(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体プロセスチャンバーの表面の低温クリーニングのための方法であって、
a) 半導体プロセスチャンバーであって、前記チャンバー内の少なくとも1つの表面上に少なくとも1つの不所望の物質を含む半導体プロセスチャンバーを提供すること、
b) フッ素と一酸化窒素とを含む第1のガス混合物を前処理し、活性なフッ素種を含む前処理された第1のガス混合物を生成すること、
c) 前記前処理された第1のガス混合物をガス貯蔵システムに導入すること、
d) 前記前処理された第1のガス混合物を前記チャンバーに流す前の少なくとも１２時間の間、前記前処理された第1のガス混合物を前記ガス貯蔵システム中に貯蔵すること、
e) 前記チャンバーの温度を５０℃乃至５００℃である第1の温度まで下げること、
f) 前記前処理されたガス混合物を、前記ガス貯蔵システムから前記半導体プロセスチャンバーに導入すること、および
g) 少なくとも1つの不所望の物質を、前記チャンバー中にプラズマを発生させることなく、または前記チャンバーの温度を前記第1の温度を超えて上昇させることなく、前記前処理されたガス混合物と前記不所望の物質との間、反応生成物を生成する化学反応により前記チャンバー内の前記表面から取り除くこと
を含む方法。
【請求項２】
前記第1のガス混合物が、
a) 99体積%未満のフッ素と、
b) 99体積%未満の一酸化窒素と、
c) イナートガスとしての残部と
を含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記第1のガス混合物が、
a) 50体積%ないし80体積%のフッ素と、
b) 20体積%ないし50体積%の一酸化窒素と
を含む請求項２の方法。
【請求項４】
前記第1のガス混合物の前処理が、
a) 前記第1のガス混合物を反応器に導入すること、
b) 前記第1のガス混合物を前記反応器中で反応させ、前記フッ素源からフッ素を解離させて前記ガス混合物中で活性なフッ素種を発生させること、
c) 前記第1のガス混合物を室温まで冷却すること、および
d) 前記第1のガス混合物を貯蔵のためにガス貯蔵システムに導入すること
を含む請求項１の方法。
【請求項５】
前記反応器が、前記半導体プロセスチャンバーと流体連通されていない請求項４の方法。
【請求項６】
前記第1のガス混合物を300℃ないし1000℃の温度まで加熱するか、または前記第1のガス混合物をプラズマに暴露することのいずれかによって反応させることをさらに含む請求項４の方法。
【請求項７】
前記第1のガス混合物を400℃ないし700℃の温度まで加熱することをさらに含む請求項６の方法。
【請求項８】
前記チャンバーの位置から実質的に離れた位置で前記第1のガス混合物を前処理することをさらに含む請求項１の方法。
【請求項９】
前記前処理された第1のガス混合物を前記チャンバーに流す少なくとも1日前に、前記第1のガス混合物を前処理することをさらに含む請求項１の方法。
【請求項１０】
前記前処理された第1のガス混合物を流すことが、前記前処理されたガス混合物を1ないし10標準リットル/分の流量で流すことを含む請求項１の方法。
【請求項１１】
前記不所望の物質が、
a) SiO2、
b) SiN、
c) SiON、
d) ポリシリコン、
e) 非晶質シリコン、
f) 微結晶シリコン、および
g)  a) SiO2、b) SiN、c) SiON、d) ポリシリコン、e) 非晶質シリコン、及びf) 微結晶シリコンからなる群より選択された少なくとも２つの要素を含む混合物、
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【請求項１２】
前記不所望の物質が、ポリシリコンを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第1の温度が50℃ないし300℃である請求項１１の方法。
【請求項１４】
前記不所望の物質が、リンケイ酸塩ガラス(PSG)またはホウリンケイ酸塩ガラス(BPSG)である請求項１の方法。
【請求項１５】
前記不所望の物質が、
a) Ta、
b) TaN、
c) TaO、
d) TaON、および
