(57)【要約】  ＵＶチャンバのための洗浄方法は、第一の洗浄ガス、第二の洗浄ガス、及びパージガスを、チャンバの中の一つ又は複数の開口に供給することを含む。第一の洗浄ガスは、炭素残留物を除去するための、オゾンなどの、酸素含有ガスでありうる。第二の洗浄ガスは、シリコン残留物を除去するための、ＮＦ３及びＯ２の遠隔プラズマでありうる。ＵＶチャンバは、チャンバリッドの中のＵＶウィンドウと共に、ＵＶウィンドウに近接してガス容量を定義し、ガス容量の下に分配容量を定義する、二つのＵＶ透明なシャワーヘッドを、持つことができる。パージガスは、ガス容量を通って流れることができ、一方、一つ又は複数の洗浄ガスが、ＵＶ透明なウィンドウに衝突しないように、分配容量の中へ流れる。【選択図】図１
2015529395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための装置であって、
基板支持体を囲むチャンバと、
該基板支持体を照らすように配置されるＵＶ源と、
チャンバリッドと、
を備え、該チャンバリッドは、
該ＵＶ源と該基板支持体の間の、ＵＶ照射に対し実質的に透明なウィンドウと、
該ウィンドウと該基板支持体の間の第一のシャワーヘッドであって、該第一のシャワーヘッドは、複数の貫通孔を備え、該貫通孔のサイズは、該シャワーヘッドの中心部におけるよりも、該シャワーヘッドの周辺部において大きい、第一のシャワーヘッドと、
該第一のシャワーヘッドと該基板支持体の間の第二のシャワーヘッドと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記チャンバリッドは、前記ウィンドウと前記第一のシャワーヘッドの間の第一のガスフローチャネル及び前記第一のシャワーヘッドと前記第二のシャワーヘッドの間の第二のガスフローチャネルを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記チャンバリッドは、前記第一のシャワーヘッドを受ける第一の環状凹部及び前記第二のシャワーヘッドを受ける第二の環状凹部を更に備える、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第一及び前記第二のシャワーヘッドの各々が、ＵＶ照射に対して実質的に透明である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の貫通孔は、前記第一のシャワーヘッドの周辺領域における第一の複数の貫通孔及び前記第一のシャワーヘッドの中心領域における第二の複数の貫通孔を含み、前記第一の複数の貫通孔の各々が第一のサイズを有し、前記第二の複数の貫通孔の各々が第二のサイズを有し、該第一のサイズは該第二のサイズより大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の複数の貫通孔及び前記第二の複数の貫通孔が、同中心の円形列で配列され、該第一の複数の同中心の円形列が第一の間隔を有し、該第二の複数の同中心の円形列が第二の間隔を有し、該第二の間隔は該第一の間隔より大きい、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第二のシャワーヘッドは、均一なサイズと間隔を有する第三の複数の貫通孔を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一及び前記第二のシャワーヘッドの貫通孔の各々が、側壁を有し、前記第一のシャワーヘッド及び前記第二のシャワーヘッドのうちの少なくとも一つが、各々の貫通孔の少なくとも該側壁を覆う共形のコーティングを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
基板を処理するための装置であって、
基板支持体を囲むチャンバと、
該基板支持体を照らすように配置されるＵＶ源と、
該ＵＶ源を該基板支持体から分離するウィンドウと、
該ウィンドウと該基板支持体の間の第一のシャワーヘッドであって、該第一のシャワーヘッドは、それの周辺部に第一の複数の貫通孔を有し、それの中心部に第二の複数の貫通孔を有し、該第一の複数の貫通孔の各貫通孔は第一の直径を有し、該第二の複数の貫通孔の各貫通孔は第二の直径を有し、該第一の直径は該第二の直径より大きく、該第一の複数の貫通孔は第一の間隔を有し、該第二の複数の貫通孔は第二の間隔を有し、該第一の間隔は該第二の間隔より小さい、第一のシャワーヘッドと、
該第一のシャワーヘッドと該基板支持体の間の第二のシャワーヘッドであって、該第二のシャワーヘッドは、均一なサイズ及び間隔を有する第三の複数の貫通孔を有し、該第一及び該第二のシャワーヘッドは、各々、実質的にＵＶ透明である、第二のシャワーヘッドと、
を備える、装置。
【請求項１０】
前記第一のシャワーヘッドと前記第二のシャワーヘッドのうちの少なくとも一つが、コーティングを有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
内部空間を有する処理チャンバを洗浄する方法であって、
該内部空間の第一の部分にパージガスを供給すること、
該内部空間の第二の部分に第一の洗浄ガスを供給すること、
