(57)【要約】【課題】プロセスチャンバ中の洗浄剤流量を生成し制御する、十分な動作安全性を示し腐食の危険性のない新しい装置構造を提供する。【解決手段】本発明によれば、主ポンプユニット３を有する真空ライン４を備えたプロセスチャンバ１は、再循環装置９に結合され、再循環装置９は、プロセスチャンバ１出口のガスの一部を集めて、トラップ１１を使用してそれらガスをフィルタ処理し、さらにそれらガスをプロセスチャンバ１の入口２２を介して再注入する。再循環装置９は、圧力降下を生じることなく再循環流量を測定する圧力センサを特徴とし、その結果、再循環装置９のガス圧力は低いままである。このことによって、再循環能力を高めると同時に、装置の動作安全性が保証される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス洗浄剤によるプロセスチャンバ（１）の洗浄を確実にするように、プロセスチャンバ（１）に対して使用されることができる洗浄剤流量を、生成しかつ制御する装置であって、プロセスチャンバ（１）を出るガスを集め、かつ前記ガスをフィルタ処理しさらにプロセスチャンバ（１）の中に再導入するのに適した再循環装置（９）を備え、再循環装置（９）が、再循環装置（９）を通過するガスの行程の全ての点で、再利用ガスが、著しい程度でプロセスチャンバに行き渡った低圧のままであるように構成されている装置。
【請求項２】
再利用ガスが、ほぼ２０トル（約２．７ｋＰａ）より下の低圧のままである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
多段再循環ポンプ（１２）が挿入されている再循環ライン（１０）と、
プロセスチャンバ（１）に接続された再循環ポンプ（１２）取入れ口（１２ｃ）と、
ポンプ（１２）の第１段（１２ａ）の排出部のバイパス出口（１２ｂ）であって、再循環ライン（１０）に接続されているバイパス出口（１２ｂ）と、
再循環ポンプ（１２）の最終段の排出部（１２ｄ）とバイパス出口（１２ｂ）との間に接続されたリターンライン（１５）と、
再循環ポンプ（１２）の最終段の排出部（１２ｄ）とプロセスチャンバ（１）の主ポンプユニット（３）の排出部との間に接続された排出ライン（１６）とを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
トラップ再生段階（１１）中に制御装置（２１）で制御されて、再循環装置（９）をプロセスチャンバ（１）から分離するオールオアナッシング弁（１７、１８、１９、２０）を備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
再循環装置（９）が、再循環ポンプ（１２）が挿入されている再循環ライン（１０）と、プロセスチャンバ（１）の洗浄で生じる生成物を選択的に保持するトラップ（１１）と、トラップ（１１）の下流側のガスの再循環流量を測定する流量測定装置とを備え、
再循環ポンプ（１２）が可変速度モータ（２５）で駆動され、
コマンドコントローラ（２１）が再循環ポンプの駆動モータ（２５）の速度を制御し、
流量測定装置が、トラップ（１１）の下流側の再循環ライン（１０）区間に適切な第２の圧力センサ（１４）を備え、さらに再循環ライン（１０）の第２の圧力センサ（１４）の下流側またはプロセスチャンバ（１）に適切な第１の圧力センサ（７）を備え、
流量コントローラ（２１）が、第１の圧力センサ（７）および第２の圧力センサ（１４）から情報を受け取り、さらに、第１および第２の再循環センサ（７、１４）からの前記情報に基づいて再循環流量を決定するために、記録されたプログラムおよび記録された比較データを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
記録されたプログラムが学習シーケンスを含み、流量コントローラ（２１）は、前記学習シーケンスによって、再循環装置（９）を通過するガス流量の一連の知られている値に対して、第１の圧力センサ（７）および第２の圧力センサ（１４）によって得られたそれぞれ２つの連続した組の圧力測定値を制御する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
コマンドコントローラ（２１）が、予め決められた流量値曲線に従って再循環流量を設定するために、再循環ポンプ（１２）の駆動モータ（２５）の速度を制御する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
再循環ポンプ（１２）を制御するコマンドコントローラ（２１）が、また、流量測定装置の流量コントローラ（２１）であり、組み合わされたコントローラ（２１）が、流量値曲線の形で変化する基準値を受け取り、かつ測定された再循環流量値が変化する基準値に追従するように、再循環ポンプ（１２）のモータ（２５）を制御する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
