JP2011526077A - 高スループットおよび安定な基板ごとの性能のための、急速で周期的な基板ｕｖ−オゾン洗浄シーケンスと、包括的な後続の多重の基板ｕｖ−オゾン洗浄シーケンスとの重ね合わせ - Google Patents

Abstract

１つまたは複数の処理領域を画定する処理チャンバ内で、１バッチの基板を処理するステップを含む、基板処理チャンバを洗浄する方法。１バッチの基板を処理するステップは、バッチからの１基板を処理チャンバ内で処理するステップと、基板を処理チャンバから取り除くステップと、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップと、チャンバを紫外光に１分未満の間暴露するステップとを含む様々なサブステップを有するサブルーチン内で実行されうる。基板をバッチ処理するサブステップは、バッチ内の最後の基板が処理されるまで繰り返されてよい。バッチ内の最後の基板を処理した後に、方法は、最後の基板を処理チャンバから取り除くステップと、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップと、処理チャンバを紫外光に３分間から１５分間暴露するステップとを含む。

Description

本発明の実施形態は、一般に、基板処理チャンバを洗浄する方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、基板上の誘電体膜の硬化処理を実施するための紫外線チャンバ内の表面を洗浄する方法に関する。

酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、炭化シリコン（ＳｉＣｘ）、および炭素ドープ酸化シリコン（ＳｉＯＣｘ）など、低誘電率（ローｋ）の材料は、半導体デバイスの製造において極めて広範な用途を見出す。ローｋ材料を、導電性相互接続の間の金属間誘電体および／または層間誘電体として使用することで、容量効果による信号伝播遅延が減少する。誘電体層の誘電率が低いほど、誘電体の容量が小さくなり、集積回路（ＩＣ）のＲＣ遅延が小さくなる。

ローｋ誘電材料は、従来、ｋ＜４であるシリコンダイオードのｋより小さい誘電率ｋを有する材料として定義される。ローｋ材料を得る典型的な方法は、炭素またはフッ素を含有する様々な官能基で、二酸化シリコンをドープするステップを含む。フッ化ケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）が、一般に、３．５から３．９のｋを有する一方で、炭素ドープ法は、ｋ値を、約２．５まで、さらに低くすることができる。現在の努力は、最先端技術の必要性に対する、２．５未満のｋ値を有する、ウルトラローｋ（ＵＬＫ）誘電体とよく呼ばれるローｋ誘電材料を開発することに的が絞られている。

半導体基板上にシリコン含有膜を形成する１つの手法は、チャンバ内での化学蒸着（ＣＶＤ）の処理を介することである。多くの場合、有機シリコン供給材料が、シリコン含有膜のＣＶＤの間に使用される。そのようなシリコン供給材料の中に炭素が存在する結果として、炭素含有膜が、基板上に加えてチャンバの壁の上に形成されうる。

さらに、ウルトラローｋ（ＵＬＫ）誘電材料は、ローｋ誘電材体マトリックス内に空気の細孔を組み込んで、多孔質の誘電体材料を生成することによって得ることができる。多孔質の誘電体を作製する方法は、典型的には、ポロゲン（一般に、炭化水素などの有機材料）、および構造形成剤もしくは誘電材料（例えば、シリコン含有材料）の２成分を含有する「前駆体膜」を形成することを伴う。ひとたび、前駆体膜が基板上に形成されると、ポロゲン成分が取り除かれ、構造的に無傷の、多孔質の誘電体マトリックスもしくは酸化物ネットワークを残すことができる。

ポロゲンを前駆体膜から取り除く技術は、例えば、有機ポロゲンが崩壊し気化するのに十分な温度まで、基板が加熱される熱処理を含む。ポロゲンを前駆体膜から取り除く、１つの知られている熱処理は、ＣＶＤ酸化シリコン膜の後処理を支援する、ＵＶ硬化用処理を含む。例えば、両者ともアプライドマテリアルズ社に譲渡され、その全体が本明細書に組み込まれた、米国特許第６，５６６，２７８号および米国特許第６，６１４，１８１号が、ＣＶＤ炭素ドープ酸化シリコン膜の後処理のために、ＵＶ光を使用することを説明している。

しかし、ポロゲンを取り除くためのＵＶ硬化用処理の後、ＵＶ処理チャンバは、ＵＶ光が基板に到達することを可能にする窓の被覆を含めて、無傷のポロゲン、ポロゲンの分解種、および他のポロゲン残留物で被覆されるようになる可能性がある。時間とともに、ポロゲン残留物は、基板に利用できる有効なＵＶ強度を削減することによって、その後のＵＶポロゲン除去処理の有効性を削減し、またチャンバの、より低温の構成部品に蓄積する可能性がある。さらに、ポロゲン残留物の窓への蓄積は不均一であり、膜が、基板にわたって不均一に硬化される結果をもたらす。さらに、残留物がチャンバ内に過剰に蓄積することが、半導体処理に不適切な、基板上の粒子欠陥の源泉となる可能性がある。したがって、（ＣＶＤの間に、多孔度を増大するために使用されたポロゲンに起因する）犠牲材料の、熱的に不安定な有機フラグメントは、処理チャンバから取り除かれる必要がある。

