JP2022064934A - スリットバルブゲート被覆及びスリットバルブゲートの洗浄方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】スリットバルブゲートを有する基板処理チャンバに対して、スリットバルブゲートの被覆及びクリーニング方法の改良を施したスリットバルブゲート被覆及びその洗浄方法を提供する。【解決手段】処理チャンバ102の内部から過剰な処理ガス、処理副生成物、又は同等物を除去する排気システム120を含む装置100において、脱イオン水を含むタンクにスリットバルブゲート118を沈浸することと、スリットバルブゲート118を約6W/cm2から約15W/cm2までの第1の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第1の期間だけ超音波処理することと、スリットバルブゲート118を約30W/cm2から約45W/cm2までの第2の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第2の期間だけ超音波処理することと、スリットバルブゲート118をタンクから取り出すことと、を含む。【選択図】図1

Description

[0001] 本開示の実施形態は概して、半導体基板処理機器に関する。
[0002] 半導体処理チャンバは、処理チャンバの内部にアクセスするために使用される処理チャンバ壁の開口部を密閉するスリットバルブゲートを利用する。これにより、実施例は基板又は他の被加工物を処理チャンバに挿入すること、或いは処理チャンバから取り出すことができる。通常、処理チャンバの内部に面したスリットバルブゲートの表面は陽極酸化被覆を有する。現在、スリットバルブゲートなどの処理チャンバ構成要素は、例えば、ハード陽極酸化処理によって処理され、結果的には、処理チャンバ構成要素の上に多孔質の酸化アルミニウム層を形成する。陽極酸化処理は通常、アルミニウム表面上に比較的多孔質の酸化アルミニウムの一体被覆を作り出す電解酸化処理である。しかしながら、発明者は、スリットバルブゲートが密閉するときには、スリットバルブゲートは屈曲し、その結果、被覆が剥がれ落ちる可能性があることを観察しており、チャンバ内を汚染する結果となり望ましくない。
[0003] そこで、発明者は、スリットバルブゲートを有する基板処理チャンバに対して、スリットバルブゲートの被覆及びクリーニング方法の改良を施した。
[0004] 処理チャンバ内で用いられる被覆の改良及びスリットバルブゲートの洗浄方法の改良が施されたスリットバルブゲートの実施形態が本書で提示される。幾つかの実施形態では、処理チャンバ内で使用されるスリットバルブは、処理チャンバの開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、処理チャンバの処理空間領域(processing volume)に面した表面を備えるスリットバルブゲートと、スリットバルブゲートの表面に形成された非多孔性陽極酸化被覆とを含む。幾つかの実施形態では、スリットバルブの表面はアルミニウムから作られる。非多孔性陽極酸化被覆はアモルファス酸化アルミニウム被覆であってよい。
[0005] 幾つかの実施形態では、基板処理装置は、処理空間領域を備える処理チャンバと、処理空間領域へのアクセスをもたらす処理チャンバ側壁の開口部と、開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、本書に開示した実施形態のいずれかに記載されているスリットバルブゲートとを含む。
[0006] 幾つかの実施形態では、処理チャンバの処理空間領域を密閉するスリットバルブゲートの洗浄方法は、脱イオン水を含むタンクにスリットバルブゲートを沈浸することと、スリットバルブゲートを約6W/cmから約15W/cmまでの第1の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第1の期間だけ超音波処理することと、スリットバルブゲートを約30W/cmから約45W/cmまでの第2の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第2の期間だけ超音波処理することと、スリットバルブゲートをタンクから取り出すこととを含む。
[0007] 本開示の他の実施形態及び更なる実施形態について、以下で説明する。
[0008] 上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に説明される本開示の実施形態は、添付の図面に示した本開示の例示的な実施形態を参照することにより、理解することができる。本開示は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、添付の図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しており、従って、範囲を限定していると見なされるべきではない。
本開示の幾つかの実施形態による、被覆付きのスリットバルブゲートを有する装置を示す図である。 本開示の幾つかの実施形態による、非多孔性陽極酸化被覆を有するスリットバルブゲートの洗浄方法を示すフロー図である。
[0011] 理解を容易にするために、可能な場合には、図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、明確性のために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込まれうると想定されている。
