JP2024519959A - 高温洗浄処理 - Google Patents

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Abstract

チャンバを処理する例示的な方法は、洗浄前駆体を遠隔プラズマユニットに供給することを含み得る。該方法は、洗浄前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、洗浄前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含み得る。処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され得る。１以上のチャンバ構成要素は、酸化物コーティングを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止することを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止した後に、処理領域に供給された水素含有材料で酸化物コーティングを処理することを含み得る。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０２１年５月２５日に出願された「高温洗浄処理（TREATMENT FOR HIGH-TEMPERATURE CLEANS）」という題目の米国特許出願第17/330,061号の利益及び優先権を主張し、当該米国特許出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0002] 本技術は、半導体洗浄プロセスに関する。特に、本技術は、洗浄動作中にチャンバ表面及びコーティングを処理する方法に関する。
[0003] 集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの材料層を形成するプロセスによって可能となる。基板上にパターニングされた材料を生成するには、露出した材料の形成及び除去の制御された方法が必要である。チャンバ内で堆積プロセスが実行された後に、チャンバ構成要素が、堆積プロセスからの残留物質を含むことがある。チャンバ洗浄動作は、チャンバから残留物を除去し得るが、このプロセスは、経時的にチャンバ構成要素を浸食する場合がある。
[0004] したがって、高品質デバイス及び構造物の製造に使用することができる、改善されたシステム及び方法が必要とされている。これらの必要性及びその他の必要性は、本技術によって対処される。
[0005] チャンバを処理する例示的な方法は、洗浄前駆体を遠隔プラズマユニットに供給することを含み得る。該方法は、洗浄前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、洗浄前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含み得る。処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され得る。１以上のチャンバ構成要素は、酸化物コーティングを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止することを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止した後に、処理領域に供給された水素含有材料で酸化物コーティングを処理することを含み得る。
[0006] 幾つかの実施形態では、洗浄前駆体が、酸素含有前駆体を含み得る。１以上のチャンバ構成要素は、炭素含有残留物を含み得る。該方法は、洗浄前駆体のプラズマ放出物で炭素含有残留物を除去することを含み得る。半導体処理チャンバの温度が、チャンバを処理する方法中に約４００℃以上に維持され得る。酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、水素含有ガスを処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化物コーティングを水素含有ガスに接触させることを含み得る。酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成することを含み得る。該方法は、水素含有前駆体のプラズマ放出物を処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化物コーティングを水素含有前駆体のプラズマ放出物に接触させることを含み得る。該方法は、１以上のチャンバ構成要素上に酸化物コーティングを形成することを含み得る。酸化物コーティングを形成することは、約０．００８と約０．０３との間のシリコン含有前駆体と酸素含有前駆体との流量比で、シリコン含有前駆体と酸素含有前駆体とを処理領域の中に流すことを含み得る。酸化物コーティングを形成することは、シリコン含有前駆体と酸素含有前駆体とのプラズマを、約５００W以下のプラズマ出力で生成することを含み得る。該方法は、酸化ケイ素材料を１以上のチャンバ構成要素上に堆積させることを含み得る。
[0007] 本技術の幾つかの実施形態は、チャンバを処理する方法を包含し得る。該方法は、酸素含有前駆体を遠隔プラズマユニットに供給することを含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含み得る。処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され得る。１以上のチャンバ構成要素は、酸化物コーティングと炭素材料とを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止することを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止した後に、処理領域に供給された水素含有材料で酸化物コーティングを処理することを含み得る。
