腔室內清潔方法

2024-02-21 09:46:15

專利名稱：腔室內清潔方法
技術領域：
本發明涉及去除附著在靜電吸盤的外周部的堆積物的腔室內清潔方法，該靜電吸盤設於基板處理裝置的腔室內、用於載置基板。
背景技術：
作為基板處理裝置，眾所周知有用等離子體對基板實施蝕刻等規定處理的等離 子處理裝置。等離子處理裝置包括以下構件等處理室(腔室)，在其內部產生等離子 體，且收容基板例如半導體器件用的晶圓，並能夠減壓；載置臺(基座)，其被配置在腔 室內，用於載置晶圓；靜電吸盤(ESC)，其被配置在該基座的最上部，用於支承晶圓； 上部電極，其與ESC相對地隔有空間而配置在ESC的上方，用於將處理氣體導入到腔室 內；聚焦環(F/R)，其被配置在基座的上部外周緣部，圍繞晶圓。ESC例如由圓板狀的陶瓷構件構成，內部具有與直流電源連接的靜電電極。在 向靜電電極施加正的直流電壓時，在載置於ESC的上表面的晶圓的靠ESC側的背面產生 負電位，靜電電極和晶圓W的背面之間產生電位差，利用因該電位差引起的庫侖力或約 翰遜·拉貝克力，晶圓被ESC吸附保持。ESC通常被設計成直徑比載置於該ESC的晶圓的直徑小一圈，ESC的外周部和 晶圓的背面之間產生若干的間隙。而且，在該間隙中，應用於等離子處理的CF類處理氣 體的反應生成物即CF聚合物作為堆積物(以下，也僅稱為「堆積物」)堆積。在這樣 的ESC的外周部特別是在肩部堆積的堆積物(以下也稱為「肩部堆積物」)成為ESC誤 吸附晶圓W的原因，妨礙良好的等離子處理。特別是在使用了基板處理裝置的等離子蝕 刻中，使用堆積性高的處理氣體的傾向增強，肩部堆積物對策成為大問題。因此，需要儘可能迅速地去除肩部堆積物，以往以來，採用了利用人工去除的 方法，但是每次去除時，需要使腔室處於大氣氣氛下，效率不高，所以近年來採用的方 法為，不使腔室處於大氣氣氛下，而使用能夠分解、去除肩部堆積物的氧(O2)等離子體 的乾式清潔方法。可是，ESC的外周部的正上方部被晶圓遮擋，等離子體中的離子無法 從上方進入，因而，未必能高效率地去除肩部堆積物。另外，由CF類處理氣體生成的CF為主要成分的肩部堆積物能由氧(O2)等離子 體去除，然而，不僅含有CF成分，還含有由晶圓或腔室內部構件放出的Si、以Al為主的 金屬的肩部堆積物無法用氧等離子體去除。另一方面，周知只要由O2氣體和含氟(F)氣 體構成的混合氣體所生成的等離子體，就能夠分解、去除以CF為主要成分的、含有Si、 Al的肩部堆積物。作為利用使用了這樣的含F氣體的等離子體清潔腔室內的方法，例如 列舉有在將含氟氣體導入到腔室內的狀態下在腔室內產生感應等離子體，用該感應等離 子體清潔腔室內的方法(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2003-151971號公報可是，在用由含氟氣體產生的等離子體清潔腔室內時，例如存在由Al2O3構成的 ESC的表面暴露在F自由基下而被磨削這樣的問題。還存在由Si或SiC構成的上部電極暴露在F自由基下而使其表面粗糙、所謂黑矽(Black-silicon)化這樣的問題。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能高效率地去除堆積在靜電吸盤的外周部的以CF為 主要成分且含有Si和金屬中至少一方的堆積物的腔室內清潔方法。此外，本發明的另一目的在於提供一種不磨削靜電吸盤表面或防止上部電極表 面粗糙，並且能去除堆積在靜電吸盤的外周部的以CF為主要成分且含有Si和金屬中至少 一方的堆積物的腔室內清潔方法。為了達成上述目的，技術方案1所述的腔室內清潔方法是去除附著於臺狀的靜 電吸盤的外周部的以CF為為主要成分且含有Si和金屬中至少一方的堆積物的腔室內清潔 方法，該臺狀的靜電吸盤設於用於對基板實施等離子處理的基板處理裝置的腔室內，用 於載置上述基板，其特徵在於，使由氧氣和含氟氣體構成的混合氣體所生成的等離子體 照射上述靜電吸盤的外周部而去除上述堆積物。技術方案2所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1所述的腔室內清潔方法，其 特徵在於，朝向上述靜電吸盤的外周部供給上述混合氣體，使由上述混合氣體生成的等 離子體有選擇性地只照射上述靜電吸盤的外周部。