(57)【要約】  本明細書で開示される実施形態は、一般に、プラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、処理チャンバ、チャンバシーズニングシステム、および遠隔プラズマ洗浄システムを含む。処理チャンバは、処理領域とプラズマ領域を画定するチャンバ本体を有する。チャンバシーズニングシステムは、処理チャンバに結合されている。チャンバシーズニングシステムは、処理領域とプラズマ領域をシーズニングするように構成されている。遠隔プラズマ洗浄システムは、処理チャンバと連通している。遠隔プラズマ洗浄システムは、処理領域とプラズマ領域を洗浄するように構成されている。【選択図】図１
2020507929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理領域およびプラズマ領域を画定するチャンバ本体を有する処理チャンバと、
前記処理チャンバに結合されたチャンバシーズニングシステムであって、前記処理領域および前記プラズマ領域をシーズニングするように構成されたチャンバシーズニングシステムと、
前記処理チャンバと連通する遠隔プラズマ洗浄システムであって、前記処理領域および前記プラズマ領域を洗浄するように構成された遠隔プラズマ洗浄システムと、
を備えるプラズマ処理システム。
【請求項２】
前記処理チャンバが、
フェースプレートおよびイオンブロッカプレートであって、それらの間に前記プラズマ領域を画定し、ＲＦ電源に接続するように構成されているフェースプレートおよびイオンブロッカプレートと、
前記フェースプレートを前記イオンブロッカプレートから電子的に絶縁するスペーサと、
を備える、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項３】
六角形パターンに配置された複数の開孔が形成されたディスク形状の本体と、
前記イオンブロッカプレートの下に配置されたデュアルチャネルシャワーヘッドであって、前記デュアルチャネルシャワーヘッドが、それを貫通して形成された複数の開口部を備え、前記複数の開口部が、前記イオンブロッカプレートの前記六角形パターンからオフセットされたパターンで配置されている、デュアルチャネルシャワーヘッドと、
をさらに備える、請求項２に記載のプラズマ処理システム。
【請求項４】
前記デュアルチャネルシャワーヘッドが、
前記デュアルチャネルシャワーヘッドに形成された１つ以上のガス通路と、
前記デュアルチャネルシャワーヘッドに形成された第２の複数の開口部であって、前記第２の複数の開口部の各々が、前記１つ以上のガス通路に流体的に結合されている、第２の複数の開口部と、
をさらに備える、請求項３に記載のプラズマ処理システム。
【請求項５】
前記チャンバシーズニングシステムが、
前記チャンバ本体の上部マニホールドに結合された第１のバルブであって、開位置と閉位置との間で設定可能である第１のバルブと、
前記処理領域と流体連通する第２のバルブと、
を備える、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項６】
前記遠隔プラズマ洗浄システムが、
遠隔プラズマ発生器と、
前記遠隔プラズマ発生器に結合された上部分割マニホールドと、
を備え、前記上部分割マニホールドが、
前記上部分割マニホールドを前記処理チャンバの上部マニホールドに結合する第１のバルブであって、開状態と閉状態との間で設定可能である第１のバルブを備える、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項７】
第２の処理領域および第２のプラズマ領域を画定するチャンバ本体を有する第２の処理チャンバであって、前記チャンバシーズニングシステムが、前記第２の処理チャンバに結合されていて、前記第２の処理領域および前記第２のプラズマ領域をシーズニングするように構成されており、前記遠隔プラズマ洗浄システムが、前記第２の処理チャンバと連通していて、前記第２の処理領域および前記第２のプラズマ領域を洗浄するように構成されている、第２の処理チャンバを、さらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項８】
処理チャンバをシーズニングする方法であって、
前記処理チャンバ内でプラズマを生成することを含む、前記処理チャンバの第１の領域をシーズニングすることと、
前記第１の領域をシーズニングすることに続いて実行される、前記処理チャンバの第２の領域をシーズニングすることと、
を含む方法。
【請求項９】
前記処理チャンバの前記第１の領域をシーズニングすることが、
チャンバシーズニングシステムと前記処理チャンバとの間の第１のバルブであって、前記チャンバシーズニングシステムから前記処理チャンバの前記第１の領域へのシーズニングガスの流れを制御する第１のバルブを開くことと、
前記チャンバシーズニングシステムと前記処理チャンバとの間の第２のバルブであって、前記チャンバシーズニングシステムから前記処理チャンバの前記第２の領域への前記シーズニングガスの流れを制御する第２のバルブを閉じることにより、流れを止めることと、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の領域をシーズニングすることに続いて実行される、前記処理チャンバの第２の領域をシーズニングすることが、
