專利名稱：基板處理容器的清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理容器的清洗方法，更涉及基于遠(yuǎn)程等離子體的成膜裝置的清洗方法。
背景技術(shù)：
在被處理的基板上進(jìn)行成膜的基板處理裝置中，比如在CVD(化學(xué)蒸氣淀積)裝置等當(dāng)中，將被處理基板載置在基板處理容器中進(jìn)行規(guī)定的成膜。在被處理基板上形成的薄膜，其例子有許多，但在上述基板處理容器內(nèi)，在其內(nèi)壁或者基板保持臺等該基板處理處理容器內(nèi)的部件上也附著基于成膜處理的薄膜并成為堆積物。當(dāng)上述基板處理裝置反復(fù)進(jìn)行成膜時，如此附著的上述堆積物使膜厚增大，很快就剝離了。剝離掉的該堆積物，漂浮在上述基板處理容器內(nèi)，在如上所述的成膜工序中，進(jìn)入在被處理基板上形成的薄膜中，發(fā)生使該薄膜質(zhì)量變差的問題。
因此，對涉及從基板處理容器中除去如上所述堆積物的方法，提案有清洗方法(參見比如特開平10-149989)。按照此專利，公開了為進(jìn)行清洗，在基板處理容器外設(shè)置用來生成氟自由基的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部，由2.45GHz的微波激勵NF3，生成氟自由基，通過將該氟自由基導(dǎo)入基板處理容器中，使上述堆積物氣化，排出到該基板處理容器外面的方法。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在特開平10-149989中公開的清洗方法中，由于為了清洗，而在反應(yīng)種主要是使用氟自由基(F*)，在比如基板處理容器的內(nèi)部有石英部件的情況下，就會有該氟自由基對該石英部件發(fā)生侵蝕的問題。特別是，在該基板處理容器的內(nèi)部使用AlN、Al2O3等陶瓷部件的情況下，與上述石英部件的情況相比，侵蝕的量比較小，但由于該氟自由基被大量地導(dǎo)入到該基板處理容器中，該陶瓷部件被該氟自由基侵蝕，形成比如鋁的化合物等，殘留在該基板處理容器內(nèi)，這樣的化合物混入在成膜工序中形成的薄膜中，擔(dān)心會有作為膜中的污染而使該薄膜的質(zhì)量降低的可能性。
因此，在本發(fā)明中，以提供一種解決上述問題，新穎有用的新型基板處理裝置的清洗方法作為總的目的。
本發(fā)明的具體課題是提供一種清洗方法，在清洗的反應(yīng)種中主要使用使氟自由基再結(jié)合形成的F2，由此降低了過去在主要使用氟自由基的清洗方法中見到的由氟自由基造成的基板處理容器內(nèi)部件的損壞。
由以下說明的方法解決了上述的目的和課題。
按照本發(fā)明的一個特征，用來清洗處理被處理基板的基板處理裝置的基板處理容器的清洗方法，由如下步驟構(gòu)成向在上述基板處理裝置中設(shè)置的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部中導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入工序；由上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部生成激發(fā)上述氣體的反應(yīng)種的反應(yīng)種生成工序；和在將上述反應(yīng)種從上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部供給上述處理容器的同時，使上述處理容器內(nèi)的壓力處于1333Pa以上狀態(tài)的反應(yīng)工序。
而上述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部的結(jié)構(gòu)也可以由高頻激勵上述氣體。
上述高頻的頻率可以取400kHz～3GHz。
上述氣體可以是包含氟的化合物的氣體。
上述氣體可以選自CF4、C2F6、C3F8、SF6、NF3等。
上述反應(yīng)種也可以含有氟自由基再結(jié)合生成的F2。
在上述反應(yīng)工序中，可以由上述反應(yīng)種除去在上述處理容器內(nèi)部的露出部分上堆積的堆積物。
上述堆積物可以包括金屬、金屬氮化物、金屬氧化物、硅和硅化合物中的任何一種。
上述堆積物可以選自W、WN、Ta、TaN、Ta2O5、Re、Rh、Ir、Ir2O3、Si、SiO2、SiN、Ti、TiN、Ru、RuO2。
上述露出部分也可以包括由石英構(gòu)成的部件。
上述露出部分也可以包括由Al2O3的燒結(jié)材料構(gòu)成的部件。
上述露出部分也可以包括由AlN的燒結(jié)材料構(gòu)成的部件。
作用按照本發(fā)明的一個方式，在進(jìn)行基板處理裝置的清洗時，將過去使用的以氟自由基(F*)作為主要反應(yīng)種的清洗進(jìn)行改變，進(jìn)行以使該氟自由基再結(jié)合得到的氟分子(F2)作為主要的反應(yīng)種的清洗。結(jié)果，降低了由氟自由基對基板處理容器內(nèi)部件，比如石英部件的損壞，使得能夠使用過去不能作為基板處理容器內(nèi)部件使用的石英部件。再有，能夠降低由于氟自由基對AlN、Al2O3等蝕刻而造成的對薄膜的污染，可以形成高質(zhì)量的薄膜。


圖1是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其一)。
圖2是表示遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生源的概略的圖。
圖3是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其二)。