e)  a) Ta、b) TaN、c) TaO、及びd) TaON、からなる群より選択された少なくとも２つの要素を含む混合物、
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【請求項１６】
前記不所望の物質が、
a) Ti、
b) TiN、
c) TiO、
d) TiON、および
e)  a) Ti、b) TiN、c) TiO、及びd) TiONからなる群より選択される少なくとも２つの要素を含む混合物
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【請求項１７】
前記不所望の物質が、
a) HfO2、
b) HfN、
c) HfON、
d) HfSiOx、
e) HfSiN、
f) HfSiON、および
g)   a) HfO2、b) HfN、c) HfON、d) HfSiOx、e) HfSiN、及びf) HfSiONからなる群より選択される少なくとも２つの要素を含む混合物、
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【請求項１８】
前記不所望の物質が、
a) W、
b) WOx、
c) WNｘ、
d) WON、
e) WSiO、
f) WSiN、
g) WSiON、および
h)  a) W、b) WOx、c) WNｘ、d) WON、e) WSiO、f) WSiN、及びg) WSiONからなる群より選択される少なくとも２つの要素を含む混合物、
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【請求項１９】
前記不所望の物質が、
a) ZrO2、
b) ZrN、
c) ZrON、
d) ZrSiOx、
e) ZrSiN、
f) ZrSiON、および
g)  a) ZrO2、b) ZrN、c) ZrON、d) ZrSiOx、e) ZrSiN、及びf) ZrSiONからなる群より選択される少なくとも２つの要素を含む混合物、
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む請求項１の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2007年3月27日に出願された米国仮特許出願第60/908,381号、2007年7月23日に出願された米国仮特許出願第60/951,384号、および2007年10月31日に出願された米国仮特許出願第60/984,286号、2007年12月31日に出願された米国非仮特許出願第11/967,603号、および2008年1月31日に出願された米国非仮特許出願第12/023,679号の利益を主張し、その全ては、それらの全てが全ての目的について参照することによってここに組み込まれる。
【０００２】
背景
発明の分野
本発明は、一般に半導体製造の分野に関する。より具体的には、本発明は、半導体プロセスチャンバーの少なくとも1つの表面から、不所望の物質を取り除く方法に関する。
【０００３】
発明の背景
化学気相堆積(CVD)または原子層堆積(ALD)のいずれかによるシリコン基板上への材料の堆積は、集積回路の製造において一般的な工程である。これらの堆積技術の性質に起因して、基板上に堆積されることが意図された物質は、しばしば、半導体プロセスチャンバー内の表面上にも、故意ではなく堆積される。半導体プロセスチャンバーの種々の表面上への、これらの不所望の物質の非故意的堆積物は定期的にクリーニングされねばならない:さもなくば、それらは蓄積するか、または同じチャンバー中で実行されるその後の堆積工程に影響を及ぼし得る。チャンバー全体の定期的なクリーニングは、それ故に、高い製品品質を維持するために必要であり、クリーニングプロセスは、ツールの休止時間を最短に保ち、かつツールのスループットを最大に保つために、高いクリーニング速度を保つことが好ましい。
【０００４】
