KR20230158606A - 고온 챔버 및 챔버 컴포넌트 세정 및 유지관리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본원에서 개시된 예들은 히터가 내부에 배치되어 있는 기판 지지부를 세정 및 수리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 방법은 (a) 벌크 층을 갖는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계를 포함하며, 기판 지지부는 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치된다. 세정 프로세스는 불소 함유 가스 및 산소를 갖는 세정 가스 혼합물로부터 고온에서 플라즈마를 형성하는 것을 포함한다. 방법은 (b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계를 포함한다. 처리 가스 혼합물은 불소 함유 가스를 포함한다. 방법은 (c) 후처리 플라즈마로 기판 지지부와 벌크 층의 인터페이스를 수리하는 단계를 더 포함한다. 후처리 플라즈마는 질소 함유 가스를 포함하는 후처리 가스 혼합물로부터 형성된다. 고온은 섭씨 약 500도 이상이다.
Description
[0001]
본 개시내용의 예들은 일반적으로 프로세스 챔버 또는 챔버 내부의 컴포넌트들 이를테면, 기판 지지부 내에 배치된 히터를 세정 및 유지관리(maintaining)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
[0002]
높은 디바이스 수율 및 지속적인 MWBC(mean wafer between clean) 이득 및 CoO(cost of ownership) 감소는 진보된 반도체 HVM(high volume manufacturing)의 핵심 요건들이다. 따라서 입자 결함들, 프로세스 안정성 또는 드리프트들뿐만 아니라 챔버 하드웨어 장수를 위해 반도체 프로세싱 도구들에 대한 더욱 엄격한 제어들이 요구된다. CVD(chemical vapor deposition) 프로세스 동안, 반응 가스들은 챔버의 내부 표면들 상에 증착되는 합성물들을 생성할 수 있다. 이러한 증착물들이 빌드-업(build up)되면, 잔류물들이 떨어지고, 향후 프로세싱 단계들을 오염시킬 수 있다. 이러한 잔류 증착물들은 또한 증착 균일성, 증착 레이트, 막 응력, 입자 성능 등과 같은 다른 프로세싱 조건들에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
[0003]
따라서, 프로세싱 챔버들은 잔류 재료들을 제거하기 위해 주기적으로 세정된다. 세정 프로세스는 플라즈마 강화 건식 세정 기술을 수반한다. 전형적으로, 할로겐 또는 산소 함유 가스 이를테면, 불소 함유 가스 또는 산소 가스인 에칭제는 기판 지지부와 같은 챔버 컴포넌트들의 표면들과 반응하여 불화물 또는 산화물을 형성할 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 기판 지지부는 섭씨 500도 초과와 같은 상승된 온도에서 유지된다. 그러나 상승된 온도에서, 불화물은 승화되고 기판 지지부보다 낮은 온도에 있는 챔버 컴포넌트들 예컨대, 샤워헤드 상에 응축된다. 응축은 CVD 프로세스들 동안 기판들의 오염을 야기할 수 있고 CVD 프로세스 조건들의 변화들 이를테면, 증착 레이트 및 균일성 드리프팅으로 이어질 수 있다.
[0004]
종래의 세정 프로세스들은 종래의 AlN 또는 Al2O3 히터 표면을 공격하는 RPS 또는 RF 플라즈마로부터의 불소(F) 라디칼들로 인해, 탄소-계 막들의 경우 약 500℃ 미만, 및 Si-계 막들의 경우 약 570℃ 미만의 온도 제한들을 갖는다. F 라디칼들은 히터 표면과 같은 기판 지지부와 반응할 수 있으며, 이는 약 500℃ 초과에서 승화되고 그 후 면판, 챔버 벽들 등과 같은 더 차가운 표면들 상에 응축되거나 재증착될 수 있다. 이는 프로세스 드리프트들, 입자 이슈들을 초래하고 이에 따라 MWBC의 상당한 감소 및 CoO의 증가 등을 초래한다. 기판 지지부는 얇은 세라믹 코팅으로 코팅할 수 있으며, 이는 세정 가스들에 대해 일부 저항을 제공한다. 그러나 기판들이 기판 지지부 상에 배치되고 기판 지지부로부터 제거됨에 따라 코팅이 벗겨질 수 있다. 더욱이, 코팅들은 플라즈마가 세정 가스들을 해리할 때 형성된 라디칼들로부터의 산화 또는 열화(degrade)에 취약할 수 있다. 또한, 기판 지지부들의 크기 및 복잡성, 및 기판 지지부들에 부착될 수 있는 에지 링들은 시간을 추가하고 챔버 컴포넌트들 상에 세라믹 코팅을 유지하는 데 비용도 더 많이 들게 한다.
[0005]
따라서, 챔버 및 그의 컴포넌트들의 고온 세정을 수행하고 챔버 컴포넌트들의 코팅들을 보호하기 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
[0006]
챔버 및 그의 컴포넌트들 이를테면, 기판 지지부를 세정하기 위한 방법 및 장치가 본원에서 개시된다. 일 예에서, 방법은, (a) 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계를 포함한다. 기판 지지부는 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치된다. 세정 프로세스는 세정 가스 혼합물로부터 막 증착 온도와 동일할 수 있는 고온에서 플라즈마를 형성하는 것을 포함한다. 세정 가스 혼합물은 불소 함유 가스 및 산소를 포함한다. 방법은 (b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로, 고온에서, 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계를 포함한다. 처리 가스 혼합물은 불소 함유 가스를 포함한다. 방법은 (c) 전처리(pre-treatment) 또는 후처리(post-treatment) 플라즈마로 기판 지지부와 벌크 층의 인터페이스를 고온에서 유지관리, 수리 또는 복원하는 단계를 더 포함한다. 전처리 또는 후처리 플라즈마는 질소 함유 가스들을 포함하는 질소 함유 가스 혼합물로부터 형성된다. 고온은 섭씨 약 500도 이상이다.
[0007]
다른 예에서, 기판 지지부를 세정하기 위한 방법은, (a) 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계를 포함한다. 기판 지지부는 반도체 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치된다. 세정 프로세스는 고온에서 세정 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 것을 포함한다. 세정 가스 혼합물은 NF3 및 O2를 포함한다. 방법은 (b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로, 고온에서, 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계를 더 포함한다. 처리 가스 혼합물은 NF3를 포함한다. 방법은 (c) 전처리 또는 후처리 플라즈마로, 고온에서, 기판 지지부와 벌크 층의 인터페이스를 유지관리, 복원 또는 수리함으로써 계속된다. 전처리 또는 후처리 플라즈마는 N2를 포함하는 후처리 질소 함유 가스 혼합물로부터 형성된다. 고온은 섭씨 약 500도 이상이다.
