等离子体处理装置和清洁方法与流程

1.本公开涉及等离子体处理装置和清洁方法。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种使清洁气体在等离子体发生器中活化并将活化了的清洁气体自腔室的侧面导入而去除腔室壁的沉积物的方法。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：美国特许出愿公开第2003/0119328号说明书


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开提供一种高效地去除附着于腔室的内壁的沉积物的技术。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一技术方案的等离子体处理装置具有腔室、电极、多个气体喷出口、气体供给部、高频电源和控制部。电极配置于腔室内。多个气体喷出口以朝向电极侧喷出气体的方式配置于电极的周边。气体供给部向多个气体喷出口供给处理气体。高频电源向电极供给能够使处理气体等离子体化的高频电力。控制部控制为，一边自气体供给部供给处理气体并使处理气体自气体喷出口喷出，一边自高频电源向电极供给高频电力。
10.发明的效果
11.根据本公开，能够高效地去除附着于腔室的内壁的沉积物。
附图说明
12.图1是表示实施方式的等离子体处理系统的概略的结构的一个例子的图。
13.图2是表示实施方式的气体喷出口的配置的一个例子的图。
14.图3是说明实施方式的清洁气体的喷出的顺序的一个例子的图。
15.图4a是表示实施方式的气体喷出口的配置的另一例子的图。
16.图4b是表示实施方式的气体喷出口的配置的另一例子的图。
17.图4c是表示实施方式的气体喷出口的配置的另一例子的图。
18.图5a是表示实施方式的气体喷出口的配置的另一例子的图。
19.图5b是表示实施方式的气体喷出口的配置的另一例子的图。
20.图6是说明实施方式的清洁气体的喷出的顺序的另一例子的图。
具体实施方式
21.以下，参照附图详细地说明本技术所公开的等离子体处理装置和清洁方法的实施方式。此外，所公开的等离子体处理装置和清洁方法并不被本实施方式所限定。
22.另外，在等离子体处理装置中，沉积物在腔室的内壁沉积。作为去除这样的沉积物的技术，在专利文献1中，使清洁气体在等离子体发生器中活化，将活化了的清洁气体自腔室的侧面导入。但是，由于在配置于腔室的外部的等离子体发生器中使清洁气体活化，并经由配管将活化了的清洁气体向腔室内输送，因此，清洁气体的解离的效率不佳，沉积物的去除效率较低。
23.因此，期待一种高效地去除附着于腔室的内壁的沉积物的技术。
24.[实施方式]
[0025]
[装置结构]
[0026]
说明本公开的等离子体处理装置的一个例子。在实施方式中，以将本公开的等离子体处理装置设为系统结构的等离子体处理系统的情况为例进行说明。图1是表示实施方式的等离子体处理系统的概略的结构的一个例子的图。
[0027]
以下，说明等离子体处理系统的结构例。等离子体处理系统包含电容耦合等离子体处理装置1和控制部2。电容耦合等离子体处理装置1包含等离子体处理腔室10、气体供给部20、电源30以及排气系统40。另外，等离子体处理装置1包含基板支承部11和气体导入部。气体导入部构成为将至少一种处理气体向等离子体处理腔室10内导入。气体导入部包含喷头13。基板支承部11配置于等离子体处理腔室10内。喷头13配置于基板支承部11的上方。在一实施方式中，喷头13构成等离子体处理腔室10的顶部(ceiling)的至少局部。等离子体处理腔室10具有由喷头13、等离子体处理腔室10的侧壁10a以及基板支承部11限定而成的等离子体处理空间10s。等离子体处理腔室10具有用于向等离子体处理空间10s供给至少一种处理气体的至少一个气体供给口和用于自等离子体处理空间排出气体的至少一个气体排出口。侧壁10a接地。喷头13以及基板支承部11与等离子体处理腔室10壳体电绝缘。例如，喷头13借助陶瓷等绝缘构件14支承于等离子体处理腔室10。由此，等离子体处理腔室10和喷头13电绝缘。
[0028]
