DE69730097T2

DE69730097T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wafers

Info

Publication number: DE69730097T2
Application number: DE69730097T
Authority: DE
Inventors: Christopher San Jose Lane; Dan Los Altos Hills Maydan; Kelly San Jose Colborne; Ashok Palo Alto Sinha; Hari Santa Clara Ponnekanti; Kevin Saratoga Fairbairn; W. Nick Dublin Taylor; Sasson Los Altos Hills Somekh
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: KR100503125B1; EP0843340A3; TW373230B; JPH10154739A; EP0843340A2; KR19980042482A; JP2013179309A; EP0843340B1; US5855681A; DE69730097D1; JP2009094530A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Verarbeiten von mehreren Wafern in der Herstellung von integrierten Schaltungen.
Der Ausdruck „Clusterwerkzeug" bezieht sich im Allgemeinen auf ein modulates, Mehrkammer-, integriertes Verarbeitungssystem, welches ein zentrales Wafer-Handhabungsvorrichtungsmodul und eine Vielzahl von peripheren Verarbeitungskammern hat. Clusterwerkzeuge wurden im Allgemeinen als effektive und effiziente Ausrüstung zur Herstellung moderner mikroelektronischer Bauteile akzeptiert. Wafer werden in ein Clusterwerkzeug eingeführt, wo sie eine Serie von Verarbeitungsschritten aufeinanderfolgend in verschiedenen Verarbeitungskammern erfahren, um integrierte Schaltungen zu bilden. Der Transfer der Wafer zwischen den Verarbeitungskammern wird typischerweise durch ein Wafer-Handhabungsvorrichtungsmodul ermöglicht, welches in einem zentralen Transferbereich angeordnet ist. Typischerweise sind Clusterwerkzeuge aus zwei unterschiedlichen Arten: Einzelwafer-Verarbeitung oder Stapelwafer-Verarbeitung. Einzelwafer-Verarbeitung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kammerkonfiguration, in welcher ein einzelner Wafer zur Verarbeitung angeordnet ist. Stapelwafer-Verarbeitung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kammerkonfiguration, in welcher mehrere Wafer auf einer Drehscheibe positioniert sind und an verschiedenen Positionen innerhalb der Kammer verarbeitet werden, während sich die Drehscheibe um 360° dreht. Ein für Stapelverarbeitung konfiguriertes Clusterwerkzeug erlaubt es mehreren Wafern, typischerweise von vier (4) bis sieben (7) Wafern, gleichzeitig in einer einzelnen Kammer verarbeitet zu werden.
Die 1 und 2 zeigen Beispiele von kommerziell erhältlichen Stapelverarbeitungssystemen 10. 1 ist eine schematische Draufsicht eines radialen Clusterwerkzeuges zur Stapelverarbeitung, welches von Novellus Corporation erhältlich ist. Dieses Clusterwerkzeug beinhaltet zwei Stapelverarbeitungskammern 12, 13, welche jede sechs Wafer 14 zur Verarbeitung halten. Ein einzelner Wafer-Handhabungsvorrichtungsroboter 16, der in einer Transferkammer 18 angeordnet ist, wird verwendet, um Wafer von einer Lade-Verriegelungskammer 20 zu einer ersten Stapelverarbeitungskammer 12 eines nach dem anderen zu transferieren, wo die Wafer aufeinanderfolgend auf einer Drehscheibe 22 aufgenommen werden, bevor sie die gleichen Verarbeitungsschritte erhalten. Die Wafer können dann transferiert werden, eines nach dem anderen, zu einer zweiten Stapelverarbeitungskammer 13, wo die Wafer zusätzliche Verarbeitungsschritte durchlaufen. Typischerweise werden die Wafer in das System einer nach dem anderen geladen und in eine Kammer bewegt, wo sie partielle Verarbeitung an verschiedenen Positionen erhalten, während die Wafer auf der Drehscheibe um 360° rotiert werden.
2A und 2B sind schematische Drauf- und Seitenansichten eines Clusterwerkzeuges 10 zur Stapelverarbeitung, welches von Mattson Technology erhältlich ist. Die Lade-Verriegelungskammer 20 und die Transferkammer 18 haben eine gemeinsame Wafer-Hebevorrichtung 19, welches es den Wafern erlaubt, innerhalb der Transferkammer bereitgestellt zu sein. Ein Transferroboter 16 transportiert die Wafer zu der Verarbeitungskammer, wie zum Beispiel eine chemische Aufdampfungs-(CVD)Kammer, welcher bis zu vier Wafern festhält. Die Wafer werden dann zu der Wafer-Hebevorrichtung zurückgeführt und eventuell von dem Werkzeug abgestoßen.
Ein Nachteil der Stapelverarbeitung, welche die in den oben beschriebenen Clusterwerkzeugen durchgeführte Verarbeitung beinhaltet, ist der, dass Stapelverarbeitung häufig eine geringfügige Ablagerungsgleichheit von der Mitte des Wafers bis zu der Kante des Wafers bietet. Die Verarbeitungsgleichheit ist wichtig, um die Gleichheit der Ablagerung auf dem Wafer zu erhalten. Die geringfügige Gleichheit der Stapelverarbeitungssysteme ist ein unmittelbares Ergebnis davon, dass mehrere Wafer teilweise an mehreren Stationen innerhalb einer einzelnen Kammer verarbeitet werden.
Ein alternativer Lösungsansatz, um die Verarbeitungsgleichförmigkeit zu steigern, ist die Verwendung von einzelnen Wafer-Verarbeitungskammern. Einzelne Wafer-Verarbeitung wird im Allgemeinen in Betracht gezogen, um einen höheren Grad der Kontrolle über die Verarbeitungsgleichförmigkeit zu bieten, da ein einzelner Wafer in einer Verarbeitungskammer positioniert ist, wo er einen vollständigen Verarbeitungsschritt durchläuft, wie zum Beispiel ein Ablagerungsschritt oder ein Ätzschritt, ohne dass er zu einer unterschiedlichen Position bewegt werden muss. Weiterhin können die Komponenten einer einzelnen Wafer-Verarbeitungskammer konzentrisch oder anderweitig in Bezug auf den einzelnen Wafer positioniert werden.
3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Clusterwerkzeuges 10, welches mehrere einzelne Wafer-Verarbeitungskammern 12 darauf montiert hat. Ein zu dem in 3 gezeigtes Clusterwerkzeug ist von Applied Materials, Inc. of Santa Clara, Kalifornien erhältlich. Das Werkzeug beinhaltet eine Lade-Verriegelungskammer 20 und eine Transferkammer 18, welches ein Wafer-Handhabungsmodul 16 zur Bewegung des Wafers von Ort zu Ort innerhalb des Systems, im Speziellen zwischen den mehreren einzelnen Wafer-Verarbeitungskammern 12 hat. Dieses spezielle Werkzeug ist gezeigt, um bis zu vier (4) einzelne radial um die Transferkammer angeordnete Wafer-Verarbeitungskammern 12 aufzunehmen. Ein ähnliches Werkzeug ist in US-A-5611861 gezeigt, welches nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht ist.
