腔室内清洁方法

专利名称：腔室内清洁方法
技术领域：
本发明涉及去除附着在静电吸盘的外周部的堆积物的腔室内清洁方法，该静电吸盘设于基板处理装置的腔室内、用于载置基板。
背景技术：
作为基板处理装置，众所周知有用等离子体对基板实施蚀刻等规定处理的等离 子处理装置。等离子处理装置包括以下构件等处理室(腔室)，在其内部产生等离子 体，且收容基板例如半导体器件用的晶圆，并能够减压；载置台(基座)，其被配置在腔 室内，用于载置晶圆；静电吸盘(ESC)，其被配置在该基座的最上部，用于支承晶圆； 上部电极，其与ESC相对地隔有空间而配置在ESC的上方，用于将处理气体导入到腔室 内；聚焦环(F/R)，其被配置在基座的上部外周缘部，围绕晶圆。ESC例如由圆板状的陶瓷构件构成，内部具有与直流电源连接的静电电极。在 向静电电极施加正的直流电压时，在载置于ESC的上表面的晶圆的靠ESC侧的背面产生 负电位，静电电极和晶圆W的背面之间产生电位差，利用因该电位差引起的库仑力或约 翰逊·拉贝克力，晶圆被ESC吸附保持。ESC通常被设计成直径比载置于该ESC的晶圆的直径小一圈，ESC的外周部和 晶圆的背面之间产生若干的间隙。而且，在该间隙中，应用于等离子处理的CF类处理气 体的反应生成物即CF聚合物作为堆积物(以下，也仅称为“堆积物”)堆积。在这样 的ESC的外周部特别是在肩部堆积的堆积物(以下也称为“肩部堆积物”)成为ESC误 吸附晶圆W的原因，妨碍良好的等离子处理。特别是在使用了基板处理装置的等离子蚀 刻中，使用堆积性高的处理气体的倾向增强，肩部堆积物对策成为大问题。因此，需要尽可能迅速地去除肩部堆积物，以往以来，采用了利用人工去除的 方法，但是每次去除时，需要使腔室处于大气气氛下，效率不高，所以近年来采用的方 法为，不使腔室处于大气气氛下，而使用能够分解、去除肩部堆积物的氧(O2)等离子体 的干式清洁方法。可是，ESC的外周部的正上方部被晶圆遮挡，等离子体中的离子无法 从上方进入，因而，未必能高效率地去除肩部堆积物。另外，由CF类处理气体生成的CF为主要成分的肩部堆积物能由氧(O2)等离子 体去除，然而，不仅含有CF成分，还含有由晶圆或腔室内部构件放出的Si、以Al为主的 金属的肩部堆积物无法用氧等离子体去除。另一方面，周知只要由O2气体和含氟(F)气 体构成的混合气体所生成的等离子体，就能够分解、去除以CF为主要成分的、含有Si、 Al的肩部堆积物。作为利用使用了这样的含F气体的等离子体清洁腔室内的方法，例如 列举有在将含氟气体导入到腔室内的状态下在腔室内产生感应等离子体，用该感应等离 子体清洁腔室内的方法(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2003-151971号公报可是，在用由含氟气体产生的等离子体清洁腔室内时，例如存在由Al2O3构成的 ESC的表面暴露在F自由基下而被磨削这样的问题。还存在由Si或SiC构成的上部电极暴露在F自由基下而使其表面粗糙、所谓黑硅(Black-silicon)化这样的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能高效率地去除堆积在静电吸盘的外周部的以CF为 主要成分且含有Si和金属中至少一方的堆积物的腔室内清洁方法。此外，本发明的另一目的在于提供一种不磨削静电吸盘表面或防止上部电极表 面粗糙，并且能去除堆积在静电吸盘的外周部的以CF为主要成分且含有Si和金属中至少 一方的堆积物的腔室内清洁方法。为了达成上述目的，技术方案1所述的腔室内清洁方法是去除附着于台状的静 电吸盘的外周部的以CF为为主要成分且含有Si和金属中至少一方的堆积物的腔室内清洁 方法，该台状的静电吸盘设于用于对基板实施等离子处理的基板处理装置的腔室内，用 于载置上述基板，其特征在于，使由氧气和含氟气体构成的混合气体所生成的等离子体 照射上述静电吸盘的外周部而去除上述堆积物。技术方案2所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1所述的腔室内清洁方法，其 特征在于，朝向上述静电吸盘的外周部供给上述混合气体，使由上述混合气体生成的等 离子体有选择性地只照射上述静电吸盘的外周部。技术方案3所述的腔室内清洁方法是根据技术方案2所述的腔室内清洁方法，其 特征在于，将上述混合气体供向上述腔室内的供给压力调整为1.33X10Pa(100mTOrr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)。