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STAND DER
TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleiterverarbeitungsanlagen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Suszeptor
für einen
Flachreaktor und ein Verfahren zur Verwendung desselben.
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Beschreibung
der verwandten Technik
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Wie
Fachleuten bekannt ist, umfasste die Substratverarbeitung typischerweise
die Bildung von einer oder mehreren Schichten auf dem Substrat.
Im Allgemeinen wurde das Substrat, z.B. ein Siliziumwafer, auf einem
Suszeptor in einem Halbleiterverarbeitungsreaktor angebracht. Es
wurde Prozessgas in den Halbleiterverarbeitungsreaktor eingeführt und von
dem Prozessgas wurde eine Schicht auf dem Substrat gebildet.
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Um
eine Gleichmäßigkeit
der Eigenschaften des Substrats zu gewährleisten, war es wichtig,
dass z.B. die Dicke der gebildeten Schicht auf dem gesamten Substrat
gleichmäßig war.
Um die Gleichmäßigkeit
der gebildeten Schicht zu verbessern, wurde der Suszeptor, auf dem
das Substrat angeordnet war, typischerweise in dem Halbleiterverarbeitungsreaktor rotiert.
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Rotierende
Suszeptoren sind Fachleuten bekannt. Zum Beispiel ist ein rotierender
Suszeptor in Kaneno et al., U.S.-Patent Nr. 5,782,979, im Folgenden
Kaneno, beschrieben. Wie in 14A und 14B in Kaneno gezeigt, wurden Waferschalen,
die die Substrate stützten,
mit Flügeln
gebildet. Wenn der Suszeptor rotierte, traf das Prozessgas auf die
Flügel der
Waferschalen auf und verursachte, dass die Waferschalen in dem Suszeptor
rotierten. Durch Rotieren der Waferschalen wurde die Gleichmäßigkeit
der Dicke der auf den Substraten gebildeten Schicht verbessert.
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Es
war wichtig, die Erzeugung oder Störung von Partikeln in dem Halbleiterverarbeitungsreaktor zu
vermeiden, da diese Partikel die Substrate verunreinigen und zerstören konnten.
Unvorteilhafterweise wies das Prozessgas, während das Prozessgas durch
den Halbleiterverarbeitungsreaktor strömte, eine Neigung auf, Partikel
zu stören
oder abzulösen. Aus
diesem Grund waren die Strömungseigenschaften
des Prozessgases durch den Halbleiterverarbeitungsreaktor von Bedeutung
und insbesondere war es wünschenswert, über eine
gleichmäßige Strömung von
Prozessgas durch den Halbleiterverarbeitungsreaktor zu verfügen.
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Wie
oben beschrieben, lehrte Kaneno, dass Prozessgas verwendet wurde,
um die Waferschalen in dem Suszeptor zu rotieren. Dies verbesserte
die Gleichmäßigkeit
der auf den Substraten gebildeten Schicht. Jedoch störte dies
gleichzeitig die Strömung von
Prozessgas durch den Reaktor, wodurch die Neigung des Prozessgases
vergrößert wurde,
Partikel abzulösen
oder zu stören
und die Substrate zu verunreinigen. Obwohl die Gleichmäßigkeit
der Dicke verbessert wurde, wurde daher die Partikelverunreinigung
der Substrate unerwünschterweise
vergrößert.
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US5795448 offenbart eine
Vorrichtung zum Rotieren eines Substrats in einer Kammer während eines
Sputterverfahrens. Die Vorrichtung umfasst eine erste Stütze, die
in der Kammer angeordnet ist, wobei das erste Stützelement eine erste rotierende Konstruktion
umfasst, die zwischen einer Plattform zum Stützen des Substrats und einem
ersten Magneten befestigt ist, der benachbart zur Oberfläche der inneren
Wand angeordnet ist. Des Weiteren ist die erste rotierende Konstruktion
so angeordnet, dass sie um eine erste Achse rotiert. Die Vorrichtung
umfasst des Weiteren ein zweites Stützelement, das außerhalb
der Kammer angeordnet ist, wobei das zweite Stützelement eine zweite rotierende
Konstruktion umfasst, die zwischen einem Planetengetriebe, das zum
Eingriff in ein Sonnenrad außerhalb
der Kammer ausgelegt ist, und einem zweiten Magneten befestigt ist,
der benachbart zur Oberfläche
der Außenwand angeordnet
und von dem ersten Magneten beabstandet ist. Eine derartige Anordnung
verursacht die Bildung einer magnetischen Bindung zwischen dem ersten
und dem zweiten Magneten. Die zweite rotierende Konstruktion ist
ebenfalls dafür
ausgelegt, um die erste Achse zu rotieren, wodurch der ersten und zweiten
rotierenden Konstruktion ermöglicht
wird, synchron um die erste Achse zu rotieren. Des Weiteren umfasst
die Vorrichtung ein Antriebselement, das an dem ersten und zweiten
Stützelement
befestigt ist, wobei die Rotation des Antriebselements eine erste Rotation
des ersten und zweiten rotierenden Elements und damit des Substrats
um eine Mittelachse verursacht. Dies verursacht ebenfalls eine zweite
Rotation, wobei der Eingriff des Sonnenrades und des Planetengetriebes
eine gleichzeitige Rotation des Substrats um die erste Achse verursacht.
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JP2001168034 offenbart
eine Verbundhalbleiterkristallwachstumsvorrichtung von der Planetenart,
die eine Verbundhalbleiterschicht mit Gleichmäßigkeit in der Ebene und Gleichmäßigkeit
von Substrat zu Substrat epitaxisch wachsen lassen kann, wobei die
Gleichmäßigkeit
hinsichtlich der Filmdicke, Verunreinigungskonzentration etc. größer ist
als bei dem herkömmlichen
Beispiel. Eine derartige Vorrichtung ist mit einem Substratrotationsmechanismus
des Planetentyps bereitgestellt und bildet die Verbundhalbleiterschicht
auf einem Substrat, das mit Hilfe eines Suszeptors gehalten wird,
der mit Hilfe des Rotationsmechanismus durch Dampfwachstum oder
Dampfablagerung rotiert wird. Die Vorrichtung ist ebenfalls mit
einer Scheibe versehen, an der eine Vielzahl von Suszeptoren rotierbar
befestigt ist und durch Folgendes rotiert wird:
Antreiben eines
ersten Antriebszahnrads, eines ersten Antriebssystems, das das erste
Antriebszahnrad antreibt, eines zweiten Antriebszahnrads, das die Suszeptoren
unabhängig
von der Rotation der Scheibe durch gleichzeitiges Antreiben von
Suszeptorzahnrädern,
die jeweils an den Suszeptoren installiert sind, gleichzeitig rotiert,
und ein zweites Antriebssystem, das das zweite Antriebszahnrad in
einer Kammer als den Substratrotationsmechanismus antreibt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Konstruktion geschaffen, die Folgendes umfasst:
einen rotierenden Suszeptor, der einen Substrathalter umfasst, wobei
der rotierende Suszeptor und der Substrathalter unabhängig voneinander
rotierbar sind und der Substrathalter eine Tasche und eine Hebevorrichtung
umfasst und die Tasche eine Kerbe und die Hebevorrichtung eine Lasche
umfasst, die der Kerbe entspricht, und wobei die Lasche des Weiteren
in der Kerbe angeordnet ist, wenn sich die Hebevorrichtung in einer
zurückgezogenen
Position befindet, und oberhalb der Kerbe angeordnet ist, wenn sich
die Hebevorrichtung in einer ausgefahrenen Position befindet.
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Der
Vorteil des Rotierens des Suszeptors unabhängig von der Rotation des Substrathalters
besteht darin, dass dies das Rotieren des rotierenden Suszeptors
und des Substrathalters in einer optimalen Weise für das bestimmte
Verfahren, das in dem Halbleiterverarbeitungsreaktor ausgeführt wird,
ermöglicht.
Zum Beispiel werden der rotierende Suszeptor und der Substrathalter
so rotiert, dass die Gleichmäßigkeit
der Dicke der Schicht(en), die auf einem Substrat gebildet wird
(werden), das von dem Substrathalter gestützt wird, optimiert wird.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
umfasst der Halbleiterverarbeitungsreaktor ein Hauptantriebszahnrad
und eine Antriebswelle, die gleitfähig an dem Hauptantriebszahnrad
befestigt ist. Ein Kupplungszahnrad ist mit dem Hauptantriebszahnrad
gekoppelt und ist ebenfalls mit einem Taschenrotationszahnrad des
Substrathalters gekoppelt. Daher wird durch Rotieren der Antriebswelle
der Substrathalter rotiert.
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Die
Hebevorrichtung umfasst eine Vielzahl von Laschen, die den Kerben
in der Tasche entsprechen. Die Hebevorrichtung wird während des
Ladens und Entladens des Substrats ausgefahren, um das Substrat
aus einer Vertiefung der Tasche zu heben und das automatische Laden
und Entladen des Substrats zu ermöglichen.
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Vorteilhafterweise
ist die Verwendung des Substrathalters zum Laden und Entladen des
Substrats wesentlich schneller und zuverlässiger als das manuelle Laden
und Entladen des Substrats. Dementsprechend wird der Durchsatz von
Substraten durch den Halbleiterverarbeitungsreaktor maximiert, was
wiederum die Kosten der Verarbeitung von Substraten minimiert.
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Der
Substrathalter umfasst des Weiteren einen Kreuzzapfen, wobei die
Hebevorrichtung auf dem Kreuzzapfen liegt. Der Kreuzzapfen umfasst
einen Stift, der sich durch eine Öffnung des Taschenrotationszahnrads
erstreckt. Der Stift liegt auf einer Hebeplatte, die an der Antriebswelle
befestigt ist. Durch Auf und Abwärtsbewegen
der Antriebswelle werden der Kreuzzapfen und die Hebevorrichtung,
die auf dem Kreuzzapfen liegt, ebenfalls aufwärts und abwärts bewegt.
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Vorzugsweise
umfasst der rotierende Suszeptor eine innere Kupplungsplatte und
die Konstruktion umfasst des Weiteren Folgendes: ein Gehäuse, eine äußere Kupplungsplatte,
die durch das Gehäuse
mit der inneren Kupplungsplatte magnetisch gekoppelt ist, und einen
Motor, der direkt mit der äußeren Kupplungsplatte
verbunden ist.
