(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源と、
前記プラズマ源及び真空処理チャンバのチャンバ排気口に結合された第１の導管であって、前記プラズマ源の上流にある、第１の導管と、
前記プラズマ源に結合された排気冷却装置と、
前記プラズマ源の下流に配置された第２の導管であって、前記排気冷却装置に結合された第２の導管と、
前記第２の導管に配置された水晶振動子微量天秤センサであって、前記プラズマ源の下流の流路から引っ込んでいる水晶振動子微量天秤センサと、
前記第２の導管に結合された第１の真空ポンプであって、前記真空処理チャンバの下流に配置された第１の真空ポンプと、
を備えるフォアラインアセンブリ。
【請求項２】
前記第２の導管が壁と、前記壁に形成されたフランジと、を含み、前記水晶振動子微量天秤センサが前記フランジに結合されている、請求項１に記載のフォアラインアセンブリ。
【請求項３】
前記水晶振動子微量天秤センサが本体と、前記本体に形成されたパージガス注入ポートと、を含む、請求項１に記載のフォアラインアセンブリ。
【請求項４】
排気口を有する真空処理チャンバと、
真空ポンプと、
前記真空処理チャンバおよび前記真空ポンプに結合されたフォアラインアセンブリであって、
前記真空処理チャンバの前記排気口に結合された第１の導管、
前記第１の導管に結合されたプラズマ源、
前記真空ポンプに結合された第２の導管であり、前記プラズマ源の下流に配置された第２の導管、および
前記第２の導管に配置された第１の水晶振動子微量天秤センサ
を含むフォアラインアセンブリと、
を備える、真空処理システム。
【請求項５】
前記フォアラインアセンブリが前記プラズマ源に結合された排気冷却装置をさらに備え、前記第２の導管が前記排気冷却装置に結合されている、請求項４に記載の真空処理システム。
【請求項６】
前記真空ポンプに結合された第３の導管をさらに備える、請求項４に記載の真空処理システム。
【請求項７】
前記第３の導管に配置された第２の水晶振動子微量天秤センサをさらに備える、請求項６に記載の真空処理システム。
【請求項８】
前記フォアラインアセンブリに結合された１つまたは複数の軽減試薬源をさらに備える、請求項４に記載の真空処理システム。
【請求項９】
前記１つまたは複数の軽減試薬源が前記第１の導管に結合されている、請求項８に記載の真空処理システム。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の軽減試薬源が前記プラズマ源に結合されている、請求項８に記載の真空処理システム。
【請求項１１】
処理チャンバからの排出物をプラズマ源に流すステップと、
１つまたは複数の軽減試薬をフォアラインアセンブリに流すステップと、
第１の水晶振動子微量天秤センサを使用して、前記プラズマ源の下流に蓄積された固形物の量をモニタするステップと、
前記水晶振動子微量天秤センサによって提供された情報に基づいて前記１つまたは複数の軽減試薬の流量を調整するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の軽減試薬が水蒸気および酸素ガスを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の軽減試薬の流量を調整するステップが、前記プラズマ源の下流に蓄積された固形物の前記量が増加する場合は前記酸素ガスの前記流量を増加させるステップと、前記プラズマ源の下流に蓄積された固形物の前記量が減少する場合は前記酸素ガスの前記流量を減少させるステップと、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の軽減試薬の流量を調整するステップが、前記プラズマ源の下流に蓄積された固形物の前記量が減少する場合は前記水蒸気の前記流量を増加させるステップと、前記プラズマ源の下流に蓄積された固形物の前記量が増加する場合は前記水蒸気の前記流量を減少させるステップと、をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、半導体処理装置のための軽減に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、フォアライン固形物形成定量化のための技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス中に生成される廃水は、規制要件ならびに環境および安全性の懸念のために、廃棄前に軽減または処理される多くの化合物を含む。これらの化合物の中には、ＰＦＣおよびハロゲン含有化合物があり、これらは、例えば、エッチングまたは洗浄プロセスにおいて使用される。
