(57)【要約】  バッチ型処理装置内の装置の構成要素（２１、２５、２６、３５、９４、１０４、１１２、１１６、１２６）のプラズマエンハンスクリーニング方法及び、該クリーニングを監視し、制御する方法。該クリーニングは、バッチ型処理装置（１、１００）の処理チャンバ（１０、１０２）内にクリーニングガスを導入し、処理チャンバ内部の装置の構成要素に電力を印加することによりプラズマを形成し、揮発性反応生成物を形成するように処理チャンバ内の堆積物質をプラズマに露出し、処理装置から反応生成物を排出することにより実施される。処理装置の監視は、処理装置のクリーニング状態を確認することにより実施され、監視からの状態に基づいて、処理装置は、露出および監視を続行するか、クリーニング処理を終了するかが制御される。装置の構成要素のプラズマエンハンスクリーニングができるバッチ型処理装置が提供され、監視および制御できる装置が提供される。
2007531269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向に積み重ねられた多数のウェーハを保持するように適合された基板ホルダーを取り囲む処理チューブを囲み、少なくとも一つの表面上に堆積物質を有するバッチ型処理装置の処理チャンバ内に、クリーニングガスを導入する段階と、
前記基板ホルダー、前記基板ホルダーを支持する基板ホルダー支持体、前記処理チューブから成るグループから選択された、前記装置チャンバ内部の装置の構成要素に電力を印加することによりプラズマを形成する段階と、
揮発性反応生成物を形成するために、前記処理チャンバ内の前記堆積物質を前記プラズマに露出する段階と、
前記反応生成物を前記処理チャンバから排出する段階とを有するクリーニング処理を備えたバッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニング方法。
【請求項２】
前記クリーニング処理の進捗を示す前記処理装置からの信号を監視する段階と、前記信号に基づいて、（ａ）前記クリーニング処理の実施及び監視を継続する段階、または（ｂ）前記クリーニング処理を終了する段階のいずれか一つを実施する段階とを更に備えた請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記監視する段階は、前記信号の強度レベルがしきい値に達したかどうかを確認する段階を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記（ｂ）段階は、前記しきい値に達したことを確認した後に行われる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記監視する段階は、前記処理チャンバ内のガスの発光または光吸収を検出するための光学監視装置を使用する段階を備える請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記監視する段階は、前記装置の構成要素または前記堆積物質の少なくとも一つと光との相互作用を検出するための光学監視装置を使用する段階を備える請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記監視する段階は、前記処理チャンバ内のガスの質量信号を検出するための質量センサーを使用する段階を備える請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記導入する段階は、前記処理チャンバ内にＣｌＦ３、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｆ２、ＮＦ３、ＣＦ４の少なくとも一つを流入する段階を更に備える請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導入する段階は、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ，Ｎ２の少なくとも一つを流入する段階を更に備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
垂直方向に積み重ねられた多数のウェーハを保持するように適合された基板ホルダーを取り囲む処理チューブを囲み、少なくとも一つの表面上に堆積物質を有するバッチ型処理装置の処理チャンバ内に、クリーニングガスを導入する段階と、前記処理チューブに電力を印加してプラズマを形成する段階と、揮発性反応生成物を形成するために、前記処理チャンバ内の前記堆積物質を前記プラズマに露出する段階と、前記反応生成物を前記処理チャンバから排出する段階とを有するクリーニング処理を実施する段階と、
前記クリーニング処理の進捗を示す前記処理装置からの信号を監視する段階と、
