JP2023551329A - スロットルバルブのドリフトを抑えるアクティブ冷却式フォアライントラップ - Google Patents

スロットルバルブのドリフトを抑えるアクティブ冷却式フォアライントラップ Download PDF

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Abstract

例示的な半導体処理システムは、処理領域を画定する処理チャンバを含む。半導体処理システムは、処理チャンバに連結されたフォアラインを含むことができる。フォアラインは流体導管を画定することができる。半導体処理システムは、フォアラインの遠位端に連結されたフォアライントラップを含むことができる。半導体処理システムは、フォアライントラップの内部内に設けられた取り外し可能なインサートを含むことができる。半導体処理システムは、取り外し可能なインサートの下流でフォアライントラップに連結されたスロットルバルブを含むことができる。【選択図】図３

Description

関連出願との相互参照
［０００１］本出願は、２０２０年１２月０１日に出願された「ＡＣＴＩＶＥＬＹ ＣＯＯＬＥＤ ＦＯＲＥＬＩＮＥ ＴＲＡＰ ＴＯ ＲＥＤＵＣＥ ＴＨＲＯＴＴＬＥ ＶＡＬＶＥ ＤＲＩＦＴ」と題する米国特許出願第１７／１０８，５８３号の利益及び優先権を主張し、その全体を本明細書に参照により援用するものとする。
技術分野
［０００２］本技術は、半導体製造用の部品及び装置に関する。より詳細には、本技術は、処理チャンバ部品及びその他の半導体処理装置に関する。
背景
［０００３］集積回路は、基板表面上に複雑なパターンの材料層を生成する処理によって可能になる。基板上にパターン化された材料を製造するには、材料を形成及び除去するための制御された方法が必要である。前駆体は多くの場合、処理領域に供給され、基板上に材料を均一に堆積又はエッチングするために分配される。処理チャンバの多くの態様は、チャンバ内の処理条件の均一性、構成要素を通過する流れの均一性、その他の処理及び構成要素のパラメータなどの、処理の均一性に影響を与える可能性がある。基板全体にわたる小さな不一致であっても、形成又は除去処理に影響を与える可能性がある。
［０００４］したがって、高品質のデバイス及び構造を製造するために使用できる、改良されたシステム及び方法が必要とされている。このようなニーズ並びにその他のニーズは、現在の技術によって解決される。
［０００５］例示的な半導体処理システムは、処理領域を画定する処理チャンバを含む。半導体処理システムは、処理チャンバに連結されたフォアラインを含むことができる。フォアラインは流体導管を画定することができる。半導体処理システムは、フォアラインの遠位端に連結されたフォアライントラップを含むことができる。半導体処理システムは、フォアライントラップの内部内に設けられた取り外し可能なインサートを含むことができる。半導体処理システムは、取り外し可能なインサートの下流でフォアライントラップに連結されたスロットルバルブを含むことができる。
［０００６］いくつかの実施形態では、半導体処理システムは、冷却流体源を含むことができる。半導体処理システムは、冷却流体源を取り外し可能なインサートに連結する流体ラインを含むことができる。取り外し可能なインサートは、開放された内部を画定する１つ又は複数の側壁によって特徴づけることができる。１つ又は複数の側壁のうちの少なくとも１つの側壁は、少なくとも１つの側壁の厚さを通って延びる複数の開孔を画定することができる。複数の開孔の各々は、約３ｍｍと２５ｍｍとの間の直径を有することができる。複数の開孔の各々は、円形の形状を有することができる。複数の開孔の各々は同じ直径を有することができる。取り外し可能なインサートは、１つ又は複数の側壁に連結された中実の基部を含むことができる。１つ又は複数の側壁の各々は、約０．５インチ以下の厚さ有することができる。半導体処理システムは、処理チャンバに連結された追加のフォアラインを含むことができる。フォアライントラップは、フォアラインと流体的に連結された第１の入口を含むことができる。フォアライントラップは、追加のフォアラインと流体的に連結された第２の入口を含むことができる。フォアライントラップは、スロットルバルブと流体的に連結された出口を含むことができる。取り外し可能なインサートは、第１の入口及び第２の入口の下流で、出口の上流に配置されることができる。半導体処理システムは、取り外し可能なインサートをフォアライントラップに取り外し可能に連結するカラーを含むことができる。
［０００７］本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理システムを包含し得る。システムは、処理領域を画定する処理チャンバを含むことができる。システムは、処理チャンバに連結されたフォアラインであることができる。フォアラインは流体導管を画定することができる。システムは、流体導管の内部内に設けられた取り外し可能なインサートを含むことができる。システムは冷却流体源を含むことができる。システムは、冷却流体源を取り外し可能なインサートに連結する流体ラインを含むことができる。システムは、取り外し可能なインサートの下流でフォアラインに連結されたスロットルバルブを含むことができる。
［０００８］いくつかの実施形態では、フォアラインは、スロットルバルブに連結されたフォアライントラップを含むことができる。取り外し可能なインサートは、フォアライントラップ内に配置することができる。フォアライントラップは、第１のフランジを含むことができる。取り外し可能なインサートは、第２のフランジを含むことができる。システムは、第１のフランジと第２のフランジを一緒に固定する取り外し可能なカラーを含むことができる。取り外し可能なインサートは、十字型の断面を有するインサート本体を含むことができる。取外し可能なインサートは、開放された内部を画定する１つ又複数の側壁に連結されている中実の基部を含むことができる。システムは、流体ラインと中実の基部を連結する冷却ブロックを含むことができる。冷却ブロックは、中実の基部と取り外し可能に連結させることができる。１つ又は複数の側壁のうちの少なくとも１つの側壁は、少なくとも１つの側壁の厚さを通って延びる複数の開孔を画定することができる。
［０００９］本技術のいくつかの実施形態は、半導体処理の方法を包含し得る。本方法は、前駆体を処理チャンバに流すことを含むことができる。本方法は、処理チャンバの処理領域内に前駆体のプラズマを発生させることを含むことができる。本方法は、処理領域内に配置された基板上に材料を堆積させることを含むことができる。本方法は、少なくとも１つのフォアライン、フォアライントラップ、及びスロットルバルブを介して処理チャンバから前駆体を排出させることを含むことができる。取り外し可能なインサートは、フォアライントラップ内に配置することができる。
