特許 5726897 回転式シャッタを有する脱ガスチャンバのＵＶランプアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5726897

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】回転式シャッタを有する脱ガスチャンバのＵＶランプアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20150514BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 645D

   H01L21/302 101H

【請求項の数】11

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-544472(P2012-544472)

(86)(22)【出願日】2010年12月6日

(65)【公表番号】特表2013-514658(P2013-514658A)

(43)【公表日】2013年4月25日

(86)【国際出願番号】US2010003090

(87)【国際公開番号】WO2011084126

(87)【国際公開日】20110714

【審査請求日】2013年12月4日

(31)【優先権主張番号】12/640,910

(32)【優先日】2009年12月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】592010081

【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ハート・ウィリアム・ティ−．

(72)【発明者】

【氏名】エグリ・フレッド・デニス

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０２０９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２４４７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２９３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２３９１３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

脱ガスチャンバのためのＵＶランプアセンブリであって、
平行する複数のＵＶランプ及び回転式シャッタを備え、
各回転式シャッタは、
ＵＶランプを取り巻く凹面壁と、
前記凹面壁の長手方向の縁から外向きに突き出した２つのフランジと、を含み、
前記回転式シャッタは、開位置と閉位置との間で回転するように構成され、
前記回転式シャッタは、前記開位置では、前記ＵＶランプのＵＶ光が前記脱ガスチャンバに入るのを阻まないように前記ＵＶランプの上方に配置され、
前記回転式シャッタは、ＵＶ光の漏出を阻止するために隣接する回転式シャッタのフランジが重なり合っている前記閉位置では、前記ＵＶランプのＵＶ光が前記脱ガスチャンバに入るのを阻むように前記ＵＶランプの下方に配置される、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項2】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
前記凹面壁の陥凹面は、反射面である、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項3】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
前記凹面壁は、半円筒状である、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項4】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
各回転式シャッタのフランジは、同一平面上にあり、０．０７〜０．０９インチ（１．８〜２．３ｍｍ）の幅を有し、
前記フランジの長手方向の端は、前記凹面壁の長手方向の端から少なくとも０．１インチ（２．５４ｍｍ）隔てられている、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項5】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
前記閉位置では、各回転式シャッタのフランジは、隣接する回転式シャッタのフランジに０．０３〜０．０５インチ（０．７６〜１．３ｍｍ）重なっている、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項6】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、更に、
各回転式シャッタのための穴を有するサポートブロックと、
各回転式シャッタのための、幹部を有するスピンドルと、
駆動メカニズムと、を備え、
前記回転式シャッタは、前記スピンドルに取り付けられ、
前記スピンドルの前記幹部は、前記サポートブロックの前記穴のなかで回転式に支えられ、
前記スピンドルの前記幹部は、前記取り付けられた回転式シャッタが前記開位置と前記閉位置との間で回転可能であるように前記駆動メカニズムによって駆動される、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項7】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
各ＵＶランプは、結合された１対の平行な円筒状の管を含む、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項8】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリであって、
第１の長さを有する４本のＵＶランプと、
前記第１の長さよりも少なくとも１０％は短い第２の長さを有する２本のＵＶランプと、を備え、
前記４本の長めのランプは、前記２本の短めのランプの間に位置付けられ、
前記６本のランプの前記回転式シャッタは、同時に動作される、ＵＶランプアセンブリ。

【請求項9】

請求項１に記載のＵＶランプアセンブリを備える脱ガスチャンバ。

【請求項10】

請求項９に記載の脱ガスチャンバであって、
前記ＵＶランプアセンブリのＵＶ光に曝される前記脱ガスチャンバの内部表面は、ＵＶ光の反射を減らすために黒くされている、脱ガスチャンバ。

【請求項11】

請求項９に記載の脱ガスチャンバを使用して半導体基板を処理する方法であって、
前記回転式シャッタを前記閉位置に回転させることと、
半導体基板を搬送して前記脱ガスチャンバに入れることと、
前記回転式シャッタを前記開位置に回転させることと、
前記脱ガスチャンバのなかの１０ミリトールから１０トールの真空圧を維持している間、前記脱ガスチャンバにオゾンガス又はＯ₂ガスを供給することと、
石英窓を通してＵＶ光を前記脱ガスチャンバのなかのオゾンガス又はＯ₂ガスに照射することによって、Ｏラジカルを生成することと、
前記Ｏラジカルとの反応によって、前記半導体基板上のハロゲン含有残渣を除去することと、
前記回転式シャッタを前記閉位置に回転させることと、
前記半導体基板を前記脱ガスチャンバから取り出すことと、を備える、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

