TWI525694B - Chamber cleaning method - Google Patents

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TWI525694B
TWI525694B TW099129694A TW99129694A TWI525694B TW I525694 B TWI525694 B TW I525694B TW 099129694 A TW099129694 A TW 099129694A TW 99129694 A TW99129694 A TW 99129694A TW I525694 B TWI525694 B TW I525694B
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Taichi Hirano
Takanori Mimura
Manabu Iwata
Taketoshi Okajo
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Tokyo Electron Ltd
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Description

腔室內洗淨方法
本發明，係有關於將附著於被設置在基板處理裝置之腔室內並將基板作載置的靜電吸盤之外周部處的堆積物作除去之腔室內洗淨方法。
作為基板處理裝置，使用電漿來對於基板進行蝕刻等之特定處理的電漿處理裝置，係為週知。電漿處理裝置，係具備有：在內部而使電漿產生，並且能夠將作為基板之例如半導體裝置用的晶圓作收容之可減壓的處理室(腔室)、和被配置在腔室內並用以載置晶圓之載置台(晶座)、和被配置在該晶座之最上部處，並將晶圓作支持之靜電吸盤(ESC)、和以與ESC相對向的方式而隔開有空間地被配置在其之上方，並將處理氣體導入至腔室內之上部電極、以及被配置在晶座之上部外週緣部處並將晶圓作包圍之聚焦環(F/R)等。
ESC，例如係藉由圓板狀之陶瓷構件所構成，並於內部具備有與直流電源相連接之靜電電極。若是在靜電電極處施加正的直流電壓，則在被載置於ESC之上面的晶圓處之ESC側的背面，係產生負的電位，在靜電電極以及晶圓W之背面之間，係產生電位差，並藉由起因於該電位差之庫倫力或者是強生-藍貝克(Johnson Rahbek)力，來將晶圓吸附保持在ESC上。
ESC，通常係將其之口徑設計為較被載置在該ESC上之晶圓而更小上一圈，在ESC之外周部和晶圓的背面間，係產生有若干的空隙。而，在該空隙處，身為被適用在電漿處理中之CF系處理氣體的反應生成物之CF聚合物，會作為堆積物而作堆積。此種堆積在ESC之外周部的特別是肩部處之堆積物(以下，亦會稱為「肩部堆積」)，係會成為由ESC所致之晶圓W的吸著錯誤之原因，並成為良好的電漿處理之妨礙。特別是，在使用有基板處理裝置之電漿蝕刻中，使用有堆積性為高之處理氣體的傾向係增強，而肩部堆積之對策係成為大的問題。
故而，係有必要將肩部堆積盡可能的迅速除去，在先前技術中，雖係採用有經由人手來作除去的方法，但是，由於在每一次之除去時均需要將腔室作大氣釋放，而沒有效率，因此，近年來，係採用有能夠並不將腔室作大氣釋放地而將肩部堆積作分解、除去的使用有氧(O2)電漿之乾洗淨方法。然而，ESC之外周部的正上方部分，由於係被晶圓所遮蔽，而電漿中之離子係無法從上方而進入，因此，係並非一定能夠將肩部堆積有效率地作除去。
另外，由CF系處理氣體所產生之CF基礎的肩部堆積，雖然係能夠經由氧(O2)電漿來作除去，但是，若是並非僅含有CF成分而亦包含有從晶圓或者是腔室內構件所放出之以Si或者是Al為首的金屬之肩部堆積，則係無法藉由氧電漿來除去。另一方面，CF基礎且包含有Si或者是Al之肩部堆積，係能夠藉由由O2氣體與包含有氟 (F)之氣體的混合氣體所產生的電漿來作分解、除去，此事，係為週知。作為經由此種使用包含有F之氣體的電漿來對於腔室內作洗淨的方法，例如，係可列舉出：在將含有氟之氣體導入至了腔室內的狀態下，而在腔室內使感應電漿產生，並使用該感應電漿來對於腔室內作洗淨的方法(例如，參考專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-151971號公報
然而，在使用由含有氟之氣體所產生的電漿來對於腔室內作洗淨時，例如係會有由Al2O3所成之ESC的表面暴露在F自由基中並被作削去的問題。又，亦會有著由Si或者是SiC所成之上部電極暴露在F自由基中並使其之表面變得粗糙的所謂黑矽(black-silicon)化之問題。
本發明之目的，係在於提供一種：能夠將堆積在靜電吸盤之外周部處的CF基礎且包含有Si以及金屬之至少任一者的堆積物以良好效率來除去的腔室內洗淨方法。
