特表 2024-527889 基板支持体の反応性洗浄

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-26

(54)【発明の名称】基板支持体の反応性洗浄

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240719BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20240719BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 645Z

H01L21/205

H01L21/302 101H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024504172

(86)(22)【出願日】2022-06-17

(85)【翻訳文提出日】2024-01-23

(86)【国際出願番号】 US2022033928

(87)【国際公開番号】W WO2023003658

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】17/384,096

(32)【優先日】2021-07-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100176418

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】チェン シー

(72)【発明者】

【氏名】ラオ シュリーシャ ヨギシュ

(72)【発明者】

【氏名】グオ シェン

(72)【発明者】

【氏名】チン チ エイチ

(72)【発明者】

【氏名】ブレゾツキー トーマス ブラジウス

(72)【発明者】

【氏名】ツァイ チェン－シュン

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F004AA15

5F004BA03

5F004CA06

5F045EB06

5F045EH18

5F045EH20

5F157BG32

5F157BG33

5F157CF34

5F157CF48

5F157DA21

(57)【要約】

基板支持体を洗浄する方法は、基板支持体を含む処理チャンバに洗浄ガスを導入すること、処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立すること、基板支持体上の堆積物を反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成すること、および副生物相を処理チャンバから排出することを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板支持体を洗浄する方法であって、
前記基板支持体を含む処理チャンバに洗浄ガスを導入すること、
前記処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、前記処理チャンバ内の前記洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立すること、
前記基板支持体上の堆積物を前記反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成すること、および
前記副生物相を前記処理チャンバから排出すること
を含む、方法。

【請求項2】

前記洗浄ガスを前記導入することが、前記遠隔プラズマ源を通して前記洗浄ガスを導くことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記洗浄ガスを前記導入することが、前記処理チャンバ内に直接に前記洗浄ガスを導くことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記遠隔プラズマ源を動作させることが、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲のバイアス電力、前記バイアス電力の５０％未満の反射電力、および５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記処理チャンバが真空圧力下にある、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記洗浄ガスが酸素を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記基板支持体が、静電チャックおよび少なくとも１つの電極を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記基板支持体の温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記基板支持体の漏れ電流の測定値を監視することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記遠隔プラズマ源を動作させる継続期間が前記漏れ電流の前記測定値に基づく、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記堆積物が、少なくとも炭素および／または炭素鎖を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

基板支持体を洗浄する方法であって、
前記基板支持体の静電チャックの温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定すること、
前記基板支持体を含む処理チャンバに酸素を含む洗浄ガスを導入することであり、前記処理チャンバが真空圧力下にある、導入すること、
前記処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、前記処理チャンバ内の前記洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立すること、
前記基板支持体上の堆積物を前記反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成すること、および
前記副生物相を前記処理チャンバから排出すること
を含む、方法。

【請求項13】

前記遠隔プラズマ源を動作させることが、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲のバイアス電力、前記バイアス電力の５０％未満の反射電力、および５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記静電チャックの漏れ電流の測定値を監視することを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記堆積物が、少なくとも炭素基および／または炭素鎖を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

非一過性コンピュータ可読媒体であって、命令を含み、前記命令が、処理チャンバのコントローラによって実行されたときに、
静電チャックを含む基板支持体を含む前記処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源を、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲のバイアス電力、前記バイアス電力の５０％未満の反射電力、および５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力に設定する動作と、
前記静電チャックの温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定する動作と、
前記処理チャンバに洗浄ガスを導入する動作と、
前記処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、前記処理チャンバ内の前記洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立する動作と、
前記基板支持体上の堆積物を前記反応性エッチングプラズマと反応させることからもたらされる副生物相を前記処理チャンバから排出する動作と
を前記処理チャンバに実行させる、非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項17】

前記処理チャンバの圧力を真空圧力に設定する動作を含む、請求項１６に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項18】

前記処理チャンバが、前記静電チャックの漏れ電流の測定値を監視することを含む動作を実行する、請求項１６に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項19】

前記遠隔プラズマ源を動作させる継続期間が、前記静電チャックの漏れ電流の測定値に基づく、請求項１６に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【請求項20】

前記洗浄ガスが酸素を含み、前記堆積物が、少なくとも炭素および／または炭素鎖を含む、請求項１６に記載の非一過性コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は一般に、基板を処理するための装置および方法に関する。詳細には、本開示の実施形態は、遠隔プラズマ発生器（ＲＰＳ）を使用して洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立することによって基板支持体を洗浄するための装置および方法を対象としている。次いで、基板支持体上の堆積物と反応性エッチングプラズマとの反応からもたらされる副生物相が基板支持体から離れて排出される。

