JP2004537844A - 基板処理における白色粉末排気除去用装置 - Google Patents
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Abstract
半導体製造用基板処理システムが提供される。そのシステムは、プロセスチャンバと、排気システムと、洗浄ガスを供給する手段とを含む。排気システムは、真空ポンプと、真空排気ラインと、真空ポンプの下流に真空排気ラインに取り付けられたろ過装置と、真空ポンプから下流で真空排気ライン内部に取り付けられたろ過装置とを含んでいる。また、洗浄ガスを処理チャンバへ、更に排気ラインへ導入し、固体残渣を真空ポンプの下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉し、ろ過装置を加熱して洗浄ガスを再活性化し、捕捉された固体残渣と反応させ、ガス状残渣に変換させ、ガス状残渣を排気ラインを通って放出させることにより、排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法が提供される。インサイチュ又はリモートプラズマ源洗浄は上記方法とともに用いることができる。
Description
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、基板処理の分野に関する。更に詳細には、本発明は、基板処理中に放電した真空ポンプの排気ライン内に蓄積する固体残渣（即ち、白色固体）を除去するための装置及び/又は方法に関する。
【０００２】
関連技術の説明
典型的な基板処理中に、処理チャンバ内部の堆積ガスが、処理される基板の表面上に薄膜層を形成する。堆積中に、残存している活性化学種や副生成物が真空ポンプによってチャンバから送られる。真空ラインは、一般的にはフォアラインと呼ばれる。
【０００３】
部分的に反応した化合物や反応副生成物とともに消費されないガス分子がフォアラインを通ってプロセスチャンバから真空排気ライン内の排気出力へポンプで送られる。その後、排気ラインからの流出物が環境排気として放出されるか又は、例えば、スクラバを用いて更に処理され、その後、放出される。
【０００４】
排気されたガス中の化合物の多くは、なお高度に反応性の状態にあるもの及び/又は排気ライン内に望まれていない堆積物を形成し得る残渣又は微粒子物質を含有するものである。一定の時間の後、粉末状残渣のこの堆積物質の蓄積物は重要な問題を生じる。例えば、この堆積物質の十分量が排気ライン内に蓄積した場合、排気ラインは詰まり始める。定期的に洗浄したとしても排気ライン内の蓄積物は真空ポンプの正常な動作を妨害し、真空ポンプの有効な寿命をかなり短くする。
【０００５】
従って、真空ポンプのメンテナンス、修復又は取替えがしばしば必要とされる。時間が経つにつれて真空ポンプの修復や取替えは非常に費用がかかるとともに装置の所有コストを増大させる。従って、排気ラインは、典型的には、堆積プロセスの種類と数によってある時点で洗浄することを必要とする。そのような洗浄は、生産の流れから基板処理システムを取り外すことが必要であり、生産高の減少の点から非常に高いものになる。
【０００６】
これらの問題を避ける試みにおいて、フォアラインの内部表面を定期的に洗浄して堆積した物質を除去する。この方法は、望まれていない堆積物質をチャンバ壁やチャンバの他の領域から除去するために用いられる標準的チャンバ洗浄操作中に行われる。一般的なチャンバ洗浄法としては、堆積した物質をチャンバ壁や他の領域から除去するために、フッ素又は塩素のようなエッチングガスを用いることが含まれる。そのような方法においては、エッチングガスはチャンバ内に導入され、プラズマが形成されるので、エッチングガスがチャンバ壁からの堆積した物質と反応し除去する。これらの洗浄法は、一般的にはすべての基板又はすべてのＮ基板の堆積ステップの間に行われる。
【０００７】
堆積物質をチャンバ壁から除去することは、プラズマが堆積した物質に接近した領域のチャンバ内部に生成する点で比較的端的である。堆積物質をチャンバ壁から除去することは、また、半導体処理中に用いられる温度が高いために深刻な問題を生じなかった。しかしながら、堆積物質を排気ラインから除去することは、排気ラインが真空ポンプから下流にあることから難しいことがわかった。従って、一定期間においては、チャンバとフォアラインは十分に洗浄することができるが、排気ライン内には依然として同様の堆積物が残っている。
【０００８】
排気ラインを十分に洗浄する従来の一試みとしては、洗浄操作の時間を長くすることが含まれた。しかしながら、洗浄操作を長くすることは、基板スループットに悪影響を及ぼすことから望ましくない。また、洗浄ステップからの反応種が排気ライン内の残渣と反応することができる状態で排気ラインへ排気される程度までしか残渣の蓄積物は洗浄することができない。いくつかのシステムや応用においては、排気された反応種の寿命は排気ラインに到達するのに十分でなく、残渣の蓄積物の関係を更に大きくする。
【０００９】
Raoux et al.(Plasma Sources Sci. Technol., 6:405-414, 1997)は、静電ポテンシャルによってパーティクルを捕捉するとともにトラップ内部のプラズマによってパーティクルを除去するプロセスチャンバと真空ポンプとの間にフォアラインと連通して取り付けられたプラズマ洗浄装置（ＤＰＡ）トラップを導入した。
【００１０】
望まれていない堆積を除去する他の試みとしては、全排気パイプを設定温度まで加熱することが含まれた。残念ながら、高温に加熱することは多くの欠点がある。例えば、燃焼によりシステムを塞ぎ得る非常に微細な粉末が生じる。更に、一般的にはスクラブ洗浄水によってパーティクルが集められ、パーティクルと水溶性混入物を除去するために処分する前にスクラブ洗浄水自体を処理しなければならない。
【００１１】
それ故、従来技術は、真空ポンプから下流に接続された排気ラインからの混入や残渣（白色粉末）を排除又は減少させる有効な手段に欠けるために不十分である。本発明は、当該技術においてこれらの古くからの要求や要望を満たすものである。
【発明の概要】
【００１２】
一般的には、本発明は、真空ポンプ排気ライン内の固体残渣の堆積をできるだけ少なくするように構成されたシステムと方法を提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態においては、基板製造用基板処理システムが本明細書に示される。このシステムは、プロセスチャンバと、排気システムと、プロセスチャンバへ洗浄ガスを供給する手段とを含んでいる。排気システムは、真空ポンプと、真空排気ラインと、真空ポンプから下流で真空排気ライン内部に取り付けられたろ過装置とを含んでいる。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法が示される。この方法は、（１）少なくとも１種の洗浄ガスを処理チャンバへ導入し、排気ラインへ更に流れるステップと、（２）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（３）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（４）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含んでいる。