(57)【要約】  本開示の実施形態は、概して、真空チャンバを洗浄するための改良された方法であって、真空チャンバを所望の堆積処理温度に維持しながら、チャンバシーズニングプロセスの前に真空チャンバから吸着汚染物質を除去するための、上記方法を提供する。汚染物質は、洗浄ガスと、真空チャンバのチャンバ構成要素及び壁と、の反応から形成されうる。【選択図】図４Ａ
2021527332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理チャンバ内で基板を処理する方法であって、
前記基板処理チャンバの処理領域内で第１のプロセスを実施することであって、前記処理領域内に配置された基板支持体が、６００℃を超える第１のプロセス温度に維持される、第１のプロセスを実施することと、
前記基板処理チャンバ内で現場チャンバ洗浄プロセスを実施することであって、前記現場チャンバ洗浄プロセスが、
６００℃を超える洗浄プロセス温度に前記基板支持体の温度を維持すること、
８トルを超える圧力に前記処理領域を制御すること、及び、
洗浄ガスを使用してチャンバ洗浄プロセスを実施することであって、前記洗浄ガスは、前記基板処理チャンバ内に配置されたチャンバ構成要素の表面上に配置された残留物と反応して、前記表面から前記残留物を除去する、チャンバ洗浄プロセスを実施すること
を含む、現場チャンバ洗浄プロセスを実施することと、
６００℃を超えるパージプロセス温度に前記基板支持体を維持しながら、前記基板処理チャンバをパージすることと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のプロセス温度、前記洗浄プロセス温度、及び、前記パージプロセス温度はそれぞれ、６５０℃以上の温度に維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記洗浄プロセス温度と前記第１のプロセス温度とは同じ温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記処理領域が、前記現場チャンバ洗浄プロセスの間、１０トル以上の圧力に制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理領域は、前記現場チャンバ洗浄プロセスの期間の間、８トルを超える圧力に制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記洗浄ガスはフッ素を含み、前記基板支持体はアルミニウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
基板処理チャンバを制御する方法であって、
基板処理チャンバの処理領域内に配置された基板支持体を、６００℃を超える第１のプロセス温度に維持することと、
前記基板処理チャンバのプロセスパラメータを監視することと、
前記プロセスパラメータと、前記基板処理チャンバのメモリに格納された値と、を比較することと、
前記プロセスパラメータと、前記メモリに格納された前記値と、の前記比較に基づいて、チャンバの不具合が将来発生する可能性があると判定することと、
前記チャンバの不具合が発生する可能性があると判定した後で、かつ、前記基板支持体が６００度を超える温度に維持されていると判定した後に、前記基板処理チャンバ内の圧力を、８トルを超える圧力に調整することと
を含む方法。
【請求項８】
前記基板処理チャンバ内で現場チャンバ洗浄プロセスを実施することをさらに含み、
前記現場チャンバ洗浄プロセスは、前記処理チャンバ内で、フッ素を含む洗浄ガスを使用してプラズマを形成することをさらに含み、
前記基板支持体はアルミニウムを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記処理領域は、前記現場チャンバ洗浄プロセスの間、１０トル以上の圧力に制御される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理領域は、前記現場チャンバ洗浄プロセスの期間の間、８トルを超える圧力に制御される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
基板処理チャンバを取り扱う方法であって、
基板支持体が６００℃を超える温度に維持されている前記基板処理チャンバ内で、第１のプロセスを実施することと、
前記基板処理チャンバのプロセスパラメータを監視することと、
前記プロセスパラメータと、前記基板処理チャンバのメモリに格納された値と、を比較することと、
チャンバの不具合が検出されたときには、前記基板処理チャンバ内の圧力を８トルを超える圧力に調整することであって、前記チャンバの不具合は、前記プロセスパラメータと、前記メモリに格納された前記値と、を比較することによって検出される、前記基板処理チャンバ内の圧力を８トルを超える圧力に調整すること
を含む方法。
【請求項１２】
前記基板支持体が、６５０℃以上の温度に維持され、前記基板支持体がアルミニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板処理チャンバ内で現場チャンバ洗浄プロセスを実施することをさらに含み、
前記現場チャンバ洗浄プロセスは、前記処理チャンバ内で、フッ素を含む洗浄ガスを使用してプラズマを形成することをさらに含み、
前記基板支持体はアルミニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
処理領域は、前記現場チャンバ洗浄プロセスの間、１０トル以上の圧力に制御される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
処理領域は、前記現場チャンバ洗浄プロセスの期間の間、８トルを超える圧力に制御される、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、処理チャンバ内で処理される基板の汚染を低減するために、通常の使用の間及び／又は不具合状態の間に処理チャンバを制御するための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業で使用されるプラズマ処理リアクタは、処理性能及び／又はコストの理由から、アルミニウム含有材料で作られることが多い。処理チャンバの処理領域内で複数の基板又はウエハが処理された後には、現場（Ｉｎ  ｓｉｔｕ、インシトゥ（その場））での洗浄プロセスの利用によって処理領域を洗浄する必要があるということが一般に要求される。典型的には、フッ素化洗浄ガスを用いて処理環境を洗浄する現場洗浄プロセスの間に、露出したアルミニウム含有部品の表面上にフッ化アルミニウムが生成される。定期的に実施される現場洗浄プロセスの間のフッ化アルミニウム層の形成によって、アルミニウム含有部品の表面が絶えずエッチングされる。図１Ａを参照すると、プラズマ処理チャンバ内の現場洗浄プロセスの間に、洗浄ガスＮＦ３が、ガス入口マニホールド１０４から基板支持体１０２に向かって分配される。典型的に、基板支持体１０２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ：ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｎｉｔｒｉｄｅ）材料といったアルミニウム含有材料から形成され、チャンバ壁１０３が、アルミニウム含有材料又はステンレス鋼材料から形成されうる。特にプラズマ化学気相体積チャンバ内では、ＮＦ３又はＣＦ４といったフッ素含有ガスが現場チャンバ洗浄ガスとして使用されるときには、フッ化アルミニウムの層１０６が、露出したアルミニウム表面、例えば基板支持体１０２の表面上に形成される。図１Ｂを参照すると、一旦洗浄プロセスが完了してＮＦ３含有プラズマが消滅すると、基板支持体１０２が４８０℃を超える温度に加熱されたときに、基板支持体の表面が、以前に形成されたフッ化アルミニウムの層１０６がそこから昇華するにつれて、エッチングされた状態になることが観察されている。また、フッ化アルミニウムが昇華するにつれて、フッ化アルミニウムは、ガス入口マニホールド１０４、プロセスチャンバの壁１０３といった近傍のチャンバ構成要素へと運ばれる。フッ化アルミニウムは、ガス入口マニホールド１０４上に堆積し、堆積したフッ化アルミニウム層１１０を形成する。図１Ｃを参照すると、ガス入口マニホールド１０４上の堆積したフッ化アルミニウム層１１０は、チャンバ内での後続の基板プロセスの間に剥がれ落ち、生じた粒子１１３が、基板１１５の表面１１２を汚染する可能性がある。フッ化アルミニウムは、従来の現場洗浄プロセスによってチャンバ構成要素から除去することが困難であり、したがって、ガス入口マニホールド１０４といったチャンバ構成要素が汚染された後には、プロセスチャンバを冷却し、大気環境に開放し、技術者によって手動で洗浄する必要がある。その結果、プロセスチャンバ構成要素へのフッ化アルミニウムの堆積によって、重大な粒子問題、重大な処理ツールダウンタイム及びプロセスドリフトが引き起こされる。
