JP2006524914A - プラズマ処理システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理システム及び方法
【解決手段】プラズマ処理システムは、プラズマ処理領域を含むチャンバと、前記チャンバ内の前記処理領域に基板を支持するように構成されかつ配置されたチャックとを含む。前記プラズマ処理システムは、さらに、前記チャンバと連通し、かつその中にパージガスを流すことにより、パーティクルの前記チャンバからの除去を容易にするように構成された少なくとも１つのガス注入路を含む。一実施形態においては、前記プラズマ処理システムは、電極に、ＤＣまたはＲＦ電力によってバイアスがかけられたときに、静電力により、前記チャンバ内のパーティクルを引き付けるまたははね返すように構成された電極を含むことができる。

Description

この出願は、２００３年３月３１日に出願された米国特許仮出願第６０／４５８，４３２号に基づいており、かつ前記出願から利益を得るものであり、その内容全体は参照してここに組み込まれる。

本発明は、プラズマ処理に関し、より具体的には、プラズマ処理の間、プラズマ処理システムからパーティクルを除去することに関する。

一般的に、プラズマは、活性種の集まりであり、そのうちの一部はガス状であり、またそのうちの一部は帯電している。プラズマは、多種多様なアプリケーション用の特定の処理システムに有用である。例えば、プラズマ処理システムは、材料処理に、半導体、集積回路、ディスプレイ及び他の電子機器の製造及び処理に、例えば半導体ウェハ等の基板のエッチング及び成膜に対して、かなり有用である。

ほとんどのプラズマ処理システムにおいては、例えば、べローズ、バルブあるいは壁付着物からはげ落ちる固体パーティクルが、プラズマ中に存在する可能性がある。ウェハ処理中、粒径が、サブミクロンサイズから数ｍｍ以上のサイズのそのようなパーティクルは、デバイスが形成されるウェハ表面に付着し、それによって、デバイスにダメージが生じ、歩留まりが低下する可能性がある。多くのプロセスパラメータが、そのようなパーティクルの生成に影響を及ぼす。例えば、ＲＦ及びＤＣバイアスは、ウェハ近くのパーティクルを「浮かす（ｆｌｏａｔ）」ことができ、またプラズマの化学作用は、はげ落ちる可能性のある壁付着物を生成するある程度の傾向を有し得る。

本発明の１つの態様は、プラズマ処理領域を含むチャンバと、前記チャンバ内の前記処理領域内に基板を支持するように構成され、かつ配置されたチャックとを具備するプラズマ処理システムを提供することである。

前記プラズマ処理システムは、さらに、プラズマ発生器と、前記チャンバと連通している少なくとも１つのガス注入路とを備える。前記プラズマ発生器は、プラズマ処理の間に、前記プラズマ処理領域内にプラズマを生成するように構成されており、また、前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの中にパージガスを流すことにより、前記チャンバからのパーティクルの除去を容易にするように構成されている。

本発明の他の態様は、プラズマ処理領域を含むチャンバと、前記チャンバ内の前記処理領域内に基板を支持するように構成され、かつ配置されたチャックとを備える、プラズマ処理システムを提供することである。前記プラズマ処理システムは、さらに、プラズマ発生器と、電極と、前記チャンバと連通している少なくとも１つのガス注入路とを備える。前記プラズマ発生器は、前記プラズマ処理領域内において、プラズマ処理の間にプラズマを生成するように構成されている。前記電極は、ＤＣまたはＲＦ電力によって前記電極にバイアスがかけられた場合に、静電力によって前記チャンバ内のパーティクルを引きつけるようにまたははね返すように構成されており、また、前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの中にパージガスを流すことにより、前記チャンバからのパーティクルの除去を容易にするように構成されている。

本発明のまた別の態様は、プラズマ処理の間に、プラズマを生成することができるプラズマ処理領域を含むチャンバを有するプラズマ処理システム内で、基板を処理する方法を提供することである。前記方法は、前記チャンバと連通する少なくとも１つのガス注入路を介してパージガスを供給することにより、前記チャンバ内のパーティクルを除去することを含む。

本明細書の一部に組み込まれ、かつ前記明細書の一部を構成する、本発明の実施形態に関する添付図面は、上述の全般的な説明、及び以下に示す実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役に立つものである。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の原理によるプラズマ処理システムの一実施形態を示す。符号１２で示す前記プラズマ処理システムは、図１Ａ及び図１Ｂに概略的に示されている。プラズマ処理システム１２は、プラズマ１８を生成することができるプラズマ処理領域１６を画定し、符号１４で示すプラズマ処理チャンバを備える。チャックまたは電極２２は、前記チャンバ１４内に配置することができ、かつ処理領域１６内において、チャンバ１４内で基板２０を支持するように構成されかつ配置されている。基板２０は、半導体ウェハ、集積回路、被覆されるポリマー材からなるシート、イオン注入により表面硬化される金属、あるいは、例えば、エッチングまたは成膜される他の材料物質とすることができる。