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスを基板処理システムのプロセスチャンバへ導入するステップと、（２）前駆体ガスに局部的にプラズマを加え、プラズマが前駆体ガスを活性化して洗浄ガスのプラズマを形成し、洗浄ガスが排気ラインへ更に流れるステップと、（３）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（４）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（５）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスをリモートチャンバへ導入し、前記リモートチャンバが基板処理システムのプロセスチャンバの内部に接続されているステップと、（２）リモートチャンバ内の前駆体ガスを活性化し、よって洗浄ガスのプラズマを形成するステップと、（３）洗浄ガスのプラズマを前記プロセスチャンバへ導入し、前記洗浄ガスのプラズマが排気ラインへ更に流れるステップと、（４）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（５）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（６）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、
を含む、前記方法が示される。
【００１７】
本発明の更に多くの態様、特徴、利点は、開示のために示された本発明の実施形態の、次の説明から明らかになる。
【００１８】
本発明の上記特徴、利点、目的、また、明らかになる他のものが得られる内容を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約した本発明の具体的な説明は添付した図面で示されるある実施形態を参照することができる。これらの図面は、明細書の一部をなすものである。しかしながら、添付の図面は本発明の実施形態を例示するものであるので、その範囲を限定するものとみなされないことは留意すべきである。
【００１９】
本発明は、一部には、固体残渣が蓄積し基板プロセスチャンバの排気ラインを有意に妨害することを実質的に防止するために使用し得る本明細書では白色粉末排気エリミネータ又はアニヒレータと呼ばれるろ過装置を提供する。
【００２０】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセスのような基板処理操作中、種々のガス状廃棄物や混入物がチャンバから真空マニホールドへ排気される。行われる具体的な操作によって、これらの排気物は、排気ライン内に残渣又は同様の粉末状物質が残る部分的に反応した生成物及び/又は副生成物を含んでもよい。本発明のろ過装置は、排気ライン内のそのような微粒子物質の蓄積を防止する。このろ過装置は、排気ライン内部の真空ポンプから下流に位置している。装置は、排気出力の一部に接続しても置き換えてもよく、真空ポンプから下流に位置している。固体残渣を含有しかつプロセスチャンバから排気されたガスは、続いてろ過装置を通過し、固体残渣が捕捉される。加熱時に、捕捉された固体残渣は、チャンバ洗浄サイクル中にろ過装置へ流れる洗浄ガスによって除去される。
【００２１】
２以上のろ過装置を排気出力に接続することは可能である。そのような構造は、例えば、パーティクル収集に最適化された２つのろ過装置を用いて排気ラインをパーティクルや残渣の蓄積から防御するために用いることができる。
【００２２】
本発明の装置は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセス、プラズマ増強化学気相成長プロセス又はＰＥＣＶＤプロセスのような化学気相成長プロセス、又は熱プロセスのような有害な副生成物を生じる種々の基板処理法とともに使用し得る。
【００２３】
それ故、上記のように、本発明の一態様は、半導体製造用基板処理システムである。このシステムは、プロセスチャンバと、排気システムと、プロセスチャンバへ洗浄ガスを供給する手段を含んでいる。排気システムは、真空ポンプと、真空排気ラインと、真空ポンプから下流で真空排気ラインの内部に取り付けられたろ過装置を含んでいる。ろ過装置は、固体残渣を捕捉する。高温で、捕捉された固体残渣は排気ラインに流れている洗浄ガスによって除去されるので、真空排気ライン内に蓄積する固体残渣は減少又は防御される。
【００２４】
詳しくは、ろ過装置は、１以上のフィルタディスクと、ヒータと、ヒータを封入しているコンジットとを含む封入システムである。フィルタディスクは、封入システムの壁とヒータコンジットの壁の内部に密封して配置される。更に詳しくは、フィルタディスクのフィルタ孔のサイズは固体残渣を十分捕捉するほど小さい。例えば、フィルタディスクのフィルタ孔のサイズは約１０μｍ〜約３０μｍであってもよい。用いられる複数のフィルタディスクの場合には、フィルタ孔の大きいディスクがフィルタ孔の小さいディスクの上流に配置されるようにして配列される。
【００２５】
更に詳しくは、プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ又は半導体プロセスチャンバ（例えば、ＰＥＣＶＤチャンバ又はエッチングプロセスチャンバ）であり得る。本発明のろ過装置によってろ過される固体残渣の代表例としては、ＳIＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００２６】
他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法が示される。この方法は、（１）少なくとも１種の洗浄ガスを処理チャンバへ導入し、排気ラインへ更に流れるステップと、（２）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（３）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（４）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させるので、固体残渣の蓄積を排気ラインから減少、たいていは排除させるステップと、を含んでいる。
【００２７】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過され得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００２８】
本発明の他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスを基板処理システムのプロセスチャンバへ導入するステップと、（２）前駆体ガスに局部的にプラズマを加え、プラズマが前駆体ガスを活性化して洗浄ガスのプラズマを形成し、洗浄ガスが排気ラインへ更に流れるステップと、（３）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（４）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（５）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には固体残渣の蓄積を排気ラインにおいて排除させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００２９】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過し得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００３０】