又，本發明之其他目的，係在於提供一種：並不會將靜電吸盤之表面削去，或者是能夠防止上部電極之表面粗糙，且能夠將堆積在靜電吸盤之外周部處的CF基礎且包含有Si以及金屬之至少任一者的堆積物作除去的腔室內 洗淨方法。
為了達成上述目的，請求項1所記載之腔室內洗淨方法，係為將附著在被設置於對於基板而施加電漿處理之基板處理裝置的腔室內而將前述基板作載置之台狀的靜電吸盤之外周部處的基礎為CF且包含有Si以及金屬中之至少一者的堆積物作除去之腔室內洗淨方法，其特徵為：將由氧氣與含有氟之氣體之混合氣體所成的電漿照射至前述靜電吸盤之外周部，而將前述堆積物除去，藉由遮罩材被覆前述靜電吸盤之外周部以外的露出表面，前述基板處理裝置，係在與前述靜電吸盤相隔有空間地相對向之上部處，具備有由Si或者是SiC所成之上部電極，在該上部電極處，施加-80V~-100V之直流電壓，並且將前述混合氣體中之氧氣的混合比例設為50%以上。
請求項2所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，將前述混合氣體朝向前述靜電吸盤之外周部而作供給，並將由前述混合氣體所產生之電漿選擇性地僅照射在前述靜電吸盤之外周部處。
請求項3所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項2所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，係將前述混合氣體之對於前述腔室內的供給壓力，調整為1.33×10Pa(100mTorr)~1.33×102Pa(1000mTorr)。
請求項4所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，前述遮罩材，係為由氧氣、氬氣以及氦氣中之至少一者所成的遮罩氣體，並將該遮罩氣體吹附至前述靜電吸盤之除了外周部以外的中心部處。
請求項5所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，將前述堆積物除去之洗淨步驟的所需時間，係為10~180秒，僅在前述洗淨步驟之開始起初的10~20秒之間，而將對於前述上部電極所施加之直流電壓設為-150V~-300V。
請求項6所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1乃至4中之任一項所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，前述金屬，係為Al。
請求項7所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1乃至4中之任一項所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，前述堆積物，係為多層堆積物，因應於前述堆積物之各層，來對於產生前述電漿之處理氣體的組成作變更。
請求項8所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項7所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，當前述堆積物，係為至少包含有CF基礎之第1堆積物和CF基礎且包含有Si以及Al的至少其中一者之第2堆積物的多層堆積物的情況時，係將前述第1堆積物，藉由由氧氣 所產生之電漿來除去，並將前述第2堆積物，藉由由前述混合氣體所產生之電漿來除去。
請求項9所記載之腔室內洗淨方法，係在請求項1乃至4中之任一項所記載之腔室內洗淨方法中，具備有下述特徵：亦即是，係將除去前述堆積物之洗淨步驟，在從前述腔室內而搬出了被施加有前述電漿處理之處理後的前述基板後起，直到將下一個作處理之處理前的前述基板搬入至前述腔室內為止的期間中，而進行之。
若依據請求項1所記載之腔室內洗淨方法，則由於係將由氧(O2)氣體與含有氟(F)之氣體的混合氣體所產生的電漿照射在靜電吸盤之外周部處並將肩部堆積除去，因此，係能夠有效率地將附著在靜電吸盤之外周部處的堆積物除去。再者，由於藉由遮蔽材被覆靜電吸盤之外周部以外的露出表面，因此，不會有將靜電吸盤之上部表面的外周部以外之中心部削去的情況，而能夠將附著在外周部之堆積物除去。再者，由於係在上部電極處，施加-80V~-100V之直流電壓，並且將混合氣體中之氧氣體的混合比例設為50%以上，因此，係能夠防止上部電極之表面粗糙，且能夠將附著在靜電吸盤之外周部處的CF基礎且包含有Si以及金屬之至少任一者的堆積物作除去。
若依據請求項2所記載之腔室內洗淨方法，則由於係將混合氣體朝向靜電吸盤之外周部而作供給，並將由該混 合氣體所產生之電漿選擇性地僅照射在靜電吸盤之外周部處，因此，不會有將靜電吸盤之外周部以外的中心部削去的情況，而能夠將附著在靜電吸盤之外周部處的堆積物有效率地除去。