ハロゲンを含有するプロセスガスに半導体基板が曝される半導体基板のプラズマ処理では、半導体基板の表面上に、プロセスガスの残渣が残ることがある。このような残渣は、下流の処理工程で半導体基板に欠陥を生じさせたり、処理パイプラインのその他の半導体基板を汚染したりする恐れがある。したがって、このような残渣は、脱ガスチャンバのなかで半導体基板から除去されることが望ましい。

【発明の概要】

【0002】

脱ガスチャンバのＵＶランプアセンブリは、平行する複数のＵＶランプ及び回転式シャッタを含み、各回転式シャッタは、ＵＶランプを取り巻く凹面壁と、該凹面壁の長手方向の縁から外向きに突き出した２つのフランジとを含み、回転式シャッタは、開位置と閉位置との間で回転するように構成され、回転式シャッタは、開位置では、ＵＶランプのＵＶ光が脱ガスチャンバに入るのを阻まないようにＵＶランプの上方に配置され、回転式シャッタは、ＵＶ光の漏出を阻止するために隣接する回転式シャッタのフランジが重なり合っている閉位置では、ＵＶランプのＵＶ光が脱ガスチャンバに入るのを阻むようにＵＶランプの下方に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】ＵＶランプアセンブリを含む脱ガスチャンバの概略断面図である。

【0004】

【図2a】回転式シャッタの斜視図である。

【0005】

【図2b】図２ａの回転式シャッタの端部分の拡大上面図である。

【0006】

【図3】回転式シャッタが開位置にあるときの図１のＵＶランプアセンブリの概略断面図である。

【0007】

【図4】回転式シャッタが閉位置にあるときの図１のＵＶランプアセンブリの概略断面図である。

【0008】

【図5a】回転式シャッタが開位置にあるときのＵＶランプアセンブリの斜視図である。

【0009】

【図5b】回転式シャッタが閉位置にあるときのＵＶランプアセンブリの斜視図である。

【0010】

【図6】１つの実施形態にしたがったＵＶランプアセンブリの部分分解図である。

【0011】

【図7】別の実施形態にしたがったＵＶランプアセンブリの部分分解図である。

【0012】

【図8】回転式シャッタが閉位置にあるときの図７のＵＶランプアセンブリの斜視図である。

【0013】

【図9】回転式シャッタが開位置にあるときの図７のＵＶランプアセンブリの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、代表的な脱ガスチャンバ１００の概略断面図を示している。脱ガスチャンバ１００は、アルミニウムなどの金属材料で作成されたチャンバ壁１０を含む。チャンバ壁１０の頂部には、複数の留め具４０によって石英窓３０が留め付けられる。石英窓３０は、ＵＶ光に対するその高透過率ゆえに、好ましくは人工水晶で作成される。人工水晶は、通常、水熱プロセスを通じてオートクレーブのなかで撚りを解かれ生成される。石英窓３０とチャンバ壁１０との間の切れ目のないＯリング３５は、真空シールを提供する。石英窓３０の上方には、好ましくは間に隙間を設けた状態でＵＶランプアセンブリ８０が配される。脱ガスチャンバ１００には、バルブ６５によって閉じることができる排出ポートを通じて真空ポンプ６０が接続される。また、脱ガスチャンバ１００には、別のバルブ７５によって閉じることができるガスラインを通じてガス源７０が接続される。

【0015】

石英窓３０は、脱ガスチャンバ１００の頂部に装着されるように構成され、脱ガスチャンバ１００では、脱ガスチャンバ１００のなかで支えられている３００ｍｍウエハなどの半導体基板５０からエッチング副産物などのハロゲン含有残渣を除去するために、オゾン又は酸素などのガスが脱ガスチャンバ１００に流れ込む間にＵＶランプアセンブリ８０からのＵＶ光が石英窓３０を透過されて入る。石英窓３０の詳細は、参照によって本明細書に組み込まれる同一出願人による米国特許出願第１２／６０７，６５９号に開示されている。しかしながら、ＵＶランプアセンブリ８０は、図１に示された以外の脱ガスチャンバシステムでも使用可能である。

