(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔プラズマ源と、
少なくとも２つの処理領域を有するプロセスチャンバーと
を備え、各処理領域が、
前記処理領域に配置された基板支持アセンブリと、
前記基板支持アセンブリの上方の前記処理領域にガスを提供するように構成されたガス分配アセンブリと、
前記基板支持アセンブリの下方の前記処理領域にガスを提供するように構成されたガス通路と、
前記遠隔プラズマ源から前記ガス分配アセンブリを通って各処理領域にガスを流すように構成された第１のガス導管と、
前記ガスの一部分を、前記遠隔プラズマ源から各処理領域の前記ガス通路に振り向けるように構成された第２のガス導管と、
前記第１のガス導管と前記第２のガス導管との間で流れを制御するバルブと、
を含み、
前記バルブが、
流れ妨害プレートを有する可動フラッパーと、
前記フラッパーに閉じ込められた少なくとも１つの磁石と、
前記流れ妨害プレートが前記バルブを通る流れを阻止する第１の位置と前記流れ妨害プレートが前記バルブを通る流れを許す第２の位置との間で前記フラッパーを回転させるように動作可能な結合機構と、
を備える、
プロセスチャンバー。
【請求項２】
前記結合機構が磁気的相互作用により前記フラッパーを回転させるように構成されている、請求項１に記載のプロセスチャンバー。
【請求項３】
ロードロックチャンバーと、
前記ロードロックチャンバーに結合された移送チャンバーと、
遠隔プラズマ源と、
前記移送チャンバーに結合されたプロセスチャンバーと
を備える基板処理システムであって、
前記プロセスチャンバーが、
少なくとも第１の処理領域および第２の処理領域を有するチャンバー胴体と、
前記第１の処理領域に配置された第１の基板支持アセンブリと、
前記遠隔プラズマ源に結合され、前記遠隔プラズマ源から前記第１の処理領域へと、ガスを提供するように構成された第１のガス分配アセンブリと、
前記遠隔プラズマ源に結合され、前記遠隔プラズマ源から前記第１の処理領域へと、ガスを提供するように構成された第１のガス通路と、
前記第２の処理領域に配置された第２の基板支持アセンブリと、
前記遠隔プラズマ源に結合され、前記遠隔プラズマ源から前記第２の処理領域へと、ガスを提供するように構成された第２のガス分配アセンブリと、
前記遠隔プラズマ源に結合され、前記遠隔プラズマ源から前記第２の処理領域へと、ガスを提供するように構成された第２のガス通路と、
を含み、
前記遠隔プラズマ源に結合される流入口と、前記第１および第２のガス通路に結合される少なくとも１つの流出口とを有するバルブをさらに備え、
前記バルブが、
流れ妨害プレートを有する可動フラッパーと、
前記流れ妨害プレートが前記バルブを通る流れを阻止する第１の位置と前記流れ妨害プレートがガスに前記バルブを通過するのを許す第２の位置との間で前記フラッパーを回転させるように動作可能な結合機構と、
を含んでいる、
基板処理システム。
【請求項４】
前記第１および第２のガス通路が、内部容積部へと実質的に内側に向かうガスの流れを生成するように方向付けられている、請求項３に記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記結合機構が磁気的相互作用により前記フラッパーを回転させるように構成されている、請求項３に記載の基板処理システム。
【請求項６】
プラズマをプロセスチャンバーに供給するための方法であって、
遠隔プラズマ源を提供することと、
第１の容積のガスを前記遠隔プラズマ源から第１のガス導管を通って前記プロセスチャンバーの内部容積部に流すことと、
前記遠隔プラズマ源からガス分配アセンブリへのガスの一部をバルブを使用して振り向けることにより、第２の容積のガスを第２のガス導管を通って前記内部容積部に流すことと
を含み、
前記バルブが、前記遠隔プラズマ源に結合される流入口と、前記第２のガス通路に結合される流出口とを有し、さらに、
前記バルブが、
流れ妨害プレートを有する可動フラッパーと、
前記フラッパーに閉じ込められた少なくとも１つの磁石と、
前記流れ妨害プレートが前記バルブを通る流れを阻止する第１の位置と前記流れ妨害プレートがガスに前記バルブを通過するのを許す第２の位置との間で前記フラッパーを回転させるように動作可能な結合機構と、
を含む、
方法。
【請求項７】
前記リモートプラズマ源からのガスは、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４およびＣ２Ｃｌ６のうちの少なくとも１つを含み、前記第１および第２の容積の前記ガスを流すことを同時に行う、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガスを前記遠隔プラズマ源から前記第１のガス導管を通って前記プロセスチャンバーの前記内部容積部に流すことが、前記ガスを前記プラズマ源から前記第１のガス導管を通って、次いで前記内部容積部の上部に設けられたガス分配アセンブリを通って流すことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記バルブは、完全に開いた状態にあるときに前記遠隔プラズマ源によって供給されるガスの総量の５０％未満を前記第２のガス導管に振り向けるように動作する、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般に、基板処理装置のプロセスチャンバーを洗浄するための装置および方法に関する。