［００１０］いくつかの実施形態において、本方法は、前駆体が通気される際に取り外し可能なインサートを積極的に冷却することを含むことができる。取外し可能なインサートを積極的に冷却することは、取外し可能なインサートに連結された冷却ブロックを通して冷却流体を循環させることを含むことができる。
［００１１］このような技術は、従来のシステム及び技術に比べて多くの利点を提供する可能性がある。例えば、本技術の実施形態は、ガスがスロットルバルブに到達する前に処理ガスから残留物を収集するために、フォアライントラップ内の能動的に冷却されるインサートを利用することができる。さらに、構成要素は、任意の数のチャンバ又は処理に対応するような変更を可能にすることできる。これら及び他の実施形態は、それらの利点及び特徴の多くと共に、以下の説明及び添付の図と併せてより詳細に説明される。
［００１２］開示された技術の性質及び利点は、明細書の残りの部分及び図面を参照することによってさらに理解できるであろう。
［００１３］本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理システムの上面図を示す。 ［００１４］本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステムの概略断面図を示す。 ［００１５］本技術のいくつかの実施形態による例示的な処理チャンバの概略断面図を示す。 ［００１６］本技術のいくつかの実施形態によるチャンバ排気構成要素の概略断面図を示す。 ［００１７］本技術のいくつかの実施形態による例示的な取り外し可能なフォアライントラップインサートの概略等角図を示す。 ［００１８］本技術のいくつかの実施形態による例示的な取り外し可能なフォアライントラップインサートの概略等角図を示す。 ［００１９］本技術のいくつかの実施形態による例示的な半導体処理方法の操作を示す。
［００２０］いくつかの図は概略図として含まれている。図面は例示を目的としており、特に縮尺が示されていない限り、縮尺は考慮されるべきではないことを理解されたい。さらに、概略図として、図は理解を助けるために提供されており、現実的な表現と比較してすべての態様又は情報を含むとは限らず、説明のために誇張された資料を含む場合がある。
［００２１］添付の図では、同様の構成要素及び／又は特徴部には同じ参照ラベルが付いている場合がある。さらに、同じ種類の様々な構成要素は、参照ラベルの後に類似の構成要素間を区別する文字を付けることによって区別することができる。本明細書で第１の参照符号のみが使用される場合、説明は、文字に関係なく、同じ第１の参照符号を有する類似の構成要素の任意の１つに適用可能である。
［００２２］プラズマ強化堆積プロセスは、基板上での膜形成を容易にするために、１つ又は複数の構成前駆体にエネルギーを与えることができる。導電性及び誘電性フィルム、並びに材料の移送及び除去を容易にするフィルムを含む、半導体構造を開発するための、任意の数の材料フィルムを製造することができる。例えば、ハードマスク膜は、基板のパターニングを容易にすると同時に、下にある材料を保護して維持するために形成することができる。多くの処理チャンバでは、いくつかの前駆体がガスパネル内で混合され、基板が配置され得るチャンバの処理領域に供給され得る。蓋スタックの構成要素は処理チャンバへの流れの分布に影響を与える可能性があるが、他の多くの処理変数も同様に堆積の均一性に影響を与える可能性がある。
［００２３］前駆体及び／又は他の処理ガスは、多くの場合、多数のフォアラインを通ってチャンバから排出される。通気されたガスの圧力と流体コンダクタンスは、フォアラインに連結された１つ又は複数のスロットルバルブによって制御される。前駆体がフォアラインとスロットルバルブを通過すると、前駆体からのラジカルがフォアラインとスロットルバルブの内部に衝突し、残留物をフォアラインとスロットルバルブ上に堆積させる。これらの残留物がスロットルバルブ内に蓄積すると、残留物によってスロットルバルブの流路の断面積が減少し、スロットルバルブを通る流れのコンダクタンスが効果的に変化し、スロットルバルブのドリフトが発生する。例えば、時間の経過と共に残留物が蓄積すると、流路の断面積が減少するため、所望のコンダクタンスを維持するためにスロットルバルブをより大きく開く（ドリフトさせる）必要がある。このスロットルドリフトは、スロットルバルブの各角度に関連する流路の断面積を変化させ、時間の経過と共に、スロットルバルブを通って流れる気体のコンダクタンスの低下と圧力の変化を考慮するために、スロットルバルブをより大きな角度まで開く必要がある。角度が大きくなると、正確なコンダクタンスと液圧を供給するためのスロットルバルブの制御がより困難になる。
［００２４］従来、スロットルバルブのドリフトの影響に対抗するためには、残留物を除去してスロットルバルブの表面を清浄にするＮＦ３などの高温パージガスで、フォアラインとスロットルバルブを洗浄する必要があった。しかし、これらの高温パージガスは、チャンバ構成要素に有害な場合がある。したがって、従来のシステムでは、スロットルバルブのドリフトを逆転させたい、あるいは減らすという所望と、チャンバ構成部品がこのような高温のパージガスに曝されるのを最小限に抑えたいという所望とのバランスを注意深くとらなければならない。
［００２５］本技術は、スロットルバルブの上流で残留物を回収する、取り外し可能なインサートを受けるフォアライントラップを利用することにより、これらの課題を克服する。インサートをフォアライントラップから取り外して洗浄や交換を行うことができ、フォアラインやスロットルバルブを洗浄したり交換したりする必要はない。実施形態では、インサートを積極的に冷却してもよく、これによりインサートが前駆体から残渣を回収する能力をさらに高めることができる。したがって、本技術は、スロットルバルブのドリフトの発生を低減し、高温のスロットルバルブのパージの必要性を低減（又は排除）することができる。
［００２６］残りの開示は、開示された技術を利用する特定の堆積処理をルーティン的に特定するが、システム及び方法は、他の堆積及び洗浄チャンバ、並びに記載されたチャンバで起こり得る処理に等しく適用可能であることは容易に理解されるであろう。したがって、この技術は、これらの特定の堆積処理又はチャンバのみでの使用に限定されるものと考えるべきではない。本開示は、本技術の実施形態によるこのシステムへの追加の変形及び調整が説明される前に、本技術の実施形態による蓋スタック部品を含み得る１つの可能なシステム及びチャンバについて論じる。
