JP2024510791A - 基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリ - Google Patents

基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリ Download PDF

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Abstract

本開示は、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリ、その構成要素、及びそれに関連する方法に関する。一実施例では、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリが、分配リングを含む。分配リングは、入口と出口とを有する本体を備える。出口は、基板処理チャンバの側壁を介して基板処理チャンバの内部空間に流体結合されている。洗浄アセンブリは、洗浄流体の第１の部分をガスマニホールドから分配リングに分流させるために、ガスマニホールドを分配リングに流体結合するように構成された洗浄導管を含む。【選択図】図１Ｂ

Description

[0001］ 本開示の態様は、広くは、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリ、その構成要素、及びそれに関連する方法に関する。
[0002] 基板処理チャンバは、時々、化学気相堆積（CVD）動作のような基板処理動作の後で洗浄される必要がある。洗浄は、チャンバの内側の表面から残留物を除去する。残留物は、機器や動作に有害な影響をもたらし得る。反応性ガス（例えば、ハロゲン含有ガス）を用いて洗浄ラジカルを生成するプラズマベースの洗浄を行うこともある。例えば、NF3のようなフッ素含有反応性ガスが使用されてよい。洗浄ラジカルは、インシトゥ（その場）生成されることもある。しかし、RFプラズマ洗浄では、面板などのチャンバの一部分に損傷を与えることがあり、それは、基板内にアルミニウム欠陥を生成し得る。洗浄ラジカルは、遠隔プラズマ源（RPS）を使用して、現場外（ex situ）で生成されてもよい。しかし、RPS洗浄流体の流れは、チャンバの上部と中央に全体的に導入され、主にチャンバの中央領域を通ってから縁部に沿って除去されるため、洗浄が不均一な結果となる。
［0003］ したがって、基板処理チャンバの洗浄を改善する必要がある。
[0004] 本開示の複数の実施態様は、広くは、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリに関する。
[0005] 一実施例では、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリが、分配リングを含む。分配リングは、入口と出口とを有する本体を備える。出口は、基板処理チャンバの側壁を介して基板処理チャンバの内部空間に流体結合されている。洗浄アセンブリは、洗浄流体の第１の部分をガスマニホールドから分配リングに分流させるために、ガスマニホールドを分配リングに流体結合するように構成された洗浄導管を含む。
[0006] 一実施例では、基板処理アセンブリが、内部空間を画定するチャンバ本体とリッド、内部空間内に配置された面板、及び洗浄アセンブリを含む。洗浄アセンブリは、マニホールドと分配リングとを含む。マニホールドは、洗浄流体源に流体結合するように構成された入口、面板の上方の内部空間に流体結合された第１の出口、及び第２の出口を含む。分配リングは、マニホールドの第２の出口に流体結合された入口、及び面板の下方のチャンバ本体の側壁内の１以上の開口部を介して内部空間に流体結合された出口を有する。
[0007] 一実施例では、基板処理システムが、内部空間を画定するチャンバ、内部空間内に配置された面板、チャンバ内に配置されたペデスタル、及び洗浄アセンブリを含む。洗浄アセンブリは、洗浄流体源、洗浄流体源に流体結合された入口とチャンバの側壁内の１以上の開口部を介して内部空間に流体結合された出口とを有する分配リング、及び洗浄流体源と分配リングとの間に流体結合された遮断弁を含む。該システムは、洗浄プロセス用の指示命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。該指示命令は、システムのプロセッサによって実行されると、システムに、順次、ペデスタルを第１の垂直位置に配置すること、洗浄流体全体を面板の上方の内部空間に導くこと、及び洗浄流体の第１の部分を面板の下方の内部空間に分流させるために遮断弁を開くことを実行させる。
[0008] 上述の本開示の特徴を詳細に理解し得るように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は、付随する図面に例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実行形態も許容し得るので、付随する図面は、この開示の共通の実行形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。
[0009] 一実施態様による基板処理チャンバの概略断面図である。 [0010] 一実施態様による図１Ａで示されている基板処理チャンバの断面部分図である。 [0011] 図２Ａ～図２Ｄは、洗浄中の種々の垂直位置にあるペデスタルを示している図１Ａの基板処理チャンバの概略断面部分図である。 図２Ａ～図２Ｄは、洗浄中の種々の垂直位置にあるペデスタルを示している図１Ａの基板処理チャンバの概略断面部分図である。 図２Ａ～図２Ｄは、洗浄中の種々の垂直位置にあるペデスタルを示している図１Ａの基板処理チャンバの概略断面部分図である。 図２Ａ～図２Ｄは、洗浄中の種々の垂直位置にあるペデスタルを示している図１Ａの基板処理チャンバの概略断面部分図である。 [0012] 図２Ａ～図２Ｄに関連して説明される図１Ａの基板処理チャンバを洗浄する例示的な方法を示す図である。