いくつかのチャンバーのクリーニング方法が知られている。チャンバーの湿式化学クリーニングが可能であるが、それは反応チャンバーの分解を必要とするので、大きな労力および長い休止時間を要する。いわゆるドライクリーニングは、ガス混合物のチャンバーへの導入を伴い、該ガス混合物は不所望の物質と反応し、その後、パージ工程を通じて容易に除去される。いくつかのドライクリーニング方法は、ガス混合物を、堆積された物質を化学反応によって取り除く活性な種に分解するために、マイクロ波によって発生されたプラズマを用いる。プラズマが必要な場合、プラズマと直接接触しないチャンバー中の領域は効果的にクリーニングされないであろう。また、長期に渡ると、プラズマは、チャンバーおよび中に収容された全ての要素を損傷または劣化させることによって、チャンバーの状態に悪影響を与え得る。リモートプラズマシステムによる、チャンバーの上流での反応物質の分解は可能であるが、追加のツールおよび装置をツールの所有者が導入し操作する必要があり、このことは費用がかさみ、全体的なクリーニング休止時間を増大させ得る。
【０００５】
プラズマの不存在下では、クリーニングガス混合物の熱分解を促進させることを意図して、チャンバー温度を上昇させることが可能である。この高温型のクリーニングは、チャンバーを加熱することが全体的なクリーニング工程の休止時間を増大させ、かつチャンバーおよび中に収容されている要素を損傷するので、商用には適さない。また、追加の装置がこれらのタイプの加熱工程に必須となり得る。
【０００６】
したがって、チャンバー中でプラズマを必要とせず、比較的低温で実行され得、半導体プロセスツールの上流に導入されるか、または半導体プロセスツールと連動して操作される最小限の追加の装置の組込みしか要しないチャンバークリーニング方法についての需要が存在する。
【０００７】
概要
半導体プロセスチャンバーの低温クリーニングのための新規な組成物、および方法がここに記載される。開示された方法および組成物は、前処理されたクリーニングガス混合物を利用し、該前処理されたクリーニンガス混合物は、半導体プロセスチャンバーに低温で導入された場合に、チャンバー表面から不所望の物質を除去する。クリーニングガス混合物の具体的な組成物および組み合わせは様々であり得る。
【０００８】
一つの態様において、チャンバー内の表面上に少なくとも1つの不所望の物質を含む半導体プロセスチャンバーが提供される。フッ素源と酸素源との両方を含む第1のガス混合物は前処理され、活性なフッ素種を含む前処理された第1のガス混合物を生成する。前処理された第1のガス混合物は、ガス貯蔵システムに導入される。チャンバーの温度は、その後、第1の温度まで低下され、前処理された第1のガス混合物が、ガス貯蔵システムからチャンバーへ流される。チャンバーの表面上にある不所望の物質の少なくとも一部は、その後、前処理された第1のガス混合物と不所望の物質との間で生じ、反応生成物を生成する化学反応によって該表面から除去されるかまたは取り除かれる。チャンバーのクリーニングは、チャンバー中でプラズマを発生させることなく、かつチャンバーの温度を第1の温度を超えて上昇させることなく実行される。
【０００９】
本発明の他の態様は、限定されないが、以下の特徴の1つ以上を含み得る:
- 第1のガス混合物は、およそ99体積%未満、より好ましくはおよそ50体積%ないしおよそ80体積%のフッ素源を含む;
- 第1のガス混合物は、およそ99体積%未満、より好ましくはおよそ20体積%ないしおよそ50体積%の酸素源を含む;
- フッ素源は、三フッ化窒素、フッ化ニトロシル、フッ化ニトリル、硝酸フッ素、六フッ化硫黄、フッ素、およびその混合物のうちの少なくとも1つを含む;
- 酸素源は、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、酸素、オゾン、水、二酸化ケイ素、フッ化ニトロシル、三フッ化窒素酸化物およびその混合物の少なくとも1つを含む;
- 第1のガス混合物の前処理は、第1のガス混合物を反応器に導入すること、反応器中で第1のガス混合物を反応させ、フッ素源からフッ素を解離させてガス混合物中で活性なフッ素種を発生させること、第1のガス混合物をおよそ室温まで冷却すること、および第1のガス混合物を、貯蔵のためにガス貯蔵システムに導入することを含む;
- 反応器は半導体プロセスチャンバーと流体連通されていない;
- 第1のガス混合物は、第1のガス混合物をおよそ300℃ないしおよそ1000℃の温度まで加熱するか、または第1のガス混合物をプラズマに暴露させるかのいずれかによって、反応器中で反応させる;