［００２７］図１は、実施形態による堆積、エッチング、焼成、及び硬化チャンバの処理システム１００の一実施形態の平面図を示す。図では、一対の前部開口統合ポッド１０２は、ロボットアーム１０４によって受け取られ、基板処理チャンバ１０８ａ～ｆの１つに置かれ、タンデムセクション１０９ａ～ｃに位置決めされる前に低圧の保持領域１０６に置かれる様々なサイズの基板を供給する。第２のロボットアーム１１０を使用して、保持領域１０６から基板処理チャンバ１０８ａ～ｆへ基板ウエハを搬送し、戻すことができる。各基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、プラズマ強化化学気相堆積、原子層堆積、物理的気相堆積、エッチング、前洗浄、脱ガス、配向、及びアニーリング、アッシングなどを含むその他の基板処理に加えて、多数の基板処理操作を実行するよう装備することができる。
［００２８］基板処理チャンバ１０８ａ～ｆは、基板上の誘電体又は他の膜を堆積、アニーリング、硬化及び／又はエッチングするための１つ又は複数のシステム構成要素を含むことができる。一構成では、２対の処理チャンバ、例えば、１０８ｃ～ｄ及び１０８ｅ～ｆは、基板上に誘電体材料を堆積させるために使用することができ、第３の対の処理チャンバ、例えば、１０８ａ～ｂは、堆積した誘電体をエッチングするために使用することができる。別の構成では、３対のチャンバ、例えば１０８ａ～ｆはすべて、基板上に交互に誘電体膜のスタックを堆積させるように構成することができる。記載された処理の任意の１つ又は複数は、異なる実施形態に示される製造システムから分離されたチャンバ内で実行され得る。誘電体膜の堆積、エッチング、アニーリング、及び硬化チャンバの追加の構成がシステム１００によって企図されることが理解されるであろう。
［００２９］図２は、本技術のいくつかの実施形態による例示的なプラズマシステム２００の概略断面図を示す。プラズマシステム２００は、上述のタンデムセクション１０９の１つ又は複数に適合することができ、本技術の実施形態による面板又は他の部品又はアセンブリを含むことができる一対の処理チャンバ１０８を示すことができる。プラズマシステム２００は、概して、側壁２１２、底壁２１６、及び一対の処理領域２２０Ａ及び２２０Ｂを画定する内部側壁２０１を有するチャンバ本体２０２を含むことができる。処理領域２２０Ａ～２２０Ｂのそれぞれは、同様に構成することができ、同一の構成要素を含むことができる。
［００３０］例えば、処理領域２２０Ｂは、その構成要素が処理領域２２０Ａに含まれてもよく、プラズマシステム２００の底壁２１６に形成された通路２２２を通って処理領域に配置されたペデスタル２２８を含んでもよい。ペデスタル２２８は、本体部分などのペデスタルの露出表面上で基板２２９を支持するように適合されたヒータを提供することができる。ペデスタル２２８は、所望の処理温度で基板温度を加熱及び制御することができる、例えば抵抗加熱要素などの加熱要素２３２を含むことができる。ペデスタル２２８は、ランプアセンブリなどの遠隔加熱要素、又は任意の他の加熱装置によって加熱することもできる。
［００３１］ペデスタル２２８の本体は、フランジ２３３によってステム２２６に結合することができる。ステム２２６は、ペデスタル２２８を電力アウトレット又は電力ボックス２０３と電気的に結合することができる。電力ボックス２０３は、処理領域２２０Ｂ内のペデスタル２２８の上昇及び移動を制御する駆動システムを含むことができる。ステム２２６はまた、ペデスタル２２８に電力を供給するための電力インターフェースを含むことができる。電力ボックス２０３は、熱電対インターフェースなどの電力及び温度インジケータのためのインターフェースを含むこともできる。ステム２２６は、電源ボックス２０３と取り外し可能に連結するように適合された基部アセンブリ２３８を含み得る。電力ボックス２０３の上に円周リング２３５が示されている。いくつかの実施形態では、円周リング２３５は、基部アセンブリ２３８と電力ボックス２０３の上面との間の機械的インターフェースを提供するように構成された機械的ストップ又はランドとして適合されたショルダーであってもよい。
［００３２］ロッド２３０は、処理領域２２０Ｂの底壁２１６に形成された通路２２４を通って含まれてもよく、ペデスタル２２８の本体を通って配置された基板リフトピン２６１を位置決めするのに利用することもできる。基板リフトピン２６１は、基板移送ポート２６０を通じて処理領域２２０Ｂに基板２２９を移送するために利用されるロボットとの基板２２９の交換を容易にするために、ペデスタルから基板２２９を選択的に離間させることができる。
［００３３］チャンバ蓋２０４は、チャンバ本体２０２の頂部に連結され得る。蓋２０４は、それに連結された１つ又は複数の前駆体分配システム２０８を収容することができる。前駆体分配システム２０８は、ガス供給アセンブリ２１８を通って処理領域２２０Ｂ内に反応物及び洗浄前駆体を送達することができる前駆体入口通路２４０を含むことができる。ガス供給アセンブリ２１８は、面板２４６の中間に配置されたブロッカプレート２４４を有するガスボックス２４８を含むことができる。無線周波数（「ＲＦ」）源２６５は、ガス供給アセンブリ２１８に連結させることができ、これは、ガス供給アセンブリ２１８に電力を供給して、ガス供給アセンブリ２１８の面板２４６とペデスタル２２８との間にプラズマ領域の生成を促進することができ、これはチャンバの処理領域であってもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦ源は、プラズマの生成を促進するために、ペデスタル２２８などのチャンバ本体２０２の他の部分に連結されてもよい。蓋２０４へのＲＦ電力の伝導を防ぐために、誘電体アイソレータ２５８を蓋２０４とガス供給アセンブリ２１８との間に配置することができる。シャドーリング２０６は、ペデスタル２２８と係合するペデスタル２２８の周囲に配置することができる。
