ポリマーコーティングを備えたチャンバコンポーネント及びその製造方法
プロセスチャンバコンポーネントは、使用中、チャンバ内で励起されたガスに露出され、パリレンコーティングを含む第１の表面と、使用中、励起されたガスに露出されない第２の表面とを含む。プロセスチャンバの内部表面は、イン・サイチュで、ポリマーコーティングによりコートすることができる。可搬性設備を用いて、プロセスチャンバにポリマーコーティングを形成することができる。前にコートしたチャンバコンポーネントはまた、ポリマーをオゾン及び／又は酸素により剥離し、ポリマーを再コートすることによって、再生することもできる。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明の実施形態は、ポリマーコーティングを有するチャンバコンポーネントに関する。
半導体ウェハ及びディスプレイ等の基板の処理において、基板はプロセスチャンバに入れられて、励起されたガスに露出されて、基板上で、材料が堆積又はエッチングされる。かかる処理中、プロセス残渣が生成され、チャンバの内側表面に堆積する。例えば、誘電体又は金属層のエッチングにおいては、エッチングされたフォトレジストやエッチャントガス等のエッチングされた材料で形成された、一般的に、エッチングポリマーと呼ばれる残渣が、チャンバ表面に堆積する。後のプロセスサイクルにおいて、堆積したプロセス残渣が、チャンバ表面を「剥離」して、基板上に落ちて、これを汚染する。チャンバ表面及びコンポーネントへのこれらの残渣の堆積は、適正な動作を妨げ、プロセスの化学物質を変性させて製造プロセスに影響する。このように、チャンバは周期的にクリーニングして、一定数の基板が処理されたら、堆積したプロセス残渣を除去する。
【０００２】
しかしながら、プロセス残渣を効率的にエッチングして取り除くクリーニングプロセスには、クリーニング後、チャンバの過剰な再生を必要とすることが多い。例えば、典型的なウェットクリーニングにおいては、チャンバを雰囲気に開放して、酸又は溶剤を用いてクリーニングし、チャンバ壁に堆積したプロセス残渣を擦り取って、溶解する。ウェットクリーニング後、一貫したチャンバ表面特性を与えるには、チャンバを長期間にわたってポンプダウンした後、ダミーウェハで一連のプロセスランを実施することにより、チャンバをシーズニングする。シーズニングを実施して、内部チャンバ表面が一貫した表面化学基を有するようにする。そうしないと、チャンバで実施されるプロセスは、一貫性のない結果を引き起こす。ポンプダウンプロセスにおいて、チャンバを、高真空環境に、２〜３時間維持して、ウェットクリーニングプロセス中にチャンバにトラップされた水分及びその他揮発性種を抜く。その後、クリーニングプロセスを実行して、チャンバが一貫した再生可能なエッチング特性を与えるまで、数多くのダミーウェハをエッチングする。これらの累積されたステップにより、チャンバのダウンタイムが長くなる。
【０００３】
プラズマ又はドライクリーニングプロセスだと、チャンバのダウンタイムは短くなるが、下にあるチャンバ表面の侵食が大きくなる可能性がある。典型的なプロセスにおいては、ＮＦ３等のフッ素含有ガスをチャンバに通過させて、プラズマを形成し、プロセス残渣をクリーニングオフしている。ドライクリーニングステップを短い時間行うことができるが、侵食性のクリーニングガスが、下にあるチャンバ表面を侵食して、侵食副生成物を含む汚染物質が形成されることが多い。プロセスチャンバは、通常、アルミニウム又はその合金で構築されている。ただし、石英や二酸化ケイ素等の材料も用いられる。アルミニウムチャンバの内側表面は、フッ素含有ガスにより侵食されて、ＡｌＦ３蒸気を形成し、一方、石英チャンバもまた、フッ素ガスにより侵食されて、ＳｉＦ４蒸気を形成する可能性がある。
【０００４】
このように、処理ガス及びクリーニングプラズマによる侵食から内部チャンバ表面を保護することが望ましい。剥がれ落ちたプロセス残渣及び侵食副生成物による基板の汚染を減らすことも望ましい。また、チャンバ表面をクリーニングして、下にあるチャンバ表面を過剰に侵食することなく、付着したプロセス残渣を除去することも望ましい。
【概要】
【０００５】
プロセスチャンバコンポーネントは、使用中、チャンバ内で励起されたガスに露出され、パリレンコーティングを含む第１の表面と、使用中、励起されたガスに露出されず、パリレンコーティングのない第２の表面とを含む。
【０００６】
プロセスチャンバにポリマーをコーティングする重合可能な蒸気を形成するための設備は、重合可能な蒸気を受ける入口と、重合可能な蒸気を形成するチャンバと、重合可能な蒸気を、プロセスチャンバへ導入する出口とを含む。任意で、設備は、重合可能な蒸気を形成する気化器を含むことができる。
【０００７】
ポリマーコーティングを有するプロセスチャンバコンポーネントを再生する方法において、ポリマーコーティングを除去し、ポリマーコーティングを、チャンバコンポーネントの表面に選択的にコーティングすることにより、プロセスチャンバを再生する。例えば、ポリマーコーティングは、励起された酸素又はオゾンガスにより除去される。ポリマーコーティングはパリレンとすることができる。
【説明】
【０００８】
ポリマーフィルムが、プロセスチャンバコンポーネントの内部表面に形成されて、チャンバの使用中、内部表面を、励起プロセス、クリーニングガス等による侵食から保護する。ポリマーフィルムを用いて、例えば、アルミニウム及びその合金等の金属、又は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び石英等のセラミック材料から作製されたチャンバコンポーネントをコートすることができる。典型的に、ポリマーコーティングは、使用中、チャンバ内で励起されたガスに露出されるコンポーネント表面に形成される。励起されたガスに露出されない、又は、他のチャンバコンポーネント表面と接触しない他のコンポーネント表面は、ポリマーコーティングでコートされない、又は存在しない。
【０００９】
プロセスチャンバ８の内部表面をコーティング可能な例示のポリマーコーティング装置５を、図１に示す。通常、装置５は、固体モノマーであるポリマー前駆体を加熱及び気化する気化器１０を含む。例えば、コーティングのポリマーコーティングは、後述するように、ジ−ｐ−キシリレン又は置換ジ−ｐ−キシリレン等の固体モノマーから形成することができる。気化器１０内に、重合可能な出発材料を入れるための格納容器（図示せず）がある。気化器１０は、気化器１０に入れた気化可能な材料の量を制御し、且つ、気化器１０において維持される温度を設定することにより、固体材料を蒸気圧まで気化する。加熱された圧力ゲージ１２を用いて、気化器１０において形成された蒸気の蒸気圧をモニターすることができる。圧力ゲージ１２を加熱して、気化した材料が、圧力ゲージに堆積せず、ゲージを動作不可能とする。気化器１０はまた、ある材料の蒸気を、他の材料の蒸気とブレンドすることもできる。
【００１０】
ガス入口ポート３４２によって、キャリアガスソース１６から、気化器１０へキャリアガスを流して、気化器からの蒸気の出を促進する。キャリアガスは、任意の不活性ガス、好ましくは、ヘリウム、アルゴン又は窒素である。しかしながら、プロセスは、キャリアガスを用いずに、気化した反応物質、例えば、ペリレンダイマーを用いて実施してもよいものと考えられる。
【００１１】
或いは、ポリマー前駆体が液体材料の時は、気化器１０はまた、液体の重合可能な材料を通して、キャリアガスを発泡させて、液体材料の蒸気を形成する発泡器（図示せず）を有することもできる。本発明の実施形態においては、気化器１０について記載したが、ポリマー前駆体は、重合可能なガスとすることもできる。
【００１２】
プロセスチャンバ８、気化器１０及び分解チャンバ３０を含む全体の装置５は、気化した材料をチャンバ８へ搬送するのに好適な圧力に維持される。気化したポリマー前駆体によるチャンバのコーティング中、装置５の圧力は、３０ミリトル〜約５トルに維持されるのが好ましい。非置換ジ−ｐ−キシリレンの気化については、圧力は、約１００ミリトル〜約１トルの範囲であるのが好ましい。他のモノマー及びポリマーについては、合計圧力は、１００ミリトル〜約５トルの範囲とすることができる。５トルまでの合計圧力の増加により、ポリマーの堆積レートが増大し、堆積チャンバ３０に与えられるモノマー又はポリマーの量を良好に制御することができる。しかしながら、ある実施形態においては、気化器１０の圧力は大気圧に維持されてもよい。
【００１３】
気化器１０は、例えば、気化器１０周囲を包んで熱を与える加熱コイル１５等の加熱手段により加熱してもよい。加熱コイル１５は、外部電源１１に接続されて、加熱コイル１５に調節可能な出力レベルを与えて、気化器チャンバ１０に十分な熱を与え、ポリマー前駆体材料を気化温度まで加熱する。しかしながら、過剰な高温だと、ポリマー前駆体が分解するため、温度を制御しなければならない。外部熱制御器を加熱コイル１５に接続して用いて、所望の温度を維持することもできる。気化器１０の動作温度は、気化される材料に応じて異なるが、温度は、約１００〜約２００℃に維持されるのが好ましい。