圖4是表示按照本發(fā)明實施例的清洗速度的圖(其一)。
圖5是表示按照本發(fā)明實施例的清洗速度的圖(其二)。
圖6是表示按照本發(fā)明實施例的清洗速度的比的圖。
圖7是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其三)。
圖8是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其四)。
圖9是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其五)。
圖10是按照本發(fā)明實施例的可以實施清洗的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)圖(其六)。
圖11是按照本發(fā)明實施例能夠?qū)嵤┣逑吹慕M合裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面基于

本發(fā)明的實施例。
圖1是表示按照本發(fā)明的實施例能夠?qū)嵤┣逑吹幕逄幚硌b置600的結(jié)構(gòu)圖。
參照圖1，基板處理裝置600具有比如由鋁等制造的處理容器501。在處理容器501的側(cè)壁上裝有在放入和取出半導(dǎo)體基板101時打開和閉合的閘閥527。
半導(dǎo)體基板101放置在安裝在處理容器501內(nèi)的載置臺603上。載置臺603是由比如氮化鋁等鋁的化合物制造的，被從處理容器501的底部立起的圓筒狀的比如鋁制造的從間隔壁513的上部內(nèi)壁伸出的3根(在本圖中只顯示出兩根)支撐臂604支撐。
在處理容器501底部的載置臺603的正下方，在兼作為反射鏡的旋轉(zhuǎn)臺609上，安裝著作為加熱單元的多根加熱燈608。旋轉(zhuǎn)臺609通過旋轉(zhuǎn)軸由電極610帶動旋轉(zhuǎn)。
在圍繞著加熱燈608形成的加熱室607的上部，設(shè)有由比如石英等的熱線透過材料(吸熱材料)構(gòu)成的透過窗606，使加熱室607與處理容器501隔開。從加熱燈608輻射出的熱線，透過透過窗606照射到載置臺603的下面將其加熱。
在載置臺603的下方，相對于環(huán)狀的支撐部件506向上設(shè)有多根，比如3根L字形的升降銷505(在本圖中只顯示出兩根)。此支撐部件506由貫通處理容器501的底部設(shè)置的上推桿507帶動上下運動，使升降銷505穿過貫通載置臺603設(shè)置的升降銷孔508向上支撐半導(dǎo)體基板101。
上推桿507的下端經(jīng)過用來確保處理容器501內(nèi)氣密性的可伸縮波紋管509連接著圖中未顯示的致動器。
在載置臺603的邊緣部分，設(shè)有按照比如圓盤狀的半導(dǎo)體基板101的輪廓形狀的大致呈環(huán)狀的由比如氮化鋁等陶瓷材料制造的夾緊環(huán)部件511。此夾緊環(huán)部件511保持著半導(dǎo)體基板101的邊緣部分，將其固定在載置臺603側(cè)。
夾緊環(huán)部件511經(jīng)過連接棒512連接著支撐部件506，成為與升降銷505整體升降的結(jié)構(gòu)。升降銷505和連接棒512都是由作為陶瓷部件的Al2O3等制造的。
在載置臺603外周側(cè)的間隔壁513，在間隔壁513的內(nèi)側(cè)隔出一個非活性氣體清潔室515，由與圖中未顯示的非活性氣體供給單元相連的氣體噴嘴520供給的非活性氣體進(jìn)行清潔。由此防止在處理對象的基板的側(cè)面或背面、載置臺603的背面或者透過窗606等上附著不需要的膜。
間隔壁513的上端形成比如L字形的向水平方向折曲的折曲部分514。折曲部分514的上面，實質(zhì)上與載置臺603的上面在同一平面上，連接棒512穿過由載置臺603外周向外稍微離開的間隙。
在夾緊環(huán)部件511內(nèi)周側(cè)的下面，形成沿著圓周方向以大致相等的間隔配置的多個接觸突起516，其結(jié)構(gòu)使得在夾緊半導(dǎo)體基板101時能夠壓下，使接觸突起516的下端面與半導(dǎo)體基板101圓周邊緣的上面相接觸。
在非活性氣體清潔室515內(nèi)的非活性氣體，從在多個接觸突起516之間形成的第一氣體清潔用間隙517和在夾緊環(huán)部件511與折曲部分514之間形成的第二氣體清潔用間隙518向處理容器501內(nèi)流出。
在處理容器501的底部周邊邊緣處，設(shè)有與排氣通道526相連的多個排氣口525，排氣通道526經(jīng)過流導(dǎo)可變的閥門APC560連接著圖中未顯示的真空泵。處理容器501經(jīng)過排氣通道526排放氣體，而此時通過改變APC560的流導(dǎo)，能夠?qū)⑻幚砣萜?01內(nèi)調(diào)節(jié)到所需的壓力。
另外，在與載置臺603相對的處理容器501的頂部，設(shè)有將成膜原料氣體或清洗氣體等導(dǎo)入處理容器501中的作為供給單元的澆淋頭部528。澆淋頭部528具有由比如鋁等成形為圓形箱子狀的澆淋頭本體529，在澆淋頭本體529的上部設(shè)有氣體導(dǎo)入口530。在氣體導(dǎo)入口530上，經(jīng)過成膜氣體通道551，流量可控制地連接著比如W膜的成膜處理必需的WF6、SiH4、H2等氣體源。