【0016】

図１を参照すると、脱ガスチャンバ１００のなかでの処理中に、半導体基板５０は、チャンバ壁１０内の投入ドア２０を通って運ばれ、複数の基板サポートピン５５の上に配される。脱ガスチャンバ１００は、真空ポンプ６０によって排気され、ガス源７０からのオゾンガス又はＯ₂ガスが、脱ガスチャンバ１００に流れ込む。脱ガスチャンバ１００のなかのガス圧は、１０ミリトールから１０トールに維持されることが好ましい。ＵＶランプアセンブリ８０は、石英窓３０を通して、好ましくは波長が２５４ｎｍで尚且つ強度が０．０５〜５Ｗ／ｃｍ²であるＵＶ光を１０秒から１分の期間にわたって半導体基板５０に照射する。オゾンガス又はＯ₂ガスは、ＵＶ光を吸収してＯラジカル（原子状酸素）に分解し、Ｏラジカルは、半導体基板５０上のハロゲン含有残渣と反応する。反応生成物は、ガス状であり、真空ポンプ６０によって脱ガスチャンバ１００から排出される。

【0017】

半導体基板５０を搬送して脱ガスチャンバ１００に対して出し入れするプロセス中は、近くの人間作業員及び機器を保護するために、ＵＶランプアセンブリ８０のＵＶ光が脱ガスチャンバ１００から漏出するのを防ぐことが望ましい。しかしながら、基板処理における遅延を最短に抑えるとともに、ＵＶランプ８５の早期故障を阻止するためには、ＵＶランプアセンブリ８０のＵＶランプ８５は、基板の搬送のたびにオンオフ切り替えされるよりも、通電状態を維持しているほうが望ましい。

【0018】

ＵＶランプアセンブリ８０は、基板５０を搬送して脱ガスチャンバ１００に対して出し入れするプロセス中などの、脱ガスチャンバ１００のなかでＵＶ光が必要とされないときに、ＵＶランプ８５からのＵＶ光を阻むために閉位置に回転させることができる、回転式シャッタ９０を含む。脱ガスプロセスのためにＵＶランプ８５からのＵＶ光が必要とされるときは、ＵＶランプアセンブリ８０のなかの回転式シャッタ９０は、開位置に回転され、ＵＶ光が脱ガスチャンバ１００のなかの基板５０に到達することを可能にすることができる。

【0019】

図２ａは、一実施形態にしたがった回転式シャッタ９０の斜視図を示している。回転式シャッタ９０は、凹面（例えば半円筒状や半角柱状の）壁９５と、凹面壁９５の長手方向の縁に沿って外向きに突き出した２つの好ましくは同一平面上のフランジ９３、９４とを含む。フランジ９３、９４は、約０．０７〜０．０９インチ（約１．８〜２．３ｍｍ）の幅を有することが好ましい。回転式シャッタ９０は、アルミニウムなどの、ＵＶ光を通さない材料で作成される。凹面壁９５の陥凹面９１は、反射面（研磨された露出アルミニウム面）であることが好ましい。ＵＶランプアセンブリ８０のＵＶ光に曝される脱ガスチャンバ１００の内部表面は、望ましくないＵＶ光の反射を減らすために、（例えばアルミニウム面上における陽極酸化によって）黒くされていることが好ましい。

【0020】

好ましくは、フランジ９３、９４は、凹面壁９５がサポート部材の溝に収まることを可能にする隙間を、凹面壁９５の各終端から少なくとも約０．１インチ（約２．５４ｍｍ）長手方向に設けるために、凹面壁９５の両端の手前で止まっている。図２ｂは、回転式シャッタ９０の端部分の拡大上面図を示している。

