特表2024-526102高濃度の分子水素および他のガスの基板処理システムへの送給
(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】2024-07-17
(54)【発明の名称】高濃度の分子水素および他のガスの基板処理システムへの送給
(51)【国際特許分類】
C23C 16/448 20060101AFI20240709BHJP
F17D 1/04 20060101ALI20240709BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20240709BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
C23C16/448
F17D1/04
C23C16/52
H01L21/302 101G
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577505
(86)(22)【出願日】2022-06-15
(85)【翻訳文提出日】2024-02-15
(86)【国際出願番号】 US2022033516
(87)【国際公開番号】W WO2022266159
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】63/211,224
(32)【優先日】2021-06-16
(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】リッチ・アンソニー・ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ブアン・ラモン・リワナグ
(72)【発明者】
【氏名】リクター・ウェイン・エドワード
(72)【発明者】
【氏名】ペナ・クリストファー・ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】アマヤ・マリッサ・エレナ・オリッツ
【テーマコード（参考）】
3J071
4K030
5F004
【Ｆターム（参考）】
3J071AA01
3J071CC03
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3J071FF11
4K030AA13
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4K030LA15
5F004BA03
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5F004BB25
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5F004DA24
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5F004DA26
(57)【要約】
基板処理ツール用のガス送給システムは、Ｎ個のガスの第１のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第１のガス混合物を第１の基板処理チャンバに供給するように構成される第１のガスボックスを含み、Ｎは、１より大きい整数である。第２のガスボックスは、Ｍ個のガスの第２のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第２のガス混合物を第２の基板処理チャンバに選択的に供給するように構成され、Ｍは、１より大きい整数である。第３のガスボックスは、第３のガスを第１の濃度で第１の基板処理チャンバに供給するように、および、第３のガスを第２の濃度で第２の基板処理チャンバに供給するように構成される。第３のガスは、Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガス、およびＭ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスと相溶性がない。
【選択図】図５
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理ツール用のガス送給システムであって、Ｎ個のガスの第１のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第１のガス混合物を第１の基板処理チャンバに供給するように構成される、第１のガスボックスであって、Ｎは、１より大きい整数である、第１のガスボックスと、
Ｍ個のガスの第２のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第２のガス混合物を第２の基板処理チャンバに選択的に供給するように構成される、第２のガスボックスであって、Ｍは、１より大きい整数である、第２のガスボックスと、
第３のガスを第１の濃度で前記第１の基板処理チャンバに供給するように、および、前記第３のガスを第２の濃度で前記第２の基板処理チャンバに供給するように構成される、第３のガスボックスと、
を備える、ガス送給システム。
【請求項2】
請求項１に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスは、前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガス、および前記Ｍ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスと相溶性がない、ガス送給システム。
【請求項3】
請求項２に記載のガス送給システムであって、前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む、ガス送給システム。
【請求項4】
請求項３に記載のガス送給システムであって、前記Ｍ個のガスの第２のセットにおける前記１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む、ガス送給システム。
【請求項5】
請求項４に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスは、分子水素を含む、ガス送給システム。
【請求項6】
請求項３に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスは、アンモニアを含む、ガス送給システム。
【請求項7】
請求項５に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスの前記第１の濃度は、４％を上回る、ガス送給システム。