前記信号に基づいて、（ａ）前記クリーニング処理の実施及び監視を継続する段階、または（ｂ）前記クリーニング処理を終了する段階のいずれか一つを実施する段階とを備えたバッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニング方法。
【請求項１１】
前記監視する段階は、前記信号の強度レベルがしきい値に達したかどうかを確認する段階を更に有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記（ｂ）段階は、前記しきい値に達したことを確認した後に行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記監視する段階は、前記処理チャンバ内のガスの発光または光吸収を検出するための光学監視装置を使用する段階を備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記監視する段階は、前記装置の構成要素または前記堆積物質の少なくとも一つと光との相互作用を検出するための光学監視装置を使用する段階を備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記監視する段階は、前記処理チャンバ内のガスの質量信号を検出するための質量センサーを使用する段階を備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記導入する段階は、前記処理チャンバ内にＣｌＦ３、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｆ２、ＮＦ３、ＣＦ４の少なくとも一つを流入する段階を更に備える請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記導入する段階は、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ，Ｎ２の少なくとも一つを流入する段階を更に備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
垂直方向に積み重ねられた多数のウェーハを保持するように適合された基板ホルダーを取り囲む処理チューブを囲み、少なくとも一つの表面上に堆積物質を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内部の装置の構成要素であり、前記基板ホルダー、前記基板ホルダーを支持するための基板ホルダー支持体、または前記処理チューブから成るグループから選択された電極と、
前記処理チャンバにクリーニングガスを導入するように設計されたガス注入装置と、
前記電極に電力を印加することにより前記処理チャンバ内にプラズマを形成し、前記プラズマが前記堆積物質と反応して揮発性反応生成物を形成するように設計されたプラズマ源と、
前記反応生成物を前記処理チャンバから排出するように設計された真空ポンプ装置と、
処理装置を制御するように設計された制御装置とを備えたバッチ型処理装置。
【請求項１９】
前記処理装置からの信号を監視し、前記処理装置のクリーニング状態を確認するように設計され、前記制御装置に前記状態を伝達するように設計された処理チャンバ監視装置を更に備えた処理装置において、
前記制御装置は前記状態を受信し前記状態に対応して前記処理装置を制御するように更に設計されている請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２０】
前記チャンバ監視装置は、前記信号の強度レベルがしきい値に達したかどうかを確認し、前記確認に基づいて、処理を続行または終了するように更に設計された請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２１】
前記チャンバ監視装置は、前記処理チャンバ内のガスの発光または光吸収を検出するための光学監視装置を備えた請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２２】
前記チャンバ監視装置は、前記装置の構成要素または前記堆積物質の少なくとも一つと光との相互作用を検出するための光学監視装置を備えた請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２３】
前記チャンバ監視装置は、前記処理チャンバ内の質量信号を検出するための質量センサーを備えた請求項１９に記載の処理装置。
【請求項２４】
前記電極は前記処理チューブであり、前記プラズマ源はＲＦジェネレータと前記処理チューブに結合されたマッチネットワークとを備えた請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２５】
装置の構成要素は、石英、Ａｌ２Ｏ、ＳｉＮ、ドーピングされたシリコン、ＳｉＣでコーティングされたグラファイト、Ｓｉでコーティングされたグラファイトの少なくとも一つを有する請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２６】