若依據請求項3所記載之腔室內洗淨方法，則由於係將混合氣體之對於腔室內的供給壓力調整為1.33×10Pa(100mTorr)~1.33×102Pa(1000mTorr)，因此，不會有使混合氣體分散的情況，而能夠將由該混合氣體所產生的電漿僅照射在靜電吸盤之外周部處並有效率地將附著在外周部處的堆積物除去。
若依據請求項4所記載之腔室內洗淨方法，則由於遮罩材，係為由氧氣、氬氣以及氦氣中之至少一者所成的遮罩氣體，並將該遮罩氣體吹附至前述靜電吸盤之除了外周部以外的中心部處，因此，能夠確實地防止靜電吸盤之外周部以外的上部表面被削去。
若依據請求項5所記載之腔室內洗淨方法，則由於將堆積物除去之洗淨步驟的所需時間，係為10~180秒，並僅在洗淨步驟之開始起初的10~20秒之間，而將對於上部電極所施加之直流電壓設為-150V~-300V，因此，係能夠在使從洗淨開始初始起便已變得粗糙的上部電極之表面平滑化之後，再將附著於靜電吸盤之外周部處的堆積物除去。
若依據請求項7所記載之腔室內洗淨方法，則由於堆積物係為多層堆積物，並因應於堆積物之各層來對於產生 電漿之處理氣體的組成作變更，因此，係能夠以最適當之條件來有效率地將多層堆積物除去。
若依據請求項8所記載之腔室內洗淨方法，則由於當堆積物係為由CF基礎之第1堆積物和CF基礎且包含有Si以及Al的至少其中一者之第2堆積物所成之多層堆積物的情況時，係將第1堆積物，藉由由氧氣所產生之電漿來除去，並將第2堆積物，藉由由混合氣體所產生之電漿來除去，因此，係能夠以最適當之條件而有效率地將多層堆積物除去。
若依據請求項9所記載之腔室內洗淨方法，則由於係把將堆積物除去之洗淨步驟，在從腔室內而搬出了被施加有電漿處理之處理後的基板後起，直到將下一個作處理之處理前的基板搬入至腔室內為止的期間中，而進行之，因此，係能夠恆常地經由將堆積物作了除去的清淨之靜電吸盤來施加良好的電漿處理。
首先，針對本發明之第1實施形態的腔室內洗淨方法作說明。
圖1，係為對於被適用有本實施形態之腔室內洗淨方法的基板處理裝置作展示之剖面圖。此基板處理裝置，係構成為對於作為基板之半導體晶圓施加RIE(Reactive Ion Etching)處理或者是灰化處理等之電漿處理。
於圖1中，基板處理裝置10，係具備有：圓筒形狀之 處理室(腔室)11、和被配置在該腔室11內並載置作為被處理基板之半導體晶圓(以下，單純稱作「晶圓」)W的作為載置台之圓柱狀的晶座12。
藉由腔室11之內壁面以及晶座12之側壁面，而形成作為將腔室內空間S之氣體排出至腔室11之外部的流路而起作用之排氣流路13。在排氣流路13之途中，係被配置有排氣平板14。
排氣平板14，係為具備有多數之貫通孔的板狀構件，並作為將腔室11區隔為上部與下部之區隔板而起作用。在經由排氣平板14而被區隔出來之腔室11的上部(以下，稱為「反應室」)15中，係如同後述一般地而產生電漿。又，在腔室11之下部(以下，稱為「排氣室(manifold)」)16處，係被連接有將腔室11內之氣體排出的排氣管17、18。排氣平板14，係將在反應室15中所產生之電漿作捕捉或者是反射，而防止其漏洩至排氣室16處。
在排氣管17處，係被連接有TMP(Turbo Molecular Pump)(省略圖示)，在排氣管18處，係被連接有DP(Dry Pump)(省略圖示)，此些之幫浦，係對腔室11內作真空抽氣並作減壓。具體而言，DP係將腔室11內從大氣壓而減壓至中真空狀態(例如1.33×10Pa(100mTorr)以下)，而TMP係與DP協同動作地而將處理室11內減壓至較中真空狀態而更低之壓力的高真空狀態(例如1.33×10-3Pa(1.0×10-2mTorr)以下)。另外， 腔室11內之壓力，係經由APC閥(省略圖示)而被作控制。
在腔室11內之晶座12處，係分別透過第1整合器21以及第2整合器22而被連接有第1高頻電源19以及第2高頻電源20，第1高頻電源19，係對於晶座12施加較高頻率(例如60MHz)之高頻電力(激勵用電力)，第2高頻電源20，係對於晶座12施加較低頻率(例如2MHz)之高頻電力(偏壓用電力)。藉由此，晶座12，係作為對於該晶座12以及後述之噴淋頭30之間的處理空間S而施加高頻電力之下部電極而起作用。
在晶座12上，係被配置有將靜電電極板23作內藏之由圓板狀的絕緣性構件所成之靜電吸盤(ESC)24。當將晶圓W載置在晶座12上時，該晶圓W係被配置在ESC24上。在ESC24處，係於靜電電極板23處而電性連接有直流電源25。若是在靜電電極板23處施加正的直流電壓，則在晶圓W處之ESC24側的面(以下，稱為「背面」)處，係產生負的電位，在靜電電極板23以及晶圓W之背面之間，係產生電位差，並藉由起因於該電位差之庫倫力或者是強生-藍貝克(Johnson Rahbek)力，來將晶圓W吸附保持在ESC24上。
