DE202016104588U1 - Mehrkammersystem für chemische Gasphasenabscheidung - Google Patents

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Abstract

Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine automatisierte Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, umfassend ein Prozessschalengehäuse, das dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Prozessschalen aufzunehmen; eine Wafer-Kassette, die dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen; einen Ausrichter, der dafür konfiguriert ist, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten; und einen Schnittstellen-Roboterarm, der dafür konfiguriert ist, zu transferieren: den ersten Wafer und die erste Prozessschale zu dem Ausrichter zum Ausrichten des ersten Wafers auf der ersten Prozessschale, den zweiten Wafer und die zweite Prozessschale zu dem Ausrichter zum Ausrichten des zweiten Wafers auf der zweiten Prozessschale, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang; eine erste Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei die erste Ladeschleuse eine erste Tür und eine zweite Tür aufweist, wobei die erste Tür mit dem ersten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, wobei die erste Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang über die erste Tür aufzunehmen; eine zweite Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei die zweite Ladeschleuse eine erste Tür und eine zweite Tür aufweist, wobei die erste Tür mit dem zweiten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, wobei die zweite Ladeschleuse dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang über die erste Tür aufzunehmen; und ein Vakuumtransfermodul, das mit der jeweiligen zweiten Tür der ersten und zweiten Ladeschleusenkammer in Verbindung steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der ersten beziehungsweise zweiten Ladeschleusenkammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu bewegen, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Halbleiterherstellungstechnologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein chemisches Gasphasenabscheidungssystem mit mehreren Reaktionskammern, die ausgelegt sind, unabhängig bei dem Wachstum epitaxialer Schichten auf Substraten zu arbeiten.
  • HINTERGRUND
  • Bestimmte Prozesse zur Herstellung von Halbleitern können einen komplexen Prozess für das Wachstum epitaxialer Schichten erfordern, um mehrschichtige Halbleiterstrukturen zur Verwendung bei der Herstellung von Hochleistungsvorrichtungen zu erzeugen, wie lichtemittierenden Dioden, Laserdioden, optischen Detektoren, Leistungselektronik und Feldeffekttransistoren. In diesem Prozess werden die epitaxialen Schichten durch ein allgemeines Verfahren aufgewachsen, das chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) genannt wird. Ein Typ eines CVD-Prozesses wird als metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) bezeichnet. Bei der MOCVD wird ein Reaktorgas in eine abgedichtete Reaktionskammer in einer kontrollierten Umgebung eingebracht, die es ermöglicht, dass das Reaktorgas auf einem Substrat (allgemein als Wafer bezeichnet) abgeschieden wird, um dünne epitaxiale Schichten aufzuwachsen. Beispiele derzeitiger Produktlinien für eine derartige Herstellungsausrüstung umfassen TurboDisc®, MaxBright®, die EPIK®-Familien von MOCVD-Systemen und das PROPEL® Power GaN MOCVD-System, die alle von Veeco Instruments Inc., Plainview, New York, hergestellt werden.
  • Während des Wachstums epitaxialer Schichten wird eine Reihe von Prozessparametern kontrolliert, wie Temperatur, Druck und Gasflussrate, um die gewünschte Qualität in der epitaxialen Schicht zu erzielen. Verschiedene Schichten werden unter Verwendung verschiedener Materialien und Prozessparameter aufgewachsen. Beispielsweise werden Vorrichtungen, die aus Verbindungshalbleitern gebildet werden, wie III-V-Halbleitern, typischerweise durch das Aufwachsen einer Serie unterschiedlicher Schichten gebildet. In diesem Prozess werden die Wafer einer Kombination von Gasen ausgesetzt, die typischerweise eine metallorganische Verbindung als Quelle eines Gruppe III-Metalls umfassen, und auch eine Quelle eines Gruppe V-Elements umfassen, die über die Fläche des Wafers strömen, während der Wafer bei einer erhöhten Temperatur gehalten wird. Im Allgemeinen werden die metallorganische Verbindung und die Gruppe V-Quelle mit einem Trägergas kombiniert, das nicht merkbar an der Reaktion teilnimmt, beispielsweise Stickstoff oder Wasserstoff. Ein Beispiel eines III-V-Halbleiters ist Galliumnitrid, das durch das Umsetzen von Organgallium-Verbindungen und Ammoniak auf einem Substrat mit einem geeigneten Kristallgitterabstand, beispielsweise einem Saphir- oder Silicium-Wafer, gebildet werden kann. Der Wafer wird üblicherweise bei einer Temperatur in der Größenordnung von 700 bis 1200°C während der Abscheidung von Galliumnitrid und/oder verwandten Verbindungen gehalten. Ein weiteres Beispiel von III-V-Halbleitern ist Indiumphosphid (InP), das durch das Umsetzen von Indium und Phosphin gebildet werden kann, oder Aluminiumgalliumarsenid (AlGa1-xAsx), das durch das Umsetzen von Aluminium, Gallium und Arsin gebildet werden kann, wobei das Umsetzen der Verbindungen eine Halbleiterschicht auf einem geeigneten Substrat bildet.
  • Im Allgemeinen können III-V-Verbindungen die allgemeine Formel InXGaYAlZNAAsBPCSbD aufweisen, wobei X + Y + Z ungefähr gleich Eins ist, A + B + C + D ungefähr gleich Eins ist, und jedes von X, Y, Z, A, B, C und D zwischen Null und Eins liegen kann. In einigen Fallen kann Wismut anstelle einiger oder aller anderer der Gruppe III-Metalle verwendet werden. Ein geeignetes Substrat kann ein Metall, ein Halbleiter oder ein Isoliersubstrat sein und kann Saphir, Aluminiumoxid, Silicium (Si), Siliciumcarbide (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), Indiumarsenid (InAs), Galliumphosphid (GaP), Aluminiumnitrid (AlN), Siliciumdioxid (SiO2), und dgl. umfassen.
  • Ein weiterer Typ eines CVD-Prozesses involviert das Wachstum von Siliciumcarbid-Schichten auf Substraten, um elektronische Leistungsvorrichtungen zu bilden. Siliciumcarbid-Schichten werden unter Verwendung von Silanen und Kohlenwasserstoffen als reaktive Spezies mit Wasserstoff als Trägergas aufgewachsen. Der Wafer wird üblicherweise bei einer Temperatur in der Größenordnung von 800 bis 2000°C während der Abscheidung gehalten.
  • In einer CVD-Prozesskammer wird ein oder werden mehrere Halbleiter-Wafer in einer Schale positioniert, die allgemein als Wafer-Träger bezeichnet wird, so dass die Oberfläche jedes Wafers freiliegt, wodurch ein gleichmäßiges Aussetzen der Oberfläche des Wafers gegenüber der Atmosphäre innerhalb der Reaktorkammer für die Abscheidung von Halbleitermaterialien vorgesehen wird. Der Wafer-Träger wird üblicherweise mit einer Rotationsgeschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 100 bis 1500 UpM oder mehr gedreht. Die Wafer-Träger werden typischerweise aus einem hochwärmeleitfähigen Material, wie Graphit, durch spanende Bearbeitung hergestellt, und werden häufig mit einer Schutzschicht aus einem Material wie Siliciumcarbid überzogen. Jeder Wafer-Träger weist einen Satz von kreisförmigen Vertiefungen, oder Taschen, an seiner Oberfläche auf, in welche die Wafer platziert werden. Einige Beispiele der relevanten Technologie werden in den US-Patentanmeldungen Veröffentlichungsnr. 2007/0186853 und 2012/0040097, und in den US-Patenten Nr. 6,492,625 ; 6,506,252 ; 6,902,623 ; 8,021,487 und 8,092,599 beschrieben, deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Andere Wafer-Träger haben eine einzelne Tasche, in die ein einzelner Wafer platziert wird.
  • In einigen Fällen wird der Wafer-Träger auf einer Spindel innerhalb der Reaktorkammer getragen, so dass die Oberfläche des Wafer-Trägers mit den freiliegenden Flächen der Wafer nach oben zu einer Gasverteilungsvorrichtung gewandt ist. Während die Spindel gedreht wird, wird das Gas nach unten auf die Oberfläche des Wafer-Trägers gerichtet und strömt über die Oberfläche zur Peripherie des Wafer-Trägers. Das verwendete Gas kann aus der Reaktionskammer durch Ports abgeführt werden, die unter dem Wafer-Träger angeordnet sind. Der Wafer-Träger kann bei der gewünschten erhöhten Temperatur durch Heizelemente gehalten werden, typischerweise elektrisch resistive Heizelemente, die unter der Bodenfläche des Wafer-Trägers angeordnet sind. Diese Heizelemente werden bei einer Temperatur über der gewünschten Temperatur der Wafer-Flächen gehalten, während die Gasverteilungsvorrichtung typischerweise bei einer Temperatur deutlich unter der gewünschten Reaktionstemperatur gehalten wird, um eine vorzeitige Reaktion der Gase zu verhindern. Daher wird Warme von den Heizelementen zur Bodenfläche des Wafer-Trägers transportiert und fliest nach oben durch den Wafer-Träger zu dem oder den Wafer.
  • In einigen Fallen kann der Wafer-Träger von einem Rotationssystem gestützt und gedreht werden, das keine Spindel erfordert. Ein solches Rotationssystem ist in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2015/0075431 beschrieben, deren Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. In noch anderen Fallen kann der Wafer-Träger mit der Oberseite nach unten (umgedreht) in der Reaktionskammer platziert werden, und die Gasinjektoren sind unter dem Wafer-Träger montiert, so dass das Gasgemisch nach oben zu dem oder den Wafern strömt. Beispiele solcher umgedrehter Gasinjektionssysteme werden in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2004/0060518 und 2004/0175939, und im US-Patent Nr. 8,133,322 beschrieben, deren Inhalt hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
  • In einem CVD-Prozess müssen die Wafer einzeln ausgerichtet und in die Wafer-Träger geladen werden. Dann müssen die Wafer-Träger sorgfältig innerhalb der Reaktionskammern platziert werden. Wenn eine chemische Reaktion vollendet ist, müssen die Wafer-Träger sorgfältig aus den Reaktionskammern entfernt werden. Die Reaktionskammer muss dann mit einem weiteren Wafer-Träger zur Verarbeitung beladen werden. Eine solche Handhabung der Wafer und Wafer-Träger kann signifikant zu der Gesamtzeit des MOCVD-Prozesses beitragen. Zusätzlich kann das Erfordernis, dass eine Bedienungsperson ihre Hände innerhalb einer Reaktionskammer platziert, ein Risiko darstellen, insbesondere angesichts der hohen Temperatur, bei der die Reaktionskammer normalerweise betrieben wird.
