(57)【要約】【課題】ＲＰＳクリーニング装置におけるクリーニング終点検出の改良。【解決手段】プラズマ処理装置のチャンバをラジカルでクリーニングする方法であって、チャンバから分離された遠隔プラズマ源内でプラズマを生成させるステップであって、当該プラズマがラジカル及びイオンを含むステップ；遠隔プラズマ源内で生成したイオンの大部分がチャンバに入るのを防止しながら遠隔プラズマ源からチャンバにラジカルを入れることによりチャンバをクリーニングするステップ；クリーニング中にチャンバの構成要素上に生じたＤＣバイアスを検出するステップ；及び検出されたＤＣバイアスを使用してクリーニングの終点を決定し、終点を決定したらクリーニングを停止するステップを含む、方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置のチャンバをラジカルでクリーニングする方法であって、
前記チャンバから分離された遠隔プラズマ源内でプラズマを生成させるステップであって、当該プラズマがラジカル及びイオンを含むステップ；
前記遠隔プラズマ源内で生成したイオンの大部分が前記チャンバに入るのを防止しながら前記遠隔プラズマ源から前記チャンバにラジカルを入れることにより前記チャンバをクリーニングするステップ；
クリーニング中に前記チャンバの構成要素上に生じたＤＣバイアスを検出するステップ；及び
前記検出されたＤＣバイアスを使用してクリーニングの終点を決定し、終点を決定したらクリーニングを停止するステップ；
を含む、方法。
【請求項２】
前記構成要素がガス導入システムの構成要素である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構成要素は、前記遠隔プラズマ源内で生成されたラジカルのための導管として機能する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記構成要素がシャワーヘッドである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記構成要素が、基板支持体、前記チャンバの壁の電気的に絶縁された部分、又はポンピング通路である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理装置がＰＥＣＶＤ装置である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＤＣバイアスが定常状態に達したことを検出することにより前記終点が決定される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
クリーニングがＦラジカルを使用して実施される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
遠隔プラズマ源内で生成されたプラズマがＮＦ３を前駆体として使用する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記チャンバ内に１つ又は２つ以上の誘電体膜が堆積された後に前記チャンバがクリーニングされる、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電体膜がケイ素含有誘電性材料の膜である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ケイ素含有誘電性材料が二酸化ケイ素又は窒化ケイ素である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
チャンバ；
使用時に、ラジカル及びイオンを含むプラズマを生成するように構成された遠隔プラズマ源；
コネクタであって、前記遠隔プラズマ源と前記チャンバとを分離しており、かつ、前記チャンバがラジカルによるクリーニングを受けることができるように前記遠隔プラズマ源内で生成されたイオンの大部分がチャンバに入るのを防止しながら前記ラジカルが前記チャンバに入ることを可能にするコネクタ；
クリーニング中に前記チャンバの構成要素上に生じたＤＣバイアスを検出する検出器；及び
前記検出されたＤＣバイアスを使用してクリーニングの終点を決定し、終点を決定したらクリーニングを停止するように構成されたコントローラ；
