JP2017510453A - プラズマ・フォアライン・サーマル・リアクタ・システム - Google Patents
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Abstract
本開示は、真空処理システムの排気ガスを処理するための方法および装置に関する。加えて、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムの保全のための方法および装置が開示される。一部の実施形態では、真空処理システムのフォアライン中の排気ガスを処理するための装置は、処理チャンバのフォアラインに結合されたプラズマ源、プラズマ源に結合された処理剤源、および排気流を冷却し排気流中の微粒子をトラップする下流のトラップを含む。一部の実施形態では、複数のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、真空処理システムと共に使用され、１つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが、切り離され、保全され（例えば、洗浄され）得る一方で、排気ガス処理が、別のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにおいて継続し、処理が真空処理システムにおいて継続する。
Description
本開示の実施形態は、一般に、真空処理技法に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、真空処理システムからの排気ガスの反応および凝縮を制御するためのシステム、ならびに同システムの洗浄法に関する。
平面パネルディスプレイおよび半導体業界、ならびに他の業界は、高純度固体材料を生成するために真空処理（例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ））技法を使用する。このプロセスは、しばしば薄膜を生成するために使用される。多くの真空処理技法では、基板（例えば、ウエハ）は、１つまたは複数の揮発性前駆体ガス（すなわち、蒸気）にさらされ、この揮発性前駆体ガスが基板表面と反応し、および／または基板表面で分解し、所望の堆積物を生成する。高い頻度で、副生ガスも生成され、この副生ガスが反応チャンバから圧送されることがある。
ＣＶＤおよび他の真空処理施設によって使用されるプロセスガスは、法的規制および環境問題のために、廃棄処分の前に減少させるか、または処理されなければならない多くの化合物を含む。高い頻度で、プロセスガスの一部は、基板上に堆積物を形成せず、もしある場合は、副生ガスと共に反応チャンバから圧送される。反応チャンバから圧送されたガスは、総称して排気ガスと呼ばれる。
反応チャンバから圧送された排気ガスは、排気ガスが反応チャンバから圧送された後、排気ガスが通過するパイプ、ポンプ、および他の装置と反応し、ならびに／またはパイプ、ポンプ、および他の装置上に凝縮することがある。排気ガスの反応または凝縮を防ぐための処置が取られない場合は、排気ガスによって堆積した化学物質の蓄積によってパイプがつまり、ポンプが損傷を受けることがある。装置からの望ましくない堆積物をインシトゥで洗浄する有効な方法がない場合、装置は、「オフライン」で洗浄するために取り外されるか、または運転を停止されなければならない。洗浄を遂行するために装置を開けなければならない場合は、反応チャンバの休止時間が過度になることがある。この問題は、多くのタイプの真空処理チャンバ、例えば、エッチングリアクタ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどに存在する。
ＣＶＤおよび他の真空処理施設によって使用されるプロセスガスは、法的規制および環境問題のために、廃棄処分の前に減少させるか、または処理されなければならない多くの化合物を含む。高い頻度で、プロセスガスの一部は、基板上に堆積物を形成せず、もしある場合は、副生ガスと共に反応チャンバから圧送される。反応チャンバから圧送されたガスは、総称して排気ガスと呼ばれる。
反応チャンバから圧送された排気ガスは、排気ガスが反応チャンバから圧送された後、排気ガスが通過するパイプ、ポンプ、および他の装置と反応し、ならびに／またはパイプ、ポンプ、および他の装置上に凝縮することがある。排気ガスの反応または凝縮を防ぐための処置が取られない場合は、排気ガスによって堆積した化学物質の蓄積によってパイプがつまり、ポンプが損傷を受けることがある。装置からの望ましくない堆積物をインシトゥで洗浄する有効な方法がない場合、装置は、「オフライン」で洗浄するために取り外されるか、または運転を停止されなければならない。洗浄を遂行するために装置を開けなければならない場合は、反応チャンバの休止時間が過度になることがある。この問題は、多くのタイプの真空処理チャンバ、例えば、エッチングリアクタ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどに存在する。
したがって、改善された処理および保全技法が必要である。
真空処理チャンバの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、一般に、真空処理チャンバと結合するように構成された入口を有するプラズマ源と、プラズマ源の出口に結合された下流のトラップと、を含む。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで行われる方法は、一般に、１つまたは複数のガスからプラズマ源においてプラズマを発生させることと、プラズマを排気ガスと混合することと、トラップにおいてプラズマと排気ガスとの混合物を冷却することと、トラップにおいてプラズマと排気ガスとの混合物から形成された微粒子をトラップすることと、を含む。
別の実施形態では、真空処理チャンバの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、一般に、真空処理チャンバに結合されたプラズマ源と、プラズマ源を真空処理チャンバから切り離すように操作可能な第１のバルブと、プラズマ源に結合された保全パージガス供給源と、プラズマ源の出口に結合された下流のトラップと、下流のトラップを真空ポンプから切り離すように操作可能な第２のバルブと、下流のトラップからのガスが真空ポンプをバイパスし、軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブと、を含む。
別の実施形態では、真空処理システムの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・システムが提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・システムは、一般に、排気ガスを、少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの１つに導くように操作可能なバルブであって、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが、バルブに結合されたプラズマ源、プラズマ源に結合された下流のトラップ、プラズマ源に結合された保全パージガス供給源、および下流のトラップからのガスが真空処理システムの真空ポンプをバイパスし、真空処理システムの軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブ、を備えるバルブと、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプから切り離すように操作可能な、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムの下流のバルブと、を含む。