より詳しくは、本発明の実施形態は、堆積のために使用されるプロセスチャンバーを洗浄するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の堆積ステップがプロセスチャンバーで行われた後、プロセスチャンバーは、チャンバー壁に形成された可能性がある望ましくない堆積残留物を除去するために洗浄を必要とすることもある。現在の化学的気相堆積（ＣＶＤ）またはプラズマ強化化学的気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスチャンバーを洗浄するための１つの従来の手法は、プロセスチャンバーから分離した遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）から供給される洗浄プラズマを使用することである。ＲＰＳは、プロセスチャンバーに据え付けられたガスボックス、ガスマニホールド、およびガス分配システムを含むガス循環ハードウェアを介して堆積チャンバーに流される、フッ素をベースとする洗浄ガスから通常形成される洗浄プラズマを提供する。
【０００３】
洗浄の間により高いエッチング速度を得るために、洗浄プラズマは通常、原子状フッ素ラジカルから成る活性体で供給される。しかしながら、ＲＰＳから堆積チャンバーへの複雑な輸送経路は通常、より低いエッチング速度を有する分子状ガスへの原子状フッ素ラジカルの早すぎる再結合をもたらす。その結果、たとえ洗浄ガスの前駆体解離効率が高くても、洗浄効率は、低い可能性がある。さらに、３００ｍｍプロセスチャンバーなどの、大きい容積および入り組んだ幾何学形状を有するチャンバーについては、チャンバー排気ポートは通常、洗浄ガスをチャンバーに配送するために利用されるシャワーヘッドに接近している。従って、シャワーヘッドと排気ポートとの間に位置決めされる基板支持アセンブリの真下でのガスの循環不足は、基板支持アセンブリの真下での洗浄効率の減少をもたらす。
【０００４】
従って、堆積チャンバーを洗浄するための改善された装置および方法への必要性がある。
【発明の概要】
【０００５】
プロセスチャンバーを洗浄するための方法および装置が提供される。一実施形態では、遠隔プラズマ源と少なくとも２つの処理領域を有するプロセスチャンバーとを包含するプロセスチャンバーが提供される。各処理領域は、処理領域に配置された基板支持アセンブリと、ガスを基板支持アセンブリの上方の処理領域に提供するように構成されたガス分配システムと、ガスを基板支持アセンブリの下方の処理領域に提供するように構成されたガス通路とを包含する。第１のガス導管は、遠隔プラズマ源からガス分配アセンブリを通って各処理領域に洗浄剤を流すように構成され、一方第２のガス導管は、洗浄剤の一部分を第１のガス導管から各処理領域のガス通路に振り向けるように構成される。
【０００６】
別の実施形態では、ロードロックチャンバーと、ロードロックチャンバーに結合された移送チャンバーと、遠隔プラズマ源と、移送チャンバーに結合されたプロセスチャンバーとを包含する基板処理システムが提供される。プロセスチャンバーは、少なくとも第１の処理領域を有するチャンバー胴体と、第１の処理領域に配置された第１の基板支持アセンブリと、遠隔プラズマ源に結合され、ガスを遠隔プラズマ源から第１の処理領域に基板支持アセンブリの上方から提供するように構成された第１のガス分配アセンブリと、遠隔プラズマ源に結合され、ガスを遠隔プラズマ源から第１の処理領域に基板支持アセンブリの下方から提供するように構成されたガス通路とを包含する。
【０００７】
別の実施形態では、処理ガスをプロセスチャンバーに供給するための方法が、開示される。その方法は、プラズマ源を提供するステップと、第１の容積の洗浄剤をプラズマ源からプロセスチャンバーの上部を通ってプロセスチャンバーの内部容積部に流すステップと、第２の容積の洗浄剤を内部容積部に基板支持アセンブリの下方から流すステップとを含む。
【０００８】
本発明の上に列挙された特徴が詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳しい説明が、実施形態を参照してなされてもよく、それのいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に有効な実施形態を認めてもよいので、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態だけを例示し、従って、本発明の範囲を限定すると考えられるべきではないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】洗浄システムを有する処理システムの一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】対のプロセスチャンバーの一実施形態の概略横断面図である。
【図３Ａ】図２のプロセスチャンバーで使用されるバルブの一実施形態を例示する水平横断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのバルブを例示する概略部分等角破断図である。
【図３Ｃ】図３Ａのバルブを例示する横断面図である。
【図３Ｄ】図３Ａのバルブの一変形例の部分断面図である。
【図３Ｅ】図３Ａのバルブの一変形例の上面図である。
【図４】図２のプロセスチャンバーで行われてもよい堆積順序の一実施形態のための方法ステップの流れ図である。
【図５】フラッパーの別の実施形態の分解横断面図である。
【図６】図５のフラッパーの部分断面図である。
【図７】図５のフラッパーの上面図である。
【図８Ａ】バルブ胴体の別の実施形態の上面図である。