したがって、生産環境において、ＵＶポロゲン除去処理後に、処理チャンバを十分に洗浄する方法および装置が、同様に必要である。それゆえ、スループットを向上し、最小のエネルギーを消費し、チャンバ自体の中の表面の、その場洗浄処理に適応することが可能なＵＶチャンバに対する必要性が、当業界に存在する。

本発明の実施形態は、全体として、基板処理チャンバを洗浄する方法を提供する。一実施形態では、方法は、１バッチの基板を処理チャンバ内で処理するステップを含み、１バッチの基板を処理するステップは、一連のステップを含む。最初に、バッチからの１基板が、処理チャンバ内で処理される。次に、基板が処理チャンバから取り除かれ、続いて、オゾンを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバを紫外光に１分未満の間、暴露する。バッチ内の１基板を処理するステップと、基板を処理チャンバから取り除くステップと、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップと、処理チャンバを紫外光に１分未満の間、暴露するステップとの前述の諸ステップが、バッチ内の最後の基板が処理されるまで、繰り返される。相当に低ガス放出の基板に対して、１分未満の急速洗浄が、基板２枚硬化後ごとまたは基板３枚硬化後ごとに、周期的に実施されうる。バッチ内の最後の基板を処理した後に、最後の基板が、処理チャンバから取り除かれる。次に、オゾンが再び処理チャンバ内に導入され、続いて、処理チャンバが、紫外光に３分間から１５分間、暴露される。

他の実施形態では、本発明は、１つまたは複数の処理領域を画定し、コンピュータ可読媒体を備える制御器を含む、基板処理チャンバを提供する。コンピュータ可読媒体は、実行されるときに、基板処理チャンバに、１バッチの基板を処理チャンバ内で処理させる命令を含有する。１バッチの基板を処理するステップは、一連のステップを含む。最初に、バッチからの１基板が、処理チャンバ内で処理される。次に、基板が処理チャンバから取り除かれ、続いて、オゾンを処理チャンバ内に導入し、処理チャンバを紫外光に１分未満の間、暴露する。バッチ内の１基板を処理するステップと、基板を処理チャンバから取り除くステップと、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップと、チャンバを紫外光に１分未満の間、暴露するステップとの前述の諸ステップが、バッチ内の最後の基板が処理されるまで繰り返される。バッチ内の最後の基板が処理された後に、最後の基板が、処理チャンバから取り除かれる。次に、オゾンが、再び処理チャンバ内に導入され、続いて、処理チャンバを紫外光に３分間から１５分間、暴露する。

本発明の上述の特徴がより詳細に理解されうるように、上で簡単に要約された本発明のより詳細な説明が、実施形態の参照によって得られ、実施形態のうちのいくつかが、添付の図面に示される。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを例示し、それゆえ、その範囲を限定するとみなされるものではないことに留意されたい。なぜなら、本発明は、他の等しく有効な実施形態を受け入れてよいからである。

本発明の実施形態が組み込まれうる半導体処理システムの平面図である。 ＵＶ硬化のために構成された半導体処理システムのタンデム処理チャンバを示す図である。 ２つの処理領域の上にそれぞれ配列された２つのＵＶバルブを有する蓋組立体を有する、タンデム処理チャンバの部分断面図である。 本発明の一実施形態のプロセス図である。 本発明の他の実施形態のプロセス図である。 本発明の他の実施形態のプロセス図である。 本発明の他の実施形態のプロセス図である。

理解を容易にするために、同一の参照番号が、可能な場合、図面に共通な同一の要素を指定するために使用されている。一実施形態において開示された要素は、具体的な記述がなくとも、他の実施形態において便宜的に使用されてよいことが意図される。

本発明の実施形態は、基板処理チャンバを、基板の品質に対して紫外光およびオゾンで洗浄する方法を含み、スループットを維持しながら、チャンバのダウンタイムを顕著に削減する。通常、時間とともにより高い残留物の蓄積を経験する、処理チャンバの低温の領域において特に蓄積される残留物を取り除くことによって、処理チャンバの壁、ＵＶ窓、および基台が、効率良く洗浄されうる。任意の処理チャンバが、本発明を使用して洗浄されうるが、ポロゲンの紫外線（ＵＶ）硬化が、本発明の実施形態を使用して完全に洗浄される残留物を形成する。

ＵＶ硬化のために使用される処理チャンバの一実施形態では、タンデム処理チャンバが、チャンバボディ内の２つの別個の隣接する処理領域と、各処理領域の上にそれぞれ整列された、１つまたは複数のバルブ離隔窓を有する蓋とを提供する。バルブ離隔窓は、１つまたは複数のバルブを、１つの大きな共通の容積の中の基板から離隔するための、タンデム処理チャンバの側面当たりに１つの窓として、または処理領域と直接接触するＵＶ透明外皮の中に囲まれた一系列のバルブのうちの各バルブに対して、実施されてよい。処理領域当たりに１つまたは複数のＵＶバルブは、蓋と結合された筐体で覆われ、窓を通して、各処理領域内に配置された各基板上に向けられたＵＶ光を放出することができる。

ＵＶバルブは、一系列の発光ダイオード、またはマイクロ波アークランプ、高周波フィラメント（容量結合プラズマ）ランプおよび誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ランプを含むがそれらに限定されない、任意の最先端のＵＶ照明光源を使用するバルブであってよい。さらに、ＵＶ光は、硬化処理の間、パルス状であってよい。基板照明の均一性を高めるための様々な概念には、入射光の波長分布、回転および周期的平行移動（掃引）を含む、基板とランプヘッドとの相対運動、ならびにランプ反射器の形状および／または位置の実時間修正を変更するためにも使用されうる、ランプアレイの使用が含まれる。