別の実施形態では、真空処理チャンバの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、一般に、真空処理チャンバに結合されたプラズマ源と、プラズマ源を真空処理チャンバから切り離すように操作可能な第１のバルブと、プラズマ源に結合された保全パージガス供給源と、プラズマ源の出口に結合された下流のトラップと、下流のトラップを真空ポンプから切り離すように操作可能な第２のバルブと、下流のトラップからのガスが真空ポンプをバイパスし、軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブと、を含む。
別の実施形態では、真空処理システムの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・システムが提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・システムは、一般に、排気ガスを、少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの１つに導くように操作可能なバルブであって、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが、バルブに結合されたプラズマ源、プラズマ源に結合された下流のトラップ、プラズマ源に結合された保全パージガス供給源、および下流のトラップからのガスが真空処理システムの真空ポンプをバイパスし、真空処理システムの軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブ、を備えるバルブと、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプから切り離すように操作可能な、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムの下流のバルブと、を含む。
別の実施形態では、真空処理システムの真空ポンプおよびフォアラインに微粒子が蓄積するのを防ぐ方法が提供される。本方法は、一般に、プラズマを真空処理システムからの排気ガスと混合し、それによって排気流を形成することと、プラズマと排気ガスとの混合物を冷却することと、プラズマと排気ガスとの混合物から形成された微粒子をトラップすることと、を含む。
別の実施形態では、真空処理で使用されるフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを保全するための方法が提供される。本方法は、一般に、バルブを操作することによって、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを排気ガスおよび真空ポンプから切り離すことと、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにパージガスを供給する（すなわち、導入する）ことと、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステムへバルブを開くことと、軽減サブシステムにおいて、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで（例えば、パージガスおよび排気ガスから）形成されたパージガスおよび化合物を軽減することと、を含む。
別の実施形態では、真空処理で使用されるフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを保全するための方法が提供される。本方法は、一般に、バルブを操作することによって、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを排気ガスおよび真空ポンプから切り離すことと、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにパージガスを供給する（すなわち、導入する）ことと、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステムへバルブを開くことと、軽減サブシステムにおいて、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで（例えば、パージガスおよび排気ガスから）形成されたパージガスおよび化合物を軽減することと、を含む。
別の実施形態では、真空処理（例えば、ＣＶＤ）動作からの排気ガスを処理しながら、同時に第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを保全する（例えば、洗浄する）ための方法が提供される。本方法は、一般に、排気ガスを第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから遠ざけて第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内へ導くように第１のバルブを操作することと、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプから切り離し、第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプに接続するように第２のバルブを操作することと、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内に少なくとも１つのパージガスを導入することと、ガスが第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム内へ流れることができるように第３のバルブを操作することと、軽減サブシステムにおいて、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで形成されたパージガスおよび化合物を軽減することと、を含む。
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためであることに留意されたい。
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。一実施形態において開示された要素は、特に詳説することなく他の実施形態において有益に利用されてもよいことが想定されている。
