KR102510935B1 - 가스 부산물 저감 및 포어라인 세정을 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본원에서 개시되는 실시예들은 반도체 프로세스들에서 생성되는 화합물들을 저감시키기 위한 저감 시스템 및 방법을 포함한다. 저감 시스템은 프로세싱 챔버에서 수행되는 증착 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하기 위한 산화 플라즈마를 생성하기 위한 원격 플라즈마 소스를 포함하며, 처리는 배기 냉각 장치에서 입자들을 포획하는 것을 보조한다. 이어서, 원격 플라즈마 소스는 프로세싱 챔버에서 수행되는 세정 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하기 위한 세정 플라즈마를 생성하며, 세정 플라즈마는 배기 냉각 장치 내의 포획된 입자들과 반응하여 배기 냉각 장치를 세정한다.

Description

가스 부산물 저감 및 포어라인 세정을 위한 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 장비에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 반도체 프로세스들 동안 생성되는 원하지 않는 화합물들을 제거하기 위한 저감(abatement) 시스템 및 진공 프로세싱 시스템에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱 설비들에 의해 사용되는 프로세스 가스들은 다수의 화합물들, 이를테면 TEOS, SiH4를 포함하며, 이 화합물들은 규제 요건들, 및 환경 및 안전 문제들로 인해, 폐기 전에 저감 또는 처리되어야만 한다. 종래의 저감 기술은 프로세싱 챔버의 하류의 장비, 이를테면 배기 라인들 및 펌프들에 고체 입자들을 형성할 수 있다. 프로세싱 챔버의 하류의 장비, 이를테면 배기 라인들 및 펌프들에 형성된 고체 입자들이 적절하게 제어되지 않는 경우, 펌핑 시스템 내의 하드웨어에 대한 손상이 발생될 수 있다.
[0003] 따라서, 반도체 프로세스들에서 생성되는 화합물들을 저감시키기 위한 개선된 저감 시스템이 본 기술분야에 필요하다.
[0004] 일 실시예에서, 시약이 화합물들의 저감을 보조하기 위해 플라즈마 소스 내에 주입된다. 플라즈마는 챔버로부터 유래하는 화합물들의 조성을 변화시키기 위한 에너지 소스로서 사용되며, 화합물들의 조성은 상이한 화합물들로 변화되는데, 그 상이한 화합물들은 규제 제약들을 더 양호하게 만족시키고, 안전성을 개선하고, 개선된 배기 펌프 및 하류 저감 컴포넌트들의 수명 및 유지보수 간격들을 제공한다.
[0005] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템이 제공된다. 저감 시스템은, 프로세싱 챔버에 커플링된 진공 펌프를 포함하는 배기 시스템; 프로세싱 챔버와 진공 펌프 사이에서 배기 시스템에 커플링된 배기 냉각 장치; 및 프로세싱 챔버의 하류에서 그리고 배기 냉각 장치 앞에서 배기 시스템에 플라즈마를 공급하기 위한 출구를 갖는 원격 플라즈마 소스를 포함한다. 원격 플라즈마 소스는 산소 가스 소스, 세정 가스 소스, 및 불활성 가스 소스에 연결되고, 여기서, 원격 플라즈마 소스의 출구는 배기 포어라인(exhaust foreline)에 연결된 배기 냉각 장치로의 입구에 인접한 포지션에서 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로(fluidly) 연결된다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세싱 시스템이 제공된다. 프로세싱 시스템은, 프로세싱 챔버; 프로세싱 챔버에 커플링된 진공 펌프를 포함하는 배기 시스템; 프로세싱 챔버와 진공 펌프 사이에서 배기 시스템에 커플링된 배기 냉각 장치; 및 프로세싱 챔버의 하류에서 그리고 배기 냉각 장치 앞에서 배기 시스템에 플라즈마를 공급하기 위한 원격 플라즈마 소스를 포함한다. 원격 플라즈마 소스는 산소 가스 소스, 세정 가스 소스, 및 불활성 가스 소스에 연결되고, 여기서, 원격 플라즈마 소스의 출구는 배기 포어라인에 연결된 배기 냉각 장치로의 입구에 인접한 포지션에서 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로 연결된다.
[0007] 일 실시예에서, 프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 산화 플라즈마를 사용하여, 프로세싱 챔버에서 수행되는 증착 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 단계; 배기 냉각 장치에서 입자들을 포획하는 단계; 및 원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 세정 플라즈마를 사용하여, 프로세싱 챔버에서 수행되는 세정 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 단계를 포함한다. 세정 플라즈마는 배기 냉각 장치 내의 포획된 입자들과 반응하여 배기 냉각 장치를 세정한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은 본원에서 설명되는 일 실시예에 따른, 원격 플라즈마 소스 및 배기 냉각 장치를 포함하는 저감 시스템, 및 프로세싱 챔버의 개략도이다.