基板支承部11包含主体部111和环组件112。主体部111具有用于支承基板(晶圆)w的中央区域(基板支承面)111a和用于支承环组件112的环状区域(环支承面)111b。在俯视时，主体部111的环状区域111b包围主体部111的中央区域111a。基板w配置于主体部111的中央区域111a上，环组件112以包围主体部111的中央区域111a上的基板w的方式配置于主体部111的环状区域111b上。在一实施方式中，主体部111包含基台和静电卡盘。基台包含导电性构件。基台的导电性构件作为下部电极发挥功能。静电卡盘配置于基台之上。静电卡盘的上表面具有基板支承面111a。环组件112包含一个或多个环状构件。一个或多个环状构件中的至少一者是边缘环。另外，省略了图示，但基板支承部11也可以包含调温模块，该调温模块构成为将静电卡盘、环组件112以及基板中的至少一者调节为目标温度。调温模块也可以包含加热器、传热介质、流路或这些的组合。在流路中流动盐水、气体这样的传热流体。另外，基板支承部11也可以包含传热气体供给部，该传热气体供给部构成为向基板w的背面与基板支承面111a之间供给传热气体。
[0029]
喷头13构成为将来自气体供给部20的至少一种处理气体向等离子体处理空间10s内导入。喷头13具有至少一个气体供给口13a、至少一个气体扩散室13b以及多个气体导入口13c。供给到气体供给口13a的处理气体经过气体扩散室13b而自多个气体导入口13c向等离子体处理空间10s内导入。另外，喷头13包含导电性构件。喷头13的导电性构件作为上部
电极发挥功能。此外，气体导入部除了包含喷头13以外，还包含安装于在侧壁10a形成的一个或多个开口部的一个或多个侧面气体注入部(sgi：side gas injector)。
[0030]
气体供给部20也可以包含至少一个气体源21和至少一个流量控制器22。在一实施方式中，气体供给部20构成为将至少一种处理气体自分别对应的气体源21借助分别对应的流量控制器22向喷头13供给。各流量控制器22例如也可以包含质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。而且，气体供给部20也可以包含对至少一种处理气体的流量进行调制或脉冲化的一个或一个以上的流量调制设备。
[0031]
等离子体处理腔室10在内侧的喷头13的周围设有多个气体喷出口23。在实施方式中，在包围喷头13的绝缘构件14设置气体喷出口23。
[0032]
图2是表示实施方式的气体喷出口23的配置的一个例子的图。多个气体喷出口23配置为在喷头13的整周空开间隔地包围喷头13。在实施方式中，在喷头13的周围以均等的间隔设有24个气体喷出口23。各气体喷出口23分别以朝向喷头13电极侧喷出气体的方式朝向中央侧地配置。
[0033]
返回图1。气体喷出口23分别连接于气体供给部20。气体供给部20向各气体喷出口23供给气体。例如，气体供给部20向各气体喷出口23供给清洁用的清洁气体。气体供给部20设为能够控制向各气体喷出口23供给的气体的流量。在一实施方式中，气体供给部20与各气体喷出口23分别单独地利用配管24连接。在各配管24分别设有流量控制器25。气体供给部20构成为将清洁气体自分别对应的气体源21借助分别对应的流量控制器25向各气体喷出口23供给。气体供给部20利用流量控制器25控制气体的流量，从而设为能够控制向各气体喷出口23供给的气体的流量。
[0034]
电源30包含借助至少一个阻抗匹配电路而与等离子体处理腔室10结合的rf电源31。rf电源31构成为将源rf信号和偏置rf信号这样的至少一个rf信号(rf电力)向基板支承部11的导电性构件和/或喷头13的导电性构件供给。由此，由供给到等离子体处理空间10s的至少一种处理气体形成等离子体。因而，rf电源31能够作为等离子体生成部的至少局部发挥功能，该等离子体生成部构成为在等离子体处理腔室10中由一种或一种以上的处理气体生成等离子体。另外，向基板支承部11的导电性构件供给偏置rf信号，从而能够在基板w产生偏置电位，将所形成的等离子体中的离子成分引入基板w。
[0035]
在一实施方式中，rf电源31包含第1rf生成部31a和第2rf生成部31b。第1rf生成部31a构成为，借助至少一个阻抗匹配电路而与基板支承部11的导电性构件和/或喷头13的导电性构件结合，并生成等离子体生成用的源rf信号(源rf电力)。在一实施方式中，源rf信号具有13mhz～150mhz的范围内的频率。在一实施方式中，第1rf生成部31a也可以构成为生成具有不同的频率的多个源rf信号。所生成的一个或多个源rf信号向基板支承部11的导电性构件和/或喷头13的导电性构件供给。第2rf生成部31b构成为，借助至少一个阻抗匹配电路而与基板支承部11的导电性构件结合，并生成偏置rf信号(偏置rf电力)。在一实施方式中，偏置rf信号具有低于源rf信号的频率。在一实施方式中，偏置rf信号具有400khz～13.56mhz的范围内的频率。在一实施方式中，第2rf生成部31b也可以构成为生成具有不同的频率的多个偏置rf信号。所生成的一个或多个偏置rf信号向基板支承部11的导电性构件供给。另外，在各种实施方式中，也可以使源rf信号和偏置rf信号中的至少一者脉冲化。