チャンバシーズニングシステムと前記処理チャンバとの間の第２のバルブであって、前記チャンバシーズニングシステムから前記処理チャンバの前記第２の領域への前記シーズニングガスの流れを制御する第２のバルブを開くことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の領域をシーズニングすることに続いて実行される、前記処理チャンバの第２の領域をシーズニングすることが、
チャンバシーズニングシステムと前記処理チャンバとの間の第１のバルブであって、前記チャンバシーズニングシステムから前記処理チャンバの前記第１の領域への前記シーズニングガスの流れを制御する第１のバルブを閉じることにより、流れを止めることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理チャンバの前記第１の領域が、前記処理チャンバのフェースプレートと選択的調節装置との間に画定されたプラズマ領域であり、前記処理チャンバの前記第２の領域が、前記処理チャンバのシャワーヘッドとペデスタルとの間に画定された処理領域である、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
基板を処理する方法であって、
基板処理チャンバ内のイオンブロッカとフェースプレートとの間に画定されたプラズマ領域内に導電結合プラズマを生成することと、
ラジカルが前記イオンブロッカを通過して前記基板の上の処理領域に入ることができるようにしながら、前記導電結合プラズマ内のイオンをフィルタリングすることと、
前駆体ガスと前記プラズマの前記ラジカルが前記処理領域内で反応するように、シャワーヘッドを通して前記前駆体ガスを前記処理領域に流すことと、
を含む方法。
【請求項１４】
基板処理チャンバ内のイオンブロッカとフェースプレートとの間に画定されたプラズマ領域内に導電結合プラズマを生成することが、
ＲＦ電力を前記イオンブロッカおよび前記フェースプレートに印加して、前記プラズマ領域内の反応ガスに印加することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応ガスが、酸素系ガスであり、
前記前駆体ガスが、シリコン系ガスである、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００２］本明細書で説明する実施態様は、一般に、基板処理装置に関し、より具体的には、改良されたプラズマ化学気相堆積チャンバに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００４］半導体処理には、基板上に微細な集積回路を作製できる、様々な化学的および物理的プロセスが含まれる。集積回路を構成する材料層は、化学気相堆積、物理気相堆積、エピタキシャル成長などによって形成される。材料層のいくつかは、フォトレジストマスクおよび湿式または乾式エッチング技術を使用してパターニングされる。集積回路を形成するために利用される基板は、シリコン、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、ガラス、または他の適切な材料であり得る。
【０００３】
［０００５］集積回路の製造では、様々な材料層の堆積またはエッチングにプラズマプロセスがよく使用される。プラズマ処理は、熱処理と比べて多くの利点を提供する。例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）は、類似の熱プロセスで達成できるよりも低い温度で且つより高い堆積速度で堆積プロセスを実行することを可能にする。したがって、ＰＥＣＶＤは、超大規模または超々大規模集積回路（ＶＬＳＩまたはＵＬＳＩ）デバイスの製造など、厳しいサーマルバジェットを持つ集積回路の製造に有利である。
【０００４】
［０００６］従来のＰＥＣＶＤ構成では、遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）発生器を使用して、チャンバの外側からラジカルを生成する。ＲＰＳ発生器で形成されたラジカルは、その後、基板上に供給され、分配されるプラズマである。ただし、ＲＰＳ発生器から基板上の領域までの長い送達経路のため、再結合率が高く、チャンバ間のばらつきが生じる。
【０００５】
［０００７］したがって、改良されたＰＥＣＶＤチャンバが必要である。
【発明の概要】
【０００６】
［０００８］本明細書で開示される実施態様は、一般に、プラズマ処理システムに関する。プラズマ処理システムは、処理チャンバ、チャンバシーズニングシステム、および遠隔プラズマ洗浄システムを含む。処理チャンバは、処理領域とプラズマ領域を画定するチャンバ本体を有する。チャンバシーズニングシステムは、処理チャンバに結合されている。チャンバシーズニングシステムは、処理領域とプラズマ領域をシーズニングするように構成されている。遠隔プラズマ洗浄システムは、処理チャンバと連通している。遠隔プラズマ洗浄システムは、処理領域とプラズマ領域を洗浄するように構成されている。
【０００７】
［０００９］別の実施態様では、処理チャンバをシーズニングする方法が、本明細書に開示されている。処理チャンバの第１の領域が、シーズニングされる。プラズマが、処理チャンバ内で生成される。処理チャンバの第２の領域が、シーズニングされる。
【０００８】
［００１０］別の実施態様では、処理システムを洗浄する方法が、本明細書に開示されている。プラズマが、遠隔プラズマシステム内で生成される。プラズマは、遠隔プラズマシステムの上部分割マニホールドに向けられる。処理チャンバの第１の領域が、洗浄される。処理チャンバの第２の領域が、処理チャンバの第１の領域の洗浄に続いて洗浄される。プラズマは、遠隔プラズマシステムの上部分割マニホールドから下部分割マニホールドに向けられる。