図示してはいないが、例えば、チャンバ１４に組み合わされた冷却供給流路を介して、冷却剤をチャック２２に供給することができる。各冷却供給流路は、冷却供給源に結合することができる。例えば、前記冷却供給流路は、前記冷却供給源に、個別に接続することができる。別法として、冷却供給流路は、全ての冷却供給流路をあるパターンで接続する相互接続流路からなるネットワークによって相互接続することができる。

概して、プラズマを生成するようにイオン化可能などのようなガスでもあり得るプラズマ生成ガスは、例えば、ガス注入口２６を介してチャンバ１４内に導入されてプラズマになる。前記プラズマ生成ガスは、当業者が理解しているように、所望の用途に従って選択することができ、例えば、窒素、キセノン、アルゴン、フルオロカーボン化学に対して四フッ化炭素（ＣＦ_４）または八フッ化シクロブタン（Ｃ_４Ｆ_８）、塩素（Ｃｌ_２）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ_２）、あるいは、他のガスとすることができる。

ガス注入口２６は、チャンバ１４に結合されており、プラズマ処理ガスをプラズマ処理領域１６内に導入するように構成されている。様々なガス注入口またはインジェクタ、および種々のガス注入動作を、プラズマ処理チャンバ１４にプラズマ処理ガスを導入するのに用いることができ、前記チャンバは、密封することができ、またアルミニウムまたは他の適当な材質で形成することができる。プラズマ処理ガスは、ほとんどの場合、基板近くにまたは基板と反対側に配置されたガスインジェクタまたは注入口から導入される。例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ガス注入口２６を介して供給されるガスは、容量結合型プラズマ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＣＣＰ）源内の基板と対向する注入電極（上部電極２８）を介して注入することができる。ガス注入口２６を介して供給されるガスは、例えば、ガスフロー制御装置（図示せず）によって制御することができる。

別法として、図示しない実施形態においては、電磁結合型プラズマ（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＴＣＰ）源内の基板と対向する誘電体窓を介して、ガスを注入することができる。図２から図６は、例えば、誘導結合型プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）源内のガス注入プレートを介して、ガスを注入することができるプラズマ処理システム１２の実施形態を示し、それらを以下に詳細に説明する。その他のガスインジェクタ構成が当業者に知られており、プラズマ処理チャンバ１４と、例えば、ヘリコン（Ｈｅｌｉｃｏｎ）及び電子サイクロトロン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＥＣＲ）源等の他のプラズマ源と同様に、共に用いることができる。

プラズマ処理チャンバ１４は、ポンピング装置３３が取り付けられた排出口２９を備えることができる。（図１Ａの前記ポンピング装置に組み合わされたバルブ３５として示す）ポンピング装置３３内のスロットル制御バルブは、プラズマ処理チャンバ１４内のガス圧力制御を実行することができる。ポンピング装置３３は、ウェハ２０の近傍からパーティクルを除去するように機能する。ゲートバルブ３５及び真空ポンプ３７（図１Ａ）は、ポンピング装置３３の構成要素であるが、簡略化のため、ポンピング装置３３のみを、図２、図３、図４及び図６に示してある。

上部電極２８及び下部電極（チャック）２２の形として、プラズマ発生器は、プラズマ処理ガスをイオン化することによって、プラズマ処理領域１６内にプラズマ１８を生成するように、チャンバ１４に結合することができる。前記プラズマ処理ガスは、例えば、上部電極２８に結合された電源３０を用いて、ＲＦおよび／またはＤＣ電力を前記ガスに供給することによってイオン化することができる。ある用途においては、前記プラズマ発生器は、例えば、ＲＦ電力を供給することが可能なアンテナまたはＲＦコイルを含んでもよい。例えば、電源３０によってプラズマに供給される電力は、チャンバ１４内に導入されるプラズマ生成ガス中で放電を引き起こすことができ、それによって、プラズマ１８等のプラズマを生成することができる。