在澆淋頭本體529的下部，在澆淋頭本體下側(cè)面內(nèi)的大致整體上配置多個氣體噴射孔531，其結(jié)構(gòu)使得將供給到澆淋頭本體529內(nèi)的氣體釋放到處理容器501內(nèi)的處理空間中，使氣體釋放到半導(dǎo)體基板101的整個表面上。根據(jù)需要在澆淋頭本體529內(nèi)配置具有多個氣體分散孔532的擴散板533，使得把氣體更均勻地供給到半導(dǎo)體基板101上。而在處理容器501側(cè)壁內(nèi)和澆淋頭部528的側(cè)壁內(nèi)設(shè)有作為各種溫度調(diào)節(jié)單元的筒式加熱器(cartridge heater)534和535，其結(jié)構(gòu)使得能夠?qū)⑴c成膜原料氣體相接觸的部分保持在規(guī)定的溫度。
使用此基板處理裝置600，按照以下的要領(lǐng)在半導(dǎo)體基板101上進(jìn)行比如W膜的成膜處理。
首先，打開閘閥527，由圖中未顯示的搬送臂將半導(dǎo)體基板101送進(jìn)處理容器501內(nèi)，通過預(yù)先將升降銷505提起，使半導(dǎo)體基板101被轉(zhuǎn)交給升降銷505側(cè)。
然后通過降下上推桿507使升降銷505下降，在將半導(dǎo)體基板101放置在載置臺603上的同時，通過降低上推桿507，由夾緊環(huán)部件511的自重壓住半導(dǎo)體基板101圓周邊緣而固定。載置臺603被加熱燈608加熱到規(guī)定的溫度，使半導(dǎo)體基板101迅速地升溫到并保持在規(guī)定的工藝溫度上。
然后從澆淋頭部導(dǎo)入作為成膜所必需的原料氣體的WF6、SiH4、H2，在放置在載置臺603上的半導(dǎo)體基板101上形成W膜。
在基板處理容器600中，當(dāng)在半導(dǎo)體基板101上形成W膜時，W膜也堆積在半導(dǎo)體基板101以外的部分上。比如，在夾緊環(huán)部件511上也會形成與半導(dǎo)體基板101上大致相同厚度的W膜。因此為了除去堆積在夾緊環(huán)部件511等處理容器501內(nèi)的W膜，就要進(jìn)行按照本發(fā)明的清洗。
使用安裝在與清洗氣體通道550相連的澆淋頭部528上的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100進(jìn)行按照本發(fā)明的清洗。
在此，在下面的圖2中顯示出遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100的結(jié)構(gòu)。
圖2表示在圖1的基板處理裝置600中使用的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100的結(jié)構(gòu)。
參照圖2，遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100，包括在內(nèi)部形成有氣體循環(huán)通道100a和與其相連的氣體入口100b和氣體出口100c的、一般是由鋁制造的塊體部件100A，在塊體部件100A的一部分上形成鐵氧體鐵芯100B。
在氣體循環(huán)通道101a和氣體入口100b、氣體出口100c的內(nèi)面上，涂有氟樹脂涂層100d，通過向在鐵氧體鐵芯100B上纏繞的線圈中供給頻率為比如400kHz的高頻功率，在氣體循環(huán)通道100a內(nèi)形成等離子體100C。
按照本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生方法，并不限于上述頻率的高頻功率，使用在400kHz～3GHz的高頻到微波范圍內(nèi)進(jìn)行等離子體激勵的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生源都是可以的。
將清洗氣體比如NF3從100b導(dǎo)入，伴隨著激發(fā)等離子體100C，在氣體循環(huán)通道100a中也會形成作為能夠主要有助于清洗的反應(yīng)種的氟自由基和氟離子。
氟離子在循環(huán)通道100a中循環(huán)時被消滅，使得在氣體出口100c處主要釋放出氟自由基F*。特別在如圖2的結(jié)構(gòu)中，由于在氣體出口100c上設(shè)有接地的離子過濾器100e，能夠除去以氟離子為代表的帶電粒子，只向處理容器501中供給氟自由基。在離子過濾器100e不接地的情況下，由于離子過濾器100e的結(jié)構(gòu)有散射板的作用，還是能夠充分地除去以氟離子為代表的帶電粒子。
如此，就會經(jīng)過澆淋頭部528向基板處理容器501中供給來自遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100的，以氟自由基為主的有助于清洗的反應(yīng)種。
下面說明在基板處理裝置600中，清洗在基板處理容器501內(nèi)堆積的堆積物的清洗方法。
在由基板處理容器600使半導(dǎo)體基板101上形成W膜的情況下，在比如一片半導(dǎo)體基板上形成大約100nm的W膜的情況下，當(dāng)對比如25片半導(dǎo)體基板反復(fù)形成W膜時，在夾緊環(huán)部件511上會堆積大約2.5um的W膜。因此，在本實施例中進(jìn)行如下所述的清洗，除去在基板處理容器中堆積的W膜。
首先，從清洗氣體導(dǎo)入部550向遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100中導(dǎo)入1000sccm的Ar和10sccm的NF3。該Ar和NF3，從遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部經(jīng)過澆淋頭部528被供給到處理容器501中。被供給的Ar和NF3，經(jīng)過排氣通道526從排氣口525被排出，而此時由APC560將處理容器501內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)到600Pa(4.5Torr)，在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部中激發(fā)起等離子體。
