特開 2024-47564 基材処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024047564

(43)【公開日】2024-04-05

(54)【発明の名称】基材処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240329BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101E

H05H1/46 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023155659

(22)【出願日】2023-09-21

(31)【優先権主張番号】63/409,881

(32)【優先日】2022-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】▲鄭▼ 元基

(72)【発明者】

【氏名】金 大渊

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084BB30

2G084DD01

2G084DD11

2G084FF02

2G084FF07

2G084FF33

2G084FF39

2G084GG02

2G084HH20

2G084HH36

2G084HH45

2G084HH52

5F004AA15

5F004BA03

5F004CA03

(57)【要約】

【課題】基材処理装置が提示されうる。
【解決手段】装置は、基材を保持および処理するように構成された基材反応チャンバと、基材反応チャンバをクリーニングするためのラジカルガスを生成するための遠隔プラズマユニットと、冷却ユニットであって、冷却用の水を貯蔵するように構成されたタンクと、空気流を発生させるように構成されたファンと、ファンの前方に定置された複数のフィンと、タンクからの水を循環させるように構成され、かつファンの前方を通過するように位置付けられた複数の冷却管と、を備える冷却ユニットと、を備え、冷却管を通過する水は、ファンによって生成された空気流を冷却する。
【選択図】図１（ａ）

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材処理装置であって、
基材を保持し、かつ処理するように構成された基材反応チャンバと、
前記基材反応チャンバをクリーニングするためにラジカルガスを発生させるように構成された遠隔プラズマユニットと、
冷却ユニットであって、
冷却用の水を貯蔵するように構成されたタンクと、
空気流を発生させるように構成されたファンと、
前記ファンの前に定置される複数のフィンと、
前記タンクから前記水を循環させるように構成され、かつ前記ファンの前方を通過するように位置付けられた複数の冷却管と、を備える冷却ユニットと、を備え、
前記冷却管を通過する前記水が、前記ファンによって生成される前記空気流を冷却する、基材処理装置。

【請求項2】

前記ファンによって発生される前記空気流を前記基材反応チャンバへと供給するために、前記基材反応チャンバの上方に構成された入口フードをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項3】

前記空気流を出させるために、前記入口フードの向こう側に前記基材反応チャンバの上方に構成された出口フードをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項4】

前記基材反応チャンバから排気する前記空気流を早めるために、前記出口フード内に取り付けられた排気ファンをさらに備える、請求項３に記載の基材処理装置。

【請求項5】

前記出口フードの数が、２以上である、請求項３に記載の基材処理装置。

【請求項6】

前記出口フードの数が、２以上であり、かつ前記基材反応チャンバから排気する前記空気流を早めるために、排気ファンが各出口フード内に取り付けられた、請求項４に記載の基材処理装置。

【請求項7】

温度センサおよび前記ファンへと動作可能に接続されて、前記温度センサによって測定された温度が閾値を上回る場合、前記ファンの回転を制御する、コントローラをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項8】

温度センサおよび複数のフィンへと動作可能に接続されて、前記温度センサによって測定された温度が閾値を上回る場合、前記フィンの角度を制御する、コントローラをさらに備える、請求項１に記載の基材処理装置。

【請求項9】

前記コントローラが、前記複数のフィンへとさらに動作可能に接続されて、前記温度センサによって測定された前記温度が前記閾値を上回る場合、前記ファンの前記回転および前記フィンの前記角度を制御する、請求項７に記載の基材処理装置。

【請求項10】

前記温度センサの数が、１以上である、請求項７～９の何れか一項に記載の基材処理装置。

【請求項11】

前記フィンが、前記空気流を前記反応チャンバへと方向付けるように構築され、かつ配設された、請求項１に記載の基材処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基材を処理するための装置、特に、基材処理中の化学反応の高温からの冷却においてより効率的である装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プロセスガスは、基材プロセス中にシャワーヘッドを通してチャンバに供給される。プロセスガスの特性を一定の状態に維持するために、シャワーヘッドは特定の温度になるように制御されなければならない。シャワーヘッドはある特定の温度に維持されなければならないため、シャワーヘッドに熱を供給するためのデバイスとシャワーヘッドを冷却するためのデバイスとの両方が必要である。

【0003】

熱供給および冷却の２つの機能のうち、本開示は、シャワーヘッドの冷却を改善することを提案する。

【0004】

シャワーヘッドはまた、プラズマを発生させるための電極としても機能することに留意されたい。この目的のために、ある特定の電気的な構成要素が、基材プロセス中にシャワーヘッドに適用される。

