JPS6233773A - プラズマ増強化学蒸着のためのプラズマ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は物品のプラズマ処理とくにプラズマ増強化学蒸
着（ＣＶＤ）に関する。

（従来の技術） 種々のエツチングプロセスにプラズマ反応装置を用いる
ことは周知である。また、半導体ウェーハにたとえば導
電層または絶縁層を被着するのにプラズマ反応装置を用
いることもしばしば利用される訳ではないが知られてい
る。平面的プラズマ反応装置の利点はたとえば米国特許
第４．２２３．０４８号で周知であるが、これにはいく
つかの問題がある。この方法に固有の問題もいくつかあ
る。

（発明が解決しようとする問題点） たとえば、シラン（Ｓ　ｉ　Ｈ４）は最低温度に達する
とシリコンをどこにでも被着する。汚れの問題は明らか
である。４塩化ケイ素（ＳｉＣ１４＞はそれ自身ではシ
リコンを被着せず、より高い最低被着温度を有している
。中間化合物たとえばジクロロシラン（ＳｉＨ２ＣＩ２
）は中間の特性を有している。こうして、プロセス製造
過程の間にガスを交換したり混合したりする問題に直面
するが、それでも−貫した結果を得ようとする。

問題の第２の原因はある意味では半導体産業に内在する
ものである。均一性、処理量、被着率などの良好な結果
に対する一定の要求が必る。しかし、たとえば均一性、
被着率の両方を改良することは容易ではない。また、不
均一にはいくつかの種類がある。第１はウェーハ自身に
関するものである。第２は所定バッチにおけるウェーハ
間の不均一であり、第３はバッチ間の均一性に関する。

単一ウェーハプラズマ反応装置では、ウェーハは１枚ず
つ処理されるから、上記の後者２つは同じである。明ら
かに、１つのパラメータを改良することはさほど困難で
はないが、全部を改良することは非常に難しい。

ざらに別の問題は自動化が普及したことである。

周知のように、真空中で一時に複数のウェーハを処理す
ることが強く要請される。したがって、真空負荷ロック
および真空輸送がしばしば用いられている。これによっ
て、ウェーハ輸送の増大した速度により合致するように
高速、たとえば高被着速度でウェーハを処理しようとす
る。したがって、製造過程が改良されると同時に、それ
が行なわれるチャンバも同様に真空負荷ロックおよび輸
送と両立するものでなければならない。

したがって、本発明の目的は改良されたプラズマ被＠装
置を提供することである。

本発明の他の目的は、７．６２〜２５．４ｃｍ（３〜１
０インチ）のウェーハ直径に転用できる自動化真空負荷
ロックにおいて単一ウェーハ被着に対して被着率と均一
性の両方が改良される改良されたプラズマ被着方法を提
供することでおる。

本発明のざらに他の目的は半導体ウェーハを加熱する改
良された手段を提供することである。

本発明のざらに他の目的は被着チャンバ内のガス流を制
御する改良された手段を提供することである。

本発明のさらに他の目的は被着装置用の改良された温度
検知手段を提供することでおる。

本発明のざらに他の目的はウェーハを放射加熱する改良
された制御手段を提供することである。

本発明のざらに他の目的は真空輸送装置と両立できるプ
ロセスチャンバを提供することでおる。

（問題点を解決するための手段およびその作用）前記目
的はプラズマ反応装置がチャンバを有し、そのチャンバ
はそれをアンチチャンバと反応チャンバに分割するよう
に配置された環状バッフルを有している本発明において
達成される。反応チャンバの周辺には気体供給、排出ボ
ートが配置されている。気体供給ポートは内側に放射状
に突出しているエキステンダを有している。環状壁はバ
ッフルから反応チャンバに延びている。エキステンダは
環状壁を貫通しそれによって支えられている。

バッフルはチャンバの周辺から空隙によって分離されて
いる。バッフルは中央孔を有している。気体はアンチチ
ャンバと反応チャンバの間で上記空隙と中央孔を通って
循環できる。