［００３４］操作中にガスボックス２４８を冷却するために、ガス分配システム２０８のガスボックス２４８内に任意選択の冷却チャネル２４７を形成することができる。ガスボックス２４８を所定の温度に維持できるように、水、エチレングリコール、ガスなどの熱伝達流体を冷却チャネル２４７を通して循環させることができる。ライナーアセンブリ２２７は、処理領域２２０Ｂ内の処理環境への側壁２０１、２１２の露出を防止するために、チャンバ本体２０２の側壁２０１、２１２に近接して処理領域２２０Ｂ内に配置することができる。ライナーアセンブリ２２７は、処理領域２２０Ｂからガス及び副生成物を排出し、処理領域２２０Ｂ内の圧力を制御するように構成されたポンピングシステム２６４に連結され得る円周ポンピングキャビティ２２５を含み得る。複数の排気ポート２３１をライナーアセンブリ２２７上に形成することができる。排気ポート２３１は、システム２００内での処理を促進する方法で、処理領域２２０Ｂから円周ポンピングキャビティ２２５へのガスの流れを可能にするように構成することができる。
［００３５］図３は、本技術のいくつかの実施形態による、例示的な処理システム３００の概略部分断面図を示している。図３は、システム２００内の構成要素に関するさらなる詳細を示すことができる。システム３００は、いくつかの実施形態で前述したシステム２００の任意のフィーチャ又は態様を含むと理解される。システム３００は、前述のようなハードマスク材料の堆積、並びに他の堆積、除去、及び洗浄操作を含む半導体処理操作を実行するために使用することができる。システム３００は、議論されている、半導体処理システムに組み込まれ得るチャンバ構成要素の部分図を示すことができ、面板の中心を横切る図を示すことができ、面板は、他の場合には任意のサイズであり、任意の数の開孔を含むことができる。当業者には容易に理解されるように、システム３００の任意の態様は、他の処理チャンバ又はシステムと組み込むこともできる。
［００３６］システム３００は、面板３０５を含む処理チャンバを含むことができ、面板３０５を通して前駆体を処理のために供給することができ、チャンバの処理領域内にプラズマを生成するための電源に連結することができる。チャンバはまた、チャンバ本体３１０を含んでもよく、図示のように、側壁及び基部を含んでもよい。ペデスタル又は基板支持体３１５は、前述したようにチャンバの基部を貫通して延在することができる。基板支持体３１５は、半導体基板を支持することができる支持プレート３２０を含むことができる。支持プレート３２０は、チャンバの基部を貫通して延在するシャフト３２５に連結することができる。
［００３７］面板３０５は、チャンバ本体３１０によって直接的又は間接的に支持され得る。ほんの一例として、面板３０５は、ポンピングライナー３３０及び／又はアイソレータ若しくは他のライナー３３５の上に支持することができる。例えば、ポンプライナー３３０は、チャンバ本体３１０の頂部によって形成された棚上に据え置かれ、追加のライナー３３５及び／又は面板３０５がポンピングライナー３３０の上に据え置くことができる。ポンピングライナー３３０は、処理領域から処理チャンバに連結された１つ又は複数のフォアライン３５０へのガスの流れを可能にする１つ又は複数の排気ポート３４０を画定することができる。例えば、各排気ポート３４０は、チャンバ本体３１０の側壁及び／又は基部内に形成される１つ又は複数の排気ルーメン３４５の頂部端と流体的に連結することができる。排気ルーメン３４５の底部は、フォアライン３５０のそれぞれに連結することができる。各フォアライン３５０は、処理ガスを処理チャンバから流し、スロットルバルブ３５５を通して処理ガスを導くための流体導管を画定することができ、これにより、フォアライン３５０を通る流体コンダクタンスを制御することができる。フォアライン３５０は、フォアライントラップ３６０に連結させることができ、フォアライントラップ３６０は、各フォアライン３５０の遠位端とスロットルバルブ３５５の近位端との間で連結させることができる。フォアライントラップ３６０は、フォアライン３５０のそれぞれに連結される入口３６５を含むことができる。例えば、図示の実施形態では、フォアライントラップ３６０は、２つのフォアライン３５０のそれぞれにそれぞれ連結された２つの入口３６５を含む。フォアライントラップ３５５はまた、スロットルバルブと流体的に連結された出口３７０を含むことができる。フォアライントラップ３６０はまた、入口３６５と出口３７０との間に配置されるトラップ部３７５を含んでもよく、入口３６５はトラップ部３７５の上流にあり、出口３７０はトラップ部３７５の下流にある。ほんの一例として、入口３６５は互いに同軸であってもよく、トラップ部分３７５は、Ｔ字接合が形成されるようにほぼ直交する角度で入口３６５に連結される。出口３７０は、概して直交する角度などの角度でトラップ部３７５から分岐してもよい。
［００３８］図３Ａに最もよく示されているように、取り外し可能なインサート３８０をフォアライントラップ３６０の内部内に設けることができる。例えば、インサート３８０は、トラップ部３７５内に配置され得る。インサート３８０は、ガスがスロットルバルブ３５５に到達する前にフォアライン３５０を通って流れる処理ガスからのラジカルによって引き起こされる残留物及び／又は他の堆積物の収集点として機能することができる。例えば、インサート３８０は、処理ガスがスロットルバルブ３５５に到達する前に残留物が堆積する可能性がある大きな表面積を提供することができる。インサート３８０は、スロットルバルブ３５５へのガスの流れを促進しながら、フォアライントラップ３７５内に適合する任意のサイズ及び／又は形状であってよい。例えば、図示されているように、インサート３８０は、開放された内部を画定する１つ又は複数の側壁を有する管状要素である。管状要素は、円形、楕円形、矩形、三角形などを含む任意の断面形状を有してよい。管状要素の１つ又は複数の側壁は、それぞれの側壁の厚さを通って延びる多数の開孔３８４を画定することができる。開孔３８４は、フォアライントラップ３６０、インサート３８０、及びスロットルバルブ３５５を通る十分な流体流の導電性を維持することができ、これによってスロットルバルブ３５５がフォアライン３５０を通る流れを十分な精度で調整することもできる。開孔３８４のサイズ、数、及び／又は配置は、適切な流体のコンダクタンスを維持するために十分に大きくなるように選択され、一方で、処理ガスからの残留物の収集点として機能するのに十分な表面積をインサート３８０に残すことができる。例えば、開孔３８４は、約３ｍｍと約２５ｍｍの間、約６ｍｍと２０ｍｍの間、約９ｍｍと１８ｍｍの間、約１２ｍｍと１５ｍｍの間、約１２ｍｍと１５ｍｍの間の直径、又は、残留物トラップとして機能するのに十分な表面積を提供しながら、十分なコンダクタンスを提供する他の範囲の直径を有することができる。