上部電極２８は、その中に形成された１つ以上のガス注入路３２Ａ（図１Ａ）または３２Ｂ（図１Ｂ）を有することができる。注入路３２Ａ、３２Ｂは、処理領域１６に連通させることができ、かつガスインジェクタ２６から離れた、パージガス（図示せず）、例えば不活性ガスの供給源からパージガスを供給することができる。ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオン、キセノン及び他のガスまたは希ガス等の不活性ガスは、この目的のために使用することができる。ガス注入路３２Ａ、３２Ｂは、いずれかの方向または角度で、チャンバ１４の処理領域１６内に入るように、上部電極２８内に形成することができる。図１Ａにおいて、ガス注入路３２Ａは、チャンバ１４の内部チャンバ壁３１に対して外側径方向に、パージガスの流れを注入するように構成されている。ガス注入路３２Ａは、内部チャンバ壁３１と直角に、かつ基板２０によって画定される面と平行にすることができる。注入路３２Ａは、パージガスの動きが、パージガスを、前記内部チャンバの概して周囲に流すことができるようにする遠心成分を有するように、あるいは、図１Ｃに示すように配置することができ、それにより、パーティクルが前記チャンバ壁にぶつかって流れ続け、かつ基板２０から離れる。図１Ｃに示すように、注入路３２Ａは、例えば、直角ではない角度で内部チャンバ壁３１を横切らせることができ、かつ基板２０によって画定される面と平行にすることができる。

ガス注入路３２Ｂは、注入されたパージガスが、上方または下方の動きの成分（下方の動き成分を示す図１Ｂ参照）を有し、かつ可能な限り渦巻形の成分（図１Ｄ参照）も有するように、内部チャンバ壁３１に対して直角ではない角度で上部電極２８内に形成することができる。図１Ｂにおいては、ガス注入路３２Ｂは、基板２０によって画定される面に対して直角にすることができ、図１Ｄにおいては、ガス注入路３２Ｂは、基板２０によって画定される面と平行にすることができる。これらの注入角度は、パーティクルを前記ウェハから離しておく前記チャンバ内でのフローパターンを生成することにより、ウェハ２０からパーティクルを離しておくことを助ける。例えば、上記渦巻形の成分は、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、前記基板によって画定される面内に、注入路３２Ａ、３２Ｂをある角度で向けることにより生成することができる。注入路３２Ａ、３２Ｂは、電極２８の半径に関する水平面に対してある角度で向けるように表すこともできる。別法として、注入路３２Ａ、３２Ｂは、内部チャンバ壁３１に対して直角にすることができ、例えば、内部チャンバ壁３１に対して垂直ではない角度で向けることができる。

絶縁リング３４は、上部電極２８と、チャンバ１４に結合されたＤＣまたはＲＦバイアス電極３６とを実質的に囲むことができる。例えば、電極３６は、絶縁リング３４の外面に埋め込むことができる。

ＤＣまたはＲＦバイアス電極３６は、適当な電源３８によって起動することができる。電極３６のパルシングは、ウェハ２０の近傍からのパーティクルを、電極３６の近傍に引き付けさせることができる。そこで、パージガスを、注入路３２Ａ、３２Ｂを介して断続的または継続的に処理領域１６に流して、パーティクルの流れをポンピング装置３３に送ることができる。このようにして、パーティクルは、チャンバ１４及び処理領域１６から除去される。

また、ガス注入路３２Ａ、３２Ｂを介してパージガスを供給するのに加えて、パーティクルを引き付けるのに用いられるのとは異なる反対極性で（例えば、ＤＣバイアスの場合）電極３６をパルシングして、パーティクルを吹き飛ばすこと、例えば、ウェハ近傍からのパーティクルの除去をアシストすることも可能である。前記反対極性は、パーティクルの電極３６への引き付けを終わらせ、ガス注入路３２Ａ、３２Ｂを介して供給されるパージガスを用いたパーティクル除去を容易にする。

様々なリード（図示せず）、例えば、電圧プローブまたは他のセンサを、プラズマ処理システム１２に結合することができる。

プラズマ処理システム１２への入力を伝え、かつ活性化させるのに十分な制御電圧を生成することが可能で、かつプラズマ処理システム１２からの出力をモニタリングすることが可能なコントローラ（図示せず）を、プラズマ処理システム１４に組み合わせることができる。例えば、前記コントローラは、上部電極２８のＲＦ電源３０及びガス注入口２６（または、前記注入口と流体的に連通する流量制御装置）に結合することができ、かつ前記電源及び前記制御装置と情報を交換することができる。さらに、前記コントローラは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、それぞれ、ポンピング装置３３及び電極３６の電源３８と連通させることができる。記憶装置に格納することができるプログラムを、格納されたプロセスレシピに従って、プラズマ処理システム１２の上述した構成要素を制御するのに用いることができる。別法として、各コントローラが、例えば、プラズマ処理システム１２の異なる構成要素を制御するように構成されている多数のコントローラを設けることができる。前記コントローラの１つの実例は、カリフォルニア州グレンデールのＭｉｃｒｏ／ＳＹＳ社の組込み可能なＰＣコンピュータ型ＰＣ／１０４である。