真空処理システムの排気を処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムおよび方法が提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムによって、微粒子の蓄積ならびに真空ポンプおよび下流の廃水処理装置への損傷が低減された、真空処理排気ガスの処理が可能となる。例えば、本明細書に記載されたフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、排気ガスがフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内で微粒子を形成するように排気ガスを処理し、このサブシステムで微粒子がトラップされ、下流のポンプ、パイプ、また他の装置内に形成される微粒子の数を低減する。
真空処理システムの排気を処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムおよび方法が提供される。フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムによって、微粒子の蓄積ならびに真空ポンプおよび下流の廃水処理装置への損傷が低減された、真空処理排気ガスの処理が可能となる。例えば、本明細書に記載されたフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、排気ガスがフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内で微粒子を形成するように排気ガスを処理し、このサブシステムで微粒子がトラップされ、下流のポンプ、パイプ、また他の装置内に形成される微粒子の数を低減する。
本明細書に開示された一実施形態は、プラズマを生成し、プラズマを排気ガスと混合し、排気ガスとプラズマとの混合物を冷却し、排気ガスとプラズマとの混合物から形成された微粒子をトラップする。プラズマは、排気ガスを加熱し、排気ガスと反応して他の物質を形成することができる。排気ガスとプラズマとの混合物を冷却することによって、ガスをトラップの表面に凝縮させ、またはトラップの表面と反応させることができる。
第１の実施形態と厳密には関係がない別の実施形態は、バルブを使用して、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを排気ガスおよび真空ポンプから切り離し、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにパージガスを供給し、サブシステムから軽減システムへバルブを開くことによって、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを洗浄することである。例えば、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、排気ガスから切り離され、酸素によってパージされてもよい。バルブは、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムと燃焼／湿式軽減サブシステムとの間で開かれてもよく、酸素がフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから微粒子を運び去り、この微粒子を燃焼／湿式軽減サブシステムに運ぶことができ、ここで微粒子を燃焼しトラップすることができる。
第１の実施形態と厳密には関係がない別の実施形態は、バルブを使用して、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを排気ガスおよび真空ポンプから切り離し、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにパージガスを供給し、サブシステムから軽減システムへバルブを開くことによって、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを洗浄することである。例えば、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムは、排気ガスから切り離され、酸素によってパージされてもよい。バルブは、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムと燃焼／湿式軽減サブシステムとの間で開かれてもよく、酸素がフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから微粒子を運び去り、この微粒子を燃焼／湿式軽減サブシステムに運ぶことができ、ここで微粒子を燃焼しトラップすることができる。
第１および第２の実施形態と厳密には関係がない別の実施形態は、少なくとも２つのフォアラインと、各フォアラインに対するプラズマ源と、各フォアライン上の下流のトラップと、各フォアラインを真空ポンプから切り離すように操作可能な、トラップの下流のバルブと、フォアラインからのガスが真空ポンプをバイパスし、軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブと、を備えるフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムである。
第１の実施形態、第２の実施形態、および第３の実施形態と厳密には関係がない別の実施形態は、第１のバルブを操作して、排気ガスを第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内へ、かつ第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから遠ざけるように導くことと、第２のバルブを操作して、ガスが第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから真空ポンプへ流れることができるようにし、一方で第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプから切り離すことと、パージガスを第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内へ導入することと、第３のバルブを操作して、ガスが第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム内へ流れることができるようにすること、とである。
図１は、一実施形態による、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム１５０を組み込む真空処理システム１００の概略図である。一実施形態において、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム１５０は、プラズマ源１５２、フォアラインガス冷却器（すなわち、トラップ）１５４、および処理剤（例えば、反応性ガス）源１５６を含む。
図１は、一実施形態による、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム１５０を組み込む真空処理システム１００の概略図である。一実施形態において、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム１５０は、プラズマ源１５２、フォアラインガス冷却器（すなわち、トラップ）１５４、および処理剤（例えば、反応性ガス）源１５６を含む。