【請求項8】
請求項５に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスの前記第１の濃度は、４％～１００％の範囲にある、ガス送給システム。
【請求項9】
請求項５に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスの前記第２の濃度は、４％を上回る、ガス送給システム。
【請求項10】
請求項５に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスの前記第２の濃度は、４％～１００％の範囲にある、ガス送給システム。
【請求項11】
請求項１に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスが、前記第１の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、前記第１の基板処理チャンバへの前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するように構成されるインターロック回路をさらに備える、ガス送給システム。
【請求項12】
請求項１１に記載のガス送給システムであって、前記インターロック回路は、チャンバインターロック信号がアサートされるとき、前記第３のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される、ガス送給システム。
【請求項13】
請求項１１に記載のガス送給システムであって、前記インターロック回路は、前記第３のガスが、前記第２の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、前記第２の基板処理チャンバへの前記Ｍ個のガスの第２のセットにおける前記１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される、ガス送給システム。
【請求項14】
請求項１に記載のガス送給システムであって、前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスは、分子酸素を含み、
前記Ｍ個のガスの第２のセットにおける前記１つまたは複数のガスは、分子酸素を含み、
前記第３のガスは、分子水素を含み、
前記第３のガスの前記第１の濃度は、４％を上回り、
前記第３のガスの前記第２の濃度は、４％を上回る、ガス送給システム。
【請求項15】
請求項１４に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスが、前記第１の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、前記第１の基板処理チャンバへの前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するように、および、
前記第３のガスが、前記第２の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、前記第２の基板処理チャンバへの前記Ｍ個のガスの第２のセットにおける前記１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するように
構成されるインターロック回路をさらに備える、ガス送給システム。
【請求項16】
請求項１５に記載のガス送給システムであって、前記インターロック回路は、チャンバインターロック信号がアサートされるとき、前記第３のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される、ガス送給システム。
【請求項17】
請求項１に記載のガス送給システムであって、前記第３のガスボックスは、排気システムに接続されるエンクロージャを含む、ガス送給システム。
【請求項18】
請求項１７に記載のガス送給システムであって、前記エンクロージャ内の圧力を監視するための圧力センサをさらに備える、ガス送給システム。
【請求項19】
請求項１８に記載のガス送給システムであって、前記圧力が、あらかじめ定められた圧力を上回るとき、チャンバインターロック信号をアサートするように構成されるコントローラをさらに備える、ガス送給システム。
【請求項20】
請求項１に記載のガス送給システムであって、前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスから前記第３のガスに切り替えるとき、および前記第３のガスから前記Ｎ個のガスの第１のセットにおける前記１つまたは複数のガスに切り替えるとき、第１のあらかじめ定められた期間に前記第１の基板処理チャンバのパージまたはポンプダウンのうちの少なくとも１つを行うように構成されるコントローラをさらに備える、ガス送給システム。
【請求項21】
基板処理ツールであって、基板搬送モジュールと、
２Ｐ個の基板処理チャンバであって、Ｐは、１より大きい整数であり、前記２Ｐ個の基板処理チャンバは、前記基板搬送モジュールに接続される、２Ｐ個の基板処理チャンバと、
請求項１に記載の前記ガス送給システムと、
前記第１の基板処理チャンバと、
前記第２の基板処理チャンバと、
を備え、
前記第１の基板処理チャンバおよび前記第２の基板処理チャンバは、前記基板搬送モジュールに接続される、基板処理ツール。
【請求項22】
請求項２１に記載の基板処理ツールであって、Ｐ＝５である、基板処理ツール。
【請求項23】
請求項２１に記載の基板処理ツールであって、前記２Ｐ個の基板処理チャンバのうちのＰ個は、前記基板搬送モジュールの１つの側における第１の列に配置され、前記２Ｐ個の基板処理チャンバのうちのＰ個は、前記基板搬送モジュールの反対側における第２の列に配置される、基板処理ツール。
【請求項24】
請求項２３に記載の基板処理ツールであって、前記第１の基板処理チャンバおよび前記第２の基板処理チャンバは、前記基板搬送モジュールの一端に配置される、基板処理ツール。
【請求項25】
請求項２４に記載の基板処理ツールであって、前記２Ｐ個の基板処理チャンバは、基板のエッチングを行い、前記第１の基板処理チャンバおよび前記第２の基板処理チャンバは、前記基板の剥離を行う、基板処理ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年６月１６日に出願された米国仮出願第６３／２１１，２２４号の利益を主張するものである。上記に参照される出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