再循環ポンプ（１２）を制御するコマンドコントローラ（２１）が、変化する再循環流量基準値を受け取り、再循環流量基準値を再循環ポンプ（１２）の速度に関するプログラムによって変換して、再循環ポンプ（１２）の駆動モータ（２５）の速度を制御する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
再循環ポンプ（１２）のコマンドコントローラ（２１）プログラムが、連続した回転速度に従って再循環ポンプ（１２）の駆動モータ（２５）の回転を制御し、かつ、再循環ポンプ（１２）の回転と再循環流量値との間の関係を規定するために、流量コントローラ（２１）または圧力センサ（７、１４）からの測定された対応する再循環流量値を記録する学習シーケンスを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
再循環ポンプ（１２）のコマンドコントローラ（２１）が、プロセスチャンバ（１）に直接注入される洗浄剤流量が変化する場合に、プロセスチャンバ（１）の中の全洗浄剤流量を一定に保つために必要な再循環流量値を決定する記録されたプログラムシーケンスを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
トラップ（１１）が、再循環ポンプ（１２）の上流側に配置された低温トラップである、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
トラップ（１１）が、熱伝導ライン（１１ａ）を備える低温トラップであり、熱伝導ライン（１１ａ）の上流側部分（１１ｂ）は、熱伝導羽根（１１ｃ）と交差した状態であり、熱伝導ライン（１１ａ）の下流側部分（１１ｄ）は、ラインの壁と接触したステンレス鋼リンク（１１ｅ）で満たされた状態であり、熱伝達ライン（１１ａ）は、再循環流が横切り、熱伝達ライン（１１ａ）の外側が液体窒素（１１ｈ）の槽の中に入れられている、請求項５に記載の装置。
【請求項１４】
プラズマ源と関連付けられたガス洗浄剤を使用し、かつ請求項１に記載の装置によって、プロセスチャンバを洗浄する方法であって、プロセスチャンバ（１）の使用段階、プロセスチャンバ（１）の洗浄段階、および装置の再生段階を備え、前記再生段階が、前記使用段階と同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記再生段階が、各使用段階中に行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
洗浄段階中に、再利用ガスのうちの少量が、全てのポンプ段（１２）を通って行き、リターンライン（１５）を通って出て、バイパス出口（１２ｂ）で合流し、そして再利用ガスの大部分が、バイパス出口（１２ｂ）を直接通過する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
再生段階中に、弁（２０）が開き、かつポンプ（１２）が再循環システム（９）をガス抜きして、低温トラップ（１１）に凝縮された洗浄で生じた生成物を抽出し、該生成物をライン（１６）に排出する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ洗浄段階におけるプロセスチャンバ中の洗浄剤流量を制御する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気または電気機械微小システム（ＭＥＭＳ）部品の製造時に、半導体ウェハは、低圧ガス雰囲気を含んだプロセスチャンバ中で処理される。プロセスチャンバでのプロセス段階の中には、処理されている半導体ウェハ上に堆積物を生成する堆積ガスプラズマを使用するものがある。しかし、この堆積物は、プロセスチャンバの壁にもできる。
【０００３】
したがって、プロセスチャンバは、通常低圧である制御された雰囲気の下で適切なガス洗浄剤を使用して、周期的に洗浄されなければならない。
【０００４】
ガス洗浄剤が、確実に有効であるようにするためには、プロセスチャンバ内に適切なガス圧力を維持しながら、ガス洗浄剤の流量を制御しなければならない。
【０００５】
この適切なガス圧力を維持するために、プロセスチャンバは、通常、１つまたはいくつかの真空ポンプを備える真空ラインに接続され、この真空ポンプが、プロセスチャンバからガスを集めこれらガスを大気中に排気する。真空ラインは、通常、プロセスチャンバ内部のガス圧力を制御するためのプロセスチャンバ出口制御弁を含む。
【０００６】
前のプロセス（例えば、ＳＡＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、およびＨＤＰＣＶＤ）で生じた酸化ケイ素堆積物を除去するために、プロセスチャンバを洗浄する際に必要とされる段階で、使用される洗浄ガスは、直接プロセスチャンバに、またはプロセスチャンバと通じている隣のチャンバにかどちらかで、プラズマによって分解される。いずれの場合でも、プラズマによる分解は、プロセスチャンバ内に低圧雰囲気を必要とする。