【0005】

ある特定のレベルを超えるＲＦ（無線周波数）プラズマ電力が特定のプロセスに印加された時、これはシャワーヘッドの温度を増加させる場合がある。この増加は、時には急速に生じる場合がある。この急速な温度上昇は、温度制御の喪失をもたらす場合がある。したがって、本開示は、効率的な冷却につながる冷却性能を強化することを提案する。

【0006】

このセクションに記載の、問題および解決策の考察を含むいずれの考察も、本開示の背景を提供する目的でのみこの開示に含まれており、考察のいずれかもしくはすべてが、本発明がなされた時点において既知であったこと、またはそれらが別様に先行技術を構成することを認めるものと考えられるべきではない。

【発明の概要】

【0007】

この「発明の概要」は、選択された概念を、単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、下記の開示の例示の実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に記述される。この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図しない。

【0008】

一実施形態によると、基材を保持および処理するように構成された基材反応チャンバと、基材反応チャンバをクリーニングするためのラジカルガスを発生させるための遠隔プラズマユニットと、冷却ユニットであって、冷却用の水を貯蔵するように構成されたタンクと、空気流を生成するように構成されたファンと、ファンの前方に定置された複数のフィンと、タンクからの水を循環させるように構成され、かつファンの前方を通過するように位置付けられた複数の冷却管と、を備える冷却ユニットと、を備え、冷却管を通過する水が、ファンによって発生した空気流を冷却する、基材処理装置が提供されてもよい。

【0009】

少なくとも１つの態様では、基材処理装置は、ファンによって発生した空気流を基材反応チャンバへと供給するために基材反応チャンバの上方に構成された入口フードをさらに備える。

【0010】

少なくとも１つの態様では、基材処理装置は、空気流を出させるために入口フードの向こう側に基材反応チャンバの上方に構成された出口フードをさらに備える。

【0011】

少なくとも１つの態様では、基材処理装置は、基材反応チャンバから排気される空気流を早めるために、出口フード内に取り付けられた排気ファンをさらに備える。

【0012】

少なくとも１つの態様では、出口フードの数は２以上である。

【0013】

少なくとも１つの態様では、出口フードの数は２以上であり、かつ排気ファンは、基材反応チャンバから排気される空気流を早めるために、各出口フード内に取り付けられる。

【0014】

少なくとも１つの態様では、基材処理装置は、温度センサおよびファンへと動作可能に接続されたコントローラをさらに備えて、温度センサによって測定された測定された温度が閾値を上回る場合、ファンの回転を制御する。

【0015】

少なくとも１つの態様では、基材処理装置は、温度センサおよび複数のフィンへと動作可能に接続されたコントローラをさらに備えて、温度センサによって測定された測定された温度が閾値を上回る場合、フィンの角度を制御する。

【0016】

少なくとも１つの態様では、コントローラは、複数のフィンへとさらに動作可能に接続されて、温度センサによって測定された測定された温度が閾値を上回る場合、ファンの回転およびフィンの角度を制御する。

【0017】

少なくとも１つの態様では、温度センサの数が、１以上である。

【0018】

少なくとも１つの態様では、フィンは、空気流を反応チャンバの中へと方向付けるように構築され、かつ配設される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

当然のことながら、図内の要素は単純および明瞭のために例示されており、また必ずしも実寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちの一部の寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

【0020】

【図1(a)】図１（ａ）は、本開示のプロセス冷却水（ＰＣＷ）ブロック、管、ファン、およびフィンの斜視図を示す。

【図1(b)】図１（ｂ）は、方向Ａから見た図１（ａ）の側面図を示す。

【図2】図２は、本開示の実施形態によるＰＣＷブロックおよび反応チャンバとともに、本開示の概観を示す。

【図3】図３は、本開示の別の実施形態によるチャンバの別の概観を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

ある特定の実施形態および実施例を下記に開示するが、本発明の具体的に開示された実施形態および／または使用、ならびにその明白な修正および均等物を超えて本発明が延長することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、開示された本発明の範囲は、後述する特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0022】

本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、任意の下地材料を指してもよく、修正されてもよい、またはデバイス、回路、もしくは膜がその上に形成されてもよい、任意の下地材料を含む。「基材」は、連続的または非連続的、剛直または可撓性、固体または多孔質、およびそれらの組み合わせであってもよい。基材は、粉末、プレート、またはワークピースなどの任意の形態であってもよい。プレートの形態の基材は、様々な形状およびサイズのウエハを含んでもよい。基材は、例えば、ケイ素、シリコンゲルマニウム、酸化ケイ素、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、および炭化ケイ素を含む半導体材料から作製されてもよい。