[0012] スリットバルブゲートの被覆及び洗浄方法が改良されたスリットバルブゲートを有する基板処理チャンバが、本書で提示される。本開示の実施形態は、スリットバルブゲートの洗浄方法を用いて、スリットバルブゲートから汚染粒子を有利に除去し、また、スリットバルブゲート被覆の剥離を有利に低減しうる。スリットバルブゲートに関して開示されているが、本書に記載の教示はまた、基板処理システム内の他の構成要素にも適用可能になりうる。
[0013] 図1は、本開示の幾つかの実施形態による、基板キャリア100の上面図を示す。装置100は、処理チャンバ102の内部から過剰な処理ガス、処理副生成物、又は同等物を除去する排気システム120を含みうる。例示的な処理チャンバには、カリフォルニア州サンタクララのApplied Materials,Inc.から入手可能なDPS(登録商標)、ENABLER(登録商標)、ADVANTEDGE(商標)、又は他の処理チャンバが含まれうる。スリットバルブを有する他の好適な処理チャンバは、本書に記載の教示に従って、同様に改良されうる。
[0014] 処理チャンバ102は、処理空間領域104を含みうる内部空間領域105を有する。処理空間領域104は、処理中にその上に基板110を支持するため処理チャンバ102内に配置される基板支持体ペデスタル108と、所定の位置に配置されるシャワーヘッド114及び/又はノズルなどの一又は複数のガス注入口との間に画定されうる。
[0015] 基板110は、処理チャンバ102の側壁の開口部112を通って、処理チャンバ102の処理空間領域104に入ることができる。開口部112は、スリットバルブゲート118を介して選択的に密閉されうる。支持体の構成要素及びスリットバルブゲート118によって開口部112を開閉する作動機構はよく知られており、簡潔にするため省略されている。スリットバルブゲートは、処理空間領域104に面した表面123を備える。スリットバルブゲートは更に、スリットバルブゲート118が閉鎖位置にあるときに、開口部112の密閉を促進するため、Oリング106などのガスケットを備えうる。幾つかの実施形態では、ガスケット(例えば、Oリング106)は、表面123の中又は上に配置される。スリットバルブゲート118、又は少なくとも1つの表面123は、アルミニウムなどの処理に適合した材料から作られる。表面123は更に、その上に配置される非多孔性陽極酸化被覆を含む。幾つかの実施形態では、非多孔性陽極酸化被覆125は、数百ナノメートルから約1マイクロメートルの厚みを有する。例えば、幾つかの実施形態では、被覆125は、約400nmから約1400nmまでの、或いは、幾つかの実施形態では、約800nmから約1200nmまでの厚みを有しうる。幾つかの実施形態では、被覆125は、約400nmから約500nmの厚みを有しうる。
[0016] 非多孔性陽極酸化被覆125は、アモルファス酸化アルミニウム被覆である。被覆125は、非多孔性アモルファス酸化アルミニウム被覆を所望の厚みで形成するのに適した、陽極酸化処理によって形成される。このような適切な処理は、例えば、韓国チュンナムにあるPoint Engineering社で実施されうる。これとは対照的に、所望の厚みに被覆を形成するために用いられている現在の陽極酸化処理は、例えば、微結晶被覆などの多孔質被覆を作り出すが、これはスリットバルブゲートの操作中にひび割れして剥がれる傾向がある。非多孔性陽極酸化処理被覆125は、例えば、多孔性陽極酸化処理被覆と比較して、スリットバルブゲート118の機械的な屈曲によるスリットバルブゲート118からの剥離をなくすこと、又は低減することができて有利であることを発明者は明らかにした。
[0017] 図2は、本開示の幾つかの実施形態による、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートの洗浄方法のフロー図を示している。非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートの洗浄に関して説明しているが、方法200はまた、シールド、ライナー、処理キット構成要素、又は同等物など、同様な非多孔性陽極酸化処理被覆を有する他の基板処理構成要素の洗浄でも、有利に実行されうる。
[0018] 方法200は一般的に、202で、脱イオン水を含むタンクに、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートを沈浸することによって、開始される。次に204で、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートは、第1の周波数と第1の電力密度で、第1の期間だけ超音波処理される。第1の周波数は約25kHzから40kHz、或いは、幾つかの実施形態では約40kHzである。第1の電力密度は約6W/cmから約15W/cm、或いは、幾つかの実施形態では、約8W/cmから約12W/cmである。第1の期間は約15分間から約45分間、或いは、幾つかの実施形態では約30分間である。