【０００９】
［００１１］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、それらのいくつかが、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施態様のみを示し、したがって本開示の範囲を限定すると見なされるべきではなく、本開示は他の同等に有効な実施形態を認め得ることに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施態様による、プラズマシステムの概略断面図である。
【図２】一実施態様による、図１のプラズマシステムの選択的調節装置の部分上面図である。
【図３】一実施態様による、図１のプラズマシステムのシャワーヘッドの部分底面図である。
【図４】一実施態様による、チャンバシーズニングシステムを有する図１の処理システムの簡略図である。
【図５】図１のプラズマシステムなどの処理チャンバをシーズニングする方法を示すフロー図である。
【図６】一実施態様による、遠隔プラズマシステムを有する図１の処理システムの簡略図である。
【図７】図１の処理システムなどの処理チャンバを洗浄する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［００１９］明快にするために、適用可能な場合には、図の間で共通する同一の要素を示すために、同一の参照番号が使用されている。さらに、一つの実施形態の要素は、本明細書で説明される他の実施態様での利用のために有利に適合され得る。
【００１２】
［００２０］図１は、処理システム１００の概略断面図である。プラズマシステム１００は、一般に、側壁１０４、底壁１０６、および共有内部側壁１０８を有するチャンバ本体１０２を含む。共有内部側壁１０８、側壁１０４、および底壁１０６は、一対の処理チャンバ１１０Ａおよび１１０Ｂを画定する。チャンバ１１０Ａの詳細は、本明細書で詳細に説明される。処理チャンバ１１０Ｂは、図４および図６に示されている。処理チャンバ１１０Ｂは、処理チャンバ１１０Ａと実質的に同様であり、明快さのため、その説明は省略されている。真空ポンプ１１２が、処理チャンバ１１０Ａ、１１０Ｂに結合されている。
【００１３】
［００２１］処理チャンバ１１０Ａは、その中に配置されたペデスタル１１４を含むことができる。ペデスタル１１４は、処理システム１００の底壁１０６に形成されたそれぞれの通路１１６を通って延びることができる。ペデスタル１１４は、基板受け面１１５を含む。基板受け面１１５は、処理中に基板１０１を支持するように構成される。各ペデスタル１１４は、ペデスタル１１４の本体を通って配置された基板リフトピン（図示せず）を含むことができる。基板リフトピンは、基板１０１をペデスタル１１４から選択的に離間させて、基板を処理チャンバ１１０Ａに出し入れするために利用されるロボット（図示せず）を用いた基板１０１の交換を容易にする。
【００１４】
［００２２］処理チャンバ１１０Ａは、上部マニホールド１１８をさらに含む。上部マニホールド１１８は、チャンバ本体１０２の上部に結合されてもよい。上部マニホールド１１８は、１つ以上のガス通路１２２が形成されたガスボックス１２０を含む。ガスボックス１２０は、１つ以上のガス源１２４に結合されている。１つ以上のガス源１２４は、処理中に処理チャンバ１１０Ａに１種以上のプロセスガスを供給することができる。
【００１５】
［００２３］処理システム１００は、フェースプレート１２６、イオンブロッカプレート１２８、およびフェースプレート１２６をイオンブロッカプレート１２８から分離するスペーサ１３０を、さらに含む。いくつかの実施態様では、処理システム１００は、フェースプレート１２６とガスボックス１２０との間に配置されたブロッカプレート１２５を、さらに含むことができる。ガスボックス１２０の下に配置されたブロッカプレート１２５は、それらの間に第１のプレナム１３２を形成する。第１のプレナム１３２は、１つ以上のガス通路１２２から１種以上のプロセスガスを受け取るように構成される。ガスは、第１のプレナム１３２からブロッカプレート１２５を通過して、そこに形成された１つ以上の開口部１３４を通って、流れることができる。１つ以上の開口部１３４は、ブロッカプレート１２５の上側からブロッカプレート１２５の下側へのガスの通過を可能にするように構成される。
【００１６】
［００２４］フェースプレート１２６は、ブロッカプレート１２５の下に配置され、それらの間に第２のプレナム１３６を画定する。ブロッカプレート１２５の１つ以上の開口部１３４は、第２のプレナム１３６と流体連通している。プロセスガスは、１つ以上の開口部１３４を通ってブロッカプレート１２５を通過して、第２のプレナム１３６に流れ込む。第２のプレナム１３６から、プロセスガスは、フェースプレート１２６を、そこに形成された１つ以上の開口部１３８を通って、通過することができる。
【００１７】
［００２５］イオンブロッカプレート１２８は、フェースプレート１２６の下に配置されている。スペーサ１３０は、イオンブロッカプレート１２８をフェースプレート１２６から分離して、プラズマ領域１１１を形成する。スペーサ１３０は、イオンブロッカプレート１２８に対してフェースプレート１２６に交流（ＡＣ）電位を印加することを可能にする絶縁リングであってもよい。スペーサ１３０は、フェースプレート１２６とイオンブロッカプレート１２８との間に配置されて、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）がプラズマ領域１１１に形成されることを可能にすることができる。第３のプレナム１４０が、フェースプレート１２６とイオンブロッカプレート１２８との間に画定される。第３のプレナム１４０は、１つ以上の開口部１３８を通って第２のプレナム１３６からガスを受け取るように構成される。