技術方案3所述的腔室內清潔方法是根據技術方案2所述的腔室內清潔方法，其 特徵在於，將上述混合氣體供向上述腔室內的供給壓力調整為1.33X10Pa(100mTOrr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)。技術方案4所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1 3中任一項所述的腔室內 清潔方法，其特徵在於，用掩蔽構件覆蓋上述靜電吸盤的除外周部之外的露出表面。技術方案5所述的腔室內清潔方法是根據技術方案4所述的腔室內清潔方法，其 特徵在於，上述的掩蔽構件是由氧氣、氬氣和氦氣中的至少一方構成的掩蔽氣體，向上 述靜電吸盤的除了外周部之外的中心部噴射該掩蔽氣體。技術方案6所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1 5中任一項所述的腔室內 清潔方法，其特徵在於，上述基板處理裝置在與上述靜電吸盤隔有空間地相對的上部具 有由Si或SiC構成的上部電極，對該上部電極施加-80V -100V的直流電壓，並且上述 混合氣體中的氧氣的混合比率為50%以上。技術方案7所述的腔室內清潔方法是根據技術方案6所述的腔室內清潔方法，其 特徵在於，去除上述堆積物的清潔步驟的所需時間是10 180秒，僅在上述清潔步驟的 剛開始的10 20秒，向上述上部電極施加的直流電壓為-150V -300V。技術方案8所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1 7中任一項所述的腔室內 清潔方法，其特徵在於，上述金屬是Al。技術方案9所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1 8中任一項所述的腔室內 清潔方法，其特徵在於，上述堆積物是多層堆積物，根據上述堆積物的各層而改變用於 生成上述等離子體的處理氣體組成。技術方案10所述的腔室內清潔方法是根據技術方案9所述的腔室內清潔方法， 其特徵在於，在上述堆積物是至少包括由CF構成的第1堆積物和以CF為主要成分且含 有Si和Al中至少一方的第2堆積物的多層堆積物的情況下，利用由氧氣生成的等離子體去除上述第1堆積物，由上述混合氣體生成的等離子體去除上述第2堆積物。技術方案11所述的腔室內清潔方法是根據技術方案1 10中任一項所述的腔室 內清潔方法，其特徵在於，在從上述腔室搬出實施了上述等離子處理的處理後的上述基 板之後，進行去除上述堆積物的清潔步驟，直到將接下來要進行處理的處理前的上述基 板搬入到上述腔室內。根據技術方案1所述的腔室內清潔方法，因為對靜電吸盤的外周部照射由氧 (O2)氣和含氟(F)氣體構成的混合氣體所生成的等離子體而去除肩部堆積物，所以能高 效率地去除附著在靜電吸盤的外周部的堆積物。根據技術方案2所述的腔室內清潔方法，因為朝向靜電吸盤的外周部供給混合 氣體，有選擇性地只對靜電吸盤的外周部照射由該混合氣體生成的等離子體，所以不磨 削靜電吸盤的除外周部之外的中心部就能夠高效率地去除附著在靜電吸盤的外周部的堆 積物。根據技術方案3所述的腔室內清潔方法，因為將混合氣體向腔室內供給的供給 壓力調整為1.33 X IOPa(IOOmTorr) 1.33 X IO2Pa(lOOOmTorr)，所以能夠不使混合氣體分 散地只對靜電吸盤的外周部照射由該混合氣體生成的等離子體，從而高效率地去除附著 在外周部的堆積物。根據技術方案4所述的腔室內清潔方法，因為用掩蔽構件覆蓋靜電吸盤的除外 周部之外的露出表面，所以不磨削靜電吸盤上部表面的除外周部之外的中心部就能夠去 除附著在外周部的堆積物。根據技術方案5所述的腔室內清潔方法，因為掩蔽構件是由氧氣、氬氣和氦氣 中的至少一方構成的掩蔽氣體，對靜電吸盤的除了外周部之外的中心部噴射該掩蔽氣 體，所以能可靠地防止靜電吸盤的除外周部之外的上部表面的磨削。根據技術方案6所述的腔室內清潔方法，因為對上部電極施加-80V -100V的 直流電壓，並且混合氣體中的氧氣的混合比率為50%以上，所以能防止上部電極表面粗 糙，且去除附著在靜電吸盤的外周部的以CF為主要成分且含有Si和金屬中至少一方的堆 積物。根據技術方案7所述的腔室內清潔方法，因為去除堆積物的清潔步驟的所需時 間是10 180秒，僅在清潔步驟的剛開始的10 20秒，向上述上部電極施加的直流電 壓為-150V -300V，所以能從清潔剛開始起，使粗糙的上部電極表面平滑，之後，去 除附著在靜電吸盤的外周部的堆積物。