図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示すプラズマ処理システム１２と実質的に同様の構造及び動作からなるプラズマ処理システム１１２を示す。プラズマリアクタまたは発生器１７が、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）源、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）源、電磁結合型プラズマ（ＴＣＰ）源、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源、ヘリコンプラズマ源または同様のシステムのうちのいずれかであってもよい「一般的な（ｇｅｎｅｒｉｃ）」プラズマリアクタを表わす。プラズマ処理システム１１２は、処理領域１６と連通するように、チャンバ１４の壁を貫通して形成されているガス注入路１３２を備える。ガス注入路１３２は、図２のチャンバ１４の上壁に形成されているが、ガス注入路１３２は、前記チャンバまたはリアクタのいずれかの壁に、例えば、図１Ａ及び図１Ｂの壁３１に形成することができ、その結果、パージガスを、異なる方向または角度で、処理領域１６に供給することができる。また、図２は、プラズマシステム１１２の側壁に取付けられた電極３６を示す。異なるタイプのプラズマシステムまたはリアクタ、例えば、ＣＣＰ、ＴＣＰ、ヘリコンまたはＥＣＲ型のシステムまたはリアクタにおいては、電極３６は、そのようなタイプのシステムまたはリアクタのチャンバのいずれかの適当な壁に取付けることができる。

電極３６は、バイアスをかけて、ウェハ２０の近傍からのパーティクルを、チャンバ１４の外周部において、電極３６の近傍に引き付けさせることができる。そこで、パージガスを、注入路１３２を介して処理領域１６に流し、パーティクルの流れをポンピング装置３３に送ることができる。このようにして、パーティクルは、チャンバ１４及び処理領域１６から除去される。

プラズマ処理システム１２と同様に、プラズマ処理システム１１２は、ガス注入路３２を介してパージガスを供給するのに加えて、パーティクルを引き付けるのに用いられるのとは異なる反対極性で（例えば、ＤＣバイアスの場合）電極３６をパルシングして、チャンバ１４からパーティクルを除去することができる。

プラズマ処理システム１２、１１２は、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去するように、パージガスと共に、ＤＣバイアスまたはＲＦバイアスを用いることが示される。図３に示されているプラズマ処理システム２１２は、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去するようにパージガスのみを用いることが示される。プラズマ処理システム１２、１１２の部材と、構造及び動作が実質的に等しいプラズマ処理システム２１２における同様の部材には、同じ参照数字を付けている。

プラズマ処理システム２１２は、チャック２２、または、その上に前記チャックが位置するチャック台構造のいずれかに形成されているガス注入路２３２を含む。ガス注入路２３２は、ウェハ２０から上方及び外側に、パージガスの流れを噴射するように構成されている。図３に示す実施形態においては、前記パージガスは、ガス注入路２３２を介して同時に供給することにより、前記ウェハ、特に前記ウェハの縁部からパーティクルを除去することができる。ガス注入路２３２は、上述したプラズマ処理システムまたはリアクタのいずれかに形成することができる。別法として、パージガスは、ガス注入路２３２を介して継続的に供給することができ、または、ガス注入路２３２を介して、異なる時間に供給することができる。

図４及び図５は、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去するようにパージガスのみを用いることが、また、示されているプラズマ処理システム３１２を示す。システム１２、１１２及び２１２の部材と、構造及び動作が実質的に等しいプラズマ処理システム３１２における同様の部材には、同じ参照数字を付けている。

プラズマ処理システム３１２は、チャンバ１４の周囲に配置されているガス注入路３３２（図５）を備えるパーティクル除去システムを含む。ガス注入路３３２は、パージガスの流れが、ウェハ２０を越えた上方に向けられるように、チャンバ１４の側壁に形成することができる。ガス注入路３３２は、セットまたはゾーンで作動することができ、その結果、１つのみのセットまたはゾーンが、一度にパルシングされる。例えば、図５において、各セットまたはゾーンは、４つまたは５つの注入路３３２を含むことができる。換言すれば、１つのセットまたはゾーンは、チャンバ１４の周囲の約４分の１に及ぶが、異なる数のゾーン及びゾーンごとの注入路を用いてもよい。

１つのセットまたはゾーンの活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）は、ガスフロー及びパーティクルが、ウェハの中心近くに流れなくなることを避けることを可能にする。従って、パーティクルを、ウェハ２０から吹き飛ばし、前記ウェハを横切ってウェハ２０の他の側へ吹き飛ばして、ポンピング装置３３を介して除去することができる。多数のセットまたはゾーンのガス注入路３３２を、例えば順次作動させることができ、その結果、各ガス注入路３３２が、少なくとも一度使用される。

図６は、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去するようにパージガスのみを用いることが示されているプラズマ処理システム４１２を示す。システム１２、１１２、２１２及び３１２の部材と、構造及び動作が実質的に等しいプラズマ処理システム４１２における同様の部材には、同じ参照数字を付けている。

プラズマ処理システム４１２は、図６に示すように、展開渦リング構造４０２（ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｖｏｒｔｅｘ ｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ４０２）を生成して、チャンバ１４の処理領域１６からのパーティクルの除去を容易にするように構成されているガス注入路４３２を含む。