本発明の他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスをリモートチャンバへ導入し、前記リモートチャンバが基板処理システムのプロセスチャンバの内部に接続されているステップと、（２）リモートチャンバ内の前駆体ガスを活性化し、よって洗浄ガスのプラズマを形成するステップと、（３）洗浄ガスのプラズマを前記プロセスチャンバへ導入し、前記洗浄ガスのプラズマが排気ラインへ更に流れるステップと、（４）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（５）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（６）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００３１】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過され得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００３２】
次の実施例は、本発明の種々の実施形態を例示するために示され、本発明をある方法に限定することを意味しない。
【実施例１】
【００３３】
白色粉末排気エリミネータ
本発明のろ過装置（本明細書でアニヒレータ、又は白色粉末排気エリミネータと呼ぶ）を真空ポンプの排気出力に取り付け、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセスチャンバ又は半導体処理システムに装着する。図１を参照すると、ろ過装置１００は上流真空ポンプへの第一接続部と排気システムへの第二接続部をもつ封入システムである。該装置は、ヒータ１０１と、ＣＡＰホワイトパーティクルフィルタ１０２と、“Ｏ”リング１０３と、スプール１０４と、フィルタディスク１０５と、スペーサ１０６とを含んでいる。ヒータ１０１は、ろ過エンクロージャへ流れる洗浄ガスにさらされずにコンジット内に密封されている。洗浄サイクル中、洗浄ガスはこのろ過エンクロージャへ上流真空ポンプから流れ、フィルタディスクを通過し、ここで、洗浄ガスの再活性化が起こり、最終生成物は排気システムへ放出される。
【００３４】
フィルタアセンブリは、１つ以上のディスクを含み、ろ過エンクロージャの内壁とヒータコンジットの壁の内部に密封して配置される。各ディスクは１ラウンドのろ過活性を与える。ガスフローの上流のディスクは、通常は下流のものと比べてフィルタ孔が大きい。大きなパーティクルまで孔フィルタの大きいフィルタディスクは、続いて下流のディスクを通過し、微細パーティクルだけがろ過し得る。孔の小さいディスクはろ過効率の高い点で良好である。しかしながら、ポンピング速度に影響し得るガスコンダクタンスを低下させる。
【００３５】
図１を参照すると、３段パーティクルフィルタの例が示されている。３つのフィルタディスクは、高捕捉効率を得るために３段ろ過を与える。上流での２つのディスクのフィルタ孔は、例えば、約３０μｍであり得るが、３番目のディスクのフィルタ孔は、例えば、約１０μｍである。
【００３６】
フィルタを作るのに用いられる材料は、一般的には、腐食環境を維持し得る材料である。例えば、フィルタは高温のフッ素エッチング環境と適合できる多孔質アルミニウム又はセラミック（Ａl2Ｏ3又はＡlＮ）からできた１以上のディスクであってもよい。
【実施例２】
【００３７】
白色粉末排気エリミネータと連結した堆積プロセスと洗浄プロセス
堆積プロセス中、誘電体（ＳiＯx、ＳiＮx、ＳiＯxＮy等）又は半導体（α-Ｓi、p-ＳI等）ＣＶＤ膜が基板上に堆積する。洗浄プロセス中、洗浄ガスはチャンバへ連続的に流れる。洗浄ガスとしてフッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスを用いることができる。例えば、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６又はＣＦ.sub.４のようなフッ素含有ガスが洗浄に一般的に用いられる。
【００３８】
図２は、本発明の一態様を示す図であり、洗浄ガスはプロセスチャンバへ導入され、ポンプの下流の排気ラインから白色粉末の蓄積を除去するための本発明のろ過装置に更に送られる。
【００３９】
インサイチュプラズマ洗浄は、洗浄ガスを解離させるために用いることができる。そのようなシステムでは、前駆体ガスがチャンバへ供給される。次に、チャンバ内の前駆体ガスにグロー放電プラズマを局部的に加えることにより、反応性化学種が生成する。反応性化学種は、表面上に揮発性化合物をプロセス残渣とともに形成することによりチャンバ表面を洗浄する。
【００４０】
また、プラズマは遠隔操作で供給することができる。リモートプラズマ源洗浄システムは、リモート活性化チャンバに接続された洗浄ガス源を含んでいる。洗浄ガス源としては、前駆体ガスの供給源と、前駆体ガスの流量を制御するための電子的に作動するバルブと流量制御メカニズムと、チャンバの外側で少し離れてあるリモート活性化チャンバへガスを流すためのコンジットとが含まれる。活性化電源、例えば、高出力マイクロ波発生器がリモート活性化チャンバ内に前駆体ガスを活性化するために用いられる。リモートチャンバは、サファイアチューブと電源２.５４ＧＨzマイクロ波エネルギー源であってもよく、その出力の目標はサファイアチューブである。前駆体ガスは、例えば、ＮＦ.sub.３の場合、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。活性化化学種の流量は、約２リットル/分であり、プロセスチャンバ圧は約０.５Ｔorrである。前駆体ガスを活性化するために、マイクロ波源はリモート活性化チャンバへ約３,０００〜１２,０００ワットを送る。５,０００ワット値が多くの応用に用いることができる。活性化時に、洗浄ガスのプラズマがリモートチャンバ内に生成し、その後、プラズマの一部がプロセスチャンバへ導入される。
【００４１】
図３は、本発明の他の態様を示す図であり、リモートプラズマ源がプロセスチャンバを洗浄するために用いられ、ポンプの下流の排気ラインから白色粉末の蓄積を除去するために本発明のろ過装置に洗浄ガスが更に送られる。
【００４２】
基板処理動作中、種々のガス状廃棄生成物と混入物がプロセスチャンバから真空マニホールドへ排気される。行われる具体的な操作によっては、これらの排気生成物は、部分的に反応した生成物及び/又は排気ライン内に残渣又は類似の粉末物質が残る副生成物を含むことができる。本発明のろ過装置を用いて、デバイス内部のパーティクルフィルタディスクによってパーティクルが捕捉される。残りの未使用の洗浄ガス、例えば、Ｆ２又はＦは洗浄サイクル中に排気ラインへ流れる。ろ過装置は、約１００〜２５０℃の温度に加熱される。そのような高温で、洗浄ガスは再活性化されるので固体残渣と反応することができ、ガス状の状態に変換される。例えば、ＳiＮのような固体残渣は次の式によってＦ２又はＦのような洗浄ガスと反応する。
ＳiＮ（固体）＋Ｆ（Ｆ２）→ＳiＦ４（気体）
その後、変換されたガス状残渣がポンプで送られる。目で見ることができるように、本発明の捕捉自己洗浄法は、排気ライン内部の白色粉末を減少させる。
【実施例３】
【００４３】
白色粉末排気エリミネータの応用