【背景技術】

【0002】

多くの堆積プロセスでは、ガス分配プレートの表面と基板支持体上に配置されている処理対象の基板との間の均一で小さな間隙を維持することが利益となる。例えば、原子層堆積プロセス（ＡＬＤ）はしばしば、非常に小さな基板－ガスインジェクタ間隔を有する。この間隙の変動は、基板表面にわたるガスの流れ均一性の変化を引き起こし得る。この間隙の変動は、処理ステーション間で基板を移動させるときによりいっそう顕著である。多数の堆積処理サイクルの結果、例えば処理ケミストリおよび処理条件に由来する残留粒子および／または膜の堆積物のために、基板支持体の表面の不均一性および平坦性変動が生じることがある。基板支持体の平坦性の変化は、ガスインジェクタと基板との間の反応空間の変動を増大させる。

【0003】

高温でのプロセスに関しては基板支持体が加熱される。基板支持体は静電チャックを含み得る。高温では、炭素基および炭素鎖などの汚染物が、基板支持体の表面、例えば静電チャックの表面に堆積物の形態で蓄積し、それら汚染物は、チャックのセラミック層の抵抗を変化させ、チャッキング力に影響を与え得る。例えば、静電チャックの表面の電荷は、炭素ベースの汚染物によって、例えば導電膜を介して短絡され得る。この短絡は、表面における電荷電位を低下させ、その結果、チャッキング力が弱まる。

【0004】

多数のサイクル後に基板支持体表面を洗浄することで均一性および平坦性を向上させることができる。処理チャンバ内で発生させた高周波（ＲＦ）プラズマを使用してチャック汚染物をエッチングし、それによって表面をきれいにすることは、スパッタリングされた粒子をチャック表面からチャンバ内のどこか別の場所へ再分配することに帰着し得るが、処理チャンバから汚染物を除去しない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、当技術分野では、基板支持体の表面を洗浄すること、特に、加熱された静電チャックの表面から堆積物を反応によって除去することが継続して求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つまたは複数の実施形態は、基板支持体を洗浄する方法を対象としている。基板支持体を含む処理チャンバに洗浄ガスを導入する。処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立する。基板支持体上の堆積物を反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成する。副生物相を処理チャンバから排出する。

【0007】

追加の実施形態は、基板支持体を洗浄する方法を対象としている。基板支持体の静電チャックの温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定する。基板支持体を含む処理チャンバに酸素を含む洗浄ガスを導入する。処理チャンバは真空圧力下にある。処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立する。基板支持体上の堆積物を反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成する。副生物相を処理チャンバから排出する。

【0008】

本開示のさらなる実施形態は、非一過性コンピュータ可読媒体を対象としている。非一過性コンピュータ可読媒体は命令を含む。それらの命令が処理チャンバのコントローラによって実行されたときに、処理チャンバは、静電チャックとヒータとを含む基板支持体を含む処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源を、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲のバイアス電力、バイアス電力の５０％未満の反射電力、および５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力に設定する動作と、静電チャックの温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定する動作と、処理チャンバに洗浄ガスを導入する動作と、処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立する動作と、基板支持体上の堆積物を洗浄ガスの反応性核種と反応させることからもたらされる副生物相を処理チャンバから排出する動作とを実行する。

【0009】

上に挙げた本発明の特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示されている実施形態を参照することによって、上に概要を簡単に示した本発明がより具体的に説明されていることがある。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示しており、したがって、添付図面を、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではなく、本発明が、等しく有効な他の実施形態を受け入れる可能性があることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】１つまたは複数の実施形態による、基板支持体を洗浄する方法のフローチャートである。

【図2】１つまたは複数の実施形態による処理チャンバの概略図である。

【図3】１つまたは複数の実施形態による基板支持体の概略図である。

【図4A】１つまたは複数の実施形態による、方法の異なる時点における基板表面の概略図である。

【図4B】１つまたは複数の実施形態による、方法の異なる時点における基板表面の概略図である。

【図4C】１つまたは複数の実施形態による、方法の異なる時点における基板表面の概略図である。

【図5】１つまたは複数の実施形態による処理プラットホームの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