- 第1のガス混合物は、第1のガス混合物をおよそ400℃ないしおよそ700℃の温度まで加熱することによって、反応器中で反応させる;
- ガス混合物は、チャンバーの位置から実質的に離れた位置で前処理される;
- 第1のガス混合物は、前処理された第1のガス混合物がチャンバーに導入される少なくともおよそ一日前に前処理される;
- 前処理されたガス混合物は、それがチャンバーに導入される前の少なくともおよそ12時間の間、貯蔵デバイス中に貯蔵される;
- 前処理された第1のガス混合物は、およそ1ないしおよそ10標準リットル/分(standard liters per minute)の速度でチャンバーに導入される;
- 不所望の物質は、SiO2、SiON、ポリシリコン、非晶質シリコン、微結晶シリコン、およびその混合物のうちの少なくとも1つを含む;
- 第1の温度はおよそ50℃ないしおよそ500℃、より好ましくはおよそ50℃ないしおよそ300℃の温度である;
- 不所望の物質は、リンケイ酸塩ガラス(PSG)またはホウリンケイ酸塩ガラス(BPSG)である;
- 不所望の物質は、Ta、TaN、TaO、TaONおよびその混合物のうちの少なくとも1つを含む;
- 不所望の物質は、Ti、TiN、TiO、TiON、およびその混合物のうちの少なくとも1つを含む;
- 不所望の物質は、ZrO2、ZrN、ZrON、ZrSiN、ZrSiON、ZrSiOx、およびその混合物の少なくとも1つを含む;
- 不所望の物質は、HfO2、HfN、HfON、HfSiN、HfSiON、HfSiOx、およびその混合物の少なくとも1つを含む;
- 不所望の物質は、W、WOx、WNx、WON、WSiO、WSiN、WSiONおよびその混合物からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む。
【００１０】
先述したものは、以下の詳細な記載がより良く理解され得るように、本発明の特徴および技術的な利点を幾分広く概説している。本発明の追加の特徴および利点は以下に記載され、本発明の請求項の主題を構成する。開示された概念および特定の態様は、本発明の同じ目的を達成するための他の構成を変更または設計するための根拠として容易に利用され得ることが、当業者に理解されるべきである。このような均等の構成は、添付された請求項に記載された本発明の精神および範囲から逸脱しないということも、当業者に理解されるべきである。
【００１１】
本発明の性質および目的をさらに理解するために、添付図とともに以下の詳細な記載について参照が為されるべきであり、ここで、類似の要素には、同一または類似の参照番号が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、半導体プロセスチャンバーをクリーニングするための方法である本発明による1つの態様の模式図を示す。
【００１３】
好ましい態様の記載
一般に、本発明の態様は、活性なフッ素種を含む前処理されたガス混合物をプロセスチャンバーに、該チャンバーの通常の動作温度以下の温度で導入することによる、半導体プロセスチャンバーの低温クリーニングのための方法に関する。前処理されたガス混合物は、より低温で、かつチャンバー中でプラズマの発生を必要とすることなく、チャンバー中の表面から少なくとも1つの不所望の物質を除去するか、または取り除く。
【００１４】
さて、図1を参照して、本発明による方法の態様を以下に記載する。半導体プロセスチャンバー100は、チャンバー100内の少なくとも1つの表面上に少なくとも1つの不所望の物質101を含む。不所望の物質101は、低圧CVD (LPCVD)工程およびプラズマ強化CVD (PECVD)工程を含む化学気相堆積(CVD)、または原子層堆積(ALD)工程のような半導体製造工程の副生成物であり得る。シリコン基板上への物質の堆積に加えて、これらの製造工程は、また、チャンバー内に露出されている他の表面上に物質を堆積させるであろう。チャンバー100中で実行される特定の半導体製造工程に依存して、不所望の物質101は変わり得る。
【００１５】