ウェーハはヒータ装置が取付けられる石英窓に保持され
ている。ヒータは導電性部材に弾力的にマウントされて
いるがその導電性部材から電気的には絶縁されているラ
ンプを有している。

温度検知手段はウェーハからランプの反対側で導電性部
材にマウントされている。

プロセスはプラズマが被着を妨げるという発見に基づい
ている。本発明によれば、プラズマは全被着サイクル以
下で点孤される。

プロセスでは、ウェーハはランプに全電力を与えること
によって所定の温度に上げられる。温度センサおよび関
連回路によって検出される所定の温度で、ランプへの電
力はウェーハの温度を維持するのに十分な量に減少され
る。被着気体がチャンバに供給され、プラズマが点孤さ
れる。プラズマは終了するが、被着は続く。一定時間俊
、被着ガスは停止し、ランプはターンオフされる。つ工
−ハが次に冷却され、除去される。

本発明のより完全な理解は添付図面に関連した次の詳細
な説明によって得ることができるであろう。

（実施例） 第１図はプラズマ増強化学蒸着用の反応チャンバの好適
実施例を示す。本発明により、バッフルによって分離さ
れた２つのチャンバが備えられ、半導体ウェーハを含ん
だ一方の反応器チャンバはプラズマが発生する他方のア
ンチチャンバからつ工−ハの直径より小さい開口によっ
て分離されている。

とくに、反応器１０は適当な手段（図示せず）によって
絶縁性部材１２に取付けられた上部電極１１を有してい
る。絶縁性部材１２は、各主表面にＯリングのような適
当な封入部材を受けるみぞを有する環状リングを備えて
いるのが望ましい。

絶縁性部材１２はこれもまた環状リングを備えているの
が望ましい導電性部材１３に機械的に接続される。導電
性部材１３は後で説明するガス供給、排出管、およびそ
れ自体は当業者に周知の適当な冷却手段を有している。

部材１２おにび１３は反応器の側壁を形成するが同じ厚
さである必要はない。１０．１６ｒｉ（４インチ）直径
のウェーハ上に被着をなす反応器での典型的な厚さは絶
縁性部材１２に対して１．２７ｃｍ（０，５インチ）、
導電性部材１３に対して１−．２７ｃｍ（０，５インチ
）である。これらの各部材の中央孔は典型的には１０．
１６ｃｍ（４インチ〉直径のウェーハに対して１５．２
４ｒｍ（６インチ）であるがこれらは同じでおる必要は
ない。

導電性部材１３によって画定された空間内には、大体平
らな部分２と環状壁部３を有するバッフル装置１４があ
る。平面部２は導電性部材１３から所定の距離４、たと
えば０．２５４ｃｍ　（１００ミル）、だけ離れている
。４インチ（１０，１６ｃｍ）ウェーハ上に層被着をな
すシステムでは、壁３は導電性部材１３から所定の距離
、たとえば３００ミル（０，７６２ｃｍ＞だけ離れてい
る。ここに示した以外の寸法でも、環状壁３の高さはチ
ャンバの寸法および形状によって変わる。４インチ（１
０，１６ｃｍ）ウェーハに層被着をなすチャンバでは０
．５インチ（１，２７ｃｍ）の高さが適当であることが
判明している。

導電性部材１３は複数個のガス供給、排出ポート（詳細
は第３図）を有している・ガス供給ポートに第１図に示
されたエキステンダ１５のようなエキステンダが接続さ
れている。エキステンダ１５は導電性部材１３に接続さ
れ、壁３の適当な大きざの穴を貫通する。バッフル１４
の平面部２はたとえば３インチ（７，６２ｃｍ＞の直径
でほぼ中央に位置している孔１７を有している。こうし
て、反応器１０はアンチチャンバ１６とウェーハ１９を
含んだ反応器チャンバ１８を備えることになる。これら
のチＡνンバは開孔１７およびバッフル１４の周囲の間
隙４を介して連絡する。