前記堆積物は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ドーピングされたＳｉ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘの少なくとも一つを有する請求項１８に記載の処理装置。
【請求項２７】
垂直方向に積み重ねられた多数のウェーハを保持するように適合された基板ホルダーを取り囲む処理チューブを囲み、少なくとも一つの表面上に堆積物質を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバ内にクリーニングガスを導入するように設計されたガス注入装置と、
前記処理チューブに電力を印加することにより前記処理チャンバ内にプラズマを形成し、前記プラズマが前記堆積物質と反応して揮発性反応生成物を形成するように設計されたプラズマ源と、
前記反応生成物を、前記処理チャンバから排出するように設計された真空ポンプ装置と、
前記処理装置からの信号を監視し、前記処理装置のクリーニング状態を確認し、前記状態を伝達するように設計されたチャンバ監視装置と、
前記チャンバ監視装置から前記状態を受信し、前記状態に対応して前記処理装置を制御するように設計された制御装置とを備えたバッチ型処理装置。
【請求項２８】
前記チャンバ監視装置は、前記信号の強度レベルがしきい値に達したかどうかを確認し、前記確認に基づいて、処理を続行または終了するように更に設計された請求項２７に記載の処理装置。
【請求項２９】
前記チャンバ監視装置は、前記処理チャンバ内のガスの発光または光吸収を検出するための光学監視装置を備えた請求項２７に記載の処理装置。
【請求項３０】
前記チャンバ監視装置は、前記装置の構成要素または前記堆積物質の少なくとも一つと光との相互作用を検出するための光学監視装置を備えた請求項２７に記載の処理装置。
【請求項３１】
前記チャンバ監視装置は、前記処理チャンバ内の質量信号を検出するための質量センサーを備えた請求項２７に記載の処理装置。
【請求項３２】
前記プラズマ源はＲＦジェネレータと前記処理チューブに結合されたマッチネットワークとを備えた請求項２７に記載の処理装置。
【請求項３３】
前記装置の構成要素は石英とＳｉＣの少なくとも一つを有する請求項２７に記載の処理装置。
【請求項３４】
前記堆積物質はＳｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ドーピングされたＳｉ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘの少なくとも一つを有する請求項２７に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ処理に係り、より詳細にはバッチ型処理装置の処理チャンバで実施されるクリーニング処理における、プラズマエンハンスクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造処理の多くは、プラズマエッチングチャンバ、プラズマ蒸着チャンバ、熱処理チャンバ、化学気相蒸着チャンバ、原子層堆積チャンバ等の処理チャンバ内で実施される。処理チャンバにおける基板の処理は、処理環境に露出された装置の構成要素上に堆積物質が形成されることに繋がり得るので、処理環境は、処理チャンバを定期的にクリーニングして堆積物質を取り除くことを必要とする。一般的に、装置の構成要素が交換またはクリーニングされるのは、堆積物質が粒子の問題を引き起こす恐れが生じた後、順次実施される互換性の無い処理の間、好ましくない処理条件が認められた後、または好ましくない処理結果が認められた後である。これに対して、例えば、稼動時間や蓄積された堆積物に基づいた所定のメンテナンススケジュールに従って、装置の構成要素を交換またはクリーニングすることもできる。
【０００３】
クリーニング処理の長さと過剰クリーニングによる設備の損傷は、（例えばバッチ型やシングルウェーハ型といった）処理装置の種類と、装置の構成要素上に形成された堆積物質の量と種類と、堆積物質を除去するために用いられるクリーニングガスと、そして、圧力や温度といった処理条件とに依存し得る。バッチ型処理装置においては、熱クリーニング処理により装置の構成要素から堆積物質が取り除かれる速度は遅く、クリーニングに長時間必要となり、結果として、処理装置の処理能力の受け入れ難い減少を生じさせてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニング方法が提供される。更には、何時クリーニング処理を停止するかを決定するために処理装置を監視する方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
