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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-06
(54)【発明の名称】温度制御装置を有する原子状酸素及びオゾン洗浄装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240228BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 648L
H01L21/304 645D
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023555159
(86)(22)【出願日】2022-02-14
(85)【翻訳文提出日】2023-11-06
(86)【国際出願番号】 US2022016332
(87)【国際公開番号】W WO2022191955
(87)【国際公開日】2022-09-15
(31)【優先権主張番号】17/200,408
(32)【優先日】2021-03-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ウー， バンチエ
(72)【発明者】
【氏名】ダガン， エリ
【テーマコード（参考）】
5F157
【Ｆターム（参考）】
5F157AC01
5F157BG03
5F157BG43
5F157BG72
5F157BG76
5F157BH19
5F157CE73
5F157CF38
5F157CF42
5F157CF44
5F157CF90
5F157DB02
(57)【要約】
本開示の実施形態は、ＵＶ放射線発生装置の温度制御を備えた酸素洗浄チャンバ、及び基板を原子状酸素で洗浄する方法に関する。原子状酸素洗浄チャンバは、プロセスチャンバと、プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、プロセスチャンバを冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダとを含む。紫外線（ＵＶ）放射線発生装置は冷却チャンバに配置され、デバイダを通してプロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給する。ガス分配アセンブリは、プロセスチャンバのペデスタルの上面上にオゾンを分配し、冷却剤分配アセンブリは、ＵＶ放射線発生装置を冷却するために冷却チャンバ内に冷却ガスを分配する。ＵＶ放射線発生装置を積極的に冷却することにより、安定した波長で、すなわち、高出力のＵＶ放射線発生装置の出力に通常伴う波長のドリフトなしに、より高い強度のＵＶ放射線が発生する。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原子状酸素洗浄チャンバであって、プロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、
前記プロセスチャンバを前記冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダと、
前記冷却チャンバに配置され、前記デバイダを通して前記プロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給するように動作可能な紫外線（ＵＶ）放射線発生装置と、
前記プロセスチャンバに配置されたペデスタルと、
前記ペデスタルの上面上にオゾンを分配するように動作可能なガス分配アセンブリと、
前記ＵＶ放射線発生装置を冷却するために、前記冷却チャンバ内に冷却ガスを分配するように動作可能な冷却剤分配アセンブリと
を備える、原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項2】
前記ＵＶ放射線発生装置の温度を示す測定値を提供するように位置決めされた温度センサを更に備える、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項3】
プロセスチャンバに配置されたＵＶ強度センサを更に備え、前記ＵＶ強度センサは、前記ＵＶ放射線発生装置から放出されたＵＶ放射線のＵＶ強度を示す測定値を提供するように動作可能である、請求項２に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項4】
