JP2016118529A - 腐食センサ保持器アセンブリ、ガスブロック、真空チャンバ、及び、腐食を予測する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板処理装置のガス供給システム内の腐食を予測および検出するための腐食センサ保持器アセンブリおよび方法を提供する。【解決手段】腐食センサ保持器アセンブリは、第１のポートを有する第１の絶縁層と、第２のポートを有する第２の絶縁層と、を備えた積層体を備えており、第１のポートおよび第２のポートは、シールを保持するように構成されている。腐食センサ保持器アセンブリは、積層体の中に収容された導電体６０６を備える。導電体は、第１のポートおよび第２のポートの周りに伸びる経路を形成する。導電体の少なくとも一部分が、腐食性ガスまたは酸の存在下で変化する特性を持つ露出面を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、半導体基板処理装置に関し、特に、半導体処理装置の真空チャンバにガスを供給する供給システムにおける腐食を予測するための腐食センサ保持器アセンブリおよび方法に関する。

プラズマエッチング、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）、イオン注入、および、レジスト除去などの技術（これらに限定されない）によって半導体基板を処理するために、半導体基板処理装置が利用される。半導体基板処理装置は、ガス供給システムを備えており、処理ガスが、ガス供給システムを通して流れ、その後、シャワーヘッド、ガスインジェクタ、ガスリングなどのガス分配部材によって装置の真空チャンバの処理領域に供給される。例えば、ガス供給システムは、チャンバ内で処理されている半導体基板の表面にわたって処理ガスを分配するために、チャンバ内で半導体基板の上方に配置されたガスインジェクタに処理ガスを供給するよう構成されうる。現行のガス供給システムは、多くの個々の構成要素から構築されており、構成要素の多くが、処理ガスを流す導管を有する。個々の構成要素の間の接合部分は、組み立てられたガス供給システムの導管を通して処理ガスが供給された時に漏れが起きないように、構成要素間のシールを利用している。

ガス供給システムの多くの構成要素は、ステンレス鋼などの金属で形成される。構成要素の間のシールが、腐食して漏れを生じる場合があり、個々の構成要素の不具合および処理中の半導体基板の汚染につながりうる。例えば、エッチング処理に用いられるプラズマガスは、ステンレス鋼の構成要素と反応して腐食をもたらし、半導体デバイスの低歩留まりおよび低性能を引き起こしうる。腐食は、ガスの純度および半導体デバイスの品質を損なう。例えば、臭化水素ガス（ＨＢｒ）は、周囲湿分の存在下で、ステンレス鋼上で化学反応１／２Ｏ_２＋２ＨＢｒ＋Ｆｅ＝ＦｅＢｒ_２＋Ｈ_２Ｏに従って、強酸を生じ、腐食過程を開始させうる。したがって、構成要素の大きい不具合または半導体基板の汚染を防ぐために、漏れおよび腐食の始まりを予測および検出することが求められている。

本明細書では、半導体基板処理装置のガス供給システム内の腐食を予測および検出するための腐食センサ保持器アセンブリが開示されている。腐食センサ保持器アセンブリは、少なくとも第１のポートを有する少なくとも第１の絶縁層と、少なくとも第２のポートを有する少なくとも第２の絶縁層と、を備えた積層体を備えており、第１のポートおよび第２のポートは、シールを保持するように構成されている。腐食センサ保持器アセンブリは、さらに、第１のポートおよび第２のポートの少なくとも一部の周りに伸びる経路を形成する少なくとも１つの導電体を備えており、導電体は、積層体の中で、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に収容されている。導電体の経路の少なくとも一部分が、露出面を有する。

また、本明細書では、腐食センサ保持器アセンブリを用いて半導体基板処理装置のガス供給システム内の腐食を予測および検出する方法が開示されている。方法は、腐食センサ保持器アセンブリによって保持されたシールに処理ガスを通す工程を備えており、腐食センサ保持器アセンブリは、少なくとも第１のポートを有する少なくとも第１の絶縁層と、少なくとも第２のポートを有する少なくとも第２の絶縁層と、を備えた積層体を備える。方法は、さらに、第１のポートおよび第２のポートによってシールを保持する工程と、第１のポートおよび第２のポートの少なくとも一部の周りに伸びる経路を形成する少なくとも１つの導電体を備えた回路のパラメータを監視する工程と、を備える。導電体は、積層体の中で、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に収容されており、導電体の経路の少なくとも一部分が、露出面を有し、パラメータは、露出面の特性に関係する。方法は、パラメータを所定の値と比較する工程と、比較の結果に基づいて、腐食性ガスの存在を検出する工程と、を備える。