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Ebenfalls
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das Folgendes umfasst:
Laden eines Substrats auf einen Substrathalter eines rotierenden
Suszeptors mit einem Roboterarm, wobei das Laden Folgendes umfasst:
Bewegen einer Hebevorrichtung des Substrathalters in eine ausgefahrene
Position; Anordnen des Substrats auf der Hebevorrichtung; Rotieren
eines rotierenden Suszeptors mit einem ersten Motor; und Rotieren
eines Substrathalters des rotierenden Suszeptors mit einem zweiten
Motor, wobei der Substrathalter eine Tasche umfasst und die Tasche
eine Kerbe umfasst und die Hebevorrichtung eine Lasche umfasst,
die der Kerbe entspricht, und wobei des Weiteren die Lasche in der
Kerbe angeordnet ist, wenn sich die Hebevorrichtung in einer zurückgezogenen
Position befindet, und oberhalb der Kerbe angeordnet ist, wenn sich
die Hebevorrichtung ein einer ausgefahrenen Position befindet, und
wobei der rotierende Suszeptor und der Substrathalter unabhängig voneinander
rotierbar sind.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
wird das Substrat in eine Vertiefung des Substrathalters geladen
und das Verfahren umfasst folgende weitere Schritte: Zurückziehen
der Hebevorrichtung, um das Substrat in die Vertiefung zu bewegen;
Koppeln eines Hauptantriebszahnrads mit einem Kupplungszahnrad;
Koppeln des Kupplungszahnrads mit einem Taschenrotationszahnrad
des Substrathalters des rotierenden Suszeptors; und Rotieren des
Hauptantriebszahnrads, um den Substrathalter zu rotieren.
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Des
Weiteren wird das Substrat in eine Vertiefung eines rotierenden
Suszeptors automatisch und ohne manuellen Eingriff in einem Verfahren
geladen, das den weiteren Schritt des Zurückziehens der Hebevorrichtung
umfasst, um das Substrat in die Vertiefung zu bewegen.
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Das
Substrat wird verarbeitet. Das verarbeitete Substrat wird automatisch
und ohne manuellen Eingriff aus dem Halbleiterverarbeitungsreaktor
entladen. Um das verarbeitete Substrat zu entladen, wird die Hebevorrichtung
des Substrathalters ausgefahren. Das verarbeitete Substrat wird
aus der Hebevorrichtung entfernt.
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Nachdem
das verarbeitete Substrat entfernt ist wird bei einer Ausführungsform
ein neues Substrat, das verarbeitet werden soll, auf ähnliche
Weise wie oben beschrieben automatisch und ohne manuellen Eingriff
in die Vertiefung des Substrathalters geladen.
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Diese
und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden leichter aus der unten ausgeführten ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine perspektivische Ansicht eines Flachreaktors gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1B ist
eine perspektivische Ansicht des Flachreaktors aus 1A während des
Ladens und Entladens von Substraten auf Substrathaltern.
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2 ist
eine obere Draufsicht einer Substrathaltergetriebebaugruppe gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Seitenansicht teilweise im Querschnitt eines Flachreaktors
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht teilweise im Querschnitt
eines Substrathalters des Flachreaktors aus 3 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4A ist
eine perspektivische Ansicht eines Kreuzzapfens zur Verwendung in
dem Substrathalter aus 4 gemäß einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5A ist
eine Querschnittsansicht des Substrathalters aus 4,
der ein Substrat während der
Verarbeitung stützt.
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5B ist
eine Querschnittsansicht des Substrathalters aus 5A,
der das Substrat während
des Ladens/Entladens anhebt.
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6 ist
eine teilweise seitliche Draufsicht teilweise im Querschnitt des
Flachreaktors aus 3 während des Ladens eines Substrats
auf einen Substrathalter.
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7 ist
eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht des Substrathalters
aus 6, der das Substrat stützt.
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8A und 8B sind
ein Blockdiagramm, das Vorgänge
in einem Verfahren veranschaulicht, für das ein rotierender Suszeptor
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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9 ist
eine seitliche Draufsicht teilweise im Querschnitt des Flachreaktors
aus 6 in einer weiteren Phase während der Verarbeitung von
Substraten.
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In
der folgenden Beschreibung sind gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben
oder ählichen Bezugsnummern
bezeichnet.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Ein
rotierender Suszeptor 106 (1A) umfasst
Substrathalter 112, die Substrate 120 während der
Verarbeitung stützen.
Vorteilhafterweise wird der rotierende Suszeptor 106 unabhängig von
der Rotation der Substrathalter 112 rotiert. Dies ermöglicht dem
rotierenden Suszeptor 106 und den Substrathaltern 112,
unabhängig
voneinander in einer Weise rotiert zu werden, die für das spezielle
Verfahren, das im Flachreaktor 100 ausgeführt wird,
optimal ist.
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Des
Weiteren heben die Substrathalter 112 (1B)
die Substrate 120 während
des Ladens und Entladens der Substrate 120 über den
rotierenden Suszeptor 106 an. Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung
der Substrathalter 112, dass die Substrate 120 von
einem Roboterarm 128 automatisch und ohne manuellen Eingriff
geladen und entladen werden. Dementsprechend wird der Durchsatz
der Substrate 120 maximiert, was seinerseits die Kosten
der Verarbeitung der Substrate 120 minimiert.
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Insbesondere
ist 1A eine perspektivische Ansicht eines Flachreaktors 100,
der manchmal als Halbleiterverarbeitungsreaktor bezeichnet wird, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1A umfasst
der Flachreaktor 100 eine Basis 102 und eine Kuppel 104,
z.B. ein Quarzglockenbecher oder eine Quarzglockenkuppel. In der
Basis 102 ist ein rotierender Suszeptor 106 angeordnet.
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Der
rotierende Suszeptor 106 rotiert in einer ersten Richtung
um eine Achse 108 des rotierenden Suszeptors 106.
Zum Beispiel rotiert der rotierende Suszeptor 106, von
oben in Richtung des Pfeils 110 gesehen, gegen den Uhrzeigersinn.
Alternativ rotiert der rotierende Suszeptor 106 in einer
zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung um die Achse 108 des
rotierenden Suszeptors 106. Zum Beispiel rotiert der rotierende
Suszeptor 106, von oben in einer Richtung entgegengesetzt
zum Pfeil 110 gesehen, im Uhrzeigersinn. Der Zweckmäßigkeit halber
wird die erste Richtung hierin im Folgenden als gegen den Uhrzeigersinn
und die zweite Richtung hierin als im Uhrzeigersinn bezeichnet.
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Der
rotierende Suszeptor 106 umfasst des Weiteren die Substrathalter 112A, 112B, 112C, 112D und 112E,
die kollektiv als Substrathalter 112 bezeichnet werden.
Die Substrathalter 112 stützen die Substrate 120,
z.B. Siliziumwafer, obwohl in anderen Ausführungsformen andere Substrate
verwendet werden. Daher bewirkt eine Rotation der Substrathalter 112 ebenfalls
eine Rotation der Substrate 120.
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Die
Substrathalter 112A, 112B, 112C, 112D und 112E rotieren
jeweils um ihre Achsen 114A, 114B, 114C, 114D und 114E.
Zum Beispiel rotieren die Substrathalter 112 gegen den
Uhrzeigersinn in Richtung der Pfeile 116. Alternativ rotieren
die Substrathalter 112 im Uhrzeigersinn in entgegengesetzter Richtung
zu den Pfeilen 116.
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Die
Substrathalter 112 werden unabhängig von dem rotierenden Suszeptor 106 rotiert.
Zum Beispiel werden beide Substrathalter 112 und der rotierende
Suszeptor 106 gegen den Uhrzeigersinn in Richtung der Pfeile 110, 116 oder
im Uhrzeigersinn in entgegengesetzter Richtung zu den Pfeilen 110, 116 rotiert.
Alternativ werden die Substrathalter 112 im Uhrzeigersinn
in entgegengesetzter Richtung zu den Pfeilen 116 rotiert
und der rotierende Suszeptor 106 wird gegen den Uhrzeigersinn
in Richtung des Pfeils 110 rotiert. Noch eine weitere Alternative
besteht darin, dass die Substrathalter 112 gegen den Uhrzeigersinn
in Richtung der Pfeile 116 rotiert werden und der rotierende
Suszeptor 106 im Uhrzeigersinn in entgegengesetzter Richtung
zum Pfeil 110 rotiert.
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Des
Weiteren wird die Drehzahl, manchmal Umdrehungen pro Minute (U/min)
genannt, des rotierenden Suszeptors 106 unabhängig von
der Drehzahl der Substrathalter 112 gesteuert. Zum Beispiel wird
der rotierende Suszeptor 106 bei niedriger Drehzahl oder überhaupt
nicht rotiert, während
die Substrathalter 112 bei hoher Drehzahl, z.B. 75 U/min,
rotiert werden. Alternativ werden der rotierende Suszeptor 106 und
die Substrathalter 112 alle bei hoher Drehzahl oder bei
niedriger Drehzahl rotiert. Noch eine andere Alternative besteht
darin, dass der rotierende Suszeptor 106 bei hoher Drehzahl,
z.B. 50 U/min, rotiert wird, während
die Substrathalter 112 bei niedriger Drehzahl oder überhaupt
nicht rotiert werden.
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Vorteilhafterweise
werden der rotierende Suszeptor 106 und die Substrathalter 112 in
einer Weise rotiert, die für
das spezielle im Flachreaktor 100 ausgeführte Verfahren
optimal ist. Zum Beispiel werden der rotierende Suszeptor 106 und
die Substrathalter 112 so rotiert, dass die Gleichmäßigkeit
der Dicke der auf den Substraten 120 gebildeten Schicht(en)
optimiert wird.
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1B ist
eine perspektivische Ansicht des Flachreaktors 100 aus 1A während des
Ladens und Entladens von Substraten 120 auf die Substrathalter 112.
Unter Bezugnahme auf 1B wird nun der rotierende Suszeptor 106,
nachdem die Substrate 120 verarbeitet worden sind, aus
einer Verarbeitungsposition 123 (1A) in
eine Lade-/Entladeposition 124 abgesenkt. Die Substrathalter 112 heben
die Substrate 120 über
den rotierenden Suszeptor 106 an. Zur Veranschaulichung
hebt der Substrathalter 112A ein erstes Substrat 120A der
Vielzahl von Substraten 120 über den rotierenden Suszeptor 106 an.
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Eine
Roboteröffnung 126 wird
geöffnet.
Ein Roboterarm 128 greift durch die Roboteröffnung 126 und
unter das Substrat 120A. Der Roboterarm 128 greift
das Substrat 120A, z.B. mit einem Endeffektor des Roboterarms 128,
und entfernt das Substrat 120A durch die Roboteröffnung 126 und
aus dem Flachreaktor 100.