[0008] 幾つかの実施形態では、酸化物コーティングが、酸化ケイ素であり得るか又は酸化ケイ素を含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマ放出物で炭素材料を除去することを含み得る。炭素材料は、炭素含有材料の堆積からの炭素残留物を含み得る。酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、水素含有ガスを処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化物コーティングを水素含有ガスに接触させることを含み得る。半導体処理チャンバの温度が、チャンバを処理する方法中に約４００℃以上に維持され得る。酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成することを含み得る。該方法は、水素含有前駆体のプラズマ放出物を処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化物コーティングを水素含有前駆体のプラズマ放出物に接触させることを含み得る。該方法は、１以上のチャンバ構成要素上に酸化物コーティングを形成することを含み得る。
[0009] 本技術の幾つかの実施形態は、チャンバ処理方法を包含し得る。該方法は、酸素含有前駆体を遠隔プラズマユニットに供給することを含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマを生成することを含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することを含み得る。処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され得る。１以上のチャンバ構成要素は、１以上のチャンバ構成要素を覆う酸化ケイ素コーティングと、酸化ケイ素コーティングの領域上の炭素材料とを含み得る。該方法は、酸素含有前駆体のプラズマ放出物で炭素材料を除去することを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止することを含み得る。該方法は、プラズマ放出物の供給を停止した後に、処理領域に供給された水素含有材料で酸化ケイ素コーティングを処理することを含み得る。
[0010] 幾つかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングを水素含有材料で処理することが、水素含有ガスを処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化ケイ素コーティングを水素含有ガスに接触させることを含み得る。酸化ケイ素コーティングを水素含有材料で処理することは、水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成することを含み得る。該方法は、水素含有前駆体のプラズマ放出物を処理領域の中に流すことを含み得る。該方法は、酸化ケイ素コーティングを水素含有前駆体のプラズマ放出物に接触させることを含み得る。
[0011] このような技術は、従来のシステム及び技法を超えた多数の利点を提供してよい。例えば、プロセスは、数百回以上のウエハサイクルの間、維持され得るチャンバコーティングを生成し得る。更に、本技術の実施形態の動作は、チャンバ構成要素を浸食から保護しながら、経時的な除去速度の低下を克服し得る。これらの実施形態及びその他の実施形態は、その多くの利点や特徴と共に、後述の記載及び添付の図面により詳細に説明されている。
[0012] 開示された技術の性質及び利点は、本明細書の残りの部分と図面を参照することによって更に理解を深めることができる。
[0013] 本技術の幾つかの実施形態による、例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。 [0014] 本技術の幾つか実施形態による、堆積方法における例示的な動作を示す。
[0015] 図面のうちの幾つかは、概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、縮尺通りであると明記されていない限り、縮尺通りであるとみなしてはならないと理解するべきである。更に、概略図として、図面は、理解を助けるために提供されており、現実的な描写に比べて全ての態様又は情報を含まない場合があり、例示を目的として強調された素材を含むことがある。
[0016] 添付図面では、類似の構成要素及び／又は特徴は、同一の参照符号を有し得る。更に、同じ種類の様々な構成要素は、類似の構成要素間を区別する文字により、参照符号に従って区別することができる。本明細書において第１の参照符号のみが使用される場合、その記載は、文字に関わりなく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素のうちの何れにも適用可能である。
[0017] 半導体処理における堆積動作は、基板上に任意の数の材料を形成するために含まれ得る。例えば、材料は、半導体構造を生成するために、ならびに基板上の材料のパターニング又は除去を容易にするために、基板上に堆積され得る。非限定的な一実施例として、基板上の材料の除去又はパターニングを容易にするために、ハードマスクが基板上に堆積され得る。ハードマスク堆積は、熱活性化堆積ならびにプラズマ強化堆積によるものを含む、任意の数のやり方で実行され得る。そのメカニズムにかかわらず、多くの堆積動作は、処理されている基板上のみならず、チャンバ構成要素上にも材料を堆積させる。例えば、処理領域内で、基板上ならびに基板が上に載置されるペデスタル又は支持体上、材料を処理領域の中に分配し得る面板又はディフューザ上、処理領域を画定するチャンバ壁上、並びに堆積後の材料及び副生成物用の排出経路を画定する構成要素上に堆積が生じ得る。
