JP4668915B2 - プロセスチャンバのコンポーネントの洗浄 - Google Patents

プロセスチャンバのコンポーネントの洗浄 Download PDF

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Description

背景
本発明の実施形態は、プロセスチャンバ内で基板の処理に用いられるコンポーネントの洗浄に関する。
電気回路やディスプレイを製造するために、半導体ウェハ又はディスプレイのような基板はチャンバに配置され、プロセスガスのプラズマで処理される。例えば、ＰＣＶＤプロセスにおいては、プラズマはスパッタ材料のターゲットをスパッタして基板上にスパッタされたターゲット材料を堆積させる。ＣＶＤプロセスにおいては、堆積ガスのプラズマは、基板上に物質を堆積させるために用いられる。エッチングプロセスにおいて、プラズマは基板上の物質をエッチングするために用いられる。チャンバは、処理の間プラズマに晒される多くのコンポーネント、例えば、基板を保持する基板支持体、ライナー、ガス分配器又は排気リング、フォーカスリングを有する。
このような基板プロセスにおいて、プラズマは、定期的に洗浄されなければならないチャンバコンポーネントの表面上でプロセス堆積物を形成する。一洗浄法においては、チャンバコンポーネントはチャンバから取り出され、酸性又は塩基性の洗浄溶液に浸漬される。他の方法においては、コンポーネントはチャンバ内にあり、洗浄ガスがチャンバに導入され、プラズマがプロセス堆積物を洗浄するための洗浄ガスを形成する。しかしながら、このような洗浄法は、コンポーネントに化学的に付着した又は特に薄い層で堆積されるプロセス堆積物をしばしば残したままにする。
ガス分配器、ライナー及び静電チャックのようなコンポーネントは、ガス通路又は他の理由のためホールを有することから、洗浄することは特に困難である。例えば、ガス分配器はチャンバにプロセスガスを放出するために多くのガスホールを有する。静電チャックも、基板の下に熱伝達ガスを放出するために多くのガスホールを有する。典型的なチャックにおいては、ガスホールが隔置され、基板の下の所望の位置に熱伝達ガスを供給するためにセラミック表面の周りに配分される。ホールは、プラズマ又はグロー放電が静電チャックの使用中にホール内部に形成されることを防止するために通常は小さい。従来の洗浄プロセスは、このようなガスプラズマによって小さなホールの内部に形成されたプロセス堆積物をしばしば十分に洗浄しない。例えば、湿式洗浄プロセスに用いられる酸性又は塩基性溶液は、ホールがプロセス堆積物で満たされているか又は表面張力が溶液を小さなホールに入ることを妨げることから、ガスホールに入ることができない。乾式洗浄プロセスにおいては、プラズマもしばしば完全にはホールを満たさない。これらホールが適切に洗浄されない場合、静電チャックが基板の下に不均等なガス拡散を与え、基板は適切に冷却又は加熱されない。小さなガスホールを有するガス分配器又はライナーを洗浄する場合に、同様の問題に直面する。
他の問題は、チャックのセラミック表面のようなセラミック表面上のプロセス堆積物を洗浄することを試みるときに生じる。セラミックチャックは、熱に対して良好な耐性と腐食作用のあるガスプラズマ環境からの化学的な腐食に対して耐性を与える。しかしながら、ＰＶＤやＣＶＤ堆積物は、しばしばセラミック表面に強固に付着し、従来の洗浄法を用いて取り除くことが難しい。セラミック表面は化学的に強い洗浄溶液によって腐食され得る。セラミック材料の不安定さは、また、侵食によって表面を洗浄すること、又は表面又はセラミックに破損又は微小割れを引き起こすことなくセラミック材料のガスホールを洗浄することを難しくする。セラミック表面が損傷すると、チャンバプラズマは晒された下にある表面を侵食するように損傷領域を貫き、チャック電極とアーク及び電気的なショートを引き起こし、ついには処理中にチャックの欠陥や基板の損傷を引き起こす。
従って、コンポーネントがプラズマ処理環境で所望の表面特性を有するようにチャンバコンポーネントを効果的に洗浄することが望ましい。更に、洗浄された表面がチャンバ内にガスの均一な分配を与えることができるように、静電チャック又は他のコンポーネントにおける全てのガスホールを均一に洗浄することが望ましい。また、一貫した再現性のある洗浄結果を与える洗浄プロセスが望ましい。
本発明のこれら特徴、態様、利点は、本発明の例を示す以下の説明、添えられた特許請求の範囲、添付の図面に関して更に良く理解される。しかしながら、特徴の各々は、単に特定の図面に関連せずに、一般に、本発明に使用し得ることは理解すべきであり、本発明はこれらの特徴のあらゆる組み合わせを含んでいる。
説明