硬化用処理の間に形成された残留物は、炭素、例えば炭素とシリコンとの両者、を含む可能性があり、オゾンベースの洗浄を使用して取り除かれる。必要なオゾンの生産は、離れた場所で実施されてオゾンが硬化用チャンバまで移送されるか、その場で生成されるか、またはこれら２つのスキームを同時に実行することによって達成されうる。オゾンを離れて生成する方法は、誘電体バリア／コロナ放電（例えば、アプライドマテリアルズのＯｚｏｎａｔｏｒ）またはＵＶ活性化リアクタを含むがこれらに限定されない、任意の既存のオゾン生成技術を使用して達成されうる。誘電材料を硬化するために使用されるＵＶバルブおよび／または離れて配置されうる付加的なＵＶバルブが、オゾンを生成するために使用されうる。

図１は、本発明の実施形態を使用することができる半導体処理システム１００の平面図を示す。システム１００は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から市販されている、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（商標）処理システムの一実施形態を示す。処理システム１００は、メインフレーム構造１０１上に支持された、必要な処理ユーティリティを有する自給式システムである。処理システム１００は、全体として、基板カセット１０９が支持され、基板がロードロックチャンバ１１２の中にロードされ、ロードロックチャンバ１１２からアンロードされるフロントエンド中間準備領域１０２と、基板ハンドラ１１３を収容する移送チャンバ１１１と、移送チャンバ１１１に搭載された一連のタンデム処理チャンバ１０６と、ガスパネル１０３および電力分配パネル１０５など、システム１００の動作に必要な支援ユーティリティを収容するバックエンド１３８とを含む。

タンデム処理チャンバ１０６のそれぞれは、基板を処理するための２つの処理領域を含む（図３参照）。２つの処理領域は、共通のガスの供給、共通の圧力制御、および共通の処理ガスの排出／ポンピングのシステムを共有する。システムのモジュール設計は、任意の１つの構成から任意の他の構成に、速やかに変換することを可能にする。チャンバの配列および組合せは、特定の処理ステップを実施する目的のために、変更されうる。タンデム処理チャンバ１０６のうちの任意の１つは、基板上のローｋ材料の硬化処理において、および／またはチャンバ洗浄処理において使用するための１つまたは複数の紫外線（ＵＶ）ランプを含む、以下に説明するような、本発明の態様による蓋を含むことができる。一実施形態では、３つのタンデム処理チャンバ１０６すべてが、ＵＶランプを有し、最大スループットのために、同時に作動するＵＶ硬化用チャンバとして構成される。

すべてのタンデム処理チャンバ１０６が、ＵＶ硬化用チャンバとして構成されるとは限らない、代替実施形態では、システム１００は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、エッチング、他など、様々な他の知られている処理に対応することが知られている支援チャンバハードウェアを有する、１つまたは複数のタンデム処理チャンバを有するように適応されうる。例えば、システム１００は、低誘電率（Ｋ）膜などの材料を基板上に堆積させるためのＣＶＤチャンバとして、タンデム処理チャンバ１０６のうちの１つを有するように構成されうる。そのような構成は、研究開発用の作製の利用を最大化し、所望の場合、堆積されたままの膜を雰囲気に暴露することを排除することができる。

中央処理装置（ＣＰＵ）１４４、メモリ１４２、および支援回路１４６を含む制御器１４０が、本発明の処理の制御を促進するために、半導体処理システム１００の様々な構成部品と結合される。メモリ１４２は、半導体処理システム１００もしくはＣＰＵ１４４にとってローカルもしくはリモートの、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態のディジタルストレージなど、任意のコンピュータ可読媒体であってよい。支援回路１４６は、従来のやり方でＣＰＵを支援するために、ＣＰＵ１４４と結合される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路およびサブシステムなどを含む。メモリ１４２に格納されたソフトウェアルーチンまたは一連のプログラム命令は、ＣＰＵ１４４で実行されるとき、ＵＶ硬化用タンデム処理チャンバ１０６に、本発明の処理を実施させる。

図２は、ＵＶ硬化のために構成された半導体処理システム１００の、タンデム処理チャンバ１０６のうちの１つを示す。タンデム処理チャンバ１０６は、ボディ２００、およびボディ２００に蝶番で取り付けられうる蓋２０２を含む。２つの筐体２０４が蓋２０２と結合され、それらの筐体は、それぞれ、筐体２０４の内部を通して冷却用空気を通過させるために、排出路２０８と共に流入路２０６と結合される。冷却用空気は、室温かまたは摂氏約２２度であってよい。中央圧搾空気源２１０は、タンデム処理チャンバ１０６に関連する、任意のＵＶランプバルブおよび／またはバルブに対する電源２１４の適正な動作を保証するために、十分な流量の空気を流入路２０６に供給する。排出路２０８は、筐体２０４から排出空気を受け、排出空気は、共通排出システム２１２で収集され、共通排出システム２１２は、バルブの選択しだいでＵＶバルブによって潜在的に生成される、オゾンを取り除くためのスクラバーを含んでよい。オゾン管理の問題は、ランプを、無酸素冷却ガス（例えば、窒素、アルゴンまたはヘリウム）で冷却することによって回避されうる。