然后加大氣體流量，比如為3000sccm的Ar和210sccm的NF3，由APC560將處理容器501內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)為5.33kPa(40Torr)，這就開始了對處理容器501內(nèi)部堆積的W膜進(jìn)行蝕刻的清洗工序。
在本實施例的情況下，在進(jìn)行5分鐘的該清洗工序時，就能夠完全除去如上所述在比如處理容器501內(nèi)的夾緊環(huán)部件511上堆積的大約2.5um的W膜。
作為有助于清洗的該反應(yīng)種，在本發(fā)明的情況下主要是F2。這是由于由APC調(diào)節(jié)的處理容器501內(nèi)的壓力是5.33kPa(40Torr)，比過去的方法要高，在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100中生成的氟自由基互相沖突的頻度變高，氟自由基反復(fù)沖突使其大部分重新結(jié)合為F2。
結(jié)果，就變成，作為清洗的反應(yīng)種，F(xiàn)自由基再結(jié)合得到的F2占支配，主要有助于W膜的蝕刻。
過去，在大多使用氟自由基進(jìn)行清洗時，處理容器內(nèi)的部件，如果使用石英，被氟自由基蝕刻的速度非常高，所以很難使用。但是，在本實施例中，作為使用F2作為清洗的反應(yīng)種對作為清洗對象的W膜進(jìn)行蝕刻時，相對于作為清洗對象的W膜，能夠?qū)⒃撌⒌奈g刻速度抑制得低。
比如，透過窗606的周圍可以如上所述用氣體噴嘴520供給的非活性氣體進(jìn)行清潔，而在使用氟自由基的過去的清洗方法中，氟自由基難以從透過窗606的周圍完全排出，因此由石英構(gòu)成的透過窗606受到蝕刻的損害就不可避免。
在本實施例中，由于在如上所述的清洗反應(yīng)種中主要使用F2，降低了對石英部件的損害，使得能夠?qū)⒂墒⒉考?gòu)成的透過窗606設(shè)置在處理容器501的內(nèi)部。
在基板處理容器中設(shè)置比如用來觀察基板處理容器501的窗口時，就可以使用由石英制造的部件。由于在過去的清洗方法中難以使用石英部件，與必須使用藍(lán)寶石等高價部件的情況相比，這就具有降低成本的效果。
特別是在比如過去的清洗方法中，對在常壓下燒結(jié)的陶瓷部件之類的部件，即在本實施例的情況下的由燒結(jié)AlN制造的載置臺603、夾緊環(huán)部件511、由燒結(jié)Al2O3制造的升降銷505和連接棒512，與如上所述的石英相比較，受到氟自由基蝕刻的量比較小，而由氟自由基蝕刻，Al的化合物則停留在處理容器501的內(nèi)部成為粒子，這就會擔(dān)心在帶有污染物質(zhì)的處理容器501內(nèi)形成的薄膜的質(zhì)量會降低。
但是，在主要使用F2的本實施例的清洗當(dāng)中，如上所述的燒結(jié)AlN和Al2O3幾乎不受蝕刻，在進(jìn)行清洗之后的基板處理容器501內(nèi)也不會產(chǎn)生金屬的污染物質(zhì)。而陶瓷部件并不限于AlN和Al2O3，對于其他陶瓷材料也有同樣的效果。
在基板處理裝置中形成的膜，即按照本發(fā)明的清洗對象并不限于W膜，對于比如WN、Ta、TaN、Ta2O5、Re、Rh、Ir、Ir2O3、Si、SiO2、SiN、Ti、TiN、Ru、RuO2等的膜也能夠得到與本實施例同樣的效果。
基板處理裝置600也可以變更為如在下面圖3中所示的基板處理裝置600A的樣子。
圖3是作為圖1中所示的基板處理裝置600的變化實施例的基板處理裝置600A。在此圖中，前面說明過的部分被賦予同樣的符號，其說明予以省略。
參照圖3，在基板處理裝置600A中，在處理容器501的側(cè)面，設(shè)有與處理容器501相連通的清洗氣體導(dǎo)入通道552，在清洗氣體導(dǎo)入通道552上設(shè)置有遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100。
在本實施例的情況下，也與第一實施例的情況同樣，利用從與澆淋頭部528相連的圖中未顯示的成膜氣體供給源供給的WF6、H2、SiH4，由此就能夠在半導(dǎo)體基板101上進(jìn)行W膜的成膜。
由連接著清洗氣體導(dǎo)入通道552的圖中未顯示的氣體供給源供給的NF3和Ar，可進(jìn)行與第一實施例同樣的清洗。
在本實施例的情況下，也與第一實施例同樣，能夠降低由石英制造的透過窗606的損害。
能夠降低由于對AlN制造的夾緊環(huán)部件511和載置臺603或由Al2O3制造的升降銷505以及連接棒512的蝕刻造成的損害，從而降低在處理容器501內(nèi)的Al化合物的污染量。
下面，基于如下的圖4和圖5，說明作為第三實施例的由基板處理裝置600進(jìn)行清洗的清洗速度的測量結(jié)果。
在基板處理裝置600的載置臺603上裝有形成薄膜的晶片，由上述清洗工序得到薄膜，圖4和圖5是通過測量該薄膜被蝕刻后的厚度而測量得到的通過清洗該薄膜被蝕刻的速度的結(jié)果。
圖4是表示在晶片上形成的W膜，圖5是表示在晶片上形成的熱氧化膜(SiO2)被蝕刻的蝕刻速度的圖，以橫軸作為壓力，表示在基板處理容器501內(nèi)壓力變化的情況下蝕刻速度的變化情況。在此情況下NF3的流量是230sccm，Ar的流量是3000sccm。
如在上面第一實施例的說明中所述，作為由遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100供給的有助于清洗的反應(yīng)種的氟自由基，隨著壓力的增大其存在的比率減少，在1333Pa(10Torr)以上的壓力范圍內(nèi)，就變成主要以F2的形式存在。