コントローラを更に備え、前記コントローラは、冷却剤分配アセンブリと通信し、温度センサ及び前記ＵＶ強度センサに基づいて冷却チャンバに入る冷却ガスの流量を制御するように動作可能である、請求項３に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項5】
前記冷却チャンバの冷却剤ガス入口を前記冷却チャンバの冷却剤ガス出口に結合させて、前記冷却チャンバを通して冷却ガスを再循環させるように動作可能な冷却剤フローラインを更に備える、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項6】
前記冷却チャンバの冷却剤ガス入口と冷却剤ガス出口との間に結合された熱交換器を更に備える、請求項５に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項7】
前記ガス分配アセンブリは、前記プロセスチャンバに配置されたガス入口であって、前記ガス分配アセンブリに結合されたガス入口と、
前記プロセスチャンバに配置されたガス出口であって、ポンプに結合されたガス出口と
を含む、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項8】
前記ガス分配アセンブリは更に、酸素含有ガス源と、
前記酸素含有ガス源と通信しているオゾン発生装置と、
フローコントローラであって、前記プロセスチャンバに入るオゾンの流量を制御するように動作可能であり、前記オゾン発生装置と通信しているフローコントローラと
を含む、請求項７に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項9】
前記冷却チャンバに形成された出口に結合された冷却剤ポンプを更に備える、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項10】
リフレクタが前記冷却チャンバに配置され、前記ＵＶ放射線発生装置の上方に配置されている、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項11】
前記デバイダは溶融シリカ材料である、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項12】
前記ペデスタルは、前記ＵＶ放射線発生装置から前記ペデスタルの上面までの距離に対応する処理位置を含む、請求項１に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項13】
原子状酸素洗浄チャンバであって、プロセスチャンバと、
前記プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、
前記プロセスチャンバを前記冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダと、
前記冷却チャンバに配置され、前記デバイダを通して前記プロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給するように動作可能な紫外線（ＵＶ）放射線発生装置と、
前記プロセスチャンバに配置されたペデスタルと、
前記ペデスタルの上面上にオゾンを分配するように動作可能なガス分配アセンブリと、
冷却剤分配アセンブリであって、冷却剤ガス入口と、冷却剤ガス出口と、前記冷却チャンバ全体にわたって冷却ガスを分配するように動作可能な冷却剤ガス源と、前記冷却チャンバ全体にわたって前記冷却剤ガス出口まで冷却ガスを送るように動作可能な冷却剤ポンプとを有する冷却剤分配アセンブリと
を備える、原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項14】
前記冷却チャンバの冷却剤ガス入口を前記冷却チャンバの冷却剤ガス出口に結合させ、前記冷却チャンバを通して冷却ガスを再循環させるように動作可能な冷却剤フローラインを更に備える、請求項１３に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項15】
前記冷却チャンバの冷却剤ガス入口と冷却剤ガス出口との間に結合された熱交換器を更に備える、請求項１４に記載の原子状酸素洗浄チャンバ。
【請求項16】