本出願は、２０２１年６月１６日に出願された米国仮出願第６３／２１１，２２４号の利益を主張するものである。上記に参照される出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本開示は、基板処理システムに関し、より詳細には、基板処理システムのガス送給システムに関する。
【背景技術】
【0003】
ここに提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を大まかに提示することを目的とする。この背景技術の節において記載される範囲での、現在名前が記されている発明者の業績、および、出願の時点で従来技術として特にみなされない場合がある説明の態様は、本開示と対比する従来技術として明示的にもまたは黙示的にも認められない。
【0004】
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板を処理するために使用され得る。基板上で行われ得る例示の処理は、限定はされないが、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、誘導体エッチング、導体エッチング、および／または他のエッチング、堆積、剥離、もしくは洗浄プロセスを含む。基板は、基板処理システムの処理チャンバにおいて、ペデスタル、静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体上に配置されてよい。剥離およびエッチング中、１つまたは複数の前駆体を含むガス混合物は、処理チャンバに導入され得、プラズマは、化学反応を起こすために使用されてよい。
【発明の概要】
【0005】
基板処理ツール用のガス送給システムは、Ｎ個のガスの第１のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第１のガス混合物を第１の基板処理チャンバに供給するように構成される第１のガスボックスを含み、Ｎは、１より大きい整数である。第２のガスボックスは、Ｍ個のガスの第２のセットから選択された１つまたは複数のガスを含む第２のガス混合物を第２の基板処理チャンバに選択的に供給するように構成され、Ｍは、１より大きい整数である。第３のガスボックスは、第３のガスを第１の濃度で第１の基板処理チャンバに供給するように、および、第３のガスを第２の濃度で第２の基板処理チャンバに供給するように構成される。
【0006】
他の特徴において、第３のガスは、Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガス、およびＭ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスと相溶性がない。Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む。Ｍ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む。第３のガスは分子水素を含む。第３のガスはアンモニアを含む。第３のガスの第１の濃度は、４％を上回る。第３のガスの第１の濃度は、４％～１００％の範囲にある。第３のガスの第２の濃度は、４％を上回る。第３のガスの第２の濃度は、４％～１００％の範囲にある。
【0007】
他の特徴において、インターロック回路は、第３のガスが、第１の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、第１の基板処理チャンバへのＮ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するように構成される。インターロック回路は、チャンバインターロック信号がアサートされるとき、第３のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される。インターロック回路は、第３のガスが、第２の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、第２の基板処理チャンバへのＭ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される。
【0008】
他の特徴において、Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む。Ｍ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスは、分子酸素を含む。第３のガスは、分子水素を含む。第３のガスの第１の濃度は、４％を上回り、第３のガスの第２の濃度は、４％を上回る。
【0009】
他の特徴において、インターロック回路は、第３のガスが、第１の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、第１の基板処理チャンバへのＮ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するように構成される。インターロック回路は、第３のガスが、第２の基板処理チャンバに送給されるのと同時に、第２の基板処理チャンバへのＭ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される。
【0010】
他の特徴において、インターロック回路は、チャンバインターロック信号がアサートされるとき、第３のガスの送給を選択的に防止するようにさらに構成される。第３のガスボックスは、排気システムに接続されるエンクロージャを含む。圧力センサは、エンクロージャ内の圧力を監視する。コントローラは、圧力があらかじめ定められた圧力を上回るとき、障害信号をアサートするように構成される。
【0011】
他の特徴において、コントローラは、Ｎ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスから第３のガスに切り替えるとき、および第３のガスからＮ個のガスの第１のセットにおける１つまたは複数のガスに切り替えるとき、第１のあらかじめ定められた期間に第１の基板処理チャンバのパージまたはポンプダウンのうちの少なくとも１つを行うように構成される。
【0012】
基板処理ツールは、基板搬送モジュール、および２Ｐ個の基板処理チャンバを含み、Ｐは、１より大きい整数である。２Ｐ個の基板処理チャンバは、基板搬送モジュールに接続される。基板処理ツールは、ガス送給システム、第１の基板処理チャンバ、および第２の基板処理チャンバをさらに含む。第１の基板処理チャンバおよび第２の基板処理チャンバは、基板搬送モジュールに接続される。