[0018] 堆積プロセスが完了すると、基板は処理領域から取り出されてよく、洗浄プロセスが採用されてよい。チャンバ洗浄は、１以上の前駆体のプラズマを生成し得る。該プラズマは、後続の処理動作の前に、チャンバを実質的にリセットするために、チャンバ構成要素上に形成された残留物質をエッチングしてよく又は他の方法で除去してよい。それは、ウエハとウエハとの一貫性を維持するのに役立ち得る。しかし、これらのチャンバ洗浄動作は、幾つかの課題を生む可能性がある。例えば、誘導的に又は容量結合を介するなどして生成されるインシトゥ（その場）プラズマは、より徹底的な洗浄を確実に行うために容易に制御されてよく、洗浄材料は、処理領域の様々な構造形状に到達し得る。しかし、インシトゥ（その場）洗浄は、経時的にチャンバ構成要素を浸食し得るチャンバ表面の衝突（bombardment）を増加させる可能性がある。
[0019] 遠隔で生成されるプラズマ洗浄は、衝突を低減させる可能性があるが、新たな課題が生じ得る。例えば、ラジカルベースの洗浄は、エッチャント材料が、再結合してエッチングを低減させたり、チャンバの周りの堆積材料に到達できなかったりすることをもたらし得る幾つかの要因に敏感である場合がある。これらの課題を補償するために、遠隔プラズマ洗浄を利用する多くのプロセスが、洗浄動作を実行するためにハロゲン材料を利用する。例えば、塩素やフッ素の前駆体を使用してラジカル種を生成することができる。次いで、このラジカル種は、処理チャンバ内の材料をより容易に又は積極的に除去し得る。しかし、ほとんどのハロゲン洗浄は、チャンバ機器を保護するために、より低いチャンバ温度で実行される。処理温度が上昇すると、ハロゲン洗浄材料は、チャンバ内の材料をより積極的にエッチングする可能性があり、チャンバ性能に影響を与え得る副生成物を生成し得る。一実施例として、フッ素系エッチャントは、アルミニウム洗浄構成要素と相互作用して、フッ化アルミニウムを生成し得る。フッ化アルミニウムは、基板上に堆積して欠陥を生成し得るフレークを形成することがある。幾つかの従来の技術は、堆積動作の前にチャンバコーティングを形成することによってこの課題を克服しようと試み得る。これは、洗浄放出物が、コーティングと相互作用し、表面を過剰な損傷から保護することを可能にする。動作温度が低い場合はこれで十分かもしれないが、動作温度がより高くなると、ハロゲン材料は、コーティング上に堆積した残留物のみならず、酸化ケイ素などのチャンバコーティングを除去するのに十分に活性化され得る。この場合、各堆積シーケンスの前にシーズニングを行う必要があり得るが、それでも、コーティングが除去されるので、経時的にチャンバ構成要素に損傷を与える可能性がある。
[0020] 本技術は、堆積副生成物を除去するために実行されるその後の除去動作中に維持され得るシーズニング又はコーティングを生成することによって、これらの制限を克服し得る。本技術はまた、普通であればチャンバ洗浄動作中の低減された除去を経時的にもたらし得るはずの、コーティング又はシーズニングを修復するための処理も包含し得る。以下で説明されるプラズマ処理動作が実行され得る本技術の複数の実施形態によるチャンバの一般的な態様を説明した後で、特定の方法論及び構成要素の構成が説明され得る。説明される技法は、幾つかのプロセスを改善するために使用されてよく、様々な処理チャンバ及び動作に適用可能であり得るので、本技術は説明される特定のチャンバ又は処理に限定されることを意図していないことが理解されよう。例えば、例示的なトップフィードRFチャンバについて以下で説明するが、ボトムフィードRF経路構成も同様に本技術によって包含される。
[0021] 図１は、本技術の幾つかの実施形態による、例示的な処理チャンバ１００の断面図を示す。本図は、本技術の１以上の態様を組み込み、及び／又は、本技術の複数の実施形態による１以上の動作を実行するように特に構成され得る、システムの態様を示し得る。チャンバ１００又は実行される方法の更なる詳細が、以下で更に説明され得る。チャンバ１００を利用して、本技術の幾つかの実施形態に従って膜層を形成することができるが、該方法は、膜形成が行われ得る任意のチャンバ内で同様に実行されてよいことを理解されたい。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２、チャンバ本体１０２の内部に配置された基板支持体１０４、及び、チャンバ本体１０２に結合され、基板支持体１０４を処理空間１２０内に囲い込むリッドアセンブリ１０６を含み得る。基板１０３は、開口部１２６を通して処理空間１２０に提供されてよく、この開口部は、スリットバルブ又はドアを用いて処理のために従来通りに封止されてよい。基板１０３は、処理中に基板支持体の表面１０５上に載置されてよい。基板支持体１０４は、矢印１４５で示されているように、基板支持体１０４のシャフト１４４が位置付けられ得る軸１４７に沿って回転可能であり得る。代替的に、基板支持体１０４は、堆積プロセス中に必要に応じて持ち上げて回転させることができる。
[0022] プラズマプロファイル変調器１１１が、基板支持体１０４上に配置された基板１０３にわたるプラズマの分布を制御するために、処理チャンバ１００内に配置され得る。プラズマプロファイル変調器１１１は、第１の電極１０８を含み得る。第１の電極１０８は、チャンバ本体１０２に隣接して配置されてよく、チャンバ本体１０２をリッドアセンブリ１０６の他の構成要素から分離し得る。第１の電極１０８は、リッドアセンブリ１０６の一部であってよく、又は別個の側壁電極であってもよい。第１の電極１０８は、環状又はリング状の部材であってよく、リング電極であってよい。第１の電極１０８は、処理空間１２０を囲む処理チャンバ１００の外周の連続的なループであってよく、所望の場合、選択された位置において不連続であってもよい。第１の電極１０８はまた、例えば穿孔リング又はメッシュ電極などの穿孔電極であってもよく、又は例えば二次ガス分配器などの平板電極であってもよい。
[0023] 例えば酸化アルミニウム及び／又は窒化アルミニウムといったセラミック又は金属酸化物などの誘電材料であってよい１以上の絶縁体１１０ａ、１１０ｂが、第１の電極１０８に接触してよく、第１の電極１０８をガス分配器１１２から及びチャンバ本体１０２から電気的且つ熱的に分離してよい。ガス分配器１１２は、プロセス前駆体を処理空間１２０の中に分配するための開孔１１８を画定してよい。ガス分配器１１２は、処理チャンバに結合されてよいRF生成器、RF電源、DC電源、パルス状DC電源、パルス状RF電源、又は任意の他の電源などの、第１の電力源１４２に結合され得る。幾つかの実施形態では、第１の電力源１４２がRF電源であってよい。