真空処理システム１００は、真空処理チャンバ１０６、例えば、エッチングリアクタ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどを含む。図１に表された実施形態では、真空処理チャンバ１０６は、ＣＶＤチャンバである。任意選択のヒータ１２２、例えば、抵抗性バンドヒーターが、フォアライン１０８およびフォアライン１０８内部の排気ガスを加熱するためにフォアライン１０８に隣接して配置されてもよい。ヒータ１２２を利用して、真空処理チャンバ１０６とプラズマ源１５２との間に配置されたフォアライン１０８の表面を、排気ガス中の材料がフォアライン１０８の側壁上で凝縮するのを防ぐ温度に維持することができる。
プラズマ源１５２は、真空処理チャンバ１０６の下流に配置され、プラズマ源１５２の入口が真空処理チャンバ１０６に結合されている。プラズマ源１５２の出口は、フォアラインガス冷却器１５４に結合されている。フォアラインガス冷却器１５４は、プラズマと排気ガスとの混合物を冷却するために冷媒コイル１５８を備えることができる。フォアライン１０８によって、排気ガスが、真空処理チャンバ１０６からプラズマ源１５２へ、プラズマ源１５２からフォアラインガス冷却器１５４へ、さらにフォアラインガス冷却器１５４からプロセス真空ポンプ１１０へ流れることができる。排気ライン１１２によって、ガスがプロセス真空ポンプ１１０から軽減サブシステム１１４へ流れることができる。
プラズマ源１５２、フォアライン１０８、プロセス真空ポンプ１１０、および関連付けられたハードウェアは、１つまたは複数のプロセス両立性材料、例えば、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、ニッケルめっきアルミニウム、ステンレス鋼、ならびにそれらの組合せおよび合金などから形成されてもよい。フォアラインガス冷却器１５４は、同様のプロセス両立性材料から形成されてもよく、または例えば、排気ガスの凝縮の助けになる材料から形成されてもよい。軽減サブシステム１１４は、例えば、半導体製造業界において知られているように、燃焼／湿式軽減サブシステムであってもよい。
プラズマ源１５２は、処理剤源１５６から１つまたは複数の処理剤（図示せず）、例えば、酸素Ｏ2が供給され、プラズマ源１５２は、処理剤からプラズマを発生させる。プラズマ源１５２は、高周波（ＲＦ）、直流（ＤＣ）、またはマイクロ波（ＭＷ）に基づいた電力放電技法を含む、様々な技法によってプラズマを発生させることができる。また、プラズマは、熱に基づいた技法、ガス絶縁破壊技法、高強度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、またはＸ線源への照射によって生成されてもよい。プラズマ源１５２は、発生したプラズマを排気ガスと混合し、これによって排気ガスを加熱する。また、一部の実施形態では、プラズマは、排気ガスと反応し、ガスの形態でなくてもよい他の物質を形成する。例えば、プラズマは排気ガスと反応して二酸化ケイ素ＳｉＯ2の微粒子を形成することができる。プラズマと、排気ガスと、他の物質との混合物は、以下本明細書では排気流と呼ばれることがある。
フォアラインガス冷却器１５４は、排気流を冷やす。フォアライン１０８およびフォアラインを通過する排気流を冷却するために、フォアラインガス冷却器１５４にプロセス冷却水（ＰＣＷ：ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ、図示せず）または二酸化炭素ＣＯ2（図示せず）を供給することができる。例えば、排気流を冷却するために、ＰＣＷ、ＣＯ2、またはフレオンタイプ冷媒を、冷媒コイル１５８中を循環させることができる。ある実施形態によると、排気流と冷温面との間で良好な表面領域インタフェースを実現するために、フォアラインガス冷却器１５４は、冷媒コイル１５８の代わりに、または冷媒コイル１５８に加えて、冷却された集熱板１６０を備えてもよい。例えば、フォアラインガス冷却器１５４にＰＣＷを供給して、排気流をおよそ摂氏１０度に冷やすことができる。排気流を冷やすことによって、排気流の一部をフォアラインガス冷却器１５４の表面上に凝縮させる、および／またはフォアラインガス冷却器１５４の表面と反応させることができ、このフォアラインガス冷却器１５４がトラップ構造を組み込み、フォアラインガス冷却器１５４表面上で凝縮する、または反応する微粒子をトラップする。
フォアラインガス冷却器１５４は、排気流を冷やす。フォアライン１０８およびフォアラインを通過する排気流を冷却するために、フォアラインガス冷却器１５４にプロセス冷却水（ＰＣＷ：ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ、図示せず）または二酸化炭素ＣＯ2（図示せず）を供給することができる。例えば、排気流を冷却するために、ＰＣＷ、ＣＯ2、またはフレオンタイプ冷媒を、冷媒コイル１５８中を循環させることができる。ある実施形態によると、排気流と冷温面との間で良好な表面領域インタフェースを実現するために、フォアラインガス冷却器１５４は、冷媒コイル１５８の代わりに、または冷媒コイル１５８に加えて、冷却された集熱板１６０を備えてもよい。例えば、フォアラインガス冷却器１５４にＰＣＷを供給して、排気流をおよそ摂氏１０度に冷やすことができる。排気流を冷やすことによって、排気流の一部をフォアラインガス冷却器１５４の表面上に凝縮させる、および／またはフォアラインガス冷却器１５４の表面と反応させることができ、このフォアラインガス冷却器１５４がトラップ構造を組み込み、フォアラインガス冷却器１５４表面上で凝縮する、または反応する微粒子をトラップする。
フォアラインガス冷却器１５４でトラップされたすべての微粒子が削減された排気流は、フォアラインガス冷却器１５４から出て、プロセス真空ポンプ１１０へ流れる。フォアラインガス冷却器１５４での排気流の凝縮および反応によって、排気流によって堆積するプロセス真空ポンプ１１０中の微粒子の量が低減し、これによってプロセス真空ポンプ１１０の寿命をより長くし、保全が必要な期間をより長くすることができる。例えば、プロセス真空ポンプは、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムなしで使用される場合は、保全活動間の２〜３か月間、稼働状態を維持することができるが、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムと共に使用される場合は、保全活動間の６〜１２か月間、稼働状態を維持することができる。
図２は、本開示のある態様による、例えば、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムによって行うことができる真空処理システム（例えば、真空処理システム１００）の真空ポンプおよびフォアラインに微粒子が蓄積するのを防ぐための例示的な動作２００を示す。図示されるように、ブロック２０２では、プラズマ源は、プラズマを発生させ、プラズマを排気ガスと混合して、排気流を形成する。例えば、図１を参照すると、プラズマ源１５２は、酸素からプラズマを発生させ、プラズマを真空処理チャンバ１０６からの排気ガスと混合して、排気流を形成することができる。動作は、ブロック２０４（図２参照）で、排気流を冷却する、または冷やすことによって継続する。例えば（図１参照）、フォアラインガス冷却器１５４によって、冷却水がフォアライン１０８を取り囲むコイルを通過することができ、フォアラインおよび排気流を摂氏１０度に冷却する。ブロック２０６（図２参照）では、動作は、排気流から微粒子をトラップすることによって継続する。例えば（図１参照）、微粒子は、フォアラインガス冷却器１５４内部の１組のバッフル内にトラップされてもよく、このバッフル上に微粒子が凝縮する。