【図８Ｂ】バルブ胴体の別の実施形態の下面図である。
【図８Ｃ】図８Ｂの切断線８Ｃ−−８Ｃに沿って得られるバルブ胴体の横断面図である。
【図８Ｄ】図８Ｃの切断線８Ｄ−−８Ｄに沿って得られるバルブ胴体の横断面図である。
【図９】フランジ支持部の一実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、同一の参照数字が、可能であれば、図に共通する同一の要素を指定するために使用された。一実施形態で開示される要素は、明確な列挙なしに他の実施形態で有益に利用されてもよいと熟考される。
【００１１】
本明細書で述べられる実施形態は、１つまたは複数の基板上でプラズマプロセス（エッチング、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤおよび同様のものなど）を行い、堆積プロセスの間に形成される残留物を取り除くためにプラズマ洗浄を受ける動作が可能な基板処理システムに関する。基板処理システムの例示される一例は、工場インターフェースと、ロードロックチャンバーと、移送チャンバーと、互いに分離可能で、共通ガス供給部および共通排気ポンプを共有する２つ以上の処理領域を有する少なくとも１つのプロセスチャンバーとを制限なく含む。堆積残留物をプロセスチャンバーの内部から除去するために、遠隔プラズマ源は、プロセスチャンバーの内部にプロセスチャンバーの上部および下部から供給される洗浄プラズマを発生させる動作が可能である。プロセスチャンバーの内部はそれによって、より効果的に洗浄できる。
【００１２】
図１は、基板処理システム１００の実施形態を示す概略図である。基板処理システム１００は、基板が少なくとも１つのロードロックチャンバー１４０に入れられ、そこから除かれる工場インターフェース１１０と、基板を取り扱うためのロボット１７２を収納する基板移送チャンバー１７０と、移送チャンバー１７０に接続される少なくとも１つのプロセスチャンバー２００とを含む。処理チャンバー１００は、エッチング、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤプロセスなどのさまざまなプラズマプロセスを引き受け、チャンバーハードウェアを支持するように適合される。
【００１３】
図１で示されるように、工場インターフェース１１０は、基板カセット１１３および基板取扱いロボット１１５を包含してもよい。カセット１１３の各々は、処理の準備ができている基板を含有する。基板取扱いロボット１１５は、基板をロードロックチャンバー１４０に入れるのに備えて各カセット１１３の基板に指標付けをするために基板マッピングシステムを含んでもよい。
【００１４】
ロードロックチャンバー１４０は、工場インターフェース１１０と移送チャンバー１７０との間に真空インターフェースを提供する。各ロードロックチャンバー１４０は、ロードロックチャンバー１４０内に積み重ねられた上部基板支持部（図示されず）および下部基板支持部（図示されず）を含んでもよい。上部基板支持部および下部基板支持部は、その上に入ってくるおよび出ていく基板を支持するように構成される。基板は、スリットバルブ１４６を介して工場インターフェース１１０とロードロックチャンバー１４０との間で、およびスリットバルブ１４８を介してロードロックチャンバー１４０と移送チャンバー１７０との間で移送されてもよい。上部基板支持部および下部基板支持部は、移送の間に基板を加熱するまたは冷却するために内蔵型の加熱器または冷却器などの、温度制御のための機構を含んでもよい。
【００１５】
移送チャンバー１７０は、ロードロックチャンバー１４０とプロセスチャンバー２００との間で基板を移送する動作が可能な基板取扱いロボット１７２を包含する。より明確には、基板取扱いロボット１７２は、２つの基板を同時に１つのチャンバーからもう１つへ移送するのに適したデュアル基板取扱いブレード１７４を有してもよい。ブレード１７４はまた、互いに独立して動くように構成されてもよい。基板は、スリットバルブ１７６を介して移送チャンバー１７０とプロセスチャンバー２００との間で移送されてもよい。基板取扱いロボット１７２の動きは、モータ駆動システム（図示されず）によって制御されてもよく、それは、サーボモータまたはステッピングモータを包含してもよい。
【００１６】
図２は、プロセスチャンバー２００の一実施形態を例示する概略横断面図である。プロセスチャンバー２００は、基板２０４が同時にプラズマ処理を受けることができる２つの処理領域２０２を含む。各処理領域２０２は、プロセス容積部２１６を部分的に規定する側壁２１２および底部２１４を有する。プロセス容積部２１６は、各処理領域２０２の中および外への基板２０４の移動を容易にするバルブ１７６によって選択的に密閉されるような壁２１２に形成されるアクセスポート（図示されず）を通ってアクセスされてもよい。各処理領域２０２の壁２１２および底部２１４は、アルミニウムまたは処理と両立できる他の材料の単一ブロックから製作されてもよい。各処理領域２０２の壁２１２は、蓋アセンブリ２２２を支持し、また処理領域２０２がそれを通って真空ポンプ（図示されず）によって均一に排気できる排気ポート２２６を有するライナー２２４のアセンブリも包含する。
【００１７】
基板支持アセンブリ２３０は、各処理領域２０２内の中心に配置される。一実施形態では、支持アセンブリ２３０は、温度制御されてもよい。支持アセンブリ２３０は、支持アセンブリ２３０およびその上に位置決めされる基板２０４を所定の温度に制御可能に加熱する動作が可能な少なくとも１つの埋め込み加熱器２３４を封入してもよいアルミニウムで作られている支持ベース２３２を含む。一実施形態では、支持アセンブリ２３０は、処理されている材料のための処理パラメータに応じて、基板２０４をセ氏約１５０度からセ氏約１０００度の間の温度に維持する働きをしてもよい。