ウェーハ１９は、フレーム２２によって適所に保持され
好ましくは石英で形成された半熱伝導性または熱伝導性
の絶縁性部材２１の上に載っている。絶縁性部材２１は
ウェーハ１９のまわりのチャンバ１８を閉じるものであ
る。部材２１はまた窓を備えることができ、そこを通し
てウェーハを放射加熱できる。

反応器１０の放射加熱部はカップ状の導電性部材２３に
マウントされた複数個のランプ２４゜２５．２６を備え
ている。この導電性部材２３はこれらのランプを囲み、
冷却ガスまたは空気の供給、排出用の適当な通路を有し
ている。ランプ２４〜２６は、ＡＮＳ　Ｉ型ＤＸＷ、１
２０Ｖ１０００Ｗランプのような赤外線放射が多いハロ
ゲンランプが望ましい。本発明の好適実施例では、図示
されてはいないけれどもランプ２５と対向し、チャンバ
の中心のまわりの他のランプとほぼ対称関係になった第
４のランプが備えられる。ランプ２４〜２６は角度ブラ
ケット３１によって弾力的にマウントされ、導電性ボル
ト３３によって絶縁性フィードスル一部材３２に取付け
られる。カップ２３は赤外線放射の反射を増大させるた
めに金メッキされているのがよい。

こうして、ランプは導電性部材３３に固定的に取付けら
れるがそれでもなお弾力的にマウントされるので、ラン
プがターンオンされたときに受ける大きな膨張の間に、
ランプに対する信頼性の高い接触がそのランプに圧縮力
を加えなくても形成される。絶縁性フィードスルー３２
はランプに加えられた電力をカップ２３から絶縁するも
のである。

ウェーハ１９の質量をシミュレートする予め定められた
質量の小さな円板上にマウントされた熱電対３９はカッ
プ２３内にマウントされているがそこからは熱絶縁され
ている。典型的なプロセスの実施の間にシリコンウェー
ハは約４００°Ｃの温度に加熱され、その温度に保たれ
なければならない。この温度を直接にモニタし制御する
ことは、反応ガスが存在すること、高周波の電界、良好
な真空シールを維持する必要があることなどのために非
常に難しい。本発明によれば、所定質重の円板上に配置
された熱電対３９はウェーハの加熱をシミュレートし、
ウェーハの温度をモニタし制御する比較的簡単な手段を
与える。

第２図は本発明による温度センサの構造を詳細に示す。

熱電対３９はたとえば陽極酸化処理されたアルミニウム
、セラミックまたはグラフフィトでできた円板４０に取
付けられる。円板４０は一般的にいって低反射率低比熱
′ｖｉ利なら何でもよい。

円板４０は複数個のピン、たとえばピン４９、によって
取付は部品４８から熱絶縁され、そのピン上への円板の
配置を容易にするようにくぼませである。円板４０はラ
ンプ用の冷却空気からその円板４０を隔離する熱伝導性
の管４８ａによって囲まれている。管４８ａは窓２１の
方へ延びるがそれには接触しない。管４８ｂが取付は部
品４８のほぼ中央に配置され、冷却空気を円板４０に運
ぶ。

この空気は継続して供給されず、「リセット空気」と呼
ばれ、ランプ冷却用の空気から区別される。

すなわち、リセット空気は円板４０を基準温度にもって
いくのに用いられる。基準温度に達すると、プロセスサ
イクルが開始することができ、それが開始すると、円板
４０の温度が上昇できるようにリセット空気が止められ
る。

