(57)【要約】  基板処理チャンバの表面を洗浄する方法は、ａ）四塩化ケイ素（ＳｉＣＵ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給すること；ｂ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングすること；ｃ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にすること；ｄ）フッ素種を含む第２のガスを供給すること；ｅ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングすること；ならびにｆ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にすることを含む。【選択図】図４
2022501832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理チャンバの表面を洗浄する方法であって、
ａ）四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給すること；
ｂ）前記基板処理チャンバ内でプラズマを打って前記基板処理チャンバの表面をエッチングすること；
ｃ）前記プラズマを消失させて前記基板処理チャンバを空にすること；
ｄ）フッ素種を含む第２のガスを供給すること；
ｅ）前記基板処理チャンバ内でプラズマを打って前記基板処理チャンバの表面をエッチングすること；ならびに
ｆ）前記プラズマを消失させて前記基板処理チャンバを空にすること
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
ｇ）ａ）〜ｃ）およびｄ）〜ｆ）をＮ回繰り返し、Ｎはゼロよりも大きい整数であることをさらに含む、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される、方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法であって、ａ）〜ｇ）は、前記基板処理チャンバ内で基板を基板支持体上に配置せずに実施される、方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって、ｇ）の後に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングすることをさらに含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、ａ）〜ｃ）は、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の後に実施される、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、ａ）〜ｃ）は、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の前に実施される、方法。
【請求項８】
請求項２に記載の方法であって、
ａ）〜ｇ）を実施する前に、
ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングすること；および
基板処理を実施すること；ならびに
ｇ）の後に、
ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングすること；および
基板処理を実施すること
をさらに含む、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記基板処理は、エッチングを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、基板は、スズ（Ｓｎ）を含有し、Ｓｎの汚染は、ｇ）の後で１ｅ10／ｃｍ2未満である、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
ｂ）の間、前記基板処理チャンバ内の第１の圧力を第１の圧力範囲内に制御すること；および
ｅ）の間、前記基板処理チャンバ内の第２の圧力を第２の圧力範囲内に制御し、前記第１の圧力範囲は、前記第２の圧力範囲よりも小さいこと
をさらに含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記第１の圧力範囲は、１〜３０ｍＴであり、前記第２の圧力範囲は、３０〜１５０ｍＴである、方法。
【請求項１３】
基板を処理するための基板処理システムであって、
チャンバ壁および基板支持体を有する処理チャンバ；
前記処理チャンバへガスを選択的に供給するガス供給システム；
前記処理チャンバ内にプラズマを選択的に発生させるプラズマ発生器；ならびに
コントローラであって、
ａ）四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給し；
ｂ）前記基板処理チャンバ内でプラズマを打って前記基板処理チャンバの表面をエッチングし；
ｃ）プラズマを消失させて前記基板処理チャンバを空にし；
ｄ）フッ素種を含有する第２のガスを供給し；
ｅ）前記基板処理チャンバ内でプラズマを打って前記基板処理チャンバの表面をエッチングし；
ｆ）プラズマを消失させて前記基板処理チャンバを空にする
ために、前記ガス供給システムおよび前記プラズマ発生器を制御するように構成される、コントローラ