【００１４】
ゲートバルブ２０が、気化器１０を、分解チャンバ３０から分離している。気化器１０の後にあるゲートバルブ２０は、手動で動作してよい。ゲートバルブ２０は、気化器１０の温度及び圧力のフィードバック信号を受けるバルブ制御器２１により自動制御可能とすることもできる。バルブ２１制御器２１をプログラムして、ポリマー前駆体が気化する温度に気化器１０が達した後にのみ、ゲートバルブ２０を開いて、気化器１０を流れるキャリアガスが、気化器１０及び第１のバルブ２０を通して蒸気を運ぶようにする。ガス入口ポート３４２を通して気化器１０へ任意で導入されるキャリアガスはまた、熱放射によって加熱されたり、気化器１０から送られて、熱を気化可能な材料に移す。
【００１５】
気化された前駆体又は気化された前駆体とキャリアガスの混合物は、気化器１０から、ゲートバルブ２０を通過して、分解チャンバ３０へ送られ、そこで、蒸気がモノマーへと部分的に分解する。例えば、気化したジ−ｐ−キシリレンダイマーは、分解チャンバ３０において、ｐ−キシリレン等の反応性モノマーへと少なくとも部分的に分解する。ポリマー前駆体が、反応性種を生成するのに気化や分解を必要としないモノマー又はオリゴマーである時は、気化器１０及び分解チャンバ３０を取り外す、又はバイパスしてもよいものと考えられる。また、出発材料が、ガス相においてダイマーである時は、気化器１０を取り外す、又はバイパスしてもよいものと考えられる。
【００１６】
気化したダイマーを分解チャンバ３０において加熱して、反応性モノマーを生成した後、反応性モノマーをプロセスチャンバ８に通す。モノマーは、露出したチャンバコンポーネントを含むプロセスチャンバ８の露出した内部表面をコートする。プロセスチャンバの温度、圧力及びプロセスチャンバにおけるガス状反応物質の滞留時間を制御して、所望のコーティング特性を得ることができる。分解チャンバ３０は可搬性で、コンピュータ制御されたマルチチャンバ一体化処理システムに組み込むことができ、同じプロセスチャンバ８で、ポリマーのイン・サイチュ（同一チャンバ内（in situ））コーティング及び基板の処理が実施される。基板処理には、基板上での材料のエッチング又は堆積が含まれる。チャンバはまた、プラズマクリーニングすることもできる。プロセスチャンバ８から出る未堆積ガス、例えば、未反応モノマー蒸気は、コールドトラップ９０を介して再度、捕捉することができる。
【００１７】
分解チャンバ３０は、様々なやり方で構築してよいが、気化した材料を即時に、且つ、均一に加熱するように、チャンバの表面積は大きいのが好ましい。更に、本発明の分解チャンバは、図２に示す通り、可搬性設備２００へ組み込まれ、分解チャンバ３０と同じ要素を含んでいる。分解チャンバ３０は、金属シリンダ（図示せず）を含むことができる。金属シリンダを炉が囲んでおり、分解チャンバに入る蒸気を加熱する加熱ワイヤ（図示せず）を有している。炉の加熱ワイヤは、外部電源、温度制御器３１に接続されていて、４００℃〜約９００℃、好ましくは約７００℃を超える温度を維持する。安定したダイマーを反応性モノマーへと確実に十分に分解するには、４００℃を超える、及び７００℃を超える温度が必要であるが、分解チャンバ３０に形成されたモノマーの分解を避けるために、最大温度は約９００℃を超えてはならない。分解温度は、用いるダイマー材料によって変わるものと考えられる。
【００１８】
分解チャンバ３０は、反応性モノマーを形成するために、チャンバを通過する間に、十分量のダイマーを分解して、プロセスチャンバ表面での望ましくない粒子の堆積や、堆積したコーティングにおける塊の形成を防ぐのが好ましい。分解されなかったダイマーは、重合しないため、表面に堆積するにつれて、コーティングに塊を生じたり、表面に望ましくない粒子を生じたり、堆積チャンバを通過して、コールドトラップ機構を詰まらせる恐れがある。
【００１９】
安定したダイマー蒸気の高レベルの分解を確保するためには、ダイマー蒸気を、分解チャンバ３０内で十分に加熱するのが好ましい。これは、気化したダイマーと接触する分解チャンバ３０内の表面積を増やしたり、分解チャンバ３０における気化したダイマーの滞留時間を延ばしたり、この２つを組み合わせることのいずれかにより行うことができる。分解チャンバにおける滞留時間は、気化器１０に入るキャリアガスのフローを制御する等、分解チャンバ３０に入る気化したダイマーのフローレートを制御したり、ゲートバルブ２０及び４０を絞ったり、かかるバルブの絞りと、キャリアガスフローレート制御の組み合わせにより、延ばすことができる。滞留時間はまた、分解チャンバ３０の長さを制御する、即ち、分解チャンバ内側にある金属シリンダ（図示せず）を長くすることによって制御することもできる。ダイマーの反応性モノマーへの分解を促進するために、プロセスチャンバにプラズマを構築して、十分な熱を与えて、プロセスチャンバの内部表面での後の堆積及び重合のために、安定した前駆体材料を、反応性材料へと分解する。
【００２０】
活性モノマーを含有するガス／蒸気フローは、分解チャンバ３０を出て、任意のＴ字管４４を通過し、そこで、蒸気は、任意で、導管４６から気化された形態のコモノマーとブレンドされる。気化したモノマーと任意のコモノマーは、第２のゲートバルブ４０を通って、導管４８を流れる。導管４８は、バルブ４０を、入口ポート５０により、プロセスチャンバ８に接続している。プロセスチャンバ８では、その表面にモノマーが堆積して重合する。第２のゲートバルブ４０は、バルブ制御器４１により制御される。導管４８は、例えば、加熱テープにより加熱されて、凝縮を防ぐのが好ましい。重合可能な材料の気化及び／又は分解が更に必要でない場合は、重合可能な材料を、Ｔ字管４４で導入して、チャンバ８と直接連通させて、気化器１０及び分解チャンバ３０を排除してもよい。
【００２１】
堆積チャンバ８の壁は、略室温に維持して、気化した重合可能な材料が、選択したプロセスチャンバ表面で堆積及び重合できるようにするのが好ましい。チャンバ壁を、例えば、温度制御器１８１により制御される第１のチラー１８４等の任意の冷却手段により冷却して、プロセスチャンバの内部を室温又は略室温に維持することができる。プロセスチャンバをマスクして、所望の表面がコートされないようにする。残りのガス／蒸気混合物は、チャンバ８の圧力を制御するバルブ制御器８１の制御下で、スロットルバルブ８０を通して、堆積チャンバ８を通過して、温度制御器１０１により制御されるチラー１００に接続されたコールドトラップ９０を通過する。残りのガスは、バルブ制御器により制御されるゲートバルブ１２０を通過して、ラフポンプ１５０へ行く。
【００２２】
反応性の重合可能な材料は、ガス入口を通してプロセスチャンバへ連続的に供給することができる。ヘリウムやアルゴン等の不活性キャリアガスを用いて、反応性の重合可能な材料をプロセスチャンバに供給することができる。この不活性ガス及びＲＦバイアスを用いて、ある用途において、処理チャンバ内にプラズマを形成してもよい。
【００２３】
一実施形態において、装置にＲＦ発生器６１を設けて、チャンバ８を、ＲＦネットワーク６３を通して結合し、チャンバ８内にプラズマを生成してもよい。十分な熱を生成して、安定したダイマーを反応性種に変換することにより、プラズマを用いて、安定した前駆体の分解を促進してもよい。更に、ＲＦ発生器によって、チャンバの一体化が可能となって、基板のエッチングか、チャンバ８のイン・サイチュでのクリーニングのいずれかを実施することができる。
【００２４】
図２に示す通り、可搬性設備２００は、分解チャンバ３０及び／又は気化器２０４を含むことができる。一例において、可搬性設備２００は、分解チャンバ３０のみを含み、別個の気化器２０４を、可搬性設備２００の入口２０２に取り付けるか、或いは、既存の気化したダイマー、例えば、ジ−ｐ−キシリレン等を、気化器以外の他のガスソースから、入口２０２に入れる。この可搬性設備は、プロセスチャンバの入口ポート２０３に、導管２０１を通して取り付け、反応性モノマーを、プロセスチャンバ２０５に入れる。プロセスチャンバからの過剰のガスを、コールドトラップ２０３へ排気する。
【００２５】
一実施形態において、チャンバ内部に露出しているチャンバコンポーネントに形成されたポリマーコーティングは、パリレンを含む。パリレンは、ｐ−キシリレン（ＣＨ２Ｃ６Ｈ４ＣＨ２）又はｐ−キシリレンの誘導体に基づく熱可塑性ポリマー又はコポリマーである。非置換ｐ−キシリレンポリマーは、式−（ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＣＨ２−）ｎ−で表わされ、式中、ｎは、分子中のモノマー単位の数で、好ましくは、ｎの値は平均で約１００〜約５０，０００である。ｎの値が約５，０００の時は、パリレンの平均分子量は約５００，０００である。パリレンはまた、モノマー又はポリマーをハロゲン化することにより製造される塩素化又はフッ素化形態のパリレンポリマーを含むこともできる。
