特許 6971267 高温で処理チャンバ内のホウ素―炭素残留物を除去するための洗浄プロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971267

(24)【登録日】2021年11月4日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】高温で処理チャンバ内のホウ素―炭素残留物を除去するための洗浄プロセス

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101H

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-566407(P2018-566407)

(86)(22)【出願日】2017年6月16日

(65)【公表番号】特表2019-518338(P2019-518338A)

(43)【公表日】2019年6月27日

(86)【国際出願番号】US2017037946

(87)【国際公開番号】WO2017222938

(87)【国際公開日】20171228

【審査請求日】2020年6月9日

(31)【優先権主張番号】62/352,223

(32)【優先日】2016年6月20日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ビィ， フェン

(72)【発明者】

【氏名】クルシュレシャータ， パラシャント クマール

(72)【発明者】

【氏名】リー， クァンドゥック ダグラス

(72)【発明者】

【氏名】コナーズ， ポール

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３５５７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０４２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００００４４３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理チャンバの表面からホウ素−炭素層を除去するための方法であって、
堆積したホウ素−炭素層を、
シャワーヘッドから第１の距離を隔てて、ペデスタルを位置付けることと、
位置付けられた前記ペデスタルの上方に配置されている前記シャワーヘッドをバイアスすることによって、水蒸気及び第１キャリアガスを含む第１プラズマを生成することとを含む、第１プラズマプロセスに暴露すること、及び、
前記堆積したホウ素−炭素層を、
前記シャワーヘッドから第２の距離を隔てて、前記ペデスタルを位置付けることと、
前記シャワーヘッドをバイアスすること、及び前記シャワーヘッドに対して側部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第２キャリアガスを含む第２プラズマを生成することとを含む、第２プラズマプロセスに暴露することを含む、方法。

【請求項2】

前記堆積したホウ素−炭素層を、
第３プラズマプロセスであって、前記シャワーヘッドから第３の距離を隔てて、前記ペデスタルを位置付けることと、前記シャワーヘッドをバイアスすること、及び前記シャワーヘッドに対して底部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第３キャリアガスを含むプラズマを生成することとを含む、第３プラズマプロセスに暴露することを更に含み、
前記底部電極は前記ペデスタルに連結されているか、又は前記ペデスタル内に埋め込まれている、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記堆積したホウ素−炭素層を、
第４プラズマプロセスであって、前記ペデスタルの上方に配置されている前記シャワーヘッドをバイアスすることによって、実質的に酸素及び第４キャリアガスからなるプラズマを生成することを含む、第４プラズマプロセスに暴露することを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記堆積したホウ素−炭素層を前記第４プラズマプロセスに暴露することが、前記第１プラズマプロセスと前記第２プラズマプロセスとの間、及び第２プラズマプロセスと第３プラズマプロセスとの間、のうちの一又は複数で提供される、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第２プラズマを生成することが、前記シャワーヘッドに対して底部電極をバイアスすることを含み、前記底部電極は前記ペデスタルに連結されているか、又は前記ペデスタル内に埋め込まれている、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記水蒸気が液体蒸発器によって生成され、前記液体蒸発器は、最大１０ＳＬＭ以上の大流量の水を気化させるための加熱ユニットを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

処理チャンバ内のチャンバ部品の表面からホウ素−炭素膜を除去するための方法であって、
前記処理チャンバ内の前記チャンバ部品の表面に堆積したホウ素−炭素膜を、
シャワーヘッドから第１の距離を隔てて、ペデスタルを位置付けることと、
位置付けられた前記ペデスタルの上方に配置されている前記シャワーヘッドをバイアスすることによって、水蒸気及び第１キャリアガスを含む第１プラズマを生成することとを含む、第１プラズマプロセスに暴露すること、及び、
前記堆積したホウ素−炭素膜を、
前記シャワーヘッドから第２の距離を隔てて、前記ペデスタルを位置付けることと、
前記シャワーヘッドをバイアスすること、及び前記シャワーヘッドに対して側部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第２キャリアガスを含む第２プラズマを生成することとを含む、第２プラズマプロセスに暴露することを含む、方法。

【請求項8】

前記堆積したホウ素−炭素膜を、
第３プラズマプロセスであって、前記シャワーヘッドから第３の距離を隔てて、前記ペデスタルを位置付けることと、前記シャワーヘッドをバイアスすること、及び前記シャワーヘッドに対して底部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第３キャリアガスを含むプラズマを生成することとを含む、第３プラズマプロセスに暴露することを更に含み、
前記底部電極は前記ペデスタルに連結されているか、又は前記ペデスタル内に埋め込まれている、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記堆積したホウ素−炭素膜を、
第４プラズマプロセスであって、前記ペデスタルの上方に配置されている前記シャワーヘッドをバイアスすることによって、実質的に酸素及び第４キャリアガスからなるプラズマを生成することを含む、第４プラズマプロセスに暴露することを更に含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記堆積したホウ素−炭素膜を前記第４プラズマプロセスに暴露することが、前記第１プラズマプロセスと前記第２プラズマプロセスとの間、及び第２プラズマプロセスと第３プラズマプロセスとの間、のうちの一又は複数で提供される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記第２プラズマを生成することが、前記シャワーヘッドに対して底部電極をバイアスすることを含み、前記底部電極は前記ペデスタルに連結されているか、又は前記ペデスタル内に埋め込まれている、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記水蒸気が液体蒸発器によって生成され、前記液体蒸発器は、最大１０ＳＬＭ以上の大流量の水を気化させるための加熱ユニットを備える、請求項７に記載の方法。

【請求項13】

処理チャンバ内のチャンバ部品の表面からホウ素−炭素膜を除去するための方法であって、
前記処理チャンバ内の前記チャンバ部品の表面に堆積したホウ素−炭素膜を、
シャワーヘッドから第１の距離を隔てて、ペデスタルを位置付けることと、
位置付けられた前記ペデスタルの上方に配置されている前記シャワーヘッドをバイアスすることによって、水蒸気及び第１キャリアガスを含む第１プラズマを生成することとを含む、第１プラズマプロセスに暴露すること、及び、
前記堆積したホウ素−炭素膜を、
前記シャワーヘッドから第２の距離を隔てて、前記ペデスタルを位置付けることと、
前記シャワーヘッドをバイアスすること、並びに、前記シャワーヘッドに対して底部電極及び側部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第２キャリアガスを含む第２プラズマを生成することとを含む、第２プラズマプロセスに暴露することを含み、
前記底部電極は前記ペデスタルに連結されているか、又は前記ペデスタル内に埋め込まれている、方法。

【請求項14】

前記側部電極をバイアスすることにより、前記底部電極を通って流れる電流と比べて前記側部電極を通って流れる電流の方が大きくなる、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記側部電極をバイアスすることにより、前記底部電極を通って流れる電流と比べて前記側部電極を通って流れる電流の方が小さくなる、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本書に記載の実施形態は、基板にハードマスク層を形成した後に処理チャンバを洗浄する方法に関する。より詳細には、基板にホウ素−炭素を含有する高温ハードマスク層を形成するよう適合している処理チャンバを、洗浄する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