Die DE 44 12 915 A1 zeigt ein Plasma-Verarbeitungssystem, welches geeignet ist, um eine Vielzahl von Werkstücken parallel in einem Plasma in einem Vakuum zu verarbeiten. eine Vielzahl von Plasma-Verarbeitungskammern werden aufeinandergestapelt. Zwei Stapel von solchen Plasma-Ver arbeitungskammern sind in dem System vorgesehen, und die Plasma-Verarbeitungskammern des Stapels sind durch ein Handhabungssystem, welches in einer Lade-Verriegelungskammer vorgesehen ist, erreichbar. Jede Verarbeitungskammer hat eine Gasversorgung, eine RF-Stromversorgung und eine Pumpausgang in einem Pumpsystem. Die Werkstücke, in diesem Fall aktive Flachbildschirme, sind auf Lagerfingern gelagert. Die Vielzahl von Verarbeitungskammern können durch Dichtungsplatten abgedichtet werden, welche auf einem bewegbaren Lagerfeil angeordnet sind.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Wafern in einem Vakuum-Verarbeitungssystem vorzusehen, welche beides gleichförmige Wafer-Verarbeitung und einen hohen Durchsatz bieten. Im Spezielleren ist es das Ziel der Erfindung, für ein integriertes System und Verarbeitungskammern zu sorgen, welche in Kooperation mit der enthaltenen einzelnen Waferarchitektur mit Stapel-Waferhandhabungstechniken arbeitet.
Um das obige Problem zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Wafern in einem Vakuum-Verarbeitungssystem, wie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 6 entsprechend definiert. Die Erfindung bietet eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Wafern in einem Vakuum-Verarbeitungssystem mit einem kleinen Platzbedarf/Arbeitsflächenbedarf und welche eine niedrige Kapitalinvestition und Bedienungskosten als typische Clusterwerkzeuge benötigt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen gegeben.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine schematische Draufsicht eines radialen Clusterwerkzeuges zur Stapelverarbeitung ist, welches von Novellus Corporation erhältlich ist;
2A und 2B schematische Drauf- und Seitenansichten eines linearen Clusterwerkzeuges zur Stapelverarbeitung sind, welche von Mattson Technology erhältlich sind;
3 eine schematische Draufsicht eines Clusterwerkzeuges ist, welches eine Vielzahl von einzelnen Wafer-Verarbeitungskammern hat;
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine perspektivische Ansicht eines Vorderseiten-Ladungssystems, welches mit der Vorrichtung verwendet werden kann, der vorliegenden Erfindung ist;
7 ein substantieller perspektivischer Aufriss der Innenseite einer Ausführungsform der Lade-Verriegelungskammer der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine Transferkammer zeigt, die ein darin angeordnetes Transfer-Wafer-Handhabungsbauteil hat und eine Vorderseiten-Plattform hat, die zwei Waferkassetten und ein darauf montiertes Vorderseiten-Wafer-Handhabungsbauteil zur Waferabbildung und Zentrierung hat;
9 eine teilweise Querschnittsansicht der Ausführungsform einer Transferkammer der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Draufsicht einer Transferkammer und einer Verarbeitungsform ist, die eine Ausführungsform des Wafer-Handhabungsbauteiles der vorliegenden Erfindung zeigt, welches in der Transferkammer und in einer zurückgezogenen Position fertig zur Drehung innerhalb der Transferkammer oder zur Ausdehnung in eine andere Kammer montiert ist;
11 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Verarbeitungskammer der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine teilweise Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Verarbeitungskammer der vorliegenden Erfindung ist;
13 eine auseinandergezogene Darstellung der Gasverteilereinrichtung ist;
14 eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Verarbeitungskammer der vorliegenden Erfindung mit dem entfernten Deckel ist;
15 ein schematisches Diagramm eines Vakuumsystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
16 eine perspektivische Ansicht einer entfernten Plasmakammer ist, welche auf einer Verarbeitungskammer montiert ist; und
17 eine teilweise Querschnittsansicht einer entfernten Plasmakammer ist, die auf eine Verarbeitungskammer montiert ist.
4 und 5 stellen das Verarbeitungssystem 100 der vorliegenden Erfindung schematisch dar. Das System 100 ist ein abgeschlossenes System, welches die notwendigen auf einer Hauptrahmenstruktur 101 gelagerten Verarbeitungseinrichtungen hat, welche einfach installiert werden können und welche einen schnellen Betriebsanlauf bieten. Das System 100 beinhaltet im Allgemeinen vier unterschiedliche Bereiche, nämlich einen Vorderseiten-Gerüstbereich 102, wo Waferkassetten 109 (gezeigt in 6) gelagert sind und wo Wafer in einer und von einer Lade-Verriegelungskammer 112 geladen werden, eine Transferkammer 104, die eine Wafer-Handhabungsvorrichtung beinhaltet, eine Serie von Tandem-Verarbeitungskammern 106, die auf der Transferkammer 104 montiert sind, und eine Rückseite 108, welche die Lagereinrichtungen, die für die Bedienung des Systems 100 benötigt werden, beinhaltet, wie zum Beispiel ein Gaspaneel 103, ein Stromverteilerpaneel 105 und Stromgeneratoren 107. Das System kann geeignet sein, um verschiedene Vorgänge und Lagerkammerhardware, wie zum Beispiel CVD, PVD und Ätzen unterzubringen. Die unten beschriebene Ausführungsform wird auf ein System gerichtet sein, welches ein DCVD-Verfahren, wie zum Beispiel ein Silan-Verfahren, um Siliconoxide abzulagern, anwendet. Jedoch ist es verständlich, dass diese anderen Verfahren durch die vorliegende Erfindung betrachtet werden.