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Dieses
Verfahren wird umgekehrt, um ein neues Substrat 120 auf
den Substrathalter 112A zu laden. Insbesondere greift der
Roboterarm 128 das neue Substrat 120 (nicht gezeigt).
Der Roboterarm 128 führt
das neue Substrat 120 durch die Roboteröffnung 126 ein. Der
Roboterarm 128 bringt das neue Substrat 120 auf
dem Substrathalter 112A an. Der Roboterarm 128 zieht
sich aus der Roboteröffnung 126 und
aus dem Flachreaktor 100 zurück.
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Der
rotierende Suszeptor 106 rotiert, bis ein anderer Substrathalter 112,
z.B. der Substrathalter 112B, mit der Roboteröffnung 126 ausgerichtet
ist. Ein zweites Substrat 120B der Vielzahl von Substraten 120 befindet
sich auf dem Substrathalter 112B. Das Substrat 120B wird
von dem Roboterarm 128 entfernt und ein neues Substrat 120 (nicht
gezeigt) wird auf dem Substrathalter 112B, wie oben beschrieben,
angeordnet. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis die Substrate 120,
die verarbeitet worden sind, durch neue Substrate 120,
die verarbeitet werden sollen (nicht gezeigt), ersetzt werden.
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Wie
oben ausgeführt,
heben die Substrathalter 112 die Substrate 120 an,
wodurch dem Roboterarm 128 ermöglicht wird, unter die Substrate 120 zu greifen.
Vorteilhafterweise werden die Substrate 120 von dem Roboterarm 128 aus
dem Flachreaktor 100 geladen und in den Flachreaktor hineingeladen,
d.h. das Laden und Entladen der Substrate 120 ist automatisiert.
Vorteilhafterweise ist die Verwendung von Substrathaltern 112 in
Kombination mit dem Roboterarm 128 für das Laden und Entladen von
Substraten 120 wesentlich schneller und zuverlässiger als
das manuelle Laden und Entladen der Substrate 120. Dementsprechend
wird der Durchsatz der Substrate 120, z.B. die Anzahl von
Substraten 120, die pro Stunde verarbeitet wird, maximiert,
was wiederum die Kosten für
die Verarbeitung der Substrate 120 minimiert.
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Des
Weiteren ermöglicht
die Verwendung der Substrathalter 112 zum Heben der Substrate 120 dem
Roboterarm 128, die Substrate 120 durch die Roboteröffnung 126 zu
laden und zu entladen. Vorteilhafterweise minimiert dies die Möglichkeit
einer Verunreinigung des Flachreaktors 100. Insbesondere verringert
dies die Möglichkeit
einer Verunreinigung des Flachreaktors 100 verglichen mit
dem Fall, in dem die Kuppel 104 zum Laden und Entladen
der Substrate 120 entfernt werden muss, wesentlich.
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2 ist
eine obere Draufsicht einer Substrathaltergetriebebaugruppe 200 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Substrathaltergetriebebaugruppe 200 umfasst
ein Hauptantriebszahnrad 202, Kupplungszahnräder 204A, 204B, 204C, 204D, 204E,
die kollektiv als Kupplungszahnräder 204 bezeichnet
werden, und Taschenrotationszahnräder 206A, 206B, 206C, 206D, 206E,
die kollektiv als Taschenrotationszahnräder 206 bezeichnet
werden. Bei einer Ausführungsform sind
das Hauptantriebszahnrad 202, die Kupplungszahnräder 204 und
die Taschenrotationszahnräder 206 Stirnräder.
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Im
Allgemeinen sind das Hauptantriebszahnrad 202, die Kupplungszahnräder 204 und
die Taschenrotationszahnräder 206 von
oben sehen, wie in 2 gezeigt, kreisförmig. Des
Weiteren weisen das Hauptantriebszahnrad 202, die Kupplungszahnräder 204 und
die Taschenrotationszahnräder 206 jeweils die
Achsen 108, 214 und 114 auf. Bei Gebrauch
rotieren das Hauptantriebszahnrad 202, die Kupplungszahnräder 204 und
die Taschenrotationszahnräder 206 jeweils
um die Achsen 108, 214 und 114.
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Das
Hauptantriebszahnrad 202, die Kupplungszahnräder 204 und
die Taschenrotationszahnräder 206 weisen
jeweils Umfangsflächen 222, 224 und 226 auf.
Die Umfangsfläche 222 des
Hauptantriebszahnrads 202 ist z.B. durch Zähne oder
Reibung mit den Umfangsflächen 224 der
Kupplungszahnräder 204 gekoppelt.
Anders ausgedrückt
ist das Hauptantriebszahnrad 202 mit den Kupplungszahnrädern 204 gekoppelt.
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Die
Umfangsflächen 224 der
Kupplungszahnräder 204 sind
ebenfalls z.B. durch Zähne
oder Reibung mit den Umfangsflächen 226 der
Taschenrotationszahnräder 206 gekoppelt.
Anders ausgedrückt
sind die Kupplungszahnräder 204 mit
den Taschenrotationszahnrädern 206 gekoppelt.
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Bei
einer Ausführungsform
umfassen die Umfangsflächen 222, 224 und 226 Zähne, die
ineinander eingreifen, um die Umfangsflächen 224 der Kupplungszahnräder 204 mit
der Umfangsfläche 222 des
Hauptantriebszahnrads 202 und ebenfalls mit den Umfangsflächen 226 der
Taschenrotationszahnräder 206 zu
koppeln.
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Bei
Gebrauch wird das Hauptantriebszahnrad 202 rotiert wie
ausführlicher
unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Zur Veranschaulichung
wird das Hauptantriebszahnrad 202, von oben gesehen, wie
durch Pfeil 232 angezeigt, gegen den Uhrzeigersinn um die
Achse 108 rotiert. Da das Hauptantriebszahnrad 202 mit
den Kupplungszahnrädern 204 gekoppelt
ist, verursacht die Rotation des Hauptantriebszahnrads 202 eine
entgegengesetzte Rotation der Kupplungszahnräder 204.
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Insbesondere
werden die Kupplungszahnräder 204,
wenn das Hauptantriebszahnrad 202 gegen den Uhrzeigersinn
rotiert wird, von oben gesehen, wie durch Pfeil 234 angezeigt,
im Uhrzeigersinn um die Achsen 214 rotiert. Zum Beispiel
weist das Kupplungszahnrad 204A eine erste Achse 214A der
Vielzahl von Achsen 214 auf. Die Rotation gegen den Uhrzeigersinn
des Hauptantriebszahnrads 202 verursacht, dass das Kupplungszahnrad 204A,
von oben gesehen, wie durch den Pfeil 234 angezeigt, im
Uhrzeigersinn um die Achse 214 rotiert.
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Da
die Kupplungszahnräder 204 mit
den Taschenrotationszahnrädern 206 gekoppelt
sind, verursacht die Rotation der Kupplungszahnräder 204 eine entgegengesetzte
Rotation der Taschenrotationszahnräder 206. Wenn insbesondere
die Kupplungszahnräder 204 im
Uhrzeigersinn rotiert werden, werden die Taschenrotationszahnräder 206,
von oben gesehen, wie durch Pfeil 236 angezeigt, gegen
den Uhrzeigersinn um die Achsen 114 rotiert. Zum Beispiel
weist das Taschenrotationszahnrad 206A die Achse 114A auf.
Das Taschenrotationszahnrad 206A ist mit dem Kupplungszahnrad 204A gekoppelt.
Daher verursacht die Rotation im Uhrzeigersinn des Kupplungszahnrads 204A,
dass das Taschenrotationszahnrad 206A, von oben gesehen,
wie durch den Pfeil 236 angezeigt, gegen den Uhrzeigersinn
um die Achse 114A rotiert.
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Wie
unten unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher
beschrieben, umfasst der Substrathalter 112A das Taschenrotationszahnrad 206A.
Dementsprechend verursacht die Rotation des Taschenrotationszahnrads 206A,
dass der Substrathalter 112A und alle Substrate, die von
dem Substrathalter 112 gestützt werden, rotieren. Die anderen
Substrathalter 112 werden durch das Rotieren des Hauptantriebszahnrads 202 in ähnlicher
Weise und gleichzeitig rotiert.
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Obwohl
oben fünf
Substrathalter 112 und entsprechende Taschenrotationszahnräder 206 und Kupplungszahnräder 204 beschrieben
sind, versteht es sich, dass in anderen Ausführungsformen mehr oder weniger
als fünf
Substrathalter 112 und entsprechende Taschenrotationszahnräder 206 und
Kupplungszahnräder 204 verwendet
werden.
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3 ist
eine seitliche Ansicht teilweise im Querschnitt eines Flachreaktors 100A gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst
der Flachreaktor 100A eine Kuppel 104A und eine
Basis 102A. Ein oder mehrere O-Ringe 302 bilden
eine Dichtung zwischen der Kuppel 104A und der Basis 102A.
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Die
Basis 102A umfasst eine Roboteröffnung 126A. Eine
Tür 304 befindet
sich zwischen der Roboteröffnung 126A und
einem inneren Bereich 306 im Inneren des Flachreaktors 100A.
Die Roboteröffnung 126A ist
an einem oberen, z.B. einem ersten, Gehäuse 308 der Basis 102A befestigt.
Bei Gebrauch des Flachreaktors 100A stehen das oberen Gehäuse 308 und
die Roboteröffnung 126A still
und bewegen sich nicht.
-
Die
Basis 102A umfasst des Weiteren ein unteres, z.B. zweites,
Gehäuse 310.
Das untere Gehäuse 310 ist
beweglich an einer oder mehreren Wellen 312 befestigt.
Bei Gebrauch des Flachreaktors 100A gleitet das untere
Gehäuse 310 auf
den Wellen 312 aufwärts,
z.B. in einer ersten Richtung, und abwärts, z.B. in einer zweiten
Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung. Ein Motor (nicht gezeigt) steuert
zum Beispiel diese Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des unteren Gehäuses 310.
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Ein
elastischer Faltenbalg 314 erstreckt sich zwischen dem
oberen Gehäuse 308 und
dem unteren Gehäuse 310 und
bildet eine Dichtung zwischen diesen beiden.
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Insbesondere
dehnt sich der Faltenbalg 314 aus und zieht sich zusammen,
wenn sich das untere Gehäuse 310 im
Verhältnis
zum oberen Gehäuse 308 jeweils
abwärts
und aufwärts
bewegt.
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Ein
rotierender Suszeptor 106A ist z.B. durch ein Lager 316 rotierbar
am unteren Gehäuse 310 befestigt.