本明細書に開示した実施形態に従って、半導体基板処理装置の一実施形態を示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、ガス供給システムを示す概略図。

本明細書に開示した実施形態に従って、腐食センサ保持器アセンブリが構成要素の間に挿入されるガススティックの一実施形態を示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、腐食センサ保持器アセンブリの一実施形態を示す図。 本明細書に開示した実施形態に従って、図４Ａに示した腐食センサ保持器アセンブリを取り付けたガススティックの構成要素の一実施形態を示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、腐食センサ保持器アセンブリが構成要素の間にシールを保持する様子を示す断面図。

本明細書に開示した実施形態に従って、シールを保持する腐食センサ保持器アセンブリを示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、シールの縁部付近にある図６Ａの腐食センサ保持器アセンブリの一部を示す詳細図。

本明細書に開示した実施形態に従って、腐食センサ保持器アセンブリの一実施形態を示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、腐食センサ保持器アセンブリの一実施形態を示す図。

本明細書に開示した実施形態に従って、図８Ａの腐食センサ保持器アセンブリを示す側面図。

図８Ｂの腐食センサ保持器アセンブリの一部を示す詳細図。

本明細書では、半導体基板処理装置のガス供給システムのための腐食センサ保持器アセンブリおよび半導体基板の処理中にガス供給システムにおける腐食を検出する方法が開示されている。半導体基板処理装置は、プラズマエッチング、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）、イオン注入、または、レジスト除去などの技術（これらに限定されない）によって半導体基板を処理するために利用されうる。以下の説明では、提示した実施形態の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施することが可能である。また、本明細書に開示されている実施形態が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の詳細な説明は省略した。さらに、本明細書で用いられているように、「約」という用語を数値に関して用いた場合、±１０％を意味する。

集積回路デバイスでは、物理的サイズおよび動作電圧の両方が小さくなり続けているため、デバイスに関連する製造歩留まりが、汚染の影響を受けやすくなっている。結果として、より小さい物理的サイズを有する集積回路デバイスを製造するには、以前に許容可能と見なされていたよりも小さい汚染レベルが必要になる。さらに、半導体処理で用いられるウエハおよび処理機器は、ウエハ当たりでより多くのダイを製造するために、より複雑化すると共にサイズが大きくなっている。したがって、機器およびウエハを損傷する腐食による不具合に、さらにコストが掛かるようになっている。

したがって、集積回路製造の際の腐食および汚染の抑制が、信頼性のあるデバイスを実現すると共に処理機器を保護するのに有効である。半導体基板処理装置のガス供給システムなどの処理機器は、ガス供給システムの構成要素が腐食および／または侵食されると損傷しうる。例えば、処理ガスが水分にさらされると、強酸が生成されうる。

周囲空気は、約１０００ｐｐｍの水分を含む。臭化水素は、空気中に約１〜２ｐｐｍの水分があるだけで、強酸を生じて腐食過程を開始する。この酸は、半導体処理装置のガス分配システム内の構成要素に用いられているステンレス鋼およびその他の金属を溶解するほど強い。

半導体基板処理装置のガス分配システムは、マスフローコントローラ、１または複数の圧力変換器および／または圧力調整器、ヒータ、１または複数のフィルタまたは清浄器、マニホルド、ガスフローアダプタ、ならびに、遮断弁など、一連のガス分配／制御構成要素であるガススティックを利用できる。ガススティックにおいて利用される構成要素およびそれらの特定の配置は、設計および用途によって変化しうるものであり、多くの構成要素の配置が当業者に周知である。例えば、半導体基板処理装置において、１７を越える処理ガスが、ガス供給ラインおよびガス分配システム構成要素を介してチャンバに供給されうる。ガス分配システム構成要素は、「ガスパネル」または「ガスボックス」としても知られるベースプレート（すなわち、ガスパレット）に取り付けられて、システムを形成する。

上述のように、半導体製造においては、半導体デバイスの寸法が減少し、より多くの構成要素を収容する余地が減るにつれて、処理がますます汚染に耐えられなくなっている。密閉に失敗すると、ガス分配システムの構成要素に加えて、半導体基板全体が損なわれる場合がある。

したがって、腐食センサ保持器アセンブリを用いて半導体基板処理装置のガス供給システム内の腐食を予測および検出する方法が、本明細書に開示されている。上述のように、ガス供給システム構成要素は、ステンレス鋼などの金属から製造されており、従来技術の金属構成要素の機械加工の公差、また、従来技術の構成要素の導管を形成する処理中の接液面を保護コーティングで被覆する要求により、処理ガスが流れる所望の導管路を実現するには、構成要素を組み立てる際に、構成要素の間に接合部およびシールを必要とする。

