CN1639838A - 热隔离加热处理室的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种热隔离加热处理室的设备，其是用来在第一反应室与第二反应室之间传送基材，其中第一反应室维持在相对于第二反应室周边环境温度较高的温度。此设备至少包含用来接收基材的通道及一热隔离介面，此热隔离介面降低由第一反应室传送至第二反应室的热量，并允许基材在此设备及第二反应室之间传送。热隔离介面包含一孔，具有使基材可传送通过此热隔离介面的尺寸。

Description

热隔离加热处理室的设备及方法
技术领域
本发明有关一设备，于热反应室及第二反应室，如中央反应室，之间用来传送基材，以改善半导体基材或玻璃基材的加工方法。本发明可运用在多方面的工序中，使得半导体或平面显示器的产量增加。更进一步，本发明还使应用此制造方法的设备的使用寿命延长。
背景技术
半导体元件典型的由高度自动化的系统来制造。许多这样的系统包含中央传送反应室，安装于独立的平台上。此中央传送反应室，传送半导体基材，至位于中央传送反应室周围的一或多个特别的反应室或反应装置上。这些特别的反应室或反应装置，是用来在基材上执行不同特别的工序，如蚀刻(Etching)、化学气相沉积(Chemical vapor deposition)、扩散(Diffusion)以及退火(Annealing)等工序。相同的这些设备也使用来制造平面显示器与各种光学元件，例如耦合器(Coupler)、分离器(Splitter)、过滤器(Filter)、阵列波导栅(Array waveguidegrating)、光栅(Bragg grating)、分接器(Tap)、衰减器(Attenuator)、多工器(Multiplexer)以及反多工器(De-multiplexer)。通常这样的工序，需要在可控制的温度及非常低的压力下进行。
系统架构
图1A实例说明，加工基材所使用的一典型的模组系统10。系统10包含，一中央传送反应室12，连接于中央传送反应室12的真空负载/冷却反应室14A及14B，是用来传送基材进入系统10之中，热反应室102，以及工序反应室40、42、44及46。中央传送反应室12，真空负载/冷却反应室14A及14B，热反应室102及工序反应室40、42、44及46被密封在一起，形成一密闭的环境。在其中，系统可操作在内部压力低于大气压力的情况。例如，一典型的压力是在约10-31毫米汞柱(Torr)。真空负载/冷却反应室14A及14B具有可关闭的开口，包含各别的负载门16A及16B在他们的外墙上，用来传送基材进入系统10。
每一真空负载/冷却反应室14A及14B包含一晶片盒17，安装了复数个架子，以支撑及冷却基材。在真空负载/冷却反应室中的晶片盒17，安置于一升降机构上(未图示)。由架子的高度以渐渐的升高或降下晶片盒17。当载入真空负载/冷却反应室14A时，负载门16A打开并将基材72放置在晶片盒17的一个架子上。升降机构接着升起晶片盒17，约一个架子的高度，以便于使一个空的架子面对负载门16A。另一个基材则被放置在此架子上，重复此工序直到所有的晶片盒中的架子被填满为止。此时，关闭负载门16A，及真空负载/冷却反应室14A排出气体，至系统10所需的压力。
在真空负载/冷却反应室14A的内墙上，邻近于中央传送反应室12的狭缝阀20A被打开。基材由一机械手臂22传送，由中央传送反应室12传送至一热反应室102，在那里，他们被加热至如下面所述的工序操作所需的温度。机械手臂22，由微处理控制系统所控制(未图示)。机械手臂22，是用来由真空负载/冷却反应室14A中的晶片盒17中，取出一基材。将此基材放入热反应室晶片盒29的空架子上，然后退出，并留下此基材在热反应室102的架子上。典型的，热反应室晶片盒29，安置于热反应室102中的升降机构。在载入架子之后，热反应室晶片盒29将被升起或降下，以呈现另外一个空的架子，以供机械手臂22使用。机械手臂22，接着再由真空负载/冷却反应室14A的晶片盒17中，取得另外一个基材。
使用上述的方法，机械手臂22传送全部或部分的基材，由热反应室晶片盒29至四个单独基材工序反应室40、42、44及46中的任一个。工序反应室40、42、44及46是适合用来进行沉积一或多个薄膜在基材上。每一此薄膜工序反应室40、42、44及46，其各自的内墙40A、42A、44A及46A上，同时也安装狭缝阀41、43、45、及47以隔离工序气体。
在薄膜工序结束后，每一热基材被传送至真空负载/冷却反应室14A的冷却晶片盒17中，基材被放置在架子由升降机构升起或降下晶片盒17，呈现一空的架子，以提供机械手臂22来传送基材。
