特表 2024-510254 プロセスチャンバの遠隔プラズマ洗浄用のノズル

(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】プロセスチャンバの遠隔プラズマ洗浄用のノズル

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240228BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240228BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 101H

C23C16/455

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023556913

(86)(22)【出願日】2022-03-17

(85)【翻訳文提出日】2023-11-15

(86)【国際出願番号】 US2022020734

(87)【国際公開番号】W WO2022197915

(87)【国際公開日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】63/163,694

(32)【優先日】2021-03-19

(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】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】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】プール・ジェレミー・ジェローム

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030DA06

4K030EA05

4K030EA06

4K030FA01

4K030KA12

4K030KA26

4K030KA45

5F004AA15

5F004BA03

5F004BB28

5F004DA17

5F004DA23

5F004DA26

5F045AA06

5F045AA08

5F045EB06

5F045EF02

5F045EF05

5F045EF08

5F045EH18

5F045EJ01

(57)【要約】

【解決手段】ガスを半導体ウエハプロセスチャンバ内に供給するためのノズルが開示される。ノズルは、ガスがチャンバに流入するときにガスの方向を変えるために、ノズル出口に面する表面を有するデフレクタ構造を含むことができる。ノズルはまた、ノズルを通るプラズマの流れを通じてデフレクタ構造に加えられる熱を除去する冷却システムを有することができる。デフレクタ構造を使用して、通過して流れるプラズマをより均一に分配し、それによってプロセスチャンバ内のハードウェアを潜在的なホットスポットから保護することが可能である。これは、チャンバ全体にわたってより効率的にガスの方向を変えるというさらなる効果を有する。
【選択図】図２－１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装置であって、
ノズル出口を有するノズル本体と、
デフレクタ構造と、
１つまたは複数の細長支持体と
を備え、
前記１つまたは複数の細長支持体は、前記ノズル本体に対して前記デフレクタ構造を支持し、
前記デフレクタ構造は、前記ノズル出口に面する偏向面を有し、
前記ノズル出口の中心軸は、前記偏向面と交差し、
第１の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
第２の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
前記デフレクタ構造は、前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の中空内部領域を有する、
装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
前記偏向面は、少なくとも部分的に、円錐台面を含む、装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記円錐台面は、前記ノズル出口の前記中心軸に関して軸対称である、装置。

【請求項4】

請求項２に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記偏向面からオフセットされた前記デフレクタ構造の内面によって部分的に境界され、それにより前記内面にわたって分布する点における前記偏向面と前記内面との間の最も近い距離は、実質的に同じである、装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、各々が前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の通路を含む、装置。

【請求項6】

請求項５に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の通路は、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間の蛇行経路を辿る、装置。

【請求項7】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記中心軸に垂直な平面において実質的に円形の断面形状を有する中空内部領域を含む、装置。

【請求項8】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つは、内部に複数のポストを有し、各ポストは、前記中空内部領域の第１の内面に接続される、装置。

【請求項9】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体とを含み、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にある、
装置。

【請求項10】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
単一の細長支持体のみが存在し、
前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路は、前記単一の細長支持体内にあり、
前記単一の細長支持体は、前記中心ノズル軸の周りに中心を置く、
装置。

【請求項11】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
プロセスチャンバと、
複数の半導体ウエハ処理ステーションと、
インデクサと
をさらに備え、
前記半導体ウエハ処理ステーションは、前記プロセスチャンバ内に位置し、
前記ノズル本体は、前記プロセスチャンバの上部カバーによって支持され、前記ノズル出口および前記デフレクタ構造が前記プロセスチャンバ内に位置するように構成され、
前記デフレクタ構造は、前記プロセスチャンバの前記上部カバーと交差する前記プロセスチャンバの中心軸を通って前記インデクサの上に位置し、
前記ウエハ処理ステーションの各々は、前記ノズル出口の周囲で前記プロセスチャンバ内に配置され、
前記ウエハ処理ステーションは各々、対応する台座と、対応するシャワーヘッドとを有し、
各台座は、半導体ウエハがその上に載置されたときに前記半導体ウエハを支持するように構成された対応する基板支持面を有し、
各シャワーヘッドは、前記対応する台座の上に位置決めされ、通過して流れるガスを前記対応する台座に向かって分配するように構成される、
装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の装置であって、
前記インデクサは、前記インデクサの少なくとも一部が上から見て前記チャンバの中央領域内にあるように装着される、装置。

【請求項13】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体と、第３の細長支持体と、第４の細長支持体とを含む、装置、

【請求項14】

請求項１３に記載の装置であって、
前記４つの細長支持体の各々は、前記中心軸から第１の距離にあり、各細長支持体は、各最も近い細長支持体から等距離にある、装置。

【請求項15】

請求項１３に記載の装置であって、
第３の冷却通路と、第４の冷却通路とをさらに備え、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路は、前記第３の細長支持体内にあり、
前記第４の冷却通路は、前記第４の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路および前記第４の冷却通路は、前記デフレクタ構造の前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つに流体的に接続される、
装置。

【請求項16】

請求項１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ノズル本体は、各細長支持体が、前記ノズル出口の前記中心軸と交差し、上から見たときに前記ウエハステーションのいずれとも重ならない対応する基準軸に沿って位置するように配向される、装置。

【請求項17】

請求項１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記インデクサの中心ハブの任意の部分から３インチ（７．６２センチメートル）以内に入る、装置。

【請求項18】

請求項１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記基板支持面と交差し、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記シャワーヘッドとは交差しない、装置。

【請求項19】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記細長支持体および前記デフレクタ構造は、前記中心軸に中心を置き、前記ノズル出口における前記ノズル本体の最大寸法以下で前記中心軸を横切る外径を有する円筒形エンベロープ内に適合する、装置。

【請求項20】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
拡張面を有するデフレクタ拡張構造をさらに備え、前記デフレクタ拡張構造は、前記拡張面が前記偏向面と位置合わせされて単一の連続面を形成するように前記デフレクタ構造に取り付けられる、装置。

【請求項21】

請求項２０に記載の装置であって、
前記拡張面は、凹状である、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜参照による援用＞
本出願の一部として、本明細書と同時にＰＣＴ出願願書が提出される。この同時出願されたＰＣＴ出願願書に明記され、本出願が利益または優先権を主張する各出願は、参照によりその全体があらゆる目的で本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ処理において、いくつかのプロセスチャンバは、ガスを基板、例えば、半導体ウエハ上に堆積するために使用される場合がある。堆積プロセス中、ガスは、シャワーヘッドを介して半導体ウエハ上に堆積され得る。ガスが半導体ウエハ上に堆積される間、ガスはチャンバの他の領域に流れ、多くの場合、チャンバの内面に膜を堆積する可能性がある。膜を除去するために、チャンバは、遠隔プラズマ洗浄を受けることができる。遠隔プラズマ洗浄プロセス中、ノズルを使用して、高温プラズマをチャンバ内に流し込むことが可能である。ノズルは、ガス源およびプラズマ発生器と流体的に接続され得、プラズマ発生器は、ガス源とノズルとの間に流体的に介在される。ノズルは、プロセスチャンバの中心に向かって装着され得、高速でプラズマをチャンバ内に流し込むことができる。一般に、プラズマは、最初にチャンバに入るときに濃縮され、チャンバの内面に衝突した後にチャンバ全体に分散する。

【発明の概要】

【0003】

いくつかの実施態様では、ノズル出口を有するノズル本体と、デフレクタ構造と、１つまたは複数の細長支持体とを含む装置を提供することができる。１つまたは複数の細長支持体は、ノズル本体に対してデフレクタ構造を支持するように構成することができ、デフレクタ構造は、ノズル出口に面する偏向面を有することができる。加えて、ノズル出口の中心軸は、偏向面と交差することができ、第１の冷却通路は、１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延びることができ、第２の冷却通路は、１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延びることができ、デフレクタ構造は、第１の冷却通路および第２の冷却通路と流体的に接続され、第１の冷却通路と第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の中空内部領域を有することができる。

【0004】

装置のいくつかの実施態様では、偏向面は、少なくとも部分的に、円錐台面を含んでもよい。

【0005】

装置のいくつかのそのような実施態様では、円錐台面は、ノズル出口の中心軸に関して軸対称であってもよい。

【0006】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の中空内部領域は、偏向面からオフセットされたデフレクタ構造の内面によって部分的に境界されてもよく、それにより内面にわたって分布する点における偏向面と内面との間の最も近い距離は、実質的に同じである。

【0007】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の中空内部領域は、各々が第１の冷却通路および第２の冷却通路と流体的に接続され、第１の冷却通路と第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の通路を含んでもよい。

【0008】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の通路は、第１の冷却通路と第２の冷却通路との間の蛇行経路を辿ってもよい。

【0009】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の中空内部領域は、中心軸に垂直な平面において実質的に円形の断面形状を有する中空内部領域を含んでもよい。

【0010】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つは、内部に複数のポストを有してもよく、各ポストは、中空内部領域の第１の内面に接続される。

【0011】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体とを含んでもよく、第１の冷却通路は、第１の細長支持体内にあり、第２の冷却通路は、第２の細長支持体内にある。

【0012】

装置のいくつかの実施態様では、単一の細長支持体のみが存在してもよく、第１の冷却通路および第２の冷却通路は、単一の細長支持体内にあり、単一の細長支持体は、中心ノズル軸の周りに中心を置く。