參照圖4，W膜的蝕刻速度，即使壓力升高也幾乎不變。這表明隨著壓力升高有助于清洗的反應(yīng)種已經(jīng)從氟自由基變成F2，而與被氟自由基蝕刻的情況同樣，W膜也被F2蝕刻，清洗的速度并不依靠壓力來維持。
當(dāng)觀察如在圖5中所示的熱氧化膜的蝕刻速度與壓力的關(guān)系時，在壓力達(dá)到1333Pa(10Torr)以上的范圍內(nèi)，蝕刻速度急速下降。這是由于伴隨著如上所述的壓力升高，氟自由基發(fā)生再結(jié)合而生成F2，而F2對熱氧化膜的蝕刻速度比較低而顯示出的現(xiàn)象。
圖6是將圖4～圖5的結(jié)果用熱氧化膜的蝕刻速度與W膜的蝕刻速度之比表示的情況。
參照圖6可以看出，隨著基板處理容器501的壓力升高，熱氧化膜與W膜的蝕刻速度比降低。
在本實施例的清洗工序中，當(dāng)基板處理容器中的壓力升高到大約1333Pa(10Torr)以上時，SiO2的蝕刻速度降低，這樣就能夠使用設(shè)置在基板處理容器的由SiO2形成的石英部件。
下面，作為第四實施例，顯示研究在第一實施例的清洗工序之后在基板處理容器內(nèi)Al殘留物的情況。
表1

表1表示用ICP質(zhì)量分析法研究在第一實施例中的清洗工序(5min)實施20次以后，將Si晶片送入基板處理容器501的載置臺603上，在所搬送的晶片的表面和背面附著的Al造成的污染狀況的結(jié)果。此時的單位是atoms/cm2。
為了進(jìn)行比較，同時顯示出在實施清洗之前的研究結(jié)果和作為現(xiàn)有例的處理容器501的壓力在低壓667Pa(5Torr)時實施清洗以后的結(jié)果。
參照表1，清洗前晶片表面的Al是1.1×1011，晶片背面是1.5×1011，而由現(xiàn)有方法(667Pa，5Torr)清洗后的晶片表面是2.0×1013，晶片背面是7.0×1013，Al的量增加非常多?？梢哉J(rèn)為這是由于載置臺603或夾緊環(huán)部件511的AlN，在清洗時被氟自由基蝕刻，使鋁的化合物殘留在處理容器501內(nèi)的緣故。
而另外，在本發(fā)明的清洗方法(5.33kPa，40Torr)的情況下顯示出，晶片表面是1.1×1011，而晶片背面是1.6×1011，與實施清洗前的情況幾乎沒有變化。
這是由于，如在上面所述，在主要使用F2的本實施例的清洗當(dāng)中，由比如燒結(jié)AlN制造的載置臺603或夾緊環(huán)部件511以及由燒結(jié)Al2O3制造的升降銷505和連接棒512都幾乎沒有被蝕刻，即使在進(jìn)行清洗之后的基板處理容器501內(nèi)沒有產(chǎn)生金屬污染物質(zhì)。
下面，在以下的圖7～圖10中顯示出本發(fā)明的其他實施例。
下面，在后面的圖7～圖10中顯示出本發(fā)明的其他實施例。
在圖7中表示可以適用本發(fā)明清洗方法的基板處理裝置500的結(jié)構(gòu)。在此圖中，與前面說明相同的部分給予同樣的參照符號，說明予以省略。
參照圖7，在處理容器501內(nèi)的底部，設(shè)置由支柱502支撐的載置臺503，在其內(nèi)部埋設(shè)作為加熱單元的比如電阻加熱器504。載置臺503由比如氮化鋁等鋁化合物制造，在載置臺503上放置半導(dǎo)體晶片101。
在基板處理裝置500中，與在基板處理裝置600的情況不同，不使用透過窗606之類的石英部件。但是，在基板處理容器中設(shè)置比如用來觀察基板處理容器501的窗口時，有可能使用由石英制造的部件。由于在歷來的清洗方法中使用石英部件是很困難的，與必須使用比如藍(lán)寶石等昂貴的部件的情況相比，這就具有降低成本的效果。
特別是由比如燒結(jié)AlN制造的載置臺503、夾緊環(huán)部件511或由燒結(jié)Al2O3制造的升降銷505和連接棒512都沒受到蝕刻，在進(jìn)行清洗之后的基板處理容器501中具有抑制產(chǎn)生金屬污染物的效果。而陶瓷部件并不限于AlN和Al2O3，對于其他陶瓷材料也具有同樣的效果。
基板處理裝置500可以變更為如以下圖8中所示的基板處理裝置500A的樣子。
圖8是作為在圖7中所示的基板處理裝置500的變更實施例的基板處理裝置500A。在此圖中，前面說明過的部分給予同樣的參照符號，說明予以省略。
參照圖8，在基板處理裝置500A中，在處理容器501的側(cè)面設(shè)置與處理容器501相連通的清洗氣體導(dǎo)入通道552，在清洗氣體導(dǎo)入通道552中設(shè)置遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100。
本實施例的情況也與第一實施例的情況相同，由與澆淋頭部528相連接圖中未顯示的成膜氣體供給源供給的WF6、H2、SiH4等氣體，使得能夠在半導(dǎo)體基板101上進(jìn)行W膜的成膜。
而利用與清洗氣體導(dǎo)入通道552相連接的圖中未顯示的氣體供給源供給的NF3和Ar，能夠用與第一實施例的情況相同的方法進(jìn)行清洗。
本實施例的情況也是降低了由AlN制造的夾緊環(huán)部件511和載置臺503或由Al2O3制造的升降銷505和連接棒512的蝕刻造成的損傷，可降低處理容器501內(nèi)Al化合物的污染量。
下面圖9顯示作為第七實施例的基板處理裝置300的結(jié)構(gòu)。
參照圖9基板處理裝置300具有處理容器301，在處理容器301的底部，設(shè)有用來保持半導(dǎo)體基板101的由AlN制造的載置臺311，此載置臺311由多根載置臺支撐件314支撐，它們從略呈圓筒狀的載置臺311的中心均等地配置，在載置臺311的內(nèi)部，設(shè)有與電源315相連接的加熱器312。