を含む、基板処理システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
ｇ）ａ）〜ｃ）およびｄ）〜ｆ）をＮ回繰り返し、Ｎはゼロよりも大きい整数であるようにさらに構成される、基板処理システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、ａ）〜ｇ）を実施する前に前記基板支持体から基板を取り除くように構成される、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、ｇ）の後に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングするように構成される、基板処理システム。
【請求項１８】
請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の後にａ）〜ｃ）を実施するように構成される、基板処理システム。
【請求項１９】
請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の前にａ）〜ｃ）を実施するように構成される、基板処理システム。
【請求項２０】
請求項１４に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
ａ）〜ｇ）を実施する前に、
ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングし；
基板処理を実施し；
ｇ）の後に、
ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で前記基板処理チャンバの表面を予備コーティングし；
基板処理を実施する
ように構成される、基板処理システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の基板処理システムであって、前記基板処理は、エッチングを含む、基板処理システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の基板処理システムであって、前記基板は、スズ（Ｓｎ）を含有し、Ｓｎの汚染は、ｇ）の後で５ｅ9／ｃｍ2未満である、基板処理システム。
【請求項２３】
請求項１３に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
ｂ）の間、前記基板処理チャンバ内の第１の圧力を第１の圧力範囲内に制御し；
ｅ）の間、前記基板処理チャンバ内の第２の圧力を第２の圧力範囲内に制御し、前記第１の圧力範囲は、前記第２の圧力範囲よりも小さい
ように構成される、基板処理システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の基板処理システムであって、前記第１の圧力範囲は、１〜３０ｍＴであり、前記第２の圧力範囲は、３０〜１００ｍＴである、基板処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１８年１０月５日に出願された米国仮特許出願第６２／７４１，７５４号の利益を主張するものである。上記出願の開示を参照してその全容を本願に援用する。
【０００２】
本開示は、基板処理システムに関し、さらに詳細には、処理チャンバの表面から金属汚染物質を除去するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書に記載する背景技術の説明は、本開示の背景を全般的に紹介することを目的としている。この背景技術の段落に記載されている範囲で本出願に明記されている発明者らの作業のほか、出願時に先行技術とみなしてはならない説明文の態様は、明示的にも黙示的にも本開示に対する先行技術としては認められない。
【０００４】
半導体ウエハなどの基板のエッチング、堆積、および／またはそれ以外の処理を実施するために基板処理システムを使用してよい。処理過程では、基板を処理チャンバ内の基板支持体上に配置する。処理チャンバの中には、ガス供給システムを介して１種類以上のガスを注入する。処理チャンバ内部の化学反応を促進するために、処理過程でプラズマを打ってよい。イオンエネルギーを制御するために基板支持体にはＲＦバイアスも供給してよい。
【０００５】
例えば、エッチングは、誘電体ウィンドウに隣接する処理チャンバの外側に配置された誘導コイルによって発生する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いて実施してよい。処理チャンバの内部を流れる処理ガスに点火してプラズマを発生させる。基板支持体の電極にはＲＦバイアス電力も供給してよい。
【０００６】
堆積またはエッチングなどの基板処理過程では、チャンバ壁などの処理チャンバの表面に残留物が堆積することがある。残留物は、基板の処理過程で欠陥を生じさせることがある。残留物を除去するために洗浄を実施してよい。
【発明の概要】
【０００７】
基板処理チャンバの表面を洗浄する方法は、ａ）四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給すること；ｂ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングすること；ｃ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にすること；ｄ）フッ素種を含む第２のガスを供給すること；ｅ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングすること；ならびにｆ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にすることを含む。
