特許 7646424 シャワーヘッド用洗浄設備

(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】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】シャワーヘッド用洗浄設備

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20250310BHJP

   B08B 3/04 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 643Z

B08B3/04 Z

【請求項の数】 21

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021062739

(22)【出願日】2021-04-01

(65)【公開番号】P2021166286

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2024-03-18

(31)【優先権主張番号】63/006,253

(32)【優先日】2020-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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】アンキト・キムティー

【審査官】金田 孝之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２４６５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３８６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１２４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－８０９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２５０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５２１８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５３４７２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための洗浄設備であって、
前記シャワーヘッドアセンブリに取り付けられるように構成され、上面、および前記上面の反対側の下面を有する設備本体を備え、前記設備本体が、
前記設備本体の前記下面で露出した内側空洞と、
前記設備本体の前記下面で露出し、前記内側空洞から仕切り部によって分離された外側空洞と、
前記内側空洞と流体連通する一つ以上の内側チャネルであって、前記内側空洞から前記上面に延在する一つ以上の内側チャネルと、
前記外側空洞と流体連通する一つ以上の外側チャネルであって、前記外側空洞から前記上面に延在する一つ以上の外側チャネルと、を備える、洗浄設備。

【請求項2】

前記外側空洞が、前記内側空洞を少なくとも部分的に取り囲む環状空洞を備える、請求項１に記載の洗浄設備。

【請求項3】

前記設備本体がポリマー材料を含む、請求項１に記載の洗浄設備。

【請求項4】

シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステムであって、
請求項１に記載の洗浄設備と、
内側開口および一つ以上の排気孔を含むシャワーヘッドプレートと、を備え、
前記内側開口が前記内側空洞と流体連通し、かつ前記一つ以上の排気孔が前記外側空洞と流体連通するように、前記洗浄設備がシャワーヘッドに取り付けられるように構成される、システム。

【請求項5】

前記シャワーヘッドが金属または金属合金を含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

洗浄流体を前記一つ以上の内側チャネル内に送達するように構成される内側送達パイプに、前記一つ以上の内側チャネルが流体接続される、請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

洗浄流体を前記一つ以上の外側チャネル内に送達するように構成される外側送達パイプに、前記一つ以上の外側チャネルが流体接続される、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記内側送達パイプと前記外側送達パイプの両方が、同じ洗浄流体源に接続される、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記内側送達パイプと前記外側送達パイプが、別個の洗浄流体源に接続される、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記シャワーヘッドと前記洗浄設備との間に位置する内側ガスケットであって、前記洗浄設備の延在する方向に平行な方向で前記内側空洞を取り囲み、前記内側空洞内に送達される洗浄流体が前記外側空洞および前記一つ以上の排気孔に入るのを防ぎ、かつ前記外側空洞内に送達される洗浄流体が前記内側空洞および前記内側開口に入るのを防ぐ内側ガスケットをさらに備える請求項４に記載のシステム。

【請求項11】

前記シャワーヘッドと前記洗浄設備との間に位置する外側ガスケットであって、前記洗浄設備の延在する方向に平行な方向で前記外側空洞を取り囲み、前記外側空洞内に送達される洗浄流体を前記一つ以上の排気孔内に向ける外側ガスケットをさらに備える請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記一つ以上の排気孔が、前記内側開口を取り囲むように位置する、請求項４に記載のシステム。

【請求項13】

前記一つ以上の排気孔が、前記洗浄設備の中心に対して前記内側開口から半径方向外側に位置する、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

各排気孔の直径が各内側開口の直径よりも大きい、請求項４に記載のシステム。

【請求項15】

前記一つ以上の排気孔および前記内側開口のすべてが、円筒形中央部分を含み、各排気孔の円筒形中央部分の直径が、各内側開口の円筒形中央部分の直径よりも大きい、請求項４に記載のシステム。

【請求項16】

前記洗浄設備が、コネクタによって前記シャワーヘッドプレートに取り付けられる、請求項４に記載のシステム。

【請求項17】

貯蔵部をさらに備え、前記貯蔵部が、
ドレインと、
センサと、
前記センサに接続されたプローブと、を備え、
洗浄流体がシャワーヘッドプレートを通して流されるときに前記洗浄流体が前記貯蔵部内に排出され、電気特性が前記プローブを通して前記センサによって感知されるように、前記洗浄設備および前記シャワーヘッドプレートが前記貯蔵部上に取り付けられるように構成される、請求項４に記載のシステム。

【請求項18】

シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための洗浄設備であって、
前記シャワーヘッドアセンブリに取り付けられるように構成され、上面、および前記上面の反対側の下面を有する設備本体を備え、前記設備本体が、
前記設備本体の前記下面で露出した内側空洞と、
前記設備本体の前記下面で露出し、前記内側空洞から仕切り部によって分離された外側空洞であって、前記内側空洞の周りに延在する環状空洞を含む外側空洞と、を備える、洗浄設備。