【０００７】
現在まで、プロセスチャンバ中への洗浄ガスの流量は、プロセスチャンバ中への洗浄ガスの注入を制御することで制御されていた。
【０００８】
その考え方は、プロセスチャンバを低圧に維持するためには、真空ラインを介してガスを常に排気することが必要であるということである。これが、高価で汚染原因物質である、洗浄ガスの常時排気および洗浄ガスの高消費量をもたらしている。
【０００９】
例えば、三フッ化窒素（ＮＦ３）を使用して酸化ケイ素を洗浄除去するとき、プラズマで解離されたフッ素原子は、次に反応によって酸化ケイ素と結合する。
４Ｆ＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋Ｏ２
【００１０】
プラズマによる三フッ化窒素の分解後、フッ素原子の大部分は、酸化ケイ素と反応しないで、再結合してＦ２フッ素分子になる。このことは、洗浄段階中に、洗浄ガスの多くの洗浄能力が、大気中に排気されて使用されないことを意味している。
【００１１】
この損失を避けるために、いくつかの解決方法が、文献ＵＳ２００３／０３６２７２Ａ１ですでに提案されている。この原理は、プロセスチャンバ出口でガス混合物を集め、洗浄で生じた生成物を抽出するようにこの混合物をフィルタ処理し、それから、プラズマ源に注入される洗浄ガス流に加えて、このフィルタ処理された混合物をプラズマ源に再注入することである。この文献は、再循環流量を知りかつ制御することの必要性に言及し、このために、再循環ラインに直列に流量コントローラ（ＭＦＣ）を配置することを提案している。流量コントローラが存在するために、１００トル（約１３ｋＰａ）を超える圧力が再循環ラインに生成される。このことは、この文献によると、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）のような洗浄で生じた生成物を抽出するために必要である。
【００１２】
洗浄で生じた生成物を再循環ラインで抽出するために提案された手段について、この文献は、低温トラップを使用し、その低温トラップを周期的に再生して、凝縮した生成物を除くことを提案している。したがって、この文献は、洗浄段階後にプロセスチャンバを通して再循環ラインをポンプ排気するか、またはこの洗浄段階中に液体の形で洗浄生成物を排出するかのどちらかを提案し、これには約１００トル（約１３ｋＰａ）から６００トル（約８０ｋＰａ）の圧力が必要となる。
【００１３】
この文献で提案された再循環の解決方法は、いくつかの理由のために満足なものでない。
【００１４】
先ず第１に、ある特定の使用条件の下で、ポンプの腐食という結果になるいくつかの動作欠陥が認められた。
【００１５】
第２に、プロセスチャンバを通して低温トラップを再生すると、プロセスチャンバ自体を汚染する可能性があり、これは求めている目的とは反対である。また、再生段階のために、相当な時間期間にわたってプロセスチャンバは使用できなくなり、これによって、設備の全体的な生産量が低下する。
【特許文献１】米国特許出願第２００３／０３６２７２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第１１６４６２８号明細書
【特許文献３】特開平０９−２５１９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明が取り組む問題は、プロセスチャンバに洗浄剤流量を生成しかつ制御するための、十分な動作安全レベルを示しかつ腐食の危険性のない、新しい装置構造を開発することである。
【００１７】
また、本発明は、特に低温トラップの再生で、プロセスチャンバの動作が中断されないようにして、システムの再循環能力を向上させることを目的とする。
【００１８】
したがって、本発明は、知られている装置の動作欠陥が、明らかに、再循環ラインのある特定の部分でガス圧が余りにも高いためであるという驚くべき観察から結果として生じている。そして、この圧力を下げることによって、腐食および動作異常の危険を著しく低減させる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
したがって、これらの目的および他の目的を達成するために、本発明は、洗浄剤流量を生成しかつ制御するための装置を提案する。この装置は、プロセスチャンバとともに使用して、ガス洗浄剤によるプロセスチャンバの洗浄を確実することができ、プロセスチャンバを出るガスを集め、かつこれらガスをフィルタ処理しプロセスチャンバの中に再導入するのに適した再循環装置を備える。この再循環装置は、再循環装置を通過するガスの行程の全ての点で、再利用ガスが、著しい程度でプロセスチャンバに行き渡った低圧のままであるように構成されている。このことは、再利用ガスが、数トル（数１０パスカル）よりも低い圧力であること、すなわち、有利なことには約２０トル（ほぼ２６０パスカル）よりも低いことを意味する。
【００２０】
実際的な用途に従って、洗浄剤流量を生成しかつ制御する装置は、