Ein Suszeptormotor 318 ist mit dem rotierenden Suszeptor 106A gekoppelt
und steuert die Rotation des rotierenden Suszeptors 106A um
die Achse 108 des rotierenden Suszeptors 106A,
die manchmal als Längsachse
bezeichnet wird. Des Weiteren wird der rotierende Suszeptor 106A aufwärts und
abwärts bewegt,
indem das untere Gehäuse 310 aufwärts und
abwärts
bewegt wird, wie oben beschrieben.
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Um
eine Erzeugung von Partikeln im inneren Bereich 306 und
die zugehörige
Verunreinigung der Substrate 120 zu vermeiden, ist der
Suszeptormotor 318 durch das untere Gehäuse 310 magnetisch
mit dem rotierenden Suszeptor 106A gekoppelt. Diese magnetische
Kopplung wird durch die Verwendung einer äußeren Kupplungsplatte 320 erreicht,
die magnetisch mit einer inneren Kupplungsplatte 322 des rotierenden
Suszeptors 106A gekoppelt ist, wie unten beschrieben.
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Die äußere Kupplungsplatte 320 ist
durch ein Lager 324 rotierbar an dem unteren Gehäuse 310 befestigt.
Der Suszeptormotor 318 ist z.B. durch ein Zahnrad, ein
Getriebe, einen Riemen oder einen anderen Kupplungsmechanismus direkt
mit der äußeren Kupplungsplatte 320 verbunden,
was manchmal als gekoppelt bezeichnet wird. Vorteilhafterweise befinden
sich der Suszeptormotor 318 und die äußere Kupplungsplatte 320 in
einem äußeren Bereich 326 außerhalb
des Flachreaktors 100A. Daher dringen Partikel, die von
dem Suszeptormotor 318 erzeugt werden, nicht in den inneren
Bereich 306 oder die Substrate 120 ein und verunreinigen
diese nicht.
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In
die äußere Kupplungsplatte 320 ist
eine Vielzahl äußerer Magneten 330 eingebettet,
die einen ersten äußeren Magneten 330A und
einen zweiten äußeren Magneten 330B umfassen.
Ebenso ist in die innere Kupplungsplatte 322 eine Vielzahl
innerer Magneten 332 eingebettet, die einen ersten inneren Magneten 332A umfassen.
Jeder der äußeren Magneten 330 befindet
sich benachbart zu einem anderen inneren Magneten 332,
der manchmal als ein entsprechender innerer Magnet 332 bezeichnet wird, und
weist eine diesem entgegengesetzte Polarität auf. Zum Beispiel ist der äußere Magnet 330A mit seinem
Nordpol, Südpol
jeweils zur Achse 108 hin und von der Achse 108 weg
ausgerichtet. Der innere Magnet 332A entspricht dem äußeren Magneten 330A.
Dementsprechend ist der innere Magnet 332A mit seinem Südpol, Nordpol
jeweils zur Achse 108 hin und von der Achse 108 weg
ausgerichtet.
-
Da
sich entgegengesetzte Pole anziehen, ist der äußere Magnet 330A magnetisch
mit den inneren Magneten 332A gekoppelt. Allgemeiner gesagt
ist jeder äußere Magnet 330 magnetisch
mit seinem entsprechenden inneren Magneten 332 gekoppelt.
Da die äußeren Magneten 330 in
die äußere Kupplungsplatte 320 eingebettet
sind und die inneren Magneten 332 in die innere Kupplungsplatte 322 eingebettet sind,
ist die äußere Kupplungsplatte 320 durch
das untere Gehäuse 310 magnetisch
mit der inneren Kupplungsplatte 322 gekoppelt. Dementsprechend erzeugt
die Rotation der äußeren Kupplungsplatte 320 um
die Achse 108 herum eine ebensolche Rotation der inneren
Kupplungsplatte 322 und rotiert damit den rotierenden Suszeptor 106A um
die Achse 108.
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Bei
einer Ausführungsform
sind die äußeren Magneten 330 derart
angeordnet, dass jeder der äußeren Magneten 330 eine
entgegengesetzte magnetische Polarität wie die der benachbarten
Magneten der äußeren Magneten 330 aufweist.
Zum Beispiel werden zwei äußere Magneten 330 verwendet,
d.h. der äußere Magnet 330A und
der äußere Magnet 330B.
Der äußere Magnet 330A ist
mit seinem Nordpol, Südpol
jeweils in Richtung der Achse 108 und weg von der Achse 108 ausgerichtet.
Umgekehrt ist der äußere Magnet 330B mit
seinem Südpol,
Nordpol jeweils in Richtung der Achse 108 und weg von der Achse 108 ausgerichtet.
Der Einfachheit der Erörterung
halber sind zwei äußere Magneten 330 und
die entsprechenden inneren Magneten 332 aufgeführt. Jedoch
versteht es sich angesichts dieser Offenbarung, dass mehr oder weniger
als zwei äußere Magneten 330 und
entsprechende innere Magneten 332 verwendet werden können. Typischerweise
werden vier oder mehr äußere Magneten 330 und
entsprechende innere Magneten 332 verwendet.
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Vorteilhafterweise
ist die äußere Kupplungsplatte 320 durch
das untere Gehäuse 310 und
ohne, dass eine physikalische Struktur durch das untere Gehäuse 310 hindurchläuft, magnetisch
mit der inneren Kupplungsplatte 322 gekoppelt. Auf diese Weise werden
die Integrität
und Zuverlässigkeit
des unteren Gehäuses 310 als
Dichtung zwischen dem inneren Bereich 306 und dem äußeren Bereich 326 sichergestellt.
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Die
innere Kupplungsplatte 322 ist ein becherförmiges Gehäuse mit
einer kreisförmigen
Basisplatte 322B und einer ringförmigen Seitenwand 322S,
die sich aufwärts
von der Basisplatte 322B und um einen Umfang der Basisplatte 322B erstreckt.
An einer oberen Fläche 322U der
Seitenwand 322S ist eine untere, z.B. erste Zahnradplatte 340 befestigt. An
der unteren Zahnradplatte 340 ist eine obere, z.B. zweite,
Zahnradplatte 342 befestigt.
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Zwischen
der oberen Zahnradplatte 342 und der unteren Zahnradplatte 340 angeordnet
und gestützt
befindet sich das Hauptantriebszahnrad 202. Durch das Hauptantriebszahnrad 202 erstreckt
sich die Substrathalterantriebswelle 344. Die Antriebswelle 344 ist
gleitfähig
im Hauptantriebszahnrad 202 befestigt, so dass sich die
Antriebswelle 344 aufwärts und
abwärts
entlang der Achse 108 im Verhältnis zum Hauptantriebszahnrad 202 bewegen
kann. Zur Veranschaulichung ist die Antriebswelle 344 am Hauptantriebszahnrad 202 verkeilt,
z.B. ist die Antriebswelle 344 eine zylindrische Welle
mit einer Abflachung oder Zahn und das Hauptantriebszahnrad 202 weist
eine Öffnung
auf, deren Form der Form der Antriebswelle 344 entspricht. Über die
Antriebswelle 344 wird manchmal gesagt, dass sie einen
Keil aufweist.
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Die
Antriebswelle 344 erstreckt sich durch eine Öffnung 346 in
der unteren Zahnradplatte 340 und durch eine Öffnung 348 in
der inneren Kupplungsplatte 322.
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Das
untere Gehäuse 310 umfasst
eine Öffnung 350.
Eine Linearrotationsdichtungseinheit 352, die die Antriebswelle 344 umfasst,
ist am unteren Gehäuse 310 befestigt
und erstreckt sich in dieser Ausführungsform in die Öffnung 350 des
unteren Gehäuses 310.
Ein O-Ring 354 bildet eine Dichtung zwischen dem unteren
Gehäuse 310 und
der Linearrotationsdichtungseinheit 352.
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Die
Antriebswelle 344 der Linearrotationsdichtungseinheit 352 erstreckt
sich durch die Öffnung 350 des
unteren Gehäuses 310 und
erstreckt sich allgemeiner von dem äußeren Bereich 326 in
den inneren Bereich 306. Die Linearrotationsdichtungseinheit 352 ermöglicht,
dass die Antriebswelle 344 rotiert und aufwärts und
abwärts
bewegt wird, d.h. sie ermöglicht
jeweils die Rotation und Längsbewegung der
Antriebswelle 344, während
sie gleichzeitig verhindert, das Prozessgas oder ein anderes Gas
durch die Öffnung 350 des
unteren Gehäuses 310 entweicht.
Eine Linearrotationsdichtungseinheit 352, die für die Verwendung
geeignet ist, ist von der Ferrofluidics Corporation, 40 Simon Street,
Nashua, New Hampshire 03061-2009 unter der Teilenummer 52-121577
erhältlich.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Antriebswelle 344 ein einstückiges Teil, d.h. ein einzelnes
Teil und keine Vielzahl von getrennten Teilen, die miteinander verbunden
sind. Jedoch ist die Antriebswelle 344 bei einer alternativen
Ausführungsform
aus zwei oder mehreren getrennten Teilen gebildet, die miteinander
verbunden sind.
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Die
Antriebswelle 344 erstreckt sich abwärts von der Linearrotationsdichtungseinheit 352 zu
einem Substrathebebewegungsmechanismus 355. Die Antriebswelle 344 ist
mit dem Substrathebebewegungsmechanismus 355 gekoppelt.
Bei Gebrauch rotiert der Substrathebebewegungsmechanismus 355 die
Antriebswelle 344 und bewegt die Antriebswelle 344 ebenfalls
aufwärts
und abwärts,
wie unten ausführlicher
beschrieben ist. Ein geeigneter Substrathebebewegungsmechanismus 355 ist
ausführlich in
Nishikawa, U.S.-Patent Nr. 6,213,478, erteilt am 10. April 2001
mit dem Titel "HOLDING
MECHANISM FOR A SUSCEPTOR IN A SUBSTRATE PROCESSING REACTOR" beschrieben.
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Der
Substrathebebewegungsmechanismus 355 umfasst eine Spule 358,
die mit der Antriebswelle 344 gekoppelt ist. Die Spule 358,
die manchmal als Riemenscheibe bezeichnet wird, ist mit Hilfe eines Riemens 364 mit
einer Spule 360 eines Substrathaltermotors 362 gekoppelt.
Während
des Gebrauchs rotiert der Substrathaltermotor 362 die Spule 360. Diese
Rotation der Spule 360 ist durch den Riemen 364 mit
der Spule 358 und damit mit der Antriebswelle 344 gekoppelt.
