない表面にオーバーエッチングすることな
くクリーニングすることができる。
り、クリーニング過程を必要とする基板処理システムの
クリーニング間隔も広くなる。いったん残留物がエッチ
ング除去されると、ダイヤモンド被膜は、その時点で残
留物がない表面をエッチングしないようにする。よっ
て、チャンバの中でクリーニングに時間がかかる部分
も、残留物がない表面にオーバーエッチングすることな
くクリーニングすることができる。
【００３１】さらに、露出した処理チャンバの構成部材
すべてがダイヤモンドで被覆されていれば、終点検出シ
ステムを用いることが可能である。終点検出システム
は、ＨＤＰ−ＣＶＤ等、現在その技術を用いることがで
きないシステム中のクリーニングプロセスを監視するこ
とができる。こうした監視が可能なシステムでは、クリ
ーニングプロセスが完了すると処理チャンバの環境に比
較的急速な変化が起こる。しかし、そのような変化がま
ったく見られない基板処理システムもある。例えば例示
の上記ＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいては、処理チャン
バの環境で検出可能なクリーニングによる副産物はシリ
コンのフッ化物、酸化物等の化合物を含む。ＨＤＰ−Ｃ
ＶＤ処理チャンバの（典型的には石英からなる）構成部
材をエッチングしても、このような化合物が形成され
る。よって、残留物がエッチング除去されチャンバの内
部がエッチングを始めると、処理チャンバ環境に何の変
化もないことが検知される。しかし、本発明に従って被
覆される構成部材のエッチングは容易に検出されないの
で、残留物がいったん除去されてしまうと、こうした化
合物の形成は終了する。よって、発光分光、レーザ誘導
蛍光或は比較可能な方法を用いることによって、終了が
明確に検出され、クリーニング過程を適切に制御するこ
とができる。
すべてがダイヤモンドで被覆されていれば、終点検出シ
ステムを用いることが可能である。終点検出システム
は、ＨＤＰ−ＣＶＤ等、現在その技術を用いることがで
きないシステム中のクリーニングプロセスを監視するこ
とができる。こうした監視が可能なシステムでは、クリ
ーニングプロセスが完了すると処理チャンバの環境に比
較的急速な変化が起こる。しかし、そのような変化がま
ったく見られない基板処理システムもある。例えば例示
の上記ＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいては、処理チャン
バの環境で検出可能なクリーニングによる副産物はシリ
コンのフッ化物、酸化物等の化合物を含む。ＨＤＰ−Ｃ
ＶＤ処理チャンバの（典型的には石英からなる）構成部
材をエッチングしても、このような化合物が形成され
る。よって、残留物がエッチング除去されチャンバの内
部がエッチングを始めると、処理チャンバ環境に何の変
化もないことが検知される。しかし、本発明に従って被
覆される構成部材のエッチングは容易に検出されないの
で、残留物がいったん除去されてしまうと、こうした化
合物の形成は終了する。よって、発光分光、レーザ誘導
蛍光或は比較可能な方法を用いることによって、終了が
明確に検出され、クリーニング過程を適切に制御するこ
とができる。
【００３２】Ｂ． ダイヤモンド状炭素被覆 別の実施形態において、炭素ベース被膜１００はダイヤ
モンド状炭素（ＤＬＣ）である。また、ＤＬＣは、「ア
モルファス炭素」、「硬質炭素」「α炭素」と呼ばれ、
すべてではないにしてもダイヤモンド特性を多数有した
アモルファス材料である。ダイヤモンド同様、ＤＬＣは
誘電材料で、化学的に不活性である。ＤＬＣはダイヤモ
ンドの硬さの最高約８０％の硬さを持つ。ＤＬＣとダイ
ヤモンドとの違いは、ＤＬＣがアモルファス材料という
点である。ダイヤモンドの結晶原子構造は近距離若しく
は長距離配列を示す。つまり、ある原子の近隣の原子
は、その原子から予測可能な角度と距離で見つけられる
ということである。対照的に、ＤＬＣの原子構造はその
ような配列を示していない。ある原子の近隣原子はＤＬ
Ｃの原子アモルファス構造中でランダムに分散してい
る。不規則性の度合によって、ＤＬＣ被膜がどれだけダ
イヤモンド被膜に近似しているかが決まる。（ダイヤモ
ンドと異なり）ＤＬＣの熱伝導率は低い（ダイヤモンド
の熱伝導率は銅の５倍で、シリコンの１３倍以上であ
る）。
モンド状炭素（ＤＬＣ）である。また、ＤＬＣは、「ア
モルファス炭素」、「硬質炭素」「α炭素」と呼ばれ、
すべてではないにしてもダイヤモンド特性を多数有した
アモルファス材料である。ダイヤモンド同様、ＤＬＣは
誘電材料で、化学的に不活性である。ＤＬＣはダイヤモ
ンドの硬さの最高約８０％の硬さを持つ。ＤＬＣとダイ
ヤモンドとの違いは、ＤＬＣがアモルファス材料という
点である。ダイヤモンドの結晶原子構造は近距離若しく
は長距離配列を示す。つまり、ある原子の近隣の原子
は、その原子から予測可能な角度と距離で見つけられる
ということである。対照的に、ＤＬＣの原子構造はその
ような配列を示していない。ある原子の近隣原子はＤＬ
Ｃの原子アモルファス構造中でランダムに分散してい
る。不規則性の度合によって、ＤＬＣ被膜がどれだけダ
イヤモンド被膜に近似しているかが決まる。（ダイヤモ
ンドと異なり）ＤＬＣの熱伝導率は低い（ダイヤモンド
の熱伝導率は銅の５倍で、シリコンの１３倍以上であ
る）。
【００３３】ＤＬＣで被覆された構成部材の利点は被覆
プロセスを比較的低温、２００℃未満で行えるというこ
とである。これにより、ダイヤモンド堆積プロセスで求
められる高温を発生させることができない基板処理シス
テムでもＤＬＣ被膜を堆積できる。また、現在利用でき
るＤＬＣ被覆技術を用いれば、現在利用できるダイヤモ
ンド被覆技術の場合より、大きな構成部材に容易に被覆
することが可能になる。こうした被膜を形成するのに用
いられる堆積システムはイオンビーム堆積、平行プレー
トＲＦ堆積、レーザアブレーションやそのほかの技術を
用いて、それを用いなければ被覆することが難しい表面
を被覆することができる。
プロセスを比較的低温、２００℃未満で行えるというこ
とである。これにより、ダイヤモンド堆積プロセスで求