不同的反应室及反应装置，使用在以标准模组结构为基础的系统中，如习知技术中所描述的群集工具(Cluster tool)。例如，美国专利号第4,367,672号，Wang等人所揭示的方法，在半导体基材的薄膜层上使用等离子体选择性蚀刻孔或浅沟渠的方法。相同的，美国专利第5,614,055号，Fairburn等人所揭示，高密度等离子体化学气相沉积及蚀刻反应装置。美国专利号第5,865,896号，Nowak等人所揭示，具有结合感应与电容冷却的高密度等离子体化学气相沉积反应装置。美国专利号第5,108,792号，Anderson等人所揭示，半导体工序的双顶反应室。美国专利第6,000,227号，所揭示，典型冷却的中央传送反应室。
不同的反应室及真空系统，可由商业行为所购得。一典型的商业实例的真空系统，为AKT工序系统，可由位于美国加州圣克拉拉(Santa Clara，California，USA)的AKT，Inc所提供。一模范的工序反应室，为AKT 1600 PECVD反应室，及一模范的热退火反应室，为一快速热退火反应室，例如，以灯泡加热的热退火反应室。这些反应室均可由应用材料公司(Applied Material，Inc.)所提供。
有关于玻璃基材工序的独特问题
如太阳能电池及影像所需的平板及电脑监视器，此类的元件，是利用玻璃基材来制造。通常，薄膜晶体管蚀刻在此玻璃基材上。当制造这些元件时，使用许多用来制造半导体元件的相同工序及反应室的系统。例如，美国专利第5,512,320号，Turner等人所揭示的典型玻璃基材工序系统。美国专利第5,441,768号，美国专利第5,861,107号，以及美国专利第5,928,732号，Law等人所揭示，等离子体加强化学气相沉积在如玻璃的基材上的方法。美国专利第5,607,009号，Turner等人所揭示，具有升降设备的热反应室以加热玻璃基材。
平面显示器是一种必须依赖玻璃基材加工制成的产品。平面显示器的制造，由一干净的玻璃基材开始。晶体管，利用薄膜沉积及选择性的蚀刻技术，形成在此平板。在基材的薄膜层上进行连续沉积(Deposition)、微影(Photolithography)及选择性的蚀刻(Selective etching)，以产生个别的晶体管在此基材上。这些晶体管，如金属内连线、液晶单元及其他元件，形成在基材上，然后使用来产生平面显示器的主动矩阵显示屏幕。
虽然平面显示器的制造，使用典型的半导体元件制造的方式。使用在平面显示器的玻璃基材，并不同于半导体基材，就某些观点而言，其将影响工序及系统的设计。在半导体制造，个别的元件形成在晶片。而晶片被切成小方块，以形成许多个别的积体电路。因此，一些有缺陷的元件，产生在半导体晶片上是可接受的。当此基材被切成个别的积体电路时，仅需将这些有缺陷的元件丢弃即可。相反的，在平面显示器，个别的缺陷元件则必须移除。因此，产生在平面显示器基材上的缺陷元件，必须接近于零。如果一基材大得足够允许切成复数个显示器，形成在一单独的基板上，在任何一个平面显示器上的缺陷形成在此平面显示平板基材上，将使得整个基材变得没有用。因此，错误率的最小化在平面显示器制造系统上是十分重要的。
在可能的范围的情况下，半导体与玻璃基材工序两者共通的目标，是需要避免暴露基材在污染源下。因此，传统工序系统，提供封闭的环境，将不同的反应室密封在一起。这样产生了特别的问题。例如，在标准半导体或玻璃基材工序中，在群集工具系统中的热反应室，是使用来提供非常高的温度给基材。但是，习知的设备在一封闭的环境中，结合热反应室至中央传送反应室，因此，具有不适当的热的问题，且在热反应室结合至中央传送反应室时更为升高。
习知群集的工具系统或其他模组系统结构的缺点，其具有热反应室及/或其他高温工序反应室，结合至中央传送反应室。显著比例的热能，将由热反应室或高温工序反应室，流向中央传送反应室。此显著比例的热能流动的原因，在于用来结合热反应室或高温工序反应室至中央传送反应室的设备，在习知的群集工具系统或其他模组系统结构中，是使用加工的铝或铝合金来制造。铝及铝合金具有高的热传导系数。中央传送反应室，暴露在过多的热能，升高了中央传送反应室的周围温度。此温度升高具有不良的影响，尤其对于在中央传送反应室中移动的元件，例如机械手臂，且明显的降低这些元件的使用寿命。
如同上述的讨论，习知设备，结合热反应室或其他高温工序反应室至中央传送反应室，将损失可观数量的热能，经由最终连接热反应室或其他高温反应室至传送反应室的开口。此热损失，在热反应室中或其他高温工序反应室中，造成一冷却区域。此种冷却区域是不被希望的，因为许多的工序需完成在热反应室或其他高温反应室中，需具有整个基材表面温度为均匀分布。如果一部份的热反应室或高温工序反应室，因具有此冷却区域，将非常难以维持基材温度的均匀。