該処理チャンバの外側に配置されるＵＶランプからのＵＶ照射を用いて、該第一の洗浄ガスを活性化させること、
該内部空間の該第二の部分に第二の洗浄ガスを供給すること、
該ＵＶ照射を用いて、該第二の洗浄ガスを活性化させること、及び
該パージガス、該第一の洗浄ガス、及び該第二の洗浄ガスを、該チャンバの側壁を通して排気すること、
を含む方法。
【請求項１２】
前記第一の洗浄ガスは、酸素含有ガスであり、前記第二の洗浄ガスは、フッ素含有ガスの遠隔プラズマである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第二の洗浄ガスは、ＮＦ３及びＯ２を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一の洗浄ガスは、Ｏ３を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記パージガスは、前記第一の部分から前記第二の部分へ流れ、前記第一の洗浄ガス及び前記第二の洗浄ガスと混合する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、概して、低誘電率材料の誘電率を回復するための方法及び装置に関する。チャンバリッドの中のＵＶウィンドウに影響を与えることなく、シリコン及び炭素残留物の洗浄を可能にする、２つのＵＶ透明なガス分配シャワーヘッドを持つチャンバが記載される。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスのサイズが縮小されるにつれて、誘電率の値が２．２ほどに低い材料などの、低誘電率（ｋ）の新材料が、電子デバイスを形成する際に用いられる。
【０００３】
プラズマ堆積の多孔性低誘電率膜は、そのような要求を満足することができる材料の１種である。低誘電率の値に寄与する空孔及び炭素の存在は、空孔がエッチング、アッシング及びプラズマ損傷を受けやすいので、重要なプロセスインテグレーションの課題を作り出す。それゆえ、形成後及び／又はインテグレーション後に多孔性低誘電率膜を修復するために、ｋ修復プロセスが通常必要とされる。
【０００４】
従来、２つの異なるチャンバが、ｋ修復のために必要とされる。一つのチャンバは、シリル化などの、低誘電率膜の化学処理、又は低誘電率膜の表面処理のための薄膜の堆積のためのものである。別のチャンバが、ＵＶ（紫外線）硬化を用いるポアシールのために使用される。化学的表面処理は、ハロゲン又はオゾンを含む処理ガスを供給するためシャワーヘッドを用いるが、一方、ＵＶチャンバは、ハロゲン及びオゾンと通常両立しない石英ウィンドウを用いるので、従来のｋ修復は、別々のチャンバにおいて行なわれる。しかしながら、２チャンバのｋ修復プロセスは、２つのチャンバを必要とすることによる所有コスト及び基板移送のための追加時間を増加させる。
【０００５】
それゆえ、ｋ修復プロセスのための改善された装置及び方法に対する要求が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に開示される実施形態は、全体として、基板を処理する方法および装置に関する。処理チャンバは、第一のＵＶ透明なシャワーヘッド及び第二のＵＶ透明なシャワーヘッドを特色とする。ＵＶ透明なウィンドウが、シャワーヘッドの上に配置される。ＵＶ透明なウィンドウ及び第一のＵＶ透明なシャワーヘッドが、ガス容量を一緒に定義し、第一のＵＶ透明なシャワーヘッド及び第二のＵＶ透明なシャワーヘッドが、分配容量を一緒に定義する。チャンバ側壁又はチャンバリッドの中のガス開口は、処理ガスがガス容量及び／又は分配容量の中へ流れる経路を提供する。処理ガスは、第一及び第二のＵＶ透明なシャワーヘッドを通って、基板支持体に近接する空間の中へ流れる。
【０００７】
そのようなチャンバのための洗浄方法は、第一の洗浄ガス、第二の洗浄ガス、及びパージガスを、チャンバの中の一つ又は複数の開口に供給することを含む。第一の洗浄ガスは、炭素残留物を除去するための、オゾンなどの、酸素含有ガスでありうる。第二の洗浄ガスは、シリコン残留物を除去するための、ＮＦ３及びＯ２の遠隔プラズマでありうる。パージガスはガス容量を通って流れうるが、一方、一つ又は複数の洗浄ガスが、ＵＶ透明なウィンドウに衝突しないように、分配容量の中へ流れる。
【０００８】
本発明の上記の特徴を詳細に理解できるように、本発明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ることができ、その幾つかが添付の図面に示されている。しかしながら、本発明は他の有効な実施形態を許容しうるため、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本発明の範囲を限定すると見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】
【０００９】
【図１】一つの実施形態による処理チャンバ１００の概略断面図である。
【図２Ａ】第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の平面図である。
【図２Ｂ】第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４の平面図である。