プロセスチャンバ１０５のコンポーネント１００は、プロセスチャンバ１０５の使用中にコンポーネント１００の表面上に蓄積するプロセス堆積物を取り除くために洗浄される。プロセスチャンバ１０５は、半導体ウェハ又はフラットパネルディスプレイのような基板１１５がプラズマによって処理されるプロセスゾーン１１０を画成する。プロセスチャンバ１０５は基板処理装置１２０の一部であり、その典型的な実施形態は図１に示されている。コンポーネント１００は、例えば、セラミック２００内に複数のガスホールを有し、その実施形態は図２Ａの平面斜視図に示されている。例えば、ガスホール２０５はプロセスチャンバに熱伝達ガス又はプロセスガスを送る形と大きさがあってもよい。コンポーネント１００を洗浄すると、プラズマ曝露中にコンポーネント１００の表面２１０上とガスがそれらに流し込まれるときのガスホール２０５の内部表面に沿って蓄積するプロセス堆積物を取り除く。
一変形例においては、コンポーネント１００は、基板１１５を処理するプロセスチャンバにプロセスガスを導入するガス分配器１５５を備えている。ガス分配器１５５は、プロセスガスをガス供給源１６５からプロセスチャンバ内の１つ以上のガス流出口１７５ａ、ｂに送る複数のガスフィードコンジット１６０ａ、ｂを備えている。ガスフローバルブ１７０はガスフィードコンジット１６０ａ、ｂ、従って、ガス流出口１７５ａ、ｂを通ってプロセスガスのフローを調節する。ガス流出口１７５ａ、ｂはプロセスゾーン１１０にプロセスガスを均一に放出するように離間されて配置される。例えば、隔置され、２つから１２の流出口間にある流出口１７５ａ、ｂは基板１１５（図１に示される）の周辺に配置することができる。他の例においては、ガス分配器１５５は、プロセスゾーン１１０にプロセスガスを均一に分配するために同一平面のガス流出口のパターンを通ってガス流出口プロセスゾーン１１０に横方向と下方向にプロセスガスを拡散する基板上の貫通シャワーヘッドプレート（図示せず）を備えている。
他の変形例においては、図２Ａと図２Ｂに示されるように、チャンバコンポーネント１００は、図２Ａでは平面図として、図２Ｂでは断面図として示された、チャンバ１０５のプロセスゾーン１１０における受容面２１０ａ上の基板１１５を保持するために用いられる静電チャック１００ａを備えている。静電チャック１００ａは金属ベース２１５を備えている。金属ベース２１５は、例えば、アルミニウムを含むことができる。金属ベース２１５上のセラミック２００は電極２２０を覆い、基板１１５を固定する受容面２１０ａを備えている。セラミック２００は、例えば、Ａｌ2Ｏ3又はＡｌＮの層又はモノリスを備えることができる。セラミック２００は金属ベース２１５上に結合、堆積又はプラズマ噴霧することができる。電極２２０は図２Ｂに示されるようなセラミックモノリスに埋め込まれたメタルメッシュを備えてもよく、電極２２０は金属ベース２１５上の層としてセラミック２００を有する金属ベース２１５であってもよい。
静電チャック１００ａにおけるガスホール２０５は、基板の温度を調節するために熱伝達ガスを受容面２１０ａの上方に送るように適合されている。例えば、ガスホール２０５は、処理中にプラズマにより加えられる熱を引き出すことによって基板１１５を冷却するために用いることができる。熱伝達ガスはヘリウム又は他の本質的に不活性なガスを含むことができる。ガスホール２０５の直径は、約１１０〜５１０ミクロン、例えば、約１２５〜約３０５ミクロンであってもよい。
一実施形態においては、ガスホール２０５は受容面２１０ａからセラミック２００を通って金属ベース２１５へ進む。供給チャネル２３０は金属ベース２１５を通って横方向に伸び、熱伝達ガスをガスホール２０５に配分するためにガスホール２０５に接続されている。供給チャネル２３０の直径は、約１０１〜７６２ミクロン、例えば、約１２７〜約３５６ミクロンであってもよい。
更に、静電チャック１００ａの金属ベース２１５は、金属ベース２１５を通って液体を循環させることにより静電チャック１００ａの温度を調節するように、図２Ｂに示されるような液体サーキュレータ２３５を備えることができる。液体は、静電チャック１００ａに又は静電チャック１００ａから効果的に熱を伝達するために十分に高い比熱を有する。例えば、液体は水を含むことができる。静電チャック１００ａを洗浄する前に、液体サーキュレータ２３５は静電チャック１００ａを永続的に汚染し得るあらゆるグリコールと水の混合体を除去するために水を用いて洗い流される。
更に他の変形例においては、コンポーネント１００は静電チャック１００ａの近くに配置されるライナー（図示せず）を備えることができる。ライナーは静電チャックに隣接してガスを送ることが可能な１つ以上のガスホールを有する。一実施形態においては、ライナーは環状であり、静電チャック１００ａの周りに配置される。複数のガスホール２０５は、静電チャック１００ａの周囲にプロセスガスを導入するためにライナーに沿って環状に配置される。