［００３９］円形の開孔を有するように図示されているが、長方形、三角形、星形、楕円及び／又は他の閉じた形状のような他の開孔形状が可能であることは理解されるであろう。いくつかの実施形態では、各開孔３８４の断面積は、約５００ｍｍ２以下、約４５０ｍｍ２以下、約４００ｍｍ２以下、約３５０ｍｍ２以下、約３００ｍｍ２以下、約２５０ｍｍ２以下、約２００ｍｍ２以下、約１５０ｍｍ２以下、約１００ｍｍ２以下、約５０ｍｍ２以下、約２５ｍｍ２以下、又はそれを下回ってよい。さらに、開孔３８４は、均一又は不均一な方法でインサートの表面に配置することができる。例えば、開孔３８４は、インサート３８０の表面の全部又は一部にわたって、行及び／又は列のような繰り返しパターンで配置することもできるが、他の実施形態では、１つ又は複数の開孔３８４の不規則な配置を利用することができる。図示されているように、開孔３８４は多数の列に配置され、隣接する列の開孔３８４は互いにオフセットされている。例えば、隣接する列の開孔３８４の中心は、インサート３８０の長手方向軸に沿って互いに整列していない。いくつかの実施形態では、開孔３８４の列の一部又は全部は、長手方向軸に沿って整列させることができる。いくつかの実施形態では、側壁の１つ又は複数（又はその一部）には開孔３８４がなくてもよい。例えば、出口３７６から最も遠いインサート３８０の１つ又は複数の表面には開孔３８４がなく、残留物がその上に捕捉される、より大きい表面積を提供することができる一方、出口３７６に最も近い表面は、フォアライン３５０、フォアライントラップ３６０、及びスロットルバルブ３５５を通る十分なコンダクタンスを維持するのに役立つ開孔を含むことができる。
［００４０］いくつかの実施形態では、インサート３８０は、概して中実の基部３８６を含むことができる。例えば、図示されているように、中実の基部３８６は側壁の下に設けられている。基部３８６は、全体が中実であってもよく、及び／又は、インサート３８０をフォアライントラップ３６０内に固定するための強固な基礎を提供するものであってもよい。例えば、基部３８６及び／又はフォアライントラップ３６０は、インサート３８０をフォアライントラップ３６０内の所定位置に取り外し可能に固定することを可能にする１つ又は複数の連結機構を含むことができる。ほんの一例として、トラップ部３７５は、トラップ部３７５の下端部などにフランジ３７７を含むことができる。いくつかの実施形態では、インサート３８０は、インサート３８０の一部として形成され、及び／又はインサート３８０に連結され得るＫＦフランジなどのフランジ３８２を含み得る。図示されているように、フランジ３８２は、インサート３８０の基部３８６に取り外し可能に固定され得る別個の構成要素である。例えば、フランジ３８２は、フランジ３８２をインサート３８０の基部３８６に連結するために基部３８６の対応するコネクタと係合することができるねじ付きコネクタ又は他の固定要素を含むことができる。これにより、インサート３８０をフランジ３８２から切り離して洗浄、修理、交換することができる一方、フランジ３８２を再利用することができる。インサート３８０をトラップ部３７５内に固定するために、２つのフランジ３７７、３８２を互いに連結することができる。例えば、インサート３８０をトラップ部３７５内に固定するために、フランジ３７７、３８２を受け入れて互いに固定するカラー３９５を設けることができる。いくつかの実施形態では、Ｏリング、ガスケット、または他の密封要素３９７をカラー３９５内に設けて、フォアライントラップ３６０のフランジ３７７とインサート３８０のフランジ３８２との間の界面を密封するのを助けることができる。密封要素３９７は、処理ガスがカラー３９５から漏れるのを防ぐのに役立つ。カラー３９５は、カラー３９５がフランジ３７７、３８２から解放されることを可能にするクランプカラーであってもよく、これにより、洗浄又は交換のためにインサート３８０に容易にアクセスし、トラップから取り外すことができる。例えば、カラー３９５は、ねじ付き締結機構及び／又はクイックディスコネクト機構などの締め付け機構を含んでもよい。
［００４１］いくつかの実施形態では、処理ガスから残留物を収集するインサート３８０の能力をさらに強化するために、インサート３８０を能動的に冷却することができる。例えば、インサート３８０は、冷却源に連結された冷却ブロック３８５に連結することができる。いくつかの実施形態では、インサート３８０の基部及び／又はフランジ３８２の底部は、カラー３９５を越えて突出し、冷却ブロック３８５に連結する突起３９４を含んでもよい。突起３９４は、ファスナ又は他の連結機構を使用するなどして、冷却ブロック３８５と取り外し可能に連結させることができる。冷却ブロック３８５は、１つ又は複数の流体ライン３９２を介して冷却ブロック３８５に循環流体を供給し得る処理冷水源などの冷却流体源３９０に連結することができる。このようにして、冷却ブロック３８５は、フォアライントラップ３６０及びそこを流れるガスに対してインサート３８０の温度を低下させることができる熱伝達経路を確立することができる。例えば、フォアライン３５０、フォアライントラップ３６０、及び／又はスロットルバルブ３５５を通って流れる処理ガスは、しばしば１４０℃以上を超えることがある。冷却流体は、水、エチレングリコール、及び／又は他の冷却剤であることができ、約１００℃以下、約９０℃以下、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下、約２０℃以下、約１５℃以下、約１０℃以下、約５℃以下、約０℃以下、又はそれを下回る温度で提供することができる。このような冷却液の温度により、インサート３８０の温度は、結果として、約８０℃以下、約７０℃以下、約６０℃以下、約５０℃以下、約４０℃以下、約３０℃以下、約２５℃以下、約２０℃以下、約１５℃以下、約１０℃以下、約５℃以下、約０℃以下、又はそれを下回る温度となり得る。これらの温度は、処理ガス、フォアライン３５０、フォアライントラップ３６０、及び／又はスロットルバルブ３５５の温度よりも著しく低いため、インサート３８０上の残留物の収集を促進するのに役立つ。インサート３８０は、アルミニウムなどの熱伝導性材料から形成することができ、インサート３８０が冷却ブロックによってより効果的に冷却され、残留物の堆積をさらに促進することができる。インサート３８０は不均一な方法で冷却され得ることが理解されるであろう。例えば、基部３８６により近いインサート３８０の部分は、インサート３８０の上方部分よりも大幅に冷却することができる。さらに、開孔３８４のサイズおよび分布は、インサート３８０の冷却特性に影響を与える可能性がある。