【０００３】
堆積プロセスの温度要件が、６００℃を超える温度まで上昇し続けるにつれて、形成されたフッ化アルミニウム層の昇華がさらに深刻になる。したがって、当技術分野では、フッ化アルミニウム層の生成と、露出した処理チャンバ構成要素への昇華したフッ化アルミニウム材料の堆積と、を最小限に抑えるための改良されたプロセスを提供することに対する必要性がある。さらに、上述の望ましくない汚染を除去するために処理チャンバを頻繁に解体する必要無く、複数の基板を高温で連続的に処理するために、処理チャンバの処理領域を洗浄して準備するための改良されたプロセスに対する必要性もある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、処理チャンバを取り扱う方法を提供する。一実施形態において、本方法は、基板処理チャンバ内で第１のプロセスを実施することを含み、処理領域内に配置された基板支持体は、６００℃を超える第１のプロセス温度に維持される。本方法は、基板処理チャンバ内で現場チャンバ洗浄プロセスを実施することをさらに含み、現場チャンバ洗浄プロセスは、６００℃を超える洗浄プロセス温度に基板支持体の温度を維持することと、８トルを超える圧力に処理領域を制御することと、洗浄ガスを使用してチャンバ洗浄プロセスを実施することであって、洗浄ガスは、基板処理チャンバ内に配置されたチャンバ構成要素の表面上に配置された残留物と反応して、表面から残留物を除去する、チャンバ洗浄プロセスを実施することを含む。６００℃を超えるパージプロセス温度に基板支持体が維持されながら、基板処理チャンバがパージされる。
【０００５】
他の実施形態において、本方法は、基板処理チャンバを制御することであって、基板処理チャンバの処理領域内に配置された基板支持体を、６００℃を超える第１のプロセス温度に維持することを含む、基板処理チャンバを制御することを含む。基板処理チャンバのプロセスパラメータが監視され、プロセスパラメータが、基板処理チャンバのメモリに格納された値と比較され、プロセスパラメータとメモリに格納された値との比較に基づいて、チャンバの不具合が将来発生する可能性があると判定される。チャンバの不具合が発生する可能性があると判定された後で、かつ、基板支持体が６００℃を超える温度に維持されていると判定された後に、基板処理チャンバ内の圧力が、８トルを超える圧力に調整される。
【０００６】
更に別の実施形態において、基板処理チャンバを取り扱う方法は、基板支持体が６００℃を超える温度に維持されている基板処理チャンバ内で、第１のプロセスを実施することを含む。本方法は、基板処理チャンバのプロセスパラメータを監視することと、プロセスパラメータと、基板処理チャンバのメモリに格納された値と、を比較することと、その後に、チャンバの不具合が検出されたときには、基板処理チャンバ内の圧力を８トルを超える圧力に調整することであって、チャンバの不具合は、プロセスパラメータとメモリに格納された値とを比較することによって検出される、基板処理チャンバ内の圧力を８トルを超える圧力に調整すること、をさらに含む。
【０００７】
上記で簡潔に要約し、下記でより詳細に述べる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって、理解することができる。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って、本開示の範囲を限定するものと見做されず、本開示が他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】ＮＦ３洗浄プロセスが施されるチャンバ構成要素の概略的な側面図を示す。
【図１Ｂ】チャンバ構成要素からのフッ化アルミニウムの昇華についての概略的な側面図を示す。
【図１Ｃ】チャンバプロセス中に剥がれ落ちるフッ化アルミニウムの概略的な側面図を示す。
【図２】本明細書で開示されるチャンバ洗浄及びシーズニング方法を実施するよう適合可能な例示的なマルチチャンバ処理システム２００の概略的な上面図である。
【図３】本明細書に開示される１つ以上の実施形態に係る、チャンバ圧力に応じたフッ化アルミニウム昇華速度の比較を示すグラフである。
【図４Ａ】本明細書に開示される一実施形態による、現場洗浄プロセス及びチャンバシーズニングプロセスを示すフローチャートである。
【図４Ｂ】図４Ａに示す方法に係る、チャンバ圧力の経時的な変化の一例を示すグラフを含む。
【図４Ｃ】本明細書に開示される一実施形態に係る、チャンバ洗浄プロセスが施されるチャンバ構成要素の概略的な側面図を示す。
【図４Ｄ】本明細書に開示される一実施形態に係る、チャンバシーズニングプロセスが施されるチャンバ構成要素の概略的な側面図を示す。
【図５】本明細書に開示される一実施形態による、チャンバの不具合の検知に応じて、フッ化ルミニウムの昇華からチャンバ構成要素を保護する方法のフローチャートを示す。
【図６】本明細書に開示される一実施形態による、予期されるチャンバの不具合の検知に応じて、フッ化アルミニウムの昇華からチャンバ構成要素を保護する方法のフローチャートを示す。
【図７】図６に示した方法に係る、チャンバ圧力−時間のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうることが想定される。
【００１０】
本開示の実施形態は、概して、真空チャンバを洗浄するための改良された方法であって、真空チャンバを所望の堆積処理温度に維持しながら、チャンバシーズニングプロセスの前に、真空チャンバから吸着汚染物質を除去するための、上記方法を提供する。汚染物質は、洗浄ガスと、真空チャンバのチャンバ構成要素及び壁と、の反応から形成されうる。例えば、上述したように、フッ素化洗浄ガスを、（例えば、４８０℃より高い）高温に加熱されたアルミニウム含有チャンバ構成要素と接触させることを含む、真空チャンバ内での現場洗浄プロセスを実施する間及び当該現場洗浄プロセスを実施した後に、フッ化アルミニウム層が、アルミニウム含有チャンバ構成要素上に形成されることが分かっている。高温及びフッ化アルミニウム材料の分圧に因り、形成されたフッ化アルミニウム層が、処理中に真空チャンバ内で昇華し、このことによって、望ましくないことに、上記層が形成されている加熱されたアルミニウム含有部品のエッチングが引き起され、真空チャンバの処理性能に影響を与える汚染が発生する。したがって、高い処理温度で複数の基板を望ましくは連続的に処理しうるように、処理チャンバを洗浄して準備するための改良されたプロセスに対する必要性が存在する。
【００１１】
