JP2002511529A - 薄膜蒸着システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 化学蒸着用の装置は、蒸発室内に置かれた蒸発器に前駆物質を分配する分配器を備える。輸送導管が蒸発室とプロセス室とを連結する。輸送導管を通る前駆物質の流量を測定するために、流量計が輸送導管内に置かれる。測定された流量に応答して前駆物質の流量を制御するために、流量制御器が同様に輸送導管内に置かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】

本願は、１９９８年４月１４日付け米国出願０９／０６０００７号の一部継続
出願であり、その全文は参考文献としてここに組み入れられる。

【０００２】

【発明の背景】

化学蒸着法（ＣＶＤ）は、典型的に、液体又は固体の前駆物質から蒸気を作り
そして蒸気が薄膜を形成するように作用する加熱された基板の表面にこの蒸気を
送ることにより基板に薄膜を形成するプロセスである。化学蒸着法のシステムは
半導体の製作のような用途に使用され、この場合はＣＶＤは、半導体、誘電体の
薄膜及び金属層を形成するために使用される。ＣＶＤを実行するためにバブラー
ベース（ｂｕｂｂｌｅｒ−ｂａｓｅｄ）システム、液体流量制御システム及び直
接液体噴射システムを含んだ３種類のシステムが通常使用される。

【０００３】 バブラーベースシステム、又は「バブラー」は、本質的に、加熱された液体前
駆物質を通るガスの流れを気泡にする。液体前駆物質中をガスの流れが通過する
とき、液体前駆物質からの蒸気がガス流の中に吸収される。この混合ガスがプロ
セス室に送られ、そこでガスは加熱された基板の表面上に作用する。バブラーは
、典型的に、液体前駆物質をある一定温度に加熱する。時間が余計にかかると、
時には、一定の加熱が前駆物質を分解させてこれをＣＶＤで使えなくさせること
がある。分解を最小にさせるために、バブラーは、典型的に、液体前駆物質の蒸
気圧が最適である温度より低い温度に維持される。

【０００４】 液体流量制御システムは、典型的に基板の近くに置かれた蒸発器に前駆物質を
液相で送ろうとする。前駆物質は蒸気にされ、次いで、これを加熱された基板に
送るキャリヤーガス内に混入される。蒸発器への液体前駆物質の流量を測定し制
御するために、液体の制御に適した熱質量流量制御器が使用される。

【０００５】 液体流量制御器には、幾つかの欠点がある。第１に、液体流用制御器は、液体
前駆物質中の粒子及び溶解されたガスに対して極めて敏感である。第２に、液体
流量制御器は、液体前駆物質の温度にも敏感である。第３に、液体流量制御器は
、典型的に、液体前駆物質の蒸発を助けるためにガスを使用し、これにより固体
粒子及びエーロゾルを作りその結果としてプロセスシステムにおける高いガス負
荷を作る可能性を大きくする。第４に、大多数の液体流量制御器は４０℃以上の
温度では運転できず、この温度以下ではタンタルペンタエトキシド（ＴＡＥＴＯ
）のようなある種の前駆物質液は粘度が大きい。この敏感性のため、液体流量制
御器はフルスケール流量の約１％の精度及び再現性である。更に、ＴＡＥＴＯ又
は別の複数の前駆物質のいずれかで濡らされた液体流量制御器が空気に暴露され
たときは、一般に前駆物質が反応して液体流量制御器を破損させる可能性のある
固体を作るであろう。

【０００６】 液体ポンプ式のシステムは、典型的に、加熱された基板の近くの蒸発位置に液
体前駆物質を圧送する。液体ポンプ式システムは、一般に２種の主な形式のいず
れかである。一方の形式は、高圧液体ポンプのある管路内の液体流量計を使用す
る。他方の形式は、高精密、高圧軽量ポンプを使用する。これらシステムは両者
とも、液体の中の粒子に対して極めて敏感である。液体流量計に基づくシステム
は、液体中に溶解されたガスにも敏感である。いずれも要件を満足させるには極
めて複雑であり、かつ高温を許容できない（最高５０℃）。計量ポンプを有する
システムは高粘度液体の蒸発が困難である。最後に、両者とも、それらの極端な
複雑さと大きな寸法のため、製造環境における実行は一般に困難である。

【０００７】 現存のＣＶＤ装置の設計は、一般に高いプロセス圧力に対して最適化されてい
る。最近まで、ＣＶＤ前駆物質は、室温において一般に比較的高い蒸気圧力の物
質か又は事実上、加圧されたガスのいずれかであったため、高いプロセス圧力の
使用が最も好ましかった。その例には、テトラエチルオキシシリケート（ＴＥＯ
Ｓ）、ＴｉＣｌ₄、シラン、及びタングステンヘキサフルオライドなどが含まれ
る。これらの物質は高い蒸気圧力を有し、従って容易に輸送できるために選定さ
れた。プロセス圧力は、一般に、これら材料の各の安定蒸気圧力範囲内であろう
。

【０００８】

【本発明の開示】

本発明は、多種の応用のための材料と構造の製作のための化学蒸着のシステム
及び方法に関する。システムは、半導体工業の諸装置の製作によく適し、かつ薄
膜の蒸着と処理とを含んだその他の用途にも使用することができる。

【０００９】 誘電体層、金属化層、並びにシリコン、ゲルマニウム、ＩＩ−ＶＩ及びＩＩＩ
−Ｖ材料を含んだエピタキシアル成長の半導体薄膜の製造に加えて、本システム
は、反射防止コーティング又は光学フィルターを含む積層誘電体構造、ダイヤモ
ンド薄膜のような光学用薄膜、或いは多チップモジュール又はオプトエレクトロ
ニクス装置用の合成構造の精密な製造にも使用できる。

【００１０】 伝統的なＣＶＤ材料の薄膜と対照的に、別の薄膜は、低い蒸気圧を有しかつ適
切な蒸気圧を達成するように加熱されたときにその材料の分解温度に近いことの
多い新しい材料を必要とする。本質的に低い蒸気圧及び低い熱分解温度の両者を
有する幾つかの前駆物質が、酸化タンタル、窒化タンタル、窒化チタン、銅、及
びアルミニウムの薄膜の蒸着に対する最良の選択と考えられる 本発明の装置は、蒸発室内に置かれた蒸発器及び蒸発器に前駆物質を分配する
ために置かれた分配器を備える。輸送導管が、蒸発室及び化学薬蒸気が基板上に
蒸着されるプロセス室を連結する。輸送導管を通る蒸気流量を測定するために流
量計が置かれ、輸送導管を通る蒸気流量を制御するために流量制御器が置かれる
。流量計と流量制御器との両者は、測定された蒸気流量に応じて輸送導管を通る
蒸気流量を支配するために流量制御器を制御するようにプログラムされたプロセ
ッサーと通信可能に組み合わせられる。

【００１１】 好ましい実施例においては、流量計は、１対の開口端部を有する管を備え、こ
れが層流部材として作用する。流量計は、更に、層流部材の両端間を横切る圧力
低下を測定するために、管の開口端部に揃えられた１対の容量形圧力計を備える
。別の好ましい実施例においては、流量制御器は流量計と連通している比例制御
弁である。

【００１２】 本装置の更なる好ましい実施例は、分配器に前駆物質を供給するための貯蔵器
を備える。分配器はプロセッサーにより制御され、そして分配器から前駆物質を
受ける蒸発器は、前駆物質を蒸発させるために加熱された表面を備える。好まし
くは、プロセッサーと通信可能に組み合わせられた圧力センサーが蒸発室に置か
れる。このため、ある実施例においては、プロセッサーは、例えば分配器が前駆
物質を貯蔵器から蒸発器に分配する速度を制御することにより、蒸気が蒸発器に
より作られる速度を制御できる。

【００１３】 本装置の別の蒸発器においては、輸送導管の出口はプロセス室に置かれ、そし
てシャワーヘッドがプロセス室を上流部分と下流部分とに分割し、出口は上流部
分内にあり、基板チャックは下流部分に置かれる。上流部分内の蒸気圧力を測定
するために上流圧力センサーが置かれ、下流部分内の蒸気圧力を測定するために
下流圧力センサーが置かれる。上流及び下流の圧力センサーの両者はプロセッサ
ーと通信可能に組み合わせられる。更なる好ましい実施例においては、シャワー
ヘッドは「能動型」であり、シャワーヘッドを通る蒸気流量を制御できる。

【００１４】 本装置の好ましい実施例に見られるその他の特徴は、輸送導管と熱的に接触す
るヒーター、基板チャックに連結された直流又は交流電源、及び基板チャックを
昇降させるためのエレベーターが含まれる。本発明の別の実施例は、中央ウエハ
ーハンドラーと連結された上述のＣＶＤ装置を有する半導体処理用のクラスター
ツールである。

【００１５】 本発明の方法においては、前駆物質は蒸発室において蒸発され、蒸発室とプロ
セス室との間のガス流量が測定され、そして蒸発室との間のガス流量率が測定さ
れたガス率に応じて制御される。本発明の方法の別の実施例においては、前駆物
質の蒸気圧力が測定され、前駆物質の蒸発速度は、好ましくは前駆物質が貯蔵器
から蒸発器に分配される速度を制御することにより測定された蒸気圧力に応じて
制御される。好ましくは、蒸着は、表面でなされる反応により発生する。しかし
、本発明の実施例は、蒸着が表面でなされない反応によっても発生する方法を含
む。

【００１６】 本発明のシステム及び方法は多くの便益を提供する。第１に、キャリヤーガス
を使用するシステムの使用により達成できるよりも、より純粋でかつより高圧力
又は高いフラックス形式の前駆物質を基板に送ることができる。その結果として
、ガス相の反応、従って粒子形成の可能性が非常に減らされる。より高い蒸着速
度をもたらすより高い集中度のため、本発明はプロセス室内へのプラズマの導入
を必要としない。従って、本装置は単純化され、前駆物質のプラズマ導入の重合
が減らされ又は無くされる。第２に、プロセス室に輸送される前駆物質の集中度
の制御が強化され、これにより薄膜の厚さ及び均一性についての制御を改良する
。第３に、低温、低圧でかつキャリヤーガスなしでの蒸気流のプロセス室内への
直接輸送が、多くの用途にで費用のかかる前駆物質の使用効率を、キャリヤーガ
スを使った標準システムよりも１０倍まで又はそれ以上に大きくさせる。この使
用効率は、キャリヤーガス及び温度依存性の理論的ピックアップ速度からか或い
は熱的流量制御器又は液体輸送システムからの前駆物質蒸気流量を暗示する。キ
ャリヤーガスが無いこと一般に少ない流量及び前駆物質の利用効率を高くする良
好な滞留時間のため、同様に、プロセス室からの未反応プロセスガスの排出を非
常に低いレベルに維持できる。第４に、加熱された蒸発器との短い接触時間のた
め前駆物質の分解が限定される。要求されるように少量の前駆分解が蒸発器に輸
送されるが、大量の前駆物質は貯蔵器内により低い温度に維持されるためその有
効寿命が保存される。第５に、本発明の方法により形成される蒸着物の高度に一
致する形態が、２５０μｍ（０．２５ミクロン）又はこれ以下の線幅を有する集
積回路の形成に有用である。

【００１７】 本発明のその他の利点は、前駆物質の分解ガス及び粒子のような不純物び対し
てシステムが敏感でないこと、共通前駆物質輸送システムにより各前駆物質の使
用を整合させる能力をもたらす１個のシステム内で複数の前駆物質間の比較的容
易な交換、全てのサブシステムの容易な接近性と保守、システムの省電力の要求
、システムの作動構成部品の非常に低い電圧の使用、及びシステムの小さな総寸
法である。

【００１８】

【好ましい実施例の詳細な説明】

本発明の以上及びその他の目的、特徴及び利点は、以下の付属図面に示された
ような本発明の好ましい実施例の特別な説明より明らかとなるであろう。図面は
必ずしも縮尺にはよらず、本発明の原理の図解に重きを置いている。

【００１９】 本発明による方法の特徴及びその他の詳細が付属図面を参照し特別に説明され
、請求項において指摘される。複数の図面にわたり現れる番号は同じものを示す
。本発明の特別な実施例が図解の方法で示されるがこれらは本発明を限定するも
のでないことが理解されるであろう。本発明の原理特徴は本発明の範囲から離れ
ることなく種々の実施例において使用することができる。

【００２０】 図１Ａ及び１Ｂに示されるように、本発明のＣＶＤ装置の好ましい実施例は、
蒸発サブシステム１２、ガス流量制御サブシステム１４、プロセスサブシステム
１６及び排出サブシステム１８を含んだ４個の一体化されたサブシステムを備え
る。以下説明される分布されたプロセスシステムは、これらサブシステムの各の
統合された制御及びマネージメントを提供する。分散されたプロセスシステム及
びサブシステム１２、１４、１６及び１８の各は、全てが（図６ａ−ｃに図示さ
れた）１個の自立しているＣＶＤモジュール１０内にある。ＣＶＤモジュールの
寸法は、一般に底面積で１メートル×２メートルを越さず、そして、自立ＣＶＤ
モジュールがより大きいクラスターツール形態における典型的な割当て床面積内
に適合できるように、ウエハーハンドラーと一体化するための現行標準との合致
を達成するために、好ましくは長さ約１．２メートル、幅約０．６メートル、そ
し高さ約１．８メートルである。更なる好ましい実施例においては、ウエハーハ
ンドラー又は輸送モジュールとの連結のために、ＣＶＤモジュールは、セミコン
ダクターイクイップメントアンドマテリアルズインターナショナル（Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ＳＥＭＩ））、半導体工業の供給者の商業組織により採
用されたＭＥＳＣにより制定されたような標準の床面積内に適合する。

【００２１】 各ボックス１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３、１１５、１１
７及び１１５は、個別の制御ゾーンを表す。各制御ゾーンは、別のカートリッジ
ヒーター１２１により独立的に加熱される。更に、各制御ゾーン内の温度及び装
置のその他の加熱される部材の温度は、抵抗温度検知器又は抵抗温度測定検知器
（ＲＴＤ）１３１により監視される。これの例は白金抵抗温度計である。ＲＴＤ
は窒化シリコンの被覆でカプセル封じされることが好ましい。窒化シリコンは熱
伝導と熱質量が低いためである。或いは、ＲＴＤの代わりに熱電対又はその他の
温度感知装置を使うことができる。

【００２２】 図２ａに示された蒸発サブシステム１２は、蒸着用の前駆物質の管理された蒸
発の供給を行うように設計される。最初は液体又は固定の形式の前駆物質は、イ
ンコネル（商標名）又はインコロイ（商標名）８５０のようなインコネル（商標
名）合金（インコアロイインターナショナル社、ハンチントン、ウエストバージ
ニアより入手可能）から作られる。或いは、貯蔵器２０は３１６Ｌステンレス鋼
より形成される。貯蔵器２０の底部には、前駆物質を貯蔵器２０から分配するた
めに漏斗２２の先端部の分配弁２４の形式の分配器のある漏斗２２が設けられる
。液体前駆物質が使用される場合は、分配弁２４は軸方向に移動可能なパルス弁
（ｐｕｌｓｅ ｖａｌｖｅ）である。固体前駆物質が使用される場合は、分配弁
２４は回転弁である。貯蔵器２０は、以下説明される蒸発室２６から熱絶縁され
、前駆物質が大きな分解を受けるであろう温度以下の温度に維持される。選択的
に、各が異なった前駆物質で満たされ、かつ各が蒸発室２６内に供給する複数の
貯蔵器２０が設けられる。各前駆物質が要求されたとき、適切な貯蔵器２０を使
うことができる。或いは、多数の貯蔵器２０の各がそれら自体の蒸発室内に供給
する。

【００２３】 １個又は複数の蒸発室２６を有するクラスターツール１２０への種々の前駆物
質の供給を支配するシステムが図２ｃに図示される。クラスターツール制御器８
０２は、例えばそれぞれ窒化チタン、銅、及びアルミニウムの蒸着用の前駆物質
８０６、８０８、８１０の供給を調整するために、プログラム可能なホストコン
ピューター又はデータプロセッサー８０４により制御される。クラスターツール
制御器８０２は、ホストコンピューター８０４により更にプログラム化されて、
焼鈍／拡散のために１対のモジュール８１２、８１４を調整し、余熱及び前洗浄
のために別のモジュール８１６を調整する。各モジュール８０６、８０８、８１
０、８１２、８１４及び８１６とクラスターツール制御器８０２との間の通信は
、例えばイーサネット／エピックスデータバス（Ｅｐｉｃｓ ｄａｔａ ｂｕｂ
）８２０と組み合わせてプロフィバス（ＰｒｏｆｉＢｕｓ）データ母線８１８を
含み得るバス構成により容易に行うことができる。イーサネット／エピックスデ
ータバス８２０にクラスターツール１２０が連結され、モジュール８０６、８０
８、８１０からの前駆物質が輸送されるクラスターツール１２０の運転を同様に
支配することをクラスターツール制御器８０２に許す。システムは、システムの
監視作業のためのコンソール８２２及びシステム保守のためのコンソール８２４
を備える。両コンソール８２２と８２４とは、クラスターツール制御器８０２に
連結される。