因此，需要能够提供一改善的设备，在一封闭的环境中，用来结合两个反应室。特别的，为需要一设备，能够结合两个反应室，并最小化传送于两个反应室之间的热量。如此的设备，将特别有用于连接热反应室或其他高温工序反应室，至中央传送反应室，以用于加工玻璃基材的群集工具系统或其他模组结构的封闭环境。
发明内容
本发明提供一改善的设备，以连接热反应室或其他高温工序反应室至第二反应室，如中央传送反应室，在封闭的环境下，合适于以模组结构为基础的基材加工工序，在此种方法下，介于热反应室或其他高温工序反应室至第二反应室的热传导将被减少。本发明的设备包含连接于第二反应室的热隔离介面，其具有一较低的热传导系数。此热隔离介面降低由热反应室或其他高温工序反应室传送至第二反应室的热量。更进一步，在本发明的实施例中，此热隔离介面包含一或多个凹槽，因此介于热隔离介面与第二反应室之间的表面积因此减少。降低此表面积，即降低介于热反应室或其他高温反应室与第二反应室之间的热传导。因此，本发明的设备，延长在第二反应室中的移动元件的使用寿命，例如机械手臂。
在本发明的实施例中，此设备包含一加热元件，以预防由第二反应室流失的热量。在许多的基材加工方法中，维持一均匀的温度在第二反应室中，为一相当重要的要求。本发明的设备所具有的加热元件，预防热量由开口流向第二反应室。更进一步，本发明的设备所具有的加热元件，可降低大型基材经过此设备时的潜在的温度差异。降低潜在基材表面的温度差异，因此降低了此基材潜在的应力，特别是在必须多次进入第二反应室的加工方法时。
本发明的一实施例，提供一种设备是用来传送一基材，于一第一反应室如热反应室或其他高温工序反应室与一第二反应室如中央传送反应室之间。第一反应室维持在一高的温度，相对于第二反应室所维持的温度。此设备包含一通道，用来接收基材，及一热隔离介面，以降低由第一反应室至第二反应室的热传量。此热隔离介面，具有一孔，允许基材在此设备与第二反应室之间传送，此孔具有使基材经过热隔离介面在第一反应室与第二反应室之间传送的尺寸。
在本发明的一些实施例中，热隔离介面是由热传导系数(Thermalconductivity coefficient)低于铝的材料所构成，其中铝的热传导系数约为1536Btu inch/(hr)(ft2)(°F)。在本发明又一些实施例中，热隔离介面是由一热传导系数低于1200Btu inch/(hr)(ft2)(°F)的材料所构成。在本发明再一些实施例中，热隔离介面是由奥氏体钢(Austenitic steel)，马氏体钢(Martensitic steel)或肥粒钢(Ferritic steel)所构成。在本发明的一态样，热隔离介面是由不锈钢材料所构成。在根据此态样的实施例中，此热隔离介面是由具有热传导系数约106Btu inch/(hr)(ft2)(°F)的不锈钢材料所构成。
上述的热隔离介面的面包含一或多个凹槽，因此当此面邻接第二反应室的通道接口时，一隔离体积被限定于此凹槽之中。其中上述的隔离体积包含空的或隔热材料于其中。通常，无论隔离体积所包含的何，其热传导系数均低于铝的热传导系数。例如，在一实施例中，其为具有热传导系数0.18Btuinch/(hr)(ft2)(°F)的空气。也因为无论隔离体积所包含的何，其热传导系数均低于铝的热传导系数，因此，此隔离体积在此为一热隔离体积。
依据本发明，本发明预设大量不同形状的凹槽。例如，在一本发明的实施例中的凹槽为斜面的。在本发明的其他实施例中，此凹槽的形状最好以其剖面的形状描述。本发明的凹槽的剖面形状包含锯齿图案，重复图案，曲线，或多项式方程式所构成的形状。
在本发明精选的实施例中，基材通过的通道，包含一加热元件，以维持通道在一接近热反应室及/或其他高温工序反应室的温度，例如化学气相沉积反应室(Chemical vapor deposition；CVD)。在本发明的一些实施例中，加热元件是由一线圈围绕在一陶瓷承座。且在一些实施例中，还包含一热分布机构，用来分配由该加热元件所产生的热量。此热分布机构包含一反射表面，在较佳的实施例中，此反射表面为抛物线反射镜。
附图说明
本发明的较佳实施例将于往后的说明文字中辅以下列附图做更详细的阐述，其中：
图1A为习知真空系统的平面视图；
图1B为习知热反应室的平面视图，具有一习知设备以连接热反应室至第二反应室；
图2为加上本发明的系统的俯视示意图；
图3为根据本发明一较佳实施例的热隔离介面的侧视示意图；
图4为根据本发明一较佳实施例的热隔离介面的示意图；
图5为根据本发明一较佳实施例的热隔离介面的剖面示意图；
图6为具有第一较佳实施例的凹槽形状的热隔离介面的剖面示意图；
图7为具有第二较佳实施例的凹槽形状的热隔离介面的剖面示意图；