図２は、例示的なマルチチャンバ処理システム２００であって、当該チャンバ処理システム２００の処理チャンバ内で、本明細書に開示されるチャンバ洗浄プロセス及びシーズニングプロセスを実施するよう適合可能なマルチチャンバ処理システム２００の概略的な上面図である。システム２００は、システム２００の中へと及びシステム２００へと基板９０を移送するための１つ以上のロードロックチャンバ２０２及び２０４を含みうる。通常、システム２００は真空下に維持され、ロードロックチャンバ２０２及び２０４は、基板９０をシステム２００に導入するために、「ポンプダウン」（ｐｕｍｐｅｄ  ｄｏｗｎ）されうる。第１ロボット２１０が、ロードロックチャンバ２０２及び２０４と、１つの以上の基板処理チャンバ２１２、２１４、２１６、及び２１８による第１の組と、の間で基板９０を移送しうる。各処理チャンバ２１２、２１４、２１６、及び２１８は、周期的層堆積（ＣＬＤ：ｃｙｃｌｉｃａｌ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、エッチング、ガス抜き、予洗浄、配向付け、熱処理、他の基板プロセスといった、基板堆積プロセスのうちの少なくとも１つのために構成される。
【００１２】
第１のロボット２１０はまた、１つ以上の移送チャンバ２２２及び２２４へと又は１つ以上の移送チャンバ２２２及び２２４から基板９０を移送しうる。移送チャンバ２２２及び２２４は、超高真空条件を維持しつつシステム２００内での基板９０の移送を可能にするために、使用されうる。第２のロボット２３０が、移送チャンバ２２２及び２２４と、１つ以上の基板処理チャンバ２３２、２３４、２３６、及び２３８による第２の組と、の間で基板９０を移送しうる。処理チャンバ２１２、２１４、２１６、及び２１８と同様に、処理チャンバ２３２、２３４、２３６、及び２３８も、例えば周期的層堆積（ＣＬＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、予洗浄、ガス抜き、及び配向付けを含む多種多様な基板処理動作を実施するよう装備されうる。
【００１３】
図２において、コントローラ１８０が、処理チャンバ内のシステム機能及び処理条件を制御するために、マルチチャンバ処理システム２００に接続されうる。コントローラ１８０は、プロセッサ１８２と、サポート回路１８４と、関連するソフトウェアアプリケーション１８３及び格納されたデータ１８５を含むメモリ１８６と、を備える。コントローラ１８０は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための工業環境で使用可能な任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つでありうる。プロセッサ１８２は、ソフトウェアアプリケーションを実行しデータを処理することが可能なハードウェアユニット又はハードウェアユニットの組み合わせでありうる。幾つかの構成において、プロセッサ１８２は、中央処理装置（ＣＰＵ：ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）、及び／又はそのようなユニットの組合せを含む。プロセッサ１８２は、１つ以上のソフトウェアアプリケーション１８３を実行し、メモリ１８６に含まれる格納されたデータ１８５を処理するよう構成される。コントローラ１８０は、個々のチャンバ構成要素の近傍に位置する他のコントローラに接続されてよい。コントローラ１８０と、マルチチャンバ処理システム２００の様々な他の構成要素と、の間の双方向通信が、信号バス（図示せず）と総称される複数の信号ケーブルを経由して処理される。
【００１４】
サポート回路１８４が、メモリ１８６及びプロセッサ１８２に接続されており、Ｉ／Ｏデバイス１８７を含みうる。Ｉ／Ｏデバイス１８７は、入力を受信することが可能なデバイス及び／又は出力を提供することが可能なデバイスを含みうる。例えば、Ｉ／Ｏデバイス１８７は、１つ以上のセンサを含んでよく、上記１つ以上のセンサは、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、又は、処理チャンバ内のプロセスの物理的状態若しくは処理部材の物理的特性を監視する任意の他のセンサを含みうる。Ｉ／Ｏデバイス１８７は、プロセッサ１８２に時間関連情報を提供するよう構成された、クロックといった１つ以上のタイミングデバイスを含みうる。他のＩ／Ｏデバイス１８７は、タッチスクリーンディスプレイといったディスプレイ、オーディオ出力、及びキーボードを含みうる。
【００１５】
メモリ１８６は、データを格納するよう構成された任意の技術的に実現可能なタイプのハードウェアユニットでありうる。例えば、メモリ１８６は、ハードディスクドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）モジュール、フラッシュメモリユニット、又は、データを格納するよう構成された異なるハードウェアユニットの組み合わせであってよい。メモリ１８６内に格納されたソフトウェアアプリケーション１８３は、マルチチャンバ処理システム２００と関連付けられた様々な機能を実行するためにプロセッサ１８２によって実施されうるプログラムコードを含む。
【００１６】
格納されたデータ１８５は、所望の制御パラメータ、システム設定データ、チャンバ性能及び不具合データ、プロセスデータ、機器定数、履歴データ、並びに、他の有用な情報に関係する任意のタイプの情報を含みうる。格納されたデータ１８５は、マルチチャンバ処理構成要素、例えば、チャンバ２１２、２１４、２１６、２１８、２３２、２３４、２３６、及び２３８に伝達され及び／又は当該マルチチャンバ処理構成要素から受け取られる情報を含みうる。ソフトウェアアプリケーション１８３は、格納されたデータ１８５に基づいて制御信号を生成しうる。格納されたデータ１８５は、マルチチャンバ処理システム２００及び／又はマルチチャンバ処理システム２００の所望の機能に関連する様々なデータファイル、設定及び／又はパラメータを反映しうる。
【００１７】
上述のように、真空処理チャンバ内で現場洗浄プロセスを実施する間及び当該現場洗浄プロセスを実施した後で、アルミニウム含有チャンバ構成要素（例えば、基板支持体）が（例えば、４８０℃より高い）高温で維持されている間に、上記チャンバ構成要素からの、形成されたフッ化アルミニウム層の昇華によって、チャンバ構成要素の寿命が縮められ、真空処理チャンバ、及び、真空処理チャンバ内で処理されるウエハが汚染されうることが分かっている。加熱されたチャンバ構成要素からの、形成されたフッ化アルミニウム材料の昇華によって生じる有害な影響は、上記構成要素の温度が６００℃を超える温度まで上昇するにつれて、指数関数的に増大する。本明細書で開示される装置及び１つ以上の方法を利用することで、形成されたフッ化アルミニウム材料の昇華を低い昇華速度に保つこと、例えば、４８０℃未満の温度でのフッ化アルミニウム層の昇華速度に等しい速度に保つことが可能である。幾つかの実施形態において、形成されたフッ化アルミニウム材料の昇華は、約５トルを超える圧力、例えば約８トルを超える圧力、例えば約１０トルを超える圧力にチャンバ圧力を維持することによって、制御可能である。他の実施例において、チャンバ圧力が、約５トルと約７６０トルの間、例えば、約８トルと約５００トルの間の圧力に維持され、又は、約１０トルと約１００トルとの間の圧力にさえ維持される。一例として、図３は、０．１  トル未満〜１０トルの範囲のチャンバ圧力と比較された、６００℃を超える温度に維持されている構成要素からのフッ化アルミニウムの昇華速度を示すチャートを示す。図３に、フッ化アルミニウムの昇華の速度が、ｙ軸上に秒当たりのカウント数で表示されており、チャンバ圧力がトル単位でｘ軸上に表示されている。図３に示されるように、棒Ａとして示される０．１トルでのフッ化アルミニウムの昇華速度は、棒Ｂに示される１．５トルでのフッ化アルミニウム層の昇華速度の量の約２倍であり、８トルを超える圧力でのフッ化アルミニウム層の昇華速度の５０倍を超える。フッ化アルミニウム昇華の速度は、処理チャンバ内の圧力が４トルから６トルへと、さらに８トルへと増大するにつれて、棒Ｃ、Ｄ、及びＥにより示されるように下がり続ける。１０トル以上といった、８トルより大きいチャンバ圧力は、６００℃以上の温度に維持されるアルミニウム含有構成要素といった構成要素部品の高い処理温度において、無視しうる又は実質的に検出不可能な材料昇華速度を実現することが分かっている。約１０トルといった高いチャンバ圧力で高温洗浄プロセスを実施することで、フッ化アルミニウム昇華量を効果的に低減することが可能であり、その結果、プロセスチャンバ及びその構成要素の手動での洗浄がより少なくなり、処理中の基板汚染が低減され、チャンバ構成要素の寿命が改善される。洗浄プロセスの一例において、チャンバ圧力が、約８トルより大きい圧力に維持される。一実施例において、洗浄プロセス圧力が、約８トルと約７６０トルとの間、例えば、約１０トルと約５００トルとの間の圧力に維持され、又は、約１５トルと約１００トルとの間の圧力にさえ維持される。