在載置臺311上，裝有將半導(dǎo)體基板101保持在載置臺311中心的用燒結(jié)AlN制造的引導(dǎo)件313。
在處理容器301的上部，設(shè)有與氣體導(dǎo)入部303相連接的澆淋頭部302。在氣體導(dǎo)入部303的上部設(shè)有遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100，經(jīng)過清洗氣體導(dǎo)入通道307與清洗氣體供給源308相連接，而氣體導(dǎo)入部303上連接著成膜氣體導(dǎo)入通道306。
在成膜氣體導(dǎo)入通道306上，連接著原料A的氣體導(dǎo)入通道304和原料B的氣體導(dǎo)入通道305，它們分別連接著原料A的供給源309和原料B的供給源310。
在半導(dǎo)體基板101上進(jìn)行成膜時，由原料A供給源309和原料B供給源310供給到澆淋頭部302的原料A氣體和原料B氣體，在澆淋頭內(nèi)部的空間302a充分?jǐn)U散和混合以后，由氣體供給孔302b供給到在處理容器301內(nèi)形成的處理空間301a中，在半導(dǎo)體基板101上形成所需的薄膜。
而在清洗時，從清洗氣體供給源308向遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生源100供給的比如NF3或NF3與Ar等載氣，在遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100中由等離子體激勵生成清洗所必需的反應(yīng)種，從澆淋頭部302的氣體供給孔302b供給處理空間301a中。
處理空間301a由設(shè)置在處理容器301底部的排氣口323，經(jīng)過排氣通道316由圖中未顯示的真空泵排氣。此時，由設(shè)置在排氣通道316上的APC317能夠?qū)⑻幚砜臻g301a調(diào)節(jié)到所需的壓力。
在本實施例中，也是使用比如NF3和Ar，用與實施例1的情況同樣的方法，可以在基于本發(fā)明的1333Pa(10Torr)以上的壓力范圍內(nèi)，比如在53.3kPa(40Torr)下進(jìn)行處理容器301中的清洗。
在本實施例的情況下，由于處理容器301的排氣口323位于處理容器301的中心，導(dǎo)入處理空間301a的氣體均勻地以載置臺311為中心進(jìn)行排放，在進(jìn)行清洗時在特定的場所沒有殘留物殘留，能夠在處理容器301內(nèi)進(jìn)行均勻的清洗。
在此情況下，通過本發(fā)明的清洗方法，能夠降低對基板處理裝置的處理容器內(nèi)的比如石英、AlN、Al2O3等部件的損害。
下面在圖10顯示作為第八實施例的基板處理裝置300A的結(jié)構(gòu)圖。在此圖中，前面說明過的部分給予同樣的參照符號，其說明予以省略。
參照圖10，在處理容器301的上部，設(shè)置具有氣體導(dǎo)入部A319和氣體導(dǎo)入部B320的澆淋頭部318。在氣體導(dǎo)入部A319上，設(shè)置連接著清洗氣體供給源308的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部100。
氣體導(dǎo)入部A319經(jīng)過原料A氣體供給通道321連接著原料A供給源309，氣體導(dǎo)入部B320經(jīng)過原料B氣體供給通道322連接著原料B供給源310。
從原料A供給源供給的原料A氣體，在形成于澆淋頭部318的內(nèi)部的原料A氣體擴散室318e充分?jǐn)U散以后，經(jīng)過原料A氣體輸送通道318f，從原料A擴散室318e由與處理空間301a相連通的多個氣體供給孔318g，大致均勻地供給處理空間301a。
從原料B供給源310供給的原料B氣體，從在澆淋頭部318內(nèi)部形成的原料B氣體導(dǎo)入通道318a經(jīng)過原料B氣體輸送通道318b，在原料B氣體擴散室318c充分?jǐn)U散以后，從原料B氣體擴散室318c經(jīng)過與處理空間301a連通的多個氣體供給孔318d供給處理空間301a。
如上所述，在本實施例的基板處理裝置300A中，用來成膜的原料A和原料B不是在澆淋頭部318的內(nèi)部混合，而是在處理空間301a中混合，可進(jìn)行所謂的后混合方式的氣體導(dǎo)入，通過進(jìn)行使用了原料A氣體和原料B氣體的所謂后混合的方式的氣體混合，可進(jìn)行所需的成膜處理。
在本實施例中，可以使用比如NF3和Ar，以和實施例1的情況同樣的方法，在基于本發(fā)明的1333Pa(10Torr)以上的壓力范圍內(nèi)，比如在53.3kPa(40Torr)下進(jìn)行處理容器301內(nèi)的清洗。
在此情況下，也是可以通過本發(fā)明的清洗方法，降低在基板處理裝置的處理容器內(nèi)的比如石英、AlN、Al2O3等部件的損壞。
如上所述的基板處理裝置600、600A、500、500A、300和300A都適用于如圖11所示的能夠連續(xù)處理的組合裝置700。
如圖11所示的組合裝置700，在其中心具有由比如鋁制造的八角形容器狀的能夠輸送例如半導(dǎo)體基板101的共用輸送室701，在其周圍，分別經(jīng)過可以打開或關(guān)閉的閘閥G1～G8，連接著第一和第二盒容器室702、703、水分去除處理室704、第一～第四基板處理室705～708和冷卻處理室709。
水分去除處理室704，如果有必要的話，是加熱半導(dǎo)體基板以除去其表面上附著的水分等的處理室。冷卻處理室，如果有必要的話，是將半導(dǎo)體基板冷卻到能夠處理的溫度的處理室。