图8为具有加热元件及热分布机构的本发明的设备的通道剖面示意图；以及
图9为图8的剖面示意图。
在各视图中相似的元件符号代表对应的元件部分。
具体实施方式
本发明提供一改善的设备，以连接两个反应室，在密闭的环境中。此改善的设备包含，一改善的介面，具有降低介于两个反应室中的热传。在本发明的较佳实施例，此改善的介面，是由一种低热传系数的材料所制造。在本发明的另一较佳实施例，此介面包含一或多个凹槽，以使介面及第二反应室之间的表面积因而降低。较小的表面积，降低了传送至第二反应室的热量。在本发明的又一较佳实施例，此设备包含一加热元件，以预防在靠近第二反应室的开口处的热量流失。
图1B揭示一传统的热反应室102，具有一习知的设备54包含一孔56，基材经由此孔56，在传统的热反应室102及第二反应室如中央传送反应室之间移动。介于热反应室102及第二反应室之间的封闭环境，以螺栓及密封设备54的介面58至第二反应上相似的介面来维持。
参考图2，如图中所示为本发明的设备104，结合模组式架构的平面示意图。图2包含热反应室102，反应室110，以及设备104的概要图示。当图2揭示了热反应室102，本发明的设备及方法实际上可使用于多个高温工序反应室，而不限于一个热反应室。例如，反应室102可为化学气相沉积(CVD)反应室。在本发明的一较佳实施例中，热反应室102为任何形式的反应室，用来加热基材至特定的温度。例如在某些实施例中，热反应室102是一批量式(Batch-type)热反应室，设计来于玻璃基材上使用，例如美国专利第5,607,009号，Turner等人所揭示。由于玻璃基材，典型上是矩形的形状，因此热反应室的平面尺寸在此实施例中是为一矩形的，而不是圆形的。在其他的实施例中，热反应室102为一设计来进行硅基材加工的热反应室。
在本发明的某些结构中，反应室110是中央传送反应室，使用于半导体及/或玻璃基材的加工工序中。典型的传送反应室，由Turner等人揭示于美国专利第5,512,320号中。反应室110，包含一具有介面114的通道接口112。中央传送反应室安装于如Precision 5000，Endura，Centura，Producer，及Endura SL。他们是由位于美国加州圣克拉拉的应用材料公司所制造与销售的。
设备104是使用来耦合热反应室102至反应室110。设备104由通道120以及一热隔离介面108组合而成。介面114以及热隔离介面108，以螺栓锁住及密封在一起，因此形成封闭的环境在热反应室102及反应室110之间。这样的封闭环境，使得热反应室102及反应室110能维持真空的环境。
本发明一重要的优点，为介于设备104与反应室110之间的热传，由于热隔离介面108而降低。其中热隔离介面108，是由热传导系数低于铝或铝合金的材料所构成。参见图3，以说明这样结构所获得的优点，并图示热隔离介面108。热隔离介面108连接至通道120与通道接口112的介面114。因为通道120与热反应室102相结合，因此在正常的操作情况下，具有高的温度t1。而因为介面114耦合于通道接口112及反应室110，故具有一较低的温度t2。因为t1高于t2，所以热流q的方向，是由通道120至介面114及最终经由通道接口112(图2)到达反应室110。
本发明一重要态样，为热隔离介面108由具有低于铝的热传导系数的材料所构成。因此，介于热反应室102及反应室110(图2)中的热传量被降低。所以，材料可使用来制造热隔离介面108，包含任何热传导系数低于铝，且可被加工的材料。在部分实施例中，此材料使用来制造热隔离介面108，具有可承受温度至约625℃或更高而不会融化。在其他的实施例中，使用来制造热隔离介面108的材料，可以承受温度如100℃至550℃而不会融化。
通道120也可使用具有低于铝的热传导系数的材料制作，如使用制造热隔离介面108的材料。更进一步，在部分施例中，通道120及热隔离介面108为一单独的元件。
有关于较宽范围的适合使用于本发明的材料，可参考 Marks Standard Handbook for Mechanical Engineers，及上述的著作所包含的表6-11。因此，可使用来制作热隔离介面108的材料包含，铂(Platinum)和不同形式的铁(Iron)及铬(Chromium)合金，其包含有钢，如由美国钢铁协会(American Iron andSteel Institute)命名的C1020(热处理)或304(钢板)。无论如何，在较佳的实施例中，用来制作热隔离介面108的材料包含任何常见的型式的不锈钢。