められる高温を発生させることができない基板処理シス
テムでもＤＬＣ被膜を堆積できる。また、現在利用でき
るＤＬＣ被覆技術を用いれば、現在利用できるダイヤモ
ンド被覆技術の場合より、大きな構成部材に容易に被覆
することが可能になる。こうした被膜を形成するのに用
いられる堆積システムはイオンビーム堆積、平行プレー
トＲＦ堆積、レーザアブレーションやそのほかの技術を
用いて、それを用いなければ被覆することが難しい表面
を被覆することができる。
【００３４】例えば、上記ＨＦＣＶＤシステムを、本発
明によるＤＬＣ被膜を形成するのに用いてもよい。構成
部材はまずＨＦＣＶＤシステムの処理チャンバに置か
れ、このチャンバを排気する。プロセスガスをこの処理
チャンバに導入する。典型的には、プロセスガスは約１
％のＣＨ4と約９９％のＨ2を含有するが、それ以外のガ
スを用いてもそれ以外のガス比率にしてもよい。次に、
約３０００ワット〜５０００ワットのＲＦエネルギーを
印加し、プロセスガスをイオン化する。このプラズマに
より構成部材にＤＬＣを被覆する。堆積された被膜が選
択された厚さ、約０．５ミクロン〜５０ミクロン、好ま
しくは約０．５ミクロン〜２．０ミクロンになるまで堆
積を続ける。このタイプのＤＬＣ堆積プロセスは典型的
に約２００℃〜２５０℃の堆積温度で行われる。処理チ
ャンバ内を約５トル〜５０トルの間の選択された圧力に
保つ。プロセスガスの流量は約１００ｓｃｃｍ〜５００
ｓｃｃｍに保たれる。
明によるＤＬＣ被膜を形成するのに用いてもよい。構成
部材はまずＨＦＣＶＤシステムの処理チャンバに置か
れ、このチャンバを排気する。プロセスガスをこの処理
チャンバに導入する。典型的には、プロセスガスは約１
％のＣＨ4と約９９％のＨ2を含有するが、それ以外のガ
スを用いてもそれ以外のガス比率にしてもよい。次に、
約３０００ワット〜５０００ワットのＲＦエネルギーを
印加し、プロセスガスをイオン化する。このプラズマに
より構成部材にＤＬＣを被覆する。堆積された被膜が選
択された厚さ、約０．５ミクロン〜５０ミクロン、好ま
しくは約０．５ミクロン〜２．０ミクロンになるまで堆
積を続ける。このタイプのＤＬＣ堆積プロセスは典型的
に約２００℃〜２５０℃の堆積温度で行われる。処理チ
ャンバ内を約５トル〜５０トルの間の選択された圧力に
保つ。プロセスガスの流量は約１００ｓｃｃｍ〜５００
ｓｃｃｍに保たれる。
【００３５】ＤＬＣで被覆した構成部材の耐久性は基板
処理システムで用いられる例えばシリコン、石英やその
他の材料からなる被覆していない構成部材より優れてい
る。例えば、ＤＬＣで被覆した構成部材は、基板処理及
びクリーニング過程での分解速度が遅い。ＤＬＣ被膜を
堆積中の不安定さを回避するために、被覆された構成部
材の表面温度は約３００℃未満に保たれる。それより高
い温度では、剥離や酸化が起こる可能性がある。
処理システムで用いられる例えばシリコン、石英やその
他の材料からなる被覆していない構成部材より優れてい
る。例えば、ＤＬＣで被覆した構成部材は、基板処理及
びクリーニング過程での分解速度が遅い。ＤＬＣ被膜を
堆積中の不安定さを回避するために、被覆された構成部
材の表面温度は約３００℃未満に保たれる。それより高
い温度では、剥離や酸化が起こる可能性がある。
【００３６】必要であれば、使用したＤＬＣ被膜の構成
部材を再び新しいＤＬＣ被膜で被覆してもよい。これ
は、例えば、クリーニングサイクルを繰り返したために
ＤＬＣ被膜に侵食が起こった後になされる。ＤＬＣ被膜
の寿命は構成部材の表面温度及びＤＬＣ被膜の堆積時に
存在する（例えば活性化酸素やフッ素等の）反応物質の
分圧の関数となる。処理温度が高くなればなるほど、Ｄ
ＬＣ被膜の寿命は短くなる。活性酸素やフッ素等の反応
物質の分圧が高くなればなるほど、ＤＬＣ被膜の寿命は
やはり短くなる。
部材を再び新しいＤＬＣ被膜で被覆してもよい。これ
は、例えば、クリーニングサイクルを繰り返したために
ＤＬＣ被膜に侵食が起こった後になされる。ＤＬＣ被膜
の寿命は構成部材の表面温度及びＤＬＣ被膜の堆積時に
存在する（例えば活性化酸素やフッ素等の）反応物質の
分圧の関数となる。処理温度が高くなればなるほど、Ｄ
ＬＣ被膜の寿命は短くなる。活性酸素やフッ素等の反応
物質の分圧が高くなればなるほど、ＤＬＣ被膜の寿命は
やはり短くなる。
【００３７】Ｃ． 炭素ベース被膜のインシチュ合成 さらに本発明の利点として挙げられるのは、基板処理チ
ャンバの構成部材をインシチュプロセスを用いてチャン
バ自身内部で覆うダイヤモンド被膜及びＤＬＣ被膜を形
成することができるということである。例えば、ある基
板処理システム（ＣＶＤシステム等）はＤＬＣ被膜を合
成することができる。インシチュプロセスはこの特性を
利用して、定期的にＤＬＣ被膜をシステムの処理チャン
バの内面に堆積する。この被膜を形成するために構成部
材を取り除く必要はない。ＤＬＣ被膜は類似のダイヤモ
ンド被膜よりも容易にインシチュプロセスによって形成
できるので、このプロセスは特にＤＬＣ被膜に好適であ
る。
ャンバの構成部材をインシチュプロセスを用いてチャン
バ自身内部で覆うダイヤモンド被膜及びＤＬＣ被膜を形
成することができるということである。例えば、ある基
板処理システム（ＣＶＤシステム等）はＤＬＣ被膜を合
成することができる。インシチュプロセスはこの特性を
利用して、定期的にＤＬＣ被膜をシステムの処理チャン
バの内面に堆積する。この被膜を形成するために構成部
材を取り除く必要はない。ＤＬＣ被膜は類似のダイヤモ
ンド被膜よりも容易にインシチュプロセスによって形成
できるので、このプロセスは特にＤＬＣ被膜に好適であ
る。
【００３８】例えば、図１のＨＤＰ−ＣＶＤシステムに
おいて、炭化水素プロセスガスを定期的に導入して、炭
素ベース被膜１００に相当するＤＬＣ被膜を形成するこ
とができる。この被膜を再形成する頻度は、被膜の厚
さ、処理温度、プロセスガスの反応性やその他の要因よ
って決まる。典型的には、本発明に従ってインシチュプ
ロセスによって堆積されるＤＬＣ被膜は、厚さ約０．５
ミクロン〜２ミクロンであるのが好ましく、一方、本発
明に従ってインシチュではないプロセスで堆積されたダ