腐食、侵食、および／または、腐食／侵食が発生する環境は、酸素、ハロゲン、および／または、ハイドロフルオロカーボンの処理ガス、もしくは、Ｃｌ_２、ＨＣｌ、ＢＣｌ_３、Ｂｒ_２、ＨＢｒ、Ｏ_２、ＳＯ_２、ＣＦ_４、ＣＦ_２Ｆ_２、ＮＦ_３、ＣＨ_３Ｆ、および、ＳＦ_６など（これらに限定されない）半導体基板処理で利用されうる処理ガスを含みうる。

図１は、本明細書に開示する腐食センサ保持器アセンブリを備えたガス供給システム２３４を備えることができる半導体基板処理装置の一実施形態を示す。図１に示すように、誘導結合プラズマ処理装置が、真空チャンバ２００（すなわち、プラズマエッチングチャンバ）を備えうる。真空チャンバ２００は、真空チャンバ２００の内部で半導体基板２１４を支持するための基板支持体（下側電極アセンブリ）２１５を備える。誘電体窓２０が、真空チャンバ２００の上壁を形成する。処理ガスが、ガスインジェクタ２２を通して真空チャンバ２００の内部に注入される。ガス供給システム２３４は、ガスインジェクタ２２を通して真空チャンバ２００の内部に処理ガスを供給する。ガス供給システムによって真空チャンバの内部に供給される処理ガスのパラメータ（例えば、温度、流量、および、化学組成）が、制御システム３８５によって制御されることが好ましい。

処理ガスは、真空チャンバ２００の内部に導入されると、アンテナ１８が真空チャンバ２００の内部にエネルギを供給することによって、プラズマ状態に励起される。アンテナ１８は、ＲＦエネルギを真空チャンバ２００に誘導結合するためにＲＦ電源２４０およびＲＦインピーダンス整合回路２３８によって電力供給される外部平面アンテナであることが好ましい。しかしながら、別の実施形態において、アンテナ１８は、非平面の外部アンテナまたは埋め込みアンテナであってもよい。アンテナにＲＦ電力を印加することによって生成された電磁場が、真空チャンバ２００の内部の処理ガスを励起して、基板２１４の上方に高密度プラズマ（例えば、１０^９〜１０^１２イオン／ｃｍ^３）を形成する。エッチング処理中、アンテナ１８（すなわち、ＲＦコイル）は、変成器内の一次コイルと同様の機能を奏し、真空チャンバ２００内で生成されたプラズマは、変成器内の二次コイルと同様の機能を奏する。アンテナ１８は、電気コネクタ２３８ｂ（すなわち、リード線）によってＲＦインピーダンス整合回路２３８と電気的に接続され、ＲＦ電源２４０は、電気コネクタ２４０ｂによってＲＦインピーダンス整合回路２３８と電気的に接続されることが好ましい。

図２は、腐食センサ保持器アセンブリを備えた半導体基板処理装置処理のためのガス供給システム５００の一例を示す概略図である。半導体基板処理装置の真空チャンバ５１０に、ガス供給ライン５１４を通して処理ガスが供給される。ガス供給ライン５１４は、真空チャンバ５１０の上側部分でガス供給システム５００の下流に配置されたシャワーヘッドまたはガスインジェクタなどのガス分配部材に処理ガスを提供できる。さらに、ガス供給ライン５１４は、真空チャンバの下側部分へ、例えば、半導体基板支持体の周りのガス分配リングへ、または、基板支持体に配置されたガス流出口を通して、処理ガスを供給してもよい。処理ガスが、ガス供給源５１６、５１８、５２０、５３０からガスライン５１４に供給されてよく、供給源５１６、５１８、５２０、５３０からの処理ガスは、それぞれ、ＭＦＣ５２２、５２４、５２６、５３２に供給される。ＭＦＣ５２２、５２４、５２６、５３２は、処理ガスを混合マニホルド５２８に供給し、その後、混合されたガスは、ガス流ライン５１４に方向付けられる。ガス供給システム５００は、シールを必要とする構成要素の間に配置された１または複数の腐食センサ保持器アセンブリを有することが好ましい。