いくつかの態様において、不所望の物質101はケイ素を含む。例えば、不所望の物質101は、半導体製造プロセス、例えばLPCVDからチャンバー100中に残され得るSiO2、SiN、SiON、ポリシリコン、非晶質シリコン、微結晶シリコン、またはこれらの混合物であり得る。
【００１６】
いくつかの態様において、不所望の物質101は、半導体製造プロセス、例えばLPCVDからチャンバー100中に残され得るリンケイ酸塩ガラス(PSG)またはホウリンケイ酸塩ガラス(BPSG)のようなガラスの形態にあり得る。
【００１７】
いくつかの態様において、不所望の物質101は金属を含み得る。例えば、不所望の物質は、半導体製造プロセス、例えばALDから反応チャンバー100中に残されたタンタルベースのもの(例えばTa、TaN、TaO、TaON)、チタンベースのもの(例えばTi、TiN、TiO、TiON)、ジルコニウムベースのもの(例えばZrO2、ZrN、ZrON、ZrSiN、ZrSiON、ZrSiOx)、ハフニウムベースのもの(例えばHfO2、HfN、HfON、HFSiO、HfSiN、HfSiON、HfSiOx)、タングステンベースのもの(例えばW、WOx、WNx、WON、WSiO、WSiN、WSiON)またはこれらの混合物であり得る。
【００１８】
当業者ならば、先述した化学式、および特に変数xの値が、材料の化学量論比および元素の酸化状態により変化し得ることを理解するであろう。当業者ならば、他の不所望の物質101が、チャンバー100中で実行される特定の半導体製造プロセスに依存して生じ得ることも理解するであろう。
【００１９】
フッ素源103と酸素源104とを含む第1のガス混合物102は前処理され、活性なフッ素種を含む前処理された第1のガス混合物106を生成する。
【００２０】
第1のガス混合物102中に含まれるフッ素源103と酸素源104との相対量は変化し得る。一般に、第1のガス混合物102中のフッ素源103の量は、化学量論的に酸素源104の量以上である。第1のガス混合物102は、残部としてイナートタイプのガス(例えば、アルゴン、窒素、ヘリウム)も含み得る。いくつかの態様において、およそ99体積%未満のフッ素源103と、およそ99体積%未満の酸素源104とが存在し得る。いくつかの態様において、第1のガス混合物102は、およそ50体積%ないしおよそ80体積%のフッ素源と、およそ20体積%ないしおよそ50体積%の酸素源104とを含み得る。一つの態様において、フッ素源103と酸素源104との両方がおよそ等量で存在し得る。
【００２１】
フッ素源103の組成も様々であり得る。いくつかの態様において、フッ素源103は、三フッ化窒素、フッ化ニトロシル、フッ化ニトリル、硝酸フッ素、六フッ化硫黄、フッ素、またはその混合物のうちの1つであり得る。同様に、酸素源104の組成も様々であり得る。いくつかの態様において、酸素源104は、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、酸素、オゾン、水、二酸化ケイ素、またはその混合物の1つであり得る。いくつかの態様において、酸素源104はフッ素も含み、例えば、酸素源104はフッ化ニトロシルまたは三フッ化窒素酸化物であり得る。
【００２２】
一つの態様において、第1のガス混合物102は、以下の反応によって得られたフッ素とフッ化ニトロシルとの混合物であり得る:
F2 (excess) + NO → F2 + FNO
この態様において、フッ素はフッ素源103として働き、フッ化ニトロシルは酸素源104として働く。第1の混合物102は、F2とNOを、ガス混合またはブレンドマニュホールドによる混合のような一般的な方法で調製されるか、または混合され得る。
【００２３】
一つの態様において、第1のガス混合物102は、加圧容器または密閉容器のような一般的なタイプの反応器であり得る反応器105中で前処理される。第1のガス混合物102は反応器105に導入され、該第1のガス混合物102は反応してフッ素源103からフッ素を解離し、それにより第1のガス混合物102中で活性なフッ素種を生成する。いくつかの態様において、反応は熱分解型の反応であり得、ここで反応器はおよそ300℃ないしおよそ1000℃、好ましくはおよそ500℃の温度まで加熱される。いくつかの態様において、反応は、フッ素を解離するために第1のガス混合物102をプラズマに暴露することによって開始され得る。