最新の半導体デバイスにおける回路密度の向上を達成するために、これらの半導体デバイスに形成される構造的フィーチャは小型化し続けている。現在、ＤＲＡＭや垂直ＮＡＮＤといった工業的応用においては、横方向寸法が垂直方向寸法よりもずっと急速に小型化しているため、高アスペクト比（ＨＡＲ）構造物が普及している。現代的な半導体技術において、ハードマスクは、従来型のフォトレジストが耐用不可の高アスペクト比フィーチャを深くエッチングするために使用される。あらゆるハードマスク材料の中で、ホウ素―炭素膜（例えばホウ素―炭素層）は、エッチングプロセスにおいて灰化可能なハードマスクとして使用される場合に、アモルファスカーボンと比較してより良好なパターニング性能を示してきた。

【0003】

最近開発された、高温（４００°Ｃ以上）で処理されたホウ素―炭素膜は、更に向上した質量密度及びエッチング選択特性を示すものである（現在市販されている最良の従来型ハードマスク膜の３倍）。しかし、ホウ素―炭素膜（特に高温において堆積されたもの）は、取り去ること又は灰化させることが容易ではない。処理チャンバ内で複数の基板に高密度ハードマスク層を堆積した後には、望ましくない材料の層が、処理チャンバの中にある様々なチャンバ部品に堆積されている。これらの望ましくない材料の層（本書では堆積残留物とも称される）は、チャンバ部品及び処理チャンバの表面に蓄積され、最終的には、その後に処理チャンバ内で処理される基板を汚染する望ましくない粒子の源となる。処理チャンバの清浄度を維持するために、処理チャンバ内で各基板又はいくつかの基板が処理された後に、洗浄プロセスが周期的に実施される必要がある。

【0004】

従来型のホウ素でドープされた炭素のチャンバ洗浄プロセスでは、フッ素リッチなガスソース（例えば、ＮＦ_３、ＣＦ_４、ＳＦ_６及びＣ_２Ｆ_６）、又は塩素リッチなソース（Ｃｌ_２、Ｂｃｌ_３、若しくはＣＣｌ_４）を含む、遠隔プラズマ洗浄プロセスが使用されてきた。しかし、高温（Ｔ＞４００°Ｃ）のホウ素―炭素堆積プロセスでは、かかる洗浄方法を使用することはできない。フッ素又は塩素を含有する洗浄ガスは、処理チャンバの中にあるアルミニウム（Ａｌ）を含有する加熱されたチャンバ部品と反応するからである。一例では、典型的には窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から形成される必要不可欠なチャンバ部品（基板ヒータなど）の表面は、チャンバ洗浄プロセス中に作り出されるフッ素リッチ又は塩素リッチな雰囲気条件によりフッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）又は塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）が形成されることによって、急速にエッチングされうる。ＡｌＦ_３は、高温ではずっと速い速度で形成されることが知られている。５００°Ｃを上回る温度では、ＡｌＦ_３は昇華し、チャンバ部品及びチャンバ壁に再堆積する。洗浄プロセス中のＡｌＦ_３及びＡｌＣｌ_３の形成は、処理チャンバ内部のＡｌ／Ｆ／Ｃｌ汚染をもたらし、この処理チャンバ内で実施される後続の堆積プロセスにおける、プロセスドリフト時間超過及び望ましくない粒子の要因となる。したがって、様々な処理チャンバ部品から堆積したホウ素―炭素層を選択的に除去する、処理チャンバを洗浄する新たな方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

処理チャンバの表面からホウ素―炭素層を除去するための、方法及び装置が開示される。処理チャンバの表面からホウ素―炭素層を除去するための方法は、堆積したホウ素―炭素層を、第１プラズマプロセス及び第２プラズマプロセスに暴露することを、含む。第１プラズマプロセスは、シャワーヘッドから第１の距離を隔てて、ペデスタルを位置付けることと、位置付けられたペデスタルの上方に配置されているシャワーヘッドをバイアスすることによって、水蒸気及び第１キャリアガスを含むプラズマを生成することとを、含む。堆積したホウ素―炭素層は次いで、第２プラズマプロセスに暴露される。第２プラズマプロセスは、シャワーヘッドから第２の距離を隔てて、ペデスタルを位置付けることと、シャワーヘッドをバイアスすること、及びシャワーヘッドに対して側部電極をバイアスすることによって、水蒸気及び第２キャリアガスを含むプラズマを生成することとを、含む。

【0006】

一実施形態では、処理チャンバの表面からホウ素―炭素層を除去するための方法は、オプションの追加プラズマプロセスステップを含み、このステップは、堆積したホウ素―炭素層を、第３プラズマプロセスであって、実質的に酸素及び第３キャリアガスからなるプラズマを生成することを含み、かつ、ペデスタルの上方に配置されているシャワーヘッドをバイアスすることを含む、第３プラズマプロセスに暴露することを、含む。

【0007】

本発明の上述の特徴を詳しく理解しうるように、本発明（上記で簡単に要約されている）のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られる。実施形態の一部は付随する図面に示されている。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面は、この発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、発明の範囲を限定するとみなすべきではないことに、留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ホウ素―炭素含有膜を堆積させるために使用されうる、装置の概略図が描かれている。

【図2】本書で提示されている本開示の実施形態のうち一又は複数を実践するために使用されうる、装置の概略図が描かれている。

【図3】本発明の一実施形態による、洗浄プロセスのフロープロセス図が描かれている。

【図4】本発明の一実施形態による、別の洗浄プロセスのフロープロセス図が描かれている。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態は概して、水蒸気を含有するプラズマを使用して、処理チャンバの中にある様々なチャンバ部品から堆積したホウ素―炭素含有層を除去するための、洗浄プロセスに関する。

【0010】

図１は、ホウ素―炭素膜堆積プロセスを実施するために使用されうる、典型的な基板処理システム１３２の概略図であり、堆積したホウ素―炭素含有層の蓄積に曝される、チャンバ領域及びチャンバ部品を示している。処理システム１３２は、ガスパネル１３０に連結されたプロセスチャンバ１００を含む。プロセスチャンバ１００は通常、上部１２４、チャンバ側壁１０１、及び底部壁１２２を含み、これらは内部空間１２６を集合的に画定する。支持ペデスタル１５０が、プロセスチャンバ１００の内部空間１２６内に設けられる。

【0011】

真空ポンプ１０２が、プロセスチャンバ１００の底部壁１２２に形成されたポートに連結される。真空ポンプ１０２は、ホウ素―炭素層堆積プロセス及び後続の洗浄プロセスにおいて、プロセスチャンバ１００内で望ましいガス圧を維持するために使用される。真空ポンプ１０２は通常、内部空間１２６に供給されかつ／又は内部空間１２６で形成される処理ガス及び副生成物を、ホウ素―炭素層堆積プロセス及び堆積後の洗浄プロセスにおいてプロセスチャンバ１００から排出する。

【0012】

複数の開孔１２８を有するシャワーヘッド１２０が、ペデスタル１５０の上の、プロセスチャンバ１００の上部１２４に連結される。シャワーヘッド１２０の開孔１２８は、堆積プロセスガス及び洗浄プロセスガスを、プロセスチャンバ１００内に導入するために利用される。

【0013】

シャワーヘッド１２０は、プロセスにおいて様々なガスが内部空間１２６に供給されることを可能にする、ガスパネル１３０に接続される。シャワーヘッド１２０から出る混合プロセスガスからプラズマが形成されて、プロセスガスの熱分解を強化することにより、基板１９０の表面１９１への材料の堆積、又は、プロセスチャンバ部品の洗浄がもたらされる。