を含む、プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記コネクタが電気絶縁性である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記コネクタが複数のガス導通孔を含む、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
ＰＥＣＶＤ装置である、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニングを行うために使用されるラジカルを生成させるための遠隔プラズマ源を有するタイプのプラズマ処理装置をクリーニングする方法に関する。本発明は関連するプラズマ処理装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品の製造においては、誘電材料のＰＥＣＶＤ（プラズマ促進化学気相成長堆積）堆積が、アイソレーション及びパッシベーションの目的で必要とされる。これらのプロセスは、フロントエンドデバイスからバックエンドシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）、ビア露出（via reveal）及びインターポーザー作製に及ぶ用途で使用できる。汚染物質粒子の生成及び蓄積を防止するために、ウェハ加工作業の間にＰＥＣＶＤ処理チャンバの定期的なクリーニングが必要である。これらの汚染物質粒子は、堆積された誘電体膜の性能及び信頼性に影響を及ぼし、低いウェハ歩留まりや、早期のデバイス故障をもたらす。クリーニングには２つの方法が一般的に使用されている。これらの技術は、直接プラズマクリーニング及び遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）クリーニングである。
【０００３】
直接プラズマクリーニングは、クリーニングの目的のためにプロセスチャンバ自体の中でプラズマを生成させることを必要とする。例えば二酸化ケイ素及び窒化ケイ素などのケイ素に基づく誘電体膜の直接プラズマクリーニングは、典型的には、クリーニングプロセスをいつ止めるべきかを決定するために光学的終点信号の検出を必要とする。これは、例えばイオン化されたフッ素からの発光などの適切な発光を検出することによって、チャンバ内のプラズマ強度を監視することによって達成される。米国特許第７３５４７７８号明細書には、プラズマ発生器のＤＣバイアス電圧が監視される直接プラズマクリーニングプロセスにおける終点検出が開示されている。プラズマ発生器は直接プラズマクリーニング装置の一部であるため、チャンバ自体の中で生成されたイオン化プロセスガスを使用してクリーニングが行われる。そのため、チャンバ内でＤＣバイアス電圧を発生させることが予想される荷電粒子の濃度は比較的高い。
【０００４】
ＲＰＳクリーニングシステムは、ＰＥＣＶＤチャンバ内でプラズマを生成せず、光学的出力を生じるプラズマがチャンバ内に存在しないために、チャンバ内の光学的終点信号を検出することは不可能である。さらに、ＰＥＣＶＤプロセスチャンバ内に荷電粒子の直接的な供給源は存在せず、米国特許第７３５４７７８号で検出されるタイプのＤＣバイアス信号を生成させるために利用可能な荷電粒子の濃度が劇的に減少することが予想される。
【０００５】
対照的に、多くのＲＰＳクリーニング方法に関連する利点は、クリーニングが主としてラジカル種を使用して行われることである。クリーニングが行われるＰＥＣＶＤチャンバから遠隔プラズマ源を切り離すことにより、クリーニングプラズマによって生成された荷電種の大部分がＰＥＣＶＤチャンバに入ることが防止される。ＰＥＣＶＤチャンバにおけるイオン衝撃の結果的な低減は、チャンバ構成要素の摩耗の低減をもたらすという利点を有する。これは、メンテナンスのために、チャンバの調整作業の頻度を減少させるという結果的な利点を有する。
【０００６】