【0013】

装置のいくつかの実施態様では、装置は、プロセスチャンバと、複数の半導体ウエハ処理ステーションと、インデクサとをさらに含んでもよい。半導体ウエハ処理ステーションは、プロセスチャンバ内に位置してもよく、ノズル本体は、プロセスチャンバの上部カバーによって支持され、ノズル出口およびデフレクタ構造がプロセスチャンバ内に位置するように構成されてもよく、デフレクタ構造は、プロセスチャンバの上部カバーと交差するプロセスチャンバの中心軸を通ってインデクサの上に位置してもよく、ウエハ処理ステーションの各々は、ノズル出口の周囲でプロセスチャンバ内に配置されてもよい。ウエハ処理ステーションは各々、台座と、シャワーヘッドとを有してもよい。台座は各々、半導体ウエハがその上に載置されたときに半導体ウエハを支持するように構成された基板支持面を有してもよく、各シャワーヘッドは、台座のうちの１つの上に位置決めされ、通過して流れるガスをその台座に向かって分配するように構成されてもよい。

【0014】

装置のいくつかの実施態様では、インデクサは、インデクサの少なくとも一部が上から見てチャンバの中央領域内にあるように装着されてもよい。

【0015】

装置のいくつかの実施態様では、１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体と、第３の細長支持体と、第４の細長支持体とを含んでもよい、

【0016】

装置のいくつかのそのような実施態様では、４つの細長支持体の各々は、中心軸から第１の距離にあり、各最も近い細長支持体から等距離にあってもよい。

【0017】

装置のいくつかの実施態様では、装置は、第３の冷却通路と、第４の冷却通路とを有してもよい。第１の冷却通路は、第１の細長支持体内にあってもよく、第２の冷却通路は、第２の細長支持体内にあってもよく、第３の冷却通路は、第３の細長支持体内にあってもよく、第４の冷却通路は、第４の細長支持体内にあってもよく、第３の冷却通路および第４の冷却通路は、デフレクタ構造の１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つに流体的に接続されてもよい。

【0018】

装置のいくつかの実施態様では、ノズル本体は、各細長支持体が、ノズル出口の中心軸と交差し、上から見たときにウエハステーションのいずれとも重ならない対応する基準軸に沿って位置するように配向されてもよい。

【0019】

装置のいくつかの実施態様では、装置は、中心軸を通過し、円錐台面と一致し、かつインデクサの中心ハブの任意の部分から３インチ（７．６２センチメートル）以内に入る基準軸を有してもよい。

【0020】

装置のいくつかの実施態様では、装置は、中心軸を通過し、円錐台面と一致し、かつウエハ処理ステーションのうちの１つの基板支持面と交差し、ウエハ処理ステーションのうちの１つのシャワーヘッドとは交差しない基準軸を有してもよい。

【0021】

装置のいくつかの実施態様では、細長支持体およびデフレクタ構造は、中心軸に中心を置き、ノズル出口におけるノズル本体の最大寸法以下で中心軸を横切る外径を有する円筒形エンベロープ内に適合してもよい。

【0022】

装置のいくつかの実施態様では、装置は、拡張面を有するデフレクタ拡張構造を有してもよく、デフレクタ拡張構造は、拡張面が偏向面と位置合わせされて単一の連続面を形成するようにデフレクタ構造に取り付けられてもよい。

【0023】

装置のいくつかの実施態様では、拡張面は、凹状であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本明細書に開示される様々な実施態様は、限定としてではなく例として添付の図面の図に示されており、同様の参照番号は、同様の要素を指す。

【0025】

【図1】図１は、本開示によるノズルを有する例示的な半導体処理ツールの一部の側面図である。

【0026】

【図2-1】図２－１は、本明細書で論じられるノズルの一例の斜視図、ならびにノズルおよびデフレクタ構造の一例であるデフレクタ構造の詳細図である。

【図2-2】図２－２は、本明細書で論じられるノズルの一例の斜視図、ならびにノズルおよびデフレクタ構造の一例であるデフレクタ構造の詳細図である。

【0027】

【図3】図３は、図２の例示的なデフレクタ構造の断面図である。

【0028】

【図4-1】図４－１は、異なるデフレクタ構造の様々な図である。

【図4-2】図４－２は、異なるデフレクタ構造の様々な図である。

【図4-3】図４－３は、異なるデフレクタ構造の様々な図である。

【0029】

【図5】図５は、図２で論じられた例示的なノズルの斜視図および側面断面図である。

【0030】

【図6】図６は、本明細書で論じられるノズルの一例であるノズルの斜視図および側面断面図である。

【0031】

【図7】図７は、本明細書で論じられるノズルの一例であるノズルの側面断面図である。

【0032】

【図8】図８は、論じられるデフレクタ構造の一例であるデフレクタ構造に取り付けられたデフレクタ拡張面の一例を示す図である。

【0033】

【図9】図９は、論じられるノズルの一例であるノズルを有する例示的な半導体処理ツールの一部の側面図である。

【0034】

【図10】図１０は、デフレクタ構造を有さない例示的な半導体処理チャンバの一部の内部を流れるプロセスガスのシミュレーションと、図２の例示的なデフレクタ構造を有する例示的な半導体処理チャンバを比較する図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下の説明では、提示された実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載されている。本明細書に開示される実施形態は、これらの具体的な詳細の一部または全部なしで実践することができる。他の例では、開示された実施形態を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細に説明されていない。さらに、開示された実施形態は、特定の実施形態と併せて説明されるが、特定の実施形態は、開示された実施形態を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。

【0036】

半導体ウエハ処理中、プロセスガスを使用して薄膜を基板、例えば、半導体ウエハ上に堆積する。ガスは、処理チャンバ内で化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、または他のプロセスを使用して堆積され得る。処理チャンバは、ウエハ処理ステーションを有することができる。いくつかの実施形態では、ウエハ処理ステーションは、単一のステーションであってもよい。いくつかの他の実施形態では、ウエハ処理ステーションは、複数のウエハ処理ステーションを有してもよい。各ウエハ処理ステーションは、それ自体のシャワーヘッドおよび台座を有することが可能である。堆積中、ガスがシャワーヘッドから基板上に流される。ガスは、基板上に堆積されることに加えて、処理チャンバの内面上にも堆積され、残留物が残る場合がある。この残留物は、例えば、剥離または残留物からの他の微粒子の放出により、後続の処理中に基板が残留物で汚染される原因となる可能性があり、残留物は、半導体処理チャンバの他の要素の動作に干渉し始める場合もある。

【0037】

そのような問題を防止するために、洗浄方法を使用して処理チャンバ内の残留物を除去することができる。１つの洗浄方法は遠隔プラズマ洗浄であり、プラズマがノズルを介して処理チャンバ内に流し込まれる。プラズマはチャンバの内面上の残留物と反応し、残留物を除去して処理チャンバを洗浄する。プラズマがチャンバ内に流し込まれるとき、プラズマは、例えば、プラズマが直接衝突する構成要素を３００℃を超える温度に加熱するのに十分な高温であり、集中的な平行（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ）高速流として流入する。高温プラズマの集中と結合した高速流は、ノズルの直下に位置し得る回転インデクサなど、ガスの流れと直接一致するハードウェアに損傷を与える可能性がある。例えば、そのようなハードウェアが劣化し、粒子をチャンバ内に放出する場合がある。別の例では、ハードウェアが過熱し、熱膨張、材料の変形、溶融、および他の機械的故障の問題をもたらす場合がある。このような損傷についての可能性は、本出願の譲受人が、インデクサアームに対してインデクサによって支持されたウエハを回転させることを可能にする運動学的連結システムを有する新しいタイプの回転インデクサを開発したときに認識された。そのような回転インデクサは、米国特許第１０，１０９，５１７号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。この新しい回転インデクサを開発した後、本譲受人は、様々なタイプの半導体処理ツールでのその使用を検討し始め、その構造により、従来のインデクサ（インデクサアームに対してウエハを回転させる能力を特徴としない）よりも潜在的に熱攻撃を受けやすいと判断した。例えば、新しいタイプの回転インデクサにおける運動学的連結により、インデクサの中心は、効果的に熱を放出する能力が低い薄いカバープレートによって覆われた様々な可動部品を特徴としていた。対照的に、典型的な回転インデクサは、一般に、大きなヒートシンクとして作用し、ハブの中心から熱を素早く伝導することができる大きな中実の中央ハブを有する。新しいタイプの回転インデクサにおけるカバープレートの熱伝達性能の低下は一般に問題ではないが、特定の条件下、例えば、本明細書で論じられるようなプラズマ洗浄動作中、潜在的に問題となることが判明した インデクサなどのチャンバのハードウェアへの損傷を低減するために、ノズルは、そのようなハードウェアに対する熱負荷を低減するデフレクタ構造フィーチャを有して設計された。デフレクタ構造フィーチャは、ノズル本体に取り付けられ、ノズル出口の前に位置する。ノズルがプラズマをフィーチャ内に流すと、ガスの流れがデフレクタ構造に当たり、チャンバ全体に分散し、それによってプラズマ流の速度およびプラズマの濃度が減少する。これにより、プロセスチャンバ内のあらゆる単一のハードウェアに対する不必要な力および熱の集中が低減される。

【0038】

図１には、堆積プロセス中に使用することができる処理チャンバ１０２が示されている。処理チャンバ１０２内には、ウエハ処理ステーション１０４が存在し得る。ウエハ処理ステーション１０４は各々、シャワーヘッド１０６と、台座１０８とを有することができる。台座１０８は、半導体ウエハ（図示せず）がその上に載置されたときに半導体ウエハを支持するように構成された基板支持面１１２を有し得る。シャワーヘッド１０６は、台座１０８の上に位置決めされ、１つまたは複数のガス源に流体的に接続され得る。シャワーヘッドと台座との間には、ウエハ処理領域１１０が存在する。シャワーヘッド１０６は、処理領域１１０を通してガスを台座１０８に分配するように構成することができる。例えば、堆積プロセス中、シャワーヘッドはガスを処理領域１１０内に流し、そして基板支持面１１２によって支持される半導体ウエハ上に流す。プロセスチャンバはまた、インデクサ１１４などの半導体ウエハハンドラを有することができる。半導体ウエハがウエハ処理ステーション１０４で完成した後、インデクサ１１４を使用して、半導体ウエハを第２のウエハ処理ステーション１０４に移送することが可能である。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１９２は、４つのウエハ処理ステーション１０４を有してもよい。ウエハ処理ステーションは、インデクサ１１４が中心を置いて回転するように構成され得る中心軸１１５の周りに放射状または円形アレイで配置することができる。インデクサ１１４は、複数のインデクサアーム（図示せず）を有することができ、各アームは、遠位端にウエハ支持体を有する。インデクサ１１４は、基板をあるウエハ処理ステーション１０４から次のウエハ処理ステーションに移送するために使用することができる。インデクサ１１４は、複数の半導体ウエハを各ウエハの現在のウエハ処理ステーション１０４から各ウエハの次のウエハ処理ステーション１０４に同時に移送することが可能である。