【0014】

シャワーヘッド１２０とペデスタル１５０とは、内部空間１２６における、離間した電極の対を形成する。シャワーヘッド１２０とペデスタル１５０との間でのプラズマの生成を促進するために、一又は複数のＲＦ源１４０が、整合ネットワーク１３８を通じてシャワーヘッド１２０に、バイアス電位を提供する。シャドウリング１９２が、基板１９０のエッジ、及びペデスタル１５０の上方側部エッジを取り囲む。ペデスタル１５０は、ペデスタル１５０上に支持されている基板１９０の温度を制御するための、埋め込み型ヒータ素子１７０を含む。ペデスタル１５０は、電源１０６からヒータ素子１７０に電流を印加することによって抵抗加熱される。ペデスタル１５０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から形成されている静電チャックを含みうる。

【0015】

チャンバの中で高温のプラズマホウ素―炭素堆積プロセスを行うことによって、基板１９０にホウ素―炭素膜が堆積するだけでなく、更に、ホウ素―炭素の残留堆積物が、チャンバ部品及びチャンバ壁（Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４で示している領域）に堆積する。領域Ｒ_１にある残留堆積物は、一又は複数のホウ素―炭素含有層を基板１９０に堆積させた後にシャワーヘッド１２０の表面上に形成されている、ホウ素―炭素層を含む。領域Ｒ_２にある残留堆積物は、シャドウリング１９２の上面に形成されたホウ素―炭素層を含む。領域Ｒ_３にある残留堆積物は、複数回のホウ素―炭素層堆積プロセスを実施した後にシャドウリングの側面と底面、及びペデスタル１５０の側面と底面に生じている、ホウ素―炭素膜を含む。領域Ｒ_４にある残留堆積物は、複数回のホウ素―炭素層堆積プロセスを実施した後にチャンバ側壁１０１の表面上に形成されている、ホウ素―炭素層を含む。処理チャンバの中の、上記の望ましくないホウ素―炭素膜層の残留物の蓄積により、後続の基板堆積プロセスにおける粒子汚染がもたらされうる。

【0016】

一実施形態では、堆積されるホウ素―炭素膜層は、約４：１以下のホウ素対炭素の原子比を有する、ホウ素でドープされた炭素材料又は水素化された炭化ホウ素材料でありうる。別の実施形態では、堆積されるホウ素―炭素膜層は、約１：５〜約４：１の範囲内のホウ素対炭素の原子比でホウ素を含有している、アモルファスカーボン層又は炭素含有層でありうる。一部の実施形態では、堆積されるホウ素―炭素層はホウ素でドープされた炭素質層を含み、かかる炭素質層は、１重量％〜７０重量％のホウ素を含む。本書において、ホウ素でドープされた炭素質層、又は堆積されるホウ素―炭素層は、少なくとも１重量％のホウ素及び少なくとも２０重量％の炭素から構成された無機層を含む。この種の材料には、典型的には２５重量％を上回るホウ素から構成された、ホウ素リッチなアモルファスカーボンが含まれる。総炭素含有量が２０重量％を下回っている有機材料（一般に、下面反射防止コーティング（ｂｏｔｔｏｍ ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇ：ＢＡＲＣ）層として用いられるものなど）は「ホウ素でドープされた炭素質」という種類の材料から除外される。かかる有機材料は、（典型的にはホウ素を全く包含しないが）たとえ相当量のホウ素を有していても、典型的には、ポリアミド及びポリスルホンを含み、かつ、炭素が５重量％未満である。例示的なホウ素でドープされたアモルファスカーボン材料は、米国カリフォルニア州のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍ（登録商標）（ＡＰＦ）という商標名で市販されており、より詳細には、ＡＰＦ類の材料のうち、Ｓａｐｈｉｒａ（登録商標）ＡＰＦとして知られている、ホウ素がドープされている化学種である。

【0017】

図２は、本書に記載の堆積後のチャンバ洗浄プロセスを実践するために使用されうる、発明装置（例えば処理チャンバ２００）の概略側面図である。処理チャンバ２００は、チャンバ本体２０２、ペデスタル２０４、及びリッドアセンブリ２０６を有することを特徴としている。リッドアセンブリ２０６は、チャンバ本体２０２に連結される。チャンバ本体２０２は一又は複数のチャンバ壁２０２Ａを含み、チャンバ壁２０２Ａは、リッドアセンブリ２０６と組み合わされて、ペデスタル２０４及びシャドウリング２０７を処理空間２２０内に封入する。チャンバ壁２０２Ａのうちの１つに形成された開口２２６を通じて、処理空間２２０に基板が提供され、開口２２６は、ドアを使用して、従来的な方法で処理時には密封されうる。

【0018】

プラズマプロファイル調整器（ｐｌａｓｍａ ｐｒｏｆｉｌｅ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＰＰＭ）電極２０８が、処理空間２２０及び様々なチャンバ部品（チャンバ本体２０２やペデスタル２０４など）に隣接して配置されうる。一部の構成では、プロファイル調整器（ＰＰＭ）電極２０８は、図２のプロファイル調整器（ＰＰＭ）電極２０８Ａで示しているように、チャンバ壁２０２Ａとリッドアセンブリ２０６との間に配置される。一部の構成では、ＰＰＭ電極２０８は、図２のプロファイル調整器（ＰＰＭ）電極２０８Ｂで示しているように、ペデスタル２０４の側方の、チャンバ壁２０２Ａに隣接している位置に配置されうる。一部の構成では、ＰＰＭ電極２０８はリッドアセンブリ２０６の内部に形成される（図示せず）。一部の構成では、ＰＰＭ電極２０８は、同調回路２２８によりシャワーヘッド２１２に対してバイアスされるとリング電極を形成する、環状又はリング様の部材でありうる。ＰＰＭ電極２０８は、処理空間２２０を取り囲んでいる処理チャンバ２００の周縁に沿った連続ループでありうるか、又は、所望に応じて選択された場所にある不連続なものでありうる。ＰＰＭ電極２０８は、穿孔リングやメッシュ電極などの穿孔電極であることもある。ＰＰＭ電極２０８は、プレート電極（例えば、シャワーヘッド２１２に隣接して位置付けられている副次的シャワーヘッド（図示せず））であることもある。

【0019】

一構成では、セラミックや金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム及び／若しくは窒化アルミニウム）といった誘電体材料でありうるアイソレータ２１０が、ＰＰＭ電極２０８に接触しており、シャワーヘッド２１２及び／又はチャンバ本体２０２のチャンバ壁２０２Ａから、ＰＰＭ電極２０８を電気的及び熱的に分離させている。シャワーヘッド２１２は、ガス源２９０から供給されるプロセスガスを処理空間２２０内に入れるための開口２１８を有することを、特徴としている。シャワーヘッド２１２は、電力源２４２（ＲＦ発生装置など）に連結されうる。電力源２４２は、ＲＦ電力、ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、及び／又はパルスＲＦを提供しうる。

【0020】

シャワーヘッド２１２は、導電性の及び／又は非導電性の成分で作製されうる。例えば、シャワーヘッド２１２の面プレートが非導電性である一方、シャワーヘッド２１２の本体は導電性でありうる。プラズマ処理チャンバにおいて、シャワーヘッド２１２は、図２に示しているように電力供給されうるか、又は、接地に連結されうる。