［００４２］インサート３８０の温度が低いと、処理ガスからの残留物が、フォアライントラップ３６０のより暖かい壁上及び／又はスロットルバルブ３５５内ではなく、インサート３８０上に蓄積する可能性がある。スロットルバルブ３５５内の残留物の堆積を減少させることにより、スロットルバルブのドリフト量を減少させることができる。これは、スロットルバルブ３５５の性能の向上につながり、フォアライン３５０及びスロットルバルブ３５５を通る流体のコンダクタンスを一貫して制御することが容易になる可能性がある。さらに、スロットルバルブ３５５内の堆積物の残留物が減少すると、スロットルバルブ３５５の高温パージガス洗浄の頻度が減少する可能性があり、ヒータなどのチャンバ構成要素をそのようなパージガスの流れから保護するのに役立つ。
［００４３］インサート３８０は、十分な流体のコンダクタンスを維持するだけでなく、より良好な冷却を促進するように設計されてもよく、これにより、ガスがスロットルバルブ３５５に到達する前に処理ガスから残留物を捕捉または収集するインサート３８０の能力が強化される。例えば、インサート３８０の側壁及び／又は本体の厚さ及び／又は断面積が大きすぎる場合、フォアライントラップ３６０の開いた内部の多くが埋まりすぎることになり、その結果、フォアライントラップ３６０及びスロットルバルブ３５５のコンダクタンスが減少し、フォアライントラップ３６０及びスロットルバルブ３５５内の圧力が所望の動作条件から変化する。側壁の厚さは、約０．５０インチ以下、約０．４０インチ以下、約０．３５インチ以下、約０．３５インチ、約０．３０インチ以下、約０．２５インチ以下、約０．２０インチ以下、約０．１５インチ以下、約０．１０インチ以下、約０．０５インチ以下であるか、又はそれを下回ることができる。いくつかの実施形態では、インサート３８０の側壁の厚さは、インサート３８０の長さに沿って変化してもよい。例えば、側壁の厚さは、基部３８６の近くでより厚く、基部３８６と反対の方向に線形又は非線形で減少することができる。インサート３８０の断面積は、約１．６平方インチ以下、約１．５平方インチ以下、約１．４平方インチ以下、約１．３平方インチ以下、約１．２平方インチ以下、約１．１平方インチ以下、約１．０平方インチ以下、約０．９平方インチ以下、約０．８平方インチ以下、約０．７平方インチ以下、約０．６平方インチ以下、約０．５平方インチ以下、約０．４５平方インチ以下、約０．４０平方インチ以下、約０．３５平方インチ以下、約０．３０平方インチ以下であるか、又は約０．２５平方インチ以下であるか、又はそれを下回ることができる。いくつかの実施形態では、インサート３８０の断面積は、インサート３８０の長さに沿って変化し得る。例えば、断面積は、基部３８６の近くで大きくすることができ、基部３８６とは反対の方向に線形又は非線形で減少させることができる。
［００４４］図４は、本技術のいくつかの実施形態による例示的なインサート４００の概略等角図を示す。インサート４００は、前述した任意のチャンバ又はシステム、並びにインサートから利益を得ることができる任意の他のチャンバ又はシステムに含めることができる。例えば、インサート４００は、図３及び３Ａに関連して上述したフォアライントラップ３６０のトラップ部分３７５内に配置することができる。インサート４００は、インサート３８０と同様であってもよく、インサート３８０に関して説明した特徴のいずれかを含んでもよい。例えば、インサート４００は中実の基部４０５を含むことができる。基部４０５は、インサート４００を冷却ブロック（冷却ブロック３８５など）および／またはフランジ（フランジ３８２など）に結合できるようにする結合機構を含むことができ、これは、インサート４００をフォアライントラップ３６０などのフォアライントラップ内に固定するために使用することができる。例えば、基部４０５は、フランジ及び／又は冷却ブロックのねじ付き雄型コネクタを受け入れることができるねじ付きレセプタクル４１０を画定することができる。いくつかの実施形態では、ねじ付きレセプタクルを画定するのではなく、基部４０５は、フランジ及び／又は冷却ブロックの対応する雌型コネクタと係合可能な雄型ねじ付きコネクタを含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、インサート４００をフランジ及び／又は冷却ブロックに固定するために非ねじ連結機構を使用できることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、基部４０５は、フランジを含むように形成され、フランジの基部が、インサート４００を冷却ブロックに結合するための連結機構を含むようにしてもよい。円形の側壁４１５が基部４０５から延び、開放された内部４２０を画定している。側壁４１５はさらに、多数の開孔４２５を画定することができる。図示されているように、開孔４２５は多数の行と列に配列され、各行の開孔４２５はインサート４００の長手方向軸に沿って隣接する行の開孔４２５と整列されている。上述のように、開孔４２５のサイズ、配列、及び／又は数は、処理ガスからの残留物の収集点として機能する十分な表面積をインサート４００に残しつつ、適切な流体のコンダクタンスを維持するように選択することができる。
［００４５］図５は、本技術のいくつかの実施形態による例示的なインサート５００の概略等角図を示す。インサート５００は、前述した任意のチャンバ又はシステム、並びにインサートから利益を得ることができる任意の他のチャンバ又はシステムに含めることができる。例えば、インサート５００は、図３及び３Ａに関連して上述したフォアライントラップ３６０のトラップ部分３７５内に配置することができる。インサート５００は、フォアライントラップを通過する処理ガスからの残留物の収集点として機能する本体５０５を含むことができる。図示のように、インサート５００の本体５０５は、残留物を収集するための大きな表面積を提供する多数の翼５１０を含む十字形の断面を有する。各翼５１０は、フォアライントラップ及びスロットルバルブを通る十分なコンダクタンスを可能にするように選択される厚さを有することができる。例えば、各翼５１０は、約０．５０インチ以下、約０．４０インチ以下、約０．３０インチ以下、又は約０．３０インチ以下、約０．２５インチ以下、約０．２０インチ以下、約０．１５インチ以下、約０．１０インチ以下、約０．０５インチ以下であるか、又はそれを下回る厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、インサート５００の翼５１０の厚さは、インサート５００の長さに沿って変化させることができる。例えば、翼５１０の厚さは、インサート５００の底部付近でより大きく、インサート５００の頂部に向かって直線的又は非直線的に減少させることができる。十字型の断面で示されているが、インサートは他の断面形状を有していてもよいことが理解されよう。