[0013] 理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号が使用された。一実施態様で開示された要素は、具体的な記述がなくても、他の実装態様で有益に利用できると想定されている。
[0014］ 本開示は、基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリ、その構成要素、及びそれに関連する方法に関する。
[0015] 本開示の装置及び／又は方法は、基板処理チャンバの（特にその下部と縁部とに沿った）改善された洗浄を提供する。加えて、本明細書で開示される装置及び／又は方法は、洗浄時間を短縮し、スループットを向上させる。
[0016] 本明細書で開示される洗浄アセンブリは、チャンバの下部と縁部との近傍に、遠隔プラズマ源（RPS）生成洗浄流体などの洗浄流体の流れの少なくとも一部分を導入し、この部分を主にチャンバの下部領域と縁部領域に沿って導いてから除去することができる。本明細書で開示される洗浄アセンブリは、下部ネック、ペデスタル縁部、チャンバ側壁、ポンピングリング、及び面板縁部の近傍などの、面板の下方の洗浄ラジカルの流れを増加させることができる。これは、洗浄ラジカルが、チャンバの下部と縁部とに到達する前に、中央領域内で実質的に消費される従来の手法とは対照的である。本明細書で開示される洗浄アセンブリは、従来の手法と比較して、洗浄時間を短縮し、スループットを向上させることができる。従来の手法は、代わりに、下部と縁部とに沿った洗浄を改善するために、更なる洗浄時間を必要とする。本明細書で開示される洗浄アセンブリは、洗浄流体の流れが低流量及び不均一である従来の手法とは対照的に、洗浄流体の高いコンダクタンスと均一な分布を可能にする。
[0017] 図１Ａは、一実施態様による基板処理チャンバ１００の概略断面図である。基板処理チャンバ１００は、例えば、化学気相堆積（CVD）チャンバ又はプラズマCVDチャンバであってよい。基板処理チャンバ１００は、チャンバ本体１０２とチャンバリッド１０４を有する。チャンバ本体１０２は、内部に内部空間１０６を含む。内部空間１０６は、チャンバ本体１０２とチャンバリッド１０４とによって画定されたスペースである。
[0018] 基板処理チャンバ１００は、チャンバリッド１０４に結合され又はチャンバリッド１０４内に配置されたガス分配アセンブリ１１６を含み、１以上のガスの流れを処理領域１１０の中に分配する。ガス分配アセンブリ１１６は、チャンバリッド１０４内に形成されたガス入口通路１２０に連結されたガスマニホールド１１８を含む。ガスマニホールド１１８は、１以上のガス源１２２（２つのガス源を図示している）からガスの流れを受け取る。ガス源１２２のうちの１以上は、遠隔プラズマ源（RPS）などの洗浄流体源を含んでよい。洗浄プロセス中に、RPSは、反応性ガス（例えば、とりわけ、ハロゲン含有ガス又は酸素含有ガス）を使用して、洗浄ラジカルを生成してよい。例えば、NF3などのフッ素含有反応性ガスを使用して、フッ素ラジカルを含む洗浄流体の流れを生成することができる。代替的に、酸素ガス（例えば、O2）を使用して、酸素ラジカルを含む洗浄流体の流れを生成することもできる。１以上のガス源１２２から受け取られたガスの流れは、ガスボックス１２４にわたり分配され、バッキング板１２６の複数の開口部１９１を通って流れ、バッキング板１２６と面板１３０とによって画定されたプレナム１２８にわたり更に分配される。面板１３０は、プレナム１２８と処理領域１１０との間の内部空間１０６内に配置されている。次いで、このガスの流れは、面板１３０の複数の開口部１３２を通って、内部空間１０６の処理領域１１０の中に流れる。ガスは、処理領域１１０に面する面板１３０の下面１４２を通って処理領域１１０に入る。
[0019] 内部空間１０６は、チャンバ本体１０２内に配置されたペデスタル１３８を含む。ペデスタル１３８は、基板処理チャンバ１００内で基板１３６を支持する。ペデスタル１３８は、ペデスタル１３８の支持面１３９上に基板１３６を支持する。ペデスタル１３８は、下部ネック１５６を有する。ペデスタル１３８は、内部に配置されたヒータと電極（図示せず）とを含む。電極は、交流（AC）、直流（DC）電圧、又は高周波（RF）エネルギーを、内部空間１０６及び／又は処理領域１１０に供給してよい。
[0020] ペデスタル１３８は、リフトシステム（図示せず）によって、内部空間１０６内に移動可能に配置される。ペデスタル１３８が移動することによって、チャンバ本体１０２を貫通して形成されたスリットバルブ（図示せず）を通して、基板１３６を内部空間１０６から出し入れする移送が容易になる。ペデスタル１３８は、基板１３６の処理のために、種々の処理位置に移動されてもよい。
[0021] 基板処理中に、ガスが複数の開口部１３２を通って処理領域１１０の中に流れると、ヒータは、ペデスタル１３８と支持面１３９とを加熱する。また、基板処理中に、ペデスタル１３８内の電極は、交流（AC）、直流（DC）電圧、又は高周波（RF）エネルギーを伝播させて、処理領域１１０内でのプラズマ生成を促進し、及び／又はペデスタル１３８への基板１３６のチャッキングを促進する。処理領域１１０内のガス、ペデスタル１３８の加熱、及びペデスタル１３８内の電極からのエネルギーは、基板処理中に基板１３６の上への膜の堆積を促進する。面板１３０（チャンバ本体１０２との結合を介して接地されている）とペデスタル１３８の電極とは、容量性のプラズマ結合の生成を促進する。ペデスタル１３８内の電極に電力が供給されると、面板１３０とペデスタル１３８との間に電界が生成される。それによって、ペデスタル１３８と面板１３０との間の処理領域１１０内に存在するガスの原子が、イオン化され、電子を放出する。イオン化した原子は、ペデスタル１３８まで加速し、基板１３６上での膜形成を促進する。
[0022] ポンピングデバイス１０３が、基板処理チャンバ１００内に配置されている。ポンピングデバイス１０３は、内部空間１０６と処理領域１１０とからのガスの除去を促進する。ポンピングデバイス１０３によって排気されるガスは、処理ガス、処理残留物、洗浄ガス、洗浄残留物、及び／又はパージガスのうちの１以上を含む。処理残留物は、基板１３６の上に膜を堆積させるプロセスからもたらされる可能性がある。