【0013】
他の特徴において、Ｐ＝５である。２Ｐ個の基板処理チャンバのうちのＰ個は、基板搬送モジュールの１つの側における第１の列に配置され、２Ｐ個の基板処理チャンバのうちのＰ個は、基板搬送モジュールの反対側における第２の列に配置される。
【0014】
他の特徴において、第１の基板処理チャンバおよび第２の基板処理チャンバは、基板搬送モジュールの一端に配置される。
【0015】
他の特徴において、２Ｐ個の基板処理チャンバは、基板のエッチングを行い、第１の基板処理チャンバおよび第２の基板処理チャンバは、基板の剥離を行う。
【0016】
本開示の適用可能性のさらなる領域は、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的とすることが意図されており、本開示の範囲を限定することは意図されていない。
【0017】
本開示は、詳細な説明および添付の図面から、より十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本開示による２つのツールの部分の一例の斜視図である。
【0019】
【0020】
【図3】本開示によるガス送給システムの一例の機能ブロック図である。
【0021】
【図4A】本開示によるガス送給システム用のコントローラの一例の機能ブロック図である。
【0022】
【図4B】本開示によるインターロック回路の機能ブロック図である。
【0023】
【図5】本開示によるガス送給システムを動作させるための方法の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図面において、参照番号は、同様のおよび／または同一の要素を識別するために再利用され得る。
【0025】
半導体ツールは、典型的には、製作（ファブ）室に配置される。ファブ室における床面積は高価であるため、半導体製造者は、単位面積当たりのスループットを最大化するように試みる。その結果、半導体ツールの接地面積を最小化することにかなりの注意が向けられている。
【0026】
前述の説明において、内方に面し、かつ共通の基板搬送モジュールに接続されるＰ個の処理チャンバ（Ｐは、１より大きい整数である）をそれぞれが含む２つの隣接する列を含む半導体ツールの文脈で、ガス送給システムについて説明される。Ｒ個の処理チャンバは、基板処理ツールの一端に配置され、また、基板搬送モジュールと連通する（Ｒはゼロより大きい整数である）。いくつかの例では、Ｐ個の処理チャンバは、エッチングを行い、Ｒ個の処理チャンバは、剥離を行うが、他のタイプの処理が、実行されてよい。いくつかの例では、Ｐ＝５、Ｒ＝２であるが、追加のまたはより少ない基板処理チャンバが、使用可能である。
【0027】
本開示によるガス送給システムは、第１のガスおよび１つまたは複数の他のガスを、Ｒ個の基板処理チャンバに送給するように構成される。いくつかの例では、ガス送給システムは、Ｎ個のガスの第１のセットおよびＭ個のガスの第２のセットをそれぞれ送給する第１のガスボックスおよび第２のガスボックスを含み、ＭおよびＮは整数である。第３のガスボックスは第３のガスを送給する。いくつかの例では、Ｎ個のガスの第１のセットおよびＭ個のガスの第２のセットは、分子窒素（Ｎ2）、分子酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）、フォーミングガス、および／あるいは、１つまたは複数の他のプロセスガスもしくは不活性ガスを含んでよい。いくつかの例では、第３のガスは、Ｎ個のガスの第１のセットまたはＭ個のガスの第２のセットにおける１つまたは複数のガスと相溶性がないガスを含む。例えば、第３のガスは、分子水素（Ｈ2）、アンモニア（ＮＨ3）、または他のガスを含む。
【0028】
いくつかの例では、第３のガスは、ガス混合物の０％～１００％の濃度で送給可能である。第３のガスが、Ｈ2であるとき、より高い濃度のもの（例えば、４％～１００％）は、処理チャンバに同時に送給可能である、Ｎ個のガスの第１のセットもしくはＭ個のガスの第２のセット（分子酸素Ｏ2など）のうちの１つまたは複数と相溶性がない場合がある。換言すれば、Ｏ2は、より高い濃度のＨ2と相溶性がない。通常、Ｈ2の送給は、（フォーミングガスなどにおける）Ｏ2と相溶性がある０％から４％までの濃度に限定される。いくつかの例では、第３のガスボックスは、１つまたは両方のチャンバに対して１０，０００ｓｃｃｍ（例えば、同時に動作させる場合は、両方に対して５０００ｓｃｃｍ）で第３のガスを供給することができるが、より高いまたはより低い流量が、使用可能である。
【0029】
図１および図２は、ファブ室において並んで配設されるツール１００、１０２（１つは、１００における実線のもの、およびもう１つは、１０２における破線のもの）の部分を示す。ツールのそれぞれは、２つの列の基板処理チャンバを含む（ツールのそれぞれに対して１つの列が示されている）。基板処理チャンバは、基板搬送モジュール（明確にするために図１には示されていない）に隣接して位置している。
【0030】
ツール１００、１０２は、Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ（ＦＯＵＰ）１０４と、Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ（ＥＦＥＭ）およびロードロック１０６と、高周波発生器１０７およびガスボックス１０８を有する処理チャンバと、パワーロックアウトおよびタグアウトパネル１１０と、を含む。基板処理チャンバは、プロセスモジュールバイアスアセンブリ１１２をさらに含む。
【0031】
基板処理チャンバのそれぞれは、例えば、高周波（ＲＦ）プラズマを使用して基板をエッチングするために使用され得る。基板処理チャンバは、誘導結合されたプラズマを使用して、導電性エッチングプロセスもしくは誘導体エッチングプロセス、または他の基板処理を行ってよい。
【0032】
図２は、ツール１００の平面図を示す。ツール１００は、ＦＯＵＰ１０４と、ＥＦＥＭおよびロードロック１０６と、基板処理チャンバ１０９と、パワーロックアウトおよびタグアウトパネル１１０と、を含む。ツールは、点線２２０によって識別される設置面積全体を有する。ツール１００は、基板処理チャンバ１０９へおよび基板処理チャンバ１０９から基板を搬送するための基板搬送モジュール２２２をさらに含む。基板搬送モジュール２２２は、基板の一時的な格納のためのロボット２２４、２２６およびバッファ２２８を含み得る。ロボット２２４、２２６は、基板処理チャンバ１０９およびバッファ２２８へおよび基板処理チャンバ１０９およびバッファ２２８から、基板を搬送する。いくつかの例では、基板搬送モジュール２２２は、真空中または大気中で動作する。