基板を原子状酸素で洗浄する方法であって、プロセスチャンバに配置されたペデスタルの上面に基板を位置決めすることと、
前記基板上にオゾンを分配するために、前記プロセスチャンバ内にオゾンを流すことと、
ＵＶ放射線発生装置の温度を所定の温度未満に維持するために、冷却チャンバ内に冷却ガスを流すことと、
前記冷却チャンバに配置されたＵＶ放射線発生装置から前記プロセスチャンバに配置されたオゾンに、約２４０ナノメートル（ｎｍ）から約３１０ｎｍの波長の放射線を供給することと
を含む方法。
【請求項17】
前記冷却チャンバを通して前記冷却ガスを再循環させることを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記冷却ガスを再循環させる前に、前記冷却チャンバから出る前記冷却ガスを熱交換器を通して流すことを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記放射線を供給することは更に、前記冷却チャンバを前記プロセスチャンバから密閉的に分離するデバイダに放射線を通過させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
前記所定の温度は約３０℃から約４０℃である、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［０００１］本開示の実施形態は、概して、機器を洗浄する装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、ＵＶ放射線発生装置の温度制御を備えた酸素洗浄チャンバ、及び基板を原子状酸素で洗浄する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
［０００２］半導体デバイスの洗浄では、基板の表面から汚染物質を除去して、清浄な表面を残すことが望ましい場合が多い。洗浄を行わないと、半導体デバイスの性能に悪影響を及ぼす汚染物質が存在する場合がある。半導体デバイス及びチャンバ構成要素の清浄度は、製品の歩留まり、チャンバの稼働時間、顧客のコストに影響を与える。
【0003】
［０００３］ほとんどの基板洗浄技法は、紫外線（ＵＶ）放射線に曝露され、基板の表面を酸化させる酸素含有洗浄剤を利用する。原子状酸素は、他の酸素含有洗浄剤と比較して、最も高い反応速度と酸化能力を有するため、基板の表面をより速い速度で洗浄して、スループットを高める。しかし、原子状酸素は寿命が短く、一旦形成されると酸素含有洗浄剤のＯ２及び他の分子と結合してしまう。更に、原子状酸素の形成効率を高めることは、ＵＶ放射線発生装置からのＵＶ放射線の強度に依存する。しかし、強度を上げるとＵＶ放射線発生装置から放射される熱が増加し、ＵＶ放射線の放射スペクトルのシフトにつながる。
【0004】
［０００４］従って、改良された酸素洗浄チャンバ及び基板を原子状酸素で洗浄する方法が必要である。
【発明の概要】
【0005】
［０００５］一実施形態では、原子状酸素洗浄チャンバが提供される。原子状酸素洗浄チャンバは、プロセスチャンバを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、プロセスチャンバを冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、冷却チャンバに配置され、デバイダを通してプロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給するように動作可能な紫外線（ＵＶ）放射線発生装置と、プロセスチャンバに配置されたペデスタルとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、ペデスタルの上面上にオゾンを分配するように動作可能なガス分配アセンブリと、ＵＶ放射線発生装置を冷却するために、冷却チャンバ内に冷却ガスを分配するように動作可能な冷却剤分配アセンブリとを含む。
【0006】