[0023] ポンピングデバイス１０３は、チャンバ本体１０２の段差面１９３上に配置されたポンピングリング１６０を含む。段差面１９３は、チャンバ本体１０２の下面１５４から上向きに段差を付けられている。段差面１９３は、ポンピングリング１６０を支持する。ポンピングリング１６０は、本体１０７（図１Ｂで示されている）を含む。ポンピングリング１６０の本体１０７は、アルミニウム、酸化アルミニウム、及び／又は窒化アルミニウムのうちの１以上を含む材料から作製されている。ポンピングリング１６０は、第１の導管１７６と第２の導管１７８とを介してフォアライン１７２に流体結合されている。フォアライン１７２は、第１の垂直導管１３１、第２の垂直導管１３４、水平導管１３５、及び出口導管１４３を含む。一実施例における出口導管１４３は、第３の垂直導管である。一実施例では、第１の導管１７６と第２の導管１７８とは、チャンバ本体１０２内に形成された開口部であり、段差面１９３からチャンバ本体１０２の下側外面１２９まで延在する。代替的に、第１の導管１７６と第２の導管１７８とは、下面１５４などのチャンバ本体１０２の表面とポンピングリング１６０との間で延在するチューブ又は他の流れデバイスであってよい。一実施例として、第１の導管１７６と第２の導管１７８とは、それぞれ、第１の垂直導管１３１と第２の垂直導管１３４との一部であってよい。そのような一実施例では、第１の垂直導管１３１と第２の垂直導管１３４とが、チャンバ本体１０２を通って延在してよく、ポンピングリング１６０に結合されてよい。
[0024] 第１の導管１７６は、第１の端部でポンピングリング１６０に流体結合され、第２の端部でフォアライン１７２の第１の垂直導管１３１に流体結合されている。第２の導管１７８は、第１の端部でポンピングリング１６０に流体結合され、第２の端部でフォアライン１７２の第２の垂直導管１３４に流体結合されている。第１の垂直導管１３１と第２の垂直導管１３４とは、水平導管１３５に流体結合されている。水平導管１３５は、第１の垂直導管１３１に結合された第１の部分１３７、第２の垂直導管１３４に結合された第２の部分１４０、及び出口導管１４３に結合された第３の部分１４１を含む。水平導管１３５は、第１の垂直導管１３１に隣接した第１の端部１４９、及び第２の垂直導管１３４に隣接した第２の端部１５１を含む。水平導管１３５は、単一の本体から作製されてよく、又は２つ以上の構成要素から製造されてよい。
[0025] 第１の導管１７６、第２の導管１７８、第１の垂直導管１３１、第２の垂直導管１３４、及び水平導管１３５は、そこを通るガスを導くように構成されている。第１の導管１７６、第２の導管１７８、第１の垂直導管１３１、及び第２の垂直導管１３４は、完全に垂直である必要はなく、角度を付けられてよく、又は１以上の屈曲部及び／若しくは角部を含んでよい。水平導管１３５は、完全に水平である必要はなく、角度を付けられてよく、又は１以上の屈曲部及び／若しくは角部を含んでよい。
[0026］ 他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、ポンピングリング１６０が、チャンバ本体１０２の内側に配置される。一方で、第１の垂直導管１３１、第２の垂直導管１３４、水平導管１３５、及び出口導管１４３は、チャンバ本体１０２の外側に配置されるか又は延在する。このような一実施形態では、第１の導管１７６と第２の導管１７８とが、チャンバ本体１０２を通して配置される。
[0027] 出口導管１４３は、減圧ポンプ１３３に流体結合されて、処理領域１１０内の圧力を制御し、処理領域１１０から排気ガス及び残留物を排出する。減圧ポンプ１３３は、ポンピングリング１６０、第１の導管１７６、第２の導管１７８、フォアライン１７２の第１の垂直導管１３１、第２の垂直導管１３４、水平導管１３５、及び出口導管１４３を通して、処理領域１１０からガスを排気する。
[0028] 洗浄アセンブリ１５０が、基板処理チャンバ１００に結合されている。マニホールド１１８及び／又は１以上のガス源１２２が、洗浄アセンブリ１５０の一部を形成してよい。洗浄アセンブリ１５０は、洗浄流体の流れの一部分を、マニホールド１１８からチャンバ本体１０２の側壁１５５に分流させる。洗浄アセンブリ１５０は、概して、チャンバ本体１０２の側壁１５５を通して洗浄流体を内部空間１０６に導入するための分配リング１５２、及びマニホールド１１８から分配リング１５２への洗浄流体の流量を調節する遮断弁１５３を含む。分配リング１５２は、ポンピングリング１６０に隣接して及び／又はその下方でチャンバ本体１０２に配置されている。分配リング１５２を出る洗浄流体の流れは、ポンピングリング１６０を通して排出される前に、チャンバ本体１０２の下面１５４及び側壁１５５に沿った部分を含む内部空間１０６の下側部分１０８を通して主に導かれてよい。内部空間１０６の下側部分１０８は、下面１５４とポンピングリング１６０との間で垂直に画定され、チャンバ本体１０２の対向する側壁１５５の間で側方に画定される領域を指してよい。内部空間１０６の下側部分１０８内に含まれる洗浄流体とラジカルとは、ペデスタル１３８の下部ネック１５６、ペデスタル縁部１６４、チャンバ側壁１５５、及びポンピングリング１６０などの、面板１３０の下方に位置付けられた基板処理チャンバ１００の内側の表面と接触し、それを洗浄してよい。
[0029] 他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態（図示せず）では、洗浄流体が、面板１３０の縁部と接触し、それを洗浄してよい。例えば、処理残留物は、以下でより詳細に説明されるように、面板１３０とポンピングリング又は絶縁体リングのうちの少なくとも一方の内径壁との間の接触面に近接して位置付けられた面板１３０の下面１４２の外側縁部領域に沿って蓄積される可能性がある。そのような複数の実施例では、内部空間１０６の下側部分１０８からポンピングリング１６０への洗浄流体の上向きの流れが、面板縁部の洗浄を促進してよい。これは、洗浄流体が、面板縁部と接触しない従来の手法とは異なる。洗浄アセンブリ１５０は、図１Ｂに関して以下でより詳細に説明される。