多段再循環ポンプが挿入されている再循環ラインと、
プロセスチャンバに接続された再循環ポンプ取入れ口と、
ポンプの第１段の排出部にあるバイパス出口であって、再循環ラインに接続されているバイパス出口と、
再循環ポンプの最終段の排出部とバイパス出口との間に接続されたリターンラインと、
再循環ポンプの最終段の排出部とプロセスチャンバの主ポンプユニットの排出部との間に接続された排出ラインとを備える。
【００２１】
また、本装置は、トラップ再生段階中に、制御装置で制御され、再循環装置をプロセスチャンバから分離するオールオアナッシング弁を備える。
【００２２】
他の実際的な用途に従って、洗浄剤流量を生成しかつ制御する装置は、再循環ポンプが挿入される再循環ラインと、プロセスチャンバの洗浄で生じる生成物を選択的に保持するトラップと、トラップの下流側のガス再循環流量を測定する流量測定装置とを含む再循環装置を備え、再循環ポンプは、可変速度モータで駆動され、コマンドコントローラが、再循環ポンプの駆動モータの速度を制御し、流量測定装置が、トラップの下流側の再循環ラインの区間に適切な第２の圧力センサを含み、さらに再循環ラインの第２の圧力センサの下流側またはプロセスチャンバに適切な第１の圧力センサを備え、流量コントローラは、第１および第２の圧力センサから情報を受け取り、さらに、第１および第２の再循環センサからの前記情報から再循環流量を決定するために、記録されたプログラムおよび記録された比較データを含む。
【００２３】
再循環ラインに圧力センサが存在することで、圧力降下が起こることは無く、ガスが、再循環ラインを自由に流れることができることを意味する。低温トラップもまた、著しい圧力降下を起こさない。したがって、再循環装置には、ガス過剰圧力区間がない。
【００２４】
記録された比較データは、通常、再循環システムのコンダクタンス、および再循環システムが顧客のシステムに接続される方法に固有である。したがって、本発明によれば、記録されたプログラムは、有利なことには学習シーケンスを含むかもしれず、この学習シーケンスによって、流量コントローラは、再循環装置を通過するガス流量の一連の知られている値に対して、第１の圧力センサおよび第２の圧力センサによって行われたそれぞれ２つの連続した組の圧力測定値を記録する。
【００２５】
代替えとして、または追加して、コマンドコントローラは、予め決められた流量値曲線に従って再循環流量を実現するために、再循環ポンプの駆動モータの速度を制御することができる。
【００２６】
この場合、再循環ポンプを制御するコマンドコントローラは、また、流量測定装置の流量コントローラでもある。この組み合わされたコントローラは、流量値曲線の形で変化する基準値を受け取り、そして、測定された再循環流量値が変化する基準値に追従するように、再循環ポンプのモータを制御する。
【００２７】
代替えとして、再循環ポンプを制御するコマンドコントローラは、変化する再循環流量基準値を受け取ることができ、再循環流量基準値を再循環ポンプの速度に関するプログラムによって変換して、再循環ポンプの駆動モータの速度を制御する。
【００２８】
この場合、再循環ポンプのコマンドコントローラプログラムは、連続した回転速度に従って、再循環ポンプの駆動モータの回転を制御し、かつ再循環ポンプの回転速度と再循環流量値との間の関係を規定するために、流量コントローラまたは圧力センサからの測定された対応する再循環流量値を記録する学習シーケンスを含む。
【００２９】
他の代替えに従って、再循環ポンプのコマンドコントローラは、プロセスチャンバに直接注入される洗浄剤流量が変化する場合に、プロセスチャンバ中の全洗浄剤流量を一定に保つために必要な再循環流量値を決定する、記録されたプログラムシーケンスを含むことができる。
【００３０】
再循環能力を向上させる本発明の有利な用途に従って、本装置は、再循環ポンプの上流側に配置された低温トラップを備える。
【００３１】
制御装置で制御されるオールオアナッシング弁は、低温トラップ再生段階中に、再循環装置をプロセスチャンバから分離するのが好ましいことがある。
【００３２】
これによって、低温トラップ再生プロセスによるガスが、プロセスチャンバを通過する必要が無くなる。
【００３３】
また、本発明の目的は、ガス洗浄剤を使用し、前に述べた洗浄剤流量を生成しかつ制御する装置によって、プラズマ源と関連したプロセスチャンバを洗浄する方法であり、この方法は、プロセスチャンバの使用段階、プロセスチャンバの洗浄段階、および装置の再生段階を備える。この方法によれば、再生段階は、使用段階と同時に行うことができる。したがって、再生段階は、各使用段階中に行われることができる。再生は、実施するのが比較的容易であるので、洗浄段階以外の方法段階と同じ程度に頻繁であることができる。このことは、多くの堆積物が、低温トラップに蓄積されることはないことを意味する。
【００３４】
洗浄段階中に、再利用ガスのうちの少量が、全てのポンプ段を通過して行き、リターンライン（ｒｅｔｕｒｎ  ｌｉｎｅ）を通って出て、バイパス出口で合流し、そして再利用ガスの大部分が、バイパス出口から直接出て進む。