【００２４】 運転時には、クラスターツール制御器８０２は、ホストコンピューター８０４
により制御されたとき、比較的迅速なシーケンスで１個又は複数の蒸発室２６（
図２ａ）に供給するためにモジュール８０８、８１０及び８１２の種々の前駆物
質を選定できる。この能力が１個のシステムにおける出発材料の順序付けを許し
、これによりクラスターツール１２０のプロセスモジュールにおける基板上の種
々の相の蒸着の速やかな連鎖を許す。更に、図２ｃの種々の構成要素、或いはそ
の実施例、及びこれの使用法に関する追加の詳細は、以下、より詳細に説明され
るであろう。

【００２５】 分配弁２４から離れるとともに表面積が絶えず増加して行く蒸発器２８が前駆
物質の蒸発に使用される。蒸発器２８は、液体前駆物質が蒸発器２８の面を流下
して行く波頭を作る落下式薄膜分子蒸溜器として機能する。蒸発器２８の温度は
蒸発器２８の面を横切る移動経路にわたって前駆物質が蒸発するように設定され
る。蒸発温度のより高い汚染物は、一般に、蒸発器２８の面を流れ下って蒸発す
ることなく落下する。

【００２６】 好ましくは、蒸発器２８は、逆円錐形の形であり、分配弁２４から流れてくる
前駆物質を受けるように位置決めされる。蒸発器２８は、要求されるような前駆
物質と最良の化学的適合のために、塗装され又はメッキされた熱伝導性材料より
作られる。好ましい実施例においては、蒸発器２８は、無電解ニッケルメッキさ
れたＯＦＨＣの基板を備え、この基板は硫酸ニッケルで重ねメッキされ、選択的
に高耐食性と不活性のためにリジウムの重ねメッキで被覆される。図１Ａ及び１
Ｂに示された蒸発器２８は、液体前駆物質を蒸発させるように設計される。或い
は、固定前駆物質用として多段円錐が使用され、これにおいては、固体が貯蔵器
２０から送られたときにこれを集めるために円錐に隆起が設けられる。蒸発器２
８に適した一実施例は、高さ１０６。６８ｍｍ（４．２インチ）、底面の直径９
３．９８ｍｍ（３．７０インチ）の円錐を備える。蒸発器２８及び貯蔵器２０は
、定期的保守の際に容易に清掃できかつ交換できるように着脱自在である。使用
時には、蒸発器２８は、具合いの悪い熱分解を起こすことなく前駆物質を蒸発さ
せるに十分な温度に加熱される。

【００２７】 蒸発器２８は、複数の穴２９を備える。ヒーター、例えばワットフレックス（
商標名）カートリッジヒーター９０（ダルトンエレクトリックヒーティング社、
イプスウィッチ、マサチューセッツより入手可能）がこれらの穴２９の４個に挿
入される。一例では、ヒーターは、長さ７６．２ｍｍ（３．０インチ）、直径６
．３５ｍｍ（０．２５インチ）である。ヒーターは２４−２５Ｖ交流で５０ワッ
トを供給し、１０００℃以上に加熱することができる。典型的に、頑丈なヒータ
ーは２００℃付近で作動する。白金抵抗温度計が中央の穴３１の中に挿入される
。

【００２８】 蒸発器２８は、「フラッシュ蒸発器」（ｆｌｕｓｈ ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）と
して使用されるようには意図されない。むしろ、前駆物質が蒸発器２８の面を横
切って広がりここから蒸気が蒸発するように意図される。蒸発器２８は、半導体
工業において使用される標準等級の液体ＣＶＤ前駆物質中に懸濁している小粒子
に感じない利点を提供する。この実施例においては、懸濁された粒子は蒸発器２
８の後方に残る。

【００２９】 蒸発室２６が蒸発器２８を囲み、これは無電解ニッケルメッキされ硫酸ニッケ
ルメッキされたＯＦＨＣより作られ、そして高度に反応性で不安定な前駆物質が
使用される場合はロジウムメッキもされる。蒸発室２６は、主シリンダー３０及
び蒸気出口３２を備える。蒸発室２６は、本質的に蒸発器２８により作られたガ
スの膨張室及び容器として作用する。

【００３０】 蒸発室２６内の蒸気圧力を測定するための圧力センサー３４が、好ましくは蒸
気出口３２に置かれる。或いは、圧力センサー３４を主シリンダー３０に置くこ
とができる。圧力センサー３４は蒸発した前駆物質の分解を防ぐために、運転中
、蒸発器２８とほぼ同じ温度に加熱される。圧力センサー３４は、蒸発室２６内
の明らかに一定の圧力を得るために分配器２４とプロセッサー駆動の制御ループ
内で組み合わせられる。蒸発室２６内の圧力が低下すると、分配器２４はより多
くの前駆物質を分配させる信号を受ける。従って、圧力センサー３４と分配器２
４とは、共同して蒸発室内の圧力をプロセス室７０内の圧力と以下説明される蒸
発器の温度における前駆物質の標準蒸気圧との間の範囲内に維持するように作動
する。このシステムにおいて、希望の蒸気圧力を再確立するための応答時間は典
型的に約１０秒である。好ましくは、圧力センサー３４は、フルスケールが１．
３６ｋｇ／ｃｍ²（１０００トル）の容量形圧力計又はその他の同様な直接測定
用計器である。

【００３１】 図２ｂは、蒸発サブシステムの別の実施例を示し、これにおいては、頸部２３
のベース２１は溝を有し、ベースは中空にされて、前駆物質が蒸発室２６への通
路にあるロッド３３を下方に流れたときのその熱分解を防止する。蒸発器２８か
らの熱は蒸発室２６の壁を通って頸部２３内に伝わる。頸部２３を中空にするこ
とにより、内壁２５はロッド３３を下がる前駆物質の流れから空間的に隔離され
る。中空出口部分は頸部２１のほぼ中央部まで伸びる。これは、斜めの面２７で
終わり、その上方で頸部の内径は小さくされる。中空出口部分内に流れ上がる蒸
気は斜めの面２７上で凝縮し、この斜めの面は凝結した蒸気の流れをロッド３３
に向ける。

【００３２】 システム全体の蒸気圧力は比較的低い水準に維持される。システムを低い圧力
レベルで運転させ得る一つの理由は、すべてのサブシステムの密な物理的接近で
ある。このため、蒸発から蒸着までに蒸気はごくわずかの距離しか動く必要がな
い。蒸気圧及びガスの速度が低いので、システムを通しての粒子の輸送は、キャ
リヤーガスを使用するようなより高圧のシステムと比較して大幅に減少する。

【００３３】 ガス流量制御サブシステム１４が図３ａに示される。ガス流量制御サブシステ
ム１４における全ての品目は、好ましくはアルミニウム製の伝熱性シース内に囲
まれる。このシースは諸品目を蒸発器２８とほぼ同じ温度に加熱する。伝熱性シ
ースは７６．２×７６．２ｍｍ（３×３インチ）の正方形断面を有し、ちょうど
そこに輸送導管４０を受け入れるために中央に直径２５．４ｍｍ（１インチ）の
丸穴を持つ。更に、伝熱性シースは、これがガス流量サブシステムの外側形状と
一致することを許しつつ、圧力センサー４８、５０及びその他の装置よりなる諸
部品を持つ。伝熱性シースは、ヒーター、例えばワットフレックス（商標名）カ
ートリッジヒーター及び温度センサーを挿入する穴を持つ。輸送導管４０が、蒸
発室２６とプロセス室７０とを連結する。輸送導管４０の長さも蒸発室２６とプ
ロセス質７０との間の距離も２５ｃｍを越えないことが好ましい。一連の弁が、
室２６、７０間の蒸気流量を制御する。遮断弁４２が蒸気室２６を輸送導管４０
から隔離する。一実施例においては、遮断弁４０は高温で運転するように改変さ
れたＨＰＳロプロ（商標名）弁である。高温に耐えねばならない遮断弁４２のよ
うな部材においては、全ての弾性シールはデュポンカルレッツ（商標名）８１０
１、サハラ（商標名）又はドライ（商標名）のような特殊高温材料である。高い
熱伝導度を提供しかつ濡れた前駆物質との化学的両立性を提供する高温に耐える
ように設計された比例制御弁４４（例えば、ＭＳＫインスツルメンツ、アンドヴ
ァー、マサチューセッツ）が図２ａに示される。或いは、図１Ａに示されたよう
に並列に連結された複数の弁４４’を、１個の比例制御弁４４の代わりに使用す
ることができる。比例制御弁４４は、遮断弁４２の下流でかつ１対の圧力計４８
、５０及び層流部材５４とからなる流量計４６の上流に置かれる。図示の実施例
においては、層流部材は、輸送導管４０を通る流れを阻止いている固定ブロック
５６のオリフィスを通して差し込まれた開口端部の管５４である。一実施例にお
いては、管５４は長さ２０３．２ｍｍ（８インチ）、外径９．５２５ｍｍ（０．
３７５インチ）、そして内径７．１１２ｍｍ（０．２８０インチ）である。管５
４は、輸送導管４０内でこれと同心に向けられる。本発明の方法の一実施例にお
いては、蒸気が輸送導管４０を通って流れるときの管５４の両端間の圧力低下は
０．１３６ｇ／ｃｍ²（０．１トル）台である。

【００３４】 輸送導管４０は、現存のＣＶＤシステムにおいて蒸気前駆物質の輸送に通常使
用されるパイプの内径より大きい内径（Ｉ．Ｄ．）を持つ。好ましくは、輸送導
管４０の内径は１２から４０ｍｍの間である。より好ましくは内径は約２５ｍｍ
である。かかる大きい内径の導管を蒸発室２６とプロセス室７０（図４ａ−ｄ参
照）との間の蒸気の輸送に使用することが、内部の蒸気の流れに対するより高い
伝導率を許し、従って低圧における適切な蒸気流量を許す。蒸発した前駆物質は
５０％より多くない希釈度で導管４０を通ってプロセス室７０に送られる。好ま
しい実施例においては、蒸発した前駆物質は実質的に希釈されない状態（すなわ
ち、１０％以下の希釈度）でプロセス室に送られる。更に好ましい実施例では、
蒸発した前駆物質は本来の純粋な形式で輸送される。別の蒸発器からの蒸発前駆
物質をプロセス室７０に送るために追加の導管１４１を設けることもできる。

【００３５】 好ましくは容量形圧力計である１対の圧力センサー４８、５０の各は、それぞ
れ、管５４の開口端部５７／５９と揃えられる。従って、２個の圧力センサー４
８、５０からの圧力測定値の差が管５４における圧力低下を反映し、これにより
管５４を通過するガス流量を計算することができる。容量形圧力計は輸送導管４
０内の圧力の直接測定値を提供する電子式の計器である。容量形圧力計が使われ
る場合は、各圧力計は同じフルスケール、典型的には１３．５９５ｇ／ｃｍ²（
１０トル）を持つ。適切な容量形圧力計は、特製のバラトロン（商標名）１２１
を基礎とした絶対圧力変換器（ＭＫＳインスツルメンツより入手可能）及びモデ
ル６２２バロセル（商標名）可焼（ｂａｋｅａｂｌｅ）真空／圧力変換器（エド
ワーズハイバキュームインターナショナル、ウイルミントン、マサチューセッツ
より入手可能）を含む。バラトロン（商標名）変換器は、典型的に１５０℃を限
度とする標準のバラトロン（商標名）と比較して、２００℃で作動するように特
別の作られ校正される。

【００３６】 変換器は、全ての不必要な質量を除去するように、及び変換器を通して一様な
温度分布を促進するように変更された。このため、第１段階として、変換器のカ
バー又は外殻が除去された。これを行うために、バラトロン（商標名）変換器に
取り付けられたケーブルが外され、変換器の外殻が外され廃棄され、そしてケー
ブルが短くされ再び取り付けられた。ハウジング支持リングも外され廃棄された
。更に、変換器のポートが外された。その長さが機械加工で切断され、そして再
取付けされた。次いで、変更された変換器の変化された容量に適合するように変
換器の電子回路が再校正された。バロセル（商標名）変換器が利用可能であるが
、２００℃での使用のために、バラトロン（商標名）変換器におけると同様に外
殻が外され、バロセル（商標名）のケースが外され、そのケーブルが外され短く
された。

【００３７】 図３ｂに示された別の実施例においては、層流部材５４を囲んでいる固定ブロ
ック５６が、更に層流部材５４の両端に向かって伸びる。ブロック５６を延ばす
ことにより、層流部材５４を囲んでいる開口空間の容積が減らされた。この開口
空間は一般に「デッドスペース」であると考えられる。このデッドスペースの減
少が、輸送導管４０を通過する、より直接的かつ有効な流路を提供すると考えら
れる。更なる好ましい実施例においては、デッドスペースの全部又は殆ど全部が
除去され、そしてブロック５６及び層流部材５４は、本質的に、導管４０を通っ
て流れている蒸気が容量形圧力計４８において壁を叩き層流部材５４として作用
する壁の穴を通るように指向されるような１個の筒状要素を形成する。

【００３８】 加熱されたアルミニウムシース５５も図３ｂに示される。これは、前駆物質輸
送システムの輸送導管４０及びその他の構成要素と熱的に接触している。

【００３９】 輸送導管４０を通る蒸気の流量を調整するために、比例制御弁４４はプロセッ
サー駆動の制御ループ内で流量計４６と組み合わせられる。このため、流量計４
６は、輸送導管４０における圧力差に関するフィードバックを提供し、このフィ
ードバックが流量を増減させるように比例制御弁４４に指令するために使用され
、一方、これが、流量計４６で測定されたときの輸送導管４０内の圧力差をそれ
ぞれ増減させる。比例制御弁４４のこの応答した調整は、流量計４６で測定され
た圧力差がプロセス室７０内の反応のための望ましい流量における前駆物質の供
給に要する値に適合するまで続けられる。

【００４０】 或いは、１対の容量形圧力計の代わりに層流部材を横切る圧力低下を測定する
１個の圧力差変換式容量形圧力計を１個の絶対圧力変換器と共に使用することが
できる。予想し得る圧力低下を誘導する別の手段は、層流部材の代わりに流量絞
り部材又は分子流部材を備える。

【００４１】 ガス流量制御サブシステム１４は、流量計４６の下流に置かれた第２の遮断弁
５８、例えば高温用に変更されたＨＰＳリプロ（商標名）弁を備える。

【００４２】 蒸発及びガス流量制御のサブシステム１２、１４と並列にプロセスガスサブシ
ステム１５０が、追加的な反応物質、掃気用ガス及びその他のプロセスガスをプ
ロセス室７０に供給する。図示されたサブシステム１５０は、アルゴン１５２、
ヘリウム１５４、及び酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）１５６のソースを備える。これら各ソ
ースからのガス流量が流量制御器１６５／１６６／１６７を有する複数の弁１６
２／１６４／１６９及び１６１／１６３／１６８により調整される。

【００４３】 ソース１５６からの酸化窒素は、蒸発した前駆物質との反応のために輸送導管
４０を通って弁１５７を通り、出口ポート１４３を通りプロセス室７０に入る。
蒸着が行われた後、ソース１５２からのアルゴンが弁１５７を通ってプロセス室
７０に入り室７０内のガスを追い出す。弁１５５、１５８又は１５８の少なくも
１個と関連して弁１６０を開くことにより、ＣＶＤ装置１０の特定のサブシステ
ム又はセグメントを独立して分離させて空にさせ又は再び満たすことができる。
追加的な反応物質ソース及びプラズマを、プロセス室７０への輸送のための酸化
窒素と並列にリンクさせることができる。

【００４４】 ソース１５４からのヘリウムは、弁１５７を経てプロセス室７０内に送られ、
更に、基板チャック７４と基板８８との間の熱伝達を改良するために蒸気が蒸着
されると、基板チャック７４基板８８との間を解放するように導管を通って送ら
れる。

【００４５】 プロセスサブシステム１６は、基板上に反応した前駆物質の蒸気の実際の蒸着
を行うように設計される。図４ａに示されたプロセスサブシステム１６は、プロ
セス室７０、シャワーヘッド７２及び基板チャック７４を備える。