クリーニング処理は、バッチ型処理装置の処理チャンバ内にクリーニングガスを導入する段階と、処理チャンバ内部の装置の構成要素に電力を印加することによりプラズマを形成する段階と、揮発性反応生成物を形成するように処理チャンバ内の堆積物質をプラズマに露出する段階と、処理チャンバから反応生成物を排出する段階とを含む。一実施例において、電力が印加される装置の構成要素は、処理チューブ、基板ホルダー、基板ホルダー支持体から選択される。他の実施例において、クリーニング処理時に、処理装置は、処理装置の状態を確認するために監視される。監視からの前記状態に基づいて、露出及び監視を続行するか、クリーニング処理を終了する。
【０００６】
装置の構成要素のプラズマエンハンスクリーニングが可能なバッチ型処理装置が提供され、更に該クリーニングの状態を監視できる装置が提供される。バッチ型処理装置は、堆積物質を有する処理チャンバと、処理チャンバ内部の装置の構成要素と、処理チャンバ内にクリーニングガスを導入するように設計されたガス注入装置と、装置の構成要素に電力を印加することによりプラズマを形成し、プラズマが堆積物質と反応し揮発性反応生成物を形成するように設計されたプラズマ源と、処理チャンバから反応生成物を排出するように設計された真空ポンプ装置と、処理装置を制御するように設計された制御装置とを備える。一実施例において、電力が印加される装置の構成要素は、処理チューブ、基板ホルダー、基板ホルダー支持体から選択される。他の実施例において、プラズマ処理装置は、処理チャンバを監視し処理チャンバの状態を確認し、また前記状態を受信し前記状態に対応して処理装置を制御する制御部に前記状態を伝達するように設計されたチャンバ監視装置を備える。
【０００７】
チャンバ監視装置は、処理チャンバ内のガスの発光または光吸収を検出するための光学監視装置や、装置の構成要素及び／又は堆積物質と光との相互作用を検出するための光学監視装置や、ガスからの質量信号を検出する質量センサーを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１Ａは、本発明の実施例による処理装置の概略図である。バッチ型処理装置１００は、プラズマを維持可能な熱またはプラズマ処理装置である。図１Ａに示すように、バッチ型処理装置１００は、処理チャンバ１０２、ガス注入装置１０４、ヒーター１２２、真空ポンプ装置１０６、チャンバ監視装置１０８及び制御装置１２４を備える。多重基板１１０が処理チャンバ１０２内に装填可能であり、基板ホルダー１１２を用いて処理される。基板ホルダー１１２は基板ホルダー支持体１２６により支持されてもよい。基板ホルダー１１２は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）、ドーピングされたシリコン、ＳｉＣでコーティングされたグラファイト、Ｓｉでコーティングされたグラファイトを含み得る。更には、処理チャンバ１０２は、外側部分１１４と内側部分１１６を有する。一実施例において、内側部分１１６は処理チューブである。処理チューブは、例えば石英やＳｉＣを含む。
【０００９】
ガス注入装置１０４は、処理チャンバ１０２をパージし、処理チャンバ１０２を準備し、処理チャンバ１０２をクリーニングし、基板１１０を処理するために、処理チャンバ１０２内にガスを導入することが可能である。複数のガス注入ライン（図示せず）を配列して、ガスが処理チャンバ１０２内に流入するようにすることができる。内側部分１１６で画定され基板１１０を露出する空間１１８に、ガスは導入される。その後、ガスは、内側部分１１６と外側部分１１４とにより画定される空間１２０に流入し、真空ポンプ装置１０６により処理チャンバ１０２から連続的に排出される。
【００１０】
基板１１０は処理チャンバ１０２に装填され、基板ホルダー１１２を用いて処理される。バッチ型処理装置１００は、密に積み重ねられた多数の基板１１０を処理することが可能であり、従って、高い基板処理能力が得られる。基板（ウェーハ）の数は、例えば略１５０個弱である。これに対して、基板の数が略２５個弱の場合もある。処理装置１００は、例えば、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはそれ以上の基板といった様々なサイズの基板を処理するように設計される。基板１１０は、例えば、半導体（例えば、Ｓｉまたは化合物半導体）基板、ＬＣＤ基板、ガラス基板を有する。クリーンな基板に加えて、デバイス処理の様々な段階における基板が利用される。
【００１１】