【請求項19】

前記内側空洞と流体連通する一つ以上の内側チャネルであって、前記内側空洞から前記上面に延在する一つ以上の内側チャネルと、
前記外側空洞と流体連通する一つ以上の外側チャネルであって、前記外側空洞から前記上面に延在する一つ以上の外側チャネルと、をさらに備える請求項１８に記載の洗浄設備。

【請求項20】

シャワーヘッドアセンブリを洗浄する方法であって、
洗浄設備の内側空洞がシャワーヘッドプレートの複数の内側開口と流体連通するように、かつ前記洗浄設備の外側空洞が前記シャワーヘッドプレートの一つ以上の排気孔と流体連通するように、前記シャワーヘッドプレートに前記洗浄設備を取り付けることと、
前記内側空洞および前記内側開口を通して一つ以上の洗浄流体を送達することと、
前記一つ以上の洗浄流体を前記外側空洞および前記一つ以上の排気孔を通して送達することと、を含む方法。

【請求項21】

抵抗率センサを含む貯蔵部の上に前記洗浄設備およびシャワーヘッドを配置することと、
前記貯蔵部内で捕捉された前記洗浄流体の抵抗率を前記抵抗率センサで測定することと、をさらに含み、
測定された前記抵抗率が安定するまで、前記洗浄設備および前記シャワーヘッドプレートを通して洗浄流体を流すことが行われる、請求項２０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、蒸気分配システムで使用されうるシャワーヘッドアセンブリを洗浄（フラッシング）するための洗浄設備に関する。

【背景技術】

【0002】

化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）およびこれに類するものなどの気相反応器を、基板表面上の材料の堆積およびエッチングを含む様々な用途のために使用することができる。例えば、基板上に層を堆積および／またはエッチングして、半導体デバイス、フラットパネルディスプレイデバイス、光起電力デバイス、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）およびこれに類するものを形成するために、気相反応器を使用することができる。

【0003】

典型的な気相反応器システムは、反応チャンバーと、反応チャンバーに流体連結された一つ以上の前駆体蒸気源と、反応チャンバーに流体連結された一つ以上のキャリアガス源またはパージガス源と、ガス（例えば、前駆体蒸気（複数可）および／またはキャリアガスもしくはパージガス）を基板の表面に送達するための蒸気分配システムと、反応チャンバーに流体連結された排気源とを備える反応器を含む。またシステムは典型的には、処理中に基板を定位置に保持するためのサセプタも含む。サセプタは、基板を受容するために上下に移動するように構成することができ、かつ／または基板の処理中に回転することができる。

【0004】

蒸気分配システムは、蒸気（複数可）を基板の表面に分配するためのシャワーヘッドアセンブリを含んでもよい。シャワーヘッドアセンブリは典型的には、基板の上方に位置する。基板の処理中に、蒸気（複数可）は、シャワーヘッドアセンブリから基板に向かって下向きの方向に流れ、その後基板にわたって半径方向外向きに流れる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５００１１号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、シャワーヘッドアセンブリに取り付けられるように構成された設備本体であって、上面、および上面の反対側の下面を有する設備本体を含む、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための洗浄設備が提供される。設備本体は、設備本体の下面で露出した内側空洞と、設備本体の下面で露出し、内側空洞から仕切り部によって分離された外側空洞と、内側空洞と流体連通する一つ以上の内側チャネルであって、内側空洞から上面まで延在する一つ以上の内側チャネルと、外側空洞と流体連通する一つ以上の外側チャネルであって、外側空洞から上面まで延在する一つ以上の外側チャネルと、を含む。

【0007】

外側空洞は、内側空洞を少なくとも部分的に取り囲む環状空洞を含む。設備本体は、ポリマー材料を含みうる。別の態様では、上述の洗浄設備と、内側開口および一つ以上の排気孔を備えるシャワーヘッドプレートとを含み、ここで、内側開口が内側空洞と流体連通し、および一つ以上の排気孔が外側空洞と流体連通するように、洗浄設備がシャワーヘッドに取り付けられるように構成される、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステムが提供される。シャワーヘッドは、金属または金属合金を含んでもよい。

【0008】

一部の実施では、一つ以上の内側チャネルは、洗浄流体（フラッシング流体）を一つ以上の内側チャネル内に送達するように構成される内側送達パイプに、流体接続される。一つ以上の外側チャネルは、洗浄流体を一つ以上の外側チャネル内に送達するように構成される外側送達パイプに、流体接続される。内側送達パイプおよび外側送達パイプは、両方とも同じ洗浄流体源に接続されてもよい。内側送達パイプおよび外側送達パイプは、別個の洗浄流体源に接続されてもよい。システムはさらに、シャワーヘッドと洗浄設備との間に位置決めされた内側ガスケットを含んでもよく、この内側ガスケットは、洗浄設備の延在する方向に平行な方向で内側空洞を取り囲み、内側空洞内に送達される洗浄流体が外側空洞および一つ以上の排気孔に入るのを防ぎ、および外側空洞内に送達される洗浄流体が内側空洞および内側開口に入るのを防ぐ。システムはさらに、シャワーヘッドと洗浄設備との間に位置決めされた外側ガスケットを含んでもよく、この外側ガスケットは、洗浄設備の延在する方向に平行な方向で外側空洞を取り囲み、外側空洞内に送達される洗浄流体を一つ以上の排気孔内に向ける。