【００３５】
再生段階中に、弁は開き、かつポンプは再循環システムをガス抜きして、低温トラップに凝縮された洗浄で生じた生成物を抽出し、それをラインに排出する。
【００３６】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付の図に関連して行われる好ましい用途についての以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１に示す方法において、プロセスチャンバ１は、プラズマ源２と結合され、このプラズマ源２は、プロセスの段階に応じてプロセスチャンバ１にプラズマを生成する。プロセスチャンバ１に接続された真空ラインは、真空ライン４および可変開口制御弁５を介して、プロセスチャンバ１の出口に接続された主ポンプユニット３を含む。主ポンプユニット３は、出口ライン６を通して大気中にガスを排出する。
【００３８】
プロセスチャンバ１の圧力は、第１の圧力センサ７を使用して測定される。この圧力センサ７は、圧力信号を制御装置２１に送り、制御装置２１自体が、プロセスチャンバ１の圧力を制御するために、制御弁５を制御する。
【００３９】
もしくは、プロセスチャンバ１の圧力が、主ポンプユニット３のポンプ排気速度を変えることで制御される場合には、制御弁５は無くてもよい。
【００４０】
プロセスチャンバ洗浄段階中に、適切な洗浄ガス流量をプラズマ源２に注入するのに適している洗浄ガス源８が使用される。
【００４１】
プラズマ源２では、洗浄剤である活性原子を解離するために、洗浄ガスが分解される。活性原子は、プロセスチャンバ１の壁に存在する固体堆積物と反応してガス化合物を生成し、このガス化合物は、主ポンプユニット３によるポンプ排気で除去される。
【００４２】
本発明による装置は、図において点線で囲まれた再循環システム９を備える。
【００４３】
再循環システム９は、プロセスチャンバ１の出口で真空ライン４に接続され、かつプロセスチャンバ１の入口２２に接続された再循環ライン１０を備える。
【００４４】
再循環ライン１０にトラップ１１があり、このトラップは好ましくは低温トラップであり、それに続いてモータ２５で回転が制御される再循環ポンプ１２があり、それからことによるとフィルタ１３があり、そして、再循環ポンプ１２の下流側かまたはフィルタ１３が存在する場合にはフィルタ１３の下流側であるが、プロセスチャンバ１の入口２２から離れたところに、再循環ライン１０内のガス圧力を測定するのに適した第２の圧力センサ１４がある。
【００４５】
圧力センサ７および１４は、再循環ライン１０に行き渡っている動作圧力の範囲内の圧力測定値に適した計器である。例えば、米国の会社ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓが提案した「Ｂａｒａｔｒｏｎ」範囲の計器を使用することができる。
【００４６】
再循環ポンプ１２は、多段ポンプであり、第１段１２ａは、その取入れ口がトラップ１１の出口に接続され、その排出部にバイパス出口１２ｂを含んでいる。再循環ライン１０は、取入れ口１２ｃとバイパス出口１２ｂとの間で、再循環ポンプ１２の第１段１２ａを通過する。
【００４７】
再循環ポンプ１２の最終段の排出部１２ｄのところに、バイパス出口１２ｂに帰るリターンライン１５が接続され、さらに排出ライン１６が接続されている。この排出ライン１６は、それ自体、真空ラインの出口ライン６に、言い換えるとプロセスチャンバ１の主ポンプユニット３の排出部に接続されている。
【００４８】
オールオアナッシング弁１７が、トラップ１１の前の再循環ライン１０に配置される。別のオールオアナッシング弁１８が、フィルタ１３の下流側の再循環ライン１０に配置される。オールオアナッシング弁１８は、第２の圧力センサ１４の上流側でも下流側でもよい。他のオールオアナッシング弁１９が、リターンライン１５に配置され、第４のオールオアナッシング弁２０が、排出ライン１６に配置される。
【００４９】
制御装置２１は、洗浄プロセスのステップに従ってオールオアナッシング弁１７、１８、１９、および２０を管理し、また第１の圧力センサ７から受け取る圧力信号、第２の圧力センサ１４から受け取る圧力信号、および流量基準値２４に従って、再循環ポンプ１２の駆動モータ２５の速度を制御する。
【００５０】
したがって、プロセスチャンバ１に満足の行く洗浄ガス流量を得るために、制御装置２１は、様々な洗浄剤流量生成および制御装置ユニットを制御する、メモリに記録されたデータおよび適切なプログラムを含んでいる。
【００５１】
先ず第１に、制御装置２１に記録されたデータには、第１の圧力センサ７および第２の圧力センサ１４によって与えられた情報に従って、再循環ライン１０の再循環流量を決定することができるようにする記録された比較データがある。
【００５２】