[0024] ガス分配器１１２は、導電性ガス分配器又は非導電性ガス分配器であってよい。ガス分配器１１２はまた、導電性及び非導電性の構成要素で形成されてもよい。例えば、ガス分配器１１２の本体が導電性であってよい一方で、ガス分配器１１２の面板は非導電性であってよい。ガス分配器１１２は、図１で示されているような第１の電力源１４２などによって電力供給されてよく、又は、幾つかの実施形態では、ガス分配器１１２は、接地に結合されてもよい。
[0025] 第１の電極１０８は、処理チャンバ１００の接地経路を制御してよい第１の同調回路１２８に結合され得る。第１の同調回路１２８は、第１の電子センサ１３０、及び第１の電子コントローラ１３４を含んでよい。第１の電子コントローラ１３４は、可変キャパシタ又は他の回路素子であってよく、又はそれを含んでよい。第１の同調回路１２８は、１以上のインダクタ１３２であってよく、又はそれを含んでよい。第１の同調回路１２８は、処理中に処理空間１２０内に存在するプラズマ条件下で可変又は制御可能なインピーダンスを可能にする任意の回路であってよい。図示されているような幾つかの実施形態では、第１の同調回路１２８が、接地と第１の電子センサ１３０との間で平行に結合された第１の回路脚及び第２の回路脚を含んでよい。第１の回路脚は、第１のインダクタ１３２Ａを含んでよい。第２の回路脚は、第１の電子コントローラ１３４と直列に結合された第２のインダクタ１３２Ｂを含んでよい。第２のインダクタ１３２Ｂは、第１の電子コントローラ１３４と、第１及び第２の回路脚の両方を第１の電子センサ１３０に結合するノードとの間に配置されてよい。第１の電子センサ１３０は、電圧又は電流センサであってよく、第１の電子コントローラ１３４に結合されてよい。第１の電子コントローラ１３４は、処理空間１２０の内側のプラズマ条件のある程度の閉ループ制御を許容し得る。
[0026] 第２の電極１２２が、基板支持体１０４に結合されてよい。第２の電極１２２は、基板支持体１０４内に埋め込まれてよく、又は基板支持体１０４の表面に結合されてよい。第２の電極１２２は、板、穿孔板、メッシュ、ワイヤスクリーン、又は導電性要素の任意の他の分散設備（distributed arrangement）であってよい。第２の電極１２２は、同調電極であってよく、例えば、基板支持体１０４のシャフト１４４内に配置された、５０オームなどの選択された抵抗を有するケーブルなどの導管１４６によって、第２の同調回路１３６に結合され得る。第２の同調回路１３６は、第２の電子センサ１３８及び第２の電子コントローラ１４０を有してよい。第２の電子コントローラ１４０は、第２の可変キャパシタであってよい。第２の電子センサ１３８は、電圧又は電流センサであってよく、処理空間１２０内のプラズマ条件を更に制御するために、第２の電子コントローラ１４０に結合されてよい。
[0027] バイアス電極及び／又は静電チャック電極であってよい第３の電極１２４が、基板支持体１０４に結合され得る。第３の電極は、フィルタ１４８を通して第２の電力源１５０に結合されてよい。フィルタ１４８は、インピーダンス整合回路であってよい。第２の電力源１５０は、DC電源、パルス状DC電源、RFバイアス電源、パルス状RF源若しくはバイアス電源、又はこれらの組み合わせ若しくは他の電源であってよい。幾つかの実施形態では、第２の電力源１５０が、RFバイアス電源であってよい。
［0028］ 図１のリッドアセンブリ１０６及び基板支持体１０４は、プラズマ又は熱処理用の任意の処理チャンバと共に使用されてよい。動作では、処理チャンバ１００が、処理空間１２０内のプラズマ条件のリアルタイム制御を許容し得る。基板１０３は、基板支持体１０４上に配置されてよく、プロセスガスが、任意の所望のフロープラン（flow plan）に従って入口１１４を使用してリッドアセンブリ１０６を通して流されてよい。幾つかの実施形態では、入口１１４が、遠隔プラズマ源ユニット１１６、ならびにプロセスガス供給用のバイパス１１７からの供給を含んでよい。遠隔プラズマ源ユニット１１６は、チャンバに流体結合されてよい。プロセスガスは、遠隔プラズマ源ユニット１１６を通って流れなくてもよい。ガスは、出口１５２を通って処理チャンバ１００を出ることができる。電源が、処理空間１２０内にプラズマを確立するために、ガス分配器１１２に結合されてよい。幾つかの実施形態では、基板が、第３の電極１２４を使用して電気バイアスをかけられてよい。
[0029] 処理空間１２０内のプラズマを励起すると、プラズマと第１の電極１０８との間に電位差が確立され得る。また、プラズマと第２の電極１２２との間に電位差が確立され得る。次いで、電子コントローラ１３４、１４０が、２つの同調回路１２８、１３６によって表される接地経路の流れ特性を調整するために使用されてよい。堆積速度の独立した制御と、中心から縁部までのプラズマ密度の均一性の独立した制御とを行うために、第１の同調回路１２８と第２の同調回路１３６とに設定点がもたらされ得る。電子コントローラが両方とも可変キャパシタであり得る複数の実施形態では、電子センサが、独立して、堆積速度を最大化し、厚さの不均一性を最小化するように可変キャパシタを調整し得る。
[0030] 同調回路１２８、１３６の各々は、それぞれの電子コントローラ１３４、１４０を使用して調整されてよい可変インピーダンスを有し得る。電子コントローラ１３４、１４０が可変キャパシタである場合、可変キャパシタの各々の容量範囲、並びに第１のインダクタ１３２Ａ及び第２のインダクタ１３２Ｂのインダクタンスは、インピーダンスの範囲を提供するように選択され得る。この範囲は、プラズマの周波数特性や電圧特性に依存し、各可変キャパシタの容量範囲に最小値が存在し得る。それゆえ、第１の電子コントローラ１３４の容量が最小又は最大であるときに、第１の同調回路１２８のインピーダンスは高くなり、基板支持体の上の空中又は横方向の被覆率（coverage）が最小であるプラズマ形状がもたらされ得る。第１の電子コントローラ１３４の容量が第１の同調回路１２８のインピーダンスを最小化する値に近づくと、プラズマの空中被覆率は最大まで成長し、基板支持体１０４の全作業領域を効果的に覆うことになり得る。第１の電子コントローラ１３４の容量が最小インピーダンス設定から外れると、プラズマ形状がチャンバ壁から収縮し、基板支持体の空中被覆率が低下することがある。第２の電子コントローラ１４０は、同様の効果を有し、第２の電子コントローラ１４０の容量が変更可能なので、基板支持体上のプラズマの空中被覆率を増減させることができる。