【００４６】 プロセス室７０は、典型的に、無電解ニッケルメッキ及び硫酸ニッケルメッキ
された６０６１アルミニウムで形成され、５０℃から３００℃の間で運転される
。プロセス室７０はアクセスポート１２３を有し、これは、ウエハーをプロセス
室７０に出し入れするためにウエハーハンドラー又はクラスターツールと組み合
わせることができる。アクセスポート１２３には、ここを通るアクセスを制御す
るために仕切弁１２５が取り付けられる。プロセス室７０は、更に室７０の上流
部分７８の入口ポート７６及び室７０の下流部分８２の排気ポート８０を備え、
蒸気流量はこれにより管理される。輸送導管４０の出口は入口ポート７６を通っ
て室７０内に突き出し、一方、排気ポート８０は排気サブシステム１８に連結さ
れる。上流部分７８内の蒸気圧力を測定するために、圧力センサー５１（例えば
、容量形圧力計）が置かれる。下流部分８２内の蒸気圧力を測定するために、少
なくも１個の別の圧力センサー５３（例えば、容量形圧力計））が置かれる。

【００４７】 シャワーヘッド７２が、プロセス室７０を上流部分７８と下流部分８２とに分
離する。一実施例においては、シャワーヘッド７２は、無電解ニッケルメッキ及
び硫酸ニッケルメッキされた６０６１アルミニウムよりなり、ガスの流れのため
の通路８４を有する平らな円板の形である。シャワーヘッド７２は、図４ａに示
された受動型又は能動型のいずれかである。「能動型」シャワーヘッドは、これ
を通るガス流量を変えるように変更を受けるシャワーヘッドである。好ましい実
施例においては、能動型シャワーヘッドは、図５ａに示されたように小穴８４の
場所に位相変化共晶合金のミリスケールの弁のアレイを備える。これらの弁（Ｔ
ｉＮｉアロイコンパニー、サンリンドラ、カルフォルニアより入手可能）は、マ
イクロ機械加工されたチタンとニッケルの合金よりなる熱相変化物質より作られ
る。一実施例においては、直径が約２．５４ｍｍ（０．１インチ）である弁は、
シャワーヘッドの板材の本来場所にまとめて形成することができる。弁は、電流
が与えれたときに開く。弁は、ミリ秒台で反応し、従ってリアルタイムでこれを
使うことができる。これらの弁は、動的な弁作動パターン、例えば掃引作動、パ
ルス作動、スポットなどでも使用することができる。

【００４８】 別の実施例においては、シャワーヘッド７２は、ウエハー８８の直径に近似し
た直径を有する小さな板材である。この実施例が図５ｂに平面図で示され、図５
ｃに側方からの断面図で示される。図示のように、シャワーヘッド７２は以下説
明されるように大きなリング７３に交換可能に取り付けられ、かつ限定されたプ
ロセス空間より大きくはない。このため、異なった寸法のウエハー及び異なった
処理条件で使用するために種々のシャワーヘッドを交換することができる。小さ
いシャワーヘッドの使用は費用を減らしプロセスの大きな融通性を提供し、更に
プロセスガスの流れを基板８８の直上の空間内に集中させる。

【００４９】 下流部分８２に置かれた基板チャック７４は、無電解ニッケルメッキＯＦＨＣ
銅、及び、選択的に絶縁セラミックと同様なフレームスプレイ（ｆｌａｍｅ−ｓ
ｐｒａｙ）の酸化アルミニウム又はその他で重ね被覆される。基板チャック７４
は、表面上で前駆物質が処理される基板８８を保持するように設計される。基板
チャック７４は、放射状に広がり基板チャック７４内に入る複数の穴７５を備え
る。基板チャック７４の温度を測定するために白金抵抗温度計が穴７５の一つに
挿入される。基板チャック７４は、その他の穴７５内に挿入されたワットフケッ
クス（商標名）カートリッジヒーター（ダルトンエレクトリックヒーティング社
（イプスゥイッチ、マサチューセッツより入手可能）により加熱される。この実
施例においては、ヒーターは、長さ７６．２ｍｍ（３インチ）、直径６．３５ｍ
ｍ（０．２５インチ）である。ヒーターは、２４−２５Ｖ交流において５０ワッ
トを供給し、かつ１０００℃以上に加熱できる。しかし、ヒーターは、典型的に
最高６５０℃で作動し、より普通には約３００−５００℃で作動する。これらの
温度は、ウエハーが通常の熱ＣＶＤプロセスにおける典型的な加熱温度、即ち８
００−１３００℃よりかなり低い温度である。本発明のシステムにおいては、キ
ャリヤガスの無いこと、短い輸送距離、及び導管の高い伝導率のため、蒸発した
前駆物質がウエハーに高い集中度で提供されるので、基板を低い温度で作動させ
ることができる。

【００５０】 上述の加熱手段に代わって、又はこれに補足して、基板を、レーザー、イオン
ビーム、電子ビーム及び／又は光子支援のエネルギー源により加熱することがで
きる。いずれの場合も、基板はプロセス室の壁の温度より高い温度に加熱される
。

【００５１】 一実施例においては、電圧源７９により基板チャック７４に直流又は交流のバ
イアスが加えられる。基板を横切る電気バイアスを提供するためにエレベーター
シャフトにバイアスをかけることもできる。このバイアスにより作られた電磁場
は、薄膜の結晶構造が基板上で成長するときこれに影響を与えることができる。
（例えば＜１００＞の格子方向を有し）その他は均一な薄膜を、異なった結晶構
造（例えば＜１１１＞）における成長に誘導できることが示されている。ある事
例では、基板８８に対して、室のその他の部分に関して直流又は交流のバイアス
を掛けることにより、薄膜はある勾配である一つの構造（例えば＜１００＞）か
ら別の構造（例えば＜１１１＞）に誘導される。このバイアスを得るには、基板
チャック７４を、接地状態に保持されるプロセス室７０及びプロセス室７０内の
その他の構成要素から電気的に絶縁するためにセラミックリングが使用される。
或いは、そしてより普通には、プロセス室１８の下方部分を、チャック及び中空
部を室から絶縁するに十分な厚さの酸化アルミニウムで被覆する。

【００５２】 基板８８、例えばシリコン半導体ウエハーは基板チャック７４に取り付けられ
、作られた直流又は交流のバイアスを加えられる。マスク（又はクランプ）９４
がシャワーヘッド７２から下方に伸び、基板８８の縁から外側０．５から３．５
ｍｍ以上、より典型的には１．５から２．０ｍｍをマスクするリングを形成する
。マスク９４は、基板８８の縁を覆い、基板８８の縁又は下側でＣＶＤが生ずる
ことを防ぐ。マスク９４は非常に低い熱伝導率を有する材料で形成され、基板以
外の未反応のプロセスガスに暴露されるどの部分の熱損失も最小にする。好まし
くは、マスクは、インコロイ（商標名）８５０、エルギロイ（商標名、エルギロ
イ社、エルギン、イリノイより入手可能）、又はモリブデンより形成され、そし
て選択的に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）又はそ
の他の同様な誘電材料の被覆を含む。或いは、マスク９４はセラミックで形成さ
れる。

【００５３】 基板チャック７４が下げられたときは、マスク９４は基板８８の上方で吊り下
げられる。

【００５４】 フローシールド７７がシャワーヘッド７２から下方に伸び、リングを形成し、
その中に基板８８が置かれる。フローシールド７７は、シャワーヘッド７２を通
過しそして基板８８の露出面を横切る反応物質のガスの流れを指向させる。

【００５５】 基板チャック７４は、基板チャック７４が取り付けられたエレベーター９６に
より昇降させられる。エレベーター９６は電気絶縁される。エレベーター９６は
、動力が駆動軸９９により伝達されて、ステップモーター９７により駆動される
。エレベーター９６の位置は、約７０ｍｍの作動行程を提供する完全後退から完
全伸長までの範囲にわたって連続的に調整可能である。基板チャック７４の変更
位置は、エレベーターの高さをサブミクロンの精度で測定できるリニヤー電圧差
変換器１０１により測定できる。基板チャック７４を昇降させることにより、基
板８８の上方の蒸気前駆物質の流れの特性を変えることができる。このため、基
板チャック７４は、エレベーター９６により昇降されたとき、シャワーヘッド７
２を通る流量を制御する絞り弁として使うことができる。チャック７４の垂直方
向位置は、蒸着された薄膜の微小構造及び特性を変えるように変更することがで
きる。

【００５６】 更に、シャワーヘッド７２、マスク９４、交換可能なゲッター用リング８９、
フローシールド７７及び基板８８は、共同して、蒸気前駆物質及び希望するなら
ば反応物質ガスが輸送され蒸着が生ずるであろう限定されたプロセス理遺憾を定
める。この空間の（マスク９４により定められたときの）直径は、好ましくは基
板の直径の約１２０％より大きくない。空間の高さ（又は深さ）は、基板８８の
高さを支配するエレベーターの位置の関数である。プロセスの行われるこの空間
は、通常のＣＶＤ反応炉の空間よりかなり小さく、従って、基板における蒸着の
効率を改善する。

【００５７】 本発明の方法においては、蒸着は、プロセスガスが加熱された基板８８と接触
しここに固体を形成するように反応したときに生ずる。基板の面における蒸着は
、前駆部室の輸送速度又は表面における反応速度により限定された速度とするこ
とができる。典型的なＣＶＤ及びプラズマ強化され、プラズマ支援され又はプラ
ズマ援助された蒸着（ＰＥＣＶＤ、ＰＡＣＶＤ、ＰＰＣＶＤ）プロセスにおいて
は、限定する要因は前駆物質輸送速度である。従って、表面の反応速度は次善で
あり、蒸発し又は分離した前駆物質は、これが接触する最初の高温の面に視線の
方法で反応し蒸着する傾向があるであろう。更に、プラズマの使用は蒸気相の反
応物質を消費し、これも表面における一致した被覆を弱める。結果として、図５
ｅに示されたように、基板の腐食された空洞部１９４の口に形成された蒸着層１
９２が、空洞部１９４から離れた区域における形成層１９２の成長よりもかなり
急速に成長するであろう。

【００５８】 更なる比較のために、図５ｄは物理的蒸着（ＰＶＤ）により形成された典型的
な蒸着層１９２を示す。蒸着構造１９２は、空洞部１９４の深い領域において非
常に小さい蒸着が形成される同様な潰された形状を持つ。この不均衡は、ＰＶＤ
の特徴である方向性の視線的な蒸着に基づく。

【００５９】 しかし、対照的に、図５ｆは、ここに説明された装置によりかつ本発明の方法
により形成し得る一致した蒸着１９２の近似構造を示す。この実施例においては
、空洞部１９４の口における潰れ効果は相当に減らされる。これは、蒸着過程が
、前駆物質の輸送速度ではなくて表面における反応運動ににより限定され、蒸着
が基板の全ての露出面において同時にかつ一様に主する最終の傾向があるためで
ある。

【００６０】 複数（好ましくは少なくも３個）のピンが、基板チャック７４の穴を通って基
板チャック７４と組み合う。ピンは丸い端部を有する円柱状である。かかるピン
７４ａの一つが図４ａに示される。この実施例においては、ピンは、プロセス室
７０の下流部分８２の底部に取り付けられる。エレベーター９６が下降するとき
は、基板チャック７４は下流部分８２の底部に向かってピンを滑り降りる。基板
チャック７４が完全に後退すると、ピンは基板チャック７４の頂面を通って伸び
、基板８８をチャック７４から離して持ち上げる。基板８８がチャック７４から
離され持ち上げられた後で、ロボットアームによりこれをプロセス室７０から取
り出すことができる。ウエハーを基板上に置くために、図１２ａ−ｄに示された
同様の過程が行われる。

【００６１】 図４ｂに示された別の実施例においては、自己整列ピン７４ａの各がベローズ
８１により基板チャック７４に取り付けられる。ベローズ８１の自由高さはこれ
の取り付けられた中空部の深さより大きいので、ベローズ８１はバネ状の支持を
提供する。図４ｂに示されるようにチャック７４が完全に後退したときは、ピン
７４ａは強制されてチャック７４を通り、基板８８を持ち上げてチャック７４の
面から離す。エレベーター９６が、チャック７４をシャワーヘッド７２に向かっ
て持ち上げるために使用されたときは、ピン７４ａはチャック７４内のベローズ
８１により、チャックの頂面の下方の定位置に保持される位置に戻し降ろされる
。

【００６２】 図４ｂは、チャック７４の側面を蒸着からマスクするための交換可能なゲッタ
用リング８９を示す。全体に加熱されたチャック７４の側面は、典型的に、基板
８８と反応しない未反応前駆物質からの蒸着の蓄積を受ける。交換可能なゲッタ
用リング８９への蒸着の建設後に、リング８９は、チャック７４を損傷させるこ
となく、またチャック７４の交換を要することなく単純に交換することができる
。従って、交換可能なゲッター用リング８９の使用により、チャック７４の使用
寿命を大きく延ばすことができる。

【００６３】 交換可能なゲッター用リング８９は、ピン７４ａが後退したときの基板８８用
の支持としても作用する。このため、基板８８は、基板チャック７４と物理的接
触をしない。基板８８とチャック７４との間には約０．３８ｍｍ（０．０１５イ
ンチ）の隙間がある。注意されるように、この隙間は、チャック７４と基板８８
との間で熱を伝達するヘリウムガスで満たされる。マスクスル９４は、基板８８
の縁の隙間を密閉し、これによりヘリウムガスを閉じ込める。基板８８とインチ
）ノ７４との間のヘリウムガスの圧力は制御され、ヘリウムの流量もまた監視及
び／又は制御される。

【００６４】 図４ｃは、チャックがウエハー処理の位置にあるときの図４ｂの装置を示す。
図４ｄは、エレベーターが完全に伸長したときのこの同じ装置を示す。この位置
においては、チャックはプロセス室７０の外に持ち上げられ、保守点検のための
チャックへの接近を提供する。

【００６５】 選択的に、センサー８７、例えばかすり入射レーザーを有する光学式厚さセン
サーがプロセス室７０に設けられ、蒸着された薄膜の厚さ又は化学的性質或いは
プロセス室７０の周囲条件を測定する。

【００６６】 最後のサブシステム、即ち排気サブシステム１８は、部分的には、シャワーヘ
ッド７２の両面の圧力差を維持するように設計される。排気サブシステム１８は
、プロセス室７０の下流部分８２に連結された排気導管１１０、トラップ容器８
５、及び真空ポンプ１１２（エドワードハイバキュームインターナショナル、ウ
イルミントン、マサチューセッツより入手可能のＩＱＤＰ８０又は相当品）を備
える。このポンプは、プロセス室７０の反対側で排気導管１１０に連結され、こ
れにより、蒸気をプロセス室７０から排気導管１１０を通って吸引する。或いは
、１個以上の真空ポンプ１１２を使うことができる。排気導管１１０内に絞り弁
８３が置かれ、プロセス室７０から吸引された蒸気の量を調整し、従って、プロ
セス室７０内の希望の蒸気圧力を維持する。この実施例においては、トラップ容
器８５は真空ポンプ１１２と絞り弁８３との間に設置される。このトラップ容器
８５の目的は、未反応の前駆物質蒸気を、これが真空ポンプ１１２に達するより
前にその大部分を捕捉することである。トラップ容器８５は、前駆物質を反応さ
せる表面を備え或いは化学的又は熱による分解又は捕捉過程によりここに捕捉す
る。

【００６７】 図１Ｃ−Ｄに示された別の好ましい実施例においては、トラップ８５の代わり
にスクラッバー８５’が使用される。スクラッバー８５’は、プロセスサブシス
テムから出るより前にガス流から有害な汚染物を能動的に除去し、これによりシ
ステムから出て行く排出物を清浄にする。小型乾燥式の低出力の動的な可変速度
ポンプ９５も、プロセスサブシステムのキャビネット１６内に設けられる。ポン
プ９５の好ましい実施例はプレフェアバキューム（ナッソー、ニューパンプシア
、米国）であり、これは、５０ｍ³／ｈｒまでの流量で吸引する。蒸気が閉ルー
プ処理システムを介してシステムを通って吸引される速度を決定するようにポン
プ９５の吸引速度を制御するように、ポンプ９５は、プロフィバスデータ母線を
経て制御システムと統合される。圧送速度をこのように制御することにより、ポ
ンプ９５より上流の絞り弁８３を無くすことができる。

【００６８】 サブシステム１２、１４、１５、１８、１５０の各は、システムから漏洩した
いかなる有害ガスも閉じ込めるように密閉容器内に囲まれる。蒸発サブシステム
１２及びガス流量制御サブシステム１４は、両者とも第１の密閉容器１８０内に
収容される。システムから逃げ出したガスの管理された解放と除去のために、排
気管路１８２が第１の密閉容器１８０に連結される。同様に排気管路１８６を有
する第２の密閉容器１８４は、プロセスガスサブシステム１５０を取り囲む。