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＮＦ3、およびＳＦ6などのＰＦＣは、半導体およびフラットパネルディスプレイの製造産業において、例えば、誘電体層エッチングおよびチャンバ洗浄において一般的に使用されている。製造または洗浄プロセスに続いて、プロセスチャンバから圧送された廃ガス流中には、典型的には、残留ＰＦＣ含有物がある。ＰＦＣは、廃水流から除去するのが困難であり、ＰＦＣの環境中への放出は、ＰＦＣが比較的高い温室作用を有することが知られているため望ましくない。遠隔プラズマ源（ＲＰＳ）またはインラインプラズマ源（ＩＰＳ）は、ＰＦＣおよび他の地球温暖化ガスの軽減に使用されてきた。
ＰＦＣを軽減する現在の軽減技術の設計は、ＰＦＣと反応する試薬を利用する。しかしながら、プラズマ軽減、またはプロセスチャンバ内でのプロセス化学反応の結果として、ＲＰＳ、排気ライン、およびＲＰＳの下流のポンプに固体粒子が発生する可能性がある。無視すると、固形物は、ポンプの故障およびフォアラインの目詰まりの原因となることがある。場合によっては、固形物は、反応性が高く、安全性の懸念を呈することがある。従来、固形物の形成の検出は、真空を破ってポンプを停止させて、フォアラインまたは任意の据え付けられたトラップを物理的に検査することによって行われている。この検出プロセスは、計画されたメンテナンスを含み、その間、プロセスチャンバは、稼働しておらず、数週間ごとに固形物の種類および量に関するフィードバックを提供することしかできない。加えて、固形物が反応性である場合、フォアライン中の固形物蓄積の量についての事前知識なしにフォアラインを開くことは危険な場合がある。
したがって、改善された装置が必要である。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の実施形態は、一般に、半導体処理装置のための軽減に関する。一実施形態において、フォアラインアセンブリは、プラズマ源と、プラズマ源に結合された第１の導管であって、プラズマ源の上流にある第１の導管と、プラズマ源の下流に配置された第２の導管と、第２の導管に配置された水晶振動子微量天秤センサと、を含む。
別の実施形態では、真空処理システムは、排気口と、真空ポンプと、真空処理チャンバおよび真空ポンプに結合されたフォアラインアセンブリと、を有する真空処理チャンバを含み、フォアラインアセンブリが、真空処理チャンバの排気口に結合された第１の導管と、第１の導管に結合されたプラズマ源と、真空ポンプに結合された第２の導管であって、プラズマ源の下流に配置された第２の導管と、第２の導管に配置された第１の水晶振動子微量天秤センサと、を含む。
別の実施形態では、方法は、処理チャンバからの廃水をプラズマ源に流すステップと、１つまたは複数の軽減試薬をフォアラインアセンブリに流すステップと、第１の水晶振動子微量天秤センサを使用して、プラズマ源の下流に蓄積された固形物の量をモニタするステップと、第１の水晶振動子微量天秤センサによって提供された情報に基づいて１つまたは複数の軽減試薬の流量を調整するステップと、を含む。
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された本開示のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本明細書に記載された一実施形態による真空処理システムの概略図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載された一実施形態による、２つの水晶振動子微量天秤センサを含む真空処理システムの部分概略図である。