【００２６】
パリレンを製造する典型的なポリマー前駆体は、粉末等の固体形態で入手できる安定した環状ダイマー、ジ−ｐ−キシリレン又はハロゲン化誘導体である。ダイマーは、気化器１０において気化又は昇華される。気化した前駆体を、分解チャンバ３０で反応性モノマーへと分解して、チャンバ８に導入して、チャンバ８内で重合する。ダイマーは、ミシガン州ミッドランドのダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）等の企業より市販されている。通常、固体ダイマーは、取扱いが容易なように、微粒子形態、例えば、粉末形態で入手可能である。しかしながら、ダイマーペレットを、充填床と併せて用いて、固体前駆体材料を、キャリア流体中で液化又は溶解して、ダイマーの連続分配を促進してもよい。チャンバ８の内部表面は、ｐ−キシリレンの安定したダイマー等のモノマーの気化又は昇華後、安定したダイマーを反応性ｐ−キシリレンモノマーへ熱分解により変換することにより、パリレンでコートされる。この方法を用いて、ｐ−キシリレンモノマーのコモノマー及び誘導体の気化によりポリマーをコートすることもできる。気化した材料をチャンバ８に通過させて、チャンバの露出した内部表面を反応性モノマーでコートしてから、熱又はその他エネルギー、例えば、ＵＶ光やプラズマ等により重合して、内部チャンバ表面にポリマーコーティングを形成する。或いは、反応性モノマーを用いて、従来のコーティングチャンバにおいて組み立てていないチャンバコンポーネントをコートすることもできる。
【００２７】
ポリマーコーティングでコートできるプロセスチャンバ３０６を含む装置３０２の例示の実施形態を図３に示す。装置３０２は、ＤＰＳタイプのチャンバを含み、これは、基板３０４をエッチングするのに好適であり、カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より市販されている。装置３０２の特定の実施形態は、基板３０４、例えば、半導体基板の処理に好適であり、当業者による他の基板３０４の処理に適合してもよい。装置３０２は、本発明を例証するためにのみ提供されており、本発明の範囲又はその等価物を、本明細書に記載した例示の実施形態に限定するのに用いるものではない。
【００２８】
通常、装置３０２は、本発明を用いてコートできる数多くのコンポーネントを有するプロセスチャンバ３０６を含む。通常、チャンバ３０６は、典型的に金属又はセラミック材料から製造された壁３１２、例えば、側壁３１４、下壁３１６及び天井３１８を含む。天井３１８は、実質的に弓形であるが、他の例では、天井３１８は、ドーム、実質的に平坦又は多重径形部分を含んでいてもよい。チャンバ３０６は、制御器３００により動作する。
【００２９】
動作中、ガス供給部３３０は、プロセスガスソース３３８からチャンバ３０６へプロセスガスを提供する。ガス供給部３３０は、プロセスガスソース３３８に接続され、１つ以上のフロー制御バルブ３３４を有するガス導管３３６を含む。フロー制御バルブ３３４は、導管３３６を通過するプロセスガスのフローを制御するのに用いられる。導管３３６は、チャンバ３０６の１つ以上のガス入口３４２で終わっている。使用済みプロセスガス及びエッチャント副生成物は、排気部３４４を通して、チャンバ３０６から排気される。排気部３４４は、使用済みプロセスガスを受けるポンプチャネル３４６、チャンバ３０６内のプロセスガスの圧力を制御するスロットルバルブ３５０及び１つ以上の排気ポンプ３５２を含む。排気部３４４はまた、望ましくないガスを、排気部から減らすための軽減システムを含んでいてもよい。
【００３０】
プロセスガスを励起して、チャンバ３０６のプロセスゾーン３０８（図示せず）において、又はチャンバ３０６から上流のリモートゾーン（図示せず）において、プロセスガスにエネルギーを結合するガス励起器３５４により基板３０４を処理する。一例において、ガス励起器３５４は、チャンバ３０６の中心周囲で円形状に対称性を有する１つ以上のインダクターコイル３５８を含むアンテナ３５６を含む。典型的に、アンテナ３５６は、約１〜約２０回巻いたソレノイドを含む。ソレノイドの好適な構成を選択して、強固な誘導磁束鎖交及びプロセスガスへの結合を与える。アンテナ３５６を、チャンバ３０６の天井３１８近くに配置する時は、天井の近接部分を、ＲＦ又は電磁場を通過する二酸化ケイ素等の誘電体材料で作製してもよい。アンテナ電源３５５は、典型的に、約５０ＫＨｚ〜約６０ＭＨｚ、より典型的には約１３．５６ＭＨｚの周波数、約１００〜約５０００ワットの出力レベルで、例えば、ＲＦ電力をアンテナ３５６に与える。ＲＦ整合ネットワーク（図示せず）を提供してもよい。或いは、又はこれに加えて、ガス励起器３５４は、マイクロ波又は「上流」ガス活性器（図示せず）を含んでいてもよい。
【００３１】
一例において、ガス励起器３５４はまた、プロセスガスを励起するのに用いるプロセス電極３７８を含んでいてもよい。典型的に、プロセス電極３７８は、チャンバ３０６の側壁３１４又は天井３１８に、１つの電極３７８を含み、これは、基板３０４下のサポート１３０の電極３７８等、他の電極に容量結合されている。天井３１８が電極３１２としても作用する時は、天井３１８は、誘導電磁界伝達ウィンドウとして作用する誘電体材料を含み、天井３１８の上のアンテナ３５６により伝達されるＲＦ誘導電磁界に低インピーダンスを与える。用いることのできる好適な誘電体材料としては、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素等の材料が挙げられる。通常、電極３１２、３７８は、ＲＦバイアス電圧を与えるためのＡＣ電源を含む電極電源（図示せず）により、互いに電気的にバイアスがかけられている。ＲＦバイアス電圧は、約５０ｋＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数を含み、ＲＦバイアス電流の電力レベルは、典型的に、約５０〜約３０００ワットである。
【００３２】
動作中、基板搬送部３１１、例えば、ロボットアーム（図示せず）が、チャンバ３０６において、基板３０４を、基板サポート３１０へ搬送する。基板３０４は、典型的に、リフトピン（図示せず）に受けられる。これは、基板サポート３１０から延びて、基板３０４を受け、基板サポート３１０に縮んで戻って、基板３０４をサポート３１０上に配置する。基板サポート３１０は、静電チャック３７０を含んでいてもよく、これは、電極３７８を少なくとも部分的にカバーし、基板を受ける表面３８０を含む誘電体３７４を含んでいる。電極３７８はまた、上述したプロセス電極の１つとしても作用する。電極３７８は、基板３０４をサポート３１０又は静電チャック３７０を静電的に保持する静電荷を生成することができる。電源３８２は、電極３７８に、静電チャック電圧を与える。
【００３３】
装置３０２は、更に、１つ以上の検出器３０９を含んでおり、放射線放出の１つ以上の波長の強度を検出し、検出された強度に対して１つ以上の信号を生成するように適合されている。好適な検出器３０９は、センサ３０１、例えば、光電子倍増管、スペクトロメータ、電荷結合素子又はフォトダイオード等を含む。検出器３０９は、典型的に、チャンバ３０６内の励起されたガスからの放射線放出を検出するように配置されている。例えば、検出器３０９は、所望の波長の放射線に透過性の、チャンバ３０６の壁に形成されたウィンドウ３０３を通過する放射線を検出するように配置されてもよい。検出器３０９を動作して、チャンバ３０６におけるチャンバ処理又は処理条件を決めるのに好適な放射線放出の波長の強度を検出する。例えば、検出器３０９は、チャンバ３０６内の炭素又はケイ素含有種の存在から生じる放射線放出の強度を検出することができる。かかる放射線放出は、典型的に、約３５００Ａ〜約４５００Ａ、より典型的には約２０００Ａ〜約８０００Ａの波長範囲である。典型的に、内部チャンバ表面及び様々なチャンバハードウェアのいずれか又は全体が、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウム又は石英等の材料でできている。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、露出した内部チャンバ表面を有する様々なチャンバコンポーネントをポリマーでコートすることができる。例えば、天井３１８、側壁３１４及び下壁３１６等の第１の表面を有するチャンバコンポーネントを選択的にコートして、リップやレッグ３５９等の第２の表面を未コートとすることができる。本発明により、チャンバ壁３１４及び天井３１８をコートして、天井３１８及び側壁３１４を、下壁３１６から容易に分離するには、コート前に、プロセスチャンバのリップ３５９をマスクする。内部チャンバをコートした後、マスクを除去すると、プロセスチャンバのリップ３５９又は第２の表面が未コートで、第１の表面がコートされている。
【００３５】