Somit ist der Substrathaltermotor 362 mit der Antriebswelle 344 gekoppelt
und steuert die Rotation der Antriebswelle 344 und damit
des Hauptantriebszahnrads 202.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf 2 gezeigt,
ist das Hauptantriebszahnrad 202 mit den Kupplungszahnrädern 204 gekoppelt.
Die Kupplungszahnräder 204 sind
zwischen der unteren Zahnradplatte 340 und der oberen Zahnradplatte 342 angebracht.
Insbesondere sind die Kupplungszahnradspindeln 366 vertikal
zwischen der unteren Zahnradplatte 340 und der oberen Zahnradplatte 342 angebracht.
Die Kupplungszahnradspindeln 366 erstrecken sich durch
die Öffnungen
in den Kupplungszahnrädern 204,
d.h. die Kupplungszahnräder 204 sind
an den Kupplungszahnradspindeln 366 angebracht. Bei Gebrauch
rotieren die Kupplungszahnräder 204 um
die Kupplungszahnradspindeln 366. Zur Veranschaulichung
ist das Kupplungszahnrad 204A an einer ersten Kupplungszahnradspindel 366A der Vielzahl
von Kupplungszahnradspindeln 366 angebracht. Die anderen
Kupplungszahnräder 204 sind
in ähnlicher
Weise an den anderen Kupplungszahnradspindeln 366 angebracht.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben,
sind die Kupplungszahnräder 204 mit
Taschenrotationszahnrädern 206 gekoppelt.
Die Taschenrotationszahnräder 206 sind
an der unteren Zahnradplatte 340 und der oberen Zahnradplatte 342 angebracht.
Insbesondere sind die Taschenrotationszahnräder 206 durch Lager 368 an
der unteren Zahnradplatte 340 angebracht. Ebenso sind die
Taschenrotationszahnräder 206 durch
Lager 370 an der oberen Zahnradplatte 342 angebracht.
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Zur
Veranschaulichung ist das Taschenrotationszahnrad 206A an
der unteren Zahnradplatte 340 durch ein erstes Lager 368A der
Vielzahl von Lagern 368 angebracht. Ebenso ist das Taschenrotationszahnrad 206A durch
ein erstes Lager 370A der Vielzahl von Lagern 370 an
der oberen Zahnradplatte 342 angebracht. Die anderen Taschenrotationszahnräder 206 sind
jeweils durch Lager 368, 370 in ähnlicher
Weise an der unteren Zahnradplatte 340 und der oberen Zahnradplatte 342 angebracht.
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Demgemäß ist der
Substrathaltermotor 362 mit den Substrathaltern 112 gekoppelt
und steuert die Rotation der Substrathalter 112. Vorteilhafterweise wird
die Rotation der Substrathalter 112 von einem Substrathaltermotor 362 unabhängig von
der Rotation des rotierenden Suszeptors 106A gesteuert,
die von dem Suszeptormotor 318 gesteuert wird. Dies ermöglicht dem
rotierenden Suszeptor 106A und den Substrathaltern 112,
unabhängig
voneinander und in einer optimalen Weise für das jeweilige Verfahren, das
im Flachreaktor 100A ausgeführt werden soll, rotiert zu
werden.
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4 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht teilweise im Querschnitt
des Substrathalters 112A des Flachreaktors 100A aus 3 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 4 umfasst
nun das Taschenrotationszahnrad 206A eine mittlere Öffnung 402,
die zur Achse 114A des Substrathalters 112A kollinear
verläuft.
Bei dieser Ausführungsform umfasst
das Taschenrotationszahnrad 206A eine Vielzahl von Zähnen 404 entlang
der Umfangsfläche 226A des
Taschenrotationszahnrads 206A.
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Ein
Kreuzzapfen 410 umfasst einen Stift 412, der kollinear
zur Achse 114A verläuft.
Der Stift 412 erstreckt sich abwärts von einer Mitte 414 eines Kreuzelements 416,
das, in dieser Ausführungsform von
oben gesehen, die Form eines Kreuzes aufweist. Der Stift 412 erstreckt
sich durch die mittlere Öffnung 402 des
Taschenrotationszahnrads 206A. Zur Veranschaulichung bestehen
der Kreuzzapfen 410 und das Taschenrotationszahnrad 206A aus
rostfreiem Stahl 316L, obwohl in anderen Ausführungsformen
andere Materialien verwendet werden.
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Das
Kreuzelement 416 umfasst eine Vielzahl radialer Arme 418,
die sich radial auswärts
von der Mitte 414 erstrecken. Obwohl in 4 vier
radiale Arme veranschaulicht sind, werden in alternativen Ausführungsformen
mehr oder weniger als vier radiale Arme 418 verwendet.
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Jeder
radiale Arm 418 umfasst eine Druckfläche 420, die senkrecht
zur Achse 114A des Substrathalters 112A angeordnet
ist. Zur Veranschaulichung umfasst ein erster radialer Arm 418A der
Vielzahl radialer Arme 418 eine erste Druckfläche 420A der
Vielzahl von Druckflächen 420.
Die Druckfläche 420A ist
senkrecht zur Achse 114A angeordnet. Die anderen radialen
Arme 418 umfassen in ähnlicher Weise
Druckflächen 420.
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Angesichts
dieser Offenbarung ist Fachleuten verständlich, dass der Kreuzzapfen 410 in
einer Vielzahl von Formen hergestellt werden kann. Zum Beispiel
umfasst ein Kreuzzapfen 410A unter Bezugnahme auf 4A nun
die Druckflächen 420,
die vertieft angeordnet sind.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf 4 umfasst der Substrathalter 112A des
Weiteren einen Taschenantrieb 430, der an dem Taschenrotationszahnrad 206A befestigt
ist. Der Taschenantrieb 430 ist derart am Taschenrotationszahnrad 206A befestigt,
dass das Kreuzelement 416 zwischen dem Taschenantrieb 430 und
dem Taschenrotationszahnrad 206A angeordnet ist.
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Insbesondere
ist der Taschenantrieb 430 ein kappenförmiges Gehäuse und umfasst einen Basisabschnitt 432 und
eine zylindrische Seitenwand 434, die sich vom Basisabschnitt 432 abwärts erstreckt.
In dieser Ausführungsform
umfasst das Taschenrotationszahnrad 206A Schraubenlöcher 406.
Der Basisabschnitt 432 des Taschenantriebs 430 umfasst
die Schraubenlöcher 436,
die mit Gewinde versehen sind und den Schraubenlöchern 406 des Taschenrotationszahnrads 206A entsprechen.
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Um
den Taschenantrieb 430 an dem Taschenrotationszahnrad 206A zu
befestigen, werden Schrauben 408 durch die Schraubenlöcher 406 hinauf
geführt
und in die Schraubenlöcher 436 des
Taschenantriebs 430 gedreht.
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Die
Seitenwand 434 umfasst eine zu dem Taschenrotationszahnrad
passende Oberfläche 438 gegenüber dem
Basisabschnitt 432. Wenn der Taschenantrieb 430 am
Taschenrotationszahnrad 206A befestigt ist, drückt die
zu dem Taschenrotationszahnrad passende Oberfläche 438 abwärts auf
das Taschenrotationszahnrad 206A.
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Die
Seitenwand 434 umfasst des Weiteren eine Vielzahl von Kerben 440,
die sich von der zu dem Taschenrotationszahnrad passenden Oberfläche 438 aufwärts erstrecken.
Die radialen Arme 418 erstrecken sich derart auswärts durch
die Kerben 440, dass die Druckflächen 420 der radialen
Arme 418 freigelegt werden und direkt benachbart zur Seitenwand 434 aufwärts weisen.
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Zur
Veranschaulichung erstreckt sich der radiale Arm 418 auswärts durch
eine erste Kerbe 440A der Vielzahl von Kerben 440.
Die Druckfläche 420A des
radialen Arms 418A wird freigelegt und weist direkt benachbart
zur Seitenwand 434 des Taschenantriebs 430 aufwärts. Die
anderen radialen Arme 418 erstrecken sich auf ähnliche
Weise durch die anderen Kerben 440.
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Um
einen größeren Bewegungsbereich
des Kreuzzapfens 410 im Verhältnis zum Taschenantrieb 430 zu
ermöglichen,
wie ausführlicher
unter unter Bezugnahme auf 5A, 5B beschrieben,
umfassen die radialen Arme 418 sich abwärts erstreckende Vertiefungen 422 direkt
benachbart zu den Druckflächen 420.
Die Vertiefungen 422 weisen eine Breite auf die größer ist
als die Breite der Seitenwand 434, wodurch der Seitenwand 434 ermöglicht wird,
sich frei in die Vertiefungen 422 und aus diesen heraus
zu bewegen.
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Zur
Veranschaulichung umfasst der radiale Arm 418A eine erste
Vertiefung 422A der Vielzahl von Vertiefungenn 422.
Die Vertiefung 422A befindet sich direkt benachbart zur
Druckfläche 420A.
Die anderen radialen Arme 418 umfassen in ähnlicher
Weise die anderen Vertiefungen 422.
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Vom
Basisabschnitt 432 des Taschenantriebs 430 erstreckt
sich ein Keil 442 aufwärts.
In dieser Ausführungsform
ist der Keil 442 von oben gesehen rechtwinklich, z.B. quadratisch.
Der Keil 442 ist ein Verriegelungsmerkmal, das den Taschenantrieb 430 in
einer Tasche 450 des Substrathalters 112A verriegelt.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst die Tasche 450 einen Körper 451 und einen
Tascheneinsatz 453, der am Körper 451 befestigt
ist. Zur Veranschaulichung besteht der Körper 451 aus lichtundurchlässigem Quarz
und der Tascheneinsatz 453 besteht aus Graphit. Der Körper 451 und
der Tascheneinsatz 453 werden kollektiv als Tasche 450 bezeichnet.
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Obwohl
die Tasche 450 so beschrieben und veranschaulicht ist,
dass sie den Körper 451 und
den Tascheneinsatz 453 umfasst, ist die Tasche 450 bei einer
alternativen Ausführungsform
einstückig,
d.h. der Körper 451 und
der Tascheneinsatz 453 sind Teile eines einzigen Teils
und keine getrennten Teile, die miteinander verbunden sind.
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Der
Körper 451 der
Tasche 450 umfasst eine Basis 455 mit einem Verriegelungsmerkmal 454,
z.B. einem Hohlraum, dessen Form dem Keil 442 entspricht.
Der Körper 451 der
Tasche 450 liegt auf dem Basisabschnitt 432 des
Taschenantriebs 430, so dass der Keil 442 in einer
Nut-und-Feder-Anordnung in das Verriegelungsmerkmal 454 passt.
