(57)【要約】【課題】インシチュでのチャンバ洗浄方法を提供する。【解決手段】インシチュでのチャンバ洗浄方法は、ガス分布部材を有するチャンバ内で行われ、ガス分布部材は複数の開口部を備えている。洗浄ガス流は、これらの開口部の一部を介してチャンバに供給され、その間、残りの開口部を介しては洗浄ガス流は供給されない。洗浄ガス流はイオン化され、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インシチュでのチャンバ洗浄方法であり、
複数の開口部を備えたガス分布部材を有するチャンバ内で、これらの開口部の一部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、残りの開口部を介しては洗浄ガスを供給せず、
洗浄ガス流をイオン化し、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄することを含む洗浄方法。
【請求項２】
洗浄ガスが酸素を含む請求項１記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項３】
洗浄ガスが、酸素、窒素、水素、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＨＢｒ、Ｈ２Ｏ又はＣＨ３ＯＨの少なくとも１つを含む請求項１記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項４】
開口部がＣ形状スリットである請求項１記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項５】
ガス分配部材が噴射ノズル又はシャワーヘッドである請求項１記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項６】
インシチュでのチャンバ洗浄方法であり、
複数の開口部を備えたガス分布部材を有するチャンバ内で、第１グループ開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、残りの第２グループ開口部を介しては洗浄ガスを供給せず、
第２グループ開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、第１グループ開口部には洗浄ガスを流さず、
洗浄ガス流をイオン化し、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄することを含む洗浄方法。
【請求項７】
開口部がＣ形状スリット、噴射ノズル、又はシャワーヘッドである請求項６記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項８】
洗浄ガスが酸素を含む請求項６記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項９】
洗浄ガスが、窒素、水素、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＨＢｒ、Ｈ２Ｏ又はＣＨ３ＯＨの少なくとも１つを含む請求項６記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項１０】
ガス分布部材が円形領域を備え、第１グループ開口部が中央円形ゾーン内に配置され、第２グループ開口部が、中央円形ゾーンを取り囲む外側ゾーン内に配置される請求項６記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項１１】
洗浄ガス流が、高周波電力によってイオン化される請求項６記載のインシチュでのチャンバ洗浄方法。
【請求項１２】
半導体処理方法であり、
チャンバ内で、処理ガス流を導入するための、複数の開口部を備えたチャンバ内のガス分布部材を用いて半導体ウェハを連続的に処理し、
既定の数の半導体ウェハを処理した後にインシチュでのチャンバ洗浄を行うことを含み、前記洗浄は洗浄ガスを導入するためのガス分布部材を用いることを含み、
インシチュでのチャンバ洗浄は、
（ａ）第１グループ開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、残りの第２グループ開口部を介しては洗浄ガスを供給せず、
（ｂ）第２グループ開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、第１グループ開口部を介しては洗浄ガスを供給しないことを含み、洗浄ガスは、酸素、窒素、水素、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＨＢｒ、Ｈ２Ｏ又はＣＨ３ＯＨの少なくとも１つを含み、
（ｃ）洗浄ガス流のそれぞれをイオン化し、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄することを更に含む半導体処理方法。
【請求項１３】
インシチュでのチャンバ洗浄が、全開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給することを更に含む請求項１２記載の半導体処理方法。
【請求項１４】
洗浄ガスが酸素を含む請求項１３記載の半導体処理方法。
【請求項１５】