イヤモンド被膜の厚さは約２ミクロン〜５ミクロンであ
るのが好ましい。
おいて、炭化水素プロセスガスを定期的に導入して、炭
素ベース被膜１００に相当するＤＬＣ被膜を形成するこ
とができる。この被膜を再形成する頻度は、被膜の厚
さ、処理温度、プロセスガスの反応性やその他の要因よ
って決まる。典型的には、本発明に従ってインシチュプ
ロセスによって堆積されるＤＬＣ被膜は、厚さ約０．５
ミクロン〜２ミクロンであるのが好ましく、一方、本発
明に従ってインシチュではないプロセスで堆積されたダ
イヤモンド被膜の厚さは約２ミクロン〜５ミクロンであ
るのが好ましい。
【００３９】図２に、炭素ベース被膜が堆積される本発
明の一実施形態を示す単純化したフローチャートを示
す。このフローチャートは図１に示したＨＤＰ−ＣＶＤ
システムについての説明である。工程２００では、炭素
ベース基被覆１００を受けるよう処理チャンバを準備す
る。例えば、炭素ベース被膜１００が再形成されている
場合、この工程には、前の処理工程から真空チャンバ１
０に残っているすべてのプロセスガスを排気する工程を
含めるようにしてもよい。工程２１０で、炭化水素プロ
セスガスを真空チャンバ１０に導入する。その結果、工
程２２０で、プラズマが炭化水素プロセスガスから生成
され、炭素被膜を堆積させる。最後に、炭化水素プロセ
スガスを真空チャンバ１０から排気して（工程２３
０）、通常の基板処理を再開する（工程２４０）。通常
の処理には例えばエッチング、堆積、クリーニング、拡
散等の工程が含まれる。
明の一実施形態を示す単純化したフローチャートを示
す。このフローチャートは図１に示したＨＤＰ−ＣＶＤ
システムについての説明である。工程２００では、炭素
ベース基被覆１００を受けるよう処理チャンバを準備す
る。例えば、炭素ベース被膜１００が再形成されている
場合、この工程には、前の処理工程から真空チャンバ１
０に残っているすべてのプロセスガスを排気する工程を
含めるようにしてもよい。工程２１０で、炭化水素プロ
セスガスを真空チャンバ１０に導入する。その結果、工
程２２０で、プラズマが炭化水素プロセスガスから生成
され、炭素被膜を堆積させる。最後に、炭化水素プロセ
スガスを真空チャンバ１０から排気して（工程２３
０）、通常の基板処理を再開する（工程２４０）。通常
の処理には例えばエッチング、堆積、クリーニング、拡
散等の工程が含まれる。
【００４０】例えば、被膜用プロセスガスは、メタン
（ＣＨ4）等の炭素含有ガスと水素（Ｈ2）等の炭素を含
有しないガスを水素９９％、メタン１％の割合で混合し
た混合ガスであってもよい。被膜用プロセスガスは約１
００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量でシステムの処理
チャンバに導入される。システムの処理チャンバ内は、
堆積、そして被膜用プロセスガスの導入工程を通じて、
約５トル〜５０トルの選択される圧力に保たれる。ま
た、処理チャンバ内部の温度は約２００℃〜２５０℃の
間に保たれる。処理条件を設定した後、ＲＦエネルギー
を印加して、プラズマを形成する。約３０００ワット〜
５０００ワットのＲＦエネルギーが印加される。この条
件下で、選択された時間だけプラズマを維持する。その
結果、本発明による炭素ベース被膜が形成される。
（ＣＨ4）等の炭素含有ガスと水素（Ｈ2）等の炭素を含
有しないガスを水素９９％、メタン１％の割合で混合し
た混合ガスであってもよい。被膜用プロセスガスは約１
００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量でシステムの処理
チャンバに導入される。システムの処理チャンバ内は、
堆積、そして被膜用プロセスガスの導入工程を通じて、
約５トル〜５０トルの選択される圧力に保たれる。ま
た、処理チャンバ内部の温度は約２００℃〜２５０℃の
間に保たれる。処理条件を設定した後、ＲＦエネルギー
を印加して、プラズマを形成する。約３０００ワット〜
５０００ワットのＲＦエネルギーが印加される。この条
件下で、選択された時間だけプラズマを維持する。その
結果、本発明による炭素ベース被膜が形成される。
【００４１】図３は本発明の一実施形態を示すために用
いた処理シーケンスの単純化したフローチャートを示し
ている。処理シーケンスは、工程３００の炭素基被覆１
００の堆積から始まる。工程３１０において、１つ以上
の基板が処理される。新たな炭素ベース被膜を再形成す
るかどうかは、工程３２０においてシステムのプロセッ
サ（例えば例示のＨＤＰ−ＣＶＤシステム中のプロセッ
サ３１等）によって決定される。プロセッサは残ってい
る炭素ベース被膜の物理的測定値や所定数の基板が処理
されたかに基づいて、この決定をしてもよい。例えば、
１枚〜４枚の基板を例示のＨＤＰ−ＣＶＤシステムで処
理した後に、このような被膜の再形成が必要となるだろ
うと思われる。或はまた、炭素ベース被膜の厚さが約
０．１ミクロン〜１ミクロンにまで減少したら、好まし
くは被膜の厚さが約０．５ミクロンに達したとき、炭素
ベース被膜を再形成するようにしてもよい。一旦このし
きい値に達すれば、工程３３０で示すように新たな炭素
ベース被膜を形成する。
いた処理シーケンスの単純化したフローチャートを示し
ている。処理シーケンスは、工程３００の炭素基被覆１
００の堆積から始まる。工程３１０において、１つ以上
の基板が処理される。新たな炭素ベース被膜を再形成す
るかどうかは、工程３２０においてシステムのプロセッ
サ（例えば例示のＨＤＰ−ＣＶＤシステム中のプロセッ
サ３１等）によって決定される。プロセッサは残ってい
る炭素ベース被膜の物理的測定値や所定数の基板が処理
されたかに基づいて、この決定をしてもよい。例えば、
１枚〜４枚の基板を例示のＨＤＰ−ＣＶＤシステムで処
理した後に、このような被膜の再形成が必要となるだろ
うと思われる。或はまた、炭素ベース被膜の厚さが約
０．１ミクロン〜１ミクロンにまで減少したら、好まし
くは被膜の厚さが約０．５ミクロンに達したとき、炭素
ベース被膜を再形成するようにしてもよい。一旦このし
きい値に達すれば、工程３３０で示すように新たな炭素