注入路４３２を介して、パルス上にガスを注入すると、ガスフローの渦リング構造４０２が生成され、これは、徐々に径方向に広がり、一定時間経過後に、（片方矢印で示す方向で）内部チャンバ壁３１に到達し、パーティクルをウェハ２０の上に浮遊させる。

プラズマ処理システムにおいては、パーティクルは、一般に、プラズマ１８の静電力により、ウェハ２０の上、特に、前記ウェハの縁部に浮遊する可能性がある。パーティクルは、概して、チャック２２からＲＦバイアスを除去したとき、もしくはプラズマ１８を消したときに、浮遊させていた静電電位が取り除かれ、ダメージを起こすパーティクルがウェハ２０の上に積もり、デバイスに最もダメージを与える。上述した全ての実施形態において、ウェハの処理は、所定のレシピに従って実行することができ、プラズマ１８が完全に消失する前に、プラズマ処理が本質的に停止している間、プラズマがまだ、パーティクルを浮遊させ続けるのに十分高密度である低ＲＦ電力動作を用いることができる。この低電力動作の間に、図１Ａから図１Ｄ及び図２から図６に関して上述したプラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２、４１２を作動させて、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去することができる。パーティクルが、ポンピング装置３３を用いて、一旦、排出されると、ＲＦ電力及びプラズマは完全に消失する。また、ウェハの処理中に、図１Ａから図１Ｄ及び図２から図６に関して上述したプラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２、４１２を作動させて、チャンバ１４の処理領域１６からパーティクルを除去することもできる。

図示していないが、図１Ａから図１Ｄ及び図２から図６に関して上述したプラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２、４１２の特徴は、混合させることができる。より具体的には、注入路系３２Ａ、３２Ｂ、１３２、２３２、３３２、４３２及び電極３６は、いずれかの実施形態において置換することができる。例えば、プラズマ処理システム２１２において、（図２に示すプラズマ処理システム１１２に関して上述したように）電極３６をチャンバ１４の側壁に取付けて、チャック２２の側部のガス注入路２３２を介してパージガスを供給することに加えて、電極３６の近傍にパーティクルを引き付けることができる。

図７は、上述した実施形態のいずれかを用いて使用することができるプラズマ処理システムで基板を処理する方法を示す。図８から図１１は、本発明の原理によるプラズマ処理システムでパーティクルを除去する種々の方法を示し、上述した特定の実施形態で実施することができる。

図７に示すプラズマ処理システムで基板を処理する方法は、５００で始まる。５０２において、ウェハが、前記プラズマ処理システムの処理領域内に配置される。５０４において、前記ウェハは、上述したような所定のプロセスレシピに従って処理される。ブロック５０６は、５０８においてパーティクルを除去することと、必要な場合に、５１０において、パーティクルの除去を繰り返すこととを含む、パーティクル除去シーケンスを規定する。ブロック５０６は、５０４のウェハ処理の後に続くが、前記パーティクル除去シーケンスは、ウェハが所定のプロセスレシピに従って処理されている間または処理された後に実行することができる。図８から図１１は、ブロック５０６の代わりに、図７に示す上述した方法に代わりに用いることができる操作の実施例を示す。

５０８において、パーティクルは、少なくとも１つのパージガスと、プラズマ中の静電力とを用いて、前記処理チャンバの処理領域から除去される。パーティクルの除去は、必要に応じて、ウェハ処理の状況により繰り返すことができる（例えば、パーティクルがより発生しやすいプロセスの場合、多数のパーティクル除去操作を用いることができる）。このため、５１０において、前記パーティクル除去操作を繰り返すか否かの判断がなされる。そして、そのような場合、前記パーティクル除去操作は、５０８において繰り返され、新たな判断が、５１０においてなされる。除去操作の所定回数は、例えば、経験、実験、歩留まり及びダメージレベルに基づく所定回数を用いて決めることができる。

さらなるパーティクル除去操作が必要でない場合には、５１２において、ウェハを上記チャックに保持する電気バイアスが取り除かれる。５１４において、処理されたウェハは、上記プラズマ処理システムから移動される。５１６において、上記方法は終了する。

図８は、６０２において、パージガスをパルシングすることと、６０４において、必要に応じて前記パルシングを繰り返すこととを含む、パーティクル除去シーケンスを規定するブロック６０６を示す。ブロック６０６は、５０４において、上記基板が処理された後、または処理されている間に、６０２において、パージガスがパルシングされるように、ブロック５０６の代わりに、図７に示す上述した方法に代わりに用いることができる。６０４における判断が、６０４におけるパージガスのパルシングが必要であるという場合、前記パージガスは、６０２において、パルシングされる。６０４における判断が、前記パージガスのさらなるパルシングが必要でないという場合、シーケンス６０６は終了して、図７の５１２に続く。