【0033】
ツール１００は、基板処理を行うために、基板搬送モジュール２２２の同じ端部に位置する、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２をさらに含む。いくつかの例では、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２は、薄膜、マスク、または他の材料の剥離を行うための剥離チャンバである。いくつかの例では、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２は、薄膜の剥離中に、リモートプラズマおよび高濃度のガス（４％を上回る分子水素（Ｈ2）など）を利用する。
【0034】
ここで、図３を参照すると、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２用のガス送給システム３００が示されている。ガス送給システム３００は、第１の基板処理チャンバ２５０およびリモートプラズマ源（ＲＰＳ）３０４－１にガス混合物を供給する。いくつかの例では、第１の基板処理チャンバ２５０は、チャンバエンクロージャ３０６－１、バルブまたは可変制限オリフィス３１０－１、およびポンプ３１２－１をさらに含む。
【0035】
いくつかの例では、ガス送給システム３００はまた、ガス混合物を第２の基板処理チャンバ２５２およびリモートプラズマ源（ＲＰＳ）３０４－２に供給する。いくつかの例では、第２の基板処理チャンバ２５２は、チャンバエンクロージャ３０６－２、バルブまたは可変制限オリフィス３１０－２、およびポンプ３１２－２をさらに含む。特定のタイプのチャンバが示されているが、他のタイプのチャンバが、プラズマありまたはプラズマなしのどちらかで使用可能である。
【0036】
ガス送給システム３００は、設備インターフェースパネル（ＦＩＰ）エンクロージャ３２０を含む。ガス１、ガス２、…およびガスＮを含むＮ個のガス（Ｎは整数）は、ＦＩＰエンクロージャ３２０に送給される。いくつかの例では、ガス１は、分子窒素（Ｎ2）に対応し、ガス２は、分子酸素（Ｏ2）に対応する。残りのガスは、行われる特定のプロセスに基づいて選択される、他のプロセスガス、パージガス、不活性ガスなどを含んでよい。
【0037】
バルブ３２２－１、３２２－２、…および３２２－Ｎ（まとめてバルブ３２２）の入口は、ガス１、ガス２、…およびガスＮを含むＮ個のガスを受け入れ、これらのバルブ３２２－１、３２２－２、…および３２２－Ｎの出口への流れをそれぞれ制御する。バルブ３２４－１、３２４－２、…および３２４－Ｎ（まとめてバルブ３２４）の入口は、バルブ３２２－１、３２２－２、…および３２２－Ｎの出口にそれぞれ接続される。バルブ３２４－１、３２４－２、…および３２４－Ｎの出口は、以下にさらに説明されるように、ガスボックス３４０および３６０と流体的に連通している。圧力センサ３２６－１、３２６－２、…および３２６－Ｎは、バルブ３２４－１、３２４－２、…および３２４－Ｎの出口でそれぞれ圧力を監視する。
【0038】
バルブ３３０は、バルブ３２２－１の出口およびバルブ３２４－１の入口と流体的に連通している入口を有する。バルブ３３０の出口は、ガスボックス３８０の入口と流体的に連通している。圧力センサ３３２は、バルブ３３０の出口における圧力を監視する。
【0039】
ガスボックス３４０は、バルブ３２４－１、３２４－２、…および３２４－Ｎの出口とそれぞれ流体的に連通している入口を有するバルブ３４２－１、３４２－２、…および３４２－Ｎ（まとめてバルブ３４２）を含む。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３４４－１、３４４－２、…および３４４－Ｎは、各々のガスの流量を制御するために、バルブ３４２－１、３４２－２、…および３４２－Ｎの出口とそれぞれ連通している。ＭＦＣ３４４－１、３４４－２、…および３４４－Ｎの出口は、バルブ３４８－１、３４８－２、…および３４８－Ｎ（まとめてバルブ３４８）の入口とそれぞれ流体的に連通している。バルブ３５０の入口は、バルブ３３０の出口と流体的に連通している。バルブ３４８－１、３４８－２、…および３４８－Ｎならびに３５０の出口は、バルブ３５２の入口と流体的に連通している。バルブ３５２の出口は、第１の基板処理チャンバ２５０と流体的に連通している。
【0040】
ガスボックス３６０は、バルブ３２４－１、３２４－２、…および３２４－Ｎの出口とそれぞれ流体的に連通している入口を有するバルブ３６２－１、３６２－２、…および３６２－Ｎ（まとめてバルブ３６２）を含む。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３６４－１、３６４－２、…および３６４－Ｎは、各々のガスの流量を制御するために、バルブ３６２－１、３６２－２、…および３６２－Ｎの出口とそれぞれ連通している。ＭＦＣ３６４－１、３６４－２、…および３６４－Ｎの出口は、バルブ３６８－１、３６８－２、…および３６８－Ｎ（まとめてバルブ３６８）の入口とそれぞれ流体的に連通している。バルブ３７０の入口は、バルブ３３０の出口と流体的に連通している。バルブ３６８－１、３６８－２、…および３６８－Ｎならびに３７０の出口は、バルブ３７２の入口と流体的に連通している。バルブ３７２の出口は、第２の基板処理チャンバ２５２と流体的に連通している。
【0041】
いくつかの例では、エンクロージャ３８１を含むガスボックス３８０は、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２のうちの１つまたは両方に、分子水素（Ｈ2）などの第３のガスの濃度を供給するように構成される。ガスボックス３８０は、ガスを受け入れる入口を有するバルブ３８２を含む。バルブ３８２の出口は、バルブ３８４の入口と連通している。バルブ３８４の出口は、バルブ３８８－１の入口、および圧力センサ３８６と連通している。
【0042】
バルブ３８８－１の出口は、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３９２－１の入口と連通している。ＭＦＣ３９２－１の出口は、バルブ３９６－１の入口と連通している。バルブ３９３の入口は、バルブ３３０の出口と流体的に連通している。バルブ３９３の出口は、ＭＦＣ３９２－１の入口および出口とそれぞれ流体的に連通している出口を有するバルブ３９０－１および３９４－１の入口に接続されている。
【0043】