【0039】

チャンバ１０２は、チャンバ蓋１２２を介して接続されたノズル１２０を有することができ、したがってノズルは、プラズマをチャンバの内部容積に放出してチャンバ内部に送給する。ノズル１２０は、ノズル入口１２６と、ノズル出口１２８とを有することができる。ノズル１２０は、ガス源１１６に流体的に接続され得る。ガス源は、一例として、酸素（Ｏ₂）、三フッ化窒素（ＮＦ₃）、またはアルゴン（Ａｒ）などのガスを供給することができる。プラズマ発生器１１８が、ノズル１２０とガス源１１６との間に流体的に介在することができる。一実施形態では、プラズマ発生器１１８は、ＲＦプラズマ発生器であってもよい。

【0040】

チャンバ１０２は、堆積プロセス中などのウエハ処理中に汚染される場合がある。堆積中、シャワーヘッド１０６は、ウエハ処理領域１１０を通してガスを基板支持面１１２上に載置された半導体ウエハ上に流すことができる。過剰なガスは、台座１０８を含むウエハ処理ステーション１０４の他の部分、ならびに内壁およびインデクサ１１４などの処理チャンバ１０２の他の領域を含め、チャンバ１０２全体に流れてチャンバ内に膜を残す可能性がある。膜が蓄積した後、チャンバ１０２は、遠隔プラズマ洗浄を使用して洗浄することができる。

【0041】

遠隔プラズマ洗浄中、ガス源１１６からプラズマ発生器１１８を通してガスを流すことによって、プラズマを生成することができる。生成されたプラズマは、例えば、前述したように高温であり得る。生成されたプラズマはノズル１２０に供給され、処理チャンバ１０２内に流し込まれる。図１に示すこの例では、ノズル１２０は、ノズル出口１２５が処理チャンバ１０２の内部にあるように装着される。ノズル１２０は、チャンバ蓋１２２に装着され、中心軸１１５に中心を置き、ノズル出口１２４がインデクサ１１４に向かって直接面するように構成される。プラズマはノズル１２０に供給されて処理チャンバ１０２内に流し込まれ、チャンバ１０２内に残された膜と反応する。高温プラズマは、高速の平行流でチャンバ１０２に流入することができる。プラズマの平行流は、チャンバ１０２全体に分散する前に、ノズル出口の真下のチャンバ内のハードウェアに衝突し得る。図１に示す例では、平行高速プラズマガスが直接インデクサ１１４に当たる。インデクサ１１４と接触した後、プラズマはチャンバ全体に広がり、処理ウエハステーション１０４を通って進行し、内部の未反応の膜と反応してプロセスチャンバを洗浄する。

【0042】

高温の平行プラズマが高速でハードウェアに当たると、平行プラズマと直接接触するハードウェアと、ハードウェアが位置するプロセスチャンバの両方に対して何らかの問題が生じる可能性がある。例えば、図１では、高速プラズマ流がインデクサ１１４に当たる。これにより、ハードウェア、特にガスと接触するインデクサのカバーの劣化が生じる場合がある。ハードウェアのこの劣化により、チャンバ全体に広がる粒子が生成され、したがって、処理チャンバ１０２およびチャンバ内で処理される後続の半導体ウエハのさらなる汚染の危険が生じる可能性がある。加えて、ハードウェアは加熱し、適切なヒートシンクがないと過熱する場合がある。例えば、上述したように、典型的なインデクサは中実の中心ハブを有して設計されていた。中心ハブは、プラズマから熱を吸収し、システムから熱を効率的に除去するのに十分な質量および熱伝導率を有していた。しかし、新しいインデクサにおける運動学的連結により、中実のハブは薄い金属カバーを有するより複雑な可動機構に置き換えられ、これによりインデクサの中心に送給される熱を除去するインデクサの能力が低下している。図１に示す実施形態を続けると、インデクサ１１４が過熱することで、アセンブリにいくつかの潜在的な問題を引き起こす可能性がある。例えば、プラズマからの熱が薄い金属カバー上に直接流れると、カバーが溶けて損傷する場合がある。インデクサの構成要素は異なる材料で作製されているため、材料の膨張係数が異なることがあり、したがってインデクサが加熱すると、構成要素が異なる速度で膨張し、適合の問題が生じることがある。アルミニウムなどの一部の材料は軟化し、これはアルミニウムに装着されたねじが緩む原因となり、インデクサに問題を引き起こす可能性がある。本発明者は、流入するプラズマ流を偏向させることでプラズマ流がインデクサ上の特定の点に集中するのを防止し、同時にノズル自体の過熱を防止するのに十分な冷却をそれ自体で維持することができるノズル１２０が、上記の問題を軽減するのに役立つことを認識した。

【0043】

図２－１には、処理チャンバ内への高強度プラズマ流の影響を最小限に抑えるために使用することができるノズル２２０が示されている。図２－２は、図２－１のノズルのデフレクタ構造の拡大図を示し、ノズルの残りの部分は切り取られている。ノズル２２０は、ノズル本体２２４を有する。ノズル本体は、プラズマを受け入れるノズル入口２２６と、プラズマを排出するノズル出口２２８とを含む。ノズルは、ノズル入口２２６を通して、プラズマをノズルに提供するプラズマ源に流体的に接続される。プラズマは、ノズル出口２２８を通して放出される。

【0044】

ノズル２２０は、細長支持体２３２によってノズル本体２２４に取り付けられたデフレクタ構造２３０を有する。デフレクタ構造２３０は、デフレクタ構造表面２３４を有する。デフレクタ構造２３０は、ノズル出口２２６から一定の距離を離して変位され、ノズル出口中心軸２２９がデフレクタ構造２３０と交差するように位置合わせされ得る。ノズル出口中心軸２２９は、ノズル出口２２６の中心を通る軸であり、ノズル出口２２８および／またはデフレクタ構造２３０に対して放射対称軸であり得る。ノズルは、デフレクタ構造表面２３４がノズル出口２２８に面するように構成され得る。ノズル２２０は、セラミックまたは金属材料から作製することができる。金属は、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、それらの合金、または他の金属であってもよい。セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、または他のセラミックであってもよい。

【0045】

図２に図示される一実施形態では、デフレクタ構造２３０をノズル本体２２４に取り付ける４つの細長支持体２３２が存在する。図２の実施形態は単なる一例であり、本発明の範囲を限定するものではない。いくつかの実施形態では、２つまたは３つの細長支持体を有するノズル２２０など、デフレクタ構造２３０をノズル本体２２４に取り付ける細長支持体の数は４つ未満であってもよい。本明細書で後述する１つの特定の実施形態では、単一の細長支持体が使用されてもよい。さらに、他の実施形態では、デフレクタ構造２３０をノズル本体２２４に取り付ける５つ以上の細長支持体を有するノズル２２０が存在してもよい。例えば、ノズル２２０は、５、６、７、または８つの細長支持体によってノズル本体２２４に取り付けられたデフレクタ構造２３０を有してもよい。これらは、本発明を説明するために使用される単なる例である。また、以下の説明では、細長支持体２３２の一部の中に通路２４０などの通路が存在することにも留意されたい。通路は、デフレクタ構造２３０を冷却するために使用される流体を搬送するために使用することができる。いくつかの実施態様では、各細長支持体は、単一の通路を有してもよい。他の実施態様では、単一の細長支持体が、複数の通路を有してもよい。さらにいくつかの他の実施態様では、一部の細長支持体は１つまたは複数の通路を有してもよいが、他の細長支持体は通路を有さない。以下の説明は、各細長支持体が通路を有する実施形態を使用するが、本発明は、一部の細長支持体が通路を有さないことを許容する。図２－１および図２－２に戻ると、ノズル２２０は、デフレクタ構造２３０がノズル出口中心軸２２９と一致し、デフレクタ構造表面２３４がノズル出口２２８に向かって面するように構成される。この実施形態では、デフレクタ構造は、円錐形状、例えば、丸まって鈍い先端２３７となった円錐台２３５を有する。ガスがノズル出口２２８から放出されると、ガスはデフレクタ構造２３０に当たり、中心軸に対して斜めの角度である流路にそらされ、デフレクタ構造の傾斜に従ってデフレクタ構造表面２３４の周囲に均一に分散することが可能である。円錐台２３５の傾斜を使用して、ガスを導くことができる。したがって、ガスがどこに導かれるかに応じて、円錐台２３５の角度を変更することが可能である。これについては、以下でさらに論じられる。

【0046】

ノズル２２０は、ノズルの構成要素を冷却する機能を有することができる。ノズル本体２２４は、冷却ポート２３６を有し得る。少なくとも１つの入口ポートおよび１つの出口ポートを含む冷却ポート２３６を使用して、ノズル全体に流体を循環させ、対流冷却によりノズルの構成要素を冷却することが可能である。例えば、冷却ポート２３６は、細長支持体２３２内の通路（図２－１には示されていないが、図２－２では部分的に見える）と流体的に接続され得る。デフレクタ構造２３０内には、細長支持体内の通路、したがって冷却ポート２３６と流体的に接続された中空内部領域（図示せず）が存在し得る。この冷却インフラストラクチャは、流体が内部を通って流れるとき、加熱された構成要素の対流冷却を可能にすることができる。特に、デフレクタ構造２３０への熱損傷を防止するために、プラズマがデフレクタ構造表面２３４上に流されるときにデフレクタ構造を冷却する必要があり得る。