【００１８】
各支持ベース２３２は、基板２０４を支持するための上側２３６を有し、一方支持ベース２３２の下側は、ステム２３８に結合される。ステム２３８は、上昇した処理位置と処理領域２０２へのおよびそこからの基板移送を容易にする下降した位置との間で垂直に支持アセンブリ２３０を移動させるリフトシステム２４０に支持アセンブリ２３０を結合させる。ステム２３８は加えて、支持アセンブリ２３０とチャンバー２００の他の構成部品との間の電気および熱電対の導線のための導管を提供する。ベローズ２４２は、ステム２３８と各処理領域２０２の底部２１４との間で結合されてもよい。ベローズ２４２は、支持アセンブリ２３０の垂直移動を容易にしながらプロセス容積部２１６と各処理領域２０２の外側の大気との間の真空シールを提供する。
【００１９】
基板２０４の移送を容易にするために、各支持ベース２３２はまた、リフトピン２４８がそれを通って移動可能に取り付けられる複数の穴２４６も有する。リフトピン２４８は、第１の位置と第２の位置との間を移動する動作が可能である。図２で示される第１の位置は、基板２０４が支持ベース２３２の上側２３６にあることを可能にする。第２の位置（図示されず）は、アクセスポート（図示されず）を通って来る基板取扱いロボット１７２へ基板２０４を移送できるように、基板２０４を支持ベース２３２の上方に持ち上げる。リフトピン２４８の上向き／下向きの移動は、可動プレート２５０によって駆動されてもよい。
【００２０】
蓋アセンブリ２２２は、各処理領域２０２のプロセス容積部２１６に上方境界を提供する。蓋アセンブリ２２２は、処理領域２０２の補修をするために取り除かれるまたは開かれてもよい。一実施形態では、蓋アセンブリ２２２は、アルミニウムから製作されてもよい。
【００２１】
蓋アセンブリ２２２は、処理ガスがそれを通って処理領域２０２に導入されてもよい流入ポート２６０を包含してもよい。処理ガスは、ガス源２６１から提供される堆積（もしくはエッチング）ガス、または遠隔プラズマ源（ＲＳＰ）２６２から提供される洗浄プラズマを含んでもよい。ガス分配アセンブリ２７０は、蓋アセンブリ２２２の内側に結合されてもよい。ガス分配アセンブリ２７０は、フェイスプレート（またはシャワーヘッド）２７６までの中間に配置される遮断物プレート２７４を有する環状ベースプレート２７２を包含する。遮断物プレート２７４は、フェイスプレート２７６の裏側に均等なガス分配を提供する。流入ポート２６０を介して供給される処理ガスは、環状ベースプレート２７２と遮断物プレート２７４との間に部分的に制限される第１の中空容積部２７８に入り、次いで遮断物プレート２７４に形成される通路２８０を通って遮断物プレート２７４とフェイスプレート２７６との間の第２の容積部２８２に流れる。処理ガスは次いで、第２の容積部２８２からフェイスプレート２７６に形成される複数の通路２８４を通ってプロセス容積部２１６に入る。フェイスプレート２７６は、絶縁体材料２８６を介してチャンバー壁２１２および遮断物プレート２７４（またはベースプレート２７２）から絶縁される。環状ベースプレート２７２、遮断物プレート２７４およびフェイスプレート２７６は、ステンレス鋼、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ニッケルまたは塩素をベースにした洗浄ガス、フッ素をベースにした洗浄ガス、それらの組合せまたは他の選択された洗浄化学物質などのプラズマと両立できる洗浄可能な他の金属合金から製作されてもよい。
【００２２】
処理ガスを各処理領域２０２へ配送するために、ガス循環システムが、各処理領域２０２０とガス源２６１およびＲＰＳ２６２との間に据え付けられる。ガス循環システムは、各処理領域２０２の上部の流入ポート２６０をガス源２６１およびＲＰＳ２６２にそれぞれ連結する第１のガス導管２９０、ならびにバルブ３００を介して第１のガス導管２９０と接続される少なくとも１つの第２のガス導管２９４を含む。第２のガス導管２９４は、チャンバー壁を通って下向きに延び、各処理領域２０２の底部分にそれぞれ開口している１つまたは複数の交差チャネル２９６と交わる１つまたは複数の通路２９２に結合される。図２で描写される実施形態では、別個の通路２９２、２９６は、各領域２０２を別々にバルブ３００に結合させるために利用される。洗浄ガスを領域２０２の１つへ配送し、もう一方へは配送しないことを包含して、洗浄ガスの流れが、各領域２０２へ選択的におよび独立して配送できるように、各領域２０２は、別個の専用バルブ３００によって制御されるそれへのガス配送を有してもよいこともまた熟考される。洗浄プラズマがＲＰＳ２６２から提供されるとき、各処理領域２０２の上部を通って配送される洗浄プラズマの一部分がまた、各処理領域２０２の底部分にも配送できるように、バルブ３００は、開いていてもよい。基板支持アセンブリ２３０の下方での洗浄プラズマの停滞は、それによって実質的に防止でき、基板支持アセンブリ２３０の下方の領域への洗浄効率が、改善できる。
【００２３】