在第一和第二盒容器室702和703，可存放能夠容納比如25片基板的盒容器711。在盒容器室702、703中，設(shè)有分別能夠開閉送入或取出的閘門GD1、GD2，設(shè)有圖中未顯示的能夠升降的盒容器臺。盒容器室702、703能夠供給非活性氣體，比如氮氣，也能夠抽成真空。
在共用輸送室701中，配置決定送入內(nèi)部的基板的位置的轉(zhuǎn)動位置決定機構(gòu)721和在保持該基板的狀態(tài)下由能夠屈伸和旋轉(zhuǎn)的多關(guān)節(jié)搖臂機構(gòu)構(gòu)成的輸送臂722，通過其屈伸和旋轉(zhuǎn)能夠在各個處理室之間送入和取出該基板?？梢韵蚬灿幂斔褪?01供給非活性氣體，比如氮氣，也可以將其抽真空。
在各處理室的周圍設(shè)有氣密性盒容器730，將每一個處理室包圍起來，使處理氣體不致泄漏到周圍，在這些氣密性盒容器730上設(shè)有排氣管道(圖中未顯示)，給該氣密性盒容器730的內(nèi)部排氣。
在第一～第四處理室中，比如在第三處理室707中，適合使用基板處理裝置600、600A、500、500A、300和300A中的任一個。在此情況下，根據(jù)需要，在第一處理室705、第二處理室706和第四處理室708中，進(jìn)行在第三處理室要進(jìn)行的成膜處理的前處理或后處理。然而，處理的工序并不限于上述內(nèi)容，根據(jù)在第一～第四基板處理室中的任何一個的需要可以變更基板處理裝置600、600A、500、500A、300和300A的適用，且可任意變更進(jìn)行前處理、后處理的組合。
下面說明按照組合裝置700進(jìn)行處理的運行實例。
首先，當(dāng)由外部將未處理的半導(dǎo)體基板101以收容在盒容器711內(nèi)的狀態(tài)，經(jīng)過閘門GD1送入比如第一盒容器室702內(nèi)時，將第一盒容器室702密閉并抽真空。然后，打開閘閥G1，使預(yù)先抽真空的共用輸送室701內(nèi)的輸送臂722伸開取出一片未處理的半導(dǎo)體基板101，通過旋轉(zhuǎn)位置決定機構(gòu)721，對半導(dǎo)體基板101進(jìn)行位置確定。決定了位置以后的半導(dǎo)體基板101，再次使用輸送臂722經(jīng)過處于開放狀態(tài)的閘閥G3被送入水分去除處理室704中，在此通過加熱半導(dǎo)體基板101，使附著在半導(dǎo)體基板101表面上的水分氣化而將其除去。此水分除去處理要根據(jù)需要進(jìn)行，在不需要的情況下就不進(jìn)行本工序而直接轉(zhuǎn)移到下一步工序中。
然后，將半導(dǎo)體基板101經(jīng)過閘閥G6送入第三基板處理室707中，在第三基板處理室707中進(jìn)行所需的成膜處理。如上所述，在第三處理室707中，可以適用基板處理裝置600、600A、500、500A、300和300A中的任何一個，在第三處理室中進(jìn)行所需的成膜處理。
然后，使閘閥G6處于開放狀態(tài)，使用輸送臂722取出半導(dǎo)體基板101，經(jīng)過處于開放狀態(tài)的閘閥G8將其送入冷卻處理室709內(nèi)，在此將其冷卻到規(guī)定的處理溫度，經(jīng)過冷卻處理的半導(dǎo)體基板101，經(jīng)過閘閥G2裝入第二盒容器室703內(nèi)的盒容器711中。
如上所述，根據(jù)需要可以在第一處理室705、第二處理室706和第四處理室708中的任何一個里進(jìn)行在第三處理室707中的成膜處理的前處理。同樣，也可以在第一處理室705、第二處理室706和第四處理室708中的任何一個里進(jìn)行在第三處理室707中的成膜處理的后處理。
如此就可以通過本組合裝置700依次連續(xù)地對未處理的半導(dǎo)體基板進(jìn)行處理。
在第三處理室707中，對于按照本發(fā)明進(jìn)行清洗的方法，有時在比如在第三處理室707進(jìn)行25次成膜處理結(jié)束以后，即在處理25片半導(dǎo)體基板結(jié)束以后，實施按照本發(fā)明的清洗的方法。
而且，在比如在第三處理室707中進(jìn)行一次成膜處理，即對一片半導(dǎo)體基板進(jìn)行處理時，就進(jìn)行按照本發(fā)明的清洗也是可以的，特別是在比如第三處理室707中進(jìn)行成膜處理時，可以根據(jù)成膜的厚度、條件等自由地確定在進(jìn)行清洗之前的成膜處理的片數(shù)。
如在如上所述任何一種情況下，通過本發(fā)明的清洗方法，都能夠降低在基板處理裝置的處理容器內(nèi)的比如石英、AlN、Al2O3等部件的損害。
上面說明了本發(fā)明優(yōu)選的實施例，但本發(fā)明并不限定在如上所述的特定實施例中，只要在權(quán)利要求的范圍所規(guī)定的精神之內(nèi)，可以進(jìn)行各式各樣的變化和變更。
比如，作為按照本發(fā)明清洗對象的膜，不僅是如上所述的W膜，對于其他金屬、金屬氮化物、金屬氧化物、硅和硅化合物，都具有與在本實施例中所述情況同樣的效果，具體說，對WN、Ta、TaN、Ta2O5、Re、Rh、Ir、Ir2O3、Si、SiO2、SiN、Ti、TiN、Ru、RuO2等的清洗都是適用的，能夠得到與在上述實施例中顯示的情況同樣的效果。
為了產(chǎn)生有助于清洗的氟自由基而激勵等離子體的方法，并不限于在本實施例中所述的方法，使用高頻功率的頻率在400kHz～3GHz的情況下，能夠得到與在本實施例中所述的情況同樣的效果。清洗時部件的溫度在30～600℃的范圍內(nèi)就能夠清洗。更優(yōu)選希望在100～450℃的范圍內(nèi)進(jìn)行清洗。當(dāng)部件溫度低于30℃時，清洗對象膜的蝕刻速度明顯降低，而當(dāng)部件溫度超過600℃時，對部件的損害變得顯著，因此不優(yōu)選的。