開口部がガス分布部材に形成され、ガス分布部材が円形領域を備え、第１グループ開口部が中央円形ゾーン内に配置され、第２グループ開口部が中央円形ゾーンを取り巻く外側ゾーン内に配置される請求項１２記載の半導体処理。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、洗浄方法に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、半導体製造チャンバのためのインシチュ（in-situ、同一プロセス内での）での洗浄方法に関する。
【背景】
【０００２】
現代の半導体デバイスの製造における主要工程は、ガスの化学反応による、半導体基板上での薄膜の形成とエッチングである。薄膜の形成とエッチングのどの製造工程を行うにしても、チャンバ内における粒子汚染は、ほぼ不可避である。
【０００３】
チャンバ内における粒子汚染は、典型的には、誘導又は容量結合プラズマに励起される洗浄ガスを用いて、定期的にチャンバを洗浄することで制御される。洗浄ガスは、前駆体ガス及びチャンバ構成部品上に形成された堆積材料に対しての洗浄ガスの結合能に基づいて選択されるが、これはチャンバから排出可能な安定した揮発性生成物を形成させることで処理環境を洗浄するためである。
【０００４】
プラズマリアクタ内の大半の汚染物質の低減については、インシチュでのチャンバ洗浄が開発されてきたが、環境によっては汚染物質が依然として所望のレベルより高く観測される。従って、プラズマリアクタ内の汚染物質を更に低減するための、改善された、慣用のインシチュでのチャンバ洗浄方法が求められている。
【概要】
【０００５】
本発明の一実施形態において、インシチュでのチャンバ洗浄方法は、ガス分布部材を有するチャンバ内で行われ、ガス分布部材は、複数の開口部を備えている。洗浄ガス流は、これらの開口部の一部を介してチャンバに供給され、その間、より少ない量の洗浄ガス流が、残りの開口部を介して供給される。洗浄ガス流はイオン化され、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄する。
【０００６】
別の実施形態において、インシチュでのチャンバ洗浄方法は、ガス分布部材を有するチャンバ内で行われ、ガス分布部材は、複数の開口部を備えている。第１グループ開口部を介して洗浄ガス流をチャンバに供給し、その間、残りの第２グループ開口部を介して洗浄ガス流を供給しないことで、第１グループ開口部を少なくとも部分的に洗浄する。第１グループ開口部が少なくとも部分的に洗浄された後、洗浄ガス流を第２グループ開口部を介してチャンバに供給し、その間、第１グループ開口部を介しては洗浄ガスを供給しないことで、第２グループ開口部を少なくとも部分的に洗浄する。洗浄ガス流はイオン化され、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いてチャンバを洗浄する。
【０００７】
更に別の実施形態において、半導体処理方法を提供する。半導体ウェハをチャンバ内で連続的に処理し、チャンバ内のガス分布部材を用いて処理ガス流を導入し、ガス分布部材は複数の開口部を備えている。インシチュでのチャンバ洗浄は、既定の数の半導体ウェハを処理した後に、洗浄ガスを導入するためのガス分布部材を用いて行う。洗浄ガスは、洗浄ガスが第１グループ開口部を通ってチャンバに流れる時、残りの第２グループ開口部には洗浄ガスが流れないよう導入される。また、洗浄ガスが第２グループ開口部を通ってチャンバに流れる時、第１グループ開口部を通る洗浄ガス流はない。洗浄ガス流はイオン化され、イオン化された洗浄ガスラジカルを用いて、チャンバを洗浄する。
【詳細な説明】
【０００８】
本願に記載されるような実施形態は、概して、改善されたインシチュでのチャンバ洗浄方法についてのものである。本発明の実施形態を用いて、例えば、プラズマ処理チャンバを洗浄することができる。
【０００９】
図１は、本願の実施形態に記載されるようなガス分布部材の底面図である。この実施形態の処理チャンバは、プラズマ発生ＲＦ電力（図面に図示せず）とガス分布部材１００を備えており、円形の底部領域を有している。中央円形ゾーン１０２ａと、中央円形ゾーン１０２ａを取り巻く外側ゾーン１０２ｂは、ガス分布部材１００の円形底面領域上にある。中央円形ゾーン１０２ａ及び外側ゾーン１０２ｂの双方には、ガス流開口部１０３（例えば、円形Ｃ形状スリット又はその他の適した形状）が全面に形成されている。処理ガス又は洗浄ガスは、ガス分布部材１００を介して（その開口部１０３を介して）処理チャンバに導入される（図３と図４に図示）。ガス分布部材１００は、噴射ノズル又はシャワーヘッドであってよい。プラズマ発生ＲＦ電力により、処理ガス又は洗浄ガスはイオン化され、これらのイオン化されたガス（プラズマとも称される）はその望ましい機能、例えば薄膜のエッチング又は汚染物質若しくは粒子の洗浄を行うことができる。
【００１０】
モニターされたエッチング処理において、半導体ウェハは、チャンバ及びガス分布部材内で連続的に処理される（例えば、エッチングされる）。一実施形態において、チャンバ内部のガス分布部材１００を用いて、処理ガス流を導入する。現行のやり方では、既定の数の半導体ウェハを処理した後に、ガス分布部材１００を用いて慣用のチャンバ洗浄処理を行っており、洗浄ガスは全てのガス流開口部１０３を介して処理チャンバ導入される（図２）。このような慣用の洗浄処理では、ガス開口部の周辺に汚染物質が残る。開口部１０３の直近周囲の粒子又は汚染物質１１４が適切に洗浄されないのは、開口部１０３を通る洗浄ガス流によって開口部１０３の直近周囲に高圧ゾーン１３０が形成され、この高圧ゾーンが、洗浄プラズマがこのような粒子又は汚染物質１１４に効果的に到達し、攻撃し、それを除去することを阻むからであると信じられている。