図３は、本明細書に記載したように構成要素の間に１または複数の腐食センサ保持器アセンブリを備えることができるガス供給システムに含まれうるガススティック７００を示す断面図である。ガススティックは、特定の構成要素を備えるように図示されているが、ガススティックを形成するために、異なる構成要素が用いられてもよい、および／または、より少ないまたはより多くの構成要素が用いられてもよいので、これらの具体的な構成要素に限定の意図はない。さらに、１つのガススティックを備えると記載されているが、ガススティックの数を限定する意図はない。上述のように、複数のガススティックが、ガスボックスまたはガスパネルを形成する。一実施形態において、構成要素上の各弁は、組み込まれた表面取り付け弁であってよい。一般に、組み込まれた表面取り付け構成要素は、ガス制御構成要素が取り付けられる取り付けアセンブリ上の流路（例えば、導管）を通して他のガス制御構成要素に接続されたガス制御構成要素（例えば、弁、フィルタなど）である。腐食センサ保持器アセンブリが、組み込まれた表面取り付け構成要素と取り付けアセンブリとの間に挿入される。

ガススティック７００は、供給ガスを入力するためにガススティック入力ポート７０２を有してよい。手動弁７０４が、供給ガスの供給または供給遮断を実行するために用いられてよい。手動弁７０４は、その上方にロックアウト／タグアウト装置７０６を有してもよい。作業者の安全規制は、しばしば、プラズマ処理製造装置が、作動防止機能（ロックアウト／タグアウトメカニズムなど）を備えることを義務づける。一般に、ロックアウトは、能動的な手段（キータイプまたは組み合わせ錠タイプのロックなど）を用いてエネルギ遮断装置を安全位置に保持する装置である。タグアウト装置は、一般に、決められた手順に従ってエネルギ遮断装置にしっかりと固定することができるタグおよび取り付け手段など、任意の目立つ警告装置である。

調整器７０８が、処理ガスのガス圧を調整するために用いられてよく、圧力計７１０が、処理ガスの圧力を監視するために用いられてよい。一実施形態では、圧力が事前設定されており、調整される必要がなくてもよい。別の実施形態では、圧力を表示するディスプレイを有する圧力変換器（図示せず）が用いられてもよい。圧力変換器は、調整器７０８の隣に配置されてよい。フィルタ７１２が、処理ガス中の不純物を除去するために用いられてよい。一次遮断弁７１４が、任意の腐食性の供給ガスがガススティック内に残ることを防ぐために用いられてよい。一次遮断弁７１４は、弁を停止させて（閉じさせて）ガススティック内のプラズマガス流を効果的に停止する自動空気圧作動弁アセンブリを有する２ポート弁であってよい。弁が閉じられると、窒素などの非腐食性のパージガスが、ガススティックをパージするために、パージ弁７１６に通されてよい。パージ弁７１６は、パージ処理を提供するための３つのポート（すなわち、入口ポート、出口ポート、および、排出ポート）を有してよい。腐食保持器センサアセンブリは、パージ弁７１６の３つのポートを混合マニホルド２２２に接続するためのシールを含みうる。

パージ弁７１６の隣には、マスフローコントローラ（「ＭＦＣ」）７１８が配置されてよい。ＭＦＣ７１８は、処理ガスの流量を正確に測定する。ＭＦＣ７１８の隣にパージ弁７１６を配置することは、ユーザが、ＭＦＣ７１８内の任意の腐食性処理ガスをパージすることを可能にする。ＭＦＣ７１８の隣の混合弁７２０が、ガスパネル上で他の処理ガスと混合される処理ガスの量を制御するために用いられてよい。

ガススティックの各構成要素は、ステンレス鋼の混合マニホルドの上方に配置されることが好ましい。複数のマニホルドブロックが、ガススティック７００を通るガスの流路を作る混合マニホルド７２２を形成しうる。さらなるガス供給システム構成要素が、圧力フィッティングシーラント（例えば、Ｃ−シール、Ｗ−シール、Ｓ−シール）など任意の周知の方法によって、マニホルドブロック上に配置されてもよい。腐食センサアセンブリは、ガススティック７００のガス供給システム構成要素および混合マニホルド７２２の間のシールを保持および監視するように構成される。