【0021】

ＰＰＭ電極２０８Ａ及び／又はＰＰＭ電極２０８Ｂを含みうるＰＰＭ電極２０８は、スイッチ２９６を通じて、処理チャンバ２００の接地経路を制御する同調回路２２８に連結されうる。同調回路２２８は、電子センサ２３０と、可変コンデンサ２３４Ａを含みうる電子コントローラ２３４とを備える。同調回路２２８は、一又は複数のインダクタ２３２を備えるＬＬＣ回路でありうる。同調回路２２８は、処理中に処理空間２２０内に存在するプラズマ条件のもとで、可変の又は制御可能なインピーダンスを有することを特徴とする、任意の回路でありうる。図２に示している実施形態では、同調回路２２８は、電子コントローラ２３４と直列の第１インダクタ２３２Ａ、及び、電子コントローラ２３４と並列の第２インダクタ２３２Ｂを有することを、特徴とする。電子センサ２３０は、電圧センサ又は電流センサであってよく、かつ、処理空間２２０の内部のプラズマ条件にある程度の閉ループ制御を行うために、電子コントローラ２３４に連結されうる。

【0022】

底部同調電極２２２は、ペデスタル２０４に連結されうる。底部同調電極２２２は、図示しているようにペデスタル２０４の中に埋め込まれうるか、又は、ペデスタル２０４の表面に連結されうる。底部同調電極２２２は、プレート、穿孔プレート、メッシュ、ワイヤスクリーン、又はその他の任意の分散構成物でありうる。底部同調電極２２２は、導管２４６（例えば、ペデスタル２０４のシャフト２４４内に配置された、５０Ωなどの選択されたインピーダンスを有するケーブル）によって、第２同調回路２３６に連結されうる。第２同調回路２３６は、第２電子センサ２３８と、第２可変コンデンサ２４０Ａを含みうる第２電子コントローラ２４０とを有しうる。第２電子センサ２３８は、電圧センサ又は電流センサであってよく、かつ、処理空間２２０内のプラズマ条件に対して更なる制御を行うために、第２電子コントローラ２４０に連結されうる。

【0023】

上述の底部同調電極に加えて、バイアス電極及び／又は静電チャック電極でありうるペデスタル電極２２４も、ペデスタル２０４に連結されうる。ペデスタル電極２２４は、ペデスタル電力供給アセンブリ２８０に連結されうる。ペデスタル電力供給アセンブリ２８０は、電力源２５０と、インピーダンス整合回路でありうるフィルタ２４８とを含む。電力源２５０は、ＤＣ電力、パルスＤＣ電力、ＲＦ電力、パルスＲＦ電力、又はそれらの組み合わせを提供しうる。

【0024】

図２のリッドアセンブリ２０６及びペデスタル２０４は、プラズマ処理又は熱処理向けの任意の処理チャンバと共に使用されうる。リッドアセンブリ２０６及びペデスタル２０４と共に有益に使用されうるプラズマ処理チャンバの一例は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａにあるＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）プラットフォーム、及び、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ ＸＰ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ＣＶＤチャンバ、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＳＥチャンバ、又は、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）ＧＴチャンバである。他の製造業者によって製造されたチャンバを含むその他のチャンバも、本書に記載の実施形態により恩恵を受けうると想定される。

【0025】

処理チャンバ２００の中に画定された内部処理空間２２０と流体連結している水蒸気生成（ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ：ＷＶＧ）システム２９１が、処理チャンバ２００に連結される。ＷＶＧシステム２９１は、液体蒸発器を通して純脱イオン水を流すことによって、超高純度水蒸気を生成する。液体蒸発器は、最大４０ＳＬＭの（又はそれを上回る）大流量の水を気化させるための、加熱ユニットを含む。あるいは、ＷＶＧシステムは、Ｏ_２とＨ_２との触媒反応によっても、水蒸気を生成しうる。一実施形態では、Ｈ_２とＯ_２は各々、約１１０°Ｃ〜約１２０°Ｃの温度において、約１ＳＬＭ〜約１００ＳＬＭの範囲内の流量で、ＷＶＧシステムに流入する。一実施形態では、Ｈ_２の流れよりも大きな化学量論（ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）流量でＯ_２を流してＯ_２リッチな水蒸気を形成することによって、Ｏ_２富化水蒸気が提供される。一実施形態では、Ｏ_２の流れよりも大きな化学量論流量でＨ_２を流してＨ_２リッチな水蒸気を形成することによって、Ｈ_２富化水蒸気が提供される。望ましいＨ_２／Ｏ_２濃度が決定されると、外に向かって流れる水蒸気が望ましい水蒸気中Ｈ_２／Ｏ_２濃度を有するように調整するために、各流量が比例的に変更されうる。更に、リッドアセンブリ内の加熱ガス管及び加熱吸入マニホールドが、関連する水蒸気供給システム内に統合され、これらの管内での水蒸気凝縮を回避するために、１２０°Ｃに加熱されうる。ＷＶＧシステムの温度制御は、吸入マニホールド、ガス管、及びチャンバに連結されているフィードバックループ／制御システムであって、水蒸気を生成するよう、かつ、プロセスチャンバに供給される生成された水蒸気の凝縮を防止するよう構成されている、フィードバックループ／制御システムも含みうる。

【0026】

一実施形態では、ＷＶＧシステムは触媒内壁リアクタ又は触媒カートリッジを有し、かかるリアクタ又はカートリッジの中で、化学反応によって水蒸気が生成される。触媒は、金属又は合金（パラジウム、プラチナ、ニッケル、それらの組み合わせ、及びそれらの合金など）を含みうる。望ましくない汚染を消去するための洗浄プロセスには、超高純度水が理想的である。一実施形態では、未反応のＨ_２が処理空間２２０に流入することを防止するために、約５秒間にわたり、ＷＶＧシステムを通してＯ_２を流すことが可能である。次に、約５秒間にわたり、Ｈ_２をリアクタに入れることが可能になる。Ｈ_２とＯ_２との間の触媒反応は瞬間的なものであるので、水蒸気は、Ｈ_２とＯ_２がリアクタに到達した直後に生成される。Ｈ_２とＯ_２の流れを調節することによって、濃度を１％〜１００％の間の任意の濃度点に、正確に制御することが可能になる。つまり、水蒸気は、水、Ｈ_２、Ｏ_２、又はそれらの組み合わせを含有しうる。一例では、水蒸気は水とＯ_２とを含有する。別の例では、水蒸気は水とＨ_２とを含有する。同様に、同じガス流量制御方法を用いることによって、水蒸気の量も調節され、正確かつ再現可能な流れが常にもたらされうる。水蒸気は通常、Ｈ_２とＯ_２とがリアクタに流入することによって生成されるが、このＯ_２は、別の酸素源化合物（ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_５、Ｈ_２Ｏ_２、又はＯ_３など）により、補完されうるか又は置き換えられうる。一実施形態では、必要に応じて、水蒸気を形成するためにＨ_２とＮ_２Ｏが利用される。カリフォルニア州Ｓａｎｔａ ＣｌａｒａにあるＦｕｊｉｋｉｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．のＷＶＧ、及び、カリフォルニア州Ｍｅｎｌｏ ＰａｒｋにあるＵｌｔｒａ Ｃｌｅａｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＣＳＧＳ（Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ：触媒蒸気生成器システム）といった、好適なＷＶＧシステムが市販されている。ＷＶＧシステムは、任意の濃度の水蒸気を生成することが可能な任意の種類の設備でもよいことに、留意されたい。しかし、様々なチャンバ部品に付く高温ホウ素―炭素膜層を高速でエッチングするためには、ＷＶＧシステムが、大流量（例えば１０ＳＬＭを上回る流量）の水蒸気を、処理チャンバに供給することが必要である。