図３Ａ〜Ｂは、バルブ３００の一実施形態を例示する水平断面図および概略部分等角図である。図示されるように、バルブ３００は、バルブ胴体３３０、フラッパー３０２、シールカップ３０４および結合機構３０８を含む。バルブ胴体３３０は、洗浄およびプロセス化学物質とともに使用するのに適した高温材料から製作されてもよい。適した材料の例は、とりわけアルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、サファイアおよびセラミックを包含する。適した材料の他の例は、フッ素および酸素のラジカルからの腐食に耐性がある材料を包含する。一実施形態では、バルブ胴体３３０は、アルミニウムから製作される。バルブ胴体３３０は、流れがバルブ胴体３３０の流入口３９９と一対の流出ポート３３２との間を通るのを実質的に防止するために選択的に回転できるフラッパー３０２を収納する。流入口３９９は、ＲＰＳ源２６２に結合されるように構成され、一方流出ポート３３２は、第２のガス導管２９４および通路２９２を通って領域２０２に結合されるように構成される。流入口３９９および流出ポート３３２は、導管２９０、２９４へ漏れなく接続するのに適した接続金具を受け入れるように構成されてもよい。
【００２４】
フラッパー３０２のアクチュエータ部分は、カップシール３０４によって囲まれ、それは、シールカップ３０４をバルブ胴体３３０にしっかりと固定するために使用される。フラッパー３０２は、一般に円筒形状を有する外側胴体３１０、および外側胴体３１０の反対側に付着する流れ妨害プレート３１２に分割される。一実施形態では、外側胴体３１０および妨害プレート３１２を包含するフラッパー３０２は、アルミニウムまたは上述のような他の材料で作られている分割されない単体であってもよい。フラッパー３０２および胴体３３０は、最小限の漏れがそれらの間で生じるように、近接した許容誤差で製作される。このように、フラッパー３０２および胴体３３０は、すり減るならびに／または洗浄ガスおよび／もしくは他の種が付着する可能性がある別個の動的シールの必要性を排除するように設計される。使用中のときは、外側胴体３１０を実質的に封入するシールカップ３０４は、フラッパー３０２の相対的回転を可能にし、ガス循環システムの内部に対応する流れ妨害プレート３１２の側を外部環境から実質的に密閉するように適合される。
【００２５】
フラッパー３０２の回転は、結合機構３０８を介して駆動される。一実施形態では、結合機構３０８は、２つの磁化端部分３１８を持つ一般にＵ字形を有する。磁化端部分３１８は、埋め込み磁石の腐食性ガスとの直接接触が防止されるように、フラッパー３０２の内部に完全に包み込まれている埋め込み磁石を有する。結合機構３０８は、２つの磁化端部分３１８がそれぞれ、外側胴体３１０に埋め込まれた磁石３２２の２つの反対の磁極３２０と向かい合う状態で、シールカップ３０４の上に置かれる。磁石３２２は、永久磁石および／または電磁石であってもよい。ギャップが、シールカップ３０４と結合機構３０８との間に存在するので、シールカップ３０４は、結合機構３０８との高温接触から保護される。結合機構３０８が回転するとき、磁化端部分３１８と磁石３２２の反対の磁極３２０との間の磁気的吸引力は、フラッパー３０２を回転させる。このようにして、流れ妨害プレート３１２の向きは、ガス流の通過を許すか（図３Ａで示されるように、開いた状態）またはガス流の通過を阻止する（図３Ａでの幻像で示されるように、閉じた状態）ために回転によって変えることができる。
【００２６】
図３Ｃは、図３Ａの切断線Ｃ−−Ｃに沿って得られる第２の導管２９４に結合されるバルブ３００の一実施形態を示す横断面図である。カップシール３０４は、フラッパー３０２を保持するためにバルブ胴体３３０にしっかり固定できるカラー３０６を包含する。静的シール３１４は、漏れを防止するためにバルブ胴体３３０とカラー３０６との間に提供されてもよい。静的シール３１４は、プロセスおよび洗浄化学物質とともに使用するのに適した材料から製作されてもよく、それは、フッ素をベースにした洗浄ガスを利用する実施形態では、ＶＩＴＯＮであってもよい。バルブ３００は、動くシャフトまたは動的シールを有さないので、バルブの耐用年数は従来の設計を超えて大きく延長され、実質的にバルブ構成部品の腐食なしにセ氏２５０度を上回る温度で動作できる。
【００２７】
フラッパー３０２の回転は、流れ妨害プレート３１２の端部とバルブ胴体３３０の壁３３５との間をつなぎ合わせるボールベアリング３３４、および外側胴体３１０からシールカップ３０４の間をつなぎ合わせるボールベアリング３３６を介して容易にできる。結合機構３０８を介して駆動されると、流れ妨害プレート３１２の向きはそれによって、洗浄ガスが第２のガス導管２９４に向けられるなどのように、入射ガス流３４０の通過を阻止するかまたは許容するように合わせることができる。
【００２８】
別法として、またはボールベアリング３３４、３３６に加えて、ベアリング３９８が、図３Ｄで示されるようにフラッパー３０２とバルブ胴体３３０との間に配置されてもよい。ベアリング３９８は、フッ素および酸素のラジカルからの腐食に耐性がある材料から製作されてもよく、それは一実施形態では、セラミック材料である。ベアリング３９８は、複数のローラー３９６を介して下部レース３９７上を回転する上部レース３９５を包含する。上部レース３９５は、フラッパー３０２と接触している。一実施形態では、上部レース３９５は、フラッパー３０２に圧入される。下部レース３９７は、バルブ胴体３３０と接触している。一実施形態では、下部レース３９７は、バルブ胴体３３０に圧入される。ローラー３９６は、円柱、ボール、テーパー状、円錐形のまたは他の適した形状を有してもよい。
【００２９】