技术方案4所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1 3中任一项所述的腔室内 清洁方法，其特征在于，用掩蔽构件覆盖上述静电吸盘的除外周部之外的露出表面。技术方案5所述的腔室内清洁方法是根据技术方案4所述的腔室内清洁方法，其 特征在于，上述的掩蔽构件是由氧气、氩气和氦气中的至少一方构成的掩蔽气体，向上 述静电吸盘的除了外周部之外的中心部喷射该掩蔽气体。技术方案6所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1 5中任一项所述的腔室内 清洁方法，其特征在于，上述基板处理装置在与上述静电吸盘隔有空间地相对的上部具 有由Si或SiC构成的上部电极，对该上部电极施加-80V -100V的直流电压，并且上述 混合气体中的氧气的混合比率为50%以上。技术方案7所述的腔室内清洁方法是根据技术方案6所述的腔室内清洁方法，其 特征在于，去除上述堆积物的清洁步骤的所需时间是10 180秒，仅在上述清洁步骤的 刚开始的10 20秒，向上述上部电极施加的直流电压为-150V -300V。技术方案8所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1 7中任一项所述的腔室内 清洁方法，其特征在于，上述金属是Al。技术方案9所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1 8中任一项所述的腔室内 清洁方法，其特征在于，上述堆积物是多层堆积物，根据上述堆积物的各层而改变用于 生成上述等离子体的处理气体组成。技术方案10所述的腔室内清洁方法是根据技术方案9所述的腔室内清洁方法， 其特征在于，在上述堆积物是至少包括由CF构成的第1堆积物和以CF为主要成分且含 有Si和Al中至少一方的第2堆积物的多层堆积物的情况下，利用由氧气生成的等离子体去除上述第1堆积物，由上述混合气体生成的等离子体去除上述第2堆积物。技术方案11所述的腔室内清洁方法是根据技术方案1 10中任一项所述的腔室 内清洁方法，其特征在于，在从上述腔室搬出实施了上述等离子处理的处理后的上述基 板之后，进行去除上述堆积物的清洁步骤，直到将接下来要进行处理的处理前的上述基 板搬入到上述腔室内。根据技术方案1所述的腔室内清洁方法，因为对静电吸盘的外周部照射由氧 (O2)气和含氟(F)气体构成的混合气体所生成的等离子体而去除肩部堆积物，所以能高 效率地去除附着在静电吸盘的外周部的堆积物。根据技术方案2所述的腔室内清洁方法，因为朝向静电吸盘的外周部供给混合 气体，有选择性地只对静电吸盘的外周部照射由该混合气体生成的等离子体，所以不磨 削静电吸盘的除外周部之外的中心部就能够高效率地去除附着在静电吸盘的外周部的堆 积物。根据技术方案3所述的腔室内清洁方法，因为将混合气体向腔室内供给的供给 压力调整为1.33 X IOPa(IOOmTorr) 1.33 X IO2Pa(lOOOmTorr)，所以能够不使混合气体分 散地只对静电吸盘的外周部照射由该混合气体生成的等离子体，从而高效率地去除附着 在外周部的堆积物。根据技术方案4所述的腔室内清洁方法，因为用掩蔽构件覆盖静电吸盘的除外 周部之外的露出表面，所以不磨削静电吸盘上部表面的除外周部之外的中心部就能够去 除附着在外周部的堆积物。根据技术方案5所述的腔室内清洁方法，因为掩蔽构件是由氧气、氩气和氦气 中的至少一方构成的掩蔽气体，对静电吸盘的除了外周部之外的中心部喷射该掩蔽气 体，所以能可靠地防止静电吸盘的除外周部之外的上部表面的磨削。根据技术方案6所述的腔室内清洁方法，因为对上部电极施加-80V -100V的 直流电压，并且混合气体中的氧气的混合比率为50%以上，所以能防止上部电极表面粗 糙，且去除附着在静电吸盘的外周部的以CF为主要成分且含有Si和金属中至少一方的堆 积物。根据技术方案7所述的腔室内清洁方法，因为去除堆积物的清洁步骤的所需时 间是10 180秒，仅在清洁步骤的刚开始的10 20秒，向上述上部电极施加的直流电 压为-150V -300V，所以能从清洁刚开始起，使粗糙的上部电极表面平滑，之后，去 除附着在静电吸盘的外周部的堆积物。