【図２】本明細書に記載された一実施形態による、処理チャンバからの廃水を軽減するための方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
理解を容易にするために、可能な限り同一の参照数字を使用して、各図に共通の同一の要素を指定した。さらに、一実施形態の要素は、本明細書に記載された他の実施形態での利用に有利に適合させることができる。
本開示の実施形態は、一般に、半導体処理装置のための軽減に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、フォアライン固形物形成定量化のための技法に関する。一実施形態において、システムは、処理チャンバと施設排気との間に配置された１つまたは複数の水晶振動子微量天秤（ＱＣＭ）センサを含む。１つまたは複数のＱＣＭセンサは、処理チャンバと施設排気との間に配置されたポンプを停止する必要なしに、システム内に生成された固形物の量の実時間測定を提供する。加えて、ＱＣＭセンサによって提供される情報を使用して、処理チャンバを出る廃水中の化合物を軽減するために使用される試薬の流れを制御して固形物形成を低減させることができる。
【０００６】
図１Ａは、真空処理システム１７０の概略側面図である。真空処理システム１７０は、少なくとも真空処理チャンバ１９０と、真空ポンプ１９４と、真空処理チャンバ１９０および真空ポンプ１９４に結合されたフォアラインアセンブリ１９３と、を含む。真空処理チャンバ１９０は、一般に、堆積プロセス、エッチングプロセス、プラズマ処理プロセス、前清浄プロセス、イオン注入プロセス、または他の集積回路製造プロセスなどの、少なくとも１つの集積回路製造プロセスを行うように構成されている。真空処理チャンバ１９０内で行われるプロセスは、プラズマ支援されてもよい。例えば、真空処理チャンバ１９０内で行われるプロセスは、シリコン系材料を堆積させるためのプラズマ堆積プロセスであってもよい。フォアラインアセンブリ１９３は、少なくとも、真空処理チャンバ１９０のチャンバ排気口１９１に結合された第１の導管１９２Ａと、第１の導管１９２Ａに結合されたプラズマ源１００と、真空ポンプ１９４に結合された第２の導管１９２Ｂと、第２の導管１９２Ｂに配置されたＱＣＭセンサ１０２と、を含む。第１の導管１９２Ａおよび第２の導管１９２Ｂは、フォアラインと呼ばれることがある。第２の導管１９２Ｂは、プラズマ源１００の下流に配置され、ＱＣＭセンサ１０２は、プラズマ源１００の下流の位置に配置されている。
【０００７】
１つまたは複数の軽減試薬源１１４がフォアラインアセンブリ１９３に結合されている。一部の実施形態では、１つまたは複数の軽減試薬源１１４は、第１の導管１９２Ａに結合されている。一部の実施形態では、１つまたは複数の軽減試薬源１１４は、プラズマ源１００に結合されている。軽減試薬源１１４は、１つまたは複数の軽減試薬を第１の導管１９２Ａまたはプラズマ源１００に提供し、この軽減試薬は、真空処理チャンバ１９０を出る材料と反応するか、さもなければそのような材料を環境に優しいおよび／または処理装置に優しい組成物に変換するのを支援するように活性化され得る。一部の実施形態では、１つまたは複数の軽減試薬は、水蒸気、酸素ガスなどの酸素含有ガス、およびそれらの組合せを含む。任意選択で、パージガス源１１５をプラズマ源１００に結合して、プラズマ源１００内部の構成要素への堆積を低減させることができる。
フォアラインアセンブリ１９３は、排気冷却装置１１７をさらに含むことができる。排気冷却装置１１７は、プラズマ源１００の下流でプラズマ源１００に結合されて、プラズマ源１００から出て来る排気の温度を下げることができる。
【０００８】