添付図では、同様の構成要素および／または特徴が同じ参照符号を有することがある。さらに、参照符号の後にダッシュが続くことによって、および同様の構成要素を区別する第２の符号によって、同じタイプのさまざまな構成要素が区別されることもある。本明細書において第１の参照符号だけが使用されている場合、その説明は、第２の参照符号にかかわりなく、同じ第１の参照符号を有する同様の構成要素の任意の１つに適用可能である。図中の構成要素のクロスハッチによる陰影付けは、異なる部分の可視化を助けることが意図されており、必ずしも異なる構造材料を示してはいない。

【0012】

本発明のいくつかの例示的な実施形態の説明の前に、本発明は、以下の説明に記載された構造またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態をとることができ、さまざまなやり方で実施または実行することができる。

【0013】

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「基板」は、プロセスが作用する表面または表面の部分を指す。文脈からそうでないことが明らかである場合を除き、基板への言及が基板の一部分だけを指すことがあることも当業者は理解するであろう。さらに、基板上に堆積させるとの言及が、裸の基板と、１つまたは複数の膜または特徴がその上に堆積または形成された基板の両方を意味することがあり得る。

【0014】

本明細書で使用されるとき、「基板」は、製造プロセス中に膜処理が実行される任意の基板または基板上に形成された材料表面を指す。例えば、処理を実行することができる基板表面は、用途に応じて、シリコン、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化シリコン、アモルファスシリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイヤなどの材料、ならびに金属、金属窒化物、金属合金および他の導電性材料などの他の任意の材料を含む。基板は半導体ウエハを含むが、これに限定されない。基板は、基板表面を研摩、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール、ＵＶ硬化、ｅビーム硬化および／またはベークするための前処理プロセスにかけられることがある。基板自体の表面における直接膜処理に加えて、本開示では、開示された膜処理ステップの任意のステップが、後により詳細に開示される基板上に形成された下層に実行されることもあり、用語「基板表面」は、文脈が示すような下層を含むことが意図されている。したがって、例えば、基板表面に膜／層または部分膜／層が堆積している場合には、新たに堆積した膜／層の露出面が基板表面になる。

【0015】

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「前駆体」、「反応物」、「反応性ガス」などは、基板表面、または基板表面に形成された膜と反応し得る任意の気体核種を指すために相互に交換可能に使用される。

【0016】

「洗浄ガス」への言及は、高周波（ＲＦ）エネルギーを与えるとフリーラジカルを発生させ、それによって反応性エッチングプラズマを確立する、１種または数種の成分または前駆体からなる気体材料を意味する。

【0017】

本開示の実施形態は、基板支持体またはペデスタルの表面を洗浄するための装置および方法を対象としている。表面堆積物（または汚染）をポンピング可能な気相の状態の副生物に転化して、粒子を至る所にスパッタリングすることなく、または基板支持体（またはチャッキング）表面を傷つけることなく副生物をチャンバの外に完全にポンピングすることができるようするために、いくつかの実施形態は、酸素バックグラウンドを有する反応性プラズマを提供する。本開示の実施形態は、例えばペデスタル表面の定期的な洗浄、洗浄後のペデスタルヒータ表面の乾燥、ペデスタルの表面の処理およびウエハの裏側またはベベルの洗浄と共に有利に使用可能である。

【0018】

「静電チャック」（ＥＳＣ）は、非機械式クランピング方法を使用して、ウエハ処理の間、基板またはウエハを保持する。ＥＳＣは、ウエハと１つまたは２つの導電性電極との間に配置された誘電体層からなる。ＥＳＣの誘電体表面に対してウエハをクランプし、それによってウエハを「チャックする」ための静電保持力を確立するために、ＥＳＣに埋め込まれた電極を通してウエハにバイアス電圧が印加される。

【0019】

基板支持体またはペデスタルに関連づけられた静電力は、表面の汚染物に対して敏感であり、表面の汚染物は２つの因子、すなわち（１）静電チャックとウエハとの間のコンタクト、および（２）静電荷の損失を変化させ得る。汚染物は、静電チャックとウエハとの間の距離を増大させ、この距離の増大は、コンタクトの低減によりチャッキング力を低下させる。加えて、チャックの表面の電荷は汚染物炭素導電膜によって「短絡」され得る。この短絡は、表面における電荷電位を低下させ、その結果、チャッキング力が弱まる。高温では、静電チャック表面に汚染物（通常は炭素および炭素鎖）が蓄積し、それら汚染物は、チャックセラミックの抵抗を変化させ、チャッキング力に影響を及ぼす。