バルブ３８４の出口はまた、バルブ３８８－２の入口と連通している。バルブ３８８－２の出口は、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３９２－２の入口と連通している。ＭＦＣ３９２－２の出口は、バルブ３９６－２の入口と連通している。バルブ３９３の出口は、ＭＦＣ３９２－１の入口および出口とそれぞれ流体的に連通している出口を有するバルブ３９０－２および３９４－２の入口に流体的に接続されている。いくつかの例では、エンクロージャ３８１は、排気システム３１４に接続されるガス封止型エンクロージャである。
【0044】
いくつかの例では、ガス１は、分子窒素（Ｎ2）などのパージガスに対応する。場合によっては、ガスボックス３８０を通るガス送給ラインは、バルブ３２２－１、３３０、３９３、３９０－１、３９４－１、３９０－２、３９４－２、および３９６－１を開放することによって、パージガスを使用してパージされる。ポンプ３１２－１および３１２－２は、パージガスを、第１の基板処理チャンバ３０１－１および第２の基板処理チャンバ２５２からそれぞれ、排気システム３１４に送る。同様に、バルブ３２２－１、３３０、３５０、３５２、３７０、３７２は、開放されて、ラインをガスボックス３４０および３６０からそれぞれパージする。
【0045】
いくつかの例では、ガス送給ラインは、高濃度のガス（Ｈ2など）の供給から別のガス（Ｏ2など）の供給に切り替えるとき、あらかじめ定められた期間にポンプダウンおよび／またはパージされる。同様に、ガス送給ラインは、あるガス（Ｏ2など）の供給から高濃度のガス（Ｈ2など）の供給に切り替えるとき、あらかじめ定められた期間にポンプダウンおよび／またはパージされる。
【0046】
いくつかの例では、バルブ３２２および３６２は、手動バルブであり、バルブ３３０および３８４は、圧力調整バルブであり、残りのバルブは、ソレノイド作動式空気圧バルブであるが、他のタイプのバルブが、使用可能である。
【0047】
いくつかの例では、エンクロージャ３８１は封止され、エンクロージャ３８１の内部の圧力は、圧力センサ３９７によって監視される。代替的には、エンクロージャ３８１からの排気ラインにおける圧力は、圧力センサ３９９によって監視される。排気システムが正確に動作していない場合、圧力センサ３９７および／または圧力センサ３９９によって測定された圧力は、変化することになる。例えば、ポンプ３９８が作動しなくなる場合、真空状態が失われるにつれて圧力が増大することになる。いくつかの例では、測定された圧力は、あらかじめ定められた圧力閾値と比較可能であり、ガスボックス３８０によって供給された第３のガス（Ｈ2など）のエンクロージャ３８１からの漏れを防止するために、圧力が、圧力閾値を上回る時に、障害が表され得る。いくつかの例では、圧力が、あらかじめ定められた圧力閾値を上回って増大すると、チャンバインターロック信号はローになる。
【0048】
ここで図４Ａを参照すると、ガス送給システム３００のための制御システム４００が示されている。制御システム４００は、１つまたは複数のレシピ、処理チャンバ制御コード、ガス送給制御コード、および圧力センサ４２８からのフィードバックに基づいて、インターロック回路４１８およびバルブソレノイド４２０、ＭＦＣ４２４、ならびにポンプ４３２に制御信号を出力するコントローラ４１０を含む。
【0049】
いくつかの例では、インターロック回路４１８は、ガスボックス３８０が、第１の基板処理チャンバ２５０および／または第２の基板処理チャンバ２５２に第３のガスを供給しているのと同時に、ガスボックス３４０がガスのうちの１つまたは複数を供給しないようにする。例えば、インターロック回路４１８は、ガスボックス３８０が（任意の濃度で、および／またはあらかじめ定められた濃度を上回る濃度で）第３のガス（Ｈ2など）を供給しているのと同時に、ガスボックス３４０および３６０があるガス（Ｏ2など）を送給しないように構成される。圧力コントローラ４４３は、１つまたは複数の圧力センサ４２８の出力を受け入れ、スロットルバルブ４４５を調節してよい。
【0050】
ここで図４Ｂを参照すると、インターロック回路４１８の一例が示されている。インターロック回路４１８は、第３のガスの供給を、別のガス（Ｏ2など）を同時に送給するときにおよび／またはチャンバインターロックがアサートされるときに防止する１つまたは複数の論理ゲートを含む。いくつかの例では、論理ゲートは、１つまたは複数のＮＡＮＤゲート４６０および／またはＡＮＤゲート４６１を含む。
【0051】
ＮＡＮＤゲート４６０は、ガスボックス３４０から第１の基板処理チャンバ２５０へのあるガス（Ｏ2など）の供給を可能にするための第１の信号、および、ガスボックス３８０から第１の基板処理チャンバ２５０への第３のガス（Ｈ2など）の供給を可能にするための第２の信号を受信する。ＮＡＮＤゲート４６０、第２の信号、および、チャンバインターロック信号に対応する第３の信号の出力は、ＡＮＤゲート４６１への入力である。ＮＡＮＤゲート４６０は、２つの入力のうちの１つがハイであるときにはハイであり、その他の場合はローである。ＡＮＤゲート４６１は、ＮＡＮＤゲート４６０の出力がハイであり、第２の信号がハイであり、およびチャンバインターロック信号がハイである（実施可能な状態に対応する）ときにはハイであり、その他の場合はローである。ＡＮＤゲート４６１の出力は、分子水素を第１の基板処理チャンバ２５０に供給するためのバルブと関連付けられたソレノイド４６２を選択的に有効にする。
【0052】
インターロック回路４１８はまた、第２の基板処理チャンバに対する同様の機能を実行する論理ゲートを含む。いくつかの例では、論理ゲートは、ガスボックス３６０から第２の基板処理チャンバ２５２へのＯ2の供給を可能にするための第４の信号、および、ガスボックス３８０から第２の基板処理チャンバ２５２へのＨ2の供給を可能にするための第５の信号を受信するＮＡＮＤゲート４７０を含む。ＡＮＤゲート４７１は、ＮＡＮＤゲート４７０、第５の信号、およびチャンバインターロック信号に対応する第６の信号の出力を受信する。ＡＮＤゲート４７１の出力は、第２の基板処理チャンバ２５２にＨ2を供給するためのバルブと関連付けられたソレノイド４７２を選択的に有効にする。
【0053】
理解できるように、第１の信号および第２の信号が同時にアサートされる場合、ＮＡＮＤゲート４６０は、ソレノイド４６２をディスエーブルするためのディスエーブル信号を出力する。換言すれば、Ｏ2が第１の基板処理チャンバ２５０に供給されている場合、Ｈ2が、第１の基板処理チャンバ２５０に供給されないようにする。さらに、チャンバインターロック信号はまた、ローであるとき、Ｈ2またはＯ2のどちらかの供給を防止することができる。