【0047】

図３には、デフレクタ構造を冷却するために使用される中空内部領域３３８を示す、デフレクタ構造３３０の一例の断面図が示されている。中空内部領域３３８は、細長支持体３３２内の通路３４０（３４０ａおよび３４０ｂなど）に流体的に接続され得、これによりデフレクタ構造表面２３４に衝突するプラズマからデフレクタ構造に伝達され得る熱を除去するために、中空内部領域を通して流体を流すことが可能になる。ノズルが加熱されたプラズマをデフレクタ構造上に導くと、デフレクタ構造は加熱し始める場合がある。デフレクタ構造３３０の中空内部領域３３８を通して流体を流すことによって、熱は移動する流体に伝達され、流体は通路を通って構造の外に移動して熱を運ぶ。

【0048】

図３は、デフレクタ構造３３０の内部の２つの断面図を有する。上の断面図は、デフレクタ構造３３０の側面断面図であり、下の断面図は、デフレクタ構造３３０の底面断面図である。デフレクタ構造の内部には、中空内部領域３３８が存在する。中空内部領域３３８の四分円の各々には、細長支持体３３２の内部の通路３４０ａまたは３４０ｂに通じる開口部３５０が存在する。この実施形態における中空内部領域３３８は、均一な高さを有する概して丸形の形状を有する。この実施形態では、中空内部領域３３８は、ポスト３４２を有する。上の図に示すように、複数のポスト３４２を有するにもかかわらず、流体が第１の組の開口部３５０ａから中空内部領域３３８を通って第２の組の開口部３５０ｂに流れるための複数の経路が存在する。この実施形態では、流体は、中空内部領域３３８内の単一の経路に制限されない。

【0049】

デフレクタ構造３３０が加熱されると、中空内部領域３３８により流体が流れ、構造を対流冷却することが可能になる。デフレクタ構造表面３３４からの熱は、中空内部領域３３８内のポスト３４２に伝達される。次に、ポスト３４２は、熱を中空内部領域３３８を通って流れる流体に伝達する。この構成では、４つの通路３４０ａのうちの２つが、第１の組の開口部３５０ａを通して流体を中空内部領域３３８内に流し込む。第２の組の開口部３５０ｂにより、流体が中空内部領域３３８から第２の組の通路３４０ｂを通り、そしてノズルから流出することが可能になる。したがって、この構成により、十分な流体が中空内部領域３３８を通って流れ、デフレクタ構造３３０から熱を継続的に除去することが可能になる。

【0050】

図４－１～図４－３は、デフレクタ構造４３０の内部の代替の実施形態の例を示す。

【0051】

図４－１は、ポストがないことを除いて、図３に示す中空内部領域と同様の中空内部領域４３８を有するデフレクタ構造４３０を示し、中空内部領域４３８は、単に単一の開いたキャビティである。細長構造（図示せず）内の通路（図示せず）を中空内部領域４３８に流体的に接続する開口部４５０が存在する。この例では、デフレクタ構造が加熱されると、流体が中空内部領域４３８を通って流れ、対流により熱を除去することができる。熱は、デフレクタ構造表面（図示せず）から中空内部領域４３８の上部内面に伝達される。流体は、第１の組の開口部４５０ａを介して第１の組の通路を通って中空内部領域内に流し込まれ、そこで熱がデフレクタ構造４３０から上部内面を介して流動流体に伝達され得る。その後、加熱された流体は、第２の組の開口部４５０ｂを通って第２の組の通路に入り、そしてノズルの外に移送され得る。

【0052】

図４－２は、デフレクタ構造４３０の内部に設けることができる別の例示的な中空内部領域３３８を図示する。この例は、前の例とは異なり、単一の開放チャンバの代わりに中空内部領域に２つの蛇行通路４４６を有し、それによって中空内部領域４３８を通る流体の流れを特定の１つまたは複数の流路に拘束する。図示の例では、細長支持体内の通路が蛇行通路４４６に流体的に接続され得る２つの開口部４５０が存在する。流体は、蛇行通路４４６への入口に流体的に接続された開口部４５０ａを通って流れ、そこで流体は２つの２つの蛇行通路４４６の間で分岐する。蛇行通路４４６の各々からの流体は、蛇行通路４４６に対する出口として機能する開口部４５０ｂに接続する単一の通路に合流する。したがって、デフレクタ構造４３０を冷却するために使用される流体は、デフレクタ構造３３０を通って進行するときに２つの経路のうちの１つに制限される。

【0053】

図４－３は、デフレクタ構造４３０の内部の中空内部領域４３８の別の例を図示する。図４－３では、中空内部領域４３８は図４－２のものと同様の２つの蛇行通路を有するが、通路は二次元の蛇行経路ではなく三次元の蛇行経路を辿る。これにより、中空内部領域４３８の上部内面４４８がデフレクタ構造表面４３４の形状に追従することが可能になり、したがってデフレクタ構造表面と中空内部領域４３８の上部内面４４８との間には、図３に示す対応物よりも薄い概して均一な厚さの材料が形成される。デフレクタ構造表面４３２と中空内部領域４３８との間の材料が少なくなると、デフレクタ構造表面４３４から中空内部領域４３８内の流動流体へのより速い熱伝達が可能となり、したがって潜在的にデフレクタ構造４３０のより効率的な冷却につながり得る。図４－３にも見られるように、いくつかの実施形態では、上部内面４４８に向かって面する中空内部領域４３８の表面（中空内部領域４３８の底部内面と考えることができる）は、中空内部領域３３８にわたって比較的均一に中空内部領域３３８の高さまたは厚さ、したがって蛇行通路を保つように、同様の輪郭を付けられてもよい。これは、流体がデフレクタ構造表面４３４の近くに流れることを可能にしながら、流体の流れの停滞を防止するのに役立ち得る。図４－３の右側の図は、デフレクタ構造４３０の残りの部分から除去された底部部分（図４－３の断面図では密な網掛けによって示される）を示す、デフレクタ構造４３０の分解図である。見られるように、壁構造がデフレクタ構造４３０の残りの部分の下側に機械加工され得る対応する蛇行通路に挿入されるとき、中空内部領域４３８の内部底面４３３を画定し得る最上面を有する２つの蛇行壁フィーチャ４３１が設けられる。そのような幾何学的形状は、例えば、直接レーザ金属焼結などの付加製造プロセスを使用して製造される一体型デフレクタ構造４３０で得ることができることも認識されるであろう。ポストまたは遮るもののないキャビティを有する中空内部領域もまた、同様の方式で、例えば、デフレクタ構造表面と同様のプロファイルを有する上部内面、および場合によっては底部内面を用いて構築され得ることが理解されるであろう。

【0054】

図５には、４つの細長支持構成を有するノズル５２０の一例が図示されている。細長支持体５３２は、２つの主な目的を有する：デフレクタ構造５３０をノズル５２０に取り付けること、および流体を冷却ポート５３６からデフレクタ構造５３０の中空内部領域５３８に運び、第２の対流流体ポートに戻すこと。

【0055】

第１の図は、ノズル５２０の等角図である。上部には、ノズル入口５２６が存在する。一方の側には、流体を流してノズルを冷却するために使用される冷却ポート５３６が示されている。デフレクタ構造５３０をノズル本体５２４に取り付ける、４つの細長支持体５３２が存在する。細長支持体５３２は、放射対称にノズル出口５２８の中心軸５２９の周囲に配置され、等距離に離間されている。

【0056】

右側の図は、同じノズル５２０の断面図を示す。上部にはノズル入口５２６が存在し、真下のノズル出口５２８に流体的に接続される。断面図には、２つの冷却ポート５３６Ａおよび５３６Ｂが示されている。冷却ポート５３６の下には、デフレクタ構造５３０をノズル５２０に取り付ける細長支持体５３２が存在する。図には、４つの細長支持体のうちの３つが示されている。各細長支持体内には、通路５４０が存在する。通路は各々、冷却ポート５３６のうちの１つおよび中空内部領域５３８に流体的に接続され、それらの間に流体的に介在される。通路５４０Ａは、第１の冷却ポート５３６Ａと中空内部領域との間に流体的に介在される。通路５４０Ｂは、第２の冷却ポート５３６Ｂと中空内部領域５３８との間に流体的に介在される。

【0057】

ノズル５２０に対する冷却が作動すると、水またはパーフルオロポリエーテルフッ素化流体（例えば、Ｓｏｌｖａｙ，Ｉｎｃ．のＧａｌｄｅｎ ＰＦＰＥ）などの冷却流体が、第１の冷却ポート５３６Ａを介してノズルに流入する。この例では、第１の冷却ポート５３６Ａは、第１の組の２つの通路に流体的に接続され、そのうちの１つだけが示されている（５４０Ａ）。流体は、２つの通路を通ってチャンバ５４４内に進行する。デフレクタ構造表面５３４上の熱は、チャンバを通って流れる流体に伝達される場合がある。追加の流体が第１の冷却ポート５３６Ａを介してノズル５２０に供給されると、加熱された流体がチャンバから押し出され得る。流体は、そのうちの１つだけが示されている（５４０Ｂ）第２の組の２つの通路を上って第２の冷却ポート５３６Ｂに達し、そこでノズル５２０から出る。ノズル内の冷却は、逆に作用する可能性があることに留意されたい。すなわち、流体は、第２の冷却ポート５３６Ｂを通ってノズル５２０に入り、第２の組の通路５４０Ｂを通って下降し、チャンバ５４４を通って戻り、第１の組の通路５４０Ａを通って上昇し、最後に第１の冷却ポート５３６Ａから出る。