根據技術方案9所述的腔室內清潔方法，因為堆積物是多層堆積物，根據堆積 物的各層而改變用於生成等離子體的處理氣體組成，所以能在最佳條件下高效率地去除 多層堆積物。根據技術方案10所述的腔室內清潔方法，因為在堆積物是由CF構成的第1堆積 物和以CF為主要成分且含有Si和Al中的至少一方的第2堆積物構成的多層堆積物的情 況下，利用由氧氣生成的等離子體去除第1堆積物，利用由混合氣體生成的等離子體去 除第2堆積物，所以能在最佳條件下高效率地去除多層堆積物。根據技術方案11所述的腔室內清潔方法，因為在從腔室搬出實施了等離子處理 的處理後的基板之後，進行去除堆積物的清潔步驟，直到將要進行接下來的處理的處理前的基板搬入到腔室內，所以能始終利用去除了堆積物的清潔的靜電吸盤來實施良好的 等離子處理。


圖1是表示應用本發明的腔室內清潔方法的基板處理裝置的剖視圖。圖2是表示圖1中的靜電吸盤的外周部附近的放大圖。圖3是表示本發明的實施方式的腔室內清潔方法的工序圖。圖4是表示多層肩部堆積物的剖視圖。圖5是表示去除多層肩部堆積物的腔室內清潔方法的工序圖。
具體實施例方式首先，說明本發明的第1實施方式的腔室內清潔方法。圖1是表示應用本實施方式的腔室內清潔方法的基板處理裝置的剖視圖。該基 板處理裝置構成為對作為基板的半導體晶圓W實施RIE (Reactive Ion Etching)處理和灰化
處理等等離子處理。在圖1中，基板處理裝置10包括圓筒形狀的處理室(腔室)11 ；圓柱狀的基 座12，其被配置在該腔室11內，作為載置作為被處理基板的半導體晶圓(以下，僅稱為
「晶圓」)W的載置臺。利用腔室11的內壁面和基座12的側壁面，形成有排氣流路13，該排氣流路13 作為用於將腔室內空間S的氣體向腔室11的外部排出的流路而發揮作用。在排氣流路13 的中途配置有排氣板14。排氣板14是具有多個通孔的板狀構件，作為將腔室11分隔成上部和下部的分隔 板發揮作用。在由排氣板14所分隔的腔室11的上部(以下稱為「反應室」)15如後述 那樣產生等離子體。此外，在腔室11的下部(以下稱為「排氣室(岐管)」)16連接有 用於排出腔室11內的氣體的排氣管17、18。排氣板14捕捉或反射在反應室15中產生的 等離子體，防止等離子體向岐管16洩漏。排氣管17連接有TMP (渦輪分子泵Turbo Molecular Pump)(省略圖示)，排氣
管18連接有DP (幹泵Dry Pump)(省略圖示)，這些泵通過對腔室11內進行抽真空而 使該腔室11內減壓。具體而言，DP將腔室11內從大氣壓減壓到中真空狀態(例如， 1.33X IOPa(IOOmTorr)以下)，TMP與DP配合而將處理室11內減壓到作為低於中真空 狀態的壓力的高真空狀態(例如，1.33X ICT3Pa(1.0X 10_2ιηΤοιτ)以下)。另外，腔室11 內的壓力由APC閥(省略圖示)控制。第1高頻電源19和第2高頻電源20分別經由第1匹配器21和第2匹配器22與 腔室11內的基座12連接，第1高頻電源19對基座12施加比較高的頻率、例如60MHz 的高頻電力(激勵用電力)，第2高頻電源20對基座12施加比較低的頻率、例如2MHz 的高頻電力(偏壓用電力)。由此，基座12作為對該基座12和後述的簇射頭30之間的 處理空間S施加高頻電力的下部電極發揮作用。在基座12上，配置有內置靜電電極板23的由圓板狀的絕緣性構件構成的靜電 吸盤(ESC)24。在晶圓W載置於基座12時，該晶圓W被配置在ESC24上。在ESC24中，直流電源25與靜電電極板23電連接。在對靜電電極板23施加正的直流電壓時，在 晶圓W的ESC24側的面(以下稱為「背面」)產生負電位，在靜電電極板23和晶圓W 的背面之間產生電位差，利用因該電位差而引起的庫侖力或詹森·拉貝克力，晶圓W 被ESC24吸附保持。在基座12上，以圍繞被吸附保持的晶圓W的方式載置有圓環狀的聚焦環26。 聚焦環26由導電性構件例如矽構成，使等離子體朝向晶圓W表面收攏，提高RIE處理的 效率。此外，在基座12的內部，例如設有沿圓周方向延伸的環狀的製冷劑室27。在制 冷劑室27中，低溫的製冷劑例如冷卻水、另仏亍〉(GALDEN 註冊商標)液從冷機單 元(省略圖示)經由製冷劑用配管28被循環供給。被低溫的製冷劑冷卻的基座12隔著 ESC24冷卻晶圓W和聚焦環26。在ESC24的上表面的吸附用於保持晶圓W的部分(以下稱為「吸附面」)，開 設有多個導熱氣體供給孔29。上述多個導熱氣體供給孔29向吸附面和晶圓W的背面之 間的間隙供給作為導熱氣體的氦(He)氣。