【００６９】 ここに説明された種々のサブシステムを取り入れているＣＶＤモジュール１０
が図６ａ−ｃに３種の異なった斜視図で示される。図６ａは，ＣＶＤモジュール
１０の（連結されたウエハーハンドラーの視点からの）背面図を示す。図６ｂは
、同じＣＶＤモジュールの側面図を示す。最後に図６ｃは、ＣＶＤモジュール１
０の正面図を示す。モジュール内に含まれる構成要素は、プロセスモジュール制
御器２０５、蒸発サブシステム１２、電力入力モジュール１４２、ガス流量制御
サブシステム１４、プロセスサブシステム１６、エレベーター９６、スクラッバ
ー８５’、及び仕切弁１２５を含む。

【００７０】 図７は、１個のＣＶＤ装置１０及びその組み合わせられたサブシステムの制御
のための一般制御構成線図を示す。ＣＶＤ装置１０の制御はプロセスモジュール
制御器２０５により容易にされ、この制御器は、温度制御モジュール２１０、圧
力制御モジュール２１５、流量制御モジュール２２０、及びエレベーター制御モ
ジュール２２５を他と無関係に制御する分散された方法でソフトウエアの制御下
で作動する。好ましい実施例が分散されたシステムであるとして図示されたが、
本発明内にある全体的な化学蒸着の概念及び技術は、必ずしも分散された方式で
実行されるとは限らない。従来技術のシステムの諸問題の多くをなお克服しつつ
、１個の主制御器が全てのプロセス段階自体を実行する線形的な方法でこれらを
行うことができる。しかし、好ましい実施例の分散された性質が、説明されるで
あろうように線形のシステム運転に勝る大きな利点を提供する。

【００７１】 モジュール２１０ないし２２５は、ＣＶＤ装置１０の主処理作業を表し、更に
本明細書を通して示されるその他の特定の業務用に使用される図示されないその
他の制御モジュールがある。蒸発サブシステム１２、ガス流量制御サブシステム
１４、プロセスサブシステム１６、及び排気サブシステム１８を含んだ前述のサ
ブシステムの各は、図７に示された全体制御構成のモジュール２１０、２１５、
２２０及び／又は２２５により作動される幾つかの構成要素を備える。

【００７２】 例えば、図２ａ及び２ｂにおいて、蒸発サブシステム１２は、仕事の中で、貯
蔵器２０の温度の制御、分配弁２４からの前駆物質の位置、従ってその量の制御
、蒸発器２８の温度の制御、及び蒸発室２６内の圧力の監視を含む。これらの仕
事の各は、一般に、プロセスモジュール制御器２０５内で作動しているソフトウ
エアにより整合され、モジュール２１０ないし２２５の一つ又は複数により物理
的に実行される。

【００７３】 種々のシステム構成要素の分散された特徴により、プロセスモジュール制御器
２０５は、個々のＣＶＤ装置１０についてウエハー処理を管理でき、これは多く
の同時発生の作業を要求する。１個のＣＶＤ装置１０に対するウエハー処理があ
まり複雑でない場合は、これは、１個以上のＣＶＤ装置を監視し制御するために
１個のプロセスモジュール制御器を使用できる事例である。即ち、プロセスモジ
ュール制御器２０５の処理能力に過負荷を与えることなく、２個の物理的ＣＶＤ
システム１０を１個のプロセスモジュール制御器２０５で制御することができる
。しかし、好ましい実施例は、１個のＣＶＤ装置１０当たり１個の分離したプロ
セスモジュール制御器２０５を使用する。分散された処理を使うことにより、ウ
エハー処理の全手順中の幾つかの段階は互いに並列で実行でき、これによりより
効率的なウエハー生産をもたらし、かつ蒸着のリアルタイム管理を許す。

【００７４】 実際のプロセス制御は、サブシステムの各における個々の機能的構成要素（即
ち、弁、温度監視及び加熱装置、モーター、など）の各について分離した制御モ
ジュール２１０ないし２２５を設けることにより達成される。モジュールは、そ
のサブシステムの機能的なある特定部分に関する特定の仕事を行うようにプログ
ラムすることができる。仕事が与えられたとき、各制御モジュールはその仕事が
完了したとき、その状態及び／又はその仕事の完了に失敗したしたか否かをプロ
セスモジュール制御器２０５に報告を返す。

【００７５】 例えば、高レベルのプロセスモジュール制御器２０５が単に１個又は複数個の
特定の温度制御モジュール２１０に対して特定の温度に設定し維持するように指
示するだけのような温度制御過程の全てを分散方式で行うことができる。このと
き、プロセスモジュール制御器２０５は、ウエハー処理ルーチンの次の主要な仕
事に移ることができる。このとき、設定点温度の達成と維持とは、閉ループ方式
で独立の温度制御モジュール２１０により実行することができる。

【００７６】 制御モジュールの例は、インテリジェントモジュールＮｏ．Ｓ７−３５３及び
Ｓ７−３５５（両者ともジーメンス社製）である。かかるモジュールは、集中的
閉ループ型の制御業務に使用することができ、一方、同じくジーメンス社製のイ
ンテリジェントモジュールＮｏ．Ｓ７−３３１は、流量制御における調整値を得
るような容量形圧力計からの電圧測定値のような正確な信号調整型式の仕事に使
うことができる。

【００７７】 好ましい実施例に使用されるこれら特定の制御モジュール、並びにシステム内
の大多数のその他の電気構成要素は、短絡の際の負傷を防止するため、及び蒸着
に対する干渉を防ぐために、低電圧（即ち、２４Ｖ交流又は直流）で作動する。
低電圧運転のため、本発明のシステムは、１２０Ｖ又は２４０Ｖの電力供給装置
により、或いは異なった電圧の別の国際的電力システムにより運転することがで
きる。

【００７８】 このため、蒸発サブシステム１２で開始しプロセスサブシステム１６で終了す
る制御の全ての態様は、独立的に作動することができかつこれらに与えられた仕
事を取り扱い得るモジュールで扱われる。

【００７９】 しかし、モジュールが幾つかの処理の設定を維持するために他のモジュールと
適切な関係を確立するように情報又は通信を直接提供し得る場合がある。かかる
場合は、これらのモジュールは、更なる指令を要することなくそれらの仕事に又
はプロセスモジュール制御器２０５からの仕事に適合できる。即ち、１個又は複
数個のモジュールは、主従又は客と給仕人との形式の関係のような関係を確立で
き、更に適応性関係に含まれるその他の相互関係のモジュールのフィードバック
に依存して仕事をやめるか又は仕事を進めるかに従ってこれら自体で調整するこ
とができる 例えば、圧力制御モジュール２１５は、蒸発室２６からの出力圧力を検出する
圧力センサー３４を監視するために使用できる。圧力制御モジュール２１５は、
遮断弁４２を作動させる個別流量制御モジュール２２０にフィードバックを直接
提供できる。プロセスモジュール制御器２０５が最初に流量制御モジュール２２
０を通して遮断弁４２に蒸発ガスの或る流量を維持するように指令したならば、
流量制御モジュール２２０は、圧力センサー３４を制御する圧力制御モジュール
２１５から圧力データを得ることができる。このデータは、輸送導管内の圧力が
所要流量を輸送するに十分であるか否かを決定するために使用できる。もし圧力
が低すぎ又は高すぎるならば、圧力制御モジュール２１５は、実行に依存して、
圧力の不具合のため仕事が完了できないことをプロセスモジュール制御器２０５
に信号し、或いは蒸発室圧力を増加させ又は低下させるために、確立された適合
関係を介して蒸発室圧力制御モジュールにリアリタイムで信号することができる
。

【００８０】 換言すれば、化学蒸着の全プロセスが主制御ルーチンに従ってプロセスモジュ
ール制御器２０５によりＣＶＤ装置において制御される間、幾つかの制御モジュ
ールループは、プロセスモジュール制御器２０５との通信する必要なしに、他の
システム構成要素における変化に適合し又はこれを検知するために他のモジュー
ルからにデータを取り入れることができる。これは、一つのモジュールの出力が
別のモジュールの性能又は作動に直接影響を与える場合に最も多くなされる。

【００８１】 モジュール２１０ないし２２５とプロセスモジュール制御路２０５との間の通
信は多くの方法で達成できる。直接メモリアクセス（ＤＭＡ）は、図７に示され
たように、共有メモリ２３０内の共通にアクセス可能なメモリ位置にデータを直
接書き込みかつ読み出すために使用することができる。例えば、典型的に１２Ｍ
Ｈｚで作動しかつモジュールにインターフェースするためにＤＢ−９コネクター
を使用するプロフィバス・データバスのようなデータ母線（図８には図示せず）
が、データ通信及び情報の共有のために、モジュール２１０ないし２２５を相互
間及びプロフィバスモジュール制御器２０５と相互に接続することができる、共
通ネットワーク化及びデータ通信の処理と原理は、ここでは、本発明の装置、モ
ジュール及び構成要素間の通信に適用し得るとして考えられることを理解すべき
である。

【００８２】 本発明においては、モジュール及び構成要素の不調が起こり得ること、従って
本発明は冗長性又は耐不調性のモジュール、構成要素及びプロセッサーを使用で
き更に各モジュール２１０ないし２２５及びプロセスモジュール制御器２０５の
ために交換可能な専用プロセッサーを提供できることも考えられる。交換可能な
構成要素の提供により、全システムを停止させることなく部品を交換することが
できる。これは、例えば、高価な前駆物質が余熱され、もし低温に戻したら駄目
になるであろう場合に有利である。例えばエレベーター制御モジュール２１５に
不調が発生した場合は、このモジュールは、不調モジュールの失われた機能を引
き継ぐ別の冗長モジュールと置換され又は停止させることができる。交換又は冗
長フェールオーバー（ｆａｉｌｏｖｅｒ）は、ウエハー蒸着過程を停止させるこ
となく実行でき、これによりウエハーを救って先駆物質の廃棄を減らしかつシス
テムの停止時間を減らすことができる。

【００８３】 図８は、図７からのプロセスモジュール制御器２０５により行われる主処理作
業の流れ図を示す。好ましい実施例においては、ステップ３００ないし３０５は
ソフトウエア又はファームウエアで実行され、ＣＶＤ装置１０がウエハーを処理
するために作動されたときに実行される。説明の好ましい実施例においては、主
プロセス制御ステップ３００ないし３０５は、本来、ウエハー中心である。即ち
、これらのステップは、主に、ウエハーの取扱い及び特定のウエハーにＣＶＤ処
理を行う処理レシピの実行に焦点を合わせている。一般に、主ルーチンはなすべ
き仕事を設定し、これらの仕事とシステムの運転のための変数を設定し、そして
専用のモジュールに仕事の実行を指令する。この主処理ルーチンと平行して、説
明されるであろうように、同時に生じたその他の仕事を行う別の実行ルーチンの
設定がある。図８の主要なプロセスシーケンス（即ち、ステップ３００ないし３
０５）の完了を成功させるためにはサブプロセスが必要である。図９ａ、９ｂ、
１０及び１１に示されるサブプロセスは、それぞれ、蒸発器サブプロセス、蒸気
相の流量制御器サブプロセス、及びプロセス室圧力制御サブプロセスである。そ
の他のサブプロセス、例えば清浄化プロセス、段取りプロセス、安全インターロ
ックプロセス、及びここに説明されたその他のプロセスは同様にある。

【００８４】 図８の主プロセス制御サブルーチンのステップ３００において、ＣＶＤ装置１
０がウエハーを受け入れるように下準備される。このステップには、例えば貯蔵
器２０内の先駆物質の希望温度への予熱、ＣＶＤ装置１０により実行されるウエ
ハー処理レシピのロードが含まれる。処理レシピのパラメーターが、例えば（説
明された）クラスターツール制御器のような外部ソースからメモリ２３０にロー
ドされる。処理レシピのパラメーターは、温度、圧力、及びウエハー８８と共に
処理される蒸気とガスのような種々の項目の設定を制御する。

【００８５】 好ましい実施例においては、ウエハー処理を継続する１０以上の多くのステッ
プが有り得る。各ステップは、ウエハーを処理している使用者が、例えば「ステ
ップ数」、「ステップの持続時間（秒）」、「目標処理圧力（ｋｇ／ｃｍ²）」
、前駆物質流量（ｍｉｌｌｉ−ｓｃｃｍ）」、「反応物質流量（ｍｉｌｌｉ−ｓ
ｃｃｍ）」及び「ウエハー温度（℃）」のようなパラメーターを選ぶことができ
る。これらパラメーターはウエハー用の処理レシピを作り、そしてＣＶＤ装置１
０の一般的な温度、流量圧力及び作動を支配する。例えば、最後のパラメーター
「ウエハー温度」は、基板チャック温度の関数である。これは、説明されるであ
ろうように、ウエハーは処理中の大部分の時間、基板チャックと接触しているた
めである。このため、ウエハー温度は典型的にはウエハー間では大きな変化がな
く、処理レシピに対しては単に参考として提供されることがある。

【００８６】 ステップ３０１はウエハーを受け入れるように準備し、外部のウエハー提供機
構（例えば、後で詳細に説明される中央ウエハーハンドラーのロボットアーム１
３４）に、ＣＶＤ装置１０がウエハー受入れ体制にあることを信号する。次いで
、ステップ３０２がプロセス室７０内へのウエハーの運動と基板チャック７４に
おけるウエハーの配置とを整合させる。

【００８７】 図１２ａないし１２ｄは、プロセス室７０内へのウエハーの運動（ステップ３
０２）を整合させる過程を絵画的に示す。これらの図の各は、プロセス室７０の
区域とロボットアーム１３４との上方及び側面からの斜視図を含む。図１２ａに
おいて、基板チャック７４はピン７４ａ−ｃを有し、ＣＶＤ処理以前は、基板又
はウエハー８８はこの上に置かれる。ウエハー８８は、プロセス室７０に入る前
は、プロセス室７０の外側でロボットアーム１３４のエンドエフェクターの上に
ある。図１２ｂに示されるように、ロボットアームが伸びてプロセス室７０内に
入り、ロボットアーム１３４の端部に担持されたウエハー８８は基板チャック７
４と基板チャックピン７４ａ−ｃの上方に通過し、ウエハーの受入れ中は使用さ
れないシャワーヘッド７２の下方に通過する。図１２ｃは、ロボットアーム１３
４の後退より前の、プロセス室７０内に完全に差し込まれたウエハー８８を示す
。図１２ｄに示されるように、ロボットアーム１３４が少し下げられ後退した後
は、ウエハー８８はピン７４ａ−ｃ上にある。

【００８８】 図８に示された主処理ルーチンに戻ると、次いでステップ３０３が、ＣＶＤ装
置１０内にプログラムされていた現行の処理レシピを走らせる。レシピ（即ち、
パラメーター）はウエハー間で変えることができるが、ステップ３０３において
レシピが開始されたら、現在のウエハー８８に対しては処理のために予めロード
されたはパラメーターが使用される。図９ａ、９ｂ、１０及び１１において説明
されたように、ステップ３０３におけるレシピの実行は、温度制御（ステップ３
０３ａ）、圧力制御（ステップ３０３ｂ）及び流量制御（ステップ３０３ｃ）の
諸態様を含む。図９ａ、９ｂ、１０及び１１のサブプロセスは、本発明のこれら
の態様の作動についての詳細を提供する。

【００８９】 本発明の一実施例においては、プロセスモジュール制御器２０５にロードされ
たレシピは、例えば「ステップ持続時間」パラメーターに従ってウエハーの種々
の処理段階を支配する。即ち、この実施例は、例えばウエハー上に特定の蒸気で
蒸着する継続時間を決めるパラメーターにより設定されたタイマーによって支配
される。

【００９０】 別の実施例においては、センサーサブシステム１９（図１Ｂ）を、ウエハー自
体における蒸着機能の計算、測定又は決定に使用することができる。この情報は
、レシピの次のステップが実行されるときを決定するために使用できる。例えば
、レシピのあるステップが、銅の蒸気を使って基板上に銅を１００オングストロ
ーム蒸着させることを要求した場合は、センサーサブシステムは、蒸着機能を監
視することにより、これが完了した時を示すことができる。そこで、この実施例
のレシピのステップは、タイマーにより駆動されるのではなく、処理ステップが
実際に物理的に完了したときに駆動される。