ベース被膜を形成する。
【００４２】図４は本発明の別の実施形態を示すために
用いられる処理シーケンスの単純化したフローチャート
である。この処理シーケンスもやはり炭素ベース被膜１
００の堆積から始まる（工程４００）。工程４１０にお
いて、基板が処理される。次いで、システムのプロセッ
サが、処理チャンバにクリーニングが必要かどうかを決
定する（工程４２０）。この決定は、残っている炭素ベ
ース被膜の物理的測定値や実験的に決定されるプロセス
計画に基づいて行ってもよい（すなわち最適基板を形成
するために決定される工程）。例えば、プロセス計画
は、ｎ枚の基板を処理した後のクリーニングを勧めてい
る。典型的には、ｎは１〜５の間であるが、プロセスパ
ラメータに応じてクリーニング頻度をもっと低くしても
よい。
用いられる処理シーケンスの単純化したフローチャート
である。この処理シーケンスもやはり炭素ベース被膜１
００の堆積から始まる（工程４００）。工程４１０にお
いて、基板が処理される。次いで、システムのプロセッ
サが、処理チャンバにクリーニングが必要かどうかを決
定する（工程４２０）。この決定は、残っている炭素ベ
ース被膜の物理的測定値や実験的に決定されるプロセス
計画に基づいて行ってもよい（すなわち最適基板を形成
するために決定される工程）。例えば、プロセス計画
は、ｎ枚の基板を処理した後のクリーニングを勧めてい
る。典型的には、ｎは１〜５の間であるが、プロセスパ
ラメータに応じてクリーニング頻度をもっと低くしても
よい。
【００４３】この例では、処理した基板を取り除いた
後、システムが最後にクリーニングを行ってからの処理
された基板枚数を決定する。その時点までに処理された
基板の枚数を決定するのに、プロセッサ内のカウンタ或
はレジスタを用いてもよい。もしｎ枚未満の基板が処理
されていたら、工程４１０は別の基板について繰り返さ
れる。もしｎ枚の基板が処理されていたら、システムは
工程４３０で「ドライ」クリーニング作業を実行する。
「ドライ」クリーニングでは、先に述べたように、シス
テムはインシチュ・クリーニング作業を実行する。もし
真空システムが用いられているならば、このインシチュ
・クリーニングは、処理チャンバを開くことなく或はチ
ャンバの真空シールを破ることさえなく行われる。
後、システムが最後にクリーニングを行ってからの処理
された基板枚数を決定する。その時点までに処理された
基板の枚数を決定するのに、プロセッサ内のカウンタ或
はレジスタを用いてもよい。もしｎ枚未満の基板が処理
されていたら、工程４１０は別の基板について繰り返さ
れる。もしｎ枚の基板が処理されていたら、システムは
工程４３０で「ドライ」クリーニング作業を実行する。
「ドライ」クリーニングでは、先に述べたように、シス
テムはインシチュ・クリーニング作業を実行する。もし
真空システムが用いられているならば、このインシチュ
・クリーニングは、処理チャンバを開くことなく或はチ
ャンバの真空シールを破ることさえなく行われる。
【００４４】「ウェット」クリーニングも定期的に行っ
てもよい。ウェットクリーニングは、例えば５００〜２
０００枚の基板に１回に行う等、通常、「ドライ」クリ
ーニングよりも頻度がはるかに少ない。ウェットクリー
ニングにおいては、チャンバの内面は手作業でクリーニ
ングされる。例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤシステム等の閉じ
た真空システムにおいては、工程４３０のウェットクリ
ーニング作業には、真空シールを破きシステムの処理チ
ャンバを開く工程が含まれる。ついで、特別な布とクリ
ーニング液を使って、蓄積した残留物をチャンバの内面
から物理的にふきとる。クリーニングが終了し、チャン
バを再び密閉すると、処理が始まる。
てもよい。ウェットクリーニングは、例えば５００〜２
０００枚の基板に１回に行う等、通常、「ドライ」クリ
ーニングよりも頻度がはるかに少ない。ウェットクリー
ニングにおいては、チャンバの内面は手作業でクリーニ
ングされる。例えば、ＨＤＰ−ＣＶＤシステム等の閉じ
た真空システムにおいては、工程４３０のウェットクリ
ーニング作業には、真空シールを破きシステムの処理チ
ャンバを開く工程が含まれる。ついで、特別な布とクリ
ーニング液を使って、蓄積した残留物をチャンバの内面
から物理的にふきとる。クリーニングが終了し、チャン
バを再び密閉すると、処理が始まる。
【００４５】クリーニング後、（工程４４０で）システ
ムは炭素ベース材料からなる新たな被膜を形成すべきか
を決定する。この決定は、物理的測定値やプロセス計画
に基づいて行ってもよい。例えば、あるプロセス計画で
は、処理した基板の枚数がｍになったら新しい被膜が必
要であると示唆するかもしれない。もしｍ枚未満の基板
が処理されていたら、工程４１０は別の基板について繰
り返される。もしｍ枚の基板が処理されていたら、シー
ケンスは工程４５０に進み、新たな炭素ベース材料の被
覆処理が始まる。ｍの値は１或はもっと大きな値に設定
してもよい。典型的には、ｍはｎより大きいか等しく、
１〜１０である。ＤＬＣ被膜のエッチングに第一に責任
があることが多いのはクリーニング工程なので、ｍがｎ
より大きい場合、ｍは通常ｎの倍数となる。現存の炭素
ベース被膜が、処理の作業工程が原因で実質的に侵食さ
れる場合、炭素ベース被膜が再形成される。このインシ
チュプロセスはプラズマを生成することができる処理シ
ステムであればいかなるシステムにおいても、ただしシ
ステムが必要なプロセスガスを扱える限り、実行可能で
ある。
ムは炭素ベース材料からなる新たな被膜を形成すべきか
を決定する。この決定は、物理的測定値やプロセス計画
に基づいて行ってもよい。例えば、あるプロセス計画で
は、処理した基板の枚数がｍになったら新しい被膜が必
要であると示唆するかもしれない。もしｍ枚未満の基板
が処理されていたら、工程４１０は別の基板について繰
り返される。もしｍ枚の基板が処理されていたら、シー
ケンスは工程４５０に進み、新たな炭素ベース材料の被
覆処理が始まる。ｍの値は１或はもっと大きな値に設定
してもよい。典型的には、ｍはｎより大きいか等しく、