熱伝導性の管４８ａは石英でできているのがよく、管４
８ｂはステンレス鋼でできているのがよい。都合がよい
ことには、管４８ｂは熱電対３９に対するリード線への
接続および円板４０にバネ負荷を与えてそれをピン４９
に対して適所に保持する手段を提供する。また、熱電対
の選択は円板４０の温度範囲による。典型的な材料はク
ロメル−アルメル（ｃｈｒｏｍｅｌ−ａｌｕｍｅｌ）ヤ
プラチナープラチナー０ジウム（ｐｌａｔｉｎｕｍ−ｐ
ｌａｔｉｎｕｍ／ｒｈｏｄｉｕｍ）合金である。

本発明により、上部電極１１はＲＦ電源５、たとえば１
３．５６ＭＨｚで最大数百ワットの電源に接続される。

他の周波数および電力範囲も用いることができることは
プラズマ被着技術の当業者には理解できるであろう。導
電性部材１３は接地されているのがよく、それによって
プラズマ放電が供給ラインまたは排出ラインに入る傾向
が抑えられる。

第３図は本発明によるバッフルエキステンダの一部を示
す。すなわち、導電性部材１３はそれに取付けられ、バ
ッフル１４の壁３の適当な穴を貫通するエキステンダ］
５を有する。穴４２および４３のような複数個の穴が壁
３のまわりにほぼ一定間隔で協えられチャンバ内のガス
の分布が相対的に均一になるようにする。同様に、排出
ポート４５．４６等は導電性部材１３の内面のまわりに
均−に分布しているのが望ましい。エキステンダ１５お
よびその他のエキステンダは中空管であって、それは密
封端および、ウェーハ１９から離れたチャンバ１８およ
び開口１７内のガスを逃がすための上部の穴４１を有し
ている。これによってガスの混合が改良され、したがっ
てウェーハ１９上の被着も改良される。

第４図に示すように、エキステンダは全部同じ長さでは
なく、長さを変えて被着の均一性を改良する。第４図に
示すように、２つの隣り合ったエキステンダは同じ長さ
ではなく、バッフル１４の壁３から内側へ放射状に延び
いくつかの対のうちの１つの対を形成している。第４図
にはこの特定のパターンをもつものとして図示したが、
他の種々の形状も用いることができることは当業者に理
解できるであろう。たとえば、３本の異なった長さのエ
キステンダを用いることもできるであろうし、２本の異
なった長さのエキステンダを４本−組にして左右対称に
配列することもできるであろう。

第５図に示すように、本発明の反応器はウェーハの自動
処理のための種々のウェーハ輸送システムを収容するた
めに反転することができる。これを実現するために、反
応器の一部は輸送に対する余裕を与えるように可動にな
っている。すなわち、反応器は固定され、チャンバの上
部となるランプハウジング６０で分離されている。チャ
ンバの残りは、ウェーハがたとえば輸送機構（図示せず
）からのへらによって挿入できるように降下される。

第５図の反応器は、いくつかは簡単の便宜上除かれては
いるが第１図に示したすべての要素を含んでいる。第１
図と第５図の主な違いはタイン（歯）６７．６８を用い
てウェーハ１９をランプハウジング６０の窓に対して保
持していることである。

タインの実際の数は重要ではない、もっともウェーハを
保持するには最低３個は必要であるが。

反応器チャンバおよびアンチチャンバが点線のように降
下されるとき、タイン６７．６８は封入面の上で上方へ
広がっているから、ウェーハは輸送機構で配置または回
収できる。チャンバが上昇されると、ウェーハ１９は窓
に対して強固に保持されるのでウェーハの下側で被着が
生じる。タインはチャンバの壁にマウントされた片持ち
ばりで、信頼できるウェーハ転送を保証するに充分遠い
ところまでのみウェーハ１９の縁へ広がる。