【0009】

一つ以上の排気孔は、内側開口を取り囲むように位置決めされる。一つ以上の排気孔は、洗浄設備の中心に対して内側開口孔から半径方向外側に位置してもよい。各排気孔は、各内側開口よりも直径が大きくてもよい。一つ以上の排気孔および内側開口はすべて、円筒形中央部分を含んでもよく、各排気孔の円筒形中央部分の直径は、各内側開口の円筒形中央部分よりも大きくてもよい。洗浄設備は、コネクタによってシャワーヘッドプレートに取り付けられてもよい。

【0010】

システムは、貯蔵部をさらに含みうる。貯蔵部は、ドレイン、センサ、およびセンサに接続されたプローブを含んでもよく、洗浄流体がシャワーヘッドプレートを通して流されるとき、流体が貯蔵部内に排出され、電気特性がプローブを通してセンサによって感知されるように、洗浄設備およびシャワーヘッドプレートが貯蔵部上に取り付けられるように構成される。

【0011】

別の態様では、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための洗浄設備は、シャワーヘッドアセンブリに取り付けられるように構成された設備本体を含み、この設備本体は、上面、および上面の反対側の下面を有する。設備本体は、設備本体の下面で露出した内側空洞と、設備本体の下面で露出し、仕切り部によって内側空洞から分離された外側空洞とを含み、この外側空洞は、内側空洞の周りに延在する環状空洞を含む。洗浄設備は、内側空洞と流体連通する一つ以上の内側チャネルであって、内側空洞から上面へ延在する一つ以上の内側チャネルと、外側空洞と流体連通する一つ以上の外側チャネルであって、外側空洞から上面へ延在する一つ以上の外側チャネルと、をさらに含みうる。

【0012】

別の態様では、シャワーヘッドアセンブリを洗浄する方法であって、洗浄設備の内側空洞がシャワーヘッドプレートの複数の内側開口と流体連通するように、および洗浄設備の外側空洞がシャワーヘッドプレートの一つ以上の排気孔と流体連通するように、シャワーヘッドプレートに洗浄設備を取り付けることと、内側空洞および内側開口を通して一つ以上の洗浄流体を送達することと、外側空洞および一つ以上の排気孔を通して一つ以上の洗浄流体を送達することと、を含む方法を提供する。方法はさらに、洗浄設備およびシャワーヘッドを貯蔵部の上に配置することであって、貯蔵部が抵抗率センサを含む、配置することと、貯蔵部内で捕捉された洗浄流体の抵抗率を抵抗率センサで測定することとであって、洗浄流体を洗浄設備およびシャワーヘッドプレートを通して流すことが、測定された抵抗率が安定するまで起こる、測定することと、を含みうる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】例示的な蒸気分配システムを示す概略側面断面図である。

【図2a】洗浄設備の実施形態の断面図を示す。

【図2b】洗浄設備の実施形態の上から見下ろした図を示す。

【図3】シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステムの実施形態の断面図を示す。

【図4】シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステムの実施形態の断面図を示す。

【図5】シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための例示的な方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に提供される例示的な実施形態の説明は、単なる例示であり、また説明のみを目的として意図していて、下記の説明は本開示の範囲または特許請求の範囲を制限することを意図するものではない。さらに、記載された特徴を有する複数の実施形態の列挙は、追加の特徴を有する他の実施形態も、記載された特徴の異なる組み合わせを組み込む他の実施形態をも排除することを意図していない。

【0015】

一部の半導体処理装置では、蒸気分配システムのシャワーヘッドアセンブリのシャワーヘッドプレートを製造、修理、または点検した後、シャワーヘッドの開口および／または排気孔内に残る破片または粒子が存在しうる。これらの破片または粒子は、処理中にシャワーヘッドプレートからウエハに移され、ウエハ上に粒子を残し、望ましくない欠陥を引き起こすことがある。これらの破片または粒子はまた、不均一な蒸気分配をもたらしうる内側供給開口の閉塞など、多くの点で蒸気分配に負の影響を与える場合がある。シャワーヘッド内の内側供給開口は、典型的には著しく小さく、したがって破片または粒子の小さな片であっても、システム内の蒸気分配に大きく影響しうることに留意されたい。破片または粒子はまた、シャワーヘッドプレートのより大きな外側排気開口を汚染する場合があり、これもまた堆積プロセスの性能を低下させうる。