処理装置１００は、処理チャンバ１０２内にプラズマを形成及び維持できる。図１Ａに示す実施例において、基板ホルダー１１２、及び／又は基板ホルダー支持体１２６は、無線周波数（ＲＦ）電力が結合され、処理チャンバ１０２内にプラズマを提供する電極としても用いられる。例えば、基板ホルダー１１２は、ＲＦジェネレータ９８からインピーダンスマッチネットワーク９６を通じるＲＦ電力の伝達を介して、ＲＦ電圧で、電気的バイアスが印加される。ＲＦバイアスは、接地された内側部分１１６と外側部分１１４内部の処理領域においてプラズマを形成及び維持するのに用いられる。本構成において、プラズマは、蒸着処理において基板に物質を蒸着させることにも、基板１１０をエッチングすることにも、処理チャンバを調整することにも、クリーニング処理において処理チャンバ１０２から堆積した物質を除去することにも用いられる。ＲＦバイアスにおける一般的な周波数は１ＭＨｚから１００ＭＨｚであり、１３．５６ＭＨｚであり得る。
【００１２】
本発明の他の実施例において、ＲＦ電力は、基板ホルダー１１２、及び／又は基板ホルダー支持体１２６に、多重周波数で印加される。更には、インピーダンスマッチネットワーク９６は、反射される電力を最小化することにより、処理チャンバ１０２のプラズマに対するＲＦ電力の伝達を最大化するために用いられる。マッチネットワークのトポロジー（例えば、Ｌ型、π型、Ｔ型）および自動制御方法は当該技術分野において周知である。
【００１３】
本発明の他の実施例においては、ＲＦ電力は、基板ホルダー１１２、及び／又は基板ホルダー支持体１２６の多重部分に印加される。更には、基板ホルダー１１２は多重のダミーウェーハ（例えば、ＳｉＣ基板）を含み、処理チャンバ１０２内のプラズマ密度を調整するようにできる。
【００１４】
本発明の他の実施例においては、基板ホルダー１１２、及び／又は基板ホルダー支持体１２６は接地され、ＲＦ電力が、プラズマを生成するように内側部分１１６に結合されてもよい。
【００１５】
バッチ型処理装置１００は、バッチ型処理装置１００ならびにバッチ型処理装置１００からの監視出力を制御するのに十分な制御電圧を発生させる制御装置１２４により制御される。更には、制御装置１２４は、処理チャンバ１０２、ガス注入装置１０４、ヒーター１２２、チャンバ監視装置１０８、ＲＦ源９８、マッチネットワーク９６及び真空ポンプ装置１０６に結合されて、情報のやり取りを行うことができる。例えば、制御装置１２４のメモリに記憶されたプログラムが、所望の処理に従って、バッチ型処理装置１００の上記の構成要素を制御したり、処理を監視することに関連する特定の機能を実施したりするために利用される。制御装置１２４の一つの実施例は、デル株式会社（テキサス州オースティン）から入手できるＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０（登録商標）である。
【００１６】
実時間で処理を監視することが、チャンバ監視装置１０８を用いて実施できる。本発明によると、チャンバ監視装置１０８は、処理チャンバ１０２内のガス環境を実時間でその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）監視するために配置される。また、チャンバ監視装置１０８は処理チャンバの排出を監視するために配置される。チャンバ監視装置１０８は多目的監視装置であり、実時間で処理を監視することを可能にするセンサーを備え、例えば、質量センサー（質量スペクトロメーター）または、処理ガスや反応生成物による発光又は光吸収を監視するための光学監視装置であってもよい。チャンバ監視装置１０８は、処理チャンバ１０２内のガス環境の定性的及び定量的な分析を提供する。チャンバ監視装置１０８を用いて監視できる処理パラメータとしては、ガス種の比率、ガス純度、及びエッチング生成物を含む反応生成物が挙げられる。
【００１７】
本発明の一実施例において、チャンバ監視装置１０８は、装置の構成要素及び／又は堆積物質と光との相互作用（反射、及び／または透過）を監視するための光学監視装置を含む。
【００１８】
図１Ｂは、本発明の他の実施例による処理装置１の概略図である。バッチ型処理装置１はプラズマを維持可能な処理装置である。バッチ型処理装置１は、排出パイプ８０に接続された上端部２３と、シリンダー状マニフォールド２のふた２７に密封して接続された下端部２４とを有する処理チューブ２５を備えた処理チャンバを含む。シリンダー状マニフォールド２は、ふた２７や作動構成要素のみならず、処理チューブ内部に存在し、そこから取り外し可能な装置１の構成要素をも含む。排出パイプ８０は、処理チューブ２５から真空ポンプ装置８８（詳細は下記で説明する）へとガスを連続的に排出し、処理装置１の気圧を、所定の気圧または所定の気圧以下に維持する。複数の基板（ウェーハ）４０を階層状（それぞれは水平な平面であり、垂直方向に間隔が空いている状態）に保持する基板ホルダー３５が、処理チューブ内部に配置されている。基板ホルダーまたはボート３５は、ふた２７を貫通する回転シャフト２１上に固定されモーター２８により駆動するターンテーブル２６上に存在する。シャフト２１とターンテーブル２６は供に、図１Ａに示す基板ホルダー支持体に相当する他の基板ホルダー支持体である。ふた２７は、処理チューブ２５の内と外に基板ホルダー３５を移送するためのエレベーター２２上に固定されている。図１Ｂに示すように、ふた２７が最上部に位置するとき、ふた２７は、マニフォールド２の開端を閉じるように適合される。