【0020】

本開示の１つまたは複数の実施形態は、高温プロセスにおいてウエハを保持するために広く使用されているジョンセン－ラーベック（Ｊ－Ｒ）型バイポーラ静電チャックに対して有利に利用される。Ｊ－Ｒ型チャックでは、電極から誘電体層の頂面に移動する電荷を制御するために、誘電体抵抗がターゲットとなる。バイポーラチャックでは、電極が極性を反転させる（一方は正であり、もう一方は負である）。機能上、この力を生み出すのは、表面における反対の電荷の電位差の大きさであり、そのため、電場が再び存在する間、重要なのはこの電位の大きさである。

【0021】

有利には、本開示の１つまたは複数の実施形態は、スパッタエッチング洗浄プロセス、化学洗浄および／または機械洗浄にとって代わり、それらの対応する不都合を排除する。例えば、エッチング洗浄プロセスは、スパッタリングされた材料を、チャック表面からチャンバ内のどこか別の場所に再分配するだけになりがちであり、このことは、ランダム欠陥エクスカーションおよびチャック表面の再汚染につながり得る。さらに、炭素および炭素鎖汚染の除去はエッチング単独では困難となり得る。エッチングプロセスはチャックを傷つける可能性を有する。さらに、いくつかのエッチングプロセスは追加のチャンバ修正を必要とし、チャンバ修正は、ウエハプロセスの中断および生産性の遅延となり得る。特にＰＶＤに関しては、洗浄プロセス後に、エッチングに関連したハードウェアをＰＶＤチャンバから取り外す必要があり、この取外しには、処理チャンバを開く必要があり、新たな粒子汚染がシステムに入る可能性を導入する。

【0022】

１つまたは複数の実施形態では、これらの洗浄方法が、汚染物の反応および気体副生物相の形成と同時にチャンバから汚染物を除去する。本明細書の方法は、任意の形態の堆積物、例えば導電層の形態の堆積物を物理化学的に除去し、堆積物は、汚染除去の問題なしにチャンバから完全に除去することができるポンピング可能な気相に転化される。これらの方法は、粒子問題を回避することができる欠陥のない洗浄プロセスを提供する。エッチングプロセスに比べてチャックを傷つける可能性は小さい。本明細書の反応性プロセスは、炭素および炭素鎖汚染物を除去するのに効果的である。１つまたは複数の実施形態では、均一な洗浄結果および低い動作圧力要件が達成される。１つまたは複数の実施形態では、遠隔プラズマ源がその場に留まり、プロセスハードウェアに対する任意の変更またはプロセスに対する影響を必要とすることなく（ウエハ実行の前またはウエハ実行とウエハ実行との間に）いつでも実行することができる。これらの方法は、追加のチャンバ修正を必要とすることまたはプロセスを遅らせることなしに、必要に応じて自動的に実行することができ、その結果、生産性が向上する。１つまたは複数の実施形態では、これらの方法が非常に効率的であり、例えば、チャックを洗浄するのに２～４時間しかかからない。除去可能な遠隔プラズマ源の使用は、ソース電力およびガス核種に基づいて、（炭素および炭素鎖だけでなく）さまざまな汚染物をターゲットとすることができる。

【0023】

図１は、１つまたは複数の実施形態による、基板支持体を洗浄する方法１０のフローチャートを示している。動作１５で、基板支持体を含む処理チャンバに洗浄ガスを導入する。動作２０で、処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源内でプラズマを発現させる。すなわち、遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与え、これによって処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立する。洗浄ガスのフリーラジカルは、基板支持体上の堆積物（例えば炭素および／または炭素鎖などの汚染物）と反応するのに効果的である。この表面には、ヒドロキシ基を含む化合物、水および炭化水素などの他の汚染物も存在し得る。動作２５で、基板支持体上の堆積物を反応性エッチングプラズマと反応させて副生物相を形成する。動作３０で、副生物相を処理チャンバから排出する。

【0024】

１つまたは複数の実施形態では、処理チャンバが真空圧力下にある。真空圧力は、当技術分野で知られている方法によって、例えば処理チャンバ上で真空ポンプを動作させることによって達成してもよい。

【0025】

１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスを導入することが、遠隔プラズマ源を通して洗浄ガスを流すことを含む。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスを導入することが、処理チャンバ内に直接に洗浄ガスを流すことを含む。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスを導入することが、処理チャンバ内に直接に洗浄ガスを流すこと、およびＲＰＳを通して洗浄ガスを流すことを含む。