[0008]
또 다른 예에서, 반도체 프로세싱 시스템은 반도체 프로세싱 챔버를 갖는다. 반도체 프로세싱 시스템은 명령들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 명령들은, 프로세서에 의해 실행될 때 반도체 프로세싱 챔버에서 세정 방법이 수행되게 한다. 방법은, (a) 챔버 및 그의 컴포넌트들의 표면들 이를테면, 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계를 포함한다. 기판 지지부는 반도체 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치된다. 세정 프로세스는 고온에서 세정 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 것을 포함한다. 세정 가스 혼합물은 불소 함유 가스들 또는 산소 함유 가스들, 또는 그 안에 혼합된 임의의 불소 함유 및 산소 함유 가스들을 포함한다. 방법은 또한, (b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로, 고온에서, 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계를 포함한다. 처리 가스 혼합물은 불소 함유 가스들을 포함한다. 방법은 (c) 전처리 또는 후처리 플라즈마로, 고온에서, 기판 지지부와 벌크 층의 인터페이스를 유지관리, 복원 또는 수리하는 단계를 더 포함한다. 전처리 또는 후처리 플라즈마는 질소 함유 가스를 포함하는 후처리 가스 혼합물로부터 형성된다. 고온은 섭씨 약 500도 이상이다.
[0009]
본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 균등하게 유효한 예들을 허용할 수 있다는 것에 주의한다.
[0010] 도 1은 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0011] 도 2a 및 도 2b는 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 개략적인 측면도들이다.
[0012] 도 3a 내지 도 3e는 세정 방법의 상이한 스테이지들 동안 기판 지지부의 베이스 및 벌크 층의 측면도들이다.
[0013] 도 4는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 스테이지들과 연관된 세정을 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0010] 도 1은 프로세싱 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0011] 도 2a 및 도 2b는 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 개략적인 측면도들이다.
[0012] 도 3a 내지 도 3e는 세정 방법의 상이한 스테이지들 동안 기판 지지부의 베이스 및 벌크 층의 측면도들이다.
[0013] 도 4는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 스테이지들과 연관된 세정을 위한 방법을 예시하는 흐름도이다.
[0014] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0015]
본 개시내용의 예들은 일반적으로 챔버 및 그의 컴포넌트들 이를테면, 기판 지지부를 세정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 기판 지지부에는 히터가 그 내부에 배치되어 있다. 기판 지지부는 반도체 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 챔버 내에 배치된다. 일 예에서, 기판 지지부는 불화물을 포함하는 벌크 층으로 코팅된 히터를 포함한다. 유리하게는, 벌크 층은 세정 종들과 반응하지 않는다. 그러므로, 벌크 층은 기판 지지부가 세정 종들과 반응하는 것을 방지하여, 챔버 컴포넌트들 상에 형성된 응축의 감소로 이어진다. 결과적으로, 벌크 층은 후속 프로세스들에서 기판의 감소된 오염으로 이어지고 프로세싱 조건들의 변화들 또는 드리프트들을 방지한다.
[0016]
종래의 세정 방법들 및 장치들에서, 미세 공극들 및 미세 균열들은 종종 기판 지지부의 표면을 손상시키고 히터로 전파될 수 있는 크랙들로 발전한다. 다수의 세정 사이클들의 과정에 걸쳐, 크랙들이 연결될 때까지 히터 내에서 크랙들이 계속 성장하고 이에 따라 크랙들 근처의 히터들과 벌크 층사이의 접착력(adhesion)을 약화시킨다. 종래의 세정 방법에서 이러한 로컬화된 접착력 손실은 히터로부터 벌크 층의 박리를 초래한다. 유익하게도, 본 개시내용의 방법은 크랙들로 이어지는 미세 균열 및 공극들의 형성을 감소시키고, 이에 따라 히터 또는 벌크 층으로 코팅된 다른 챔버 컴포넌트의 수명을 연장시킨다. 본 개시내용으로부터 이익을 얻도록 적응될 수 있는 다른 챔버 컴포넌트들은 특히 커버 웨이퍼 또는 프로세스 키트 내의 링 이를테면, 에지 링을 포함한다.
[0017]
산소-계 또는 불소-계 에칭제들을 사용한 종래의 세정 프로세스에서, 불소 및 산소 라디칼들은 기판 지지부에 배치된 알루미늄-계 히터를 손상시킬 수 있다. 불소 및 산소 라디칼들은 히터 내 알루미늄이 AlF로 변환되게 하며, 이는 프로세싱 환경으로 승화되고 챔버 컴포넌트들 상에 재증착될 수 있다. 종래에는, 탄소-계 잔류물을 세정하기 위해, 프로세싱 환경의 온도가 섭씨 500도 미만이고, 실리콘-계 막들의 경우, 온도는 섭씨 570도 미만이다. 종래의 세정 프로세스들 및 가스들은 고온을 사용하지 않는데, 그 이유는 종래의 프로세스들은 히터 및 다른 챔버 컴포넌트들을 에칭하기 때문이다. 처리하지 않은 상태로 두면, 히터에 야기된 손상은 기판 지지부의 임피던스 또는 커패시턴스를 변경하여, 프로세스 드리프트 또는 기판 지지부에 걸쳐 플라즈마 프로파일의 바람직하지 않은 변화를 초래하거나 입자들을 생성하여 수율 손실로 이어질 수 있다.
[0018]
본 개시내용의 일 예에서, 고온 방법 및 장치는 탄소-계 막 또는 그 위에 잔류물을 갖는 기판 지지부를 세정하도록 구성된다. 불소를 포함하는 세정 가스가 실리콘-계 잔류물을 위해 사용될 수 있고, 산소를 포함하는 세정 가스가 탄소-계 잔류물 세정을 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 본원에서의 방법 및 장치는 탄소-계 막들의 경우 섭씨 500도 초과, 그리고 실리콘-계 막들의 경우 섭씨 약 570도 초과 이를테면, 섭씨 약 600도 내지 약 1000도, 및 심지어 1000℃ 초과의 동작 온도를 가능하게 한다.
[0019]
RF 또는 RPS 플라즈마에서 생성되거나 열 또는 레이저 에너지에 의해 생성된 불소 또는 산소 라디칼들은 히터 상에 배치된 벌크 층을 통해 확산될 수 있다. 벌크 층은 MgF2 층과 같은 MgFx 화합물을 포함한다. 불소 라디칼들은 AlN과 같은 히터 내 알루미늄 함유 재료와 반응한다. 불소와 반응 시에, 히터 내 알루미늄은 벌크 층을 통해 확산되고 프로세싱 챔버의 프로세싱 환경 내로 승화되는 AlFx를 형성한다. 본원에서 개시된 방법은 히터 위에 놓이는 벌크 층 상의 불소 라디칼들의 반응을 감소시키거나 제거한다. 산소 라디칼들은 MgFx 층의 산화를 유도하고, 이에 따라 MgO를 형성할 수 있다. 불소 라디칼들은 MgFx 및 AlN 인터페이스를 공격하여 AlFx 및 질소 산화물(NOx)을 형성할 수 있다. AlFx 및 NOx가 기판 지지부(104)로부터 확산됨에 따라, MgFx 및 AlN의 인터페이스에 미세 공극들 또는 균열들이 나타날 수 있다. 유리하게는, 방법은 벌크 층과 히터의 인터페이스에서 AlN의 "잇 오프(eat off)"를 감소시켜, 인터페이스에서 미세 공극들 및 미세 균열들의 형성을 감소시킨다. 본원에서 개시된 방법은 또한 벌크 층에 형성되는 크랙들을 감소시킬 수 있다. 벌크 층 내 크랙들은 벌크 층에서 불소 함유 재료와 상호작용하는 산소 라디칼들에 의해 야기될 수 있다. 예컨대, 산소 라디칼들은 MgFx와 반응할 수 있다. 따라서, 질소 삼불화물(NF3) 가스 혼합물로부터 형성된 플라스마들은 위에서 설명된 세정 프로세스 후에 벌크 층을 처리한다. 처리 프로세스 및 전처리 또는 후처리 프로세스는 약한 사이트(weak site)들 또는 저하된 또는 손상된 사이트들을 유지관리, 복원 또는 수리하기 위한 에칭, 증착, 패시베이팅 또는 이러한 기법들의 임의의 조합을 수반할 수 있다.