図３は、蓋２０２、筐体２０４および電源２１４を有するタンデム処理チャンバ１０６の部分断面図を示す。筐体２０４のそれぞれは、ボディ２００内に画定された２つの処理領域３００の上に、それぞれ配列された２つのＵＶランプバルブ３０２のうちの個別の１つを覆う。処理領域３００のそれぞれは、基板３０８を処理領域３００内で支持するための加熱基台３０６を含む。基台３０６は、セラミック、またはアルミニウムなどの金属で作られてよい。好ましくは、基台３０６は、ボディ２００の底を通して延びる脚３１０と結合され、駆動システム３１２で動かされて処理領域３００内で、ＵＶランプバルブ３０２に向かって、またＵＶランプバルブから離れる方向に、基台３０６を移動させる。また、駆動システム３１２は、硬化中に、基台３０６を回転および／または平行移動させ、基板照明の均一性を、さらに高めることができる。基台３０６の調節可能な位置決めが、焦点距離など、導光システム設計検討の性質にしたがって、基板３０８上への入射ＵＶ発光レベルを微調整する可能性に加えて、揮発性の硬化副産物および浄化、ならびにクリーンガスの流れパターンおよび滞留時間を制御することを可能にする。

一般に、水銀マイクロ波アークランプ、パルスキセノン閃光ランプ、または高効率ＵＶ発光ダイオードアレイなど、任意のＵＶ光源が使用されてよい。ＵＶランプバルブ３０２は、電源２１４による励起のために、キセノン（Ｘｅ）または水銀（Ｈｇ）など、１種類または複数種類のガスで満たされた、封止されたプラズマバルブである。好ましくは、電源２１４は、１つまたは複数のマグネトロン（図示せず）およびマグネトロンのフィラメントに電圧を加えるための１つまたは複数の変圧器（図示せず）を含むことができるマイクロ波発生器である。キロワットマイクロ波（ＭＷ）電源を有する一実施形態では、筐体２０４のそれぞれが、電源２１４に隣接する開口２１５を含み、電源２１４から最大約６０００Ｗまでのマイクロ波電力を受け、続いて、バルブ３０２のそれぞれから最大約１００ＷまでのＵＶ光を生成する。他の実施形態では、ＵＶランプバルブ３０２は、それ自体の中に電極またはフィラメントを含んでよく、それにより、電源２１４は、電極に対する、直流（ＤＣ）またはパルスＤＣなどの、回路および／または電流源に相当する。

いくつかの実施形態に対して、電源２１４は、ＵＶランプバルブ３０２内のガスを励起することが可能な、高周波（ＲＦ）エネルギー源を含むことができる。バルブの中でＲＦ励起する構成は、容量性または誘導性でありうる。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）バルブは、容量結合放電によるよりも密なプラズマを生成することによって、バルブの輝度を効率的に高めるために使用されうる。さらに、ＩＣＰランプは、電極の劣化によるＵＶ出力の劣化を排除し、システムの生産性を高めるために、より長いバルブ寿命を結果としてもたらす。電源２１４がＲＦエネルギー源であることの利点には、効率の向上が含まれる。

好ましくは、バルブ３０２は、１７０ｎｍから４００ｎｍまでの広帯域の波長にわたって光を放出する。本発明の一実施形態では、バルブ３０２は、１８５ｎｍから２５５ｎｍの波長で光を放出する。バルブ３０２内で使用されるために選択されたガスが、放出される波長を決定することができる。ＵＶランプバルブ３０２から放出されたＵＶ光は、蓋２０２における開口内に配列された窓３１４を通過することによって、処理領域３００に入る。好ましくは、窓３１４は、ＯＨのない合成石英ガラスで作られ、亀裂することなく真空を維持するのに十分な厚さを有する。さらに、窓３１４は、下方約１５０ｎｍまでのＵＶ光を伝達する溶融石英であることが好ましい。蓋２０２は、ボディ２００に対して封止し、窓３１４は、蓋２０２に対して封止されるので、処理領域３００は、約１Ｔｏｒｒから約６５０Ｔｏｒｒまでの圧力を維持できる容積をもたらす。処理ガスまたは洗浄ガスは、２つの流入経路３１６のうちの個別の１つを介して処理領域３００に入る。次いで、処理ガスまたは洗浄ガスは、共通の出力ポート３１８を介して処理領域３００を出る。さらに、筐体２０４の内部に供給される冷却用空気は、バルブ３０２を通り過ぎて循環するが、処理領域３００とは、窓３１４で離隔される。

筐体２０４は、二色性膜で覆われた鋳造石英ライニング３０４で画定される、内部の放物面を含むことができる。石英ライニング３０４は、ＵＶランプバルブ３０２から放出されたＵＶ光を反射し、石英ライニング３０４によって処理領域３００の中に向けられるＵＶ光のパターンに基づいて、硬化処理ならびにチャンバ洗浄処理に適合するように形作られる。石英ライニング３０４は、内部の放物面の形状を動かし、変えることによって、それぞれの処理または任務に、より良く適合するように順応することができる。さらに、石英ライニング３０４は、二色性膜によって、バルブ３０２で放出された赤外光を伝達し、紫外光を反射することができる。通常、二色性膜は、高屈折率と低屈折率とを交互に有する、多様性のある誘電材料から成る、周期的な多層膜を構成する。被覆は非金属であるので、鋳造石英ライニング３０４の背面に下向きに入射する、電源２１４からのマイクロ波放射は、変調層と著しく相互作用することなく、すなわち変調層で著しく吸収されることなく、バルブ３０２内のガスをイオン化するために容易に伝達される。

