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公開番号2025052744
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023161608
出願日2023-09-25
発明の名称クリーニング方法及び成膜装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人
主分類C23C 16/44 20060101AFI20250328BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】成膜装置内パーツのダメージを抑制しながらクリーニングする。
【解決手段】成膜用原料ガス供給源と、成膜用反応ガス供給源と、第1クリーニングガス供給源と、第2クリーニングガス供給源と、処理容器内に設けられ、基板を載置し、昇降可能なステージと、処理容器内に設けられ、ステージに対向して処理空間を形成するキャップ部材と、を備える成膜装置のクリーニング方法であり、成膜用原料ガス供給源からの成膜用原料ガスと、成膜用反応ガス供給源からの成膜用反応ガスとを処理空間に供給することにより、基板の上に膜を形成することと、膜を形成した後の基板を搬出し、第1クリーニングガス供給源からの第1クリーニングガスと第2クリーニングガス供給源からの第2クリーニングガスとを交互に処理空間に供給することにより、処理空間内をクリーニングすることと、を有するクリーニング方法が提供される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
成膜用原料ガス供給源と、
成膜用反応ガス供給源と、
第１クリーニングガス供給源と、
第２クリーニングガス供給源と、
処理容器内に設けられ、基板を載置し、昇降可能なステージと、
処理容器内に設けられ、前記ステージに対向して処理空間を形成するキャップ部材と、
を備える成膜装置のクリーニング方法であり、
前記成膜用原料ガス供給源からの成膜用原料ガスと、前記成膜用反応ガス供給源からの成膜用反応ガスとを前記処理空間に供給することにより、前記基板の上に膜を形成することと、
前記膜を形成した後の前記基板を搬出し、前記第１クリーニングガス供給源からの第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガス供給源からの第２クリーニングガスとを交互に前記処理空間に供給することにより、前記処理空間内をクリーニングすることと、
を有するクリーニング方法。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記成膜用原料ガス供給源からの成膜用原料ガスと、前記成膜用反応ガス供給源からの成膜用反応ガスとを交互に前記処理空間に供給することにより、前記基板の上に膜を形成する、
請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項３】
前記成膜装置は、前記処理容器と前記第１クリーニングガス供給源とを接続する第１クリーニングガスラインに設置された第１バッファタンクと、前記処理容器と前記第２クリーニングガス供給源とを接続する第２クリーニングガスラインに設置された第２バッファタンクとを備え、
前記第１バッファタンクに一時的に貯留した前記第１クリーニングガスと、前記第２バッファタンクに一時的に貯留した前記第２クリーニングガスとを交互に前記処理空間へ供給する、
請求項１に記載のクリーニング方法。
【請求項４】
前記処理空間内をクリーニングするとき、前記ステージを上昇させることにより、前記処理空間内をクリーニングするときの前記ステージと前記キャップ部材との間隔を、前記基板の上に前記膜を形成するときの前記ステージと前記キャップ部材との間隔よりも狭くする、
請求項１～３のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項５】
前記成膜装置は、本体部と前記キャップ部材とを有するシャワーヘッドを備え、
前記キャップ部材に形成されたガス孔と前記本体部に形成されたガス孔とから前記第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガスとを交互に前記処理空間内及び前記処理空間の外側の処理空間外領域に供給することにより、前記処理空間内及び前記処理空間外領域をクリーニングする、
請求項１～３のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項６】
前記基板の上に形成する前記膜はｈｉｇｈ―ｋ膜であり、前記ｈｉｇｈ―ｋ膜が酸化膜の場合、前記第１クリーニングガスは、フッ素を含むガスである、
請求項１～３のいずれか１項に記載のクリーニング方法。
【請求項７】
前記基板の上に形成する前記膜がアルミナの場合、前記第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガスとの組み合わせは、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスのとき、前記第２クリーニングガスはＴＭＡガス、ＤＭＡＣガス、Ｓｎ（ａｃａｃ）
２
ガス、ＴＭＡガスとＤＭＡＣガスとの混合ガス、又はＴＭＡガスとＤＭＡＣガスとＳｎ（ａｃａｃ）
２
ガスとＳｉＣｌ
４
ガスとの混合ガスのいずれかであり、
前記第１クリーニングガスがＣＨＦ
３
ガスのとき、前記第２クリーニングガスはＴＭＡガスであり、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスとＳＦ
４
ガスとの混合ガスのとき、前記第２クリーニングガスはＳｎ（ａｃａｃ）
２
ガスである、
請求項６に記載のクリーニング方法。
【請求項８】