[0020]
도 1은 본원에서 설명되는 일 예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 프로세싱 챔버(100)는 PECVD(plasma enhanced CVD) 챔버 또는 다른 플라즈마 강화 프로세싱 챔버일 수 있다. 본원에서 설명되는 예들로부터 이익을 얻을 수 있는 예시적인 프로세스 챔버는, 캘리포니아, 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수 가능한 PRODUCER®시리즈의 PECVD 가능 챔버들이다. 다른 제조자들로부터의 다른 유사하게 장비된 프로세스 챔버들이 또한, 본원에서 설명되는 예들로부터 이익을 얻을 수 있는 것으로 고려된다. 프로세싱 챔버(100)는 챔버 바디(102), 챔버 바디(102) 내부에 배치된 기판 지지부(104), 및 챔버 바디(102)에 커플링되고 프로세싱 환경(120) 내 기판 지지부(104)를 에워싸는 리드 조립체(106)를 포함한다. 덮개 조립체(106)는 샤워헤드(112)와 같은 가스 분배기를 포함한다. 기판들(154)은 챔버 바디(102)에 형성된 개구(126)를 통해 프로세싱 환경(120)에 제공된다. 본원에서의 개시내용은 기판 지지부(104)에 대한 논의에 관한 것이지만, 방법 및 장치는 아래에 상세히 개시되는, 벌크 층을 갖는 임의의 챔버 컴포넌트에 적용될 수 있다는 것이 이해된다.
[0021]
유전체 재료, 이를테면 세라믹 또는 금속 산화물, 예컨대, 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질화물일 수 있는 아이솔레이터(isolator)(110)가 챔버 바디(102)로부터 샤워헤드(112)를 분리한다. 샤워헤드(112)는 프로세스 가스들 또는 세정 가스들을 프로세싱 환경(120) 내로 유입시키기 위한 개구들(118)을 포함한다. 가스들은 도관(114)을 통해 프로세스 챔버(100)에 공급될 수 있고, 가스들은 개구들(118)을 통해 유동하기 전에 가스 혼합 구역(116)에 진입할 수 있다. 배기부(152)가 기판 지지부(104) 아래의 로케이션에서 챔버 바디(102)에 형성된다. 배기부(152)는 프로세싱 챔버(100)로부터 반응되지 않은 종 및 부산물들을 제거하기 위해 진공 펌프(미도시)에 연결될 수 있다.
[0022]
샤워헤드(112)는 전력 소스(141), 이를테면 RF 생성기 또는 DC 전력 소스에 커플링될 수 있다. DC 전력 소스는 샤워헤드(112)에 연속형 및/또는 펄스형 DC 전력을 공급할 수 있다. RF 생성기는 샤워헤드(112)에 연속형 및/또는 펄스형 RF 전력을 공급할 수 있다. 원격 플라즈마 소스(174)는 또한 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(100)의 최상부, 최하부, 또는 측에 커플링될 수 있다. 전력 소스(141)는 프로세싱 환경(120) 내 플라즈마(160)의 형성을 용이하게 하도록, 샤워헤드(112)에 전력을 공급하기 위해, 동작 동안 턴 온된다. 플라즈마(160)에 노출될 때, 이온들, 중성자들, 양성자들 및 라디칼들을 포함하는 프로세싱 가스들의 구성 성분들은 프로세싱 가스(들)가 RF 생성기 또는 DC 전원의 적용에 의해 해리될 때 생성된다.
[0023]
기판 지지부(104)는 기판(154) 및 측 표면(144)을 지지하기 위한 표면(142)을 포함한다. 일 예에서, 측 표면(144)은 표면(142)에 실질적으로 수직이다. 기판(154)은 치수(D1)(예컨대, 직경)를 갖고, 기판 지지부(104)는 치수(D1)보다 큰 치수(D2)(예컨대, 직경)를 갖는다. 기판 지지부(104)는 세라믹 재료, 예컨대, 금속 산화물 또는 질화물 또는 산화물/질화물 혼합물, 이를테면, 알루미늄, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 또는 알루미늄 산화물/질화물 혼합물로 형성될 수 있다. 기판 지지부(104)는 샤프트(143)에 의해 지지된다. 기판 지지부(104)는 접지될 수 있다. 가열 엘리먼트(128)가 기판 지지부(104)에 매립된다. 가열 엘리먼트(128)는 플레이트, 천공 플레이트, 메시, 와이어 스크린, 또는 임의의 다른 분산형 어레인지먼트(distributed arrangement)일 수 있다. 가열 엘리먼트(128)는 연결부(130)를 통해 전원(132)에 커플링된다. 가열 엘리먼트(128)는 기판 지지부를 상승된 온도 이를테면, 섭씨 500도보다 높은 온도로 가열할 수 있다. 본원에서 개시된 방법 및 장치의 적용 동안, 기판(154)은 프로세싱 환경(120) 내에 배치되지 않는다.
[0024]
도 1에 도시된 기판 지지부(104)는 하부 포지션에 있고, 기판(154)은 기판 지지부(104)를 통해 연장되는 복수의 리프트 핀들(140)에 의해 지지된다. 기판(154)은 개구(126)를 통해 로봇(미도시)에 의해 리프트 핀들(140) 상에 배치되거나 리프트 핀(140)으로부터 제거될 수 있다. 동작 동안, 기판 지지부(104)는 더 높은 포지션으로 상승하고, 기판(154)은 표면(142) 상에 배치된다.
[0025]
세정 프로세스 동안, 세정 가스, 예컨대, 불소 함유 가스 또는 산소 함유 가스는 기판 지지부(104)와 반응하여 기판 지지부(104) 상에 불화물 또는 산화물을 형성할 수 있다. 기판 지지부(104)는 섭씨 500도보다 높은 온도로 유지된다. 이러한 상승된 온도에서, 불화물 또는 산화물은 승화되고 샤워헤드(112)와 같은 더 차가운 챔버 컴포넌트들 상에 응축된다. 산화물 승화 온도는 높은데, 예컨대, 알루미나(Al2O3)는 섭씨 약 1150도 내지 섭씨 약 1200도 사이에서 승화된다. AlFx는 섭씨 약 500도 초과에서 승화될 수 있다. 샤워헤드(112) 상의 재료들의 응축은 후속 프로세스들 동안 기판의 오염을 야기할 수 있다. 따라서, 벌크 층(200)은 개시된 방법 및 장치의 적용 동안 활용된다.