在晶座12上，係以將被作了吸附保持的晶圓W作包圍的方式，而載置有圓環狀之聚焦環26。聚焦環26，係由導電性構件、例如由矽所成，並使電漿朝向晶圓W之表面而收斂，而使RIE處理之效率提升。
又，在晶座12之內部，例如係被設置有朝向圓周方向而延伸存在的環狀之冷媒室27。在冷媒室27中，係從冷卻單元(省略圖示)來透過冷媒用配管28而被循環供給有低溫之冷媒(例如冷卻水或是GALDEN(登記商標)液)。經由低溫之冷媒而被作了冷卻的晶座12，係透過ESC24而將晶圓W以及聚焦環26作冷卻。
在ESC24之上面的將晶圓W作吸附保持的部分(以下，稱為「吸附面」)處，係開口有複數之傳熱氣體供給孔29。此些之複數的傳熱氣體供給孔29，係將作為傳熱氣體之氦(He)氣，供給至吸附面以及晶圓W之背面間的空隙處。被供給至吸附面以及晶圓W之背面間的空隙處之氦氣，係將晶圓W之熱有效率地傳導至ESC24處。
在與ESC24之間而隔出有處理空間S的頂板部處，係被配置有噴淋頭30。噴淋頭30，係具備有：露出於處理空間S處並與被載置在ESC24上之晶圓W相對向的上部電極31、和由絕緣性構件所成的絕緣板32、和經由該絕緣板32而將上部電極31作釣起支撐之電極釣支體33，上部電極31、絕緣板32以及電極釣支體33，係依此順序而被作重疊。
上部電極31，係由導電性或者是半導電性材料、例如由單結晶矽(Si)所成。上部電極31，例如係由直徑300mm之圓板狀構件所成，並具備有貫通厚度方向之多數的氣體流路36。在上部電極31處，係被連接有直流電源37。
電極釣支體33，係於內部具備有緩衝室39。緩衝室39，係為使其之中心軸成為與晶圓W之中心軸同軸的圓柱狀之空間，並經由圓環狀之密封材(例如O型環40)而被區分為內側緩衝室39a與外側緩衝室39b。
在內側緩衝室39a處，係被連接有處理氣體導入管41，在外側緩衝室39b處，係被連接有處理氣體導入管42，處理氣體導入管41、42，係分別將處理氣體導入至內側緩衝室39a以及外側緩衝室39b中。
處理氣體導入管41、42，由於係分別具備有流量控制器(MFC)(省略圖示)，因此，被導入至內側緩衝室39a以及外側緩衝室39b中的處理氣體之流量，係被分別獨立地作控制。又，緩衝室39，係透過電極釣支體33之氣體流路43、絕緣板32之氣體流路44以及上部電極31之氣體流路36而與處理空間S相通連，被導入至內側緩衝室39a或者是外側緩衝室39b中之處理氣體，係分別被供給至處理空間S中。此時，經由對於被導入至內側緩衝室39a以及外側緩衝室39b中之處理氣體的流量或者是壓力作調整，係能夠對於處理空間S中之處理氣體的分布作控制。
圖2，係為對於圖1中之ESC的外周部近旁作展示之擴大圖。
於圖2中，在被聚焦環26所包圍並將晶圓W作支持之ESC24的外周部24a和聚焦環26的側壁之間，係存在有空隙，在此空隙處之ESC24的外周部24a處，係附著有 堆積物。此種堆積在ESC24之外周部24a的主要是肩部處之堆積物50(以下，稱為「肩部堆積」)，係會成為由ESC24所致之晶圓W的吸著錯誤之原因，並成為良好的電漿處理之妨礙。
本發明者，係對於能夠將此種身為肩部堆積50並身為CF基礎且包含有Si以及金屬之至少其中一者的肩部堆積50有效率地作除去之方法進行苦心研究，其結果，係發現了：經由將由混合了O2氣體與含有F之氣體所成的混合氣體而產生的電漿，照射至ESC24之外周部24a處，則不會有將ESC24之除了外周部24a以外的中心部表面削去的情況，便能夠將肩部堆積50有效地除去，而完成了本發明。
圖3，係為對於本實施形態中的腔室內洗淨方法作展示之工程圖。此腔室內洗淨方法，係為無晶圓乾洗淨方法之其中一種。另外，圖3，係為對於圖1中之重要部分作模式性展示者，並分別對於將晶圓W作載置之ESC24、和包含有與該ESC24相隔出處理空間S地而被對向配置在其之上部的上部電極31之噴淋頭30，而作展示。
於圖3中，在將堆積在ESC24之外周部處的肩部堆積50除去時，首先，係將施加了特定之電漿處理(例如蝕刻處理或者是灰化處理)的處理後之晶圓W從腔室11而搬出，並使肩部堆積50露出(圖3(A))。
接著，經由APC閥等，來將腔室11內之壓力設定為例如1.06×102Pa(800mTorr)。又，係將腔室內溫度設定 為例如40~90℃。而後，從噴淋頭30之外側緩衝室39a，來透過相對應之氣體流路，而將O2氣體以例如1200sccm之流量、並作為含有F之氣體而將CF4氣體以及SF6氣體分別以例如300sccm之流量，來供給至腔室11內。在由O2氣體、CF4氣體以及SF6氣體所成之混合氣體(以下，稱為「含有F之混合氣體」)中的O2氣體之混合比例，係為50%以上。另一方面，從內側緩衝室39a，而透過相對應之氣體流路來將O2單氣體以例如1500sccm之流量來供給至腔室11內。