１〜１０である。ＤＬＣ被膜のエッチングに第一に責任
があることが多いのはクリーニング工程なので、ｍがｎ
より大きい場合、ｍは通常ｎの倍数となる。現存の炭素
ベース被膜が、処理の作業工程が原因で実質的に侵食さ
れる場合、炭素ベース被膜が再形成される。このインシ
チュプロセスはプラズマを生成することができる処理シ
ステムであればいかなるシステムにおいても、ただしシ
ステムが必要なプロセスガスを扱える限り、実行可能で
ある。
【００４６】インシチュの炭素ベース被膜の堆積は上記
のダイヤモンド被膜とＤＬＣ被膜の場合と同様の理由に
より利点がある。さらに、被膜を形成するために、基板
処理システムを分解する必要もない。これは操作不可能
時間を回避する。この操作不可能時間は連続運転してい
ることが多いシステムのコストに影響を与えかねない。
現在使われている処理システムで本発明の方法を使える
ようにするには、ほんの少しシステムに修正を加えるこ
とが必要となるだろう。
のダイヤモンド被膜とＤＬＣ被膜の場合と同様の理由に
より利点がある。さらに、被膜を形成するために、基板
処理システムを分解する必要もない。これは操作不可能
時間を回避する。この操作不可能時間は連続運転してい
ることが多いシステムのコストに影響を与えかねない。
現在使われている処理システムで本発明の方法を使える
ようにするには、ほんの少しシステムに修正を加えるこ
とが必要となるだろう。
【００４７】最も高品質のＤＬＣはｓｐ３−混成炭素
（ｓｐ３−ｈｙｂｒｉｄｉｚｅｄ ｃａｒｂｏｎ）の濃
度が最も高い。基板に数１００ボルトの負のＤＣバイア
スが印加されるとき、このような材料が堆積される。現
行のシステムの中には、このような電圧値を得ることが
できず、そのため最も高品質のＤＬＣを製造することが
できないシステムもある。しかし、基板上へのＲＦバイ
アスがこのような状況下で高品質のＤＬＣを合成するこ
とを可能にする。いずれにしても、このようなシステム
は炭素ベース被膜を持たないシステムよりも利点があ
る。こうしたシステムの中の構成部材は炭素ベース被膜
を現場外で形成することで、よりしっかりと保護され
る。
（ｓｐ３−ｈｙｂｒｉｄｉｚｅｄ ｃａｒｂｏｎ）の濃
度が最も高い。基板に数１００ボルトの負のＤＣバイア
スが印加されるとき、このような材料が堆積される。現
行のシステムの中には、このような電圧値を得ることが
できず、そのため最も高品質のＤＬＣを製造することが
できないシステムもある。しかし、基板上へのＲＦバイ
アスがこのような状況下で高品質のＤＬＣを合成するこ
とを可能にする。いずれにしても、このようなシステム
は炭素ベース被膜を持たないシステムよりも利点があ
る。こうしたシステムの中の構成部材は炭素ベース被膜
を現場外で形成することで、よりしっかりと保護され
る。
【００４８】［IV．実験結果］保護被膜を持たない石英
からなる側壁（すなわち図１の側壁２２）が上記のＨＤ
Ｐ−ＣＶＤシステムにおける通常の処理過程において受
ける侵食量を測定するための検査を行った。巻数７で直
径０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のコイル（すなわ
ち、図１のコイルアンテナ２６）を有した石英側壁上に
５０００枚の基板についてのバーン・インを、アプライ
ド・マテリアル・インコーポレイテッド製造のセンテュ
ラＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいて行った。側壁はコイ
ルの下に局部侵食がなく、均一な侵食を受けた。側壁上
部及び下部で「虫食い穴」侵食が起こった。虫食い穴は
ＯＨの局在濃度が原因で起こるもので、周辺材料より高
速にエッチングをする。この作用が構成部材表面に虫食
い穴（小さなトンネル）を形成する。虫食い穴が問題な
のは、こうした壊変は構成部材の崩壊につながり、これ
により微粒子が増加するからである。このような壊変は
また、構成部材の構成完全性を低下させることにもな
る。バーン・イン手順に続いて、側壁の厚さを、虫食い
穴の深さならびに上部開口径とともに、１８ヵ所（側壁
周辺から等距離の６点ごとに、それぞれ側壁の上部から
下部まで垂直にとった３つの計測点）で測定した。表１
は側壁厚さのデータを要約したものである。
からなる側壁（すなわち図１の側壁２２）が上記のＨＤ
Ｐ−ＣＶＤシステムにおける通常の処理過程において受
ける侵食量を測定するための検査を行った。巻数７で直
径０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のコイル（すなわ
ち、図１のコイルアンテナ２６）を有した石英側壁上に
５０００枚の基板についてのバーン・インを、アプライ
ド・マテリアル・インコーポレイテッド製造のセンテュ
ラＨＤＰ−ＣＶＤシステムにおいて行った。側壁はコイ
ルの下に局部侵食がなく、均一な侵食を受けた。側壁上
部及び下部で「虫食い穴」侵食が起こった。虫食い穴は
ＯＨの局在濃度が原因で起こるもので、周辺材料より高
速にエッチングをする。この作用が構成部材表面に虫食
い穴（小さなトンネル）を形成する。虫食い穴が問題な
のは、こうした壊変は構成部材の崩壊につながり、これ
により微粒子が増加するからである。このような壊変は
また、構成部材の構成完全性を低下させることにもな
る。バーン・イン手順に続いて、側壁の厚さを、虫食い
穴の深さならびに上部開口径とともに、１８ヵ所（側壁
周辺から等距離の６点ごとに、それぞれ側壁の上部から
下部まで垂直にとった３つの計測点）で測定した。表１
は側壁厚さのデータを要約したものである。
【００４９】
【表１】 虫食い穴の最大深さは０．０８インチ（２．０３２ｍ
ｍ）であった。側壁の上部開口も侵食され、直径が９．
４５インチ（約２４０．０ｍｍ）〜９．５４インチ（約
２４２．３ｍｍ）に広がった。
ｍ）であった。側壁の上部開口も侵食され、直径が９．
４５インチ（約２４０．０ｍｍ）〜９．５４インチ（約
２４２．３ｍｍ）に広がった。
【００５０】側壁の本来の厚さは約０．３インチ（７．
６２ｍｍ）であった。約５０００枚の基板が処理された
後、側壁厚は上部からコイルの３番目のターンと略一致