本発明によるプラズマ反応器の動作は加熱およびプラズ
マ放電時間が図示されている第６図を参照することによ
って理解できるであろう。被着サイクルの間に、ウェー
ハ１９は曲線５５によって示されるように所定の温度ま
で加熱される。その温度、たとえば約４００℃に達する
と、ランプ２４〜２６に印加される電力はウェーハ１９
を比較的一定の温度に維持するために減少される。この
時間の間にグロー放電がアンチチャンバ内で点弧され、
ウェーハ１９に接触し被着サイクルを開始させる反応性
種を与える。プラズマ放電は被着を開始、凝集させる（
ｎｕｃｌｅａｔｅ）のに必要に思われるが２珪化タング
ステンの被着の継続には有害であることがわかっている
。本発明によりグロー放電は第６図において斜線領域５
９で示された所定時間後終了させる。しかし、被着プロ
セスはウェーハ１９が反応ガスの解離温度を越えた温度
に維持されるので継続する。ざらに、１つには被着層の
所望の厚さによって決定される一定時間経過後、ランプ
２４〜２６への印加電力はゼロに減少され、ウェーハ１
９は曲線５８によって示されるよう冷却できるようにな
る。

ウェーハの温度の制御は本発明によれば所定の最低温度
を越えた適当な被着温度を選ぶことによって重要性は減
少する。第７図に示すように所定プロセスの被着率は温
度に依存する。この温度依存性はアレｍ：ウスプロット
に従う、すなわち、被着はｅ（自然対数の底）の絶対温
度の負の逆数乗に比例することがわかっている。この曲
線の傾きはこの反応の見かけの活性化エネルギに比例す
る。この曲線は線６１のような比較的なだらかな傾きを
もった第１の線と線６２のようなかなり急な傾きをもっ
た第２の線によって一般化できる。

本発明においては、ウェーハ１９の温度は第７図に示さ
れた温度ＴＣ以上の温度に維持され、そこでは被着率が
温度変化とともに除々に変化する。

こうして、最低の被＠温度を越えているかぎり、膜厚制
御のためには温度制御は重要ではめるが決定的ではない
システムが得られる。

ウェーハの温度の制御は第６図および第７図のように素
朴なものではない。第８図は上の曲線でウェーハ１９の
温度および下の曲線で熱電対３９の温度を示す。本発明
によるプロセスは第１図、第６図および第７図を一緒に
参照することによって最もよく理解できるであろう。

熱および温度は熱力学的には別々のものであるから、本
発明において最大精度はウェーハ１９とセンサ３９が既
知の温度でプロセスサイクルを始めたときに得られる。

ウェーハ１９は通常、室温２０℃にある。センサ３９は
前述したとおりセット空気の付加により所定の温度にさ
れる。この温度に達すると、初期の低電力がランプ２４
〜２６に印加され、ランプフィラメントを暖め、流入（
ｉ口ｒｕｓｈ）電流を最小にする。短時間、たとえば２
秒、経過後、全電力がランプ２４〜２６に印加されウェ
ーハ１９を被着温度まで上げる。これは第６図の曲線５
５おにび第８図の曲線６３．７３によって示される。

ウェーハ１つおよび円板４０は、その赤外線エネルギが
石英窓２１によってウェーハ１９に伝達されるランプ２
４〜２６によって共に放射加熱される。ウェーハ１９は
入射エネルギの大部分を吸収し、温度が上昇する。円板
４０も同様である。

所定のウェーハ温度、たとえば３９０〜４００℃、に達
すると、ランプ２４〜２６に印加される電力はウェーハ
１９の温度を維持するに十分な所定の低レベルまで減少
される。

第８図に示されるように、熱電対３９の温度は曲線６４
に示されるように急に低下し曲線６５で示される低温度
で安定する。円板の温度は放射冷却のため、またある程
度は通路３５を流れる空気またはガスによるランプ２４
〜２６の冷却のために低下する。窓２１の他方側にある
ウェーハ１９の温度は曲線７５で示されるほぼ一定のレ
ベルに維持される。第８図に示された曲線のデータはつ
工−ハの温度がセンサ３９の較正の間に複数個のプロー
ブによって直接に測定される実際の実験において得られ
た。