[0030] プログラマブルコンピュータなどのコントローラ１６５が、基板処理チャンバ１００と洗浄アセンブリ１５０とに接続されている。例えば、コントローラ１６５は、図２Ａ～図２Ｄで示されているような種々の処理位置へのペデスタル１３８の移動を指示するために、ペデスタル１３８のリフトシステムに接続されてよい。コントローラ１６５は、マニホールド１１８から分配リング１５２への洗浄流体の流量を調節するために、遮断弁１５３を開閉するよう遮断弁１５３に接続されてよい。コントローラ１６５は、基板処理チャンバ１００と洗浄アセンブリ１５０との様々な他の構成要素に接続されてよい。
[0031] コントローラ１６５は、プログラマブル中央処理装置（CPU）１６６を含む。それは、メモリ１６７（例えば、不揮発性メモリ）とサポート回路１６８と共に動作可能である。サポート回路１６８は、従来、CPU１６６に結合されており、基板処理チャンバ１００と洗浄アセンブリ１５０との様々な構成要素に結合された、キャッシュ、クロック回路、入/出力サブシステム、電源など（及びこれらの組み合せ）を備える。
[0032] 幾つかの実施形態では、CPU１６６が、様々なモニタシステム構成要素及びサブプロセッサを制御するための、プログラマブル論理コントローラ（PLC）などの、工業設定で使用される汎用コンピュータプロセッサのうちの任意の形態のうちの１つである。CPU１６６に結合されたメモリ１６７は、非一時的であり、典型的には、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は、他の任意の形態のローカル若しくはリモートのデジタルストレージといった、容易に入手可能なメモリのうちの１以上である。
[0033] 本明細書では、メモリ１６７が、指示命令を含むコンピュータ可読ストレージ媒体（例えば、不揮発性メモリ）の形態を採る。該指示命令は、CPU１６６によって実行されると、基板処理チャンバ１００と洗浄アセンブリ１５０との動作を容易にする。メモリ１６７内の指示命令は、本開示の方法を実装するプログラムなどのプログラム製品（例えば、ミドルウェアアプリケーション、機器ソフトウェアアプリケーションなど）の形態を採る。プログラムコードは、幾つかの異なるプログラミング言語のうちのいずれか１つに適合してよい。一実施例では、本開示が、コンピュータシステムと共に使用されるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として実装されてよい。プログラム製品の（１以上の）プログラムは、複数の実施形態（本明細書で説明される方法を含む）の機能を規定する。
[0034] 例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体は、非限定的に、（ｉ）情報が恒久的に記憶される、非書き込み可能型ストレージ媒体（例えば、CD‐ROMドライブで読み取り可能なCD-ROMディスクといった、コンピュータ内部の読み取り専用メモリデバイス、フラッシュメモリ、ROMチップ、又は任意のタイプのソリッドステート式不揮発性半導体メモリ）、及び（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される書き込み可能ストレージ媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピーディスク若しくはハードディスクドライブ、又は任意の種類のソリッドステート式ランダムアクセス半導体メモリ）を含む。本明細書で説明される方法の機能を指示するコンピュータ可読指示命令を運ぶときには、このようなコンピュータ可読ストレージ媒体が、本開示の実施形態となる。
[0035] 図１Ｂは、一実施態様による図１Ａで示されている基板処理チャンバ１００の断面部分図である。ポンピングリング１６０が、ペデスタル１３８の周りに配置されている。支持面１３９は、その上に基板１３６を支持するように構成されている。ポンピングリング１６０の本体１０７は、上壁１９６、下壁１９４、内径壁１９２、及び外径壁１９０を含む。ポンピングリング１６０の環帯１０５は、上壁１９６、下壁１９４、内径壁１９２、及び外径壁１９０によって画定されている。ポンピングリング１６０は、内径壁１９２と上壁１９６とに隣接した湾曲部１５７を含む。ポンピングリング１６０は、単一の本体で形成されてよく、又は複数の構成要素で形成されてもよい。絶縁体リング１５９が、ポンピングリング１６０とペデスタル１３８との間に配置されている。
[0036］ ポンピングリング１６０は、本体１０７の湾曲部１５７内に１以上の開口部１４６を含む。１以上の開口部１４６は、処理ガス、処理残留物、洗浄ガス、洗浄残留物、及び／又はパージガスなどの、流体１４８を、処理領域１１０と内部空間１０６とから環帯１０５の中に導くように構成されている。１以上の開口部１４６は、図１Ｂにおいて、角度が付けられ、処理領域１１０及び／又はペデスタル１３８に対して下向き且つ径方向外向きに向けられるように示されている。１以上の開口部１４６は、上面１４７から、本体１０７の湾曲部１５７を通って延在する。１以上の開口部１４６は、直線的であり又は角度を付けられ得、垂直方向又は水平方向に配置され得る。１以上の開口部１４６は、ポンピングリング１６０の上面１４７内のいずれかの場所に配置され得る。１以上の開口部１４６の（１以上の）位置、（１以上の）サイズ、（１以上の）形状、及び／又は（１以上の）深さが、プロセス要件、洗浄要件、及び／又は排出要件に基づいて変更され得る。図１Ｂで示されている１以上の開口部１４６の角度が付けられた配向は、基板１３６の上への膜の均一な堆積、均一な洗浄、流体１４８の均一な排出を容易にする。一実施例として、１以上の開口部１４６の角度が付けられた配向により、１以上の開口部１４６の深さを延ばし、背圧を調整し、流体１４８用の更なる拡張空間を提供することが可能になる。角度が付けられた配向はまた、ポンピングリング１６０内での流体１４８の圧力勾配及び／又は速度勾配の蓄積を低減させ若しくは除去することができ、それにより、流体１４８の均一な排出、基板１３６の上への均一な堆積、及び均一な洗浄を促進する。