別法として、１つまたは複数の磁気ベアリング３９０が、図３Ｅで示されるようにフラッパー３０２とバルブ胴体３３０との間にベアリングを提供するために利用されてもよい。磁気ベアリング３９０は、一対の反発する磁石を包含する。図３Ｅで描写される実施形態では、磁気ベアリング３９０は、二対の反発する磁石を包含し、第１の対３９２Ａ、３９４Ａおよび第２の対３９２Ｂ、３９４Ｂは、フラッパー３０２の反対側の端部に配置される。磁石３９４Ａ、３９４Ｂは、それらが洗浄ガス中に存在するフッ素および酸素のラジカルから保護されるように、フラッパー３０２内に封入される。磁石３９２Ａ、３９２Ｂは、永久磁石または電磁石であってもよい。磁石対３９２Ａ、３９４Ａおよび３９２Ｂ、３９４Ｂは、フラッパー３０２が結合機構３０８との磁気的相互作用によって自由に回転できるように、バルブ胴体３３０内でフラッパー３０２を浮揚させる機能を果たす。
【００３０】
結合機構３０８は、バルブ３００を開閉するためにアクチュエータ３９０によって回転させられる。アクチュエータ３９０は、ソレノイド、空気モータ、電気モータ、空気圧シリンダーまたは結合機構３０８の回転運動を制御するのに適した他のアクチュエータであってもよい。アクチュエータ３９０は、バルブ３００、プロセスチャンバー２００または他の適した構造に取り付けられてもよい。
【００３１】
図４は、プロセスチャンバー２００を動かすための順序の一実施形態の方法ステップを例示する流れ図である。最初のステップ４０２では、基板が、エッチングまたは堆積プロセスなどのプラズマプロセスを受けるためにプロセスチャンバー２００の処理領域２０２に導入される。ステップ４０４では、バルブ３００が閉じられている間に、プロセスガスが、ガス源２６１からプロセス容積部２１６に第１の導管２９０および各処理領域２０２の上部のガス分配プレートアセンブリ２７０を通って配送される。ステップ４０６では、プラズマプロセスが完了した後、基板が、処理領域２０２から外へ取り除かれる。ステップ４０８では、バルブ３００が閉じた状態にある間に、塩素をベースにした洗浄ガス、フッ素をベースにした洗浄ガス、またはそれらの組合せなどの、ＲＰＳ２６２からの洗浄剤が、第１の導管２９０および各処理領域２０２の上部のガス分配プレートアセンブリ２７０を通って配送される。一実施形態では、洗浄ガスは、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、Ｃｌ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＣｌ４またはＣ２Ｃｌ６の少なくとも１つを含んでもよい。洗浄ガスが各処理領域２０２の上部を通って導入される間に、バルブ３００はステップ４１０で、供給される洗浄プラズマの一部分を通路２９２を通って基板支持アセンブリ２３０の下方の各処理領域２０２の底部２１４に振り向けるためにある時間の間開かれる。洗浄プラズマのこの追加の流れは、フッ素ラジカルの再結合を低減し、支持アセンブリ２３０の真下での流れの停滞を排除する。その上、振り向けられた洗浄ガスのチャネル１９６を通っての導入は、チャンバー２００から外へ排気されるより前に基板支持アセンブリ２３０の下方で十分に混合された乱流を作り出す。結果として、各処理領域２０２での洗浄速度が、改善できる。ステップ４１０でのバルブ３００を開くステップは、ステップ４０８での洗浄ガスの導入より前にまたはそれと同時に行われてもよいと熟考される。ステップ４１２では、いったん洗浄動作が完了すると、洗浄ガスの供給が、終了する。バルブ３００は、導管２９０、２９４を通る流れを流れる条件と流れない条件との間で切り替えること、または導管２９０、２９４を通る選択流量比の範囲を提供することを含み、ＲＰＳ源２６２から導管２９０、２９４を通る相対的な流れを制御するのに適した別の種類のバルブであってもよいとまた熟考される。
【００３２】
上で述べられたように、基板処理システムはそれ故に、プロセスチャンバーの上部および底部の両方を通って処理ガスを制御可能に流すことが可能である。洗浄の間に、プロセスチャンバーの上部および底部を同時に通ってのプロセス容積部への（すなわち、基板支持部の上部側および底部側の両方からの）洗浄プラズマの制御された供給は、プロセス容積部の内部での化学ラジカルの再結合を減少させることができる。支持アセンブリの下方への洗浄ガスの水平導入は、チャンバー洗浄を増進する乱流を生成する。さらに、より低い全質量流量率は、より高い重量パーセントの洗浄剤が処理チャンバーの底部に流れるようにする。例えば、５０００ｓｃｃｍの全プラズマ流量率では、洗浄剤の４２．６７質量パーセントが、導管２９４および通路２９２を通って処理チャンバーの底部に向けることができ、一方１５，０００ｓｃｃｍの全プラズマ流量率では、洗浄剤の２８．８質量パーセントだけが、処理チャンバーの底部に流れる。結果として、より低い全プラズマ流量率は、洗浄剤のより多くの割合をプロセスチャンバーの底部に振り向けることができ、それ故にプロセスチャンバーは、より効率的に洗浄できる。
【００３３】
図５は、フラッパー５００の別の実施形態の分解図である。図７は、フラッパー５００の上面図である。図５〜６の両方を参照すると、フラッパー５００は、胴体５０２、キャップ５０４および１つまたは複数の磁石５０６を包含する。外側胴体３１０および妨害プレート３１２を包含するフラッパー３０２は、アルミニウムまたは上述のような他の材料で作られている分割されない単体であってもよい。胴体５０２およびキャップ５０４は、上で述べられた材料から製作されてもよい。
【００３４】