【００１８】
図４Ａは、本開示の実施形態に係る、真空チャンバをその場で洗浄し、次の基板堆積プロセスのために真空チャンバを準備するための方法４００のフローチャートを示している。真空チャンバは、処理能力を高めるために熱及び／又はプラズマを使用する任意の適切な基板処理チャンバ、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ又はプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバであってよい。一実施例において、真空チャンバは、少なくともガス入口マニホールド、基板支持体、及び真空ポンプシステムを有するＲＦ電力が供給されるプラズマ処理チャンバである。
【００１９】
図４Ａは、真空チャンバから堆積プロセス残留物及び洗浄プロセス残留物を洗浄する洗浄プラズマを提供する洗浄方法４００Ａを示している。図４は、後続の基板堆積ステップのために内部の構成要素を準備し保護するためのシーズニング層（例えば、酸化ケイ素層）を含む、基板支持体といった内部チャンバ構成要素のうちの１つ以上のシーズニング又はコーティングを提供するシーズニング工程４００Ｂも図示している。図４Ｂは、図４Ａに示された動作に係る、時間に対するチャンバ圧力を示すチャートを示している。
【００２０】
図４Ａ及び図４Ｂの両方を参照すると、方法４００は、真空チャンバ内の単一の基板又は１バッチの基板の処理の前及び／又は後に実施されうる。図４Ａのブロック４０１及び図４Ｂのライン４７０は、基板が所定の期間、及び所定の処理圧力ＰＰで処理される処理チャンバ内での１つの基板又は１バッチの基板（例えば、１バッチ≧２基板）の処理を表している。このようなプロセスは、例えば、１つ以上の基板の表面上に材料層を堆積させることを含みうる。一実施例において、材料層の堆積プロセスは、高温の基板支持体温度で、例えば６００℃より高い温度、例えば６５０℃の温度で実施される。様々な工程が図示され本明細書で説明されているが、これらの工程の順序、又は中間の工程の有無に関して制限がないことが示唆されている。順を追って示され又は説明される工程は、特に明示的に規定しない限り、説明のためにそのようになっているに過ぎず、各工程が実際には、全体的にではないまでも少なくとも部分的に、同時に又は重なるように実施される可能性があることを排除しない。
【００２１】
一実施形態において、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、基板が、圧力ＰＰでの高温処理ステップといったブロック４０１を完了すると、基板は、時刻Ｔ１において、プラズマ処理チャンバを出て移送される。次に、方法４００の洗浄方法４００Ａは、処理チャンバ内で後に処理される１つ以上の追加の基板のために、処理チャンバの処理領域を洗浄して準備するために利用される。洗浄方法４００Ａにおいて実施される準備プロセスは、チャンバ性能を改善し、その結果、ウエハからウエハへの堆積均一性が向上し、手動でのチャンバ洗浄の回数が減少する。
【００２２】
洗浄方法４００Ａは、ブロック４０２において、図４Ｂのライン４７１として示されるようにプラズマ処理チャンバを加圧することによって開始される。例えば、図３を参照して上述したように、より低い温度でのチャンバ圧力と比較してフッ化アルミニウムの昇華を最小に抑えるために、３００ｍｍプラズマ処理チャンバが目標圧力Ｐ１まで加圧され、ここで、Ｐ１は、約８トルより大きく、かつ、約１０トルといった大気圧より小さい。処理領域内の圧力を制御するプロセスは、時間Ｔ１に始まって時間Ｔ２に終了し、チャンバサイズに従って約１秒と約１２秒との間であってよく、例えば約８秒であってよい。処理チャンバの処理領域内の圧力を圧力Ｐ１に調整するために要する時間は、プラズマ処理チャンバのサイズ、処理領域内の圧力を維持するために使用されるポンプの排気速度、チャンバ圧力を調整するために使用されるガス（例えば、洗浄ガス又は不活性ガス）のための流量設定、及び／又は処理領域を通ってポンプへと流れる残留ガスの伝導性に従って変わりうる。ブロック４０２において、プラズマ処理チャンバが、アルゴン、窒素、またはヘリウム等といったプラズマ開始ガスで充填され、処理チャンバが目標圧力Ｐ１に加圧される。基板支持体の温度は、６００℃以上、例えば６５０℃に維持されうる。一実施形態において、基板支持体は、例えば６５０℃といった、以前の堆積プロセスが実施された温度に維持されてうる。一実施形態において、基板支持体の温度が、方法４００が続いている間６５０℃に維持される。方法４００が続いている間、基板支持体を固定の温度に維持することの利点は、洗浄／材料堆積サイクル時間を大幅に削減することである。というのは、真空プロセスチャンバ内で実施される各基板プロセス及び洗浄プロセスのサイクル（例えば、処理工程ブロック４０１〜４１６）のために、基板支持体温度を下げて、その後上げる必要がないためである。例えば、フッ化アルミニウム昇華速度を落とすために、１つ以上の処理ステップの間に基板支持体温度が５５０℃まで下げられる場合には、温度ランプ時間はしばしば、基板支持体温度を、処理温度から洗浄プロセス温度に下げる（例えば、６５０℃から５５０℃に下げる）ために、又は、基板支持体温度を５５０℃から目標の材料堆積基板支持体温度、例えば６５０℃に戻すために、１５分〜３０分掛かりうる。
【００２３】
洗浄方法４００Ａに関連するブロック４０４、４０６、及び４０８は、図４Ｂに示すように、時間Ｔ２とＴ３との間のライン４７２と対応している。図４Ａのブロック４０４及び図４Ｂの時間Ｔ２において、基板支持体の温度が、目標基板支持体温度６５０℃といった、６００℃よりも高い温度に維持され、プラズマ処理チャンバが、例えば約１０トル以上といった、目標処理圧力Ｐ１に維持される。一実施例において、プラズマ開始ガスはアルゴンである。プラズマ開始ガスが、３００ｍｍプラズマ処理チャンバについて、ガス流が安定するまでは、約１秒〜約２０秒までの間、例えば、約１０秒間、プラズマ処理チャンバ内に流されうる。約０．５６ワット／ｃｍ２と６ワット／ｃｍ２との間のプラズマ電力が、プラズマを点火するために、プラズマ処理チャンバに供給されうる。
【００２４】
図４Ａのブロック４０６、及び図４Ｂのライン４７２では、フッ化アルミニウムの昇華を妨げるため１０トル等の目標圧力Ｐ１にチャンバ圧力が維持される間、洗浄ガスが、ガス入口マニホールドを通してプラズマ処理チャンバ内に導入される。洗浄ガスは、フッ素含有ガス（例えば、Ｆ２、原子状フッ素（Ｆ）及び／又はフッ素ラジカル（Ｆ＊）を含みうる。洗浄ガスは、ペーフルオロ化合物又はヒドロフルオロカーボン化合物、例えば、ＮＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、及びＳＦ６を含みうる。例示的な一実施形態において、洗浄ガスはＮＦ３である。３００Ｍｍプラズマ処理チャンバについて、洗浄ガスは、約１５０ｓｃｃｍから約８００ｓｃｃｍまで、例えば、約３００ｓｃｃｍから６００ｓｃｃｍまでの流量で、約１秒から約６秒の間、又は例えば３秒の間、プラズマ処理チャンバに導入されうる。洗浄ガスは、遠隔プラズマシステムからプラズマ処理チャンバ内に導入されうることが意図される。