向吸附面和晶圓W的背面之間的間隙供給的 氦氣高效率地向ESC24傳遞晶圓W的熱。在與ESC24隔有處理空間S的頂部配置有簇射頭30。簇射頭30包括上部電 極31，其暴露在處理空間S中，與載置在ESC24上的晶圓W相對；絕緣板32，其由絕 緣性構件構成；以及電極吊掛支承體33，其隔著該絕緣板32吊掛支承上部電極31，按上 部電極31、絕緣板32和電極吊掛支承體33的順序依次重疊它們。上部電極31由導電性或半導電性材料例如單晶矽(Si)構成，上部電極31例如由 直徑300mm的圓板狀構件構成，具有沿厚度方向貫穿的多個氣體流路36。直流電源37 與上部電極31連接。電極吊掛支承體33在內部具有緩衝室39。緩衝室39是其中心軸線與晶圓W的 中心軸線同軸的圓柱狀的空間，由圓環狀的密封構件例如O型密封圈40劃分為內側緩衝 室39a和外側緩衝室39b。在內側緩衝室39a上連接有處理氣體導入管41，在外側緩衝室39b上連接有處理 氣體導入管42，處理氣體導入管41、42分別將處理氣體導入內側緩衝室39a和外側緩衝 室 39b。因為處理氣體導入管41、42分別具有流量控制器(MFC)(省略圖示)，所以能 夠各自獨立地控制向內側緩衝室39a和外側緩衝室39b導入的處理氣體的流量。此外， 緩衝室39經由電極吊掛支承體33的氣體流路43、絕緣板32的氣體流路44和上部電極 31的氣體流路36與處理空間S連通，向內側緩衝室39a和外側緩衝室39b導入的處理氣 體分別向處理空間S供給。此時，能通過調整向內側緩衝室39a和外例緩衝室39b導入 的處理氣體的流量或壓力來控制處理空間S中的處理氣體的分布。圖2是表示圖1中的ESC的外周部附近的放大圖。在圖2中，在被聚焦環26圍繞的、用於支承晶圓W的ESC24的外周部24a與聚 焦環26的側壁之間有間隙，在ESC24的位於該間隙中的外周部24a附著有堆積物(以下 稱為「堆積物」)。主要附著在這樣的ESC24的外周部24a的肩部的堆積物(以下稱為
「肩部堆積物」)50成為ESC24誤吸附晶圓W的原因，妨礙實現良好的等離子處理。
本發明人對高效率地去除這樣的肩部堆積物50、即以CF為為主要成分且含有 Si和金屬中的至少一方的肩部堆積物50的方法進行了深入研究，其結果發現，通過對 ESC24的外周部24a照射由混合了 O2氣體和含F氣體而成的混合氣體生成的等離子體， 能夠不磨削除了 ESC24的除外周部24a之外的中心部表面地有效地去除肩部堆積物50， 從而完成了本發明。圖3是表示本實施方式的腔室內清潔方法的工序圖。該腔室內清潔方法是無晶 圓乾式清潔方法的一種。另外，圖3是示意性表示圖1中的主要部分的圖，且分別表示 包括用於載置晶圓W的ESC24以及與該ESC24隔有處理空間S、相對配置在該ESC24上 部的上部電極31的簇射頭30。在圖3中，在去除堆積在ESC24的外周部的肩部堆積物50時，首先，從腔室11 搬出實施了規定的等離子處理例如蝕刻處理或灰化處理的處理後的晶圓W，使肩部堆積 物50露出。接著，利用APC閥等將腔室11內的壓力例如設定為1.06 X IO2Pa(800mTorr)。
此外，將腔室內溫度例如設定為40 90°C。然後，從簇射頭30的外側緩衝室39b，經 由相對應的氣體流路，例如以1200SCCm的流量向腔室11內供給O2氣體，分別以300SCCm 的流量向腔室11內供給作為含F氣體的CF4氣體和SF6氣體。由O2氣體、CF4氣體和 SF6氣體構成的混合氣體(以下稱為「含有F的混合氣體」)中的O2氣體的混合比率是 50%以上。另一方面，從內側緩衝室39a經由相對應的氣體流路以例如1500SCCm的流量 向腔室11內供給O2單一氣體。然後，對ESC24施加750W的激勵用電力、OW的偏壓電力。此時，由從外側 緩衝室39b供給的02、CF4和SF6構成的含有F的混合氣體被施加於處理空間S的激勵用 電力激勵，成為等離子體，產生離子、自由基(圖3的(B))。在這些離子、自由基中以 F自由基為主，與堆積在ESC24的外周部24a的以CF為主要成分且含有Si和Al的肩部 堆積物50碰撞，化學地分解、去除該肩部堆積物50(圖3的(C))。此時，肩部堆積物50所含有的Si作為SiFx、Al作為AlFx飛散，最終被排出到 腔室外。因此，通過分解、去除肩部堆積物50，Si或Al不會滯留在腔室內。