【0058】

ノズル６２０の第２の実施形態が、図６に示されている。この実施形態では、ノズル６２０は、デフレクタ構造６３０をノズル本体６２４に取り付ける単一の細長支持体６３２を有するように構成される。ノズル６２０は、ノズル出口６２８に流体的に接続されたノズル入口６２６を有する。単一の細長支持体６３２は、ノズル出口６２８と同心である。単一の細長支持体６３２は、デフレクタ構造６３０の上部を通り、ノズル入口６２６を介してノズル本体６２４に接続される。デフレクタ構造表面６３４は、円錐台６３５の形状を有する。デフレクタ構造表面６３４は、細長支持体６３２に徐々に変形する。ノズル本体６２４上には、単一の細長支持体内の通路に流体的に接続された２つの冷却ポート６３６が存在する。

【0059】

場合によっては、単一の細長支持体６３２を有するノズル６２０が望ましい場合があり、例えば、そのような配置は、ノズル出口の周囲に分散された複数の細長支持体で達成され得るよりも、より軸対称なガスの流れを発生させることが可能である。単一の細長支持体は中心軸に沿って位置し得、それによってデフレクタ構造の最中心部分に流れを集中させるのとは対照的に、より大きい環状領域にわたってプラズマの平行な流れを分配するように潜在的に作用する。これにより、デフレクタ構造６３０の任意の単一点に対する潜在的な熱の集中を低減することができる。

【0060】

場合によっては、図７に示すように、単一の細長支持体７３２を有するノズル７２０がアクチュエータ７６０によってノズル本体７２４に取り付けられ得、細長支持体７３２は、例えば、Ｏリング（図示）または他のシール、例えば、ベローズシールとの摺動界面を介してノズル本体７２４と摺動可能に係合されて気密シールを提供する一方、細長支持体７３２とノズル本体７２４との間の摺動運動を可能にすることができる。冷却流体は、冷却ポート７３６Ａおよび７３６Ｂならびに通路６４０Ａおよび６４０Ｂを介してデフレクタ構造内を循環することができる。プラズマは、ノズル入口７２６を通してノズル７２０に提供され、ノズル出口７２８を通してノズル７２０から流出することができ、その時点で、デフレクタ構造７３０がプラズマ流を半径方向外側に進行させることが可能である。アクチュエータ７６０は、線形アクチュエータまたはピストンであってもよく、細長支持体７３２の遠位端にあるデフレクタ構造７３０の場所を制御するために使用することができる。アクチュエータ７６０は、デフレクタ構造７３０をノズル本体７２４から遠ざけるように延ばすことができ、またはデフレクタ構造７３０をノズル本体７２４に向かって後退させることもできる。これを使用して、チャンバ内のデフレクタ構造の位置を最適化し、チャンバ内のプラズマの流路を潜在的に最適化または変更することでチャンバ全体にプラズマをより良好に分配することが可能である。

【0061】

図６に戻ると、右側にノズル６２０の断面図が示されており、デフレクタ構造の中空内部領域を示す挿入断面図も右下に提供されている。この断面図は、両側の２つの冷却ポート６３６Ａおよび６３６Ｂを示す。冷却ポート６３６は、通路６４０に流体的に接続され、冷却ポート６３６Ａは、通路６４０Ａに接続され、冷却ポート６３６Ｂは、通路６４０Ｂに接続される。両方の通路は、ノズル出口６２８と同心の単一の細長支持体６３２内に存在する。単一の細長支持体６３２は、デフレクタ構造６３０に取り付けられる。デフレクタ構造の内部には中空内部領域６３８が存在し、この場合、これは通路６４６である。通路は流体的に接続され、２つの通路、通路６４０Ａと通路６４０Ｂとの間に流体的に介在される。

【0062】

ノズル６２０が動作しているとき、プラズマ洗浄ガス源が、ノズル入口６２６を介してノズル６２０に流体的に接続される（複数のノズル入口６２６が存在してもよい）。生成されたプラズマは、ノズル入口６２６入口を通って流入し、ノズル本体６２４を通って進行し、そしてノズル出口６２８を通って出る。ガスは、細長支持体６３２に沿ってデフレクタ構造６３０に下方に流れる。プラズマはデフレクタ構造６３０および／または細長支持体６３２を加熱する可能性があるが、デフレクタ構造によってある角度で半径方向外側に偏向され、その結果、概して軸対称のプラズマの流れが生じる。図５の実施形態と同様に、図６の冷却システムを作動させ、デフレクタ構造および／または細長支持体の両方を冷却し続けることができる。ノズルが冷却システムを使用する場合、流体は、冷却ポート６３６のうちの１つを介してノズルに送給される。上述したように、流体はどちらの方向に流れてもよく、単一の方向に拘束されない。この例では、流体は、冷却ポート６３６Ａを介してノズルに送給される。流体はノズルを通って流れ、冷却通路６４０Ａに接続する。細長構造が加熱されると、構造から流体への熱伝達が開始し得る。流体は、経路に沿ってデフレクタ構造通路６４６へと継続する。流体は、デフレクタ構造６３０を通る通路の経路を辿る。経路を通って流れる間、デフレクタ構造表面６３４からの熱が流体に伝達され得る。次いで流体は、単一の細長構造内の第２の通路６４０Ｂに流出し、第２の冷却ポート６３６Ｂを通って出る。

【0063】

図８は、デフレクタ拡張構造８６２を有するデフレクタ構造８３０を示す。デフレクタ拡張構造８６２は、拡張面８６４を有する。デフレクタ拡張構造８６２は、拡張面８６４がデフレクタ構造表面８３４と接続して単一の連続面を形成するようにデフレクタ構造８３０に取り付けられてもよい。拡張面８６４は、チャンバの構成に従って成形することができる。いくつかの実施形態では、拡張面８６４は、単一の平らな面であってもよい。図８に示す例では、拡張面８６４は、デフレクタ構造表面８３４に続く円錐面であり、中心軸からさらに離れた点で凹状の回転面に移行する。別の実施形態では、拡張面８６４は、図示のように凹状部分のない単なる円錐面であってもよい。凹状拡張面８６４は、プラズマ流をチャンバの中心からさらに離れた領域に導くために使用され得る。

【0064】

上記の説明はノズルの異なる実施態様に焦点を当ててきたが、上述の様々なノズルは、例えば、以下の説明と一致して概して同様の方式で使用することができる。

【0065】

図９は、内部にデフレクタ構造９３０および４つの細長支持体９３２を有するノズル９２０を備えたチャンバ９０２の上面図および側面図を示す。この実施形態では、ノズル９２０は、チャンバの上部においてチャンバ蓋９２２に装着される。チャンバの内部には、インデクサ９１４および４つのウエハ処理ステーション９０４が存在する。インデクサ９１４は、インデクサの中心軸９１５がノズル出口中心軸９２９と一致するようにノズル９２０の直下に位置決めされる。４つのウエハ処理ステーション９０４は、プロセスチャンバ内でインデクサの中心軸９１５の周囲に円形アレイで配置される。各ウエハ処理ステーション９０４は、シャワーヘッド９０６と、台座９０８とを有し、各台座は、基板支持面９１２を有する。上面図に示すように、ノズル９２０の４つの細長支持体９３２は、ノズル出口中心軸９２９から細長支持体９３２を通る基準線が台座９０８のどの部分とも交差しないように位置決めされる。ウエハ処理領域９１０は、基板支持面９１２からシャワーヘッド９０６までの領域である。ノズル９２０に戻ると、ノズルは、ガス源９１６およびプラズマ発生器９１８と流体接続されている。プラズマ発生器は、ガス源９１６とノズル９２０との間に流体的に介在される。

【0066】

チャンバが遠隔プラズマ洗浄プロセスによって洗浄されるとき、ガス源９１６はガスをプラズマ発生器９１８に供給し、そこでガスがエネルギーを与えられ、例えば、３００℃を超える高温であり得るプラズマを生成する。プラズマはノズル９２０に送られ、そこでチャンバ９０２内に流し込まれる。ノズル出口９２８は、高度に平行な流れにおいて高速でプラズマを排出することができる。プラズマは、チャンバ９０２内の既存のハードウェアの代わりにデフレクタ構造表面９３４に当たる可能性がある。デフレクタ構造表面９３４に当たることによって、プラズマの速度が低下し、ガスがチャンバ９０２全体に分散する。プラズマは、デフレクタ構造表面９３４の傾斜に従うことができる。いくつかの実施形態では、デフレクタ構造表面９３４の傾斜は、プラズマが表面に沿ってインデクサ９１４の縁部に向かって進行するようにプラズマを導くことができる。ガスがインデクサ９１４と接触するまでに、プラズマは拡散し、インデクサ上の熱を低減する。インデクサ９１４は、拡散プラズマの流れをウエハ処理領域９１０内に方向を変え、ウエハ処理ステーション９０４を一掃することが可能である。他の実施形態では、傾斜は、プラズマがウエハ処理ステーション９０４の基板支持面９１２に直接進行し、デフレクタ構造９３０と接触した後にウエハ処理領域９１０に直接進行するようにプラズマを導くことができる。デフレクタ構造表面９３４の傾斜は、チャンバ９０２の構成を含めて、複数の変数に応じて遠隔プラズマ洗浄プロセスを最適化するために変更されてもよい。

【0067】

ノズル９２０がプラズマをチャンバ内に流し込むとき、ノズルは、その冷却システムを使用してノズルを対流冷却することができる。ノズル９２０は、ノズルを対流冷却するために使用される冷却流体に流体的に接続され得る。この例では、ノズルは、４つの細長支持体９３２を有する。冷却流体は、冷却ポート（図示せず）を通って、各々が独自の細長支持体９３２内にある第１の組の通路を通って下降し、デフレクタ構造９３０の中空内部領域を通って、各々が独自の細長支持体内にある第２の組の通路を通って流れ、そして第２の冷却ポートを通って流出する。デフレクタ構造が排出されたプラズマによって加熱されると、デフレクタ構造は、熱をデフレクタ構造表面から中空内部領域を通って移動する流動流体に伝達することができる。流動流体は、ノズルから出る際に熱を除去することができ、したがってデフレクタ構造およびノズルを冷却する。