【0016】

シャワーヘッドアセンブリを含む蒸気分配システムは、半導体ウエハなどの基板を気相反応器で処理するために使用することができる。気相反応器の例としては、化学蒸着（ＣＶＤ）反応器、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）反応器、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）反応器、および原子層堆積（ＡＬＤ）反応器が挙げられる。例として、シャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドタイプの気相反応器システムで使用することができ、このシステムにおいて蒸気は概してシャワーヘッドから下向き方向に、かつ基板に向かって流れる。

【0017】

上述の理由によって残りうる破片および粒子を洗浄するために、製造後にシャワーヘッドを掃除するシステムを有することが有利である。典型的なシャワーヘッドアセンブリは、シャワーヘッドの一つの表面に隣接したチャンバー、およびチャンバーとシャワーヘッドの分配表面（基板側）との間に及ぶ複数の内側開口を有するシャワーヘッドを含む。典型的なシャワーヘッドはまた、排蒸気（複数可）がチャンバーの内部から逃れることを可能にするために使用される内側開口の外側に排気孔を含んでもよい。排気孔は、典型的には、各内側開口よりも直径が大きい。シャワーヘッドの内側開口部および外側排気孔内の破片および粒子は、堆積に有害でありうるため、内側開口および外側排気孔から破片および粒子を完全かつ効率的に洗浄することが有益でありうる。内側開口は、典型的には、排気孔よりもはるかに小さい。内側開口と排気孔との間のサイズ差に少なくとも部分的に起因して、内側開口および排気孔の両方と流体連通する単一の共通空洞でシャワーヘッドアセンブリに接続する洗浄設備は、シャワーヘッドアセンブリを適切に洗浄しない。排気孔は内側開口よりも大きいため、排気孔は圧力差を作り出し、その圧力差によって内側開口から液体を引き出す。したがって、より多くの量の洗浄液体が排気孔を通過し、一方で内部開口は洗浄流体をより少なく引き寄せ、不均一な洗浄をもたらす。したがって、本明細書に開示される様々な実施形態では、排気孔に流体接続する外側空洞と、別個に内側開口に流体接続する内側空洞とを有するシステムは、有利には、製造または保守中にシャワーヘッドプレートの均一で、完全かつ効率的なクリーニングを提供しうる。こうしたシステムは、内側開口および排気孔に別個の洗浄流体を提供することを可能にし、したがって、内側開口および排気孔のサイズが不均等であるために圧力差を有するという問題を軽減する。

【0018】

図１は、シャワーヘッドアセンブリを使用する蒸気分配システムの例を示す。図１は、その内容全体が参照により、すべての目的のためにその全体が本明細書に組み込まれる特許文献１の図８Ｂにも示され、かつこれに関連して説明される半導体処理装置１０を図示している。マニホールド１００は、全体的な半導体処理装置１０の一部である。マニホールド１００は、シャワーヘッドアセンブリ８２０を含む分散装置に向かって下向きに蒸気を注入する穴１３０を含むことができる。マニホールド１００は、図示の通り、一緒に接続される複数のブロックを含むことができ、または一つの単一の本体を含むことができることが理解される。マニホールド１００は、反応チャンバー８１０の上流に接続することができる。特に、穴１３０の出口は、反応物質注入器、特にシャワーヘッドアセンブリ８２０の形態の分散機構と連通することができる。シャワーヘッドアセンブリ８２０は、プレート８２２の上方にシャワーヘッドプレナム８２４またはチャンバーを画定するシャワーヘッド８２２を含む。シャワーヘッドアセンブリ８２０は、マニホールド１００からの蒸気を、シャワーヘッド８２０の下方の反応空間８２６に伝える。反応チャンバー８１０は、反応空間８２６中に基板８２９（例えば、半導体ウエハ）を支持するように構成された基板支持体８２８を含む。反応チャンバーはまた、真空源に接続された排気開口部８３０も含む。単一ウエハのシャワーヘッドタイプの反応チャンバーで示されているが、他のタイプの注入器を有する他のタイプの反応チャンバー、（例えば、バッチもしくは炉タイプの水平またはクロスフロー反応器、クラスタ反応器（ｃｌｕｓｔｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ）など）にマニホールドを接続することもできることを当業者は理解するであろう。

【0019】

任意の適切な数またはタイプの反応物質を、反応チャンバー８１０に供給することができる。本明細書に開示された様々な実施形態は、金属酸化物層（複数可）を基板上に堆積させるように構成されることができる。一部の実施形態において、反応物質源のうちの一つ以上は、窒素および酸素前駆体など（Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２、Ｏ_２、またはＯ_３など）の天然でガス状のＡＬＤ反応物質を含有することができる。追加的に、または代替的に、反応物質源のうちの一つ以上は、室温および大気圧にて固体または液体である反応物質を気化させるための気化器を含むことができる。気化器（複数可）は、例えば液体バブラーまたは固体昇華容器とすることができる。気化器内で保持することができ、かつ気化することができる固体または液体の反応物質の例としては、様々なＨｆＯおよびＴｉＮ反応物質が挙げられる。保持および気化することができる固体または液体反応物質には例えば、液体有機金属前駆体（トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ＴＥＭＡＨｆ、またはＴＥＭＡＺｒなど）、液体半導体前駆体（ジクロロシラン（ＤＣＳ）、トリクロロシラン（ＴＣＳ）、トリシラン、有機シラン、またはＴｉＣｌ_４など）、および粉末化前駆体（ＺｒＣｌ_４またはＨｆＣｌ_４など）などの気化した金属または半導体前駆体を挙げることができるが、これらに限定されない。当業者であれば、天然でガス状、固体、または液体の反応物質源の任意の所望の組み合わせおよび配設を実施形態が含むことができることを理解するであろう。