[0019] 206では、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートは、第2の周波数と第2の電力密度で、第2の期間だけ超音波処理される。第2の周波数は約25kHzから40kHz、或いは、幾つかの実施形態では約40kHzである。幾つかの実施形態では、第1の周波数と第2の周波数は同じ周波数である。第2の電力密度は約30W/cmから約45W/cm、或いは、幾つかの実施形態では、約30W/cmから約35W/cmである。第2の期間は第1の期間よりも短く、約数十秒間から約数十分間である。例えば、第2の期間は約30秒間から約60秒間、或いは最大で約10分間になりうる。第2の期間の持続時間は一般的に、非多孔性陽極酸化処理被覆への損傷を防止するように選択され、第2の周波数、第2の電力密度、又は非多孔性陽極酸化処理被覆のうちの一又は複数の変動に応じて、変化しうる。
[0020] 幾つかの実施形態では、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートは、最初に204で記述された条件下で、次に206で記述された条件下で超音波処理される。幾つかの実施形態では、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートは、最初に206で記述された条件下で、次に204で記述された条件下で超音波処理される。幾つかの実施形態では、非多孔性陽極酸化処理被覆を有するスリットバルブゲートは、204及び206で記述された条件下で、所定のサイクル数だけ、所定の時間だけ、或いは、スリットバルブゲートが十分に洗浄されたと判断されるまで、交互に繰り返し超音波処理される。幾つかの実施形態では、スリットバルブゲートは、洗浄漕に存在する粒子をモニタリングすることによって、洗浄されたと判断されうる。
[0021] スリットバルブゲートからの汚染粒子が受け入れ可能な許容レベルに入ると、方法200は208へ進み、スリットバルブゲートは脱イオン水タンクから取り出される。幾つかの実施形態では、遊離した粒子を取り除くため、スリットバルブゲートはすすがれ、乾燥される。方法200はおおむね終了し、スリットバルブゲートは図1に示した処理チャンバ102から取り出される。
[0022] 図1に戻ると、基板支持ペデスタル108は、リフト機構134に連結されうる。リフト機構134は、開口部112を通して基板をチャンバに出入りさせる基板の移送に適した下方位置(図示されているように)と、処理に適した選択可能な上方位置との間で、基板支持ペデスタル108の位置を制御することができる。処理位置は、特定の処理に対する処理の均一性を最大にするように選択されうる。上方の処理位置の少なくとも1つにあるときには、対称な処理領域を提供するため、基板支持体ペデスタル108は、開口部112の上に配置されうる。
[0023] 幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタル108は、静電チャック、真空チャック、基板保持クランプ、又は同等物(図示せず)など、基板支持ペデスタル108の表面の基板110を保持又は支持する機構を含みうる。幾つかの実施形態では、基板支持体ペデスタル108は、基板温度を制御するための機構(図示していないが、加熱及び/又は冷却デバイスなど)、及び/又は、基板表面近傍の核種フラックス及び/又はイオンエネルギーを含みうる。
[0024] 例えば、幾つかの実施形態では、基板支持ペデスタル108は、RFバイアス電極140を含みうる。RFバイアス電極140は、一又は複数の整合ネットワーク(図示した整合ネットワーク136)を介して、一又は複数のバイアス電源(図示した1つのバイアス電源138)に連結されうる。一又は複数のバイアス電源は、約2MHzから約60MHzまでの周波数で、例えば、約2MHz、又は約13.56MHz、又は約60MHzの周波数で、最大1200Wまで生成することができる。幾つかの実施形態では、2つのバイアス電源が、それぞれの整合ネットワークを介して、それぞれ約2MHz及び約13.56MHzで、RF電力をRFバイアス電極140に連結するように提供されうる。幾つかの実施形態では、3つのバイアス電源が、それぞれの整合ネットワークを介して、それぞれ約2MHz、約13.56MHz及び約60MHzで、RF電力をRFバイアス電極140に連結するように提供されうる。少なくとも1つのバイアス電源は、連続電力又はパルス電力のいずれかを提供しうる。幾つかの実施形態では、バイアス電源は直流電源又はパルス直流電源であってよい。
[0025] 一又は複数のガス注入口(例えば、シャワーヘッド114)は、一又は複数の処理ガスを質量流量コントローラを経由して処理チャンバ112の処理空間領域104に供給するためのガス供給116に連結されうる。加えて、一又は複数のバルブ119は、一又は複数の処理ガスの流れを制御するように設けられうる。質量流量コントローラ117及び一又は複数のバルブ119は、所定の流量の処理ガスを一定の流速で、又は(上述のように)パルスで供給するため、個別に、又は連携して使用されうる。
[0026] シャワーヘッド114は図1に示されているが、追加又は代替のガス注入口は、処理チャンバ102の天井又は側壁に、或いは、処理チャンバの底部、基板支持ペデスタルの外周など、処理チャンバ102にゲートを設けるのに適したその他の場所に配置されるノズルや注入口として設けられてもよい。
[0027] 幾つかの実施形態では、装置100はプラズマ処理に容量結合RF電力を利用しうるが、この装置はまた、或いは代替的に、プラズマ処理にRF電力の誘導結合を使用してもよい。例えば、処理チャンバ102は、誘電体材料から作られた天井142、及び、RF電極を設けるため(或いは、別々のRF電極が設けられてもよい)少なくとも部分的に導電性のシャワーヘッド114を有してもよい。シャワーヘッド114(又は、他のRF電極)は、一又は複数の各整合ネットワーク(図示した整合ネットワーク146)を介して、一又は複数のRF電源(図示した1つのRF電源148)に連結されうる。一又は複数のプラズマ源は、約2MHz及び/又は約13.56MHz、或いはそれ以上で27MHz及び/又は60MHz周波数で、最大約3,000Wまで、或いは、幾つかの実施形態では最大約5,000Wまで生成可能である。排気システム120は概して、ポンピングプレナム124、並びに、ポンピングプレナム124を処理チャンバ102の内部空間領域105(及び、一般的に、処理空間領域104)に連結する一又は複数の導管を含む。