【0068】

図１０は、２つの異なるノズルを有するプロセスチャンバ１００２内におけるプラズマ１０５６の洗浄を示す。上の図では、プロセスチャンバ１００２Ａには、デフレクタ構造のないノズルからプラズマ１０５６が流れ込む。下の図では、プロセスチャンバ１００２Ｂには、デフレクタ構造１０３０を有するノズルからプラズマ１０５６が流れ込む。各プロセスチャンバ１００２には、インデクサ１０１４、台座１００８、およびシャワーヘッド１００６が存在する。プラズマ流中の酸素ラジカルのモル分率は、図１０で使用されるグレースケールの陰影によって表され、陰影が濃いほどモル分率が高くなる。酸素ラジカルは、プラズマが導かれる表面と反応し、それによってプラズマがチャンバ中心から半径方向外側に流れるとき、洗浄動作を実施するために利用可能な酸素ラジカルの量を低減する。酸素ラジカルの濃度は、一般に、チャンバの様々な表面に加えられる熱量とも相関し、例えば、より高い濃度では、より多くの熱が加えられる。

【0069】

図１０の上の図に示す例では、デフレクタ構造のないノズルが、強力な平行流１０５８によってプラズマ１０５６をプロセスチャンバ１００２Ａ内に流し込む。強力な平行流１０５８は、遮られることなくノズルからインデクサ１０１４の上部に流れ、インデクサは高熱に曝され、損傷を受ける可能性がある。平行流１０５６がインデクサ１０１４に当たると、プラズマ１０５６はシャワーヘッド１００６と台座１００８との間のプロセス領域に移動する。この例では、ウエハ処理ステーションの最外周に達するプラズマ１０５６中の酸素ラジカルのモル分率はこれらの最外面を効果的に洗浄するには十分高くないため、ウエハ処理ステーションの一部、ならびにプロセスチャンバ１００２Ａの内壁が汚れたままになる可能性がある。

【0070】

図１０の下の図に示す例では、デフレクタ構造１０３０を有するノズルが、プラズマ１０５６をプロセスチャンバ１００２Ｂ内に流し込む。プラズマ１０５６の流れは、最初は強力な平行流１０５８である。この例では、平行流１０５８はデフレクタ構造１０３０に当たり、デフレクタ構造１０３０は平行流を概して円錐形の流れにそらせるように作用し、それによって流れの強度を減少させる。デフレクタ構造１０３０の表面は、表面に対する接線がインデクサ１０１４のハブの縁部と交差する、または交差に近づくように角度が付けられており、したがってインデクサハブの外端近くにプラズマを分配する。プラズマ１０５６は、シャワーヘッド１００６と台座１００８との間のウエハ処理領域に分散される前に、インデクサ１０１４の縁部または縁部近くに当たる。この場合、プラズマ１０５６は、有効モル分率の酸素ラジカルを有するプラズマが処理領域全体を通って処理チャンバ１００２Ｂの内壁に到達することができるように、デフレクタ構造によってより効果的に分配される。プラズマ１０５６はまた、デフレクタ構造の下に逆流し、インデクサ１０１４の上部中央面を洗浄することができる。デフレクタ構造１０３０を有するノズルを使用することによって、プラズマ１０５６は、ノズルの直下の構成要素が受ける場合がある加熱量を低減することに加えて、プロセスチャンバ１００２Ｂ内のより多くの場所を洗浄することができる可能性がある。

【0071】

いくつかの実施態様では、コントローラは、本明細書で論じられるノズルを組み込んだシステムで使用することができる。図９は、１つまたは複数のプロセッサおよびメモリを有する例示的なコントローラの概略図を図示し、コントローラは、ノズル９２０へのプラズマの流れを可能にするために弁および／またはプラズマ発生器の動作を制御するための電子機器と統合され得る。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、本明細書に開示されるプロセスのいずれかを制御するようにプログラムされてもよい。そのようなプロセスとしては、プラズマおよび／または冷却流体の流れを制御するためのプロセス、ならびに本明細書で論じられていない他のプロセスまたはパラメータ、例えば処理ガスの送給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、特定のシステムに接続または連動するチャンバおよび他の移送ツールに対するウエハの搬入と搬出、および／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出が含まれる。

【0072】

広義には、コントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、論理、メモリ、および／またはソフトウェアを有する電子機器として定義されてもよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上で、または半導体ウエハ用に、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してもよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素、表面、回路、および／またはウエハダイの製作における１つまたは複数の処理ステップを実現するためプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってもよい。

【0073】

コントローラは、いくつかの実施態様では、システムと統合または結合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であってもよく、またはそのようなコンピュータに結合されてもよく、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってもよいし、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であってもよい。これにより、ウエハ処理のリモートアクセスが可能となる。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製作動作の現在の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始してもよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワークを通じてプロセスレシピをシステムに提供することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含んでいてもよい。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでもよく、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは命令をデータの形式で受信する。そのようなデータは、１つまたは複数の動作中に実施される各処理ステップのためのパラメータを特定するものである。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラが連動または制御するように構成されるツールのタイプに特有のものであってもよいことを理解されたい。したがって、上述したように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（例えば、プラットフォームレベルで、またはリモートコンピュータの一部として）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられるであろう。

【0074】

限定はしないが、本開示による例示的な回転インデクサは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体ウエハの製作および／または製造に関連するか使用されてもよい任意の他の半導体処理システムを有する半導体処理ツール内またはその一部に装着されてもよい。

【0075】

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。

【0076】

本開示の目的のために、「流体的に接続された」という用語は、「電気的に接続された」という用語が互いに接続されて電気接続を形成する構成要素に関して使用される方法と同様に、流体接続を形成するために直接または１つまたは複数の介在する構成要素もしくは容積を介して互いに接続され得る容積、プレナム、穴などに関して使用される。「流体的に介在された」という用語は、使用される場合、少なくとも２つの他の構成要素、容積、プレナム、または穴と流体的に接続された構成要素、容積、プレナム、または穴を指すために使用され得、それによりそれらの他の構成要素、容積、プレナム、または穴の１つからそれらの構成要素、容積、プレナム、または穴の他のまたは別のものに流れる流体は、それらの構成要素、容積、プレナム、または穴の他のまたは別のものに達する前に最初に「流体的に介在された」構成要素を通って流れる。例えば、ポンプがリザーバと出口との間に流体的に介在される場合、リザーバから出口に流れた流体は、出口に達する前に最初にポンプを通って流れる。

【0077】

「１つまたは複数の＜項目＞の各＜項目＞のための」、「１つまたは複数の＜項目＞の各＜項目＞」などの語句は、本明細書で使用される場合、単一項目群と複数項目群の両方を含むと理解されるべきであり、すなわち、「各…のための」という語句は、プログラミング言語で、参照される項目の母集団の各項目を参照するために使用されるという意味で使用されることを理解されたい。例えば、参照される項目の母集団が単一項目である場合、「各」はその単一項目のみを参照し（「ｅａｃｈ」の辞書定義はしばしば「２つ以上のもののうちの１つ１つ」を指す用語を定義するという事実にもかかわらず）、それらの項目の少なくとも２つがなければならないことを意味するものではない。同様に、「セット」または「サブセット」という用語は、それ自体、複数の項目を必然的に包含するものと見なされるべきではなく、セットまたはサブセットは、（文脈が別段のことを指示しない限り）１つの部材のみまたは複数の部材を包含することができることが理解されるであろう。

【0078】

前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されてきたが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。本実施形態のシステムおよび装置の実施には多くの別の方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、それらの実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図4-3】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理操作に用いるための装置であって、
ノズル出口を有するノズル本体と、
デフレクタ構造と、
１つまたは複数の細長支持体と
を備え、
前記１つまたは複数の細長支持体は、前記ノズル本体に対して前記デフレクタ構造を支持し、
前記デフレクタ構造は、前記ノズル出口に面する偏向面を有し、
前記ノズル出口の中心軸は、前記偏向面と交差し、
第１の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
第２の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
前記デフレクタ構造は、前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の中空内部領域を有する、
装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
前記偏向面は、少なくとも部分的に、円錐台面を含む、装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記円錐台面は、前記ノズル出口の前記中心軸に関して軸対称である、装置。

【請求項4】

請求項２に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記偏向面からオフセットされた前記デフレクタ構造の内面によって部分的に境界され、それにより前記内面にわたって分布する点における前記偏向面と前記内面との間の最も近い距離は、実質的に同じである、装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、各々が前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の通路を含む、装置。

【請求項6】

請求項５に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の通路は、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間の蛇行経路を辿る、装置。

【請求項7】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記中心軸に垂直な平面において実質的に円形の断面形状を有する中空内部領域を含む、装置。

【請求項8】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つは、内部に複数のポストを有し、各ポストは、前記中空内部領域の第１の内面に接続される、装置。

【請求項9】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体とを含み、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にある、
装置。

【請求項10】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
単一の細長支持体のみが存在し、
前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路は、前記単一の細長支持体内にあり、
前記単一の細長支持体は、前記中心軸の周りに中心を置く、
装置。