本発明の手法と装置の使用の一例はＡＫＴ ＰＥＣＶＤシステムであり、シランプロセス（酸化物、窒化物又はアモルファスシリコン）後、そのチャンバは定期的に洗浄する必要がある。固体残渣（白色粉末）は真空ポンプの排気ラインの内部に蓄積し、排気ライン内に高圧蓄積物を生じる。従って、排気ラインのこの高圧のために真空ポンプは破損する。固体残渣は排気パイプの直径を小さくし、排気ラインを完全に塞ぎもする。固体残渣は、また、真空ポンプの寿命を短くする。望まれていない固体残渣の例としては、一般的にはＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、（ＮＨ4)2ＳiＦ6、ＮＨ4Ｆ、ＳiＨ4、ＮＨ3、又はＨＦが含まれる。真空ポンプの排気出力に対して排気白色粉末エリミネータを取り付けることにより、白色粉末を捕捉し、フィルタエンクロージャ内部に除去する。そのようなプロセスは、真空ポンプ寿命を伸ばし、システムのダウンタイムを大幅に短くし、メンテナンスコストを激減させる。
【００４４】
結論として、本発明のろ過装置は、既存のチャンバ手段と、基板処理チャンバの排気ラインを洗浄する手段（例えば、加熱）を用いるものである。従来技術の洗浄デバイス（例えば、Raouxのプラズマ洗浄装置（ＤＰＡ））と比べて、ここに開示されたろ過装置は次の利点がある。RaouxのＤＰＡは、ポンプ性能に影響するチャンバフォアラインに取り付けられている。ＤＰＡを作動させるために、実質的な制御システム、例えば、追加のプラズマ源や静電ポテンシャルが必要である。対照的に、ろ過装置は非常に単純であり、プラズマを排気ラインに追加せず、洗浄のためにガスを必要とせず、メンテナンスの必要は少しか又は全くない。そのような装置はポンプの下流で排気ラインの内部に取り付けられるので、ポンプ性能は影響されない。
【００４５】
当業者は、言及した目的を実施し目標や利点、また、それに伴うものを得るために本発明が十分適合することを容易に理解するであろう。本発明を実施する際に種々の修正や変更が本発明の精神又は範囲を逸脱することなく行われ得ることは当業者に明らかである。当業者にはその中の変更や他の使用が講じられ、それらは特許請求の範囲によって定義される本発明の精神の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるろ過装置１００の概略図である。装置１００は、ヒータ１０１と、ＣＡＰ白色パーティクルフィルタ１０２と、“Ｏ”リング１０３と、スプール１０４と、フィルタディスク１０５と、スペーサ１０６とを含んでいる。
【図２】本発明の一態様を示す概略図である。更に詳しくは、洗浄ガスがプロセスチャンバへ導入され、本発明のろ過装置へ送られる図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す概略図である。即ち、本発明のろ過装置と連結してリモートプラズマ源が用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１００…ろ過装置、１０１…ヒータ、１０２…フィルタ、１０３…“Ｏ”リング、１０４…スプール、１０５…フィルタディスク、１０６…スペーサ。
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的には、基板処理の分野に関する。更に詳細には、本発明は、基板処理中に放電した真空ポンプの排気ライン内に蓄積する固体残渣（即ち、白色固体）を除去するための装置及び/又は方法に関する。
【０００２】
関連技術の説明
典型的な基板処理中に、処理チャンバ内部の堆積ガスが、処理される基板の表面上に薄膜層を形成する。堆積中に、残存している活性化学種や副生成物が真空ポンプによってチャンバから送られる。真空ラインは、一般的にはフォアラインと呼ばれる。
【０００３】
部分的に反応した化合物や反応副生成物とともに消費されないガス分子がフォアラインを通ってプロセスチャンバから真空排気ライン内の排気出力へポンプで送られる。その後、排気ラインからの流出物が環境排気として放出されるか又は、例えば、スクラバを用いて更に処理され、その後、放出される。
【０００４】
排気されたガス中の化合物の多くは、なお高度に反応性の状態にあるもの及び/又は排気ライン内に望まれていない堆積物を形成し得る残渣又は微粒子物質を含有するものである。一定の時間の後、粉末状残渣のこの堆積物質の蓄積物は重要な問題を生じる。例えば、この堆積物質の十分量が排気ライン内に蓄積した場合、排気ラインは詰まり始める。定期的に洗浄したとしても排気ライン内の蓄積物は真空ポンプの正常な動作を妨害し、真空ポンプの有効な寿命をかなり短くする。
【０００５】
従って、真空ポンプのメンテナンス、修復又は取替えがしばしば必要とされる。時間が経つにつれて真空ポンプの修復や取替えは非常に費用がかかるとともに装置の所有コストを増大させる。従って、排気ラインは、典型的には、堆積プロセスの種類と数によってある時点で洗浄することを必要とする。そのような洗浄は、生産の流れから基板処理システムを取り外すことが必要であり、生産高の減少の点から非常に高いものになる。
【０００６】
これらの問題を避ける試みにおいて、フォアラインの内部表面を定期的に洗浄して堆積した物質を除去する。この方法は、望まれていない堆積物質をチャンバ壁やチャンバの他の領域から除去するために用いられる標準的チャンバ洗浄操作中に行われる。一般的なチャンバ洗浄法としては、堆積した物質をチャンバ壁や他の領域から除去するために、フッ素又は塩素のようなエッチングガスを用いることが含まれる。そのような方法においては、エッチングガスはチャンバ内に導入され、プラズマが形成されるので、エッチングガスがチャンバ壁からの堆積した物質と反応し除去する。これらの洗浄法は、一般的にはすべての基板又はすべてのＮ基板の堆積ステップの間に行われる。
【０００７】
堆積物質をチャンバ壁から除去することは、プラズマが堆積した物質に接近した領域のチャンバ内部に生成する点で比較的端的である。堆積物質をチャンバ壁から除去することは、また、半導体処理中に用いられる温度が高いために深刻な問題を生じなかった。しかしながら、堆積物質を排気ラインから除去することは、排気ラインが真空ポンプから下流にあることから難しいことがわかった。従って、一定期間においては、チャンバとフォアラインは十分に洗浄することができるが、排気ライン内には依然として同様の堆積物が残っている。
【０００８】
排気ラインを十分に洗浄する従来の一試みとしては、洗浄操作の時間を長くすることが含まれた。しかしながら、洗浄操作を長くすることは、基板スループットに悪影響を及ぼすことから望ましくない。また、洗浄ステップからの反応種が排気ライン内の残渣と反応することができる状態で排気ラインへ排気される程度までしか残渣の蓄積物は洗浄することができない。いくつかのシステムや応用においては、排気された反応種の寿命は排気ラインに到達するのに十分でなく、残渣の蓄積物の関係を更に大きくする。
【０００９】
Raoux et al.(Plasma Sources Sci. Technol., 6:405-414, 1997)は、静電ポテンシャルによってパーティクルを捕捉するとともにトラップ内部のプラズマによってパーティクルを除去するプロセスチャンバと真空ポンプとの間にフォアラインと連通して取り付けられたプラズマ洗浄装置（ＤＰＡ）トラップを導入した。
【００１０】