［０００６］別の実施形態では、原子状酸素洗浄チャンバが提供される。原子状酸素洗浄チャンバは、プロセスチャンバを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、プロセスチャンバを冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、冷却チャンバに配置され、デバイダを通してプロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給するように動作可能な紫外線（ＵＶ）放射線発生装置と、プロセスチャンバに配置されたペデスタルとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、ペデスタルの上面上にオゾンを分配するように動作可能なガス分配アセンブリと、冷却剤分配アセンブリとを含む。冷却剤分配アセンブリは、冷却剤ガス入口と、冷却剤ガス出口と、冷却チャンバ全体にわたって冷却ガスを分配するように動作可能な冷却剤ガス源と、冷却チャンバ全体にわたって冷却剤ガス出口まで冷却ガスを送るように動作可能な冷却剤ポンプとを含む。
【0007】
［０００７］更に別の実施形態では、基板を原子状酸素で洗浄する方法が提供される。基板を原子状酸素で洗浄する方法は、プロセスチャンバに配置されたペデスタルの上面に基板を位置決めすることを含む。基板を原子状酸素で洗浄する方法は更に、基板上にオゾンを分配するために、プロセスチャンバ内にオゾンを流すことを含む。基板を原子状酸素で洗浄する方法は更に、ＵＶ放射線発生装置の温度を所定の温度未満に維持するために、冷却チャンバ内に冷却ガスを流すことを含む。基板を原子状酸素で洗浄する方法は更に、冷却チャンバに配置されたＵＶ放射線発生装置からプロセスチャンバに配置されたオゾンに、約２４０ナノメートル（ｎｍ）から約３１０ｎｍの波長の放射線を供給することを含む。
【0008】
［０００８］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】実施形態に係る原子状酸素洗浄チャンバの概略断面図である。
【図1B】実施形態に係る原子状酸素洗浄チャンバの概略断面図である。
【図2】実施形態に係る基板を原子状酸素で洗浄する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
［００１１］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及び特徴は、さらなる詳述なしに他の実施形態に有益に組み込まれ得ると考えられる。
【0011】
［００１２］本開示の実施形態は、概して、機器を洗浄する装置及び方法に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、ＵＶ放射線発生装置の温度制御を備えた酸素洗浄チャンバ、及び基板を原子状酸素で洗浄する方法に関する。原子状酸素洗浄チャンバは、プロセスチャンバを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、プロセスチャンバに結合された冷却チャンバと、プロセスチャンバを冷却チャンバから密閉的に分離するデバイダとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、冷却チャンバに配置され、デバイダを通してプロセスチャンバ内にＵＶ放射線を供給するように動作可能な紫外線（ＵＶ）放射線発生装置と、プロセスチャンバに配置されたペデスタルとを含む。原子状酸素洗浄チャンバは更に、ペデスタルの上面上にオゾンを分配するように動作可能なガス分配アセンブリと、ＵＶ放射線発生装置を冷却するために、冷却チャンバ内に冷却ガスを分配するように動作可能な冷却剤分配アセンブリとを含む。
【0012】
［００１３］図１Ａ及び図１Ｂは、原子状酸素洗浄チャンバ１００の概略断面図である。原子状酸素洗浄チャンバ１００は、原子状酸素を使用して基板を洗浄するのに適している。図１Ｂの原子状酸素洗浄チャンバ１００は、冷却剤再循環アセンブリ１６８を含む。図１Ｂの原子状酸素洗浄チャンバ１００は、図１Ａの原子状酸素洗浄チャンバ１００の全要素を含み、冷却剤再循環アセンブリ１６８が追加されている。原子状酸素洗浄チャンバ１００は、冷却チャンバ１０２とプロセスチャンバ１０３とを含む。冷却チャンバ１０２は、プロセスチャンバ１０３に結合されている。冷却チャンバ１０２及びプロセスチャンバ１０３は、デバイダ１０４によって分離されている。冷却チャンバ１０２は、プロセスチャンバ１０３に隣接して積み重ねられている。デバイダ１０４は、プロセスチャンバ１０３を冷却チャンバ１０２から分離及び隔離するシールを提供する。冷却チャンバ１０２及びプロセスチャンバ１０３は、隣接して積み重ねられた２つの別体であってよい。また、冷却チャンバ１０２及びプロセスチャンバ１０３は一体であってよい。冷却チャンバ１０２は、冷却領域１０６を含む。冷却領域１０６は、冷却チャンバ１０２及びデバイダ１０４によって画定された空間である。プロセスチャンバ１０３は、処理領域１０８を含む。処理領域１０８は、プロセスチャンバ１０３及びデバイダ１０４によって画定された空間である。