［００４６］インサート５００はまた、フォアライントラップ内の所望の位置でインサート５００を支持する基部又はステム５１５を含んでもよい。例えば、ステム５１５は、フォアライントラップの上部及び／又はフランジ（フランジ３８２など）の頂部に位置し、且つ／若しくはその基部に連結され得る。例えば、ステム５１５の遠位端は、フランジのねじ付きレセプタクル内に挿入できるようにねじ切りすることができる。フランジは、図３及び図３Ａに関連して説明したのと同様の方法でフォアライントラップに連結することができる。例えば、フォアライントラップのフランジ及びインサート５００のフランジは、カラー及び／又は他の固定機構を介して互いに固定することができる。単一のシャフトとして図示されているが、基部又はステム５１５は任意の形状を有することができる。例えば、インサート５００は、翼５１０の幅の全部又は一部に沿って半径方向外側に延びる基部を含むことができる。いくつかの実施形態では、インサート５００の基部は、図４に関連して上述した基部４０５と同様の構造を有し得る。
［００４７］いくつかの実施形態では、インサート５００の本体５０５は、多数の開孔を画定することができる。例えば、翼５１０の一部又はすべては、インサート５００の流体のコンダクタンスを増加させることができる１つ又は複数の開孔を画定することができる。いくつかの実施形態では、開孔のそれぞれは、単一の翼５１０を通って延びることができるが、他の実施形態では、１つ又は複数の開孔は、複数の翼５１０の一部を通って延びることができる。
［００４８］図６は、本技術のいくつかの実施形態による半導体処理の例示的な方法６００の操作を示す。本方法は、上述の処理システム２００及び／又は３００を含む、フォアライントラップ３６０及び／又はインサート３８０、４００、及び／又は５００など、本技術の実施形態によるフォアライントラップ及び／又はインサートを含み得る、様々な処理チャンバ内で実行することができる。方法６００は、本技術による方法のいくつかの実施形態に特に関連付けられる場合も関連付けられない場合もある、多数の任意選択の操作を含むことができる。
［００４９］方法６００は、ハードマスク膜を形成するための操作又は他の堆積操作を含み得る処理方法を含み得る。本方法は、方法６００の開始前に任意選択の操作を含んでもよく、又は追加の操作を含んでもよい。例えば、方法６００は、図示されたものとは異なる順序で実行される操作を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法６００は、操作６０５において、１つ又は複数の前駆体又は他の処理ガスを処理チャンバに流入させることを含むことができる。例えば、前駆体は、システム２００又は３００に含まれるようなチャンバに流入させることができ、前駆体をチャンバの処理領域に供給する前に、ガスボックス、ブロッカプレート、又は面板のうちの１つ又は複数を通して前駆体を流すことができる。
［００５０］操作６１０では、面板にＲＦ電力を供給してプラズマを生成することなどにより、処理領域内で前駆体からプラズマを生成することができる。プラズマ内で形成された材料は、操作６１５で基板上に堆積され得る。操作６２０では、前駆体を処理チャンバから排出させることができる。例えば、前駆体を少なくとも１つのフォアライン、フォアライントラップ、及びスロットルバルブを通して流し、前駆体を処理チャンバから除去することができる。フォアライントラップは、スロットルバルブ内での残留物の堆積を防止又は低減することができる、前駆体他の処理ガスからの残留物の収集点として機能するインサート３８０、４００、又は５００などのインサートを含むことができる。これは、スロットルバルブを通る適切なコンダクタンスを維持し、スロットルバルブのドリフト量を減らすのに役立ち、その結果、洗浄操作の頻度を減らすことができる。
［００５１］いくつかの実施形態では、インサート上の残留物の収集をさらに促進するために、前駆体又は他の処理ガスが排出されるときにインサートを積極的に冷却することができる。例えば、水又はエチレングリコールなどの冷却流体は、インサートに連結された冷却ブロックを通して循環又はそれ以外の方法で流すことができる。冷却液はインサートの温度を下げ、残留物の収集を促進する。
［００５２］インサートは、洗浄やメンテナンスの目的などでフォアライントラップから取り外すことができる。例えば、いき値量の残留物がインサート上に収集された場合、インサートを取り外して洗浄し、及び／又は汚れたインサートよりも残留物をよりよく収集できるきれいなインサートと交換することができる。いくつかの実施形態では、インサートを取り外すために、フォアライントラップのフランジとインサートを一緒に結合するカラーを取り外すことができる。同様に、インサート及び／又はインサートのフランジを冷却ブロックから切り離して、インサートを自由にすることができる。新しいインサート及び／又はきれいなインサートを冷却ブロックに連結し、フォアライントラップ内に再挿入することができる。このようにして、チャンバ構成要素に損傷を与える可能性がある高温のパージガスを使用してフォアライン及び／又はスロットルバルブを洗浄する必要なしに、インサートを洗浄及び／又は交換することができる。
［００５３］前述の説明では、本技術の様々な実施形態の理解を提供するために、説明の目的で多くの詳細を述べた。しかしながら、特定の実施形態は、これらの詳細の一部を省略して、又は追加の詳細を加えて実施できることは、当業者には明らかであろう。
［００５４］いくつかの実施形態を開示したが、実施形態の精神から逸脱することなく、様々な修正、代替構造、及び等価物を使用できることは当業者には理解されよう。さらに、本発明の技術を不必要に不明瞭にすることを避けるために、多くの周知の処理及び要素については説明していない。したがって、上記の説明は、本技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
［００５５］値の範囲が提供される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、その範囲の上限と下限との間の介在する各値も、下限の単位の最小部分まで具体的に開示されることが理解される。記載された値又は記載された範囲内の記載されていない介在値と、記載された範囲内の他の記載された値又は介在する値との間の任意の狭い範囲が包含される。それらの小さな範囲の上限と下限は、独立して範囲に含めたり除外したりすることができ、より小さい範囲に制限のいずれかが含まれない、どちらも含まれない、又は両方の制限が含まれる各範囲も、記載された範囲内で特に除外される制限の影響を受けて、技術内に包含される。記載された範囲に制限の一方又は両方が含まれる場合、含まれる制限のいずれか又は両方を除く範囲も含まれる。