チャンバコンポーネント１００を洗浄する方法は、図３の例示的なフローチャートに示されている。洗浄法は、ガスホール２０５の所望の形とサイズ、またコンポーネント１００の構造上の完全さを維持しつつ、コンポーネント１００からプロセス堆積物の十分な除去を確実にするステップの順序を含んでいる。例えば、フローチャートの破線の矢印との間に示される特定のステップは任意であるが、動作中洗浄されたコンポーネント１００の改善された信頼性を生じ得る。
洗浄プロセスの最初のステップにおいては、ガスホール２０５の内部表面からプロセス堆積物をゆるめ、除去するためにコンポーネント１００のガスホール２０５に機械的にピンを押し込む。図４Ａに例示的な実施形態が示されるメカニカルピンニングツール４００は、ガスホール２０５に適合するサイズと形をした複数の伸長したピン４１０を備えている。例えば、ピン４１０の直径は約１１０ミクロン〜約５１０ミクロンである。ピンニングツール４００が上下に移動し、ピン４１０がガスホール２０５の内部を通過してガスホール２０５からプロセス堆積物を取り除く。コンポーネント１００が金属ベース２１５上のセラミック２００を備えている静電チャック１００ａである場合、ピン４１０は、典型的には、セラミックであるガスホール部分に挿入されるだけでなく、金属ベース２１５にあるガスホール２０５の部分にも挿入される。
一変形例においては、ピン４１０は十分な洗浄効果を達成するためにガスホール２０５内に２つの自由度で移動する。例えば、ピン４１０は（i）ガスホール２０５を軸方向に内外に、更に（ii）ガスホール２０５内を回転して移動することができる。改善された洗浄プロセスに関して、ピンニングツール４００のピン４１０は同時にこれら２つの自由度によって移動することができる。ピン４１０は、ガスホールの内部表面からプロセス堆積物をゆるめ、除去するために、ガスホール２０５の軸方向又は横方向前後に振動するように振動させることもできる。
ピン４１０はガスホール２０５と一致するとともにガスホール２０５から望ましくないプロセス堆積物を洗い出すような配置と大きさをしている。コンポーネント１００におけるガスホール２０５の所定のレイアウトに関して、その例は図４Ａの静電チャックに示され、ピン４１０は図４Ｂに示されるようにガスホール２０５と一致するように対応した鏡像構造で配置されている。ピンニングツール４００がコンポーネント１００に係合する場合、複数のピン４１０が同時にガスホール２０５からプロセス堆積物を洗い流す。この同時洗浄は非常に時間が効率的で信頼できる。例えば、２つのピンと適切に一致することが、残っているピン４１０がガスホール２０５に対して適切に一致することを確実にすることから、信頼性が高められる。ピン４１０の全てが同時に正確に一致することが、コンポーネント２０５又はピン４１０に対する損傷の可能性を低減させることができる。
ピン４１０はピンニングツール４００から取り出すことができるように適合させることができる。例えば、ハウジング４１５は、ピン４１０が定位置に固定することができるレセプタのアレイを備えていることができる。ピン４１０は、コンポーネント１００の表面２１０全体にガスホール２０５のレイアウトに適合する構造でレセプタに配置される。更に、前もって選択された直径のピン４１０は、ほぼ同様の直径のガスホール２０５を洗浄するためのレセプタ内に挿入することができる。このモジュラリティは、同様のピンニングツール４００を異なるタイプの静電チャック１００ａ又は異なる機能を有する更に異なるタイプのチャンバコンポーネント１００に用いることを可能にし、結果として老朽化の傾向のないコスト効率の良いピンニングツール４００となる。
一実施形態においては、コンポーネントは１つ以上の環形に配置されたガスホール２０５を備えている。例えば、静電チャック１００ａは、隔置されたガスホール２０５の底面にトレンチ２４０を備えることができる。ピン４１０は、トレンチ２４０のガスホール２０５の環状レイアウトに対応した配置でハウジング４１５から突き出ている。例えば、図２Ａと図２Ｂに示される実施形態においては、静電チャック１００ａは静電チャック１００ａの周囲にある２つのトレンチ２４０における２つの同心環形として配置されたガスホール２０５を備えている。図４Ａに示されるような整合ピンニングツール４００は、静電チャック１００ａにおけるガスホール２０５の間隔で配置された２つの環形の対応した構造でピン４１０を備えている。図４Ｂに示されるように、ピンニングツール４００が静電チャックと係合している場合、ピン４１０は複数のガスホール２０５からプロセス堆積物を同時に取り除くよう対応したガスホール２０５を通過する。
