KR-102960285-B1 - 이중 유동 경로를 이용한 강화된 챔버 세정 및 복구

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Abstract

처리 챔버들은 챔버 몸체, 챔버 몸체 외부의 원격 플라즈마 공급원(RPS), 최상부 벽을 통한, 원격 플라즈마 공급원과 챔버 몸체의 내부 용적 사이의 제1 연결 라인, 및 챔버 몸체의 측벽을 통한, 원격 플라즈마 공급원과 내부 용적 사이의 제2 연결 라인을 포함한다. 처리 챔버를 세정하는 방법들은 식각제 가스를 RPS를 통해 챔버 몸체 내로 유동시키고, 후속하여, 유동 복구 가스를 RPS를 통해 챔버 몸체 내로 제1 연결 라인 및 제2 연결 라인 양쪽 모두를 통해 유동시키는 단계를 포함한다.

Inventors

나라야난, 프라산트
삼파스쿠마르, 쉬리하리
다나카, 케이이치
산체스, 마리오 디.
라쉬드, 무하마드 엠.
스리람, 만디암

Assignees

어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20230324
Priority Date: 20221018

Claims (20)

처리 챔버로서, 내부 용적을 한정하는, 최상부 벽, 측벽 및 바닥 벽을 포함하는 챔버 몸체; 상기 최상부 벽에 인접한, 상기 내부 용적 내의 샤워헤드 - 상기 샤워헤드는 앞면을 가짐 -; 상기 샤워헤드의 앞면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 프로세스 갭을 생성하는 지지 표면을 갖는 기판 지지부 - 상기 기판 지지부는 상기 내부 용적 내에서 상기 기판 지지부를 회전시키거나, 상승시키거나, 또는 회전 및 상승시키도록 구성된 지지 샤프트의 최상부 상에 위치됨 -; 상기 챔버 몸체 외부의 원격 플라즈마 공급원(RPS); 상기 최상부 벽을 통한, 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 상기 내부 용적 사이의 제1 연결 라인; 및 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 상기 내부 용적 사이의 제2 연결 라인 - 상기 제2 연결 라인은 상기 기판 지지부 아래에서 상기 측벽을 관통하고, 상기 제2 연결 라인은 유체의 유동을 상기 기판 지지부 아래의 상기 측벽을 통해 상기 지지 샤프트를 향하여 지향시키기 위해 상기 지지 표면의 레벨 아래에서 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 상기 내부 용적 사이의 유체 연통을 형성함 - 을 포함하고, 상기 제1 연결 라인은 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)을 상기 제1 연결 라인으로부터 격리시키기 위한 제1 밸브를 포함하고, 상기 제1 밸브는, 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)을 상기 제1 연결 라인 및 상기 제2 연결 라인으로부터 격리시키기 위한 제1 구성, 상기 제1 연결 라인을 통한 상기 내부 용적과의 유체 연통을 허용하기 위한 제2 구성, 및 상기 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 상기 제2 연결 라인 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 제3 구성을 갖는 3방(three-way) 밸브를 포함하고, 상기 제2 연결 라인은 상기 내부 용적을 상기 제2 연결 라인으로부터 격리시키기 위해 상기 측벽에 제2 밸브를 포함하는, 처리 챔버.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 밸브는 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브를 포함하는, 처리 챔버.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 제2 밸브는 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브를 포함하는, 처리 챔버.