【0013】
［００１４］処理領域１０８は、プロセスチャンバ１０３内で基板１０１を支持するためのペデスタル１１０を含む。ペデスタル１１０はステム１１２によって支持される。ペデスタル１１０は、プロセスチャンバ１０３を貫通して延在するステム１１２によって処理領域１０８内に移動可能に配置される。ステム１１２は、ペデスタル１１０を処理位置（図示の通り）と、プロセスチャンバ１０３を貫通して形成されたスリットバルブ１１４を通して処理領域１０８内外への基板の移送を容易にする移送位置との間で移動させるリフトシステム（図示せず）に接続されている。処理位置は、紫外線（ＵＶ）放射線発生装置１１８からペデスタル１１０の上面１２０までの距離１１６に対応する。
【0014】
［００１５］プロセスチャンバ１０３は、ガス分配アセンブリ１２２を含む。ガス分配アセンブリ１２２は、ガス入口１２４、酸素含有ガス源１２６、オゾン（Ｏ３）発生装置１２８、及びフローコントローラ１３０を含む。ガス入口１２４は、プロセスチャンバ１０３に配置されている。オゾン発生装置１２８は、第１の導管１３２を介して酸素含有ガス源１２６と流体連結している。オゾン発生装置１２８は、酸素含有ガスからオゾンを生成し、オゾンを所望の圧力及び濃度に維持することができる。第２の導管１３４を介してオゾン発生装置１２８と流体連結している、マスフロー制御（ＭＦＣ）装置等のフローコントローラ１３０は、オゾン発生装置１２８からのオゾンの流量を制御する。原子状酸素洗浄チャンバ１００は、コントローラ１３８を含む。コントローラ１３８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及びＣＰＵの支援回路を含む。コントローラ１３８は、処理領域１０８に入るオゾンの流量を制御するために、フローコントローラ１３０と通信している。コントローラ１３８は、原子状酸素洗浄チャンバ１００の動作パラメータ及び基板１０１を原子状酸素で洗浄する方法２００等の工程の制御を可能にする。
【0015】
［００１６］オゾンは、オゾン発生装置１２８からガス入口１２４及びフローコントローラ１３０を介してプロセスチャンバ１０３内に流される。ガス入口１２４は、第３の導管１３６を介してフローコントローラ１３０に接続されている。オゾンの流れは、ペデスタル１１０の上面１２０上に分布する。ガス出口１４０がプロセスチャンバ１０３に配置されている。ポンプ１４３がガス出口１４０に結合され、処理領域１０８内の圧力を制御して、第４の導管１４１を介してガス出口１４０を通して処理領域１０８からの副生成物を排気する。処理領域１０８は、その中に配置されたＵＶ強度センサ１４８を含む。ＵＶ強度センサ１４８は、ＵＶ放射線発生装置１１８によって放出されたＵＶ放射線のＵＶ強度を測定するように動作可能である。
【0016】
［００１７］ＵＶ放射線発生装置１１８からのＵＶ放射線は、冷却領域１０６からデバイダ１０４を通って処理領域１０８に通過することができる。デバイダ１０４は、プロセスチャンバ１０３の温度をより効果的に制御できるように、冷却チャンバ１０２のＵＶ放射線発生装置１１８によって放散される熱を保持する。デバイダ１０４は、ＵＶ放射線を通過させることを可能するように動作可能な透明材料である。例えば、デバイダ１０４は、溶融石英、溶融シリカ、それらの組み合わせ、又は他の適切な材料である。
【0017】
［００１８］ＵＶ放射線発生装置１１８は、冷却領域１０６に配置される。ＵＶ放射線発生装置１１８は、１又は複数のＵＶ放射線源を含み得る。各ＵＶ放射線源は、低圧水銀ランプであってよい。ＵＶ放射線発生装置１１８は、ＵＶ放射線を発生させる。ＵＶ放射線発生装置１１８は、約２４０ｎｍから約３１０ｎｍの波長の放射線を放出するように構成されたランプ、ＬＥＤエミッタ、又は他のＵＶエミッタを含み得る。例えば、ＵＶ放射線発生装置１１８は、約２５３ｎｍの波長の放射線を放出する。
【0018】