[0031] 電子センサ１３０、１３８は、閉ループでそれぞれの回路１２８、１３６を調整するために使用され得る。使用されるセンサの種類に応じて、電流又は電圧の設定点が各センサに設けられ、各それぞれの電子コントローラ１３４、１４０への調整を決定する制御ソフトウェアであって、設定点からの偏差を最小化する制御ソフトウェアがセンサに提供され得る。その結果、処理中に、プラズマ形状が選択され、動的に制御され得る。前述の説明は、可変キャパシタであり得る電子コントローラ１３４、１４０に基づいているが、調整可能なインピーダンスを有する同調回路１２８、１３６を提供するために、調整可能な特性を有する任意の電子部品が使用され得ることが理解されよう。
[0032] 先に説明されたように、本技術の幾つかの実施形態によるチャンバ洗浄動作は、遠隔プラズマを生成し、プラズマ放出物をチャンバの処理領域に供給することを含んでよい。チャンバ表面を保護するために、酸化物コーティングなどのコーティングが、チャンバの表面の上に形成されてよい。プロセス間のコーティングの除去を制限するために、本技術の幾つかの実施形態では、ハロゲン含有洗浄材料を使用しなくてよい。しかし、酸化物コーティングから炭素残留物を除去するために酸素含有プラズマが使用されるときなどに、幾つかの処理では経時的に残留物質の除去速度が低下し得ることが試験で示されている。エッチングプロセス中にコーティングは除去されず、その後の堆積シーケンスのために保持されるかもしれないが、残留物の除去には限界があり得、チャンバ内に蓄積物が発生するときに経時的に処理ドリフトが生じる可能性がある。特定の理論に束縛されることなしに、高温になると酸化物コーティングで酸素再結合が増加し得、それは、処理領域内のエッチャント種を制限し得る。処理チャンバ内の温度が、例えば、約２００℃以上、約３００℃以上、約４００℃以上、約５００℃以上、約６００℃以上、又はそれより高くなるにつれて、酸素の再結合速度が劇的に増加する可能性がある。ガスや放出物の流量が増加しても、依然として再結合により残留物質を不十分にしかエッチングしない可能性のあることが、試験で示されている。
[0033] 例えば、非限定的な一実施例として、酸化ケイ素などの酸化物コーティングは、ヒドロキシル部分（hydroxyl moiety）を含む表面結合及び配位子によって特徴付けられ得る。コーティングが酸素ラジカル種に接触すると、表面で水素欠乏が起こり得、それは、酸素ダングリングボンドなどの活性部位を生成する可能性がある。これらの結合部位は、より容易に再結合を引き起こす可能性がある。生じる相互作用は、コーティングを除去するのではなく、コーティング表面の終端において水素を奪う表面効果であるかもしれない。この反応はまた、コーティングの表面温度を上昇させ得、それは、再結合を更に増加させる可能性がある。その結果、チャンバ内で酸素エッチャントがクエンチされ得、堆積副生成物の除去速度が、連続的な基板シーケンスごとに低下する可能性がある。このため、チャンバ内に残留物が蓄積し、プロセスに影響を与えたり、ウエハ間のドリフトを引き起こしたりする可能性があり、また洗浄不足による欠陥の原因となることもある。しかし、本技術は、洗浄プロセスに続く水素処理によって、劣化した表面結合を修復し、それは、コーティング表面に水素を補充し、各サイクルにおいてより一貫した除去ができる可能性があると判断した。したがって、本技術は、洗浄効果によるプロセスドリフトを抑制することができるチャンバ処理を可能にし得る。
[0034] 図２は、本技術の幾つかの実施形態による、チャンバを処理する方法２００における例示的な動作を示す。該方法は、上述された処理チャンバ１００を含む、様々な処理チャンバ内で実行されてよい。方法２００は、幾つかの任意選択的な動作を含んでよい。それらは、本技術による方法の幾つかの実施形態に特に関連付けられてもよく又は関連付けられなくてもよい。例えば、動作のうちの多くは、構造形成のより広い範囲を提供するために説明されているが、本技術にとって重要ではなく、又は容易に理解されるであろう代替的な方法論によって実行されてもよい。
[0035] 方法２００は、列挙された動作の開始前に更なる動作を含んでよい。例えば、幾つかの実施形態では、本技術が、処理中の良くない相互作用を低減し得るコーティングを形成することを含んでよい。任意選択的な動作２０５では、酸化物コーティングなどのコーティングが、前述された任意の構成要素などの処理チャンバの１以上の構成要素の表面に付加されてよく、又はその表面の上に形成されてよい。コーティングは、任意の数の材料の酸化物であってよく、それは、チャンバ内で行われる処理に基づいて変更されてよい。非限定的な一実施例として、酸化物コーティングは、コーティングの粗さを低減させるために形成された酸化ケイ素コーティングであってよく、それは、残留物の除去を容易にする可能性がある。コーティングは、処理領域内のプラズマ強化プロセスによって形成されてよく、シリコン含有前駆体及び酸素含有前駆体を処理領域の中に流すことを含んでよい。