根据技术方案9所述的腔室内清洁方法，因为堆积物是多层堆积物，根据堆积 物的各层而改变用于生成等离子体的处理气体组成，所以能在最佳条件下高效率地去除 多层堆积物。根据技术方案10所述的腔室内清洁方法，因为在堆积物是由CF构成的第1堆积 物和以CF为主要成分且含有Si和Al中的至少一方的第2堆积物构成的多层堆积物的情 况下，利用由氧气生成的等离子体去除第1堆积物，利用由混合气体生成的等离子体去 除第2堆积物，所以能在最佳条件下高效率地去除多层堆积物。根据技术方案11所述的腔室内清洁方法，因为在从腔室搬出实施了等离子处理 的处理后的基板之后，进行去除堆积物的清洁步骤，直到将要进行接下来的处理的处理前的基板搬入到腔室内，所以能始终利用去除了堆积物的清洁的静电吸盘来实施良好的 等离子处理。


图1是表示应用本发明的腔室内清洁方法的基板处理装置的剖视图。图2是表示图1中的静电吸盘的外周部附近的放大图。图3是表示本发明的实施方式的腔室内清洁方法的工序图。图4是表示多层肩部堆积物的剖视图。图5是表示去除多层肩部堆积物的腔室内清洁方法的工序图。
具体实施例方式首先，说明本发明的第1实施方式的腔室内清洁方法。图1是表示应用本实施方式的腔室内清洁方法的基板处理装置的剖视图。该基 板处理装置构成为对作为基板的半导体晶圆W实施RIE (Reactive Ion Etching)处理和灰化
处理等等离子处理。在图1中，基板处理装置10包括圆筒形状的处理室(腔室)11 ；圆柱状的基 座12，其被配置在该腔室11内，作为载置作为被处理基板的半导体晶圆(以下，仅称为
“晶圆”)W的载置台。利用腔室11的内壁面和基座12的侧壁面，形成有排气流路13，该排气流路13 作为用于将腔室内空间S的气体向腔室11的外部排出的流路而发挥作用。在排气流路13 的中途配置有排气板14。排气板14是具有多个通孔的板状构件，作为将腔室11分隔成上部和下部的分隔 板发挥作用。在由排气板14所分隔的腔室11的上部(以下称为“反应室”)15如后述 那样产生等离子体。此外，在腔室11的下部(以下称为“排气室(岐管)”)16连接有 用于排出腔室11内的气体的排气管17、18。排气板14捕捉或反射在反应室15中产生的 等离子体，防止等离子体向岐管16泄漏。排气管17连接有TMP (涡轮分子泵Turbo Molecular Pump)(省略图示)，排气
管18连接有DP (干泵Dry Pump)(省略图示)，这些泵通过对腔室11内进行抽真空而 使该腔室11内减压。具体而言，DP将腔室11内从大气压减压到中真空状态(例如， 1.33X IOPa(IOOmTorr)以下)，TMP与DP配合而将处理室11内减压到作为低于中真空 状态的压力的高真空状态(例如，1.33X ICT3Pa(1.0X 10_2ιηΤοιτ)以下)。另外，腔室11 内的压力由APC阀(省略图示)控制。第1高频电源19和第2高频电源20分别经由第1匹配器21和第2匹配器22与 腔室11内的基座12连接，第1高频电源19对基座12施加比较高的频率、例如60MHz 的高频电力(激励用电力)，第2高频电源20对基座12施加比较低的频率、例如2MHz 的高频电力(偏压用电力)。由此，基座12作为对该基座12和后述的簇射头30之间的 处理空间S施加高频电力的下部电极发挥作用。在基座12上，配置有内置静电电极板23的由圆板状的绝缘性构件构成的静电 吸盘(ESC)24。在晶圆W载置于基座12时，该晶圆W被配置在ESC24上。在ESC24中，直流电源25与静电电极板23电连接。在对静电电极板23施加正的直流电压时，在 晶圆W的ESC24侧的面(以下称为“背面”)产生负电位，在静电电极板23和晶圆W 的背面之间产生电位差，利用因该电位差而引起的库仑力或约翰逊·拉贝克力，晶圆W 被ESC24吸附保持。在基座12上，以围绕被吸附保持的晶圆W的方式载置有圆环状的聚焦环26。 聚焦环26由导电性构件例如硅构成，使等离子体朝向晶圆W表面收拢，提高RIE处理的 效率。此外，在基座12的内部，例如设有沿圆周方向延伸的环状的制冷剂室27。在制 冷剂室27中，低温的制冷剂例如冷却水、另仏亍〉(GALDEN 注册商标)液从冷机单 元(省略图示)经由制冷剂用配管28被循环供给。被低温的制冷剂冷却的基座12隔着 ESC24冷却晶圆W和聚焦环26。在ESC24的上表面的吸附用于保持晶圆W的部分(以下称为“吸附面”)，开 设有多个导热气体供给孔29。上述多个导热气体供给孔29向吸附面和晶圆W的背面之 间的间隙供给作为导热气体的氦(He)气。