所望のポリマーを、チャンバコンポーネントに選択的に形成する場合には、チャンバコンポーネントは、ポリマー前駆体の凝縮温度より低い温度に維持しなければならない。例えば、内部チャンバ表面を、例えば、ｐ−キシリレンを含むポリマー前駆体でコートする時は、内部チャンバ表面の温度は約４０℃を超えてはならない。しかしながら、この温度は、当業者には明白であるように、内部表面をコートするのに用いられるポリマー前駆体に応じて異なる。
【００３６】
図１を参照すると、気化したガス及び任意のキャリアガスの混合物がプロセスチャンバ８に流れた後、ポリマーが内部チャンバ表面に堆積する。例えば、パリレンポリマーは、反応性ｐ−キシリレンモノマーの凝縮及び重合により内部チャンバ表面に堆積させることができる。任意のキャリアガスと未反応モノマー蒸気の残りは、チャンバ８を通過して、出口ポート６６から、スロットルバルブ８０を通り、コールドトラップ９０へ進む。スロットルバルブ８０は、チャンバ８内を所望の圧力に維持する。堆積／重合反応は、通常、堆積チャンバ８内の圧力を、約３０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）〜５トルに維持しながら実施される。モノマーが、非置換ｐ−キシリレンの時は、圧力は、３０ミリトル〜１トルに維持する。約１トルを超える圧力だと、未反応のモノマーを含む低結晶フィルムが堆積するからである。堆積チャンバ８内の圧力を設定した圧力から変える時は、圧力センサに接続されたスロットルバルブ８０を開いて、圧力を下げるか、閉じて、圧力を上げる。
【００３７】
スロットルバルブ８０を通過する蒸気及びガスは、コールドトラップ９０に入る。これは、真空ポンプ１５０に接続されていて、チャンバ８を減圧に維持することができる。未反応のモノマー及び他の共重合可能なガスが、真空ポンプ１５０に入るのを防ぐために、コールドトラップ９０で、ガスストリームから除去する。コールドトラップ９０は、従来の市販のコールドトラップを含んでいてよく、スロットルバルブ８０の下流側に接続されていて、モノマー又はポリマーをガスストリームからトラップ及び除去する。コールドトラップ９０の下流側に接続されているのは、ゲートバルブ１２０であり、ガスストリーム中の残りのガスが、ラフ真空ポンプ１５０へと通過して、所望の低圧を維持する。
【００３８】
プロセスチャンバは、パリレンで選択的にコートされる。１枚又は複数枚のマスクを、未コートのままの所望のチャンバコンポーネントに適用する。反応性モノマーが、上述した通り、プロセスチャンバの内部をコートする。コーティング後、マスクを除去して、未コートのチャンバコンポーネントを露出する。
【００３９】
代替、使い捨て、交換、移動又は脱着可能なチャンバコンポーネントは、未コートのままにしておくのが好ましい。完全にコートしたコンポーネントは、ポリマーコーティングから動かないようにすることができるため、移動可能なままとする必要のあるコンポーネントは、少なくとも部分的に未コートのままにしておくのが望ましい。例えば、ＤＰＳチャンバの上部（側壁と一体化している）は、下壁３１６から分離されていることが多い。プロセスチャンバの上部を部分的にコートするには、ポリマーでコーティングする前に、マスクを下部リップ、上部の側壁３１４に適用する。コーティング後、リップを覆ったマスクを除去すると、プロセスチャンバ上部の未コートリップのために、プロセスチャンバの上部及び側壁３１４が、下壁３１６から脱着可能なコートされたチャンバが得られる。
【００４０】
ポリマーコートされたプロセスチャンバはまた、数多くの基板を処理したチャンバ使用後、又は、内部チャンバ表面のポリマーコーティングが、劣化したり、侵食された時は、再生することもできる。まず、古い、又は元のポリマーコーティングを、チャンバ３０６内に形成された励起されたガス又はプラズマにより、イン・サイチュで剥がす。例えば、オゾンを１０００ｓｃｃｍのレートでチャンバ３０６に導入して、パリレンを含むポリマーコーティングと反応させて、パリレンコーティングを、チャンバ壁３１２から取り去る。オゾンに加えて、酸素プラズマをチャンバに形成して、例えば、１００〜１０００ｓｃｃｍのフローレートで酸素を与え、７５０〜１２００ワットのＲＦバイアスをチャンバ電極間で維持することにより取り去ることもできる。酸素プラズマ種は、オゾンとパリレンの反応と同様に、パリレンと反応するものと考えられる。
【００４１】
プロセスチャンバの元のポリマーコーティングが、酸素又はオゾンにより剥がされると、チャンバ表面は、新たなポリマーコーティングにより再びコートできる。プラズマ又は励起されたガスによるイン・サイチュでのクリーニング及びプロセスチャンバの内部表面のイン・サイチュでのコーティングにより、分解する必要性が減じる。プロセスチャンバコンポーネントの分解と組み立ては、チャンバコンポーネントにおける機械的摩耗を増大する可能性がある。
【００４２】
本発明の例示の実施形態を説明してきたが、様々な変形、修正及び改善が当業者には容易に行えることは明白である。かかる変形、修正及び改善は、明確には上述していないが、示唆されており、本発明の技術的思想及び範囲に含まれる。従って、上記説明は、例示のために過ぎず、限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定及び定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明のこれらの構成、態様及び利点は、説明、添付の特許請求の範囲及び本発明の例を示す添付図面によって、より良く理解される。しかしながら、各構成は、本発明において、特定の図面に関してのみでなく、一般化して用いることができ、本発明はこれらの構成の組み合わせを含むものと考えられる。
【００４４】
【図１】ポリマー堆積装置の概略図である。
【図２】プロセスチャンバへのポリマーの堆積に用いる可搬性設備の概略図である。
【図３】例示のプロセスチャンバの概略図である。
【背景】
【０００１】
本発明の実施形態は、ポリマーコーティングを有するチャンバコンポーネントに関する。
半導体ウェハ及びディスプレイ等の基板の処理において、基板はプロセスチャンバに入れられて、励起されたガスに露出されて、基板上で、材料が堆積又はエッチングされる。かかる処理中、プロセス残渣が生成され、チャンバの内側表面に堆積する。例えば、誘電体又は金属層のエッチングにおいては、エッチングされたフォトレジストやエッチャントガス等のエッチングされた材料で形成された、一般的に、エッチングポリマーと呼ばれる残渣が、チャンバ表面に堆積する。後のプロセスサイクルにおいて、堆積したプロセス残渣が、チャンバ表面を「剥離」して、基板上に落ちて、これを汚染する。チャンバ表面及びコンポーネントへのこれらの残渣の堆積は、適正な動作を妨げ、プロセスの化学物質を変性させて製造プロセスに影響する。このように、チャンバは周期的にクリーニングして、一定数の基板が処理されたら、堆積したプロセス残渣を除去する。
【０００２】
しかしながら、プロセス残渣を効率的にエッチングして取り除くクリーニングプロセスには、クリーニング後、チャンバの過剰な再生を必要とすることが多い。例えば、典型的なウェットクリーニングにおいては、チャンバを雰囲気に開放して、酸又は溶剤を用いてクリーニングし、チャンバ壁に堆積したプロセス残渣を擦り取って、溶解する。ウェットクリーニング後、一貫したチャンバ表面特性を与えるには、チャンバを長期間にわたってポンプダウンした後、ダミーウェハで一連のプロセスランを実施することにより、チャンバをシーズニングする。シーズニングを実施して、内部チャンバ表面が一貫した表面化学基を有するようにする。そうしないと、チャンバで実施されるプロセスは、一貫性のない結果を引き起こす。ポンプダウンプロセスにおいて、チャンバを、高真空環境に、２〜３時間維持して、ウェットクリーニングプロセス中にチャンバにトラップされた水分及びその他揮発性種を抜く。その後、クリーニングプロセスを実行して、チャンバが一貫した再生可能なエッチング特性を与えるまで、数多くのダミーウェハをエッチングする。これらの累積されたステップにより、チャンバのダウンタイムが長くなる。
【０００３】
プラズマ又はドライクリーニングプロセスだと、チャンバのダウンタイムは短くなるが、下にあるチャンバ表面の侵食が大きくなる可能性がある。典型的なプロセスにおいては、ＮＦ３等のフッ素含有ガスをチャンバに通過させて、プラズマを形成し、プロセス残渣をクリーニングオフしている。ドライクリーニングステップを短い時間行うことができるが、侵食性のクリーニングガスが、下にあるチャンバ表面を侵食して、侵食副生成物を含む汚染物質が形成されることが多い。プロセスチャンバは、通常、アルミニウム又はその合金で構築されている。ただし、石英や二酸化ケイ素等の材料も用いられる。アルミニウムチャンバの内側表面は、フッ素含有ガスにより侵食されて、ＡｌＦ３蒸気を形成し、一方、石英チャンバもまた、フッ素ガスにより侵食されて、ＳｉＦ４蒸気を形成する可能性がある。
【０００４】