[0036] プロセス条件は、堆積膜の粗さを制限するように制御されてよい。例えば、幾つかの実施形態では、シリコン含有前駆体と酸素含有前駆体との流量比が、低く維持されてよく、幾つかの実施形態では、約０．００８と０．０３との間に維持されてよい。これにより、膜内の水素取り込みが減少し得、有利なことにより滑らかな膜堆積を生成することもできる。更に、堆積は、比較的低いプラズマ出力で行われてよく、それはまた、粗さを増加し得るスパッタリングを制限することもできる。例えば、堆積は、酸化ケイ素材料が処理チャンバの表面上に堆積されている間に、約５００W以下、約４００W以下、約３００W以下、約２００W以下のプラズマ出力で実行されてよい。説明されたようにコーティング堆積を行うことによって、生成された酸化ケイ素膜は、約１．０nm以下の平均粗さによって特徴付けられてよく、約０．９nm以下、約０．８nm以下、約０．７nm以下、約０．６nm以下、約０．５nm以下、約０．４nm以下、約０．３nm以下、約０．２nm以下、約０．１nm以下、又はそれより下の平均粗さによって特徴付けられてもよい。
[0037] コーティングが形成又は堆積された後で、任意選択的な動作２１０における堆積プロセスなどのチャンバ内での処理が実行されてよい。該プロセスは、以前に説明されたようにペデスタルなどのチャンバの処理領域内に基板を配置することを含んでよい。堆積は、任意の数の導電性材料又は誘電材料を基板上に形成すること、ならびにハードマスク材料又は他の材料を堆積させることを含んでよい。非限定的な一実施例として、幾つかの実施形態では、プロセスが、炭素含有ハードマスクなどの炭素含有材料を基板上に堆積させることを含んでよい。該プロセスは、炭素含有前駆体のプラズマを生成すること、又は、炭素含有材料を基板上に堆積させるために、炭素含有前駆体を熱反応させることを含んでよい。炭素ハードマスクに使用され得る任意の数のドーパント又は他の材料が、炭素含有前駆体に含まれてよい。前述されたように、該プロセスはまた、先に形成された酸化物コーティングを含むチャンバの１以上の構成要素上に、材料が堆積されることをもたらしてよい。
[0038] プロセスは、処理領域から基板を除去し、洗浄動作を実行することを含んでよい。上述されたように、インシトゥ（その場）プラズマを生成することは、衝突を介して構成要素及びコーティングを損傷させることがあるため、幾つかの実施形態では、方法２００が、動作２１５において洗浄前駆体を遠隔プラズマに供給することを含んでよい。前駆体は、ハロゲン含有材料を含むチャンバ洗浄に使用される任意の数のガスを含んでよいが、幾つかの実施形態では、本技術は、プロセスが約２００℃以上、約４００℃以上、又はそれより上の温度で実行されているときに、ハロゲン含有材料を洗浄プロセスにおいて含まなくてよい。それは、チャンバ及びコーティングに過度の損傷をもたらす可能性があるからである。炭素堆積について上述された非限定的な一実施例を続けると、残留物は、炭素含有材料であってよく又は炭素含有材料を含んでよく、洗浄前駆体は、酸素含有前駆体であってよく又は酸素含有前駆体を含んでよい。例示的な酸素含有前駆体は、二原子酸素、オゾン、亜酸化窒素、酸化窒素、若しくは任意の他の酸素含有材料であってよく、又はそれらを含んでよい。
[0039] 動作２２０では、プラズマが遠隔プラズマユニット内で生成されてよい。それは、酸素含有プラズマ放出物などの洗浄前駆体のプラズマ放出物を生成し得る。該プロセスは、動作２２５において、プラズマ放出物をチャンバの処理領域に流すこと又は供給することを含んでよい。動作２３０では、プラズマ放出物が、処理領域内の表面と相互作用し得る。それは、例えば炭素含有材料などを含み得る、堆積からの残留物質の除去を可能にし得る。プラズマ放出物はまた、チャンバ材料上のコーティングとも相互作用する可能性がある。酸化物コーティングと相互作用し得る酸素含有プラズマ放出物を利用することによって、たとえ高温であっても、除去動作中にコーティングが維持され得る。
[0040] 上で説明されたように、次いで、処理が繰り返された場合、後続の除去速度は経時的に低下し得る。それは、コーティングの表面上の水素枯渇によってもたらされ得る。それは、プラズマ放出物の再結合を増加させることにつながる可能性がある。幾つかの実施形態による処理は、上述されたように、幾つかの実施形態では約４００℃以上であり得る高温で行われることがあり、これは、再結合の速度を更に高める可能性がある。しかし、本技術は、各サイクル中の一貫した除去を確実にし得る、チャンバコーティングへの後処理を含み得る。例えば、幾つかの実施形態では、酸素含有前駆体のプラズマが停止されてよく、チャンバがパージされてよい。
[0041] 動作２３５では、洗浄プロセス中に生じ得る水素枯渇を回復させる可能性がある処理が、酸化物コーティングに実行され得る。例えば、処理は、チャンバ洗浄後に、水素含有材料を処理領域に供給することを含んでよい。水素含有材料は、プロセス残留物が除去された後で、コーティングと相互作用し得る。チャンバは上述された処理温度に維持されてよく、水素含有材料はコーティングの表面に水素を提供し得、これは失われた水素を補充することができる。水素は、洗浄動作を実行する前のコーティング状態と一致し得るベース状態に、コーティングを回復させることができる。
[0042] 処理が、例えば、二原子水素、アンモニア、水蒸気、アルコール、又は任意の他の水素含有材料若しくはヒドロキシル含有材料などの、任意の数の水素含有材料で実行されてよいことを、試験は示している。水素含有材料は、アルゴン、ヘリウム、窒素、又は他のガスなどの、１以上のキャリア材料と共に供給されてよい。更に、処理は、熱的に、又はプラズマ強化プロセスで実行されてよい。例えば、チャンバ温度は、上述されたように幾つかの実施形態では比較的高く維持されてよいので、プロセスは、水素含有材料を処理チャンバを通して流し、水素含有材料を酸化物コーティングに接触させることを含んでよい。更に、幾つかの実施形態では、プラズマが、水素含有材料で生成されてよく、水素含有プラズマ放出物が、コーティングと相互作用してよい。
[0043] 処理がプラズマ処理であってよく又はプラズマ処理を含んでよい幾つかの実施形態では、プラズマ出力が、比較的低く維持されてよく、コーティングの表面を超える相互作用を制限し、例えば、化学エッチングレジームの代わりに化学吸着レジームで動作する処理を提供する。例えば、インシトゥ（その場）プラズマは、約１０００W以下の出力レベルで生成されてよく、約９００W以下、約８００W以下、約７００W以下、約６００W以下、約５００W以下、約４００W以下、約３００W以下、約２００W以下、約１００W以下、又はそれより下で生成されてよい。処理中の圧力は、約１２Torr以下に維持されてよく、約１０Torr以下、約８Torr以下、約６Torr以下、約４Torr以下、約２Torr以下、又はそれより下に維持されてよい。比較的低い圧力で動作することによって、ラジカルの流量が増加してよく、これは、処理領域内の酸化物膜にわたる相互作用の改善を保証する可能性がある。