図４を参照すると、本発明の一実施形態が説明される。基板処理チャンバを洗浄するための方法４００は、基板処理チャンバを効率的に洗浄すると同時に、チャンバのダウンタイムを削減し、基板のスループットを維持するための、様々なステップおよび組合せを含む。方法４００は、１つまたは複数の処理領域を画定する処理チャンバ内で、１バッチの基板を処理するステップ、ボックス４０４を含む。ボックス４０４は、処理チャンバ内で処理される基板の数に応じて、方法４００の洗浄処理全体の中で繰り返しのサブループとして実施されてよい、複数のサブステップを含む。好ましくは、１バッチの基板は、１３枚の基板など、１０枚から１５枚の基板を含む。

処理チャンバ内で１バッチの基板を処理するステップ、ボックス４０４は、バッチからの１基板を処理チャンバ内で処理するステップ、ボックス４０６と、基板を処理チャンバから取り除くステップ、ボックス４０８と、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップを含む、離散的な洗浄処理を開始するステップ、ボックス４１０と、チャンバを紫外光に１分未満の間、暴露するステップ、ボックス４１２とを含む、様々なサブステップを有するサブルーチンの中で実行されてよい。急速洗浄、ボックス４１２は、基板の硬化によってわずかなＵＶ窓の被覆が存在するときに、基板２枚ごとまたは３枚ごとに（ボックス４０６からボックス４０８の繰り返しが２回および３回で）実施されてよい。前述の諸ステップは、バッチ内の最後の基板が処理されるまで繰り返されてよい、ボックス４１４。例えば、５枚の基板が処理される場合、サブループボックス４０６、４０８、４１０、および４１２を含むボックス４０４は、５番目で最後の基板が処理されるまでに、４回繰り返されるであろう。一実施形態では、基板を処理するステップは、前に基板上に堆積されたポリマーからポロゲンを取り除くステップを含む。

バッチ内の最後の基板を処理した後に、最後の基板が、処理チャンバから取り除かれる、ボックス４１６。バッチ洗浄処理が、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップ、ボックス４１８と、処理チャンバを紫外光に、３分間から１５分間、暴露するステップ、ボックス４２０とを含めて開始される。紫外光は、１８５ｎｍと２５５ｎｍとの間の波長を含むことができる。ボックス４１２では、チャンバは、各基板の処理の中間に、１５秒間から３０秒間、紫外光に暴露されうる。オゾンは、処理領域から離れて生成されてよく、または、オゾンをチャンバ内に導入するステップが、酸素を紫外光で活性化させてオゾンを生成するステップを含んでよい。

図５は、本発明の他の実施形態を示す。基板処理チャンバを洗浄する方法４００の、基板を処理するステップ、ボックス４０６は、一組のサブステップ５００をさらに含むことができる。基板を処理するステップは、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧するステップ、ボックス５０２と、チャンバを３８５℃まで加熱するステップ、ボックス５０４と、ヘリウムをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入するステップ、ボックス５０６と、アルゴンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入するステップ、ボックス５０８と、チャンバを紫外光に１６５秒間暴露するステップ、ボックス５１０とを含むことができる。

図６は、本発明の他の実施形態を示す。ボックス４１０および４１２を含む、各基板を処理するステップの間の離散的な洗浄処理は、一組のサブステップ６００をさらに含むことができる。洗浄処理は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧するステップ、ボックス６０２と、チャンバを３８５℃まで加熱するステップ、ボックス６０４と、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入するステップ、ボックス６０６と、チャンバを紫外光に１５秒間、暴露するステップ、ボックス６０８と、チャンバを１０標準リットル／分のヘリウムで１０秒間、浄化するステップ、ボックス６１０と、次いで、チャンバを１０秒間ポンピングするステップ、ボックス６１２とを含むことができる。

図７は、本発明の他の実施形態を示す。ボックス４１６、４１８、および４２０を含む、１バッチの基板を処理するステップの後のバッチ洗浄処理は、一組のサブステップ７００をさらに含むことができる。洗浄処理は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧するステップ、ボックス７０２と、チャンバを３８５℃まで加熱するステップ、ボックス７０４と、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入するステップ、ボックス７０６と、チャンバを紫外光に６分間暴露するステップ、ボックス７０８とを含むことができる。

図１から図３に示すように、本発明の他の実施形態は、処理領域３００を画定する処理チャンバ１０６を含む基板処理チャンバを含む。メモリ１４２など、コンピュータ可読媒体を備える制御器１４０は、実行されると、基板処理チャンバに、紫外線硬化用タンデム処理チャンバ１０６内で、１バッチの基板を処理させる命令を含む。処理は、バッチからの１基板を処理チャンバ内で処理するステップと、基板を処理チャンバから取り除くステップと、オゾンを処理チャンバ内に導入するステップと、チャンバを紫外光に、１分未満の間、暴露するステップと、前述の諸ステップをバッチ内の最後の基板が処理されるまで繰り返すステップとを含む。さらに、命令は、バッチ内の最後の基板を処理した後に、最後の基板が処理チャンバから取り除かれ、オゾンが処理チャンバ内に導入され、処理チャンバが、紫外光に３分間から１５分間、暴露されることをもたらす。