【００１９】
処理装置１は、処理環境からふた２７を保護するためのキャップカバー（図示せず）を更に含み得る。キャップカバーは、例えば石英やＳｉＣから作成される。
【００２０】
処理装置１は、処理チャンバ１０内にプラズマを形成及び維持できる。図１Ｂに示す実施例において、基板ホルダー支持体（シャフト２１及びターンテーブル２６）、及び／又は基板ホルダー３５は、無線周波数（ＲＦ）電力が結合され、処理チャンバ１０内にプラズマを提供する電極としても用いられる。例えば、基板ホルダー３５またはその支持体は、ＲＦジェネレータ７８からインピーダンスマッチネットワーク７６を通じるＲＦ電力の伝達を介して、ＲＦ電圧で、電気的バイアスが印加される。ＲＦバイアスは、接地された処理チューブ内部の処理領域においてプラズマを形成及び維持する。代わりに、ＲＦバイアスを処理チューブに印加することも可能であり、その場合、基板ホルダー３５、及び／又は基板ホルダー支持体（シャフト２１及びターンテーブル２６）は接地される。ＲＦバイアスにおける一般的な周波数は１ＭＨｚから１００ＭＨｚであり、１３．５６ＭＨｚであり得る。
【００２１】
本発明の他の実施例において、ＲＦ電力は、多重周波数で印加される。更には、インピーダンスマッチネットワーク７６は、反射される電力を最小化することにより、処理チャンバ１０のプラズマに対するＲＦ電力の伝達を最大化するために用いられる。
【００２２】
複数のガス注入ライン４５がマニフォールド２の周りに配置されて、ガス注入ライン４５を介して処理チューブ内にガスが供給される。図１Ｂにおいて、複数のガス注入ラインのうち、一つのガス注入ライン４５のみが示されている。ガス注入ライン４５は、ガス注入装置９４に接続されている。処理チャンバ１０は鏡面仕上げの内部表面３０を有しており、メインヒーター２０、下部ヒーター６５、上部ヒーター１５及び排出パイプヒーター７０により放射される放射熱の散逸が抑止される。冷却水の螺旋状輸送管（図示せず）を、冷却媒体の輸送管として、処理チャンバ１０の内部に形成できる。
【００２３】
真空ポンプ装置８８は、真空ポンプ８６と、トラップ８４と、自動圧力制御装置（ＡＰＣ）８２とを備える。例えば、真空ポンプ８６は、ポンプ速度を毎秒２００００リットル（またはそれ以上）にまでにできるドライ真空ポンプを含む。処理時に、ガスは、ガス注入装置９４と、ＡＰＣにより調整された処理圧力とを介して、処理チャンバ１０に導入される。トラップ８４は、未反応の前駆物質と反応性生物を、処理チャンバ１０から集めることができる。
【００２４】
図１Ａの処理装置１００に類似して、図１Ｂの処理装置は、実時間で処理を監視できるセンサー７５を有するチャンバ監視装置９２を含み、例えば、質量センサーや光学監視装置であってもよい。
【００２５】
制御装置９０は、マイクロプロセッサと、メモリと、処理装置１への入力ならびに処理装置１からの監視出力を伝達し作動させるのに十分な制御電圧を生成することが可能なデジタルＩ／Ｏポートとを含む。更には、制御装置９０は、ガス注入装置９４、モーター２８、チャンバ監視装置９２、ヒーター２０、１５、６５、７０、真空ポンプ装置８８、ＲＦ源７８、マッチネットワーク７６に結合され、情報をやり取りする。
【００２６】
図１Ａ、１Ｂの処理装置１００、１は専ら例示を目的としたものであり、特定のハードウェアとソフトウェアを様々に変更して、本発明が実施される装置に実装することができ、これらの変更は当業者にとって明白であることは理解されたい。図１Ａ、１Ｂの処理装置１００、１は、処理時に腐食したり、堆積物質で覆われていたりする装置の構成要素を有する。装置の構成要素、その一部または全部が処理環境に露出される部分を含み得る。装置の構成要素は、例えば処理チューブ、シールド、リング、バッフル、ガス注入器、ウェーハボート（基板ホルダー）、基板ホルダー支持体、キャップカバー、ライナを含む。プラズマを形成するための電力は、処理チャンバ内部の装置の構成要素のいずれかに印加され得る。実施例においては、電力は、処理チューブ、基板ホルダー、基板ホルダー支持体の少なくとも一つに印加される。装置の構成要素は、様々な材料から製造することができ、例えば、酸化物（石英（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等）、窒化物（窒化シリコン（ＳｉＮ）等）、炭化物（炭化シリコン（ＳｉＣ）等）のセラミック材料や、金属（Ａｌ等）、金属含有材料（鋼等）が挙げられる。装置の構成要素は、一種類の材料から構成されてもよいし、一種類以上の材料から構成されてもよい。
【００２７】