6 zeigt den Vorderseiten-Gerüstbereich 102 des Systems 100, welches eine Gerüstplattform 110 beinhaltet, welche eine oder mehrere Waferkassetten-Drehteller 111 hat, die drehbar durch die Plattform 110 montiert ist, um eine oder mehrere Waferkassetten 109 zur Verarbeitung zu lagern. In den Waferkassetten 109 beinhaltete Wafer werden in das System 100 durch eine oder mehrere durch einen Vorderdeckel angeordnete Türen 137 geladen. Eine Vorderseiten-Wafer-Handhabungsvorrichtung 113, wie zum Beispiel ein Roboter, ist auf der Gerüst-Plattform 110 direkt neben den Waferkassetten-Drehtellern 111 und der Lade-Verriegelungskammertür montiert. Vorzugsweise beinhaltet die Vorderseiten-Wafer-Handhabungsvorrichtung 113 ein Wafer-Abbildungssystem, um die Wafer in jeder Waferkassette 109 zur Vorbereitung für das Laden der Wafer in einer in der Lade-Verriegeiungskammer 112 angeordneten Lade-Verriegelungskassette zu registrieren. Eine Wafer-Handhabungsvorrichtung, die verwendet wird, um in dem vorliegenden System zu nutzen, welches ein Wafer-Abbildungssystem beinhaltet, ist von Equippe Technologies, Sunnyvale, Kalifornien, wie Modell Nrn. ATM 107 oder 105 erhältlich. Der Wafer-Abbildungssensor verifiziert die Anzahl der Wafer und die Orientierung der Wafer in der Kassette 109 vor der Positionierung der Wafer in der Lade-Verriegelungskammer 112 zur Verarbeitung. Ein Abgasfilter ist auf dem Boden eines Lagergestelles 115 über der Plattform 110 montiert, um eine Partikelkontrolle auf der Vorderseite des Systems zu bieten. Ein Computerbildschirm 117 ist auf einem Bildschirmgestell 119 über dem Lagergestell 115 gelagert, um eine Tastkontrolle für einen Bediener zu bieten.
6 zeigt den Wafer-Handhabungsroboter 113 auf der Vorderseite 102 des Systems 100, welcher einen Wafer-Transferarm zum Transferieren der Wafer von den Waferkassetten 109 in und aus der Lade-Verriegelungskammer 112 beinhaltet. Die Wafer liegen nicht immer in genau der gleichen Position innerhalb jeder Waferkassette 109 und, daher, sind sie nicht identisch auf dem Arm positioniert, wenn sie in die Lade-Verriegelungskassette 218 transferiert werden. Folglich, bevor der Wafer in die Lade-Verriegelungskassette geladen wird, muss der genaue Ort des Wafers auf dem Roboterarm bestimmt werden und zu einem Steuerungscomputer geliefert werden. Das Kennen der genauen Mitte des Wafers erlaubt es dem Computer, sich auf die variable Position jedes Wafers auf dem Arm einzustellen und den Wafer genau in der erwünschten Position in einer Lade-Verriegelungskassette 218 abzugeben, so dass letztendlich die Wafer-Handhabungsvorrichtung in der Transferkammer die Wafer in den Verarbeitungskammern 106 genau positionieren kann.
Ein optisches Sensorsystem 170, welches Wafer-Positionsdaten (vorzugsweise die Mittelkoordinate des Wafers) liefert, um den Roboter zu befähigen, die Wafer in die Lade-Verriegelungskassette 218 genau zu positionieren, ist direkt neben dem Kassetten-Drehteller 111 auf der Vorderseite 102 vorgesehen. Jedes System umfasst drei optische Sensoren 172, die auf dem unteren Lager 173 einer C-Klemme 174 direkt neben dem Kassetten-Drehteller 111 entlang einer Linie senkrecht zu den Pfaden des Roboterarms montiert, und drei optische Sender 176, die auf dem oberen Lager 177 der C-Klemme 174 positioniert ist, ausgerichtet mit den entsprechenden Sensoren, so dass die Sensoren die Lichtstrahlen von den entsprechenden Sendern auffangen. Typischerweise umfasst jedes Paar einen herkömmlichen infraroten Sender und Sensor.
7 zeigt eine wesentliche perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Lade-Verriegelungskammer 112 der vorliegenden Erfindung. Die Lade-Verriegelungskammer 112 beinhaltet eine Seitenwand 202, einen Boden 204 und einen Deckel 206. Die Seitenwand 202 definiert eine Lade-Verriegelungs-Ladeöffnung 208 zum Laden der Wafer in und zum Entladen der Wafer aus dem Vakuumsystem 100. Durchgänge 210 und 212 sind in der Seitenwand 202 gegenüber der Ladeöffnung 208 angeordnet, um es zu ermöglichen, dass Wafer von der Lade-Verriegelungskammer 112 in die Transferkammer 104 (nicht gezeigt) bewegt zu werden. Schlitzventile und Schlitzventilauslöser werden verwendet, um die Durchgänge 210 und 212 abzudichten, wenn eine Isolation oder bereitgestelltes Vakuum erwünscht ist. Eine Bedienungsöffnung 214 und eine Bedienungstür oder Fenster 216 sind an einem Ende der Lade-Verriegelungskammer 112 angeordnet, um einen Bedienungs- und visuellen Zugriff auf die Lade-Verriegelungskammer 112 zu bieten.
Eine Lade-Verriegelungskassette 218 ist innerhalb der Lade-Verriegelungskammer 112 angeordnet, um die Wafer in einem unter Abstand angeordneten Verhältnis in der Lade-Verriegelungskammer 112 zu lagern, so dass eine Wafer-Handhabungsvorrichtung zwischen den Wafern hindurchtreten kann, um die Wafer von der Lade-Verriegelungskassette 218 zu platzieren und zu entfernen. Die Lade-Verriegelungskassette 218 lagert vorzugsweise zwei oder mehrere Wafer in einer Anordnung nebeneinander auf den Waferaufnahmen 220. Die Waferaufnahmen 220 sind auf den Kassettenplatten 222 ausgebildet, welche in einem unter Abstand angeordneten Verhältnis auf einer bewegbaren Welle 224 gelagert sind. Vorzugsweise sind die Platten 222 aus anodisierten Aluminium gemacht und können bis zu ungefähr 14 unter Abstand angeordneten, vertikal getrennt durch ungefähr 0,6 inch (1 inch = 2,54 cm) Wafern handhaben. In der in 7 gezeigten Ausführungsform sind sechs Reihen von Wa feraufnahmen 220 vorgesehen, um eine Summe von zwölf (12) Wafern zu lagern.
Jede Waferaufnahme 220 definiert zumindest zwei Nuten 226, in welchen eine Halteschiene 228 angeordnet ist, um einen Wafer über der Waferaufnahme 220 zu lagern, um einen Kühlgas-Durchlass unterhalb des Wafers zu bieten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei Schienen 228, die aus Keramik gemacht sind, vorgesehen, um die Wafer zu lagern, aber mehrere Schienen können verwendet werden. Die Wafer sind ungefähr 1 bis ungefähr 15 mils (1 mil = 25,4 Mikrometer) über den Waferaufnahmen 220 auf den keramischen Schienen 228 gelagert, um eine gleichmäßige Kühlung der Wafer zu bieten.