[0037］ ポンピングリング１６０は、本体１０７内に第１の排出ポート１４４及び第２の排出ポート（図示せず）を含む。第１の排出ポート１４４及び第２の排出ポートは、ペデスタル１３８の支持面１３９の径方向外側に配置されている。第１の排出ポート１４４と第２の排出ポートとは、環帯１０５に流体結合されている。第１の排出ポート１４４は、第１の導管１７６（図１Ａで示されている）を通して第１の垂直導管１３１に流体結合されている。第１の排出ポート１４４は、環帯１０５から第１の導管１７６の中に流体１４８を導くように構成されている。第２の排出ポートは、第２の導管１７８（図１Ａで示されている）を通して第２の垂直導管１３４に流体結合されている。第２の排出ポートは、環帯１０５から第２の導管１７８の中に流体１４８を導くように構成されている。第１の排出ポート１４４と第２の排出ポートとは、ポンピングリング１６０の互いに反対側に配置されている。
[0038］ ポンピングリング１６０は、第１の排出ポート１４４に隣接して、第１の排出ポート１４４の径方向内側に第１のバッフル１６１を含む。ポンピングリング１６０はまた、第２の排出ポートに隣接して、第２の排出ポートの径方向内側に第２のバッフル（図示せず）も含む。第１のバッフル１６１と第２のバッフルとは、環帯１０５内に配置されている。第１のバッフル１６１は、第１の排出ポート１４４とポンピングリング１６０の内径壁１９２との間に配置されている。第２のバッフルは、第２の排出ポートとポンピングリング１６０の内径壁１９２との間に配置されている。他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、第１のバッフル１６１と第２のバッフルとが、ポンピングリング１６０の上壁１９６と下壁１９４とに結合されている。第１のバッフル１６１と第２のバッフルとは、ポンピングリング１６０の本体１０７との単一の本体として形成されてよい。
[0039] 分配リング１５２が、ペデスタル１３８の周りに配置され、ポンピングリング１６０の下方に位置付けられている。分配リング１５２の本体１７０は、上壁１７１、下壁１７３、内径壁１７４、及び外径壁１７５を含む。分配リング１５２の環帯１７７は、上壁１７１、下壁１７３、内径壁１７４、及び外径壁１７５によって画定されている。分配リング１５２は、単一の本体で形成されてよく、又は複数の構成要素で形成されてよい。分配リング１５２の本体１７０は、アルミニウム、酸化アルミニウム、及び／又は窒化アルミニウムのうちの１以上を含む材料から作製されてよい。
[0040］ 分配リング１５２は、本体１７０の内径壁１７４内に１以上の開口部１７９を含む。１以上の開口部１７９は、環帯１７７から内部空間１０６の下側部分１０８に洗浄流体１８８を導くように構成されている。１以上の開口部１７９は、チャンバ本体１０２及び／又はペデスタル１３８に対して径方向に整列するように図１Ｂで示されている。１以上の開口部１７９は、環帯１７７から本体１７０の内径壁１７４を通って分配リング１５２の内面１８０まで延在する。１以上の開口部１７９は、直線的であり又は角度を付けられ得、垂直方向、水平方向、又は斜め方向に配置され得る。１以上の開口部１７９は、分配リング１５２の内径壁１７４内のいずれかの場所に配置され得る。１以上の開口部１７９の（１以上の）位置、（１以上の）サイズ、（１以上の）形状、及び／又は（１以上の）深さが、洗浄要件に基づいて変更され得る。図１Ｂで示されている１以上の開口部１７９の径方向の配向は、内部空間１０６の下側部分１０８の中への洗浄流体１８８の均一な分配を容易にする。一実施例として、１以上の開口部１７９の径方向の配向は、ペデスタル１３８の垂直位置とはほとんど無関係に、洗浄流体１８８の均一な分配を可能にする助けとなる。
[0041] 分配リング１５２は、本体１７０内に入口ポート１８１を含む。入口ポート１８１は、第１の洗浄導管１８２の出口に結合するために、チャンバ本体１０２の径方向外側に配置されている。入口ポート１８１は、環帯１７７に流体結合されている。入口ポート１８１は、第１の洗浄導管１８２を通して遮断弁１５３に流体結合されている。入口ポート１８１は、第１の洗浄導管１８２から環帯１７７の中に洗浄流体１８８を導くように構成されている。
[0042] 分配リング１５２は、入口ポート１８１から１以上の開口部１７９への洗浄流体１８８の流れのより均一な分配を助けるために、入口ポート１８１に隣接して、入口ポート１８１の径方向内側にバッフル１８３を含む。バッフル１８３は、環帯１７７内に配置されている。バッフル１８３は、入口ポート１８１と分配リング１５２の内径壁１７４との間に配置されている。他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態では、バッフル１８３が、分配リング１５２の上壁１７１と下壁１７３とに結合されている。バッフル１８３は、石英から作製されてよい。一実施例では、バッフル１８３が、分配リング１５２の本体１７０と単一の本体として形成されてよく、並びに／又は、アルミニウム、酸化アルミニウム、及び／若しくは窒化アルミニウムのうちの１以上を含む材料から作製されてよい。代替的に、バッフル１８３は、本体１７０から分離されてよい。バッフル１８３は、１以上のピースから形成されてよい。
[0043] 分配リング１５２は、本体１７０の内面上での洗浄ラジカルの消費を低減させるために、ライナー１８４ａ、１８４ｂ、及び１８４ｃなどの１以上のライナーを含む。１以上のライナー１８４ａ～ｃは、例えば、洗浄流体１８８内に含まれる酸素ラジカルの消費を低減させるために、石英を含んでよい。