【0027】

処理チャンバ２００は、稼働中に、処理空間２２０内のプラズマ条件のリアルタイム制御を行う。プロセスガスが、ガス源２９０からガス入口２１４を通り、リッドアセンブリ２０６を通るように流される。ホウ素―炭素ハードマスクを堆積させるための堆積プロセスガスは、炭素含有ガス（例えば、メタン（ＣＨ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、プロピン（Ｃ_３Ｈ_４）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、ブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）、ブチレン（Ｃ_４Ｈ_８）、ブタジエン（Ｃ_４Ｈ_６），アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２），トルエン（Ｃ_７Ｈ_８（Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_３））、及びそれらの混合物であるが、それらに限定されるわけではない）、及び、ホウ素含有ガス（例えばジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）であるが、それに限定されるわけではない）を含有する混合物といった、任意の好適なＣＶＤ前駆体混合物でありうる。チャンバ洗浄ガスは、凝縮を抑制するために不活性キャリアガス（例えばＡｒ又はＨｅ）と組み合わされた、上述の水蒸気を含む。いくらかの不活性ガス（例えばＡｒ／Ｈｅ）を添加することで、エッチング速度も速まりうると考えられている。エッチング速度を速めるためには、水蒸気に少量のＨ_２を添加してもよいことが分かっている。

【0028】

処理中に、供給されたプロセスガスは、出口２５２を通って処理チャンバ２００から出る。出口２５２はポンプ（図示せず）に接続されており、処理空間２２０内にプラズマを確立するために、電力がシャワーヘッド２１２に提供される。望ましい堆積関連プロセスガスを含有するプラズマの形成は、ホウ素―炭素層堆積プロセスにおいて実施され、洗浄関連プロセスガス（例えば、水蒸気、不活性ガス、酸素、及び水素のうちの少なくとも１つ）を含有するプラズマの形成は、以下で詳述する後続のチャンバ洗浄プロセスにおいて実施される。ホウ素―炭素膜堆積プロセスにおいてウエハへの堆積速度を向上させるために、ペデスタル２０４に電気バイアスが形成される。チャンバ洗浄プロセスにおいて、プラズマ密度を制御し、プラズマプロファイルを増大させることにより、プラズマが領域Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４に到達し、シャドウリング、ペデスタルのエッジと底部、及びチャンバ壁からホウ素―炭素層をエッチングするよう、ペデスタルの底部同調電極２２２は、電気バイアスを受けうる。処理空間２２０内でプラズマが生成されると、プラズマとＰＰＭ電極２０８Ａとの間、かつ／又は、プラズマと底部同調電極２２２との間に、電位差が確立されうる。ＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２は、常にバイアスされている必要があるわけではないが、本書に記載のホウ素―炭素膜堆積プロセスとチャンバ洗浄プロセスの両方で、必要に応じて使用され、制御されうる。電子コントローラ２３４及び２４０は、２つの同調回路（第１同調回路２２８と第２同調解離２３６）によって表わされている、ＰＰＭ電極２０８Ａ及び底部同調電極２２２を通って作られた接地経路の特性を調整するために、使用されうる。処理チャンバ内での処理中に、プラズマ密度及び／又は中心からエッジまでのプラズマ密度均一性を個別制御するために、第１同調回路２２８及び第２同調回路２３６に設定点が供給されうる。電子コントローラが両方とも可変コンデンサである実施形態では、これらの可変コンデンサは、処理中のプラズマの不均一性を最小化するよう、電子センサによって調整されうる。

【0029】

同調回路（第１同調回路２２８と第２同調回路２３６）の各々は、対応する電子コントローラ２３４と２４０を使用して調整されうる、可変インピーダンスを有する。電子コントローラ２３４及び２４０が可変コンデンサ２３４Ａ、２４０Ａを含みうるのであれば、可変コンデンサの各々の容量範囲、及びインダクタ２３２Ａ及び２３２Ｂのインダクタンスは、プラズマの周波数特性及び電圧特性に応じて、各可変コンデンサの容量範囲が最小になるインピーダンス範囲を提供するよう、選ばれる。ゆえに、第１同調回路２２８の調整後インピーダンスが高ければ、その結果生じる、処理空間内で形成されるプラズマは、ペデスタル表面を覆う被覆度が最小になる形状を有する。第１同調回路２２８のインピーダンスが低ければ、ペデスタル表面を覆うプラズマの被覆度又は被覆面積は、最大へと広がる。一部の実施形態では、同調回路２２８が低インピーダンスであることは、形成されたプラズマがペデスタル２０４の機能エリア全てを有効に覆い、基板全体にわたるホウ素―炭素膜の均一な堆積、及び、洗浄プロセスにおけるシャワーヘッドの均一なエッチングを提供することを、確実にするために使用される。電子コントローラ２３４が同調回路内のインピーダンスを最小値から増大させていくにつれて、プラズマ形状は、チャンバ壁まで広がっている状態から縮小し、ゆえに、ペデスタルの被覆面積も減少する。電子コントローラ２４０も同様の効果を有し、電子コントローラ２４０の中の容量値（複数可）が調整されるにつれて、ペデスタルを覆うプラズマの被覆面積が増減する。プラズマの形状を制御することは、望ましい堆積速度、及び堆積されたホウ素―炭素膜の望ましい均一性の実現を、確保するのに役立つ。しかし、プラズマを最大被覆面積にしても、図１の領域Ｒ_１〜Ｒ_４として図示されているシャワーヘッド、シャドウリング、ペデスタルの側部、及びチャンバ壁には、望ましくないホウ素―炭素膜が残る。一実施形態では、本書に記載のチャンバ洗浄工程において、電子コントローラ２３４及び２４０は、被覆面積を最大化し、洗浄プラズマプロファイルを拡張して、前記のシャワーヘッド、シャドウリング、ペデスタルの側部、及びチャンバ壁を洗浄するために使用される。

【0030】

電子センサ２３０と２３８は、閉ループにおける回路２２８と２３６の各々の同調を支援するために使用されうる。使用されるセンサの種類に応じた電流又は電圧の設定点が、各センサにインストールされうる。電子コントローラ２３４及び２４０には、設定点からの偏差を最小化するよう調整を決定する、制御ソフトウェアが提供されうる。この方式では、プラズマを有効に導いて領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４のホウ素―炭素層をより効率的にエッチングするために、処理中にプラズマ形状が選択され、動的に制御されうる。前述の記載は、可変コンデンサ２３４Ａ、２４０Ａを含みうる電子コントローラ２３４及び２４０に基づくものであるが、調整可能インピーダンスを伴う調整回路２２８及び２３６を提供するためには、調整可能特性を有する任意の電子部品（可変インダクタなど）が使用されうることに、留意すべきである。

【0031】

図３は、本発明の一実施形態による、水蒸気から生成されたプラズマを使用してホウ素―炭素膜を除去する方法を示す、フロー図３００である。フロー図３００は工程３０２、３０４、及び３０６を含み、これらの工程については、図１に示している処理チャンバ１００内に図示した堆積物、及び、図２に示している処理チャンバ２００内にある処理チャンバハードウェアに関連して後述する。