第８図において上の曲線によって示される温度と下の曲
線によって示される温度の比はいくつかのファクタに依
存する。これらの中には実施されているプロセスそのも
のだけでなく、円板４０の位置、質量、反射率および比
熱などがある。円板４０の材料を適当に選ぶことによっ
て、曲線６３゜６４によって形成されるピークを除いた
り、曲線６５のレベルを上げることができる。

ウェーハ１９に対して円板４０の温度を上昇させること
は温度制御を改良する理論的な効果がある。たとえば、
第８図に示されるように、円板温度（曲線６５）に５℃
の誤差があると、ウェーハ温度（曲線７５）に１０℃ま
たは１２℃の誤差が生じることになろう。円板温度がウ
ェーハ温度より高ければ、誤差は減少するであろう。円
板４０としてグラファイトを用いれば円板の温度はプロ
セスサイクルの間にアルミニウム円板の場合よりもずつ
と高くなり、またウェーハの温度よりも高くさえなる。

しかし、熱電対材料も高温度に耐え得るがクロメル−ア
ルメルより小さい抵抗温度係数をもつ材料たとえばプラ
チナ−ロジウム／プラチナ合金に変更する必要がある。

したがって、改良効果は期待するほど大きくはない。

反応ガスたとえば２塩化シランが導電性部材１３および
エキステンダ１５を介して反応器チャンバ１８に供給さ
れる。そのガスはまたプラズマ放電が開始されるアンチ
チャンバ１６を循環する。

供給ガスはガス状生成物とともに壁３の外側に配置され
た導電性部材１３のポートを介して排出される。したが
って、チャンバ内のガスの流れは大まかにいうと中央部
から周辺部への放射状の流れとみることができる。周知
のように、２塩化シランは加熱ウェーハ１９が存在する
とき解離してその上にシリコンを被着させる。プラズマ
放電はシリコンの被着を開始させるものである。

中央領域から周辺へのガス流が存在するだけでなく電界
線も存在する。一般に、電界は上部電極１１から導電性
部材１３へ発散する。この発散によって薄いゲート酸化
物のような高感度素子の放射損傷が減少する。電界およ
びガスの発散にもかかわらず、良好な均一性が得られる
。これはガス分イｆｉの調整およびチャンバが小ざいこ
と、すなわち４インチ（１０，１６ｃｍ＞ウェーハに約
１７２リツトルの容積、に基づくものと思われる。典型
的な単一ウェーハプラズマ反応器は５〜７リツトルの容
積を有している。アンチチャンバからウェーハへ移動す
るイオンは本発明のチャンバでは遠くまで行く必要がな
い。

第９図はウェーハから窓によって分離された温度検知装
置がウェーハの温度を示す信号を発生する回路を図示す
る。交換器はその信号をディジタル形式に変換し、ラン
プに接続された制ｔａｐ装置はそのディジタル信号によ
ってランプから放散される電力を調整する。

ウェーハの温度は前述したように熱電対３９および円板
４０によってシミュレートされる。熱電対３９はそれに
対する適当な増幅、線形化特性を与える演算増幅器８１
に接続される。演算増幅器８１はスレッショルド検知増
幅器８２および８３に接続される。増幅器８２および８
３は少なくとも何らかのヒステリシスを有しているのが
よく、それによって雑音がランプの間欠的な付勢を生じ
させるのを防ぐ。比較器８２はまたポテンショメータ８
４によって示された可変電圧源に接続される。同様に、
比較器８３はポテンショメータ８５として第９図に示さ
れた可変電圧源に接続された別の入力を有している。ポ
テンショメータ８４および８５はそれぞれ比較器８２お
よび８３によって検知されるスレッショルドを設定する
。