【0026】

１つまたは複数の実施形態では、遠隔プラズマ源を動作させることが、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲ならびに１０Ｗと２５０Ｗとの間の全ての値および部分範囲のバイアス電力、バイアス電力よりも小さな反射電力、例えば１２５Ｗ未満の反射電力、ならびに５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力を含む。制御電力に従ってチューニング電圧が設定される。１つまたは複数の実施形態では、チューニング電圧が５ボルト以上～６ボルト以下の範囲にある。

【0027】

１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、高周波（ＲＦ）エネルギーを与えるとフリーラジカルを発生させる１種または数種の成分または前駆体を含む。

【0028】

１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが酸素を含む。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、本質的に酸素からなり、または酸素からなる。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが窒素および酸素を含む。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが空気源である。

【0029】

１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、フッ素ベースの化合物を含む。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、本質的にフッ素ベースの化合物からなり、またはフッ素ベースの化合物からなる。

【0030】

１つまたは複数の実施形態では、基板支持体の静電チャックの温度が、１００℃以上～６００℃以下の範囲ならびに１００℃と６００℃との間の全ての値および部分範囲に設定される。

【0031】

１つまたは複数の実施形態では、洗浄の継続期間、例えば遠隔プラズマ源を動作させる継続期間が時間に基づく。

【0032】

プロセス監視に従って洗浄の継続期間を調節してもよい。例えば、表面電位をマッピングすることによって基板支持体の表面の汚染を検出することができる。静電電圧計は、汚染物導電膜を検出するためにチャック表面の表面電位（電圧）を正確に測定する１つの手段である。

【0033】

基板支持体の表面の汚染は、漏れ電流を測定することによっても検出することができる。炭素などの汚染物は表面導電率を変化させる。電圧が印加されているとき、漏れ電流は汚染の程度を反映し得る。漏れ電流を注視することにより、追加のチャンバ修正またはプロセス中断を必要とすることなく、必要に応じて、本明細書の洗浄方法を自動的に実行することができる。

【0034】

１つまたは複数の実施形態では、方法は、基板支持体の漏れ電流、具体的には静電チャックの漏れ電流の測定値を監視することをさらに含む。いくつかの実施形態では、遠隔プラズマ源の動作の開始は、基板支持体または静電チャックの漏れ電流の測定値に基づく。いくつかの実施形態では、遠隔プラズマ源を動作させる継続期間は漏れ電流の測定値に基づく。

【0035】

裏側圧力の測定は、汚染による裏側ガス漏れを決定することであり得る。一例として、チャッキング電圧を所望の量だけ低下させて、所望のガス流での所望の裏側圧力以上の圧力においてチャックがウエハを保持し得る最低電圧を決定することができる。

【0036】

さらに、粒子マップデータは、チャック性能および条件に関する有用な情報を提供し得る。裏側粒子マップを収集することによってチャッキング力の大きさおよび均一性を評価することができる。前側粒子マップを収集することによって、本明細書の方法によるチャンバに対する粒子スパッタリング効果を評価することができる。

【0037】

図２を参照すると、１つまたは複数の実施形態による処理チャンバ５００は、チャンバ壁５２１およびチャンバリッド５２３によって画定された処理キャビティ５２０を含む。処理チャンバ５００は基板支持体５０２を含む。処理チャンバ５００は例であり、処理キャビティ５２０内に最低限の内部特徴があるアニーリングチャンバを表している。本明細書の方法は、壁ライナおよび／またはチャンバカソードなどの内部特徴が存在することがあるスパッタリングチャンバにも適合するであろう。