此外，因 為在ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射有由O2氣體生成的O2等離子體的自由基 (參照圖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之外的上部表面不會被F自由基磨削。另外，因為ESC24 例如由Al2O3構成，所以即使照射有氧自由基也是穩定的，不會被磨削。此時由O2氣體 生成的等離子體作為保護ESC24的除了外周部24a之外的表面中心部的掩蔽構件而發揮 作用。這樣，在分解、去除ESC24的肩部堆積物50之後，將接下來要處理的未處理的 晶圓W搬入到腔室11內，載置在ESC24上。根據本實施方式，因為對ESC24的外周部24a照射由含有O2氣體、CF4氣體和 SF6氣體的含有F的混合氣體生成的等離子體，所以即使肩部堆積物50是含有Si和Al的 堆積物，也能夠主要利用等離子體中的F自由基分解、去除肩部堆積物50。此外，此時 因為ESC24的除了外周部之外的上部表面由氧等離子體覆蓋，所以能防止被F自由基磨 削。
在本實施方式中，將含有F的混合氣體向腔室11內導入的導入壓力調整為 1.33 X IOPa(IOOmTorr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)，優選調整為 5.32 X IOPa (400mTorr) 1.06 X IO2Pa(800mTorr)。若導入壓力低於 1.33 X IOPa(IOOmTorr)，則含有 F 的混 合氣體變得容易分散，方向性不固定，作為結果，無法將F自由基照射到ESC24 的外周部24a，無法高效率地去除肩部堆積物50。另一方面，即使導入壓力高於 1.33X IO2Pa(IOOOmTorr),所得到的效果也幾乎不變，控制變麻煩。只要含有F的混合 氣體的導入壓力在1.33X IOPa(IOOmTorr) 1.33X IO2Pa(lOOOmTorr)的範圍、特別是在 5.32X10Pa(400mTorr) 1.06X 102Pa(800mTorr)的範圍內，通過有選擇性地僅對 ESC24 的外周部24a照射由含有F的混合氣體生成的F自由基，就能高效率地分解、去除肩部堆 積物50。在本實施方式中，作為應用於含有F的混合氣體的含F氣體，能應用CxFy氣體、 SF6氣體、NF3氣體、F2氣體等。此外，作為覆蓋ESC24的外周部24a以外的表面的掩 蔽氣體，除了氧氣以外，能用氬(Ar)氣、氦(He)氣等。在本實施方式中，在簇射頭30由Si或SiC構成的情況下，優選對簇射頭30施 加用於吸引等離子體中的離子的偏壓電壓，且含有F的混合氣體中的O2氣體的混合比率 為50%以上。這是為了防止由Si或SiC構成的簇射頭30暴露於F自由基中，而在表面 成為凹凸狀，即所謂黑矽(Black-silicon)化。在此，關於Si和SiC構件的黑矽化，以Si構件為例子進行說明。若由Si構成的構成構件例如簇射頭暴露於等離子體中的氧自由基和F自由基 中，則簇射頭表面的Si被氧自由基氧化，成為Si02。此時，在微觀上，簇射頭表面的 Si並非均勻地被氧化成SiO2,而是被斑點狀氧化而成為SiO2,殘留有未被斑點狀氧化的 Si。而且，若F自由基不具有一定以上的能量，則不與SiO2反應，但是即使不具有能量， 也會主動地與未被氧化而殘留下來的Si進行反應，所以與呈斑點狀地殘留下來的Si產生 反應，使該Si作為SiFx飛散，在存在Si的部分形成凹部。F自由基進一步進入這樣呈斑 點狀地形成在簇射頭表面的凹部，與該凹部表面的Si反應，同樣地作為SiFx飛散，形成 更大的凹部。這樣，簇射頭表面的凹凸變得更大，成為如黑矽那樣的凹凸表面。在本實施方式中，為了防止簇射頭30的黑矽化，在潔由Si或SiC構成的簇射頭 30暴露於氧自由基和F自由基而進行肩部堆積物50的清潔時，對簇射頭30施加偏壓電 壓，吸引等離子體中的離子，利用該離子由Si氧化而形成的SiO2部分和Si末被氧化的Si 部分進行均勻地濺蝕，由此，使簇射頭30表面平滑化，防止黑矽化。此時，通過將對簇射頭30施加的偏壓電壓的絕對值提高到例如-300V左右，因 為相對於SiO2, F自由基沒有與Si反應的選擇性，SiO2和Si這兩方被均勻地磨削，所以 不論含有F的混合氣體中的O2濃度如何，都能防止黑矽化。可是，因為隨著偏壓電壓的 增大，簇射頭30表面的磨削量也增多，所以促使簇射頭30的磨耗。