  • Demgemäß haben die Anmelder der vorliegenden Offenbarung eine Notwendigkeit eines bestimmten Automatisierungsgrads zum Zweck der Verringerung der Verarbeitungszeit identifiziert, während Qualitätsstandards aufrechterhalten werden, die bei der Herstellung von Hochleistungs-Halbleitervorrichtungen erforderlich sind. Ferner haben die Anmelder der vorliegenden Offenbarung eine Notwendigkeit eines chemischen Gasphasenabscheidungssystems mit mehreren Kammern zum Zweck der Verringerung der Verarbeitungszeit identifiziert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erfüllen das Bedürfnis nach einem chemischen Gasphasenabscheidungssystem mit mehreren Reaktionskammern, um unabhängig beim Wachstum epitaxialer Schichten auf Wafern innerhalb jeder der Reaktionskammern zum Zweck der Verringerung der Verarbeitungszeit zu arbeiten, während die Qualität aufrechterhalten wird.
  • In einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine automatisierte Front-End-Schnittstelle, eine erste Ladeschleuse, eine zweite Ladeschleuse und ein Vakuumtransfermodul. Die automatisierte Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang aufweisen und kann umfassen: ein Prozessschalengehäuse, das ausgelegt ist, zwei oder mehrere Prozessschalen unterzubringen; eine Wafer-Kassette, die ausgelegt ist, zwei oder mehr Wafer unterzubringen; einen Ausrichter, der ausgelegt ist, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten; und einen Schnittstellen-Roboterarm, der ausgelegt ist zu transferieren: (i) den ersten Wafer und die erste Prozessschale zu dem Ausrichter für eine Ausrichtung als erster Wafer in der ersten Prozessschale, (ii) den zweiten Wafer und die zweite Prozessschale zu dem Ausrichter für eine Ausrichtung als zweiter Wafer auf der zweiten Prozessschale, (iii) den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und (iv) den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang.
  • Die erste Ladeschleuse kann eine Kammer umfassen, die in der Lage ist, eine kontrollierbare Umgebung aufrechtzuerhalten. Die erste Ladeschleuse kann eine erste Tür und eine zweite Tür aufweisen, wobei die erste Tür mit dem ersten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht. In einer Ausführungsform kann die erste Ladeschleusenkammer ausgelegt sein, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang durch die erste Tür aufzunehmen.
  • Die zweite Ladeschleuse kann eine Kammer aufweisen, die in der Lage ist, eine kontrollierbare Umgebung aufrechtzuerhalten. Die zweite Ladeschleuse kann eine erste Tür und eine zweite Tür aufweisen, wobei die erste Tür mit dem zweiten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht. In einer Ausführungsform ist die zweite Ladeschleuse ausgelegt, den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang durch die erste Tür aufzunehmen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit den zweiten Türen der ersten und zweiten Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der jeweiligen ersten und zweiten Ladeschleusenkammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu manipulieren. Das eine oder die mehreren Reaktionskammerpaare können mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine automatisierte Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang aufweisen. Die automatisierte Front-End-Schnittstelle kann eine Prozessschale, eine Wafer-Kassette, einen Ausrichter und einen Schnittstellen-Roboterarm, eine Ladeschleuse und ein Vakuumtransfermodul umfassen.
  • Das Prozessschalengehäuse kann ausgelegt sein, zwei oder mehrere Prozessschalen aufzunehmen. Die Wafer-Kassette kann ausgelegt sein, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen. Der Ausrichter kann ausgelegt sein, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten. Der Schnittstellen-Roboterarm kann ausgelegt sein, Wafer und Prozessschalen zu dem Ausrichter, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang zu transferieren.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, und eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang, eine zweite Tür in Verbindung mit dem zweiten Ausgang, eine dritte Tür gegenüber der ersten Tür, und eine vierte Tür gegenüber der zweiten Tür aufweist. Die Ladeschleusenkammer kann ausgelegt sein, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang durch die erste Tür und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang durch die zweite Tür aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der dritten und vierten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der Ladeschleusenkammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu manipulieren, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine automatisierte Front-End-Schnittstelle, eine Ladeschleusenkammer und ein Vakuumtransfermodul umfassen. Die automatisierte Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang umfassen und umfasst ein Prozessschalengehäuse, eine Wafer-Kassette, einen Ausrichter und einen Schnittstellen-Roboterarm. Das Prozessschalengehäuse kann ausgelegt sein, zwei oder mehr Prozessschalen aufzunehmen. Die Wafer-Kassette kann ausgelegt sein, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen. Der Ausrichter kann ausgelegt sein, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten. Der Schnittstellen-Roboterarm kann ausgelegt sein, (i) Wafer und Prozessschalen zu dem Ausrichter zu transferieren, (ii) den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang zu transferieren, und (iii) den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang zu transferieren.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, und eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist, und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer ausgelegt ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang durch die erste Tür in die jeweilige erste und zweite Kammer aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu manipulieren, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine Front-End-Schnittstelle, eine Ladeschleusenkammer und ein Vakuumtransfermodul umfassen. Die Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang aufweisen. Der erste Ausgang kann ausgelegt sein, in Reihe eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine dritte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen. Der zweite Ausgang kann ausgelegt sein, in Reihe eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine vierte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, und eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer ausgelegt ist, in Reihe die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang durch die erste Tür in die jeweilige erste und zweite Kammer aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem ersten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, und die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem zweiten Reaktionskammerpaar zu manipulieren, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine Front-End-Schnittstelle, eine Ladeschleusenkammer und ein Vakuumtransfermodul umfassen. Die Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang aufweisen. Der erste Ausgang kann ausgelegt sein, in Reihe eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, eine dritte Prozessschale, das einen Wafer enthält, und eine fünfte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen. Der zweite Ausgang kann ausgelegt sein, in Reihe eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, eine vierte Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine sechste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, und eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang aufweist. Die erste Kammer kann mit dem ersten Ausgang ausgerichtet sein, und die zweite Kammer kann mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet sein. Eine zweite Tür kann gegenüber der ersten Tür liegen, wobei die Ladeschleusenkammer ausgelegt ist, in Reihe die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die fünfte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die sechste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang durch die erste Tür in die jeweilige erste und zweite Kammer aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem ersten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem zweiten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, und die fünfte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die sechste Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu einem dritten Reaktionskammerpaar zu manipulieren, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann die chemische Gasphasenabscheidung eine Front-End-Schnittstelle, eine Ladeschleusenkammer, ein Vakuumtransfermodul und ein oder mehrere Reaktionskammerpaare umfassen. Die Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang aufweisen. Der erste Ausgang kann ausgelegt sein, eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen. Der zweite Ausgang kann ausgelegt sein, eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, und eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang durch die erste Tür in die jeweilige erste und zweite Kammer aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der ausgelegt ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aus der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu bewegen.
  • Das oder die Reaktionskammerpaare können mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen. Die eine oder die mehreren Reaktionskammern können in der Lage sein, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aufzunehmen, wobei die eine oder die mehreren Reaktionskammern ausgelegt sein können, einen Prozess vorzunehmen, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atomschichtabscheidung und Atomschichtepitaxie.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann die chemische Gasphasenabscheidung eine Front-End-Schnittstelle, eine Ladeschleusenkammer, ein Vakuumtransfermodul und ein oder mehrere Reaktionskammerpaare umfassen. Die Front-End-Schnittstelle kann einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang aufweisen. Der erste Ausgang kann ausgelegt sein, eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen. Der zweite Ausgang kann ausgelegt sein, eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen.
  • Die Ladeschleusenkammer kann in der Lage sein, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei sie mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die jeweilige erste und zweite Kammer aufzunehmen. Die Ladeschleusenkammer kann ein oder mehrere Böden umfassen.
  • Das Vakuumtransfermodul kann mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer in Verbindung stehen. Das Vakuumtransfermodul kann einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweisen, der konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von der jeweiligen ersten und zweiten Kammer zu bewegen.
  • Das oder die Reaktionskammerpaare können mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen und können in der Lage sein, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aufzunehmen, wobei die Reaktionskammer oder die Reaktionskammern mit einem oder mehreren Metrologiewerkzeugen versehen sind.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem ein Paar von Reaktionskammern umfassen, die unabhängig arbeiten (zwei unabhängig arbeitende Reaktionskammern). In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem zwei Paare von Reaktionskammern umfassen, die unabhängig arbeiten (vier unabhängig arbeitende Reaktionskammern). In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem drei Paare von Reaktionskammern umfassen, die unabhängig arbeiten (sechs unabhängig arbeitende Reaktionskammern).
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann oder können die eine oder die mehreren Reaktionskammern einen Prozess vornehmen, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atomschichtabscheidung und Atomschichtepitaxie. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann oder können die eine oder die mehreren Reaktionskammern ein oder mehrere Metrologiewerkzeuge umfassen.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das chemische Gasphasenabscheidungssystem eine Quellenabgabeanordnung umfassen, die benachbart wenigstens einer der mehreren Reaktionskammern positioniert ist. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann die Quellenabgabeanordnung ausgelegt sein, ein Trägergas, ein oder mehrere Reaktionsgase, ein Kühlsystem und Belüftungssystem für zwei Reaktionskammern (ein Paar von Reaktionskammern) vorzusehen.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann die Ladeschleuse eine oder mehrere Kammern umfassen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann die Ladeschleuse, einschließlich der ersten und/oder zweiten Ladeschleuse, wenigstens einen Boden umfassen, wodurch die Ladeschleuse in zwei oder mehrere Abteile geteilt wird. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann oder können das oder die Abteile und/oder Kammern Abteile und/oder Kammern mit unabhängig kontrollierter Umgebung sein. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann die kontrollierbare Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile konfiguriert sein, unabhängig geregelt zu werden. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb von zwei oder mehr Abteilen konfiguriert, gleich zu sein. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile konfiguriert, einen Unterdruck herzustellen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile konfiguriert, eine Atmosphärendruckumgebung herzustellen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile konfiguriert, eine Inertgasumgebung aufrechtzuerhalten. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile konfiguriert, eine Umgebung mit kontrollierter Feuchtigkeit aufrechtzuerhalten. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb von zwei oder mehr Abteilen konfiguriert, eine partikelarme Umgebung aufrechtzuerhalten. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems ist die kontrollierbare Umgebung innerhalb von zwei oder mehr Abteilen konfiguriert, eine Umgebung mit kontrollierter Temperatur aufrechtzuerhalten.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann der Schnittstellen-Roboterarm wenigstens beliebige zwei aus dem ersten Wafer, der ersten Prozessschale, dem zweiten Wafer und der zweiten Prozessschale gleichzeitig tranferieren. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann der Schnittstellen-Roboterarm den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale gleichzeitig zu dem ersten Ausgang bzw. zweiten Ausgang transferieren. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann die automatisierte Front-End-Schnittstelle zwei Schnittstellen-Roboterarme umfassen, wobei die beiden Schnittstelle-Roboterarme ausgelegt sein können, unabhängig von- und gleichzeitig miteinander zu arbeiten.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das Vakuumtransfermodul mehrere Türen umfassen, die konfiguriert sind, selektiv einen Zugang zwischen einer inneren Kammer des Vakuumtransfermoduls und mehreren Reaktionskammern vorzusehen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann das Vakuumtransfermodul ein oder mehrere Böden umfassen.