動作の際、比較器８２および８３は入力の電圧レベルを
比較し、どの入力が大きな電圧をもっているかを示す出
力を発生する。こうして、熱電対３９によって検知され
た温度の２進表示が得られる。この２進表示は、第９図
に示されたＣＰＵ９１を有する適当なマイクロプロセッ
サの入力に与えられる。ＣＰＵ９１はデータバス９２・
とじて示された出力を有し、その出力はＣＰＵ９１と制
御回路９４の間の必要な隔離を与えるインタフェース回
路９３に接続される。インタフェース回路９３は、ＡＣ
Ｎ力線のゼロ交差と同期する制御回路９４に信号を与え
るゼロ交差検波器を有している。こうして、供給電力の
半サイクルの同期スイッチングによってランプの電力が
制御でき、電力線のゼロ交差に関してターンオン点を取
ることができる。制御回路９４は適当な電源９５からラ
ンプ１０１および１０３へ高電圧、高電流を切換えるた
めのシリコン制御整流器（ＳＣＲ）のような装置を含む
。

第９図に示した要素に対応する電気部品はそれ自体は当
業者に公知のもので、しばしば単一の半導体素子でよい
。

動作においては、スイッチングスレッショルド（しきい
値）はポテンショメータ８４および８５によって設定さ
れる。熱雷対３９からの出力は増幅器８１によって増幅
され、線形化され、比較器８２および８３の他の入力に
与えられる。プロセスの初期用の間に、熱電対３９はポ
テンショメータ８４によって表示される所定の初期温度
に冷却される。この温度に達すると、比較器８２からの
出力は状態を変化させ、その状態の変化はＣＰＵ９１に
よって検知される。その際、ＣＰＵ９１はインタフェー
ス回路９３を介して制御回路９４に信号を与え、ランプ
１０１および１０３を所定の量だけターンオンする。

一定時間経過後、ＣＰＵ９１は制御回路９４にランプ１
０１＃にび１０３に全電力を与えるよう指示する。その
間に、熱電対３９の温度はＣＰＵ９１へ温度設定点を与
える比較器８２おにび８３によって連続的にモニタされ
る。ＣＰＵ９１が所定の被着温度が１ｑられたことを示
す信号を比較器８３から受けると、ＣＰＵ９１は制御回
路９４に減少された量の電力をランプ１０１および１０
３に与えるよう指示する。ＣＰｔＪ９１への他の入力（
図示せず）はそれのタイミングたとえばプロセスサイク
ルの継続時間を制御する。プロセスサイクルが終了する
と、ＣＰｔ、１９１は制御回路９４にランプ１０１．１
よび１０３からの電力を除去するように指示し、それに
よってウェーハ１９が冷却できるようになる。冷却相の
間に、不活性ガスがチャンバ１６および１８に供給され
、ウェーハ１９の冷却効果を高める。次に、チャンバ１
６および１８はウェーハ１９を除去できるように大気圧
に戻される。

本発明の特定の例として、アモルファスシリコンが２塩
化シランから１分間０．０９ミクロンの速度、２００ミ
リトールの圧力、９２３ＣＣＭの流量、温度５００℃、
１５０Ｗの供給ＲＦ電力で６０秒間被着された。被着脱
は９００オングストロームの厚さ、無限大の抵抗および
上２゜５％のウェーハ横断均一性を有していた。

本発明の第２の特定例は、１分間に２０００オングスト
ロームの速度、１５０ミリトールの圧力、２塩化シラン
の５０ＳＣＣＭ、６フツ化タングステンの２．８３ＣＣ
Ｍの流れ、４５０℃の温度で２塩化シランと６フツ化タ
ングステンの混合物から２珪化タングステンを被着する
ものである。被着脱は６０秒で２０００オングストロー
ムの厚さ、３００μΩｃｍの被着抵抗率、５５００オン
グストロームで５０％の反射率および±５％の厚さ均一
性を有していた。プラズマは約１５秒後に終了した。す
なわち、プラズマは２珪化タングステンの層を形成また
は凝集するのに用いるにすぎない。