而後，對於ESC24，作為激勵用電力而施加750W，並作為偏壓電力而施加0W。此時，從外側緩衝室39b所供給之由O2、CF4以及SF6所成的含有F之混合氣體，係經由被施加在處理空間S處之激勵用電力而被作激勵，並成為電漿，而產生離子或者是自由基(圖3(B))。在此些之離子或者是自由基中，主要是F自由基會與堆積在ESC24之外周部24a處的CF基礎且包含有Si以及Al之肩部堆積50相碰撞，並將該肩部堆積50化學性地分解、除去(圖3(C))。
此時，在肩部堆積50中所包含之Si係作為SiFx而飛散，而Al係作為AlFx而飛散，最終係被排出至腔室外。故而，係不會有由於肩部堆積50被作分解、除去而導致Si或者是Al滯留在腔室內的情況。又，在ESC24之外周部24a以外的上部表面處，由於係被照射有由O2氣體所產生之O2電漿的自由基(參考圖3(B))，因此，對於 ESC24之外周部24a以外的上部表面之F自由基的照射係被妨礙。故而，係不會有ESC24之外周部24a以外的上部表面被F自由基所削去的情況。另外，ESC24，由於係藉由例如Al2O3所構成，因此，就算是被照射氧自由基，亦為安定，而不會有被削去的情況。此時，由O2氣體所產生之電漿，係作為對於ESC24之除了外周部24a以外的表面中心部作保護之遮罩材而起作用。
如此這般，在將ESC24之肩部堆積50作了分解、除去後，將下一個作處理之未處理的晶圓W搬入至腔室11內，並載置於ESC24上。
若依據本實施形態，則由於係設為將由包含有O2氣體、CF4氣體以及SF6氣體的含有F之混合氣體所產生的電漿照射至ESC24之外周部24a處，因此，就算是肩部堆積50為包含有Si以及Al之堆積物，亦能夠主要經由電漿中之F自由基來將肩部堆積50作分解、除去。又，此時，由於ESC24之除了外周部以外的上部表面，係經由氧電漿而被作覆蓋，因此，係能夠防止其被F自由基而削去。
在本實施形態中，係將含有F之混合氣體的對於腔室11內之導入壓力，調整為1.33×10Pa(100mTorr)~1.33×102Pa(1000mTorr)，較理想，係調整為5.32×10Pa(400mTorr)~1.06×102Pa(800mTorr)。若是導入壓力為較1.33×10Pa(100mTorr)更低，則含有F之混合氣體係成為容易分散，而無法使方向性一定，其結果，係成為 無法將F自由基照射至ESC24之外周部24a處，而無法將肩部堆積50有效率地除去。另一方面，就算是將導入壓力設為較1.33×102Pa(1000mTorr)更高，所得到的效果亦幾乎不會改變，且控制係成為繁雜。含有F之混合氣體的導入壓力，若是成為1.33×10Pa(100mTorr)~1.33×102Pa(1000mTorr)的範圍內，特別是成為5.32×10Pa(400mTorr)~1.06×102Pa(800mTorr)的範圍內，則係能夠將由含有F之混合氣體所產生的F自由基選擇性地僅照射至ESC24之外周部24a處，並將肩部堆積50有效率地作分解、除去。
在本實施形態中，作為適用在含有F之混合氣體中的含有F之氣體，係可適用CxFy氣體、SF6氣體、NF3氣體、F2氣體等。又，作為將ESC24之外周部24a以外的表面作覆蓋之遮罩氣體，除了氧氣之外，亦可使用氬(Ar)氣、氦(He)氣等。
在本實施形態中，當噴淋頭30為藉由Si或者是SiC所構成的情況時，較理想，係對於噴淋頭30而施加用以吸引電漿中之離子的偏壓電壓，並且將含有F之混合氣體中的O2氣體之混合比例設為50%以上。此係為了對於由Si或者是SiC所成之噴淋頭30暴露在F自由基中並使其之表面變成凹凸狀的所謂黑矽(black-silicon)化作防止之故。
於此，針對Si以及SiC構件之黑矽化，以Si構件為例來作說明。
由Si所成之構成構件、例如噴淋頭，若是暴露在電漿中之氧自由基以及F自由基中，則噴淋頭表面之Si，係會經由氧自由基而被氧化，並成為SiO2。此時，微觀性而言，噴淋頭表面之Si，係並非被均一地氧化，而是被班狀地氧化並成為SiO2，且並未被班狀地氧化之Si係殘存。而，F自由基，若是沒有一定以上之能量，則並不會有SiO2起反應，但是，與並未氧化而殘留了的Si之間，則是就算沒有能量亦會自發性地產生反應，因此，係會與殘存為班狀的Si起反應，而該Si係作為SiFx而飛散，在存在有Si之部分處，係會形成凹部。在如此這般而在噴淋頭之表面上而形成為班狀的凹部中，F自由基係會更進一步的侵入，並與該凹部表面之Si起反應，而同樣地使其作為SiFx而飛散，並形成更大的凹部。如此這般，噴淋頭之表面的凹凸係會變得更大，並成為如同黑矽一般之凹凸表面。
在本實施形態中，為了防止噴淋頭30之黑矽化，係當由Si或者是SiC所成之噴淋頭30會暴露在氧自由基以及F自由基中之肩部堆積50的洗淨時，對於噴淋頭30施加偏壓電壓，並將電漿中之離子作吸引，而經由該離子來對於Si被作了氧化的SiO2之部分以及並未被氧化的Si之部分均等地進行蝕刻，並藉由此來將噴淋頭30之表面平滑化，而防止黑矽化。