因此，在本實施方式中，為了防止由Si構成的簇射頭30的黑矽化，並使簇射頭 30的磨耗量為最低限度，使向簇射頭30施加的直流電壓為-80V -100V，且含有F的 混合氣體中的O2氣體的混合比率為50%以上。通過滿足該條件，能夠將簇射頭30表面 的磨削量保持在必要最低限度，並通過防止黑矽化，良好地分解、去除肩部堆積物50。若偏壓電壓的絕對值小於80V，則離子的吸引(拉入)量不充分，無法獲得充分的防黑矽化效果，另一方面，若偏壓電壓的絕對值大於100V，則離子吸引量過多，產生 必要以上的磨削，使簇射頭30表面產生磨耗。在本實施方式中，在從去除肩部堆積物50的清潔剛開始起簇射頭30表面就已經 粗糙的情況下，通過僅在清潔剛開始的規定時間提高對簇射頭30施加的偏壓電壓而積極 地磨削簇射頭30表面，能夠使其平滑化。此時，使清潔剛開始的對簇射頭30施加的偏壓電壓為-150V -300V。此外， 分解、去除肩部堆積物50的整個清潔時間例如是10 180秒，清潔剛開始時的施加高的 偏壓電壓的時間例如為10 20秒。由此，在清潔剛開始時，向簇射頭30表面吸引比 較多的離子，利用該離子對粗糙的表面積極地進行濺蝕，使其平滑化，之後，能夠在通 常的條件下，例如施加-80V -100V的偏壓電壓來防止黑矽化，並且分解、去除附著在 ESC24的外周部的肩部堆積物50。此時，若清潔剛開始時的偏壓電壓的絕對值小於150V，則離子吸引量不足，無 法充分得到簇射頭30表面平滑化效果。另一方面，若偏壓電壓的絕對值大於300V，則離 子吸引量過多，簇射頭30表面磨削過多，促進磨耗。此外，若提高了偏壓電壓的清潔剛 開始的時間短於10秒，則簇射頭30表面平滑化效果不充分，另一方面，若超過20秒， 則削簇射頭30表面受到必要以上的磨削。在清潔剛開始的規定時間內，且在適當範圍內提高偏壓電壓的絕對值，從而能 恢復簇射頭30表面的平滑性、且抑制之後的表面粗糙，所以延長腔室內的清潔或維護的 周期，由此，提高基板處理裝置的處理效率或生產率。在本實施方式中，採用了直流電壓作為偏壓電壓，但是也能施加能夠獲得同樣 效果的交流電壓。在本實施方式中，肩部堆積物50是以CF為為主要成分且含有Si和金屬當中至 少一方的堆積物。C和F是CHF3等堆積氣體的構成元素，Si和金屬例如Al是被從腔室 內構件或晶圓W放出的元素。即，在以例如由SiO2構成的硬掩模作為掩蔽構件來蝕刻有 機膜時，由硬掩模放出Si。此外，作為硬掩模，在例如用TiO2膜的情況下，Ti被放出， 在肩部堆積物50中混入有Ti。Al是腔室內構件例如ESC24的構成元素，被從腔室內部 構件放出。在本實施方式中，對作為由Si或SiC構成的腔室內部構件的簇射頭進行了說 明，然而在聚焦環或其他的腔室內部構件由Si或SiC構成的情況下，能夠對該聚焦環等 同樣地進行處理。在本實施方式中，去除肩部堆積物50的清潔步驟以單片的方式，即以對各晶圓 W分別進行等離子處理的方式實施。接著，說明本發明的第2實施方式的腔室內清潔方法。在本實施方式的肩部堆積物是由多層的堆積物構成的多層肩部堆積物的情況 下，能夠根據多層肩部堆積物的各層改變清潔條件，特別是改變用於生成等離子體的處 理氣體組成。圖4是表示多層肩部堆積物的剖視圖。在圖4中，在ESC24的外周部24a附著、 堆積有多層肩部堆積物60。多層肩部堆積物60包括由CF成分構成的下層堆積物61 ； 堆積在下層堆積物61表面上的以CF為為主要成分且含有Si和Al的中間層堆積物62 ；堆積在中間層堆積物62表面上的由CF成分構成的上層堆積物63。下層堆積物61和上 層堆積物63的主要成分是碳(C)、氟(F)和氧(O)。另一方面，中間層堆積物62的主 要成分是碳(C)、氟(F)、氧(O)、矽(Si)和鋁(Al)。這樣的多層肩部堆積物如以下那樣被去除。圖5是表示用於去除多層肩部堆積物60的腔室內清潔方法的工序圖。在圖5中，在清潔多層肩部堆積物60時，首先，搬出在圖1的基板處理裝置10 的ESC4上載置的處理後的晶圓W，使多層肩部堆積物60露出(圖5的(A))。接著， 利用APC閥等將腔室11內的壓力例如設定為1.06X IO2Pa(800mTorr)。此外，將腔室內 溫度例如設定為40 90°C。然後，從簇射頭30的外側緩衝室39b經由相對應的氣體流路，例如以1500SCCm 的流量向腔室11內供給O2單一氣體。然後，對ESC24施加例如750W的激勵用電力、 OW的偏壓電力。此時，供給到腔室內的02氣體被施加於處理空間S的激勵用電力激勵， 成為等離子體，產生離子、自由基(圖5的(B))。