【００９１】 図７の制御構成に示されたセンサーモジュール２２７は、図１Ａ及び１Ｂに示
されたようなウエハーサブシステム１９からプロセスモジュール制御器２０５へ
のフィードバックを制御し提供するために使用される。ウエハーサブシステム１
９のウエハー感知装置８７は、例えば、ＣＶＤ処理中にウエハー８８上に蒸着さ
れている材料の層の厚さを測定できるレーザー測定システムを備えることができ
る。この層の厚さの情報はセンサーモジュール２２７により監視することができ
、例えば銅の１００オングストロームを検出する仕事が完了したとき、センサー
モジュール２２７は、プロセスモジュール制御器２０５に対して、その仕事が完
了したことを示すことができる。ＣＶＤの進行の感知に使用し得る別のウエハー
感知装置は、ウエハー表面の反射を検出し得る反射センサーを含むことができる
。ウエハー上に多くの材料が蒸着されると、表面の反射が増加し又は低下して蒸
着の進行を示す。別の感知装置は、これをウエハー表面の組成の測定に使用され
るＸ線回折システムとし、蒸着の進行を示すことができる。仕事に応じて、レシ
ピステップの完了を検出し示すためにセンサーサブシステム１９内でその他の通
常のリアルタイム測定及び感知用のハードウエアを使用できることが、本技術熟
練者は容易に理解されるであろう。

【００９２】 レシピが完了した後、ウエハー８８は、プロセス室７０内で蒸気及びガスによ
り処理済みである。次いで、図８のステップ３０４がウエハーを取り出す。これ
は図１２ａないし１２ｄに示されたものと逆の過程である。ロボットアーム１３
４が戻り、そして基板チャックピン７４ａ−ｃからウエハー８８を取り上げ、ウ
エハー８８をプロセス室７０の外に運び出す。次いで、ステップ３０５がＣＶＤ
装置１０の清掃を行う。これは後でより詳細に説明されるであろう。

【００９３】 図１０は、図８に関して説明されたように実行された主制御処理ステップ中に
連続的に行われる蒸発器サブプロセスの諸ステップを示す。蒸発器サブプロセス
ステップ３３０ないし３３４は、一般に貯蔵器２０内の前駆物質の蒸発及びプロ
セス室７０への入口ポート７６における圧力の維持を制御する。蒸発器サブプロ
セスは、準備モード中のウエハー処理間における蒸発器２８の清掃にも応答可能
である。

【００９４】 図９ａに示された蒸発器サブプロセスは、レシピのプログラミング中にメモリ
内にロードされた「蒸発器温度」パラメーターにより基本的に駆動される。この
変数が，（「ウエハーチャック温度」設定により設定される）チャック７４と（
「漏斗温度」設定により設定される）漏斗温度を除いたその他の温度管理される
面の全ての温度設定を駆動する。蒸発器圧力は、前述のようにシステム全体に置
かれた容量形圧力計３４、４８、５０、５１及び５３を作動させ監視する圧力制
御モジュール２１５に大きく関係する。

【００９５】 ステップ３３０において、圧力センサー３４における圧力は、圧力センサー４
８における圧力より大きくなければならない。ステップ３３１において、圧力セ
ンサー４８における圧力は、圧力センサー５０における圧力より大きくなければ
ならない。ステップ３３２において、圧力センサー５０における圧力は、圧力セ
ンサー５１における圧力より大きくなければならない。そして最後に。ステップ
３３３において、圧力センサー５１における圧力は、この実施例においては、圧
力センサー５３において測定された圧力より約１．５倍（又はこれ以上）大きく
なければならない。これらステップ３３０ないし３３３のどれかが不調になった
場合は、ステップ３３４により蒸発サブシステム１２にフィードバックが戻され
、この点において、圧力センサー５１と５３との間の圧力差により測定されたウ
エハーにおける最適圧力を維持するように、種々のサブシステム中の適切なモジ
ュールが調整される。

【００９６】 レシピのパラメーター「プロセス圧力」は、ウエハー８８においてシステムが
維持すべき圧力であるため、「目標圧力」として引用され、そして蒸発器サブシ
ステム（図１０）、蒸気相の流量制御サブシステム（図１０）及びプロセス室圧
力制御サブプロセス（図１１）の間の整合により達成される。

【００９７】 従って、上述のように、ウエハーの処理中は、貯蔵器２０は少量の前駆物質を
加熱された蒸発器２８に蒸着させる。蒸発器２８の逆円錐形構造を有しそして流
れ落ちる各少量の前駆物質は薄膜を形成し、蒸発中のある期間に円錐上に留まる
。この蒸発が生じたとき、容量形圧力計３４により圧力の上向きの傾斜が測定さ
れる。圧力センサー３４により測定される蒸気圧力の上限は、蒸発器２８（及び
システムのその他にもの）並びに前駆物質として使用される材料の温度の関数で
ある。そこで、高すぎる温度は前駆物質がウエハー８８と接触するより前に前駆
物質の早すぎる化学分解を発生させ、低すぎる温度は低い蒸気圧力、少ない流量
、及び低いプロセス圧力をもたらし、化学蒸着速度を低下させる。

【００９８】 図９ａ及び９ｂの蒸発器サブプロセスは、処理状態又は待機状態のいずれにも
ある。ウエハーを受け入れた後、図９ａに関して上に説明されたような処理状態
が使用される。待機状態は清掃過程を支配しかつ図９ｂに示され、そして図１Ａ
ないし１Ｄに関連して説明されるであろう。

【００９９】 ステップ３４０において、蒸発器サブプロセスの清掃中、蒸発室２６内に前駆
物質は導入されない。ステップ３４１において、遮断弁４２が蒸発サブシステム
１２全体を他のサブシステムから隔離する。次いで、ステップ３４２が、弁１６
０を完全に開く。次にステップ３４３において、弁１６１と１６２及び流量制御
器１６５から提供されたアルゴンガスが、圧力センサー３４において約６７．９
８ｇ／ｃｍ²（５０トル）の圧力が測定されるまで、蒸発室２６内に導入される
。次いで、ステップ３４３が、弁１７０を開き弁１６１と１６２とを閉じ、更に
アルゴンガスを吸い出すように排気サブシステム１１８を作動させることにより
蒸発室２６内の圧力を抜く。次いで、ステップ３４４が真空度を検出する。次に
、ステップ３４５がステップ３４３と３４４とをＮ回繰り返す。ここに、Ｎは例
えば１、２又はそれ以上である。この繰返し数Ｎは、使用される物質の性質の応
じて変えることができる。次いで、ステップ３４６が蒸発室２６内の圧力を抜き
、そしてウエハー処理を開始させるために蒸発サブプロセスが作動に進むように
指令されるまで、ステップ３４７が蒸発室２６の全容積を真空に維持する。

【０１００】 第２のサブプロセスは蒸気相の流量制御器サブプロセスであり、図１１に処理
ステップによって示される。ウエハーの処理中、このサブプロセスは，ウエハー
処理中に上述のようにシステム内の種々の重要な点において生ずる圧力変動を考
慮し、ガス流量制御サブシステムがプロセス室７０に至る蒸気の安定して流量を
維持することを確実化する。このサブシステムの主な目的は、ウエハー８８への
蒸気の目標流量及び総流量を維持することである。圧力がウエハーへの入口にお
いて１．４０６ｋｇ／ｃｍ²（２０ｐｓｉ）又はそれ以上でありかつウエハーに
おいて、又はその下方において真空内に流れる伝統的な流量制御器とは異なり、
本発明は、上流部分７８における蒸気の流量を制御するためにこのサブプロセス
使用する。この場合、この圧力はわずか１．３６から６．３６ｇ／ｃｍ²（１か
ら５トル）であり、また「プロセス圧力」は約１．０９から１．３６ｋｇ／ｃｍ ² （８００から１０００ミリトル）を目標とする。

【０１０１】 これを達成するために、このサブシステムは、適切な流量及び圧力センサー３
４から圧力センサー４８までで測定された目標圧力低下を維持するために比例制
御弁４４（図１Ａにおける４４’、図１Ｃにおける４４）を使用する。図１０の
ステップ３６０は、この圧力差を監視する。次いで、ステップ３６１が適切な流
量制御が機能しているか否かを判定する。そうである場合は、ステップ３６２が
実行されウエハーに供給されている蒸気の希望流量（”Ｑ”）を計算し、正常に
設定されたプロセス時間中に遭遇した目標圧力からの変動を補償するためにステ
ップ３６３においてプロセス時間システムの変数を調整する。即ち、ステップ３
６３がシステム圧力決定間のチェック時間を長くし又は短縮し、このため、圧力
は、蒸気流のために使用されている前駆物質材料に基づいて決められた正確な時
間を持つであろう。

【０１０２】 ステップ３６１において適切な流量制御が使用されていない場合は、ステップ
３６４が比例制御弁４４（図１Ａにおける４４’、図１Ｃにおける４４）を横切
る圧力が目標流量に達成するに不十分であるか否かを判定し、もしそうであるな
らば、ステップ３６５がこれを検出し他の２個のサブプロセスに設定を適切に変
更することにより希望流量を達成するように信号する。

【０１０３】 図１０における蒸気相の流量制御器サブシステムも、ステップ３６６を介して
酸化反応物質の流量を設定するモジュールを制御するために応答可能である。即
ち、蒸発室２６からの蒸気の流量制御中に、例えば、前駆物質蒸気と共に弁１６
８及び１６９からの窒素酸化物を反応ガスとしてプロセス室内に提供できる。ス
テップ３６６は、レシピにより提供された「反応物質流量」パラメーターにより
いかなる反応物質ガスの流量を決定する。典型的には、反応物質流量は、蒸発室
２６からの蒸気の流量に対する比率として表される。

【０１０４】 例えば、典型的に設定し得る目標圧力は１，５ないし２．０：１である。（上
に説明されたように）蒸気の流量は幾分か変動し得るため、１個の又は複数個の
流量制御器１６５、１６６又は１６７からの反応物質の流量も前駆物質蒸気の流
量に関して変えねばならない。図示の実施例においては、システムは、変動が目
標の圧力又は流量の±１０％台であるようによく減衰されること及び例えば異な
る供給者から受け入れられ使用される前駆物質の量の変動に依存することに注意
されたい。即ち、１バッチ内の前駆物質では振動的な揺れは指摘されなかったが
、化学薬品のロットに基づく微細な変化が観察された。図１０のサブプロセスが
これら変化を無くすことを支援する。

【０１０５】 蒸気相の流量制御サブプロセスは、独立型のステップ３６７において示される
ような待機状態にある場合は、圧力センサー４８と圧力センサー５０との間の生
じ得る何らかの出力のずれを独立してチェックし、このずれを、作動モード間の
続く計算中における圧力センサーの出力の調整に使用できる。ステップ３６７は
、圧力センサー３４、５１及び５３に対する待機状態におけるセンサー４８と５
０の圧力測定値のクロスチェックもできる。

【０１０６】 図１１はプロセス室圧力制御サブプロセスと呼ばれる第３のサブプロセスを示
し、これはウエハー８８における圧力の維持と組み合わせられる。ステップ３８
０において、シャワーヘッド７２の下方のウエハーにおけるプロセス室７０内の
圧力が容量形圧力計５３により測定される。次いで、ステップ３８１が、圧力を
パラメーター「プロセス圧力」により定められたように維持するためにステップ
３８０において測定された圧力を上昇させ又は低下させるように絞り弁５８を操
作する。

【０１０７】 図１３は、連続して走っている清掃サブプロセスにおいてなされる処理ステッ
プを示す。ウエハー接近の信号のないＣＶＤ装置の始動時には、清掃サブプロセ
スはデフォルトプロセスである。清掃サブプロセスは、ステップ３９０において
、電力のサージの場合に、機械式の回路遮断器に電気的なシステム構成要素を絶
縁させることができる。ステップ３９１は全ての加熱区域をシステム設定温度に
維持する。貯蔵器２０と漏斗２２の温度及びウエハーチャック７４の温度を除い
て全ての加熱区域に対して温度設定点としてパラメーター「蒸発器温度」が使用
される。このステップは、加熱用ワイヤーの破損又は短絡も検出できる。ステッ
プ３９２は真空ポンプ試験によりプロセスモジュールに対する適切な空間のある
ことを確保する。ステップ３９３はＣＶＤ装置１０を囲んでいるドア及びハウジ
ングカバーの状態を監視する。ステップ３９４と３９５とは、システム電力及び
圧力を監視し、正常運転状態外への逸脱を防止する。ステップ３９６は計器の状
態を追跡し計器の問題点を検出できかつシステム内の諸計器をクロス校正できる
。ステップ３９７は流量制御器１６５、１６６及び１６７を設定し校正する。ス
テップ３９８はシステム内の圧力センサーをクロス校正し、そしてステップ３９
９はシステムパラメーターをデフォルト値に初期化する。

【０１０８】 図１４は、本発明のＣＶＤ装置の構成を図式的に示し、前述の図８ないし１３
のサブプロセス６００ないし６０４の各が閉ループで示される。プロセスモジュ
ール制御器２０５はデータ母線６０５を介してシステムのその他のハードウエア
構成要素とインターフェースし、この母線は構成要素への直列のアナログ及びデ
ジタルの指令を送る。制御モジュール２１０ないし２２７の各はデータ母線６０
５とインターフェースして、プロセスモジュール制御器２０５と通信し、更に適
切な関係がある場合は互いに通信する。プロセスモジュール制御器２０５は、プ
ロフィバス・データ母線６０７と接続され、これを介してクラスターツール制御
器、輸送モジュール制御器、又はその他のプロフィバスモジュール制御器のいず
れかとの決定的な通信を提供する。図１４に示されない、より高いレベルの通信
においては、通信は、一般に非決定的なイーサネットを介して行われる。

【０１０９】 蒸発器ループ６００においては、圧力制御モジュール２１５は、上の説明に従
って容量形圧力計３４、４８、５０、５１及び５３からの圧力を監視し、更にシ
ステムの運転に適正な蒸気を提供するために、蒸発器加熱部材２９を制御する温
度制御モジュール２１０にデータを提供する。圧力制御モジュール２１５と温度
制御モジュール２１０との間をインターフェースする（６０６）ために、閉ルー
プ適応関係の例がある。これは、温度が圧力制御モジュール２１５からのフィー
ドバックに基づいて制御されるためである。

【０１１０】 システムにおける蒸気の適切な流量を維持するために応答し得る流量制御ルー
プ６０１において、圧力制御モジュール２１５は、流量制御モジュール２２０に
フィードバックデータを提供するために、圧力センサー３４、４８及び５０の各
からの圧力を監視する。この流量制御モジュールは、適切な流量で蒸気及び反応
物質ガスを提供するために、比例制御弁４４、並びに弁１６１なしし１６４、１
６８、１６９及び１７０を作動させる。

【０１１１】 プロセス室圧力制御ループ６０２はプロセス室７０内の圧力センサー５１及び
５３における圧力を検出するために、圧力制御モジュール２１５を使用する。こ
の圧力情報が流量制御モジュール２２０により作動される絞り弁８３と圧力セン
サーとの間の適応関係に使用される。この閉ループ６０２は、連続流量を維持す
るための絞り弁８３の使用により、ウエハー処理中、プロセス室内の圧力が正確
であることを確保する。

【０１１２】 エレベーター制御ループ６０３は、エレベーター制御モジュール２２５により
運転されるエレベーター９６と、ウエハー上にどのくらいの材料が蒸着したかを
検出するセンサー装置８７を使用するセンサー制御モジュール２２７との間の適
応関係を示す。レシピがセンサー制御を探すときに使用されるこの閉ループにお
いて、ウエハー上に十分な材料があることをセンサー装置８３が検出したときに
エレベーター９６が下げられる。こうして、エレベーター制御モジュール２２５
とセンサー制御モジュール２２７との間に直接通信が提供される。

【０１１３】 エレベーター制御ループ６０３もセンサーループ６０４と関連し、センサー装
置９６がウエハー上の十分な蒸着を検出すると、排気ポンプを全出力にさせるた
めに、センサー制御モジュール２２７が流量制御モジュール２２０に絞り弁８３
を作動させるように通知する。これが、蒸着過程を直ちに停止させるようにプロ
セス室７０の残留蒸気を空にする。こうしてセンサーループ６０４適応ループの
別の例であるが、蒸着の完了時にセンサー装置９６が絞り弁８３を開かせるので
、一方向トリガーと同様に作動する。

【０１１４】 上述のループ６００ないし６０４の各において、プロセス制御モジュール２０
５は、単に制御モジュール２１０ないし２２７の各に適切な仕事を提供できるだ
けである。制御モジュールは当てられたそれ自体の仕事を実行するであろう。上
に説明されたような適応関係を許すことにより、閉ループが形成される。ＣＶＤ
装置を効果的に作動させるために必要な基本的な底層のサブプロセスについて形
成される。プロセスモジュール制御器２０５は、各制御モジュールから提供され
る状態テータを介して各閉ループの進行を監視する。そこで、プロセスモジュー
ル制御器２０５は、処理が生じている間に特定のＣＶＤ処理をいかに進行させる
かを完全に知っている。この方法で、プロセスモジュール制御器２０５は、クラ
スターツール制御器２０７内で生じている主プロセスのような更に高レベルのプ
ロセスに伝えることができる。