米国特許第６０７９４２６号明細書、米国特許第６５４３４５９号明細書、及び米国特許出願公開第２００６／００９０７７３号明細書には、ＲＰＳ装置のためのクリーニング終点の検出が記載されている。米国特許第６０７９４２６号明細書及び米国特許出願公開第２００６／００９０７７３号明細書には、チャンバ圧力を監視することによるクリーニング終点の検出が開示されている。米国特許第６５４３４５９号明細書には、キャパシタンスの変化を監視する遠隔マイクロ波プラズマクリーニングシステムのためのクリーニング終点を決定する方法を開示している。別の終点検出技術は、クリーニング終点の赤外線検出を使用する。測定は、プロセスチャンバの真空排気ラインの下流で行われる。この技術は、米国01844マサチューセッツ州マスーアン（Mathuen）所在のMKS Instruments,Inc.によりProcess Sense（登録商標）エンドポイントセンサーとして商品化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、その実施形態の少なくともいくつかにおいて、光学的又は赤外線検出器のような特殊な追加の検出器の使用を必要としない、ＲＰＳクリーニング装置におけるクリーニング終点を検出する改良された方法を提供する。本発明は、ＰＥＣＶＤ装置のクリーニングに特に適しているが、本発明は、他の処理装置のクリーニングと併用することもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、プラズマ処理装置のチャンバをラジカルでクリーニングする方法であって、
チャンバから分離された遠隔プラズマ源内でプラズマを生成させるステップであって、当該プラズマがラジカル及びイオンを含むステップ；
遠隔プラズマ源内で生成したイオンの大部分がチャンバに入るのを防止しながら遠隔プラズマ源からチャンバにラジカルを入れることによりチャンバをクリーニングするステップ；
クリーニング中にチャンバの構成要素上に生じたＤＣバイアスを検出するステップ；及び
検出されたＤＣバイアスを使用してクリーニングの終点を決定し、終点を決定したらクリーニングを停止するステップ；
を含む、方法が提供される。
【０００９】
疑念を避けるために、「ラジカル」という用語は、１つ又は２つ以上の不対電子を有する電荷を帯びていない反応性化学種を指すこと意図する。ラジカルは原子又は分子であってもよい。
【００１０】
非常に驚くべきことに、荷電粒子がクリーニングプロセス中にプロセスチャンバ内に生成されないけれども、測定可能で有用なＤＣバイアス信号をプロセスチャンバの構成要素上に生じさせることができることを見出した。イオン及び電子は、クリーニング中に遠隔プラズマ源内で生成される。しかし、これらの化学種は寿命が短く、それらの大部分はプロセスチャンバに到達しない。実際に、遠隔プラズマ源内で生成された電子及びイオンの実質的に全て（９５％以上）がプロセスチャンバに到達しないことが予想される。そのため、測定可能で有用なＤＣバイアス信号が、プロセスチャンバの構成要素上に生じうることは非常に驚くべきことである。ＤＣバイアス信号は、測定するのが容易であり、光学的又は赤外線検出器などの特殊な追加の検出器の使用を必要としない。さらなる利点は、クリーニングが行われるプロセスチャンバ内で検出が直接行われることである。
【００１１】
構成要素は、ガス導入システムの構成要素であることができる。当該構成要素は、遠隔プラズマ源内で生成されたラジカルのための導管（conduit）として作用することができる。一実施形態において、構成要素はシャワーヘッドである。当業者によく知られているように、シャワーヘッドは、複数の穿孔又は他の開口部を有するガス供給要素である。穿孔又は他の開口部は、ガスがプロセスチャンバ１２内に均一に導入されることを可能にする。典型的には、シャワーヘッドは、ガス入口を有する第１のプレートと、穿孔又は他の開口部を有する第２のプレートとを備える。第１及び第２のプレートは、キャビティを画定するように離間されている。
【００１２】
あるいは、構成要素は基板支持体であってもよい。基板支持体はプラテンであってもよい。あるいは、構成要素は、チャンバの壁の電気的に絶縁された部分であるか、又はポンピング通路であることができる。ポンピング通路は、チャンバの１つ又は２つ以上の壁によって画定された、ガスを排出するための導管であることができる。
【００１３】
一般的に、構成要素は、例えば金属などの導電性材料から形成される。金属はアルミニウムであることができる。
【００１４】
プラズマ処理装置は、ＰＥＣＶＤ装置であることができる。
【００１５】