腐食センサ保持器アセンブリは、ガス供給システムのガススティック、マニホルド、ガスパレット、または、フローアダプタブロックの構成要素の間に配置されるように構成されることが好ましい。フローアダプタブロックの実施形態については、同一出願人による米国特許第８，３２２，３８０号に開示されており、その特許は、参照によって全体が本明細書に組み込まれる。フローアダプタブロックは、その１または複数の流入ポートまたは流出ポートと流体連通する１または複数の水平または垂直の導管を内部に備えうることが好ましい。ガススティックおよび混合マニホルドの実施形態については、同一出願人による米国公開特許出願第２０１０／０３２６５５４号に開示されており、その出願は、参照によって全体が本明細書に組み込まれる。混合マニホルドは、その１または複数の流入ポートまたは流出ポートと流体連通する１または複数の水平または垂直の導管を内部に備えうることが好ましい。例えば、ステンレス鋼の混合マニホルドが、ガススティックのガス供給構成要素を支持するように形成されてよい。ガススティックのガス供給構成要素の各々は、それぞれのガス供給構成要素を受けるための流入ポート（その下に配置された相互接続導管路と流体連通する）を備えた支持要素（すなわち、ガスパレット）の上面の上に支持されることが好ましい。支持要素の相互接続導管路の垂直導管は、支持要素の水平共通マニホルド通路につながる。

半導体基板が、本明細書に開示したように構成要素の間に腐食センサ保持器アセンブリを備えたガス供給システムを含む半導体基板処理装置で処理されうる。半導体基板は、ガス供給システムから、腐食センサ保持器アセンブリによって監視されたシールを通して、処理装置の真空チャンバに、処理ガスを供給することによって処理されることが好ましい。処理ガスは、処理装置の真空チャンバの処理領域に導入される。次いで、半導体基板は、処理ガスで処理される。半導体基板を処理する方法は、半導体基板への導電材料または誘電材料の蒸着を含むことが好ましい。あるいは、好ましい実施形態において、半導体基板を処理する方法は、半導体基板上の層のプラズマエッチングを含むことが好ましく、層は、金属、誘電体、または、フォトレジストである。

図４は、本明細書に開示した腐食センサ保持器アセンブリの一実施形態を示している。図４Ａに示すように、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、端部４０４およびテール部４０６を備えた平面構造である。端部４０４は、シールを保持するための１または複数のポート４０２を備えており、ガス供給システム構成要素のフットプリントと一致する形状に構成可能である。例えば、端部４０４は、正方形、長方形、または、円形を有するよう構成されてよい。テール部４０６は、監視回路のための接続部を収容する。一実施形態において、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、積層体を備える。

図４Ｂに示すように、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、ガス供給システム構成要素（弁またはマスフローコントローラなど）の下にしっかりと適合するように構成できる。例えば、センサ固定アセンブリ４００が、ガス供給システム構成要素４０８の底部を覆う様子が図示されている。端部４０４は、シールを保持する３つのポートを有しており、それらは、ガス供給システム構成要素４０８の下端部に結合される。テール部４０６は、柔軟であり、ガス供給システム構成要素４０８の周りに沿って巻き付くことができる。

図５を参照すると、腐食センサ保持器アセンブリ４００の断面が示されている。図５に示すように、Ｃ−シール５０２が、腐食センサ保持器アセンブリ４００によって保持されている。Ｃ−シールは、通例、一部を除去された管で形成された金属リングであり、管の片側が２つの自由端を有するようになっている。Ｃ−シールの断面は、文字「Ｃ」に似ている。Ｃ−シールの切り欠き部分（すなわち、「Ｃ」の開いている部分）により、Ｃ−シールは、２つの構成要素の間で機械的に圧縮されて、密封シールを形成することができる。図５ではＣ−シールが図示されているが、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、Ｗ−シール、Ｓ−シール、または、Ｏ−リングなど、任意のタイプのシールを保持するように構成されてよい。

腐食センサ保持器アセンブリ４００は、上部流体構成要素５０４（例えば、弁）と底部基材５０６（例えば、混合マニホルド）との間の境界になりうる。図５は、Ｃ−シール５０２を備えた腐食センサ保持器アセンブリ４００が上部流体構成要素５０４と底部基材５０６との間を流れる流体のための連続的な流路を作る様子を示している。Ｃ−シールを備えた腐食センサ保持器アセンブリ４００、上部流体構成要素５０４、および、底部基材５０６が組み合わさって、気密性のシール構造を形成する。図５には、上部流体構成要素５０４および底部基材５０６の間の小さいギャップも示されており、その中に、腐食センサ保持器アセンブリ４００が存在する。構成要素の間にぴったりとはまるように、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、非常に薄く形成されてよい（例えば、約３〜５ミリメートルの厚さ）。