[0028] 真空ポンプ128は、一又は複数の排気ポート(2つの排気ポート122が示されている)を介して、処理チャンバ122から排気ガスを送出するポンピングポート126を介して、ポンピングプレナム124に連結されうる。真空ポンプ128は、排気を適切な排気処理機器に送るために、排気放出口132に流体連結されうる。真空ポンプ128の動作と共に排気ガスの流量の制御を促進するため、バルブ130(ゲートバルブなど)がポンピングプレナム124内に配置されうる。ここではz運動ゲートバルブが示されているが、排気の流れを制御する任意の適切な、処理に適合するバルブを使用してもよい。
[0029] 上述の処理チャンバ102の制御を促進するため、コントローラ150は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御する産業用設定で使用できる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであってもよい。CPU152のメモリ又はコンピュータ可読媒体156は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取専用メモリ(ROM)、フロッピーディスク、ハードディスク、或いは、ソフトウェアルーチン158を有する他の任意の形態のローカルデジタルストレージ又は遠隔デジタルストレージのうちの一又は複数であってもよい。サポート回路154は、従来の方法でプロセッサをサポートするためCPU152に接続される。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、及びサブシステムなどを含む。
[0030] したがって、非多孔性陽極酸化被覆を有するスリットバルブゲート、このスリットバルブゲートを組み込む処理システム、及びこのようなスリットバルブゲートの洗浄方法が本書で提示される。本開示の実施形態は有利には、スリットバルブゲートの使用又は洗浄の結果生ずる汚染粒子の形成を低減しうる。非多孔性陽極酸化被覆を有するスリットバルブゲートに関して説明したが、本書に記載の実施形態は有利には、他の基板処理構成要素にも適用されうる。例えば、同様の非多孔性陽極酸化被覆は、シールド、ライナー、処理キット構成要素などの他の基板処理構成要素に提供されうる。
[0031] 上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態が考案されうる。
[0031] 上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態が考案されうる。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
(態様1)
処理チャンバの開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、前記処理チャンバの処理空間領域に面した表面を備えるスリットバルブゲートと、
前記スリットバルブゲートの前記表面上に形成された非多孔性陽極酸化被覆と
を備える、処理チャンバ内で使用されるスリットバルブ。
(態様2)
前記非多孔性陽極酸化被覆は約400ナノメートルから約1400ナノメートルまでの厚みを有する、態様1に記載のスリットバルブ。
(態様3)
前記非多孔性陽極酸化被覆は約800ナノメートルから約1200ナノメートルまでの厚みを有する、態様1に記載のスリットバルブ。
(態様4)
前記非多孔性陽極酸化被覆は約400ナノメートルから約500ナノメートルまでの厚みを有する、態様1に記載のスリットバルブ。
(態様5)
前記非多孔性陽極酸化被覆はアモルファス酸化アルミニウム被覆である、態様1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
(態様6)
前記スリットバルブの前記表面はアルミニウムから作られる、態様1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
(態様7)
前記スリットバルブゲートが閉鎖位置にあるとき、前記処理チャンバの前記開口部の周囲での密閉の形成を促進するため、前記スリットバルブゲートの前記表面の中又は上に配置されるガスケットを更に備える、態様1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
(態様8)
処理空間領域を備える処理チャンバと、
前記処理空間領域へのアクセスをもたらす前記処理チャンバの側壁の開口部と、
前記開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、態様1から7のいずれか一項に記載のスリットバルブゲートと
を備える、基板を処理するための装置。
(態様9)
処理チャンバの処理空間領域を密閉するためのスリットバルブゲートの洗浄方法であって、
脱イオン水を含むタンクにスリットバルブゲートを沈浸することと、