Anstelle der Verwendung des Keil 442 und des Verriegelungsmerkmals 454 zur
Verbindung der Tasche 450 mit dem Taschenantrieb 430 sind
bei alternativen Ausführungsformen
die Tasche 450 und der Taschenantrieb 430 unter
Verwendung eines anderen Verfahrens, z.B. durch Schrauben, miteinander
verbunden. Bei noch einer anderen alternativen Ausführungsform
sind die Tasche 450 und der Taschenantrieb 430 einstückig, d.h.
ein einziges Teil und keine getrennten Teile, die miteinander verbunden
sind.
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Die
Tasche 450 ist von einer Hebevorrichtung 452 umgeben.
Die Hebevorrichtung 452 umfasst einen Laschenring 456,
der an einem Körper 458 der
Hebevorrichtung 452 befestigt ist. Der Körper 458 erstreckt
sich um eine Tasche 450 herum abwärts und liegt auf den Druckflächen 420 des
Kreuzzapfens 410. Zur Veranschaulichung besteht der Körper 458 aus
lichtundurchlässigem
Quarz und der Laschenring 456 besteht aus Graphit. Der
Körper 458 und
der Laschenring 456 werden kollektiv als Hebevorrichtung 452 bezeichnet.
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Der
Laschenring 456 umfasst eine Vielzahl von Laschen 460,
die sich radial einwärts
in Richtung der Achse 114A des Substrathalters 112A erstrecken.
Den Laschen 460 entspricht eine Vielzahl von Kerben 462 des
Tascheneinsatzes 453 der Tasche 450. Zur Veranschaulichung
entspricht eine erste Kerbe 462A der Vielzahl von Kerben 462 einer
ersten Lasche 460A der Vielzahl von Laschen 460.
Die anderen Kerben 462 entsprechen in ähnlicher Weise den anderen
Laschen.
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5A ist
eine Querschnittsansicht des Substrathalters 112A aus 4,
der das Substrat 120A während
der Verarbeitung stützt.
Unter Bezugnahme auf 5A ist die Hebevorrichtung 452 in
einer zurückgezogenen
Position 500A gezeigt. Insbesondere liegt das Kreuzelement 416 des
Kreuzzapfens 410 auf dem Taschenrotationszahnrad 206A,
so dass der Kreuzzapfen 410 zurückgezogen ist. Da der Kreuzzapfen 410 zurückgezogen
ist, ist die Hebevorrichtung 452, die auf den Druckflächen 420 des Kreuzzapfens 410 liegt,
ebenfalls zurückgezogen.
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Wenn
die Hebevorrichtung 452 zurückgezogen ist, d.h. in die
zurückgezogene
Position 500A bewegt ist, wird das Substrat 120A in
einer Vertiefung 502, die manchmal als Tasche bezeichnet
wird, des Tascheneinsatzes 453 der Tasche 450 angeordnet. Insbesondere
umfasst der Tascheneinsatz 453 der Tasche 450 eine
ebene Substratstützfläche 503 und einen
Ring 504, der sich aufwärts
um einen Umfang der Substratstützfläche 503 erstreckt.
Die Substratstützfläche 503 grenzt
in Kombination mit dem Ring 504 die Vertiefung 502 ab.
Ebenfalls sind die Laschen 460 in den Kerben 462 angeordnet,
wenn sich die Hebevorrichtung 452 in der zurückgezogenen Position 500A befindet.
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In
dieser Ausführungsform
weist der Ring 504 eine Dicke auf die etwa der Dicke des
Substrats 120A entspricht. Aus diesem Grund ist eine äußere ringförmige Fläche 506 des
Rings 504 im Wesentlichen koplanar zu einer Hauptfläche 120P des
Substrats 120A. Wenn sich die Hebevorrichtung 452 in
einer zurückgezogenen
Position 500A befindet, ist des Weiteren eine äußere ringförmige Fläche 508 des
Laschenrings 456 der Hebevorrichtung 452 ebenfalls im
Wesentlichen koplanar zu der Hauptfläche 120P des Substrats 120A.
-
Wieder
unter Bezugnahme auf 3 ist, wenn sich die Hebevorrichtungen 452 in
den zurückgezogenen
Positionen 500A befinden, eine äußere Fläche 106E des rotierenden
Suszeptors 106A ebenfalls im Wesentlichen koplanar zu den
Hauptflächen 120P der
Substrate 120. Wenn sich dementsprechend die Hebevorrichtungen 452 in
zurückgezogenen
Positionen 500A befinden, stellen sich die äußere Fläche 106E des
rotierenden Suszeptors 106A, die Hauptflächen 120P der
Substrate 120 und die äußeren ringförmigen Flächen 506, 508 der
Substrathalter 112 als einzige gleichförmige Fläche dar.
-
Bei
einer Ausführungsform
umfasst der Suszeptor 106A einen Hauptkörper 107 auf der oberen Zahnradplatte 342.
Die Substrathalter 112 befinden sich in Öffnungen
des Hauptkörpers 107.
Um Temperaturschwankungen im rotierenden Suszeptor 106A und,
noch wichtiger, in den Substraten 120 zu minimieren, bestehen
der Hauptkörper 107,
die Hebevorrichtungen 452 und die Taschen 450 aus
Quarz, z.B. aus durchsichtigem Quarz GE214. Des Weiteren umfassen
die äußere Fläche 106E und die äußeren ringförmigen Flächen 506, 508 eine
Graphitbeschichtung. Alternativ bestehen die Körper 458, 451 der
Hebevorrichtung 452, die Tasche 450 jeweils aus
Quarz und der Laschenring 456, der Tascheneinsatz 453 der
Hebevorrichtung 452, die Tasche 450 bestehen jeweils
aus Graphit. Bei beiden oben genannten Weisen wird eine hervorragende
Gleichmäßigkeit
der auf den Substraten 120 gebildeten Schicht(en) erreicht, wie
Fachleuten verständlich
ist.
-
5B ist
eine Querschnittsansicht des Substrathalters 112A aus 5A,
der das Substrat 120A während
des Ladens/Entladens anhebt. Unter Bezugnahme auf 5B ist
die Hebevorrichtung 452 nun in einer ausgefahrenen Position 500B gezeigt. Wenn
sich die Hebevorrichtung 452 in der ausgefahrenen Position 500B befindet,
wird das Substrat 120A zum Laden und Entladen über die
Tasche 450 angehoben, wie unten beschrieben.
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Um
die Hebevorrichtung 452 in die ausgefahrene Position 500B zu
bewegen und damit das Substrat 120A aus der Vertiefung 502 der
Tasche 450 zu heben, wird der Kreuzzapfen 410 im
Verhältnis
zur Tasche 450 aufwärts
bewegt. Insbesondere wird der Stift 412 des Kreuzzapfens 410 aufwärts gedrückt und
in Richtung des Pfeils 520 bewegt.
-
Dies
verursacht, dass die Druckflächen 420 des
Kreuzzapfens 410 aufwärts
auf den Körper 458 der
Hebevorrichtung 452 drücken.
Folglich bewegt sich die Hebevorrichtung 452 aufwärts in Richtung des
Pfeils 520. Dies bewegt die Laschen 460 aufwärts aus
den Kerben 462 in der Tasche 450 heraus. Anders
ausgedrückt
werden die Laschen 460 aus den Kerben heraus und über den
Kerben 462 angeordnet, wenn sich die Hebevorrichtung 452 in
der ausgefahrenen Position 500B befindet.
-
Da
die Laschen 460 unterhalb des Substrats 120A angeordnet
sind, verursacht die Aufwärtsbewegung
der Laschen 460, dass die Laschen 460 aufwärts auf
eine rückseitige
Fläche 120R des
Substrats 120A drücken
und das Substrat 120A aus der Vertiefung 502 der
Tasche 450 herausheben. Sobald es angehoben ist, ist das
Substrat 120A für
die Entladung bereit, wie unten beschrieben.
-
Obwohl
das Entladen des Substrats 120A aus der Vertiefung 502 heraus
oben beschrieben ist, versteht es sich, dass das Substrat 120A in
die Vertiefung 502 geladen wird, indem der oben erwähnte Vorgang
umgekehrt wird. Insbesondere wird das Substrat 120A, um
das Substrat 120A zu laden, auf den Laschen 460 angeordnet,
wie in 5B veranschaulicht. Der Kreuzzapfen 410 wird
abwärts
in einer zum Pfeil 520 entgegengesetzten Richtung bewegt,
zum Beispiel durch Freigeben des Stifts 412. Da die Hebevorrichtung 452 auf
dem Kreuzzapfen 41O liegt, verursacht diese Abwärtsbewegung
des Kreuzzapfens 410, dass sich die Hebevorrichtung 452 in
einer zum Pfeil 520 entgegengesetzten Richtung abwärts bewegt.
Dies bewegt die Laschen 460 in die Kerben 462,
wodurch das Substrat 120A in die Vertiefung 502 abgesenkt
wird, wie in 5A gezeigt.
-
Wie
oben beschrieben, umfasst die Hebevorrichtung 452 die Laschen 460.
Jedoch umfasst die Hebevorrichtung 452 bei alternativen
Ausführungsformen
anstelle der Verwendung von Laschen 460 andere Strukturen,
z.B. Stifte, die das Substrat 120 anheben.
-
Wiederum
unter Bezugnahme auf 3 werden die Kreuzzapfen 410 von
einer Hebeplatte 372 aufwärts und abwärts bewegt. Die Hebeplatte 372 befindet
sich in einem Gehäuse 374,
das von der inneren Kupplungsplatte 322 und der unteren
Zahnradplatte 340 abgegrenzt wird. Die Hebeplatte 372 bewegt
sich im Inneren des Gehäuses 374 zwischen der
Basisplatte 322B der inneren Kupplungsplatte 322 und
der unteren Zahnradplatte 340 aufwärts und abwärts.
-
Diese
Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
der Hebeplatte 372, die manchmal als Längsbewegung bezeichnet wird,
wird von dem Substrathebebewegungsmechanismus 355 gesteuert.
Insbesondere ist die Hebeplatte 372 an der Antriebswelle 344 befestigt.
Der Substrathebebewegungsmechanismus 355 bewegt die Antriebswelle 344 und
damit die Hebeplatte 372 aufwärts und abwärts.
-
Zur
Veranschaulichung umfasst der Substrathebebewegungsmechanismus 355 einen
Betätigungskolben 356.
Der Betätigungskolben 356 wird z.B.
durch selektives Anlegen von Druckluft an Anschlüsse (nicht gezeigt) des Substrathebebewegungsmechanismus 355 in ähnlicher
Weise gesteuert wie in Nishikawa, U.S.-Patent Nr. 6,213,478, beschrieben,
das oben zitiert ist.