【0054】
同様に、第４の信号および第５の信号が両方共、同時にアサートされる場合、ＮＡＮＤゲート４７０は、ソレノイド４７２をディスエーブルするためのディスエーブル信号を出力する。換言すれば、Ｏ2が第２の基板処理チャンバ２５２に供給されている、またはチャンバインターロックがアサートされる場合、Ｈ2が、第２の基板処理チャンバ２５２に供給されないようにする。さらに、チャンバインターロック信号はまた、ローであるとき、Ｈ2またはＯ2のどちらかの供給を防止することができる。
【0055】
このタイプのハードウェアインターロックは、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２それぞれへの相溶性がないガスおよび／またはガス混合物の送給を防止する。さらに、ソフトウェアインターロックはまた、以下にさらに説明されるように、第１の基板処理チャンバ２５０および第２の基板処理チャンバ２５２それぞれへの相溶性がないガスおよび／またはガス混合物の送給を防止するために使用される。
【0056】
いくつかの例では、インターロック回路４１８をディスエーブルすることができる。例えば、使用される第３のガスが、ガスボックス３４０または３６０によって供給されたガスと相溶性があるときに、インターロック回路４１８をディスエーブルすることができる。
【0057】
ここで図５を参照すると、ガス送給システムを動作させるための方法５００が示されている。５１０において、方法では、チャンバが動作しているかどうかを判断する。５１０が真である場合、方法は、５１４に進み、排気システムの動作を監視する。５１８において、排気システムが正確に動作していない場合、処理チャンバをシャットダウンする。いくつかの例では、排気システムの圧力および／またはエンクロージャ３８１の圧力は、排気システムが動作しているかどうかを判断するために監視されるが、付加的なまたは異なる方法が、使用されてよい。この工程は、下記：全てのプロセスガス供給バルブを閉止すること、オプションとして、上述されるように、チャンバおよび／またはガスラインのパージを行うこと、および／または処理チャンバの他のコンポーネントに対する電源を切ることのうちの１つまたは複数を含んでよい。
【0058】
５１８が偽である（排気システムが作動している）場合、方法は、５３０に進み、プロセスにおいて、第３のガス（Ｈ2など）の供給に移行することが必要であるかどうかを判断する。５３０が真である場合、方法は、５３４に進み、バルブが開放される場合、Ｎ個のガスの第１のセットのうちの１つおよび／またはガス（Ｏ2など）のＭ個のガスの第２のセットのうちの１つを供給するバルブを閉止する。
【0059】
５３８において、方法では、チャンバおよび／またはガス送給ラインを第１のあらかじめ定められた期間にポンプダウンまたはパージする。いくつかの例では、第１のあらかじめ定められた期間は、あらかじめ定められた範囲内に設定可能である。いくつかの例では、第１のあらかじめ定められた範囲は、０～３００秒である。５４２において、第１のあらかじめ定められた期間の後、方法では、Ｈ2などの第３のガスを供給するバルブを有効にする。
【0060】
５３０が偽である場合、方法は、５５０に進み、プロセスにおいて、Ｎ個のガスの第１のセットのうちの１つおよび／またはガス（Ｏ2など）のＭ個のガスの第２のセットのうちの１つの供給に移行する必要があるかどうかを判断する。５５０が真である場合、方法は、５５４に進み、第３のガス（Ｈ2など）を供給するバルブを閉止する。５５８において、方法では、チャンバおよび／またはガス送給ラインを第２のあらかじめ定められた期間にポンプダウンまたはパージする。いくつかの例では、第２のあらかじめ定められた期間は、あらかじめ定められた範囲内に設定可能である。いくつかの例では、第２のあらかじめ定められた範囲は、０～３００秒であるが、他の期間が、使用可能である。５６２において、第２のあらかじめ定められた期間の後、方法では、Ｏ2などの第３のガスを供給するバルブを有効にする。
【0061】
前述の説明は、単なる説明的な性質のものであり、決して、本開示、本出願、または使用を限定することを意図するものではない。本開示の広範な教示は、さまざまな形態で実施可能である。従って、本開示は、特定の例を含むが、その他の修正が、図面、本明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると明らかになるため、本開示の真の範囲は、そのように限定されるべきではない。方法の範囲内の１つまたは複数の工程が、本開示の原理を変えることなく、異なる順序で（または同時に）実行されてよいことは、理解されるべきである。さらに、実施形態のそれぞれは、ある特定の特徴を有するとして上述されているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたそれらの特徴の任意の１つまたは複数は、他の実施形態のいずれかにおいて、実施可能である、および／または、他の実施形態のいずれかの特徴と、その組み合わせが、明示的に説明されていない場合でも組み合わせ可能である。換言すれば、説明した実施形態は、互いに排他的ではなく、１つまたは複数の実施形態の相互の置換は、本開示の範囲内にある。
【0062】
要素の間（例えば、モジュールの間、回路要素の間、半導体層などの間）の空間的関係および機能的関係が、「接続される」、「係合される」、「連結される」、「隣接する」、「～の隣に」、「～の上部に」、「～より上に」、「～より下に」、および、「配設される」を含む、さまざまな用語を使用して記載されている。第１の要素と第２要素との間の関係が、上記の開示で説明されるとき、「直接」であると明示的に記載されていない限り、その関係は、他に介在する要素が、第１の要素と第２の要素との間に存在しない直接的な関係であり得るが、１つまたは複数の介在する要素が、第１の要素と第２の要素との間に（空間的または機能的に）存在する間接的な関係でもあり得る。本明細書で使用される際、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという言い回しは、非排他的論理和ＯＲを使用して、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。
【0063】