  • In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann jede Prozessschale konfiguriert sein, einen einzelnen Wafer mit einem Durchmesser zwischen sechs und acht Zoll (inch) aufzunehmen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann jede Prozessschale ausgelegt sein, einen einzelnen Wafer mit einem Durchmesser zwischen acht und zehn Zoll aufzunehmen. In einigen vorstehenden Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems kann jede Prozessschale ausgelegt sein, einen einzelnen Wafer mit einem Durchmesser zwischen zehn und zwölf Zoll aufzunehmen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Wafern für ein Wachstum epitaxialer Schichten innerhalb mehrerer Reaktionskammern offenbart. In einer Ausführungsform kann das Verfahren die Schritte umfassen:
    Vorsehen einer automatisierten Front-End-Schnittstelle, welche ausgelegt ist mit (i) einer Wafer-Kassette, die ausgelegt ist, zwei oder mehr Wafer unterzubringen, und (ii) einem Prozessschalengehäuse, das ausgelegt ist, zwei oder mehrere Prozessschalen unterzubringen;
    Ausrichten eines ersten Wafers von der Wafer-Kassette auf einer ersten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse über den Ausrichter;
    Transferieren des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von dem Ausrichter in eine erste Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm;
    Ausrichten eines zweiten Wafers von der Wafer-Kassette auf einer zweiten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse über den Ausrichter; und
    Transferieren des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale von dem Ausrichter in eine zweite Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Schritte:
    Abdichten der ersten Ladeschleusenkammer und der zweiten Ladeschleusenkammer und Steuern der Umgebung darin, wobei die Umgebung durch zumindest eine der folgenden Maßnahmen kontrolliert wird: Herstellen einer Umgebung mit Unterdruck, Aufrechterhalten einer Inertgasumgebung, Aufrechterhalten einer Umgebung mit einer kontrollierten Feuchtigkeit und Aufrechterhalten einer partikelarmen Umgebung;
    Öffnen jeweiliger Türen an der ersten Ladeschleuse und der zweiten Ladeschleuse, wodurch die erste Ladeschleusenkammer und die zweite Ladeschleusenkammer in Fluidverbindung mit einem Vakuumtransfermodul gebracht werden;
    gleichzeitiges Transferieren des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von der ersten Ladeschleusenkammer durch das Vakuumtransfermodul in eine erste Reaktionskammer und des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale von der zweiten Ladeschleusenkammer durch das Vakuumtransfermodul in eine zweite Reaktionskammer über einen Doppelgreifer-Roboterarm;
    Behandeln des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale in der ersten Reaktionskammer und Behandeln des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale in der zweiten Reaktionskammer;
    gleichzeitiges Transferieren des behandelten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von der ersten Reaktionskammer zu der ersten Ladeschleusenkammer und des zweiten behandelten Wafers und der zweiten Prozessschale von der zweiten Reaktionskammer zu der zweiten Ladeschleusenkammer über den Doppelgreifer-Roboterarm.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Wafern für ein Wachstum epitaxialer Schichten innerhalb mehrerer Reaktionskammern offenbart. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren die Schritte umfassen:
    Vorsehen einer automatisierten Front-End-Schnittstelle, die mit (i) einer Wafer-Kassette, die ausgelegt ist, zwei oder mehr Wafer unterzubringen, (ii) einem Prozessschalengehäuse, das ausgelegt ist, zwei oder mehrere Prozessschalen unterzubringen, und (iii) einem Schnittstellen-Roboterarm versehen ist;
    Vorsehen einer Vakuumtransferkammer, die mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht;
    Transferieren eines ersten Wafers von der Wafer-Kassette zu einem Wafer-Ausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Wafer-Ausrichter den Wafer ausrichtet;
    Transferieren einer ersten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse zu einem Prozessschalenausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Prozessschalenausrichter die Prozessschale ausrichtet;
    Transferieren des ersten ausgerichteten Wafers von dem Wafer-Ausrichter zu der ausgerichteten Prozessschale zur Ausrichtung des ersten Wafers auf der ersten Prozessschale;
    Transferieren des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von dem Ausrichter in eine Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm;
    Transferieren eines zweiten Wafers von der Wafer-Kassette zu einem Wafer-Ausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Wafer-Ausrichter den Wafer ausrichtet;
    Transferieren einer zweiten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse zu einem Prozessschalenausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Prozessschalenausrichter die Prozessschale ausrichtet;
    Transferieren des zweiten ausgerichteten Wafers von dem Wafer-Ausrichter zu der ausgerichteten Prozessschale zur Ausrichtung des zweiten Wafers auf der zweiten Prozessschale;
    Transferieren des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale von dem Ausrichter in die Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm; und
    Transferieren des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von der Ladeschleusenkammer durch das Vakuumtransfermodul in eine erste Reaktionskammer und des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale von der Ladeschleusenkammer durch das Vakuumtransfermodul in eine zweite Reaktionskammer gleichzeitig über einen Doppelgreifer-Roboterarm.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Wafern für ein Wachstum epitaxialer Schichten innerhalb mehrerer Reaktionskammern offenbart. In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren die Schritte umfassen:
    Vorsehen einer automatisierten Front-End-Schnittstelle, die mit (i) einer Wafer-Kassette, die ausgelegt ist, zwei oder mehr Wafer unterzubringen, und (ii) einem Prozessschalengehäuse versehen ist, das ausgelegt ist, zwei oder mehrere Prozessschalen unterzubringen;
    Vorsehen einer Vakuumtransferkammer, die mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht;
    Transferieren eines ersten Wafers von der Wafer-Kassette zu einem Wafer-Ausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Wafer-Ausrichter den Wafer ausrichtet;
    Transferieren einer ersten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse zu einem Prozessschalenausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Prozessschalenausrichter die Prozessschale ausrichtet;
    Transferieren des ersten ausgerichteten Wafers von dem Wafer-Ausrichter zu der ausgerichteten Prozessschale zur Ausrichtung des ersten Wafers auf der ersten Prozessschale;
    Transferieren des ausgerichteten ersten Wafers und der ersten Prozessschale von dem Ausrichter in eine Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm;
    Transferieren eines zweiten Wafers von der Wafer-Kassette zu einem Wafer-Ausrichter über einen Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Wafer-Ausrichter den Wafer ausrichtet;
    Transferieren einer zweiten Prozessschale von dem Prozessschalengehäuse zu einem Prozessschalenausrichter über den Schnittstellen-Roboterarm, wobei der Prozessschalenausrichter die Prozessschale ausrichtet;
    Transferieren des zweiten ausgerichteten Wafers von dem Wafer-Ausrichter zu der ausgerichteten Prozessschale zur Ausrichtung des zweiten Wafers auf der zweiten Prozessschale;
    Transferieren des ausgerichteten zweiten Wafers und der zweiten Prozessschale von dem Ausrichter in die Ladeschleusenkammer über den Schnittstellen-Roboterarm.
  • Die obige Zusammenfassung soll nicht jede veranschaulichte Ausführungsform oder jede Implementierung der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Die Figuren und die detaillierte Beschreibung, die folgen, veranschaulichen diese Ausführungsformen detaillierter.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Offenbarung wird angesichts der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsform der Offenbarung in Verbindung mit den beigeschlossenen Zeichnungen besser verständlich, in denen:
  • 1 eine schematische Ansicht ist, die ein chemisches Gasphasenabscheidungssystem mit sechs Reaktionskammern (drei Paaren von Reaktionskammern) gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt,
  • 2 eine schematische Ansicht ist, die ein chemisches Gasphasenabscheidungssystem mit vier Reaktionskammern (zwei Paaren von Reaktionskammern) gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt,
  • 3 eine schematische Ansicht ist, die ein chemisches Gasphasenabscheidungssystem mit zwei Reaktionskammern (einem Paar von Reaktionskammern) gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt,
  • 4A eine isometrische Ansicht einer ersten und zweiten Ladeschleuse gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist,
  • 4B eine isometrische Ansicht einer ersten und zweiten Ladeschleuse gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist,
  • 5 eine Draufsicht einer Reaktionskammer mit einer Spindel, die einen Anschlussteil aufweist, das eingerichtet ist, lösbar mit einer Prozessschale in Eingriff zu gelangen, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist,
  • 6 eine Draufsicht einer Reaktionskammer mit einem rotierenden dielektrischen Träger gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung ist.
  • Obwohl Ausführungsformen der Offenbarung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen unterworfen werden können, werden spezifische Einzelheiten davon als Beispiel in den Zeichnungen dargestellt und detailliert beschrieben. Es ist jedoch klar, dass keine Absicht besteht, die Offenbarung auf die besonderen beschriebenen Ausführungsformen zu begrenzen. Im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Grundgedanken und Umfang der Offenbarung, wie durch die beigeschlossenen Ansprüche definiert, fallen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezugnahme auf 1 wird ein chemisches Gasphasenabscheidungssystem 100 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung gezeigt. Das chemische Gasphasenabscheidungssystem 100 kann mehrere Reaktionskammern 102A–F umfassen. In einer Ausführungsform können die Reaktionskammern 102A–F konfiguriert sein, unabhängig sowie gleichzeitig beim Wachstum epitaxialer Schichten auf Wafern innerhalb jeder der Reaktionskammern 102A–F zum Zweck der Verringerung der Wafer-Verarbeitungszeit zu arbeiten, während die Qualitätsstandards aufrechterhalten werden, die erforderlich sind, um Hochleistungs-Halbleitervorrichtungen zu produzieren. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das chemische Gasphasenabscheidungssystem 100 drei Paare von Reaktionskammern (sechs Reaktionskammern 102A–F) umfassen. In anderen Ausführungsformen kann das System 100 eine andere Anzahl von Reaktionskammern umfassen. Beispielsweise kann das System 100 zwei Paare von Reaktionskammern (vier Reaktionskammern 102A–D) (wie in 2 gezeigt) oder ein Paar von Reaktionskammern (zwei Reaktionskammern 102A–B) (wie in 3 gezeigt) umfassen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das System 100 modular sein, so dass, je nach den Erfordernissen, eine gerade Anzahl von Reaktionskammern 102 hinzugefügt werden kann. Jede der Reaktionskammern 102A–F kann voneinander isoliert sein. In Fällen, wo weniger als die vollständige Anzahl von Reaktionskammern 102 in dem System 100 installiert sind, kann ein Puffer 104 anstelle eines oder mehrerer Reaktionskammerpaare, beispielsweise 102A/102B, hinzugefügt werden. In einer Ausführungsform kann der Puffer 104 eine Kammer umfassen, die bei einem Unterdruck im Wesentlichen gleich dem Druck der Reaktionskammern 102 und/oder eines zentralisierten Vakuumtransfermoduls 108 gehalten wird. Der Puffer 104 kann einen oder mehrere Sockel umfassen, auf dem oder denen eine oder mehrere Prozessschalen positioniert werden können. Die Sockel können eine Kühlfunktion aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Reaktionskammern 102A–F funktionell mit einer oder mehreren Quellenabgabeanordnungen 106A–C gekoppelt sein. Jede Quellenabgabeanordnung 106A–C kann ein oder mehrere Reaktionsgase, Kühlsysteme und Belüftungssysteme umfassen. In einer Ausführungsform können mehrere Reaktionskammern, beispielsweise die Reaktionskammern 102A–B, mit einer einzelnen Quellenabgabeanordnung 106A gekoppelt sein, so dass die Quellenabgabeanordnung 106A das oder die Reaktionsgase, Kühlsysteme und Belüftungssysteme zur Verfügung stellt, die für die Reaktionskammern 102A–B erforderlich sind.