向吸附面和晶圆W的背面之间的间隙供给的 氦气高效率地向ESC24传递晶圆W的热。在与ESC24隔有处理空间S的顶部配置有簇射头30。簇射头30包括上部电 极31，其暴露在处理空间S中，与载置在ESC24上的晶圆W相对；绝缘板32，其由绝 缘性构件构成；以及电极吊挂支承体33，其隔着该绝缘板32吊挂支承上部电极31，按上 部电极31、绝缘板32和电极吊挂支承体33的顺序依次重叠它们。上部电极31由导电性或半导电性材料例如单晶硅(Si)构成，上部电极31例如由 直径300mm的圆板状构件构成，具有沿厚度方向贯穿的多个气体流路36。直流电源37 与上部电极31连接。电极吊挂支承体33在内部具有缓冲室39。缓冲室39是其中心轴线与晶圆W的 中心轴线同轴的圆柱状的空间，由圆环状的密封构件例如O型密封圈40划分为内侧缓冲 室39a和外侧缓冲室39b。在内侧缓冲室39a上连接有处理气体导入管41，在外侧缓冲室39b上连接有处理 气体导入管42，处理气体导入管41、42分别将处理气体导入内侧缓冲室39a和外侧缓冲 室 39b。因为处理气体导入管41、42分别具有流量控制器(MFC)(省略图示)，所以能 够各自独立地控制向内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b导入的处理气体的流量。此外， 缓冲室39经由电极吊挂支承体33的气体流路43、绝缘板32的气体流路44和上部电极 31的气体流路36与处理空间S连通，向内侧缓冲室39a和外侧缓冲室39b导入的处理气 体分别向处理空间S供给。此时，能通过调整向内侧缓冲室39a和外例缓冲室39b导入 的处理气体的流量或压力来控制处理空间S中的处理气体的分布。图2是表示图1中的ESC的外周部附近的放大图。在图2中，在被聚焦环26围绕的、用于支承晶圆W的ESC24的外周部24a与聚 焦环26的侧壁之间有间隙，在ESC24的位于该间隙中的外周部24a附着有堆积物(以下 称为“堆积物”)。主要附着在这样的ESC24的外周部24a的肩部的堆积物(以下称为
“肩部堆积物”)50成为ESC24误吸附晶圆W的原因，妨碍实现良好的等离子处理。
本发明人对高效率地去除这样的肩部堆积物50、即以CF为为主要成分且含有 Si和金属中的至少一方的肩部堆积物50的方法进行了深入研究，其结果发现，通过对 ESC24的外周部24a照射由混合了 O2气体和含F气体而成的混合气体生成的等离子体， 能够不磨削除了 ESC24的除外周部24a之外的中心部表面地有效地去除肩部堆积物50， 从而完成了本发明。图3是表示本实施方式的腔室内清洁方法的工序图。该腔室内清洁方法是无晶 圆干式清洁方法的一种。另外，图3是示意性表示图1中的主要部分的图，且分别表示 包括用于载置晶圆W的ESC24以及与该ESC24隔有处理空间S、相对配置在该ESC24上 部的上部电极31的簇射头30。在图3中，在去除堆积在ESC24的外周部的肩部堆积物50时，首先，从腔室11 搬出实施了规定的等离子处理例如蚀刻处理或灰化处理的处理后的晶圆W，使肩部堆积 物50露出。接着，利用APC阀等将腔室11内的压力例如设定为1.06 X IO2Pa(800mTorr)。
此外，将腔室内温度例如设定为40 90°C。然后，从簇射头30的外侧缓冲室39b，经 由相对应的气体流路，例如以1200SCCm的流量向腔室11内供给O2气体，分别以300SCCm 的流量向腔室11内供给作为含F气体的CF4气体和SF6气体。由O2气体、CF4气体和 SF6气体构成的混合气体(以下称为“含有F的混合气体”)中的O2气体的混合比率是 50%以上。另一方面，从内侧缓冲室39a经由相对应的气体流路以例如1500SCCm的流量 向腔室11内供给O2单一气体。然后，对ESC24施加750W的激励用电力、OW的偏压电力。此时，由从外侧 缓冲室39b供给的02、CF4和SF6构成的含有F的混合气体被施加于处理空间S的激励用 电力激励，成为等离子体，产生离子、自由基(图3的(B))。在这些离子、自由基中以 F自由基为主，与堆积在ESC24的外周部24a的以CF为主要成分且含有Si和Al的肩部 堆积物50碰撞，化学地分解、去除该肩部堆积物50(图3的(C))。此时，肩部堆积物50所含有的Si作为SiFx、Al作为AlFx飞散，最终被排出到 腔室外。因此，通过分解、去除肩部堆积物50，Si或Al不会滞留在腔室内。