【０００８】
他の特徴では、本方法は、ｇ）ａ）〜ｃ）およびｄ）〜ｆ）をＮ回繰り返し、Ｎはゼロよりも大きい整数であることを含む。第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。ａ）〜ｇ）は、基板処理チャンバ内で基板を基板支持体上に配置せずに実施される。
【０００９】
他の特徴では、本方法は、ｇ）の後に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングすることを含む。
【００１０】
他の特徴では、ａ）〜ｃ）は、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の後に実施される。ａ）〜ｃ）は、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の前に実施される。
【００１１】
他の特徴では、ａ）〜ｇ）を実施する前に、本方法は、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングすること；および基板処理を実施することを含む。他の特徴では、本方法は、ｇ）の後に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングすること；および基板処理を実施することを含む。
【００１２】
他の特徴では、基板処理は、エッチングを含む。基板は、スズ（Ｓｎ）を含有する。
【００１３】
他の特徴では、本方法は、ｂ）の間、基板処理チャンバ内の第１の圧力を第１の圧力範囲内に制御すること；およびｅ）の間、基板処理チャンバ内の第２の圧力を第２の圧力範囲内に制御することを含む。第１の圧力範囲は、第２の圧力範囲よりも小さい。
【００１４】
他の特徴では、第１の圧力範囲は、１〜３０ｍＴであり、第２の圧力範囲は、３０〜１５０ｍＴである。
【００１５】
基板を処理するための基板処理システムは、チャンバ壁および基板支持体を有する処理チャンバを含む。ガス供給システムは、処理チャンバへガスを選択的に供給する。プラズマ発生器は、処理チャンバ内にプラズマを選択的に発生させる。コントローラは、ａ）四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給し；ｂ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングし；ｃ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にし；ｄ）フッ素種を含む第２のガスを供給し；ｅ）基板処理チャンバ内でプラズマを打って基板処理チャンバの表面をエッチングし；ｆ）プラズマを消失させて基板処理チャンバを空にするために、ガス供給システムおよびプラズマ発生器を制御するように構成される。
【００１６】
他の特徴では、コントローラは、ｇ）ａ）〜ｃ）およびｄ）〜ｆ）をＮ回繰り返し、Ｎはゼロよりも大きい整数であるようにさらに構成される。第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。コントローラは、ａ）〜ｇ）を実施する前に基板支持体から基板を取り除くように構成される。コントローラは、ｇ）の後に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングするように構成される。コントローラは、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の後にａ）〜ｃ）を実施するように構成される。コントローラは、Ｎ回の各回のｄ）〜ｆ）の前にａ）〜ｃ）を実施するように構成される。
【００１７】
他の特徴では、コントローラは、ａ）〜ｇ）を実施する前に、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングし；基板処理を実施するように構成される。ｇ）の後に、コントローラは、ケイ素（Ｓｉ）および酸化ケイ素（ＳｉＯx）からなる群から選択される材料で基板処理チャンバの表面を予備コーティングし；基板処理を実施するように構成される。
【００１８】
他の特徴では、基板処理は、エッチングを含む。基板は、スズ（Ｓｎ）を含有する。
【００１９】
他の特徴では、コントローラは、ｂ）の間、基板処理チャンバ内の第１の圧力を第１の圧力範囲内に制御し；ｅ）の間、基板処理チャンバ内の第２の圧力を第２の圧力範囲内に制御するように構成される。第１の圧力範囲は、第２の圧力範囲よりも小さい。
【００２０】
他の特徴では、第１の圧力範囲は、１〜３０ｍＴであり、第２の圧力範囲は、３０〜１５０ｍＴである。
【００２１】
本開示のさらに他の適用可能領域は、詳細な説明、特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な例は、単なる例示を目的としており、本開示の範囲を限定する意図はない。
【００２２】
本開示は、詳細な説明および添付の図面から完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本開示による洗浄システムを含む基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
【００２４】