アプライドマテリアルズ社において、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＰＥＣＶＤチャンバが、メチルジエトキシシラン（ｍＤＥＯＳ）などのＳｉ前駆体と、アルファテルピネン（ＡＴＲＰ）などのポロゲンとの混合物を使用して、Ｂｌａｃｋ Ｄｉａｍｏｎｄ ＩＩ（ＢＤＩＩｘ）誘電体膜（４５ｎｍノードに対してｋ＝２．５）を堆積させるために使用される。膜は、以下のパラメータ、すなわち、１０００ミリグラム／分（ｍｇｍ）のｍＤＥＯＳ流量、１０００ｍｇｍのＡＴＲＰ流量、および１０００標準立方センチメートル／分の搬送ガスとしてのヘリウム、を使用して堆積された。膜は、３００℃の温度、５Ｔｏｒｒの圧力および５００ワットのＲＦ電力で、堆積される。

ポロゲンは、後で、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＵＶチャンバを使用して取り除かれ、多孔質の酸化物ネットワークを生成する。無傷の形のポロゲンと分解種のポロゲンとの両者が、高温（３００℃超）でＵＶに暴露されると、ＳｉＣ ＢＤＩＩｘマトリックスから取り除かれる。硬化方法は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、チャンバを３８５℃まで加熱し、チャンバ内にヘリウムを１０標準リットル／分で、またアルゴンを１０標準リットル／分で導入しながら、チャンバを紫外光に１６５秒間暴露するステップを含む。

本発明の実施形態によれば、硬化後に、チャンバは、各基板が処理される中間に実行される洗浄サブルーチン（１ｘ洗浄）と、１３枚の基板の後に実施される、延長された洗浄ステップ（１３ｘ洗浄）とを使用して洗浄される。１ｘ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において１５秒間、紫外光を暴露することを含む。次いで、チャンバは、１０標準リットル／分のヘリウムで１０秒間浄化され、続いて、チャンバは、１０秒間ポンピングされる。１３ｘ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において６分間、紫外線を暴露することを含む。次いで、チャンバは、ヘリウムで２０秒間浄化され、さらに２０秒間ポンピングされる。

表１では、本発明の実施形態による処理チャンバを洗浄するときの、ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ Ｆ５ Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙを使用した、堆積後で紫外線硬化後の膜厚さ測定結果が、示される。典型的な、基板のＵＶチャンバ硬化用処理のもとで、膜厚さの減少量を最初の厚さで割ったものとして定義される膜の収縮は、ＵＶ窓の粒子の蓄積および低温領域の粒子の蓄積のために、基板ごとに変わる可能性がある。収縮パーセントは、ＵＶの暴露の程度に線形に比例し、収縮百分率の１シグマ標準偏差として定義される収縮の均一性は、他の諸変数の中で、主として、ＵＶの暴露の均一性に対応する。示されている、ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ Ｆ５ Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙベースの収縮パーセントおよび収縮均一性パーセントの結果は、３２枚の基板の運転に対するものである。

表１に示すように、すべての基板に対して、収縮百分率における変化は０．３％未満存在し、収縮均一性百分率は、すべての運転に対して、３．５％未満に留まっている。ある程度のばらつきが、やはり膜の収縮に影響を与える、膜の化学蒸着における、基板ごとの差から生じる。本発明の実施形態を使用すると、ＵＶ窓の被覆は、収縮の均一性が完全に回復することから分かるように、事実上存在しない。

本発明の実施形態は、ＵＶ窓を覆い、また処理チャンバのスリットバルブ領域など、チャンバのより低温の領域に蓄積する、無傷および分解種のポロゲンおよび副産物を取り除くのを支援することができる。より低温の領域は、特に、処理の間に基板を汚染する可能性のある残留物の源泉となりうる。基板の上のＵＶ窓の被覆は、特に、基板に利用できる有効なＵＶ強度の削減を引き起こす。また、窓の被覆は不均一であるので、膜は、処理チャンバ内で、基板にわたって不均一に硬化される。

ＵＶの強度および均一性を回復するために、本発明の実施形態により、急速チャンバ洗浄が、あらゆる基板の後に、または基板２枚ごともしくは３枚ごとの準周期的に、実行されうる。基板のスループットを維持しながら装置のダウンタイムを最小にするのを支援する、本発明の実施形態によれば、より長いオゾン洗浄処置が、チャンバの低温スポットにおける残留物の蓄積を取り除くために、基板のバッチとバッチの間で使用されうる。したがって、本発明は、改良されたＵＶ窓回復のための、毎回の、または準周期的な高速基板洗浄、および改良された残留源泉の除去のための包括的な多重の基板洗浄を提供し、それにより、基板の粒子汚染を削減する。各基板の中間の高速洗浄は、基板移送の間のチャンバ遊休時間より短くなるように設計され、スループット損失ゼロを、結果としてもたらすことができる。

実施例１におけるように、ポロゲンは、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＵＶチャンバを使用して取り除かれ、多孔質の酸化物ネットワークを生成する。この例では、ＵＶ硬化およびＵＶ洗浄は、５０Ｔｏｒｒで増加された流量において、それ以外の条件は実施例１と同じで遂行される。硬化方法は、チャンバを５０Ｔｏｒｒまで加圧し、チャンバを３８５℃まで加熱し、チャンバ内に、ヘリウムを３０標準リットル／分で、またアルゴンを３０標準リットル／分で導入しながら、チャンバを紫外光に１６５秒間暴露するステップを含む。