ある実施形態によると、フォアラインガス冷却器１５４は、フォアラインのまわりのコイルに、ハロカーボンタイプ冷媒（例えば、クロロフルオロカーボンもしくはハイドロフルオロカーボン）または冷やされたＣＯ2を通過させることによって、あるいは当業界で知られている他の手段によって、プラズマと排気ガスとの混合物を冷却することができる。
図３は、本開示の一実施形態による、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０を組み込む真空処理システム３００の概略図である。図３に示される真空処理システム３００は、図１に示される真空処理システム１００と似ているが、図示されるフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムの保全に有用な追加の構成要素を有する。
真空処理システム３００は、エッチングリアクタ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどの真空処理チャンバ３０６を含む。図３に表された実施形態では、真空処理チャンバ３０６は、ＣＶＤチャンバである。ヒータ３２２は、フォアライン３０８および排気ガスを加熱するためにフォアライン３０８に隣接して配置されてもよい。
一実施形態において、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０は、プラズマ源３５２、フォアラインガス冷却器（すなわち、トラップ）３５４、処理剤（例えば、反応性ガス）源３５６、保全パージガス供給源３６６、第１のバルブ３５８、第２のバルブ３７０、および保全通気バルブ３７２を含む。第１のバルブ３５８は、真空処理チャンバ３０６とフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０との間のフォアライン３０８に配置される。保全パージガス供給源３６６は、第１のバルブ３５８とプラズマ源３５２との間のフォアライン３０８に接続する。保全パージガス供給源３６６は、例えば、保全活動の一部として、排気ガス（例えば、排気流）をフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０からパージするために、パージガス（例えば、空気、窒素Ｎ2、酸素Ｏ2、三弗化窒素ＮＦ3、またはパーフルオロカーボン（ＰＦＣ：ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）をフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムに供給する。
真空処理システム３００は、エッチングリアクタ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどの真空処理チャンバ３０６を含む。図３に表された実施形態では、真空処理チャンバ３０６は、ＣＶＤチャンバである。ヒータ３２２は、フォアライン３０８および排気ガスを加熱するためにフォアライン３０８に隣接して配置されてもよい。
一実施形態において、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０は、プラズマ源３５２、フォアラインガス冷却器（すなわち、トラップ）３５４、処理剤（例えば、反応性ガス）源３５６、保全パージガス供給源３６６、第１のバルブ３５８、第２のバルブ３７０、および保全通気バルブ３７２を含む。第１のバルブ３５８は、真空処理チャンバ３０６とフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０との間のフォアライン３０８に配置される。保全パージガス供給源３６６は、第１のバルブ３５８とプラズマ源３５２との間のフォアライン３０８に接続する。保全パージガス供給源３６６は、例えば、保全活動の一部として、排気ガス（例えば、排気流）をフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０からパージするために、パージガス（例えば、空気、窒素Ｎ2、酸素Ｏ2、三弗化窒素ＮＦ3、またはパーフルオロカーボン（ＰＦＣ：ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）をフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムに供給する。
プラズマ源３５２は、保全パージガス供給源３６６の下流に、かつフォアラインガス冷却器３５４の上流に配置される。保全通気バルブ３７２は、フォアラインガス冷却器３５４の下流のフォアライン３０８に接続する。第２のバルブ３７０は、保全通気バルブ３７２のフォアライン３０８への接続部とプロセス真空ポンプ３１０との間に配置される。フォアライン３０８によって、排気ガス（例えば、排気流）が、真空処理チャンバ３０６から第１のバルブ３５８へ、第１のバルブ３５８からプラズマ源３５２へ、プラズマ源３５２からフォアラインガス冷却器３５４へ、フォアラインガス冷却器３５４から保全通気バルブ３７２および第２のバルブ３７０へ、さらに第２のバルブ３７０からプロセス真空ポンプ３１０へ流れることができる。保全ライン３２４によって、ガスが保全通気バルブ３７２から軽減サブシステム３３４へ流れることができる。
排気ライン３１２によって、ガスがプロセス真空ポンプ３１０から軽減サブシステム３３４へ流れることができる。プラズマ源３５２、フォアライン３０８、プロセス真空ポンプ３１０、第１のバルブ３５８、第２のバルブ３７０、保全通気バルブ３７２、保全ライン３２４、および関連付けられたハードウェアは、１つまたは複数のプロセス両立性材料、例えば、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、ニッケルめっきアルミニウム、ステンレス鋼、ならびにそれらの組合せおよび合金などから形成されてもよい。フォアラインガス冷却器３５４は、同様のプロセス両立性材料から形成されてもよく、または例えば、排気ガスの凝縮の助けになる材料から形成されてもよい。軽減サブシステム３３４は、例えば、半導体製造業界において知られているように、燃焼／湿式軽減サブシステムであってもよい。
図４は、化学気相堆積（ＣＶＤ）システムなどの真空処理システムで使用されるフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを保全する（例えば、洗浄する）ための例示的な動作４００を示す。動作４００は、ブロック４０２で、バルブを操作することによってフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを排気ガスおよび真空ポンプから切り離すことによって始まる。例えば、図３を参照すると、第１のバルブ３５８および第２のバルブ３７０を操作して、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０を真空処理チャンバ３０６およびプロセス真空ポンプ３１０から切り離すことができる。