【００１８】
［００２６］フェースプレート１２６およびイオンブロッカプレート１２８は、ＲＦの２つの電極として機能し、スペーサ１３０は、アイソレータとして機能する。プラズマ領域１１１は、２つの電極（すなわち、フェースプレート１２６、イオンブロッカプレート１２８）間の空洞に形成される。ガスは、プラズマ領域１１１で解離する。フェースプレート１２６に形成された１つ以上の開口部１３８は、ガスがプラズマ領域１１１に入ることを可能にする。
【００１９】
［００２７］イオンブロッカプレート１２８は、イオンブロッカプレート１２８を貫通して形成された複数の開孔を含んでもよい。複数の開孔は、イオンブロッカプレート１２８を通過するイオン荷電種の移動を抑制しながら、非荷電中性またはラジカル種がイオンブロッカプレート１２８を通過して処理領域１３１に入ることを可能にするように、構成される。
【００２０】
［００２８］処理システム１００は、イオンブロッカプレート１２８の下に配置されたシャワーヘッド１４４を、さらに含むことができる。シャワーヘッド１４４は、ペデスタル１１４とシャワーヘッド１４４との間の処理領域１３１の上部境界を画定する。図１に示される実施形態では、シャワーヘッド１４４は、デュアルチャネルシャワーヘッドであってもよい。シャワーヘッド１４４は、第１の複数の開口部１４６、第２の複数の開口部１４８、およびその中に形成された１つ以上のガス通路１５０を含む。第１の複数の開口部１４６は、イオンブロッカプレート１２８に形成された１つ以上の開孔と流体連通している。第１の複数の開口部１４６は、プラズマ領域１１１に形成されたプラズマ中のラジカルがシャワーヘッド１４４を通って基板処理領域１３１に移動することを可能にする。１つ以上のガス通路１５０は、ガス源１２４からガスを受け取るように構成されている。例えば、１つ以上のガス通路１５０は、ガス源１２４から前駆体ガスを受け取るように構成されている。
【００２１】
［００２９］第２の複数の開口部１４８は、１つ以上のガス通路１５０と処理領域１３１との間の流体連通を提供するように、シャワーヘッド１４４に形成される。したがって、プラズマ領域１１１を出て、第１の複数の開口部１４６を通って処理領域１３１に入るラジカルは、第２の複数の開口部１４８を通って１つ以上のガス通路１５０によって供給される前駆体ガスと混合し、反応することができる。この構成は、前駆体と反応ガスが一緒にプラズマ領域１１１に入り、そこで反応するのではないという点で、既存のＰＥＣＶＤチャンバとは異なる。むしろ、シャワーヘッド１４４はイオンブロッカプレート１２８の下に配置されているため、前駆体は、先ずプラズマ領域１１１を出て、その後シャワーヘッド１４４に入る。したがって、前駆体とラジカルとの間の混合および反応は、プラズマ領域１１１の外側である。そのようなものとして、間接的な容量結合プラズマと、後で導入される前駆体との組み合わせは、より良いギャップフィルと、より広い膜流動性ウィンドウを提供する。
【００２２】
［００３０］図２は、一実施形態による、イオンブロッカプレート１２８の部分上面図を示す。イオンブロッカプレート１２８は、上面２０２、底面２０４、および外縁部２０６を有するディスク形状の本体２００を含む。上面２０２は、フェースプレート１２６に面しており、底面２０４は、シャワーヘッド１４４に面している。イオンブロッカプレート１２８は、その中に形成された１つ以上の開孔２０７を含む。１つ以上の開孔２０７は、ガスがイオンブロッカプレート１２８の上面２０２から底面２０４に通過することを可能にする。一実施態様において、１つ以上の開孔２０７は、パターン２０８で配置される。例えば、開孔２０７は、六角形パターンで配置されてもよい。
【００２３】
［００３１］図３は、一実施態様による、シャワーヘッド１４４の部分底面図を示している。図３では、シャワーヘッド１４４は、図１および図２のイオンブロッカプレート１２８の下に配置されている。図１に関して説明したように、シャワーヘッド１４４は、第１の複数の開口部１４６と第２の複数の開口部１４８を含む。第１および第２の複数の開口部１４６、１４８は、パターン３０２で配置されている。例えば、第１および第２の複数の開口部１４６、１４８は、六角形パターンで配置されている。第１および第２の複数の開口部１４６、１４８は、イオンブロッカプレート１２８に形成された１つ以上の開孔２０７からオフセットされるように、配置されている。オフセット配置は、直接的なプラズマ形成を最小限に抑え、イオン密度を最小限に抑えるのに役立ち、どちらも、アーク放電や基板の以前の層の損傷をもたらす可能性がある。さらに、オフセット配置は、ラジカルを保持し、基板１０１の膜均一性を高めるのに役立つ。
【００２４】