【０１１５】 低次の閉ループ及び制御モジュールにより形成された「処理階層」、プロセス
モジュール制御器２０５において実行している中間プロセスモジュール制御器ル
ーチン、及びクラスターツール制御器１２０において実行している主クラスター
ツール制御器ルーチンが、ＣＶＤ処理の別の態様のために使用されるプログラム
又はプロセスにおける悪影響の少ない又は無いレベルでのプロセスコードへの変
更を許す。更に、ＣＶＤ処理の一態様、例えば流量制御ループにおいてなされた
他のループのプロセスに影響を生ずる可能性のあるいかなる変更も、制御モジュ
ール間の適応関係と情報のフィードバックとのために適切に考慮されるであろう
。この階層は、容易なコードの維持、及び他の領域を再ツール又は再コードする
必要なしにＣＶＤ処理の一領域に特徴を加え得る構成された環境を許す。

【０１１６】 一実施例においては、ＣＶＤ装置１０は１個のウエハー上に複数の先頭の薄膜
を蒸着させるために使用される。この実施例は低圧０．００１３６から１３．５
９５ｇ／ｃｍ²（０．００１から１０．０トル））で作動するように設計され、
かつ０．２５ミクロン又はこれ以下の形態を有する薄膜の蒸着を目標とする。温
度及び流量の制御用構成要素においてのみ変更のある同じ実施例が、費用及び保
守の要求を限定するために複数の異なるプロセスに使用されるであろう。

【０１１７】 このシステムにより蒸着し得る薄膜は、限定するものではないが以下を含む。
ジメチルアルミニウムヒドロキシド（ＤＭＡＨ）からのアルミニウム、Ｃｕ_I（
ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ，ｔｅｖｓ，ｔｅｏｖｓ）前駆物質の一つからの銅、Ｔａ
Ｂｒ₄のような固体前駆物質からの窒化タンタル、テトラキシジエチルアミドチ
タニウム（ＴＤＥＡＴ）、テトラキシジメチルアミドチタニウム（ＴＤＭＡＴ）
又はＴｉＢｒ₄のような液体前駆物質からの窒化チタン、及びタンタルペンタエ
トキシド（ＴＡＥＴＯ）とオゾン又はＮ₂Ｏ。のいずれかとからの酸化タンタル
。

【０１１８】 本発明により行われるプロセスの例として、酸化タンタル薄膜が、前駆物質と
して液体ＴＡＥＴＯ及びオキシダントとして気体Ｎ₂０を使用してウエハー上に
蒸着される。システム内の定位置にあり又は充填のために一時的に取り出された
貯蔵器２０がＴＡＥＴＯで満たされる。ＴＡＥＴＯは、貯蔵器２０内にある間は
、その熔融点以上であるが分解点より下の温度で貯蔵される。この実施例におい
ては、ＴＡＥＴＯは室温付近で貯蔵される。ＴＡＥＴＯは、貯蔵器２０から、プ
ロセス室７０に送る作動し得る蒸気圧力を作るに丁度十分な量で、軸方向に移動
するパルス弁を通って蒸発器２８に輸送される。蒸発器２８の温度は、一実施例
においては、ＴＡＥＴＯが蒸発器２８の面を横切って流れたときＴＡＥＴＯが熱
分解を起こすことなく蒸発するように１８０℃に厳しく制御される。

【０１１９】 蒸発室２６において作られたＴＡＥＴＯの蒸気圧力は蒸発室２８の温度の関数
である。特にＴＡＥＴＯについては、蒸気圧力の対数を次式により計算すること
ができる。

【０１２０】 Ｌｏｇ Ｐ＝１１．６９３−（４９８７．１２／Ｔ） ここにＰは圧力、１１．６９３は蒸発の推定係数、そしてＴは絶対温度である。
ＴＡＥＴＯの蒸気圧力は１００℃から２２０℃の温度範囲で表１に与えられる。 表１ Log.P Ｔ（゜Ｋ） Ｔ（℃） 係数 Ｐ（トル） −１．７１３２４ ３７２ １００ １１．６９３ ０．０１９４ −１．６７７２９ ３７３ １０１ １１．６９３ ０．０２１０ −１．６４１５５ ３７４ １０２ １１．６９３ ０．０２２８ −１．６０５８０ ３７５ １０３ １１．６９３ ０．０２４８ −１．５７０５２ ３７６ １０４ １１．６９３ ０．０２６９ −１．５３６４４ ３７７ １０５ １１．６９３ ０．０２９１ −１．５００４４ ３７８ １０６ １１．６９３ ０．０３１６ −１．４８５６３ ３７９ １０７ １１．６９３ ０．０３４２ −１．４６１００ ３８０ １０８ １１．６９３ ０．０３７１ −１．３９６５５ ３８１ １０９ １１．６９３ ０．０４０１ −１．３６２２９ ３８２ １１０ １１．６９３ ０．０４３４ −１．３２８２０ ３８３ １１１ １１．６９３ ０．０４７０ −１．２９４２９ ３８４ １１２ １１．６９３ ０．０５０８ −１．２６０５８ ３８５ １１３ １１．６９３ ０．０５４９ −１．２２７００ ３８６ １１４ １１．６９３ ０．０５９３ −１．１９３８１ ３８７ １１５ １１．６９３ ０．０６４０ −１．１６０４０ ３８８ １１６ １１．６９３ ０．０６９１ −１．１２７３８ ３８９ １１７ １１．６９３ ０．０７４６ −１．０９４４９ ３９０ １１８ １１．６９３ ０．０８０４ −１．０６１７８ ３９１ １１９ １１．６９３ ０．０８６７ −１．０２９２４ ３９２ １２０ １１．６９３ ０．０９３５ −０．９９８８７ ３９３ １２１ １１．６９３ ０．１００７ −０．９６４６６ ３９４ １２２ １１．６９３ ０．１０８６ −０．９３２６２ ３９５ １２３ １１．６９３ ０．１１６８ −０．９００７４ ３９６ １２４ １１．６９３ ０．１２５７ −０．８６９０２ ３９７ １２５ １１．６９３ ０．１３５２ −０．８３７４５ ３９８ １２６ １１．６９３ ０．１４５４ −０．８０６０５ ３９９ １２７ １１．６９３ ０．１５６３ −０．７７４８０ ４００ １２８ １１．６９３ ０．１６８０ −０．７４３７１ ４０１ １２９ １１．６９３ ０．１８０４ −０．７１２７７ ４０２ １３０ １１．６９３ ０．１９３７ −０．６８１９９ ４０３ １３１ １１．６９３ ０．２０８０ −０．６５１３６ ４０４ １３２ １１．６９３ ０．２２３２ −０．６２０８８ ４０５ １３３ １１．６９３ ０．２３９４ −０．５９０５５ ４０６ １３４ １１．６９３ ０．２５６７ −０．５６０３７ ４０７ １３５ １１．６９３ ０．２７５２ −０．５３０２３ ４０８ １３６ １１．６９３ ０．２９４８ −０．５００４５ ４０９ １３７ １１．６９３ ０．３１５９ −０．４７０７１ ４１０ １３８ １１．６９３ ０．３３８３ −０．４４１１１ ４１７ １３９ １１．６９３ ０．３６２１ −０．４１１６８ ４１２ １４０ １１．６９３ ０．３８７６ −０．３８２３５ ４１３ １４１ １１．６９３ ０．４１４８ −０．３５３１８ ４１４ １４２ １１．６９３ ０．４４３４ −０．３２４１６ ４１５ １４３ １１．６９３ ０．４７４１ −０．２９５２７ ４１６ １４４ １１，６９３ ０．５０８７ −０．２６８５２ ４１７ １４５ １１．６９３ ０．５４１４ −０．２３７９１ ４１８ １４６ １１．６９３ ０．５７８２ −０．２０９４３ ４１９ １４７ １１．６９３ ０．６１７４ −０．１８１１０ ４２０ １４８ １１．６９３ ０．５５９０ −０．１５２８９ ４２１ １４９ １１．６９３ ０．７０３２ −０．１２４８２ ４２２ １５０ １１．６９３ ０．７５０２ −０．０９６８８ ４２３ １５１ １１．６９３ ０．８００１ −０．０６９０８ ４２４ １５２ １１．６９３ ０．８５３０ −０．０４１４０ ４２６ １５３ １１．６９３ ０．９０９１ −０．０１３８５ ４２８ １５４ １１．６９３ ０．９６８８ ０．０１３５６ ４２７ １５５ １１．６９３ １．０３１７ ０．０４０８５ ４２８ １５６ １１．６９３ １．０９８６ ０．０６００７ ４２９ １５７ １１．６９３ １．１０８５ ０．０９５０５ ４３０ １５３ １１．６９３ １．２４４６ ０．１２１８８ ４３１ １５９ １１．６９３ １．３２４２ ０．１４８７４ ４３２ １６０ １１．６９３ １．４０８４ ０．１７５４０ ４３３ １６１ １１．６９３ １．４９７６ ０．２０１９４ ４３４ １６２ １１．６９３ １．５９２０ ０．２２８５３ ４３５ １６３ １１．６９３ １．６９１８ ０．２５４６６ ４３６ １６４ １１．６９３ １．７９７４ ０．２８０８３ ４３７ １６５ １１．６９３ １．９０９１ ０．３０８８８ ４３８ １６６ １１．６９３ ２．０２７１ ０．３３２９２ ４３９ １６７ １１．６９３ ２．１６１９ ０．３５８６４ ４４０ １６８ １１．６９３ ２．２８３７ ０．３８４３４ ４４１ １６９ １１．６９３ ２．４２２９ ０．４０９９２ ４４２ １７０ １１．６９３ ２．５６９９ ０．４３５３９ ４４３ １７１ １１．６９３ ２．７２５２ ０．４６０７５ ４４４ １７２ １１．６９３ ２．８８８０ ０．４８５９９ ４４５ １７３ １１．６９３ ３．０８１９ ０．５１１１２ ４４６ １７４ １１．６９３ ３．２４４３ ０．５３６１３ ４４７ １７５ １１．６９３ ３．４３６８ ０．５６１０４ ４４８ １７６ １１．６９３ ３．６３９４ ０．５８５８３ ４４９ １７７ １１．６９３ ３．８５３３ ０．６１０５１ ４５０ １７８ １１．６９３ ４．０７８５ ０．６３５０８ ４５１ １７９ １１．６９３ ４．３１６０ ０．６５９５５ ４５２ １８０ １１．６９３ ４．５６６１ ０．６８３９１ ４５３ １８１ １１．６９３ ４．８２９５ ０．７０８１５ ４５４ １８２ １１．６９３ ５．１０６９ ０．７３２３０ ４５５ １８３ １１．６９３ ５．３９８８ ０．７５６３３ ４５６ １８４ １１．６９３ ５．７０８０ ０．７８０２５ ４５７ １８５ １１．６９３ ６．０２９３ ０．８０４０９ ４５８ １８６ １１．６９３ ６．３６９８ ０．８２７８１ ４５９ １８７ １１．６９３ ６．７２５９ ０．８５１３４ ４６０ １８８ １１．６９３ ７．１０２９ ０．８７４９５ ４６１ １８９ １１．６９３ ７．４９８１ ０．８９８３７ ４６２ １９０ １１．６９３ ７．９１３５ ０．９２１６８ ４６３ １９１ １１．６９３ ８．３４９９ ０．９４４９０ ４６４ １９２ １１．６９３ ８．８０８４ ０．９６８０１ ４６５ １９３ １１．６９３ ９．２８９９ ０．９９１０３ ４６６ １９４ １１．６９３ ９．７９５５ １．０１３９４ ４６７ １９５ １１．６９３ １０．３２６２ １．０３６７６ ４６８ １９６ １１．６９３ １０．８８３３ １．０５９４８ ４６９ １９７ １１．６９３ １１．４６７９ １．０８２１１ ４７０ １９８ １１．６９３ １２．０８１１ １．１０４６３ ４７１ １９９ １１．６９３ １２．７２４３ １．１２７０７ ４７２ ２００ １１．６９３ １３．３９８９ １．１４８４１ ４７３ ２０１ １１．６９３ １４．１０６１ １．１７１６５ ４７４ ２０２ １１．６９３ １４．８４７４ １．１９３８０ ４７５ ２０３ １１．６９３ １５．６２４３ １．２１５８６ ４７６ ２０４ １１．６９３ １６．４３８３ １．２３７８２ ４７７ ２０５ １１．６９３ １７．２９１１ １．２５９８９ ４７８ ２０６ １１．６９３ １８．１８４２ １．２８１４８ ４７９ ２０７ １１．６９３ １９．１１９５ １．３０３１７ ４８０ ２０８ １１．６９３ ２０．０９８８ １．３２４７７ ４８１ ２０９ １１．６９３ ２１．１２３６ １．３４６２３ ４８２ ２１０ １１．６９３ ２２．１９６２ １．３６７７０ ４８３ ２１１ １１．６９３ ２３．３１８５ １．３８９０３ ４８４ ２１２ １１．６９３ ２４．４９２５ １．４１０２８ ４８５ ２１３ １１．６９３ ２５．７２０４ １．４３１４４ ４８６ ２１４ １１．６９３ ２７．００４５ １．４５２５１ ４８７ ２１５ １１．６９３ ２８．３４７０ １．４７３４８ ４８８ ２１６ １１．６９３ ２９．７５０３ １．４９４３９ ４８９ ２１７ １１．６９３ ３１．２１７０ １．５４５２０ ４９０ ２１８ １１．６９３ ３２．７４９５ １．５３５９３ ４９１ ２１９ １１．６９３ ３４．３５０６ １．５５６５８ ４９２ ２２０ １１．６９３ ３８．０２２８ 温度１８０℃における蒸発器２８により、ＴＡＥＴＯの顕著な分解なしに蒸気
室２６において圧力６．２１３ｇ／ｃｍ²（４．５７トル）が作られた。輸送導
管４０の入口におけるこの圧力により、プロセス室７０は、１．０８８から１．
２２４ｇ／ｃｍ²（８００から９００ミリトル）に保たれる。この圧力差のため
、約１．０ｃｍ³のＴＡＥＴＯ蒸気が１．５ｃｍ³のＮ₂Ｏと共に、約３８５℃に
加熱されたウエハーに輸送される。この条件下で、酸化タンタル薄膜は毎分約７
５から８０オングストロームの速度で成長するであろう。ウエハーは、予熱モジ
ュール又はあまり望ましくないがプロセス室７０のいずれかでほぼ蒸着温度又は
これ以上に予熱される。ウエハーと基板チャック７４との間の直接の熱的結合は
ごく僅かである。熱は、主に、基板チャック７４とウエハーの下側との間を流れ
ているヘリウムガスによりウエハーと基板チャック７４との間で伝達される。

【０１２１】 一実施例においては、ウエハーに酸化タンタルの核を付けるために反応物質の
還元流で１０秒間プロセスを走らせることにより、目標薄膜厚さ１００オングス
トロームが達せられる。次いで、希望の薄膜厚さを建設するために全流量でプロ
セスを７５秒間走らせる。

【０１２２】 蒸着速度は、これを減らし又は僅かに上げることができる。蒸着速度の増加は
、蒸発器２８の温度の上昇を必要とする。しかし、蒸発器２８の温度は、ＴＡＥ
ＴＯの劣化のために蒸着された薄膜の品質を低下させるであるという危険がある
ため、ＴＡＥＴＯについては一般に１９０℃を限度とすべきである。

【０１２３】 蒸発器２８の温度が１７０℃に低下した場合は、正味の効果としてＴＡＥＴＯ
蒸着速度が低下するであろう。ガス流量制御サブシステム１４への入口において
利用し得る最高圧力は約３．４９４ｇ／ｃｍ²（２．５７トル）に低下するであ
ろう。この低下は可能流量をほぼ半減させ、約０．６１１ｇ／ｃｍ²（４５０ミ
リトル）のプロセス圧力をもたらすであろう。この低下したプロセス圧力は毎分
約２２−２５オングストロームの蒸着速度を生むであろう。

【０１２４】 ＴＡＥＴＯが蒸発すると、これは主シリンダー３０及び蒸発室２６の蒸気出口
３２内で膨張する。ＴＡＥＴＯの凝結を防ぐために、蒸発室２６及び輸送導管４
０内の弁及び圧力センサーを含んだ全ての構成要素は蒸発器２８の温度に維持さ
れる。輸送導管４０を通りプロセス室７０内に入る蒸気の流れのため、蒸発室２
６内の圧力は下げられ、蒸発室２６内の圧力は、貯蔵器２０から加熱された蒸発
器２８に更にＴＡＥＴＯを分配することにより再確立される。蒸発サブシステム
１２が蒸発室２６におけるＴＡＥＴＯの加圧供給を維持するように連続して運転
できるが、プロセッサーから要求の信号があるまでは室２６内の低い蒸気圧力を
維持することが好ましい。要求の信号がないときは、蒸発室２６はＴＡＥＴＯが
追い出され空にされるであろう。