【0032】

工程３０２、３０４、及び３０６において、図１に示している領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４にあるホウ素―炭素残留層が、処理チャンバ２００内にあるハードウェアを使用して水蒸気プラズマ処理プロセスを実施することによって、除去される。プラズマ処理プロセスにおいて生成された水蒸気は、チャンバ部品から堆積したホウ素―炭素層を除去するために使用される、酸化剤（Ｏ・）、還元剤（Ｈ・）、及び水酸基（ＯＨ）を形成しうる。酸素酸化剤は、ホウ素―炭素層からの炭素元素と反応して、チャンバから排気されうる揮発性化合物（ＣＯ、ＣＯ_２など）を形成しうる一方、水素還元剤は、ホウ素―炭素残留領域Ｒ_１、Ｒ_２、及びＲ_３のホウ素（もし存在すれば）と反応して、次いでチャンバから排気される揮発性化合物を形成しうる（例えば、後に反応して揮発性生成物を形成しうる、ＢＨ_３、Ｂ_２Ｈ_６・・・更にＢ_２Ｏ_３などが形成されうる）と、考えられている。キャリアガスとして使用されるヘリウム／アルゴンガスは、水蒸気プラズマを使用する場合、チャンバ洗浄プロセスのエッチング均一性を向上させると考えられている。Ａｒ／Ｈｅキャリアガスは、ホウ素―炭素膜のエッチング速度を向上させることが分かっている様々な流量で、追加のキャリアガス（Ｈ２など）と組み合わされることもある。

【0033】

稼働中、エッチング速度を制御するために、いくつかのプロセスパラメータ（水蒸気流量、ＲＦ電力レベル、チャンバ圧力、及びシャワーヘッドとペデスタルとの間隔など）も制御されうる。一例では、水蒸気は、連続モードとパルスモードのいずれかで、生成され、プロセスチャンバ内に供給されうる。一実施形態では、水蒸気は、連続モードで生成され、約１ＳＬＭ〜４０ＳＬＭの流量で、プロセスチャンバ内に入りうる。水蒸気を反応のために解離させるよう、約１０００ワット〜約５０００ワットのＲＦ電力が、プロセスチャンバ内に供給されうる。チャンバ圧力は、約７６０Ｔｏｒｒ未満（例えば、約１Ｔｏｒｒ〜約１２０Ｔｏｒｒ）に制御されうる。ペデスタル温度は、摂氏約０度と摂氏約７６０度に制御されうる。基板は、約１秒間〜約３６００秒間にわたり、水蒸気プラズマに曝露されうる。

【0034】

一実施形態では、工程３０２〜３０６のプラズマは、遠隔生成プラズマに加えて、又は遠隔生成プラズマの代わりに、容量結合又は誘導結合されうると想定される。例えば、水蒸気、及びキャリアガスとして作用する不活性ガス（例えばＨｅ又はＡｒ）から、容量結合プラズマが生成されうると想定される。不活性ガスは、凝縮を抑制するよう作用することも可能である。水蒸気は、約４ＳＬＭ〜４０ＳＬＭ（例えば約９ＳＬＭ）の流量で、チャンバに導入されうる。不活性ガス（例えばＡｒ又はＨｅ）は、約１０００ｓｃｃｍ〜約２００００ｓｃｃｍ（例えば約６０００ｓｃｃｍ）の流量で、チャンバに提供されうる。別の実施形態では、水蒸気は、必要に応じて、インシトゥ（その場）での蒸気生成によって生成されうると想定される。

【0035】

容量結合性の水蒸気プラズマが生成される時、チャンバの中に配置されたペデスタル２０４とシャワーヘッド２１２との間隔は、約２０ミル（０．５ｍｍ）〜約４５０００ミル（１１４３ｍｍ）の範囲内でありうる。基板との間隔が狭いことは有利である。間隔によりエッチング速度の加速をもたらすプラズマの持続可能性及び密度が促進されるからである。

【0036】

工程３０２において、水蒸気が、水蒸気生成器（ＷＶＧ）システム２９１によって生成され、ガス入口２１４及びシャワーヘッド２１２を通じてプロセスチャンバに（又は直接チャンバ内に）提供される。プロセスチャンバ内で、水蒸気は点火されてプラズマになる。このプラズマは、主としてシャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間の空間内で形成されて、シャワーヘッド２１２の表面上の領域Ｒ_１、及び、シャドウリング２０７の上面上の領域Ｒ_２にあるホウ素―炭素膜をエッチングする。水蒸気は、約９ＳＬＭ〜２５ＳＬＭ（例えば約１８ＳＬＭ）の流量で、処理チャンバ２００に導入される。工程３０２におけるシャワーヘッドとペデスタルとの間隔は、約１５０ミル（３．８ｍｍ）〜約２５０ミル（６．３５ｍｍ）（例えば約２００ミル（５ｍｍ））に設定される。チャンバ内の圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約１２０Ｔｏｒｒ（例えば約７５Ｔｏｒｒ）に維持される。水蒸気を含有するプラズマを生成して、酸素、水素、及び水酸イオン又は水酸ラジカルを形成するために、約１０００ワット〜３，０００ワットの範囲内（例えば２，７００ワット）のＲＦ電力が、約２４０秒間にわたりシャワーヘッド２１２に印加される。前記の酸素、水素、及び水酸イオン又は水酸ラジカルは、シャワーヘッド２１２の、及びシャドウリング２０７の上部のホウ素―炭素膜と反応して揮発性化合物を形成し、この揮発性化合物はチャンバから排気される。この工程においてシャワーヘッドとペデスタルとの間に形成された間隔は、水蒸気プラズマを維持するのに役立つ。水蒸気含有プラズマ中にある酸素、水素、及び／又は水酸成分若しくは水酸ラジカルが、非常な高速で再結合するからである。上記の成分は、ホウ素―炭素残留層をエッチングする反応性化学種であるので、かかる成分の再結合は最小化される必要がある。一例では、３００ｍｍの基板支持体及びシャワーヘッドの場合に水蒸気成分の再結合を最小化する、シャワーヘッドからペデスタルまでの間隔は、約２００ミル（５ｍｍ）でありうる。この時点ではＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２がバイアスされる必要はないので、シャワーヘッドへのＲＦ電力は、領域Ｒ_１及びＲ_２にプラズマプロファイルを導いて、シャワーヘッド２１２及びシャドウリング２０７の表面からホウ素―炭素層をエッチングする。