此時，經由將施加在噴淋頭30處之偏壓電壓設為直到例如-300V左右為止地來將其之絕對值提高，由於F自 由基之相對於SiO2的對於Si之選擇性係消失，並成為將SiO2與Si之雙方均等地作削去，因此，不論在含有F之混合氣體中的O2之濃度的多寡，均能夠防止黑矽化。然而，伴隨著偏壓電壓之增大，由於噴淋頭30表面之削去量亦會變多，因此，噴淋頭30之磨耗係被促進。
故而，在本實施形態中，係為了在對於由Si所成之噴淋頭30之黑矽化作防止的同時，亦使噴淋頭30之磨耗量成為最小限度，而將施加在噴淋頭30處之直流電壓設為-80V~-100V，並且將含有F之混合氣體中的O2氣體之混合比例設為50%以上。藉由滿足此條件，係能夠在將噴淋頭30之表面的削去量保持在必要之最小限度的同時，亦防止黑矽化，並將肩部堆積50良好地作分解、除去。
若是將偏壓電壓之絕對值設為較80V更小，則離子之拉入量係並不充分，而無法得到充分之黑矽化防止效果，另一方面，若是將偏壓電壓之絕對值設為較100V更大，則離子之拉入量係變得過多，並成為對於噴淋頭30表面作必要以上之削去而使其磨耗。
在本實施形態中，當從將肩部堆積50作除去的洗淨之開始起初起噴淋頭30之表面便已成為粗糙的情況時，係將對於噴淋頭30所施加之偏壓電壓僅在洗淨開始起初之特定時間中而設為較高，而能夠將噴淋頭30之表面積極地削去並使其平滑化。
此時，係將洗淨開始起初之對於噴淋頭30所施加的偏壓電壓設為-150V~-300V。又，將肩部堆積50作分 解、除去的全洗淨時間，例如係為10~180秒，而在洗淨開始起初之施加高的偏壓電壓之時間，例如係設為10~20秒。藉由此，在洗淨開始起初時，係將較多量之離子拉入至噴淋頭30之表面處並經由該離子來對於變得粗糙之表面積極地進行濺鍍而使其平滑化，之後，則藉由通常之條件、例如施加-80V~-100V之偏壓電壓，而一面防止黑矽化，一面將附著在ESC24之外周部處的肩部堆積50作分解、除去。
此時，若是將洗淨開始起初之偏壓電壓的絕對值設為較150V更小，則離子之拉入量係為不足，而無法得到充分之噴淋頭30的表面平滑化效果。另一方面，若是將偏壓電壓之絕對值設為較300V更大，則離子拉入量係過多，噴淋頭30之表面係被過度削去，並成為促進磨耗。又，若是將使偏壓電壓變高之洗淨開始起初的時間設為較10秒更短，則噴淋頭30之表面平滑化效果係並不充分，另一方面，若是超過20秒，則係成為將噴淋頭30之表面作必要以上之削去。
藉由在洗淨開始起初之特定時間內而將偏壓電壓之絕對值在適當之範圍內來增高，由於係能夠使噴淋頭30之表面的平滑性回復，並且能夠對於其後之表面粗糙作抑制，因此，腔室內之洗淨或者是維護的循環週期係延長，經由此，在基板處理裝置中之處理效率或者是生產性係提升。
在本實施形態中，作為偏壓電壓，雖係使用了直流電 壓，但是，亦可施加能夠得到相同之效果的交流電壓。
在本實施形態中，肩部堆積50，係為CF基礎且包含有Si以及金屬中之至少任一者的堆積物。C以及F，係為CHF3等之堆積氣體的構成元素，Si以及金屬(例如Al)，係為從腔室內構件或者是晶圓W所放出者。亦即是，Si，例如係在將由SiO2所成之硬遮罩作為遮罩材並對於有機膜進行蝕刻時從硬遮罩所放出者。又，當作為硬遮罩而例如使用TiO2膜的情況時，Ti係被放出，並成為在肩部堆積50中混入Ti。Al，係為腔室內構件、例如ESC24之構成元素，並從腔室內構件而被放出。
在本實施形態中，作為由Si或者是SiC所成之腔室內構件，雖係針對噴淋頭而作了說明，但是，當聚焦環或者是其他之腔室內構件係為藉由Si或者是SiC所構成的情況時，針對該聚焦環等，係亦可同樣地作處理。
在本實施形態中，將肩部堆積50除去之洗淨步驟，係對於每單枚、亦即是在對於各晶圓W而進行之每一次的電漿處理時而被實施。
接著，針對本發明之第2實施形態的腔室內洗淨方法作說明。
本實施形態，係為當肩部堆積為由多層之堆積物所成的多層肩部堆積的情況時，因應於多層肩部堆積之各層，來對於洗淨條件、特別是對於產生電漿之處理氣體組成作變更者。
圖4，係為對於多層肩部堆積作展示的剖面圖。於圖 4中，在ESC24之外周部24a處，係附著、堆積有多層肩部堆積60。多層肩部堆積60，係由下述部分所構成：由CF成分所成之下層堆積61、和堆積在下層堆積61之表面上的CF基礎且包含有Si以及Al之中間層堆積62、和堆積在中間層堆積62之表面上的由CF成分所成之上層堆積63。下層堆積61以及上層堆積63之主成分，係為碳(C)、氟(F)以及氧(O)。另一方面，中間層堆積62之主成分，係為碳(C)、氟(F)、氧(O)、矽(Si)以及鋁(Al)。
此種多層肩部堆積，係如同下述一般地而除去。
圖5，係為對於將多層肩部堆積60作除去的腔室內洗淨方法作展示之工程圖。