這些離子、自由基與堆積於ESC24的 外周部24a的多層肩部堆積物60的上層堆積物63碰撞，分解、去除該上層堆積物63 (圖 5 的(C))。此時，因為ESC24例如由Al2O3構成，所以不會被氧等離子蝕刻。因此，也可 以不只是從外側緩衝室39b還從內側緩衝室39a導入氧氣，此外無需應用覆蓋ESC24表面 的掩蔽構件。在分解、去除上層堆積物63後，停止供給O2氣體，使腔室11內恢復成清潔剛 開始的初期狀態。之後，從簇射頭30的外側緩衝室39b經由相對應的氣體流路，向腔室 11內供給O2氣體和CF4氣體的混合氣體。O2氣體的流量例如是1500SCCm、CF4氣體的 流量例如是1500SCCm、由O2氣體和CF4氣體構成的含有F的混合氣體中的O2氣體的混 合比率是50%。此外，此時從內側緩衝室39a經由相對應的氣體流路以例如1500SCCm的 流量向腔室11內供給O2單一氣體。然後，對ESC24施加例如750W的激勵用電力、OW的偏壓電力。此時，包括 從外側緩衝室39b供給的O2氣體和CF4氣體的含有F的混合氣體被施加於處理空間S的 高頻電力激勵，成為等離子體，產生離子、自由基(圖5的(D))。在這些離子、自由基 中，以F自由基為主與多層肩部堆積物60的中間層堆積物62碰撞，分解、去除該中間層 堆積物62(圖5的(E))。此時，在ESC24的除外周部24a之外的上部表面照射O2等離子體的自由基，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之外的上部表面不會暴露在F自由基中而被磨削。分解、去除中間層堆積物62後，停止含有F的混合氣體和O2單一氣體的供給， 使腔室11內恢復初始狀態。之後，從簇射頭30的外側緩衝室39b經由相對應的氣體流 路以例如1500SCCm的流量向腔室11內供給O2單一氣體。然後，對ESC24施加750W的 激勵用電力、OW的偏壓電力。此時，供給到腔室內的O2氣體被施加於處理空間S的高 頻電力激勵，成為等離子體，產生離子、自由基(圖5的(F))。這些離子、自由基與堆積在ESC24的外周部的肩部24a的下層堆積物61碰撞， 分解、去除該下層堆積物61(圖5的(G))。這樣，分解、去除堆積在ESC24的外周部的多層肩部堆積物60之後，將要實施規定的等離子處理的未處理的晶圓W搬入到腔室11 內。根據本實施方式，能夠用與各層相對應的等離子體高效率地分解、去除多層肩 部堆積物60，該多層肩部堆積物60由不含有Si、金屬的以CF成分為為主要成分的下層 堆積物61、上層堆積物63以及以CF為為主要成分且含有Si和作為金屬的Al的中間層 堆積物62構成。在本實施方式中，將處理氣體從O2單一氣體向含有F的混合氣體切換的時刻以 及從含有F的混合氣體向O2單一氣體切換的時刻，通常通過事前使用了同樣的多層肩部 堆積物60的實驗等求得。另外，也可以在腔室內設置特定元素的檢測部件作為觸發器來 切換清潔中的檢測特定的元素或停止檢測特定的元素的操作。在本實施方式中，也和上述第1實施方式相同，能採取防止簇射頭30的黑矽化 的對策；以及在從清潔最初開始簇射頭30表面粗糙的情況下，在清潔剛開始時使表面平 滑化的對策。在上述的各實施方式中，實施等離子處理的基板不限於半導體器件用的晶圓， 也可以是包括 LCDCLiquid Crystal Display)的 FPD (Flat Panel Display)等用的各種基板、
光掩模、CD基板、印刷電路板等。此外，本發明的目的還通過以下的方式實現，S卩，將存儲有用於實現上述各實 施方式的功能的軟體的程序代碼的存儲介質供給到系統或裝置中，該系統或裝置的計算 機(或CPU、MPU等)讀取並執行收納在存儲介質中的程序代碼。在該情況下，通過由存儲介質讀取的程序代碼本身實現上述的各實施方式的功 能，該程序代碼和存儲有該程序代碼的存儲介質構成本發明。此外，作為用於供給程序代碼的存儲介質，例如能用FLOPPY(註冊商標)盤、 硬碟、光磁碟、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM> DVD-RW> DVD+RW等光碟、磁帶、非易失性的存儲卡、ROM等。還可以藉助網絡下載程序代 碼。此外，通過計算機執行所讀取的程序代碼，不僅能夠實現上述各實施方式的功 能，也包括基於該程序代碼的指令，在計算機上工作的OS(作業系統)等進行實際處理 的一部分或全部，通過該處理實現上述的各實施方式的功能的情況。還包括以下的情況，S卩，由存儲介質讀取的程序代碼被寫入插入計算機中的功 能擴展板、與計算機連接的功能擴展單元所具有的存儲器後，基於該程序代碼的指令， 該具有擴展功能的擴展板、擴展單元所具有的CPU等進行實際處理的一部分或全部，通 過該處理實現上述的各實施方式的功能。