【００２４】
いくつかの態様においては、反応器105とプロセスチャンバー100との間に、パイプまたはチューブによって形成される流路のような連続した流体流路が存在しないという点で、反応器105は半導体プロセスチャンバー100と流体連通されていない。これは、第1のガス混合物102の前処理が、チャンバー100の位置109から実質的に離れた位置108で起こるということに起因し得る。例えば、チャンバー100は半導体製造現場に位置し得る一方で、前処理は、前記製造現場または前記製造現場内に位置していないガス製造センター、貯蔵センター、またはトランスフィルセンター(transfill center)で、現場の外(offsite)で起こり得る。いくつかの態様において、位置108と位置109はおよそ10マイル、好ましくはおよそ5マイル、なおより好ましくはおよそ1マイル離れて存在し得る。
【００２５】
解離型の反応の後で、前処理された第1のガス混合物106は、熱交換器のような一般的なタイプの冷却器であり得る冷却器112によっておよそ室温まで冷却され得る。前処理された第1のガス混合物106は、その後、貯蔵のためのガス貯蔵システム107に導入される。いくつかの態様において、ガス貯蔵システム107は、一般的なガス貯蔵システム、例えばフッ素含有加圧ガスの貯蔵に適切なガスシリンダーである。ガス貯蔵システム107は、前処理された第1のガス混合物106の導入に先立って不動化(passivate)され得る。前処理された第1のガス混合物106をガス貯蔵システム107中に貯蔵することによって、前処理と、前処理された第1のガス混合物106の使用との間の時間が増加し得る。例えば、前処理と、前処理された第1のガス混合物106の使用の間に数日が経過することもある。典型的に、前処理されたガス混合物106がガス貯蔵システム107中に貯蔵された後、該ガス貯蔵システムは、前処理が起こる位置108から、前処理されたガス混合物106が半導体プロセスチャンバー100に導入され得る位置109まで移動される。一旦、ガス貯蔵システム107が位置109に移動されると、ガス貯蔵システム107は一般的な方法でチャンバー100と流体連通され、ガス貯蔵システム107に入れられている前処理されたガス混合物106がチャンバー100に導入され得る。
【００２６】
チャンバー100の中で実行された特定の半導体プロセス工程(例えば、CVD、ALDなど)に拘らず、チャンバー100の通常の動作温度は典型的に高く、例えば、チャンバー100は1000℃超の温度で動作し得る。いくつかの態様において、チャンバー100の温度は、前処理されたガス混合物106がチャンバー100に導入される前に、第1の温度まで下げられる。いくつかの態様において、第1の温度はおよそ50℃ないしおよそ500℃、好ましくはおよそ50℃ないしおよそ300℃である。
【００２７】
チャンバー100中の温度が概ね第1の温度まで下げられた後、前処理された第1のガス混合物106が、ガス貯蔵デバイス107からチャンバー100に導入される。前処理された第1のガス混合物102の流量は、およそ1ないしおよそ10標準リットル/分(slpm)であり得る。
【００２８】
いくつかの態様において、第1のガス混合物102は、前処理された第1のガス混合物106がチャンバー100に導入されるおよそ1日前に前処理された。いくつかの態様において、前処理された第1のガス混合物106は、前処理された第1のガス混合物106がチャンバー100に導入される前の少なくともおよそ12時間の間、ガス貯蔵デバイス107中に貯蔵される。
【００２９】
一度、前処理された第1のガス混合物106がチャンバー100中に存在すると、第1のガス混合物102中に含まれるフッ素種が不所望の物質と反応して反応生成物を生成し、該反応生成物は、チャンバー100から排出口または排気ライン110を介して除去され得る。チャンバー100は、排気ライン110を介しての除去を促進するためにチャンバー100と流体連通されるイナートガス111(例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムなど)によってパージされ得る。