基板の処理は、処理チャンバ内の装置の構成要素の表面等の表面に堆積物質が形成されることに繋がる。堆積物質は一種類またはそれ以上の物質を含み、例えば、Ｓｉ、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ＳｉＮ、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ドーピングされたシリコン、そして、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ等のｈｉｇｈ−ｋ金属酸化物を含有する誘電体が挙げられる。
【００２８】
本発明の一実施例において、装置の構成要素から堆積物質をプラズマエンハンスクリーニングする方法が提供される。クリーニングガスのプラズマ励起は、プラズマまたは活性化されたクリーニングガスが堆積物質に露出された際に揮発性反応性生物を形成することを高める。例えば、堆積物質はＳｉ含有物であり、クリーニングガスは、ハロゲン含有ガス（ＣｌＦ３、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｆ２、ＮＦ３、ＣＦ４等）である。揮発性反応性生物は、例えば、ハロゲン化シリコン（ＳｉＦ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＢｒ４等）または酸ハロゲン化シリコン（ＳｉｘＯｙＸｚ等、ここでＸはＦ、ＣｌまたはＢｒ）である。クリーニングガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎ２の少なくとも一つから選択された不活性ガスを更に含み得る。
【００２９】
クリーニング処理は、チャンバ監視装置により監視される。監視には、監視される信号の強度レベルがしきい値に達しているかどうかを確認することが含まれ、それにより、装置の構成要素が十分にクリーニングされたかどうかを確認する段階に達すると、その確認に基づいて、クリーニング処理を続行するか、またはクリーニング処理を終了するかどうかが決定される。装置の構成要素の腐食を最小化しながらも、装置の構成要素からの堆積物質の除去に選択的であるように、クリーニング処理は最適化され得る。
【００３０】
図２は、本発明の実施例による、バッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニングの方法を示すフローチャートである。処理２００は、処理チャンバで実施され、処理チャンバ内部のいずれかの構成要素を含む装置の構成要素のクリーニング状態に影響を与えるクリーニング処理である。２０２において、処理が開始される。２０４において、クリーニングガスが、バッチ型処理装置の処理チャンバに導入される。２０６において、プラズマが、処理チャンバ内部の装置の構成要素に電力を印加することにより形成される。尚、実施例において、装置の構成要素とは、処理チューブ、基板ホルダー、または基板ホルダー支持体の少なくとも一つである。２０８において、処理チャンバ内の堆積物質がプラズマに露出されて、揮発性反応性生物が形成される。堆積物質は、電力が供給される構成要素と同じ、及び／又は異なる装置の構成要素上に存在する。２１０において、処理装置から反応性生物が排出され、２１２において、処理を終了する。
【００３１】
図３は、本発明の実施例による、バッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニングを監視および制御する方法を示すフローチャートである。処理３００は、上述のクリーニング処理２００を監視及び制御する処理である。３０２において、処理が開始される。３０４において、処理装置は、チャンバ監視装置により監視される。監視は、処理環境内のガスからの発光信号や光吸収信号、またはクリーニングガス及び／又は反応生成物からの質量信号に基づく。監視はまた、例えばフィルムの不透明度等といった、クリーニングされる堆積物質の特性にも基づいてよい。クリーニング処理時に、堆積物質は処理チャンバから（処理チャンバ内部の装置の構成要素とそれ以外の表面から）除去される。これにより、処理チャンバ内で処理が続行されるにつれて、反応生成物からの信号は変化する。この信号の変化は、チャンバ監視装置により検出されて、処理チャンバの状態と関連付けられる。３０６において、クリーニングガスまたは反応生成物から検出される信号強度が、しきい値に達していないのであれば、処理２００が３０４において続行される。３０６において信号がしきい値に達しているのであれば、３０８において、処理２００を続行するのか、３１０で処理を終了するかどうかの決定がなされる。
【００３２】
反応生成物からの信号強度は、処理の終了地点を決定するために監視される。信号強度と処理の終了点とを関連付けることは、信号強度を検出し、処理チャンバの状態を監視しながら実施されるテスト処理により行われ得る。処理チャンバの状態は、例えば、テスト処理の間に装置の構成要素を検査し、検査結果を検出されたしきい値強度と関連付けることにより評価できる。ここで、検出されたしきい値強度は、処理の所望の終了地点が観測されたときに記録されたものである。しきい値強度とは、固定された強度値、または観測された信号強度と（処理の開始時に測定された）初期信号強度との比である。