ピンニングツール４００がガスホール２０５の数より少ないピンを備える場合には、ピンニングツール４００は異なるガスホール２０５間のコンポーネント１００に全体に移動する。例えば、ピンニングツール４００は、ガスホール２０５の数より少ないピン４１０を結合するハウジング４１５を備えることができる。ピンの挿入間で、ハウジング４１５はガスホール２０５の連続グループを洗浄するために移され又は回転する。異なるガスホール２０５が異なるレベルのプロセス堆積物の蓄積を有する場合のように、ガスホール２０５を連続して洗浄することがある状況においては好ましいものである。連続洗浄は、各ガスホール２０５が洗い出された場合にどれだけの摩擦抵抗に直面するかに従って種々のガスホール２０５における相対レベルのプロセス堆積物の蓄積を明らかにすることができる。かなり異なるレベルのプロセス堆積物の蓄積の場合、本方法はピン４１０に対する損傷の可能性を低減させることさえもできる。説明的例として、３０個のピン４１０を３０個のガスホール２０５に押し込み、１個のガスホールが対応するピン４１０の通路を完全に止めるのに十分なプロセス堆積物の蓄積を有する場合には、３０個のピンに加えられる力の全てがこの単一ピン４１０上に集中する。この大規模な集中の力は、ピン４１０の損傷を引き起こし得る。連続的に洗浄される各グループにガスホール２０５を分離することによって、この危険はかなり回避される。
一変形例においては、ピン４１０はガスホール２０５からプロセス堆積物をより効果的に除去するためにテクスチャ加工される。例えば、ピン４１０は、洗浄効率を高めるために図４Ａの拡大図に示されるように、研磨コーティング４２０を備えることができる。例えば、ピン４１０研磨微粒子のコーティングを備えることができる。一実施形態においては、ピン４１０はダイアモンド粉のコーティング４２０を備え、これは例外的に耐久性があり鋭利である。ピン４１０がガスホール２０５内を移動するので、研磨微粒子がプロセス堆積物を砕き、研磨微粒子の鋭いエッジが摩砕し、プロセス堆積物で切り取られる。或いは、ピン４１０はガスホール２０５内部に突き通すために先細であってもよく、グルーブ（図示せず）を備えている。先細のグルーブの付いたピン４１０が回転するにつれて、ガスホール２０５内部のプロセス堆積物で切り取られる。テクスチャ加工されたピン４１０は、また、あらゆる望ましくない物質を切り取ることによってガスホール２０５の望ましいサイズと形を再び作成する。切り取られる物質は、残存しているプロセス堆積物、又は静電チャック１００ａのセラミック２００のセラミック材料のようなコンポーネント１００が製造された物質を含んでもよい。
ピンニングツール４００は、電気モータ４３０と機械的に係合しているシャフト４２５を備えることができ、図４Ｂに示されるように、モータ４３０が動作するときにシャフト４２５が回転する。更に、シャフト４２５はピン４１０に機械的に係合してもよく、モータ４３０が縦のシャフト軸の周りにシャフト４２５を動作させる場合、ピン４１０は個々の縦軸の周りに回転し、その例示的実施形態は図５に示されている。例えば、シャフト４２５は、シャフト４２５の回転運動をピン４１０に伝えるためにギア（図示された）又はフレキシブルバンド（図示せず）によってピン４１０と機械的に係合し得る。各ピンの挿入中、シャフト４２５を回転させて個々の軸の周りにピン４１０を回転させる。電気モータ４３０は、ガスホール２０５の洗浄速度を増大するとともに特に汚れたガスホール２０５を効果的に洗浄することができるように回転速度を大きくすることができる。一実施形態においては、電気モータ４３０は約５００〜約５０００回転毎分のピン４１０の回転速度を発生させる。ピン４１０の内外の動作は、ヒトオペレータ又は回転運動と同時に動く付加的なモータによって与えることができる。
コンポーネント１００のガスホール２０５を機械的にピンニングした後に、コンポーネント１００は更に酸性溶液に晒されることにより洗浄される。コンポーネント１００は、ディッピング、浸潰或いは酸性溶液に少なくともコンポーネント１００の表面２１０を晒すことによって洗浄することができる。ガスホール２０５の内部の一部は、酸性溶液がガスホール２０５を浸透する十分な深さでコンポーネント１００を酸性溶液に浸すように、ガスホール２０５内に酸性溶液を通すことにより洗浄されることもできる。前述のメカニカルピンニングはプロセス堆積物を摩滅させ、プロセス堆積物の小さく摩砕した断片がガスホール２０５内に残る。酸性溶液はプロセス堆積物の微粒子を洗い流し、更に完全にメカニカルピンニング中に取り除かれなかった特にコンポーネント１００の表面上の残留プロセス堆積物を侵食又は軟化させる。