図９は、例えば、７０２において、ＤＣまたはＲＦバイアスを、電極３６等の電極に印加することを含むパーティクル除去シーケンスを規定するブロック７０６を示す。ブロック７０６のパーティクル除去シーケンスは、７０４において、パージガスをパルシングすることと、７０８において、必要に応じて前記バイアス及びガスのパルシングを繰り返すこととも含む。ブロック７０６は、ＤＣまたはＲＦバイアスが、電極、例えば、図１から図２に示す電極３６に印加されるように、ブロック５０６の代わりに、図７に示す上述した方法に代わりに用いることができる。７０８における判断が、さらなるパーティクル除去が必要であるという場合には、７０２において、ＤＣまたはＲＦバイアスが印加され、７０４において、パージガスがパルシングされる。７０８における判断が、さらなるパーティクル除去が必要でないという場合には、シーケンス７０６は終了し、図７の５１２に続く。

図１０は、上記プラズマ処理チャンバの周囲に配置されている、ガス注入路の複数のノズルを介してパージガスを供給することを含むパーティクル除去シーケンスを規定するブロック８０６を示す。このパーティクル除去シーケンスは、例えば、図４及び図５に示すプラズマ処理システム３１２に用いることができる。ノズルの第１のセットは、８０２において、ガスを前記ノズルの第１のセットに供給するために、例えば、バルブまたは同様の装置を用いてガス供給装置に接続されており、８０４において、前記パージガスがパルシングされる。ノズルの追加的なセットを介したパージガスのパルシングが必要か否かの判断が、８０８においてなされる。必要な場合、８１０において、ノズルの前記追加的なセット、例えば、ノズルの第２のセットにガスを供給するために、例えば、バルブまたは同様の装置を用いて、パージガスの供給部を追加的なノズルに接続することができ、８０４におけるパージガスのパルシングが、前記ノズルの第２のまたは追加的なセットを用いて繰り返される。前記プロセスは、ノズルの全てのセットがパルシングされるまで繰り返される。前記ノズルセットは、どのような順序でもパルシングすることができ、前記シーケンスは、前記シーケンスの範囲内で、１つのセットを他のセットよりもより多くパルシングすることを含んでもよい。

ブロック８０６は、５０４において、上記基板が処理された後に、上記プラズマ処理チャンバの周囲に配置されているガス注入路の複数のノズルを介して、パージガスが供給されるように、ブロック５０６の代わりに、図７に示す上述した方法に代わりに用いることができる。

図１１は、９００において、上記処理チャンバ内のパーティクル濃度を測定することと、９０２において、図８、図９または図１０に示す方法のいずれかを用いて、前記チャンバ内のパーティクルを除去することとを含むパーティクル除去シーケンスを規定するブロック９０６を示す。パーティクル除去後に、９０４において、パーティクル濃度の新たな測定が実行される。パーティクル濃度の測定は、２００２年１１月２６日に出願された、米国特許仮出願第６０／４２９，０６７号の教示に従って実行することができ、前記出願の内容全体は参照してここに組み込まれる。別法として、公知のどのような方法も、パーティクル濃度を測定するのに用いてもよい。９０８において、パーティクル除去を繰り返すか否かの判断がなされる。そして、そのような場合、９１０において、（例えば、吸引力を変更する、除去を速めるため等）任意のものである、パーティクル除去条件（例えば、パージガス流量、ＤＣまたはＲＦ電極バイアスまたは他の条件）を変える必要があるか否かの判断がなされ、９０２において、前記除去操作が繰り返された後、新たなパーティクル濃度測定が、９０４において行われ、９０８において、繰り返しの新たな判断がなされる。一旦、最新の測定によってパーティクル濃度が安全なレベルまで低減されていることが確認されると、全てのＲＦ電力が遮断され、（例えば、図７のフローチャートにおいて）上記ウェハが、上記処理チャンバから移動される。

ブロック９０６は、５０４において、上記基板が処理され、９００において、上記処理チャンバ内のパーティクル濃度が測定され、９０２において、前記チャンバ内のパーティクルが除去され、続いて、９０４において、新たなパーティクル濃度測定が行われるように、ブロック５０６の代わりに、図７の上述した方法に代わりに用いることができる。この最後に行われたパーティクル濃度測定は、統計的方法を用いて、図７のプロセス５０４の間のパーティクルによるダメージに関連付けることができる。一旦、許容可能なダメージレベルに達すると、測定されかつ関連付けられたパーティクル濃度を、他のプロセスのための目標値として用いることができる。他のプロセスの実行中には、９１０において、パラメータを調整することができ、あるいは、この目標の濃度が達成されるまで、ウェハにおける実際のダメージレベルを必ずしも算出することなく、ガスのパルシングの回数を繰り返す。この実際のダメージレベルを測定することの回避は、ウェハ処理実行中の時間を節約することができる。