ＱＣＭセンサ１０２は、プラズマ源１００の下流に配置された第２の導管１９２Ｂに配置されてもよい。ＱＣＭセンサ１０２は、プラズマ源１００から離れていてもよく、そのため、熱およびプラズマの影響からのノイズが最小限に抑えられる。真空処理システム１７０は、真空ポンプ１９４から施設排気１９６に結合された導管１０６をさらに含むことができる。施設排気１９６は、一般に、真空処理チャンバ１９０の廃水が大気に入る準備をするためのスクラバーまたは他の排気洗浄装置を含む。一部の実施形態では、第２のＱＣＭセンサ１０４は、真空ポンプ１９４の下流に配置された導管１０６に配置されている。ＱＣＭセンサ１０２、１０４は、真空ポンプ１９４を停止する必要なしに、真空処理システム１７０内で生成された、プラズマ源１００の下流に蓄積された固形物の量の実時間測定を提供する。加えて、固形物形成を低減させ、かつ真空処理システム１７０における固形物を排除するために、ＱＣＭセンサ１０２、１０４によって提供される、真空処理システム１７０内で形成された、プラズマ源１００の下流に蓄積された固形物の量を使用して軽減試薬の流れを制御することができる。
【０００９】
図１Ｂは、本明細書に記載された一実施形態によるＱＣＭセンサ１０２、１０４を含む真空処理システム１７０の一部の概略図である。図１Ｂに示すように、第２の導管１９２Ｂは、壁１０８と、壁１０８に形成されたフランジ１０９と、を含む。ＱＣＭセンサ１０２は、フランジ１０９に結合されている。ＱＣＭセンサ１０２は、センサ素子１１２と、領域１２２を囲む本体１１０と、を含む。センサ素子１１２は、金属コーティングを有する水晶振動子である。電子センサ部品は、領域１２２に配置されている。第２の導管１９２Ｂ内の腐食性化合物がＱＣＭセンサ１０２の領域１２２に入るのを防止するために、本体１１０に形成されたパージガス注入ポート１２０を介してパージガス源１１６からパージガスを領域１２２に流す。パージガスは、窒素ガスなどの任意の適切なパージガスであってもよい。動作中に、センサ素子１１２は、非常に高い周波数の電流によって励起され、固形物がセンサ素子１１２の表面に堆積するにつれ周波数が変化する。表面に堆積する固形物の量は、周波数の変化を測定することによって測定することができる。センサ素子１１２の金属コーティングは、センサ素子１１２への固形堆積物の付着を促進することができる。一実施形態において、金属コーティングは、アルミニウムである。別の実施形態では、金属コーティングは、金である。金属コーティングを有するセンサ素子１１２は、金属が真空処理チャンバ１９０に戻る危険性を減らすために、プラズマ源１００を出る化合物の流路から引っ込んでいる。
【００１０】
一部の実施形態では、ＱＣＭセンサ１０２に加えて、第２のＱＣＭセンサ１０４が利用される。図１Ｂに示すように、導管１０６は、壁１４０と、壁１４０に形成されたフランジ１４２と、を含む。第２のＱＣＭセンサ１０４は、フランジ１４２に結合されている。第２のＱＣＭセンサ１０４は、センサ素子１３２と、領域１３４を囲む本体１３０と、を含む。センサ素子１３２は、金属コーティングを有する水晶振動子である。電子センサ部品は、領域１３４に配置されている。導管１０６内の腐食性化合物が第２のＱＣＭセンサ１０４の領域１３４に入るのを防止するために、本体１３０に形成されたパージガス注入ポート１３６を介してパージガス源１１６からパージガスを領域１３４に流す。一部の実施形態では、パージガスは、別のパージガス源において生成される。パージガスは、窒素ガスなどの任意の適切なパージガスであってもよい。第２のＱＣＭセンサ１０４は、ＱＣＭセンサ１０２と同じ原理の下で動作することができる。第２のＱＣＭセンサ１０４のセンサ素子１３２の金属コーティングは、ＱＣＭセンサ１０２のセンサ素子１１２の金属コーティングと同じであってもよい。金属コーティングを有するセンサ素子１３２は、金属が真空処理チャンバ１９０に戻る危険性を減らすために、プラズマ源１００を出る化合物の流路から引っ込んでいる。
【００１１】