これらの比較データは、再循環ライン１０の事前学習手順中に集められる。この手順中に、知られている流量のガスを、洗浄ガス源８から注入し、再循環ポンプ１２を逆方向に動作させる。その結果、注入されたガスは、再循環システム９の出口からその入口に向かって循環し、先ず最初にフィルタ１３を通過し、次に再循環ポンプ１２およびトラップ１１を通過し、それから最後に主ポンプユニット３で排出される。オールオアナッシング弁１７、１８、および１９は開いているが、一方で、オールオアナッシング弁２０は閉じている。このライン学習段階中に、プロセスチャンバ１は、閉じた位置にある隔離弁２３によって分離されている。そのとき、制御装置２１のプログラムに含まれたアルゴリズムによって、いくつかの流量値について、２個の圧力センサ７および１４が示した圧力の差が記録される。第１の圧力センサ７は、プロセスチャンバ１の入口２２の圧力を与え、第２の圧力センサ１４は、再循環ライン１０の第２の測定点の圧力を与える。その結果として、再循環ライン１０のこの部分、言い換えると入口２２と第２の圧力センサ１４との間を循環する流量に従った圧力差を表す曲線となる。
【００５３】
それから、再循環ポンプ１２の特性を、第２の学習段階で決定する。
【００５４】
この第２の段階中に、ガス源８からガス流が注入され、再循環ポンプ１２が順方向に動作して、再循環ライン１０のガスをトラップ１１から第２の圧力センサ１４の方に循環させる。オールオアナッシング弁１７、１８、および１９だけでなく、隔離弁２３も開いている。オールオアナッシング弁２０は閉じている。プロセスチャンバ１の圧力は、制御弁５によって、プロセスチャンバ１の洗浄の段階に対応した通常値に調整される。したがって、第２の圧力センサ１４とプロセスチャンバ１の入口２２との間を循環する流量の値が、再循環ポンプ１２のいくつかの駆動速度値について、再循環ライン１０の前の較正によって求められる。その結果として、再循環ポンプ１２の駆動速度に従って、再循環システム９を循環する流量を表す曲線となる。
【００５５】
留意されたいことであるが、第１の圧力センサ７は、プロセスチャンバ１の入口２２の圧力を測定するように、プロセスチャンバ１に位置付けなければならない。
【００５６】
過剰圧力の原因となる流量測定装置を含まないこの再循環システム９の構成のおかげで、再循環ライン１０を循環するガス流は、全ての箇所で著しい程度でプロセスチャンバ１に行き渡っている低圧である。フッ素のような腐食ガスは、このようにして２０トル（約２．７ｋＰａ）以下の低圧力に保たれ、安全性が保証される。
【００５７】
前の学習段階で得られたデータが、制御装置２１に記録されると、アセンブリが、プロセスチャンバ１の学習段階を制御することができる。この場合、弁２３は開いており、プロセスチャンバ１の圧力は、制御弁５によって、または主ポンプユニット３のポンプ排気速度を変えることによって調整される。洗浄ガス流量が、洗浄ガス源８から注入されるが、この流量は、通常の正常な洗浄段階に必要な標準流量よりも小さい。
【００５８】
標準流量と実際に注入された流量の差は、再循環システム９の再循環限度によって決定される量である。この差が、行われた洗浄ガスの節約に対応する。
【００５９】
洗浄ガスの再循環を保証するために、弁１７、１８、および１９は開かれ、弁２０は閉められる。真空ライン４からガスを取り出して、そのガスを、入口２２を介してプラズマ源２に再注入するために、再循環ポンプ１２は順方向で動作する。
【００６０】
再循環するガスのうちの少量は、再循環ポンプの全ての段を通過して行くが、大部分は、直接バイパス出口１２ｂを通過する。リターンライン１５によって、再循環ポンプ１２の全ての段を通過したガスは、再循環ライン１０で合流することができる。結果として、再循環ポンプ１２の中で圧縮されるかまたは加熱される腐食性の洗浄ガスは無い。このことが安全性の保証である。
【００６１】
その他については、文献ＵＳ２００３／０３６２７２Ａ１に記載されているように、洗浄段階で、再循環ガスと注入ガスの混合物によってプロセスチャンバ１を洗浄する知られているプロセスが行われる。
【００６２】
トラップ１１は、システムの安全性を最適にするために、再循環ライン１０の洗浄ガス圧力を局部的に高めないようなタイプのものでなければならない。
【００６３】
低温トラップ１１が、ガスの通路を妨げることなく最大の低温およびガス交換表面を確実に備えているように、低温トラップ１１を効果的に使用することができる。例えば図２に示すように、上流側部分１１ｂの壁は熱伝導羽根１１ｃと交差した状態になっており、また下流側部分１１ｄはラインの壁と接触しているステンレス鋼リンク１１ｅで満たされた状態になっている、熱伝導ライン１１ａを使用することができる。ライン１１ａは、再循環流が横切り、再循環流は、上流側の入口１１ｆを通って中に入り、下流側の出口１１ｇを通って出て行く。入口１１ｆと出口１１ｇとの間で、ライン１１ａの外側は、容器１１ｉに含まれた液体窒素１１ｈの中に入れられている。
【００６４】
低温トラップ１１は、有利なことには、再循環ポンプ１２の上流側に配置することができる。この構成で、冷たいガスしたがってより危険性の少ないガスが、再循環ポンプ１２に送られるようになる。