【0037】

工程３０４において、水蒸気プラズマの密度プロファイルは、シャドウリング２０７の側部及び底部、並びに、ペデスタルの側部エッジ及び底部、並びに／又はチャンバ壁を含む、ホウ素―炭素堆積領域Ｒ_３及び／又はＲ_４を洗浄するよう、改変される。水蒸気の流量は、工程３０２における流量（例えば約１８ＳＬＭ）と同じに維持されうる。チャンバ圧力も、工程３０２における圧力（例えば約７５Ｔｏｒｒ）と同じに維持されうるが、シャワーヘッドとペデスタルとの間隔は、２５０ミル（６．３５ｍｍ）〜４５０ミル（１１．４ｍｍ）（例えば約３００ミル（７．６２ｍｍ））に拡大される。領域Ｒ_３及び／又はＲ_４とシャドウリング２０７の裏側を含む領域の十分なプラズマ被覆度を提供するために、シャワーヘッドとペデスタルとの間隔を拡大することが必要であること、並びに、上述したように、水蒸気プラズマ中の活性種の再結合率が高いことにより、ＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２は、プラズマに必要なＲＦ電力を維持するために更にバイアスされる。チャンバの側壁に連結されているＰＰＭ電極２０８に印加されるバイアスを追加すること若しくは増大させること、及び／又は、底部同調電極２２２に印加されるバイアスを追加すること若しくは増大させることにより、水蒸気プラズマは拡張して、シャドウリングの側面及び底面、並びにペデスタルの側面及び底面（領域Ｒ_３と図示している）を覆いうると、考えられている。一例では、ＰＰＭ電極２０８Ａ又は２０８Ｂは、１アンペア〜３０アンペア（例えば１４アンペア）でバイアスされうる。ペデスタル２０４内に配置されている底部同調電極２２２も、１アンペア〜３０アンペア（例えば１２アンペア）でバイアスされる。プラズマ体積をチャンバ壁に向かって外向きに拡張させるために、ＰＰＭ電極２０８は、底部同調電極２２２よりも若干高い電力レベルでバイアスされる。底部同調電極２２２は、ペデスタル及びその上に包含されているシャドウリングの周囲までプラズマプロファイルを縮小するように、ＰＰＭ電極２０８よりも低い電力レベルでバイアスされうる。一例では、ＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２は、工程３０４中の一定時間にわたってバイアスされ、工程３０２においてはバイアスされない。一構成では、ＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２がバイアスされている時間量は、ホウ素―炭素膜の特性（堆積した層の厚さなど）に基づく。酸素、水素、及び／又は水酸イオン若しくは水酸ラジカルを包含するプラズマが、領域Ｒ_３にあるホウ素―炭素膜と反応してそこの望ましくない堆積物を除去することを可能にするために、ＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２をバイアスすると共に、ペデスタルをシャワーヘッドから、工程３０２で使用された距離よりも長い距離を隔てて位置付けることによって、プラズマ体積／プロファイルを拡張させることが可能になると、考えられている。

【0038】

工程３０６では、図１に示しているプロセスチャンバ１００のチャンバ壁を含むホウ素―炭素堆積領域Ｒ_４を洗浄するために、水蒸気プラズマプロファイルが改変される。水蒸気の流量は、工程３０４における流量（例えば約９ＳＬＭ）と同じに維持されうる。チャンバ圧力は、５Ｔｏｒｒ〜１５Ｔｏｒｒ（例えば約９Ｔｏｒｒ）に引き下げられうる。シャワーヘッドとペデスタルとの間隔は、工程３０４における間隔から、１０００ミル（２５．４ｍｍ）〜約５０００ミル（１２７ｍｍ）（例えば約２０００ミル（５０．８ｍｍ））に拡大される。ＰＰＭ電極２０８はゼロバイアス又はゼロに近いバイアスにされ、底部同調電極２２２は、一定時間（例えば１５０秒間）にわたり５０％キャップ位置（事実上のニュートラル位置）でバイアスされる。シャワーヘッドとペデスタルとの間隔を更に拡大することにより、プラズマプロファイルが更に拡張され、酸素、水素、及び水酸イオン又は水酸ラジカルを含有するプラズマが領域Ｒ_４のホウ素―炭素膜と反応することが可能になる。シャワーヘッドとペデスタルとの間隔が、工程３０４の３００ミル（７．６２ｍｍ）間隔からこの時点の工程の２０００ミル（５０．８ｍｍ）間隔へと更に拡大される際に、形成されたプラズマを維持するために、チャンバ圧力の低減が有利に使用されうる。工程３０６においてＰＰＭ電極２０８及び底部同調電極２２２に対するバイアスをカスタマイズすることで、上述の、工程３０２及び３０４によって提供されたプラズマプロファイルを越える、プラズマプロファイルの更なる拡張がもたらされ、かつ、チャンバ壁のホウ素―炭素層が、ターゲットにされ、エッチングされ、除去される。チャンバ壁のホウ素―炭素層は、このようにしなければ、工程３０２及び３０４で提供されたプラズマプロファイルと反応しない。

【0039】

一オプション工程として、シャワーヘッドとペデスタルとの間隔は、約４５０００ミル（１，１４３ｍｍ）（例えば４４０００ミル（１１１７．６ｍｍ））まで、更に拡大されうる。圧力は、１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ（例えば５Ｔｏｒｒ）に引き下げられうる。ＰＰＭ電極２０８はゼロバイアス又はゼロに近いバイアスにされ、底部同調電極２２２は、一定時間（例えば１５０秒間）にわたり５０％キャップ位置（ニュートラルキャップ位置）でバイアスされるこの工程により、工程３０２、３０４及び３０６で生成された水蒸気プラズマとまだ反応していないかもしれない、残っているホウ素―炭素残留物があればそれが除去される。

【0040】

加えて、工程３０２、３０４、及び３０６で水蒸気プラズマ処理プロセスを実施している間、洗浄ガスの反応効率を向上させるために、その他の種々のガス源もプロセスチャンバ内に供給されうる。例えば、水蒸気は、インシトゥ（その場）での蒸気生成によって生成されうると想定される。別の実施形態では、酸素と水素との非化学量論的化合物（ｎｏｎ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ）（例えば、ｘ及びｙが両方ともゼロを上回る整数又は非整数でありうるＨ_ｘＯ_ｙ）が、ＷＶＧによって注入又は生成されうると想定される。かかる実施形態では、水蒸気生成器によっていくらかの過酸化水素が生成されうる。別の実施形態では、キャリアガスとして使用されるＨｅ及びＡｒに加えて、水蒸気だけでなく酸素ガス、窒素ガス、亜酸化窒素ガス、及び／又は水素ガスが、処理チャンバに提供されうると想定される。かかる実施形態では、水素の添加は（特に、炭素よりも高い濃度のホウ素を含有するホウ素―炭素膜において）、ホウ素―炭素残留物の除去速度を速めることが分かっている。ヘリウムなどのキャリアガスは、ホウ素―炭素膜の除去速度を低下させると同時に、エッチング均一性を向上させることが観測されている。別の実施形態では、水蒸気は、実質的にホウ素を含有していない炭素膜（アモルファスカーボンなど）を取り去るために使用されうると想定される。あるいは、水蒸気は、実質的に炭素を含有していないホウ素膜（アモルファスホウ素など）を取り去るために使用されうると想定される。

【0041】

工程３０２、３０４、及び３０６では、プラズマ洗浄処理プロセスを実施するために、水蒸気と共に酸素含有ガスも、プロセスチャンバ内に供給されうる。酸素イオンは、ホウ素―炭素膜の炭素と好ましく反応して、揮発性化合物（ＣＯ_２など）を形成することが可能であり、かかる揮発性化合物は、最終的に処理チャンバから排気される。ホウ素―炭素残留膜除去プロセスを実施するために、酸素を提供する任意の化合物（Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、ＣＯ_２、ＮＯ、又はＮＯ_２など）が、水蒸気と共に使用され、供給されうると想定される。工程３０２、３０４、及び３０６では、プラズマ処理プロセスを実施するために、水素含有ガスも水蒸気と共にプロセスチャンバ内に供給されうる。水素含有化合物は、ホウ素―炭素膜のホウ素と好ましく反応して、揮発性混合物（Ｂ_２Ｈ_６など）を形成することが可能であり、かかる揮発性混合物は、次いでチャンバから排気される。ホウ素―炭素残留膜除去プロセスを実施するために、水素を提供する任意の化合物（Ｈ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏ_２など）が、水蒸気と共に供給されうると想定される。