例えば、静電チャック１００ａを洗浄するために、静電チャック１００ａのセラミックが酸性溶液に晒される。セラミック２００の受容面２１０ａは、受容面２１０ａとセラミック２００内のガスホール２０５の部分からプロセス堆積物を少なくとも部分的に除去することができる酸性溶液に浸漬される。酸性溶液は、セラミック２００の受容面２１０ａが酸性溶液に晒されている間、実質的に損傷がないセラミック２００に対して十分に不活性である。金属ベース２１５を酸性溶液に晒すことは金属ベース２１５を腐食的に損傷させ得ることから、酸性溶液は、実質的に金属ベース２１５を酸性溶液に晒すことなくセラミック２００に加えることができる。
コンポーネント１００が酸性溶液に晒される条件は、コンポーネント１００を損傷させずにコンポーネント１００の表面２１０からプロセス堆積物の本質的な量を除去するよう設定される。例えば、酸性溶液は約７０℃〜約９０℃の温度、例えば、約８０℃で維持することができる。コンポーネント１００は、約５分〜約４５分間、例えば、約１０分〜約３０分間酸性溶液に晒すことができる。
酸性溶液は、プロセス堆積物と反応させて酸性溶液に溶解しやすい化学種を形成することによりコンポーネント１００の表面２１０からプロセス堆積物を除去することができる溶解した酸性化学種を含んでいる。酸性溶液の組成は、コンポーネント表面２１０の組成とプロセス堆積物の組成に従って選択される。一変形例においては、酸性溶液はフッ化水素酸（ＨＦ）を含んでいる。フッ化水素酸は、酸化アルミニウムセラミック構造に生じ得る、ＳｉＯ2、ＣａＯ又はＭｇＯのようなコンポーネント表面２１０上に蓄積することができる不純物と反応し溶解することができる。酸性溶液は、硝酸（ＨＮＯ3）のような非フッ化酸を更に又は代わりに含むことができる。非フッ化物質は攻撃的でない化学種を与えることができ、それは侵食亀裂の形成が低減されたコンポーネント表面２１０の洗浄と調製を可能にする。他の適した酸性化学種は、例えばＨＣｌ、Ｈ3ＰＯ4、Ｈ2ＳＯ4を含むことができる。
一例示的な実施形態においては、酸性溶液は、フッ化水素酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ3）、脱イオン水の水溶液を含んでいる。ＨＮＯ3とＨＦとの水溶液中の質量での比率は、約３〜約４、例えば、約３．５とすることができる。例えば、水溶液は、濃度４９％強度（質量/質量）のＨＦ中約４パーセントのフッ化水素酸、濃度７０％強度（質量/質量）のＨＮＯ3中約１０パーセントの硝酸、脱イオン水を含むことができる。
コンポーネント１００を酸性溶液に晒した後、ガスホール２０５に残存するプロセス堆積物を除去するためにコンポーネント１００に機械的にピンを再び押し込んでもよい。この二次的なメカニカルピンニングステップは、ガスホール２０５の望ましいアパーチャ形状を確実にすることを援助する。例えば、金属ベース２１５が酸性溶液に晒されない場合には、セラミック２００におけるガスホール２０５の部分から洗い流される種類のプロセス堆積物は金属ベースにおけるガスホール２０５の部分に残ってしまう。二次的なメカニカルピンニングステップは、十分なスペースが金属ベース２１５のガスホール２０５の部分を通って洗浄されることを確実にする。
メカニカル洗浄と酸性洗浄後、静電チャック１００ａは静電チャック１００ａの電気特性が十分であることを確実にするために電気的に試験することができる。例えば、静電チャック１００ａは、十分なチャック電圧が十分に大きく且つ十分に均一な力で基板１１５を保持するために電極２２０から生成することができることを確実にするために試験することができる。試験を行うために、電気的な導線（図示せず）が静電チャック１００ａの２つ以上のポイントに接続され、ポイント間の電気抵抗を測定するために導線間に電位が印加される。ポイント間の距離に基づき、静電チャック１００ａのセラミックの電気抵抗を求めることができる。更に、電極２２０の漏れ電流は、例えば、電極電圧源１３５と電極２２０間の電流路において電流計（図示せず）を挿入することにより、求めることができる。
更にコンポーネント１００は活性化されたガスに晒すことによりプロセスチャンバ１０５内で安定させる。一変形例においては、活性化されたガスは非反応性ガスである。第一に、コンポーネント１００はプロセスチャンバ１０５に挿入される。本質的にコンポーネント材料と不活性である不活性ガスがプラズマゾーン１１０に導入される。例えば、非反応性ガスは窒素を含むことができる。窒素は本質的に不活性ガスであり、比較的低価格である傾向がある。或いは、非反応性ガスはアルゴンを含むことができる。アルゴンは比較的高密度を有し、稀ガスであることから特に不活性である。プラズマは、プラズマゾーン１１０において非反応性ガスから形成される。コンポーネント１００の安定化が完了した後、非反応性ガスがチャンバ１０５から排気される。