[0010] 도 2는 본원에서 설명되는 일 실시예에 따른, 배기 가스를 처리하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0011] 도 1은 저감 시스템(102) 내에 원격 플라즈마 소스(100)를 통합하는 진공 프로세싱 시스템(170)의 개략적인 측면도이다. 진공 프로세싱 시스템(170)은 적어도 진공 프로세싱 챔버(190) 및 저감 시스템(102)을 포함한다. 저감 시스템(102)은 적어도 플라즈마 소스(100), 배기 냉각 장치(117), 및 프로세스 진공 펌프(196)를 포함한다. 진공 프로세싱 챔버(190)는 일반적으로, 적어도 하나의 집적 회로 제조 프로세스, 이를테면, 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 플라즈마 처리 프로세스, 사전세정 프로세스, 이온 주입 프로세스, 및/또는 다른 집적 회로 제조 프로세스를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 진공 프로세싱 챔버(190)는 디바이스 제조, 디스플레이, 또는 솔라(solar) 애플리케이션들을 위해 기판을 프로세싱하도록 구성된다. 진공 프로세싱 챔버(190)에서 수행되는 프로세스는, 플라즈마 강화 증착 프로세스를 수행할 수 있는 플라즈마 보조 화학 기상 증착 챔버와 같이, 플라즈마 보조형일 수 있다. 예컨대, 진공 프로세싱 챔버(190)에서 수행되는 프로세스는, 실리콘 함유 가스(예컨대, 실란, 디실란)를 사용하여 실리콘-계 재료를 증착하기 위한 플라즈마 강화 증착 프로세스, 또는 실리콘-계 재료를 제거하기 위한 플라즈마 에칭 프로세스를 수행하는 것이 가능할 수 있다.
[0012] 진공 프로세싱 챔버(190)는 배기 포어라인(192)을 통해 저감 시스템(102)의 배기 냉각 장치(117)에 커플링된 챔버 배기 포트(191)를 갖는다. 배기 냉각 장치(117)는, 플라즈마 소스(100)에서 빠져나가는 배기물을 냉각시키고, 진공 프로세싱 챔버(190)로부터 빠져나가는, 배기 포어라인에 형성된 입자들, 이를테면 실리콘 이산화물 입자들을 수집하기 위해, 진공 프로세싱 챔버(190)에 커플링된다. 배기 냉각 장치(117)는 배기 도관(193) 및 프로세스 진공 펌프(196)에 커플링된다. 배기 도관(194)은 번/웨트(burn/wet) 저감 서브시스템(198)에 진공 펌프(196)를 커플링시킨다. 프로세스 진공 펌프(196)는 일반적으로, 진공 프로세싱 챔버(190)를 진공배기시키는 데 활용되는 한편, 번/웨트 저감 서브시스템(198)은 일반적으로, 진공 프로세싱 챔버(190)의 유출물이 대기에 진입하도록 준비하기 위한 스크러버(scrubber)들 또는 다른 배기 세정 장치를 포함한다.
[0013] 배기 냉각 장치(117)는, 배기 포어라인(192) 내의 배기물의 온도를 감소시키고, 배기 포어라인(192)에 형성된 입자들을 수집하기 위해, 진공 프로세싱 챔버(190)와 프로세스 진공 펌프(196) 사이에 커플링된다. 일 예에서, 배기 냉각 장치(117)는 저감 시스템(102)의 일부이다. 진공 프로세싱 챔버(190)에서 빠져나가는 배기물은 배기 냉각 장치(117) 내부의 저온(cold) 표면들(배기물의 온도보다 실질적으로 더 낮은 온도를 갖는 표면들) 상에 증착될 수 있다. 배기 냉각 장치에서 수집될 수 있는 재료의 예는 실리콘 이산화물이다.
[0014] 일부 실시예들에서, 진공 프로세싱 챔버(190)는, 진공 프로세싱 챔버(190)를 세정하기 위해 진공 프로세싱 챔버(190)의 프로세싱 구역(189) 내로 유동되는 세정 라디칼들, 이를테면 불소 라디칼들을 생성하기 위한 원격 플라즈마 소스(185)를 포함한다. 미반응 세정 라디칼들이 진공 프로세싱 챔버(190)에서 빠져나가 배기 포어라인(192) 및 배기 냉각 장치(117)에 진입하여, 집적 회로 제조 프로세스 동안 배기 포어라인(192) 및 배기 냉각 장치(117)에 이전에 증착된 재료들을 제거할 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 프로세싱 챔버(190) 내에서 수행되는 세정 프로세스는 효율적으로 수행되며, 이는 최소량의 미반응 세정 라디칼들이 진공 프로세싱 챔버(190)에서 빠져나가 배기 포어라인(192)에 진입하게 한다. 진공 프로세싱 챔버(190)를 효율적으로 세정하는 세정 프로세스는 일반적으로, 정상적인 사용 동안 배기 냉각 장치(117)를 효과적으로 세정하기에 충분한 세정 라디칼들을 제공하지 않을 것이다.