［００３２］動作中、プロセスガスをプラズマ領域１１１に供給することができる。例えば、プロセスガスは、酸素系ガスであってもよい。プラズマ領域１１１にプラズマが形成されるように、イオンブロッカプレート１２８およびフェースプレート１２６にＲＦを印加することができる。一般に、生成されたプラズマは、ラジカル（中性）、イオン、電子という３つのタイプの種を含むことができる。プラズマ領域内のラジカルは、プラズマ領域１１１からイオンブロッカ１２８を通って移動することができる。イオンブロッカ１２８は、プラズマ中のイオンをフィルタリングまたは低減させながら、同時に、その中に形成された１つ以上の開孔２０７を通ってラジカルが流れることを可能にするように、構成される。ラジカルは、シャワーヘッド１４４の開口部１４６を通って、処理領域１３１に流れ込むことができる。そのため、効果は、遠隔プラズマアプリケーションと同様の容量結合プラズマを使用することである。いくつかの実施態様では、前駆体が、シャワーヘッド１４４に形成された１つ以上のガス通路１５０を通って、イオンブロッカ１２８の下に導入されてもよい。例えば、前駆体ガスは、シリコン系ガスであってもよい。したがって、前駆体は、前駆体とラジカルの両方が処理領域に入ったときに、プラズマ領域１１１で形成されたプラズマから分離したラジカルとのみ混合することができる。このようにして、前駆体とプラズマラジカルとの間の反応は、物理的および化学的ではなく、主に化学的である。
【００２５】
［００３３］処理システム１００は、チャンバシーズニングシステム１６０を含む。チャンバシーズニングシステム１６０は、処理中の基板１０１の潜在的な汚染を低減するために、チャンバ１１０Ａの領域をシーズニングするように構成される。図４は、明確にするために、処理システム１００の簡略図とともにチャンバシーズニングシステム１６０を示している。チャンバシーズニングシステム１６０は、ガス源１６２、ガス源をチャンバ１１０Ａに結合する１つ以上の供給ライン１６４、第１のバルブ１６６、および第２のバルブ１６８を含む。第１の供給ライン１６４ａは、ガス源１６２を第１のバルブ１６６に結合する。第１のバルブ１６６は、第２の供給ライン１６４ｂを介して上部マニホールド１１８に結合されている。第１および第２の供給ライン１６４ａ、１６４ｂは、ガス源１６２から上部マニホールド１１８までの第１のガス流路１６９を提供する。第１のバルブ１６６は、開状態と閉状態との間で設定可能であり、ガス源１６２から上部マニホールド１１８へのガスの通過を許可または遮断する。
【００２６】
［００３４］第３の供給ライン１６４ｃは、ガス源１６２を第２のバルブ１６８に結合する。第２のバルブ１６８は、第４の供給ライン１６４ｄを介してシャワーヘッド１４４に結合されている。第３および第４の供給ライン１６４ｃ、１６４ｄは、ガス源１６２からシャワーヘッド１４４までの第２のガス流路１７２を提供する。第２のバルブ１６８は、開状態と閉状態との間で設定可能であり、ガス源１６２からシャワーヘッド１４４へのガスの通過を許可または遮断する。
【００２７】
［００３５］第１のガス流路１６９は、チャンバのプラズマ領域１１１でのシーズニングプロセスに使用される。例えば、プラズマ領域１１１をシーズニングすることが望まれる場合、第１のバルブ１６６が開状態に切り替えられ、第２のバルブ１６８が閉状態に切り替えられる。開状態の第１のバルブ１６６は、キャリアガスとともに前駆体が上部マニホールド１１８に入ることを可能にする。ガスは、１つ以上のガス通路１２２を通って、ブロッカプレート１２５とガスボックス１２０との間の第１のマニホールドに入ることができる。次いで、前駆体は、反応ガスおよびキャリアガスと混合し、反応することができる。次いで、混合物は、第１のマニホールドからブロッカプレート１２５を通って第２のマニホールドに流れ込み、フェースプレート１２６を通ってプラズマ領域１１１に流れ込むことができる。この上部シーズニングプロセスを使用して、プラズマ領域１１１内のチャンバ１１０Ａ壁をシーズニングし、極微量の金属と微粒子をもたらす可能性のある、チャンバ１１０Ａ部品表面への直接的なイオン衝撃を回避する。
【００２８】
［００３６］第２のガス流路１７２は、チャンバ１１０Ａの処理領域１３１でのシーズニングプロセスに使用される。例えば、処理領域１３１をシーズニングすることが望まれる場合、第２のバルブ１６８が開状態に配置され、第１のバルブ１６６が閉状態に配置される。開状態の第２のバルブ１６８は、キャリアガスとともに前駆体がシャワーヘッド１４４を通って処理領域１３１に入ることを可能にする。前駆体ガスは、キャリアガスとともに、シャワーヘッド１４４を通ってチャンバ１１０Ａに入る。前駆体ガスとキャリアガスの混合物は、シャワーヘッド１４４に形成された１つ以上のガス通路１５０を満たす。反応ガスは、上部マニホールド１１８の１つ以上のガス通路１２２を通ってチャンバ１１０Ａに入る。反応ガスは、シャワーヘッド１４４の上に画定されたプラズマ領域１１１で解離する。解離後、プラズマからのガスとラジカルの混合物は、シャワーヘッド１４４の第１の複数の開口部を通過し、前駆体ガスとキャリアガスの混合物は、シャワーヘッド１４４の第２の複数の開口部を通過する。前駆体ガスとキャリアガスの混合物は、シャワーヘッド１４４の下の処理領域１３１でガスとラジカルの混合物と混合する。この下部シーズニングプロセスは、メインの処理が行われている間に、シャワーヘッド１４４の下のチャンバ側壁１０４に堆積させるために使用される。
【００２９】
［００３７］図５は、図１の処理システム１００などの処理チャンバをシーズニングする方法を示すフロー図である。通常、シーズニングプロセスは、洗浄プロセスの後でチャンバ１１０Ａの内側表面に膜を堆積させるために使用される。堆積した膜は、チャンバ１１０Ａの表面に付着した残留粒子が除去されて処理中の基板上に落下するのを防ぐことにより、処理中の汚染レベルを低減する。この方法は、ブロック５０２で始まることができる。ブロック５０２で、任意選択の洗浄シーケンスが、処理チャンバ１１０Ａ内で実行されてもよい。例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯＣギャップフィルプロセスなどの、処理チャンバ１１０Ａ内での堆積プロセスに続いて、処理チャンバ１１０Ａは、内側チャンバ表面から残留材料を除去するために洗浄プロセスを受けてもよい。処理システム１００について説明される例示的な洗浄プロセスが、図５と併せて以下でより詳細に説明される。