Die Welle 224 ist durch den Boden 204 der Lade-Verriegelungskammer 112 angeordnet und lagert die Kassettenplatten 222 innerhalb der Lade-Verriegelungskammer 112. Ein Motor, wie zum Beispiel ein Schrittmotor oder andere Aufzugsysteme, ist unterhalb des Bodens 204 der Lade-Verriegelungskammer 112 angeordnet und bewegt die Welle 224 aufwärts und abwärts innerhalb der Lade-Verriegelungskammer 112, um ein Paar von Wafern in Ausrichtung mit einer Wafer-Handhabungsvorrichtung zu finden, um die Wafer von der Lade-Verriegelungskammer 112 zu laden oder zu entladen.
Die Transferkammer 104 wird vorzugsweise durch die Lade-Verriegelungskammer 112 durch das Öffnen von ein Paar von Schlitzventilen-Abdichtungsdurchgängen 210, 212 nach unten gepumpt und die Gase durch die Abgasöffnung 280, die in der Lade-Verriegelungskammer 112 angeordnet ist, nach draußen pumpend: Gas-gebundene Partikel werden durch den kontinuierlichen Ausstoß von Gasen aus das System heraus durch die Lade-Verriegelungskammer 112 davon abgehalten, in die Transferkammer 104 geschwappt zu werden. Ein Gasdiffuser 231 ist eine Leitung, die in der Lade-Verriegelungskammer angeordnet ist und die mit einer Gas-Reinigungsleitung, wie zum Beispiel einer N₂-Reinigungsgasleitung, verbunden ist. Der Gasdiffuser 231 verteilt das Reinigungsgas entlang eines größeren Oberflächenbereiches durch eine Vielzahl von Löchern 233, die entlang der Länge des Diffusers angeordnet ist, hierbei die Zeit verringernd, die gebraucht wird, um die Kammer bis zur Atmosphäre zu entlüften.
8 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Transferkammerkörper beinhaltet Seitenwände 302 und einen Boden 304 und ist vorzugsweise maschinell hergestellt oder anders aus einem Stück eines Materials, wie zum Beispiel Aluminium, hergestellt. Ein Deckel (nicht gezeigt) ist an den Seitenwänden 302 während der Bedienung gelagert, um eine Vakuumkapselung zu bilden. Die Seitenwand 302 der Transferkammer 104 lagert die Verarbeitungskammern 106 und die Verriegelungskammer 112. Die Seitenwand 302 definiert zumindest zwei Durchgänge 310 auf jeder Seite, durch welche ein Zugriff auf die anderen Kammern des Systems geboten ist. Jede der Verarbeitungskammern 106 und der Lade-Verriegelungskammer 112 beinhalten eine oder mehrere Schlitzventilöffnungen und Schlitzventile, welche die Kommunikation zwischen den Verarbeitungskammern, der Lade-Verriegelungskammer und der Transferkammer ermöglichen, während auch die Vakuumisolation der Umgebungen innerhalb jeder dieser Kammern geboten ist, um ein bereitgestelltes Vakuum innerhalb des Systems zu ermöglichen. Der Boden 304 der Transferkammer 104 definiert einen Mitteldurchgang 306, in welchen sich eine Wafer-Handhabungsvorrichtung 500, wie zum Beispiel eine Roboteranordnung, erstreckt und auf dem Boden der Transferkammer montiert ist. Zusätzlich definiert der Boden 304 eine Vielzahl von Durchgängen 308, durch welche sich eine oder mehrere Schlitzventil-Auslöser erstrecken und dichtbar montiert sind, Ein Gasreinigungsloch 309 ist durch den Boden 304 der Transferkammer 104 angeordnet, um eine Gasreinigung während dem Abpumpen zu bieten.
9 zeigt die Transferkammer 104 in teilweisem Querschnitt. Die Durchgänge 301, welche durch die Seitenwände 302 angeordnet sind, können unter Verwendung zweier individueller Schlitzventile oder einer Tandem-Schlitzventilanordnung geöffnet und geschlossen werden. Die Durchgänge 301 gehören mit den Wafer-Durchgängen 610 in den Verarbeitungsbereichen 618, 620 (in 10 gezeigt) zusammen, um den Eintritt der Wafer 502 in die Verarbeitungsbereiche 618, 620 in den Kammern 106 zur Positionierung auf der Wafer-Heizhalterung 628 zu erlauben.
10 zeigt eine schematische Draufsicht eines magnetisch verbundenen Roboters 500 einer Ausführungsform des vorliegenden Erfindung in einer auseinandergezogenen Position zur freien Drehung innerhalb der Transferkammer 104. Ein Roboter, der duale Wafer-Handhabungsvorrichtungsarme 520, 522 hat, ist innerhalb der Transferkammer 104 angeordnet, um die Wafer 502 von einer Kammer zur anderen zu transferieren. Der magnetisch verbundene Roboter 500 umfasst eine Froschschenkel-artige Anordnung, die zwischen zwei Vakuumnaben (auch Bezug nehmend als magnetische Klammern) und dualen Waferarmen 520, 522 verbunden sind, um beides eine radiale und eine abwechselnde Bewegung der Roboterarme innerhalb einer fixierten Ebene zu bieten. Radiale und abwechselnde Bewegungen können koordiniert oder kombiniert werden, um zwei Wafer von einem Ort innerhalb des Systems 100 zu einem anderen aufzunehmen, zu transferieren und zu liefern, wie zum Beispiel von einer Verarbeitungskammer 106 zu einer anderen Kammer.
Der Roboter beinhaltet eine erste Verstrebung 504, die fest mit einer ersten Magnetklammer 524 an dem Punkt 524 befestigt ist, und eine zweite Verstrebung 506, die fest mit einer zweiten Magnetklammer 526 (konzentrisch unterhalb der ersten Magnetklammer 524 angeordnet) an dem Punkt 527 befestigt ist. Eine dritte Verstrebung 508 ist durch einen Zapfen 510 an die Verstrebung 504 und durch einen Zapfen 512 an die Waferarm-Anordnung 540 befestigt. Eine vierte Verstrebung 514 ist durch einen Zapfen 516 an die Verstrebung 506 und durch einen Zapfen 518 an die Waferarm-Anord nung 540 befestigt. Die Struktur der Verstrebungen 504, 508, 506, 514 und der Zapfen 510, 512, 516, 518 bilden eine „Froschschenkel-artige Verbindung" zwischen der Waferarm-Anordnung 540 und der magnetischen Klammern 524, 526.
Wenn sich die magnetischen Klammern 524, 526 in die gleiche Richtung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen, dreht sich dann der Roboter 500 auch um die Achse A in der gleichen Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn sich die Magnetklammern 524, 526 in entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen absoluten Winkelgeschwindigkeit drehen, gibt es dann keine Drehung der Anordnung 500, aber statt dessen gibt es eine lineare radiale Bewegung der Waferarm-Anordnung 540.