【0021】

図３は、一実施形態にしたがった、回転式シャッタ９０が開位置にあるときのＵＶランプアセンブリ８０の概略断面図を示している。ＵＶランプアセンブリ８０は、互いに平行に設けられた複数のＵＶランプ８５を含む。ＵＶランプ８５は、チャンバのなかで基板上方におけるＵＶ光の強度を均一にするために、互いに平行に配置され、好ましくは石英窓３０のほぼ全域を網羅することができる。ＵＶランプ８５は、石英窓３０を覆うようにサイズ決定された同一又は異なる長さを有することができる。各ＵＶランプ８５を、１つの回転式シャッタ９０が取り巻いている。各ＵＶランプ８５は、筒状、双対筒状、又はその他の適切な形状を有することができる。開位置では、回転式シャッタ９０は、ＵＶランプ８５の上方に配置され、ＵＶランプ８５からのＵＶ光は、石英窓３０を直接通り抜けて脱ガスチャンバ１００に入ることができる。各回転式シャッタ９０の陥凹面９１は、ＵＶ光を下方へ反射し、ＵＶ光の強度及び均一性を向上させる。回転式シャッタ９０は、脱ガスプロセス中は開位置に維持される。

【0022】

図４は、一実施形態にしたがった、回転式シャッタ９０が閉位置にあるときのＵＶランプアセンブリ８０の概略断面図を示している。閉位置では、回転式シャッタ９０は、ＵＶランプ８５の下方に配置され、ＵＶランプ８５からのＵＶ光の大部分（好ましくは９９％を超える）を、石英窓３０を通り抜けないように阻む。閉位置では、ＵＶ光の漏出を最小限に抑えるために、回転式シャッタ９０のフランジ９３の下側の面が、隣接する回転式シャッタのフランジ９４の上側の面に、好ましくは約０．０３〜０．０５インチ（約０．７６〜１．３ｍｍ）、より好ましくは約０．０４インチ（約１．０ｍｍ）重なっている。

【0023】

回転式シャッタ９０は、全ての回転式シャッタ９０をＵＶランプ８５の周りで約１８０°同時に回転させることによって、開位置から閉位置へ回転させることができる。回転式シャッタ９０は、全ての回転式シャッタ９０を反対の方向に約１８０°同時に回転させることによって、閉位置から開位置へ回転させることができる。

【0024】

回転式シャッタ９０は、任意の適切なメカニズムによって開位置と閉位置との間で駆動することができる。回転式シャッタ９０が閉位置から開位置へ動かされるときに、ＵＶランプ８５は、静止状態に保持されて回転しないことが好ましい。双対筒状のＵＶランプ８５の場合は、双対筒のうちの１本が石英窓３０のより近くに位置し尚且つもう一本が石英窓３０のより遠くに位置するように、最も外側のＵＶランプ８５ａを傾けることができる。

【0025】

図５ａは、互いに平行に位置決めされた６本のＵＶランプ８５を含む代表的なＵＶランプアセンブリ８０の斜視図を示している。回転式シャッタ９０は、開位置をとっている。ＵＶランプ８５は、Ｗｈｉｔｅ−Ｒｏｄｇｅｒｓ ＵＶＰ−０６２０７ Ｇｅｒｍｉｃｉｄａｌ ＵＶ Ｌａｍｐｓなどの、任意の筒状ＵＶランプであってよい。石英窓３０（不図示）の特定の形状に適応するために、最も外側の２本のＵＶランプ８５ａは、短めであってよい。例えば、最も外側のランプは、それらの間のその他の４本のランプの長さの３０〜９０％であってよい。