コンポーネント１００を非反応性プラズマに晒すと、コンポーネント１００は“アウトガス”と呼ばれる気化汚染物質をパージさせる。例えば、静電チャック１００ａのセラミック２００が部分的に多孔質セラミックを含む場合には、化学物質を細孔に捕捉することができる。セラミックがプラズマに晒される場合、化学物質は細孔から気化し放出する。コンポーネント１００が予備的ステップでガス抜きされなかった場合には、コンポーネント１００はチャンバ１０５内での基板１１５の処理間にガス抜きし、望ましくないことにプロセスゾーン１１０における圧力を増加させ、基板１１５を汚染する。
ガス抜きに加えて、コンポーネント１００は温度、圧力、電磁界のようなプラズマにおける物理的条件に慣らされる。コンポーネント１００が基板１１５の実際の処理中に用いられる反応性ガスと予期せずに反応することはないことから、このことは実際の基板プロセス中での安定性を増加させる。例えば、安定化ステップは、コンポーネント１００の反応性ガスによる腐食に対する耐性を改善する。このことは性能を改善し、チャンバコンポーネント１００の動作寿命を増加させる。
図１に概略的に示される基板処理装置１２０に戻ると、プロセスチャンバ１０５は側壁１２５、底面壁（図示せず）、基板１１５に面したシーリング１３０を備えている。シーリング１３０はアノードとして作用することができ、接地されるか（図示されている）、又は電源によって電気的にバイアスがかけられる（図示せず）。チャンバ１０５は、金属、半導体、セラミック、ガラス、ポリマー及び複合材料を含む種々の材料のいずれかから製造することができる。例えば、チャンバ１０５を製造するために一般に用いられる金属には、アルミニウム、陽極酸化されたアルミニウム、“ＨＡＹＥＳ２４２”、“Ａｌ−６０６１”、“ＳＳ３０４”、“ＳＳ３１６”及びＩＮＣＯＮＥＬが含まれる。シーリング１３０は、平面、矩形、弓形、円錐形、ドーム又は複数の半径を有する弓形を含むことができる。図１に示される装置１２０の特定の実施形態は基板１１５上の電子デバイス製造に適し、本発明を具体的に説明するためにだけに示されている。この特定の実施形態は本発明の範囲を制限するために用いるべきではない。
プロセスチャンバ１０５の静電チャック１００ａは基板１１５を静電気的に保持するとともに基板１１５の温度を調節するように適合されている。静電チャック１００ａはプロセスゾーン１１０で基板１１５静電気的に保持するために電極電圧源１３５に接続される。電極電圧源１３５は、プラズマのイオンエネルギーに影響するように電極２２０に交流電圧を印加するＡＣ電圧源１４０を備えている。ＤＣ電圧源１４５は、基板１１５上に下方の静電力を作るために電極２２０にバイアスをかける。熱ディスプレーサ１５０は、供給チャネル２３０にガスホール２０５を通って熱伝達ガスを送り、静電チャック１００ａ上の基板１１５の裏面と接触させる。例えば、熱ディスプレーサ１５０は、熱伝達ガスを供給チャネル２３０を通って再循環するポンプ（図示せず）と再循環熱伝達ガスから熱を導く熱シンク（図示せず）を備えることができる。
プロセスチャンバ１０５は、基板１１５上に物質を堆積させる、例えば、ポリシリコン、窒化シリコン、酸化シリコン又は金属シリサイドのようなシリコン含有物質を堆積させる、アルミニウム又は銅のような金属含有物質を堆積させる、又はあらゆる他の物質を基板１１５上に堆積させる化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバとすることができる。例えば、ＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4の絶縁体又は誘電物質は、ＳｉＨ4、ＳｉＣｌ２Ｈ2、ＣＯ2、Ｈ2、Ｎ2Ｏ、Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)4、ＮＨ3及びＮ2の1種以上を含むプロセスガスを用いて化学気相堆積（ＣＶＤ）により形成することができる。或いは、金属元素、金属化合物又は合金を含むことができる金属含有物質も基板１１５上に形成することもできる。例えば、タングステン含有物質は、ＷＦ6、Ｈ2及びＳｉＨ4の１種以上を含むプロセスガスを用いて堆積させることができる。モリブデン含有物質は、例えば、ＭｏＣｌ5とＨ2を含むプロセスガスを用いて形成することができる。また、アルミニウム含有物質は、例えば、Ａｒ又はＨ2又はその双方を混合したＡｌＣｌ3又はＡｌ(ＣＨ3)3を用いて形成することができる。