【００２５】
図４Ａのブロック４０８、図４Ｂのライン４７２において、及び、図４Ｃを参照すると、ガス入口マニホールド電極４８４とプラズマ処理チャンバ４８０の基板支持体電極４８２との間の電極間隔、すなわち距離４８８が、チャンバ洗浄プロセスの有効性を制御又は向上させるために調整される。目標処理圧力Ｐ１（例えば１０トル）にチャンバ圧力が維持され、基板支持体温度が６００℃を超える温度、例えば６５０℃に維持され、洗浄ガスがプラズマ処理チャンバ内に流される一方で、電極間隔、すなわち、ガス入口マニホールド電極４８４とプラズマ処理チャンバ４８０の基板支持体電極４８２との間の距離４８８が、チャンバ洗浄プロセスの有効性を制御又は向上させるよう調整される。例えば、一実施形態において、洗浄プロセスは２段階のプロセスを含む。第１の段階は、ガス入口マニホールド電極４８４と基板支持体電極４８２との間に、第１の比較的大きな電極間隔を形成することと、選択された第１のＲＦ電力を、処理領域内に配された洗浄ガスに印加することによって処理領域内にプラズマを形成し、ガス入口マニホールド電極４８４と、基板支持体電極４８２と、チャンバ壁４８３と、の表面を含むプラズマ処理チャンバの内部表面から基板処理残留物（例えば、堆積残留物）を洗浄することと、を含む。第２の段階は、距離４８８に亘る第２の比較的小さな電極間隔が、ガス入口マニホールド電極４８４と基板支持体電極４８２との間に形成されている間、選択された第２のＲＦ電力を上記電極の少なくとも１つに印加することによって、形成されたプラズマを維持することと、ガス入口マニホールド電極４８４と、基板支持体電極４８２と、チャンバ壁４８３と、の表面を含むプラズマ処理チャンバの内部表面から洗浄残渣をさらに洗浄することと、を含む。
【００２６】
一実施例において、距離４８８に亘る第１の比較的大きな電極間隔は、３００ｍｍプラズマ処理チャンバについて、約５００ミルから約１０００ミル、例えば約６００ミルであり、第１のＲＦ電力は、約５００ワットから約７５０ワット（電力密度が約２．７〜５．６ワット／ｃｍ２）である。第１の段階は、約６秒から約１２０秒までの時間、例えば約３０秒間実施されうる。距離４８８に亘る第２の比較的小さい電極間隔は、約１００ミルから約４００ミル、例えば約１００ミルから約３００ミルであり、第２のＲＦ電力は、約５００ワットから約７５０ワット（電力密度が約２．７〜５．６ワット／ｃｍ２）である。第２の段階は、約１５秒から約１８０秒までの時間、例えば約５０秒間実施されうる。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、ブロック４１０及びライン４７２において、チャンバ洗浄方法４００Ａの後で、かつ時間Ｔ３より前に、任意のパージ動作が開始されて、プラズマ処理チャンバから洗浄ガス及び洗浄残渣が除去される。チャンバ洗浄の直後に、ブロック４０６及び４０８でのフッ素化洗浄動作中に形成されたフッ化アルミニウム層は、基板支持体が６５０℃といった４８０℃を超える温度に維持されてチャンバ圧力が低い（例えば、８トル未満）場合には、気化して、基板支持体の表面からガス入口マニホールドの露出表面へと拡散することが観察されている。したがって、チャンバ圧力が８トル以上である間にパージ動作が開始されると、基板支持体が６００℃よりも高い温度に維持されている間に、気化したフッ化アルミニウム材料が、プラズマ処理チャンバのガス入口マニホールドの表面に拡散することが防止される傾向にある。より高い圧力においてパージガスを流すことは、フッ化アルミニウム及び他の望ましくない残留物が、ガス入口マニホールド電極４８４の表面及び他のチャンバ構成要素の露出した内部表面に達することを最小限に抑えるためにも役立ち、フッ化アルミニウム及び他の残留物を、チャンバ排気口を通して外へと導く。
【００２８】
パージングは、パージガスを、ガス入口マニホールドを通してプラズマ処理チャンバ内に流すことによって実施されうる。パージガスには、例えば、窒素、アルゴン、ネオン、又は他の適切な不活性ガス、及びこのようなガスの組み合わせが含まれうる。例示的な一実施形態において、パージガスはアルゴンである。別の例示的な実施形態において、パージガスはアルゴン及び窒素である。
【００２９】
幾つかの代替的な実施形態において、パージガスは、シランといったシリコン含有ガスを含みうる。適切なシランガスは、シラン（ＳｉＨ４）、及び、実験式ＳｉｘＨ（２ｘ＋２）を有する高級シラン、例えば、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）等、又は、他の高次シラン、例えばポリクロロシラン等を含みうる。シランによるパージは、プラズマ処理チャンバ内に存在する形成され堆積されたフッ化アルミニウム（ＡｌＦｘ）残留物及びフリーフッ素ラジカルを除去するのに有効であることが観察されている。シランの代わりに、堆積残留物（例えば、フッ素）及び／又はＣＶＤ又はＰＥＣＶＤによる堆積物と化学的に反応する任意の前駆体ガスも、形成され堆積されたフッ化アルミニウム（ＡｌＦｘ）残留物を除去するために使用可能であることが想定されている。
【００３０】
パージの間、プラズマ処理チャンバの内部の圧力は、約８トルから約３０トルまで、例えば、約１０トルから約１５トルまでに維持される。基板支持体の温度は、約６００℃以上、例えば約６５０℃に維持されうる。より高いチャンバ圧力を実現するために、パージガスが、真空ポンプに接続された排気ラインに接続されたスロットルバルブを用いて、より長い期間プラズマ処理チャンバ内に導入されてよく、スロットルバルブは、必要なチャンバ圧力が維持されている間に、汚染物質（例えば、気化した堆積残留物）がプラズマ処理チャンバから圧送されることを可能とするよう調整されている。本明細書で検討される様々な実施例において、パージ時間は、約１０秒間から約９０秒までの間で変わってよく、例えば、約１５秒間から約４５秒間となりうる。例示的な一実施形態において、パージ時間は約２０秒である。
【００３１】
一実施形態において、ライン４７２に関連する図４Ｂのインサートに示すように、パージブロック４１０は、チャンバ内の洗浄ガス及び洗浄残留物の除去をさらに促進するために、ポンプ／パージサイクルの繰り返しを任意選択的に含みうる。例えば、１０トルのチャンバ圧力が、１０トルより低いチャンバ圧力、例えば９トルまで、４秒といった期間の間迅速にポンプダウンされ又は減圧され、チャンバから洗浄ガス及び残留物が除去されうる。次いで、チャンバには、不活性パージガスが迅速に充填されて、約４秒間といった期間の間、チャンバ圧力を再び約１０トルに上げられうる。このポンプ・パージ動作が、約１回と１０回の間といった回数、例えば約３回繰り返される。ポンプ・パージ動作が繰り返される度に、洗浄ガス成分及び残留物が真空ポンプシステムを通ってプラズマ処理チャンバから圧送して排出されるまで、残留クリーンガス成分の濃度が下げられる。
【００３２】
例えば、パージガスは、３００ｍｍのプラズマ処理チャンバに対して、約４０００ｓｃｃｍから約３００００ｓｃｃｍまで、例えば、約８０００ｓｃｃｍから２４０００ｓｃｃｍまで、例えば約１００００ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍまでの流量で、プラズマ処理チャンバに導入されうる。２つのパージガスが使用される場合には、第１のパージガス、例えばアルゴンが、約８０００ｓｃｃｍから約１５０００ｓｃｃｍまで、例えば約１３０００ｓｃｃｍの流量で流され、第２のパージガス、例えば窒素が、約１６０００ｓｃｃｍから約２４０００ｓｃｃｍまで、例えば約２００００ｓｃｃｍの流量で流されうる。本開示に記載される処理条件は、３００ｍｍの処理チャンバに基づくことに注意されたい。
【００３３】