此外，因 为在ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射有由O2气体生成的O2等离子体的自由基 (参照图3的(B))，所以防止F自由基向ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射。 因此，ESC24的除外周部24a之外的上部表面不会被F自由基磨削。另外，因为ESC24 例如由Al2O3构成，所以即使照射有氧自由基也是稳定的，不会被磨削。此时由O2气体 生成的等离子体作为保护ESC24的除了外周部24a之外的表面中心部的掩蔽构件而发挥 作用。这样，在分解、去除ESC24的肩部堆积物50之后，将接下来要处理的未处理的 晶圆W搬入到腔室11内，载置在ESC24上。根据本实施方式，因为对ESC24的外周部24a照射由含有O2气体、CF4气体和 SF6气体的含有F的混合气体生成的等离子体，所以即使肩部堆积物50是含有Si和Al的 堆积物，也能够主要利用等离子体中的F自由基分解、去除肩部堆积物50。此外，此时 因为ESC24的除了外周部之外的上部表面由氧等离子体覆盖，所以能防止被F自由基磨 削。
在本实施方式中，将含有F的混合气体向腔室11内导入的导入压力调整为 1.33 X IOPa(IOOmTorr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)，优选调整为 5.32 X IOPa (400mTorr) 1.06 X IO2Pa(800mTorr)。若导入压力低于 1.33 X IOPa(IOOmTorr)，则含有 F 的混 合气体变得容易分散，方向性不固定，作为结果，无法将F自由基照射到ESC24 的外周部24a，无法高效率地去除肩部堆积物50。另一方面，即使导入压力高于 1.33X IO2Pa(IOOOmTorr),所得到的效果也几乎不变，控制变麻烦。只要含有F的混合 气体的导入压力在1.33X IOPa(IOOmTorr) 1.33X IO2Pa(lOOOmTorr)的范围、特别是在 5.32X10Pa(400mTorr) 1.06X 102Pa(800mTorr)的范围内，通过有选择性地仅对 ESC24 的外周部24a照射由含有F的混合气体生成的F自由基，就能高效率地分解、去除肩部堆 积物50。在本实施方式中，作为应用于含有F的混合气体的含F气体，能应用CxFy气体、 SF6气体、NF3气体、F2气体等。此外，作为覆盖ESC24的外周部24a以外的表面的掩 蔽气体，除了氧气以外，能用氩(Ar)气、氦(He)气等。在本实施方式中，在簇射头30由Si或SiC构成的情况下，优选对簇射头30施 加用于吸引等离子体中的离子的偏压电压，且含有F的混合气体中的O2气体的混合比率 为50%以上。这是为了防止由Si或SiC构成的簇射头30暴露于F自由基中，而在表面 成为凹凸状，即所谓黑硅(Black-silicon)化。在此，关于Si和SiC构件的黑硅化，以Si构件为例子进行说明。若由Si构成的构成构件例如簇射头暴露于等离子体中的氧自由基和F自由基 中，则簇射头表面的Si被氧自由基氧化，成为Si02。此时，在微观上，簇射头表面的 Si并非均勻地被氧化成SiO2,而是被斑点状氧化而成为SiO2,残留有未被斑点状氧化的 Si。而且，若F自由基不具有一定以上的能量，则不与SiO2反应，但是即使不具有能量， 也会主动地与未被氧化而残留下来的Si进行反应，所以与呈斑点状地残留下来的Si产生 反应，使该Si作为SiFx飞散，在存在Si的部分形成凹部。F自由基进一步进入这样呈斑 点状地形成在簇射头表面的凹部，与该凹部表面的Si反应，同样地作为SiFx飞散，形成 更大的凹部。这样，簇射头表面的凹凸变得更大，成为如黑硅那样的凹凸表面。在本实施方式中，为了防止簇射头30的黑硅化，在洁由Si或SiC构成的簇射头 30暴露于氧自由基和F自由基而进行肩部堆积物50的清洁时，对簇射头30施加偏压电 压，吸引等离子体中的离子，利用该离子由Si氧化而形成的SiO2部分和Si末被氧化的Si 部分进行均勻地溅蚀，由此，使簇射头30表面平滑化，防止黑硅化。此时，通过将对簇射头30施加的偏压电压的绝对值提高到例如-300V左右，因 为相对于SiO2, F自由基没有与Si反应的选择性，SiO2和Si这两方被均勻地磨削，所以 不论含有F的混合气体中的O2浓度如何，都能防止黑硅化。