[0015] 따라서, 충분한 미반응 세정 라디칼들이 배기 냉각 장치(117)에 도달하여 배기 냉각 장치(117)를 효율적으로 세정하는 것을 보장하기 위해, 저감 시스템(102)은 배기 냉각 장치(117)를 세정하기 위한 세정 플라즈마를 제공하는 데 사용될 수 있는 원격 플라즈마 소스(100)를 포함한다. 원격 플라즈마 소스(100)는 진공 프로세싱 챔버(190)에서 빠져나가는 가스들 및/또는 다른 재료들에 대해 저감 프로세스를 수행하기 위해 활용되고, 그에 따라, 그러한 가스들 및/또는 다른 재료들은 후속하여 포획될 수 있거나, 또는 더 환경 친화적이고 그리고/또는 프로세스 장비 친화적인 조성으로 변환될 수 있게 된다. 원격 플라즈마 소스는, 예컨대, 유도성 커플링 플라즈마 소스, 용량성 커플링 플라즈마 소스, 직류 플라즈마 소스, 또는 마이크로파 플라즈마 소스일 수 있다. 원격 플라즈마 소스(100)는 저감 시스템(102)에 커플링되어, 세정, 퍼지, 캐리어 또는 다른 프로세스 가스들을 이온화하고, 이온화된 가스들을 저감 시스템(102)에 제공하고, 배기 냉각 장치(117)를 세정하기 위한 세정 라디칼들을 생성할 수 있다. 예컨대, 제1 가스 공급 소스(104)가 원격 플라즈마 소스(100)에 커플링되어, 불활성 또는 비-반응성 가스, 이를테면 아르곤(Ar)을 원격 플라즈마 소스(100)를 통해 저감 시스템(102)에 제공할 수 있다. 제2 가스 공급 소스(106)가 원격 플라즈마 소스(100)에 커플링되어, 세정 가스, 이를테면 NF3를 원격 플라즈마 소스(100)를 통해 저감 시스템(102)에 제공할 수 있다. 다른 고려되는 세정 가스들은 플루오로카본들 및/또는 할로겐 함유 가스들, 이를테면, NF2H, CHF3, CF4, F2, HCl, Cl2, 및 SF6 등을 포함한다. 부가적으로, 제3 가스 공급 소스(108)가 원격 플라즈마 소스(100)에 커플링되어, 반응성 작용제, 이를테면 O2를 원격 플라즈마 소스(100)를 통해 저감 시스템(102)에 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원격 플라즈마 소스(100)는 도관(112)을 통해 배기 포어라인(192)에 커플링될 수 있다. 반응성 가스들은 저감 시스템(102)의 내부로부터의 축적된 증착물들의 제거를 가능하게 함으로써, 세정을 위해 저감 시스템(102)을 분해할 필요성을 감소 또는 제거한다. 일 실시예에서, 플라즈마 소스(100)에서 생성된 세정 라디칼들, 이를테면 NF3 플라즈마는 배기 포어라인(192) 내로 그리고 배기 냉각 장치(117) 내로 유동하여, 배기 냉각 장치(117)에 형성 또는 수집된 고체 부산물 재료들 또는 입자들을 제거할 수 있다.
[0016] 일 실시예에서, 원격 플라즈마 소스(100)에서 생성된 산화 시약, 이를테면 O2 플라즈마는 원격 플라즈마 소스(100)로부터 배기 포어라인(192) 내로 전달되어, 증착 프로세싱 동안 진공 프로세싱 챔버(190)로부터 프로세스 진공 펌프(196)로 유동하는 전구체 생성물과 반응할 수 있다. 산화 시약은 증착 프로세스로부터의 전구체 부산물들과 반응하고, 고체 부산물들 또는 입자들로의 전구체 가스 부산물의 변환을 가능하게 하여, 배기 냉각 장치(117)에 포획되는 고체 부산물 또는 입자들의 양을 증가(enhance)시킨다. 배기 냉각 장치(117)에 포획되는 고체 부산물의 양을 증가시키는 것은, 배기 냉각 장치(117)를 통해 프로세스 진공 펌프(196), 배기 도관(194), 및 번/웨트 저감 서브시스템(198)으로 유동하는 반응물 부산물 가스들의 양을 감소시킴으로써, 프로세스 진공 펌프(196) 및 번/웨트 저감 서브시스템(198)의 기대 수명을 증가시키고, 또한, 프로세스 진공 펌프(196) 및 번/웨트 저감 서브시스템(198)을 위한 유지보수 사이의 시간을 감소시켜서, 증가된 툴 가동 시간에 기여한다.