【0026】

図５ｂは、回転式シャッタ９０が閉位置にあるときの図５ａのＵＶランプアセンブリ８０の斜視図を示している。

【0027】

図６は、１つの実施形態にしたがったＵＶランプアセンブリ８０を示している。回転式シャッタ９０の一方の端は、回転式環状シャッタサポート６０１の小径外表面６０１ａに取り付けられ（接着、締結、はんだ付けなど）、シャッタ９０の反対側の端は、幹部付きシャッタサポート６０２の外周６０２ａに取り付けられる。シャッタサポート６０１の大径外表面６０１ｂは、一連の平行なＵＶランプ８５を固定して支えるために横方向に相隔てられた複数の取り付け穴６０３ａを含む軸受けブロック６０３の内表面内の円筒状凹所（不図示）に、回転式に装着される。軸受けブロック６０３から間隔を空けて平行に配置された軸受けブロック６０４のなかの横方向に相隔てられた複数の穴６０４ａの１つには、中心穴６０５ａを有するフランジ付き軸受け６０５が装着される。幹部付きシャッタサポート６０２の幹部６０２ｂは、フランジ付き軸受け６０５の中心穴６０５ａのなかで回転式に支えられる。ＵＶランプ８５は、軸受けブロック６０３の装着穴６０３ａに通され、シャッタサポート６０１の中心を通り抜ける。ランプ８５の反対側の端は、サポートピン６０８の一方の軸方向端によって支えられる。サポートピン６０８は、幹部付きシャッタサポート６０２の中心穴６０２ｃのなかで回転式に支えられる幹部を有する。この装着構成によって、各ＵＶランプ８５は、回転式シャッタ９０が開位置と閉位置との間で回転する間、静止した状態にとどまる。ＵＶランプ８５には、ランプに電力を提供するための電気ソケット６２０が接続される。幹部６０２ｂは、軸受けブロック６０４の外表面上に位置する駆動プーリ６０６に取り付けられ、駆動プーリ６０６の外表面は、駆動ベルト（不図示）に係合する。駆動ベルトは、駆動プーリ６０６が駆動ベルトの動きによって幹部付きシャッタサポート６０２の回転を引き起こしてシャッタを開位置及び閉位置に回転させるように、適切な駆動メカニズムによって前後に移動される。軸受けブロック６０３及びフランジ付き軸受け６０５は、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）などの、耐熱性のポリマ材料で作成することができる。軸受けブロック６０４及びシャッタサポート６０２は、アルミニウムなどの金属材料で作成することができる。

【0028】

図７〜９に示されるような別の実施形態では、各ＵＶランプ８５の一方の端は、ソケット６２０からの電力を受け取るための電気的接続を有する。この端は、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）で作成されたソケット板６５１のなかの横方向に相隔てられた複数の穴６６１の１つに通されて支えられる。ＵＶランプ８５のもう一方の端は、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）で作成された幹部付きサポートピン６５３によって支えられる。双対筒状のＵＶランプの場合は、ピン６５３は、双対筒状のＵＶランプの外表面に沿う湾曲表面を有する取り付け具を含む。ＵＶランプ８５を取り巻く回転式シャッタ９０は、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）で作成された環状軸受け６５２、及び幹部６５５ｂと中心穴６５５ａとを有する駆動スピンドル６５５に取り付けられる。ＵＶランプ８５は、軸受け６５２の中心穴に通され、軸受け６５２は、ソケット板６５１の内表面内の円筒状凹所に回転式に装着される。ソケット板６５１に平行に配置されたサポート板６５４のなかの横方向に相隔てられた複数の穴６６２の１つには、中心穴６５６ａを有するフランジ付き軸受け６５６が装着される。駆動スピンドル６５５の幹部６５５ｂは、フランジ付き軸受け６５６の中心穴６５６ａに通されて回転式に装着される。幹部付きサポートピン６５３の幹部６５３ａは、駆動スピンドル６５５の中心穴６５５ａのなかで回転式に支えられる。

【0029】

図８〜９を参照すると、各駆動スピンドル６５５の幹部６５５ｂには、サポート板６５４の外表面よりも外に、片持ち駆動アーム６５７が固定して取り付けられる。駆動アーム６５７の端は、駆動アーム６５７を同時に時計回り及び反時計回りに回転させて回転式シャッタを開閉させるために横方向に行き来する水平広がりのアームリンケージ６７２の垂直アームに回転式に取り付けられる。アームリンケージ６７２は、横方向にずれた複数の位置の間で周回アーム６８１を回転させる回転式アクチュエータ６８０の周回アーム６８１の端に回転式に取り付けられた垂直アクチュエータアーム６７１を有する。回転式アクチュエータ６８０は、アームリンケージ６７２を駆動してアームリンケージ６７２の端６７３を（図８及び図９にそれぞれ示された）２つのストップに係合させるように動作可能である。各ストップにおいて、アームリンケージ６７２の端６７３は、位置スイッチ６７０をトリガし、これは、回転を停止するように及びアームリンケージ６７２の余分な駆動（ｏｖｅｒ−ｄｒｉｖｉｎｇ）を阻止するように回転式アクチュエータ６８０に合図する。

【0030】

ＵＶランプアセンブリ及び回転式シャッタは、具体的な実施形態を参照にして詳細に説明されてきたが、当業者にならば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正がなされてよいこと並びに均等物が採用されてよいことが明らかである。例えば、ＵＶランプは、その他のタイプのランプで置き換え可能である。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】