【図２Ｃ】貫通孔２０８がその中に形成されているＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド２００の詳細断面図である。
【図２Ｄ】他の実施形態による、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド２５０の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、一つの実施形態による処理チャンバ１００の概略断面図である。処理チャンバ１００は、ＵＶエネルギー、一つ又は複数の処理ガス、及び遠隔発生プラズマを用いて、基板を処理するように構成される。
【００１１】
処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２及びチャンバ本体上に配置されるチャンバリッド１０４を含む。チャンバ本体１０２及びチャンバリッド１０４は、内部容量１０６を形成する。基板支持体アセンブリ１０８が、内部容量１０６の中に配置される。基板支持体アセンブリ１０８は、処理のために、その上に基板１１０を受け、支持する。
【００１２】
第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６が、上部クランプ部材１１８及び下部クランプ部材１２０によって、チャンバリッド１０４の中央開口１１２を通って内部容量１０６の中に掛けられる。第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の下にある分配容量１２２を横切って、一つ又は複数の処理ガスを分配するために、ＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６が、基板支持体アセンブリ１０８に面して配置される。第二のＵＶ透明なシャワーヘッド１２４が、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の下に、チャンバリッド１０４の中央開口１１２を通って内部容量１０６の中に掛けられる。ＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６及び１２４の各々が、チャンバリッド１０４の中に形成される凹部に配置される。第一の凹部１２６は、チャンバリッド１０４の内部表面の周囲を回る環状凹部であり、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６は、第一の凹部１２６に嵌まる。同様に、第二の凹部１２８は、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４を受ける。
【００１３】
ＵＶ透明なウィンドウ１１４が、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の上に配置される。ＵＶ透明なウィンドウ１１４が、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の上に配置され、ＵＶ透明なウィンドウ１１４と第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６との間にガス容量１３０を形成する。ＵＶ透明なウィンドウ１１４は、クランプ、ねじ、又はボルトなどの任意の便利な手段により、チャンバリッド１０４に固定されうる。
【００１４】
ＵＶ透明なウィンドウ１１４並びに第一及び第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６及び１２４は、ＵＶ波長の範囲内の熱エネルギー又は放射エネルギーに対して、少なくとも部分的に透明である。ＵＶ透明なウィンドウ１１４は、石英、又は、サファイア、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＡｌＯＮ、酸化ケイ素若しくは酸窒化ケイ素材料などの他のＵＶ透明なシリコン材料、又は他の透明な材料でありうる。
【００１５】
ＵＶ源１５０が、ＵＶ透明なウィンドウ１１４の上に配置される。ＵＶ源１５０が、ＵＶエネルギーを発生させ、ＵＶエネルギーを、ＵＶ透明なウィンドウ１１４、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６及び第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４を通って基板支持体１０８に向かって放射するように、構成される。カバー（図示されていない）が、ＵＶ源１５０の上に配置されうる。一つの実施形態において、カバーは、ＵＶ源１５０から基板支持体の方へのＵＶエネルギーの放射を助けるように、形作られうる。
【００１６】
一つの実施形態において、ＵＶ源１５０は、ＵＶ照射を発生させる一つ又は複数のＵＶ発光体１５２を含む。ＵＶ発光体は、ランプ、ＬＥＤエミッタ、又は他のＵＶエミッタでありうる。適当なＵＶ源のより詳細な記載が、米国特許第７，７７７，１９８号及び米国特許出願公開第２００６／０２４９１７５に見出すことができる。
【００１７】