[0026]
퍼지 가스 소스(170)는 하나 이상의 퍼지 가스 라인들(172)을 통해 챔버에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 퍼지 가스 라인(172)은 챔버 바디(102)를 통과하고 기판 지지부(104)의 표면(142)에 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 퍼지 가스 라인(172)은 또한 샤프트(143) 및 기판 지지부(104)를 통과할 수 있다. 따라서, 퍼지 가스 라인(172)은 기판 지지부(104)의 중심 및/또는 측 커버(161)에 근접한 기판 지지부(104)의 에지를 통해 표면(142)에 퍼지 가스를 공급할 수 있다.
[0027]
적어도 하나의 제어기(162)가 프로세싱 챔버(100)에 커플링된다. 제어기(162)는 서로 커플링된 프로세서(164), 메모리(166), 및 지원 회로들(168)을 포함한다. 프로세서(164)는 각각이 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 마이크로프로세서 또는 범용 CPU(central processing unit) 중 하나 이를테면, PLC(programmable logic controller), SCADA(supervisory control and data acquisition) 시스템 또는 다른 적합한 산업용 제어기일 수 있다. 메모리(166)는 비-일시적이고 용이하게 이용 가능한 메모리, 이를테면 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 메모리(166)는 프로세서(164)에 의해 실행될 때, 방법(400)(아래에서 설명됨)의 실행을 용이하게 하는 명령들을 포함한다. 메모리(166) 내의 명령들은 본 개시내용의 방법을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 제품의 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나를 준수할 수 있다. 예시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, (i) 정보가 영구적으로 저장되는 비-기록가능 저장 매체들(예컨대, 컴퓨터 내의 판독-전용 메모리 디바이스들, 이를테면, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 솔리드-스테이트 비-휘발성 반도체 메모리); 및 (ii) 변경 가능한 정보가 저장되는 기록가능 저장 매체들(예컨대, 하드-디스크 드라이브 또는 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 임의의 유형의 솔리드-스테이트 랜덤-액세스 반도체 메모리)을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 그러한 컴퓨터-판독 가능 저장 매체들은, 본원에서 설명되는 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터-판독 가능 명령들을 보유하는 경우, 본 개시내용의 예들이다.
[0028]
도 2a 및 도 2b는 벌크 층(200)이 그 위에 배치되어 있는 기판 지지부(104)의 개략적인 측면도들이다. 벌크 층(200)은 기판 지지부(104)의 베이스(202) 상에 배치된다. 벌크 층(200)은 기판 지지부(104) 상의 코팅이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 벌크 층(200)은 기판 지지부(104)의 치수(D2)와 동일한 치수(D3), 예컨대, 직경을 갖는다. 따라서, 벌크 층(200)은 기판 지지부(104)의 전체 표면(142)을 커버한다. 일부 예들에서, 벌크 층(200)은 기판 지지부(104)의 치수(D2) 보다 작은 치수 이를테면, 직경을 갖는다. 예컨대, 치수(D2)는 기판(154)의 치수(D1)와 동일할 수 있다. 일부 예들에서, 기판 지지부(104)의 표면(142)의 일부는 세정 프로세스 동안 노출될 수 있다.
[0029]
베이스(202)는 벌크 층(200)과 접촉하는 제1 표면(206), 제1 표면(206) 맞은편의 제2 표면(208), 및 제1 표면(206) 및 제2 표면(208)을 연결하는 제3 표면(210)을 포함한다. 제2 표면(208)은 세정 프로세스 동안 기판 지지부(104)의 표면(142)과 접촉한다. 베이스(202)의 제1 표면(206)은 매끄러울 수 있다. 벌크 층(200)은 베이스(202)의 제1 표면(206), 제2 표면(208), 및 제3 표면(210)을 커버한다. 언급된 바와 같이, 일 예에서, 베이스(202)는 기판 지지부(104) 내에 매립된 가열 엘리먼트(128)이다.
[0030]
도 2b는 커버 플레이트(212) 및 벌크 층(200)이 그 위에 배되어 있는 기판 지지부(104)의 대안적인 예를 예시한다. 일부 예들에서, 기판 지지부(104)는 커버 플레이트(212) 및 측 커버(161)를 포함한다. 일 예에서, 커버 플레이트(212)의 모든 측들은 벌크 층(200)으로 커버된다. 다른 예에서, 커버 플레이트(212)는 벌크 층(200)과 동일한 재료로 만들어져서, 커버 플레이트(212)는 하나 이상의 스택된 벌크 층(들)(200)으로 구성될 수 있다. 커버 플레이트(212)는 표면(142)의 중앙 부분을 커버하고, 측 커버(161)는 표면(142)의 에지 부분 및 측 표면(144)을 커버한다. 부가적으로, 측 커버(161)의 각각의 표면은 벌크 층(200)으로 커버될 수 있다. 측 커버(161)는 아래에서 자세히 설명되는 바와 같이 세정 동안 프로세싱 챔버(100)에 남아 있을 수 있다. 커버 플레이트(212) 및/또는 측 커버(161) 각각은 벌크 층(200)과 동일한 재료로 만들어질 수 있거나, 대안적으로 기판 지지부(104)와 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
[0031]
벌크 층(200)은 마그네슘 불화물(MgF2)과 같은 불화물 재료, 또는 희토류 불화물 예컨대, 이트륨 불화물(YF3) 또는 란타늄 불화물(LaF3)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 히터, 커버 플레이트(212) 및 측 커버(161)를 포함하는 벌크 기판 지지부는 전체적으로 약 500 마이크론 내지 약 1500 마이크론의 두께를 갖는 불화물 재료로 만들어질 수 있다. 벌크 층(200)의 불화물 재료는 프로세싱 환경(120)에 노출된다. 일부 예들에서, 불화물들은 붕소 및/또는 탄소와 같은 도펀트로 도핑된다. 도펀트 레벨은 약 0% 내지 약 50%, 이를테면, 약 10% 내지 약 30%의 범위에 있다. 일 예에서, 불화물은 붕소 및 탄소 도핑된 LaF3(LaF3(B,C))이다. 불화물은 실질적으로 세정 가스들과 반응하지 않는다. 부가적으로, 벌크 층(200)의 불화물은 섭씨 500도 초과 또는 섭씨 1000도 초과와 같은 상승된 온도들에서 승화되지 않으며, 원소 형태의 불소는 고온 세정 동안 벌크 층(200)을 크게 떠나 주변 환경으로 진입되지 않는다. 일 예에서, 원소 형태의 상당한 양의 불소가 벌크 층(200)을 떠나지 않게 하면서, 약 500도 내지 약 750도, 이를테면, 약 500도 내지 약 650도의 세정 온도들이 활용될 수 있다. 일 예에서, 벌크 층(200)은 약 100 마이크론 내지 약 3000 마이크론, 이를테면, 약 500 마이크론 내지 약 1500 마이크론 범위의 두께를 갖는 MgF2 또는 희토류 불화물 이를테면, YF3, LaF3 또는 LaF3(B,C)이다.