一実施例において、アルゴンを含むパージガスが、約１３０００ｓｃｃｍの流量及び約１０トルのチャンバ圧力で、プラズマ処理チャンバ内に導入される。他の実施例において、窒素を含むパージガスが、約１００００ｓｃｃｍの流量及び約１０トルのチャンバ圧力で、プラズマ処理チャンバ内に導入される。さらに別の実施例において、約１０トルのチャンバ圧力で、アルゴンを含む第１のパージガスが約１３０００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理チャンバ内に導入され、さらに窒素を含む第２のパージガスが約２００００ｓｃｃｍの流量でプラズマ処理チャンバ内に導入される。
【００３４】
図４Ａ及び図４Ｄを参照すると、方法４００のシーズニング動作４００Ｂは、図４Ｄに示されるように、チャンバシーズニング材料４９０を提供するためのブロック４１２及び４１４を含む。一実施例において、シーズニング動作４００Ｂは、ブロック４１２における第１のシーズニング層４９１と、ブロック４１４における第２のシーズニング層４９２と、を含むチャンバシーズニング材料４９０を提供する。シーズニング材料４９０は、少なくともチャンバ壁４８３、並びに基板支持体電極４８２の上面４８２Ａ及び側面４８２Ｂといった、チャンバの内部表面上にキャッピング層又はシール層を形成する。シーズニング材料４９０は、パージブロック４１０の後に残っている粒子を覆い又は当該粒子に被さり、上記粒子が後続の材料堆積動作の間に基板上に堆積することを防止する。シーズニングプロセスは、図４Ａのブロック４１２で開始され、図４Ｂの時間Ｔ３と時間Ｔ４との間に延びるライン４７３に対応している。ブロック４１２では、処理領域から処理ガスが除去された後で、基板支持体の温度が、約６５０℃といった約６００℃を超える温度に維持されている間に、チャンバ圧力が、時間Ｔ３と時間Ｔ４との間の期間にわたって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２へと、例えば約１０トルから約５トルへとポンプダウンされる。チャンバ圧力が下がる間に圧力が約８トルに達すると、ブロック４１２における第１のチャンバシーズニングプロセスが開始されて、基板支持体電極４８２及び／又はチャンバ壁４８３といったチャンバ構成要素の露出した内部表面上に第１のシーズニング層４９１が形成される。堆積されたシーズニング膜（例えば、ＴＥＯＳ、又は他のシリコン含有膜）によっては、高い（例えば、８トルより高い）処理圧力での接着が望ましくない可能性があることが分かっており、従って、幾つかの実施形態では、シーズニングプロセスは、チャンバ圧力が、洗浄方法４００Ａを実施するために使用される圧力を下回る圧力まで低下するまで開始されない。基板支持体の温度は、６００℃を超える温度といった高温に維持されており、フッ化アルミニウムは高温で昇華するため、チャンバシーズニングプロセスを８トルで開始することで、高いチャンバ圧力が、チャンバシーズニング動作４００Ｂの少なくとも第１の部分の間、フッ化アルミニウムの昇華を防止する。一実施例において、第１のシーズニング層は、勾配シーズニング層であり、ここでは、チャンバ圧力が、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間の期間、例えば、約１０秒から約４０秒までの期間にわたって、約１０トルから約５トルまで下げられ、及び、チャンバ圧力が、約１５秒から３０秒までの期間、例えば約２０秒の期間にわたって、８トルから５トルまで下げられる間に、上記層が堆積される。
【００３５】
ブロック４１２における第１のチャンバシーズニングプロセスは、第１のシーズニングガス及び第２のシーズニングガスを、連続的に、又はガス混合物中で、ガス入口マニホールドを通して、プラズマ処理チャンバに導入することによって実施されうる。一実施例において、第１のシーズニング層４９１は、酸化ケイ素層であり、プラズマ処理チャンバ内で、シリコン含有ガスを酸素含有前駆体ガスと反応させることによって堆積されうる。一実施例において、二酸化ケイ素シーズニング層が、シランガスを分子状酸素と反応させることによって形成される。他の実施例において、二酸化ケイ素シーズニング層は、シランを亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素、二酸化炭素、又は、任意の他の適切な酸素含有前駆体ガスと反応させることによって形成される。他の実施例において、第１のシーズニング層４９１は、処理チャンバ内で水素含有ガスとシリコン含有ガスとを反応させることで堆積しうるアモルファスシリコン層である。
【００３６】
水素含有ガスとシリコン含有ガスとは、約１：６から約１：２０の比で、チャンバ圧力が圧力Ｐ２へと、例えば５トルへと下げられる間の、約８トルと約１０トルとの間のチャンバ圧力で、プラズマ処理チャンバ内に供給されうる。一実施例において、アモルファスシリコンシーズニング層は、水素ガスをシランと反応させることによって形成される。３００ｍｍプラズマ処理チャンバについて、シランガスは、約３０００ｓｃｃｍから約６０００ｓｃｃｍまで、例えば約５０００ｓｃｃｍの流量で供給されてよく、水素ガスは、約６０ｓｃｃｍから約１５０ｓｃｃｍまで、例えば約１００ｓｃｃｍの流量で供給されてよい。約１５ミリワット／ｃｍ２から約２５０ミリワット／ｃｍ２までのＲＦ電力が、プラズマ処理チャンバのガス入口マニホールドに供給されうる。様々な実施例において、チャンバシーズニングプロセスは、約３秒から約３０秒で、例えば約２０秒で実施されうる。処理時間は、第１のシーズニング層の所望の厚さに依存して変わりうる。
【００３７】
本明細書ではシランについて論じているが、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）、テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）といった、実験式ＳｉｘＨ（２ｘ＋２）を有する高次シランも使用されうると考えられている。
【００３８】
ブロック４１４、及び図４Ｂの時間Ｔ４と時間Ｔ５との間の対応するライン４７４において、ブロック４１２における第１のチャンバシーズニングプロセスが完了した後に、ブロック４１４における第２のチャンバシーズニングプロセスが任意選択的に実施されて、第１のシーズニング層４９１に第２のシーズニング層４９２が堆積させられ、ここで、チャンバ圧力は、圧力Ｐ２、例えば約３トルから約７トルまで、例えば５トルに維持され、基板支持体の温度は、６００℃を超える温度、例えば６５０℃に維持される。第２のシーズニング層４９２は、第１のシーズニング層４９１の上に追加のキャッピング層を提供し、第１のシーズニング層４９１の上に又は第１のシーズニング層４９１中に形成された任意の残留粒子の上にシールを形成する。第２のシーズニング層は、第３のシーズニングガス及び第４のシーズニングガスを、連続的に、又はガス混合物中で、ガス入口マニホールドを通して、プラズマプロセスチャンバに導入することによって実施されうる。例示的な一実施形態において、第２のシーズニング層は、ドープされていないケイ酸塩ガラスであり、プラズマ処理チャンバ内でケイ素含有ガスを酸素含有前駆体ガスと反応させることによって堆積されうる。一実施例において、ドープされていないケイ酸塩ガラスシーズニング層は、テトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）をオゾン（Ｏ３）と反応させることによって形成される。シラン、ＴＭＣＴといった追加のシリコン供給源、又は同様の供給源、並びに、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏといった他の酸素供給源、及び同様の供給源、及びこれらの混合物も使用可能であることが企図される。ケイ素含有ガスとしてＴＥＯＳが用いられるときには、ヘリウムや窒素といったキャリアガスが使用されうる。Ｏ３とＴＥＯＳとの比は、約２：１から約１６：１、例えば約３：１から約６：１であってよい。
【００３９】