Zwei Wafer 502 sind auf der Waferarm-Anordnung 540 geladen gezeigt, um darzustellen, dass sich die individuellen Waferarme 520, 522 durch individuelle Wafer-Durchgänge 310 in der Seitenwand 302 der Transferkammer 104 erstrecken können, um die Wafer 502 in oder aus den Verarbeitungsbereichen 618, 620 der Kammern 106 zu transferieren. Der magnetisch verbundene Roboter 500 wird durch die relative abwechselnde Bewegung der Magnetklammern 524, 526 entsprechend zu der relativen Geschwindigkeit der zwei Motoren gesteuert. Ein erster Bedienungsmodus ist vorgesehen, in welchem beide Motoren die Magnetklammern 524, 526 veranlassen, in die gleiche Richtung mit gleicher Geschwindigkeit zu drehen. Da dieser Modus keine relative Bewegung der Magnetklammern verursacht, wird sich der Roboter lediglich um eine Mittelachse A drehen, typischerweise von einer Position geeignet für den Waferaustausch mit einem Paar von Verarbeitungsbereichen 618, 620 zu einer Position geeignet zum Waferaustausch mit einem anderen Paar von Verarbeitungsbereichen. Weiterhin, wie der vollständig ausgezogene Roboter um die Mittelachse A gedreht wird, definieren die äußerten radialen Punkte 548 entlang der Kante der Wafer einen minimalen zirkulären Bereich 550, der benötigt wird, um den Roboter zu drehen. Der magnetisch verbundene Roboter bietet auch einen zweiten Modus, in welchen beide Motoren die Magnetklammern 524, 526 veranlassen, in entgegengesetzten Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen. Dieser zweite Modus wird verwendet, um die Waferarme 520, 522 der Waferarm-Anordnung 540 durch die Durchgänge 310 und in den Verarbeitungsbereichen 618, 620 zu erstrecken oder entgegengesetzt, die Arme davon zurückzuziehen. Andere Kombinationen der Motordrehung können verwendet werden, um eine simultane Ausstreckung oder Zurückziehung der Waferarm-Anordnung 540 zu bieten, während der Roboter 500 um die Achse A gedreht wird.
Um die Waferarme 520, 522 der Waferarm-Anordnung 540 radial weg von der drehbaren Achse A gerichtet zu halten, wird ein Verriegelungsmechanismus zwischen den Zapfen oder Klammern 512, 518 verwendet, um eine gleiche und entgegengesetzte Winkeldrehung jedes Zapfens sicherzu stellen. Der Verriegelungsmechanismus kann in vielen Ausgestaltungen gemacht werden, einschließlich vermaschter Vorrichtungen oder Riemen, die um die Zapfen in einem 8-Muster oder ein Äquivalent gezogen sind. Ein bevorzugter Verriegelungsmechanismus ist ein Paar von Metallriemen 542 und 554, welche mit den Zapfen 512, 518 der Waferarm-Anordnung 540 verbunden sind und sich zwischen diesen erstrecken. Die Riemen 542, 544 kooperieren, um eine 8 um die Zapfen 512, 518 zu bilden. Jedoch wird es bevorzugt, dass die Riemen 542, 544 individuell einstellbar sind und eine über den anderen positioniert sind. Zum Beispiel, ein erstes Ende des ersten Riemens 542 kann um die Rückseite des Zapfens 512 führen und daran fixiert verbunden sein, während ein zweites Ende um die Vorderseite des Zapfens 518 führt und daran einstellbar verbunden ist. Gleichermaßen kann ein erstes Ende des zweiten Riemens 544 um die Rückseite des Zapfens 518 führen und daran fest verbunden sein, während ein zweites Ende um die Vorderseite des Zapfens 512 führt und daran einstellbar verbunden ist. Die einstellbaren Verbindungen zwischen den Riemen und den Vorderseiten der Zapfen 512, 518 sind vorzugsweise mit einer Feder vorgesehen, welche einen genauen Zug auf den Riemen ausführt. Sobald der Zug aufgebaut ist, wird das Ende des Riemens fest in Position mit einer Schraube oder einer anderen Befestigung gehalten. In 10 sind die Riemen auch um eine Stange 546 auf der Basis des U-förmigen dualen Armes laufend gezeigt.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Tandem-Verarbeitungskammer 106 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Kammerkörper 602 ist montiert oder andererseits verbunden mit der Transferkammer 104 und beinhaltet zwei Verarbeitungsbereiche, in welchen individuelle Wafer gleichzeitig verarbeitet werden. Der Kammerkörper 602 lagert einen Deckel 604, welcher aufklappbar an den Kammerkörper 602 befestigt ist und beinhaltet eine oder mehrere Gasverteilungssysteme 608, die dadurch zur Lieferung gasförmiger Reaktionspartner und Reinigungsgase in mehrere Verarbeitungsbereiche angeordnet sind.
12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Kammer 106, zwei Verarbeitungsbereiche 618, 620 definierend. Der Kammerkörper 602 beinhaltet eine Seitenwand 612, eine Innenseitenwand 614 und eine Bodenwand 618, welche die zwei Verarbeitungsbereiche 618, 620 definieren. Die Bodenwand 616 definiert in jedem Verarbeitungsbereich 618, 620 zumindest zwei Durchgänge 622, 624, durch welche ein Schaft 626 einer Sockelheizung 628 und einer Stange 630 einer Waferaufzugs-Zapfenanordnung entsprechend angeordnet sind. Eine Sockelaufzugsanordnung und der Waferaufzug wird im Detail unten beschrieben.
Die Seitenwand 612 und die Innenseitenwand 614 definieren zwei zylindrische ringförmige Verarbeitungsbereiche 618, 620. Ein umlaufender Pumpkanal 625 ist in der Kammerwand ausgebildet, um die zylindrischen Verarbeitungsbereiche 618, 620 zum Aussaugen der Gase von den Verarbei tungsbereichen 618, 620 und zur Steuerung des Druckes innerhalb jedes Bereiches 618, 620 zu definieren. Ein Kammerinnenstück oder Einsatz 627, vorzugsweise aus Keramik oder ähnlichem gemacht, ist in jedem Verarbeitungsbereich 618, 620 angeordnet, um die laterale Grenze jedes Verarbeitungsbereiches zu definieren und die Kammerwände 612, 614 vor der korrosiven Verarbeitungsumgebung zu schützen und um eine elektrisch isolierte Plasma-Umgebung zwischen den Elektroden zu erhalten. Das Innenstück 627 ist in der Kammer auf einer Leiste 629 gelagert, die in den Wänden 612, 614 von jedem Verarbeitungsbereich 618, 620 ausgebildet ist. Das Innenstück beinhaltet eine Vielzahl von Auslasslöchern 631 oder umtaufenden Schützen, die dadurch und in Verbindung mit dem Pumpkanal 625, der in den Kammerwänden ausgebildet ist, angeordnet sind. Vorzugsweise gibt es ungefähr 24 Löcher 631, die durch jedes Innenstück 627 angeordnet sind, welche unter Abstand getrennt durch ungefähr 15° angeordnet sind und welche um die Peripherie der Verarbeitungsbereiche 618, 620 angeordnet sind. Während 24 Löcher bevorzugt sind, kann irgendeine Anzahl verwendet werden, um die erwünschte Pumprate und Gleichförmigkeit zu erreichen. Zusätzlich zu der Anzahl der Löcher wird die Höhe der Löcher in Bezug auf die Oberflächenplatte des Gasverteilungssystems gesteuert, um ein optimales Gasflussmuster über die Wafer während der Verarbeitung zu bieten.