Ｃ−シール５０２が腐食または漏れを生じると、処理ガスが、上部流体構成要素５０４および底部基材５０６の間を流れる。上述のように、処理ガス（水素を含む処理ガスなど）が水分にさらされると、強酸が生成されうる。強酸は、迅速にＣ−シール５０２、流体構成要素５０４、および、底部基材５０６を損傷しうる。検出されないままでいると、強酸は、処理中の半導体ウエハに加えて、ガススティック全体および周囲の装置を損傷しうる。したがって、早期の検出が重大な不具合を防ぎうる。腐食センサ保持器アセンブリ４００に含まれる監視回路は、重大な不具合が起きることを防ぐために、Ｃ−シール５０２の漏れを監視し、漏れを特定するように構成される。

図６Ａおよび図６Ｂは、腐食センサ保持器アセンブリ４００の一実施形態を示す２つの図である。図６Ａは、Ｃ−シールを保持する腐食センサ保持器アセンブリ４００を側面から見た図であり、図６Ｂは、Ｃ−シール５０２の縁部付近のセンサ固定アセンブリ４００の一部である部分６０２を示す拡大図である。図６Ｂにおいて、部分６０２は、Ｃ−シール５０２の縁部付近の腐食センサ保持器アセンブリ４００を示す詳細な側面図であり、積層された異なる層が示されている。腐食センサ保持器アセンブリ４００は、３つの層を含む積層体であってよい。導電体６０６が、積層体内の２つの絶縁層の間に挟まれた監視回路を形成する。積層体の絶縁層は、ポリイミド膜などの絶縁材料から形成される。ポリイミドは、化学的に不活性な材料であり、ガススティックの汚染を低減し、すべてのプラズマガスに対して利用できる。ＤｕＰｏｎｔ社のＫａｐｔｏｎ材料が、かかるポリイミド膜の一例である。

図６Ｂに示すように、積層体の絶縁層は、絶縁材料が除去された切り欠き部６０４を備えてよい。切り欠き部６０４は、Ｃ−シール５０２の縁部付近で導電体６０６の領域を露出させる。導電体６０６は、ステンレス鋼などの金属であってよい。導電体６０６は、ガス流体供給システムおよび構成要素に用いられるのと同じタイプのステンレス鋼（例えば、３０３ＳＳＴ）から製造されてよい。あるいは、導電体６０６は、低級のステンレス鋼または低級の金属から製造されてもよい。導電体６０６に用いられる金属のタイプは、流体供給システムおよび構成要素で主に用いられる金属のタイプ以上の速度で酸の存在下で溶解するように選択されてよい。

導電体６０６の露出領域６０４は、シールの縁部付近に配置されてよい。導電体６０６の露出領域６０４は、シールを保持するように構成された積層体内のポートの縁部から約２ミリメートル以下離れた距離に配置されることが好ましい。このように、シールを通して漏れた酸が、導電体６０６の露出領域と最初に相互作用して、導電体６０６の表面を溶解させうる。導電体６０６は、監視回路の一部を形成しており、導電体の露出部分が腐食および／または切断したことに応じて信号を送信するよう構成されている。

腐食センサ保持器アセンブリ４００は、導電体６０６に関する少なくとも１つのパラメータを監視できる監視回路を備えており、かかるパラメータは、回路の電圧、抵抗、または、電流を含みうる。例えば、監視回路の電圧、抵抗、または、電流は、導電体６０６の露出部分が腐食性ガスまたは酸の存在下にある時に変化しうる。また、導電体６０６に関連するパラメータは、監視回路が切断状態にあることに基づいてもよい。例えば、導電体６０６の露出部分が、酸または腐食性ガスによって溶解されると、切断によって、回路の「遮断」が起きる。例えば、監視回路を通るすべての信号が遮断される。監視回路のパラメータは、所定の格納された値と比較される。監視されているパラメータが所定の値以下である場合、監視回路は、導電体が腐食性ガスまたは酸の存在下にあると判定し、警告信号を送信できる。監視回路は、警告信号を報告するために、ＰＣボードまたはコンピュータに接続されてよい。腐食センサ保持器アセンブリ４００の監視回路に接続されたＰＣボードまたはコンピュータは、インターネットまたはその他のネットワークを介して警告信号を関係者に報告できる。

図７は、腐食センサ保持器アセンブリ４００の端部を示す上面図である。上述のように、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、積層体で形成される。積層体の最上層は、監視回路の一部を形成する導電体６０６の経路を示すために、透明な状態で図示されている。導電体６０６は、複数の層を含む積層体の中に収容される。積層体は、３つのポートを有する少なくとも第１の絶縁層と、３つの対応するポートを有する少なくとも第２の絶縁層と、を備えてよい。各層内の対応するポートは、１または複数のシールを保持するために互いにきちんと整列しうる。図７に示すように、積層体は、各層を貫通する３つのポートすなわち穴を有してよく、それにより、腐食センサ保持器アセンブリ４００は、３つのシールを保持するように構成される。