제1항에 있어서, 상기 RPS는, 상기 제1 연결 라인이 상기 내부 용적으로의 직선 경로를 형성하도록 상기 최상부 벽 위에 위치되는, 처리 챔버.
제7항에 있어서, 상기 제2 연결 라인은 상기 최상부 벽에 인접한 제1 부분, 상기 측벽에 인접한 제2 부분, 및 상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 연결하는 만곡된 부분을 포함하는, 처리 챔버.
제8항에 있어서, 상기 제2 부분은, 상기 제2 부분이 가변 길이를 갖는 것을 허용하기 위한 벨로우즈를 포함하는, 처리 챔버.
제8항에 있어서, 상기 제2 연결 라인은 2 내지 6 피트 범위의 길이를 갖는, 처리 챔버.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 연결 라인은 상기 RPS와 상기 샤워헤드 사이의 유체 연통을 형성하는, 처리 챔버.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브에 연결된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 RPS에 전력을 공급하도록, 상기 RPS를 통한 복구 가스의 유동을 제공하도록, 상기 제1 밸브를 제어하도록 그리고 상기 제2 밸브를 제어하도록 구성되는, 처리 챔버.
처리 챔버를 세정하는 방법으로서, 내부 용적을 한정하는, 최상부 벽, 측벽, 및 바닥 벽을 포함하는 챔버 몸체 외부에 위치된 원격 플라즈마 공급원(RPS) 내로 복구 가스를 유동시키는 단계 - 상기 챔버 몸체는 상기 내부 용적 내에서 지지 샤프트의 최상부 상에 위치된 기판 지지부를 갖고, 상기 기판 지지부의 지지 표면은 샤워헤드의 앞면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 프로세스 갭을 생성함 -; 상기 복구 가스를 상기 RPS로부터 상기 내부 용적으로 제2 연결 라인을 통해 유동시키는 단계 - 상기 제2 연결 라인은 상기 지지 표면의 레벨 아래에서 상기 챔버 몸체의 상기 측벽을 관통하고, 상기 제2 연결 라인은 복구 가스의 유동을 상기 측벽을 통해 상기 프로세스 갭 외부의 상기 기판 지지부 아래의 지점을 향하여 그리고 상기 지지 샤프트를 향하여 지향시키기 위해 상기 지지 표면의 레벨 아래에서 상기 RPS와 상기 내부 용적 사이의 유체 연통을 형성함 -; 상기 복구 가스를 상기 RPS로부터 상기 챔버 몸체의 상기 최상부 벽을 통해 상기 내부 용적으로 제1 연결 라인을 통해 유동시키는 단계; 상기 제1 연결 라인 상의 제1 밸브를 제어하는 단계 - 상기 제1 밸브는, 상기 RPS를 상기 제1 연결 라인 및 상기 제2 연결 라인으로부터 격리시키기 위한 제1 구성, 상기 제1 연결 라인을 통한 상기 내부 용적과의 유체 연통을 허용하기 위한 제2 구성, 및 상기 RPS와 상기 제2 연결 라인 사이의 유체 연통을 허용하기 위한 제3 구성을 갖는 3방 밸브를 포함함 -; 및 상기 내부 용적을 상기 제2 연결 라인으로부터 격리시키기 위해 상기 챔버 몸체의 상기 측벽에 있는 제2 밸브를 제어하는 단계 를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 복구 가스는 한 번에 상기 제1 연결 라인 또는 상기 제2 연결 라인 중 하나를 통해 유동되는, 방법.
삭제
제15항에 있어서, 상기 제1 밸브는 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브인, 방법.
삭제
제15항에 있어서, 상기 제2 밸브는 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브를 포함하는, 방법.