[0032]
베이스(202)는 실리콘(Si), 실리콘 이산화물(SiO2), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산화물(AlO), 석영, 또는 다른 적합한 재료로 제작될 수 있다. 베이스(202)는 소결과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 제작될 수 있다. 베이스(202)는 약 100 마이크론 내지 약 3000 마이크론, 이를테면, 약 500 마이크론 내지 약 1500 마이크론 범위의 두께를 갖는다. 벌크 층(200)은 CVD, 결정 성장 또는 소결과 같은 임의의 적합한 방법을 사용하여 제작될 수 있다. 벌크 층(200)은 PVD, PECVD, ALD, IAD(ion assisted deposition), 플라즈마 스프레이, 습식 코팅, 주입, 또는 플라즈마 또는 레이저 기반 표면 불소화, 붕소화 및/또는 탄화로부터 제작될 수 있다. 벌크 층(200)은 약 1000옹스트롬 내지 약 10마이크론, 이를테면, 약 5000옹스트롬 내지 약 1마이크론 범위의 두께를 갖는다. 벌크 층(200)은 프로세싱 환경(120)(도 1에 도시됨)에 노출된다.
[0033]
도 3a는 프로세싱 환경(120)에 배치된 기판 지지부(104)를 도시한다. 기판 지지부(104)는 세정 가스 혼합물(301)로부터 생성되는 세정 플라즈마 이를테면, 플라즈마(160)에 노출된다. 언급된 바와 같이, 플라즈마(160)는 RF 소스(예컨대, 전력 소스(141)) 또는 RPS 소스(174)에 의해 생성될 수 있다. 일 예에서, 벌크 층(200)은 마그네슘 불화물(MgF2)과 같은 불화물 재료를 포함한다. 세정 가스 혼합물(301)은 불소 함유 가스(304)를 포함한다. 일 예에서, 세정 가스 혼합물(301)의 불소 함유 가스(304)는 NF3이며, 이는 히터(302) 내로의 일부 미세 균열들(313)을 통해 벌크 층(200)으로 확산되는 질소 원자들(306) 및 불소 원자들(308)을 포함한다. 도시된 예에서, 히터(302)는 알루미늄 질화물(AlN)과 같은 알루미늄 함유 재료로 만들어진다. AlN 내 알루미늄 원자들(312)은 MgF2 벌크 층(200)의 미세 균열들(313)을 통해 확산된 불소 원자들(308)과 반응하여 알루미늄 불화물(AlFx)(310) 또는 AlFx 기체상(314)을 형성할 수 있다. AlFx 기체상(314)은 히터(302) 및 기판 지지부(104)의 벌크 층(200)으로부터 확산된다. AlFx 기체상(314)은 프로세싱 환경(120)으로부터 펌핑될 수 있거나, 일부는 프로세싱 환경(120)의 더 차가운 표면들 상에 응축될 수 있다.
[0034]
일 예에서, 탄소-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104) 상에 존재할 때, 세정 가스 혼합물(301)은 산소(O2)와 NF3의 조합일 수 있다. 탄소의 존재 시에, 세정 가스 혼합물(301)은 또한 NF3 및 N2O, 또는 N2일 수 있다. 산소 라디칼들은 탄소-계 막 또는 잔류물을 세정하기 위해 세정 가스 혼합물(301)을 활용할 때 챔버 컴포넌트들 상의 산화를 손상시키거나 챔버 컴포넌트를 공격하지 않는 레벨들로 제어된다. 다른 예에서, 실리콘-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104) 상에 증착될 때, 세정 가스 혼합물(301)은 NF3를 포함할 수 있다. 세정 가스 혼합물(301)은 또한 N2, N2O, NH3, 또는 Ar을 포함할 수 있다. 불소 함유 가스(304)는 NF3, F2, SF6 등을 포함할 수 있다. 대안적으로, 세정 가스 혼합물(301)은 산소, N2O, CO2와 같은 산소 함유 가스(320)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 실리콘-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104) 상에 존재하고 히터(302)가 AlN으로 만들어진 경우, 세정 가스 혼합물(301)은 NF3, N2 또는 NH3를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 히터(302)가 AlO로 만들어진 경우, 세정 가스 혼합물(301)은 NF3, N2O 또는 O2를 포함할 수 있다.
[0035]
산소(O2)(320)를 포함하는 제2 세정 가스 혼합물(303)은 도 3b에 도시된 바와 같이 프로세싱 환경(120) 내로 도입된다. 기판 지지부(104)는 제2 세정 가스 혼합물(303)로부터 형성되는 세정 플라즈마 이를테면, 플라즈마(160)에 노출된다. 산소 원자들(322)은 제2 세정 가스 혼합물(303)로부터 벌크 층(200)으로 확산하여 마그네슘 산화물(MgO) 층(316)을 형성한다. 벌크 층(200) 내 마그네슘 불화물(MgF2)의 일부는 마그네슘 산화물(MgO)로 변환된다. 도시된 바와 같이, 벌크 층(200)은 산화된 마그네슘 산화물(MgOx) 층(316) 및 깨끗한 보호 층(318)을 포함한다.
[0036]
대안적으로, 제2 세정 가스 혼합물(303) 내 산소는 질소 함유 가스(328)를 포함할 수 있다. 예컨대, 탄소 기반 막이나 잔류물의 존재 시에 산소가 N2O 또는 CO2로 대체될 수 있다. 잔류 O2 라디칼들은 제2 세정 가스 혼합물(303)의 적용 동안 프로세싱 환경(120) 내에서 감소된다. O2 세정 프로세스의 경우, 히터(302) 내 AlN이 AlO로 변환된다. 히터(302)의 열 전도율은 AlO가 증가하고 AlN이 감소함에 따라 감소한다. AlO 및 AlN은 AlF로 변환되고, AlFx 기체상(314)이 프로세싱 환경(120)으로부터 펌핑될 수 있다. NF3의 도입은 플라즈마로부터 산소 라디칼들을 유리하게 제거할 수 있고, 그리하여 MOx로의 MgFx의 변환을 감소시킴으로써 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)에 대한 손상을 감소시킬 수 있다. 따라서, NF3는 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)에 MgF2를 재설정하는 것을 보조한다. 다른 예에서, 제2 세정 가스 혼합물(303)이 기판 지지부(104)로부터 실리콘-계 막 또는 잔류물을 세정하기 위해 프로세싱 환경(120)에 적용될 때, 불소 라디칼들이 프로세싱 환경(120)으로부터 제거된다. 히터(302)가 AlO로 만들어진 예에서, N2 또는 NH3가 제2 세정 가스 혼합물(303)에 공급될 수 있다.