可是，因为随着偏压电压的 增大，簇射头30表面的磨削量也增多，所以促使簇射头30的磨耗。因此，在本实施方式中，为了防止由Si构成的簇射头30的黑硅化，并使簇射头 30的磨耗量为最低限度，使向簇射头30施加的直流电压为-80V -100V，且含有F的 混合气体中的O2气体的混合比率为50%以上。通过满足该条件，能够将簇射头30表面 的磨削量保持在必要最低限度，并通过防止黑硅化，良好地分解、去除肩部堆积物50。若偏压电压的绝对值小于80V，则离子的吸引(拉入)量不充分，无法获得充分的防黑硅化效果，另一方面，若偏压电压的绝对值大于100V，则离子吸引量过多，产生 必要以上的磨削，使簇射头30表面产生磨耗。在本实施方式中，在从去除肩部堆积物50的清洁刚开始起簇射头30表面就已经 粗糙的情况下，通过仅在清洁刚开始的规定时间提高对簇射头30施加的偏压电压而积极 地磨削簇射头30表面，能够使其平滑化。此时，使清洁刚开始的对簇射头30施加的偏压电压为-150V -300V。此外， 分解、去除肩部堆积物50的整个清洁时间例如是10 180秒，清洁刚开始时的施加高的 偏压电压的时间例如为10 20秒。由此，在清洁刚开始时，向簇射头30表面吸引比 较多的离子，利用该离子对粗糙的表面积极地进行溅蚀，使其平滑化，之后，能够在通 常的条件下，例如施加-80V -100V的偏压电压来防止黑硅化，并且分解、去除附着在 ESC24的外周部的肩部堆积物50。此时，若清洁刚开始时的偏压电压的绝对值小于150V，则离子吸引量不足，无 法充分得到簇射头30表面平滑化效果。另一方面，若偏压电压的绝对值大于300V，则离 子吸引量过多，簇射头30表面磨削过多，促进磨耗。此外，若提高了偏压电压的清洁刚 开始的时间短于10秒，则簇射头30表面平滑化效果不充分，另一方面，若超过20秒， 则削簇射头30表面受到必要以上的磨削。在清洁刚开始的规定时间内，且在适当范围内提高偏压电压的绝对值，从而能 恢复簇射头30表面的平滑性、且抑制之后的表面粗糙，所以延长腔室内的清洁或维护的 周期，由此，提高基板处理装置的处理效率或生产率。在本实施方式中，采用了直流电压作为偏压电压，但是也能施加能够获得同样 效果的交流电压。在本实施方式中，肩部堆积物50是以CF为为主要成分且含有Si和金属当中至 少一方的堆积物。C和F是CHF3等堆积气体的构成元素，Si和金属例如Al是被从腔室 内构件或晶圆W放出的元素。即，在以例如由SiO2构成的硬掩模作为掩蔽构件来蚀刻有 机膜时，由硬掩模放出Si。此外，作为硬掩模，在例如用TiO2膜的情况下，Ti被放出， 在肩部堆积物50中混入有Ti。Al是腔室内构件例如ESC24的构成元素，被从腔室内部 构件放出。在本实施方式中，对作为由Si或SiC构成的腔室内部构件的簇射头进行了说 明，然而在聚焦环或其他的腔室内部构件由Si或SiC构成的情况下，能够对该聚焦环等 同样地进行处理。在本实施方式中，去除肩部堆积物50的清洁步骤以单片的方式，即以对各晶圆 W分别进行等离子处理的方式实施。接着，说明本发明的第2实施方式的腔室内清洁方法。在本实施方式的肩部堆积物是由多层的堆积物构成的多层肩部堆积物的情况 下，能够根据多层肩部堆积物的各层改变清洁条件，特别是改变用于生成等离子体的处 理气体组成。图4是表示多层肩部堆积物的剖视图。在图4中，在ESC24的外周部24a附着、 堆积有多层肩部堆积物60。多层肩部堆积物60包括由CF成分构成的下层堆积物61 ； 堆积在下层堆积物61表面上的以CF为为主要成分且含有Si和Al的中间层堆积物62 ；堆积在中间层堆积物62表面上的由CF成分构成的上层堆积物63。下层堆积物61和上 层堆积物63的主要成分是碳(C)、氟(F)和氧(O)。另一方面，中间层堆积物62的主 要成分是碳(C)、氟(F)、氧(O)、硅(Si)和铝(Al)。这样的多层肩部堆积物如以下那样被去除。图5是表示用于去除多层肩部堆积物60的腔室内清洁方法的工序图。在图5中，在清洁多层肩部堆积物60时，首先，搬出在图1的基板处理装置10 的ESC4上载置的处理后的晶圆W，使多层肩部堆积物60露出(图5的(A))。接着， 利用APC阀等将腔室11内的压力例如设定为1.06X IO2Pa(800mTorr)。此外，将腔室内 温度例如设定为40 90°C。然后，从簇射头30的外侧缓冲室39b经由相对应的气体流路，例如以1500SCCm 的流量向腔室11内供给O2单一气体。