Description

이중 유동 경로를 이용한 강화된 챔버 세정 및 복구 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 처리 챔버를 세정하기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용의 실시예들은 이중 유동 경로들에 의해 유동되는 복구 가스를 사용하는 처리 챔버 세정을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다. 현재의 챔버 세정 절차들은 챔버 비가동시간 및 처리량의 손실을 초래한다. 일부 세정 절차들은 긴 세정 시간들을 요구하며, 이는 반응성 화학 종들에 대한 노출로 인해 내부 챔버 부분들에 손상을 줄 수 있다. 이러한 긴 노출 시간들은 또한, 추가의 처리 및 생산을 위해 챔버를 복구하기 위해, 증가된 시간을 요구한다. 일부 프로세스 챔버들에 대한 현재의 최신 기술의 세정 프로세스는 챔버의 최상부로부터의 세정 가스(NF3)를 사용하는 것이다. 가열기의 후면측을 포함해 전체 챔버가 세정되는 것을 허용하기 위해, 세정 시간은 충분한 플루오린 라디칼들이 챔버 바닥(예를 들어, 가열기 아래의 영역)에 도달하는 것을 허용하도록 증가된다. 이에 따라, 관련 기술분야에서는 챔버 세정을 개선하기 위한 장치 및 방법들이 필요하다. 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는, 내부 용적을 한정하는, 최상부 벽, 측벽 및 바닥 벽을 갖는 챔버 몸체를 포함하는 처리 챔버들에 관한 것이다. 원격 플라즈마 공급원(RPS)은 챔버 몸체 외부에 있다. 제1 연결 라인은 최상부 벽을 통해 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 내부 용적 사이에 있다. 제2 연결 라인은 측벽을 통해 원격 플라즈마 공급원(RPS)과 내부 용적 사이에 있다. 본 개시내용의 추가적인 실시예들은 처리 챔버를 세정하는 방법들에 관한 것이다. 방법들은, 내부 용적을 한정하는, 최상부 벽, 측벽, 및 바닥 벽을 포함하는 챔버 몸체 외부에 위치된 원격 플라즈마 공급원(RPS) 내로 복구 가스를 유동시키는 단계를 포함한다. 복구 가스는 RPS로부터 챔버 몸체의 측벽을 통해 내부 용적으로 제2 연결 라인을 통해 유동된다. 복구 가스는 RPS로부터 챔버 몸체의 최상부 벽을 통해 내부 용적으로 제1 연결 라인을 통해 유동된다. 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다. 도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 프로세스 챔버를 예시하고; 도 2는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 개략적인 표현의 프로세스 챔버를 예시하고; 도 3은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 제2 연결 라인의 부분의 개략적인 표현을 예시하고; 도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 제2 연결 라인을 예시하고; 도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른 세정 방법의 흐름도를 도시한다. 이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다. 본 개시내용의 여러 예시적인 실시예들을 설명하기 전에, 본 개시내용은 이하의 설명에서 제시되는 구성 또는 프로세스 단계들의 세부사항들로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용은 다른 실시예들이 가능하고, 다양한 방식들로 실시되거나 수행될 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "기판"이라는 용어는, 프로세스가 작용하는, 표면 또는 표면의 일부를 지칭한다. 또한, 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 문맥이 달리 명확히 나타내지 않는 한, 기판에 대한 언급이 또한, 기판의 일부만을 지칭할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가적으로, 기판 상에 증착시키는 것에 대한 언급은, 하나 이상의 막 또는 피쳐가 기판 상에 증착되거나 형성된 기판 및 베어(bare) 기판 양쪽 모두를 의미할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들은 세정 가스를 챔버 최상부 및 바닥에 연결된 2개의 라인들로 분할하는 것에 의해 챔버 세정을 강화시킨다. 따라서, 세정 가스는 최상부 및 바닥으로부터 개별적으로 도입된다. 이는 세정 영역을 대상으로 하고, 전체 세정 시간 및 부품들에 대한 손상을 감소시킨다. 일부 실시예들은 세정 이후에 챔버를 더 빠르게 복구하기 위해 암모니아를 세정제로서 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 세정 및 복구 시간들을 감소시키기 위한 하드웨어 변화들을 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 프로세스 챔버를 복구하기 위해 암모니아를 사용하는 것에 의해 복구 시간을 감소시킨다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 프로세스 챔버의 최상부로부터 삼플루오린화암모니아(NF3) 라인에 결속된 가스 라인을 도입한다. 일부 실시예들에서, 플루오린 라디칼들의 유동은 챔버의 최상부 및 바닥을 개별적으로 대상으로 한다. 이에 따라, 도 1 및 2를 참조하면, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 처리 챔버들(100)에 관한 것이다. 