【００３０】
［００３８］ブロック５０４で、処理チャンバ１１０Ａの第１の領域が、シーズニングプロセスを受ける。例えば、処理チャンバ１１０Ａの第１の領域は、イオンブロッカプレート１２８とシャワーヘッド１４４との間のプラズマ領域１１１であってもよい。ブロック５０４は、サブブロック５０６〜５１０を含む。サブブロック５０６で、チャンバシーズニングシステム１６０の第１のバルブ１６６が、開かれる。チャンバシーズニングシステム１６０の第１のバルブ１６６は、１つ以上のガス源からプラズマ領域１１１への流体連通を提供する。開位置で、シーズニングガスが、ガス源からプラズマ領域１１１に流れることができる。例えば、シーズニングガスは、ガス源１２４によって供給される反応ガスおよびキャリアガスと混合するキャリアガスと前駆体ガスの混合物を含んでもよい。サブブロック５０８で、チャンバシーズニングシステム１６０の第２のバルブ１６８が、閉位置に維持されるか、または閉位置に設定される。チャンバシーズニングシステム１６０の第２のバルブ１６８は、１つ以上のガス源から、シャワーヘッド１４４を介して、シャワーヘッド１４４とペデスタル１１４との間に画定された処理領域１３１への流体連通を提供する。サブブロック５１０で、シャワーヘッド１４４およびイオンブロッカプレート１２８にＲＦ電力が印加されて、プラズマ領域１１１内にプラズマを発生させる。例えば、シーズニングガスがイオンブロッカプレート１２８を通ってプラズマ領域１１１に入ると、シャワーヘッド１４４とイオンブロッカプレート１２８にＲＦが印加される。したがって、反応ガスが解離し始め、前駆体の追加のために、膜の堆積が、ほぼ即座に始まる。こうして、ＲＦが印加されると、解離と堆積の両方が、ほぼ同時に始まる。
【００３１】
［００３９］ブロック５１２で、処理チャンバ１１０Ａの第２の領域が、シーズニングプロセスを受ける。例えば、処理チャンバ１１０Ａの第２の領域は、シャワーヘッド１４４とペデスタル１１４との間の処理領域１３１であってもよい。ブロック５１２は、サブブロック５１４〜５２０を含む。サブブロック５１４で、チャンバシーズニングシステム１６０の第２のバルブ１６８が、開かれる。チャンバシーズニングシステム１６０の第２のバルブ１６８は、１つ以上のガス源から処理領域１３１への流体連通を提供する。開位置で、シーズニングガスが、ガス源から処理領域１３１に流れることができる。例えば、シーズニングガスは、ガス源１２４によって供給される反応ガスおよびキャリアガスと混合するキャリアガスと前駆体ガスの混合物を含んでもよい。サブブロック５１６で、チャンバシーズニングシステム１６０の第１のバルブ１６６が、閉位置に設定される。第１のバルブ１６６を閉じると、ガス源からプラズマ領域１１１へのガスの流れが遮断され、ガスの流れを第２のバルブへ移動させる。サブブロック５１８で、反応ガスが、処理チャンバ１１０Ａに供給される。それによって、反応ガスは、プラズマ領域１１１に入る。サブブロック５２０で、シャワーヘッド１４４およびイオンブロッカプレート１２８にＲＦ電力が印加されて、プラズマ領域１１１内にプラズマを発生させる。例えば、反応ガスがプラズマ領域１１１に入ると、シャワーヘッド１４４とイオンブロッカプレート１２８にＲＦが印加される。それによって、反応ガスは、その中で解離し始める。上部シーズニングとは異なり、前駆体ガスはプラズマ領域１１１の下のシャワーヘッド１４４に供給されており、他方、前駆体ガスはプラズマ領域１１１を通って流れていないので、プラズマ領域１１１内で堆積は起こらない。次いで、キャリアガスを伴う前駆体が、シャワーヘッド１４４に入る。したがって、キャリアガスを伴う前駆体は、第１の複数の開口部を通ってシャワーヘッド１４４を出て、プラズマ領域１１１で形成されたプラズマは、第２の複数の開口部を通ってシャワーヘッド１４４を出る。それゆえ、前駆体およびキャリアガスは、処理領域１３１に入るまで、反応ガスと混合しない。したがって、シャワーヘッド１４４を通過するガスとラジカルとの混合物は、シャワーヘッド１４４を通過する前駆体ガスおよびキャリアガスと、処理領域１３１内で混合し、反応して、堆積が生じ得る。
【００３２】
［００４０］いくつかの実施形態では、ＲＦ周波数の自動周波数チューニング（ＡＦＴ）およびパルス化（すなわち、デューティサイクルの変更）が、堆積速度、ＲＩ、および流動性などの膜特性の大幅な調整を支援することができる。例えば、ＲＦ周波数を６０秒間１００％のデューティサイクルで５０Ｈｚに調整すると、流動性に対して約９８３Åの堆積厚さおよび約１．４の屈折率をもたらすことができる。別の例では、ＲＦ周波数を約６０秒間１００％のデューティサイクルで５０Ｈｚに調整すると、膜の粗さに対して約１５９Åの厚さおよび約１．５の屈折率をもたらすことができる。
【００３３】