このように、処理ガス及びクリーニングプラズマによる侵食から内部チャンバ表面を保護することが望ましい。剥がれ落ちたプロセス残渣及び侵食副生成物による基板の汚染を減らすことも望ましい。また、チャンバ表面をクリーニングして、下にあるチャンバ表面を過剰に侵食することなく、付着したプロセス残渣を除去することも望ましい。
【概要】
【０００５】
プロセスチャンバコンポーネントは、使用中、チャンバ内で励起されたガスに露出され、パリレンコーティングを含む第１の表面と、使用中、励起されたガスに露出されず、パリレンコーティングのない第２の表面とを含む。
【０００６】
プロセスチャンバにポリマーをコーティングする重合可能な蒸気を形成するための設備は、重合可能な蒸気を受ける入口と、重合可能な蒸気を形成するチャンバと、重合可能な蒸気を、プロセスチャンバへ導入する出口とを含む。任意で、設備は、重合可能な蒸気を形成する気化器を含むことができる。
【０００７】
ポリマーコーティングを有するプロセスチャンバコンポーネントを再生する方法において、ポリマーコーティングを除去し、ポリマーコーティングを、チャンバコンポーネントの表面に選択的にコーティングすることにより、プロセスチャンバを再生する。例えば、ポリマーコーティングは、励起された酸素又はオゾンガスにより除去される。ポリマーコーティングはパリレンとすることができる。
【説明】
【０００８】
ポリマーフィルムが、プロセスチャンバコンポーネントの内部表面に形成されて、チャンバの使用中、内部表面を、励起プロセス、クリーニングガス等による侵食から保護する。ポリマーフィルムを用いて、例えば、アルミニウム及びその合金等の金属、又は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び石英等のセラミック材料から作製されたチャンバコンポーネントをコートすることができる。典型的に、ポリマーコーティングは、使用中、チャンバ内で励起されたガスに露出されるコンポーネント表面に形成される。励起されたガスに露出されない、又は、他のチャンバコンポーネント表面と接触しない他のコンポーネント表面は、ポリマーコーティングでコートされない、又は存在しない。
【０００９】
プロセスチャンバ８の内部表面をコーティング可能な例示のポリマーコーティング装置５を、図１に示す。通常、装置５は、固体モノマーであるポリマー前駆体を加熱及び気化する気化器１０を含む。例えば、コーティングのポリマーコーティングは、後述するように、ジ−ｐ−キシリレン又は置換ジ−ｐ−キシリレン等の固体モノマーから形成することができる。気化器１０内に、重合可能な出発材料を入れるための格納容器（図示せず）がある。気化器１０は、気化器１０に入れた気化可能な材料の量を制御し、且つ、気化器１０において維持される温度を設定することにより、固体材料を蒸気圧まで気化する。加熱された圧力ゲージ１２を用いて、気化器１０において形成された蒸気の蒸気圧をモニターすることができる。圧力ゲージ１２を加熱して、気化した材料が、圧力ゲージに堆積せず、ゲージを動作不可能とする。気化器１０はまた、ある材料の蒸気を、他の材料の蒸気とブレンドすることもできる。
【００１０】
ガス入口ポート３４２によって、キャリアガスソース１６から、気化器１０へキャリアガスを流して、気化器からの蒸気の出を促進する。キャリアガスは、任意の不活性ガス、好ましくは、ヘリウム、アルゴン又は窒素である。しかしながら、プロセスは、キャリアガスを用いずに、気化した反応物質、例えば、ペリレンダイマーを用いて実施してもよいものと考えられる。
【００１１】
或いは、ポリマー前駆体が液体材料の時は、気化器１０はまた、液体の重合可能な材料を通して、キャリアガスを発泡させて、液体材料の蒸気を形成する発泡器（図示せず）を有することもできる。本発明の実施形態においては、気化器１０について記載したが、ポリマー前駆体は、重合可能なガスとすることもできる。
【００１２】
プロセスチャンバ８、気化器１０及び分解チャンバ３０を含む全体の装置５は、気化した材料をチャンバ８へ搬送するのに好適な圧力に維持される。気化したポリマー前駆体によるチャンバのコーティング中、装置５の圧力は、３０ミリトル〜約５トルに維持されるのが好ましい。非置換ジ−ｐ−キシリレンの気化については、圧力は、約１００ミリトル〜約１トルの範囲であるのが好ましい。他のモノマー及びポリマーについては、合計圧力は、１００ミリトル〜約５トルの範囲とすることができる。５トルまでの合計圧力の増加により、ポリマーの堆積レートが増大し、堆積チャンバ３０に与えられるモノマー又はポリマーの量を良好に制御することができる。しかしながら、ある実施形態においては、気化器１０の圧力は大気圧に維持されてもよい。
【００１３】
気化器１０は、例えば、気化器１０周囲を包んで熱を与える加熱コイル１５等の加熱手段により加熱してもよい。加熱コイル１５は、外部電源１１に接続されて、加熱コイル１５に調節可能な出力レベルを与えて、気化器チャンバ１０に十分な熱を与え、ポリマー前駆体材料を気化温度まで加熱する。しかしながら、過剰な高温だと、ポリマー前駆体が分解するため、温度を制御しなければならない。外部熱制御器を加熱コイル１５に接続して用いて、所望の温度を維持することもできる。気化器１０の動作温度は、気化される材料に応じて異なるが、温度は、約１００〜約２００℃に維持されるのが好ましい。
【００１４】
ゲートバルブ２０が、気化器１０を、分解チャンバ３０から分離している。気化器１０の後にあるゲートバルブ２０は、手動で動作してよい。ゲートバルブ２０は、気化器１０の温度及び圧力のフィードバック信号を受けるバルブ制御器２１により自動制御可能とすることもできる。バルブ２１制御器２１をプログラムして、ポリマー前駆体が気化する温度に気化器１０が達した後にのみ、ゲートバルブ２０を開いて、気化器１０を流れるキャリアガスが、気化器１０及び第１のバルブ２０を通して蒸気を運ぶようにする。ガス入口ポート３４２を通して気化器１０へ任意で導入されるキャリアガスはまた、熱放射によって加熱されたり、気化器１０から送られて、熱を気化可能な材料に移す。
【００１５】
気化された前駆体又は気化された前駆体とキャリアガスの混合物は、気化器１０から、ゲートバルブ２０を通過して、分解チャンバ３０へ送られ、そこで、蒸気がモノマーへと部分的に分解する。例えば、気化したジ−ｐ−キシリレンダイマーは、分解チャンバ３０において、ｐ−キシリレン等の反応性モノマーへと少なくとも部分的に分解する。ポリマー前駆体が、反応性種を生成するのに気化や分解を必要としないモノマー又はオリゴマーである時は、気化器１０及び分解チャンバ３０を取り外す、又はバイパスしてもよいものと考えられる。また、出発材料が、ガス相においてダイマーである時は、気化器１０を取り外す、又はバイパスしてもよいものと考えられる。
【００１６】
気化したダイマーを分解チャンバ３０において加熱して、反応性モノマーを生成した後、反応性モノマーをプロセスチャンバ８に通す。モノマーは、露出したチャンバコンポーネントを含むプロセスチャンバ８の露出した内部表面をコートする。プロセスチャンバの温度、圧力及びプロセスチャンバにおけるガス状反応物質の滞留時間を制御して、所望のコーティング特性を得ることができる。分解チャンバ３０は可搬性で、コンピュータ制御されたマルチチャンバ一体化処理システムに組み込むことができ、同じプロセスチャンバ８で、ポリマーのイン・サイチュ（同一チャンバ内（in situ））コーティング及び基板の処理が実施される。基板処理には、基板上での材料のエッチング又は堆積が含まれる。チャンバはまた、プラズマクリーニングすることもできる。プロセスチャンバ８から出る未堆積ガス、例えば、未反応モノマー蒸気は、コールドトラップ９０を介して再度、捕捉することができる。
【００１７】
分解チャンバ３０は、様々なやり方で構築してよいが、気化した材料を即時に、且つ、均一に加熱するように、チャンバの表面積は大きいのが好ましい。更に、本発明の分解チャンバは、図２に示す通り、可搬性設備２００へ組み込まれ、分解チャンバ３０と同じ要素を含んでいる。分解チャンバ３０は、金属シリンダ（図示せず）を含むことができる。金属シリンダを炉が囲んでおり、分解チャンバに入る蒸気を加熱する加熱ワイヤ（図示せず）を有している。炉の加熱ワイヤは、外部電源、温度制御器３１に接続されていて、４００℃〜約９００℃、好ましくは約７００℃を超える温度を維持する。安定したダイマーを反応性モノマーへと確実に十分に分解するには、４００℃を超える、及び７００℃を超える温度が必要であるが、分解チャンバ３０に形成されたモノマーの分解を避けるために、最大温度は約９００℃を超えてはならない。分解温度は、用いるダイマー材料によって変わるものと考えられる。
【００１８】
分解チャンバ３０は、反応性モノマーを形成するために、チャンバを通過する間に、十分量のダイマーを分解して、プロセスチャンバ表面での望ましくない粒子の堆積や、堆積したコーティングにおける塊の形成を防ぐのが好ましい。分解されなかったダイマーは、重合しないため、表面に堆積するにつれて、コーティングに塊を生じたり、表面に望ましくない粒子を生じたり、堆積チャンバを通過して、コールドトラップ機構を詰まらせる恐れがある。