【００１１】
図３及び図４は、本願の実施形態に記載されるような流れ開口部１０３の洗浄に連続的に使用される機構をそれぞれ図示している。本願に記載の実施形態は、直近領域を洗浄するための、図３及び図４に図示されるような連続機構を採用している。
【００１２】
一実施形態において、図３に図示されるように、流量比制御装置１０８の制御下で、洗浄ガス流は中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３を介して導入され、その間、外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３を介してはガス流が供給されない。任意で、若干のガス流を外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３を介して供給してもよく、その流量は、中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３を介して供給される流量より少ない。少ない方の流量は、通常、開口部１０３の下流側に存在する高圧領域の面積が十分に低減され、開口部１０３の周囲の領域がより効率的に洗浄されるように選択される。中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３を介してチャンバ１０４に導入された洗浄ガスは、次に、高周波電力でイオン化される。外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３を介してはガスが導入されないため、外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３の直近周囲は高圧とならない。一実施形態において、イオン化されたガスラジカルは、外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３の直近周囲の粒子又は汚染物質を攻撃し、除去する。
【００１３】
同様に、図４に図示されるように、一実施形態において、流量比制御装置１０８の制御下で、洗浄ガス流は外側ゾーン１０２ｂの開口部１０３を介して導入され、その間、中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３を介してはガス流は供給されない。チャンバ１０４に導入された洗浄ガス流は、次に、高周波電力によってイオン化される。中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３を介してガス流が導入されないことから、中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３の直近周囲は高圧とならない。一実施形態において、イオン化されたガスラジカルは、中央円形ゾーン１０２ａの開口部１０３の直近周囲の粒子又は汚染物質を攻撃し、除去する。
【００１４】
図３及び図４に図示されるような洗浄機構は、開口部１０３の直近周囲の粒子又は汚染物質を効果的に洗浄するために設置される。一実施形態において、半導体ウェハは、チャンバ内で連続的にエッチングされ、ガス分布部材１００を用いて、処理ガス及び洗浄ガスが導入される。本発明の実施形態によるインシチュでの洗浄方法は、既定の半導体ウェハを処理した後に（例えば、連続的に処理されるウェハ毎）、図３及び図４に図示されるような洗浄機構を用いて行われる。本発明の実施形態では、チャンバ１０４内のステージ１０６上でエッチングされたウェハ等の、処理された半導体ウェハ上で見られる粒子の塊又は汚染物質の測定値は、所望のレベルより低い。本発明の実施形態に従って開口部の直近周囲の高圧を取り除くことで、洗浄プラズマによりガス分布部材から汚染物質を除去することが更に可能となる。
【００１５】
一実施形態において、酸素ガスを用いて、ガス分布部材１００の底部領域上に堆積された炭素系高分子残留物を洗浄する。他のガス、例えばＮＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃｌ２又はＨＢｒを用いて、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ等の無機残留物を洗浄することもできる。他のガス、例えばＮ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、ＣＨ３ＯＨを用いて、炭素系高分子残留物を洗浄することもできる。
【００１６】
図５は、本願の実施形態に記載されるようなインシチュでのチャンバ洗浄方法４００のフローチャートである。図３及び図４に図示されるように、洗浄ガス流は、外側ゾーン１０２ｂのガス開口部を介して導入され、その間、中央円形ゾーン１０２ａのガス開口部を介してはガス流が供給されない。当然のことながら、洗浄機構は、ガス開口部の周囲に堆積された残留物を洗浄するための中央ゾーン１０２ａ又は外側ゾーン１０２ｂの形状において限定されない。ブロック４０２に記載されるように、洗浄ガス流は、ガス分布部材の第１グループ開口部を介してチャンバに供給され、その間、ガス分布部材の残りの第２グループ開口部を介して洗浄ガス流は供給されない。ブロック４０４に記載されるように、洗浄ガス流は、ガス分布部材の第２グループ開口部を介してチャンバに供給され、その間、ガス分布部材の第１グループ開口部を介して洗浄ガス流は供給されない。ブロック４０２又はブロック４０４のいずれか一方を、もう一方より先に行うことができる。導入された洗浄ガスはイオン化され、洗浄ガスラジカルが産生される（ブロック４０６）。一実施形態において、ブロック４０６の処理は、洗浄ガス流がチャンバに導入された後すぐに実行される。一実施形態において、イオン化された洗浄ガスラジカルにより、開口部の周囲に堆積された残留物が洗浄される。