[0044] 第１の洗浄導管１８２は、遮断弁１５３に結合されている。図１Ｂで示されている第１の洗浄導管１８２は、共に結合された複数のピースを含むが、第１の洗浄導管１８２は、単一のピースのみで形成されてよい。遮断弁１５３は、Ｏリングシール（図示せず）などのシールを有する弁座１８９を有する弁本体１５８、弁座との密封のためのボール１８５などの弁要素、及び開位置と閉位置との間で弁要素を移動させるためのアクチュエータ（図示せず）を含む。図示されていないが、高温ガスへの曝露中にＯリングシールなどの遮断弁１５３の１以上の熱に敏感な構成要素の温度を下げる助けとするために、冷却板が弁本体１５８に取り付けられてよい。図示されている複数の実施形態ではボール弁が示されているが、遮断弁１５３は、とりわけ、ゲート弁、プラグ弁、又はフラッパー弁などの、任意の種類の遮断弁であってよい。
[0045] 遮断弁１５３は、例えば、第２の洗浄導管１８６を介してマニホールド１１８に結合されている。図１Ｂで示されているように、マニホールド１１８は、洗浄流体源１２２に流体結合された入口１１９、基板処理チャンバ１００のリッド１０４を介して内部空間１０６に流体結合された第１の出口１２１、及び第２の洗浄導管１８６を介して遮断弁１５３に流体結合された第２の出口１２３を含む。したがって、第１の出口１２１は、面板１３０の上方の内部空間１０６に流体結合され、一方で、第２の出口１２３は、面板１３０の下方の内部空間１０６に流体結合されている。図示されている第２の洗浄導管１８６は、マニホールド１１８と一体であるが、マニホールド１１８と第２の洗浄導管１８６とは、共に結合される別個のピースであってよい。図示されていないが、遮断弁１５３、第１の洗浄導管１８２、及び第２の洗浄導管１８６のうちの１以上の内面は、その上での洗浄ラジカルの消費を低減させるために、石英などの１以上のライナーで覆われてよい。第１及び第２の洗浄導管１８２、１８６の内径は、約１インチから約２インチ、例えば約１．５インチであってよい。第１及び第２の洗浄導管１８２、１８６は、チャンバ本体１０２及びチャンバリッド１０４の外部にあるように図示されているが、第１及び第２の洗浄導管１８２、１８６のうちの一方若しくは両方又はそれらの一部は、チャンバ本体１０２とチャンバリッド１０４とのうちの一方又は両方の中に一体化されてよく、並びに／又はそれらを通って経路指定されてもよい。第１及び第２の洗浄導管１８２、１８６のうちの一方又は両方は、任意選択的であり、遮断弁１５３が、代わりに、マニホールド１１８又は分配リング１５２のうちの一方又は両方に、直接的に結合されてよいことも考慮されたい。
[0046] 遮断弁１５３は、マニホールド１１８から分配リング１５２への洗浄流体１８８の流量を調節するように動作可能である。例えば、遮断弁１５３は、堆積プロセス中などの、基板処理チャンバ１００の１以上の非洗浄プロセス中に、分配リング１５２への流れを遮断するために閉じられてよい。図示されている複数の実施形態で示されている遮断弁１５３は、オン／オフ弁であるが、遮断弁は、遮断弁１５３の代わりに又はそれに加えて使用されて、弁を通る洗浄流体１８８の流れを能動的に制御することもできる。洗浄プロセスが実行される前後に、１以上のライナー１８４ａ～ｃを含む洗浄アセンブリ１５０の内面は、１以上のパージガスでパージされてよく、内面の完全性を維持し、及び／又は、例えば、洗浄ガスによって誘起される損傷に対する、１以上のライナーなどの内面の抵抗性を向上させる助けとなる。
[0047] 洗浄中に、遮断弁１５３は、洗浄ガス１８８の少なくとも一部分を内部空間１０６の下側部分１０８に分流させるために開かれる。洗浄流体１８８の分流される部分は、チャンバ本体１０２の側壁１５５を通って内部空間１０６の下側部分１０８に入る前に、第２の洗浄導管１８６、遮断弁１５３、第１の洗浄導管１８２、及び分配リング１５２を通して、マニホールド１１８から分流される。残りの洗浄流体１８８は、チャンバリッド１０４内に形成されたガス入口通路１２０、バッキング板１２６の複数の開口部１９１、及び面板１３０の複数の開口部１３２を通って、内部空間１０６の処理領域１１０に導入される。洗浄流体１８８の分流される部分は、洗浄流体１８８の全流量の約４０％から約６０％、例えば全流量の約５０％であってよい。分流される部分は、洗浄アセンブリ１５０の構成要素の内部サイズなどの、洗浄アセンブリ１５０のハードウェア設計に依存することがある。しかし、遮断弁１５３の代わりに又はそれに加えて制御弁を使用することにより、分流される部分の能動的な制御が可能になり得る。洗浄アセンブリ１５０を使用する洗浄プロセスのための総時間は、約２００秒以下、例えば約１００から約２００秒、例えば約２００秒であってよい。
[0048] 上述されたように、洗浄流体１８８の分流される部分は、内部空間１０６の下側部分１０８に導入される。それによって、分流される部分は、下部ネック１５６、ペデスタル縁部１６４、チャンバ側壁１５５、及びポンピングリング１６０のうちの１以上と接触し、それを洗浄することができる。本明細書で開示される装置及び／又は方法を使用することにより、内部空間１０６の下側部分１０８の洗浄が、遮断弁１５３の開閉のタイミングを含む遮断弁１５３の開閉と、ペデスタル１３８の垂直位置とに基づいて、制御されてよい。
[0049] 図２Ａ～図２Ｄは、洗浄中の種々の垂直位置にあるペデスタル１３８を示す図１Ａの基板処理チャンバ１００の概略断面部分図である。例えば、図２Ａは、面板１３０の下面１４２とペデスタル１３８の支持面１３９との間で測定した第１の垂直間隔すなわち高さＨ１が、約０．２５インチ以下、例えば約０．１２５インチから約０．２５インチ、例えば約０．２１インチの、上側位置にあるペデスタル１３８を示している。ペデスタル１３８が上側位置にある状態で、遮断弁１５３は閉じている。それによって、洗浄流体１８８の全体の流れが、面板１３０の上方の内部空間１０６に導入され、結果として、主に面板１３０の洗浄をもたらす。