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Der
Betätigungskolben 356 ist
mit der Antriebswelle 344 gekoppelt. Daher wird durch die
Steuerung der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des Betätigungskolbens 356 die
Antriebswelle 344 selektiv aufwärts und abwärts bewegt.
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Um
die Längsbewegung
der Antriebswelle 344 zu erleichtern, ist eine Feder 384 zwischen
dem Substrathebebewegungsmechanismus 355 und der Linearrotationsdichtungseinheit 352 angeordnet.
Um die Antriebswelle 344 aufwärts zu bewegen, wird der Betätigungskolben 356 aufwärts in Richtung
der Linearrotationsdichtungseinheit 352 bewegt, wodurch die
Feder 384 zusammengedrückt
wird. Umgekehrt wird der Betätigungskolben 356,
um die Antriebswelle 344 abwärts zu bewegen, abwärts von
der Linearrotationsdichtungseinheit 352 weg bewegt. Die
Feder 384 drückt
den Betätigungskolben 356 von
der Linearrotationsdichtungseinheit 352 weg und unterstützt somit
diese Abwärtsbewegung
der Antriebswelle 344. Obwohl die Rotation und die Längsbewegung der
Antriebswelle 344 durch den Substrathebebewegungsmechanismus 355 oben
beschrieben sind, kann die Antriebswelle 344 unter Verwendung
einer Vielzahl von Verfahren rotiert und aufwärts und abwärts bewegt werden, und das
spezifische verwendete Verfahren ist für die Erfindung nicht wesentlich.
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Die
Stifte 412 der Kreuzzapfen 410 erstrecken sich
durch die Taschenrotationszahnräder 206, wie
oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die
Stifte 412 der Kreuzzapfen 410 erstrecken sich des
Weiteren in das Gehäuse 374 und
liegen auf der Hebeplatte 372. Daher verursacht die Aufwärtsbewegung
der Hebeplatte 372, dass die Hebeplatte 372 aufwärts gegen
die Stifte 412 der Kreuzzapfen 410 drückt und
die Kreuzzapfen 410 aufwärts bewegt. Dies verursacht,
dass sich die Hebevorrichtungen 452 in die ausgefahrene
Position 500B bewegen, wie in 5B veranschaulicht.
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6 ist
eine teilweise seitliche Draufsicht teilweise im Querschnitt des
Flachreaktors 100A aus 3 während des
Ladens des Substrats 120A auf den Substrathalter 112A.
Wie in 6 gezeigt, befindet sich die Hebevorrichtung 452 in
der ausgefahrenen Position 500B. Dementsprechend befindet
sich die Hebeplatte 372 oben und benachbart zur unteren Zahnradplatte 340 und
das Kreuzelement 416 des Kreuzzapfens 410 wird über das
Taschenrotationszahnrad 206A angehoben, wie in 6 veranschaulicht.
Die Hebevorrichtung 452 wird in die ausgefahrene Position 500B bewegt,
wie oben unter Bezugnahme auf 5B beschrieben.
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7 ist
eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht des Substrathalters 112A aus 6,
der das Substrate 120A stützt. In 7 ist das
Substrat 120A zum Zweck der Klarheit teilweise weggeschnitten.
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Unter
Bezugnahme auf 7 umfasst die Hebevorrichtung 452 nun
einen Ausschnitt 702. Insbesondere ist der Ausschnitt 702 in
dem Laschenring 456 der Hebevorrichtung 452 gebildet.
Der Ausschnitt 702 ist eine Kerbe, die sich abwärts von
einer äußeren ringförmigen Fläche 508 der
Hebevorrichtung 452 erstreckt.
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Dem
Ausschnitt 702 entspricht ein Flansch 704 des
Tascheneinsatzes 453 der Tasche 450. Insbesondere
weist die äußere ringförmige Fläche 508 der
Hebevorrichtung 452 die Form einer Kreisscheibe auf, der
ein Abschnitt am Ausschnitt 702 fehlt. Die Form des Flansches 704 entspricht
dem fehlenden Abschnitt der äußeren ringförmigen Fläche 508.
Der Flansch 704 erstreckt sich radial auswärts vom
Ring 504 des Tascheneinsatzes 453 der Tasche 450.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf 1A wird in einer Ausführungsform
ein Computer 150 verwendet, um den Flachreaktor 100 zu
steuern. Unter Bezugnahme auf 1A und 3 zusammen steuert
zum Beispiel der Computer 150 den Betrieb des Suszeptormotors 318 und
damit die Rotation des rotierenden Suszeptors 106A. Des
Weiteren steuert der Computer 150 den Betrieb des Substrathaltermotors 362 und
damit die Rotation der Substrathalter 112. Im Allgemeinen
steuert der Computer 150 den Betrieb des Flachreaktors 100A.
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Der
Computer 150 ist ein herkömmlicher digitaler Computer,
und es liegt innerhalb der Fähigkeiten
von Computerprogrammierungsfachleuten den Computer 150 so
zu programmieren, dass er die spezifische Ausgabe im Hinblick auf
diese Offenbarung erfüllt.
Der spezifische verwendete digitale Computer, das Computerbetriebssystem
und die verwendete Computerprogrammiersprache sind für die Erfindung
nicht wesentlich und werden typischerweise von dem Prozesscomputer
bestimmt, der mit dem Flachreaktor 100A verwendet wird.
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Wie
unten unter Bezugnahme auf 8A und 8B beschrieben,
führt der
Computer 150 bestimmte Funktionen aus und/oder weist bestimmte Merkmale
auf. Jedoch ist Fachleuten verständlich, dass
diese Funktionen und/oder Merkmale von der Ausführung von Anweisungen durch
den Computer 150 herrühren.
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8A und 8B,
die kollektiv als 8 bezeichnet werden,
sind ein Blockdiagramm 800, das die Vorgänge in einem
Verfahren veranschaulicht, für
das der rotierende Suszeptor 106A (6) in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Unter Bezugnahme auf 6, 7 und 8 zusammen, anfänglich ausgehend von einem
Startvorgang 801 bei einem Hebevorrichtungen-Ausfahren-Vorgang 802, werden
nun die Hebevorrichtungen 452 in ausgefahrene Positionen 500B bewegt,
wenn sich die Hebevorrichtungen 452 nicht bereits in ausgefahrenen
Positionen 500B befinden. Um Substrate 120A auf
die Hebevorrichtung 452 zu laden, wird die Tür 304 der Roboteröffnung 126A in
einem Tür-Öffnen-Vorgang 804 geöffnet, wenn
die Tür 304 nicht
bereits offen ist.
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In
einem Substrat-Laden-Vorgang 806 wird das Substrat 120A auf
den Substrathalter 112A geladen, d.h. auf der Hebevorrichtung 452 angeordnet. Insbesondere
greift ein Roboterarm 128A das Substrat 120A z.B.
auf der rückseitigen
Fläche 120R oder der
Kante 120S des Substrats 120A. Der Roboterarm 128A erstreckt
sich durch die Roboteröffnung 126A und
bewegt das Substrat 120A über die Hebevorrichtung 452.
Der Roboterarmn 128A bewegt sich abwärts und ordnet das Substrat 120A auf
Laschen 460 der Hebevorrichtung 452 an, wie am
besten in 7 veranschaulicht.
-
Vorteilhafterweise
befindet sich der Roboterarm 128A im Ausschnitt 702,
der die Bewegung des Roboterarms 128A aufnimmt. Insbesondere
ist der Roboterarm 128A im Ausschnitt 702 vertikal
zwischen dem Flansch 704 des Tascheneinsatzes 453 der
Tasche 450 und dem Substrat 120A angeordnet.
-
Der
Roboterarm 128A gibt das Substrat 120A frei und
zieht sich aus dem Ausschnitt 702 und aus dem Flachreaktor 100A und
aus der Roboteröffnung 126A zurück.
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In
einem Alle-Substrate-Geladen-Vorgang 808 wird eine Bestimmung
vorgenommen, ob sämtliche
Substrate 120 auf Substrathalter 112 geladen sind
oder nicht. Falls nicht, wird in einem Substrathalter-Ausrichten-Vorgang 810 der
rotierende Suszeptor 106A rotiert, bis ein anderer Substrathalter 112 mit der
Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist.
-
Im
Substrat-Laden-Vorgang 806 wird ein anderes zu verarbeitendes
Substrat 120 auf den Substrathalter 112 geladen,
der nun mit der Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist. Die Vorgänge 806, 808 und 810 werden
wiederholt, bis sämtliche
Substrate 120 in den Flachreaktor 100A geladen
sind. Vorteilhafterweise werden die Substrate 120 von dem
Roboterarm 128A automatisch und ohne manuellen Eingriff
in den Flachreaktor 100A geladen. Demgemäß wird der
Durchsatz der Substrate 120 maximiert, wodurch wiederum
die Kosten der Verarbeitung der Substrate 120 minimiert
werden.
-
9 ist
eine seitliche Draufsicht teilweise im Querschnitt des Flachreaktors 100A aus 6 in einer
weiteren Phase während
der Verarbeitung der Substrate 120. Unter Bezugnahme auf
auf 8 und 9 zusammen
werden nun, nachdem eine Bestimmung vorgenommen wurde, dass sämtliche
Substrate 120 im Alle-Substrate-Geladen-Vorgang 808 auf Hebevorrichtungen 452 von
Substrathaltern 112 angeordnet worden sind, die Hebevorrichtungen 452 zurückgezogen
und in einem Hebevorrichtungen-Zurückziehen-Vorgang 812 in
zurückgezogene
Positionen 500A bewegt sind. Dementsprechend werden die
Substrate 120 in Vertiefungen 502 von Taschen 450 angeordnet,
wie oben unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben.
Die Tür 304 wird daraufhin
in einem Tür-Schließen-Vorgang 814 geschlossen.
-
Unter
Bezugnahme auf 3, 8 und 9 zusammen
wird der rotierende Suszeptor 106A in einem In-Verarbeitungsposition-Bewegen-Vorgang 816 von
einer Lade-/Entladeposition 124A (9) aufwärts in eine
Verarbeitungsposition 123A (3) bewegt.
Im Allgemeinen ist die äußere Oberfläche 106E des
rotierenden Suszeptors 106A mit der Roboteröffnung 126A oder
unterhalb derselben ausgerichtet, wenn sich der rotierende Suszeptor 106A in der
Lade-/Entladeposition 124A befindet, wie in
-
9 gezeigt.