［００１９］基板１０１の表面上に分配されたオゾン発生装置１２８からのオゾンが、ＵＶ放射線発生装置１１８からのＵＶ放射線に曝露され、酸素ガス（Ｏ２）及び原子状酸素（Ｏ）に変換される。酸素ガスと原子状酸素は、基板１０１表面の炭化水素等の無機材料を酸化させ、副生成物として二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を発生させる。ポンプ１４３は、副生成物を処理領域１０８から排気する。原子状酸素は、他の酸素含有洗浄剤と比較して、反応速度及び酸化能力が最も高いため、基板１０１の表面をより速い速度で洗浄し、スループットを向上させる。例えば、原子状酸素は、基板１０１の表面でＳＯ２を瞬時にＳＯ３に酸化させることができる。ＳＯ３は、水ベースの洗浄ステップによって基板１０１から容易に除去することができる。ＳＯ３はポンプ１４３によって除去され得る、又は後の洗浄プロセスで除去され得る。基板１０１を原子状酸素で洗浄することによってＳＯ２が除去されると、ヘイズ欠陥の蓄積が遅くなる。上述したように、原子状酸素は寿命が短く、一旦形成されるとＯ２及び他の分子と結合する。オゾン発生装置１２８は、処理領域１０８にオゾンを連続的に供給することができ、ＵＶ放射線発生装置１１８によって発生したＵＶ放射線がオゾンをインシトゥ（その場）で原子状酸素に変換する。処理領域１０８におけるインシトゥでの原子状酸素の発生により、基板１０１の表面に高濃度の原子状酸素が供給される。冷却剤再循環アセンブリ１６８は、ＵＶ放射線の強度が低下する原因となる発光スペクトルのドリフトを防止するために、ＵＶ放射線発生装置１１８を一定の温度に維持する。冷却剤再循環アセンブリ１６８は、原子状酸素洗浄プロセスの効率を高めるために、ＵＶ放射線発生装置１１８からのＵＶ放射線の強度を向上させる。ＵＶ放射線発生装置１１８からペデスタル１１０の上面１２０までの距離１１６によって、基板１０１の表面に供給される原子状酸素の濃度が制御される。
【0019】
［００２０］冷却チャンバ１０２は、リフレクタ１５０を含む。リフレクタ１５０は、冷却領域１０６に配置され、冷却チャンバ１０２に結合されている。リフレクタ１５０は、ＵＶ放射線発生装置１１８によって放出されるＵＶ放射線を反射するように動作可能であり、これにより、ＵＶ放射線がデバイダ１０４を通って処理領域１０８内により効率的に導かれるようになる。一実施形態では、リフレクタ１５０は、ＵＶ放射線発生装置１１８の上方に配置される。
【0020】
［００２１］冷却チャンバ１０２は、冷却剤分配アセンブリ１５２を含む。冷却剤分配アセンブリ１５２は、冷却剤ガス入口１５４、冷却剤源１５６、及び冷却剤フローコントローラ１５８を含む。冷却剤ガス入口１５４は冷却チャンバ１０２に配置されている。マスフロー制御（ＭＦＣ）装置等の冷却剤フローコントローラ１５８は、第１の冷却剤導管１６０を介して冷却剤源１５６と流体連結している。冷却剤フローコントローラ１５８は、冷却剤源１５６からの冷却ガスの流量を制御する。冷却剤源１５６は、空気、窒素ガス（Ｎ２）、又は他の適切なガス等の冷却ガスを含む。デバイダ１０４は、冷却ガスが処理領域１０８に配置されたオゾンと混合するのを防止する。冷却剤源１５６からの冷却ガスは、冷却剤フローコントローラ１５８を通り、第２の冷却剤導管１６２を介して冷却剤ガス入口１５４に移動する。冷却剤ガス入口１５４を出た冷却ガスは、ＵＶ放射線発生装置１１８上を冷却剤ガス出口１６４まで流れて、ＵＶ放射線発生装置１１８によって発生した熱を除去する。
【0021】
［００２２］冷却剤分配アセンブリ１５２は、ＵＶ放射線発生装置１１８の温度を制御するために利用される。原子状酸素の形成効率を高めるために、処理領域１０８に入る約２５４ｎｍの波長のＵＶ放射線発生装置１１８からのＵＶ放射線の強度が高いことが望ましい。ＵＶ放射線発生装置１１８によって放射されるＵＶ放射線の強度を高めるために、ＵＶ放射線発生装置１１８に供給される電力を増加させる。電力の増加は、ＵＶ放射線発生装置１１８の熱の放出を引き起こす。放熱は、ＵＶ放射線の発光スペクトルのドリフトを引き起こす。発光スペクトルのドリフトは、２５４ｎｍにおけるＵＶ放射線の強度を低下させる。冷却剤分配アセンブリ１５２は、冷却領域１０６を約３０℃から約４０℃に維持するために、冷却領域１０６内に冷却ガスを流す。冷却剤源１５６からの冷却ガスは、ＵＶ放射線発生装置１１８上を流れて、ＵＶ放射線発生装置１１８を一定温度に維持する。
【0022】