［００５６］本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈上明らかにそうでないことが指示されない限り、複数形の参照を含む。したがって、例えば、「開孔」への言及は、複数のそのような開孔を含み、「プレート」への言及は、当業者に知られている１つ又は複数のプレート及びその等価物への言及などを含む。
［００５７］また、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ（ｓ））」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ（ｓ））」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ（ｓ））」、及び「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、記載された特徴、整数、構成要素、又はステップの存在を特定することを意図しているが、一又は複数のその他の特徴、整数、構成要素、工程、動作、又はグループの存在又は追加を除外するものではない。

Claims (20)

  1. 処理領域を画定する処理チャンバと、
    前記処理チャンバに連結されている、流体導管を画定するフォアラインと、
    前記フォアラインの遠位端に連結されているフォアライントラップと、
    前記フォアライントラップの内部内に設けられている取り外し可能なインサートと、
    前記取り外し可能なインサートの下流で前記フォアライントラップに連結されているスロットルバルブと
    を含む、半導体処理システム。
  2. 冷却流体源、及び
    前記冷却流体源を、前記取り外し可能なインサートに連結する流体ライン
    をさらに含む、請求項１に記載の半導体処理システム。
  3. 前記取り外し可能なインサートが、開放された内部を画定する１つ又は複数の側壁によって特徴付けられており、
    前記１つ又は複数の側壁のうちの少なくとも１つの側壁が、前記少なくとも１つの側壁の厚さを通って延びる複数の開孔を画定する
    請求項１に記載の半導体処理システム。
  4. 前記複数の開孔の各々が、約３ｍｍと２５ｍｍの間の直径を有する、請求項３に記載の半導体処理システム。
  5. 前記複数の開孔の各々が円形である、請求項３に記載の半導体処理システム。
  6. 前記複数の開孔の各々が同じ直径を有する、請求項３に記載の半導体処理システム。
  7. 前記取り外し可能なインサートが、前記１つ又は複数の側壁に連結されている中実の基部を含む、請求項３に記載の半導体処理システム。
  8. 前記１つ又は複数の側壁の各々が約０．５インチ以下の厚さを有する、請求項３に記載の半導体処理システム。
  9. 前記処理チャンバに連結された追加のフォアラインであって、
    前記フォアライントラップは、
    前記フォアラインと流体的に連結されている第１の入口、
    前記追加のフォアラインと流体的に連結されている第２の入口、及び
    前記スロットルバルブと流体的に連結されている出口を含み、
    前記取り外し可能なインサートは、前記第１の入口及び前記第２の入口の下流で、前記出口の上流に配置されている、請求項１に記載の半導体処理システム。
  10. 前記取り外し可能なインサートを前記フォアライントラップに取り外し可能に連結するカラーをさらに含む、請求項１に記載の半導体処理システム。
  11. 処理領域を画定する処理チャンバと、
    前記処理チャンバに連結されている、流体導管を画定するフォアラインと、
    前記流体導管の内部内に設けられている取り外し可能なインサートと、
    冷却流体源と、
    前記冷却流体源を前記取り外し可能なインサートに連結する流体ラインと、
    前記取り外し可能なインサートの下流で前記フォアラインに連結されているスロットルバルブと
    を含む、半導体処理システム。
  12. 前記フォアラインが、前記スロットルバルブに連結されているフォアライントラップを含み、
    前記取り外し可能なインサートが、前記フォアライントラップ内に配置されている、請求項１１に記載の半導体処理システム。
  13. 前記フォアライントラップが第１のフランジを含み、
    前記取外し可能なインサートは第２のフランジを含み、
    前記半導体処理システムは、前記第１のフランジと前記第２のフランジとを一緒に固定する取り外し可能なカラーをさらに含む、請求項１２に記載の半導体処理システム。
  14. 前記取外し可能なインサートが、十字型の断面を有するインサート本体を含む、請求項１１に記載の半導体処理システム。
  15. 前記取外し可能なインサートが、開放された内部を画定する１つ又複数の側壁に連結されている中実の基部を含む、請求項１１に記載の半導体処理システム。
  16. 前記流体ラインを前記中実の基部に連結する冷却ブロックをさらに含む、請求項１５に記載の半導体処理システム。
  17. 前記１つ又は複数の側壁のうちの少なくとも１つの側壁が、前記少なくとも１つの側壁の厚さを通って延びる複数の開孔を画定する
    請求項１４に記載の半導体処理システム。
  18. 前駆体を処理チャンバに流入させることと、
    前記処理チャンバの処理領域内に前記前駆体のプラズマを発生させることと、
    前記処理領域内に配置された基板上に材料を堆積させることと、
    前記前駆体を、少なくとも１つのフォアライン、フォアライントラップ、及びスロットルバルブを介して前記処理チャンバから排出させることであって、取り外し可能なインサートが前記フォアライントラップ内に配置される、前記排出させることと
    を含む、半導体基板を処理する方法。
  19. 前記前駆体が排出されるときに、前記取り外し可能なインサートを積極的に冷却することをさらに含む、請求項１８に記載の半導体基板を処理する方法。
  20. 前記取外し可能なインサートを積極的に冷却することが、前記取外し可能なインサートに連結された冷却ブロックを通して冷却流体を循環させることを含む、請求項１９に記載の半導体基板を処理する方法。
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