【００１９】
安定したダイマー蒸気の高レベルの分解を確保するためには、ダイマー蒸気を、分解チャンバ３０内で十分に加熱するのが好ましい。これは、気化したダイマーと接触する分解チャンバ３０内の表面積を増やしたり、分解チャンバ３０における気化したダイマーの滞留時間を延ばしたり、この２つを組み合わせることのいずれかにより行うことができる。分解チャンバにおける滞留時間は、気化器１０に入るキャリアガスのフローを制御する等、分解チャンバ３０に入る気化したダイマーのフローレートを制御したり、ゲートバルブ２０及び４０を絞ったり、かかるバルブの絞りと、キャリアガスフローレート制御の組み合わせにより、延ばすことができる。滞留時間はまた、分解チャンバ３０の長さを制御する、即ち、分解チャンバ内側にある金属シリンダ（図示せず）を長くすることによって制御することもできる。ダイマーの反応性モノマーへの分解を促進するために、プロセスチャンバにプラズマを構築して、十分な熱を与えて、プロセスチャンバの内部表面での後の堆積及び重合のために、安定した前駆体材料を、反応性材料へと分解する。
【００２０】
活性モノマーを含有するガス／蒸気フローは、分解チャンバ３０を出て、任意のＴ字管４４を通過し、そこで、蒸気は、任意で、導管４６から気化された形態のコモノマーとブレンドされる。気化したモノマーと任意のコモノマーは、第２のゲートバルブ４０を通って、導管４８を流れる。導管４８は、バルブ４０を、入口ポート５０により、プロセスチャンバ８に接続している。プロセスチャンバ８では、その表面にモノマーが堆積して重合する。第２のゲートバルブ４０は、バルブ制御器４１により制御される。導管４８は、例えば、加熱テープにより加熱されて、凝縮を防ぐのが好ましい。重合可能な材料の気化及び／又は分解が更に必要でない場合は、重合可能な材料を、Ｔ字管４４で導入して、チャンバ８と直接連通させて、気化器１０及び分解チャンバ３０を排除してもよい。
【００２１】
堆積チャンバ８の壁は、略室温に維持して、気化した重合可能な材料が、選択したプロセスチャンバ表面で堆積及び重合できるようにするのが好ましい。チャンバ壁を、例えば、温度制御器１８１により制御される第１のチラー１８４等の任意の冷却手段により冷却して、プロセスチャンバの内部を室温又は略室温に維持することができる。プロセスチャンバをマスクして、所望の表面がコートされないようにする。残りのガス／蒸気混合物は、チャンバ８の圧力を制御するバルブ制御器８１の制御下で、スロットルバルブ８０を通して、堆積チャンバ８を通過して、温度制御器１０１により制御されるチラー１００に接続されたコールドトラップ９０を通過する。残りのガスは、バルブ制御器により制御されるゲートバルブ１２０を通過して、ラフポンプ１５０へ行く。
【００２２】
反応性の重合可能な材料は、ガス入口を通してプロセスチャンバへ連続的に供給することができる。ヘリウムやアルゴン等の不活性キャリアガスを用いて、反応性の重合可能な材料をプロセスチャンバに供給することができる。この不活性ガス及びＲＦバイアスを用いて、ある用途において、処理チャンバ内にプラズマを形成してもよい。
【００２３】
一実施形態において、装置にＲＦ発生器６１を設けて、チャンバ８を、ＲＦネットワーク６３を通して結合し、チャンバ８内にプラズマを生成してもよい。十分な熱を生成して、安定したダイマーを反応性種に変換することにより、プラズマを用いて、安定した前駆体の分解を促進してもよい。更に、ＲＦ発生器によって、チャンバの一体化が可能となって、基板のエッチングか、チャンバ８のイン・サイチュでのクリーニングのいずれかを実施することができる。
【００２４】
図２に示す通り、可搬性設備２００は、分解チャンバ３０及び／又は気化器２０４を含むことができる。一例において、可搬性設備２００は、分解チャンバ３０のみを含み、別個の気化器２０４を、可搬性設備２００の入口２０２に取り付けるか、或いは、既存の気化したダイマー、例えば、ジ−ｐ−キシリレン等を、気化器以外の他のガスソースから、入口２０２に入れる。この可搬性設備は、プロセスチャンバの入口ポート２０３に、導管２０１を通して取り付け、反応性モノマーを、プロセスチャンバ２０５に入れる。プロセスチャンバからの過剰のガスを、コールドトラップ２０３へ排気する。
【００２５】
一実施形態において、チャンバ内部に露出しているチャンバコンポーネントに形成されたポリマーコーティングは、パリレンを含む。パリレンは、ｐ−キシリレン（ＣＨ２Ｃ６Ｈ４ＣＨ２）又はｐ−キシリレンの誘導体に基づく熱可塑性ポリマー又はコポリマーである。非置換ｐ−キシリレンポリマーは、式−（ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＣＨ２−）ｎ−で表わされ、式中、ｎは、分子中のモノマー単位の数で、好ましくは、ｎの値は平均で約１００〜約５０，０００である。ｎの値が約５，０００の時は、パリレンの平均分子量は約５００，０００である。パリレンはまた、モノマー又はポリマーをハロゲン化することにより製造される塩素化又はフッ素化形態のパリレンポリマーを含むこともできる。
【００２６】
パリレンを製造する典型的なポリマー前駆体は、粉末等の固体形態で入手できる安定した環状ダイマー、ジ−ｐ−キシリレン又はハロゲン化誘導体である。ダイマーは、気化器１０において気化又は昇華される。気化した前駆体を、分解チャンバ３０で反応性モノマーへと分解して、チャンバ８に導入して、チャンバ８内で重合する。ダイマーは、ミシガン州ミッドランドのダウケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）等の企業より市販されている。通常、固体ダイマーは、取扱いが容易なように、微粒子形態、例えば、粉末形態で入手可能である。しかしながら、ダイマーペレットを、充填床と併せて用いて、固体前駆体材料を、キャリア流体中で液化又は溶解して、ダイマーの連続分配を促進してもよい。チャンバ８の内部表面は、ｐ−キシリレンの安定したダイマー等のモノマーの気化又は昇華後、安定したダイマーを反応性ｐ−キシリレンモノマーへ熱分解により変換することにより、パリレンでコートされる。この方法を用いて、ｐ−キシリレンモノマーのコモノマー及び誘導体の気化によりポリマーをコートすることもできる。気化した材料をチャンバ８に通過させて、チャンバの露出した内部表面を反応性モノマーでコートしてから、熱又はその他エネルギー、例えば、ＵＶ光やプラズマ等により重合して、内部チャンバ表面にポリマーコーティングを形成する。或いは、反応性モノマーを用いて、従来のコーティングチャンバにおいて組み立てていないチャンバコンポーネントをコートすることもできる。
【００２７】
ポリマーコーティングでコートできるプロセスチャンバ３０６を含む装置３０２の例示の実施形態を図３に示す。装置３０２は、ＤＰＳタイプのチャンバを含み、これは、基板３０４をエッチングするのに好適であり、カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）より市販されている。装置３０２の特定の実施形態は、基板３０４、例えば、半導体基板の処理に好適であり、当業者による他の基板３０４の処理に適合してもよい。装置３０２は、本発明を例証するためにのみ提供されており、本発明の範囲又はその等価物を、本明細書に記載した例示の実施形態に限定するのに用いるものではない。
【００２８】
通常、装置３０２は、本発明を用いてコートできる数多くのコンポーネントを有するプロセスチャンバ３０６を含む。通常、チャンバ３０６は、典型的に金属又はセラミック材料から製造された壁３１２、例えば、側壁３１４、下壁３１６及び天井３１８を含む。天井３１８は、実質的に弓形であるが、他の例では、天井３１８は、ドーム、実質的に平坦又は多重径形部分を含んでいてもよい。チャンバ３０６は、制御器３００により動作する。
【００２９】
動作中、ガス供給部３３０は、プロセスガスソース３３８からチャンバ３０６へプロセスガスを提供する。ガス供給部３３０は、プロセスガスソース３３８に接続され、１つ以上のフロー制御バルブ３３４を有するガス導管３３６を含む。フロー制御バルブ３３４は、導管３３６を通過するプロセスガスのフローを制御するのに用いられる。導管３３６は、チャンバ３０６の１つ以上のガス入口３４２で終わっている。使用済みプロセスガス及びエッチャント副生成物は、排気部３４４を通して、チャンバ３０６から排気される。排気部３４４は、使用済みプロセスガスを受けるポンプチャネル３４６、チャンバ３０６内のプロセスガスの圧力を制御するスロットルバルブ３５０及び１つ以上の排気ポンプ３５２を含む。排気部３４４はまた、望ましくないガスを、排気部から減らすための軽減システムを含んでいてもよい。
【００３０】