［００２３］温度センサ１６６は、ＵＶ放射線発生装置１１８の冷却の有効性を決定するために使用される情報を提供する。一実施例では、温度センサ１６６は、冷却領域１０６を出る冷却ガスの温度が決定され、冷却領域１０６及び／又はＵＶ放射線発生装置１１８の温度を決定するためにそれが使用され得る情報を取得する。温度センサ１６６は、冷却剤フローコントローラ１５８及びコントローラ１３８と通信している。流量は、測定値に基づいて、ＵＶ放射線発生装置１１８の温度を上昇させるか低下させるかのいずれかに、冷却剤フローコントローラ１５８によって調整され得る。更に、ＵＶ強度センサ１４８は、冷却剤フローコントローラ１５８及びコントローラ１３８と通信している。ＵＶ強度センサ１４８のＵＶ強度の測定値に基づき、冷却領域１０６に入る冷却剤の流量は、ＵＶ放射線発生装置１１８の動作状態又はＵＶ強度センサ１４８によって感知されたＵＶ放射線の量に基づいて、温度を上昇させるか低下させるかのいずれかに、冷却剤フローコントローラ１５８によって調整され得る。温度センサ１６６及びＵＶ強度センサ１４８の一方又は両方は、原子状酸素洗浄チャンバ１００に配置され得る。
【0023】
［００２４］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる図１Ａに示すように、原子状酸素洗浄チャンバ１００は、冷却剤ポンプ１５３を含む。冷却剤ポンプ１５３は冷却剤ガス出口１６４に結合され、冷却領域１０６内の冷却ガス圧力を制御し、第３の冷却剤導管１５５を介して冷却剤ガス出口１６４を通して冷却領域１０６から過剰の冷却ガスを排気する。
【0024】
［００２５］本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる図１Ｂに示すように、原子状酸素洗浄チャンバ１００は、冷却剤再循環アセンブリ１６８を含む。冷却剤再循環アセンブリ１６８は、冷却剤ガス入口１５４と冷却剤ガス出口１６４との間に結合されている。冷却剤再循環アセンブリ１６８は、冷却剤フローライン１７０と熱交換器１７２とを含む。冷却剤フローライン１７０は、第３の冷却剤導管１５５を介して冷却剤ガス出口１６４と流体連結している。ポンプ（図示せず）によって冷却ガスは冷却領域１０６から出て冷却剤再循環アセンブリ１６８に入る。冷却ガスは冷却剤フローライン１７０を通って熱交換器１７２に流れる。熱交換器１７２は、冷却ガスから外部環境又は別の冷却流体へ熱を除去する。冷却ガスは、熱交換器１７２から冷却剤フローライン１７０を通って冷却剤フローコントローラ１５８に流れ、そこで再循環した冷却ガスが冷却領域１０６に再導入される。冷却ガスは、冷却剤源１５６から第１の冷却剤導管１６０を介して冷却剤フローライン１７０に供給される。冷却ガスは、冷却剤フローコントローラ１５８を通り、第２の冷却剤導管１６２を介して冷却剤ガス入口１５４まで移動する。
【0025】
［００２６］図２は、基板１０１を原子状酸素で洗浄する方法２００のフロー図である。説明を容易にするために、図２を図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明する。しかしながら、原子状酸素洗浄チャンバ１００以外の原子状酸素洗浄チャンバを利用して方法２００を実行することができることに留意されたい。
【0026】
［００２７］工程２０１において、基板１０１が原子状酸素洗浄チャンバ１００に移送される。原子状酸素洗浄チャンバ１００は、プロセスチャンバ１０３と冷却チャンバ１０２とを含む。基板１０１は、スリットバルブ１１４を通ってプロセスチャンバ１０３の処理領域１０８に入る。基板１０１は、処理領域１０８に配置されたペデスタル１１０に位置決めされる。基板１０１の第１の表面は、冷却チャンバ１０２の冷却領域１０６に配置された紫外線（ＵＶ）放射線発生装置１１８の方に配向される。ＵＶ放射線発生装置１１８からペデスタル１１０の上面１２０までの距離１１６は、約７ミリメートル（ｍｍ）から約３０ｍｍである。
【0027】
［００２８］工程２０２において、オゾンの流れが処理領域１０８に供給される。オゾンガスは、約５０ｓｃｃｍから約２００００ｓｃｃｍの速度で処理領域１０８内に流される。処理領域１０８の圧力は、約０ｐｓｉから約１５ｐｓｉに維持される。オゾンの流れは、処理領域１０８の基板１０１の第１の表面上に分配される。処理領域１０８に入るオゾンの流量は、コントローラ１３８と通信するフローコントローラ１３０によって制御される。
【0028】