【図２Ａ】本開示による基板処理システムの表面洗浄を示す図である。
【図２Ｂ】本開示による基板処理システムの表面洗浄を示す図である。
【図２Ｃ】本開示による基板処理システムの表面洗浄を示す図である。
【図２Ｄ】本開示による基板処理システムの表面洗浄を示す図である。
【００２５】
【図３Ａ】本開示による基板処理システムの表面洗浄の別の一例を示す図である。
【図３Ｂ】本開示による基板処理システムの表面洗浄の別の一例を示す図である。
【図３Ｃ】本開示による基板処理システムの表面洗浄の別の一例を示す図である。
【図３Ｄ】本開示による基板処理システムの表面洗浄の別の一例を示す図である。
【図３Ｅ】本開示による基板処理システムの表面洗浄の別の一例を示す図である。
【００２６】
【図４】本開示による基板処理システムの表面を洗浄する方法の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面では、符号は同様および／または同一の要素を識別するために再度使用されることがある。
【００２８】
本開示は、金属の交差汚染を軽減するためにチャンバ壁などの処理チャンバの表面を洗浄するシステムおよび方法に関する。本明細書に記載の洗浄方法は、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、イットリウム（Ｙ）、鉄（Ｆｅ）、および／またはその他の金属などの金属汚染物質を従来の洗浄方法よりも効果的に除去するものである。本開示による洗浄システムおよび方法は、処理チャンバを定期的に元の清潔な状態に戻すために使用できる。
【００２９】
処理チャンバ内の金属汚染物質は、エッチング速度の変化などのプロセスシフトをもたらすおそれがある。金属汚染物質は、装置の性能に有害な影響を及ぼす欠陥を生じさせるおそれもある。通常の仕様は、処理チャンバ内の金属汚染物質が５ｅ10／ｃｍ2未満になるよう要求している。従来のチャンバ洗浄方法では、金属汚染物質レベルがおよそ１ｅ11／ｃｍ2から１ｅ12／ｃｍ2になる。本明細書に記載の洗浄システムおよび方法は、金属汚染物質を５ｅ10／ｃｍ2未満まで大幅に減少させることができる。
【００３０】
例えば、誘導結合プラズマ処理チャンバの表面は通常、ケイ素（Ｓｉ）または酸化ケイ素（ＳｉＯx）などの層で予備コーティングされる。Ｓｎを含有する基板のエッチングを実施した後、酸化スズ（ＳｎＯx）エッチングの副産物または残留物が処理チャンバの表面に堆積する。洗浄は、分子状塩素（Ｃｌ2）を用いる第１のプラズマ処理工程および三フッ化窒素（ＮＦ3）を用いる第２のプラズマ処理工程を含んでいてよい。ただし、この化学作用は、不揮発性のエッチング副産物が原因でＳｎＯxエッチングの速度が大変遅い。換言すると、Ｓｎハロゲン化物（ＳｎＦx、ＳｎＣｌx、およびＳｎＢｒx）は不揮発性である。最大３００秒の比較的長いエッチング期間であっても、汚染レベルは１ｅ11／ｃｍ2から１ｅ12／ｃｍ2以上のままである。
【００３１】
分子状水素（Ｈ2）プラズマを用いる別の洗浄法では、ＳｎまたはＳｎＯxをエッチングして揮発性の水素化スズ（ＳｎＨx）を形成する。ただし、ＳｎＨxは、高温では安定せず、解離して金属Ｓｎに戻り、処理チャンバの表面に再堆積する傾向がある。
【００３２】
本開示によるシステムおよび方法は、金属汚染物質を軽減するために処理チャンバ内の表面を洗浄するために用いられる。いくつかの例では、処理チャンバの表面は、ＳｉまたはＳｉＯxなどの層で予備コーティングされる。処理チャンバは、１つ以上の基板を処理するために使用される。処理チャンバから基板を取り除いた後、本システムおよび方法は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される第１のガスを供給する。いくつかの例では、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎe）、または分子状窒素（Ｎ2）などの不活性ガスを供給してエッチングガスを希釈してもよい。プラズマは、第１の所定期間にわたって打たれ、その後消滅する。
【００３３】
第１のエッチング工程では、Ｓｉに対してＳｎを選択的にエッチングする。揮発性化合物ＳｎＲxＯyＣｌzが形成される（式中Ｒ＝ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）など）。エッチング後、処理チャンバを空にし、その後フッ素種を含有する第２のガスを供給する。いくつかの例では、第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。いくつかの例では、不活性ガスが供給されてもよい。プラズマは、第２の所定期間にわたって打たれる。第２のエッチング工程では、Ｓｎに対してＳｉを選択的にエッチングする。第１の工程と第２の工程の順序は、逆にできる。
【００３４】
いくつかの例では、第１および第２のエッチング工程は、繰り返されないか、予備コーティング層が完全に除去されるか実質的に除去されるまで１回以上繰り返される。複数回のサイクルの後、金属汚染物質レベルを１ｅ10／ｃｍ2未満に減少させることができる。その後、処理チャンバの表面は、再び予備コーティングされ、基板処理は再び実施される。
【００３５】
いくつかの例では、処理チャンバ内の圧力は、第１の工程と第２の工程とで異なる圧力に調整される。他の例では、処理チャンバ内の圧力は、第１の工程と第２の工程とで同じである。追加の詳細を以下にさらに説明する。
【００３６】