【００１７】
図６は、本願の実施形態に記載されるようなインシチュでのチャンバ洗浄方法の別のフローチャートである。洗浄方法４００は、方法４００に記載の洗浄処理の実行に先立って全開口部を介して洗浄ガスを導入及びイオン化することで、洗浄方法６００として更に最適化することができる。図示されるようにブロック６０２において、洗浄ガスを全開口部を介してチャンバに流す。ブロック６０３で、導入した洗浄ガスをイオン化し、チャンバを洗浄する。ブロック６０２及び６０３での洗浄ガスの添加は、洗浄方法４００を行う前に追加することができ、又、ガス開口部の内部若しくはその周囲又はチャンバ内部のバルク汚染物質を洗浄するために用いることができ、ブロック６０４又はブロック６０６で加えるガス注入圧力より大きいガス圧を加えることを伴う。ブロック６０４に記載されるように、洗浄ガス流は、ガス分布部材の第１グループ開口部を介して供給され、その間、ガス分布部材の残りの第２グループ開口部を介して洗浄ガス流は供給されない。洗浄ガスは、ブロック６０５でイオン化されて、チャンバを洗浄する。ブロック６０６に記載されるように、洗浄ガス流は、ガス分布部材の第２グループ開口部を介してチャンバに供給され、その間、ガス分布部材の第１グループ開口部を介しては洗浄ガス流が供給されない。洗浄ガスは、ブロック６０８でイオン化されて、チャンバを洗浄する。ブロック６０４又はブロック６０６のいずれか一方を、もう一方の前に行うことができる。
【００１８】
ブロック６０２及び６０３に記載されるような、全開口部を介しての洗浄ガスの導入は、ブロック６０４及び６０６に記載されるような第１グループ開口部だけを介しての洗浄ガスの導入又は第２グループ開口部だけを介しての洗浄ガスの導入の前、後、又はその間に行うことができる。一実施形態において、ブロック６０２は、ブロック６０４及びブロック６０６の前に１回、及びブロック６０４及びブロック６０６の後にもう１回行うことができる。別の実施形態において、ブロック６０２は、ブロック６０２は、ブロック６０４及びブロック６０６の前に１回、及びブロック６０４及びブロック６０６の間にもう１回行うことができる。別のケースにおいては、ブロック６０２は、実需に応じてブロック６０４及びブロック６０６と共に行うことができ、これらのブロックを実行するためのシーケンス順序又はその時間は、実需に応じて変更することもできる。
【００１９】
上記の実施形態に従って、改善されたインシチュでのチャンバ洗浄方法により、処理チャンバ内のその他の領域のみならず、ガス分布部材のガス開口部の直近周囲の粒子又は汚染物質を洗浄するための効果的な方法が得られる。上記の実施形態の全てにおいて、主要洗浄ガス流が第１グループ開口部を介して供給される時、第２グループ開口部を介しては若干のガス流が供給され、第２グループ開口部を介しての流量は、第１グループ開口部を介しての流量よりも低いため、第２グループ開口部の下流側に存在する高圧領域の面積は十分に低減され、第２グループ開口部は、第２グループ開口部の下流側の低圧により、第１グループ開口部より優先的に洗浄されると考えられる。
【００２０】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更なる実施形態を創作することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明の上述した構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照して行われ、それらは添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も認め得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
【図１】本願の実施形態に記載されるようなガス分布部材の底面図である。
【図２】従来の洗浄方法では、ガス開口部周辺の汚染物質が適切に洗浄されないことを示す図である。
【図３】〜
【図４】本願の実施形態に記載されるようなガス開口部を洗浄するための機構を示す図である。
【図５】本願の実施形態に記載されるようなインシチュでのチャンバ洗浄方法のフローチャートである。
【図６】本願の実施形態に記載されるようなインシチュでのチャンバ洗浄方法の別のフローチャートである。
【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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【図６】
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【外国語明細書】
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