【0038】

遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）ユニット５２２は、基板支持体５２２を含む処理チャンバ５００と流体連結している（例えば流体接続されている）。ＲＰＳは、処理チャンバ内への反応性エッチングプラズマを洗浄ガスから確立するために使用される。適当なプラズマは低密度プラズマ、通常は８０Ｗまでのバイアス電力の低密度プラズマである。バイアス電力は、プラズマ密度を維持し、クリーンエネルギーを発生させるために使用される。適当なＲＰＳユニットは、（取外し可能な遠隔制御の）インシトゥプラズマ源デバイスを提供する。ＲＰＳユニットは、高周波（ＲＦ）電力を与えるとプラズマ（可視）を発現させる。ＲＰＳユニットは、ガス流入量を変化させることで動作圧力を調整する。ＲＰＳユニットは、幅広い圧力範囲（５ミリトル～２トル）を可能にし、ポンプに対する危険またはシステムインタロックソフトウェアの割込みなしで、炭素を適切な速度で除去することを可能にする。コントローラ５３６は、ＲＰＳユニット５２２に電力を遠隔供給し、ＲＰＳユニット５２２を動作させるように構成されている。１つまたは複数の実施形態では、コントローラ５３６が、実行中に、動作電力を、１０～２５０ワットならびに１０ワットと２５０ワットとの間の全ての値および部分範囲で設定、監視および変更する。１つまたは複数の実施形態では、コントローラ５２５が、ガス供給５２８の流入のオン／オフを制御する。いくつかのＲＰＳユニットは、プラズマが成功のうちに発現したことを示すカラーインジケータを含む。ＲＰＳユニットの例示的な他の設定は、８０Ｗのソース電力、３未満の反射電力、および５～６Ｖの範囲内のチューニング電圧を含む。

【0039】

図２は、チャンバ壁５２１を通して設置されたＲＰＳ５２２を示しているが、その代わりにリッド５２３を通してＲＰＳ５２２を設置することもできることが理解される。ＲＰＳ５２２は、プラズマを発現させる容積５２４を含む。ＲＰＳニードルバルブ５２６がプロセス圧力を維持する。１つまたは複数の実施形態では、このプロセス圧力が１３０ミリトルである。高周波源５３４は電源の役目を果たす。チャンバ５００に低温ポンプ５３２が取り付けられていてもよいが、一般に洗浄プロセス中には使用されない。

【0040】

洗浄動作中、処理チャンバ５００には洗浄ガス源５２８が流体連結する。１つまたは複数の実施形態では、プロセスライン５２７によってＲＰＳ５２２の容積５２４に洗浄ガスが供給される。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、プロセスライン５２９によって処理チャンバ５２０に直接に供給される。１つまたは複数の実施形態では、洗浄ガスが、処理チャンバ５２０に直接に供給されるだけでなく、ＲＰＳ５２２の容積５２４にも直接に供給される。遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えると、処理チャンバ内で洗浄ガスから反応性エッチングプラズマが確立される。反応性エッチングプラズマは基板支持体上の堆積物と反応して副生物相を形成する。１つまたは複数の実施形態では副生物相が気体である。

【0041】

放出通路５３０が副生物相を処理チャンバ５００の外に導く。放出通路５３０は必要に応じてバルブ構成５４０およびポンプ５３８、５４２を含む。

【0042】

図３は、１つまたは複数の実施形態による基板支持体５０２の概略図を示している。１つまたは複数の実施形態では、基板支持体５０２が静電チャック（ＥＳＣ）５１８を含む。１つまたは複数の実施形態では、基板支持体にヒータ５１０が含まれている。他の実施形態は、処理チャンバ内に置かれた、基板支持体の外部にヒータを含んでいてもよい。電極５０６および５０８は使用中に極性を反転させる。中央ベース５０４は、電極５０６および５０８をＥＳＣ５１８に接続する。頂面５１４はウエハの処理中に汚染堆積物にさらされる。下面５１６もウエハの処理中に汚染堆積物にさらされる。

【0043】

図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、１つまたは複数の実施形態による、方法の異なる時点における基板表面５１４の概略図を示している。図４Ａでは表面５１４に汚染堆積物５５０がある。炭素および炭素鎖は通常、エッチング単独では除去することが困難な材料である。図４Ｂに示されているようにプラズマおよび酸素バックグラウンドにさらされたときに、洗浄プロセスはＯ₂を使用して、例えば表面５１４のグラファイト汚染膜を灰化し、材料が全て反応して離れるまで堆積物５５０の量を減らし、それによって図４Ｃに示されているようにクリーンな平面５１４を回復する。

【0044】

本明細書の洗浄方法は、ＥＳＣ表面の汚染（例えば炭素、ＯＨ、Ｈ₂Ｏ、Ｈ_yＣ_xなど）を、Ｏ₂と反応させることによって、ＣＯｘ副生物とＨ₂Ｏに転化させる。発生したＣＯｘ副生物およびＨ２Ｏは気相の状態でポンプダウンされる。

【0045】

本明細書の方法によれば下面の汚染堆積物も洗浄されることが理解される。

【0046】

図５は、本開示の１つまたは複数の実施形態による処理プラットホーム４００を示している。図５に示された実施形態は単に１つの可能な構成を表しているにすぎず本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。例えば、いくつかの実施形態では、処理プラットホーム４００が、処理チャンバ１００、バッファステーション４２０および／またはロボット４３０構成のうちの１つまたは複数を、図示の実施形態とは異なる数で有する。