於圖5中，在對於多層肩部堆積60作洗淨時，首先，係將圖1之基板處理裝置10的被載置於ESC24上之處理後的晶圓W搬出，並使多層肩部堆積60露出(圖5(A))。接著，經由APC閥等，來將腔室11內之壓力設定為例如1.06×102Pa(800mTorr)。又，係將腔室內溫度設定為例如40~90℃。
而後，從噴淋頭30之外側緩衝室39b，而透過相對應之氣體流路來將O2單氣體以例如1500sccm之流量來供給至腔室11內。而後，對於ESC24，作為激勵用電力而施加例如750W，並作為偏壓電力而施加0W。此時，被供給至腔室內之O2氣體，係經由被施加在處理空間S處之激勵用電力而被作激勵，並成為電漿，而產生離子或者是自 由基(圖5(B))。此些之離子或者是自由基，係與堆積在ESC24之外周部24a處的多層肩部堆積60之上層堆積63相碰撞，並將該上層堆積63作分解、除去(圖5(C))。
此時，ESC24，由於係藉由例如Al2O3所構成，因此，係並不會有經由氧電漿而被作蝕刻的情況。故而，亦可並不僅是外側緩衝室39b而亦從內側緩衝室39a來將氧氣作導入，又，係並不需要使用將ESC24之表面作覆蓋的遮罩材。
在將上層堆積63作了分解、除去後，停止O2氣體之供給，並使腔室11內回到洗淨開始起初時的初期狀態。而後，從噴淋頭30之外側緩衝室39b，而透過相對應之氣體流路來將O2氣體以及CF4氣體之混合氣體供給至腔室11內。O2氣體之流量，例如係為1500sccm，CF4氣體之流量，例如係為1500sccm，在由O2氣體以及CF4氣體所成之含有F之混合氣體中的O2氣體之混合比例，係為50%。又，此時，從內側緩衝室39a，而透過相對應之氣體流路來將O2單氣體以例如1500sccm之流量來供給至腔室11內。
而後，對於ESC24，作為激勵用電力而施加750W，並作為偏壓電力而施加0W。此時，從外側緩衝室39b所供給之含有O2以及CF4的含有F之混合氣體，係經由被施加在處理空間S處之高頻電力而被作激勵，並成為電漿，而產生離子或者是自由基(圖5(D))。此些之離 子或者是自由基中，主要是F自由基會與多層肩部堆積60之中間層堆積62相碰撞，並將該中間層堆積62作分解、除去(圖5(E))。
此時，在ESC24之外周部24a以外的上部表面處，係被照射有O2電漿的自由基，藉由此，對於ESC24之外周部24a以外的上部表面之F自由基的照射係被妨礙。故而，係不會有ESC24之外周部24a以外的上部表面暴露在F自由基中並被削去的情況。
在將中間層堆積62作了分解、除去後，停止含有F之混合氣體以及O2單氣體之供給，並使腔室11內回到初期狀態。而後，從噴淋頭30之外側緩衝室39b，而透過相對應之氣體流路來將O2單氣體以例如1500sccm之流量來供給至腔室11內。而後，對於ESC24，作為激勵用電力而施加750W，並作為偏壓電力而施加0W。此時，被供給至腔室內之O2氣體，係經由被施加在處理空間S處之高頻電力而被作激勵，並成為電漿，而產生離子或者是自由基(圖5(F))。
此些之離子或者是自由基，係與堆積在ESC24之外周部的肩部24a處之下層堆積61相碰撞，並將該下層堆積61作分解、除去(圖5(G))。如此這般，在將堆積於ESC24之外周部處的多層肩部堆積60作了分解、除去後，將施加特定之電漿處理的未處理之晶圓W搬入至腔室11內。
若依據本實施形態，則係能夠將由並不包含Si或金 屬之以CF成分為基礎的下層堆積61以及上層堆積63和在CF基礎中包含有Si以及作為金屬之Al的中間層堆積62所成的多層肩部堆積60，使用與各層相配合之電漿來有效率地作分解、除去。
在本實施形態中，將處理氣體從O2單氣體來切換為含有F之混合氣體的時序、以及從含有F之混合氣體來切換為O2單氣體的時序，通常，係經由事先使用相同之多層肩部堆積60所進行的實驗等而求取出來。另外，亦可在腔室內裝備特定元素之檢測手段，並將在洗淨中之特定元素的檢測或者是檢測停止作為觸發(trigger)，而進行切換。
在本實施形態中，亦係與上述第1實施形態同樣的，係可具備有對於噴淋頭30之黑矽化作防止的對策、以及當從洗淨起初起噴淋頭30之表面便已變得粗糙的情況時，而在洗淨開始起初時來使表面平滑化的對策。
在上述各實施形態中，被施加電漿處理之基板，係並不被限定於半導體裝置用之晶圓，亦可為包含有LCD(Liquid Crystal Display)之在FPD(Flat Panel Display)等之中所使用的各種基板、或者是光罩、CD基板、印刷基板等。
又，本發明之目的，係亦可經由將記憶有用以實現上述之各實施形態的功能之軟體的程式碼之記憶媒體，供給至系統或者是裝置中，並使該系統或者是裝置之電腦(或是CPU或MPU等)將被儲存在記憶媒體中之程式碼讀出 並作實行，來達成之。
於此情況，從記憶媒體所讀出之程式碼本身，係成為實現上述之各實施形態的功能，該程式碼以及記憶有該程式碼之記憶媒體，係成為構成本發明。