【0023】

例として、粉末の形態の基材は、医薬品製造のための用途を有する場合がある。多孔質基材はポリマーを含んでもよい。ワークピースの例としては、医療機器（例えば、ステントおよびシリンジ）、宝石類、ツーリングデバイス、電池製造のための構成要素（例えば、アノード、カソード、またはセパレータ）、または光起電力電池の構成要素などが挙げられてもよい。

【0024】

連続基材は、堆積プロセスが生じるプロセスチャンバの境界を越えて延在してもよい。一部のプロセスでは、連続基材は、プロセスチャンバを通して移動してもよく、これによりプロセスは基材の端部に達するまで継続される。連続基材は、任意の適切な形態で連続基材の製造および出力を可能にするために、連続基材供給システムから供給されてもよい。

【0025】

連続基材の非限定的な例としては、シート、不織布膜、ロール、箔、ウェブ、可撓性材料、連続フィラメントまたは繊維（例えば、セラミック繊維またはポリマー繊維）の束が挙げられてもよい。連続基材はまた、非連続基材がその上へと取り付けられる担体またはシートを含んでもよい。

【0026】

本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、構造、またはデバイスの実際の姿であることを意味せず、本開示の実施形態を記述するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。

【0027】

図示され、かつ記述された特定の実装は、本発明およびその最良の形態の例示であり、態様および実施の範囲をいかなるやり方でも、別の方法で限定することを意図しない。実際、簡潔のために、従来の製造、関連、調製、およびシステムの他の機能的態様を詳細に記述していない場合がある。さらに、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的連結を表すことを意図する。多くの代替的もしくは追加的な機能的関係、または物理的接続が実際のシステムにおいて存在してもよく、また／または一部の実施形態では存在しなくてもよい。

【0028】

本明細書に記述される構成および／または取り組みは本質的に例示的であり、またこれらの特定の実施形態または実施例は、数多くの変形が可能であるため、限定的な意味と考えられるべきではないことが理解されるべきである。本明細書に記述される具体的なルーチンまたは方法は、任意の数の処理方策のうちの１つ以上を代表する場合がある。それ故に、例示された様々な動作は、例示される順序で実施されてもよく、他の順序で実施されてもよく、または一部の事例では省略されてもよい。

【0029】

本開示の主題は、本明細書に開示の様々なプロセス、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作および／または特性のすべての新規かつ自明でない組み合わせおよび部分的組み合わせだけでなく、そのありとあらゆる均等物も含む。

【0030】

プロセスチャンバには、反応器および遠隔プラズマユニット（ＲＰＵ）が装備されてもよく、これにより主プロセスが反応器内で行われる。

【0031】

ある特定の数のプロセスが実行されたあと、チャンバを定期的にクリーニングしてもよい。クリーニングは、ＲＰＵを使用して実施されてもよい。ＲＰＵは、プラズマを使用してエッチングガスからＦラジカルを発生させ、次いで生成されたラジカルを反応器へと供給する。

【0032】

このプロセスで発生したＦラジカルは、他の物質と激しく反応し、時として強い発熱反応をもたらす。反応によって生じる高い温度に起因して、最も強い発熱反応が行われるチャンバの部分は、他の機械部品を保護するためにＰＣＷ（プロセス冷却水）ブロックによって保護される。

【0033】

ＰＣＷブロックは、プロセス冷却水が循環するタンク１２と、クリーニングガスを各反応器に分配および接続する管１４とを備えてもよい。

【0034】

図１（ａ）は、本開示によるシステムを示す。タンク１２は、プロセス冷却水を含有および循環し、また管１４は、およびＲＰＵ１８から発生されたクリーニングガスを各反応器チャンバに分配する。ＲＰＵ１８は、タンク１２の内側または外側に定置することができる。タンク１２からの複数の冷却管１３は、効率的な冷却効果のために水を循環させることができる。

【0035】

図１（ｂ）は、図１（ａ）に例示したシステムの断面図である。

【0036】

図１（ｂ）は、冷却管１３がファン１６の前方を通過してもよく、またフィン１５がファン１６の前方に定置されてもよいことを示す。冷却効率を改善するために、フィン１５は、ファン１６と冷却管１３との間に取り付けられてもよい。