また、図７には、シールを整列させて保持するように構成された第１のポートおよび第２のポートの少なくとも一部の周りに伸びうる導電体６０６の経路も図示されている。導電体６０６は、積層体内で、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に収容されてよい。導電体６０６の経路の少なくとも一部が、露出面を有する。積層体の外側の絶縁層は、シールの縁部の近くまたは腐食センサ保持器アセンブリ４００の任意の所望の位置に離間配置された穴を有する事前に切断された部分から形成できる。露出面７０２は、絶縁材料が除去された導電体６０６上方の領域である。露出面７０２は、あらゆる漏れを迅速に検出するために、シールを保持するための穴の縁部付近に位置されてよい。

図７に示した実施形態において、導電体６０６は、シールを保持するための３つのポートの周りに、曲がりくねった経路を形成する。導電体６０６の経路は、任意のパターンを取ってよく、図７は、可能なパターンの一例を示す。１つの連続的な導電体のみが図７の積層体内に図示されているが、腐食センサ保持器アセンブリ４００の積層体は、複数の監視回路の一部を形成する複数の導電体を備えてもよい。例えば、別個の導電体が、腐食センサ保持器アセンブリ４００の異なる部分または領域の腐食を検出するために用いられてもよい。検出領域は、異なる象限または領域に分割されてよい。あるいは、各シールが、専用の導電体を備えた専用の監視回路を有してもよい。

腐食センサ保持器アセンブリ４００がそれぞれの監視回路のための異なる導電体を含む実施形態において、導電体は、異なる材料で製造されてよく、また、異なる露出表面積を有してよい。さらに、異なる導電体は、異なる位置に配置されてよい、および／または、積層体内で異なる経路を形成してよい。このように、異なる監視回路は、異なる程度の漏れおよび腐食を検出するために利用できる。例えば、第１の監視回路の導電体が、第２の監視回路の導電体よりも高感度に設定されてよい。また、或る監視回路の導電体が、別の監視回路の別の導電体の露出面よりもシール縁部の近くに配置された露出面を有してもよい。別の実施形態において、異なる導電体が、同じ監視回路によって監視されてもよい。

ここで、図８を参照すると、腐食センサ保持器アセンブリ４００の３つの図が示されている。図８Ａは、腐食センサ保持器アセンブリ４００の上面図を、図８Ｂは、側面図を、図８Ｃは、シールの縁部付近の拡大側面図を示す。図８Ａは、導電体６０６の別のパターン例を示しており、ここで、導電体６０６は、シールを保持するための３つのポートの周りに曲がりくねった経路を形成している。導電体６０６は、図８Ａの積層体内の１つの連続的な導電体として図示されているが、腐食センサ保持器アセンブリ４００の積層体は、１または複数の監視回路の一部を形成する複数の導電体を備えてもよい。導電体は、積層内でポートの周りで任意の経路を取ってよい。例えば、図８Ａは、一部のポートを部分的に囲み、他のポートを完全に囲む導電体６０６を示している。また、導電体６０６は、腐食センサ保持器アセンブリ４００の積層体によって覆われた領域を横切るので、自身と重なり合う曲がりくねった経路を形成できる。

図８Ｂの詳細な側面図は、３つのＣ−シールを保持する構成の腐食センサ保持器アセンブリ４００を示す。図８Ｃは、図８Ｂに示した囲み部分８１４の詳細図を示しており、ここで、Ｃ−シールの縁部付近の導電体６０６は、単一の露出面領域８１０を備えた導電体６０６を示している。図８Ｃは、露出部分８１０の隣の積層体の絶縁面８１２を示している。導電体６０６は、露出部分８１０の両側にＫａｐｔｏｎまたは別の絶縁材料を有する。したがって、Ｃ−シール５０２が腐食性ガスまたは酸を漏出し始めると、導電体６０６の露出部分８１０は、その直後に腐食または溶解し始める。そのため、腐食過程の初期段階で漏れを検出でき、大きい壊滅的な不具合を防止することができる。

具体的な実施形態を参照しつつ本明細書に開示した実施形態について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形を行い、等価物を用いることが可能であることは、当業者にとって明らかである。

Claims (20)