処理チャンバ１００は、その上に配置される基板を処理するための基板支持体１０８を横切って一つ又は複数の処理ガスを供給するように構成されるフローチャネルを含む。第一のフローチャネル１３２は、ガスがガス容量１３０に入り、ＵＶ源１５０からのＵＶ照射に曝露されるための、フロー経路を提供する。ガス容量１３０からのガスは、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６を通って、分配容量１２２の中へ流れうる。第二のフローチャネル１３４は、ガスが第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６を通らずに、直接に分配容量１２２に入り、ガス容量１３０の中でＵＶ照射に既に曝露されたガスと混合するためのフロー経路を提供する。分配容量１２２の中の混合ガスは、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４を通って基板支持体１０８に近接する空間の中へ流れる前に、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６を通してＵＶ照射に更に曝露される。基板支持体１０８に近接するガス、及び基板支持体１０８の上に配置される基板は、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４を通してＵＶ照射に更に曝露される。ガスは、開口１３６を通って排気されうる。パージガスが基板支持体１０８の周囲を流れ、基板支持体の下の空間の中への処理ガスの侵入を有効に防止するように、パージガスがチャンバの底部の開口１３８を通って供給されうる。
【００１８】
第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６は、処理ガスがガス容量１３０から分配容量１２２へ流れることを可能にする複数の貫通穴１４０を含む。第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４もまた、処理ガスが分配容量１２２から基板支持体１０８に近接する処理空間の中へ流れることを可能にする複数の貫通穴１４２を含む。第一及び第二のガスＵＶ透明なガス分配シャワーヘッドの中の貫通穴は、同じ間隔又は異なる間隔で均等に分布されうる。
【００１９】
図２Ａは、第一のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１１６の平面図である。第一のシャワーヘッド１１６は、第一のシャワーヘッド１１６の周囲に向かって配列される第一の複数の貫通孔２０２及び第一のシャワーヘッド１１６の中心領域に向かって配列される第二の複数の貫通孔２０４を備えうる。第一の複数の貫通孔２０２及び第二の複数の貫通孔２０４は、同中心の列で配列されうる。図２Ａの実施形態において、シャワーヘッド１１６の周囲にある貫通孔２０２は、シャワーヘッド１１６の中心領域にある孔２０４より大きい直径を有する。一つの実施形態において、孔２０２は、約０．０２０インチから約０．０５０インチの間の、例えば約０．０３０インチの直径を有し、孔２０４は、約０．０１０インチから約０．０３０インチの間の、例えば約０．０２０インチの直径を有する。孔２０２は第一の間隔２２０を有し、孔２０４は第二の間隔２１０を有する。図２Ａの実施形態において、間隔２１０は、間隔２２０より大きい。図２Ａの実施形態において、孔の大きさ及び間隔は、周辺領域においてシャワーヘッド１１６を通る、より速い流れを促進し、洗浄ガスとチャンバ壁との接触を促進する。
【００２０】
図２Ｂは、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド１２４の平面図である。シャワーヘッド１２４は、シャワーヘッド１２４を通る均一な流れを促進する、均一な大きさ及び間隔を有する複数の貫通孔２０６を備えうる。貫通孔２０６は、約０．０２０インチから約０．０５０インチの間の、例えば約０．０３０インチの直径を有しうる。
【００２１】
図２Ｃは、貫通孔２０８がその中に形成されているＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド２００の詳細断面図である。貫通孔２０８が、貫通孔１４０、１４２、２０２、及び２０４として用いられうるし、プレート２００がプレート１１６又は１２４として用いられうる。貫通孔２０８は、テーパ付き入口部分２２２及びテーパ付き出口部分２２４を有する。コーティング２２６が、プレート２００の全ての露出表面上に配置される。コーティング２２６は、サファイア、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＡｌＯＮ、又は他のフッ素耐久性のある材料などのフッ素耐久性のあるコーティングであってよく、通常、共形である。コーティングは、約１μｍから約１０μｍの間の厚さを有することができ、プラズマを用いることができる化学気相堆積などの気相堆積プロセスにより堆積されうる。テーパ付き入口部分２２２及びテーパ付き出口部分２２４は、貫通孔２０８の表面全体をコーティングすることを容易にする。図２Ｃの実施形態において、プレート２００の両方の主要面がコーティングされる。代替的な実施形態において、プレート２００の一つの主要面のみがコーティングされる。そのような実施形態において、貫通孔２０８は、完全にコーティングされてもよいし、又は部分的にのみコーティングされてもよい。他の代替的実施形態において、貫通孔２０８は、一つの側のみ、すなわち入口側又は出口側のみがテーパ付きである。