又，作為用以供給程式碼之記憶媒體，例如，係可使用軟碟(floppy disk，登記商標)、硬碟、光磁碟、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等之光碟、磁帶、非揮發性之記憶卡、ROM等。又，亦可經由網路來下載程式碼。
又，並不僅是藉由實行電腦所讀出之程式碼而實現上述之各實施形態的功能，而亦包含有根據該程式碼之指示來使在電腦上所動作之OS(作業系統)等來進行實際之處理的一部份或者是全部，並經由該處理來實現上述之各實施形態的功能之情況。
進而，亦包含有在將從記憶媒體所讀出之程式碼寫入至在被插入電腦中之功能擴張埠或者是被連接於電腦處之功能擴張單元中所具備之記憶體中，之後再根據該程式碼之指示，來將該擴張功能使擴張埠或者是擴張單元中所具備之CPU等來進行實際之處理的一部份或者是全部，並經由該處理來實現上述之各實施形態的功能之情況。
10‧‧‧基板處理裝置
11‧‧‧處理室(腔室)
24‧‧‧靜電吸盤(ESC)
30‧‧‧噴淋頭
31‧‧‧上部電極
36、43、44‧‧‧氣體流路
39‧‧‧緩衝室
39a‧‧‧內側緩衝室
39b‧‧‧外側緩衝室
50‧‧‧肩部堆積
60‧‧‧多層肩部堆積
[圖1]對於被適用有本發明之腔室內洗淨方法的基板處理裝置作展示之剖面圖。
[圖2]對於圖1中之靜電吸盤的外周部近旁作展示之擴大圖。
[圖3]對於本發明之實施形態中的腔室內洗淨方法作展示之工程圖。
[圖4]對於多層肩部堆積作展示的剖面圖。
[圖5]對於將多層肩部堆積作除去的腔室內洗淨方法作展示之工程圖。
24‧‧‧靜電吸盤(ESC)
24a‧‧‧外周部
30‧‧‧噴淋頭
50‧‧‧肩部堆積
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧晶圓

Claims (9)

  1. 一種腔室內洗淨方法，係為將附著在被設置於對於基板而施加電漿處理之基板處理裝置的腔室內而將前述基板作載置之台狀的靜電吸盤之外周部處的CF基礎且包含有Si以及金屬中之至少一者的堆積物作除去之腔室內洗淨方法，其特徵為：將由氧氣與含有氟之氣體之混合氣體所成的電漿照射至前述靜電吸盤之外周部，而將前述堆積物除去，藉由遮罩材被覆前述靜電吸盤之外周部以外的露出表面，前述基板處理裝置，係在與前述靜電吸盤相隔有空間地相對向之上部處，具備有由Si或者是SiC所成之上部電極，在該上部電極處，施加-80V~-100V之直流電壓，並且將前述混合氣體中之氧氣的混合比例設為50%以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之腔室內洗淨方法，其中，係將前述混合氣體朝向前述靜電吸盤之外周部而作供給，並將由前述混合氣體所產生之電漿選擇性地僅照射在前述靜電吸盤之外周部處。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之腔室內洗淨方法，其中，係將前述混合氣體之對於前述腔室內的供給壓力，調整為1.33×10Pa(100mTorr)~1.33×102Pa(1000mTorr)。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之腔室內洗淨方法，其中，前述遮罩材，係為由氧氣、氬氣以及氦氣中之至少一者所成的遮罩氣體，並將該遮罩氣體吹附至前述靜 電吸盤之除了外周部以外的中心部處。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之腔室內洗淨方法，其中，將前述堆積物除去之洗淨步驟的所需時間，係為10~180秒，僅在前述洗淨步驟之開始起初的10~20秒之間，而將對於前述上部電極所施加之直流電壓設為-150V~-300V。
  6. 如申請專利範圍第1項乃至第4項中之任一項所記載之腔室內洗淨方法，其中，前述金屬，係為Al。
  7. 如申請專利範圍第1項乃至第4項中之任一項所記載之腔室內洗淨方法，其中，前述堆積物，係為多層堆積物，因應於前述堆積物之各層，來對於產生前述電漿之處理氣體的組成作變更。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之腔室內洗淨方法，其中，當前述堆積物，係為至少包含有CF基礎之第1堆積物和CF基礎且包含有Si以及Al的至少其中一者之第2堆積物的多層堆積物的情況時，係將前述第1堆積物，藉由由氧氣所產生之電漿來除去，並將前述第2堆積物，藉由由前述混合氣體所產生之電漿來除去。
  9. 如申請專利範圍第1項乃至第4項中之任一項所記載之腔室內洗淨方法，其中，係將除去前述堆積物之洗淨步驟，在從前述腔室內而搬出了被施加有前述電漿處理之處理後的前述基板後起，直到將下一個作處理之處理前的前述基板搬入至前述腔室內為止的期間中，而進行之。
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