終点は、ＤＣバイアスが定常状態に達したことを検出することによって判定することができる。
【００１６】
クリーニングは、Ｆ（フッ素）ラジカルを使用して実施することができる。遠隔プラズマ源内で生成されたプラズマは、前駆体としてＮＦ３を使用することができる。
【００１７】
１つ又は２つ以上の誘電体膜がチャンバ内に堆積した後にチャンバをクリーニングすることができる。誘電体膜は、ケイ素含有誘電性材料の膜であることができる。ケイ素含有誘電性材料は、二酸化ケイ素又は窒化ケイ素であることができる。
【００１８】
クリーニングは、半導体基板のプラズマ処理後に行うことができる。半導体基板は、シリコン基板であることができる。半導体基板は、例えばシリコンウェハなどの半導体ウェハであることができる。
【００１９】
クリーニングは、アイソレーション又はパッシベーションプラズマ処理ステップの後に行うことができる。
【００２０】
クリーニングは、又はインターポーザー製造プラズマ処理ステップを介して、ＴＳＶ、ビア露出又はインターポーザー作製プラズマ処置工程の後に行われてもよい。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、プラズマ処理装置であって、
チャンバ；
使用時に、ラジカル及びイオンを含むプラズマを生成するように構成された遠隔プラズマ源；
コネクタであって、遠隔プラズマ源とチャンバとを分離しており、かつ、チャンバがラジカルによるクリーニングを受けることができるように遠隔プラズマ源内で生成されたイオンの大部分がチャンバに入るのを防止しながらラジカルがチャンバに入ることを可能にするコネクタ；
クリーニング中にチャンバの構成要素上に生じたＤＣバイアスを検出する検出器；及び
検出されたＤＣバイアスを使用してクリーニングの終点を決定し、終点を決定したらクリーニングを停止するように構成されたコントローラ；
を含む、プラズマ処理装置が提供される。
【００２２】
コネクタは、電気絶縁性であることができる。コネクタは、例えばセラミックなどの誘電性材料から形成されたものであることができる。
【００２３】
コネクタは、複数のガス導通孔を備えることができる。当該ガス導通孔は、それぞれ１０ｍｍ未満、好ましくは５ｍｍ未満の直径を有することができる。このようにして、遠隔プラズマ源内で生成されたプラズマは、チャンバに到達することが実質的に防止される。
【００２４】
コネクタは、上記の複数のガス導通孔が貫通形成されたプラグを備えることができる。
【００２５】
装置は、ＰＥＣＶＤ装置であることができる。
【００２６】
遠隔プラズマ源は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源又は任意の他の適切なプラズマ源であることができる。
【００２７】
本発明は上で説明したが、本発明は、上に示した特徴又は以下の説明、図面若しくは特許請求の範囲に記載した特徴の発明的な組み合わせまで及ぶ。例えば、本発明の第１の態様に関連して記載したいかなる特徴も、本発明の第２の態様と組み合わせて開示され、逆も同じである。
【００２８】
本発明に係る方法及び装置の実施形態を、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明のプラズマ処理装置を示す図である。
【図２】図２は、１２５℃（アルミニウムシャワーヘッド）で０．６ミクロンのＴＥＯＳ膜の堆積後のクリーニング中のＤＣバイアス及びＦＴＩＲ信号を示す図である。
【図３】図３は、１２５℃（アルミニウムシャワーヘッド）で０．２ミクロンのＳｉＮ膜の堆積後のクリーニング中のＤＣバイアス及びＦＴＩＲ信号を示す。
【図４】図４は、１２５℃（陽極酸化アルミニウムシャワーヘッド）で１．０５ミクロンのＳｉＮ／０．６ミクロンのＴＥＯＳの積層体を堆積した後のクリーニング中のＤＣバイアス及びＦＴＩＲ信号を示す。