望まれていない堆積を除去する他の試みとしては、全排気パイプを設定温度まで加熱することが含まれた。残念ながら、高温に加熱することは多くの欠点がある。例えば、燃焼によりシステムを塞ぎ得る非常に微細な粉末が生じる。更に、一般的にはスクラブ洗浄水によってパーティクルが集められ、パーティクルと水溶性混入物を除去するために処分する前にスクラブ洗浄水自体を処理しなければならない。
【００１１】
それ故、従来技術は、真空ポンプから下流に接続された排気ラインからの混入や残渣（白色粉末）を排除又は減少させる有効な手段に欠けるために不十分である。本発明は、当該技術においてこれらの古くからの要求や要望を満たすものである。
【発明の概要】
【００１２】
一般的には、本発明は、真空ポンプ排気ライン内の固体残渣の堆積をできるだけ少なくするように構成されたシステムと方法を提供する。
【００１３】
本発明の一実施形態においては、基板製造用基板処理システムが本明細書に示される。このシステムは、プロセスチャンバと、排気システムと、プロセスチャンバへ洗浄ガスを供給する手段とを含んでいる。排気システムは、真空ポンプと、真空排気ラインと、真空ポンプから下流で真空排気ライン内部に取り付けられたろ過装置とを含んでいる。
【００１４】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法が示される。この方法は、（１）少なくとも１種の洗浄ガスを処理チャンバへ導入し、排気ラインへ更に流れるステップと、（２）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（３）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（４）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含んでいる。
【００１５】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスを基板処理システムのプロセスチャンバへ導入するステップと、（２）前駆体ガスに局部的にプラズマを加え、プラズマが前駆体ガスを活性化して洗浄ガスのプラズマを形成し、洗浄ガスが排気ラインへ更に流れるステップと、（３）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（４）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（５）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスをリモートチャンバへ導入し、前記リモートチャンバが基板処理システムのプロセスチャンバの内部に接続されているステップと、（２）リモートチャンバ内の前駆体ガスを活性化し、よって洗浄ガスのプラズマを形成するステップと、（３）洗浄ガスのプラズマを前記プロセスチャンバへ導入し、前記洗浄ガスのプラズマが排気ラインへ更に流れるステップと、（４）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（５）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（６）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、
を含む、前記方法が示される。
【００１７】
本発明の更に多くの態様、特徴、利点は、開示のために示された本発明の実施形態の、次の説明から明らかになる。
【００１８】
本発明の上記特徴、利点、目的、また、明らかになる他のものが得られる内容を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約した本発明の具体的な説明は添付した図面で示されるある実施形態を参照することができる。これらの図面は、明細書の一部をなすものである。しかしながら、添付の図面は本発明の実施形態を例示するものであるので、その範囲を限定するものとみなされないことは留意すべきである。
【００１９】
本発明は、一部には、固体残渣が蓄積し基板プロセスチャンバの排気ラインを有意に妨害することを実質的に防止するために使用し得る本明細書では白色粉末排気エリミネータ又はアニヒレータと呼ばれるろ過装置を提供する。
【００２０】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセスのような基板処理操作中、種々のガス状廃棄物や混入物がチャンバから真空マニホールドへ排気される。行われる具体的な操作によって、これらの排気物は、排気ライン内に残渣又は同様の粉末状物質が残る部分的に反応した生成物及び/又は副生成物を含んでもよい。本発明のろ過装置は、排気ライン内のそのような微粒子物質の蓄積を防止する。このろ過装置は、排気ライン内部の真空ポンプから下流に位置している。装置は、排気出力の一部に接続しても置き換えてもよく、真空ポンプから下流に位置している。固体残渣を含有しかつプロセスチャンバから排気されたガスは、続いてろ過装置を通過し、固体残渣が捕捉される。加熱時に、捕捉された固体残渣は、チャンバ洗浄サイクル中にろ過装置へ流れる洗浄ガスによって除去される。
【００２１】
２以上のろ過装置を排気出力に接続することは可能である。そのような構造は、例えば、パーティクル収集に最適化された２つのろ過装置を用いて排気ラインをパーティクルや残渣の蓄積から防御するために用いることができる。
【００２２】
本発明の装置は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセス、プラズマ増強化学気相成長プロセス又はＰＥＣＶＤプロセスのような化学気相成長プロセス、又は熱プロセスのような有害な副生成物を生じる種々の基板処理法とともに使用し得る。
【００２３】
それ故、上記のように、本発明の一態様は、半導体製造用基板処理システムである。このシステムは、プロセスチャンバと、排気システムと、プロセスチャンバへ洗浄ガスを供給する手段を含んでいる。排気システムは、真空ポンプと、真空排気ラインと、真空ポンプから下流で真空排気ラインの内部に取り付けられたろ過装置を含んでいる。ろ過装置は、固体残渣を捕捉する。高温で、捕捉された固体残渣は排気ラインに流れている洗浄ガスによって除去されるので、真空排気ライン内に蓄積する固体残渣は減少又は防御される。
【００２４】
詳しくは、ろ過装置は、１以上のフィルタディスクと、ヒータと、ヒータを封入しているコンジットとを含む封入システムである。フィルタディスクは、封入システムの壁とヒータコンジットの壁の内部に密封して配置される。更に詳しくは、フィルタディスクのフィルタ孔のサイズは固体残渣を十分捕捉するほど小さい。例えば、フィルタディスクのフィルタ孔のサイズは約１０μｍ〜約３０μｍであってもよい。用いられる複数のフィルタディスクの場合には、フィルタ孔の大きいディスクがフィルタ孔の小さいディスクの上流に配置されるようにして配列される。
【００２５】
更に詳しくは、プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ又は半導体プロセスチャンバ（例えば、ＰＥＣＶＤチャンバ又はエッチングプロセスチャンバ）であり得る。本発明のろ過装置によってろ過される固体残渣の代表例としては、ＳIＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００２６】