14 zeigt einen sektionalen Querschnitt der Kammer, welche das Abgassystem einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Pumpkanäle 625 jedes Verarbeitungsbereiches 618, 620 sind vorzugsweise mit einer gemeinsamen Abgaspumpe über einen gemeinsamen Abgaskanal 619 verbunden. Der Abgaskanal 619 ist mit dem Pumpkanal 625 jedes Bereiches 618, 620 durch die Abgasleitungen 621 verbunden. Der Abgaskanal 619 ist mit einer Abgaspumpe über eine Abgasleitung (nicht gezeigt) verbunden. Jeder Bereich wird vorzugsweise auf einen ausgewählten Druck durch die Pumpe hinuntergepumpt und das verbundene Abgassystem erlaubt den Ausgleich des Druckes innerhalb jeden Bereiches.
Zurück bezugnehmend auf 12, beinhalten jede der Verarbeitungsbereiche 618, 620 auch vorzugsweise eine Gasverteileranordnung 608, die durch den Kammerdeckel 604 angeordnet ist, um Gase in die Verarbeitungsbereiche 618, 620 vorzugsweise von der gleichen Gasquelle zu liefern. Das Gasverteilungssystem 608 von jedem der Verarbeitungsbereiche beinhalten einen Gaseinlassdurchgang 640, welcher Gas in eine Duschkopf-Anordnung 642 liefert. Die Duschkopf-Anordnung 642 ist von einer ringförmigen Basisplatte 648 umfasst, die eine Sperrplatte 644 hat, die zwischen einer Oberflächenplatte 646 angeordnet ist. Eine RF-Durchkontaktierung liefert ein Vorspannungspotential an die Duschkopf-Anordnung, um die Erzeugung eines Plasmas zwischen der Oberflächenplatte 646 der Duschkopf-Anordnung und des Heizungssockels 628 zu erleichtern. Ein Kühlungskanal 652 ist in einer Basisplatte 648 jedes Gasverteilungssystems 608 ausgebildet, um die Platte während der Bedienung zu kühlen. Ein Einlass 655 liefert eine Kühlflüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser oder ähnliches, in die Kanäle 652, welche mit jedem anderen durch Kühlungsleitungen 657 verbunden sind. Die Kühlungsflüssigkeit verlässt den Kanal durch einen Kühlungsauslass 659. Alternativ wird die Kühlungsflüssigkeit durch das Verteilerrohr zirkuliert.
Der Kammerkörper 602 definiert eine Vielzahl von vertikalen Gasdurchgängen für jeden gasförmigen Reaktionspartner und Reinigungsgas geeignet für die ausgewählten Verfahren, um in die Kammer durch das Gasverteilungssystem geliefert zu werden. Gaseinlassverbindungen 641 sind an dem Boden der Kammer 106 angeordnet, um die in der Kammer ausgebildeten Gasdurchgänge mit den Gaseinlassleitungen 639 zu verbinden. Ein O-Ring ist um jeden durch die Kammerwand ausgebildeten Gasdurchgang an der oberen Oberfläche der Kammerwand vorgesehen, um Dichtverbindungen mit dem Deckel zu bieten, wie in 14 gezeigt. Der Decke beinhaltet Anpassungsdurchgänge, um das Gas von dem unteren Abschnitt der Kammerwand in einem Gaseinlassverteilerrohr 670, der oben auf dem Kammerdeckel positioniert ist, wie in 13 gezeigt, zu liefern. Die gasförmigen Reaktionspartner werden durch eine Spannungsgradienten-Durchgangskontaktierung 672 und in ein Gasausgangsverteilerrohr 674, welches mit einer Gasverteilungseinrichtung verbunden ist, geliefert.
Das Gaseingangsverteilerrohr 670 schleust Prozessgase von den Kammergas-Durchgangskontaktierungen in die konstanten Spannungsgradienten-Gas-Durchgangskontaktierungen, welche geerdet sind. Gaseingangsrohre (nicht gezeigt) liefern oder führen die Prozessgase durch die Spannungsgradienten-Gas-Durchgangskontaktierungen 672 und in das Ausgangsverteilerrohr 674. Widerstandsfähige Manschetten umgeben die Gaseinlassrohre, um einen linearen Spannungsabfall über der Durchgangskontaktierung zu verursachen, um ein Plasma in der Kammer daran zu hindern, die Gaseinlassrohre nach oben zu bewegen. Die Gaseinlassrohre sind vorzugsweise aus Quarz gemacht und die Manschetten sind vorzugsweise aus einer Verbundkeramik gemacht. Die Gaseinlassrohre sind innerhalb eines Isolationsblocks angeordnet, welcher Kühlungskanäle beinhaltet, um die Temperatur zu kontrollieren und um Hitzestrahlung zu verhindern und auch die Verflüssigung des Prozessgases zu verhindern. Vorzugsweise ist der Isolationsblock aus Delrin gemacht. Die Quarz-Einlassrohre liefern Gas in ein Gasausgangsverteilerrohr 674, welches die Prozessgase zu der Sperrplatte 644 und in die Gasverteilerplatte 646 schleust.
Das Gaseinlassverteilerrohr 670 (siehe 13) definiert auch einen Durchgang, welcher Reinigungsgas von einer Kammer-Gas-Durchgangskontaktierung in die entfernte Plasmaquelle liefert. Diese Gase umgehen die Spannungsgradienten-Durchgangskontaktierungen und werden in eine entfernte Plasmaquelle eingespeist, wo die Gase in verschiedenen angeregten Arten aktiviert werden. Die angeregten Arten werden dann zu der Gasverteilerplatte zu einem Punkt gerade unterhalb der Sperrplatte durch eine Leitung, die in dem Gaseinlassdurchgang 640 angeordnet ist, geliefert. Die entfernte Plasmaquelle und die Lieferung von Reaktant-Reinigungsgasen wird im Detail unten beschrieben werden.