プロセスガスを励起して、チャンバ３０６のプロセスゾーン３０８（図示せず）において、又はチャンバ３０６から上流のリモートゾーン（図示せず）において、プロセスガスにエネルギーを結合するガス励起器３５４により基板３０４を処理する。一例において、ガス励起器３５４は、チャンバ３０６の中心周囲で円形状に対称性を有する１つ以上のインダクターコイル３５８を含むアンテナ３５６を含む。典型的に、アンテナ３５６は、約１〜約２０回巻いたソレノイドを含む。ソレノイドの好適な構成を選択して、強固な誘導磁束鎖交及びプロセスガスへの結合を与える。アンテナ３５６を、チャンバ３０６の天井３１８近くに配置する時は、天井の近接部分を、ＲＦ又は電磁場を通過する二酸化ケイ素等の誘電体材料で作製してもよい。アンテナ電源３５５は、典型的に、約５０ＫＨｚ〜約６０ＭＨｚ、より典型的には約１３．５６ＭＨｚの周波数、約１００〜約５０００ワットの出力レベルで、例えば、ＲＦ電力をアンテナ３５６に与える。ＲＦ整合ネットワーク（図示せず）を提供してもよい。或いは、又はこれに加えて、ガス励起器３５４は、マイクロ波又は「上流」ガス活性器（図示せず）を含んでいてもよい。
【００３１】
一例において、ガス励起器３５４はまた、プロセスガスを励起するのに用いるプロセス電極３７８を含んでいてもよい。典型的に、プロセス電極３７８は、チャンバ３０６の側壁３１４又は天井３１８に、１つの電極３７８を含み、これは、基板３０４下のサポート１３０の電極３７８等、他の電極に容量結合されている。天井３１８が電極３１２としても作用する時は、天井３１８は、誘導電磁界伝達ウィンドウとして作用する誘電体材料を含み、天井３１８の上のアンテナ３５６により伝達されるＲＦ誘導電磁界に低インピーダンスを与える。用いることのできる好適な誘電体材料としては、酸化アルミニウム又は二酸化ケイ素等の材料が挙げられる。通常、電極３１２、３７８は、ＲＦバイアス電圧を与えるためのＡＣ電源を含む電極電源（図示せず）により、互いに電気的にバイアスがかけられている。ＲＦバイアス電圧は、約５０ｋＨｚ〜約６０ＭＨｚの周波数を含み、ＲＦバイアス電流の電力レベルは、典型的に、約５０〜約３０００ワットである。
【００３２】
動作中、基板搬送部３１１、例えば、ロボットアーム（図示せず）が、チャンバ３０６において、基板３０４を、基板サポート３１０へ搬送する。基板３０４は、典型的に、リフトピン（図示せず）に受けられる。これは、基板サポート３１０から延びて、基板３０４を受け、基板サポート３１０に縮んで戻って、基板３０４をサポート３１０上に配置する。基板サポート３１０は、静電チャック３７０を含んでいてもよく、これは、電極３７８を少なくとも部分的にカバーし、基板を受ける表面３８０を含む誘電体３７４を含んでいる。電極３７８はまた、上述したプロセス電極の１つとしても作用する。電極３７８は、基板３０４をサポート３１０又は静電チャック３７０を静電的に保持する静電荷を生成することができる。電源３８２は、電極３７８に、静電チャック電圧を与える。
【００３３】
装置３０２は、更に、１つ以上の検出器３０９を含んでおり、放射線放出の１つ以上の波長の強度を検出し、検出された強度に対して１つ以上の信号を生成するように適合されている。好適な検出器３０９は、センサ３０１、例えば、光電子倍増管、スペクトロメータ、電荷結合素子又はフォトダイオード等を含む。検出器３０９は、典型的に、チャンバ３０６内の励起されたガスからの放射線放出を検出するように配置されている。例えば、検出器３０９は、所望の波長の放射線に透過性の、チャンバ３０６の壁に形成されたウィンドウ３０３を通過する放射線を検出するように配置されてもよい。検出器３０９を動作して、チャンバ３０６におけるチャンバ処理又は処理条件を決めるのに好適な放射線放出の波長の強度を検出する。例えば、検出器３０９は、チャンバ３０６内の炭素又はケイ素含有種の存在から生じる放射線放出の強度を検出することができる。かかる放射線放出は、典型的に、約３５００Ａ〜約４５００Ａ、より典型的には約２０００Ａ〜約８０００Ａの波長範囲である。典型的に、内部チャンバ表面及び様々なチャンバハードウェアのいずれか又は全体が、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウム又は石英等の材料でできている。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、露出した内部チャンバ表面を有する様々なチャンバコンポーネントをポリマーでコートすることができる。例えば、天井３１８、側壁３１４及び下壁３１６等の第１の表面を有するチャンバコンポーネントを選択的にコートして、リップやレッグ３５９等の第２の表面を未コートとすることができる。本発明により、チャンバ壁３１４及び天井３１８をコートして、天井３１８及び側壁３１４を、下壁３１６から容易に分離するには、コート前に、プロセスチャンバのリップ３５９をマスクする。内部チャンバをコートした後、マスクを除去すると、プロセスチャンバのリップ３５９又は第２の表面が未コートで、第１の表面がコートされている。
【００３５】
所望のポリマーを、チャンバコンポーネントに選択的に形成する場合には、チャンバコンポーネントは、ポリマー前駆体の凝縮温度より低い温度に維持しなければならない。例えば、内部チャンバ表面を、例えば、ｐ−キシリレンを含むポリマー前駆体でコートする時は、内部チャンバ表面の温度は約４０℃を超えてはならない。しかしながら、この温度は、当業者には明白であるように、内部表面をコートするのに用いられるポリマー前駆体に応じて異なる。
【００３６】
図１を参照すると、気化したガス及び任意のキャリアガスの混合物がプロセスチャンバ８に流れた後、ポリマーが内部チャンバ表面に堆積する。例えば、パリレンポリマーは、反応性ｐ−キシリレンモノマーの凝縮及び重合により内部チャンバ表面に堆積させることができる。任意のキャリアガスと未反応モノマー蒸気の残りは、チャンバ８を通過して、出口ポート６６から、スロットルバルブ８０を通り、コールドトラップ９０へ進む。スロットルバルブ８０は、チャンバ８内を所望の圧力に維持する。堆積／重合反応は、通常、堆積チャンバ８内の圧力を、約３０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）〜５トルに維持しながら実施される。モノマーが、非置換ｐ−キシリレンの時は、圧力は、３０ミリトル〜１トルに維持する。約１トルを超える圧力だと、未反応のモノマーを含む低結晶フィルムが堆積するからである。堆積チャンバ８内の圧力を設定した圧力から変える時は、圧力センサに接続されたスロットルバルブ８０を開いて、圧力を下げるか、閉じて、圧力を上げる。
【００３７】
スロットルバルブ８０を通過する蒸気及びガスは、コールドトラップ９０に入る。これは、真空ポンプ１５０に接続されていて、チャンバ８を減圧に維持することができる。未反応のモノマー及び他の共重合可能なガスが、真空ポンプ１５０に入るのを防ぐために、コールドトラップ９０で、ガスストリームから除去する。コールドトラップ９０は、従来の市販のコールドトラップを含んでいてよく、スロットルバルブ８０の下流側に接続されていて、モノマー又はポリマーをガスストリームからトラップ及び除去する。コールドトラップ９０の下流側に接続されているのは、ゲートバルブ１２０であり、ガスストリーム中の残りのガスが、ラフ真空ポンプ１５０へと通過して、所望の低圧を維持する。
【００３８】
プロセスチャンバは、パリレンで選択的にコートされる。１枚又は複数枚のマスクを、未コートのままの所望のチャンバコンポーネントに適用する。反応性モノマーが、上述した通り、プロセスチャンバの内部をコートする。コーティング後、マスクを除去して、未コートのチャンバコンポーネントを露出する。
【００３９】
代替、使い捨て、交換、移動又は脱着可能なチャンバコンポーネントは、未コートのままにしておくのが好ましい。完全にコートしたコンポーネントは、ポリマーコーティングから動かないようにすることができるため、移動可能なままとする必要のあるコンポーネントは、少なくとも部分的に未コートのままにしておくのが望ましい。例えば、ＤＰＳチャンバの上部（側壁と一体化している）は、下壁３１６から分離されていることが多い。プロセスチャンバの上部を部分的にコートするには、ポリマーでコーティングする前に、マスクを下部リップ、上部の側壁３１４に適用する。コーティング後、リップを覆ったマスクを除去すると、プロセスチャンバ上部の未コートリップのために、プロセスチャンバの上部及び側壁３１４が、下壁３１６から脱着可能なコートされたチャンバが得られる。
【００４０】
ポリマーコートされたプロセスチャンバはまた、数多くの基板を処理したチャンバ使用後、又は、内部チャンバ表面のポリマーコーティングが、劣化したり、侵食された時は、再生することもできる。まず、古い、又は元のポリマーコーティングを、チャンバ３０６内に形成された励起されたガス又はプラズマにより、イン・サイチュで剥がす。例えば、オゾンを１０００ｓｃｃｍのレートでチャンバ３０６に導入して、パリレンを含むポリマーコーティングと反応させて、パリレンコーティングを、チャンバ壁３１２から取り去る。オゾンに加えて、酸素プラズマをチャンバに形成して、例えば、１００〜１０００ｓｃｃｍのフローレートで酸素を与え、７５０〜１２００ワットのＲＦバイアスをチャンバ電極間で維持することにより取り去ることもできる。酸素プラズマ種は、オゾンとパリレンの反応と同様に、パリレンと反応するものと考えられる。