他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法が示される。この方法は、（１）少なくとも１種の洗浄ガスを処理チャンバへ導入し、排気ラインへ更に流れるステップと、（２）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（３）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（４）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させるので、固体残渣の蓄積を排気ラインから減少、たいていは排除させるステップと、を含んでいる。
【００２７】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過され得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００２８】
本発明の他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスを基板処理システムのプロセスチャンバへ導入するステップと、（２）前駆体ガスに局部的にプラズマを加え、プラズマが前駆体ガスを活性化して洗浄ガスのプラズマを形成し、洗浄ガスが排気ラインへ更に流れるステップと、（３）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（４）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（５）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には固体残渣の蓄積を排気ラインにおいて排除させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００２９】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過し得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００３０】
本発明の他の態様においては、基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、（１）少なくとも１種の前駆体ガスをリモートチャンバへ導入し、前記リモートチャンバが基板処理システムのプロセスチャンバの内部に接続されているステップと、（２）リモートチャンバ内の前駆体ガスを活性化し、よって洗浄ガスのプラズマを形成するステップと、（３）洗浄ガスのプラズマを前記プロセスチャンバへ導入し、前記洗浄ガスのプラズマが排気ラインへ更に流れるステップと、（４）基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、残渣が真空ポンプから下流で排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、（５）ろ過装置を加熱し、洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、（６）ガス状残渣を排気ラインを通って放出させ、それ故、一般的には、固体残渣の蓄積を排気ラインから排除又は減少させるステップと、を含む、前記方法が示される。
【００３１】
詳しくは、ろ過装置は約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱される。プロセスチャンバは、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、エッチングプロセスチャンバ又は熱プロセスチャンバであり得る。本発明のろ過装置によってろ過され得る固体残渣の代表例としては、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、又はその吸着剤、例えば、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３又はＨＦが挙げられる。洗浄ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。フッ素含有ガスの代表例としては、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、又はＣ.sub.xＦ.sub.yが挙げられる。
【００３２】
次の実施例は、本発明の種々の実施形態を例示するために示され、本発明をある方法に限定することを意味しない。
【実施例１】
【００３３】
白色粉末排気エリミネータ
本発明のろ過装置（本明細書でアニヒレータ、又は白色粉末排気エリミネータと呼ぶ）を真空ポンプの排気出力に取り付け、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）プロセスチャンバ又は半導体処理システムに装着する。図１を参照すると、ろ過装置１００は上流真空ポンプへの第一接続部と排気システムへの第二接続部をもつ封入システムである。該装置は、ヒータ１０１と、ＣＡＰホワイトパーティクルフィルタ１０２と、“Ｏ”リング１０３と、スプール１０４と、フィルタディスク１０５と、スペーサ１０６とを含んでいる。ヒータ１０１は、ろ過エンクロージャへ流れる洗浄ガスにさらされずにコンジット内に密封されている。洗浄サイクル中、洗浄ガスはこのろ過エンクロージャへ上流真空ポンプから流れ、フィルタディスクを通過し、ここで、洗浄ガスの再活性化が起こり、最終生成物は排気システムへ放出される。
【００３４】
フィルタアセンブリは、１つ以上のディスクを含み、ろ過エンクロージャの内壁とヒータコンジットの壁の内部に密封して配置される。各ディスクは１ラウンドのろ過活性を与える。ガスフローの上流のディスクは、通常は下流のものと比べてフィルタ孔が大きい。大きなパーティクルまで孔フィルタの大きいフィルタディスクは、続いて下流のディスクを通過し、微細パーティクルだけがろ過し得る。孔の小さいディスクはろ過効率の高い点で良好である。しかしながら、ポンピング速度に影響し得るガスコンダクタンスを低下させる。
【００３５】
図１を参照すると、３段パーティクルフィルタの例が示されている。３つのフィルタディスクは、高捕捉効率を得るために３段ろ過を与える。上流での２つのディスクのフィルタ孔は、例えば、約３０μｍであり得るが、３番目のディスクのフィルタ孔は、例えば、約１０μｍである。
【００３６】
フィルタを作るのに用いられる材料は、一般的には、腐食環境を維持し得る材料である。例えば、フィルタは高温のフッ素エッチング環境と適合できる多孔質アルミニウム又はセラミック（Ａl2Ｏ3又はＡlＮ）からできた１以上のディスクであってもよい。
【実施例２】
【００３７】
白色粉末排気エリミネータと連結した堆積プロセスと洗浄プロセス
堆積プロセス中、誘電体（ＳiＯx、ＳiＮx、ＳiＯxＮy等）又は半導体（α-Ｓi、p-ＳI等）ＣＶＤ膜が基板上に堆積する。洗浄プロセス中、洗浄ガスはチャンバへ連続的に流れる。洗浄ガスとしてフッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスを用いることができる。例えば、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６又はＣＦ.sub.４のようなフッ素含有ガスが洗浄に一般的に用いられる。
【００３８】
図２は、本発明の一態様を示す図であり、洗浄ガスはプロセスチャンバへ導入され、ポンプの下流の排気ラインから白色粉末の蓄積を除去するための本発明のろ過装置に更に送られる。
【００３９】