[0017] 배기 냉각 장치(117)는 제작 설비의 서브팹(subfab) 위치에서 프로세싱 챔버(190)로부터 거리(DF), 이를테면 적어도 10 피트 내지 40 피트 이상 떨어져 위치될 수 있고, 설비 벽 또는 플로어(301)에 의해 분리될 수 있다. 저감 시스템(102)의 원격 플라즈마 소스(100)의 출구는 배기 포어라인(192) 내의 위치(195)에서 배기 포어라인(192) 내로 이어질(flow) 수 있으며, 위치(195)는 배기 냉각 장치(117)의 입구에 실질적으로 인접해 있다. 일 예에서, 위치(195)는 배기 포어라인(192)이 배기 냉각 장치(117)에 진입하는 곳에서 거리(DR), 이를테면 6 인치 내지 18 인치 또는 약 12 인치의 거리 앞에 포지셔닝된다. 원격 플라즈마 소스(100)에 의해 생성된 O2 플라즈마가 배기 냉각 장치(117)로의 입구로부터 6 인치 내지 18 인치의 거리(DR)에서 배기 포어라인(192) 내로 도입될 때, 배기 냉각 장치(117)가 더 많은 고체 부산물 재료를 캡처(capture)한다는 것이 발견되었다.
[0018] 배기 도관(194)은 가스들이 프로세스 진공 펌프(196)로부터 번/웨트 저감 서브시스템(198)으로 유동할 수 있게 한다. 배기 포어라인(192), 배기 도관(193), 진공 펌프(196) 및 배기 도관(194), 및 연관된 하드웨어는 하나 이상의 프로세스-양립가능 재료들, 이를테면 예컨대, 알루미늄, 양극산화 알루미늄, 니켈 도금 알루미늄, 스테인리스 강, 및 이들의 조합들 및 합금들로 형성될 수 있다. 배기 냉각 장치(117)는 유사한 프로세스-양립가능 재료들로 형성될 수 있거나, 또는 예컨대, 배기 가스들의 응축에 도움이 되는 재료들로 제조될 수 있다. 번/웨트 저감 서브시스템(198)은 반도체 제작 산업에 알려져 있는 바와 같은 번/웨트 저감 서브시스템일 수 있다. 예컨대, 저감 시스템(102)은 제작 설비 내에서 진공 프로세싱 챔버(190)로부터 분리된 위치에 제공될 수 있고, 벽 또는 플로어(301)에 의해 진공 프로세싱 챔버(190)로부터 분리될 수 있다. 진공 프로세싱 챔버로부터의 저감 시스템(102)의 분리는 엄격한 클린 룸 공기 순도 등급 요건들을 요구하지 않는 환경에서 저감 시스템의 유지보수를 가능하게 한다.
[0019] 원격 플라즈마 소스(100), 제1 가스 공급 소스(104), 제2 가스 공급 소스(106), 제3 가스 공급 소스(108), 및 배기 냉각 장치(117)를 포함하는 저감 시스템(102)은 제어기(199)와 통신할 수 있다. 제어기(199)는 또한, 진공 프로세싱 챔버(190) 및 프로세스 진공 펌프(196)와 통신할 수 있다.
[0020] 제어기(199)는 CPU(central processing unit)(199A), 메모리(199B), 및 지원 회로들(또는 I/O)(199C)을 포함할 수 있다. CPU는, 다양한 프로세스들 및 하드웨어(예컨대, 모터들, 밸브들, 전력 전달 컴포넌트들, 및 다른 관련된 하드웨어)를 제어하기 위해 산업 현장들에서 사용되고, 프로세스들(예컨대, 프로세싱 시간, 및 기판 포지션 또는 위치)을 모니터링하는 임의의 형태의 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(미도시)는 CPU에 연결되고, 그리고 쉽게 입수가능한 메모리, 이를테면 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상일 수 있다. 소프트웨어 명령들, 알고리즘들, 및 데이터는 CPU에 명령하기 위해 메모리 내에 코딩되어 저장될 수 있다. 또한, 지원 회로들(미도시)은 통상적인 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU에 연결된다. 지원 회로들은 통상적인 캐시, 전력 공급부들, 클록 회로들, 입력/출력 회로망, 서브시스템들 등을 포함할 수 있다. 제어기에 의해 판독가능한 프로그램(또는 컴퓨터 명령들)은 어떤 태스크들이 저감 시스템(102)에 의해 수행가능한지를 결정한다. 프로그램은 제어기에 의해 판독가능한 소프트웨어일 수 있고, 예컨대, 프로세싱 시간, 및 저감 시스템 프로세스 변수들 및 프로세싱 액션(action)들을 모니터링 및 제어하기 위한 코드를 포함할 수 있다.