参照图4示是用来实例说明，本发明实施例所增加的特征。图4为根据本发明的一较佳实施例图2中的剖面线4-4方向的热隔离介面108的示意图。因此，图4为表现出一热隔离介面108的面402，由螺栓锁附在通道接口112的介面114上(图2)。面402限定一孔404在热隔离介面108，其具有一尺寸使基材可经过热隔离介面108传送。在面402上的螺栓孔406为螺栓(未图示)固定所需的孔，使用来固定并密封热隔离介面108至通道接口112的介面114。
面402的一重要的特征，为其存在有一或多个凹槽408。在一有代表性的实施例中，凹槽408是由加工的方式，去除一部份的面402，以形成一凹洞。凹槽408具有降低在面402的表面积的功效，当面402以螺栓固定并密封至通道接口112(图2)的介面114上，因此降低了由热反应室102至反应室110的热流量Q〔方程式(1)〕。当三个凹槽(408-1，408-2，及408-3)出现在图4中的实施例时，且热隔离介面108，以螺栓锁附至通道接口112(图2)的介面114上时，可提供一封闭的环境。无论任何数量的凹槽，被加工在面402上，均不影响其形成封闭环境的功能。当热隔离介面108以螺栓锁附至介面114上时，由凹槽的墙以及介面114上与的连接的部分，因而限定出一封闭的体积。在一些实施例中，此封闭的体积，是维持空的或使用隔热材料来充填。通常，在此封闭体积中的任何充填物，无论为隔热材料或者是空气，均具有热传导系数低于铝的特性，而铝的热传导系数约为1536Btu英寸/(小时)(平方英尺)(华氏度)。因此，这封闭的体积在此为一热隔离体积。
图5为图4中热隔离108介面沿着垂直线5-5的剖面线所示的凹槽408-2及408-3的剖面示意图。如图5所示，每一凹槽408降低了与介面114(图2)接触的面402的表面积，因此降低了由热反应室102至反应室110的热流量Q〔方程式(1)〕。
请参见图6，为图4中凹槽408-3沿着水平线6-6方向的剖面示意图，本发明的实施例增加的特征可由此图来表示。图6强调了凹槽408-3的形状。在实施例中，凹槽408-3是斜面的。在其他的实施例中，凹槽408-3的剖面，具有锯齿状图案，如图7中所示的图案。无论如何，凹槽408具有宽广数量不同的形状包含，但不限定，任何重复的图案形状、曲线或任何由多项式方程式所决定的形状。
图8实例说明，本发明实施例的其他特征。图8为图2中通道120沿着线8-8′的剖面示意图。以透视的方法，图8包含了孔404的位置的表示(虚线)，其出现在热隔离介面108上。
典型的中央传送反应室，如反应室110包含一狭缝阀(未图示)，当基材在反应室110与102(图2)之间进行交换时，其被打开在通道接口112上。当此狭缝阀打开时，经由设备104上的孔404，产生大量的热量流失。因此造成一冷的区域在设备104的通道120上。为减轻此冷却的区域，本发明的实施例包含一加热元件，加热元件维持设备104的温度，接近于热反应室102的温度。例如，当热反应室102维持在温度约250℃至625℃时，此加热元件可维持设备104在温度介于约40℃至约550℃，其决定于特定模组结构所支撑的工序。在一些实施例中，此加热元件可维持设备设备104在温度约50℃至500℃。在其他实施例中，加热元件可维持设备104，在温度约70℃至300℃。在本发明的实施例中，反应室102操作在温度高达550℃下，而此加热元件则操作在一温度，具有降低反应室102产生的热量流失。在其他的情况下，无论如何，此加热元件，具有维持设备104在一温度范围，虽然其并未在此特别的说明，但是只要此温度范围，使半导体或玻璃加工工序，变得更为容易，其并不脱离本发明的范围。
如图8中所示的加热元件802为一根据本发明的代表性的加热元件。通常，加热元件802为任何形式与设备104耦合的加热元件，具有加热设备104至一适合的温度，且不会发散出粒子，而造成工序中基材损坏。例如，加热元件包含，以钨线圈(Tungsten coil)围绕在陶瓷的承座上。在一些实施例中，加热元件802是由金属铸造而成。这样的实例包含有Watlow铸造(Cast-in)或干涉安装(Interference fit；IFC)的产品种类。
本发明的一些实施例中，加热分布机构使用来分布这些由加热元件802所产生出来的热量。代表性的热分布机构为一反射表面。在一实施例中，此反射表面是具抛物线的反射镜。图8，实例说明具抛物线的反射镜804，使用来反射加热元件802所产生的热量。
图9为图8沿着剖面线9-9的剖面示意图，以说明两个加热元件802。实际上，根据本发明的设备104，可具有任何数量的加热元件802，而图9中所呈现的两个加热元件802，仅仅实例说明此观点。图9更进一步说明，抛物线反射镜804的剖面示意图，其分配由加热元件产生的热量。因此，根据本发明的设备104，具有预防成为热反应室或者其他高温工序反应室的吸热装置的优点。设备104，使得温度分布于热反应室或其他高温工序反应室中更为均匀。