動作４００（図４参照）は、ブロック４０４で、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムにパージガスを供給する（すなわち、導入する）ことによって継続する。例えば（図３参照）、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０に、保全パージガス供給源３６６から導入された、制御された流量の酸素Ｏ2をパージして、（例えば、排気流からの）残留する反応性または自然発火性のいかなる化合物も確実に完全に反応させることができ、これに続いて、窒素Ｎ2をパージすることによって、洗浄および保全のためにフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム３５０を取り外すことができる。
ブロック４０６（図４参照）では、動作は、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム（例えば、燃焼／湿式軽減サブシステム）へバルブを開くことによって継続する。例えば（図３参照）、保全通気バルブ３７２は、フォアライン３０８と保全ライン３２４との間で開けられてもよい。
ブロック４０６（図４参照）では、動作は、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム（例えば、燃焼／湿式軽減サブシステム）へバルブを開くことによって継続する。例えば（図３参照）、保全通気バルブ３７２は、フォアライン３０８と保全ライン３２４との間で開けられてもよい。
動作４００（図４参照）は、ブロック４０８で、軽減サブシステムにおいて、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで（例えば、パージガスおよび排気ガスから）形成されたパージガスおよび化合物を軽減することによって継続する。例えば（図３参照）、窒素Ｎ2および酸素Ｏ2パージガス、反応させた排気ガス、ならびに微粒子は、軽減サブシステム３３４（例えば燃焼／湿式軽減システム）に流れて、軽減され得る。
図５は、本開示の一実施形態による、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａおよび第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ｂを備えるフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム５４０を組み込む真空処理システム５００の概略図を示す。２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａおよび５５０Ｂを有するフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム５４０が示されているが、本開示は、これに限定されず、任意の数のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが、真空処理システムのフォアライン・プラズマ・リアクタ・システムに含まれていてもよい。図５に示される真空処理システム５００は、図３に示される真空処理システム３００に似ているが、図示される追加の構成要素を有する。追加の構成要素によって、真空処理チャンバ５０６の同時動作、ならびにフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａおよび５５０Ｂの１つを保全することが可能となる。真空処理システム５００は、フォアライン５０８、フォアライン・プラズマ・リアクタ・システム５４０、プロセス真空ポンプ５１０、排気ライン５１２、軽減サブシステム５１４、および真空処理チャンバ５０６を含む。フォアライン・プラズマ・リアクタ・システム５４０は、第１のバルブ５５８、第２のバルブ５７０、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａ、および第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ｂを含む。真空処理チャンバ５０６は、エッチングリアクタ処理チャンバ、イオン注入チャンバ、プラズマ処理チャンバ、原子層堆積チャンバなどであってもよい。図５に表された実施形態では、真空処理チャンバ５０６は、ＣＶＤチャンバである。フォアライン５０８およびフォアライン５０８内部の排気ガスを加熱するために、フォアライン５０８に隣接してヒータ５２２が配置されてもよい。
一実施形態において、２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａおよび５５０Ｂは、フォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂ、プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂ、処理剤（例えば、反応性ガス）源５５６Ａおよび５５６Ｂ、フォアラインガス冷却器（すなわち、トラップ）５５４Ａおよび５５４Ｂ、保全パージガス供給源５６６Ａおよび５６６Ｂ、ならびに保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂを含む。
第１のバルブ５５８は、フォアライン５０８をフォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂに接続するために、真空処理チャンバ５０６とフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａおよび５５０Ｂとの間に配置される。保全パージガス供給源５６６Ａおよび５６６Ｂは、第１のバルブ５５８とプラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂとの間のフォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂに接続する。ある実施形態によると、保全パージガス供給源５６６Ａおよび５６６Ｂは、フォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂのそれぞれに接続するバルブおよびパイプを有する１つの供給源である。
プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂは、保全パージガス供給源５６６Ａおよび５６６Ｂの下流に、かつフォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂの上流に配置される。保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂは、フォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂの下流のフォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂに接続する。第２のバルブ５７０は、保全通気バルブ接続部とプロセス真空ポンプ５１０との間に配置される。