  • Die Reaktionskammern 102A–F können funktionell durch ein Vakuumtransfermodul 108 miteinander gekoppelt sein. Das Vakuumtransfermodul 108 kann eine Innenwand 110 umfassen, die eine Kammer 112 definiert. Die Innenwand 110 kann mehrere Türen 114A–F umfassen, die konfiguriert sind, selektiv einen Zugang zwischen der Kammer 112 des Vakuumtransfermoduls 108 und dem Inneren einer oder mehrerer der Reaktionskammern 102A–F vorzusehen. Die Türen 114A–D können konfiguriert sein, sich zu öffnen, wenn ein Zugang zwischen der Kammer 112 und dem Inneren der einen oder mehreren Reaktionskammerpaare 102A/102B, 102C/102D und/oder 102E/102F gewünscht wird, beispielsweise wenn das oder die Reaktionskammerpaare 102A/102B, 102C/102D und/oder 102E/102F beladen oder entladen werden. Mehrere Türen 114A–D können konfiguriert sein, den Zugang zwischen der Kammer 112 und dem Inneren des oder der Reaktionskammerpaare 102A/102B, 102C/102D und/oder 102E/102F zu schließen, wenn ein Zugang nicht länger erforderlich ist, beispielsweise während des chemischen Reaktionsprozesses in dem oder den Reaktionskammerpaaren 102A/102B, 102C/102D und/oder 102E/102F.
  • In einer Ausführungsform sind die Türen 114A–F gleitende oder rollende Elemente, die konfiguriert sind, eine in der Innenwand 110 definierte Öffnung zu verschließen. Die Innenwand 110 des Vakuumtransfermoduls 108 kann ferner einen ersten Ladeschleusenzugang 116A und einen zweiten Ladeschleusenzugang 116B umfassen, die konfiguriert sind, einen Zugang in das Innere der Kammer 112 von außerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 zu gestatten. In anderen Ausführungsformen kann die Innenwand 110 mehrere Ladeschleusenzugänge umfassen, die konfiguriert sind, einen Zugang in das Innere der Kammer 112 von außerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 zu gestatten.
  • Das Vakuumtransfermodul 108 kann einen Transfermodul-Roboterarm 118 umfassen. In einer Ausführungsform kann der Transfermodul-Roboterarm 118 eine schwenkbare Schulter, ein erstes Armsegment, einen schwenkbaren Ellbogen, ein zweites Armsegment, ein schwenkbares Gelenk und einen oder mehrere Greifer umfassen. In einer Ausführungsform ist der Transfermodul-Roboterarm 118 ein Doppelgreifer, was bedeutet, dass er zusätzlich wenigstens eines der folgenden Elemente umfassen kann: eine zweite schwenkbare Schulter, ein zweites erstes Armsegment, einen zweiten schwenkbaren Ellbogen, ein zweites zweites Armsegment, ein zweites schwenkbares Gelenk und ein oder mehrere zweite Greifer. Der Transfermodul-Roboterarm 118 kann im Wesentlichen zentral innerhalb der Kammer 112 angeordnet sein und kann konfiguriert sein, Prozessschalen und Wafer innerhalb der Kammer 112 sowie durch die Türen 114A–F und Ladeschleusen-Zugangstüren 116A–B zu handhaben.
  • In einer Ausführungsform kann die erste Ladeschleuse 120 funktionell mit dem Vakuumtransfermodul 108 an der Ladeschleusen-Zugangstür 116A gekoppelt sein, und eine zweite Ladeschleuse 130 kann funktionell mit dem Vakuumtransfermodul 108 an der Ladeschleusen-Zugangstür 116B gekoppelt sein. Die erste Ladeschleuse 120 und die zweite Ladeschleuse 130 können jeweils eine erste Tür 122, 132, eine Kammer 124, 134 und eine zweite Tür 128, 138 umfassen. Die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 können jeweils konfiguriert sein, Prozessschalen und Wafer durch ihre jeweiligen ersten Türen 122, 132 in die Kammern 124, 134 aufzunehmen. Die ersten Türen 122, 132 können konfiguriert sein, sich zu schließen, um so eine kontrollierte Umgebung innerhalb der Kammer 124, 134 zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise können Druckregler (nicht gezeigt) mit den Kammern 124, 134 verbunden werden, um eine druckdichte Umgebung zu erzeugen. Die Druckregler können dann Gas innerhalb der Kammer 124, 134 evakuieren, um einen Unterdruck relativ zu dem Atmosphärendruck zu erzeugen. Die zweite Tür 128, 138 kann dann geöffnet werden, um selektiv einen Zugang zu der Kammer 112 des Vakuumtransfermoduls 108 vorzusehen, wodurch ein Zugang zu dem Vakuumtransfermodul 108 von einem Bereich außerhalb der Innenwand 110 gestattet wird, während ein konstanter Druck innerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 aufrechterhalten wird. Die kontrollierbare Umgebung kann auch die Kontrolle von wenigstens einer oder mehreren der folgenden Umgebungen umfassen: Atmosphärenumgebung, Inertgasumgebung, Umgebung mit kontrollierter Feuchtigkeit, partikelarme Umgebung, Temperaturumgebung und dgl..
  • Ebenso können die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 konfiguriert sein, Prozessschalen und Wafer durch die zweite Tür 128, 138 in die Kammer 124, 134 aufzunehmen. Druckregler können dann die Kammer 124, 134 teilweise mit Gas füllen, um den Druck innerhalb der Kammer 124, 134 im Wesentlichen an den Atmosphärendruck anzugleichen. Die erste Tür 122, 132 kann dann geöffnet werden, um selektiv einen Zugang von innerhalb der Kammer 124, 134 vorzusehen, wodurch ein Zugang von innerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 zu einem Bereich außerhalb der Innenwand 110 gestattet wird, während ein konstanter Druck innerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 aufrechterhalten wird.
  • In einer Ausführungsform können jedoch die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 jeweils wenigstens einen Boden umfassen, wodurch die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 in zwei oder mehrere Abteile geteilt wird. In einer Ausführungsform ist der Druck innerhalb der zwei oder mehr Abteile dafür eingerichtet, unabhängig geregelt zu werden. In einer weiteren Ausführungsform sind ein Abteil in der ersten Ladeschleuse 120, beispielsweise ein oberes Abteil davon, und ein Abteil in der zweiten Ladeschleuse 130, beispielsweise ein oberes Abteil davon, so konfiguriert, dass der Druck und die Atmosphäre derart geregelt werden können, dass der Druck und/oder die Atmosphäre während Entlade- und Ladesequenzen gleich ist/sind. In anderen Ausführungsformen kann die Umgebung innerhalb der zwei oder mehr Abteile die Kontrolle von wenigstens einer oder mehreren der folgenden Umgebungen umfassen: eine Unterdruckumgebung, Atmosphärenumgebung, Inertgasumgebung, Umgebung mit kontrollierter Feuchtigkeit, partikelarmen Umgebung, Temperaturumgebung (einschließlich Heizen und/oder Kühlen) und dgl..
  • Mit Bezugnahme auf 4A ist eine Konfiguration für die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 gezeigt. In dieser Ausführungsform kann die zweite Ladeschleuse 130 benachbart der ersten Ladeschleuse 120, getrennt durch eine Wand (Wandabschnitt 171 oben und Wandabschnitt 172 unten), positioniert sein. Eine Trennwand 173 kann verwendet werden, um die erste Ladeschleuse 120 in zwei getrennte Abteile oder Kammern 124A und 124B zu teilen. Eine Trennwand 174 kann verwendet werden, um die zweite Ladeschleuse 130 in zwei getrennte Abteile oder Kammern 134A und 134B zu teilen. In einigen Ausführungsformen gibt es getrennte Türen an allen der Abteile, so dass die jeweiligen Kammern 124A/B und 134A/B unabhängig voneinander zugänglich sein und abgedichtet werden können. In einer Ausführungsform ist der Druck innerhalb der zwei oder mehreren Abteile dafür eingerichtet, unabhängig geregelt zu werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Druck innerhalb von zwei oder mehreren Abteilen, beispielsweise den Kammern 124A und 124B, oder 134A und 134B, gemeinsam geregelt werden.