[0037]
도 3c는 불소 함유 가스(304)를 포함하는 후처리 가스 혼합물(305)로부터 형성된 후처리 플라즈마(즉, 플라즈마(160))에 대한 기판 지지부(104)의 노출을 도시한다. 일 예에서, 불소 함유 가스(304)는 NF3이다. 질소 원자들(306) 및 불소 원자들(308)은 기판 지지부(104)로 확산된다. 질소 원자들(306) 및 불소 원자들(308)은 마그네슘 산화물(MgO) 층(316)(도 3b에 도시됨) 및 깨끗한 보호 층(318)을 통과한다. 마그네슘 산화물(MgO)은 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)으로 변환되며, 여기서 x는 1 내지 6의 정수이다. 히터(302) 내 알루미늄 산화물(AlO)(336) 및 알루미늄 질화물(AlN)(324)은 알루미늄 일불화물(AlF)(310)로 변환된다. AlFx 기체상(314)은 히터(302)로부터 확산되어 기판 지지부(104)를 빠져나간다. 일부 예들에서, 예컨대, 탄소-계 막이 산소 함유 가스들을 사용하여 세정될 때 기체상은 질소 산화물(NOx)을 포함할 수 있다. 다공성 입자들(311)은 히터(302)와 벌크 층(200)의 인터페이스, 이를테면, 히터(302)와 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)의 인터페이스에 형성된다. 일 예에서, 다공성 플루오로-마그네슘(MgFx) 입자들은 히터(302)와 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)의 인터페이스에서 형성되는 다공성 입자들(311)이다. 도 3c에서, 벌크 층(200)은 깨끗한 보호 층(318) 및 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)을 포함한다.
[0038]
도 3d는 도 3b에 도시된 처리 동작에 대한 수정을 예시한다. 도 3d에서, 강화된 처리 가스 혼합물(307)이 프로세싱 환경(120)에 제공된다. 기판 지지부(104)는 플라즈마(160)가 강화된 처리 가스 혼합물(307)에 노출될 때 형성된 강화된 처리 플라즈마에 노출된다. 기판 지지부(104)는 강화된 처리 가스 혼합물(307)로부터 형성된 처리 플라즈마에 노출된다. 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 산소 함유 가스(320), 아산화질소 함유 가스(326), 또는 질소 함유 가스(328), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예컨대, 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 산소 함유 가스(320), 아산화질소 함유 가스(326), 또는 질소 함유 가스(328) 중 단 하나만을 함유할 수 있다. 대안적으로, 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 산소 함유 가스(320) 및 질소 함유 가스(328)를 함유할 수 있다. 다른 예에서, 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 아산화질소를 함유할 수 있다. 또 다른 예에서, 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 질소 함유 가스(328)일 수 있다. 질소 함유 가스(328)는 RF 또는 RP 소스들에 의해 형성된 라디칼들의 영향을 능동적으로 억제할 수 있다. 예시적인 플라즈마 라디칼들은 산소(O2)(320) 또는 불소 함유 가스(304)(예컨대, NF3)가 플라즈마에서 해리될 때 형성되는 라디칼들을 포함한다. 질소 함유 가스(328)는 기판 지지부(104), 및 벌크 층(200)으로 코팅된 임의의 다른 컴포넌트들을 차폐한다. 일부 예들에서, 강화된 처리 가스 혼합물(307)은 제2 세정 가스 혼합물(303)과 결합된다.
[0039]
언급된 바와 같이, 아산화질소 함유 가스(326)는 도 3b에 도시된 산소 함유 가스(320) 대신에 사용될 수 있다. 일 예에서, 아산화질소 함유 가스(326)는 N2O이며, 이는 기판 지지부(104)의 산화를 감소시킨다. 대안적으로, 질소(N2)(328) 및 산소 함유 가스(320)가 프로세싱 환경(120)에 추가되어 기판 지지부(104)의 표면 산화를 감소시킬 수 있다. 유리하게는, 질소 함유 가스들, 즉 질소(N2)(328) 또는 아산화질소 함유 가스(326) 중 어느 하나의 존재는 벌크 층(200)에 의해 커버되는 임의의 표면뿐만 아니라 기판 지지부(104)의 에칭 세정 레이트를 증가시킨다. 또한, N2 또는 NH3는 잔류 불소 라디칼들을 제거하고, 알루미늄 댕글링 본드들을 수리하며, AlN으로의 AlFx의 변환을 감소시키고 이에 따라 히터(302)와 벌크 층(200)의 인터페이스를 보호한다.
[0040]
도 3e는 도 3c에 도시된 후처리 동작에 대한 수정을 예시한다. 강화된 후처리 가스 혼합물(309)이 강화된 후처리 플라즈마로서 플라즈마(160)를 형성하는 프로세싱 환경(120)에 제공된다. 기판 지지부(104)는 강화된 후처리 가스 혼합물(309)로부터 형성된 처리 플라즈마에 노출된다. 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 불소 함유 가스(304), 질소 함유 가스(328), 아르곤 함유 가스(330), 수소 함유 가스(332), 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
[0041]
예컨대, 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 질소 함유 가스(328) 및 아르곤 함유 가스(330)를 포함할 수 있다. 질소 함유 가스(328)는 히터(302)의 산화를 억누르는 배리어 층(334)을 형성할 수 있다. 배리어 층(334)은 또한 내부 미세-크랙 표면들 상에 형성된 패시베이팅된 배리어 층 및 로컬화된 다공성 입자들(311)을 포함한다. 도 3b 또는 도 3d에 도시된 처리 프로세스 동안, 아르곤 함유 가스(330)는 히터(302) 내의 약한 입자 경계들을 수리하고 실질적으로 제거할 수 있다. 다른 예에서, 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 배리어 층(334) 또는 패시베이팅된 배리어 층들이 형성되기 전에 약한 사이트들(즉, 입자 경계들)을 제거하기 위해 질소 함유 가스들 또는 수소 함유 가스들, 또는 Ar 가스를 포함한다. 예컨대, NH3 또는 H2 플라즈마 처리는 산화-환원 반응을 통해 산화된 층들을 제거할 수 있다. 아르곤 및 강화된 후처리 가스 혼합물(309) 내 부가적인 가스들은 배리어 층(334)을 처리하고 이에 따라 산소 및 불소 라디칼들에 대한 저항을 증가시킬 수 있다.
[0042]
또 다른 예에서, 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 질소 함유 가스(328), 아르곤 함유 가스(330), 및 수소 함유 가스(332)를 포함한다. 수소 함유 가스(332)는 일 예에서 암모늄(NH3)이다. 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 벌크 층(200)과 히터(302) 사이의 접착력을 강화할 수 있다. 히터(302)(즉, 베이스)는 히터(302)의 최상부 상에 배치되고 히터(302)와 접촉하는 벌크 층(200)을 갖는 기판 지지부(104) 내에 배치된다. 보호 층(200)은 깨끗한 보호 층(318), 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321) 및 배리어 층(334)을 포함한다. 대안적으로, 깨끗한 보호 층(318), 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321) 및 배리어 층(334)은 질소 함유 가스(328)가 강화된 후처리 가스 혼합물(309)에 추가될 때 벌크 층(200)을 형성할 수 있다.