いくつかの実装形態において、上述した例の一部であり得るコントローラは、システムの一部である。そのようなシステムは、１つもしくは複数の処理ツール、１つもしくは複数のチャンバ、１つもしくは複数の処理用プラットフォーム、および／または特定の処理コンポーネント（ウエハペデスタル、ガス流量システムなど）を含む半導体処理装置を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後におけるそれらシステムの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、１つまたは複数のシステムのさまざまなコンポーネントまたは子部品を制御してよい。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、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）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、ツールに対するウエハの搬入出、ならびに、特定のシステムと接続または連動されたその他の搬送ツールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入出のいずれも制御するようにプログラムされてよい。
【0064】
大まかに言えば、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、およびエンドポイント測定を可能にすることなどを行うさまざまな集積回路、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よい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つもしくは複数のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含み得る。プログラム命令は、さまざまな個々の設定（またはプログラムファイル）の形態でコントローラに通信されて、半導体ウエハに対するまたは半導体ウエハのための特定のプロセスを実行するための動作パラメータ、または、システムへの動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、いくつかの実施形態において、ウエハの１つまたは複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／またはダイの製作中に１つまたは複数の処理工程を達成するためにプロセス技術者によって定義されるレシピの一部であってよい。
【0065】
コントローラは、いくつかの実装形態において、システムと一体化されるか、システムに連結されるか、その他の方法でシステムとネットワーク化されるか、または、これらの組み合わせでシステムに連結されたコンピュータの一部であってよい、またはコンピュータに連結されてよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってよく、またはウエハ処理のリモートアクセスを可能にできるファブホストコンピュータシステムの全部または一部であってよい。コンピュータは、現在の処理のパラメータを変更する、現在の処理に従って処理工程を設定する、または、新たなプロセスを開始するために、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を監視する、過去の製作動作の履歴を調べる、複数の製作動作からの傾向または性能測定基準を調べる場合がある。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、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得るネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータおよび／または設定の入力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よく、パラメータおよび／または設定は、次いで、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例において、コントローラは、データの形式で命令を受信し、命令は、１つまたは複数の動作中に実行される処理工程のそれぞれのためのパラメータを指定する。パラメータは、実行されるプロセスのタイプ、およびコントローラがインターフェース接続するまたは制御するように構成されたツールのタイプに固有であり得ることは、理解されるべきである。よって、上述されるように、コントローラは、ネットワーク化されて、本明細書に説明されるプロセスおよび制御などの共通の目的に向けて作動している１つまたは複数の別個のコントローラを備えることなどによって、分散されてよい。そのような目的のための分散コントローラの一例は、チャンバ上でのプロセスを制御するために結合するリモートに配置された（プラットフォームレベルにある、または、リモートコンピュータの一部としてなど）１つまたは複数の集積回路と通信するチャンバ上の１つまたは複数の集積回路であることが考えられる。
【0066】
限定はしないが、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、蒸着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、金属メッキ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、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学蒸着（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、トラックチャンバまたはモジュール、および、半導体ウエハの製作および／または製造において関連付けられ得るまたは使用され得る任意の他の半導体処理システムを含んでよい。
【0067】
上記のように、ツールによって実行される１つまたは複数の処理工程に応じて、コントローラは、他のツール回路またはモジュール、他のツールコンポーネント、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、近くのツール、工場全体にわたって配置されるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場におけるツール位置および／またはロードポートへおよびそこからウエハのコンテナを運ぶ材料輸送に使用されるツールのうちの１つまたは複数と通信してよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【国際調査報告】