フォアライン５０８によって、排気ガスが真空処理チャンバ５０６から第１のバルブ５５８へ流れることができる。フォアライン５０９Ａと５０９Ｂによって、排気ガスが、第１のバルブ５５８からプラズマ源５５２Ａまたは５５２Ｂへ、プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂからフォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂへ、フォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂから保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂならびに第２のバルブ５７０へ、さらに第２のバルブ５７０からプロセス真空ポンプ５１０へ流れることができる。保全ライン５２４Ａおよび５２４Ｂによって、ガスが保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂから軽減サブシステム５１４へ流れることができる。排気ライン５１２によって、ガスがプロセス真空ポンプ５１０から軽減サブシステム５１４へ流れることができる。
プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂは、保全パージガス供給源５６６Ａおよび５６６Ｂの下流に、かつフォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂの上流に配置される。保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂは、フォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂの下流のフォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂに接続する。第２のバルブ５７０は、保全通気バルブ接続部とプロセス真空ポンプ５１０との間に配置される。
フォアライン５０８によって、排気ガスが真空処理チャンバ５０６から第１のバルブ５５８へ流れることができる。フォアライン５０９Ａと５０９Ｂによって、排気ガスが、第１のバルブ５５８からプラズマ源５５２Ａまたは５５２Ｂへ、プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂからフォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂへ、フォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂから保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂならびに第２のバルブ５７０へ、さらに第２のバルブ５７０からプロセス真空ポンプ５１０へ流れることができる。保全ライン５２４Ａおよび５２４Ｂによって、ガスが保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂから軽減サブシステム５１４へ流れることができる。排気ライン５１２によって、ガスがプロセス真空ポンプ５１０から軽減サブシステム５１４へ流れることができる。
プラズマ源５５２Ａおよび５５２Ｂ、フォアライン５０８、フォアライン５０９Ａおよび５０９Ｂ、プロセス真空ポンプ５１０、第１のバルブ５５８、第２のバルブ５７０、保全通気バルブ５７２Ａおよび５７２Ｂ、保全ライン５２４Ａおよび５２４Ｂ、ならびに関連付けられたハードウェアは、１つまたは複数のプロセス両立性材料、例えば、アルミニウム、陽極処理アルミニウム、ニッケルめっきアルミニウム、ステンレス鋼、ならびにそれらの組合せおよび合金から形成されてもよい。フォアラインガス冷却器５５４Ａおよび５５４Ｂは、同様のプロセス両立性材料から形成されてもよく、または例えば、排気ガスの凝縮の助けになる材料から形成されてもよい。軽減サブシステム５１４は、例えば、半導体製造業界において知られているように、燃焼／湿式軽減サブシステムであってもよい。
図６は、真空処理（例えば、ＣＶＤ）動作からの排気ガスを処理しながら、同時に第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを保全する（例えば、洗浄する）ための例示的な動作６００を示す。動作６００は、ブロック６０２で、排気ガスを第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから遠ざけて第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内へ導くように第１のバルブを操作することによって開始する。例えば、図５を参照すると、第１のバルブ５５８を操作して、プラズマ源５５２Ａおよびフォアラインガス冷却器５５４Ａを備える第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａを真空処理チャンバ５０６から切り離し、プラズマ源５５２Ｂおよびフォアラインガス冷却器５５４Ｂを備える第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ｂを真空処理チャンバ５０６と接続することができる。
動作６００（図６参照）は、ブロック６０４で、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプから切り離し、第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを真空ポンプに接続するように第２のバルブを操作することによって継続する。例えば（図５参照）、第２のバルブ５７０を操作して、プラズマ源５５２Ａおよびフォアラインガス冷却器５５４Ａを備える第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ａをプロセス真空ポンプ５１０から切り離し、プラズマ源５５２Ｂおよびフォアラインガス冷却器５５４Ｂを備える第２のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム５５０Ｂをプロセス真空ポンプ５１０に接続することができる。
ブロック６０６（図６参照）では、動作６００は、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム内に少なくとも１つのパージガスを導入することによって継続する。例えば（図５参照）、保全パージガス供給源５６６Ａは、窒素Ｎ2および酸素Ｏ2をプラズマ源５５２Ａの上流のフォアライン５０９Ａに供給することができる。
ブロック６０８（図６参照）では、動作６００は、ガスが第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム内へ流れることができるように第３のバルブを操作することによって継続する。例えば（図５参照）、保全通気バルブ５７２Ａは、フォアライン５０９Ａと保全ライン５２４Ａとの間で開けられてもよい。