【図５】図５は、１０ウェハ繰返し精度試験（10 wafer repeatability run）の場合のチャンバクリーン時間の関数としての、陽極酸化されたアルミニウムシャワーヘッドについての（ａ）ＤＣバイアス及び（ｂ）ＦＴＩＲ信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明のＰＥＣＶＤ装置を１０で概略的に示している。ＰＥＣＶＤ装置１０は、プロセスチャンバ１２と、プロセスチャンバ１２から離間して配置された遠隔プラズマ源１４とを含むタイプのものである。遠隔プラズマ源１４は、アイソレータ１６によりプロセスチャンバ１２に接続されており、アイソレータ１６は、その中を貫通するガス供給路を有する。プロセスチャンバ１２に１又は２種以上のプロセスガスを供給するための適切なガス供給１８システム１６を含むガス導入システムが備えられる。ガス導入システムは、さらに、プロセスチャンバ１２の上部を構成するシャワーヘッド２０を含む。当業者によく知られているように、シャワーヘッドは、プロセスチャンバ１２の本体部中にガスを均一に導入することを可能にする複数の穿孔又は他の開口部を有するガス供給要素である。ガス供給システムからシャワーヘッド２０に入るガスは、穿孔又は他の開口部を通ってプロセスチャンバ１２の本体内に入る前に、シャワーヘッド２０の内部容積にガスリザーバを形成する。シャワーヘッドは、例えばアルミニウムなどの導電性金属又は他の適切な金属から形成される。プラズマ処理の間、ＲＦ（高周波）電気信号がＲＦ発生器３０によりシャワーヘッド２０に印加される。シャワーヘッド２０は、セラミックアイソレータ２２により処理チャンバ１２の残りの部分から電気的に絶縁される。プラテン２４は処理チャンバ１２内に配置される。処理されるウェハ又は他のワークピースは、プラテン２４上に据え付けられる。装置１０は、さらに、適切なポンプ（図示せず）に接続された排気フォアライン２６を備える。図１に示すように、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）監視システム２８は、フォアライン２６を通過するクリーニング副生成物を監視するために設けられる。ＦＴＩＲ監視システム２８は、本発明の性能を評価するために比較データを提供するために、図１に示す装置１０に含まれている。ＦＴＩＲ監視システム２８は、本発明の概念の一部を形成するものではなく、本発明の必須要素ではない。プロセスチャンバ１２は接点３２で接地され、プラテン２４は接点３４で接地される。装置１０は、さらに、クリーニング中にシャワーヘッド２０上に生じたＤＣバイアスを測定するための適切な検出器（図示せず）と、測定されたＤＣバイアスに基づいてクリーニング動作の終点を決定するためのコントローラ（図示せず）を含む。終点を決定したら、コントローラはクリーニング動作を終了する。コントローラは、当該技術分野でよく知られているコンピュータ又は別のマイクロプロセッサに基づく制御装置であることができる。典型的には、コントローラは、ＰＥＣＶＤ装置の他の動作も制御する。
【００３１】
遠隔プラズマ源１４は、遠隔プラズマ源ガス供給システム３６により供給される気体雰囲気中で、プラズマを生じて維持するための適切なプラズマ生成装置を含む。遠隔プラズマ源は、ＲＦ（高周波）源により給電される誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源であることができる。その代わりとして、他の形態のプラズマ発生器も考えられる。遠隔プラズマ源１４内で生成したプラズマは、イオン、電子及び中性ラジカル種を含む高エネルギーの励起粒子の混合物を含む。本発明において、プロセスチャンバ１２のクリーニングは、主に、セラミックアイソレータ１６を介してプロセスチャンバ１２に導入されたラジカルを使用して行われる。セラミックアイソレータ１６は、遠隔プラズマ源１４を処理チャンバ１２のシャワーヘッド２０から電気的に絶縁する。アイソレータ１６は、例えばドリル加工などによりセラミック中に形成された一連の比較的小さな直径の穴を含む。一実施形態において、遠隔プラズマ源１４で生成したプラズマがシャワーヘッド２０の背面に到達するのを防ぐために、アイソレータ内に直径約３ｍｍの一連の穴が形成される。遠隔プラズマ源１４において生成されたプラズマにより生成されたラジカルは、アイソレータ１６内の一連の穴を通過し、シャワーヘッド２２を通ってプロセスチャンバ１２に入る。これらのラジカルは、プロセスチャンバ１２の表面をクリーニングするために使用される。例えば、プロセスチャンバ１２内で行われる処理中に堆積した誘電膜は、ラジカルクリーニングによりチャンバ表面から除去される。プロセスチャンバ１２は、遠隔プラズマ源１４内のクリーニングプラズマから実質的に分断されているため、イオン衝撃が実質的に低減され、これは、チャンバの構成要素の摩耗の低減をもたらし、その結果、メンテナンスのためにチャンバの調整作業の頻度を減少させる。