  • Mit Bezugnahme auf 4B ist eine weitere Auslegung für die erste und zweite Ladeschleuse 120, 130 gezeigt. In dieser Ausführungsform kann die zweite Ladeschleuse 130 über der ersten Ladeschleuse 120 positioniert sein. Eine Trennwand 121 kann verwendet werden, um die erste Ladeschleuse 120 in zwei getrennte Abteile oder Kammern 120A und 120B zu teilen. Eine Trennwand 131 kann verwendet werden, um die zweite Ladeschleuse 130 in zwei getrennte Abteile oder Kammern 130A und 130B zu teilen. In einigen Ausführungsformen gibt es separate Türen an allen Abteilen, so dass die jeweiligen Kammern 124A/B und 134A/B unabhängig zugänglich sein und abgedichtet werden können. In einer Ausführungsform ist der Druck innerhalb der zwei oder mehr Abteile dafür eingerichtet, unabhängig geregelt zu werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Druck innerhalb von zwei oder mehr Abteilen, beispielsweise den Kammern 124A und 124B, 134A und 134B, gemeinsam geregelt werden. Die Abteile können auch kontrollierbare Umgebungen aufweisen, wie Atmosphärenumgebung, Inertgasumgebung, Umgebung mit kontrolllierter Feuchtigkeit, partikelarme Umgebung, Temperaturumgebung und dgl.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann eine einzelne Ladeschleuse vorliegen, die in dem Raum sitzt, der von den Ladeschleusen 120 und 130 eingenommen wird. Die einzelne Ladeschleuse kann individuelle Kammern aufweisen, die ein oder mehrere Böden, eine erste Tür (die eine einzelne Tür oder zwei einzelne Türen sein kann), die mit den ersten Türen 122 und 132 korreliert, und eine zweite Tür (die eine einzelne Tür oder zwei individuelle Türen sein kann), die mit den zweiten Türen 128 und 138 korreliert, aufweisen. Die einzelne Ladeschleuse kann auch einen oder mehrere Druckregler ähnlich den für die Ladeschleusen 120 und 130 beschriebenen aufweisen. Der Betrieb der ersten Tür oder der zweiten Tür der einzelnen Ladeschleuse kann ähnlich dem Betrieb der ersten Türen 122 und 132 der Ladeschleuse 120 und der Ladeschleuse 130 und der zweiten Türen 128 und 138 der Ladeschleuse 120 und der Ladeschleuse 130 sein. Die einzelne Ladeschleuse kann auch eine kontrollierbare Umgebung aufweisen, wie eine Atmosphärenumgebung, Inertgasumgebung, Umgebung mit kontrollierter Feuchtigkeit, partikelarme Umgebung, Temperaturumgebung und dgl.
  • In Ausführungsformen mit mehreren Ladeschleusenkammern und/oder Abteilen können bestimmte Kammern und/oder Abteile dazu bestimmt sein, unbehandelte Wafer und Prozessschalen aufzunehmen, während andere Kammern und/oder Abteile dazu bestimmt sein können, behandelte Wafer und Prozessschalen aufzunehmen, so dass Wafer bestimmte Kammern und/oder Abteile nur in einer spezifizierten Richtung passieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform können bestimmte Kammern und/oder Abteile jederzeit zu dem Vakuumtransfermodul 108 offen bleiben, um als Puffer zu dienen. In einer Ausführungsform kann der oder können die Puffer bei einem Unterdruck im Wesentlichen gleich dem Druck des zentralisierten Vakuumtransfermoduls 108 gehalten werden und kann oder können einen Sockel umfassen, auf dem ein oder mehr Wafer positioniert werden können. In einer Ausführungsform können die Sockel eine Kühlfunktion besitzen, um einen kontrollierten Kühleffekt auf behandelte Wafer auszuüben, die darauf positioniert sind. Ein oder mehrere Puffer 104 können auch in einer oder mehreren der Ladeschleusen 120 und 130, in der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 oder der manuellen Front-End-Schnittstelle angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform kann jede Kammer oder jedes Abteil der Ladeschleusen 120, 130 mit dem Sockel ausgestattet sein, auf dem ausgerichtete Wafer und Prozessschalen positioniert werden können. In einigen Ausführungsformen können die Sockel eine Kühlfunktion besitzen.
  • In einer Ausführungsform kann eine automatisierte Front-End-Schnittstelle 140 funktionell mit wenigstens einer der zwei Ladeschleusen (erste Ladeschleuse 120 und zweite Ladeschleuse 130) gekoppelt sein. Die automatisierte Front-End-Schnittstelle 140 kann ein oder mehrere Prozessschalengehäuse 142, eine oder mehrere Wafer-Kassetten 144, einen Ausrichter 146 und einen oder mehrere Roboterarme 148 umfassen.
  • In einer Ausführungsform kann das Prozessschalengehäuse 142A konfiguriert sein, ein oder mehrere Prozessschalen vor der Verwendung in dem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess unterzubringen, während das Prozessschalengehäuse 142B konfiguriert sein kann, ein oder mehrere Prozessschalen nach der Verwendung in dem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess aufzunehmen. Die Prozessschalengehäuse 142 können konfiguriert sein, je nach den Erfordernissen von der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 getrennt und durch andere Prozessschalengehäuse 142 ersetzt zu werden, beispielsweise um den Vorrat ungebrauchter Prozessschalen aufzufüllen oder um verbrauchte Prozessschalen zu entfernen.
  • In einer Ausführungsform kann die Wafer-Kassette 144A konfiguriert sein, einen oder mehrere Wafer vor der Behandlung in dem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess unterzubringen, während die Wafer-Kassette 144B konfiguriert sein kann, einen oder mehrere Wafer nach der Behandlung in dem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess unterzubringen. Alternativ dazu können nach dem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess die Prozess-Wafer in ihrer ursprünglichen Wafer-Kassette platziert werden. Die Wafer-Kassetten 144 können konfiguriert sein, je nach den Erfordernissen von der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 entfernt zu werden und durch andere Wafer-Kassetten 144 ersetzt zu werden.
  • Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann konfiguriert sein, einen oder mehrere Wafer aus der Wafer-Kassette 144 zu ergreifen und diese auf einem Wafer-Ausrichter 152 zu platzieren. In einer Ausführungsform enthalten die Wafer eine Kerbe oder einen abgeflachten Abschnitt an ihrem Außendurchmesser, und der Wafer-Ausrichter 152 ermöglicht es, dass der Wafer gedreht wird, bis die Kerbe oder der abgeflachte Abschnitt eine bestimmte Position erreicht. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann konfiguriert sein, ein oder mehrere Prozessschalen (manchmal als Wafer-Träger bezeichnet) aus dem Prozessschalengehäuse 142 zu ergreifen und diese auf dem Prozessschalenausrichter 152 zu platzieren, so dass die Prozessschale geeignet orientiert werden kann.
  • Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann konfiguriert sein, den oder die Wafer von dem Wafer-Ausrichter 152 zu ergreifen und sie auf einem Ausrichter 146 zu platzieren. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann konfiguriert sein, die Prozessschale oder Prozessschalen von dem Prozessschalenausrichter 152 zu ergreifen und diese auf dem Ausrichter 146 zu platzieren. Der Ausrichter 146 kann konfiguriert sein, die Ausrichtung des oder der Wafer auf der oder den Prozessschalen zu unterstützen.
  • In einigen Ausführungsformen wird der Schnittstellen-Roboterarm 148 verwendet, um wenigstens einen Teil der Ausrichtung vorzunehmen. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann konfiguriert sein, den ausgerichteten Wafer und die Prozessschale für einen Transfer durch einen ersten Ausgang 154 oder einen zweiten Ausgang 156 der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 und in die erste oder zweite Ladeschleuse 120, 130 zu ergreifen. In einer Ausführungsform können mehrere Schnittstellen-Roboterarme 148A/B (wie in 3 dargestellt) konfiguriert sein, die ausgerichteten Wafer und Prozessschalen für einen unabhängigen und/oder gleichzeitigen Transfer durch den ersten und/oder zweiten Ausgang 154, 156 der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 in die erste und/oder zweite Ladeschleuse 120, 130 zu ergreifen. Beispielsweise kann die Front-End-Schnittstelle 140 zwei Schnittstellen-Roboterarme 148 umfassen, wobei ein Schnittstellen-Roboterarm 148A konfiguriert ist, eine erste Kammer oder einen Satz von Kammern innerhalb einer Ladeschleuse 120, 130 zu beladen und zu entladen, und der zweite Schnittstellen-Roboterarm 148B ist konfiguriert, eine zweite Kammer oder einen Satz von Kammern innerhalb einer Ladeschleuse 120, 130 zu beladen und zu entladen.
  • In einer Ausführungsform ist die erste Ladeschleuse 120 funktionell mit dem ersten Ausgang 154 gekoppelt, während die zweite Ladeschleuse 130 funktionell mit dem zweiten Ausgang 156 gekoppelt ist. In Ausführungsformen, wo die erste und/oder zweite Ladeschleuse 120, 130 in mehrere Abteile unterteilt ist/sind, kann jedes Abteil eine getrennte Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang 154 bzw. zweiten Ausgang 156 aufweisen. Zusätzlich kann der Schnittstellen-Roboterarm 148 konfiguriert sein, Wafer und Prozessschalen für einen Transfer von der ersten oder zweiten Ladeschleuse 120, 130 in die automatisierte Front-End-Schnittstelle 140 durch den ersten bzw. zweiten Ausgang 154, 156 zu ergreifen.
  • Mit Bezugnahme auf 5 ist eine beispielhafte Reaktionskammer 102 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung gezeigt. Die Reaktionskammer 102 definiert einen Prozessumgebungsraum, in dem eine Gasverteilungsvorrichtung 202 an einem Ende des Umgebungsraums angeordnet sein kann. Die Gasverteilungsvorrichtung 202 kann mit Quellen 204A–C für die Zufuhr von Prozessgasen verbunden sein, die in dem Wafer-Behandlungsprozess zu verwenden sind, wie ein Trägergas und Reagenzgase, wie eine metallorganische Verbindung und eine Quelle eines Gruppe V-Metalls, von denen alle in die Quellenabgabeanordnung 106 integriert werden können (wie in 1 bis 3 gezeigt). Die Gasverteilungsvorrichtung 202 kann eingerichtet sein, die verschiedenen Gase zu empfangen und den Strom der kombinierten Prozessgase zu lenken. Die Gasverteilungsvorrichtung 202 kann auch mit einem Kühlsystem 206 verbunden sein, das konfiguriert ist, eine Flüssigkeit durch die Gasverteilungsvorrichtung 202 zirkulieren zu lassen, um so die Temperatur der Gasverteilungsvorrichtung 202 auf einer gewünschten Temperatur während des Betriebs zu halten. Eine ähnliche Kühlanordnung (nicht gezeigt) kann zur Kühlung der Wände der Reaktionskammer 102 vorgesehen sein.
  • Die Reaktionskammer 102 kann auch mit einem Abgassystem 208 versehen sein. Das Abgassystem 208 kann konfiguriert sein, verbrauchte Gase aus dem Prozessumgebungsraum durch einen oder mehrere Ports (nicht gezeigt) in dem Prozessumgebungsraum in einem Bereich allgemein distal bezüglich der Gasverteilungsvorrichtung 202 zu entfernen.
  • Eine Spindel 210 kann innerhalb der Reaktionskammer 102 derart angeordnet sein, dass sich die Spindel 210 um eine zentrale Achse drehen kann. Die Spindel 210 kann ein Anschlussteil umfassen, das eingerichtet ist, lösbar mit einer Prozessschale 214 in Eingriff zu gelangen. Ein Heizelement 216 kann innerhalb der Reaktionskammer 102 unter der Prozessschale 214 montiert sein. In einigen Ausführungsformen ist ein Temperaturmonitor 218 vorgesehen, um die Temperatur des Umgebungsraums in der Reaktionskammer 102 zu überwachen.