上記方法は、プラズマ処理システム内のパーティクルを除去する上記の方法に加えて、プラズマ処理領域内のパーティクルを除去するための追加的な行為、操作または処理手順を含むことができる。それらの追加的な行為、操作または処理手順の様々な組合せを用いることもできる。例えば、上記プラズマ処理チャンバからパーティクルを除去する操作は、基板処理中に、または、基板が処理された後に、実行することができる。

本発明を、その好適な実施形態に関して、具体的に示しかつ説明してきたが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な形態及び詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。

例えば、パーティクル測定装置を、図１Ａ、図１Ｂ及び図２から図６に記載したプラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２または４１２のうちのいずれかと共に用いることができる。前記パーティクル測定装置は、チャンバ内のパーティクル濃度を読取るために、処理チャンバ１４に結合することができる。パーティクル濃度データは、プラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２または４１２あるいはプラズマ処理チャンバ１４が、例えば、クリーニングを要するとき及び場合を判断するのに用いることができる。従って、プラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２または４１２あるいはプラズマ処理チャンバ１４は、必要な場合にのみクリーニングすることができ、このことは、典型的な歩留まりを改善することができ、かつプラズマ処理システム１２、１１２、２１２、３１２または４１２の予防的なメンテナンスのための運転停止の頻度を減らすことができる。また、前記システムは、パーティクルの発生が極小化されるように、プロセスエンジニアが、プロセスパラメータを調整できるようにし、プロセスパラメータの調整が、ある特に不安定なプロセスに必要な場合、例えば、前記システムは、種々のプロセスレシピを比較することを可能にする測定値を提供する。

従って、上記の実施形態は、この発明の機能的なかつ構造上の原理を説明するために示しかつ記載されており、かつそれらの実施形態は、そのような原理から逸脱することなく、変更されることがある。そのため、この発明は、特許請求の範囲の趣旨及び範囲に含まれる全ての変更例を含む。

本発明の原理によるプラズマ処理システムの一実施形態の概略断面図である。 図１Ａに示す基板を有するプラズマ処理システムの概略断面図であり、前記基板によって画定される平面と直角な少なくとも１つのガス注入路を有することを示す図である。 図１Ａに示すプラズマ処理システムに用いることができるガス注入路の１つの配置を示す概略平面図である。 図１Ｂに示すプラズマ処理システムに用いることができるガス注入路の１つの配置を示す概略平面図である。 本発明の原理によるプラズマ処理システムの代替の実施形態の概略断面図である。 本発明の原理によるプラズマ処理システムの代替の実施形態の概略断面図である。 本発明の原理によるプラズマ処理システムの代替の実施形態の概略断面図である。 ガス噴出システムの配置及び動作を示す、図４に示すプラズマ処理システムの平面図である。 本発明の原理によるプラズマ処理システムの一実施形態の概略断面図である。 本発明の原理によるプラズマ処理システム内において、基板を処理する方法を示すフローチャートである。 本発明の原理によるプラズマ処理システムからパーティクルを除去する方法を示すフローチャートである。 本発明の原理によるプラズマ処理システムからパーティクルを除去する方法を示すフローチャートである。 本発明の原理によるプラズマ処理システムからパーティクルを除去する方法を示すフローチャートである。 本発明の原理によるプラズマ処理システムからパーティクルを除去する方法を示すフローチャートである。

Claims (31)