胴体５０２は、外側胴体５３４および妨害プレート５３８を包含する。外側胴体５３４は、キャップ５０４の少なくとも一部分を受け取る大きさである第１の端部５３０に形成される凹部５２８を有する。一実施形態では、キャップ５０４は、凹部５２８に圧入され、それでキャップ５０４は、凹部５２８内で回転することができない。別法として、キャップ５０４は、ピン留めされる、接着される、接合される、溶接されるまたはさもなければ回転を防止する方法で胴体５０２にしっかり固定されてもよい。
【００３５】
妨害プレート５３８は、胴体５０２の第２の端部５４０からディスク５３６まで延びる。ディスク５３６は、フラッパー５００の回転を容易にするためにバルブ胴体に形成される凹部と整合する大きさである。ディスク５３６は一般に、外側胴体５３４の直径より小さい直径を有する。ディスク５３６の底部表面５３２は、フラッパー５００の回転を容易にするボールベアリング（図示されず）を保持するためのポケット５２０を包含する。
【００３６】
胴体５０２の第２の端部５４０はまた、そこに形成される複数のくぼみ５４２も包含する。一実施形態では、くぼみ５４２は、半径方向に向きを合わせられ、極性配列のまわりに等間隔である。くぼみ５４２は、レース３９５がフラッパー５００とともに回転する状態でロックされるように、上部レース３９５から延びる突出部（図示されず）と一緒になるように構成される。
【００３７】
図６は、ポケット５２０を通るディスク５３６の部分断面図である。ポケット５２０は、胴体５０２の中心線に対して同心に形成される止まり穴６０６を包含する。皿穴６０４は、穴６０６と同心に形成される。皿穴６０４は、ポケット５２０内でのボールベアリングの保持を容易にする角度に形成される。
【００３８】
図５〜６に戻ると、キャップ５０４は、上端５１６および下端５１８を有する円筒状胴体５１０を包含する。円筒状胴体５１０は、胴体５０２の凹部５２８内に合う直径を有する。胴体５０２の端部５３０が、へり５０８によって規定される出っ張り５１２上に座り、それによって胴体５０２への胴体５１０の侵入を所定の深さに設定するように、へり５０８が、胴体５１０の上端５１６に形成される。ポケット５２０がまた、フラッパー５００の中心軸上でのボールベアリング（図示されず）の保持を容易にするためにキャップ５０４に形成されてもよい。
【００３９】
交差穴５１４は、１つまたは複数の磁石５０６を受け取るために胴体５１０を通って形成される。交差穴５１４は、フラッパー５００の中心線と直角に形成される。１つまたは複数の磁石５０６は、キャップ５０４が胴体５０２の凹部５２８に挿入されるとき交差穴５１４に捕捉される。
【００４０】
一実施形態では、１つまたは複数の磁石５０６は、直線的配置で積み重ねられた複数の磁石を包含する。図５の実施形態では、１つまたは複数の磁石５０６は、Ｎ極５２４、Ｓ極５２２およびそれらの間に積み重ねられた１つまたは複数の磁石５２６を包含する。
【００４１】
図８Ａ〜Ｂは、バルブ胴体８００の別の実施形態の上面図および下面図である。バルブ胴体８００は、他の適した材料から製作されてもよいけれども、バルブ胴体８００は一般に、単一のアルミニウムまたはセラミック部材である。バルブ胴体８００は、上部表面８０２および底部表面８０４を包含する。第１のボア８１０は、上部表面８０２から胴体８００中に形成される。第１のボア８１０は、少なくとも部分的に延長部分８０６に位置決めされる。延長部分８０６は、それを通って形成される第１の通路８１２（幻像で示される）を有する。第１の通路８１２の端部は、バルブ胴体８００を遠隔プラズマ源２６２に通じる導管に接続する役目を果たす。第１の通路８１２の第２の端部は、第２の通路８２４（また幻像で示される）に準備される。第１のボア８１０は、第１の通路８１２と整列され、第１の通路８１２を通って第２の通路８２４への流体の流れを制御するようにフラッパーを受け取る大きさである。複数のねじ式取り付け止まり穴８１６は、シールカップ（図示されず）をバルブ胴体８００に保持するためにバルブ胴体８００の第１の側８０２に形成される。
【００４２】
バルブ胴体８００の第２の側８０４は、第２および第３のボア８１８を包含する。第２および第３のボア８１８は、第１および第２の通路８１２、８２４の交点のどちらか一方の側で第２の通路８２４に通じている。ｏ−リング溝８２０は、バルブ８００からチャンバー胴体に延びる導管がバルブ８００に密閉しながら結合されることを可能にするために、各ボア８１８を囲む。ｏ−リングは、胴体８００を通って形成される取り付け穴８２２を貫通する締め具（図示されず）を使用して第２および第３のボア８１８に結合される接続金具を密閉するために圧縮されてもよい。図８Ａ〜Ｂで描写される実施形態では、４つの取り付け穴８２２が、各ボア８１８と関連する。
【００４３】
図８Ｃの断面図を次に参照すると、第２の通路８２４は、どちらの端部もプラグ８３０によって密閉されてもよい。プラグ８３０は、圧入される、溶接される、接合される、接着される、ねじ込まれるまたは別の適した方法によって胴体８００に密閉しながら結合されてもよい。
【００４４】
図８Ｄの断面図を次に参照すると、第１のボア８１０は、フラッパーの外側胴体とつなぎ合わせるおよび／またはベアリング３９８の下部レース３９７を支持する出っ張り８３２を包含する。フラッパーの妨害プレートは、ボア８１０中へ延び、第１の通路８１２を通る流れを制御するように回転されてもよい。第１のボア８１０の底部はまた、フラッパーと胴体８００との間に配置されるボール（図示されず）の保持を容易にするためにポケット５２０を包含してもよい。ベアリング３９８が利用される実施形態では、出っ張り８３２は、フラッパー５００が回転する間下部レース３９７が胴体８００に固定されるように、ベアリング３９８の下部レース３９７から延びる突出部と一緒になるように構成される複数のくぼみ８４０を包含してもよい。