ガス活性器１８０は、チャンバ１０５に導入されるプロセスガスを活性化してプラズマを形成させる。ガス活性器１８０はプロセスガスにＲＦ（高周波）電力のような電磁電力と接続する。適したガス活性器１８０は、チャンバ１０５のシーリング１３０上に１つ以上のインダクタコイル１８８を有するインダクタアンテナ１８４を備えている。一変形例においては、コイル１８８は、プロセスガスに良好な誘導性フラックスを与えるためにチャンバ１０５の中心軸の周りに円形対称である。この変形例においては、シーリング１０５は、シリコン又は二酸化シリコンのような電磁エネルギーを透過できる誘電材料を備えることができる。アンテナ電源１９２は、プロセスガスに対する電力の誘導結合を最適化するために印加電力を調整する整合ネットワークによってアンテナにＲＦ電力のようなＡＣ電力を印加する。
チャンバ１０５におけるプロセスガスは、排気コンジット１３６、排気ライン１３９、スロットルバルブ１４２、ラフィングポンプ及びターボ分子ポンプを含むことができる、ポンプ１４６を含む排気システム１３３によって排気される。ポンプ１４６は排気ガスを洗浄するためのスクラバシステムを更に含むことができる。排気コンジット１３６はチャンバ１０５内に生じた排気ガスを受容し且つ典型的には基板１０５の周囲に配置されるポート又はチャンネルである。排気ライン１３９は排気コンジット１３６とポンプ１４６を接続し、排気ライン１３９におけるスロットルバルブ１４２はチャンバ１０５内のプロセスガスの圧力を制御するために用いることができる。
チャンバ１０５における基板処理は、コントローラ１５４を用いて実施することができる。コントローラ１５４は、メモリと周辺制御コンポーネントと相互接続する中央処理装置（ＣＰＵ）を備えている。ＣＰＵは、例えば、カリフォルニア州サンディエゴのＳｙｎｅｒｇｙ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ社から市販されている６８０４０マイクロプロセッサを備えることができる。コントローラ１５４はコンピュータプログラムプロダクトを備え、それはコントローラ１５４のメモリのようなコンピュータ読み取り可能なミディアム上に具体化されるプログラムコードを備えている。プログラムコードは、例えば、アセンブリ言語又はＣ＋＋のような従来のコンピュータ読み取り可能なあらゆるプログラミング言語で書き込まれ得る。適したプログラムコードは、従来のテキストエディタを用いて単一ファイル、又は複数のファイル内に入力され、コンピュータ読み取り可能なミディアムに保存又は具体化される。入力されたコードテキストが高レベル言語である場合には、コードはコンパイルされ、得られたコンパイラコードが次にプレコンパイルされたウィンドウライブラリルーチンのオブジェクトコードでリンクされる。リンクされたコンパイルオブジェクトコードを実行するために、オペレータはプログラムコードを呼び出し、コントローラ１５４にコンピュータ読み取り可能なミディアムへオブジェクトコードをロードさせる。ＣＰＵが読み込み、プログラムコードを実行してその中で同定されたタスクを行う。
チャンバコンポーネント１００を安定させる一説明的実施形態においては、コンポーネント１００はチャンバ１０５に取り付けられる。ブランクシリコンウェハが、“ダミー”基板として静電チャック１００ａ上に配置される。ガス分配器１８０はプロセスゾーン１１０にＮ2とＡｒの混合物を含む非反応性ガスを導入し、スロットルバルブ１４２がプロセスゾーン１１０内の圧力を蓄積するために閉鎖された位置において維持される。プロセスゾーン１１０の圧力が約１００ｍＴｏｒｒに達した場合、アンテナ電源１９２は約２００〜約１０００ワットのＲＦ電力をインダクタアンテナ１８４に印加して安定化に適した予め選択されたプラズマ密度で非反応性ガスからのプラズマを当てる。スロットルバルブ１４２はプロセスゾーン１１０を通って非反応性ガスのフローを可能にするよう開放される。その後、電極電圧源１３５がＲＦバイアスを約１００〜約３００ワット、例えば、約２００ワットの電力で電極２２０に印加して安定化に適したプラズマに予め選択されたイオンエネルギーを達成する。プラズマは、安定化プロセスが終了する約５〜約２０分間維持される。
上記方法に従って洗浄されるコンポーネント１００は、更に十分に洗浄され、洗浄の間に少ない損傷を受け、従来の洗浄プロセスによって洗浄されるコンポーネントと比較したときにより長い動作寿命を有する。例えば、静電チャック１００ａの寿命は少なくとも２倍だけ延長することができる。
本発明の例示的実施形態が図示され記載されているが、当業者は本発明を組み込み、且つ本発明の範囲内でもある他の実施形態を構成することができる。例えば、洗浄されるチャンバコンポーネント１００は、特に言及された以外のコンポーネント１００であってもよい。また、静電チャック１００ａのセラミック２００と金属ベース２１５は、当業者に明らかであるように、特に言及された以外の物質を含むことができる。更に、下に、上に、底、最上部、上へ、下へ、第一、第二の用語や、他の関連する用語又は位置の用語は、図面における例示的な実施形態に関連して示され、対象物が回転又は空間内で移動され得る限りで同じ意味である。それ故、添えられた特許請求の範囲は、本発明を示すために本明細書に記載された好ましい変形例、物質、又は空間的な配置の説明に限定すべきではない。