【００３３】
図４は、本発明の実施例による、バッチ型処理装置の状態を監視するための信号強度を処理時間の関数として示す図である。処理は、例えば、堆積物質を含む処理チャンバがクリーニングガスに露出されるクリーニング処理である。信号は、例えば、発光信号（Ｆの発光等）、光吸収信号、ＳｉＦ４等のＳｉ含有反応生成物からの質量信号である。代わりに、信号は、装置の構成要素及び又は装置の構成要素上の堆積物質と、光との相互作用（反射または吸収）を含んでもよい。曲線４７０から明らかなように、処理チャンバから堆積物質が除去され、処理チャンバ内部の堆積物質の量が減少するので、クリーニング処理が実施されるにつれて、検出される信号強度は一般的に減少する。図４において曲線４７０は、強度が実質的に線形に減少するものとして示されているが、信号強度の曲線は、クリーニング処理の特徴に依存し、非線形にもなり得ることは理解されたい。図４に示すように、しきい値強度４８０は、所望の処理に対して、装置の構成要素が許容クリーンレベルにあると分かった時点４９０で検出される。許容クリーンレベルは、チャンバで実施される製造処理に依存して異なる。
【００３４】
図３に戻り、処理時に、３０４で信号強度が検出されると、３０６において、制御装置は、検出された信号強度と、予め記憶しておいた信号強度とを比較し、検出された信号強度が所定のしきい値強度に達したかどうかを確認する。しきい値強度の信号が検出されなかったのであれば、監視は３０４に戻り、処理が続行される。しきい値強度の信号が検出されると、３０４で処理を続行するか、３１０で処理を終了するかの決定が、３０８においてなされる。代わりに、処理を続行する３０８での決定は、第二段階処理を始めるように処理パラメータを調整することが含まれてもよい。第二段階処理は、第二しきい値が検出されるまで監視される。例えば、温度、及び／又はクリーニングガスの濃度が下がり、より穏やかなクリーニング環境が生じる。
【００３５】
上記の技術を考慮して、本発明の多数の修正および変形が可能であることは明らかである。従って、本発明は、特許請求の範囲内において、ここで具体的に開示したのとは違うようにも実施され得る。例えば、明細書および特許請求の範囲で開示した処理は、ここで開示した順序以外の順序でも実施され得る。当業者は、後続処理に必要な処理は、後続処理が実施される前に実施されればよいということを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】本発明の実施例による処理装置の概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例による他の処理装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例によるバッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニング方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例によるバッチ型処理装置のプラズマエンハンスクリーニングを監視し、制御する方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例によるバッチ型処理装置の状態を監視するための信号強度を処理時間の関数として示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１  バッチ型処理装置
２  マニフォールド
１０  処理チャンバ
１５  上部ヒーター
２０  メインヒーター
２１  回転シャフト
２２  エレベーター
２５  処理チューブ
２６  ターンテーブル
２７  ふた
２８  モーター
３５  基板ホルダー
４０  基板
４５  ガス注入ライン
６５  下部ヒーター
７０  排出パイプヒーター
７５  センサー
７６  インピーダンスマッチネットワーク
７８  ＲＦジェネレータ
８０  排出パイプ
８２  自動圧力制御装置
８４  トラップ
８６  真空ポンプ
８８  真空ポンプ装置
９４  ガス注入装置
９６  インピーダンスマッチネットワーク
９８  ＲＦジェネレータ
１００  バッチ型処理装置
１０２  処理チャンバ
１０４  ガス注入装置
１０６  真空ポンプ装置
１０８  チャンバ監視装置
１１０  基板
１１２  基板ホルダー
１２４  制御装置
１２２  ヒーター
１２６  基板ホルダー支持体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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