【0047】

例示的な処理プラットホーム４００は、複数の側面４１１、４１２、４１３、４１４を有する中央移送ステーション４１０を含む。示された移送ステーション４１０は、第１の側面４１１、第２の側面４１２、第３の側面４１３および第４の側面４１４を有する。４つの側面が示されているが、例えば処理プラットホーム４００の全体構成に応じて、移送ステーション４１０に適当な任意の数の側面が存在し得ることを当業者は理解するであろう。いくつかの実施形態では、移送ステーション４１０が、３つの側面、４つの側面、５つの側面、６つの側面、７つの側面または８つの側面を有する。

【0048】

移送ステーション４１０は、移送ステーション４１０内に配置されたロボット４３０を有する。ロボット４３０は、処理中に基板を移動させることができる任意の適当なロボットとすることができる。いくつかの実施形態では、ロボット４３０が、第１のアーム４３１および第２のアーム４３２を有する。第１のアーム４３１および第２のアーム４３２は、他方のアームとは独立に動かすことができる。第１のアーム４３１および第２のアーム４３２は、ｘ－ｙ平面内でおよび／またはｚ軸に沿って動くことができる。いくつかの実施形態では、ロボット４３０が、第３のアーム（図示せず）または第４のアーム（図示せず）を含む。アームの各々は、他のアームとは独立に動くことができる。

【0049】

示された実施形態は６つの処理チャンバ１００を含み、中央移送ステーション４１０の第２の側面４１２、第３の側面４１３および第４の側面４１４の各々に２つの処理チャンバが接続されている。処理チャンバ１００の各々は、異なるプロセスを実行するように構成されたものとすることができる。

【0050】

処理プラットホーム４００はまた、中央移送ステーション４１０の第１の側面４１１に接続された１つまたは複数のバッファステーション４２０を含むことができる。バッファステーション４２０は、同じまたは異なる機能を実行することができる。例えば、バッファステーションは、処理され、元のカセットに戻される基板のカセットを保持してもよく、またはバッファステーションの１つが、処理後にもう一方のバッファステーションに移される未処理の基板を保持してもよい。いくつかの実施形態では、バッファステーションのうちの１つまたは複数が、処理前および／または処理後に基板を前処理、予熱または洗浄するように構成されている。

【0051】

処理プラットホーム４００はまた、中央移送ステーション４１０と任意の処理チャンバ１００との間に１つまたは複数のスリットバルブ４１８を含んでいてもよい。処理チャンバ１００内の内部容積を中央移送ステーション４１０内の環境から分離するために、スリットバルブ４１８は開閉することができる。例えば、処理チャンバが処理中にプラズマを発生させる場合には、漂遊プラズマが移送ステーションのロボットに損傷を与えることを防ぐために、その処理チャンバのスリットバルブを閉じることが有用であることがある。

【0052】

基板または基板カセットを処理プラットホーム４００に装填することを可能にするために、処理プラットホーム４００をファクトリインターフェース４５０に接続することができる。ファクトリインターフェース４５０内のロボット４５５を使用して、基板またはカセットをバッファステーション内に移動させること、およびバッファステーションから外に移動させることができる。中央移送ステーション４１０のロボット４３０によって基板またはカセットを処理プラットホーム４００内で移動させることができる。いくつかの実施形態では、ファクトリインターフェース４５０が、別のクラスタツール（すなわち別の多チャンバ処理プラットホーム）の移送ステーションである。

【0053】

コントローラ４９５が処理プラットホーム４００のさまざまな構成要素に提供および結合され、それらの構成要素の動作を制御することができる。コントローラ４９５を、処理プラットホーム４００の全体を制御する単一のコントローラとすること、または処理プラットホーム４００の個々の部分を制御する多数のコントローラとすることができる。例えば、いくつかの実施形態の処理プラットホーム４００は、個々の処理チャンバ１００、中央移送ステーション４１０、ファクトリインターフェース４５０および／またはロボット４３０のうちの１つまたは複数に対する別個のコントローラを含む。

【0054】

いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００がさらに、実質的に同一平面上にある複数の支持面２３１に接続されたコントローラ４９５であって、第１の温度または第２の温度のうちの１つまたは複数を制御するように構成されたコントローラ４９５を含む。１つまたは複数の実施形態では、コントローラ４９５が、支持アセンブリ２００（図２参照）の移動速度を制御する。