前記スリットバルブゲートを約6W/cm から約15W/cm までの第1の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第1の期間だけ超音波処理することと、
前記スリットバルブゲートを約30W/cm から約45W/cm までの第2の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第2の期間だけ超音波処理することと、
前記スリットバルブゲートを前記タンクから取り出すことと
を含む洗浄方法。
(態様10)
前記第2の期間は前記第1の期間より短い、態様9に記載の方法。
(態様11)
前記第1の期間は約15分間から約45分間までである、態様9に記載の方法。
(態様12)
前記第2の期間は約数十秒間から約数十分間までである、態様11に記載の方法。
(態様13)
前記スリットバルブゲートは、処理空間領域に面した前記スリットバルブゲートの表面に配置される非多孔性陽極酸化被覆を含む、態様9から12のいずれか一項に記載の方法。
(態様14)
前記スリットバルブゲートは、前記第1の電力密度と前記第2の電力密度で交互に繰り返し超音波処理される、態様9から12のいずれか一項に記載の方法。
(態様15)
所定のサイクル数だけ、所定の時間だけ、或いは、前記スリットバルブゲートが十分に洗浄されたと判断されるまで、前記第1の電力密度及び前記第2の電力密度で、交互に繰り返し超音波処理されるよう継続することを更に含む、態様9から12のいずれか一項に記載の方法。

Claims (15)

  1. 処理チャンバの開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、前記処理チャンバの処理空間領域に面した表面を備えるスリットバルブゲートと、
    前記スリットバルブゲートの前記表面上に形成された非多孔性陽極酸化被覆と
    を備える、処理チャンバ内で使用されるスリットバルブ。
  2. 前記非多孔性陽極酸化被覆は約400ナノメートルから約1400ナノメートルまでの厚みを有する、請求項1に記載のスリットバルブ。
  3. 前記非多孔性陽極酸化被覆は約800ナノメートルから約1200ナノメートルまでの厚みを有する、請求項1に記載のスリットバルブ。
  4. 前記非多孔性陽極酸化被覆は約400ナノメートルから約500ナノメートルまでの厚みを有する、請求項1に記載のスリットバルブ。
  5. 前記非多孔性陽極酸化被覆はアモルファス酸化アルミニウム被覆である、請求項1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
  6. 前記スリットバルブの前記表面はアルミニウムから作られる、請求項1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
  7. 前記スリットバルブゲートが閉鎖位置にあるとき、前記処理チャンバの前記開口部の周囲での密閉の形成を促進するため、前記スリットバルブゲートの前記表面の中又は上に配置されるガスケットを更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のスリットバルブ。
  8. 処理空間領域を備える処理チャンバと、
    前記処理空間領域へのアクセスをもたらす前記処理チャンバの側壁の開口部と、
    前記開口部を密閉するように構成されたスリットバルブゲートであって、請求項1から7のいずれか一項に記載のスリットバルブゲートと
    を備える、基板を処理するための装置。
  9. 処理チャンバの処理空間領域を密閉するためのスリットバルブゲートの洗浄方法であって、
    脱イオン水を含むタンクにスリットバルブゲートを沈浸することと、
    前記スリットバルブゲートを約6W/cmから約15W/cmまでの第1の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第1の期間だけ超音波処理することと、
    前記スリットバルブゲートを約30W/cmから約45W/cmまでの第2の電力密度と約25kHzから約40kHzまでの周波数で第2の期間だけ超音波処理することと、
    前記スリットバルブゲートを前記タンクから取り出すことと
    を含む洗浄方法。
  10. 前記第2の期間は前記第1の期間より短い、請求項9に記載の方法。
  11. 前記第1の期間は約15分間から約45分間までである、請求項9に記載の方法。
  12. 前記第2の期間は約数十秒間から約数十分間までである、請求項11に記載の方法。
  13. 前記スリットバルブゲートは、処理空間領域に面した前記スリットバルブゲートの表面に配置される非多孔性陽極酸化被覆を含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記スリットバルブゲートは、前記第1の電力密度と前記第2の電力密度で交互に繰り返し超音波処理される、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
  15. 所定のサイクル数だけ、所定の時間だけ、或いは、前記スリットバルブゲートが十分に洗浄されたと判断されるまで、前記第1の電力密度及び前記第2の電力密度で、交互に繰り返し超音波処理されるよう継続することを更に含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
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