【０１２５】 前駆物質（この場合はＴＡＥＴＯ）の熱に対する敏感性を受け入れるためにこ
の周期的なプロセスが確立される。前駆物質は、ある時間、高温に保たれた場合
はプロセス室７０内に送るより前に分解するであろう。

【０１２６】 更に、前駆物質の注意深い選択により、本発明の装置及び方法は、ウエハーを
動かすことなく同じ室において異なるが相補的な材料の逐次蒸着を許す。その結
果として、ウエハーの移動及びポンプ停止、排出、大気圧までの通気という付随
したサイクル、及びウエハーの加熱なしに複数の蒸着ステップを行うことができ
る。

【０１２７】 同じであると確認された相補的なプロセスには次が含まれる。ＴｉＢｒ⁴又は
ＴＤＥＡＴ及びアンモニアからの窒化チタン（ＴｉＮ）とこれに続くＤＭＡＨか
らのアルミニウム；ＴａＢｒ₄及びアンモニアからの窒化タンタル（ＴａＮ）と
これに続くＣｕ_I（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）からの銅；並びにＴｉＢｒ⁴又はＴＤ
ＥＡＴ及びアンモニアからの窒化チタン（ＴｉＮ）とこれに続くＤＭＡＨからの
アルミニウムと更にこれに続くＣｕ_I（ｈｆａｃ）（ｔｍｖｓ）からの０．５原
子％の銅。

【０１２８】 ＣＶＤ装置１０は、バリウムチタネート、バリウムストロンチウムチタネート
、ストロンチウムビスマスチタネート及びその他同様な蒸着物質の蒸着にも適し
ている。

【０１２９】 本発明の装置及び方法、及び上述された諸プロセスの多くは、半導体処理手順
に特に関係する。より特別には、本発明の装置及び方法は、ウエハーにおける先
進的な誘電体の蒸着及び金属の相互連結によく適している。

【０１３０】 半導体プロセス用のクラスターツール１２０が図１５に示される。図示された
クラスターツール１２０は、輸送モジュール１２２のまわに組み合わせられかつ
中央制御システムとインターフェース接続された複数のプロセスモジュールを備
える。或いは、クラスターツール１２０は、輸送モジュール１２２に関してプロ
セスモジュールが放射状に配列されるのではなく、直線型配置とすることができ
る。これらプロセスモジュールの１個又は複数個は、本発明のＣＶＤ装置を備え
る。クラスターツール１２０は、本発明のＣＶＤ装置１０に加えて、入口ロード
ロック１２６、出口ロードロック１２８、予熱モジュール１３０、冷却モジュー
ル１３２、及び輸送モジュール１２２を備える。図示の実施例においては、生産
量を強化するために並列で運転できる３個のＣＶＤ装置１０が設けられる。或い
は、別のプロセスモジュールの変更例、例えば腐食モジュールと組み合わせたＣ
ＶＤ装置を設けることができる。これらモジュールは直列又は並列で逐次運転さ
せることができる。クラスターツール１２０は、ＭＥＳＣ、セミコンダクターエ
クイップメントアンドマテリアルズインターナショナル（ＳＥＭＩ）、半導体工
業のサプライヤーの商業組織により公認された標準デザイン方式に従って設計さ
れる。従って、異なる蒸着及び腐食プロセスのためのプロセスモジュールのよう
な別の標準による構成要素の変更例を、希望のように容易にクラスターツール１
２０内に一体化することができる。

【０１３１】 クラスターツール１２０の各プロセスモジュールは、一般に一度に１個のウエ
ハーを処理するように設計される。典型的な生産装置は、ツール１２０について
１時間当り６０個のウエハーを処理する。この速度は、輸送モジュール１２２を
囲んでグループ化された分離型プロセスモジュールにおいて異なるプロセス段階
を実行することにより達成される。図１５に示されたツール１２０は３００ｍｍ
酸化タンタル処理システム用に設計され、これは、典型的に３個の酸化タンタル
ＣＶＤ装置１０に連結された８側面型の輸送モジュール１２２を使用する。選択
的にツールは、急速焼鈍し（ＲＴＡ）モジュールを受け入れることもできる。別
の実施例においては、クラスターツール１２０内に確立された真空からウエハー
を取り出すことなく、ウエハーを、一連の処理段階のためにツール１２０間を逐
次通過させ得るように複数のクラスターツール１２０が一緒にインターフェース
で接続される。

【０１３２】 クラスターツール１２０の運転は、ウエハーが入口ロードロック１２６の入力
カセット１３６内に装填されることにより開始される。輸送モジュール１２２の
ロボットアーム１３４（ブルックスオートメーションより入手可能）が入力カセ
ット１３６から一度に１個のウエハーを取り出し、各ウエハーを整列ステーショ
ン１３８に動かす。整列ステーション１３８において、更なる処理より前に各ウ
エハの標準ノッチが正確に揃えられ、プロセスモジュール内でのウエハーの向き
の影響を無くして処理の均一性を支援する。整列されると、ロボットアーム１３
４がウエハーを予熱モジュール１３０に動かし、ここでウエハーは３００−５０
０℃に加熱される間、約３０秒留まる。ＣＶＤ装置１０が使用可能になると、ウ
エハーは、酸化タンタルの蒸着のためにＣＶＤ装置１０のプロセス室に動かされ
る。蒸着は約１２０秒間にわたって生ずる。蒸着後、ウエハーは冷却モジュール
１３２に動かされ、ウエハーはここに３０秒間留まり、出口ロードロック１２８
の出力カセット１４０内にこれを置くに十分に冷却される。

【０１３３】 ウエハー上の酸化タンタル蒸着についての処理時間は、予熱されたウエハー上
の厚さ０．０１ミクロンの薄膜について１２０秒台である。入力カセット１３６
から整列ステーション１３８へ、ＣＶＤ装置１０へ、そして出口カセット１４０
に戻るウエハーの運動は、別に約１０秒かかるであろう。３個の酸化タンタルＣ
ＶＤ装置１０を有するクラスターツール１２０の生産速度は、最初と最後の生産
速度の変動する時間を除いて４５秒毎にウエハー１個である。この構成のツール
は、毎時７５個のウエハーまで処理できる。

【０１３４】 本文においては、ウエハー上に集積回路を形成するために蒸着プロセスが使用
される。集積回路は、単に、金属線により一体に接続された多数のトランジスタ
ー、抵抗器、及び容量である。一般的な目標は構成要素を可能な最大の大きさに
最小化することである。

【０１３５】 図１６は、本発明の一構成を示し、これにおいては、多くのクラスターツール
１２０ａ及び１２０ｂが互いに関連してウエハーを処理するように配列される。
ウエハー受渡し機構７０１は、ウエハーを、クラスターツール制御器１２０ａの
輸送モジュール１２２ａから第２の全クラスターツール制御器１２０ｂに通過さ
せることがてきる。ウエハー受渡し機構７０１は、例えば、ウエハー８８をロボ
ットアーム１３４ａから輸送モジュール１２２ｂの第二のロボットアーム１３４
ｂに輸送するコンベヤー装置とすることができる。或いは、ウエハー受渡し機構
７０１は、個別ウエハー８８をロボットアーム１３４ａからロボットアーム１３
４ｂに物理的に通過させることにより仕事を完了する。

【０１３６】 図１６のＣＶＤ装置１０ａ−ｃは、これらをウエハーの幾つかの処理のために
使うことができ、そして完了したときは、ウエハーは、ウエハー受渡し機構７０
１により、第２の種類の処理のために第２の構成のＣＶＤ装置１０ｄ−ｆ及び第
２の輸送モジュール１２２ｂに輸送することができる。図１６の構成によるウエ
ハーの全処理中、ウエハーは真空下に維持されかつ比較的一定の温度に維持され
る。クラスターツール１２０ａ及び１２ｂは、完全に閉鎖されたシステムであり
、ウエハーは、処理中、汚染物質及び外部大気への暴露が減らされる。

【０１３７】 図１６に示された大量のウエハーの処理は、ここでは、工場自動ウエハー処理
システムと呼ばれる。本発明の工場自動処理の一態様によれば、ＣＶＤ装置１０
ａ−ｆ、輸送モジュール１２２ａと１２２ｂ、及びクラスターツール１２０ａと
１２０ｂは、全てが１個の工場自動制御器７０２により制御され、この制御器は
ウエハー処理の最初から最後までの全てのスケジュール化を扱う。工場自動制御
器７０２は、各クラスターツール１２０ａ及び１２０ｂの運転を支配する中央主
プロセスユニットを備える。データー母線７０３が、各ＣＶＤ装置１０ａ−ｆと
工場自動制御器７０２とを互いに接続する。

【０１３８】 図１７は、工場自動ＣＶＤ処理システムのための別の構成を示す。図１７にお
いては、各クラスターツール１２０ａ及び１２０ｂの個々の構成要素（即ち、Ｃ
ＶＤ装置１０、予熱モジュール１３０、冷却モジュール１３２、輸送モジュール
１２２）が、分離したクラスターツール制御器７０５ａ及び７０５ｂにより制御
される。工場自動制御器７０２はクラスターツール制御器７０５ａと７０５ｂの
各を制御し、更にウエハー受渡し機構７０１を制御できる。

【０１３９】 更に別の実施例においては、クラスターツール制御器の一方、例えば１２０ａ
が他方のクラスターツール１２０ｂに、それのウエハー処理が完了したこと及び
ウエハーはウエハー受渡し機構７０１によりルート上にあり、ロボットアーム１
３４ｂにより受け取られるべきことを信号することができる。

【０１４０】 これら構成の各は例示のみの方法で示され、本発明は図１６及び１７に示され
た工場自動構成における２個のクラスターツールのみには限定されない。各が１
個又は複数個の主工場自動制御器により管理されるクラスターツール制御器を有
し適宜の方法で配列された多くのクラスターツがあってもよい。これらの例に示
されたように処理を分散させることにより、より効率的で清浄でありかつ時を得
た方法で、初めから終わりまでリアルタイム処理を達成することができる。

【０１４１】 図１８は、図１７に示されたようなクラスターツール制御器７０５ａを介した
１個のクラスターツール１２０ａの制御に含まれる典型的なステップを示す。ス
テップ７１０において、ロボットアーム１３４ａが、入口ロードロック１２６ａ
に取り付けられた入力カセット１３６ａからウエハーを受け取る。次いで、ステ
ップ７１１において、ロボットアーム１３４がそれ自体のアマチュアにおいて揃
える。

【０１４２】 ロボットアーム１３４におけるウエハーの整列は整列ステーション１３８にお
いて行われ、ここで、ウエハー側面のノッチが基準指示器と機械的に揃えられる
。

【０１４３】 ウエハーが正確に向けられると、オプションステップであるステップ７１２に
おいて、ウエハーは予熱モジュール１３０において予熱される。ウエハーの加熱
が、ウエハーを、ウエハーを受け入れるであろう第１のＣＶＤ装置１０の運転温
度又は基板チャック温度まで又はこれに近い温度にする。次に、ロボットアーム
１３４が、ステップ７１３において、上述のようにステップ７１４においてウエ
ハーを処理するために、運転中のクラスターツール制御器１２０ａのＣＶＤ装置
１０ａ−ｃの一つの中に置く。図１６には３個のＣＶＤ装置９ａないし１０ｃが
示されているが、本発明は３個には限定されず、１個のロボットアーム１３４が
アクセスし得るのかかるシステムを全部で１個、２個、３個又はこれ以上とする
ことができる。ＣＶＤ装置９ａにおいてステップ７１４でウエハーがＣＶＤ処理
を完了した後、ステップ７１５において、ロボットアームがウエハーを引き出す
。次に、ウエハーは次のＣＶＤ装置に動かされ（即ち、ステップ７１３に戻り）
、又は冷却モジュール１３２により冷却されて出力カセット１４０を介してクラ
スターツール１２ａから出ることにより処理を終了し（ステップ７１６）、或い
はウエハーはウエハー受渡し機構７０１を介して別のクラスターツール１２０ｂ
に通過させられる（ステップ７１７）。一般に、ウエハー処理は、クラスターツ
ール１２０ａの運転を制御するクラスターツール制御器７０５ａにおいて実行し
ているウエハー処理プログラムにより指令されるように、加熱、ＣＶＤ処理及び
冷却の正しい連鎖が実行され終わるまで繰り返す。

【０１４４】 半導体処理の新たな世代は、最小の可能な特徴物を創るために最新の技術と装
置とを使ってこの構造を建設することを計る。このため、トランジスター、配線
類、容量及び抵抗器がウエハー面においてできるだけ小さな空間を占め、費用を
限定しつつより多くのウエハー当りデバイスを提供することが意図された。特徴
物の寸法が小さくなると、細い電線の適正な導電性及び小面積の容量の容量値を
維持するために新たな材料が要求されることが多い。

【０１４５】 本発明の装置は、金属の薄膜、これら金属のためのライナーとして使用される
誘電体層、低ｋ層間誘電体層、及び０．２５ミクロン又はこれより小さい線幅処
理が要求される（高ｋとして示される）容量の絶縁体の蒸着のために特に意図さ
れた。このプロセスは、クロック速度４００ＭＨｚ以上で２５６ＭＢｉｔ以上の
ＤＲＡＭを有する集積回路の形成のために使用することができる。

【０１４６】 本発明のＣＶＤ装置１０を組み込んだクロックツール１２０により行い得る半
導体蒸着処理は、酸化タンタルのような高ｋ容量絶縁体の蒸着；窒化チタンのよ
うなバリヤ及び接着促進材として作用するライナー層の蒸着、アルミニウム用の
ライナー、及び窒化タンタル、銅のライナー；並びに相互連結のための金属銅の
蒸着を含む。

【０１４７】 更に、本発明の方法及び装置はスタックゲート誘電体の蒸着に適し、これは、
ゲート容量を最小にするために、２種の異なった誘電体の極めて薄い薄膜（各薄
膜について１５オングストローム台）の連続蒸着層を持つ。スタック誘電体クゲ
ートは、一般に、０．１５ミクロンより小さい形状のデバイスに使用され、また
４００ＭＨｚ以上の速度の増加が要求される場合は０．２５ミクロンまでの形状
のデバイスに使用される。

【０１４８】 更に、本発明の方法及び装置は、２種の異なる誘電体の逐次蒸着が一般に要求
されるスタック誘電体の処理に利点を提供する。本発明による前駆物質輸送シス
テムの設計は、同じプロセス室における両材料の蒸着を許す。その結果、ウエハ
ーはゲートを損傷させるであろう不規則な酸化に暴露されない。更に、ウエハー
を動かす必要がないため、システムは、現存のシステムより本質的に高い生産性
を持つことが期待される。

【０１４９】 本発明の装置及び方法により半導体ウエハーに適切に蒸着できるその他の材料
は、アルミニウム、アルミニウム／銅（ライナーの必要の少ない合金）、チタン
酸バリウム（強力な高ｋ誘電体薄膜）、及びチタン酸バリウムストロンチウム（
別の高ｋ誘電体薄膜）が含まれる。

【０１５０】 本発明のＣＶＤ装置及び方法に適した別の用途は、平面パネルディスプレイ及
び被覆ドリルビットの処理を含む。更に、本発明の装置及び方法は光学用誘電体
コーティング、反射防止コーティング、及び摩擦と摩耗を減らすためのコーティ
ングを蒸着するために使用できる。

【０１５１】 本発明はその好ましい実施例を参照して図示され説明されたが、本技術熟練者
は、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から離れることなくこれに、形式
及び詳細における種々の変更をなし得ることが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ及び１Ｂ】 本発明の装置の図式的な説明図を提供する。