ブロック６０８（図６参照）では、動作６００は、ガスが第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムから軽減サブシステム内へ流れることができるように第３のバルブを操作することによって継続する。例えば（図５参照）、保全通気バルブ５７２Ａは、フォアライン５０９Ａと保全ライン５２４Ａとの間で開けられてもよい。
動作６００（図６参照）は、ブロック６１０で、軽減サブシステムにおいて、第１のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムで形成されたパージガスおよび化合物を軽減することによって継続する。例えば、窒素および酸素のパージガス、反応させた廃ガス、および微粒子は、軽減サブシステム５１４に流れて、軽減され得る。
システムコントローラ（図示せず）を使用して、真空処理システム１００、３００、および５００の動作を調整することができる。システムコントローラは、コンピュータのハードディスクドライブ上に記憶されたコンピュータプログラムの制御の下で動作することができる。例えば、コンピュータプログラムは、プロセスの順序付けおよびタイミング、ガスの混合、チャンバ圧、ＲＦ電力レベル、支持台位置決め、スリットバルブの開閉、および特定のプロセスの他のパラメータを規定することができる。
前述の議論についてのよりよい理解を提供するために、上記の非限定的な例が提示されている。例は、特定の実施形態を対象とする場合があるが、例は、いかなる特定の点においても本開示を限定すると解釈されるべきでない。
前述の事項は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態が本開示の基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
Claims (15)
- 真空処理チャンバの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムであって、
前記真空処理チャンバと結合するように構成された第１の入口を有するプラズマ源と、
前記プラズマ源の出口に結合された下流のトラップと、
を備える、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。 - 前記プラズマ源の第２の入口に結合された出口を有する処理剤源、
をさらに備える、請求項１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。 - 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項２に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するための冷却された集熱板を備える、請求項１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 真空処理チャンバの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムであって、
前記真空処理チャンバに結合されたプラズマ源と、
前記プラズマ源を前記真空処理チャンバから切り離すように操作可能な第１のバルブと、
前記プラズマ源に結合された保全パージガス供給源と、
前記プラズマ源の出口に結合された下流のトラップと、
前記下流のトラップを真空ポンプから切り離すように操作可能な第２のバルブと、
前記下流のトラップからのガスが前記真空ポンプをバイパスし、軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブと、
を備える、フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。 - 前記プラズマ源の入口に結合された出口を有する処理剤源、
をさらに備える、請求項６に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。 - 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項７に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項６に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するための冷却された集熱板を備える、請求項６に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステム。
- 真空処理システムの排気ガスを処理するためのフォアライン・プラズマ・リアクタ・システムであって、
排気ガスを、少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの１つに導くように操作可能な第１のバルブであり、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムが、
前記バルブに結合されたプラズマ源、
前記プラズマ源に結合された下流のトラップ、
前記プラズマ源に結合された保全パージガス供給源、および
前記下流のトラップからのガスが前記真空処理システムの真空ポンプをバイパスし、前記真空処理システムの軽減サブシステムに直接流れることができるように操作可能な保全通気バルブ
を備える、第１のバルブと、
各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムを前記真空ポンプから切り離すように操作可能な、各フォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムの下流の第２のバルブと、
を備える、フォアライン・プラズマ・リアクタ・システム。 - 前記少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの少なくとも１つの前記プラズマ源の入口に結合された出口を有する少なくとも１つの処理剤源、
をさらに備える、請求項１１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム。 - 前記少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの少なくとも１つの前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項１２に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム。
- 前記少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの少なくとも１つの前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するためのコイルを備える、請求項１１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム。
- 前記少なくとも２つのフォアライン・プラズマ・リアクタ・サブシステムのうちの少なくとも１つの前記下流のトラップが、前記排気ガスを冷却するための冷却された集熱板を備える、請求項１１に記載のフォアライン・プラズマ・リアクタ・システム。
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