する領域でわずか０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）に
減った。この領域は最も高温になる場所でもある。この
データから、側壁のエッチングは非常に均一であるが、
石英の側壁はかなりの速度でエッチングされることが明
らかである。侵食速度は５０００枚の基板処理（標準的
な間隙充填プロセス、４枚の基板について１回のクリー
ニング）に対して約０．２インチ（５．０８ｍｍ）で、
換算すれば１基板あたり約１．０ミクロンの速度とな
る。
６２ｍｍ）であった。約５０００枚の基板が処理された
後、側壁厚は上部からコイルの３番目のターンと略一致
する領域でわずか０．１１インチ（２．７９４ｍｍ）に
減った。この領域は最も高温になる場所でもある。この
データから、側壁のエッチングは非常に均一であるが、
石英の側壁はかなりの速度でエッチングされることが明
らかである。侵食速度は５０００枚の基板処理（標準的
な間隙充填プロセス、４枚の基板について１回のクリー
ニング）に対して約０．２インチ（５．０８ｍｍ）で、
換算すれば１基板あたり約１．０ミクロンの速度とな
る。
【００５１】炭素ベース材料を被覆した構成部材の耐久
性を測定するための実験も行った。本発明のよるダイヤ
モンド被膜を有する構成部材はイオン化したガス種によ
る侵食を含めた薬品侵食への耐性があることがわかっ
た。約６００℃未満では、分子酸素、原子酸素や、ＮＦ
3やＣＦ4等の分子、活性化エッチングガスや基板処理で
一般的に用いられているその他のプロセスガス等による
侵食に影響を受けなかった。図５はダイヤモンドの酸化
速度に対する温度の影響を（他の炭素ベース被膜より高
速で酸化する）グラファイトと比較して示したものであ
る。酸化反応は本発明に従って被覆される構成部材によ
って示される感受性であるので、酸化速度をメートル換
算している。このデータから明らかになるのは、このよ
うな構成部材を酸化反応を起こすことなく、１００％酸
素が流れている環境で６００℃を超える温度に加熱する
ことができるということである。通常処理では実際決し
てこのような条件になることはないので、これは極端な
例である。原子酸素環境で行った検査でも同様な結果が
得られている。
性を測定するための実験も行った。本発明のよるダイヤ
モンド被膜を有する構成部材はイオン化したガス種によ
る侵食を含めた薬品侵食への耐性があることがわかっ
た。約６００℃未満では、分子酸素、原子酸素や、ＮＦ
3やＣＦ4等の分子、活性化エッチングガスや基板処理で
一般的に用いられているその他のプロセスガス等による
侵食に影響を受けなかった。図５はダイヤモンドの酸化
速度に対する温度の影響を（他の炭素ベース被膜より高
速で酸化する）グラファイトと比較して示したものであ
る。酸化反応は本発明に従って被覆される構成部材によ
って示される感受性であるので、酸化速度をメートル換
算している。このデータから明らかになるのは、このよ
うな構成部材を酸化反応を起こすことなく、１００％酸
素が流れている環境で６００℃を超える温度に加熱する
ことができるということである。通常処理では実際決し
てこのような条件になることはないので、これは極端な
例である。原子酸素環境で行った検査でも同様な結果が
得られている。
【００５２】図６の（Ａ）は本発明における別の実験対
象となったダイヤモンド被膜の表面構造を示したもので
ある。図にある被膜はシリコンクーポン（試験片）上に
約５ミクロンの厚さで堆積したもので、１５００倍の倍
率で示されている。被覆されたシリコンクーポンはシリ
コン基板上に載置され、それから静電チャックによって
定位置に保たれた。図６の（Ｂ）は、約４０００ワット
のバイアスＲＦパワーと約２５００ワットのソースＲＦ
パワーでＣＦ4／Ｏ2プラズマに１０時間さらした後の被
膜を示している。ここでも倍率は１５００倍である。図
６の（Ｃ）はより高い倍率（４０００倍）の走査電子顕
微鏡で同一のサンプルを示したものである。被膜の表面
構造はいずれの顕微鏡写真にもＣＦ4／Ｏ2プラズマに露
出後エッチングされた様子は見られない。図６の（Ｂ）
及び（Ｃ）の顕微鏡写真に見られる白い沈殿物はアルミ
ニウムチャンバ壁がプラズマ内のフッ素と反応した結果
生成されたフッ化アルミニウム堆積物である。上記の結
果から、このような構成部材は事実上無制限の寿命を持
つと考えられる。少なくとも、これらの構成部材は非消
耗品（通常の使用で６ヵ月以上の寿命を持つ構成部材と
定義する）の範疇に入る。
象となったダイヤモンド被膜の表面構造を示したもので
ある。図にある被膜はシリコンクーポン（試験片）上に
約５ミクロンの厚さで堆積したもので、１５００倍の倍
率で示されている。被覆されたシリコンクーポンはシリ
コン基板上に載置され、それから静電チャックによって
定位置に保たれた。図６の（Ｂ）は、約４０００ワット
のバイアスＲＦパワーと約２５００ワットのソースＲＦ
パワーでＣＦ4／Ｏ2プラズマに１０時間さらした後の被
膜を示している。ここでも倍率は１５００倍である。図
６の（Ｃ）はより高い倍率（４０００倍）の走査電子顕
微鏡で同一のサンプルを示したものである。被膜の表面
構造はいずれの顕微鏡写真にもＣＦ4／Ｏ2プラズマに露
出後エッチングされた様子は見られない。図６の（Ｂ）
及び（Ｃ）の顕微鏡写真に見られる白い沈殿物はアルミ
ニウムチャンバ壁がプラズマ内のフッ素と反応した結果
生成されたフッ化アルミニウム堆積物である。上記の結
果から、このような構成部材は事実上無制限の寿命を持
つと考えられる。少なくとも、これらの構成部材は非消
耗品（通常の使用で６ヵ月以上の寿命を持つ構成部材と
定義する）の範疇に入る。
【００５３】本発明の方法は上記実験で記載した特定の
パラメータによっていかなるやり方でも限定されること
を意図したものではない。当業者であれば、本発明の趣
旨を逸脱することなく、さまざまな処理条件や被覆源を
用いることができることを理解するであろう。例えば、
上記の（あるいはその他の）ダイヤモンド堆積方法のい
ずれを用いてもよい。上述のように、専門のダイヤモン
ド堆積システムにおいて別個の構成部材に対しその方法
を実行しても、インシチュプロセスを用いてもよい。