【0020】

半導体処理装置１０はまた、装置１０の様々な構成要素を制御するためのプログラミングを有するプロセッサ（複数可）およびメモリーを含む、少なくとも一つのコントローラ８６０も含むことができる。反応チャンバー８１０に接続されて概略的に示されているが、コントローラ８６０は反応器の様々な構成要素（蒸気制御弁、加熱システム、ゲート弁、ロボットウエハキャリアなど）と通信して堆積プロセスを実行することを当業者は理解するであろう。動作時に、コントローラ８６０は、基板８２９（半導体ウエハなど）が基板支持体８２８上に装填されるために、かつ特に原子層堆積（ＡＬＤ）の堆積プロセスの準備を整えるように、反応チャンバー８１０が閉じられ、パージされ、かつ典型的にポンプダウンされるために配設することができる。コントローラ８２９は、堆積のシーケンスを制御するようにさらに構成されることができる。例えば、コントローラ８２９は、反応物質弁（複数可）に制御命令を送信して反応物質弁（複数可）を開かせ、反応物質蒸気をマニホールド１００に供給させることができる。コントローラ８２９はまた、不活性ガスの弁（複数可）に制御命令を送信して、不活性ガスの弁（複数可）を開かせ、不活性なパージガスをマニホールド１００に供給させることもできる。コントローラ８２９は、プロセスの他の態様も同様に制御するように構成されることができる。

【0021】

マニホールド１００は、混合を誘導するように同時に、または反応物質間でサイクルするように逐次的に、第一の反応物質蒸気および第二の反応物質蒸気などの複数の反応物質を注入することができる。一部のプロセス中に、第一の反応物質がその後注入された第二の反応物質蒸気で汚染またはそれと混合しないように、第一の反応物質蒸気をパージするために、パージガスを穴１３０からシャワーヘッドアセンブリ８２０に注入することができる。同様に、第二の反応物質蒸気の堆積後に、かつ別の反応物質（例えば、第一の反応物質蒸気または異なる反応物質蒸気）の堆積前に、追加的なパージ工程が行われ、ここで不活性ガスは、入口１２０を通してシャワーヘッドアセンブリ８２０と反応チャンバー８２６に下向きに送達される。本明細書に開示される実施形態は、図１の装置１０およびシャワーヘッドアセンブリ８２０に関連して説明されているが、当然のことながら、本明細書に記載の洗浄設備の実施形態は、任意の適切なタイプの半導体処理装置またはシステムに設置されうる、任意の適切なシャワーヘッドアセンブリと使用されうる。

【0022】

図２ａは、例えば、図１のシャワーヘッドアセンブリ８２０などのシャワーヘッドアセンブリを洗浄するための、洗浄設備２０２の実施形態の断面図を示す。洗浄設備２０２は、内側空洞２０６および外側空洞２０４を有する設備本体２００（例えば、円筒形バルク材料を含むことができる）を含む。設備本体２００は、上面２０１、および上面２０１の反対側の下面２０３を有しうる。内側空洞２０６および外側空洞２０４は、流体接続されていない別個の空洞であってもよい。例えば図２Ａに示すように、内側空洞２０６は、仕切り部２０５によって外側空洞２０４から分離されうる。仕切り部２０５は、例えば、空洞２０６、２０４の間で設備本体から下向きに延在する突出部など、設備本体２００の一部分を含むことができる。さらに、内側空洞２０６および外側空洞２０４は、設備本体２００の下面２０３で露出されうる（または開けうる）。図２ａ～２ｂの実施形態では、外側空洞２０４は、内側空洞２０４を少なくとも部分的に取り囲むことができる。例えば、外側空洞２０４は、内側空洞２０４を取り囲む（例えば、完全に取り囲む）環状形状の空洞を含むことができる。他の実施形態では、外側空洞２０４は、内側空洞２０６を部分的にのみ取り囲んでもよい。側面断面（図２ａを参照）に示されるように、内側空洞２０６の横方向幅は、外側空洞２０４の横方向幅よりも広くてもよい。