第２のシーズニング層の堆積中に、ＴＥＯＳが、約６００ｍｇｍから約３５００ｍｇｍまで、例えば約１２００ｍｇｍから約１６００ｍｇｍまでの流量で、３００ｍｍプラズマ処理チャンバ内に導入されうる。Ｏ３（約５〜１６重量％の酸素）が、約２５００ｓｃｃｍから約１６０００ｓｃｃｍまで、例えば、約５５００ｓｃｃｍから約１２０００ｓｃｃｍまでの流量で導入される。ヘリウム又は窒素が、２６００ｓｃｃｍから約１２０００ｓｃｃｍまで、例えば約４５００ｓｃｃｍから約８５００ｓｃｃｍまでの流量で導入されるキャリアガスとして使用されうる。大抵の場合には、プラズマ処理チャンバ内へのガスの総流量は、約８０００ｓｃｃｍから約３００００ｓｃｃｍまで、例えば約１５０００ｓｃｃｍから約２２０００ｓｃｃｍまでの間で変えられうる。様々な実施例において、第２のチャンバシーズニングプロセスは、時間Ｔ４と時間Ｔ４との間に、約１０秒から約２２０秒までの間、例えば約３０秒間実施されうる。処理時間は、第２のシーズニング層の所望の厚さに従って変わりうる。
【００４０】
図４Ａのブロック４１６及び図４Ｂのライン４７４を参照すると、図４Ｂの時間Ｔ５の前に、次の処理動作の準備において、プラズマ処理チャンバがパージガスで洗浄されて、プラズマ処理チャンバから任意の処理残留物（例えば、シラン）が除去され、シーズニングプロセスから残っている任意の残留ガスが処理チャンバから取り除かれる。このパージングは、パージガスをガス入口マニホールドを通してプラズマ処理チャンバ内に流すことによって実施されうる。パージガスには、例えば、窒素、アルゴン、ネオン、又は他の適切な不活性ガス、及びこのようなガスの組み合わせが含まれうる。例示的な一実施形態において、パージガスはアルゴンである。ブロック４１６におけるパージングのためのプロセス条件は、ブロック４１６におけるパージ時間がより短くてもよいことを除いて、パージブロック４１０において論じられたものと同一又は同様であってよい。例えば、パージ時間は、約２秒間から約１０秒までの間、例えば約３秒間から約８秒までの間で変わりうる。例示的な一実施形態において、パージ時間は約５秒である。その後で、いずれの反応残留物及び／又は望まれぬガスも、真空ポンプシステムを通じて処理チャンバから排出される。
【００４１】
ブロック４１６の完了後に、方法４００は、高温材料堆積プロセスが実施されるブロック４０１といった、次のプロセス動作に進んでもよい。代替的に、方法４００は、ブロック４０２からブロック４１６へと再スタートし、洗浄方法４００Ａ及びシーズニング動作４００Ｂの別のラウンドを開始しうる。一実施例において、ブロック４１６でのパージプロセスの完了後に、シーズニング動作４００Ｂは、フッ化アルミニウムの昇華をさらに防止してチャンバ粒子を低減するために、シーズニング層の別のラウンドを提供するよう開始可能である。本明細書に記載される方法４００はまた、周期的に実施されうることが企図される。例えば、方法４００は、１つ以上の基板上で連続的に実施される各プロセスの後に、又は、基板上で連続的に実施される所定回数の基板処理サイクル（例えば、堆積プロセス）が実施された後に実施されうる。上記所定回数は、例えば３個の基板が連続的に処理された後などに、１回から６回の間、例えば２回〜５回の間であってよい。チャンバ条件に従って、ブロック４０２〜４１６で説明したプロセスのいずれかが、所望のチャンバ条件が実現されるまで、又は標準的な全チャンバ洗浄プロセスが必要になるまで、必要な回数だけ繰り返されうる。
【００４２】
図４Ｂを参照すると、時刻Ｔ５において、ブロック４１６のパージ動作が完了し方法４００が完了すると、基板支持体の温度が摂氏６００度を超えて、例えば約６５０℃程度に維持されている間、処理チャンバの圧力が、時刻Ｔ５と時刻Ｔ６との間のライン４７５に示されるように、圧力Ｐ２から圧力Ｐ１へと再びポンプアップ（ｐｕｍｐ  ｕｐ）され、例えば、圧力が５トルから１０トルまで上げられる。１０トルまでのチャンバ圧力の上昇によって、シーズニング動作４００Ｂの間に適切なシーズニングを受けていないかもしれないチャンバ又はチャンバ構成要素の表面領域からの、フッ化アルミニウムの昇華が防止される。適切なシーズニングを受けていない可能性がある表面は、基板支持体の側面と、基板支持体の下側部分と、を含む。これらの表面からのフッ化アルミニウムの昇華は、ガス入口マニホールド及びチャンバ壁の表面でのフッ化アルミニウムの蓄積を引き起こし、粒子をもたらし、温度といったプロセス変数のドリフトをもたらす可能性がある。
【００４３】
時間Ｔ６と時間Ｔ７との間のライン４７６において、チャンバ圧力が１０トルに維持され、基板支持体の温度が６５０℃に維持される間に、基板が、処理チャンバ内の基板支持体上へと移送しうる。一実施例において、基板が、基板移送チャンバから処理チャンバ内へと移送され、ここで、基板移送チャンバも、約１０トルの圧力、又はそうでなければ、処理チャンバの圧力と等しい圧力に維持される。
【００４４】
時間Ｔ７と時間Ｔ８との間のライン４７７において、後続の材料堆積材料処理動作の準備において、チャンバ圧力が、約１０トルといったＰ１から、所定の基板処理圧力ＰＰまで下げられる。ライン４７８及び時間Ｔ８において、チャンバ圧力はＰＰであり、基板支持体は、約６５０℃といった約６００℃より高い温度に維持され、基板上に材料を堆積させる堆積プロセスが開始される。
【００４５】
再び図２を参照すると、通常のチャンバ動作の間、チャンバ温度、圧力、及び他のプロセスパラメータが、コントローラ１８０内のＩ／Ｏデバイスと関連付けられたセンサによって監視されて、プロセスパラメータに対するいずれの変更も確認され、いずれのプロセスパラメータの障害のマイナスの影響を軽減するためにも是正アクションが講じられることが保証される。高い処理温度でのフッ化アルミニウムの昇華のリスクのために、高温チャンバ清浄プロセスといった、チャンバの動作の様々な段階の間にチャンバパラメータ及びプロセスパラメータを監視し制御することが重要である。図５は、図４Ａに示された洗浄及びシーズニング方法４００の間に是正アクションを講じるための方法５００を示している。例えば、図５を参照すると、動作５０２において、高温高圧チャンバ洗浄の間に、プロセスチャンバが、コントローラ１８０、並びに、Ｉ／Ｏデバイス１８７、例えば圧力センサ及び温度センサを利用して監視される。動作５０４では、温度、圧力、ガス流量、又は他のプロセスパラメータが、各プロセスパラメータと関連付けられた所定の範囲から外れているときはいつでも、チャンバの不具合がコントローラ１８０によって確認される。プロセスパラメータ設定は、産業界では、機器定数と呼ばれることが多い。動作５０６において、チャンバ不具合が検出された場合には、コントローラ１８０が、メモリ１８６に格納されたソフトウェアアプリケーション１８３を使用して、チャンバハードウェアへの損傷を最小限に抑えるためのプロトコルを開始する。一実施形態において、チャンバの不具合が確認されたときには、方法４００の範囲内で実施される１つ以上の高温プロセスの間に、１０トル未満の圧力ではフッ化アルミニウムの昇華速度が速いため、コントローラ１８０が、約１０トルより高い圧力といった特定の圧力を実現するために、窒素、アルゴン、ネオン、若しくは他の不活性ガス、又は不活性ガスの組合せといったパージガスでチャンバを充填するための補正アクションを開始して、１つ以上のチャンバ構成要素上で見られる以前に形成されたフッ化アルミニウム層の昇華を防止する。一実施例において、プロセス圧力が、約１０トルと約７６０トルとの間、例えば、約１０トルと約５００トルとの間の圧力に制御され、又は約１５トルと約１００トルとの間の圧力に制御される。一実施形態において、チャンバ圧力はその後、基板支持体及びチャンバの温度が、フッ化アルミニウムが昇華しにくい温度、例えば４８０℃未満に達するまでは、所望の圧力（例えば、約１０トル）に維持される。従って、コントローラ１８０によって行われたアクションにより、コントローラ１８０による不具合の検出、及び、メモリ１８６に格納されたソフトウェアアプリケーション１８３内に見つけられる命令により、チャンバは、様々なチャンバ構成要素への損傷、及び、処理領域内で生じる汚染を低減又は防止することが可能な安全な状態に置かれる。一実施例において、ソフトウェアアプリケーション１８３は、コマンドであって、プロセッサによって実施されると、チャンバがシステムの残りの部分から物理的に隔離され（例えば、開いたスリットバルブが閉じられる）、基板支持体の温度が所望の温度に下げられ、ポンプシステムの制御及び／又はチャンバの処理領域内へのガスの伝達によって、チャンバ内の圧力が所望のレベル（例えば、約１０トル）に制御されるコマンドを含みうる。