【0055】

いくつかの実施形態では、コントローラ４９５が、中央処理ユニット（ＣＰＵ）４９６、メモリ４９７および支援回路４９８を含む。コントローラ４９５は、処理プラットホーム４００を直接に制御してもよく、または特定の処理チャンバおよび／もしくは支援システム構成要素に関連づけられたコンピュータ（もしくはコントローラ）を介して処理プラットホーム４００を制御してもよい。

【0056】

コントローラ４９５は、さまざまなチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つであってもよい。コントローラ４９５のメモリ４９７またはコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、光学ストレージ媒体（例えばコンパクトディスクもしくはデジタルビデオディスク）、フラッシュドライブまたは他の任意の形態のデジタルストレージなど、容易に入手可能なローカルまたはリモートのメモリのうちの１つまたは複数であってもよい。メモリ４９７は、処理プラットホーム４００のパラメータおよび構成要素を制御するようにプロセッサ（ＣＰＵ４９６）によって動作可能な命令セットを保持することができる。

【0057】

支援回路４９８は、プロセッサを従来のやり方で支援するためにＣＰＵ４９６に結合されている。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路および入力／出力サブシステムなどを含む。メモリ４９８には、このプロセッサによって実行されたときまたは呼び出されたときに、処理プラットホーム４００または個々の処理チャンバの動作を本明細書に記載されたやり方でプロセッサに制御させるソフトウェアルーチンとして、１つまたは複数のプロセスが記憶されていてもよい。このソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ４９６が制御しているハードウェアから離れた遠隔位置に置かれた第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行されてもよい。

【0058】

本開示のプロセスおよび方法の一部または全部がハードウェアで実行されてもよい。そのため、このプロセスは、ソフトウェアにおいて実施され、コンピュータシステムを使用して、例えば特定用途向け集積回路もしくは他のタイプのハードウェア実施態様として、またはソフトウェアとハードウェアの組合せとしてハードウェアで実行されてもよい。このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されたときに、汎用コンピュータを、プロセスが実行されるようにチャンバ動作を制御する特定目的コンピュータ（コントローラ）に変える。

【0059】

いくつかの実施形態では、この方法を実行するために、コントローラ４９５が、個々のプロセスまたはサブプロセスを実行するための１つまたは複数の構成を有する。これらの方法の機能を実行するために、コントローラ４９５を中間構成要素に接続することができ、それらの中間構成要素を動作させるようにコントローラ４９５を構成することができる。例えば、コントローラ４９５を、ガスバルブ、アクチュエータ、モータ、スリットバルブ、真空制御構成要素または他の構成要素のうちの１つまたは複数に接続することができ、それらの構成要素を制御するようにコントローラ４９５を構成することができる。

【0060】

いくつかの実施形態のコントローラ４９５は、静電チャックを含む基板支持体を含む処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源を、１つまたは複数の以下の条件：１０Ｗ以上～２５０Ｗ以下の範囲のバイアス電力、バイアス電力の５０％未満の反射電力、および５ミリトル以下～２トル以下の範囲の圧力に設定し、静電チャックの温度を１００℃以上～６００℃以下の範囲に設定し、処理チャンバに洗浄ガスを導入し、処理チャンバと流体連結した遠隔プラズマ源に高周波（ＲＦ）電力を与えて、処理チャンバ内の洗浄ガスから反応性エッチングプラズマを確立し、基板支持体上の堆積物を反応性エッチングプラズマと反応させることからもたらされる副生物相を処理チャンバから排出する構成から選択された１つまたは複数の構成を有する。

【0061】

この明細書の全体を通じて、「１つの実施形態」、「ある実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「実施形態」に関する言及は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造、材料または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体のさまざまな箇所における「１つまたは複数の実施形態では」、「ある実施形態では」、「一実施形態では」または「実施形態では」などの句の出現が、本発明の同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、１つまたは複数の実施形態において、それらの特定の特徴、構造体、材料または特性が任意の適当なやり方で組み合わされていてもよい。

【0062】

本明細書では、本発明を、特定の実施形態に関して説明したが、それらの実施形態は、本発明の原理および用途の単なる例であることを理解すべきである。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく本発明の方法および装置にさまざまな修正および変更を加えることができることは当業者には明白である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内の修正および変更を含むことが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【国際調査報告】