【0023】

一つ以上の内側チャネル２０６ａは、内側空洞２０６と流体接続することができる。示されるように、内側チャネル２０６ａは、内側空洞２０６から設備本体２００の上面２０１まで上方に延在しうる。四つの内側チャネルが図２ｂに図示されているが、四つの内側チャネルよりも多いか少ない場合がある。任意の適切な数の内側チャネルであってもよい。図２ａに示すように、内側チャネル２０６ａのそれぞれの幅または直径は、内側空洞２０６よりも小さくてもよい。本明細書で説明するように、内側チャネル（複数可）２０６ａは、洗浄流体を内側空洞２０６に送達するようにサイズ設定および配設されうる。各内側チャネルの主横方向寸法（例えば、幅または直径）は、約１．５インチとしうる。一部の実施形態において、内側チャネルは、例えば、洗浄されるシャワーヘッドアセンブリのサイズに応じて、直径１．５インチよりも多いか、またはそれより小さい、主横方向寸法を有してもよい。

【0024】

一つ以上の外側チャネル２０４ａは、外側空洞２０４に接続されてもよい。例えば、示されるように、一つ以上の外側チャネル２０４ａは、外側空洞２０４から設備本体２００の上面２０１まで上方に延在しうる。二つの外側チャネルが図２ｂに図示されているが、二つを超える外側チャネルがあってもよい。また、外側空洞２０４に接続された一つの外側チャネルのみであってもよい。各内側チャネルの主横方向寸法（例えば、幅または直径）は、約０．５インチとしうる。一部の実施形態において、各外側チャネルの主横方向寸法は、例えば、シャワーヘッドアセンブリのサイズに応じて、直径０．５インチよりも多いか、またはそれより小さくてもよい。外側チャネルに対する内側チャネルの主横方向寸法は、内側チャネルおよび外側チャネルの量、ならびに内側開口およびシャワーヘッドの排気孔に望ましい洗浄の量に基づいて調整されてもよい（図３に関連してより詳細に説明される）。一つの具体的な実施では、各々直径１．５インチの内側チャネルが四つ、および各々直径０．５インチの外側チャネルが二つ存在しうる。

【0025】

一部の実施形態において、内側空洞２０６は、円筒形空洞（例えば、底面平面図から見た楕円形または円形の輪郭を有する）を備えてもよい。外側空洞２０４は、内側空洞を取り囲む環状形状（例えば、円形形状または楕円形のレーストラック形状）を含みうる。一部の実施形態において、内側空洞２０６は、シャワーヘッドの別個の内側開口に接続する別個の空洞に分割されてもよい。さらに、外側空洞は、別個の排気孔に接続する別個の空洞に分割されてもよい。一部の実施形態において、洗浄設備２０２は、シャワーヘッドの材料よりも柔らかい材料から作製されてもよい。例えば、シャワーヘッドが金属から作製される場合、洗浄設備本体２００は、ポリマーまたはポリプロピレンなどのプラスチックから作製されてもよい。他の実施形態では、設備本体２００は金属を含みうる。より柔らかい材料によって、洗浄設備２０２が、取り付けられた時にシャワーヘッドを損傷することを回避することができる。

【0026】

図２ｂは、図２ａの洗浄設備２０２の上から見下ろした図を示す。図２ｂは、図２ａと参照番号を共有し、共有参照番号の説明は、図２ｂに適用されうる。内側空洞２０６および外側空洞２０４は、図示を容易にするために図２ｂの破線で図示されるように分割される。図示するように、内側チャネル２０６ａおよび外側チャネル２０４ａは、丸みのある（例えば、円形の）断面形状を有してもよい。洗浄設備２０２はまた、コネクタまたはねじが配置されうる孔２０８を含んでもよい。コネクタまたはねじは、シャワーヘッドを洗浄設備２０２から分離することができる。洗浄設備はまた、コネクタまたはねじによって洗浄設備２０２にシャワーヘッドを固定するために使用されうる孔２１０を含んでもよい（図３に示すように）。図２ａまたは２ｂの洗浄設備は、図３に示すように、シャワーヘッドアセンブリのシャワーヘッドに接続されてもよい。

【0027】

図３は、シャワーヘッドアセンブリのシャワーヘッドプレート３０２に取り付けられた、図２ａおよび２ｂの洗浄設備２０２を示す。洗浄設備２０２の詳細は、図２ａまたは２ｂに関連して記載されており、繰り返されない。一つ以上の内側チャネル２０６ａは、洗浄流体を一つ以上の内側チャネル２０６ａ内に送達するように構成される内側送達パイプ３１２に、接続される。一つ以上の外側チャネル２０４ａは、洗浄流体を一つ以上の外側チャネル２０６ａ内に送達するように接続される外側送達パイプ３１０に、接続される。内側送達パイプ３１２および外側送達パイプ３１０は、両方とも同じ洗浄流体源に接続されてもよく、または別個の洗浄流体源に接続されてもよい。同じタイプの洗浄流体または異なるタイプの洗浄流体が、内側空洞２０６または外側空洞２０４に送達されてもよい。