[0021] 동작에서, 제어기(199)는 진공 프로세싱 챔버(190)에서 증착이 발생되는 때를 검출하고, 그리고 원격 플라즈마 소스(100)에서 생성된 산화 시약이 배기 포어라인(192)에 전달되어 진공 프로세싱 챔버(190)로부터 유동하는 전구체 생성물과 반응하게 한다. 제어기(199)는 또한, 배기 냉각 장치(117)에 축적된 대량의 입자들에 의해 프로세싱 시스템의 성능이 방해되는 때를 검출하고, 제어기(199)는 원격 플라즈마 소스(100)를 사용하여 세정 플라즈마가 생성되게 할 수 있으며, 세정 플라즈마는 배기 냉각 장치로 지향되어, 배기 냉각 장치 내의 증착된 입자들과 반응하여 이들을 제거한다.
[0022] 도 2는, 반응성 플라즈마 강화 가스를 사용하여, 배기 포어라인에서 유동하는 전구체 부산물들과 반응시켜서, 고체 부산물들을 형성한 후에, 배기 냉각 장치에서 고체 부산물들을 포획하는 방법을 예시한다. 본 개시내용의 특정 양상들에 따르면, 세정 가스를 함유하는 후속 플라즈마가 포획된 고체 부산물들과 반응하여 기화가능 재료를 형성한다. 동작 블록(202)에 예시된 바와 같이, 기판 증착 프로세스가 진공 프로세싱 챔버에서 수행되어 배기 가스들이 형성된다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 진공 프로세싱 챔버(190)의 프로세싱 구역(189)에 배치된 기판 상에 막을 증착하기 위해, 진공 프로세싱 챔버(190)의 프로세싱 구역(189)에서, 전구체 가스들, 이를테면 TEOS 또는 다른 실란계 전구체들을 사용하여, 플라즈마 증착 프로세스가 수행된다. 프로세스는 프로세싱되지 않은 전구체 가스들을 포함하는 배기 가스들을 생성하며, 그 배기 가스들은 배기 스트림(exhaust stream)으로서 챔버 배기 포트(191)를 통해 배기 포어라인(192) 내로 챔버에서 빠져나간다.
[0023] 동작은, 동작 블록(204)에서, 원격 플라즈마 소스(100)를 사용하여 저감 시스템에서 반응성 플라즈마를 생성하고, 프로세싱 챔버(190)로부터 전달되는 배기 스트림과 플라즈마 강화 반응성 가스를 혼합하는 것으로 계속된다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 플라즈마 증착 프로세스 동안, 산소를 사용하는 반응성 플라즈마가 원격 플라즈마 소스(100)에서 생성되어 산화 플라즈마가 생성된다. 산화 플라즈마는, 배기 냉각 장치(117)로부터 6 인치 내지 18 인치의 거리에 있는, 배기 포어 라인(192) 내의 위치(195)에서 도관(112)을 통해 배기 포어라인(192)에 진입한다. 산화 플라즈마는 배기 스트림에서 발견되는 반응성, 가연성, 및/또는 폭발성 가스들과 반응하여, 프로세스 진공 펌프(196)에 진입하고 더 하류에서 번/웨트 저감 서브시스템(198) 및 다른 설비 스크러버 배기 펌프들에 진입하는 가연성 또는 폭발성 가스들의 양을 감소시킨다. 일 예에서, 배기 스트림 내의 부산물 가스들과 산화 플라즈마 사이의 반응은, 고체 부산물들 또는 입자들, 예컨대 실리콘 이산화물로의 전구체 부산물 가스들의 변환을 가능하게 한다.
[0024] 동작 블록(206)에서, 동작은, 배기 라인의 구역, 예컨대 배기 냉각 장치(117)에서 입자들을 포획하는 것으로 계속된다. 예로서(그리고 도 1을 참조하면), 전구체 부산물 가스들과 산화 플라즈마 사이의 반응에 의해 생성된 입자들은 진공 프로세싱 챔버(190)와 진공 펌프(196) 사이에 연결된 배기 냉각 장치(117)에서 포획된다. 입자들을 생성하는 반응들은 배기 스트림에서 가연성 또는 폭발성 가스들의 양을 감소시킨다. 펌프(196) 및 번/웨트 저감 서브시스템(198)에 진입하는 가연성 또는 폭발성 가스들의 감소된 양은 이들 컴포넌트들의 수명을 연장시키고, 유지보수 간격들을 감소시키고, 또한 툴 가동 시간을 증가시킨다.