【請求項11】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
プロセスチャンバと、
複数の半導体ウエハ処理ステーションと、
インデクサと
をさらに備え、
前記半導体ウエハ処理ステーションは、前記プロセスチャンバ内に位置し、
前記ノズル本体は、前記プロセスチャンバの上部カバーによって支持され、前記ノズル出口および前記デフレクタ構造が前記プロセスチャンバ内に位置するように構成され、
前記デフレクタ構造は、前記プロセスチャンバの前記上部カバーと交差する前記プロセスチャンバの中心軸を通って前記インデクサの上に位置し、
前記ウエハ処理ステーションの各々は、前記ノズル出口の周囲で前記プロセスチャンバ内に配置され、
前記ウエハ処理ステーションは各々、対応する台座と、対応するシャワーヘッドとを有し、
各台座は、半導体ウエハがその上に載置されたときに前記半導体ウエハを支持するように構成された対応する基板支持面を有し、
各シャワーヘッドは、前記対応する台座の上に位置決めされ、通過して流れるガスを前記対応する台座に向かって分配するように構成される、
装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の装置であって、
前記インデクサは、前記インデクサの少なくとも一部が上から見て前記チャンバの中央領域内にあるように装着される、装置。

【請求項13】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体と、第３の細長支持体と、第４の細長支持体とを含む、装置、

【請求項14】

請求項１３に記載の装置であって、
前記４つの細長支持体の各々は、前記中心軸から第１の距離にあり、各細長支持体は、各最も近い細長支持体から等距離にある、装置。

【請求項15】

請求項１３に記載の装置であって、
第３の冷却通路と、第４の冷却通路とをさらに備え、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路は、前記第３の細長支持体内にあり、
前記第４の冷却通路は、前記第４の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路および前記第４の冷却通路は、前記デフレクタ構造の前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つに流体的に接続される、
装置。

【請求項16】

請求項１１に記載の装置であって、
前記ノズル本体は、各細長支持体が、前記ノズル出口の前記中心軸と交差し、上から見たときに前記ウエハステーションのいずれとも重ならない対応する基準軸に沿って位置するように配向される、装置。

【請求項17】

請求項１１に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記インデクサの中心ハブの任意の部分から３インチ（７．６２センチメートル）以内に入る、装置。

【請求項18】

請求項１１に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記基板支持面と交差し、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記シャワーヘッドとは交差しない、装置。

【請求項19】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記細長支持体および前記デフレクタ構造は、前記中心軸に中心を置き、前記ノズル出口における前記ノズル本体の最大寸法以下で前記中心軸を横切る外径を有する円筒形エンベロープ内に適合する、装置。

【請求項20】

請求項１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
拡張面を有するデフレクタ拡張構造をさらに備え、前記デフレクタ拡張構造は、前記拡張面が前記偏向面と位置合わせされて単一の連続面を形成するように前記デフレクタ構造に取り付けられる、装置。

【請求項21】

請求項２０に記載の装置であって、
前記拡張面は、凹状である、装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

装置のいくつかの実施態様では、単一の細長支持体のみが存在してもよく、第１の冷却通路および第２の冷却通路は、単一の細長支持体内にあり、単一の細長支持体は、中心軸の周りに中心を置く。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0038】

図１には、堆積プロセス中に使用することができる処理チャンバ１０２が示されている。処理チャンバ１０２内には、ウエハ処理ステーション１０４が存在し得る。ウエハ処理ステーション１０４は各々、シャワーヘッド１０６と、台座１０８とを有することができる。台座１０８は、半導体ウエハ（図示せず）がその上に載置されたときに半導体ウエハを支持するように構成された基板支持面１１２を有し得る。シャワーヘッド１０６は、台座１０８の上に位置決めされ、１つまたは複数のガス源に流体的に接続され得る。シャワーヘッドと台座との間には、ウエハ処理領域１１０が存在する。シャワーヘッド１０６は、処理領域１１０を通してガスを台座１０８に分配するように構成することができる。例えば、堆積プロセス中、シャワーヘッドはガスを処理領域１１０内に流し、そして基板支持面１１２によって支持される半導体ウエハ上に流す。プロセスチャンバはまた、インデクサ１１４などの半導体ウエハハンドラを有することができる。半導体ウエハがウエハ処理ステーション１０４で完成した後、インデクサ１１４を使用して、半導体ウエハを第２のウエハ処理ステーション１０４に移送することが可能である。いくつかの実施形態では、処理チャンバ１０２は、４つのウエハ処理ステーション１０４を有してもよい。ウエハ処理ステーションは、インデクサ１１４が中心を置いて回転するように構成され得る中心軸１１５の周りに放射状または円形アレイで配置することができる。インデクサ１１４は、複数のインデクサアーム（図示せず）を有することができ、各アームは、遠位端にウエハ支持体を有する。インデクサ１１４は、基板をあるウエハ処理ステーション１０４から次のウエハ処理ステーションに移送するために使用することができる。インデクサ１１４は、複数の半導体ウエハを各ウエハの現在のウエハ処理ステーション１０４から各ウエハの次のウエハ処理ステーション１０４に同時に移送することが可能である。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0041】

遠隔プラズマ洗浄中、ガス源１１６からプラズマ発生器１１８を通してガスを流すことによって、プラズマを生成することができる。生成されたプラズマは、例えば、前述したように高温であり得る。生成されたプラズマはノズル１２０に供給され、処理チャンバ１０２内に流し込まれる。図１に示すこの例では、ノズル１２０は、ノズル出口１２８が処理チャンバ１０２の内部にあるように装着される。ノズル１２０は、チャンバ蓋１２２に装着され、中心軸１１５に中心を置き、ノズル出口１２４がインデクサ１１４に向かって直接面するように構成される。プラズマはノズル１２０に供給されて処理チャンバ１０２内に流し込まれ、チャンバ１０２内に残された膜と反応する。高温プラズマは、高速の平行流でチャンバ１０２に流入することができる。プラズマの平行流は、チャンバ１０２全体に分散する前に、ノズル出口の真下のチャンバ内のハードウェアに衝突し得る。図１に示す例では、平行高速プラズマガスが直接インデクサ１１４に当たる。インデクサ１１４と接触した後、プラズマはチャンバ全体に広がり、処理ウエハステーション１０４を通って進行し、内部の未反応の膜と反応してプロセスチャンバを洗浄する。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0044】

ノズル２２０は、細長支持体２３２によってノズル本体２２４に取り付けられたデフレクタ構造２３０を有する。デフレクタ構造２３０は、デフレクタ構造表面２３４を有する。デフレクタ構造２３０は、ノズル出口２２８から一定の距離を離して変位され、ノズル出口中心軸２２９がデフレクタ構造２３０と交差するように位置合わせされ得る。ノズル出口中心軸２２９は、ノズル出口２２６の中心を通る軸であり、ノズル出口２２８および／またはデフレクタ構造２３０に対して放射対称軸であり得る。ノズルは、デフレクタ構造表面２３４がノズル出口２２８に面するように構成され得る。ノズル２２０は、セラミックまたは金属材料から作製することができる。金属は、例えば、アルミニウム、鋼、チタン、それらの合金、または他の金属であってもよい。セラミック材料は、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、または他のセラミックであってもよい。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0052】

図４－２は、デフレクタ構造４３０の内部に設けることができる別の例示的な中空内部領域４３８を図示する。この例は、前の例とは異なり、単一の開放チャンバの代わりに中空内部領域に２つの蛇行通路４４６を有し、それによって中空内部領域４３８を通る流体の流れを特定の１つまたは複数の流路に拘束する。図示の例では、細長支持体内の通路が蛇行通路４４６に流体的に接続され得る２つの開口部４５０が存在する。流体は、蛇行通路４４６への入口に流体的に接続された開口部４５０ａを通って流れ、そこで流体は２つの２つの蛇行通路４４６の間で分岐する。蛇行通路４４６の各々からの流体は、蛇行通路４４６に対する出口として機能する開口部４５０ｂに接続する単一の通路に合流する。したがって、デフレクタ構造４３０を冷却するために使用される流体は、デフレクタ構造３３０を通って進行するときに２つの経路のうちの１つに制限される。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0053】

図４－３は、デフレクタ構造４３０の内部の中空内部領域４３８の別の例を図示する。図４－３では、中空内部領域４３８は図４－２のものと同様の２つの蛇行通路を有するが、通路は二次元の蛇行経路ではなく三次元の蛇行経路を辿る。これにより、中空内部領域４３８の上部内面４４８がデフレクタ構造表面４３４の形状に追従することが可能になり、したがってデフレクタ構造表面と中空内部領域４３８の上部内面４４８との間には、図３に示す対応物よりも薄い概して均一な厚さの材料が形成される。デフレクタ構造表面４３４と中空内部領域４３８との間の材料が少なくなると、デフレクタ構造表面４３４から中空内部領域４３８内の流動流体へのより速い熱伝達が可能となり、したがって潜在的にデフレクタ構造４３０のより効率的な冷却につながり得る。図４－３にも見られるように、いくつかの実施形態では、上部内面４４８に向かって面する中空内部領域４３８の表面（中空内部領域４３８の底部内面と考えることができる）は、中空内部領域４３８にわたって比較的均一に中空内部領域４３８の高さまたは厚さ、したがって蛇行通路を保つように、同様の輪郭を付けられてもよい。これは、流体がデフレクタ構造表面４３４の近くに流れることを可能にしながら、流体の流れの停滞を防止するのに役立ち得る。図４－３の右側の図は、デフレクタ構造４３０の残りの部分から除去された底部部分（図４－３の断面図では密な網掛けによって示される）を示す、デフレクタ構造４３０の分解図である。見られるように、壁構造がデフレクタ構造４３０の残りの部分の下側に機械加工され得る対応する蛇行通路に挿入されるとき、中空内部領域４３８の内部底面４３３を画定し得る最上面を有する２つの蛇行壁フィーチャ４３１が設けられる。そのような幾何学的形状は、例えば、直接レーザ金属焼結などの付加製造プロセスを使用して製造される一体型デフレクタ構造４３０で得ることができることも認識されるであろう。ポストまたは遮るもののないキャビティを有する中空内部領域もまた、同様の方式で、例えば、デフレクタ構造表面と同様のプロファイルを有する上部内面、および場合によっては底部内面を用いて構築され得ることが理解されるであろう。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0057】