虽然在此本发明利用玻璃基材及硅基材来说明，但本发明所教示的并不限制于在玻璃基材及硅基材。更确切地说，根据本发明的设备及方法，可使用于但并不限定于玻璃平板(Glass panels)、石英(Quartz)、二氧化硅(Silica)、熔硅土(Fused silica)、硅(Silicon)、掺杂硅(Doped)以及砷化镓(Gallium arsenide)等基材，和任何形式的基材，可使用于以模组架构为基础的系统之中。事实上，本发明的方法可使用于包含任何III-IV族的半导体所构成的基材。更进一步，根据本发明的设备及方法所处理的基材，可为圆的、矩形的、或者任何适合的形式。更特别的是，在部分实施例中，根据本发明的工序中的基材，为非圆形的基材，具有面积超过400平方公分。范例的基材包含，但不用来限制，包含矩形或方形基材使用来作为平板显示器，具有尺寸如约370毫米(mm)×470毫米或者更大。而基材将具有矩形尺寸其的约为1公尺×1.5公尺，同样也是可被预期的。
如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的本申请权利要求范围内。

Claims (21)

1.一种用来传送一基材于一第一反应室与一第二反应室间的设备，其中该第一反应室相对于该第二反应室的温度是维持在一高的温度，该第二反应室包含一通道接口，其中该设备至少包含：
一通道，用来接收该基材；及
一热隔离介面，可降低由该第一反应室至该第二反应室的热传量，该热隔离介面允许该基材在该设备与该第二反应室之间传送，该热隔离介面具有一面，该面上配置一边界，该边界限定一孔在该热隔离介面中，该孔具有使该基材经过该热隔离介面传送的尺寸。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的第一反应室为一热反应室或一高温工序反应室，及该第二反应室为一传送反应室。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的热隔离介面是由热传导系数低于铝的材料所构成。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于所述的热隔离介面是由热传导系数低于1536Btu inch/(hr)(ft2)(°F)的材料所构成。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的热隔离介面是由不锈钢材料所构成。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述的热隔离介面是由具有热传导系数约106Btu inch/(hr)(ft2)(°F)的不锈钢材料所构成。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的面包含一凹槽，因此当该面邻接该通道接口时，一热隔离体积被限定于该凹槽之中。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于所述的热隔离体积是由一热传导系数低于1200Btu inch/(hr)(ft2)(°F)的成份所占据。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述的成份包含空气或一隔热材料。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于所述的凹槽为斜面的。
11.如权利要求7所述的设备，其特征在于所述的凹槽的断面是由一锯齿图案，一重复图案，一曲线，及一多项式方程式所构成的群组之一所形成的形状。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的高的温度的范围介于约250℃至约625℃之间。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的通道还包含一加热元件，以维持该设备的温度接近该高的温度。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述的加热元件包含一金属外形的加热器。
15.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述的加热元件是由一线圈围绕在一陶瓷承座形成。
16.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述的通道还包含一热分布机构，用来分配由该加热元件所产生的热量。