처리 챔버(100)는, 챔버의 내부 용적(118)을 한정하는, 최상부 벽(112), 측벽(114) 및 바닥 벽(116)을 갖는 챔버 몸체(110)를 포함한다. 도면들에 예시된 실시예는 4면 챔버 몸체(110)를 도시한다. 그러나, 통상의 기술자는, 챔버 몸체(110)가, 내부 용적(118) 주위로 연장되는 연속적인 측벽(114)을 갖는 원통 형상을 가질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)은 챔버 몸체(110) 외부에 위치된다. 통상의 기술자는 원격 플라즈마 공급원들에 익숙할 것이고, 원격 플라즈마 공급원이, 챔버 몸체(110)의 내부 용적(118)으로부터 원격으로 위치된 영역에서 플라즈마를 생성할 수 있다는 것을 이해한다. 일부 실시예들에서, 처리 챔버(100)는 샤워헤드(119)(또는 통상의 기술자에게 알려져 있는 다른 적합한 가스 분배 장치), 및 내부 용적(118) 내에서 최상부 벽(112)에 인접한 지지 표면(125)을 갖는 기판 지지부(124)를 포함한다. 기판 지지부(124)의 지지 표면(125)은 샤워헤드(119)의 정면(123)으로부터 소정 거리만큼 이격되고, 프로세스 갭(126)을 생성한다. 예시된 실시예들에서, 샤워헤드(119)는 챔버 몸체(110)의 최상부 벽(112) 내로 삽입되는 배킹 플레이트(122)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 기판 지지부(124)는 내부 용적(118) 내에서 기판 지지부(124)를 회전시키고/거나 상승시키도록 구성되는 지지 샤프트(127)의 최상부 상에 위치된다. 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)에서 생성된 플라즈마는 적합한 연결 라인을 통해 챔버 몸체(110)의 내부 용적(118) 내로 유동할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 연결 라인(130)은 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)을 최상부 벽(112) 상의 샤워헤드(119)를 통해 챔버 몸체(110)의 내부 용적(118)과 연결한다. 일부 실시예들의 제1 연결 라인(130)은 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)을 제1 연결 라인(132)으로부터 격리시키기 위한 제1 밸브(132)를 포함한다. 제1 밸브(132)는 통상의 기술자에게 알려진 임의의 적합한 밸브일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 밸브(132)는, 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브를 포함한다. 예시된 실시예들은, 제1 밸브(132)에 연결되고 제1 밸브를 작동시키도록 구성되는 모터(134)를 갖는 공압 제1 밸브(132)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 도면들에 도시된 바와 같이, 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)은 제1 연결 라인(130)이 내부 용적(118)으로의 직선 경로를 형성하도록 최상부 벽(112) 위에 위치된다. 통상의 기술자는, 이는 단지 하나의 가능한 구성일 뿐이며, 본 개시내용은 직선 연결 라인들로 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 제2 연결 라인(140)은 원격 플라즈마 공급원(RPS)(120)과 챔버 몸체(110)의 내부 용적(118) 사이에 위치된다. 일부 실시예들에서, 제2 연결 라인(140)은 챔버 몸체(110)의 측벽(114)을 통한 유체(예를 들어, 가스, 액체, 플라즈마)의 유동을 허용한다. 일부 실시예들에서, 제2 연결 라인(140)은 측벽(114)을 통한, 기판 지지부(124)의 지지 표면(125) 아래의 지점으로의 유체의 유동을 허용하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제2 연결(140)은 측벽을 통한, 지지 샤프트(127)를 향하여 기판 지지부(124) 아래의 지점으로의 유체의 유동을 허용하도록 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 제2 연결 라인(140)은 제2 밸브(142)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제2 밸브(142)는 챔버 몸체(110)의 측벽(114)에 위치된다. 제2 밸브(142)는 통상의 기술자에게 알려진 임의의 적합한 밸브일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 밸브(142)는, 수동 밸브, 공압 밸브, 솔레노이드 밸브, 또는 유압 밸브를 포함한다. 예시된 실시예들은, 제2 밸브(142)에 연결되고 제2 밸브를 작동시키도록 구성되는 모터(144)를 갖는 공압 제2 밸브(142)를 도시한다. 제2 밸브(142)는 챔버 몸체(110)의 내부 용적(118)을 제2 연결 라인(140)으로부터 격리시킨다. 일부 실시예들에서, 제2 밸브(142)는, 적합한 플랜지(147), 또는 측벽(114)으로부터 연장되는 용접된 연결 라인을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 통상의 기술자에게 알려진 다른 연결을 사용하여 측벽(114)에 부착된 연장 라인(146)을 통해 챔버 측벽(114)에 연결된다. 도 1, 2 및 4를 참조하면, 일부 실시예들에서, 제2 연결 라인(140)은 제1 부분(152), 만곡된 부분(154) 및 제2 부분(156)을 포함한다. 제2 연결 라인(140)