【0042】

別の実施形態では、ホウ素―炭素膜のエッチング速度を速めるために、フッ素含有ガス若しくは塩素含有ガスが水蒸気と組み合わされてイオン化されうるか、又は、水蒸気がフッ素若しくは塩素と組み合わされうると、想定される。フッ素含有ガス又は塩素含有ガスは通常、約５０ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍ（例えば約１００ｓｃｃｍ）の最小流量でチャンバに提供される。この流量は、水蒸気プラズマのエッチング速度を向上させるのに十分な流量であるが、フッ素又は塩素が処理チャンバの中のアルミニウム構成要素と有害に反応するのに十分な流量ではない。

【0043】

図４は、本発明の一実施形態による、水蒸気から生成されたプラズマを使用してホウ素―炭素残留膜を除去する別の方法を示す、フロー図４００である。フロー図４００は、上述したフロー図３００と同じ工程３０２、３０４、及び３０６を含む。しかし、図４００は、Ｏ_２プラズマ予洗浄ステップを領域Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲに提供する、工程３０２〜３０６に先立つ工程４０１を含む。シャワーヘッドの処理空間側、チャンバ壁、シャドウリング、ペデスタルのエッジ、及びペデスタルの裏側のホウ素―炭素プロセス残留物の蓄積は、追加のＯ_２予洗浄工程の支援を得て洗浄されうる。少なくとも５００ＷのＲＦ電力、及び１ＳＬＭ〜１５ＳＬＭ（例えば７ＳＬＭ）のＯ_２流量を伴うＯ_２プラズマ洗浄は、チャンバの中で容易に広がる。酸素イオンは、ホウ素―炭素残留膜の炭素と反応して、かかる炭素を有効に除去し、膜に化学変化を起こす（ｂｒｅａｋ ｄｏｗｎ）。ホウ素―炭素残留膜から炭素を除去することにより、それに続く水蒸気プラズマのエッチング能力が強化され、チャンバ壁、シャドウリング、及びペデスタルから残りの残留物を取り去ることが容易になる。更に、Ｏ_２プラズマ予洗浄工程は、水蒸気プラズマ洗浄工程３０２、３０４、及び３０６に続く、最終チャンバ洗浄ステップ又は水蒸気洗浄プロセス後のステップとしても有効であると、考えられている。他の実施形態では、Ｏ_２プラズマ予洗浄工程は、水蒸気プラズマ洗浄工程３０２、３０４、及び３０６のうちの一又は複数の任意のものの前及び／又は後に、使用されうる。

【0044】

ホウ素―炭素残留膜を除去するための一例（図４に示しているものなど）では、Ｏ_２プラズマ予洗浄ステップ（工程４０１）は、約１０ＳＬＭ〜２０ＳＬＭの範囲内の流量（例えば約１４ＳＬＭの流量）でＯ_２を供給することと、シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔を、約２５０ミル（６．３５ｍｍ）〜４５０ミル（１１．４ｍｍ）（例えば約４００ミル（１０．１６ｍｍ））に設定することとを、含む。このステップにおいて、チャンバ２００内の圧力は、１Ｔｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒ（例えば約９Ｔｏｒｒ）に設定される。酸素プラズマを提供してホウ素―炭素残留膜に化学反応を起こすために、約１０００ワット〜１６００ワット（例えば１３００ワット）のＲＦ電力が、２４０秒〜６００秒（例えば３６０秒）の時間にわたり、シャワーヘッド２１２に印加される。

【0045】

初期のＯ_２プラズマ予洗浄工程の後、領域Ｒ_１及びＲ_２、シャワーヘッド２１２の底面、及びシャドウリング２０７の上面からホウ素―炭素残留膜を除去することを目的とする工程３０２を実現するために、プロセスパラメータが改変される。このステップにおいて、シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔は、約１５０ミル（３．８ｍｍ）〜約２５０ミル（６．３５ｍｍ）（例えば約２００ミル（５ｍｍ））の間隔に再調整される。シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔をこのように低減することで、洗浄プラズマがシャワーヘッド２１２及びシャドウリング２０７の上面に集中する。このステップにおいて、チャンバ２００の圧力は約７５Ｔｏｒｒにされ、水蒸気は、約９ＳＬＭ〜２５ＳＬＭ（例えば１８ＳＬＭ）の速度でチャンバ２００内に導入される。次いで、シャワーヘッド２１２及びフォーカスリング２０７の上部からホウ素―炭素残留膜を除去するために、約１０００ワット〜３０００ワット（例えば約２７００ワット）のＲＦ電力が、約３６０秒間にわたり、シャワーヘッド２１２に印加される。

【0046】

次に、プラズマ洗浄プロファイルを拡張して、領域Ｒ_３（工程３０４に関連して前述した、シャドウリング２０７の側部及び底部及びペデスタル２０４）からホウ素―炭素残留膜を除去するために、シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔が、２５０ミル（６．３５ｍｍ）〜４５０ミル（１１．４ｍｍ）（例えば約３００ミル（７．６２ｍｍ））に拡大され、かつ、約５４０秒間にわたって、１アンペア〜３０アンペアの電流（例えば１４アンペアの電流）がＰＰＭ電極２０８に印加されると共に、約１アンペア〜３０アンペア（例えば１３アンペア）が底部同調電極２２２に印加される。工程３０４において、チャンバ２００内の圧力は７５Ｔｏｒｒに維持され、１８ＳＬＭの水蒸気の流れが提供され、かつ、約２７００ワットのＲＦ電力がシャワーヘッド２１２に提供される。

【0047】

次に、洗浄プラズマプロファイルを拡張して、領域Ｒ_４（工程３０６に関連して前述したチャンバ壁）からホウ素―炭素残留膜を除去するために、シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔が、約１０００ミル（２５．４ｍｍ）〜約５０００ミル（１２７ｍｍ）（例えば約２０００ミル（５０．８ｍｍ））まで更に拡大されると共に、水蒸気が約１８ＳＬＭの流量で提供される。チャンバ２００の圧力は９Ｔｏｒｒにされ、かつ、約２５００ワットのＲＦ電力がシャワーヘッド２１２に提供される。このステップにおいて、ＰＰＭ電極２０８はゼロバイアス又はゼロに近いバイアスに維持され、底部同調電極２２２は、２２５秒の時間にわたり、５０％キャップ位置（ニュートラルキャップ位置）を使用してバイアスされる。これにより、洗浄プラズマを、チャンバ壁からホウ素―炭素残留膜を除去するよう更に拡張させることが可能になる。チャンバの中に残っているいかなるホウ素―炭素残留物も除去するために、シャワーヘッド２１２とペデスタル２０４との間隔を約４５０００ミル（１，１４３ｍｍ）（例えば４３８００ミル（１１１２．５２ｍｍ））まで拡大することにより洗浄プラズマが更に拡張されると共に、水蒸気が約１８ＳＬＭの流量で提供される。このステップにおいて、チャンバ２００内の圧力は約５Ｔｏｒｒに更に維持され、かつ、約２５００ワットのＲＦ電力がシャワーヘッド２１２に提供される。このステップにおいて、工程３０２、３０４、及び３０６において除去されなかった残りのホウ素―炭素残留膜があればその除去を促進するために、ＰＰＭ電極２０８はゼロバイアス又はゼロに近いバイアスに維持され、底部同調電極２２２は、約２２５秒までの時間にわたり、５０％キャップ位置（ニュートラルキャップ位置）を使用してバイアスされる。

【0048】

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱しなければ、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】