17.如权利要求13所述的设备，其特征在于所述的热分布机构为一反射表面。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于所述的热分布机构为一抛物面镜。
19.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的基材为一半导体基材或一玻璃基材。
20.一种用来传送一基材于一第一反应室与一第二反应室间的设备，其中该第一反应室相对于该第二反应室的温度是维持在一高的温度，该第二反应室包含一通道接口，该设备包含：
一通道，用来接收该基材；及
一不锈钢介面，可降低由该第一反应室至该第二反应室的热传量，该不锈钢介面允许该基材在该设备与该第二反应室之间传送，该不锈钢介面具有一面，该面上配置一边界，该边界限定一孔在该不锈钢介面中，该孔具有使该基材经过该不锈钢介面传送的尺寸。
21.一种用来传送一基材于一第一反应室与一第二反应室间的设备，其中该第一反应室相对于该第二反应室的周围温度是维持在一高的温度，该第二反应室包含一通道接口，该设备包含：
一通道，用来接收该基材，该通道具有一加热元件，以维持该设备在一温度，该温度接近该高的温度；及
一介面，可降低由该第一反应室至该第二反应室的热传量，该介面允许该基材在该设备与该第二反应室之间传送，该介面具有一面，该面上配置一边界，该边界限定一孔在该介面中，该孔具有使该基材经过该介面传送的尺寸。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107316824A (zh) * 2016-04-22 2017-11-03 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体集成加工设备和半导体加工方法

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354845B2 (en) 2004-08-24 2008-04-08 Otb Group B.V. In-line process for making thin film electronic devices
JP4672538B2 (ja) * 2005-12-06 2011-04-20 東京エレクトロン株式会社 加熱処理装置
CA2552327C (en) 2006-07-13 2014-04-15 Mackenzie Millar Method for selective extraction of natural gas liquids from "rich" natural gas
ITMI20070350A1 (it) * 2007-02-23 2008-08-24 Univ Milano Bicocca Metodo di lavorazine a plasma atmosferico per il trattamento dei materiali
EP2293321A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-09 Applied Materials, Inc. Mechanical modularity chambers
CA2763081C (en) 2011-12-20 2019-08-13 Jose Lourenco Method to produce liquefied natural gas (lng) at midstream natural gas liquids (ngls) recovery plants.
CA2772479C (en) 2012-03-21 2020-01-07 Mackenzie Millar Temperature controlled method to liquefy gas and a production plant using the method.
CA2790961C (en) 2012-05-11 2019-09-03 Jose Lourenco A method to recover lpg and condensates from refineries fuel gas streams.
CA2787746C (en) 2012-08-27 2019-08-13 Mackenzie Millar Method of producing and distributing liquid natural gas