[0044] 処理が実行された後で、プロセスは、処理用の後続のウエハを提供することによって繰り返されてよい。本技術の幾つかの実施形態に従って処理を実行することによって、チャンバコーティングが、プロセスとプロセスとで維持され得、これは、エッチング速度を下げ得る洗浄プラズマ再結合を低減させる可能性がある。エッチング速度が維持されることで、チャンバ洗浄中の残留物除去の一貫性が増し得、これは、ウエハとウエハとのプロセスドリフトにつながり得る残留物の蓄積を抑制する可能性がある。
[0045] 前述の記載では、説明を目的として、本技術の様々な実施形態の理解を促すために、数々の詳細が提示されている。しかし、当業者には、これらの詳細のうちの一部がなくても、或いは、追加の詳細があれば、特定の実施形態を実施することができることは明らかであろう。
[0046] 幾つかの実施形態を開示したが、当業者は、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正例、代替構造物、及び均等物を使用できることを認識されよう。更に、幾つかの周知の処理及び要素は、本技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために説明されていない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものと解釈すべきでない。更に、方法又は処理は、連続的又は段階的に説明され得るが、工程は、同時に行われてもよく、又は、記載よりも異なる順序で行われてもよいことを理解するべきである。
[0047] 値の範囲が提供されている場合、文脈上そうでないと明示されていない限り、当然ながら、その範囲の上限値と下限値との間の各介在値は、下限値の最も小さい単位まで具体的に開示されている。記載された範囲の任意の記載値又は記載されていない介在値の間の任意の小さい範囲、そしてその記載範囲のその他の任意の記載された値又は介在する値も含まれる。これら小さい範囲の上限及び下限は、その範囲に個々に含まれ、又はその範囲から除外される場合があり、小さい範囲に限界値の何れかが含まれる、どちらも含まれない、又は両方が含まれる各範囲もまた、記載された範囲における明確に除外される任意の限界値を条件として、この技術範囲に包含される。記載された範囲が、限界値の片方又は両方を含む場合、これらの含められた限界値のいずれか又は両方を除外する範囲も含まれる。
[0048] 本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈が他のことを明らかに示していない限り、複数の参照対象を含む。したがって、例えば、「ある前駆体（a precursor）」への言及は、複数のこのような前駆体を含み、「その層（the layer）」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数の層及びその均等物への言及を含み、その他の形にも同様のことが当てはまる。
[0049] また、「備える（comprise（s））」、「備えている（comprising）」、「含有する（contain（s））」、「含有している（containing）」、「含む（include（s））」、及び「含んでいる（including）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、１以上のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又は群の存在若しくは追加を除外するものではない。

Claims (20)

  1. 洗浄前駆体を遠隔プラズマユニットに供給すること、
    前記洗浄前駆体のプラズマを生成すること、
    前記洗浄前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することであって、前記処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され、前記１以上のチャンバ構成要素は、酸化物コーティングを含む、処理領域に供給すること、
    前記プラズマ放出物の供給を停止すること、及び
    前記プラズマ放出物の供給を停止した後に、前記処理領域に供給された水素含有材料で前記酸化物コーティングを処理することを含む、チャンバを処理する方法。
  2. 前記洗浄前駆体は、酸素含有前駆体を含む、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  3. 前記１以上のチャンバ構成要素は、炭素含有残留物を更に含む、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  4. 前記洗浄前駆体の前記プラズマ放出物で前記炭素含有残留物を除去することを更に含む、請求項３に記載のチャンバを処理する方法。
  5. 前記半導体処理チャンバの温度が、前記チャンバを処理する方法中に約４００℃以上に維持される、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  6. 前記酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有ガスを前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化物コーティングを前記水素含有ガスに接触させることを含む、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  7. 前記酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成すること、