  • Mit Bezugnahme auf 6 ist eine weitere beispielhafte Reaktionskammer 102 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist eine Drehscheibe 222 in einer kühlen Zone der Reaktionskammer 102 positioniert. Der Boden der Drehscheibe 222 kann ein Lager oder Führungsradsystem umfassen, das eine Drehung ermöglicht. Ein sich drehender dielektrischer Träger 224, der ein Hohlzylinder sein kann, kann mit der Oberseite der Drehscheibe 222 gekoppelt sein. Eine Prozessschale 214 kann oben auf dem sich drehenden dielektrischen Träger 224 positioniert werden. Die Prozessschale 214 kann mechanisch an dem sich drehenden dielektrischen Träger 224 angebracht werden oder kann auf der Oberfläche des sich drehenden dielektrischen Trägers 224 frei positioniert und durch Reibung in Position gehalten werden.
  • Die Prozessschale 214, die alternativ als Wafer-Träger bezeichnet wird, kann einen Körper im Wesentlichen in der Form einer kreisförmigen Scheibe aufweisen, die um eine zentrale Achse symmetrisch ausgebildet ist. Der Körper kann eine oder mehrere Taschen zum Halten eines Wafers 220 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Prozessschale 214 eine einzelne Tasche umfassen, die konfiguriert ist, einen einzelnen Wafer 220 zu halten. Beispielsweise kann die Prozessschale 214 in einer Ausführungsform konfiguriert sein, einen einzelnen Wafer 220 mit einem Durchmesser zwischen sechs und zwölf Zoll aufzunehmen.
  • Einzelsubstrat-Prozessschalen 214 können zahlreiche Verarbeitungsvorteile ergeben. Beispielsweise können Einzelsubstrat-Prozessschalen 214 eine größere Temperaturgleichmäßigkeit über dem Wafer liefern, sie können einen höheren Durchsatz und einen größeren Schutz kritischer Komponenten gegen reaktive Prozesschemie liefern, sie können eine verbesserte Gaseffizienz liefern, sie können weniger Kontaktpunkte als Multi-Wafer-Prozessschalen erfordern, sie können kürzere Zeitperioden benötigen, um eine gewünschte Drehgeschwindigkeit zu erreichen, und sie können weniger teuer herzustellen sein als Multi-Wafer-Prozessschalen.
  • Im Betrieb werden ein oder mehrere Prozessschalengehäuse 142 und eine oder mehrere Wafer-Kassetten 144 auf die automatisierte Front-End-Schnittstelle 140 geladen. Das oder die Prozessschalengehäuse 142A/B und die Wafer-Kassette oder -Kassetten 144A/B können von einem Bediener geladen werden, der dann ihre verschiedenen Orte abbilden kann. Der Schnittstellen-Roboterarm 148, der in einigen Ausführungsformen einen Endeffektor aufweisen kann, kann einen oder mehrere Wafer 220 beispielsweise von der Wafer-Kassette 144A zu dem Wafer-Ausrichter 150 transferieren. Der Wafer-Ausrichter 150 kann konfiguriert sein, den Wafer 220 auszurichten und temporär zu beherbergen. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann zusätzlich ein oder mehrere Prozessschalen 214 beispielsweise von dem Prozessschalengehäuse 142A zu dem Prozessschalenausrichter 152 transferieren. Der Prozessschalenausrichter 152 kann konfiguriert sein, die Prozessschale 214 auszurichten und temporär zu beherbergen.
  • Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann den Wafer 220 aus dem Wafer-Ausrichter 154 entfernen und den Wafer 220 zu dem Ausrichter 146 transferieren. In einer Ausführungsform besitzt der Ausrichter 146 einen Endeffektor vom Nicht-Kontakt-Typ und einen Prozessschalen-Zentrierungsring. In einer Ausführungsform kann der Schnittstellen-Roboterarm 148 den Wafer 220 in dem Ausrichter 146 so positionieren, dass der Endeffektor vom Nicht-Kontakt-Typ den Wafer 220 aus dem Endeffektor des Schnittstellen-Roboterarms 148 entfernt und den Wafer 220 an seinem Platz sichert. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann dann die Prozessschale 214 von dem Prozessschalenausrichter 152 zu dem Ausrichter 146 transferieren, wo der Zentrierungsring die Prozessschale 214 mit dem Wafer 220 ausrichten kann. Der Schnittstellen-Roboterarm 148 kann dann die ausgerichtete Prozessschale 214 und den Wafer 220 von dem Ausrichter 146 durch den ersten Ausgang 154 in die erste Ladeschleuse 120 transferieren. In einigen Ausführungsformen wird dieser Prozess wiederholt, um einen zweiten Wafer 220 in einer zweiten Prozessschale 214 auszurichten, die dann über den Schnittstellen-Roboterarm 148 durch den zweiten Ausgang 156 in die zweite Ladeschleuse 130 transferiert werden kann.
  • Sobald der Wafer 220 und die Prozessschale 214 innerhalb der jeweiligen Kammern 124, 134 der ersten und zweiten Ladeschleuse 120, 130 sind, und der Schnittstellen-Roboterarm 150 aus den Kammern 124, 134 zurückgezogen wurde, können sich die ersten Türen 122, 132 schließen, wodurch eine isolierte kontrollierbare Umgebung, beispielsweise eine Druckumgebung, in den Kammern 124, 134 erzeugt wird. Wenn sowohl die ersten Türen 122, 132 als auch die zweiten Türen 128, 138 geschlossen sind, können die Druckregler einen Teil des Gases in den Kammern 124, 134 evakuieren, um einen Unterdruck im Wesentlichen gleich dem Betriebsdruck innerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 zu erzeugen. Sobald der gewünschte Druck innerhalb der Kammern 124, 134 hergestellt wurde, können die zweiten Türen 128, 138 geöffnet werden. In einer Ausführungsform arbeiten die erste Ladeschleuse 120 und die zweite Ladeschleuse 130 völlig unabhängig voneinander. Die Umgebungen der Kammern 124 und 134 können auch durch andere Regler (nicht gezeigt) kontrolliert werden, um eine inerte Umgebung (beispielsweise Stickstoff oder Argon), eine geringe oder auf andere Weise kontrollierte Feuchtigkeit und dgl. zu haben.
  • Der Transfermodul-Roboterarm 118 in dem Vakuumtransfermodul 108 kann dann den Wafer 220 und die Prozessschale 214 aus der jeweiligen ersten und zweiten Ladeschleusenkammer 124, 134 ergreifen und diese beispielsweise zu den Reaktionskammern 102A und 102B zur Behandlung transferieren. In einer Ausführungsform ist der Transfermodul-Roboterarm 118 ein Doppelgreifer, wodurch ein Transfer von zwei Sätzen von Wafer 220 und Prozessschalen 214 unabhängig und gleichzeitig ermöglicht wird. Die Türen 114A und 114B können sich entsprechend öffnen und schließen, um zu ermöglichen, dass die Wafer 220 und Prozessschalen 214 durch diese hindurch in die Reaktionskammern 102A und 102B gehen.
  • Nachdem die gewünschte Behandlung innerhalb der Reaktionskammern 102A und 102B stattgefunden hat, können die Türen 114A und 114B geöffnet werden und die Wafer 220 und Prozessschalen 214 können aus den Reaktionskammern 102A und 102B durch den Transfermodul-Roboterarm 118 entfernt und zu der ersten oder zweiten Ladeschleuse 120, 130 transferiert werden.
  • Sobald die Wafer 220 und Prozessschalen 214 innerhalb der jeweiligen Kammern 124, 134 der ersten und zweiten Ladeschleuse 120, 130 sind, und der Transfermodul-Roboterarm 118 aus den Kammern 124, 134 zurückgezogen wurde, können sich die zweiten Türen 128, 138 schließen, wodurch eine isolierte kontrollierte Umgebung, beispielsweise eine Druckumgebung, innerhalb der Kammern 124, 134 erzeugt wird. Wenn sowohl die ersten Türen 122, 132 als auch die zweiten Türen 128, 138 geschlossen sind, können die Druckregler den Druck innerhalb der Kammern 124, 134 ausgleichen, um einen Druck im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck zu erzeugen. Sobald der gewünschte Druck innerhalb der Kammern 124, 134 hergestellt wurde, können die ersten Türen 122, 132 geöffnet werden, und die Wafer 220 und Prozessschalen 214 können entfernt werden.
  • Die Wafer 220 können dann von dem Schnittstellen-Roboterarm 148 zu einer Kassette für fertige Wafer 144B transferiert werden, oder die Wafer 220 können zu der Wafer-Kassette 144A transferiert werden, woher sie gekommen sind. Die Prozessschalen 214 können von dem Schnittstellen-Roboterarm 148 zu den Prozessschalengehäusen 142B oder 142A transferiert werden.
  • Eine oder mehrere der Reaktionskammern 102A–F für eine MOCVD des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 kann oder können durch andere Typen von Behandlungskammern ersetzt werden. Auf der Seite der expitaxialen Wafer-Behandlung können eine oder können mehrere der Reaktionskammern 102A–F sein: CVD-Reaktoren zum epitaxialen Aufwachsen von roten, orangen und gelben (ROY) lichtemittierenden Dioden (beispielsweise Vorrichtungen auf der Basis von Galliumarsenid, Galliumarsenidphosphid, Aluminiumgalliumindiumphosphid und Aluminiumgalliumarsenid), ein plasmaverstärkter CVD-Reaktor (PECVD), eine Molkularstrahlepitaxie-(MBE-)Abscheidungskammer, ein Atomschichtabscheidungs-(ALD-)Reaktor, ein Niederdruck-CVD-Reaktor (LPCVD), ein physikalischer Gasphasenabscheidungs-(PVD-)Reaktor, eine plasmaverstärkte physikalische Gasphasenabscheidungs-(PEPVD-)Kammer, eine thermische Tempervorrichtung (Annealer), eine Dotierungskammer, ein plasmaverstärkter ALD-Reaktor (PEALD), ein plasmaverstärkter ALE-Reaktor (PEALE), eine plasmaverstärkte chemische Hochdichte-Gasphasenabscheidung (HDPECVD), eine Atomschichtepitaxie-(ALE-)Kammer oder eine Ätzkammer. Die Verwendung verschiedener Typen von Reaktionskammern kann die Effizienz und Ausbeute des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 erhöhen.