[0025] 동작 블록(208)은, 후속 챔버 세정 동작 블록(210) 전에, 배기 냉각 장치로부터 입자들을 제거하기 위한 선택적인 세정 동작이다. 배기 냉각 장치에 축적된 대량의 입자들에 의해 프로세싱 시스템의 성능이 방해되는 경우, 선택적인 동작 블록(208)이 수행될 수 있다. 동작 블록(208)에서, 원격 플라즈마 소스(100)를 사용하여 저감 시스템(102)에서 세정 플라즈마가 생성되고, 배기 포어라인(192)으로 그리고 배기 냉각 장치(117) 내로 세정 플라즈마가 지향된다. 예컨대, 배기 냉각 장치 내의 입자들의 양이 진공 프로세싱 시스템(170)의 성능에 악영향을 미친다는 결정이 이루어진 후에, 세정 라디칼들을 생성하는 세정 플라즈마, 이를테면 불소 플라즈마가 저감 시스템(102) 내의 원격 플라즈마 소스(100)에서 생성된다. 세정 플라즈마는 도관(112)을 통해 위치(195)에서 배기 포어라인(192)에 진입하고, 배기 냉각 장치(117)에 진입하여, 증착된 입자들과 반응하고 이들을 제거한다. 일 예에서, 세정 플라즈마를 형성하기 위한 세정 가스로서 NF3가 사용된다. 다른 고려되는 세정 가스들은 플루오로카본들 및 할로겐 함유 가스들, 이를테면, NF2H, CHF3, CF4, F2, HCl, Cl2, 및 SF6 등을 포함한다.
[0026] 동작은, 동작 블록(210)에서, 진공 프로세싱 챔버(190)에서 챔버 세정 프로세스를 수행하는 것으로 재개된다. 예컨대(도 1을 참조하면), 증착 프로세스 또는 일련의 증착 프로세스들이 완료될 때, 그리고 기판들의 프로세싱 사이에, 진공 프로세싱 챔버에 유동적으로 연결된 원격 플라즈마 소스(185)는 세정 라디칼들을 생성하는 세정 플라즈마, 이를테면 불소 플라즈마를 생성한다. 세정 라디칼들은 진공 프로세싱 챔버(190)의 프로세싱 구역(189) 내로 유동하여, 증착 프로세스로부터 내부 챔버 벽들 및 프로세스 챔버 컴포넌트들 상에 남아 있는 증착된 재료들과 반응하고 이들을 제거한다. 적합한 세정 가스들은 플루오로카본들 및 할로겐 함유 가스들, 이를테면, NF3, NF2H, CHF3, CF4, F2, HCl, Cl2, 및 SF6 등을 포함한다. 미반응 세정 라디칼들을 포함하는 결과적인 세정 프로세스 배기 가스들은 배기 포어라인(192) 및 저감 시스템(102)에 진입한다.
[0027] 동작 블록(212)에서, 동작은, 원격 플라즈마 소스(100)를 사용하여 저감 시스템(102)에서 세정 플라즈마를 생성하고, 프로세싱 챔버 세정 프로세스로부터 생성된 배기 스트림과 세정 플라즈마를 혼합하는 것으로 계속된다. 예컨대, 진공 프로세싱 챔버(190) 내의 챔버 세정 프로세스 동안, 세정 라디칼들을 생성하는 세정 플라즈마, 이를테면 불소 플라즈마가 저감 시스템(102) 내의 원격 플라즈마 소스(100)에서 생성된다. 세정 플라즈마는 도관(112)을 통해 위치(195)에서 배기 포어라인(192)에 진입하고, 배기 포어라인(192)에서 배기 가스들과 혼합된다. 세정 플라즈마는 배기 냉각 장치(117)에 진입하고, 증착 프로세스 동안 배기 냉각 장치(117)에 포획된 상태로 남아 있는 증착된 입자 재료들과 반응하고 이들을 제거한다. 증착된 재료들은 세정 플라즈마와 반응하여 비-반응성 가스 부산물들을 생성하며, 그 비-반응성 가스 부산물들은 배기 도관(193)을 따라 나아가서 프로세스 진공 펌프(196)에 진입하고, 더 하류에서, 번/웨트 저감 서브시스템(198) 및 다른 설비 스크러버 배기 펌프들에 진입한다. 일 예에서, 세정 플라즈마를 형성하기 위한 세정 가스로서 NF3가 사용된다. 세정 플라즈마를 생성하는 데 사용되는 적합한 세정 가스들은 플루오로카본들 및/또는 할로겐 함유 가스들, 이를테면, NF3, NF2H, CHF3, CF4, F2, HCl, Cl2, 및 SF6 등을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 일 예에서, NF3 세정 플라즈마가 실리콘 이산화물과 같은 증착된 입자들과 반응하여 비-반응물 가스 SiF4를 형성한다. 비-반응성 SiF4는 프로세스 진공 펌프(196)를 통해 번/웨트 저감 서브시스템 내로 유동하고, 번/웨트 저감 서브시스템에서, SiF4는 다시 실리콘 이산화물과 같은 입자 재료가 되며, 여기서, 그 입자 재료는 번/웨트 서브시스템으로부터 쉽게 제거될 수 있다.