ここで図１を参照すると、本開示による基板処理システム１１０の一例が示されている。本開示を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理チャンバの文脈で説明するが、他の種類の処理チャンバを使用できる。
【００３７】
基板処理システム１１０は、コイル駆動回路１１１を含む。ＲＦ電力にパルスを発生させてオンおよびオフを行い、ＲＦ電力の振幅またはレベルを変化させるためにパルス回路１１４を使用してよい。調整回路１１３は、１つ以上の誘導コイル１１６に直接接続されてよい。調整回路１１３は、ＲＦ源１１２の出力を所望の周波数および／または所望の位相に調整し、コイル１１６間でコイル１１６のインピーダンスを一致させて電力を分割する。いくつかの例では、コイル駆動回路１１１は、ＲＦバイアスの制御とともに以下でさらに説明する駆動回路のうちの１つに置き換えられる。
【００３８】
いくつかの例では、高温および／または低温の空気流を用いて誘電体ウィンドウ１２４の温度を制御するために、コイル１１６と誘電体ウィンドウ１２４との間にプレナム１２０を配置してよい。誘電体ウィンドウ１２４は、処理チャンバ１２８の片側に沿って配置される。処理チャンバ１２８は、基板支持体（またはペデスタル）１３２をさらに備えている。基板支持体１３２は、静電チャック（ＥＳＣ）、または機械チャックまたはその他の種類のチャックを含んでいてよい。処理チャンバ１２８に処理ガスを供給し、処理チャンバ１２８の内部にプラズマ１４０を選択的に発生させる。プラズマ１４０は、基板１３４の露出表面をエッチングする。動作中に基板支持体１３２内の電極にＲＦバイアスを提供ために駆動回路１５２を使用してよい。
【００３９】
エッチングガス、前駆体ガス、不活性ガスなどの処理ガスを処理チャンバ１２８に供給するためにガス供給システム１５６を使用してよい。ガス供給システム１５６は、ガス源１５７、バルブおよびマスフローコントローラなどのガス計量システム１５８、ならびにマニホールド１５９を含んでいてよい。バルブ６１を介してガス１６２をプレナム１２０に供給するためにガス供給システム１６０を使用してよい。ガスは、コイル１１６および誘電体ウィンドウ１２４を冷却するために使用する冷却ガス（空気）を含んでいてよい。基板支持体１３２を所定温度に加熱／冷却するために加熱器／冷却器１６４を使用してよい。パージまたは排出によって処理チャンバ１２８から反応物を除去するために、排出システム１６５がバルブ１６６およびポンプ１６７を備えている。バルブ１６６およびポンプ１６７は、処理チャンバ内の圧力を制御するために使用されてよい。
【００４０】
処理チャンバ内部の圧力を感知するために圧力センサ１５３を使用してよい。エッチング処理を制御するためにコントローラ１５４を使用してよい。コントローラ１５４は、温度および圧力などのシステムパラメータを監視する。コントローラ１５４は、ガスの供給、プラズマを打ち、維持し、消すこと、反応物の除去、冷却ガスの供給などを制御する。コントローラ１５４は、処理チャンバ内の圧力を変化させるためにバルブ１６６およびポンプ１６７を制御してよい。また、以下に詳述するように、コントローラ１５４は、本明細書に記載の洗浄プロセスを制御してよい。
【００４１】
次に、図２Ａ〜図２Ｄを参照すると、本明細書に記載の洗浄システムおよび方法を用いて洗浄している間の処理チャンバ２１０の表面が示されている。図２Ａには、チャンバ壁などの処理チャンバ２１０の表面２２０が示されている。基板処理に先立って、処理チャンバ２１０の表面２２０は、予備コーティング層２２４で処理されてよい。いくつかの例では、予備コーティング層２２４は、ケイ素（Ｓｉ）または酸化ケイ素（ＳｉＯx）を含んでいるが、それ以外の予備コーティング層２２４を使用できる。
【００４２】
堆積またはエッチングなどの基板処理過程では、残留物２２６が予備コーティング層２２４を汚染する。例えば、予備コーティング層にＳｎＯｘを堆積させてよい。残留物を除去するための工程を実施する。図２Ｂでは、第１のガスが処理チャンバ２１０に供給され、プラズマが第１の所定期間にわたって打たれ、その後消失する。いくつかの例では、第１のガスは、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される。第１のガスは、ケイ素（Ｓｉ）に対してスズ（Ｓｎ）を選択的にエッチングする。
【００４３】
処理チャンバ２１０は、第１の所定期間の後に空にされる。図２Ｃでは、フッ素種を含有する第２のガスが処理チャンバ２１０に供給され、プラズマが第２の所定期間にわたって打たれ、その後消失する。いくつかの例では、第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。第２のガスは、Ｓｎに対してＳｉを選択的にエッチングする。この例では、１サイクルのみを実施する。
【００４４】
図２Ｄでは、ケイ素または酸化ケイ素（ＳｉＯx）の予備コーティング層は、前の予備コーティング層の残存物全体にわたって塗布される。例えば、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、シラン（ＳｉＨ4）、もしくはその他のケイ素（Ｓｉ）などの前駆体ガスまたは酸化ケイ素（ＳｉＯx）前駆体ガスが所定期間にわたって供給され、プラズマが打たれる。いくつかの例では、分子状酸素（Ｏ2）ガスも処理チャンバに供給される。予備コーティング層を堆積した後、基板処理を継続できる。いくつかの例では、予備コーティング層は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積される。