パラメータによっていかなるやり方でも限定されること
を意図したものではない。当業者であれば、本発明の趣
旨を逸脱することなく、さまざまな処理条件や被覆源を
用いることができることを理解するであろう。例えば、
上記の（あるいはその他の）ダイヤモンド堆積方法のい
ずれを用いてもよい。上述のように、専門のダイヤモン
ド堆積システムにおいて別個の構成部材に対しその方法
を実行しても、インシチュプロセスを用いてもよい。
【００５４】本発明のいくつかの実施形態を十分に説明
してきたが、本発明における炭素ベース保護被膜とそれ
を用いた方法のそのほか多くの同等なあるいは代替のタ
イプの被膜と方法が当業者には明らかであろう。これら
の同等物、代替物は本発明の範囲に含まれるものとす
る。
してきたが、本発明における炭素ベース保護被膜とそれ
を用いた方法のそのほか多くの同等なあるいは代替のタ
イプの被膜と方法が当業者には明らかであろう。これら
の同等物、代替物は本発明の範囲に含まれるものとす
る。
【図１】本発明における真空チャンバ１０の内面上に炭
素ベース被膜を有する、本発明による高密度プラズマ化
学気相成長（ＨＤＰ−ＣＶＤ）装置の一実施形態を単純
化して示す縦断面図である。
素ベース被膜を有する、本発明による高密度プラズマ化
学気相成長（ＨＤＰ−ＣＶＤ）装置の一実施形態を単純
化して示す縦断面図である。
【図２】本発明の方法によるインシチュプロセスを用い
て炭素ベース被膜を形成する場合に実行される工程を示
したフローチャートである。
て炭素ベース被膜を形成する場合に実行される工程を示
したフローチャートである。
【図３】本発明の一つの方法におけるインシチュプロセ
スを用いて基板処理を行う場合に実行される工程を示し
たフローチャートである。
スを用いて基板処理を行う場合に実行される工程を示し
たフローチャートである。
【図４】本発明の別の方法におけるインシチュプロセス
を用いて基板処理を行う場合に実行される工程を示した
フローチャートである。
を用いて基板処理を行う場合に実行される工程を示した
フローチャートである。
【図５】グラファイトの酸化速度と比較したダイヤモン
ドの酸化速度に与える温度の影響を示したグラフであ
る。
ドの酸化速度に与える温度の影響を示したグラフであ
る。
【図６】（Ａ）は、プラズマ処理前に本発明の一実施形
態に従って堆積したダイヤモンド膜の表面構造を示す、
倍率１５００倍の走査電子顕微鏡写真であり、（Ｂ）は
（Ａ）で示したダイヤモンド膜の表面構造に与えるＮＦ
3プラズマ処理の影響を示す、倍率１５００倍の走査電
子顕微鏡写真であり、（Ｃ）は（Ａ）で示したダイヤモ
ンド膜の表面構造に与えるＮＦ3プラズマ処理の影響を
示す、倍率４０００倍の走査電子顕微鏡写真である。
態に従って堆積したダイヤモンド膜の表面構造を示す、
倍率１５００倍の走査電子顕微鏡写真であり、（Ｂ）は
（Ａ）で示したダイヤモンド膜の表面構造に与えるＮＦ
3プラズマ処理の影響を示す、倍率１５００倍の走査電
子顕微鏡写真であり、（Ｃ）は（Ａ）で示したダイヤモ
ンド膜の表面構造に与えるＮＦ3プラズマ処理の影響を
示す、倍率４０００倍の走査電子顕微鏡写真である。
５…ＨＤＰ−ＣＶＤシステム、１０…真空チャンバ、１
２…真空ポンプ、１６…ガス供給リングマニホールド、
１８…ハウジング、２２…側壁、２３…排気ライン、２
４…天井電極、２６…コイル状アンテナ、３１…プロセ
ッサ、３２，３６，５０…ＲＦ発生器、３５…制御ライ
ン、４４…ペディスタル、１００…炭素ベース被膜。
２…真空ポンプ、１６…ガス供給リングマニホールド、
１８…ハウジング、２２…側壁、２３…排気ライン、２
４…天井電極、２６…コイル状アンテナ、３１…プロセ
ッサ、３２，３６，５０…ＲＦ発生器、３５…制御ライ
ン、４４…ペディスタル、１００…炭素ベース被膜。
Claims (32)
- 【請求項１】 基板を処理するための基板処理装置であ
って、 処理チャンバを画成し、少なくとも一部が炭素ベース被
膜で覆われている内面を有するハウジングと、 前記ハウジング内に配置された、処理中に前記基板を保
持する基板ホルダと、を備える基板処理装置。 - 【請求項２】 前記炭素ベース被膜はダイヤモンド被膜
を備える請求項１に記載の基板処理装置。 - 【請求項３】 前記ダイヤモンド被膜は約１ミクロン〜
約５０ミクロンの厚さである請求項２に記載の基板処理
装置。 - 【請求項４】 前記ダイヤモンド被膜は約２ミクロン〜
約５ミクロンの厚さである請求項２に記載の基板処理装
置。 - 【請求項５】 前記ハウジングは側壁を含み、前記内面
の一部が前記側壁の表面からなり、前記側壁の前記表面
は厚さが約１ミクロン〜約５０ミクロンのダイヤモンド
被膜を有する請求項１に記載の基板処理装置。 - 【請求項６】 前記ハウジングは天井電極を含み、前記
内面の一部が前記天井電極の表面からなり、前記天井電
極の前記表面は厚さが約１ミクロン〜約５０ミクロンの
ダイヤモンド被膜を有する請求項１に記載の基板処理装
置。 - 【請求項７】 前記炭素ベース被膜はダイヤモンド状炭
素被膜を備える請求項１に記載の基板処理装置。 - 【請求項８】 前記ダイヤモンド状炭素被膜の厚さは約
０．５ミクロン〜約５０ミクロンである請求項７に記載
の基板処理装置。 - 【請求項９】 前記ダイヤモンド状炭素ベース被膜の厚
さは約０．５ミクロン〜約２ミクロンである請求項７に
記載の基板処理装置。 - 【請求項１０】 前記炭素ベース被膜はインシチュプロ
セスを用いて堆積される請求項１に記載の基板処理装
置。 - 【請求項１１】 前記インシチュプロセスは処理要素に
よって制御される請求項１０に記載の基板処理装置。 - 【請求項１２】 前記インシチュプロセスは前記処理チ
ャンバから前記プロセスガスを排気し、 前記炭素ベース被膜を形成するための被膜用プロセスガ
スを導入し、 前記被膜用プロセスガスからプラズマを生成し、前記炭
素ベース被膜で前記処理チャンバの前記内面上を覆い、 前記処理チャンバから前記被膜用プロセスガスを排気す
る、ことからなる方法である請求項１１に記載の基板処
理装置。 - 【請求項１３】 前記炭素ベース被膜はダイヤモンド状