図１は、プロセスチャンバを備えている基板処理装置の概略断面図である。 図２Ａは、静電チャックの平面図である。 図２Ｂは、図２Ａの静電チャックの断面図である。 図３は、本発明に従った洗浄プロセスの実施形態を示したフローチャートである。 図４Ａは、図２Ａ、図２Ｂの静電チャックと静電チャックのガスホールを洗浄するように配置されたピンを有するメカニカルピンニングツールを示す図である。 図４Ｂは、静電チャックを洗浄する静電チャックのガスホールに係合したメカニカルピンニングツールのピンを示す図である。 図５はピンに機械的に係合したシャフトを有するメカニカルピンニングツールの横断底面図である。
符号の説明
１００…コンポーネント、１０５…プロセスチャンバ、１１０…プロセスゾーン、１１５…基板、１２０…基板処理装置、１５５…ガス分配器、１６０…ガスフィードコンジット、１７５…ガス流出口、２００…セラミック、２０５…ガスホール、２１０…受容面、２１５…金属ベース、２２０…電極、２３０…供給チャネル、２３５…液体サーキュレータ、４００…メカニカルピンニングツール、４１０…ピン

Claims (12)

  1. 基板処理装置のプロセスチャンバのコンポーネントからプロセス堆積物を洗浄する方法であって、該コンポーネントが複数のガスホールを有し、該方法が、
    （ａ）該コンポーネント内の該複数のガスホールのレイアウトと一致するように隔置されている複数の伸長ピンを該コンポーネントの該ガスホールに機械的に押し込み内部を通過させることにより、該複数のガスホール内のプロセス堆積物を同時に取り除き、該ガスホール内の該プロセス堆積物を洗浄する、ステップと、
    （ｂ）該コンポーネントを酸性溶液に晒すステップと、
    （ｃ）（１）該コンポーネントをプラズマゾーンに配置する工程、（２）ガスを該プラズマゾーンに導入する工程、（３）該プラズマゾーン内に該ガスのプラズマを形成する工程、（４）該ガスを該プラズマゾーンから排気する工程、によって該コンポーネントをプラズマ安定化するステップと、
    を含む、前記方法。
  2. 上記（ｂ）ステップの前後に上記（ａ）ステップを繰り返すステップを含む、請求項１記載の方法。
  3. 該コンポーネントが電極を覆っているセラミックを備え、上記（ｂ）ステップが該セラミックをフッ化水素酸と硝酸を含む酸性溶液に晒す工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
  4. 該酸性溶液が、硝酸とフッ化水素酸を質量で約３〜約４の比率で含んでいる、請求項３記載の方法。
  5. 該セラミックの下に金属ベースを含む静電チャックを該コンポーネントが含み、上記（ｂ）ステップが本質的に該金属ベースを該酸性溶液に晒さずに該静電チャックの該セラミックを該酸性溶液に晒す工程を含んでいる、請求項３記載の方法。
  6. 上記（ｃ）（２）工程がアルゴン又は窒素を含む非反応性ガスを該プラズマゾーンに導入することを含んでいる、請求項１記載の方法。
  7. 上記（ｃ）ステップの前に、該セラミックの電気抵抗を試験することを含んでいる、請求項１記載の方法。
  8. 基板処理装置のプロセスチャンバのコンポーネントの複数のガスホールからプロセス堆積物を洗浄するピンニングツールであって、該ピンニングツールが、
    （ａ）ハウジングと、
    （ｂ）該ハウジングから突き出ている複数の伸長ピンであって、該複数のガスホール内のプロセス堆積物を同時に取り除く為に該伸長ピンが該プロセスチャンバの該コンポーネント内の該ガスホールのレイアウトと一致するように隔置されている、前記伸長ピンと、
    を備えている、前記ピンニングツール。
  9. 該ハウジングに対して回転可能に接続されているシャフトであって、該シャフトが縦のシャフト軸を画成し、該ピンが縦のピン軸を画成し、該シャフトが該ピンに機械的に係合して該シャフト軸の周りに該シャフトを回転させることにより該ピン軸の周りに該ピンを回転させる、前記シャフトを更に含む、請求項８記載のピンニングツール。
  10. 該ピンが環形で配置されている、請求項９記載のピンニングツール。
  11. 該ピンが研磨コーティングを備えている、請求項９記載のピンニングツール。
  12. 該シャフトは、該ハウジングに対して該シャフトを回転可能なモータを介して、該ハウジングに接続されている、請求項９記載のピンニングツール。
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