【００４５】
次に、図３Ａ〜図３Ｅを参照すると、本明細書に記載の洗浄システムおよび方法を用いて洗浄している間の処理チャンバ３１０の表面が示されている。図３Ａには、チャンバ壁などの処理チャンバ３１０の表面３２０が示されている。基板処理に先立って、処理チャンバ３１０の表面３２０に予備コーティング層３２４が堆積されてよい。いくつかの例では、予備コーティング層３２４は、ケイ素または二酸化ケイ素を含んでいるが、それ以外の予備コーティング層３２４を使用できる。
【００４６】
基板処理過程では（堆積またはエッチング過程など）、ＳｎまたはＳｎＯxなどの残留物３２６が予備コーティング層３２４を汚染する。プロセスのドリフトまたは欠陥を防ぐために、汚染された予備コーティング層をエッチングする。図３Ｂでは、処理チャンバ３１０に第１のガスが供給され、プラズマが第１の所定期間にわたって打たれる。いくつかの例では、第１のガスは、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される。プラズマは、ケイ素（Ｓｉ）に対してスズ（Ｓｎ）を選択的にエッチングする。
【００４７】
処理チャンバ３１０は、第１の所定期間の後に空にされる。図３Ｃでは、フッ素種を含む第２のガスが処理チャンバ３１０に供給され、プラズマが第２の所定期間にわたって打たれる。いくつかの例では、第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。プラズマは、Ｓｎに対してＳｉを選択的にエッチングする。図３Ｂおよび図３Ｃに示した工程は、１回以上繰り返すことができる。いくつかの例では、工程は、予備コーティング層および残留物が表面から除去されるまで繰り返される。
【００４８】
図３Ｄには、予備コーティング層および残留物を除去した後の処理チャンバの表面が示されている。図３Ｅでは、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）の予備コーティング層が再び塗布され、処理チャンバは基板処理を再び実施できる状態にある。
【００４９】
次に、図４を参照すると、基板処理システムの表面を洗浄する方法４１０が示されている。基板処理に先立って、処理チャンバの表面に予備コーティング層を塗布する。４１４で、基板に１つ以上の基板処理を実施する。基板処理過程では、残留物が処理チャンバの表面に形成される。いくつかの例では、基板処理は、堆積、エッチング、洗浄またはその他の処理を含む。
【００５０】
４１８で、本方法は、そのチャンバが洗浄の対象かどうかを判断する。チャンバの洗浄は、イベントを基準に（イベントが起きたときなど）、または他の基準を用いて、Ｐ回ごとの処理サイクル（Ｐはゼロよりも大きい整数）のように、定期的に実施できる。チャンバの洗浄を４１８で実施する場合、４２２で基板を処理チャンバから取り除く（必要であれば）。４２６で、チャンバの圧力を第１の圧力範囲内の第１の圧力値に設定する。４３０で、第１のガス（または第２のガス）を処理チャンバに供給し、プラズマを第１の所定期間にわたって打つ。いくつかの例では、第１のガスは、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）、四塩化炭素（ＣＣｌ4）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）、炭化水素（ＣxＨy、式中ｘおよびｙは整数）および分子状塩素（Ｃｌ2）、および塩化チオニル（ＳＯＣｌ2）からなる群から選択される。いくつかの例では、第２のガスは、三フッ化窒素（ＮＦ3）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）、および四塩化炭素（ＣＦ4）からなる群から選択される。
【００５１】
４３４で、チャンバ圧力を第２の圧力範囲内の第２の圧力値に設定する。４３８で、第２のガス（または第１のガス）を処理チャンバに供給し、プラズマを第２の所定期間にわたって打つ。４４２で、プロセスを１回以上繰り返してよい。１回以上のサイクルが完了した後、処理チャンバの表面を予備コーティングし、その後、処理チャンバで追加の基板処理を実施できる。
【００５２】
いくつかの例では、塩素種エッチング中のチャンバ圧力は、１〜３０ｍＴ（ミリトル）の所定範囲に維持される。他の例では、塩素種エッチング中のチャンバ圧力は、４〜１２ｍＴの所定範囲に維持される。他の例では、塩素種エッチング中のチャンバ圧力は、７〜９ｍＴの所定範囲に維持される。他の例では、塩素種エッチング中のチャンバ圧力は、８ｍＴに維持される。
【００５３】
いくつかの例では、フッ素種エッチング中のチャンバ圧力は、３０〜１５０ｍＴの所定範囲に維持される。他の例では、フッ素種エッチング中のチャンバ圧力は、５０〜８０ｍＴの所定範囲に維持される。他の例では、フッ素種エッチング中のチャンバ圧力は、６０〜７０ｍＴの所定範囲に維持される。他の例では、フッ素種エッチング中のチャンバ圧力は、６５ｍＴに維持される。
【００５４】
いくつかの例では、塩素およびフッ素エッチング種のエッチング期間は、１〜３０秒の範囲内である。いくつかの例では、塩素およびフッ素エッチング種のエッチング期間は、１〜１０秒の範囲内である。いくつかの例では、塩素およびフッ素エッチング種のエッチング期間は、３〜７秒の範囲内である。いくつかの例では塩素およびフッ素エッチング種のエッチング期間は、５秒である。理解できるように、エッチング期間は、処理チャンバ、エッチングガスの濃度、および使用するプラズマの種類に応じて変化する。また、エッチング期間は、プラズマ電力に応じても変化する。プラズマが高いほどエッチング速度は増し、エッチング期間は短くなる。