按照本發(fā)明，在基板處理裝置的清洗過程中，通過將歷來使用的氟自由基(F*)進(jìn)行清洗改變?yōu)槭褂迷摲杂苫俳Y(jié)合得到的氟分子(F2)進(jìn)行清洗。結(jié)果降低了氟自由基對基板處理容器內(nèi)的部件比如石英的損害，能夠使用在過去用氟自由基清洗時不能使用的石英部件。另外，能夠降低由于AlN、Al2O3等被氟自由基蝕刻所造成的對薄膜的污染。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，按照本發(fā)明的清洗方法，能夠用于對比如半導(dǎo)體基板等被處理基板上進(jìn)行成膜的基板處理裝置中，適于除去伴隨著成膜處理而在基板處理裝置內(nèi)形成的堆積物。
權(quán)利要求
1.一種基板處理容器的清洗方法，該方法用來清洗處理被處理基板用的基板處理裝置的基板處理容器，該方法包括向設(shè)置在所述基板處理裝置中的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部中導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入工序；由所述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部激勵所述氣體生成反應(yīng)種的反應(yīng)種生成工序；和從所述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部向所述處理容器中供給所述反應(yīng)種，并使所述處理容器內(nèi)的壓力達(dá)到1333Pa以上狀態(tài)的反應(yīng)工序。
2.如權(quán)利要求1中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部以高頻激勵所述氣體。
3.如權(quán)利要求2中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述高頻的頻率為400kHz～3GHz。
4.如權(quán)利要求1中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述氣體是含有氟化合物的氣體。
5.如權(quán)利要求4中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述氣體選自CF4、C2F6、C3F8、SF6和NF3。
6.如權(quán)利要求4中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述反應(yīng)種含有氟自由基再結(jié)合生成的F2。
7.如權(quán)利要求1中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述氣體是含有Ar氣的氣體。
8.如權(quán)利要求1中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，在所述反應(yīng)工序中，由所述反應(yīng)種除去堆積在所述處理容器內(nèi)部的露出部分上的堆積物。
9.如權(quán)利要求8中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述堆積物含有金屬、金屬氮化物、金屬氧化物、硅和硅化合物中的任一個。
10.如權(quán)利要求9中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述堆積物選自W、WN、Ta、TaN、Ta2O5、Re、Rh、Ir、Ir2O3、Si、SiO2、SiN、Ti、TiN、Ru、RuO2。
11.如權(quán)利要求8中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述露出部分包括由石英構(gòu)成的部件。
12.如權(quán)利要求8中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述露出部分包括由Al2O3燒結(jié)材料構(gòu)成的部件。
13.如權(quán)利要求8中所述的基板處理容器的清洗方法，其特征在于，所述露出部分包括由AlN燒結(jié)材料構(gòu)成的部件。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種降低基板處理容器內(nèi)部件損害的基板處理裝置的清洗方法。按照本發(fā)明的用來清洗處理被處理基板的基板處理裝置中的基板處理容器的方法由下面的工序組成向設(shè)置在所述基板處理裝置中的遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部中導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入工序；由所述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部激勵氣體生成反應(yīng)種的反應(yīng)種生成工序；在從所述遠(yuǎn)程等離子體發(fā)生部向處理容器中供給反應(yīng)種，并使所述處理容器內(nèi)的壓力達(dá)到1333Pa以上狀態(tài)的反應(yīng)工序。
文檔編號C23C16/44GK1717791SQ200380104440
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者山﨑英亮, 中村和仁, 松澤興明, 松田司, 河野有美子 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社