1. プラズマ処理領域を含むチャンバと、
   前記チャンバ内の前記処理領域内に基板を支持するように構成されたチャックと、
   前記チャンバと連通し、プラズマ処理の間、前記プラズマ処理領域にプラズマを生成するように構成されたプラズマ発生器と、
   前記チャンバと連通する少なくとも１つのガス注入路とを具備し、
   この少なくとも１つのガス注入路は、それを介してパージガスを流すことにより、前記チャンバからのパーティクルの除去を容易にするように構成されているプラズマ処理システム。
2. 前記チャンバからパーティクルを除去するように、前記チャンバに組み合わされたポンピング装置をさらに具備する請求項１に記載のプラズマ処理システム。
3. 電極をさらに具備し、
   この電極に、ＤＣまたはＲＦ電力でバイアスがかけられた場合に、静電力により、前記チャンバ内のパーティクルを引き付けるかまたははね返すように構成されている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
4. 前記プラズマ発生器は、上部電極を有している請求項３に記載のプラズマ処理システム。
5. 前記上部電極を囲むように配置された絶縁部材をさらに具備する請求項４に記載のプラズマ処理システム。
6. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記上部電極内に形成されている請求項５に記載のプラズマ処理システム。
7. 前記電極は、前記絶縁部材内に配置されている請求項５に記載のプラズマ処理システム。
8. 前記チャンバに組み合わされたパーティクル測定装置をさらに具備する請求項１に記載のプラズマ処理システム。
9. 電極に、ＤＣまたはＲＦ電力でバイアスがかけられた場合に、静電力により、前記チャンバ内のパーティクルを引き付けるかまたははね返すように構成された電極をさらに具備する請求項８に記載のプラズマ処理システム。
10. 前記電極は、前記チャンバの側壁に取付けられている請求項９に記載のプラズマ処理システム。
11. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの上部壁内に形成されている請求項１０に記載のプラズマ処理システム。
12. 前記電極は、引き付けられたパーティクルを前記チャンバから除去するように前記ガス注入路がパージガスを供給し得るように、パーティクルを引き付けるように構成されている請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
13. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャック上に支持されている前記基板の概して外方で上部方向に向くように、前記チャック内に形成されている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
14. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの周囲に配置された複数の流路を有している請求項１に記載のプラズマ処理システム。
15. 前記複数の流路は、多数のセットに分けられ、各セットは、前記チャンバからのパーティクルの除去を容易にするように、異なる時間に作動する請求項１４に記載のプラズマ処理システム。
16. 前記電極へのパーティクルの引き付けを終了するときに、
    前記電極は、パーティクルを前記チャンバから除去するように前記ガス注入路がパージガスを供給し得るように、パーティクル引き付けるようにバイアスがかけられ、その後、パーティクルの引き付けを終了させるようにバイアスがかけられる請求項３に記載のプラズマ処理システム。
17. 前記少なくとも１つのガス注入路は、渦巻速度成分をパーティクルに与えることにより、前記基板からパーティクルを離しておくのを助ける渦巻成分を有するパージガスを注入するように構成されている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
18. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記基板によって画定される面に対して直角である請求項１に記載のプラズマ処理システム。
19. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの内壁に対して直角でありかつ前記基板によって画定される面と平行である請求項１に記載のプラズマ処理システム。
20. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記チャンバの内壁に対して直角ではない角度が付けられている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
21. 前記少なくとも１つのガス注入路は、前記基板によって画定される面に対して、直角ではない角度が付けられている請求項１に記載のプラズマ処理システム。
22. 前記パージガスは、不活性ガスまたは希ガスを含んでいる請求項１に記載のプラズマ処理システム。
23. 基板を処理するように、プラズマ処理の間、プラズマが生成され得るプラズマ処理領域を含むチャンバを有するプラズマ処理システムで基板を処理する方法であって、
    チャンバ内のパーティクルを除去することを具備し、
    前記チャンバ内のパーティクルを除去することは、前記チャンバと連通する少なくとも１つのガス注入路を介してパージガスを供給することを含んでいる方法。
24. 前記パーティクルを除去することは、
    前記少なくとも１つのガス注入路を介してパージガスを連続して供給することを含んでいる請求項２３に記載の方法。
25. 前記パーティクルを除去することは、
    前記チャンバの周辺に配置された複数のガス注入路を介してパージガスを供給することを含み、
    各注入路は、パージガスを前記チャンバに注入するノズルを有している請求項２３に記載の方法。
26. 前記パーティクルを除去することは、
    前記注入路の第１のセットの各ノズルが、パージガスを前記チャンバに注入するように、前記複数のガス注入路の第１のセットを介してパージガスを供給することと、
    前記注入路の第１のセットとは異なる時間に、前記注入路の第２のセットの各ノズルが、パージガスを前記チャンバに注入するように、前記複数のガス注入路の第２のセットを介してパージガスを供給することとをさらに含んでいる請求項２３に記載の方法。
27. 前記パーティクルを除去することは、
    パーティクル測定装置を用いて、前記チャンバ内のパーティクル濃度を測定することと、
    前記測定したパーティクル濃度に基づいて、前記チャンバ内のパーティクルを除去することを繰り返すこととをさらに含んでいる請求項２３に記載の方法。
28. 前記パーティクルを除去することは、
    前記チャンバ内のパーティクルを引き付けるかまたははね返すように構成された電極に電圧を印加することを含んでいる請求項２３に記載の方法。
29. 前記チャンバ内のパーティクルを、前記基板から前記電極の方へ引き付けるように構成された電極に電圧を印加することと、
    前記チャンバから引き付けたパーティクルを除去するように、前記パージガスを供給することとをさらに具備する請求項２３に記載の方法。
30. 前記チャンバ内のパーティクルの前記電極方向への引き付けを終了させるように、前記電極に電圧を印加することと、
    前記チャンバから前記パーティクルを除去するように、前記パージガスを供給することとをさらに具備する請求項２９に記載の方法。
31. 前記パーティクルを除去することは、前記基板が処理された後に実行される請求項２３に記載の方法。

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