【００５５】
いくつかの例では、塩素およびフッ素エッチング中のプラズマ電力は、１００Ｗ〜３０００Ｗの範囲内である。いくつかの例では塩素およびフッ素エッチング中のプラズマ電力は、５００Ｗ〜２５００Ｗの範囲内である。いくつかの例では塩素およびフッ素エッチング中のプラズマ電力は、１３００Ｗ〜２３００Ｗの範囲内である。いくつかの例では塩素およびフッ素エッチング中のプラズマ電力は、１８００Ｗである。いくつかの例では、予備コーティング中のプラズマ電力は、５００Ｗ〜２０００Ｗの範囲内である。いくつかの例では、予備コーティング中のプラズマ電力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲内である。いくつかの例では、予備コーティング中のプラズマ電力は、１０００Ｗである。
【００５６】
いくつかの例では、それぞれのエッチング工程で、１００〜３００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の塩素種またはフッ素種含有ガスが供給される。いくつかの例では、それぞれのエッチング工程で、２００ｓｃｃｍの塩素種またはフッ素種含有ガスが供給される。
【００５７】
以上の説明は、単に例示的なものであり、本開示、その応用または使用を何ら限定する意図はない。本開示の幅広い教示は、多様な形態で実施できる。したがって、本開示は特定の実施例を含んでいるが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討することでその他の修正が明らかになるため、本開示の実際の範囲がそのように限定されるべきではない。１つの方法の中の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく異なる順序で（または同時に）実行されてよいことを理解すべきである。さらに、各々の実施形態を特定の特徴を有するものとして前述したが、本開示のいずれかの実施形態に関して記載したそのような特徴のいずれか１つ以上を、任意の他の実施形態で実施でき、かつ／または任意の他の実施形態の特徴と組み合わせることができ、その組み合わせが明示的に記載されていなくてもよい。換言すると、記載した実施形態は、相互に排除し合うものではなく、１つ以上の実施形態を互いに入れ替えたものも依然として本開示の範囲内である。
【００５８】
要素間（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）の空間的および機能的関係は、「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「係合され（ｅｎｇａｇｅｄ）」、「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」、「〜の隣（ｎｅｘｔ  ｔｏ）」、「〜の上に（ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ）」、「〜の上方に（ａｂｏｖｅ）」、「〜の下に（ｂｅｌｏｗ）」、および「配置され（ｄｉｓｐｏｓｅｄ）」などの様々な用語を用いて記載されている。「直接」と明示的に記載されていなければ、第１の要素と第２の要素との関係が上記の開示に記載されているとき、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介入要素がない直接の関係であり得るが、第１の要素と第２の要素との間に（空間的または機能的に）１つ以上の介入要素がある間接の関係でもあり得る。本明細書で使用したように、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという句は、非排他的論理ＯＲを使用して、論理の（ＡまたはＢまたはＣ）という意味に解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つと、Ｂの少なくとも１つと、Ｃの少なくとも１つ」という意味に解釈してはならない。
【００５９】
いくつかの実施態様では、コントローラはシステムの一部であり、システムは、上記の実施例の一部としてよい。このようなシステムは、１つまたは複数の処理ツール、１つまたは複数のチャンバ、処理用の１つまたは複数のプラットフォーム、および／または特定の処理構成要素（ウエハペデスタル、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置を備えることができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板を処理する前、その間、およびその後にシステムの動作を制御する電子機器と一体化していてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、１つまたは複数のシステムの様々な構成要素またはサブパーツを制御してよい。コントローラは、システムの処理要件および／または種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生ツールの設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給の設定、電位および動作の設定、ツールおよびその他の移送ツールの中へまたはそこからのウエハ移送および／または特定のシステムに接続されているか、特定のシステムのインターフェースとなっているロードロックなど、本明細書に開示したいずれかの処理を制御するようにプログラムされてよい。