Die Gasleitungen 639, weiche Gas in die Gasverteilungssysteme jedes Verarbeitungsbereiches liefern, sind vorzugsweise mit einer einzelnen Gasquellenleitung verbunden und sind dafür verteilt oder gemeinsam gesteuert zur Lieferung von Gas an jeden Verarbeitungsbereich 618, 620, Die Gasleitung(en), die die Prozessgase an die Multi-Zonenkammer speisen, sind aufgeteilt, um die mehreren Verarbeitungsbereiche durch eine T-förmige Kopplung zu speisen, Um den Fluss in die individuellen Leitungen, die jeden Verarbeitungsbereich speisen, zu vereinfachen, ist ein Filter, wie zum Beispiel ein gesinterter Nickelfilter, erhältlich von PALL oder Millipore, in der Gasleitung stromaufwärts von dem Verteiler angeordnet. Der Filter steigert die gleichförmige Verteilung und Fluss der Gase in die separaten Gaseinlassleitungen.
Das Gasverteilersystem umfasst eine Basisplatte, die eine direkt neben seiner unteren Oberfläche angeordnete Sperrplatte hat. Eine Vorderseitenplatte ist unterhalb der Sperrplatte angeordnet, um die Gase in die Verarbeitungsbereiche zu liefern. In einer Ausführungsform definiert die Basisplatte einen Gasdurchgang dadurch, um die Prozessgase zu einem Bereich gerade über der Sperrplatte zu liefern. Die Sperrplatte verteilt die Prozessgase über seine obere Oberfläche und liefert die Gase über die Vorderseitenplatte. Die Löcher in der Sperrplatte können groß sein und können positioniert sein, um die Mischung der Prozessgase und die Verteilung über die Vorderseitenplatte zu verbessern. Die zu der Vorderseitenplatte gelieferten Gase werden dann in die Verarbeitungsbereiche in einer gleichförmigen Art und Weise über einen zur Verarbeitung positionierten Wafer geliefert.
Ein Gaszuleitungsrohr ist in dem Gasdurchgang positioniert und ist mit einem Ende an eine Ausgangsleitung von einer entfernten Plasmaquelle verbunden. Ein Ende des Gaszuleitungsrohres erstreckt sich durch das Gasauslassverteilerrohr, um die Gase von der entfernten Plasmaquelle zu liefern. Das andere Ende des Gaszuleitungsrohres ist durch die Sperrplatte angeordnet, um Gase über die Sperrplatte zu dem Bereich gerade über der Vorderseitenplatte zu liefern. Die Vorderseitenplatte verteilt die durch das Gaszuleitungsrohr gelieferten Gase und liefert dann die Gase in die Verarbeitungsbereiche.
Während dies ein bevorzugtes Gasverteilersystem ist, können die Gase von der entfernten Plasmaquelle in die Verarbeitungsbereiche durch ein durch die Kammerwand vorgesehenes Loch eingeleitet werden. Zusätzlich könnten die Prozessgase durch irgendein Gasverteilersystem geliefert werden, welches gegenwärtig erhältlich ist, wie zum Beispiel das Gasverteilersystem, erhältlich von Applied Materials, Inc. of Santa Clara, Kalifornien.
12 zeigt einen Heizsockel 628, welcher bewegbar in jeden Verarbeitungsbereich 618, 620 durch einen Schaft 626 angeordnet ist, welcher mit der Unterseite der Lagerplatte verbunden ist und sich durch den Boden des Kammerkörpers 602 erstreckt, wo er mit einem Antriebssystem 603 verbunden ist. Der Schaft 626 ist vorzugsweise ein ringförmiges, rohrförmiges Aluminiumteil, das ein in Lagerkontakt mit der Unterseite des Heizsockels 628 angeordnetes oberes Ende und ein mit einer Deckplatte abgeschlossenes unteres Ende hat. Das untere Ende des Schaftes wird in einer tassenförmigen Manschette empfangen, welche die Verbindung des Schaftes zu dem Antriebssystem bildet. Der Schaft 626 positioniert den Heizsockel 628 innerhalb des Verarbeitungsbereiches mechanisch und bildet auch einen Umgebungsdurchgang, durch welchen sich eine Vielzahl von Heizplattenverbindungen erstrecken. Jeder Heizsockel 628 kann Heizelemente beinhalten, um einen darauf positionierten Wafer auf eine erwünschte Prozesstemperatur zu erhitzen. Die Heizelemente können zum Beispiel ein widerstandsfähiges Heizelement beinhalten. Alternativ kann der Heizsockel durch ein Außen-Heizelement, wie zum Beispiel eine Lampe, erhitzt werden. Ein Sockel, welcher als ein Vorteil in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist von Applied Materials, Inc. of Santa Clara, Kalifornien, erhältlich. Der Sockel kann auch eine elektrostatische Spannvorrichtung, eine Vakuum-Spannvorrichtung oder eine andere Spannvorrichtung lagern, um einen Wafer darauf während der Verarbeitung zu sichern.
Das Antriebssystem beinhaltet lineare elektrische Auslöser, die durch Industrial Device Corporation gemacht ist, die in Novabo, Kalifornien ansässig ist. Die Heizanordnung wird angehoben und abgesenkt durch die Auf- und Abwärtsbewegung des Transfergehäuses zu einer Verarbeitungs-, Reinigungs-, Aufzugs- und Freigabeposition. Das Transfergehäuse ist mit dem Auslöser auf einer Seite und einem linearen Schlitten auf der anderen durch eine Wagenplatte verbunden. Die Verbindung zwischen dem Auslöser und dem Wagen wird über ein flexibles (Kugel-)Gelenk gemacht, um irgendeine schlechte Justierung zu berücksichtigen. Der lineare Schlitten und die Wagenplatte sind gegeneinander vorgespannt, um Drehung und Verbiegung darauf zu verhindern. Ein Blasebalg umgibt die Stange des Heizers und steht in Verbindung mit dem Kammerboden an einem Ende und dem Transfergehäuse an dem anderen Ende. Ein Dichtungsring ist in einer Nut in der Stange vorgesehen, um die Außenoberfläche des unteren Endes der Stange in der Manschette abzudichten. Die Ausrichtung des Heizers hinsichtlich der Vorderseitenplatte wird durch die Verwendung von drei Schrauben erreicht.
Alternativ beinhaltet das Antriebssystem 603 einen Motor und eine Untersetzungsgetriebe-Anordnung, die eine unterhalb der Kammer 106 aufgehängt ist und mit einem Antriebsgurt an eine entsprechende Kupplungs- und Führungsschrauben-Anordnung verbunden ist. Ein Transfergehäuse wird auf die Führungsschrauben-Anordnung aufgenommen, welche auf- und abgeführt wird und gegen Drehung durch einen linearen Schlitten gehalten wird. Der Heiz-Aufzugsmechanismus wird gegen die Kammer mit der Antriebsmanschette gehalten. Die Heizanordnung wird durch eine Führungsschraube angehoben und abgesenkt, welche durch einen Schrittmotor angetrieben wird. Der Schrittmotor ist auf die Heiz-Aufzugsanordnung durch eine Motorklammer montiert. Der Schrittmotor treibt die Führungsschraube in einem Blasebalg an. Der Blasebalg dreht die Führungsschraube, um die Heizanordnung zu den Verarbeitungs-, Aufzugs- und Freigabepositionen anzuheben oder abzusenken. Ein Dichtungsring ist in einer Nut in der Stange vorgesehen, um die äußere Oberfläche des unteren Endes der Stange in der Manschette abzudichten.