【００３０】
当業者ならば、特定の反応および生成した特定の反応生成物は、チャンバー中に存在する不所望の物質および前処理された第1のガス混合物102の特定の成分を含む種々の要因に依存して変わり得ることを認識するであろう。このように、チャンバー100の温度を特定の第1の温度未満に維持しながら、かつチャンバー100中でプラズマを発生させることもなく、不所望の物質101がチャンバー100の表面から取り除かれる。
【００３１】
例
以下の非限定的な例は、本発明の態様をさらに説明するために与えられる。しかしながら、例は、全て包括的であることを意図しておらず、ここに記載された本発明の範囲を限定することを意図していない。
【００３２】
例１
チャンバー表面からTiN残留物を除去するための熱クリーニングプロセスにおいて、N2中に希釈されたNF3に10% NOを加えた。200℃で、この混合物は、およそ852オングストローム/分(A/min)のクリーニング速度を与えた。チャンバー温度がおよそ400℃まで上げられたときに、クリーニング速度が4000 A/minまで上昇した。
【００３３】
例２
Si3N4を除去するための熱クリーニングにおいて、N2で希釈したNF3単独では、およそ500℃の温度でさえも取り除けなかった。しかしながら、N2で希釈されたNF3に10% NOを加えた混合物は、同じ500℃のチャンバー温度にて1000 A/min超のクリーニング速度を生じた。300℃にて、およそ388 A/minのクリーニング速度が観察された。
【００３４】
例3
SiNを除去するための熱クリーニングプロセスにおいて、10% F2と2% NOの混合物であってN2中に希釈されたものが、50 torr、300℃にてチャンバーに導入された。これらの条件で、およそ1500 A/minのクリーニング速度が観察された。
【００３５】
この発明の態様が図示され、かつ記載されているが、その変形はこの発明の精神または教示から逸脱することなく、当業者によって為され得る。ここに記載された態様はただの例示であり限定するものではない。概念および方法の多くの変形および変更が可能であり、それは本発明の範囲内にある。したがって、保護範囲はここに記載された態様に限定されるのではなく、以下の請求項によってのみ限定され、その範囲は請求項の要旨の全ての均等物を包含し得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]
半導体プロセスチャンバーの低温クリーニングのための方法であって、
a) 半導体プロセスチャンバーであって、前記チャンバー内の少なくとも1つの表面上に少なくとも1つの不所望の物質を含む半導体プロセスチャンバーを提供すること、
b) フッ素源と酸素源とを含む第1のガス混合物を前処理し、活性なフッ素種を含む前処理された第1のガス混合物を生成すること、
c) 前記前処理された第1のガス混合物をガス貯蔵システムに導入すること、
d) 前記チャンバーの温度を第1の温度まで下げること、
e) 前記前処理されたガス混合物を、前記ガス貯蔵システムから前記半導体プロセスチャンバーに導入すること、および
f) 少なくとも1つの不所望の物質を、前記チャンバー中にプラズマを発生させることなく、または前記チャンバーの温度を前記第1の温度を超えて上昇させることなく、前記前処理されたガス混合物と前記不所望の物質との間、反応生成物を生成する化学反応により前記チャンバーの前記表面から取り除くこと
を含む方法。
[２]
前記第1のガス混合物が、
a) およそ99体積%未満のフッ素源と、
b) およそ99体積%未満の酸素源と、
c) イナートガスとしての残部と
を含む[１]の方法。
[３]
前記第1のガス混合物が、
a) およそ50体積%ないしおよそ80体積%のフッ素源と、
b) およそ20体積%ないしおよそ50体積%の酸素源と
を含む[２]の方法。
[４]
前記フッ素源が、
a) 三フッ化窒素、
b) フッ化ニトロシル、
c) フッ化ニトリル、
d) 硝酸フッ素、
e) 六フッ化硫黄、
f) フッ素、および
g) その混合物
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[５]
前記酸素源が、
a) 一酸化窒素、