  • Das oder die Reaktionskammerpaare 102A/102B, 102C/102D und/oder 102E/102F, die Ladeschleusen 120 und 130, die Vakuumtransferkammer 108 und/oder die automatisierte Front-End-Schnittstelle/manuelle Front-End-Schnittstelle 140 können jeweils mit Metrologiewerkzeugen versehen sein, die innerhalb oder außerhalb solcher Kammern montiert sind, beispielsweise an einem Sichtfenster (viewport) einer oder mehrerer Reaktionskammern 102A–F. Beispiele von Metrologiewerkzeugen umfassen in-situ Pyrometer/Reflektometer, Mehrpunkt-Pyrometer, Deflektometer und/oder Reflektometer, in-situ Pyrometer/Deflektometer/Reflektometer, Ellipsometer, Photolumineszenzspektrometer, Electrolumineszenzspektrometer, Oberflächenschallwellengenerator, Kamera, Sensoren zum Messen der Filmdicke, Sensoren für spezifischen Widerstand/Dotierung, elektrische Charakteristiken auf der Wafer-Ebene, und Oberflächendefekte, wie Partikel, Risse, Gleitverformung (slip), epitaxiale Wachstumsdefekte und dgl. Solche Metrologiewerkzeuge können beispielsweise beim Testen von LED-Wellenlängen während der LED-Epitaxieprozesse verwendet werden.
  • Zusätzlich zu den oben angeführten epitaxialen Wafer-Behandlungskammern kann eine oder können mehrere der Reaktionskammern 102A–F durch eine Wafer-Reinigungsbehandlungskammer oder eine Wafer-Vorreinigungs- oder Wafer-Reinigungskammer ersetzt werden. Eine Wafer-Vorreinigungs- oder Wafer-Reinigungskammer kann verwendet werden, um native Oxide (beispielsweise Siliciumoxid), ionische, metallische, organische (beispielsweise Kohlenstoff), Fett- und andere Verunreinigungen (beispielsweise Silicium, Saphir, Siliciumcarbid, etc.) von den Oberflächen der Wafer 220 vor dem Unterziehen unter einen epitaxialen Abscheidungsprozess in einer Reaktionskammer 102A–F zu entfernen. Die Vorreinigungskammer kann eine der Reaktionskammern 102A–F des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 ersetzen oder mit der/dem automatisierten Front-End-Schnittstelle/Geräte-Front-End-Modul/manuellen Front-End-Schnittstelle 140 in Verbindung stehen.
  • Während der Reinigung kann ein Wafer aus einer Wafer-Kassette 144 bewegt und zu der Vorreinigungskammer 102 geführt werden. Ein Reinigungsgas, wie Chlorgas (Cl2), Chlorwasserstoff (HCl), Stickstofftrifluorid (NF3) oder vorzugsweise Fluorwasserstoff (HF), wird mit einem inerten Trägergas, wie Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Helium oder Argon, verdünnt, um ein Prozessreinigungsgas zu bilden. Das Prozessreinigungsgas wird in die Vorreinigungskammer eingeleitet, um mit den Oberflächen des zu reinigenden Wafers 220 in Kontakt zu gelangen. Die Ätzmittelchemie reagiert mit den nativen Oxiden und anderen Verunreinigungen an der Oberfläche des Wafers 220, wobei ein Flüchtiges Nebenprodukt, wie Siliciumtetrafluorid (SiF4), und Wasserdampf gebildet wird. Das Nebenprodukt kann aus der Vorreinigungskammer 102A–F zusammen mit jeglichem verbleibenden Prozessreinigungsgas abgeführt werden. Der Reinigungsprozess kann durch Erhitzen des Prozessreinigungsgases auf eine Temperatur im Bereich von etwa 20 bis 500°C implementiert werden. Heizer können auch in der Vorreinigungskammer angeordnet werden, um die Reinigungsprozesstemperatur einzustellen. Nach der Reinigung kann der gereinigte Wafer 220 zu einer Kassette für saubere Wafer 114 verlagert werden, um auf seine Sequenz für epitaxiale Wachstumsprozesse zu warten, oder zu einer Reaktionskammer 102 des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 für epitaxiale Wachstumsprozesse bewegt werden.
  • Eine weitere Komponente des vorliegenden Systems kann eine Prozessschalen-Reinigungskammer sein. Während epitaxialer Wachstumsprozesse können epitaxiale Reaktionsmaterialien (beispielsweise AlGaN, GaN, Mg und dgl.) und andere Materialien auf die Prozessschale 214 (auch als Wafer-Träger bezeichnet) abgeschieden werden. Falls diese Materialen nicht entfernt werden, wenn neue Wafer 220 in die Prozessschale 214 für eine neue Runde von epitaxialen Wachstumsprozessen geladen werden, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit der Verringerung der Ausbeute und Leistung des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100. In einigen Fällen beschleunigt der Anschluss der Wafer-Träger-Reinigungsprozesskammer an das Prozesssystem den gesamten expitaxialen Wachstumsprozess, da gereinigte Prozessschalen 214 nicht manuell oder mechanisch in die kontrollierte Umgebung (Fab) gebracht werden müssen, wo das Prozessschalen-Reinigungssystem angeordnet ist. Die Wafer-Träger-Reinigungskammer kann an die/das automatisierte Front-End-Schnittstelle/Geräte-Front-End-Modul/manuelle Front-End-Schnittstelle 140 beispielsweise anstelle von oder zusätzlich zu dem Prozessschalengehäuse 142A angeschlossen werden.
  • Nach der epitaxialen Behandlung befindet sich ein behandelter Wafer 220 normalerweise in der Prozessschale 214. Die behandelten Wafer 220 können manuell entfernt oder durch einen Schnittstellen-Roboterarm 148 entfernt werden und in eine Wafer-Kassette 114 geladen werden. Die Wafer-Kassette 114 kann innerhalb der Fab zur Weiterverarbeitung zu fertigen Halbleitervorrichtungen bewegt werden. Wenn die epitaxial behandelten Wafer 220 aus der Prozessschale 214 entfernt werden, kann die Prozessschale 214 zu der Wafer-Träger-Reinigungsprozesskammer 142 bewegt werden. Ein oder mehrere Prozessschalen 214 können in die Wafer-Träger-Reinigungsprozesskammer 142 platziert werden. Wenn die Kammer 142A mit einer oder mehreren Prozessschalen 214 beladen ist, wird ein Vakuum an die Kammer 142A angelegt, das Kammerinnere wird auf eine Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 1800°C erhitzt, und ein trockenes Gas, beispielsweise Chlorwasserstoff, Chlorgas, Wasserstoff, Stickstoff und Mischungen davon, wird in die Kammer eingeleitet, um die epitaxialen Reaktionsmaterialien aus der Prozessschale 214 zu ätzen. Sobald die epitaxialen Materialien aus der Prozessschale 214 entfernt sind, kann die gereinigte Prozessschale 214 dann in ein Wafer-Trägergehäuse 142B zur fortgesetzten Verwendung in dem chemischen Gasphasenabscheidungssystem 100 platziert werden oder zu der automatisierten Front-End-Schnittstelle 140 zurückgeführt und auf dem Wafer-Ausrichter 152 montiert werden, so dass ein neuer Wafer 220 für ein epitaxiales Wachstum in dem chemischen Gasphasenabscheidungssystem 100 darauf platziert werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann die Wafer-Träger-Prozessreinigungskammer eine der Reaktionskammern 102A–F des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 ersetzen, anstatt an die/das automatisierte Front-End-Schnittstelle/Geräte-Front-End-Modul/manuelle Front-End-Schnittstelle 140 angeschlossen zu werden. Andere Typen von Verfahren zur Reinigung der Prozessschale sind wohlbekannt, insbesondere die Verwendung einer Säurewäsche (beispielsweise Schwefelsäure, Zitronensaure, Fluorwasserstoffsäure, Chlorwasserstoffsäure) oder andere Arten von Reinigungsfluiden (beispielsweise Wasserstoffperoxid, Ammoniak/Wasser) sowie Mischungen der vorstehenden, bei erhöhter Temperatur.
  • In anderen Ausführungsformen des chemischen Gasphasenabscheidungssystems 100 kann eine zusätzliche Seite/Facette zu der Kammer 108 hinzugefügt werden, wie die epitaxialen Wafer-Behandlungskammern und/oder Wafer-Reinigungsbehandlungskammer und/oder Wafer-Träger-Reinigungsbehandlungskammer.
  • In einigen Fällen kann die automatisierte Front-End-Schnittstelle 140 durch eine manuelle Front-End-Schnittstelle ersetzt werden. In diesem Fall werden Wafer 220 manuell in die Prozessschale 214 geladen oder daraus entladen. Die manuelle Front-End-Schnittstelle kann ein Kasten mit einer Abwärtsströmungseinheit mit geeigneten Filtern zur Entfernung von Partikeln sein. Der Kasten kann mit den Ladeschleusen 120 und 130 in Verbindung stehen und ein Hebesystem verwenden, um Prozessschalen 214, die mit Wafern 220 beladen sind, durch eine Tür 122, 132 jeder der Ladeschleusen 120, 130 einzusetzen und diese auf einem Sockel innerhalb jeder der Ladeschleusen 120, 130 zu positionieren. Der Transfermodul-Roboterarm 118 innerhalb des Vakuumtransfermoduls 108 kann dann die mit Wafern 220 beladenen Prozessschalen 214 aufnehmen und diese in die Reaktionskammern 102A–F laden. Die Türen 122, 128, 132, 138 der Ladeschleusen 120, 130 können geöffnet oder geschlossen werden, in Abhängigkeit davon, ob die Ladeschleuse 120/130 mit zu behandelnden Wafern 220 beladen wird, oder Wafer 220, die behandelt wurden, entfernt werden. Ein Speicher für den Wafer 220 und die Prozessschale 214 kann in der manuellen Front-End-Schnittstelle vorgesehen werden und manuelle oder Roboterwägen können verwendet werden, um Wafer 220 und/oder Prozessschalen 214 zu verschiedenen Werkzeugen in dem chemischen Gasphasenabscheidungssystem 100 zu bewegen.
  • Gewöhnliche Fachleute auf den relevanten Gebieten werden erkennen, dass Ausführungsformen weniger Merkmale umfassen können als in beliebigen einzelnen oben beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht. Die hier beschriebenen Ausführungsformen sollen keine erschöpfende Darstellung der Weise sein, in der die verschiedenen Merkmale kombiniert werden können. Demgemäß sind die Ausführungsformen nicht gegenseitig ausschließliche Kombinationen von Merkmalen; stattdessen können Ausführungsformen eine Kombination verschiedener einzelner Merkmale umfassen, die aus verschiedenen einzelnen Ausführungsformen ausgewählt werden, wie gewöhnlichen Fachleuten ersichtlich ist. Außerdem können Elemente, die in Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben werden, in anderen Ausführungsformen implementiert werden, auch wenn sie nicht bei solchen Ausführungsformen beschrieben sind, wenn nichts anderes angegeben ist. Obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann, können andere Ausführungsformen auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand eines anderen abhängigen Anspruchs oder eine Kombination von einem oder mehreren Merkmalen mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen werden hier vorgeschlagen, außer es wird angegeben, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt wird. Ferner ist es beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs in einen beliebigen anderen unabhängigen Anspruch einzuschließen, auch wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht worden ist.