【００６５】
洗浄段階中に、ＳｉＦ４のような洗浄生成物は、トラップの冷たい表面で凝縮する。洗浄段階が完成したとき、弁１７、１８、および１９を閉じて、再循環システム９をプロセスチャンバ１と分離し、そして、再循環システム９で行われていることと無関係に、プロセスチャンバ１で他のプロセス段階を実行することができる。
【００６６】
この他のプロセス段階中に、弁２０は開かれ、再循環ポンプ１２は、再循環システム９をガス抜きするように順方向で動作して、低温トラップ１１に凝縮した洗浄生成物を抽出し、それを排出ライン１６に排出する。
【００６７】
低温トラップ１１の内側の圧力および温度を上げるように、低温トラップの上流側の窒素ブリーダを開いて、低温トラップ１１の洗浄生成堆積物の昇華に寄与する、高温ガス流が確実に循環するようにする。
【００６８】
低温トラップ１１の内側で加熱抵抗器を使用し通電して、低温トラップ１１を加熱し、したがって洗浄生成堆積物の昇華にさらに寄与することができる。
【００６９】
したがって、他のプロセス段階が行われている間に、同じ動作時間にトラップ再生が行われ、この再生中に排出された生成物が、再びプロセスチャンバ１または真空ライン４を通過することはない。再生は比較的実施し易いので、洗浄段階以外のプロセス段階と同じ程度に頻繁に行うことができる。このことは、多くの堆積物が蓄積されることはないことを意味し、たとえ堆積物が突然偶発的に昇華しても、別の安全の保証となる。
【００７０】
また、プロセスチャンバ洗浄段階中にトラップ１１を再生することも可能であり、この洗浄プロセスは再循環なしで行われることを可能にする。
【００７１】
また、本発明による装置は、洗浄段階中に、プロセスチャンバ１に存在する全洗浄剤流量を設定しかつ制御することを目的とする。
【００７２】
本発明によれば、再循環ポンプ制御装置は、プロセスチャンバ１に直接注入される洗浄剤流量が変化する場合に、プロセスチャンバ中の全洗浄剤流量を一定に保つために必要な再循環流量値を決定するための記録されたプログラムシーケンスを含む。
【００７３】
この点に関しては、再循環ポンプ１２は、活性洗浄ガスの再循環だけでなく、トラップ１１に捕捉されなかったプロセスチャンバ１から除去すべき固体堆積物のプラズマによる分解およびその固体堆積物の分解で生じたガス生成物の再循環も引き起こすかもしれない。
【００７４】
したがって、必要な流量の決定は、この混合物を考慮に入れて行わなければならない。例を以下に示す。
【００７５】
再循環ライン１０のガス流量は分かっている。上で説明したプログラムの目的は、プロセスチャンバ１のフッ素原子の流量が、標準洗浄の場合、言い換えると再循環ない場合のフッ素原子の流量と同じであるために必要な再循環流量を計算することである。
【００７６】
このためには、再循環流量における分子フッ素の構成比を決定することが必要である。Ｆ＋Ｆ＝Ｆ２の再結合プロセスがこのように進むので、この流量における原子フッ素の構成比は最小限であると断言できる。
【００７７】
また、次式に従って、プロセスチャンバを洗浄するために使用されるフッ素の割合を知ることも必要である。
４Ｆ＋ＳｉＯ２→ＳｉＦ４＋Ｏ２
【００７８】
使用された１３％フッ素の数値は、ＰＥＣＶＤ堆積プロセスの場合、現実的な例である。
【００７９】
最後に、標準洗浄の場合に注入される洗浄ガス流量を知ることが必要である。ＮＦ３の１５００ｓｃｃｍの実在する例をとろう。１５００ｓｃｃｍが、プラズマ源で完全に分解されたと仮定すると、フッ素原子の４５００ｓｃｃｍという理論的な流量を導き出すことができる。フッ素原子の１３％が、プロセスチャンバの壁に堆積されたケイ素と反応し、また８７％が再結合してＦ２分子を形成するとすれば、このことは、Ｆ２の１９５８ｓｃｃｍおよびＳｉＦ４の１４６ｓｃｃｍのチャンバ出口流量となることを意味する。
【００８０】
チャンバ洗浄が標準の場合と同じ程度に有効であるためには、したがって、チャンバ出口に１４６ｓｃｃｍのＳｉＦ４流量がなければならない。このことは、フッ素再結合反応と壁に堆積されたケイ素をアタックする反応との間の平衡を考慮に入れると、１９５８ｓｃｃｍのＦ２流量を意味する。
【００８１】
標準の場合に注入されるＮＦ３の３分の２を節約することに決めると、１５００ｓｃｃｍではなくてたったの５００ｓｃｃｍのＮＦ３を注入する。このことは、４５００ｓｃｃｍではなくて１５００ｓｃｃｍのフッ素原子の理論的な流量を意味する。結果として、３０００ｓｃｃｍのフッ素原子不足となる。この３０００ｓｃｃｍは、再循環によって供給され、したがってこの再循環は、１５００ｓｃｃｍのＦ２流量を含まなければならない。
【００８２】
プロセスチャンバ１の出口でのＦ２の流量は、１９５８ｓｃｃｍに等しくなければならず、かつ再循環するＦ２の流量は１５００ｓｃｃｍであるので、主ポンプでポンプ排気されかつ排出されるＦ２の流量は、４５８ｓｃｃｍである。
【００８３】