【００６０】
概して、コントローラは、命令を受け、命令を発し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどを行う、様々な集積回路、論理回路、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器であると定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を保存するファームウェア形態のチップ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）と定義されるチップ、および／または１つ以上のマイクロプロセッサ、またはプログラム命令（例えばソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを備えていてよい。プログラム命令は、半導体ウエハ上で、もしくは半導体ウエハ用に、またはシステムに対して、特定の処理を実行する動作パラメータを定義する様々な個別の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラへと伝達される命令としてよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはウエハのダイを製造する過程で１つ以上の処理工程を達成するために処理エンジニアによって定義されたレシピの一部としてよい。
【００６１】
コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと一体化し、システムと接続している、あるいはシステムとネットワーク接続されている、またはこれらを組み合わせた状態であるコンピュータの一部であってもよいし、このコンピュータに接続していてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」にあってもよいし、あるいはウエハ処理の遠隔アクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全体または一部であってもよい。コンピュータは、製造動作の現在の進捗を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向または性能メトリックを調査し、現在の処理のパラメータを変更し、処理ステップを設定して現在の処理に従い、または新しい処理を始めるために、システムへの遠隔アクセスを可能にしてよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えばサーバ）は、ネットワークを介してシステムに処理レシピを提供でき、このネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力またはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでいてよく、それらのパラメータおよび設定はその後、リモートコンピュータからシステムへ伝達される。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実行される各々の処理工程に対するパラメータを指定するデータ形態の命令を受け取る。パラメータは、実行される処理の種類、およびコントローラがインターフェースするか制御するように構成されるツールの種類に対して固有のものとしてよいと理解すべきである。そのため、前述したように、一緒にネットワーク化され、本明細書に記載した処理および制御などの共通の目的に向かって機能する１つ以上の別個のコントローラを備えることなどによってコントローラを分散してよい。このようにするために分散したコントローラの例が、（例えばプラットホームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔地に位置する１つ以上の集積回路と通信するチャンバ上にあって、組み合わさってこのチャンバ上の処理を制御する１つ以上の集積回路であろう。
【００６２】
非限定的に、例としてのシステムには、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、析出チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、トラックチャンバまたはモジュール、ならびに、半導体ウエハの製造および／または生産に関連するか使用されてよい任意のその他の半導体処理システムがあってよい。
【００６３】
上記のように、ツールによって実行される１つまたは複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場全体に位置するツール、主コンピュータ、別のコントローラ、または、ウエハの容器を、半導体製造工場内のツール位置および／または搭載ポートへ運び、そこから運び出す材料輸送に使用されるツールのうちの１つ以上のツールと通信することがあってよい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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