［００４１］処理システム１００は、ＲＰＳ洗浄システム１７０をさらに含む。明確にするために、プラズマ処理システム１００の簡略図とともに、ＲＰＳ洗浄システム１７０が、図７に示されている。ＲＰＳ洗浄システム１７０は、遠隔プラズマ発生器１７１、上部分割マニホールド１７４、および下部分割マニホールド１７６を含む。遠隔プラズマ発生器１７１は、上部分割マニホールド１７４に結合されている。遠隔プラズマ発生器１７１は、チャンバ洗浄プロセスのためにその中にプラズマを発生させるように構成される。例えば、遠隔プラズマ発生器１７１は、プラズマからのエネルギーを使用してフッ素を分解することにより生成されるフッ素ラジカルを含むプラズマを発生させるように構成される。遠隔プラズマ発生器１７１は、導管１７８を介して上部分割マニホールド１７４に結合されてもよい。上部分割マニホールド１７４は、第１のバルブ１７７および第２のバルブ１７９に結合されている。各バルブ１７７、１７９は、開状態と閉状態との間で切り替え可能である。上部分割マニホールド１７４は、第１の導管１８０を介して第１のバルブ１７７に結合されている。上部分割マニホールド１７４は、第２の導管１８２を介して第２のバルブに結合されている。第３の導管１８４は、第１のバルブ１７７を上部マニホールド１１８に結合する。第１の導管１８０および第３の導管１８４は合わせて、上部分割マニホールド１７４から上部マニホールド１１８までの第１の洗浄流路１８６を形成する。第１のバルブ１７７が開状態に切り替えられると、プラズマからのラジカルは、遠隔プラズマ発生器１７１から上部分割マニホールド１７４に流れ込み、そして上部マニホールド１１８に流れ込む。チャンバの上部への洗浄プロセスが望ましくない場合、第１のバルブ１７７は、閉位置にある。
【００３４】
［００４２］上部分割マニホ−ルド１７４は、導管１８８を介して下部分割マニホ−ルド１７６に結合されている。バルブ１７７、１７９が閉位置にあるとき、遠隔プラズマ発生器１７１からのラジカルは、導管１８８を介して下部分割マニホールド１７６に押し込まれる。下部分割マニホールド１７６は、第１の下部バルブ１９０および第２の下部バルブ１９２に結合されている。各下部バルブ１９０、１９２は、開状態と閉状態との間で設定可能である。下部分割マニホールド１７６は、第１の下部導管１９４を介して第１の下部バルブ１９０に結合されている。下部分割マニホールド１７６は、第２の下部導管１９６を介して第２の下部バルブ１９２に結合されている。第３の下部導管１９８が、第１の下部バルブ１９０を処理領域１３１に結合する。第１の下部導管１９４および第３の下部導管１９８は合わせて、下部分割マニホールド１７６から処理領域１３１までの第１の下部洗浄流路１９９を形成する。第１の下部バルブ１９０が開状態にあり、上部バルブ１７７、１７９が閉状態にあるとき、ラジカルは、遠隔プラズマ発生器１７１から下部分割マニホールド１７６に流れ込み、そして処理領域１３１に流れ込む。チャンバの処理領域１３１への洗浄プロセスが望ましくない場合、第１の下部バルブ１９０は、閉位置にある。
【００３５】
［００４３］チャンバ全体の部品表面上の堆積厚さが非常に不均一であるため、洗浄プロセスが使用される。前駆体は、堆積／下部シーズニング中にシャワーヘッド１４４の下に導入されるので、前駆体の非常に小さな部分しか、シャワーヘッド１４４の上に拡散して戻らない。したがって、シャワーヘッド１４４の下の側壁での堆積厚さは、シャワーヘッド１４４の上の側壁よりもはるかに厚い。洗浄プロセスは、最も厚い膜を補正しなければならないので、上部洗浄を使用すると、シャワーヘッド１４４の上の部品が著しく過剰洗浄され、さらに表面のフッ素化を引き起こし、フッ素系粒子が生成される。したがって、上部洗浄に加えて、下部洗浄が望まれる。
【００３６】
［００４４］図７は、図１の処理チャンバ１１０Ａなどの、処理システム１００内の処理チャンバ１１０Ａを洗浄する方法を示すフロー図である。ＳｉＯまたはＳｉＯＣギャップフィルプロセスなどの、処理チャンバ１１０Ａ内の堆積プロセスに続いて、洗浄プロセスが実行されてもよく、処理チャンバ１１０Ａは、内部チャンバ部品から残留材料を除去するために、洗浄プロセスを受けてもよい。
【００３７】
［００４５］方法７００は、ブロック７０２で始まる。ブロック７０２で、プラズマが、洗浄システム１７０内の遠隔プラズマ源によって生成される。プラズマは、遠隔プラズマ源にガスを供給し、そこにＲＦを印加することによって、遠隔プラズマ源で生成される。一例では、そこで生成されたプラズマは、フッ素ラジカルを含む。ブロック７０４で、フッ素ラジカルは、上部分割マニホールド１７４に向けられる。
【００３８】
［００４６］ブロック７０６で、処理チャンバ１１０Ａの第１の領域が、洗浄プロセスを受ける。例えば、処理チャンバ１１０Ａの第１の領域は、フェースプレート１２６とイオンブロッカプレート１２８との間に画定されたプラズマ領域１１１であってもよい。ブロック７０６は、サブブロック７０８〜７１０を含む。サブブロック７０８で、上部分割マニホールド１７４の第１のバルブ１７７が、開かれる。上部分割マニホールド１７４の第１のバルブ１７７は、上部分割マニホールド１７４と処理チャンバ１１０Ａの上部マニホールド１１８との間の流体連通を提供する。したがって、ラジカルは、上部分割マニホールド１７４から処理チャンバ１１０Ａの上部マニホールド１１８に流れることができる。サブブロック７１０で、ＲＦが、フェースプレート１２６およびイオンブロッカプレート１２８に供給される。フェースプレート１２６およびイオンブロッカプレート１２８に供給されるＲＦは、洗浄プロセス中のフッ素ラジカルの再結合を防ぐのに役立つ。
【００３９】