【0037】

タンク２の中の水は、水の熱を外側に放散することができるように、冷却管１３を通して循環される。

【0038】

コントローラ１００は、温度センサ１０１およびファン１６と動作可能に連結されてもよい。

【0039】

温度センサ１０１は、温度が重要である場合がある複数のエリアに定置することができる。温度センサ１０１が定置されてもよいエリアのうちの一部は、タンク１２内および冷却管１３内であることになる。コントローラ１００は、温度センサ１０１が定置されてもよいエリアの温度をモニターしてもよく、そしてセンサ１０１によって測定された温度が温度閾値を超えうる場合、ファン１６の回転を高めてもよい。この温度閾値は、必要が生じた時に設定および更新されてもよい。

【0040】

温度が閾値より低くなる場合がある時、コントローラ１００は、ファン１６の回転スピードを低めるようにファン１６も制御してもよい。

【0041】

しかしながら、図２では、冷却管１３内の水をファン１６によって発生される空気流１７を冷却するためにも使用することができる。発生された空気流１７は、フィン１５によってチャンバ１の中へと方向付けることができる。

【0042】

また、フィン１５を通過する空気を冷却するためにも、フィン１５を使用することができる。

【0043】

図２に示すように、空気流１７はファン１６によって生成されてもよく、またフィン１５は、生成された空気流１７を入口フード２１を通してチャンバ１の中へと方向付けることができる。

【0044】

コントローラ１００はまた、フィン１５とも動作可能に連結されてもよい。

【0045】

その場合、コントローラ１００は、センサ１０１の温度をモニターしてもよく、そして測定された温度が温度閾値を超える場合がある時、コントローラ１００は、空気流１７のより多くが入口フード２１を通してチャンバ１へと方向付けられることになるように、フィン１５の角度を変更することになる。

【0046】

フィンの角度は、図１（ｂ）に例示される場合がある。

【0047】

フィン１５、１５’は、異なる角度を有し、そしてこの角度の差異は、異なる量の空気流１７がフード２１を通してチャンバの中へと方向付けられる結果をもたらすことになる。この異なる量の空気流１７は、温度センサ１０１によって測定されるある特定の温度の差異を引き起こす場合がある

【0048】

コントローラ１００は、センサ１０１からの温度をモニターしてもよく、そして温度が閾値を超える時、ファン１６もしくはフィン１５またはファン１６とフィン１５との両方を制御してもよい。ファン１６の制御は、ファン１６の回転スピード変更を意味することになり、またフィン１５の制御は、フィン１５（およびフィン１５’）の角度変更を意味することになる。

【0049】

空気流１７は、反応チャンバ１の中へと入ってもよいが、空気流１７はシャワーヘッド２７の上方を通過するのみであることに留意されたい。ファン１６が稼働している時、ファン１６によって生成された空気流１７は、冷却管１３およびフィン１５によって冷却されてもよい。冷却された空気流１７は、入口フード２１を通して濃縮された状態で反応器１の中へと供給される。

【0050】

供給された空気は、ガスカーテン（図示せず）の上部を通過し、次いで、ＲＦカバー（図示せず）およびＲＦロッドカバー（図示せず）を通過してもよい。ガスカーテン、ＲＦカバー、およびＲＦロッドカバーは、描かれてはいないが、それらはシャワーヘッドおよびチャンバを外側から絶縁することができる部品であってもよい。

【0051】

空気流１７は、シャワーヘッド２７から熱を除去するために使用されてもよい。反応チャンバ１およびシャワーヘッド２７内での反応から加熱されたこの空気流１７は、出口フード２５を通して反応器から排出されてもよい。排気ファン２６は、この空気流１７の排気をより円滑にすることができる、出口フード２５に取り付けられてもよい。

【0052】

図３に示されるように、空気流１７の排気を容易にするために、２つ以上の出口フード２５を反応チャンバ１の上方に定置することができる。各出口フードは、排気ファン２６を有してもよい。

【0053】

排気ファン２６は、ファン１６とともに、ファン１６、２６から引き起こされる急速なガス排気に起因して、シャワーヘッドの冷却をより効率的にすることができる。

【0054】

空気流１７の移動によって、シャワーヘッド２７の温度は、ある特定の範囲内に維持および制御することができる。

【0055】

上述の装置の配設は、本発明の原理の適用の単なる例示であり、また特許請求の範囲において定義されるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、数多くの他の実施形態および修正がなされてもよい。したがって、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決定されるべきではなく、その代わりに、その均等物の全範囲とともに添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】