【図１Ｃ及び１Ｄ】 本発明の装置の別の実施例の図式的な説明図を提供する。

【図２ａ】 本発明の蒸発サブシステムの断面図である。

【図２ｂ】 本発明の蒸発サブシステムの別の実施例の断面図である。

【図２ｃ】 本発明の制御器の図式的な説明図である。

【図３ａ】 本発明のガス流量制御器の説明図である。

【図３ｂ】 本発明のガス流量制御器の別の実施例の説明図である。

【図４ａ】 後退位置にある基板チャックを有する本発明のプロセスサブシステムの部分的
に断面にした図面である。

【図４ｂ】 本発明のプロセスサブシステムの別の実施例の断面図である。

【図４ｃ】 基板チャックがプロセス位置に上げられた図４ｂの実施例の断面図である。

【図４ｄ】 基板チャックが完全伸長位置にある図４ｂの実施例の別の断面図である。

【図５ａ】 本発明のシャワーヘッドの説明図である。

【図５ｂ】 リング内に取り付けられた交換可能なシャワーヘッドの平面図である。

【図５ｃ】 図５ｂに示されたシャワーヘッド及びリングの側方断面図でる。

【図５ｄ】 ＰＶＤプロセスにより空洞内に形成された典型的な蒸着層の説明図である。

【図５ｅ】 通常のＣＶＤプロセスにより空洞内に形成された典型的な蒸着層の説明図であ
る。

【図５ｆ】 本発明の装置及び方法により形成し得る蒸着層の説明図である。

【図６ａ、６ｂ及び６ｃ】 本発明のＣＶＤ装置の一実施例の斜視図である。

【図７】 本発明の一実施例によるＣＶＤ装置の制御構成を示す。

【図８】 本発明の一実施例による主プロセス制御ルーチンを示す。

【図９ａ及び９ｂ】 本発明の一実施例による蒸発器サブルーチンの運転を示す。

【図１０】 本発明の一実施例による蒸気相流量制御サブプロセスによりなされる処理を示
す。

【図１１】 本発明によるプロセス室圧力制御サブプロセスを示す。

【図１２ａないし１２ｄ】 本発明の一実施例のプロセス室内にウエハーを挿入する運転を示す。

【図１３】 本発明の一実施例による清掃サブプロセスを示す。

【図１４】 本発明の一実施例によるＣＶＤ装置内にある閉ループを示している線図の例示
部分を示す。

【図１５】 本発明のクラスターツールの実施例の説明図である。

【図１６】 本発明による１個の工場用自動制御器により制御されるように構成された複数
のクラスターツールを示す。

【図１７】 本発明による工場自動制御器により制御される分離したクラスターツール制御
器により各が制御される複数のクラスターツールを示す。

【図１８】 本発明の一実施例によるクラスターツール制御器により実行される処理段階の
例を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月２日（２０００．５．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 AA24 BA01 BA02 BA17 BA18 BA38 BA42 CA04 CA12 EA01 EA06 GA02 GA12 KA08 KA25 KA39 KA41 KA46 LA15 5F031 CA02 FA01 HA13 HA37 JA47 MA28 MA29 5F045 AA03 AA08 AB02 AB07 AB09 AB21 AB31 AD07 AE19 AF03 DP03 EB06 EB08 EE02 EE04 EF05 EK09 EM05 EM10 EN04 GB05 GB06 GB09 HA24

Claims (72)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器を有する蒸発室、 蒸発室と連通しているプロセス室、及び 蒸発器から、プロセス室内の加熱された基板であって表面に薄膜が形成するよ
   うに反応面を有する前記加熱された基板への蒸気の流れを調節する流量制御器 を備えた化学処理装置。
2. 【請求項２】 蒸発器に前駆物質を分配するために置かれた分配器、 蒸発室とプロセス室とを連結している輸送導管、 輸送導管を通る蒸気流量を測定する流量計、及び 流量計及び流量制御器と通信するように組み合わせられ、かつ輸送導管を通る
   蒸気流量を計測された蒸気流量に応答して管理するように流量制御器を制御する
   ようにプログラムされているプロセッサー を更に備える請求項１の装置。
3. 【請求項３】 流量計が少なくも１個の圧力センサーを有する請求項２の装
   置。
4. 【請求項４】 流量計が層流部材を有する請求項２の装置。
5. 【請求項５】 層流部材が１対の開口端部を有する管である請求項４の装置
   。
6. 【請求項６】 流量計が１対の圧力センサーを有し、各圧力センサーがそれ
   ぞれ層流部材の開口端部と揃えられる請求項２の装置。
7. 【請求項７】 圧力センサーが容量形圧力計である請求項２の装置。
8. 【請求項８】 流量制御器が、流量計と通信するように組み合わせられてい
   る比例制御弁である請求項１の装置。
9. 【請求項９】 分配器に前駆物質を供給するための貯蔵器を備え、蒸発器は
   前駆物質が貯蔵器から分配されたときにこれを蒸発させるために加熱された面を
   有する請求項１の装置。
10. 【請求項１０】 分配器がプロセッサーにより制御される請求項２の装置。
11. 【請求項１１】 プロセス室内に置かれた少なくも１個の圧力センサーであ
    って、プロセッサーと通信するように組み合わせられている圧力センサーを更に
    備える請求項１の装置。
12. 【請求項１２】 輸送導管がプロセス室内に置かれた出口を有し、 装置が、 プロセス室内に置かれた基板チャック、 プロセス室を、出口のある上流部分と基板チャックのある下流部分とに分割し
    ているシャワーヘッド、 上流部分内の蒸気圧力を測定するように置かれた上流圧力センサー、及び 下流部分内の蒸気圧力を測定するように置かれた下流圧力センサー を備える請求項２の装置。
13. 【請求項１３】 室が室ハウジング及びこの室ハウジング内のプロセス用容
    積を有し、基板の温度が室ハウジングの内面の温度より高い請求項１の装置。
14. 【請求項１４】 上流圧力センサーと下流圧力センサーとが両者ともプロセ
    ッサーと通信するように組み合わせられる請求項１２の装置。
15. 【請求項１５】 シャワーヘッドが能動的である請求項１２の装置。
16. 【請求項１６】 蒸発室内に置かれ、プロセッサーと通信するように組み合
    わせられている少なくも１個の圧力センサーを更に備える請求項１０の装置。
17. 【請求項１７】 輸送導管と熱的に接触しているヒーターを更に備える請求
    項１の装置。
18. 【請求項１８】 プロセス室内に置かれた基板チャックが直流電源又は交流
    電源に接続される請求項１の装置。
19. 【請求項１９】 プロセス室内に置かれた基板チャック及びエレベーターを
    更に備え、エレベーターがプロセッサーにより制御され、そして基板チャックは
    エレベーターにより昇降させ得る請求項１の装置。
20. 【請求項２０】 プロセッサーが圧力センサーに接続され、かつ測定された
    蒸気圧力の関数、及び蒸発器により作られる蒸気の流量を制御するようにプログ
    ラムされた請求項１の装置。
21. 【請求項２１】 半導体処理用のクラスターツールであって、 中央ウエハーハンドラー、 中央ウエハーハンドラーに連結されたプロセス室、 蒸発室、 蒸発室内に置かれた蒸発器、 蒸発室とプロセス室とを結んでいる輸送導管、 蒸発室からプロセス室内へのガス流量を測定するように置かれた流量計、及び 流量計と通信するように結合され、蒸発器からの測定されたガス流量の関数と
    して制御するようにプログラムされているプロセッサー を備えるクラスターツール。
22. 【請求項２２】 蒸発室内に置かれた蒸発器を有する蒸発室、蒸発室とプロ
    セス室とを連結している輸送導管、蒸発室からプロセス室内へのガス流量を測定
    するように置かれた流量計、及び蒸発室からのガス流量を制御するように置かれ
    た流量制御器を有しプロセス室における化学蒸着を制御するシステムであって、 プロセスモジュール制御器、 プロセスモジュール制御器により指令されたようにシステム構成要素の温度を
    維持する複数の温度制御モジュール、 プロセスモジュール制御器により指令されたように蒸気圧力を監視する複数の
    圧力制御モジュール、 プロセスモジュール制御器により指令されたように蒸気流量を制御する複数の
    流量制御モジュール、 プロセスモジュール制御器により指令されたようにプロセス室内のエレベータ
    ーを制御するエレベーター制御モジュール そ備えるシステム。
23. 【請求項２３】 プロセスモジュール制御器が、ウエハー処理のためにプロ
    セス室を準備しかつ処理のために少なくも１個のウエハーを受け入れるように準
    備し、プロセス室にウエハーを受け入れ、ウエハー処理を実行し、プロセス室か
    らウエハーを取り出せるように弁を開き、そしてウエハーの取出し後に清掃作用
    を行う制御プログラムを実行する請求項２２のシステム。
24. 【請求項２４】 プロセスモジュール制御器において仕事を実行している蒸
    発器サブプロセスを更に備え、この蒸発器サブプロセスが、圧力制御モジュール
    を横切る圧力低下を検出しそして蒸発室内の圧力を上昇させるように蒸発器にフ
    ィードバックを提供する請求項２３のシステム。
25. 【請求項２５】 プロセスモジュール制御器において仕事を実行している蒸
    気相の流量制御サブプロセスを更に備え、この蒸気相の流量制御サブシプロセス
    は、少なくも２個の圧力制御モジュール間の圧力差を監視し、監視された圧力が
    プロセス室を作動させるに十分であるか否かを判定し、そして監視された圧力が
    低すぎるならば流量制御を増加させるように少なくも１個の流量制御モジュール
    に信号し、また監視された圧力が高すぎるならば流量制御を減少させるように少
    なくも１個の流量制御モジュールに信号する請求項２３のシステム。
26. 【請求項２６】 蒸気相の流量制御サブプロセスが、プロセス室内への蒸気
    流量を維持するように反応物質ガス流量を更に設定する請求項２５のシステム。
27. 【請求項２７】 プロセスモジュール制御器において仕事を実行しているプ
    ロセス室圧力制御サブプロセスを更に備え、このプロセス室圧力制御サブプロセ
    スがプロセス室内の圧力を測定し、そしてプロセス圧力を設定圧力に維持するよ
    うに絞り弁に指示する請求項２３のシステム。
28. 【請求項２８】 ウエハーソースからウエハーを受け入れる第１の輸送モジ
    ュール、 第１の輸送モジュールからウエハーを受け取り、受け取ったウエハーを処理し
    、そして処理が完了したときにウエハーを第１の輸送モジュールに戻すように各
    が組み合わせられた複数の第１の処理システム を備えたクラスターツール装置。
29. 【請求項２９】 第１の輸送モジュールからウエハーを受け入れる第２の輸
    送モジュール、 第２の輸送モジュールからウエハーを受け取り、受け取ったウエハーを処理し
    、そして処理が完了したときにウエハーを第２の輸送モジュールに戻すように各
    が組み合わせられた複数の第２の処理システム を更に備えたクラスターツール装置。
30. 【請求項３０】 複数の第１の処理システム及び第１の輸送モジュールが第
    １のクラスターツール制御器により制御される請求項２８のクラスターツール装
    置。
31. 【請求項３１】 複数の第１の処理システム及び第１の輸送モジュールが第
    １のクラスターツール制御器により制御され、更に複数の第２の処理システム及
    び第２の輸送モジュールが第２のクラスターツール制御器により制御され、そし
    て第１及び第２のクラスターツール制御器が工場自動制御器により制御される請
    求項２９のクラスターツール装置。
32. 【請求項３２】 半導体基板上に薄膜を蒸着する方法であって、 前駆物質の蒸気圧力を測定し、 測定された蒸気圧力に応答して前駆物質が蒸発される速度を制御し、 蒸発した前駆物質をプロセス室内に輸送し、そして 半導体基板の表面に反応生成物を作るために蒸発した前駆物質を反応させる 諸段階よりなる方法。
33. 【請求項３３】 前駆物質が、測定された圧力の関数として設定された速度
    で貯蔵器から蒸発器に分配される請求項３２の方法。
34. 【請求項３４】 蒸発室とプロセス室との間の蒸気流量が、層流部材の両端
    に置かれた１対の容量形圧力計により測定される請求項３３の方法。
35. 【請求項３５】 プロセス室内の蒸気圧力を測定する段階を更に含む請求項
    ３２の方法。
36. 【請求項３６】 プロセス室内の蒸気圧力がシャワーヘッドの両側において
    測定される請求項３２の方法。
37. 【請求項３７】 通路に置かれた弁の開度を調整することによりシャワーヘ
    ッドの通路を通る蒸気流量を制御する段階を更に含む請求項３６の方法。
38. 【請求項３８】 前駆物質の蒸気圧力が蒸発室において測定される請求項３
    ３の方法。
39. 【請求項３９】 蒸発器により作られた蒸気が実質的に希釈されないでプロ
    セス室に通過する請求項３３の方法。
40. 【請求項４０】 半導体基板の表面に集積回路を組み立てることを更に含む
    請求項３２の方法。
41. 【請求項４１】 輸送導管の内径が１２ｍｍと４０ｍｍとの間である請求項
    １の装置。
42. 【請求項４２】 輸送導管の内径が約２５ｍｍである請求項１の装置。
43. 【請求項４３】 プロセス室と連通している動的な可変吸引速度の真空ポン
    プを更に備える請求項１の装置。
44. 【請求項４４】 プロセス室内のシャワーヘッド、 プロセス室内の基板チャック、及び シャワーヘッドに取り付けられ、そして基板チャックの直径の１２０％より大
    きくない流量シールドにより定められた直径を有する限定されたプロセス容積を
    、シャワーヘッド及び基板チャックと整合して定めている流量シールド を更に備える請求項１の装置。
45. 【請求項４５】 限定されたプロセス容積の直径が基板の直径の１１０％よ
    り大きくない請求項４４の装置。
46. 【請求項４６】 シャワーヘッドが限定されたプロセス容積より大きくない
    直径を有する請求項４４の装置。
47. 【請求項４７】 基板チャックの側を回って取り付けられた交換可能なゲッ
    ター用リングを更に備える請求項４４の装置。
48. 【請求項４８】 限定されたプロセス容積内で基板チャックを昇降させるた
    めのエレベーターを更に備える請求項４４の装置。
49. 【請求項４９】 エレベーターが基板チャックをプロセス室外に持ち上げ得
    る請求項４８の装置。
50. 【請求項５０】 エレベーターの高さを測定するために線形変換器を更に備
    える請求項４８の装置。
51. 【請求項５１】 蒸発室、プロセス室、及び輸送導管が全て１個の蒸発モジ
    ュール内に含まれる請求項１の装置。
52. 【請求項５２】 蒸発モジュールが、プロセス室と組み合わせられた真空ポ
    ンプ及びスクラッバーを更に有する請求項５１の装置。
53. 【請求項５３】 蒸着モジュールがプロセッサーを更に有する請求項５２の
    装置。
54. 【請求項５４】 蒸着モジュールが約１．２ｍより大きくない長さを有する
    請求項５３の装置。
55. 【請求項５５】 ＣＶＤモジュールが約０．６ｍより大きくない幅を有する
    請求項５４の装置。
56. 【請求項５６】 ＣＶＤモジュールが約１．８ｍより大きくない高さを有す
    る請求項５４の装置。
57. 【請求項５７】 蒸発室及びプロセス室が互いに２５ｃｍ内にある請求項５
    １の装置。
58. 【請求項５８】 ＣＶＤモジュールが半導体処理用のクラスターツールの部
    分である請求項５１の装置。
59. 【請求項５９】 基板に薄膜を形成する方法であって、 前駆物質を蒸発させ、 プロセス室への蒸発前駆物質の流量を調整し、 プロセス室内で基板を加熱し、そして 基板の表面に材料の薄膜を形成するために基板の表面において前駆物質を反応
    させる 諸段階を含む方法。
60. 【請求項６０】 基板の表面における反応速度により限定される蒸着速度で
    、基板の表面に前駆物質を蒸着させることにより基板の表面と一致した被覆を提
    供する段階を更に含む請求項５９の方法。
61. 【請求項６１】 プロセス室を通る蒸気流量を調整するために基板チャック
    を昇降させる段階を更に含む請求項５９の方法。
62. 【請求項６２】 基板に層を形成するために測定されたガス流量に応じて蒸
    発室とプロセス室との間のガス流量を制御すること を更に含む請求項５９の方法。
63. 【請求項６３】 蒸発した前駆物質を反応させ、そしてプロセス室内の基板
    に前駆物質又は前駆物質のある成分を蒸着させる諸段階を更に含む請求項５９の
    方法。
64. 【請求項６４】 貯蔵器から蒸発器上への前駆物質の分配を更に含む請求項
    ６３の方法。
65. 【請求項６５】 層流部材の両端に置かれた１対の容量形圧力計間のガス流
    量を測定することにより蒸発室とプロセス室との間のガス流量を測定することを
    更に含む請求項６４の方法。
66. 【請求項６６】 プロセス室内の圧力を測定する段階を更に含む請求項６４
    の方法。
67. 【請求項６７】 シャワーヘッドの両側におけるプロセス室内の圧力を測定
    することを更に含む請求項６４の方法。
68. 【請求項６８】 通路に置かれた弁の開度を調整することによりシャワーヘ
    ッドの通路を通るガス流量を制御する段階を更に含む請求項６７の方法。
69. 【請求項６９】 蒸発室内の圧力を測定すること及び分配段階が蒸発室内の
    測定された圧力の関数として制御されるように蒸発器に前駆物質を分配すること
    を更に含む請求項６４の方法。
70. 【請求項７０】 輸送導管を加熱することを更に含む請求項６４の方法。
71. 【請求項７１】 プロセス室に置かれた基板チャックに電磁場を作ることを
    更に含む請求項６４の方法。
72. 【請求項７２】 蒸発器により作られた蒸気が実質的に希釈されないでプロ
    セス室に通過する請求項６４の方法。