【0028】

シャワーヘッドプレート３０２は、内側開口３０６および排気孔３０４の両方を含む。排気孔３０４は、内側開口３０６を取り囲むように位置決めされ、シャワーヘッド３０２の中心に対して内側開口３０６から半径方向外側に位置する。内側開口３０６は、実質的に円筒形の孔であってもよく、またはフレア状のインプットおよび／またはアウトプットを有してもよい。内側開口３０６は、任意の適切な外形を有してもよい。同様に、外側排気孔３０４は、実質的に円筒形の孔であってもよく、またはフレア状のインプットおよび／またはアウトプットを有してもよい。外側排気孔３０４は、任意の適切な外形を有してもよい。内側開口３０６の各々は、排気孔３０４の各々よりも実質的に小さい。例えば、内側開口３０６および排気孔３０４が実質的に円筒形の孔である場合、排気孔３０４の直径は、内側開口３０６の直径よりも大きい。さらに、内側開口３０６がフレア状のインプットおよび／またはアウトプットを有し、排気孔３０４がフレア状のインプットおよび／またはアウトプットを有する場合、内側開口３０６の各々および排気孔３０４の各々は円筒形中央部分を含みうる。排気孔３０４の円筒形中央部分は、内側開口３０６の円筒形中央部分よりも大きい場合がある。シャワーヘッドプレート３０２およびシャワーヘッドアセンブリが半導体処理装置で使用される時、ガス（例えば、反応物質および／または不活性ガス）は、内側開口３０６を通して反応器に送達されうる。ガスは、排気孔３０４を通して反応チャンバーから除去または排出することができる。

【0029】

内側開口３０６が内側空洞２０６と流体連通し、排気孔３０４が外側空洞２０４と流体連通するように、洗浄設備２０２をシャワーヘッドプレート３０２に取り付けることができる。図示するように、洗浄設備２０２は、一つ以上のコネクタ３０８（例えば、一つ以上のねじ、ボルト、または他の適切な締め具）によってシャワーヘッド３０２に取り付けられうる。洗浄設備２０２は、クランプなどの他の締め具によってシャワーヘッドプレート３０２に取り付けられてもよい。内側開口３０６および排気孔３０４への別個のアクセスを提供することによって、内側空洞２０６は、外側空洞２０４によって排気孔３０４に提供される洗浄流体とは独立した洗浄流体を内側開口３０６に提供しうる。したがって、より大きなサイズの排気孔３０４は、内側開口３０６を通過する洗浄流体の量に影響を与えず、このことは、内側開口３０６および排気孔３０４の両方を適切に洗浄することを可能にする。

【0030】

内側ガスケット３１４は、洗浄設備２０２とシャワーヘッド３０２との間に位置決めされ得て、洗浄設備の延在方向に平行な方向で内側空洞２０６を取り囲む。洗浄設備２０２がシャワーヘッド３０２に取り付けられる時、内側ガスケット３１４は、内側空洞内に送達される洗浄流体が外側空洞および一つ以上の排気孔に入るのを防ぐ。さらに、内側ガスケットは、外側空洞内に送達される洗浄流体が内側空洞および内側開口に入るのを防ぐ。外側ガスケット３１６もまた、洗浄設備２０２とシャワーヘッド３０２との間に位置決めされ得て、洗浄設備の延在方向に平行な方向で外側空洞２０４を取り囲む。洗浄設備２０２がシャワーヘッド３０２に取り付けられる時、外側ガスケット３１６は、洗浄流体がシャワーヘッド３０２および洗浄設備２０２から出ることを封止する。

【0031】

図４は、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステム４００を示す。システム４００は、図３のシャワーヘッドプレート３０２上に取り付けられた洗浄設備２０２を含む。図３の特徴は、ここでは繰り返さない。貯蔵部４０４は、シャワーヘッド２０６上に取り付けられた洗浄設備２０２の下に位置決めされる。貯蔵部４０４は、一つ以上のクランプ４０２によって、洗浄設備２０２またはシャワーヘッドプレート３０２に固定されてもよい。また、貯蔵部４０４は、ねじまたはボルトを通して洗浄設備２０２またはシャワーヘッドプレート３０２に固定されてもよく、あるいはシャワーヘッドプレート３０２に取り付けられた洗浄設備２０２は、貯蔵部４０４の上方に固定せずに配置されてもよい。貯蔵部４０４は、プローブ４０８に接続されるセンサ４０６を含む。センサ４０６は、貯蔵部４０４の外側であってもよく、一方、プローブ４０８は貯蔵部４０４内であってもよい。あるいは、センサ４０６は、貯蔵部４０４内に配置されてもよく、測定値を無線で伝送することができる。洗浄流体が洗浄設備２０２およびシャワーヘッドプレート３０２を通って流れる間、洗浄流体４１０は、貯蔵部４０４の底部で収集される。貯蔵部４０４は、シャワーヘッド３０２を通って流れた後の洗浄流体４１０を排出するために使用されうる、ドレイン４１２を含む。