前記基板の上に形成する膜が酸化ハフニウムの場合、前記第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガスとの組み合わせは、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスのとき、前記第２クリーニングガスはＤＭＡＣガス、又はＤＭＡＣガスとＴｉＣｌ
４
ガスとの混合ガスのいずれかであり、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスとＸｅＦ
２
ガスとＳＦ
４
ガスとの混合ガスのとき、前記第２クリーニングガスはＤＭＡＣガスとＴｉＣｌ
４
ガスとの混合ガスである、
請求項６に記載のクリーニング方法。
【請求項９】
前記基板の上に形成する膜が酸化ジルコニウムの場合、前記第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガスとの組み合わせは、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスのとき、前記第２クリーニングガスはＤＭＡＣガス、ＤＭＡＣガスとＴｉＣｌ
４
ガスとの混合ガス又はＤＭＡＣガスとＴＭＡガスとＳｎ（ａｃａｃ）
２
ガスとＳｉＣｌ
４
ガスとの混合ガスのいずれかであり、
前記第１クリーニングガスがＷＦ
６
ガスのとき、前記第２クリーニングガスはＤＭＡＣガスである、
請求項６に記載のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記基板の上に形成する膜がＩＧＺＯの場合、前記第１クリーニングガスと前記第２クリーニングガスとの組み合わせは、
前記第１クリーニングガスがＨＦガスであり、前記第２クリーニングガスがＤＭＡＣガスである、
請求項６に記載のクリーニング方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、クリーニング方法及び成膜装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、基板に対して原子層エッチング（ＡＬＥ：Atomic Layer Etching）を行うことにより、基板上の下層を損傷することなく対象膜を１Åレベルでエッチングすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１９－５１９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、成膜装置内パーツのダメージを抑制しながらクリーニングすることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一の態様によれば、成膜用原料ガス供給源と、成膜用反応ガス供給源と、第１クリーニングガス供給源と、第２クリーニングガス供給源と、処理容器内に設けられ、基板を載置し、昇降可能なステージと、処理容器内に設けられ、ステージに対向して処理空間を形成するキャップ部材と、を備える成膜装置のクリーニング方法であり、成膜用原料ガス供給源からの成膜用原料ガスと、成膜用反応ガス供給源からの成膜用反応ガスとを処理空間に供給することにより、基板の上に膜を形成することと、膜を形成した後の基板を搬出し、第１クリーニングガス供給源からの第１クリーニングガスと第２クリーニングガス供給源からの第２クリーニングガスとを交互に処理空間に供給することにより、処理空間内をクリーニングすることと、を有するクリーニング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一の側面によれば、成膜装置内パーツのダメージを抑制しながらクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一実施形態に係るサイクルクリーニング方法の一例を示す図。
一実施形態に係る第１及び第２クリーニングガスの化学反応の一例を示す図。
一実施形態に係る第１及び第２クリーニングガスの組み合わせの一例を示す図。
一実施形態に係る第１及び第２クリーニングガスの組み合わせの一例を示す図。
一実施形態に係る第１及び第２クリーニングガスの組み合わせの一例を示す図。
一実施形態に係る第１及び第２クリーニングガスの組み合わせの一例を示す図。
一実施形態に係る成膜装置の構成例を示す図。
一実施形態に係る成膜装置における処理方法の一例を示すフローチャート。
図８の成膜処理の一例を示すフローチャート。
図８のクリーニング処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【０００９】
［ｈｉｇｈ－ｋ材料のクリーニング］
成膜装置では成膜処理後、チャンバ内に付着した膜や反応生成物を除去する目的でＣｌＦ
３
等の既存のクリーニングガスをチャンバ内に供給し、チャンバ内をクリーニングする。しかし、特にｈｉｇｈ－ｋ膜を成膜する際はチャンバの内壁温度やステージ温度を５００～７００℃程度の高温にしないと膜が除去できない。このため、クリーニング中、チャンバやチャンバ内パーツの耐熱温度を超えてしまうという問題が生じる。特に枚葉装置においてＣｌＦ
３
等の既存のクリーニングガスでｈｉｇｈ―ｋ材料をドライクリーニングすることは難しい。
【００１０】
このため、枚葉装置においてｈｉｇｈ－ｋ材料を成膜する際、事前にチャンバ内をカバーするライナーを取り付けて、パーティクル等が発生した際にはライナーを交換することで対応することも考えられる。しかし、パーティクルが付着したらその都度ライナーを交換しなくてはならず、チャンバを大気解放し、ライナー交換を実施する際の時間的なロスが大きい。また、ライナーを設置しても成膜装置では成膜ガスが回り込みやすいため、ライナーを設置していない箇所にも成膜してしまうことから、ライナーを設置するだけでは生産性及びクリーニング性能の面で不十分である。また、ライナーへのパーティクルの付着量が多い程ライナーの交換タイミングが短くなり、生産性が低下する。
（【００１１】以降は省略されています）

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