CA2798057C (en) 2012-12-04 2019-11-26 Mackenzie Millar A method to produce lng at gas pressure letdown stations in natural gas transmission pipeline systems
CA2813260C (en) 2013-04-15 2021-07-06 Mackenzie Millar A method to produce lng
WO2016023098A1 (en) 2014-08-15 2016-02-18 1304338 Alberta Ltd. A method of removing carbon dioxide during liquid natural gas production from natural gas at gas pressure letdown stations
CA2997628C (en) 2015-09-16 2022-10-25 1304342 Alberta Ltd. A method of preparing natural gas at a gas pressure reduction stations to produce liquid natural gas (lng)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3866926A (en) * 1973-03-19 1975-02-18 Mccord Corp Carburetor gasket
NL8900544A (nl) * 1989-03-06 1990-10-01 Asm Europ Behandelingsstelsel, behandelingsvat en werkwijze voor het behandelen van een substraat.
US5104694A (en) * 1989-04-21 1992-04-14 Nippon Telephone & Telegraph Corporation Selective chemical vapor deposition of a metallic film on the silicon surface
JPH07201753A (ja) * 1993-12-29 1995-08-04 Nippon Steel Corp 薄膜製造方法およびその装置
KR960002534A (ko) * 1994-06-07 1996-01-26 이노우에 아키라 감압·상압 처리장치
JP3011366B2 (ja) * 1995-10-26 2000-02-21 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 膜形成素材を含む基板の焼成方法および装置
JP4067633B2 (ja) * 1998-03-06 2008-03-26 東京エレクトロン株式会社 処理装置
US6284006B1 (en) * 1999-11-15 2001-09-04 Fsi International, Inc. Processing apparatus for microelectronic devices in which polymeric bellows are used to help accomplish substrate transport inside of the apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107316824A (zh) * 2016-04-22 2017-11-03 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体集成加工设备和半导体加工方法
CN107316824B (zh) * 2016-04-22 2020-10-16 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体集成加工设备和半导体加工方法

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Publication number Publication date
JP4510623B2 (ja) 2010-07-28
CN100428400C (zh) 2008-10-22
WO2004010480A1 (en) 2004-01-29
JP2005534171A (ja) 2005-11-10

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