【００４５】
図２に戻ると、フランジ支持部２９９は、圧力センサー２９７が遠隔プラズマ源２６２の出力圧力を指示する測定基準を検出することを可能にするために、遠隔プラズマ源２６２の流出口と一直線に結合される。センサー２９７は、マノメータ、圧力計または遠隔プラズマ源２６２から出る洗浄剤の圧力を指示する測定基準を得るのに適した他のセンサーの形であってもよい。
【００４６】
図９は、フランジ支持部２９９の一実施形態を描写する。フランジ支持部２９９は、流入口９０２および２つの流出口９０４、９０６を包含する。流入口９０２は、遠隔プラズマ源２６２の流出口に結合され、フランジ支持部２９９を通って延びる主通路９２０を通って第１の流出口９０４に流体的に結合される。第１の流出口９０４は、洗浄剤を遠隔プラズマ源２６２からバルブ３００および流入ポート２６０に提供する導管に結合される。第２の流出口９０６は、流入口９０２を第１の流出口９０４に結合する主通路９２０に二次通路９２２によって流体的に結合される。第２の流出口９０６は、センサー２９７を受け入れるように構成される。
【００４７】
一実施形態では、フランジ支持部２９９は、耐圧アセンブリとして組み立てられるフランジベース９１２、パイプ９１４、エルボー９１６およびフランジ９１８を包含する。一実施形態では、フランジベース９１２、パイプ９１４、エルボー９１６およびフランジ９１８は、アルミニウムまたはステンレス鋼から製作され、例えば連続溶接によって一緒に溶接される。フランジベース９１２は、主通路９２０がそれを通って形成される円筒状胴体９２６を包含する。円筒状胴体９２６は、第１の端部に大きいフランジ９２８および第２の端部を通る小さいフランジ９３０を有する。
【００４８】
流入口９０２は、小さいフランジ９３０を通って形成され、その面９３４上のｏ−リング溝９３２によって囲まれる。小さいフランジ９３０の面９３４はまた、一実施形態では複数の貫通穴の形である、図示されない複数の取り付け穴も包含する。
【００４９】
第１の流出口９０４は、大きいフランジ９２８を通って形成される。大きいフランジ９２８の面９３６は、密閉表面を提供するように仕上げられる。大きいフランジ９２８の面９３６はまた、一実施形態では複数の貫通穴の形である、図示されない複数の取り付け穴も包含する。
【００５０】
円筒状胴体９２６は、主通路９２０に入り込む穴９３８を包含する。一実施形態では穴９３８は、胴体９２６の中心線と実質的に直角に形成され、それは、主通路９２０の中心線と同軸である。
【００５１】
パイプ９１４は、パイプ９１４を通って規定される通路９４０が穴９３８と流体的に結合されるように円筒状胴体９２６に密閉結合するように構成される。一実施形態では、パイプ９１４の第１の端部は、胴体９２６へのパイプ９１４の結合を容易にするためにテーパーを有するまたは穴９３８に挿入される縮小された外径を有する。パイプ９１４の第２の端部は、エルボー９１６へのパイプ９１４の結合を容易にするためにテーパーを有してもよくまたはエルボー９１６に挿入される縮小された外径を有する。
【００５２】
フランジ９１８は、それを通って形成される通路９６０を有する円筒状ステム９５０を包含する。ステム９５０の一端は、へり９５２を有する。へり９５２は、第２の流出口９０６を規定するポート９５４を囲む。ポート９５４は、センサー２９７をフランジ支持部２９９に結合させるのに適した方法で構成される。
【００５３】
一実施形態では、へり９５２の面９５６は、ステム９５０を通る通路９６０と同心である凹部９５８を包含する。へり９５２の面９５６は、通路９６０の中心線と実質的に直角の向きを有してもよい。へり９５２の裏側９６２は、センサー２９７を固定するために利用される図示されない接続金具の結合を容易にするためにテーパー状であってもよい。一実施形態では、へりの裏側は、ステムと約２０５度の角度を形成する。フランジ９１８を通って形成される通路９６０、エルボー９１６を通って形成される通路９６４、パイプ９１４を通って形成される通路９４０および支持フランジ９１２に形成される穴９３８は、二次通路９２２を規定する。
【００５４】
このように、フランジ支持部２９９は、再結合を逆に促進することになる妨害を最小限にしながら遠隔プラズマ源２６２からの洗浄剤の直接配送を可能にする。加えて、フランジ支持部２９９は、チャンバーの上部に送られる他のユーティリティから遠く離れた従来の位置でのセンサー２９７の結合を容易にする。
【００５５】
先述のものは、本発明のある種の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
0005538376.tif 000002
【図２】
0005538376.tif 000003
【図３Ａ】
0005538376.tif 000004
【図３Ｂ】
0005538376.tif 000005
【図３Ｃ】
0005538376.tif 000006
【図３Ｄ】
0005538376.tif 000007
【図３Ｅ】
0005538376.tif 000008
【図４】
0005538376.tif 000009
【図５】
0005538376.tif 000010
【図６】
0005538376.tif 000011
【図７】
0005538376.tif 000012
【図８Ａ】
0005538376.tif 000013
【図８Ｂ】
0005538376.tif 000014
【図８Ｃ】
0005538376.tif 000015
【図８Ｄ】
0005538376.tif 000016
【図９】
0005538376.tif 000017