[0036]
另外，电源30也可以包含与等离子体处理腔室10结合的dc电源32。dc电源32包含
第1dc生成部32a和第2dc生成部32b。在一实施方式中，第1dc生成部32a构成为，与基板支承部11的导电性构件连接，并生成第1dc信号。所生成的第1偏置dc信号施加于基板支承部11的导电性构件。在一实施方式中，第1dc信号也可以施加于静电卡盘内的电极这样的其他的电极。在一实施方式中，第2dc生成部32b构成为，与喷头13的导电性构件连接，并生成第2dc信号。所生成的第2dc信号施加于喷头13的导电性构件。在各种实施方式中，也可以使第1dc信号和第2dc信号中的至少一者脉冲化。此外，既可以在rf电源31的基础上设置第1dc生成部32a和第2dc生成部32b，也可以设置第1dc生成部32a来代替第2rf生成部31b。
[0037]
排气系统40例如能够与设于等离子体处理腔室10的底部的气体排出口10e连接。排气系统40也可以包含压力调整阀和真空泵。利用压力调整阀，调整等离子体处理空间10s内的压力。真空泵也可以包含涡轮分子泵、干式泵或这些的组合。
[0038]
控制部2处理用于使等离子体处理装置1执行在本公开中叙述的各种工序的能够由计算机执行的命令。控制部2能够构成为，控制等离子体处理装置1的各要素，以执行在此叙述的各种工序。在一实施方式中，控制部2的局部或整体也可以包含于等离子体处理装置1。控制部2例如也可以包含计算机2a。计算机2a例如也可以包含处理部(cpu：central processing unit、中央处理器)2a1、存储部2a2以及通信接口2a3。处理部2a1能够构成为基于存储于存储部2a2的程序来进行各种控制动作。存储部2a2也可以包含ram(random access memory：随机存取存储器)、rom(read only memory：只读存储器)、hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)、ssd(solid state drive：固态硬盘)或这些的组合。通信接口2a3也可以借助lan(local area network：局域网)等通信线路在与等离子体处理装置1之间通信。
[0039]
另外，如上所述，在等离子体处理装置1中，沉积物在等离子体处理腔室10的内壁沉积。在沉积物中含有由等离子体处理生成的生成物、由热产生的灰等。
[0040]
因此，利用实施方式的清洁方法的清洁处理，在等离子体处理腔室10内去除沉积物。实施方式的等离子体处理系统在控制部2的控制下实施在等离子体处理腔室10内去除沉积物的清洁处理。实施清洁处理的时刻也可以是任意的时刻，只要在基板处理的期间即可。例如，在等离子体处理系统中，有时，在实施了一定数量的基板w的基板处理之后，实施利用干洗等恢复等离子体处理腔室10内的状态的处理。控制部2也可以在等离子体处理腔室10内的干洗过程中或接着干洗之后实施实施方式的清洁方法的清洁处理。
[0041]
在进行实施方式的清洁方法的清洁处理的情况下，控制部2控制气体供给部20，自气体供给部20向多个气体喷出口23供给清洁气体而使清洁气体自气体喷出口23喷出。另外，控制部2与清洁气体的供给相对应地控制第1rf生成部31a和第2rf生成部31b，控制为对喷头13向喷头13的导电性构件供给等离子体生成用的源rf信号。此外，控制部2也可以控制为还向基板支承部11的导电性构件供给偏置rf信号。
[0042]
各气体喷出口23朝向中央侧地配置。由此，自气体喷出口23喷出来的清洁气体在经过喷头13与基板支承部11之间时被等离子体化而活化。通过使清洁气体经过喷头13与基板支承部11之间，从而能够由清洁气体高效地获得大量的活性种。活化了的清洁气体到达等离子体处理腔室10的内壁。由此，能够将大量的活性种向等离子体处理腔室10的内壁输送。该结果，能够高效地去除附着于等离子体处理腔室10的内壁的沉积物。
[0043]
控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，以一个或相邻的多个气体喷出口23为单位依次喷出清洁气体。另外，控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供