Im Gegensatz dazu befindet sich die äußere Oberfläche 106E des rotierenden Suszeptors 106A benachbart,
manchmal als innerhalb bezeichnet, zur Kuppel 104A, wenn
sich der rotierende Suszeptor 106A in einer Verarbeitungsposition 123A befindet,
wie in 3 gezeigt.
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Obwohl
der Hebevorrichtungen-Zurückziehen-Vorgang 812 so
beschrieben ist, dass er dem Tür-Schließen-Vorgang 814 vorangeht
und der Tür-Schließen-Vorgang 814 so
beschrieben ist, dass der dem In-Verarbeitungsposition-Bewegen-Vorgang 816 vorangeht,
werden die Vorgänge 812, 814 und/oder 816 in
alternativen Ausführungsformen
in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt.
-
Obwohl
die Bewegung des rotierenden Suszeptors 106A aus der Lade-/Entladeposition 124A in die
Verarbeitungsposition 123A oben beschrieben wurde, bleibt
der rotierende Suszeptor 106A bei einer alternativen Ausführungsform
während
der gesamten Verarbeitung der Substrate 120 in der Lade-/Entladeposition 124A,
d.h. er bewegt sich nicht aufwärts und
abwärts.
Anders ausgedrückt
ist der In-Verarbeitungsposition-Bewegen-Vorgang 816 optional.
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Unter
Bezugnahme auf 3 und 8 wird
der rotierende Suszeptor 106A in einem Suszeptor-Rotieren-Vorgang 818 rotiert.
Die Substrathalter 112 werden in einem Substrathalter-Rotieren-Vorgang 820 rotiert.
Bei einer Ausführungsform
werden sowohl der Suszeptor-Rotieren-Vorgang 818 als auch der
Substrathalter-Rotieren-Vorgang 820 gleichzeitig oder
aufeinanderfolgend ausgeführt.
Bei alternativen Ausführungsformen
wird entweder der Suszeptor-Rotieren-Vorgang 818 oder der
Substrathalter-Rotieren-Vorgang 820 ausgeführt, jedoch
nicht beide.
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In
einem Substrate-Verarbeiten-Vorgang 822 werden die Substrate 120 verarbeitet.
Zur Veranschaulichung wird eine Schicht auf den Substraten 120 gebildet,
die Substrate 120 werden dotiert und/oder die Substrate 120 werden
geätzt
oder auf andere Weise verarbeitet.
-
Nach
der Verarbeitung der Substrate 120 wird jede Rotation des
rotierenden Suszeptors 106A und/oder der Substrathalter 112 in
einem Rotation-Stoppen-Vorgang 824 gestoppt. Obwohl der
Suszeptor-Rotieren-Vorgang 818 und der Substrathalter- Rotieren-Vorgang 820 so
beschrieben wurden, dass sie vor dem Substrate-Verarbeiten-Vorgang 822 eingeleitet
werden, werden der Suszeptor-Rotieren-Vorgang 818 oder und/der Substrathalter-Rotieren-Vorgang 820 in
einer alternativen Ausführungsform
während
des Substrate-Verarbeiten-Vorgangs 822 eingeleitet. Obwohl
des Weiteren der Rotation-Stoppen-Vorgang 824 so beschrieben
wurde, dass er eingeleitet wird, nachdem der Substrate-Verarbeiten-Vorgang 822 abgeschlossen
ist, wird der Rotation-Stoppen-Vorgang 824 in einer alternativen Ausführungsform
während
des Substrate-Verarbeiten-Vorgangs 822 eingeleitet.
-
Wenn
der In-Verarbeitungsposition-Bewegen-Vorgang 816 ausgeführt wurde,
wird der rotierende Suszeptor 106A in einem In-Lade-/Entladeposition-Bewegen-Vorgang 826 aus
der Verarbeitungsposition 123A (3) in die
Lade-/Entladeposition 124A (9) bewegt.
-
Wiederum
unter Bezugnahme auf 6, 7 und 8 zusammen wird die Tür 304 der Roboteröffnung 126A in
einem Tür-Öffnen-Vorgang 828 geöffnet. Die
verarbeiteten Substrate 120 werden von den Hebevorrichtungen 452 in
einem Hebevorrichtungen-Ausfahren-Vorgang 830 aus
den Vertiefungen 502 der Taschen 450 gehoben.
Insbesondere werden die Hebevorrichtungen 452 so bewegt,
dass sie sich in den ausgefahrenen Positionen 500B befinden.
-
Obwohl
der In-Lade-/Entladeposition-Bewegen-Vorgang 826 so beschrieben
wurde, dass er dem Tür-Öffnen-Vorgang 828 vorangeht
und der Tür-Öffnen-Vorgang 828 so
beschrieben wurde, dass er dem Hebevorrichtungen-Ausfahren-Vorgang 830 vorangeht,
werden die Vorgänge 826, 828 und/oder 830 bei
alternativen Ausführungsformen
in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt.
-
In
einem Alle-Chargen-Fertiggestellt-Vorgang 832 wird eine
Bestimmung vorgenommen, ob alle Chargen der Substrate 120 verarbeitet
worden sind, d.h. ob die aktuelle Charge der verarbeiteten Substrate 120 die
letzte Charge der Substrate 120 ist, die verarbeitet werden
soll.
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Wenn
zusätzliche
Chargen von Substraten 120 verarbeitet werden sollen, dann
wird ein Substrat 120, das verarbeitet worden ist, ist
einem Substrat-Ersetzen-Vorgang 834 durch ein neues Substrat 120,
das verarbeitet werden soll, ersetzt.
-
Um
ein verarbeitetes Substrat 120 durch ein neues Substrat 120 zu
ersetzen, erstreckt sich der Roboterarm 128A durch die
Roboteröffnung 126A, durch
den Ausschnitt 702 und unter das verarbeitete Substrat 120.
Der Roboterarm 128A bewegt sich aufwärts und greift das verarbeitete
Substrat 120. Der Roboterarm 128A hebt das verarbeitete
Substrat an und von den Laschen 460 der Hebevorrichtung 452 ab.
-
Der
Roboterarm 128A entfernt das verarbeitete Substrat 120 aus
dem Flachreaktor 100A und aus der Roboteröffnung 126A,
z.B. in einen Substratträger.
Daraufhin wird ein neues Substrat 120, wie oben beschrieben,
in einem Substrat-Laden-Vorgang 806 geladen.
-
In
einem Alle-Substrate-Ersetzt-Vorgang 836 wird eine Bestimmung
vorgenommen, ob alle verarbeiteten Substrate 120 durch
neue Substrate 120 ersetzt worden sind oder nicht. Falls
nicht, so wird in einem Substrathalter-Ausrichten-Vorgang 838 der
rotierende Suszeptor 106A rotiert, bis ein anderer Substrathalter 112 mit
der Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist. Das verarbeitete Substrat 120 auf dem Substrathalter 112,
das nun mit der Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist, wird in einem Substrat-Ersetzen-Vorgang 834 durch
ein neues Substrat 120 ersetzt. Die Vorgänge 834, 836 und 838 werden
wiederholt, bis sämtliche
verarbeiteten Substrate 120 durch neue Substrate 120 ersetzt
worden sind. Vorteilhafterweise werden die verarbeiteten Substrate 120 automatisch
und ohne manuellen Eingriff durch neue Substrate 120 ersetzt.
Der Prozessablauf geht daraufhin vom Alle-Substrate-Ersetzt-Vorgang 836 zum
Hebevorrichtungen-Zurückziehen-Vorgang 812 über.
-
Wenn
jedoch im Alle-Chargen-Fertiggestellt-Vorgang 832 eine
Bestimmung vorgenommen wird, dass keine zusätzlichen Chargen von Substraten 120 zu
verarbeiten sind, dann wird in einem Substrat-Entladen-Vorgang 840 ein
verarbeitetes Substrat 120 aus dem Flachreaktor 100A entladen.
-
Um
ein verarbeitetes Substrat 120 zu entladen, erstreckt sich
der Roboterarm 128A durch die Roboteröffnung 126A, durch
den Ausschnitt 702 und unter das verarbeitete Substrat 120.
Der Roboterarm 128A bewegt sich aufwärts und greift das verarbeitete
Substrat 120. Der Roboterarm 128A hebt das verarbeitete
Substrat hoch und von den Laschen 460 der Hebevorrichtung 452 ab.
Der Roboterarm 128A entfernt das verarbeitete Substrat 120 aus
dem Flachreaktor 100A und aus der Roboteröffnung 126A z.B.
in einen Substratträger.
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In
einem Alle-Substrate-Entladen-Vorgang 842 wird eine Bestimmung
vorgenommen, ob sämtliche
verarbeiteten Substrate 120 entladen worden sind oder nicht.
Falls nicht, so wird in einem Substrathalter-Ausrichten-Vorgang 844 der
rotierende Suszeptor 106A rotiert, bis ein anderer Substrathalter 112 mit
der Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist. Das verarbeitete Substrat 120 auf dem Substrathalter 112,
das nun mit der Roboteröffnung 126A ausgerichtet
ist, wird im Substrat-Entladen-Vorgang 840 entladen. Die
Vorgänge 840, 842 und 844 werden wiederholt,
bis sämtliche
verarbeiteten Substrate 120 entladen worden sind. Vorteilhafterweise
werden die verarbeiteten Substrate 120 automatisch und
ohne manuellen Eingriff entladen. Der Prozessablauf geht daraufhin
vom Alle-Substrate-Entladen-Vorgang 842 zu
einem Ende-Vorgang 846 über.
-
Obwohl
der Substrat-Laden-Vorgang 806, der Substrat-Ersetzen-Vorgang 834 und
der Substrat-Entladen-Vorgang 840 oben so beschrieben wurden,
dass sie mit dem Roboterarm 128A, d.h. automatisch und
ohne manuellen Eingriff, ausgeführt
werden, werden in alternativen Ausführungsformen der Substrat-Laden-Vorgang 806,
der Substrat-Ersetzen-Vorgang 834 und der Substrat-Entladen-Vorgang 840 manuell,
z.B. von Hand ausgeführt.
-
Die
Zeichnungen und die vorangehende Beschreibung haben Beispiele der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Bereich der vorliegenden
Erfindung ist jedoch keinesfalls durch diese spezifischen Beispiele
beschränkt.
Es sind zahlreiche Variationen möglich,
unabhängig
davon, ob sie in der Beschreibung ausdrücklich vorgestellt sind oder
nicht, wie beispielsweise Abweichungen der Konstruktion, Dimension
und Verwendung von Material. Der Bereich der Erfindung ist so weitgefasst,
wie durch die folgenden Ansprüche
angegeben.