（発明の効果） こうして、本発明によって種々の物質の化学蒸着用の大
きく改良されたプラズマ反応器が提供される。ウェーハ
は効率的に放飼加熱され、ウェーハの温度をシミュレー
トして被着制御をなす。温度、ガス均一性の制御および
反応器の内部バッフルによって被着層の均一性が確保さ
れる。また、高速の被着が得られる。

これで本発明の説明を終了するが、当業者には本発明の
精神および範囲内で種々の修正がなされ得ることは明ら
かであろう。たとえば、反応器１０は導電性部材用のス
テンレス鋼、おにび絶縁性部材用の石英を含むのが望ま
しいが、インコネル、グラファイトまたはセラミックの
ような他の材料も用いることができる。プログラム可能
な論理を用いているので、他の特徴も得られる。たとえ
ば、フィラメント連続性のテストを容易にすることがで
きる。このテストが失敗すれば被着が不均一となるから
プロセスが終了することになる。

維持電力レベルは前もってプログラム可能であるが、別
のスレッショルドセンサを加え、温度をフィードバック
ループ内でＣＰＵ９１で動的に制御できる。単一の制御
回路に並列に接続されるように図示されているが、各ラ
ンプはそれの大電力消費のためそれ自身の制御回路を要
求してもよいということが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による被着チャンバを示す部分的断面図
、第２図は本発明による温度センサの一部を示す部分的
断面図、第３図は本発明によるバッフルおよびエキステ
ンダの一部を示す斜視図、第４図は本発明によるエキス
テンダの方位を示す説明図、第５図は本発明による被着
チャンバの別の実施例を示す部分的断面図、第６図は本
発明による被着プロセスを示す説明図、第７図は本発明
において用いられるガス被着特性を示すグラフ、第８図
は本発明による温度検知を示すグラフ、第９図は本発明
による制御回路を示すブロック回路図である。 ２・・・平面部、　３・・・環状壁部、　１０・・・反
応器、１２・・・絶縁性部材、　１３・・・導電性部材
、１４・・・バッフル、　１５・・・エキステンダ、１
６．１８・・・チャンバ、　１９・・・ウェーハ、２４
．２５・・・ランプ、　３９・・・熱電対。 特許出願人　スペクトラム・シーヴイデイー・インコー
ホレーテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の容積を封入する装置とその容積を２つのチャ
   ンバに分割するバッフル装置を有するプラズマ増強化学
   蒸着装置であつて、 前記チャンバの内の第１のチャンバに結合され、その中
   にプラズマを発生するためのＲＦ装置であつて、前記チ
   ャンバの内の第２のチャンバはその上で被着物がそのプ
   ラズマとの接触から形成される物品を含むようになつて
   いるもの、およびその物品を放射エネルギによって直接
   に加熱する加熱装置、 を具備し、前記封入装置は前記加熱装置から前記第２の
   チャンバの内部への伝導路を与える窓装置を含み、前記
   加熱装置は前記窓装置の外にあることを特徴とする前記
   プラズマ増強化学蒸着装置。 ２、前記封入装置は、 第１の導電性部材、 所定の厚さをもったほぼ平面の非導電性部材、および 所定の厚さをもった第２の導電性部材、 を含み、 前記第２の導電性部材および前記非導電性部材は各々、
   前記容積を画定する中空の中央部を有し、前記バッフル
   装置は前記非導電性部材と前記第２の部材が出会う面内
   またはその近くに配置され、前記バッフル装置は気体が
   それを通して一方のチャンバから他方のチャンバへ流れ
   ることのできる中央孔を有している特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。 ３、前記バッフルは前記容積を前記物品が配置される反
   応チャンバとアンチチャンバに分割し、前記バッフルは
   前記バッフルから前記反応チャンバに延びポンピング部
   のガス流に対する効果を均質化する壁装置をさらに含む
   特許請求の範囲第２項に記載の装置。