ノズル５２０に対する冷却が作動すると、水またはパーフルオロポリエーテルフッ素化流体（例えば、Ｓｏｌｖａｙ，Ｉｎｃ．のＧａｌｄｅｎ ＰＦＰＥ）などの冷却流体が、第１の冷却ポート５３６Ａを介してノズルに流入する。この例では、第１の冷却ポート５３６Ａは、第１の組の２つの通路に流体的に接続され、そのうちの１つだけが示されている（５４０Ａ）。流体は、２つの通路を通ってチャンバ内に進行する。デフレクタ構造表面５３４上の熱は、チャンバを通って流れる流体に伝達される場合がある。追加の流体が第１の冷却ポート５３６Ａを介してノズル５２０に供給されると、加熱された流体がチャンバから押し出され得る。流体は、そのうちの１つだけが示されている（５４０Ｂ）第２の組の２つの通路を上って第２の冷却ポート５３６Ｂに達し、そこでノズル５２０から出る。ノズル内の冷却は、逆に作用する可能性があることに留意されたい。すなわち、流体は、第２の冷却ポート５３６Ｂを通ってノズル５２０に入り、第２の組の通路５４０Ｂを通って下降し、チャンバ５４４を通って戻り、第１の組の通路５４０Ａを通って上昇し、最後に第１の冷却ポート５３６Ａから出る。

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0060】

場合によっては、図７に示すように、単一の細長支持体７３２を有するノズル７２０がアクチュエータ７６０によってノズル本体７２４に取り付けられ得、細長支持体７３２は、例えば、Ｏリング（図示）または他のシール、例えば、ベローズシールとの摺動界面を介してノズル本体７２４と摺動可能に係合されて気密シールを提供する一方、細長支持体７３２とノズル本体７２４との間の摺動運動を可能にすることができる。冷却流体は、冷却ポート７３６Ａおよび７３６Ｂならびに通路７４０Ａおよび７４０Ｂを介してデフレクタ構造内を循環することができる。プラズマは、ノズル入口７２６を通してノズル７２０に提供され、ノズル出口７２８を通してノズル７２０から流出することができ、その時点で、デフレクタ構造７３０がプラズマ流を半径方向外側に進行させることが可能である。アクチュエータ７６０は、線形アクチュエータまたはピストンであってもよく、細長支持体７３２の遠位端にあるデフレクタ構造７３０の場所を制御するために使用することができる。アクチュエータ７６０は、デフレクタ構造７３０をノズル本体７２４から遠ざけるように延ばすことができ、またはデフレクタ構造７３０をノズル本体７２４に向かって後退させることもできる。これを使用して、チャンバ内のデフレクタ構造の位置を最適化し、チャンバ内のプラズマの流路を潜在的に最適化または変更することでチャンバ全体にプラズマをより良好に分配することが可能である。

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0066】

チャンバが遠隔プラズマ洗浄プロセスによって洗浄されるとき、ガス源９１６はガスをプラズマ発生器９１８に供給し、そこでガスがエネルギーを与えられ、例えば、３００℃を超える高温であり得るプラズマを生成する。プラズマはノズル９２０に送られ、そこでチャンバ９０２内に流し込まれる。ノズル出口は、高度に平行な流れにおいて高速でプラズマを排出することができる。プラズマは、チャンバ９０２内の既存のハードウェアの代わりにデフレクタ構造表面９３４に当たる可能性がある。デフレクタ構造表面９３４に当たることによって、プラズマの速度が低下し、ガスがチャンバ９０２全体に分散する。プラズマは、デフレクタ構造表面９３４の傾斜に従うことができる。いくつかの実施形態では、デフレクタ構造表面９３４の傾斜は、プラズマが表面に沿ってインデクサ９１４の縁部に向かって進行するようにプラズマを導くことができる。ガスがインデクサ９１４と接触するまでに、プラズマは拡散し、インデクサ上の熱を低減する。インデクサ９１４は、拡散プラズマの流れをウエハ処理領域９１０内に方向を変え、ウエハ処理ステーション９０４を一掃することが可能である。他の実施形態では、傾斜は、プラズマがウエハ処理ステーション９０４の基板支持面９１２に直接進行し、デフレクタ構造９３０と接触した後にウエハ処理領域９１０に直接進行するようにプラズマを導くことができる。デフレクタ構造表面９３４の傾斜は、チャンバ９０２の構成を含めて、複数の変数に応じて遠隔プラズマ洗浄プロセスを最適化するために変更されてもよい。

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0078】

前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されてきたが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。本実施形態のシステムおよび装置の実施には多くの別の方法があることに留意されたい。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、それらの実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではない。また本開示は以下の形態として実現できる。
［形態１］
装置であって、
ノズル出口を有するノズル本体と、
デフレクタ構造と、
１つまたは複数の細長支持体と
を備え、
前記１つまたは複数の細長支持体は、前記ノズル本体に対して前記デフレクタ構造を支持し、
前記デフレクタ構造は、前記ノズル出口に面する偏向面を有し、
前記ノズル出口の中心軸は、前記偏向面と交差し、
第１の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
第２の冷却通路は、前記１つまたは複数の細長支持体の少なくとも１つを通って延び、
前記デフレクタ構造は、前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の中空内部領域を有する、
装置。
［形態２］
形態１に記載の装置であって、
前記偏向面は、少なくとも部分的に、円錐台面を含む、装置。
［形態３］
形態２に記載の装置であって、
前記円錐台面は、前記ノズル出口の前記中心軸に関して軸対称である、装置。
［形態４］
形態２に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記偏向面からオフセットされた前記デフレクタ構造の内面によって部分的に境界され、それにより前記内面にわたって分布する点における前記偏向面と前記内面との間の最も近い距離は、実質的に同じである、装置。
［形態５］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、各々が前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路と流体的に接続され、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間に流体的に介在される１つまたは複数の通路を含む、装置。
［形態６］
形態５に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の通路は、前記第１の冷却通路と前記第２の冷却通路との間の蛇行経路を辿る、装置。
［形態７］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域は、前記中心軸に垂直な平面において実質的に円形の断面形状を有する中空内部領域を含む、装置。
［形態８］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つは、内部に複数のポストを有し、各ポストは、前記中空内部領域の第１の内面に接続される、装置。
［形態９］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体とを含み、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にある、
装置。
［形態１０］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
単一の細長支持体のみが存在し、
前記第１の冷却通路および前記第２の冷却通路は、前記単一の細長支持体内にあり、
前記単一の細長支持体は、前記中心ノズル軸の周りに中心を置く、
装置。
［形態１１］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
プロセスチャンバと、
複数の半導体ウエハ処理ステーションと、
インデクサと
をさらに備え、
前記半導体ウエハ処理ステーションは、前記プロセスチャンバ内に位置し、
前記ノズル本体は、前記プロセスチャンバの上部カバーによって支持され、前記ノズル出口および前記デフレクタ構造が前記プロセスチャンバ内に位置するように構成され、
前記デフレクタ構造は、前記プロセスチャンバの前記上部カバーと交差する前記プロセスチャンバの中心軸を通って前記インデクサの上に位置し、
前記ウエハ処理ステーションの各々は、前記ノズル出口の周囲で前記プロセスチャンバ内に配置され、
前記ウエハ処理ステーションは各々、対応する台座と、対応するシャワーヘッドとを有し、
各台座は、半導体ウエハがその上に載置されたときに前記半導体ウエハを支持するように構成された対応する基板支持面を有し、
各シャワーヘッドは、前記対応する台座の上に位置決めされ、通過して流れるガスを前記対応する台座に向かって分配するように構成される、
装置。
［形態１２］
形態１１に記載の装置であって、
前記インデクサは、前記インデクサの少なくとも一部が上から見て前記チャンバの中央領域内にあるように装着される、装置。
［形態１３］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記１つまたは複数の細長支持体は、第１の細長支持体と、第２の細長支持体と、第３の細長支持体と、第４の細長支持体とを含む、装置、
［形態１４］
形態１３に記載の装置であって、
前記４つの細長支持体の各々は、前記中心軸から第１の距離にあり、各細長支持体は、各最も近い細長支持体から等距離にある、装置。
［形態１５］
形態１３に記載の装置であって、
第３の冷却通路と、第４の冷却通路とをさらに備え、
前記第１の冷却通路は、前記第１の細長支持体内にあり、
前記第２の冷却通路は、前記第２の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路は、前記第３の細長支持体内にあり、
前記第４の冷却通路は、前記第４の細長支持体内にあり、
前記第３の冷却通路および前記第４の冷却通路は、前記デフレクタ構造の前記１つまたは複数の中空内部領域のうちの少なくとも１つに流体的に接続される、
装置。
［形態１６］
形態１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記ノズル本体は、各細長支持体が、前記ノズル出口の前記中心軸と交差し、上から見たときに前記ウエハステーションのいずれとも重ならない対応する基準軸に沿って位置するように配向される、装置。
［形態１７］
形態１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記インデクサの中心ハブの任意の部分から３インチ（７．６２センチメートル）以内に入る、装置。
［形態１８］
形態１１のいずれか一項に記載の装置であって、
前記中心軸を通過し、前記円錐台面と一致する基準軸は、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記基板支持面と交差し、前記ウエハ処理ステーションのうちの１つの前記シャワーヘッドとは交差しない、装置。
［形態１９］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
前記細長支持体および前記デフレクタ構造は、前記中心軸に中心を置き、前記ノズル出口における前記ノズル本体の最大寸法以下で前記中心軸を横切る外径を有する円筒形エンベロープ内に適合する、装置。
［形態２０］
形態１～４のいずれか一項に記載の装置であって、
拡張面を有するデフレクタ拡張構造をさらに備え、前記デフレクタ拡張構造は、前記拡張面が前記偏向面と位置合わせされて単一の連続面を形成するように前記デフレクタ構造に取り付けられる、装置。
［形態２１］
形態２０に記載の装置であって、
前記拡張面は、凹状である、装置。

【国際調査報告】