【００４１】
プロセスチャンバの元のポリマーコーティングが、酸素又はオゾンにより剥がされると、チャンバ表面は、新たなポリマーコーティングにより再びコートできる。プラズマ又は励起されたガスによるイン・サイチュでのクリーニング及びプロセスチャンバの内部表面のイン・サイチュでのコーティングにより、分解する必要性が減じる。プロセスチャンバコンポーネントの分解と組み立ては、チャンバコンポーネントにおける機械的摩耗を増大する可能性がある。
【００４２】
本発明の例示の実施形態を説明してきたが、様々な変形、修正及び改善が当業者には容易に行えることは明白である。かかる変形、修正及び改善は、明確には上述していないが、示唆されており、本発明の技術的思想及び範囲に含まれる。従って、上記説明は、例示のために過ぎず、限定するものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定及び定義される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明のこれらの構成、態様及び利点は、説明、添付の特許請求の範囲及び本発明の例を示す添付図面によって、より良く理解される。しかしながら、各構成は、本発明において、特定の図面に関してのみでなく、一般化して用いることができ、本発明はこれらの構成の組み合わせを含むものと考えられる。
【００４４】
【図１】ポリマー堆積装置の概略図である。
【図２】プロセスチャンバへのポリマーの堆積に用いる可搬性設備の概略図である。
【図３】例示のプロセスチャンバの概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバコンポーネントであって、
（ａ）使用中、前記チャンバ内で励起されたガスに露出され、パリレンコーティングを含む第１の表面と、
（ｂ）使用中、前記励起されたガスに露出されず、前記パリレンコーティングのない第２の表面とを含むプロセスチャンバコンポーネント。
【請求項２】
前記第１の表面が、
（１）前記チャンバの天井、側壁及び下壁、
（２）ドーム形天井表面、
のうち少なくとも１つを含む請求項１記載のコンポーネント。
【請求項３】
前記第２の表面が、前記ドーム形天井表面周囲にリップを含む請求項１記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記第１及び第２の表面が、
（１）前記第１及び第２の表面が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている、
（２）前記第１及び第２の表面が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ケイ素又は石英から構成されている、又は、
（３）前記第１及び第２の表面が、前記パリレンコーティング下に酸化アルミニウムコーティングを有する、
のうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１記載のコンポーネント。
【請求項５】
プロセスチャンバにおいて、イン・サイチュで、プロセスチャンバコンポーネントにポリマーをコーティングする重合可能な蒸気を形成するための設備であって、
（ａ）重合可能な蒸気を受ける入口と、
（ｂ）前記重合可能な蒸気を形成するチャンバと、
（ｃ）前記重合可能な蒸気を、前記プロセスチャンバへ導入する出口とを含む設備。
【請求項６】
重合可能な蒸気を形成する気化器を含む請求項５記載の設備。
【請求項７】
前記気化器が、ヒーターを含む請求項６記載の設備。
【請求項８】
反応性モノマーを、ジ−ｐ−キシリレンを含む重合可能な蒸気から形成するために適合されている請求項５記載の設備。
【請求項９】
ポリマーコーティングを有するプロセスチャンバコンポーネントを再生する方法であって、
（ａ）前記ポリマーコーティングを除去する工程と、
（ｂ）ポリマーコーティングを、前記チャンバコンポーネントの予め選択した表面に選択的にコーティングする工程とを含む方法。
【請求項１０】
前記ポリマーコーティングを、
（ａ）励起された酸素ガス、又は、
（ｂ）励起されたオゾンガス、
のうちの少なくとも１つにより除去する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーコーティングが、パリレンである請求項９記載の方法。
【請求項１２】
（ｂ）が、使用中、前記チャンバ内で励起されたガスに露出される第１の表面に、前記ポリマーコーティングを形成するが、使用中、前記励起されたガスに露出されない第２の表面には、前記ポリマーコーティングを形成しない請求項９記載の方法。
【請求項１】
プロセスチャンバコンポーネントであって、
（ａ）使用中、前記チャンバ内で励起されたガスに露出され、パリレンコーティングを含む第１の表面と、
（ｂ）使用中、前記励起されたガスに露出されず、前記パリレンコーティングのない第２の表面とを含むプロセスチャンバコンポーネント。
【請求項２】
前記第１の表面が、
（１）前記チャンバの天井、側壁及び下壁、
（２）ドーム形天井表面、
のうち少なくとも１つを含む請求項１記載のコンポーネント。
【請求項３】
前記第２の表面が、前記ドーム形天井表面周囲にリップを含む請求項１記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記第１及び第２の表面が、
（１）前記第１及び第２の表面が、アルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている、
（２）前記第１及び第２の表面が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ケイ素又は石英から構成されている、又は、
（３）前記第１及び第２の表面が、前記パリレンコーティング下に酸化アルミニウムコーティングを有する、
のうちの少なくとも１つを特徴とする請求項１記載のコンポーネント。
【請求項５】
プロセスチャンバにおいて、イン・サイチュで、プロセスチャンバコンポーネントにポリマーをコーティングする重合可能な蒸気を形成するための設備であって、
（ａ）重合可能な蒸気を受ける入口と、
（ｂ）前記重合可能な蒸気を形成するチャンバと、
（ｃ）前記重合可能な蒸気を、前記プロセスチャンバへ導入する出口とを含む設備。
【請求項６】
重合可能な蒸気を形成する気化器を含む請求項５記載の設備。
【請求項７】
前記気化器が、ヒーターを含む請求項６記載の設備。
【請求項８】
反応性モノマーを、ジ−ｐ−キシリレンを含む重合可能な蒸気から形成するために適合されている請求項５記載の設備。
【請求項９】
ポリマーコーティングを有するプロセスチャンバコンポーネントを再生する方法であって、
（ａ）前記ポリマーコーティングを除去する工程と、
（ｂ）ポリマーコーティングを、前記チャンバコンポーネントの予め選択した表面に選択的にコーティングする工程とを含む方法。
【請求項１０】
前記ポリマーコーティングを、
（ａ）励起された酸素ガス、又は、
（ｂ）励起されたオゾンガス、
のうちの少なくとも１つにより除去する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーコーティングが、パリレンである請求項９記載の方法。
【請求項１２】
（ｂ）が、使用中、前記チャンバ内で励起されたガスに露出される第１の表面に、前記ポリマーコーティングを形成するが、使用中、前記励起されたガスに露出されない第２の表面には、前記ポリマーコーティングを形成しない請求項９記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００９−５１７８５２（Ｐ２００９−５１７８５２Ａ）
【公表日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５４１１９５（Ｐ２００８−５４１１９５）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４２４３６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６１５７９
【国際公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４２４３６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０６１５７９
【国際公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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