［００４７］ブロック７１２で、処理チャンバ１１０Ａの第２の領域が、洗浄プロセスを受ける。例えば、処理チャンバ１１０Ａの第２の領域は、シャワーヘッド１４４とペデスタル１１４との間に画定された処理領域１３１であってもよい。ブロック７１２は、サブブロック７１４〜７１６を含む。サブブロック７１４で、上部分割マニホールド１７４の第１のバルブ１７７が、閉められる。第１のバルブ１７７を閉じることにより、ラジカルが、上部分割マニホールド１７４から洗浄システム１７０の下部分割マニホールドに追いやられる。サブブロック７１６で、下部分割マニホールドの第２のバルブ１９０が、開位置に設定される。開位置で、第２のバルブ１９０は、下部分割マニホールド１７６と処理領域１３１との間の流体連通を提供する。したがって、ラジカルは、シャワーヘッド１４４に流れ込み、シャワーヘッド１４４から処理領域１３１に流れ込んで、処理領域１３１内のチャンバ１１０Ａ部品を洗浄することができる。
【００４０】
［００４８］任意選択で、ブロック７１４において、処理チャンバ１１０Ａの第２の領域が、洗浄プロセスを受けているときに、パージガスが、処理チャンバ１１０Ａの第１の領域に供給される。例えば、パージガスは、処理チャンバ１１０Ａの上部マニホールド１１８を通ってプラズマ領域１１１に供給されてもよい。プラズマ領域１１１内のパージガスは、処理領域１３１からシャワーヘッド１４４およびイオンブロッカプレート１２８を通ってプラズマラジカルが逆流するのを排除するのに役立つ。そのため、パージガスは、処理領域１３１のみでの洗浄プロセスを維持するのに役立つ。
【００４１】
［００４９］図１に戻ると、処理システム１００は、コントローラ１４１をさらに含む。コントローラ１４１は、メモリ１４５および大容量記憶装置とともに動作可能なプログラム可能な中央処理装置（ＣＰＵ）１４３、入力制御ユニット、および表示ユニット（図示せず）、電源、クロック、キャッシュ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路、およびライナーなどを含み、基板処理の制御を容易にするために、処理システムの様々な構成要素に結合されている。
【００４２】
［００５０］上述のチャンバ１００の制御を容易にするために、ＣＰＵ１４３は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するための、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの、産業環境で使用できる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってよい。メモリ１４５は、ＣＰＵ１４３に結合され、メモリ１９５は、非一時的であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、または、ローカルもしくはリモートの他の形態のデジタルストレージなどの、容易に利用可能なメモリの１つ以上であってよい。サポート回路１４７が、従来の方法でプロセッサをサポートするために、ＣＰＵ１４３に結合されている。一般に、荷電種の生成、加熱、およびその他のプロセスは、通常ソフトウェアルーチンとして、メモリ１４５に保存されている。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１４３によって制御されている処理チャンバ１００から遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって保存および／または実行されてもよい。
【００４３】
［００５１］メモリ１４５は、ＣＰＵ１４３によって実行されると、チャンバ１００の動作を容易にする命令を含むコンピュータ可読記憶媒体の形態である。メモリ１４５内の命令は、本開示の方法を実装するプログラムなどのプログラム製品の形態である。プログラムコードは、多くの異なるプログラミング言語のいずれかに従うことができる。一例では、本開示は、コンピュータシステムで使用するためのコンピュータ可読記憶媒体に保存されたプログラム製品として実装されてもよい。プログラム製品のプログラムは、実施態様（本明細書で説明した方法を含む）の機能を規定する。例示的なコンピュータ可読記憶媒体には、（ｉ）情報が永続的に保存される書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスクなどの、コンピュータ内の読み取り専用記憶装置、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリ）、ならびに（ｉｉ）変更可能な情報が保存される書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピーディスク、またはハードディスクドライブ、または任意のタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリ）が含まれるが、これらに限定されない。そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を保持する場合、本開示の実施態様である。
【００４４】
［００５２］上記は、特定の実施態様に向けられているが、その基本的な範囲から逸脱することなく、他のさらなる実施形態を考え出すこともでき、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2020507929.tif 000003
【図２】
2020507929.tif 000004
【図３】
2020507929.tif 000005
【図４】
2020507929.tif 000006
【図５】
2020507929.tif 000007
【図６】
2020507929.tif 000008
【図７】
2020507929.tif 000009
【国際調査報告】
2020507929.tif 000010
2020507929.tif 000011