[0028] 따라서, 가연성 또는 폭발성 부산물 가스들을 처리하고, 증착 시스템들의 진공 포어라인들 내의 입자들의 축적을 방지하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 증착 프로세스들로부터의 배기 가스들은, 반응물 가스들의 처리를 가능하게 하고, 배기 냉각 장치에서 포획되는 부산물 입자들의 생성을 가능하게 하기 위해, 반응성 플라즈마로 처리될 수 있다. 후속 프로세싱 챔버 세정 프로세스로부터의 배기 가스들은 NF3와 같은 세정 가스를 사용하여 세정 플라즈마로 처리되어, 배기 냉각 장치 내의 부산물 재료들과 반응하여, 비-반응성 SiF4를 형성하며, 비-반응성 SiF4는 배기 냉각 장치 밖으로 유동하고, 배기 스트림 내로 그리고 진공 펌프 및 다른 설비 저감 서브시스템들 및 배기 스크러버들을 향해 유동한다.
[0029] 본원에서 설명되는 양상들의 이익들은 배기 시스템들의 더 안전하고 더 빠른 세정을 포함한다. 본원에서 설명되는 양상들은 진공 펌프 및 번/웨트 저감 유닛을 포함하는 저감 컴포넌트들의 세정 시간들을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 적시 및 고가의 예방 유지보수 사이의 지속기간이 연장되어, 툴 가동 시간이 개선되고, 유지보수 비용들이 감소될 수 있다.
[0030] 전술한 바가 본 개시내용의 양상들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 양상들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템으로서,
    상기 프로세싱 챔버에 커플링된 진공 펌프를 포함하는 배기 시스템;
    상기 프로세싱 챔버와 상기 진공 펌프 사이에서 상기 배기 시스템의 배기 포어라인(exhaust foreline)에 커플링된 배기 냉각 장치; 및
    상기 배기 포어라인으로부터 원격으로 포지셔닝되고, 도관을 갖는 원격 플라즈마 소스
    를 포함하며,
    상기 도관은, 상기 프로세싱 챔버의 하류에서 그리고 상기 배기 냉각 장치 앞에서, 상기 배기 포어라인에, 원격으로 생성된 플라즈마를 직접적으로 공급하기 위한 출구를 갖고, 상기 원격 플라즈마 소스는 산소 가스 소스, 세정 가스 소스, 및 불활성 가스 소스에 연결되고,
    상기 원격 플라즈마 소스의 도관의 출구는, 상기 원격으로 생성된 플라즈마가, 상기 배기 포어라인에 연결된 배기 냉각 장치로의 입구에 인접한 포지션에서 상기 배기 포어라인에 진입하게 하도록 포지셔닝되고,
    세정 플라즈마가 상기 세정 가스 소스로부터 생성되고, 상기 세정 플라즈마는 상기 배기 냉각 장치 내의 포획된 입자들과 반응하여 상기 배기 냉각 장치를 세정하는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 원격 플라즈마 소스가 상기 배기 시스템에 가스를 추가로 공급하게 하는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 세정 가스 소스는 상기 원격 플라즈마 소스에 NF3, NF2H, CHF3, 또는 CF4를 공급하는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스의 출구는 상기 배기 냉각 장치로의 입구로부터 상류로 6 인치 내지 18 인치 내의 포지션에서 상기 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로 연결되는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스는, 유도성 커플링 플라즈마 소스, 용량성 커플링 플라즈마 소스, 직류 플라즈마 소스, 또는 마이크로파 플라즈마 소스 중 하나인,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  6. 프로세싱 시스템으로서,
    프로세싱 챔버;
    상기 프로세싱 챔버에 커플링된 진공 펌프를 포함하는 배기 시스템;
    상기 프로세싱 챔버와 상기 진공 펌프 사이에서 상기 배기 시스템의 배기 포어라인에 커플링된 배기 냉각 장치; 및
    상기 배기 포어라인으로부터 원격으로 포지셔닝되고, 도관을 갖는 원격 플라즈마 소스
    를 포함하며,
    상기 도관은, 상기 프로세싱 챔버의 하류에서 그리고 상기 배기 냉각 장치 앞에서, 상기 배기 포어라인에, 원격으로 생성된 플라즈마를 직접적으로 공급하기 위해 상기 배기 포어라인에 상기 원격 플라즈마 소스를 연결하고, 상기 원격 플라즈마 소스는 산소 가스 소스, 세정 가스 소스, 및 불활성 가스 소스에 연결되고,
    상기 원격 플라즈마 소스의 도관의 출구는, 상기 원격으로 생성된 플라즈마가, 상기 배기 포어라인에 연결된 배기 냉각 장치로의 입구에 인접한 포지션에서 상기 배기 포어라인에 진입하게 하도록 포지셔닝되고,
    세정 플라즈마가 상기 세정 가스 소스로부터 생성되고, 상기 세정 플라즈마는 상기 배기 냉각 장치 내의 포획된 입자들과 반응하여 상기 배기 냉각 장치를 세정하는,
    프로세싱 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하며,
    상기 제어기는 상기 원격 플라즈마 소스가 상기 배기 시스템에 가스를 추가로 공급하게 하는,
    프로세싱 시스템.