【0032】

洗浄流体がシャワーヘッドプレート３０２を通って流れる間、洗浄流体は、シャワーヘッドプレート３０２から（例えば、内側開口３０６および排気孔３０４から）粒子および／または破片を除去する。洗浄流体と粒子および／または破片の組み合わせは、洗浄流体自体とは異なる特性を有する。したがって、洗浄流体４１０の、シャワーヘッドプレート３０２を通って流された後の特性を測定することによって、シャワーヘッドプレート３０２から除去される粒子および／または破片の量を監視することができる。センサ４０６は、プローブ４０８によって、貯蔵部４０４内に収集された洗浄流体４１０の一つ以上の特性を監視し、シャワーヘッドプレート３０２から除去される粒子および／または破片の量を判定してもよい。一つ以上の特性は、抵抗率、導電率、インダクタンス、静電容量、または磁気などの、一つ以上の電気的特性であってもよい。例えば、粒子および／または破片が金属である場合、粒子および／または破片を含む洗浄流体４１０の抵抗率は、粒子および／または破片のない洗浄流体４１０の抵抗率よりも低くてもよい。センサ４０６は、プローブ４０８を通る洗浄流体４１０の抵抗率を監視するように構成されてもよい。洗浄流体が、最初にシャワーヘッド３０２から粒子および／または破片を洗い流し始めるとき、洗浄流体４１０の抵抗率は、洗浄流体４１０内の大量の粒子および／または破片のために比較的低い場合がある。粒子および／または破片がシャワーヘッド３０２から洗い流されるにつれて、シャワーヘッドプレート３０２から出る洗浄流体が比較的少ない粒子および／または破片を含むため、洗浄流体４１０の抵抗率は増大しうる。この測定された抵抗率が実質的に横ばい状態になるか、または実質的に増加を停止すると、シャワーヘッド３０２から出る粒子および／または破片がないので、洗浄は停止しうる。

【0033】

図５は、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するための例示的な方法５００のフローチャートを示す。方法は、図４に記載される、シャワーヘッドアセンブリを洗浄するためのシステム４００の構成要素を使用しうる。ブロック５０２では、洗浄設備がシャワーヘッドに取り付けられる。洗浄設備は、図２～４で上述した洗浄設備２０２およびシャワーヘッドプレート３０２を含んでもよい。ブロック５０４では、洗浄設備およびシャワーヘッドが、貯蔵部の上に位置決めされる。貯蔵部は、図４に関連して記載される貯蔵部４０２を備えてもよい。貯蔵部４０２は、プローブ４０８に接続されるセンサ４０６を含みうる。

【0034】

ブロック５０６では、洗浄流体が、洗浄設備およびシャワーヘッドを通して貯蔵部４０２内に送達される。上述のように、洗浄流体は、共通の源または二つの別個の源から送達されうる。洗浄流体は、一つ以上の内側チャネル２０６ａによって内側空洞２０６に送達されうる。洗浄流体は、一つ以上の外側チャネル２０４ａによって外側空洞２０４に同時に送達されうる。内側空洞２０６からの流体は、シャワーヘッドプレート３０２の内側開口３０６を通って駆動されうる。外側空洞２０４からの流体は、外側排気孔３０４を通って駆動されうる。内側空洞２０６および外側空洞２０４は、互いに実質的に封止されうるため、空洞２０６、２０４内の洗浄流体の圧力は、適切な流体の流れがそれぞれ内側開口３０６および排気孔３０４を通って駆動されうるように、独立して制御されてもよい。有益には、上述のように、設備２０２を使用して内側開口３０６および外側排気孔３０４を独立して洗浄することは、内側開口３０６および排気孔３０４が完全かつ効率的な方法で掃除されることを保証することができる。

【0035】

図４に示すように、洗浄流体４１０は、貯蔵部４０２内に収集され、ドレイン４１２を通して存在する。ブロック５０８では、貯蔵部４０２内に収集された洗浄流体の抵抗率を測定する。センサ４０６は、プローブを通して洗浄流体４１０の抵抗率を感知するよう構成されうる。粒子および／または破片が金属である場合、洗浄流体が最初にシャワーヘッド３０２から粒子および／または破片を流し始めると、洗浄流体４１０の抵抗率は低くなるであろう。しかし、シャワーヘッド３０２から出る粒子および／または破片が少なくなるにつれ、洗浄流体４１０の抵抗率は高くなる。したがって、洗浄流体４１０の抵抗率が実質的に横ばい状態になるか、または実質的に増加を停止すると、シャワーヘッド３０２から出る粒子および／または破片が実質的にないので、洗浄は停止しうる。

【0036】

明確化および理解の目的のために図示および実施例によって詳細に前述されているが、特定の変更および修正を実施することができることは当業者には明らかである。したがって、記載および実施例は、本発明の範囲を本明細書に記載の特定の実施形態および実施例に限定するものとして解釈されるべきではなく、むしろ本発明の真の範囲および趣旨を備えたすべての修正および代替物も包含するものである。さらに、本明細書で上述した特徴、態様および利点のすべてが、本発明を実施するために必ずしも必要とされるわけではない。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】