给控制为，喷出清洁气体的气体喷出口23沿着喷头13的周围依次切换。例如，控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，以多个气体喷出口23中的沿着喷头13的周围相邻的规定个数的气体喷出口23为单位依次喷出清洁气体。
[0044]
图3是说明实施方式的清洁气体的喷出的顺序的一个例子的图。在图3的(a)～(d)中，示出了喷出清洁气体的气体喷出口23的变化。在图3的(a)～(d)中，分别自相邻的四个气体喷出口23喷出清洁气体。喷出来的清洁气体经过中央的喷头13，从而被等离子体化而活化，并到达等离子体处理腔室10的与气体喷出口23相反的一侧的内壁。然后，清洁气体沿着等离子体处理腔室10的内壁改变流动，气体的流速变快。由于气体的流速在与气体喷出口23相反的一侧变快，因而清洁气体的去除速率提高，能够更高效地去除附着于内壁的沉积物。
[0045]
控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，喷出清洁气体的气体喷出口23沿着喷头13的周围依次切换。由此，如图3的(a)～(d)的顺序所示，喷出清洁气体的气体喷出口23沿着喷头13的周围依次切换。由此，能够沿着等离子体处理腔室10的内壁产生清洁气体回旋的涡流，能够更高效地去除在内壁的整周附着的沉积物。
[0046]
清洁气体也可以是任意的气体种类，只要能够去除沉积物即可。例如，在沉积物是在基板w的蚀刻处理时由蚀刻气体产生的有机类的生成物的情况下，作为清洁气体，可列举o2、co、co2等含氧气体。另外，在沉积物是含有w(钨)、ti(钛)等金属的有机膜的情况下，作为清洁气体，可列举o2、co、co2等含氧气体、在含氧气体中添加cf4、cl2等含卤气体而成的气体。另外，在沉积物是ru(钌)、ta(钽)等金属蚀刻的沉积物的情况下，作为清洁气体，可列举甲醇(ch3oh)气体。
[0047]
此外，在上述实施方式中，以在喷头13的周围设置24个气体喷出口23并以4个气体喷出口23为单位喷出清洁气体的情况为例进行了说明，但并不限定于此。设于喷头13的周围的气体喷出口23的数量也可以是任意的数量。另外，一次喷出清洁气体的气体喷出口23的数量也可以是任意的数量。图4a～图4c是表示实施方式的气体喷出口23的配置的另一例子的图。在图4a～图4c中，在喷头13的周围设有8个气体喷出口23。在图4a中，每次自一个气体喷出口23喷出清洁气体。在图4b中，每次自两个气体喷出口23喷出清洁气体。在图4c中，每次自3个气体喷出口23喷出清洁气体。
[0048]
另外，在上述实施方式中，以在包围喷头13的绝缘构件14设置气体喷出口23的情况为例进行了说明，但并不限定于此。气体喷出口23也可以配置于任意的部位。例如，气体喷出口23也可以设于等离子体处理腔室10的内壁。另外，气体喷出口23也可以在等离子体处理腔室10的内壁配置于不同的高度。图5a、图5b是表示实施方式的气体喷出口23的配置的另一例子的图。在图5a、图5b中，在等离子体处理腔室10的内壁设有气体喷出口23。在图5a中，喷头13构成等离子体处理腔室10的顶板。在等离子体处理腔室10的内侧壁，在不同的高度配置有气体喷出口23a～23d。在图5b中，喷头13自等离子体处理腔室10的顶板向下方突出。在等离子体处理腔室10的内侧壁，在不同的高度配置有气体喷出口23e～23g。气体喷出口23优选设于喷头13与基板支承部11之间的高度，以使喷出来的清洁气体经过喷头13与基板支承部11之间。例如，在图5a中，优选在气体喷出口23a～23c的位置配置气体喷出口23。在图5b中，优选在气体喷出口23f的位置配置气体喷出口23。在不同的高度配置有多个气体喷出口23的情况下，控制部2也可以将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，按
照从高到低的顺序或从低到高的顺序自各气体喷出口23喷出清洁气体。图6是说明实施方式的清洁气体的喷出的顺序的另一例子的图。在图6中，与图5a同样地，在等离子体处理腔室10的内侧壁，在不同的高度设有气体喷出口23a～23d。控制部2也可以将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，按照气体喷出口23a～23d的顺序喷出清洁气体。例如，控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，在不同的高度分别设于喷头13的周围的气体喷出口23a～23d从较高的位置的气体喷出口23起依次分别沿着喷头13的周围按顺序喷出清洁气体。
[0049]