[0043]
도 4는 챔버 컴포넌트를 세정하기 위한 방법(400)을 도시하는 흐름도이다. 챔버 컴포넌트는 그 위에 배치된 벌크 층(200)을 가질 수 있다. 방법(400)은 프로세싱 챔버에서 세정 프로세스를 수행함으로써 동작(402)에서 시작된다. 세정 프로세스는 불소 함유 가스 또는 산소 함유 가스와 같은 세정 가스를 프로세싱 챔버 내로 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 세정 가스는 먼저 프로세싱 챔버 위에 배치된 RPS(remote plasma source) 내로 유동되고, 라디칼들과 같은 세정 종들이 원격 플라즈마 소스에 형성된다. 그 후, 세정 종들은 세정 프로세스를 수행하기 위해 프로세싱 챔버 내로 유동된다. 챔버 컴포넌트는 고온, 예컨대, 섭씨 약 500도 내지 섭씨 약 1000도에서 유지될 수 있다. 대안적으로, 챔버 컴포넌트는 섭씨 약 550도 내지 섭씨 약 850도, 이를테면 섭씨 약 650도 내지 섭씨 약 700도의 고온에서 유지될 수 있다. 선택적으로, 아르곤 또는 N2 또는 NH3와 같은 질소 함유 가스를 사용한 퍼지 프로세스가 수행될 수 있다.
[0044]
세정 가스 또는 세정 종들은 기판 지지부, 샤워헤드, 에지 또는 섀도우 링(미도시) 및/또는 챔버 바디와 같은 챔버 컴포넌트들 위에 빌드 업된 임의의 잔류 재료를 제거한다. 예컨대, 세정 종들은 도 1에 도시된 바와 같이 기판 지지부(104) 및 측 커버(161)로부터 잔류 재료를 제거할 수 있다. 세정 가스 또는 세정 종들은 벌크 층과 실질적으로 반응하지 않으며, 기판 지지부는 벌크 층에 의해 세정 가스 또는 세정 종들로부터 보호된다. 도 3a에 예시된 바와 같이, 세정 가스는 일 예에서 불소 함유 가스(304)이다. 세정 가스는 또한 도 3d에 도시된 바와 같이 질소(N2)(328) 또는 아산화질소 함유 가스(326)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 질소 또는 아르곤은 퍼지 가스 소스(170)로부터 퍼지 가스로서 프로세싱 환경에 도입될 수 있다. 질소의 도입은 산소 라디칼들로부터 기판 지지부의 표면 산화를 감소시킨다. 질소(N2) 퍼지는 플라즈마 내에 형성된 불소 라디칼들 또는 산소 라디칼들의 영향들을 능동적으로 억제할 수 있다. N2 퍼지는, 특히 실리콘-계 및 탄소-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104) 상에 존재할 때 불소 또는 산소 라디칼들의 부정적인 영향들을 억제할 수 있다. N2 퍼지는 히터(302)의 에지 근처에서, 히터(302)의 중심에서, 또는 히터(302)를 통해 구현될 수 있으며, 여기서 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)은 부가적으로 약화될 수 있다. Ar 퍼지는 탄소-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104)에 증착될 때 프로세싱 환경(120)에서 불소 라디칼들의 존재를 감소시킨다. 실리콘-계 막 또는 잔류물이 기판 지지부(104)와 같은 챔버 컴포넌트 상에 존재할 때, Ar 퍼지는 프로세싱 환경(120)으로부터 질소, 산소 또는 불소 라디칼들을 제거한다. 또 다른 예에서, Ar 퍼지는 프로세싱 환경(120)으로부터 질소 산화물(NOx) 라디칼들을 제거한다.
[0045]
방법(400)은 여러 선택적인 동작들을 포함한다. 동작(404)에서, 약한 사이트들을 실질적으로 제거하거나 없애고 패시베이션 배리어 층들을 형성하기 위해 선택적인 전처리 프로세스가 수행될 수 있다. 동작(406)에서, 부가적인 고온 플라즈마 세정 프로세스가 선택적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 동작(402)이 반복될 수 있다. 방법은 약한 사이트들을 제거하고 패시베이션 배리어 층들을 형성하기 위해 제2 전처리 프로세스가 선택적으로 수행될 수 있는 동작(408)으로 진행될 수 있다.
[0046]
동작(410)에서, 방법(400)은 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하기 위한 처리 프로세스를 수행함으로써 진행된다. 처리 프로세스는 위에서 설명된 온도들과 같은 고온에서 수행될 수 있다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(104)는 후처리 가스 혼합물(305) 또는 강화된 처리 가스 혼합물(307)로부터 형성된 플라즈마에 노출된다. 동작(410) 동안, 기판 지지부(104)의 산화는 후처리 가스 혼합물(305) 또는 강화된 처리 가스 혼합물(307)로부터 히터(302) 내로 확산되는 처리 가스들에 의해 감소된다. RPS(remote plasma source)는 프로세싱 환경(120)과 같은 프로세싱 환경에 NF3 또는 O2를 개별적으로 또는 조합하여 제공할 수 있다. RPS의 로케이션은 프로세싱 챔버(100)의 임의의 로케이션 이를테면, 최상부, 최하부, 또는 중앙 로케이션에서 프로세싱 챔버에 커플링될 수 있다.
[0047]
동작(412)에서, 선택적인 후처리 프로세스가 수행된다. 후처리 프로세스는 손상된 표면 또는 하나 이상의 세정된 챔버 컴포넌트들의 표면들을 복원하거나 수리하기 위해 수행된다. 챔버 컴포넌트는 플라즈마 내 라디칼들로부터의 표면의 산화로부터 손상될 수 있다. 후처리 프로세스는 위에서 설명된 온도들과 같은 고온에서 수행된다. 후처리 가스 혼합물(305) 또는 강화된 후처리 가스 혼합물(309)을 해리하는 것으로부터 프로세싱 환경(120)에 플라즈마가 형성된다. 언급된 바와 같이, 깨끗한 보호 층(318) 및 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)은, 후처리 가스 혼합물(305)이 프로세싱 환경(120)에 제공될 때 벌크 층(200)을 형성한다. 대안적으로, 강화된 후처리 가스 혼합물(309)이 제공될 때, 배리어 층(334)은 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)의 최상부 상에 형성되고 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 벌크 층(200)은 배리어 층(334), 플루오로-마그네슘 층(MgFx)(321) 및 깨끗한 보호 층(318)을 포함한다. 강화된 후처리 가스 혼합물(309)은 로컬화된 다공성 입자들(311)의 형성을 감소시키거나 제거해야 한다. 일 예에서, 플루오로-마그네슘 층(MgFx)은 벌크 층(200)에 형성된다. 동작(410)에서, 방법(400)은 히터(302) 또는 그리고 최소화되거나 제거되어야 하는 다공성 입자(311)에서 원하는 탈산소 레벨이 도달될 때까지 반복될 수 있다.