図２は、本明細書に記載された一実施形態による、処理チャンバからの廃水を軽減するための方法２００を示す流れ図である。方法２００は、図１Ａに示す真空処理チャンバ１９０などの処理チャンバから、図１Ａに示すプラズマ源１００などのプラズマ源に廃水を流すことによってブロック２０２から開始する。廃水は、ＰＦＣまたはハロゲン含有化合物（ＳｉＦ4など）を含むことがある。ブロック２０４において、本方法は、図１Ａに示すフォアラインアセンブリ１９３の第１の導管１９２Ａまたはプラズマ源１００などの、フォアラインアセンブリに１つまたは複数の軽減試薬を流すことによって続く。軽減試薬は、水蒸気、または水蒸気と酸素ガスであってもよい。ブロック２０６において、プラズマ源が軽減プロセスを行うにつれ固形物が生成され、プラズマ源の下流に蓄積された固形物の量は、図１Ａに示すＱＣＭセンサ１０２、１０４などの１つまたは複数のＱＣＭセンサを使用してモニタされる。一実施形態において、１つのＱＣＭセンサがプラズマ源の下流に蓄積された固形物の量をモニタするために利用され、このＱＣＭセンサは、図１Ａに示すＱＣＭセンサ１０２である。別の実施形態では、２つのＱＣＭセンサがプラズマ源の下流に蓄積された固形物の量をモニタするために利用され、この２つのＱＣＭセンサは、図１Ａに示すＱＣＭセンサ１０２、１０４である。ＱＣＭセンサは、真空ポンプ１９４を停止する必要なしに、真空処理システム内で生成された、プラズマ源の下流に蓄積された固形物の量の実時間測定を提供する。加えて、オペレータは、１つまたは複数のＱＣＭセンサによって提供された情報を使用して、フォアラインを安全に開くことができるかどうかを判断して真空処理システムの構成要素のメンテナンスを行うことができる。
【００１２】
次に、ブロック２０８において、１つまたは複数のＱＣＭセンサによって提供されるプラズマ源の下流に蓄積された固形物の量に基づいて、１つまたは複数の軽減試薬の流量が調整される。例えば、少量の固形物が１つまたは複数のＱＣＭセンサによって検出される場合、水蒸気の流量は酸素ガスの流量よりもはるかに大きい。一部の実施形態では、水蒸気のみをフォアラインアセンブリ（第１の導管１９２Ａまたはプラズマ源１００）に流す。水蒸気を軽減試薬として使用する場合、ＰＦＣの破壊および除去効率（ＤＲＥ）は、高いが、固形物が形成される。１つまたは複数のＱＣＭセンサがプラズマ源の下流のフォアラインアセンブリ内に蓄積されたより多くの固形物を検出するにつれ、水蒸気の流量が減少し、一方で酸素ガスの流量が増加する。酸素ガスをフォアラインアセンブリ（第１の導管１９２Ａまたはプラズマ源１００）に流す場合、固形物は、排除されるが、ＰＦＣのＤＲＥは、低い。加えて、プラズマ源に流入する酸素ガスの量が増えると、プラズマ源のコアを腐食させる可能性がある。一実施形態において、酸素ガスの流量に対する水蒸気の流量の割合が３となるように、水蒸気および酸素ガスの流量が調整される。
【００１３】
言い換えれば、１つまたは複数のＱＣＭセンサがプラズマ源の下流に蓄積された固形物の量の増加を検出するにつれ、酸素ガスの流量が増加し、１つまたは複数のＱＣＭセンサがプラズマ源の下流に蓄積された固形物の量の減少を検出するにつれ、酸素ガスの流量が減少する。しかしながら、酸素ガスの流量に対する水蒸気の流量の割合は、ＤＲＥが許容できないレベルに低下するのを防ぐために３以下であるべきである。水蒸気の流量は、酸素ガスの流量を調整すると共に調整されてもよい。一実施形態において、酸素ガスの流量を増加させ、比例して水蒸気の流量を減少させる。別の実施形態では、酸素ガスの流量を減少させ、比例して水蒸気の流量を増加させる。一部の実施形態では、水蒸気の流量は、一定のままであるが、酸素ガスの流量は、プラズマ源の下流に蓄積された固形物の量に基づいて調整される。
【００１４】
プラズマ源の下流の真空処理システム内の１つまたは複数のＱＣＭセンサを利用することによって、システム内に生成された固形物の量の実時間測定を達成することができる。システム内に生成された固形物の量を実時間で測定することは、フォアラインを開くことが安全かどうかを判断するのに役立つ。加えて、固形物形成を低減させるために、固形物の量の実時間測定を使用して、１つまたは複数の軽減試薬の流量を制御して処理チャンバを出る廃水中の化合物を軽減することができる。
【００１５】
前述の事項は、開示されたデバイス、方法、およびシステムの実施形態を対象としているが、開示されたデバイス、方法、およびシステムの他のならびにさらなる実施形態がその基本的な範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１Ａ】
0006910443.tif 000002
【図１Ｂ】
0006910443.tif 000003
【図２】
0006910443.tif 000004