然后，对ESC24施加例如750W的激励用电力、 OW的偏压电力。此时，供给到腔室内的02气体被施加于处理空间S的激励用电力激励， 成为等离子体，产生离子、自由基(图5的(B))。这些离子、自由基与堆积于ESC24的 外周部24a的多层肩部堆积物60的上层堆积物63碰撞，分解、去除该上层堆积物63 (图 5 的(C))。此时，因为ESC24例如由Al2O3构成，所以不会被氧等离子蚀刻。因此，也可 以不只是从外侧缓冲室39b还从内侧缓冲室39a导入氧气，此外无需应用覆盖ESC24表面 的掩蔽构件。在分解、去除上层堆积物63后，停止供给O2气体，使腔室11内恢复成清洁刚 开始的初期状态。之后，从簇射头30的外侧缓冲室39b经由相对应的气体流路，向腔室 11内供给O2气体和CF4气体的混合气体。O2气体的流量例如是1500SCCm、CF4气体的 流量例如是1500SCCm、由O2气体和CF4气体构成的含有F的混合气体中的O2气体的混 合比率是50%。此外，此时从内侧缓冲室39a经由相对应的气体流路以例如1500SCCm的 流量向腔室11内供给O2单一气体。然后，对ESC24施加例如750W的激励用电力、OW的偏压电力。此时，包括 从外侧缓冲室39b供给的O2气体和CF4气体的含有F的混合气体被施加于处理空间S的 高频电力激励，成为等离子体，产生离子、自由基(图5的(D))。在这些离子、自由基 中，以F自由基为主与多层肩部堆积物60的中间层堆积物62碰撞，分解、去除该中间层 堆积物62(图5的(E))。此时，在ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射O2等离子体的自由基，由 此，防止F自由基向ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射。因此，ESC24的除外 周部24a之外的上部表面不会暴露在F自由基中而被磨削。分解、去除中间层堆积物62后，停止含有F的混合气体和O2单一气体的供给， 使腔室11内恢复初始状态。之后，从簇射头30的外侧缓冲室39b经由相对应的气体流 路以例如1500SCCm的流量向腔室11内供给O2单一气体。然后，对ESC24施加750W的 激励用电力、OW的偏压电力。此时，供给到腔室内的O2气体被施加于处理空间S的高 频电力激励，成为等离子体，产生离子、自由基(图5的(F))。这些离子、自由基与堆积在ESC24的外周部的肩部24a的下层堆积物61碰撞， 分解、去除该下层堆积物61(图5的(G))。这样，分解、去除堆积在ESC24的外周部的多层肩部堆积物60之后，将要实施规定的等离子处理的未处理的晶圆W搬入到腔室11 内。根据本实施方式，能够用与各层相对应的等离子体高效率地分解、去除多层肩 部堆积物60，该多层肩部堆积物60由不含有Si、金属的以CF成分为为主要成分的下层 堆积物61、上层堆积物63以及以CF为为主要成分且含有Si和作为金属的Al的中间层 堆积物62构成。在本实施方式中，将处理气体从O2单一气体向含有F的混合气体切换的时刻以 及从含有F的混合气体向O2单一气体切换的时刻，通常通过事前使用了同样的多层肩部 堆积物60的实验等求得。另外，也可以在腔室内设置特定元素的检测部件作为触发器来 切换清洁中的检测特定的元素或停止检测特定的元素的操作。在本实施方式中，也和上述第1实施方式相同，能采取防止簇射头30的黑硅化 的对策；以及在从清洁最初开始簇射头30表面粗糙的情况下，在清洁刚开始时使表面平 滑化的对策。在上述的各实施方式中，实施等离子处理的基板不限于半导体器件用的晶圆， 也可以是包括 LCDCLiquid Crystal Display)的 FPD (Flat Panel Display)等用的各种基板、