b) 亜酸化窒素、
c) 二酸化窒素、
d) 酸素、
e) オゾン、
f) 水、
g) フッ化ニトロシル、
h) 三フッ化窒素酸化物、
i) 二酸化ケイ素、および
j) その混合物
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[６]
前記第1のガス混合物の前処理が、
a) 前記第1のガス混合物を反応器に導入すること、
b) 前記第1のガス混合物を前記反応器中で反応させ、前記フッ素源からフッ素を解離させて前記ガス混合物中で活性なフッ素種を発生させること、
c) 前記第1のガス混合物をおよそ室温まで冷却すること、および
d) 前記第1のガス混合物を貯蔵のためにガス貯蔵システムに導入すること
を含む[1]の方法。
[７]
前記反応器が、前記半導体プロセスチャンバーと流体連通されていない[６]の方法。
[８]
前記第1のガス混合物をおよそ300℃ないしおよそ1000℃の温度まで加熱するか、または前記第1のガス混合物をプラズマに暴露することのいずれかによって反応させることをさらに含む[６]の方法。
[９]
前記第1のガス混合物をおよそ400℃ないしおよそ700℃の温度まで加熱することをさらに含む[８]の方法。
[１０]
前記チャンバーの位置から実質的に離れた位置で前記第1のガス混合物を前処理することをさらに含む[1]の方法。
[１１]
前記前処理された第1のガス混合物を前記チャンバーに流す少なくともおよそ1日前に、前記第1のガス混合物を前処理することをさらに含む[1]の方法。
[１２]
前記前処理された第1のガス混合物を前記チャンバーに流す前の少なくともおよそ12時間の間、前記前処理された第1のガス混合物を前記ガス貯蔵デバイス中に貯蔵することをさらに含む[1]の方法。
[１３]
前記前処理された第1のガス混合物を流すことが、前記前処理されたガス混合物をおよそ1ないし10標準リットル/分の流量で流すことを含む[1]の方法。
[１４]
前記不所望の物質が、
a) SiO2、
b) SiN、
c) SiON、
d) ポリシリコン、
e) 非晶質シリコン、
f) 微結晶シリコン、および
g) その混合物
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[１５]
前記第1の温度が50℃ないし500℃である[1４]の方法。
[１６]
前記第1の温度が50℃ないし300℃である[1５]の方法。
[１７]
前記第1の温度が50℃ないし500℃である[1]の方法。
[１８]
前記不所望の物質が、リンケイ酸塩ガラス(PSG)またはホウリンケイ酸塩ガラス(BPSG)である[1]の方法。
[１９]
前記不所望の物質が、
a) Ta、
b) TaN、
c) TaO、
d) TaON、および
e) その混合物
からなる群より選択された少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[２０]
前記不所望の物質が、
a) Ti、
b) TiN、
c) TiO、
d) TiON、および
e) その混合物
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[２１]
前記不所望の物質が、
a) HfO2、
b) HfN、
c) HfON、
d) HfSiOx、
e) HfSiN、
f) HfSiON、および
g) その混合物
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[２２]
前記不所望の物質が、
a) W、
b) WOx、
c) WNｘ、
d) WON、
e) WSiO、
f) WSiN、
g) WSiON、および
h) その混合物
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
[２３]
前記不所望の物質が、
a) ZrO2、
b) ZrN、
c) ZrON、
d) ZrSiOx、
e) ZrSiN、
f) ZrSiON、および
g) その混合物
からなる群より選択される少なくとも1つの要素を含む[1]の方法。
【図１】
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