【００２２】
図２Ｄは、他の実施形態による、第二のＵＶ透明なガス分配シャワーヘッド２５０の平面図である。シャワーヘッド２５０は、図１の装置１００においてシャワーヘッド１２４として使用することができる。シャワーヘッド２５０は、シャワーヘッド２５０の中心領域に単一の大きな開口２５５を有する。開口２５５は、シャワーヘッド２５０を通る流れを可能にし、チャンバ１００（図１）の中で処理される基板に対する開口２５５のサイズ設定が、基板の均一な処理を促進する。３００ｍｍ円形基板にとって、開口２５５を約０．５インチの直径にサイズ設定することは、基板の均一な処理及びチャンバ表面の徹底的な洗浄を可能にする。
【００２３】
動作中に、処理ガスは、ガス容量１３０及び分配容量１２２に供給され、シャワーヘッド１１６及び１２４を通り、基板支持体１０８上に配置される基板上で物質的作用を行なう。処理ガスの残留物は、ガス容量１３０に面している側のウィンドウ１１４、シャワーヘッド１１６及び１２４の両側、並びにチャンバ壁などの、いろいろなチャンバ面に衝突する。一つの態様において、残留物は炭素及びケイ素を含有する。
【００２４】
ＵＶ透明なウィンドウ１１４を有するチャンバ１００などの、石英又は酸化ケイ素の構成要素を含有するチャンバから、炭素及びケイ素残留物を除去する方法は、第一の洗浄ガスを開口１３２及び１３４を通ってガス容量１３０及び／又は分配容量１２２に供給することを含む。第一の洗浄ガスは、炭素残留物を除去するためのオゾン（Ｏ３）などの酸素含有ガスを含みうる。第一の洗浄ガスはまた、開口１３８を通って基板支持体１０８の周囲を流れ、排気開口１３６を通って出て行き、チャンバ１００の下方表面から炭素残留物を除去しうる。ＵＶ源１５０は、洗浄プロセスの間、作動し、酸素含有ガス中における酸素からの酸素ラジカルの形成を促進し、従って炭素除去を改善することができる。
【００２５】
第二の洗浄ガスが、ケイ素及び炭素残留物を同時に除去するために、チャンバ１００に供給されうる。第二の洗浄ガスは、石英ウィンドウ１１４などの、チャンバの酸化ケイ素構成要素と反応せずに、ケイ素残留物を除去するように選択される。第二の洗浄ガスは、処理チャンバの外で活性化されうるフッ素含有ガスであってよい。一つの例において、第二の洗浄ガスは、酸素ラジカル及びフッ素ラジカルを含有するＮＦ３及びＯ２の遠隔プラズマである。ＵＶ源は、第二の洗浄ガスの使用の間、作動し、酸素ラジカルの形成及び二原子フッ素のフッ素ラジカルへの分解を促進しうる。第二の洗浄ガスもまた、開口１３２、１３４、及び１３８を通って供給され、開口１３６を通って排気されうる。
【００２６】
アルゴン又はヘリウムなどのパージガスが、洗浄ガスの代わりに、開口１３２を通って供給されうる。物質的作用の間、前駆体ガスが開口１３４を通って供給される間に、パージガスが開口１３２を通って供給されてもよい。パージガスは、処理ガスを分配容量１２２に閉じ込めることにより、ＵＶウィンドウ１１４上への処理ガスの堆積を防止する。もしＵＶウィンドウ１１４のために洗浄が必要とされないならば、洗浄作用の間、パージガスは、ガス容量１３０の中で同様に使用されうる。他の実施形態において、洗浄ガスが、開口１３８を通って供給され、チャンバ１００の下方表面上で洗浄作用を行なう間、パージガスが、開口１３２及び１３４を通って供給されることができる。そのような実施形態において、パージガスが基板支持体１０８のエッジの周囲を回って排気開口１３６の中へと活発に流れることを促進し、洗浄ガスが第二のシャワーヘッド１２４と基板支持体１０８との間の空間の中へ現れることを有効に防止するために、基板支持体１０８は、チャンバリッド１０４の第二の凹部１２８に近接した位置に移動されることができる。
【００２７】
ＮＦ３及びＯ２の遠隔プラズマが洗浄ガスとして用いられる場合、パージガスはアルゴン遠隔プラズマでありうる。洗浄ガスが小さい圧力低下を受け、ラジカルの寿命を増進させる一方、アルゴンプラズマは、洗浄の間にパージガスとして用いられる場合、開口１３２及び／又は１３４を通って入るときに、大きい圧力低下を受け、ラジカルの再結合を促進しうる。
【００２８】
表１は、本明細書に記載された方法による、代表的な洗浄マトリクスの要約を含む。
2015529395.tif 000003
【００２９】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することもでき、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】
2015529395.tif 000004
【図２Ａ】
2015529395.tif 000005
【図２Ｂ】
2015529395.tif 000006
【図２Ｃ】
2015529395.tif 000007
【図２Ｄ】
2015529395.tif 000008
【国際調査報告】
2015529395.tif 000009
2015529395.tif 000010