  8. 제6 항에 있어서
    상기 세정 가스 소스는 상기 원격 플라즈마 소스에 NF3, NF2H, CHF3, 또는 CF4를 공급하는,
    프로세싱 시스템.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스의 출구는 상기 배기 냉각 장치로의 입구로부터 상류로 6 인치 내지 18 인치 내의 포지션에서 상기 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로 연결되는,
    프로세싱 시스템.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스는, 유도성 커플링 플라즈마 소스, 용량성 커플링 플라즈마 소스, 직류 플라즈마 소스, 또는 마이크로파 플라즈마 소스 중 하나인,
    프로세싱 시스템.
  11. 제어기를 포함하는 시스템으로서,
    상기 제어기는 중앙 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함하며,
    상기 메모리는 소프트웨어를 더 포함하고,
    상기 소프트웨어는, 상기 중앙 프로세싱 유닛에 의해 실행될 때, 동작들이 수행되게 하고,
    상기 동작들은,
    원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 산화 플라즈마를 사용하여, 상기 시스템의 프로세싱 챔버에서 수행되는 증착 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 동작 ― 상기 원격 플라즈마 소스는 진공 펌프에 유동적으로 연결된 배기 냉각 장치와 상기 프로세싱 챔버를 유동적으로 연결하는 배기 포어라인에 커플링된 출구를 갖고, 상기 산화 플라즈마는 산화 가스를 포함함 ―;
    상기 배기 냉각 장치에서 입자들을 포획하는 동작; 및
    상기 원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 세정 플라즈마를 사용하여, 상기 시스템의 상기 프로세싱 챔버에서 수행되는 세정 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 동작
    을 포함하며,
    상기 세정 플라즈마는 세정 가스 소스로부터 제공되는 세정 가스를 포함하고, 상기 세정 플라즈마는 상기 배기 냉각 장치 내의 포획된 입자들과 반응하여 상기 배기 냉각 장치를 세정하고,
    상기 원격 플라즈마 소스의 출구는 상기 생성된 산화 플라즈마 및 상기 생성된 세정 플라즈마가 상기 배기 냉각 장치의 입구에 인접한 포지션에서 상기 배기 포어라인에 진입하게 하도록 포지셔닝되는,
    제어기를 포함하는 시스템.
  12. 프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법으로서,
    원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 산화 플라즈마를 사용하여, 상기 프로세싱 챔버에서 수행되는 증착 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 단계;
    배기 냉각 장치에서 입자들을 포획하는 단계; 및
    원격 플라즈마 소스로부터 생성되는 세정 플라즈마를 사용하여, 상기 프로세싱 챔버에서 수행되는 세정 프로세스로부터의 배기 가스들을 처리하는 단계
    를 포함하며,
    상기 세정 플라즈마는 상기 배기 냉각 장치 내의 상기 포획된 입자들과 반응하여 상기 배기 냉각 장치를 세정하는,
    프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스는 상기 원격 플라즈마 소스에 NF3, NF2H, CHF3, 또는 CF4를 공급하는 세정 가스 소스에 유동적으로 커플링되는,
    프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스는 상기 배기 냉각 장치로의 포어라인 입구로부터 상류로 6 인치 내지 18 인치 내의 포지션에서 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로 연결되는,
    프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스는, 배기 포어라인이 챔버 배기 포트에 커플링된 위치로부터 적어도 10 피트만큼 떨어진 위치에서, 상기 배기 포어라인에 진입하도록 유동적으로 연결되는,
    프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 증착 프로세스는 TEOS 프로세스인,
    프로세싱 챔버의 배기 시스템에서 가스들을 처리하기 위한 방법.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 소스는 상기 원격 플라즈마 소스에 아르곤을 공급하는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스의 출구는, 상기 배기 포어라인에서, 그리고 상기 배기 포어라인이 챔버 배기 포트에 커플링된 위치로부터 적어도 10 피트만큼 떨어져 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버를 위한 저감 시스템.
  19. 제6 항에 있어서,
    상기 불활성 가스 소스는 상기 원격 플라즈마 소스에 아르곤을 공급하는,
    프로세싱 시스템.
  20. 제6 항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 소스의 출구는, 상기 배기 포어라인에서, 그리고 상기 배기 포어라인이 챔버 배기 포트에 커플링된 위치로부터 적어도 10 피트만큼 떨어져 포지셔닝되는,
    프로세싱 시스템.
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