［００２９］工程２０３において、ＵＶ放射線発生装置１１８が放射線を放出する。放射線は、冷却チャンバ１０２の冷却領域１０６から処理領域１０へデバイダ１０４を通過する。ＵＶ放射線発生装置１１８は、約２４０ｎｍから約３１０ｎｍの波長を有する放射線を放出するように構成されている。処理領域１０８の基板１０１の第１の表面上に分配されたオゾンの流れは、放射線に曝露され、酸素ガス（Ｏ２）及び原子状酸素（Ｏ）に変換される。酸素ガス及び原子状酸素は、基板１０１の第１の表面上の炭化水素等の有機材料を酸化させ、副生成物として二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）を発生させる。
【0029】
［００３０］工程２０４において、冷却ガスが冷却領域１０６に入る。冷却ガスは、冷却剤源１５６から供給され得る、及び／又は熱交換器１７２を通って冷却領域１０６に再循環され得る。冷却ガスは、冷却剤源１５６から冷却剤ガス入口１５４を通して冷却領域１０６に放出される。冷却ガスはＵＶ放射線発生装置１１８上を流れ、冷却領域１０６及び／又はＵＶ放射線発生装置１１８を所定の温度未満に維持する。所定の温度は、約３０℃から約４０℃である。冷却領域１０６内への冷却ガスの流量は、約１ｌｐｍから約１０ｌｐｍである。冷却領域１０６の圧力は、約０ｐｓｉから約１５ｐｓｉである。原子状酸素洗浄チャンバ１００が冷却剤ポンプ１５３を含む場合、冷却ガスは冷却剤ポンプ１５３を用いて冷却領域１０６から除去される。原子状酸素洗浄チャンバ１００が冷却剤再循環アセンブリ１６８を含む場合、冷却ガスは冷却剤フローライン１７０を通って熱交換器１７２に移動する。熱交換器１７２は、冷却剤ガス入口１５４を通って冷却領域１０６に再び入る前に、冷却ガスから熱を除去する。
【0030】
［００３１］ＵＶ放射線発生装置１１８及び／又は冷却領域１０６の温度は、コントローラ１３８、冷却剤フローコントローラ１５８、並びに温度センサ１６６及びＵＶ強度センサ１４８の一方又は両方を用いて制御される。温度センサ１６６及び／又はＵＶ強度センサ１４８は、コントローラ１３８と通信している。温度センサ１６６及びＵＶ強度センサ１４８は、冷却ガスの温度又は放射線のＵＶ強度をそれぞれ決定し得る測定値を取得するように動作可能である。温度センサ１６６及びＵＶ強度センサ１４８は、温度及び強度情報を中継する信号をコントローラ１３８に送信する。冷却ガスの温度又は放射線のＵＶ強度は、ＵＶ放射線発生装置１１８の温度を確認するために使用され得る。冷却剤フローコントローラ１５８と通信しているコントローラ１３８は、ＵＶ放射線発生装置１１８を所望の温度に維持するように、温度センサ１６６及びＵＶ強度センサ１４８の測定値に基づいて、冷却チャンバ１０２内に流される冷却ガスの流量を制御するように動作可能である。
【0031】
［００３２］工程２０５において、副生成物が処理領域１０８から除去される。ポンプ１４３がガス出口１４０に結合され、ガス出口１４０を通して処理領域１０８から副生成物を排気する。オプションの工程２０６において、工程２０２、２０３、２０４、及び２０５が、基板１０１の後続の表面に対して繰り返される。例えば、基板１０１の反対側の面がプロセスチャンバ１０３内で露出し得るように、基板１０１を反転させることができる。方法２００の終了時に、基板１０１を、更なる処理のために原子状酸素洗浄チャンバ１００から取り出すことができる。
【0032】
［００３３］まとめると、本明細書では、ＵＶ放射線発生装置の温度制御を備えた原子状酸素洗浄チャンバ、及び基板を原子状酸素で洗浄する方法が記載されている。ＵＶ放射線発生装置を積極的に冷却することによって、安定した波長で、すなわち、高出力のＵＶ放射線発生装置の出力に通常伴う波長のドリフトなしに、より高い強度のＵＶ放射線を発生させるように、ＵＶ放射線発生装置を動作させることができる。高強度の出力により、他の酸素含有洗浄剤と比較して、より多くの原子状酸素が速い反応速度と酸化能力を実現し、基板表面が迅速かつ効率的に洗浄される。原子状酸素洗浄チャンバは、ＵＶ放射線発生装置によって発生した放射線がインシトゥでオゾンを原子状酸素に変換するように、処理領域にオゾンを連続的に供給するオゾン発生装置を含む。
【0033】
［００３４］前述の内容は本開示の実施例を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施例を考案することが可能である。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【国際調査報告】