1. 真空チャンバの流体供給システム内の腐食を予測および検出するための腐食センサ保持器アセンブリであって、
   少なくとも第１のポートを有する少なくとも第１の絶縁層と、少なくとも第２のポートを有する少なくとも第２の絶縁層と、を備えた積層体であって、前記第１のポートおよび前記第２のポートは、シールを保持するように構成されている、積層体と、
   前記第１のポートおよび前記第２のポートの少なくとも一部の周りに伸びる経路を形成し、前記積層体の中で、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に収容された少なくとも１つの導電体と、
   を備え、
   前記導電体の前記経路の少なくとも一部分が、露出面を有する、腐食センサ保持器アセンブリ。
2. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記導電体は、監視回路の一部を形成しており、前記導電体の露出部分が腐食したことに応じて、信号を送信するように構成されている、腐食センサ保持器アセンブリ。
3. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記導電体は、監視回路の一部を形成しており、前記導電体の露出部分が切断したことに応じて、信号を送信するように構成されている、腐食センサ保持器アセンブリ。
4. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層は、前記露出面を有する前記導電体の部分の上に開口部を備える、腐食センサ保持器アセンブリ。
5. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記露出面を有する前記導電体の部分は、前記第１のポートの縁部または前記第２のポートの縁部から２ミリメートル以下の距離に配置されている、腐食センサ保持器アセンブリ。
6. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記導電体は、ステンレス鋼を含む、腐食センサ保持器アセンブリ。
7. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層は、ポリアミドを含む、腐食センサ保持器アセンブリ。
8. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記積層体は、組み込まれた表面取り付け構成要素と混合マニホルドとの間の境界になるように構成されている、腐食センサ保持器アセンブリ。
9. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリであって、前記積層体の厚さは、５ミリメートル以下である、腐食センサ保持器アセンブリ。
10. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリを備えるガスブロックであって、
    前記ガスブロックおよび前記腐食センサ保持器アセンブリは、ガスが、前記ガスブロックを通って半導体処理チャンバに流れ、前記腐食センサ保持器アセンブリの前記第１のポートおよび前記第２のポートを通して流れることを可能にするように構成されている、ガスブロック。
11. 請求項１に記載の腐食センサ保持器アセンブリを備えたガスブロックを備える真空チャンバであって、
    前記ガスブロックおよび前記腐食センサ保持器アセンブリは、ガスが、前記ガスブロックおよび前記腐食センサ保持器アセンブリの前記第１のポートおよび前記第２のポートを通して流れることを可能にするように構成されている、真空チャンバ。
12. 請求項１１に記載の真空チャンバであって、前記真空チャンバは、プラズマエッチングチャンバである、真空チャンバ。
13. 腐食センサ保持器アセンブリを用いて真空チャンバの流体供給システム内の腐食を予測および検出する方法であって、
    腐食センサ保持器アセンブリによって保持されたシールに流体を通す工程であって、前記腐食センサ保持器アセンブリは、少なくとも第１のポートを有する少なくとも第１の絶縁層と、少なくとも第２のポートを有する少なくとも第２の絶縁層と、を備えた積層体を備える、工程と、
    前記第１のポートおよび前記第２のポートによって前記シールを保持する工程と、
    前記第１のポートおよび前記第２のポートの少なくとも一部の周りに伸びる経路を形成する少なくとも１つの導電体を備えた回路のパラメータを監視する工程であって、前記導電体は、前記積層体の中で、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に収容され、前記導電体の前記経路の少なくとも一部分が、露出面を有し、前記パラメータは、前記露出面の特性に関係する、工程と、
    前記パラメータを所定の値と比較する工程と、
    前記比較の結果に基づいて、前記シールにおける漏れの存在を検出する工程と、
    を備える、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、前記パラメータは、前記回路の電圧、抵抗、または、電流に基づく、方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、前記流体は、腐食性ガスまたは酸であり、前記方法は、さらに、腐食性ガスまたは酸の存在を検出する工程を備える、方法。
16. 請求項１３に記載の方法であって、前記パラメータは、前記回路が切断状態にあることに基づく、方法。
17. 請求項１３の方法であって、前記流体は、処理ガスである、方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記処理ガスは、水素含有ガスまたは臭化水素である、方法。
19. 請求項１３に記載の方法であって、前記真空チャンバは、プラズマエッチングチャンバであり、前記流体は、ハロゲン含有ガスである、方法。
20. 請求項１３に記載の方法であって、前記シールは、処理ガスをプラズマエッチングチャンバに供給するガスブロック内にあり、前記プラズマエッチングチャンバ内で、１枚の半導体基板がプラズマエッチングされる、方法。

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