    前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物を前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化物コーティングを前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物に接触させることを含む、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  8. 前記１以上のチャンバ構成要素上に前記酸化物コーティングを形成することを更に含む、請求項１に記載のチャンバを処理する方法。
  9. 前記酸化物コーティングを形成することは、
    シリコン含有前駆体と酸素含有前駆体の流量比が約０．００８から約０．０３の間で、前記シリコン含有前駆体と前記酸素含有前駆体とを前記処理領域の中に流すことを含む、請求項８に記載のチャンバを処理する方法。
  10. 前記酸化物コーティングを形成することは、
    前記シリコン含有前駆体と前記酸素含有前駆体とのプラズマを、約５００W以下のプラズマ出力で生成すること、及び
    酸化ケイ素材料を前記１以上のチャンバ構成要素上に堆積させることを含む、請求項９に記載のチャンバを処理する方法。
  11. 酸素含有前駆体を遠隔プラズマユニットに供給すること、
    前記酸素含有前駆体のプラズマを生成すること、
    前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することであって、前記処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され、前記１以上のチャンバ構成要素は、酸化物コーティングと炭素材料とを含む、処理領域に供給すること、
    前記プラズマ放出物の供給を停止すること、及び
    前記プラズマ放出物の供給を停止した後に、前記処理領域に供給された水素含有材料で前記酸化物コーティングを処理することを含む、チャンバを処理する方法。
  12. 前記酸化物コーティングは、酸化ケイ素を含む、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  13. 前記炭素材料を前記酸素含有前駆体の前記プラズマ放出物で除去することを更に含み、前記炭素材料は、炭素含有材料の堆積からの炭素残留物を含む、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  14. 前記酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有ガスを前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化物コーティングを前記水素含有ガスに接触させることを含む、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  15. 前記半導体処理チャンバの温度が、前記チャンバを処理する方法中に約４００℃以上に維持される、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  16. 前記酸化物コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成すること、
    前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物を前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化物コーティングを前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物に接触させることを含む、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  17. 前記１以上のチャンバ構成要素上に前記酸化物コーティングを形成することを更に含む、請求項１１に記載のチャンバを処理する方法。
  18. 酸素含有前駆体を遠隔プラズマユニットに供給すること、
    前記酸素含有前駆体のプラズマを生成すること、
    前記酸素含有前駆体のプラズマ放出物を半導体処理チャンバの処理領域に供給することであって、前記処理領域は、１以上のチャンバ構成要素によって画定され、前記１以上のチャンバ構成要素は、前記１以上のチャンバ構成要素を覆う酸化ケイ素コーティングと、前記酸化ケイ素コーティングの領域上の炭素材料とを含む、処理領域に供給すること、
    前記酸素含有前駆体の前記プラズマ放出物で前記炭素材料を除去すること、
    前記プラズマ放出物の供給を停止すること、及び
    前記プラズマ放出物の供給を停止した後に、前記処理領域に供給された水素含有材料で前記酸化ケイ素コーティングを処理することを含む、チャンバを処理する方法。
  19. 前記酸化ケイ素コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有ガスを前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化ケイ素コーティングを前記水素含有ガスに接触させることを含む、請求項１８に記載のチャンバを処理する方法。
  20. 前記酸化ケイ素コーティングを水素含有材料で処理することは、
    水素含有前駆体のプラズマ放出物を生成すること、
    前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物を前記処理領域の中に流すこと、及び
    前記酸化ケイ素コーティングを前記水素含有前駆体の前記プラズマ放出物に接触させることを含む、請求項１８に記載のチャンバを処理する方法。
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