【００３２】
クリーニングプロセス中、チャンバ１２の特定の構成要素上にＤＣバイアスが生じることが観測された。チャンバ内の誘電体膜がクリーニングされるにつれてＤＣバイアスが変化することが観測された。ＤＣバイアスは、クリーニングプロセスがいつ完了したかを示すことができることが分かった。特に、ＤＣバイアスにおけるプラトー又は他の定常状態条件は、クリーニングプロセスが完了したことを示すことができる。チャンバ内のＤＣバイアスが観測可能であり、クリーニング終点を決定するのに有用であることは、非常に驚くべきことである。特定の理論又は推測に縛られることを望まないが、チャンバ内の構成要素上で観測されるＤＣバイアスは、イオン及び電子が構成要素に到達して、構成要素に小さな正又は負の電荷を誘起することによるものと考えられる。これは、遠隔プラズマ源１４に誘導されたプラズマ中に生成された荷電イオン及び電子の比較的短い寿命と、遠隔プラズマ源１４がプロセスチャンバ１２から分断されているという事実を考慮すると、驚くべきことである。クリーニング中にシャワーヘッド２０上に誘起されたＤＣバイアスを監視することは特に都合よい。クリーニング作業の前の装置１０を設計する通常の作業の間、シャワーヘッドにＲＦ（高周波）が流れていることが理解されよう。クリーニングが開始される前にＲＦが除去され、クリーニングプロセス中、シャワーヘッド２０は電気的に浮遊している。チャンバの様々な部分での膜厚の測定から、シャワーヘッドは、除去すべき誘電体膜の最も厚い堆積物を有することが分かる。これは、プラズマ処理中にシャワーヘッド高周波が流れているためである。シャワーヘッドが清浄になると、チャンバの残りの部分も清浄であることが観察された。したがって、シャワーヘッド上のＤＣバイアスの測定は、クリーニング動作の真の終点を決定するのに特に有効な方法である。
【実施例】
【００３３】
ある範囲の誘電体膜の堆積後に、図１のＰＥＣＶＤ装置をクリーニングする実験を行った。クリーニングは、遠隔プラズマ源１４にＮＦ３を導入し、ＮＦ３分子をイオン化し解離する誘導結合プラズマを生成させることにより実施した。これにより、アニオン、カチオン及び電子とともに、いくつかが励起状態にあるフッ素フリーラジカルの生成がもたらされた。当該フッ素ラジカルを使用してプロセスチャンバ１２をクリーニングした。
【００３４】
図１に示すようなＰＥＣＶＤ装置を使用して、ある範囲の誘電体膜をシリコンウェハ上に堆積させた。所望のタイプの誘電体膜の堆積後、プロセスチャンバのクリーニングを実施した。クリーニングプロセスは、シャワーヘッド上に誘起されたＤＣバイアスと、フォアラインにおけるクリーニング副生成物から得られたＦＴＩＲ信号とを検出することによって監視した。酸化ケイ素、窒化ケイ素、並びに窒化ケイ素と酸化ケイ素の複数の層を含む膜積層体を含む一連の膜が堆積された。異なる方法、すなわちテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）及びシランを前駆体として用いる既知の技術を用いて、酸化ケイ素膜を堆積させた。１２５℃〜３５０℃の堆積温度を用いて、１００ｎｍから３．２ミクロンにおよぶ厚さを有する複数の膜を製造した。アルミニウム及び陽極酸化アルミニウムシャワーヘッドを使用した。結果を表１にまとめた。図２、図３及び図４は、多数の膜の堆積後に、クリーニング中に得られた誘起ＤＣバイアス信号１００及びＦＴＩＲ信号１０２を示す。より具体的には、図２は、アルミニウムシャワーヘッドを用いるＴＥＯＳ法を使用して、１２５℃で０．６ミクロンの二酸化ケイ素膜の堆積後のクリーニングに関する。ＤＣバイアス１００及びＦＴＩＲ  １０２の信号は両方とも、約１２０秒でプラトーであり、これはチャンバが清浄であることを示す。図３は、アルミニウムシャワーヘッドを用いて１２５℃で堆積された０．２ミクロンの窒化ケイ素膜の堆積後のクリーニングに関する。ＤＣバイアス１００及びＦＴＩＲ  １０２の信号は両方とも、約８０秒でプラトーであり、これはプロセスチャンバが清浄であることを示す。