此外，如图5a、图5b所示，自气体喷出口23喷出来的清洁气体经过中央的喷头13，从而被等离子体化而活化，并到达等离子体处理腔室10的与气体喷出口23相反的一侧的内壁。此时，沿着气体的流动，经过了等离子体的清洁气体直接到达等离子体处理腔室10的内壁，因而能够将活化了的清洁气体的失活抑制到最小限度。因此，不仅气体的流速变快，还能够供给更多的活化了的清洁气体，因而清洁气体的去除速率提高，能够更高效地去除附着于内壁的沉积物。
[0050]
另外，如上所述，控制部2的局部或整体也可以包含于等离子体处理装置1。
[0051]
如以上这样，实施方式的等离子体处理装置1具有等离子体处理腔室10(腔室)、喷头13(电极)、多个气体喷出口23、气体供给部20、rf电源31(高频电源)和控制部2。喷头13配置于等离子体处理腔室10内。多个气体喷出口23以朝向喷头13侧喷出气体的方式配置于喷头13的周边。气体供给部20向多个气体喷出口23供给清洁气体作为处理气体。rf电源31向喷头13供给能够使清洁气体等离子体化的高频电力。控制部2控制为，在进行清洁时，一边自气体供给部20供给清洁气体并使清洁气体自气体喷出口23喷出，一边自rf电源31向喷头13供给高频电力。由此，等离子体处理装置1能够提高附着于等离子体处理腔室10的内壁的沉积物的去除效率。
[0052]
另外，控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，以一个或相邻的多个气体喷出口23为单位依次喷出清洁气体。由此，对于等离子体处理装置1，在等离子体处理腔室10的与气体喷出口23相反的一侧的内壁，气体的流速变快，从而清洁气体的去除速率提高，能够更高效地去除附着于内壁的沉积物。
[0053]
另外，控制部2将来自气体供给部20的清洁气体的供给控制为，喷出清洁气体的气体喷出口23沿着喷头13的周围依次切换。由此，等离子体处理装置1能够沿着等离子体处理腔室10的内壁产生清洁气体回旋的涡流，能够更高效地去除在内壁的整周附着的沉积物。
[0054]
另外，多个气体喷出口23设于喷头13的周围。由此，等离子体处理装置1能够由清洁气体高效地获得大量的活性种，能够提高附着于等离子体处理腔室10的内壁的沉积物的去除效率。
[0055]
另外，多个气体喷出口23以喷出来的清洁气体经过喷头13与基板支承部11之间的方式配置。如此，使清洁气体经过喷头13与基板支承部11之间，从而能够由清洁气体高效地获得大量的活性种。
[0056]
另外，多个气体喷出口23还在等离子体处理腔室10的内壁配置于不同的高度。由此，等离子体处理装置1也能够在等离子体处理腔室10的内壁的高度方向上改变气体的流速变快的区域，能够更高效地去除附着于内壁的沉积物。
[0057]
另外，控制部2控制为，在等离子体处理腔室10内的干洗过程中或接着干洗之后，
一边自气体供给部20供给清洁气体并使清洁气体自气体喷出口23喷出，一边自rf电源31向喷头13供给高频电力。由此，等离子体处理装置1能够与干洗的时刻相对应地去除附着于等离子体处理腔室10的内壁的沉积物。
[0058]
以上，对实施方式进行了说明，但应该认为，此次公开了的实施方式在所有方面均为例示，并不是限制性的。实际上，上述的实施方式能够以多种多样的形态来具体实现。另外，上述的实施方式也可以在不脱离权利要求书及其主旨的范围内以各种各样的形态进行省略、置换、变更。
[0059]
例如，在上述的实施方式中，以作为基板w而对半导体晶圆进行等离子体处理的情况为例进行了说明，但并不限定于此。基板w也可以是任意的构件。
[0060]
另外，在上述的实施方式中，说明了在进行清洁时一边自气体喷出口23喷出清洁气体一边自rf电源31向喷头13供给高频电力的情况。但是，并不限定于此。等离子体处理装置1也可以一边自气体喷出口23喷出等离子体处理所使用的工艺气体等各种气体作为处理气体，一边自rf电源31向喷头13供给高频电力，使处理气体等离子体化而实施等离子体处理、清洁。例如，控制部2也可以一边自气体供给部20供给处理气体并使处理气体自气体喷出口23喷出，一边自rf电源31向喷头13供给电力。
[0061]
另外，在上述的实施方式中，以进行等离子体蚀刻作为等离子体处理的情况为例进行了说明，但并不限定于此。等离子体处理也可以是任意的处理，只要是使用了等离子体的处理即可。
[0062]
此外，应该认为，此次公开了的实施方式在所有方面均为例示，并不是限制性的。实际上，上述的实施方式能够以多种多样的形态来具体实现。另外，上述的实施方式也可以在不脱离权利要求书及其主旨的范围内以各种各样的形态进行省略、置换、变更。