炭素ベース被膜を備える請求項１２に記載の基板処理装
置。 - 【請求項１４】 前記被膜用プロセスガスは水素とメタ
ンとを含有する請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記被膜用プロセスガスは水素９９％
とメタン１％の混合ガスを含有する請求項１２に記載の
方法。 - 【請求項１６】 ＲＦパワーが約３０００ワット〜約５
０００ワットで印加され、前記プラズマを生成する請求
項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記炭素ベース被膜は約２００℃〜約
２５０℃の温度で堆積される請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記炭素ベース被膜は約５トル〜約５
０トルの圧力で堆積される請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記ダイヤモンド状炭素ベース被膜の
厚さは約０．５ミクロン〜約２ミクロンである請求項１
３に記載の基板処理装置。 - 【請求項２０】 処理チャンバを画成する内面を有する
ハウジングを備える基板処理装置における、基板処理方
法であって、 前記内面の少なくとも一部分を炭素ベース被膜で覆う被
覆工程と、 前記工程の後、前記ハウジング内に位置する一つ以上の
基板を処理する処理工程と、を備える基板処理方法。 - 【請求項２１】 前記被覆工程と前記処理工程を繰り返
して行う請求項２０に記載の基板処理方法。 - 【請求項２２】 前記被覆工程は、 前記処理チャンバからプロセスガスを排気する工程と、 前記炭素ベース被膜を形成するための少なくとも一つの
被膜用プロセスガスを導入する工程と、 前記被膜用プロセスガスからプラズマを生成し、前記炭
素ベース被膜で前記処理チャンバの前記内面を覆う工程
と、 前記処理チャンバから前記被膜用プロセスガスを排気す
る工程と、を備える請求項２１に記載の基板処理方法。 - 【請求項２３】 前記処理工程は、 ｎ枚の基板を処理する第１工程と、 前記第１工程の後、クリーニング工程を実行して、前記
処理チャンバの前記内面をクリーニングする第２工程
と、 ｍ枚の基板を処理するまで、ｎ枚の基板を処理する前記
第１工程及び前記第２工程を繰り返して、クリーニング
工程を実行する工程と、を備える請求項２１に記載の基
板処理方法。 - 【請求項２４】 ｎは１〜１０の間である請求項２３に
記載の基板処理方法。 - 【請求項２５】 ｍはｎ以上で、１〜２０の間である請
求項２３に記載の基板処理方法。 - 【請求項２６】 ｎは１〜５の間であり、ｍはｎ以上で
１〜１０の間である請求項２３に記載の基板処理方法。 - 【請求項２７】 前記処理工程は、 ｎ枚の基板を処理する第１工程と、 前記第１工程の後、クリーニング工程を実施して、前記
処理チャンバの前記内面をクリーニングする第２工程
と、 前記第２工程の後、残っている炭素ベース被膜の厚さを
測定する第３工程と、 最小厚の炭素ベース被膜が残るまで、前記第１工程と、
前記第２工程と、前記第３工程とを繰り返す工程と、 を備える請求項２０に記載の基板処理方法。 - 【請求項２８】 前記最小厚は約０．１ミクロン〜約１
０ミクロンの間である請求項２６に記載の基板処理方
法。 - 【請求項２９】 前記最小厚は約０．５ミクロン〜約２
ミクロンの間である請求項２６に記載の基板処理方法。 - 【請求項３０】 処理チャンバを画成する内面を有する
ハウジングと、 前記ハウジング内に配置され、処理中に前記基板を保持
する基板ホルダと、 前記処理チャンバを排気する真空ポンプと、 前記ハウジング内に配置され、基板を保持するペディス
タルと、 少なくとも一つのプロセスガスと被膜用プロセスガスと
を前記処理チャンバに導入するガス分配システムと、 前記処理チャンバ内でプラズマを生成するプラズマ生成
システムと、 前記真空ポンプ、前記ガス分配システム及び前記プラズ
マ生成システムを制御するコントローラと、 コンピュータで読み取り可能な媒体を含み、前記コント
ローラに結合したメモリと、を備える基板処理装置であ
って、 前記メモリの前記媒体は、前記基板処理装置の動作を指
示する、コンピュータで読み取り可能なプログラムを有
しており、 前記コンピュータで読み取り可能なプログラムは、 ｉ）前記ガス分配システムを制御して、前記処理チャン
バから少なくとも一つの前記プロセスガスを排気するた
めの第１のコンピュータ指令と、 ii）前記ガス分配システムを制御して、前記炭素ベース
被膜を形成するための被膜用プロセスガスを導入するた
めの第２のコンピュータ指令と、 iii)前記プラズマ生成システムを制御して、前記被膜用
プロセスガスからプラズマを生成し、前記炭素ベース被
膜を前記処理チャンバの前記内面上に堆積するための第
３のコンピュータ指令と、 iV）前記ガス分配システムを制御して、前記処理チャン
バから前記被膜用プロセスガスを排気するための第４の
コンピュータ指令と、 を含んでいる、基板処理装置。 - 【請求項３１】 前記炭素ベース被膜はダイヤモンド被
膜を備える請求項３０に記載の基板処理装置。 - 【請求項３２】 前記炭素ベース被膜はダイヤモンド状
炭素被膜を備える請求項３０に記載の基板処理装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| US08/664948 | 1996-06-14 |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH1096082A true JPH1096082A (ja) | 1998-04-14 |
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ID=24668106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5952060A (ja) |
| JP (1) | JPH1096082A (ja) |
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