インサイチュプラズマ洗浄は、洗浄ガスを解離させるために用いることができる。そのようなシステムでは、前駆体ガスがチャンバへ供給される。次に、チャンバ内の前駆体ガスにグロー放電プラズマを局部的に加えることにより、反応性化学種が生成する。反応性化学種は、表面上に揮発性化合物をプロセス残渣とともに形成することによりチャンバ表面を洗浄する。
【００４０】
また、プラズマは遠隔操作で供給することができる。リモートプラズマ源洗浄システムは、リモート活性化チャンバに接続された洗浄ガス源を含んでいる。洗浄ガス源としては、前駆体ガスの供給源と、前駆体ガスの流量を制御するための電子的に作動するバルブと流量制御メカニズムと、チャンバの外側で少し離れてあるリモート活性化チャンバへガスを流すためのコンジットとが含まれる。活性化電源、例えば、高出力マイクロ波発生器がリモート活性化チャンバ内に前駆体ガスを活性化するために用いられる。リモートチャンバは、サファイアチューブと電源２.５４ＧＨzマイクロ波エネルギー源であってもよく、その出力の目標はサファイアチューブである。前駆体ガスは、例えば、ＮＦ.sub.３の場合、フッ素含有ガス、塩素含有ガス又はハロゲン含有ガスであってもよい。活性化化学種の流量は、約２リットル/分であり、プロセスチャンバ圧は約０.５Ｔorrである。前駆体ガスを活性化するために、マイクロ波源はリモート活性化チャンバへ約３,０００〜１２,０００ワットを送る。５,０００ワット値が多くの応用に用いることができる。活性化時に、洗浄ガスのプラズマがリモートチャンバ内に生成し、その後、プラズマの一部がプロセスチャンバへ導入される。
【００４１】
図３は、本発明の他の態様を示す図であり、リモートプラズマ源がプロセスチャンバを洗浄するために用いられ、ポンプの下流の排気ラインから白色粉末の蓄積を除去するために本発明のろ過装置に洗浄ガスが更に送られる。
【００４２】
基板処理動作中、種々のガス状廃棄生成物と混入物がプロセスチャンバから真空マニホールドへ排気される。行われる具体的な操作によっては、これらの排気生成物は、部分的に反応した生成物及び/又は排気ライン内に残渣又は類似の粉末物質が残る副生成物を含むことができる。本発明のろ過装置を用いて、デバイス内部のパーティクルフィルタディスクによってパーティクルが捕捉される。残りの未使用の洗浄ガス、例えば、Ｆ２又はＦは洗浄サイクル中に排気ラインへ流れる。ろ過装置は、約１００〜２５０℃の温度に加熱される。そのような高温で、洗浄ガスは再活性化されるので固体残渣と反応することができ、ガス状の状態に変換される。例えば、ＳiＮのような固体残渣は次の式によってＦ２又はＦのような洗浄ガスと反応する。
ＳiＮ（固体）＋Ｆ（Ｆ２）→ＳiＦ４（気体）
その後、変換されたガス状残渣がポンプで送られる。目で見ることができるように、本発明の捕捉自己洗浄法は、排気ライン内部の白色粉末を減少させる。
【実施例３】
【００４３】
白色粉末排気エリミネータの応用
本発明の手法と装置の使用の一例はＡＫＴ ＰＥＣＶＤシステムであり、シランプロセス（酸化物、窒化物又はアモルファスシリコン）後、そのチャンバは定期的に洗浄する必要がある。固体残渣（白色粉末）は真空ポンプの排気ラインの内部に蓄積し、排気ライン内に高圧蓄積物を生じる。従って、排気ラインのこの高圧のために真空ポンプは破損する。固体残渣は排気パイプの直径を小さくし、排気ラインを完全に塞ぎもする。固体残渣は、また、真空ポンプの寿命を短くする。望まれていない固体残渣の例としては、一般的にはＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、（ＮＨ4)2ＳiＦ6、ＮＨ4Ｆ、ＳiＨ4、ＮＨ3、又はＨＦが含まれる。真空ポンプの排気出力に対して排気白色粉末エリミネータを取り付けることにより、白色粉末を捕捉し、フィルタエンクロージャ内部に除去する。そのようなプロセスは、真空ポンプ寿命を伸ばし、システムのダウンタイムを大幅に短くし、メンテナンスコストを激減させる。
【００４４】
結論として、本発明のろ過装置は、既存のチャンバ手段と、基板処理チャンバの排気ラインを洗浄する手段（例えば、加熱）を用いるものである。従来技術の洗浄デバイス（例えば、Raouxのプラズマ洗浄装置（ＤＰＡ））と比べて、ここに開示されたろ過装置は次の利点がある。RaouxのＤＰＡは、ポンプ性能に影響するチャンバフォアラインに取り付けられている。ＤＰＡを作動させるために、実質的な制御システム、例えば、追加のプラズマ源や静電ポテンシャルが必要である。対照的に、ろ過装置は非常に単純であり、プラズマを排気ラインに追加せず、洗浄のためにガスを必要とせず、メンテナンスの必要は少しか又は全くない。そのような装置はポンプの下流で排気ラインの内部に取り付けられるので、ポンプ性能は影響されない。
【００４５】
当業者は、言及した目的を実施し目標や利点、また、それに伴うものを得るために本発明が十分適合することを容易に理解するであろう。本発明を実施する際に種々の修正や変更が本発明の精神又は範囲を逸脱することなく行われ得ることは当業者に明らかである。当業者にはその中の変更や他の使用が講じられ、それらは特許請求の範囲によって定義される本発明の精神の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態によるろ過装置１００の概略図である。装置１００は、ヒータ１０１と、ＣＡＰ白色パーティクルフィルタ１０２と、“Ｏ”リング１０３と、スプール１０４と、フィルタディスク１０５と、スペーサ１０６とを含んでいる。
【図２】本発明の一態様を示す概略図である。更に詳しくは、洗浄ガスがプロセスチャンバへ導入され、本発明のろ過装置へ送られる図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す概略図である。即ち、本発明のろ過装置と連結してリモートプラズマ源が用いられる。
【符号の説明】
【００４７】
１００…ろ過装置、１０１…ヒータ、１０２…フィルタ、１０３…“Ｏ”リング、１０４…スプール、１０５…フィルタディスク、１０６…スペーサ。
Claims (32)
- プロセスチャンバと；
排気システムであって、真空ポンプ、真空排気ライン、前記真空ポンプから下流で前記真空排気ラインの内部に取り付けられているろ過装置を含む、前記排気システムと；
該プロセスチャンバに少なくとも１種の洗浄ガスを供給する手段と；
を含む、基板処理システム。 - 前記処理チャンバが、フラットパネルディスプレイチャンバ及び半導体プロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項１記載の基板処理システム。
- 前記半導体プロセスチャンバが、化学気相成長チャンバ及びエッチングプロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項２記載の基板処理システム。
- 前記ろ過装置が、１種以上のフィルタディスクと、ヒータと、前記ヒータを封入しているコンジットとを含む封入システムであり、前記フィルタディスクが、該封入システムの壁と前記コンジットの壁の内部に密封して配置されている、請求項１記載の基板処理システム。
- 前記フィルタディスクのフィルタ孔が約１０μｍ〜約３０μｍである、請求項４記載の基板処理システム。
- 前記フィルタディスクが、フィルタ孔の大きい該ディスクがフィルタ孔の小さい該ディスクの上流に配置されるように配列している、請求項４記載の基板処理システム。
- 前記ろ過装置が、固体残渣が前記真空ライン内に蓄積することを防止又は減少させる、請求項１記載の基板処理システム。