【００４６】
図６は、不具合が予想されたときの高温洗浄及びシーズニングプロセスの間といった、チャンバの動作の様々な段階の間に、予防的な是正アクションを講じる方法６００を示している。図７はチャートを示しており、このチャートでは、ライン７４０によって表される処理圧力が時間Ｔに対して追跡され、ライン７５０によって表される処理パラメータ、例えば基板支持体の温度が、時間Ｔに対して追跡され、７５０により表される処理パラメータが、監視される処理パラメータについての所定の上限値ＬＨに達する可能性が高いと判定された場合には、フッ化アルミニウムの昇華を防止するための是正アクションが講じられる。図６及び図７の両方を参照すると、動作６０２において、本例では洗浄プロセスを含む高温高圧チャンバプロセスの間に、処理システムに関連するプロセスパラメータが、コントローラ１８０、並びに、Ｉ／Ｏデバイス、例えば、チャンバ圧力を監視する圧力センサ、及び、基板支持体及びチャンバの温度を監視する温度センサといったセンサを使用して、監視される。一実施例において、所望の基板支持体温度が、洗浄プロセスのための値Ｌ１、例えば６５０℃から始まり、チャンバ圧力が、１０トルといった、目標チャンバ圧力ＰＰに維持される。図６の動作６０４において、チャンバ洗浄及びシーズニングプロセスの間に、コントローラ１８０が、すべてのプロセスパラメータを監視し、監視されたプロセスパラメータと関連付けられたいずれのチャンバ不具合も予想する。例えば、図７の線７５０によって表されるプロセスパラメータは、温度が温度センサを使用して監視されたときの基板支持体の温度の追跡を示している。基板支持体の温度が温度センサを使用して監視されている間、ソフトウェアアプリケーションが、温度を経時的に追跡し、温度センサからの信号によって提供される温度を、所定の機器定数値ＬＬ及びＬＨと比較する。ここで、値ＬＬ及びＬＨは、処理条件についての基板支持体の許容可能な動作温度の範囲を表す。この例では、値ＬＬは、許容可能な温度範囲の下限の限界値を表し、値ＬＨは、当該温度範囲の上限の限界値を表す。ソフトウェアアプリケーション１８３は、基板支持体の温度を、メモリ１８６内に格納されたデータ１８５と比較する。本例では、格納されたデータは、不具合モデルと、経時的な基板サポート温度の傾向と、以前のプロセスからの不具合と、を含む。例えば、基板支持体の温度が、時間Ｔ０と時間ＴＦとの間の期間にわたって、値Ｌ１、例えば６５０℃から値ＬＨ、例えば６５２℃まで上昇すると、メモリ１８６内のソフトウェアアプリケーション１８３内のアルゴリズムが、温度センサからのリアルタイム温度の読み取り値、並びに、格納されたデータ及び限界値との比較及び分析に基づいて、不具合を追跡して予測する。システム監視、及び格納された履歴データに基づいて、図７の時間ＴＦで不具合が発生するという予測といった、不具合が差し迫っているという判定をアルゴリズムが下すと、コントローラが、チャンバを安全な状態に置くための修正アクションを開始する。一実施例において、ソフトウェアアプリケーション１８３は、チャンバを、システムの残りの部分から物理的に隔離し（例えば、開いたスリットバルブが閉じられる）、基板支持体の温度を所望の温度に下げ、ポンプシステムの制御及び／又はチャンバの処理領域内へのガスの伝達によって、チャンバ内の圧力を、所望のレベル（例えば、約１０トル）に制御する。一構成において、ソフトウェアアプリケーション１８３は、窒素、アルゴン、ネオン、又は他の不活性ガスといったパージガスを、チャンバに高速で流し、１０トルより高い圧力といった、安全な圧力ＰＳにチャンバ圧力を制御し及び／又は維持する（図６、動作６０６参照）。一実施例において、安全なチャンバ圧力は、約８トルと約７６０トルとの間、例えば、約１０トルと約５００トルとの間の圧力であり、又は、約１０トルと約１００トルとの間の圧力でさえある。本例では、基板支持体の温度が、時間ＴＣから、チャンバプロセスの継続を可能とする許容可能な温度範囲内に戻るまで制御することが可能となるまでは、チャンバ圧力の制御によって、フッ化アルミニウムの昇華が起こることが防止される。一実施例において、基板の処理中にプロセスパラメータが監視され、プロセスパラメータが、基板処理チャンバのメモリ内の格納された値と比較される。プロセスパラメータと格納された値との比較に基づいて、チャンバの不具合が予想され、基板処理チャンバを８トルを超える圧力に維持するために、基板処理チャンバに、ガスが充填され戻される。幾つかの実施形態において、プロセスパラメータと格納された値との比較に基づいて、チャンバの不具合が予想されたときには、基板処理チャンバを８トルを超える圧力で維持するために、基板処理チャンバに、ガスで充填され戻される。一実施例において、チャンバ圧力が、約８トルと約７６０トルとの間、例えば、約１０トルと約５００トルの間の圧力に維持され、又は、約１０トルと約１００トルとの間の圧力にさえ維持される。
【００４７】
幾つかの実施形態において、処理チャンバ内で使用される１つ以上の処理パラメータの傾向の分析が、プロセッサによって、１つより多い基板処理サイクルにわたって監視され、したがって、１つ以上のプロセスパラメータのドリフトを経時的に検出して、基板の処理中及び／又は洗浄プロセス中に不具合が引き起こされることを防止することが可能である。したがって、プロセッサ及びソフトウェアアプリケーションは、様々なデータの分析技術を実行して、１つ以上の処理変数における傾向及び／又は変化を決定し、現在の不具合、又は、将来の或る時点で発生する可能性のある不具合を検出しうる。
【００４８】
上述の方法に加えて、本開示の利点には、真空チャンバをより高い圧力及びより高い流量でパージしながら、基板支持体の温度を堆積プロセス温度に維持して、フッ化アルミニウムの気化したものが、ガス入口マニホールド、及び／又は、真空チャンバの他のチャンバ構成要素の露出した内面に達するのを防止することも含まれる。パージガスをより高い圧力で流すことは、フッ化アルミニウム及び他の望ましくない残留物を、プロセスチャンバのガス入口マニホールドから除去するために役立つ。真空チャンバをパージするためにシランが使用される場合に、シランガスは、ガス入口マニホールドを通して提供され、これにより、基板支持体の温度が６００℃以上に達したときには、アモルファスシリコン薄膜が基板支持体上に堆積する。シランはまた、真空チャンバ内に存在するいずれの遊離フッ素を除去するためにも使用される。形成されたアモルファスシリコン層によって、フッ化アルミニウムが昇華してガス入口マニホールドに達することが防止される。ほんの０．２〜０．３μｍの厚さのフッ化アルミニウムが、１０００個の基板の処理後でガス入口マニホールド上に堆積することが観察されている。その結果、基板支持体、ガス入口マニホールド、及び／又は、チャンバ構成要素の寿命時間が、このプロセスの追加によって長くなる。真空チャンバ内での、（フッ化アルミニウム蓄積からのガス入口マニホールドの放射率の変化に因る）プロセス速度のドリフト又はウエハ温度のドリフトが回避され、チャンバ全体の安定性が改善される。
【００４９】
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態が考案されてよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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