次に、主ポンプは、ガスをその種類に無関係に排出すると想定される。したがって、主ポンプの入口のガスの割合は、プロセスチャンバ出口での割合と同じである。また、このガスの割合は流量比に対応する。
【００８４】
したがって、排気について次の関係（１）があり、これは４つの種Ｎ２、Ｏ２、Ｆ２、およびＳｉＦ４全てについて当てはまる。
ｅｖ．ｆｌ＝排出される流量、
ｏｕｔ．ｆｌ＝チャンバ出口流量、
ｒｅｃ．ｆｌ＝再循環流量とすると、
Ｆ２ｅｖ．ｆｌ／全ｅｖ．ｆｌ＝Ｆ２ｏｕｔ．ｆｌ／全ｏｕｔ．ｆｌ（１）
となる。
【００８５】
結果として、
ＳｉＦ４ｅｖ．ｆｌ＝Ｆ２ｅｖ．ｆｌ／Ｆ２ｏｕｔ．ｆｌ×ＳｉＦ４ｏｕｔ．ｆｌ
＝４５８／１９５８×１４６
＝３４ｓｃｃｍ
【００８６】
ＳｉＦ４ｅｖ．ｆｌおよびＳｉＦ４ｏｕｔ．ｆｌに基づいて、ＳｉＦ４トラップ流量＝１１２ｓｃｃｍを導き出すことができる。
【００８７】
しかし、ポンプは、システムの圧力を高くする傾向があるガスを排出し、結局、
全ｅｖ．ｆｌ＝注入されたＮＦ３の反応の残余＋再利用されるＦ２の反応の残余−捕捉流量、となる。
【００８８】
注入されたＮＨ３（５００ｓｃｃｍ）の反応の残余：
２５０ｓｃｃｍのＮ２
０．８７×１５００／２＝６５２ｓｃｃｍのＦ２、
０．１３×１５００／４＝４９ｓｃｃｍのＳｉＦ４、
０．１３×１５００／４＝４９ｓｃｃｍのＯ２。
【００８９】
残りで過剰な１０００ｓｃｃｍのガスができる。
【００９０】
＋再利用されるＦ２（１５００ｓｃｃｍ）の反応の残余：
０．８７×３０００／２＝１３０５ｓｃｃｍのＦ２、
０．１３×３０００／４＝９８ｓｃｃｍのＳｉＦ４、
０．１３×３０００／４＝９８ｓｃｃｍのＯ２。
【００９１】
残りはガス量の点でゼロである。
【００９２】
−捕捉流量（１１２ｓｃｃｍ）
結局、全ｅｖ．ｆｌ＝１０００−１１２＝８８８ｓｃｃｍ、となる。
【００９３】
次に、Ｏ２およびＮ２の流量を決定する必要がある。
【００９４】
Ｏ２について、次の２つの関係が当てはまる。
Ｏ２ｏｕｔ．ｆｌ＝Ｏ２ｒｅｃ．ｆｌ＋チャンバで生じたＯ２流量    （２）
Ｏ２ｏｕｔ．ｆｌ＝Ｏ２ｒｅｃ．ｆｌ＋Ｏ２ｅｖ．ｆｌ              （２ａ）
【００９５】
Ｎ２について、次の２つの関係が当てはまる。
Ｎ２ｏｕｔ．ｆｌ＝Ｎ２ｒｅｃ．ｆｌ＋（ＮＦ３の注入）／２        （３）
Ｎ２ｏｕｔ．ｆｌ＝Ｎ２ｒｅｃ．ｆｌ＋Ｎ２ｅｖ．ｆｌ              （３ａ）
【００９６】
Ｏ２ｅｖ．ｆｌおよびＮ２ｅｖ．ｆｌを導き出すことができ、そして、関係（１）を用いてＮ２ｏｕｔ．ｆｌおよびＯ２ｏｕｔ．ｆｌが得られ、最後にＮ２ｒｅｃ．ｆｌおよびＯ２ｒｅｃ．ｆｌが得られ、計算されたＮ２ｏｕｔ．ｆｌ値およびＯ２ｏｕｔ．ｆｌ値を関係（２）および（３）で表す。
【００９７】
このモデルは、チャンバの中に入る全流量が、通常の流量とたとえ異なっていても、フッ素原子のケイ素に対する反応性は、依然として同じである（１３％）という仮定に基づいている。
【００９８】
例：後者の関係を適用することで、次の流量を得ることができる（ｓｃｃｍ単位）。
【表１】
2005197667.tif 000003
【００９９】
ＮＦ３の標準注入の３分の２を節約することを決めると、再循環流量は２８００ｓｃｃｍである。
【０１００】
上記の式を使用して、プロセスチャンバ１中の生成物を洗浄する必要流量を得るために、必要な再循環流量変化曲線の各点を決定することができる。
【０１０１】
本発明は、明示的に説明した方法に限定されない。本発明は、当業者の範囲内にある、異なる変形形態および一般化形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】プロセスチャンバ中の洗浄剤流量を生成しかつ制御するための装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明に適した低温トラップを示す断面概略図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  プロセスチャンバ
３  主ポンプユニット
４  真空ライン
７  第１の圧力センサ
９  再循環装置
１０  再循環ライン
１１  トラップ
１１ａ  熱伝導ライン
１１ｂ  トラップの上流側部分
１１ｃ  熱伝導羽根
１１ｄ  トラップの下流側部分
１１ｅ  ステンレス鋼リンク
１１ｈ  液体窒素
１２  再循環ポンプ
１２ａ  再循環ポンプの第１段
１２ｂ  バイパス出口
１２ｃ  再循環ポンプの取入れ口
１２ｄ  再循環ポンプ最終段の排出部
１４  第２の圧力センサ
１５  リターンライン
１６  排出ライン
１７、１８、１９、２０  オールオアナッシング弁
２１  制御装置
２２  プロセスチャンバの入口
２５  再循環ポンプの駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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