- 前記ろ過装置が該固体残渣を捕捉する、請求項７記載の基板処理システム。
- 前記固体残渣が、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３及びＨＦからなる群より選ばれる、請求項７記載の基板処理システム。
- 前記洗浄ガスが、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、及びハロゲン含有ガスからなる群より選ばれる、請求項１記載の基板処理システム。
- 前記フッ素含有ガスが、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、及びＣ.sub.xＦ.sub.yからなる群より選ばれる、請求項１０記載の基板処理システム。
- 基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、
少なくとも１種の洗浄ガスを該処理チャンバへ導入し、前記洗浄ガスが該排気ラインへ更に流れるステップと、
基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、前記残渣が真空ポンプから下流で該排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、
前記ろ過装置を加熱し、前記洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、
該排気ラインを通って前記ガス状残渣を放出させ、固体残渣の蓄積を前記排気ラインにおいて排除又は減少させるステップと、
を含む、前記方法。 - 前記固体残渣が、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３及びＨＦからなる群より選ばれる、請求項１２記載の方法。
- 前記洗浄ガスが、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、及びハロゲン含有ガスからなる群より選ばれる、請求項１２記載の方法。
- 前記フッ素含有ガスが、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、及びＣ.sub.xＦ.sub.yからなる群より選ばれる、請求項１４記載の方法。
- 前記プロセスチャンバが、フラットパネルディスプレイチャンバ及び半導体プロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項１２記載の方法。
- 前記半導体プロセスチャンバが、化学気相成長チャンバ及びエッチングプロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項１６記載の方法。
- 前記ろ過装置を約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱する、請求項１２記載の方法。
- 基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、
少なくとも１種の前駆体ガスを前記基板処理システムのプロセスチャンバへ導入するステップと、
前記プロセスチャンバ内の前記前駆体ガスにプラズマを加え、前記プラズマが前記前駆体ガスを活性化して洗浄ガスのプラズマを形成し、前記洗浄ガスが該排気ラインへ更に流れるステップと、
基板処理中に生成される固体残渣を捕捉し、前記残渣が真空ポンプから下流で該排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、
前記ろ過装置を加熱し、前記洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、
該排気ラインを通って前記ガス状残渣を放出させ、固体残渣の蓄積を前記排気ラインにおいて排除又は減少させるステップと、
を含む、前記方法。 - 前記固体残渣が、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３及びＨＦからなる群より選ばれる、請求項１９記載の方法。
- 前記洗浄ガスが、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、及びハロゲン含有ガスからなる群より選ばれる、請求項１９記載の方法。
- 前記フッ素含有ガスが、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、及びＣ.sub.xＦ.sub.yからなる群より選ばれる、請求項２１記載の方法。
- 前記プロセスチャンバが、フラットパネルディスプレイチャンバ及び半導体プロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項１９記載の方法。
- 前記半導体プロセスチャンバが、化学気相成長チャンバ及びエッチングプロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項２３記載の方法。
- 前記ろ過装置を約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱する、請求項１９記載の方法。
- 基板処理システムの排気ラインにおいて固体残渣の蓄積を排除又は減少させる方法であって、
少なくとも１種の前駆体ガスをリモートチャンバへ導入し、前記リモートチャンバが前記基板処理システムの該プロセスチャンバの内部に接続されているステップと、
前記リモートチャンバ内の前記前駆体ガスを活性化し、よって洗浄ガスのプラズマを形成するステップと、
前記洗浄ガスのプラズマを前記プロセスチャンバへ加え、前記洗浄ガスが該排気ラインへ更に流れるステップと、
基板処理中に生成する固体残渣を捕捉し、前記残渣が真空ポンプから下流で該排気ラインの内部のろ過装置によって捕捉又はろ過されるステップと、
前記ろ過装置を加熱し、前記洗浄ガスが再活性化され、捕捉された固体残渣と更に反応し、よって前記固体残渣をガス状残渣に変換させるステップと、
該排気ラインを通って前記ガス状残渣を放出させるので、固体残渣の蓄積を前記排気ラインにおいて排除又は減少させるステップと、
を含む、前記方法。 - 前記固体残渣が、ＳiＮ、ＳiＯ、α-Ｓi、(ＮＨ.sub.４).sub.２ＳiＦ.sub.６、ＮＨ.sub.４Ｆ、ＳiＨ.sub.４、ＮＨ.sub.３及びＨＦからなる群より選ばれる、請求項２６記載の方法。
- 前記洗浄ガスが、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、及びハロゲン含有ガスからなる群より選ばれる、請求項２６記載の方法。
- 前記フッ素含有ガスが、ＨＦ、Ｆ.sub.２、ＮＦ.sub.３、ＳＦ.sub.６、Ｃ.sub.２、Ｆ.sub.６、ＣＦ.sub.４、Ｃ.sub.３Ｆ.sub.８Ｏ、及びＣ.sub.xＦ.sub.yからなる群より選ばれる、請求項２８記載の方法。
- 前記プロセスチャンバが、フラットパネルディスプレイチャンバ及び半導体プロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項２６記載の方法。
- 前記半導体プロセスチャンバが、化学気相成長チャンバ及びエッチングプロセスチャンバからなる群より選ばれる、請求項３０記載の方法。
- 前記ろ過装置を約１００℃〜約２５０℃の温度に加熱する、請求項２６記載の方法。
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