光掩模、CD基板、印刷电路板等。此外，本发明的目的还通过以下的方式实现，S卩，将存储有用于实现上述各实 施方式的功能的软件的程序代码的存储介质供给到系统或装置中，该系统或装置的计算 机(或CPU、MPU等)读取并执行收纳在存储介质中的程序代码。在该情况下，通过由存储介质读取的程序代码本身实现上述的各实施方式的功 能，该程序代码和存储有该程序代码的存储介质构成本发明。此外，作为用于供给程序代码的存储介质，例如能用FLOPPY(注册商标)盘、 硬盘、光磁盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM> DVD-RW> DVD+RW等光盘、磁带、非易失性的存储卡、ROM等。还可以借助网络下载程序代 码。此外，通过计算机执行所读取的程序代码，不仅能够实现上述各实施方式的功 能，也包括基于该程序代码的指令，在计算机上工作的OS(操作系统)等进行实际处理 的一部分或全部，通过该处理实现上述的各实施方式的功能的情况。还包括以下的情况，S卩，由存储介质读取的程序代码被写入插入计算机中的功 能扩展板、与计算机连接的功能扩展单元所具有的存储器后，基于该程序代码的指令， 该具有扩展功能的扩展板、扩展单元所具有的CPU等进行实际处理的一部分或全部，通 过该处理实现上述的各实施方式的功能。
权利要求
1.一种腔室内清洁方法，其是去除附着于台状的静电吸盘的外周部的以CF为主要成 分且含有Si和金属中至少一方的堆积物的腔室内清洁方法，该台状的静电吸盘设于用于 对基板实施等离子处理的基板处理装置的腔室内，用于载置上述基板，其特征在于，使由氧气和含氟气体构成的混合气体所生成的等离子体照射上述静电吸盘的外周部 而去除上述堆积物。
2.根据权利要求1所述的腔室内清洁方法，其特征在于，朝向上述静电吸盘的外周部供给上述混合气体，使由上述混合气体生成的等离子体 有选择性 地只照射上述静电吸盘的外周部。
3.根据权利要求2所述的腔室内清洁方法，其特征在于，将上述混合气体向上述腔室内供给的供给压力调整为1.33X10Pa(100mTOrr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的腔室内清洁方法，其特征在于，用掩蔽构件覆盖上述静电吸盘的除外周部之外的露出表面。
5.根据权利要求4所述的腔室内清洁方法，其特征在于，上述的掩蔽构件是由氧气、氩气和氦气中的至少一方构成的掩蔽气体，向上述静电 吸盘的除了外周部之外的中心部喷射该掩蔽气体。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的腔室内清洁方法，其特征在于，上述基板处理装置中，在与上述静电吸盘隔有空间地相对的上部具有由Si或SiC构 成的上部电极，对该上部电极施加-80V -100V的直流电压，并且上述混合气体中的氧 气的混合比率为50%以上。
7.根据权利要求6所述的腔室内清洁方法，其特征在于，去除上述堆积物的清洁步骤的所需时间是10 180秒，仅在上述清洁步骤的刚开始 的10 20秒向上述上部电极施加的直流电压为-150V -300V。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的腔室内清洁方法，其特征在于，上述金属是Al。
9.根据权利要求1 8中任1项所述的腔室内清洁方法，其特征在于，上述堆积物是多层堆积物，根据上述堆积物的各层而改变用于生成上述等离子体的 处理气体组成。
10.根据权利要求9所述的腔室内清洁方法，其特征在于，在上述堆积物是至少包括以CF为主要成分的第1堆积物以及以CF为主要成分且含 有Si和Al中至少一方的第2堆积物的多层堆积物的情况下，利用由氧气生成的等离子体 去除上述第1堆积物，由上述混合气体生成的等离子体去除上述第2堆积物。
11.根据权利要求1 10中任一项所述的腔室内清洁方法，其特征在于，在从上述腔室搬出实施了上述等离子处理的处理后的上述基板之后，到将接下来要 进行处理的处理前的上述基板搬入上述腔室内之前，进行去除上述堆积物的清洁步骤。
全文摘要
本发明提供一种高效率地去除堆积在ESC的外周部的以CF为主要成分且含有Si和Al的肩部堆积物的腔室内清洁方法。朝向ESC(24)的外周部(24a)以压力400～800mTorr供给由O2气体和含F气体构成的混合气体，有选择性地对ESC(24)的外周部(24a)照射由该混合气体生成的等离子体，并且，对ESC(24)的除外周部(24a)之外的上部表面供给作为掩蔽气体的O2单一气体，防止ESC(24)的除外周部(24a)之外的上部表面暴露于F自由基中，一边分解、去除附着在该外周部(24a)的肩部堆积物(50)。
文档编号H01L21/00GK102013388SQ201010264380
公开日2011年4月13日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年9月3日
发明者三村高范, 冈城武敏, 岩田学, 平野太一, 本田昌伸, 花冈秀敏 申请人:东京毅力科创株式会社