[0048]
히터가 그 내부에 배치되어 있는 기판 지지부와 같은 프로세스 챔버 컴포넌트들을 세정하고 선택적으로 수리 또는 복원하기 위한 방법 및 장치가 본원에서 개시된다. 유리하게는, 불화물 재료로 제작된 벌크 층(200)은 세정 프로세스 동안 기판 지지부를 보호하기 위해 활용된다. 불화물-계 벌크 층(200)은 세정 가스 또는 세정 종들과 실질적으로 반응하지 않으며, 기판 지지부가 상승된 온도로 유지되는 동안 승화될 수 있는 생성물이 형성되지 않는다. 상승된 온도는 섭씨 약 500도 내지 섭씨 약 1000도일 수 있다. 전술한 바가 본 개시내용의 예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있다.
Claims (20)
- 방법으로서,
(a) 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계 ― 상기 기판 지지부는 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치되고, 상기 세정하는 단계는 고온에서 세정 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 세정 가스 혼합물은 불소 함유 가스 및 산소를 포함함 ― ;
(b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로 상기 고온에서 상기 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계 ― 상기 처리 가스 혼합물은 상기 불소 함유 가스를 포함함 ― ; 및
(c) 후처리(post-treatment) 플라즈마로 상기 고온에서 상기 기판 지지부와 상기 벌크 층의 인터페이스를 수리하는 단계를 포함하고, 상기 후처리 플라즈마는 질소 함유 가스를 포함하는 후처리 가스 혼합물로부터 형성되고, 상기 고온은 섭씨 약 500도 이상인,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 벌크 층은 마그네슘 불화물 또는 희토류 불화물을 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 벌크 층은 이트륨 불화물, 또는 란타늄 불화물을 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 불소 함유 가스는 NF3이고, 상기 질소 함유 가스는 N2인,
방법. - 제1 항에 있어서,
(d) 상기 산소 라디칼들에 의한 표면 산화를 감소시키기 위해 상기 질소 함유 가스 또는 아르곤으로 상기 프로세싱 환경을 퍼징하는 단계를 더 포함하고, 상기 질소 함유 가스는 N2 또는 NH3인,
방법. - 제1 항에 있어서,
(d) 상기 기판 지지부 내에 배치된 베이스와 상기 벌크 층 사이의 접착력(adhesion)을 강화하기 위해 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 NF3, Ar, NF2, 또는 NH3를 도입하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 제6 항에 있어서,
(e) 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 아르곤 함유 가스를 도입하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 기판 지지부는 베이스를 더 포함하고,
상기 베이스는 실리콘, 실리콘 이산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 또는 석영, 및 불화물 재료를 포함하는,
방법. - 제8 항에 있어서,
상기 불화물 재료는 마그네슘 불화물 또는 희토류 불화물을 포함하는,
방법. - 제9 항에 있어서,
상기 희토류 불화물은 이트륨 불화물 또는 란타늄 불화물을 포함하고, 상기 란타늄 불화물은 붕소 및/또는 탄소로 도핑되고, 상기 베이스는 히터인,
방법. - 방법으로서,
(a) 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계 ― 상기 기판 지지부는 반도체 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치되고, 상기 세정하는 단계는 고온에서 세정 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 세정 가스 혼합물은 NF3 및 O2를 포함함 ― ;
(b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로 상기 고온에서 상기 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계 ― 상기 처리 가스 혼합물은 NF3를 포함함 ― ; 및
(c) 후처리 플라즈마로 상기 고온에서 상기 기판 지지부와 상기 벌크 층의 인터페이스를 수리하는 단계를 포함하고, 상기 후처리 플라즈마는 N2를 포함하는 후처리 가스 혼합물로부터 형성되고, 상기 고온은 섭씨 약 500도 이상인,
방법. - 제11 항에 있어서,
상기 벌크 층은 마그네슘 불화물 또는 희토류 불화물을 포함하는,
방법. - 제11 항에 있어서,
상기 벌크 층은 이트륨 불화물, 또는 란타늄 불화물을 포함하는,
방법. - 제11 항에 있어서,
알루미늄을 포함하는 히터를 더 포함하고, 상기 히터는 상기 기판 지지부와 상기 벌크 층의 인터페이스에서 상기 벌크 층과 접촉하는,
방법. - 제11 항에 있어서,
(d) 상기 산소 라디칼들에 의한 표면 산화를 감소시키기 위해 아르곤 또는 질소 함유 가스로 상기 프로세싱 환경을 퍼징하는 단계를 더 포함하고, 상기 질소 함유 가스는 N2 또는 NO2, NH3인,
방법. - 제15 항에 있어서,
(d) 상기 기판 지지부 내에 배치된 베이스와 상기 벌크 층 사이의 접착력을 강화하기 위해 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 NF3, Ar, NF2, 또는 NH3를 도입하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 제16 항에 있어서,
(e) 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 아르곤 함유 가스를 도입하는 단계를 더 포함하는,
방법. - 반도체 프로세싱 시스템으로서,
반도체 프로세싱 챔버; 및
명령들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하고, 상기 명령들은 프로세서에 의해 실행될 때, 순환 에칭 방법이 상기 반도체 프로세싱 챔버에서 수행되게 하며, 상기 방법은,
(a) 벌크 층이 상부에 배치되어 있는 기판 지지부의 표면을 세정하는 단계 ― 상기 기판 지지부는 반도체 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 환경에 배치되고, 상기 세정하는 단계는 고온에서 세정 가스 혼합물로부터 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 세정 가스 혼합물은 불소 함유 가스 및 산소를 포함함 ― ;
(b) 처리 가스 혼합물로부터 형성된 처리 플라즈마로 상기 고온에서 상기 프로세싱 환경으로부터 산소 라디칼들을 제거하는 단계 ― 상기 처리 가스 혼합물은 상기 불소 함유 가스를 포함함 ― ; 및
(c) 후처리 플라즈마로 상기 고온에서 상기 기판 지지부와 상기 벌크 층의 인터페이스를 수리하는 단계를 포함하고, 상기 후처리 플라즈마는 질소 함유 가스를 포함하는 후처리 가스 혼합물로부터 형성되고, 상기 고온은 섭씨 약 500도 이상인,
반도체 프로세싱 시스템. - 제18 항에 있어서,
(d) 상기 산소 라디칼들에 의한 표면 산화를 감소시키기 위해 상기 질소 함유 가스로 상기 프로세싱 환경을 퍼징하는 단계를 더 포함하고, 상기 질소 함유 가스는 N2 또는 NH3인,
반도체 프로세싱 시스템. - 제18 항에 있어서,
(d) 상기 기판 지지부 내에 배치된 베이스와 상기 벌크 층 사이의 접착력을 강화하기 위해 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 NF3, Ar, NF2, 또는 NH3를 도입하는 단계; 및
(e) 상기 후처리 가스 혼합물과 함께 상기 프로세싱 환경에 아르곤 함유 가스를 도입하는 단계를 더 포함하는,
반도체 프로세싱 시스템.
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