[0050] 図２Ｂは、遮断弁１５３が開いている状態で、上側位置にあるペデスタル１３８を示している。それによって、洗浄流体１８８の流れの一部分は、面板１３０から分配プレート１５２に迂回する。遮断弁１５３が開いた状態でペデスタル１３８を上側位置に配置すると、洗浄流体１８８の第１の部分が、面板１３０の下方の内部空間１０６に直接的に、例えば下側部分１０８に直接的に分流される。図２Ｂで示されているように、洗浄流体１８８の第１の部分を分流させると、結果として、側壁１５５、下面１５４、及び下部ネック１５６が、主に洗浄される。チャンバリッド１０４内のガス入口通路１２０は、常に開いているので、洗浄流体１８８の第２の部分は、面板１３０の上方の内部空間１０６に引き続き導入される。したがって、遮断弁１５３が開かれている場合、洗浄流体１８８の第１及び第２の部分は、同時に内部空間１０６に導入される。
[0051] 図２Ｃは、第２の垂直間隔すなわち高さＨ２が、約０．２５から約２インチ、例えば約１インチの、上側位置と下側位置との間の中間位置にあるペデスタル１３８を示している。ペデスタル１３８が中間位置にある状態で、遮断弁１５３は、開いたままであってよい。洗浄流体１８８の流れの一部分は、面板１３０から離れて、分配プレート１５２に迂回する。ペデスタル１３８を中間位置に配置すると、結果として、ペデスタル縁部１６４が主に洗浄され、側壁１５５、下面１５４、及び下部ネック１５６の洗浄ももたらされてよい。
[0052] 図２Ｄは、第３の垂直間隔すなわち高さＨ３が、約２インチ以上、例えば約２インチから約２．５インチ、例えば約２．３インチの、下側位置にあるペデスタル１３８を示している。ペデスタル１３８が下側位置にある状態で、遮断弁１５３は、開いたままであってよい。洗浄流体１８８の流れの一部分は、面板１３０から離れて、分配プレート１５２に迂回する。ペデスタル１３８を下側位置に配置すると、結果として、ペデスタルポケットが主に洗浄される。ペデスタルポケットは、少なくとも部分的にポンピングリング１６０を指す。ペデスタル１３８の３つの垂直位置のみが図示されているが、ペデスタル１３８は、洗浄プロセスを調整又は改善するために、１以上の更なる位置に配置されてよい。
[0053] 一実施形態では、ペデスタル１３８が、洗浄中に種々の垂直位置を通って循環する。図３は、図２Ａ～図２Ｄに関連して説明される図１Ａの基板処理チャンバ１００を洗浄する例示的な方法３００を示す図である。動作３０２では、遮断弁１５３が閉じた状態で、ペデスタル１３８が上側位置に配置される（図２Ａで示されている）。動作３０４では、ペデスタル１３８が、第１の期間にわたり、上側位置に維持され、結果として、面板１３０が主に洗浄される。第１の期間は、約１０から約３０秒、例えば約２０秒であってよい。
[0054] 動作３０６では、遮断弁１５３が開かれる。動作３０８では、ペデスタルが、第２の期間にわたり、上側位置に維持され（図２Ｂで示されている）、結果として、側壁１５５、下面１５４、及び下部ネック１５６が主に洗浄される。第２の期間は、約３０から約９０秒、例えば約６０秒であってよい。
[0055] 動作３１０では、遮断弁１５３が開いた状態で、ペデスタル１３８が中間位置に配置される（図２Ｃで示されている）。動作３１２では、ペデスタル１３８が、第３の期間にわたり、中間位置に維持され、結果として、ペデスタル縁部１６４が主に洗浄される。第３の期間は、約３０から約９０秒、例えば約６０秒であってよい。
[0056] 動作３１４では、遮断弁１５３が開いた状態で、ペデスタル１３８が下側位置に配置される（図２Ｄで示されている）。動作３１６では、ペデスタル１３８が、第４の期間にわたり、下側位置に維持され、結果として、ペデスタルポケットが主に洗浄される。第４の期間は、約３０から約９０秒、例えば約６０秒であってよい。方法３００の総洗浄時間は、スループットを向上させるために、約２００秒以下であってよい。更に、方法３００の少なくとも幾つかの動作は、順次又は同時に実行されてよい。方法３００の動作はまた、洗浄プロセスを調整又は改善するために、順序を入れ替え及び／又は同じ又は異なるタイミングで複数回循環させてもよく、特定の動作を追加又は消去してもよい。
[0057] 基板処理チャンバ１００及び洗浄アセンブリ１５０は、基板処理システムの一部を形成してよい。該システムは、該システムのプロセッサによって実行される方法３００などの洗浄プロセス用の指示命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を更に含む。
[0058] 本開示の利点は、基板処理チャンバの改善された洗浄、洗浄流体を面板の下方に直接的に導入することによる低減された洗浄時間及び向上したスループットを含む。面板の下方とは、例えば、チャンバの内部空間の下側部分である。
[0059] 本明細書で開示される洗浄アセンブリの１以上の態様は、組み合わされてもよいと考えられる。更に、洗浄アセンブリの１以上の態様は、前述の利点の一部又は全部を含んでよい。
[0060] 上記は本開示の複数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更なる実施形態を考案してもよい。本開示はまた、本明細書で説明される実施形態の１以上の態様が、説明されている他の態様のうちの１以上で置換され得ることも考慮している。本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (20)

  1. 基板処理チャンバ用の洗浄アセンブリであって、
    分配リングであって、
    入口を有する本体、及び
    前記基板処理チャンバの側壁を介して前記基板処理チャンバの内部空間に流体結合された出口を備える、分配リング、並びに
    ガスマニホールドから前記分配リングに洗浄流体の第１の部分を分流させるための、前記ガスマニホールドを前記分配リングに流体結合するように構成された洗浄導管を備える、洗浄アセンブリ。
  2. 前記分配リングへの前記洗浄流体の前記第１の部分の流量を調節するための、前記ガスマニホールドと前記分配リングとの間の前記洗浄導管に流体結合された遮断弁を更に備える、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  3. 前記分配リングの前記出口は、前記洗浄流体の前記第１の部分を前記内部空間に導入するための、前記基板処理チャンバの前記側壁内の１以上の開口部を備える、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  4. 前記分配リングは、前記１以上の開口部を通る前記洗浄流体の前記第１の部分の均一な分配を改善するための、前記入口と前記１以上の開口部との間に配置されたバッフルを備える、請求項３に記載の洗浄アセンブリ。