達成された定常ＤＣバイアスは、ＴＥＯＳ法を使用して堆積された二酸化ケイ素膜（図２）と比較して、よりネガティブである。図４は、陽極酸化アルミニウムシャワーヘッドを用いて１２５℃での誘電体膜積層体の堆積後のクリーニングに関する。この積層体は、ＴＥＯＳ法を使用して堆積された１．０５ミクロン厚の窒化ケイ素膜と０．６ミクロン厚の二酸化ケイ素層との複数の層を含む。ＤＣバイアス１００及びＦＴＩＲ  １０２の信号は両方とも、約１１０秒でプラトーであり、これはプロセスチャンバが清浄であることを示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
実際には、安定した稼働状態を維持するために、終点検出の繰返し精度（repeatability）が重要である。誘電体積層体の堆積後のクリーニングの間に２つのウェハを用いて１０ウェハ繰返し精度試験で実験を行った。誘電体積層体は、１２５℃で堆積された１．０５ミクロン厚の窒化ケイ素層及び０．６ミクロン厚の二酸化ケイ素層を含んでいた。二酸化ケイ素層は、ＴＥＯＳ法を使用して堆積させた。図５（ａ）は、クリーニング中に得られたＤＣバイアス信号１５０を示す。図５（ｂ）は、クリーニング中に得られたＦＴＩＲ信号１５２を示す。高い程度の繰返し精度があることが分かる。特に、上記のＤＣバイアス及びＦＴＩＲ信号は、両方とも約２４０秒で再生可能なプラトー信号である。これは、遠隔プラズマ源で生成されたラジカルを使用してクリーニング中にプロセスチャンバ構成要素上のＤＣバイアスを監視することが、クリーニング終点を検出する信頼性のある方法であることを示している。
【００３７】
表１に要約し、図２〜図５に示した結果は、シャワーヘッド上の誘起ＤＣバイアスとフォアラインＦＴＩＲ信号との間に相関があることを示している。実際に、ＦＴＩＲ信号はＤＣバイアス信号よりもわずかに遅延している。これは、異なるサンプリング方法に起因すると考えられる。「リアルタイム」でクリーニングが行われているチャンバ内で、ＤＣバイアスサンプリングが行われる。対照的に、ＦＴＩＲ監視は、フォアラインにおいてプロセスチャンバの外側のある距離で行われる。終点の前に得られた相対的に応答性の高いＤＣバイアス信号からプロセス情報を導き出すことができる。
【００３８】
クリーニング終点が得られるまでの時間は、膜厚に正比例しないことが観測された。これは、他の因子が終点までの時間の決定に部分的に関与していると考えられるため、予期しなかったことではない。関連する因子としては、膜のタイプ及び膜を堆積させるために使用されるプロセスが挙げられる。異なるプロセス及び膜のタイプがチャンバ内で異なる堆積をし、その結果、不均一なコーティングが除去される。例えば、ある窒化ケイ素プロセスは、別の窒化ケイ素堆積プロセスと比較してより厚い膜をシャワーヘッドの端部に堆積させることができる。これによって、終点までの時間が異なることになる。クリーニングプロセスの開発により、堆積された材料のエッチング速度は、中央部と比較してシャワーヘッドの端部でわずかに低いことが示された。したがって、シャワーヘッドの端部にある厚い膜は、シャワーヘッドの中央部にある厚い膜よりもクリーニングに時間がかかる。異なる膜に関連するＤＣバイアス信号は、絶対値及び全体的形状の点で互いに異なる。これは、異なる誘電特性を有する異なる膜タイプに起因し得る。これによりチャンバ全体のインピーダンスが変化し、その結果、誘起ＤＣバイアスの差が小さくなると考えられる。これに加えて、異なるプロセスがチャンバの異なる領域に誘電体膜を堆積させ、チャンバ全体のインピーダンスに小さな変化をもたらすと考えられる。チャンバインピーダンスのわずかな変化は、シャワーヘッド上の誘起ＤＣバイアスの小さな差の原因であると考えられる。
【００３９】
シャワーヘッドは、処理チャンバ内の誘起ＤＣバイアスを監視するのに特に便利な構成要素であるが、ＤＣバイアスが誘起され得るプロセスチャンバの他の構成要素を監視してもよい。例えば、ガス導入システムの他の構成要素、チャンバの壁の電気的に絶縁された部分、プラテン、又はチャンバのポンピング通路について、ＤＣバイアスを監視することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2017212445000001.pdf