權利要求
1.一種腔室內清潔方法，其是去除附著於臺狀的靜電吸盤的外周部的以CF為主要成 分且含有Si和金屬中至少一方的堆積物的腔室內清潔方法，該臺狀的靜電吸盤設於用於 對基板實施等離子處理的基板處理裝置的腔室內，用於載置上述基板，其特徵在於，使由氧氣和含氟氣體構成的混合氣體所生成的等離子體照射上述靜電吸盤的外周部 而去除上述堆積物。
2.根據權利要求1所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，朝向上述靜電吸盤的外周部供給上述混合氣體，使由上述混合氣體生成的等離子體 有選擇性 地只照射上述靜電吸盤的外周部。
3.根據權利要求2所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，將上述混合氣體向上述腔室內供給的供給壓力調整為1.33X10Pa(100mTOrr) 1.33 X IO2Pa(IOOOmTorr)。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，用掩蔽構件覆蓋上述靜電吸盤的除外周部之外的露出表面。
5.根據權利要求4所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，上述的掩蔽構件是由氧氣、氬氣和氦氣中的至少一方構成的掩蔽氣體，向上述靜電 吸盤的除了外周部之外的中心部噴射該掩蔽氣體。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，上述基板處理裝置中，在與上述靜電吸盤隔有空間地相對的上部具有由Si或SiC構 成的上部電極，對該上部電極施加-80V -100V的直流電壓，並且上述混合氣體中的氧 氣的混合比率為50%以上。
7.根據權利要求6所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，去除上述堆積物的清潔步驟的所需時間是10 180秒，僅在上述清潔步驟的剛開始 的10 20秒向上述上部電極施加的直流電壓為-150V -300V。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，上述金屬是Al。
9.根據權利要求1 8中任1項所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，上述堆積物是多層堆積物，根據上述堆積物的各層而改變用於生成上述等離子體的 處理氣體組成。
10.根據權利要求9所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，在上述堆積物是至少包括以CF為主要成分的第1堆積物以及以CF為主要成分且含 有Si和Al中至少一方的第2堆積物的多層堆積物的情況下，利用由氧氣生成的等離子體 去除上述第1堆積物，由上述混合氣體生成的等離子體去除上述第2堆積物。
11.根據權利要求1 10中任一項所述的腔室內清潔方法，其特徵在於，在從上述腔室搬出實施了上述等離子處理的處理後的上述基板之後，到將接下來要 進行處理的處理前的上述基板搬入上述腔室內之前，進行去除上述堆積物的清潔步驟。
全文摘要
本發明提供一種高效率地去除堆積在ESC的外周部的以CF為主要成分且含有Si和Al的肩部堆積物的腔室內清潔方法。朝向ESC(24)的外周部(24a)以壓力400～800mTorr供給由O2氣體和含F氣體構成的混合氣體，有選擇性地對ESC(24)的外周部(24a)照射由該混合氣體生成的等離子體，並且，對ESC(24)的除外周部(24a)之外的上部表面供給作為掩蔽氣體的O2單一氣體，防止ESC(24)的除外周部(24a)之外的上部表面暴露於F自由基中，一邊分解、去除附著在該外周部(24a)的肩部堆積物(50)。
文檔編號H01L21/00GK102013388SQ201010264380
公開日2011年4月13日 申請日期2010年8月20日 優先權日2009年9月3日
發明者三村高範, 岡城武敏, 巖田學, 平野太一, 本田昌伸, 花岡秀敏 申請人:東京毅力科創株式會社