本発明の実施形態によれば、硬化後に、チャンバは、各基板が処理される中間に実行される洗浄サブルーチン（１ｘ洗浄）と、１３枚の基板の後に実施される、延長された洗浄ステップ（１３ｘ洗浄）とを使用して洗浄される。１ｘ洗浄は、チャンバを５０Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に３０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において１５秒間、紫外光を暴露することを含む。次いで、チャンバは、１０標準リットル／分でのヘリウムで１０秒間浄化され、続いて、チャンバは、１０秒間ポンピングされる。１３ｘ洗浄は、チャンバを５０Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に３０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において６分間、紫外線を暴露することを含む。次いで、チャンバは、ヘリウムで２０秒間浄化され、さらに２０秒間ポンピングされる。

実施例１におけるように、ポロゲンは、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＵＶチャンバを使用して取り除かれ、多孔質の酸化物ネットワークを生成する。この例では、堆積後の膜厚さは、６Ｋまで増加する。基板当たりポロゲン除去がより多いことを補償するために、バッチ洗浄が、基板６枚ごとに遂行される。６Ｋの堆積後の膜厚さに対して、硬化方法は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、チャンバを３８５℃まで加熱し、チャンバ内に、ヘリウムを１０標準リットル／分で、またアルゴンを１０標準リットル／分で導入しながら、チャンバを紫外光に、４００秒間暴露するステップを含む。

本発明の実施形態によれば、硬化後に、チャンバは、各基板が処理される中間に実行される洗浄サブルーチン（１ｘ洗浄）と、１３枚の基板の後に実施される、延長された洗浄ステップ（１３ｘ洗浄）とを使用して洗浄される。１ｘ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において１５秒間、紫外光を暴露することを含む。次いで、チャンバは、１０標準リットル／分でのヘリウムで１０秒間浄化され、続いて、チャンバは、１０秒間ポンピングされる。６ｘバッチ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において６分間、紫外線を暴露することを含む。次いで、チャンバは、ヘリウムで２０秒間浄化され、さらに２０秒間ポンピングされる。

実施例１におけるように、ポロゲンは、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＵＶチャンバを使用して取り除かれ、多孔質の酸化物ネットワークを生成する。この例では、堆積後の膜厚さは、１．２Ｋまで減少する。基板当たりポロゲン除去がより少ないため、バッチ洗浄は、基板２６枚ごとに遂行される。１．２Ｋの堆積後の膜厚さに対して、硬化方法は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、チャンバを３８５℃まで加熱し、チャンバ内に、ヘリウムを１０標準リットル／分で、またアルゴンを１０標準リットル／分で導入しながら、チャンバを紫外光に、１００秒間暴露するステップを含む。

本発明の実施形態によれば、硬化後に、チャンバは、各基板が処理される中間に実行される洗浄サブルーチン（１ｘ洗浄）と、１３枚の基板の後に実施される、延長された洗浄ステップ（１３ｘ洗浄）とを使用して洗浄される。１ｘ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において１５秒間、紫外光を暴露することを含む。次いで、チャンバは、１０標準リットル／分でのヘリウムで１０秒間浄化され、続いて、チャンバは、１０秒間ポンピングされる。２６ｘバッチ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において６分間、紫外線を暴露することを含む。次いで、チャンバは、ヘリウムで２０秒間浄化され、さらに２０秒間ポンピングされる。

実施例１におけるように、ポロゲンは、ＰｒｏｄｕｃｅｒＳＥ ＵＶチャンバを使用して取り除かれ、多孔質の酸化物ネットワークを生成する。この例では、堆積後の膜厚さは、１．２Ｋまで減少する。基板当たりポロゲン除去がより少ないため、基板ごとの急速洗浄が、基板２枚ごとの洗浄で置き換えられる。バッチ洗浄の周期は、１３ｘのままである。１．２Ｋの堆積後の膜厚さに対して、硬化方法は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、チャンバを３８５℃まで加熱し、チャンバ内に、ヘリウムを１０標準リットル／分で、またアルゴンを１０標準リットル／分で導入しながら、チャンバを紫外光に、１００秒間暴露するステップを含む。

本発明の実施形態によれば、基板２枚ごとの硬化後にチャンバが洗浄され、基板１３枚の後に、延長された洗浄ステップが実施される（１３ｘ洗浄）。基板２枚ごとの洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において１５秒間、紫外光を暴露することを含む。次いで、チャンバは、１０標準リットル／分でのヘリウムで１０秒間浄化され、続いて、チャンバは、１０秒間ポンピングされる。１３ｘバッチ洗浄は、チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧し、オゾンをチャンバ内に１０標準リットル／分で導入しながら、３８５℃において６分間、紫外線を暴露することを含む。次いで、チャンバは、ヘリウムで２０秒間浄化され、さらに２０秒間ポンピングされる。

本明細書で説明された任意の実施形態は、組み合わされるか、または改変されて、他の実施形態の態様を組み込むことができる。前述の事項は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他のさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく案出可能であり、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。

Claims (15)