  5. 前記ガスマニホールドは、前記基板処理チャンバのリッドに結合され、前記洗浄流体の第２の部分が、前記リッドを通して前記内部空間に導入される、請求項３に記載の洗浄アセンブリ。
  6. 前記洗浄流体の前記第１の部分は、前記ガスマニホールドを通る洗浄流体の全流量の約４０％から約６０％を含む、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  7. 前記ガスマニホールドは、遠隔プラズマ源に結合するように構成されている、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  8. 前記分配リングは、１以上の石英ライナーを更に備える、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  9. 前記分配リングは、下部ネック、ペデスタル縁部、チャンバ側壁、又はポンピングリングのうちの少なくとも１つの洗浄を改善するために、前記洗浄流体の前記第１の部分を、前記基板処理チャンバの面板の下方の前記内部空間の一部分に直接的に分配するように構成されている、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  10. 前記ガスマニホールドは、
    洗浄流体源に流体結合されるように構成された入口、
    前記基板処理チャンバのリッドを介して前記内部空間に流体結合された第１の出口、及び
    前記洗浄導管に結合された第２の出口を備える、請求項１に記載の洗浄アセンブリ。
  11. 基板処理アセンブリであって、
    内部空間を画定するチャンバ本体とリッド、
    前記内部空間内に配置された面板、並びに
    洗浄アセンブリであって、
    マニホールドであって、
    洗浄流体源に流体結合されるように構成された入口、
    前記面板の上方の前記内部空間に流体結合された第１の出口、及び
    第２の出口を備える、マニホールドと、
    前記マニホールドの前記第２の出口に流体結合された入口、及び、前記面板の下方の前記チャンバ本体の側壁内の１以上の開口部を介して、前記内部空間に流体結合された出口を有する、分配リングとを備える、洗浄アセンブリを備える、基板処理アセンブリ。
  12. 前記マニホールドの前記第２の出口と前記分配リングとの間に流体結合された遮断弁を更に備え、前記遮断弁は、洗浄流体の第１の部分を前記分配リングを通して前記内部空間に分流させるように構成されている、請求項１１に記載の基板処理アセンブリ。
  13. 前記チャンバ本体内に配置されたペデスタル、及び
    前記ペデスタルの周りに配置され、前記内部空間に流体結合された排出ポートを備えるポンピングリングを更に備え、前記分配リングは、前記ポンピングリングの下方に位置付けられている、請求項１１に記載の基板処理アセンブリ。
  14. 前記洗浄アセンブリは、下部ネック、ペデスタル縁部、チャンバ側壁、又はポンピングリングのうちの少なくとも１つの洗浄を改善するために、洗浄流体の第１の部分を前記面板の下方の前記内部空間に導入するように構成されている、請求項１１に記載の基板処理アセンブリ。
  15. 前記洗浄アセンブリは、前記第１の部分を前記面板の下方の前記内部空間に導入するのと同時に、前記洗浄流体の第２の部分を前記面板の上方の前記内部空間に導入するように更に構成されている、請求項１４に記載の基板処理アセンブリ。
  16. 基板処理システムであって、
    内部空間を画定するチャンバ、
    前記内部空間内に配置された面板、
    前記チャンバ内に配置されたペデスタル、
    洗浄アセンブリであって、
    洗浄流体源、
    前記洗浄流体源に流体結合された入口と、前記チャンバの側壁内の１以上の開口部を介して前記内部空間に流体結合された出口とを有する、分配リング、及び
    前記洗浄流体源と前記分配リングとの間に流体結合された遮断弁を備える、洗浄アセンブリ、並びに
    洗浄プロセス用の指示命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読媒体を備え、前記指示命令は、前記システムのプロセッサによって実行されると、前記システムに、順次、
    前記ペデスタルを第１の垂直位置に配置すること、
    洗浄流体全体を前記面板の上方の前記内部空間に導くこと、及び
    前記洗浄流体の第１の部分を前記面板の下方の前記内部空間に分流させるために、前記遮断弁を開くことを実行させる、基板処理システム。
  17. 前記コンピュータ可読媒体は、前記システムに、
    下部ネック、ペデスタル縁部、又はチャンバ側部のうちの少なくとも１つの洗浄を改善するために、前記第１の垂直位置の下方の第２の垂直位置に前記ペデスタルを配置することを更に実行させる、指示命令を記憶している、請求項１６に記載の基板処理システム。
  18. 前記ペデスタルの周りに配置され、前記内部空間に流体結合された排気ポートを備えるポンピングリングを更に備え、前記分配リングは、前記ポンピングリングの下方に位置付けられている、請求項１７に記載の基板処理システム。
  19. 前記コンピュータ可読媒体は、前記システムに、
    前記ポンピングリングの洗浄を改善するために、前記第２の垂直位置の下方の第３の垂直位置に前記ペデスタルを配置することを更に実行させる、指示命令を記憶している、請求項１８に記載の基板処理システム。
  20. 前記洗浄プロセスのための総時間が、約２００秒以下である、請求項１６に記載の基板処理システム。
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