  • Jeder vorangehende Einschluss von Dokumenten durch Bezugnahme ist derart begrenzt, dass kein Gegenstand eingeschlossen wird, welcher der ausdrücklichen Offenbarung hier entgegensteht. Jeder vorangehende Einschluss von Dokumenten durch Bezugnahme ist ferner derart begrenzt, dass keine in den Dokumenten enthaltenen Ansprüche hier durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Jeder vorangehende Einschluss von Dokumenten durch Bezugnahme ist noch weiter derart begrenzt, dass alle in den Dokumenten angegebenen Definitionen hier nicht durch Bezugnahme eingeschlossen werden, wenn sie nicht ausdrücklich hier eingeschlossen werden.
  • Es ist zu beachten, dass die einzelnen Schritte, die in den Verfahren der vorliegenden Lehren verwendet werden, in einer beliebigen Reihenfolge und/oder gleichzeitig vorgenommen werden können, solange die Lehre ausführbar bleibt. Ferner ist zu beachten, dass die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Lehren eine beliebige Anzahl der beschriebenen Ausführungsformen oder auch alle umfassen können, solange die Lehre ausführbar bleibt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6492625 [0006]
    • US 6506252 [0006]
    • US 6902623 [0006]
    • US 8021487 [0006]
    • US 8092599 [0006]
    • US 8133322 [0008]

Claims (21)

  1. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine automatisierte Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, umfassend ein Prozessschalengehäuse, das dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Prozessschalen aufzunehmen; eine Wafer-Kassette, die dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen; einen Ausrichter, der dafür konfiguriert ist, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten; und einen Schnittstellen-Roboterarm, der dafür konfiguriert ist, zu transferieren: den ersten Wafer und die erste Prozessschale zu dem Ausrichter zum Ausrichten des ersten Wafers auf der ersten Prozessschale, den zweiten Wafer und die zweite Prozessschale zu dem Ausrichter zum Ausrichten des zweiten Wafers auf der zweiten Prozessschale, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang; eine erste Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei die erste Ladeschleuse eine erste Tür und eine zweite Tür aufweist, wobei die erste Tür mit dem ersten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, wobei die erste Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang über die erste Tür aufzunehmen; eine zweite Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, wobei die zweite Ladeschleuse eine erste Tür und eine zweite Tür aufweist, wobei die erste Tür mit dem zweiten Ausgang der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht, wobei die zweite Ladeschleuse dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang über die erste Tür aufzunehmen; und ein Vakuumtransfermodul, das mit der jeweiligen zweiten Tür der ersten und zweiten Ladeschleusenkammer in Verbindung steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der ersten beziehungsweise zweiten Ladeschleusenkammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu bewegen, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  2. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern einen Prozess ausführen können, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atom schichtabscheidung und Atomschichtepitaxie.
  3. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern mit einem oder mehreren Metrologiewerkzeugen versehen sind.
  4. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei das System ein Paar, zwei Paare oder drei Paare von Reaktionskammern umfasst, wobei jede Reaktionskammer unabhängig betrieben wird.
  5. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Quellenabgabeanordnung, die benachbart zu jedem Paar von Reaktionskammern positioniert ist.
  6. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 5, wobei die Quellenabgabeanordnung dafür konfiguriert ist, ein Trägergas, ein oder mehrere Reaktionsgase, ein Kühlsystem und ein Belüftungssystem für jedes Paar von Reaktionskammern zur Verfügung zu stellen.
  7. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 1, wobei von der ersten Ladeschleuse und der zweiten Ladeschleuse zumindest eine wenigstens einen Boden aufweist, wodurch von der ersten Ladeschleuse und der zweiten Ladeschleuse wenigstens eine in zwei oder mehr Abteile unterteilt wird.
  8. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 7, wobei die kontrollierbare Umgebung in den zwei oder mehr Abteilen dafür konfiguriert ist, unabhängig geregelt zu werden.
  9. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine automatisierte Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, umfassend ein Prozessschalengehäuse, das dafür konfiguriert ist, zwei oder mehrere Prozessschalen aufzunehmen; eine Wafer-Kassette, die dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen; einen Ausrichter, der dafür konfiguriert ist, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten; und einen Schnittstellen-Roboterarm, der dafür konfiguriert ist, Wafer und Prozessschalen zu dem Ausrichter, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang zu transferieren; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Tür, die in Verbindung mit dem ersten Ausgang steht, eine zweite Tür, die in Verbindung mit dem zweiten Ausgang steht, eine dritte Tür gegenüber der ersten Tür, und eine vierte Tür gegenüber der zweiten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang über die erste Tür und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang über die zweite Tür aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden aufweist; und ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der dritten und vierten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von der Ladeschleusenkammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu bewegen, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  10. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 9, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern einen Prozess ausführen können, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atomschichtabscheidung und Atomschichtepitaxie.
  11. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 9, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern mit einem oder mehreren Metrologiewerkzeugen versehen sind.
  12. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 9, wobei das System ein Paar, zwei Paare oder drei Paare von Reaktionskammern aufweist, wobei jede Reaktionskammer unabhängig betrieben wird.
  13. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine automatisierte Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, umfassend ein Prozessschalengehäuse, das dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Prozessschalen aufzunehmen; eine Wafer-Kassette, die dafür konfiguriert ist, zwei oder mehr Wafer aufzunehmen; einen Ausrichter, der dafür konfiguriert ist, einen ersten Wafer auf einer ersten Prozessschale und einen zweiten Wafer auf einer zweiten Prozessschale auszurichten; und einen Schnittstellen-Roboterarm, der dafür konfiguriert ist, Wafer und Prozessschalen zu dem Ausrichter, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale zu dem ersten Ausgang, und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale zu dem zweiten Ausgang zu transferieren; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der automatisierten Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale von dem ersten Ausgang und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die erste beziehungsweise zweite Kammer aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden aufweist; und ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, den ausgerichteten ersten Wafer und die Prozessschale und den ausgerichteten zweiten Wafer und die Prozessschale von ihrer ersten beziehungsweisen zweiten Kammer zu einem oder mehreren Reaktionskammerpaaren zu bewegen, die mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung stehen.
  14. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 13, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern einen Prozess ausführen können, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atomschichtabscheidung und Atomschichtepitaxie.
  15. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 13, wobei eine oder mehrere Reaktionskammern mit einem oder mehreren Metrologiewerkzeugen versehen sind.
  16. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 13, wobei das System ein Paar, zwei Paare oder drei Paare von Reaktionskammern aufweist, wobei jede Reaktionskammer unabhängig betrieben wird.
  17. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem nach Anspruch 13, wobei das Vakuumtransfermodul ein oder mehrere Böden enthält, die geeignet sind, den ausgerichteten Wafer und die Prozessschale zu halten.
  18. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei der erste Ausgang dafür konfiguriert ist, in Reihe eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine dritte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen, und der zweite Ausgang dafür konfiguriert ist, in Reihe eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine vierte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür, die in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang steht, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, in Reihe die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die erste beziehungsweise zweite Kammer aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden aufweist; und ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu einem ersten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, und die drille Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu einem zweiten Reaktionskammerpaar zu bewegen, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht.
  19. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei der erste Ausgang dafür konfiguriert ist, in Reihe eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, eine dritte Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine fünfte Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen, und der zweite Ausgang dafür konfiguriert ist, in Reihe eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, eine vierte Prozessschale, die einen Wafer enthält, und eine sechste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür, die in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang steht, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, in Reihe die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die fünfte Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die sechste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die erste beziehungsweise zweite Kammer aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden aufweist; und ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu einem ersten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, die dritte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die vierte Prozessschale, die den Wafer enthält, von ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu einem zweiten Reaktionskammerpaar, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht, und die fünfte Prozessschale, die den Wafer enthält, und die sechste Prozessschale, die den Wafer enthält, von ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu einem dritten Reaktionskammerpaar zu bewegen, das mit dem Vakuumtransfermodul in Verbindung steht.
  20. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei der erste Ausgang dafür konfiguriert ist, eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen, und der zweite Ausgang dafür konfiguriert ist, eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür, die in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang steht, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die erste beziehungsweise zweite Kammer aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden umfasst; und ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aus ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu bewegen; und ein oder mehrere Reaktionskammerpaare in Verbindung mit dem Vakuumtransfermodul, wobei die Reaktionskammern in der Lage sind, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aufzunehmen, wobei die Reaktionskammer oder die Reaktionskammern einen Prozess ausführen können, der ausgewählt ist aus metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter physikalischer Gasphasenabscheidung, plasmaverstärkter chemischer Gasphasenabscheidung, Atomschichtabscheidung, plasmaverstärkter Atomschichtabscheidung und Atomschichtepitaxie.
  21. Chemisches Gasphasenabscheidungssystem, umfassend: eine Front-End-Schnittstelle mit einem ersten Ausgang und einem zweiten Ausgang, wobei der erste Ausgang dafür konfiguriert ist, eine erste Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen, und der zweite Ausgang dafür konfiguriert ist, eine zweite Prozessschale, die einen Wafer enthält, bereitzustellen; eine Ladeschleusenkammer, die in der Lage ist, eine kontrollierte Umgebung aufrechtzuerhalten, die mit der Front-End-Schnittstelle in Verbindung steht und die eine erste Kammer, eine zweite Kammer, eine erste Tür, die in Verbindung mit dem ersten Ausgang und dem zweiten Ausgang steht, wobei die erste Kammer mit dem ersten Ausgang ausgerichtet ist und die zweite Kammer mit dem zweiten Ausgang ausgerichtet ist, und eine zweite Tür gegenüber der ersten Tür aufweist, wobei die Ladeschleusenkammer dafür konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem ersten Ausgang und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, von dem zweiten Ausgang über die erste Tür in die erste beziehungsweise zweite Kammer aufzunehmen, wobei die Ladeschleusenkammer ein oder mehrere Böden aufweist; ein Vakuumtransfermodul, das in Verbindung mit der zweiten Tür der Ladeschleusenkammer steht, wobei das Vakuumtransfermodul einen Doppelgreifer-Roboterarm aufweist, der dafür konfiguriert ist, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aus ihrer ersten beziehungsweise zweiten Kammer zu bewegen; und ein oder mehrere Reaktionskammerpaare, die in Verbindung mit dem Vakuumtransfermodul stehen, wobei die Reaktionskammern in der Lage sind, die erste Prozessschale, die den Wafer enthält, und die zweite Prozessschale, die den Wafer enthält, aufzunehmen, wobei die Reaktionskammer oder die Reaktionskammern mit einem oder mehreren Metrologiewerkzeugen versehen sind.
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