1. １バッチの基板の、１つまたは複数の処理領域を画定する処理チャンバ内での処理であって、
   前記バッチからの基板を前記処理チャンバ内で処理することと、
   前記基板を前記処理チャンバから取り除くことと、
   オゾンの前記処理チャンバ内への導入および前記チャンバの紫外光に対する１分未満の間の暴露を含む離散的洗浄処理を開始することと、
   前述の諸ステップをバッチ内の最後の基板が処理されるまで繰り返すこととをさらに含む、処理と、
   前記バッチ内の前記最後の基板を処理した後の、前記最後の基板の前記処理チャンバからの除去と、
   オゾンの前記処理チャンバ内への導入および前記処理チャンバの紫外光に対する３分間から１５分間の暴露を含む、バッチ洗浄処理の開始と
   を含む、基板処理チャンバを洗浄する方法。
2. 前記基板を処理することが、前に前記基板上に堆積されたポリマーからポロゲンを取り除くことを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記基板を処理することが、
   前記チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
   前記チャンバを３８５℃まで加熱することと、
   ヘリウムを前記チャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
   アルゴンを前記チャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
   前記チャンバを紫外光に１６５秒間暴露することと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記チャンバが、前記離散的洗浄処理の間に、１５秒間から３０秒間、紫外光に暴露される、請求項１に記載の方法。
5. 前記離散的洗浄処理が、
   前記チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
   前記チャンバを３８５℃まで加熱することと、
   オゾンを前記チャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
   前記チャンバを紫外光に１５秒間暴露することと、
   前記チャンバを１０標準リットル／分のヘリウムで１０秒間浄化することと、
   前記チャンバを１０秒間ポンピングすることと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記バッチ洗浄処理が、
   前記チャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
   前記チャンバを３８５℃まで加熱することと、
   オゾンを前記チャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
   前記チャンバを紫外光に６分間暴露することと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記１バッチの基板が基板１３枚を含む、請求項１に記載の方法。
8. オゾンを前記処理領域から離れて生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. オゾンの前記チャンバ内への導入が、酸素の紫外光による活性化を含む、請求項１に記載の方法。
10. メチルジエトキシシランおよびアルファテルピネンを含む前駆体ガスの、第１の処理チャンバへの流入と、
    前記第１のチャンバ内における、ポリマー膜の基板上への堆積と、
    １つまたは複数の処理領域を画定する第２の処理チャンバ内における、前記ポリマー膜を有する１バッチの基板の処理であって、
    前記バッチからの基板を前記第２の処理チャンバ内で処理することと、
    前記基板を前記第２の処理チャンバから取り除くことと、
    オゾンの前記第２の処理チャンバ内への導入および前記第２の処理チャンバの紫外光に対する１分未満の間の暴露を含む離散的洗浄処理を開始することと、
    前述の諸ステップを、前記バッチ内の前記最後の基板が処理されるまで繰り返すこととをさらに含む、処理と、
    前記バッチ内の前記最後の基板を処理した後の、前記最後の基板の前記第２の処理チャンバからの除去と、
    オゾンの前記第２の処理チャンバ内への導入および前記第２の処理チャンバの紫外光に対する３分間から１５分間の暴露を含む、バッチ洗浄処理の開始と
    を含む、基板処理チャンバを洗浄する方法。
11. 前記基板を処理することが、前記基板上に堆積された前記ポリマー膜からポロゲンを取り除くことを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記１バッチの基板の処理が、
    前記第２のチャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
    前記第２のチャンバを３８５℃まで加熱することと、
    ヘリウムを前記第２のチャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
    アルゴンを前記第２のチャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
    前記第２のチャンバを紫外光に１６５秒間暴露することと
    を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記離散的洗浄処理が、
    前記第２のチャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
    前記第２のチャンバを３８５℃まで加熱することと、
    オゾンを前記第２のチャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
    前記第２のチャンバを紫外光に１５秒間暴露することと
    前記第２のチャンバを、１０標準リットル／分のヘリウムで、１０秒間浄化することと
    前記第２のチャンバを１０秒間ポンピングすることと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記バッチ洗浄処理が、
    前記第２のチャンバを５Ｔｏｒｒまで加圧することと、
    前記第２のチャンバを３８５℃まで加熱することと、
    オゾンを前記第２のチャンバ内に、１０標準リットル／分で導入することと、
    前記第２のチャンバを紫外光に６分間暴露することと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
15. １つまたは複数の処理領域を画定する処理チャンバと、
    実行されると、基板処理チャンバに、１バッチの基板を前記処理チャンバ内で処理させる命令を含む、コンピュータ可読媒体を備える制御器であって、前記処理が、
    前記バッチからの基板を前記処理チャンバ内で処理することと、
    前記基板を前記処理チャンバから取り除くことと、
    オゾンの前記処理チャンバ内への導入および前記チャンバの紫外光に対する１分未満の間の暴露を含む離散的洗浄処理を開始することと、
    前述の諸ステップを、前記バッチ内の前記最後の基板が処理されるまで繰り返すことと、
    前記バッチ内の前記最後の基板を処理した後に、前記最後の基板を前記処理チャンバから取り除くことと
    オゾンの前記処理チャンバ内への導入および前記処理チャンバの紫外光に対する３分間から１５分間の暴露を含むバッチ洗浄処理を開始することとを含む、制御器と
    を備える、基板処理チャンバ。

Images