Die Stange 626 bewegt sich aufwärts und abwärts in der Kammer, um den Heizsockel 628 zu bewegen, um einen Wafer darauf zu positionieren oder einen Wafer davon zur Verarbeitung zu entfernen. Eine Wafer-Positionierungsanordnung beinhaltet eine Vielzahl von Lagerzapfen 651, welche sich vertikal hinsichtlich des Heizsockels 628 bewegen und welche in vertikal durch den Sockel angeordnete Bohrungen 653 aufgenommen sind. Jeder Zapfen 651 beinhaltet eine zylindrische Welle 659, welche in einem unteren sphärischen Abschnitt 661 und in einem als eine äußere Verlängerung der Welle ausgebildeten oberen, abgeflachten konischen Kopf 663 abschließt. Die Bohrungen 653 in dem Heizsockel 628 beinhalten einen oberen, eingelassenen Abschnitt, dimensioniert, um den konischen Kopf 663 darin derart aufzunehmen, dass, wenn der Zapfen 651 vollständig in den Heizsockel 628 aufgenommen ist, der Kopf sich nicht über die Oberfläche des Heizsockels erstreckt.
Die Aufzugszapfen 651 bewegen sich teilweise in Verbindung mit, und teilweise unabhängig von, dem Heizsockel 628, wie sich der Sockel innerhalb des Verarbeitungsbereiches bewegt. Die Aufzugszapfen können sich über den Sockel 628 erstrecken, um es den Roboterarmen zu ermöglichen, die Wafer von dem Verarbeitungsbereich zu entfernen, aber muss auch in den Sockel einsinken, um die Wafer auf der oberen Oberfläche des Sockels zur Verarbeitung anzuordnen. Um die Zapfen 651 zu bewegen, beinhaltet die Wafer-Positionierungsanordnung einen ringförmigen Zapfenlager 655, welcher konfiguriert ist, um die unteren sphärischen Abschnitte 661 der Aufzugszapfen 651 und ein Antriebsteil zu erfassen, welches den Zapfenlager 655 positioniert, um die Aufzugszapfen 651 abhängig von der Position des Heizsockels 628 innerhalb des Verarbeitungsbereiches wahlweise zu erfassen. Das Zapfenlager 655, welches vorzugsweise aus Keramik gemacht ist, erstreckt sich um die Stange 626 unterhalb des Heizsockels 628, um die unteren sphärischen Abschnitte der Lagerzapfen wahlweise zu erfassen.
Eine Antriebsanordnung hebt und senkt die Welle 630 und das verbundene Zapfenlager 655, um die Zapfen 651 aufwärts und abwärts in jedem Verarbeitungsbereich 618, 620 zu bewegen. Das Zapfen-Antriebsteil ist vorzugsweise auf dem Boden der Kammer 106 angeordnet, um die Bewegung der Zapfenlagerplattform 655 entsprechend zu dem Heizsockel 628 zu steuern.
Das Vakuumsteuersystem für das Verarbeitungssystem 100 der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von Vakuumpumpen in Verbindung mit verschiedenen Bereichen des Systems beinhalten, mit jedem Bereich, der seinen eigenen Druck-Sollwert hat. Jedoch benötigt der Transfer von Wafern von einer Kammer oder Bereich zu einer anderen Kammer oder Bereich die Öffnung der Schlitzventile, welches den Umgebungen der Verbindungsbereiche erlaubt, etwas zu vermischen und die Drücke auszugleichen.
15 zeigt ein schematisches Diagramm des Vakuumsystems 700 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lade-Verriegelungskammer 112 und die Transferkammer 104 benutzen vorzugsweise gemeinsam eine Vakuumpumpe 121, die auf dem Hauptrahmen 101 des Systems direkt neben der Lade-Verriegelungskammer und der Transferkammer montiert ist. Die Lade-Verriegeiungskammer 112 wird von der Atmosphäre durch die Pumpe 121 durch die Auslassöffnung 280, die durch den Körper der Lade-Verriegeiungskammer angeordnet ist, hinuntergepumpt. Der Vakuumdruck in der Transferkammer 104, wie durch den Drucksensor 705 angezeigt, wird durch die Verbindung mit der Lade-Verriegelungskammer 112 geliefert, so dass der Druck in der Transferkammer immer gleich oder größer ist als der Druck in der Lade-Verriegelungskammer und irgendwelche in der Lade-Verriegelungskammer anwesenden Partikel werden nicht in die Transferkammer 104 gezogen. Die Abgasöffnung 280 in der Lade-Verriegelungskammer 112 ist mit der Pumpe 121 über die Abgasleitung 704 verbunden. Ein Drucksensor 706 ist entlang der Abgasleitung 704 stromaufwärts von einem Isolierventil 708 positioniert, um den Druck in der Lade-Verriegelungskammer zu jeder gegebenen Zeit anzuzeigen. Das Isolationsventil 708 ist in der Abgasleitung 704 zwischen dem Drucksensor 706 und der Pumpe 121 angeordnet, um den Druck in der Lade-Verriegelungskammer zu regulieren. Ein Vakuumschalter 710 ist auch in Verbindung mit der Abgasleitung zwischen dem Isolationsventil 708 und der Pumpe 121 vorgesehen. Die Pumpe 121 ist vorzugsweise eine Grobpumpe, aber abhängig von der Abwendung kann es irgendeine Art von Pumpe sein, wie zum Beispiel eine Turbomolekularpumpe, eine Tieftemperaturpumpe oder ähnliche. Gas-Entlüftungsleitungen 712, 714 sind mit der Lade-Verriegeiungskammer 112 und der Transferkammer 104 entsprechend verbunden, um ein Entlüftungsgas, wie zum Beispiel Nitrogen, in diese Kammern zu liefern.
Die Verarbeitungskammern 106 sind mit einer Pumpe 720, wie zum Beispiel eine Grobpumpe, eine Tieftemperaturpumpe oder eine Turbomolekularpumpe, über die Abgasöffnung 619 und die Abgasleitung 722 verbunden. Ein Drosselventil 724, oder ähnliches, ist an der Abgasleitung angeordnet, um den Druck in den Verarbeitungsbereichen 618, 620 der Kammern 106 während der Bedienung zu regulieren. Eine Ventilsteuerung 726, vorzugsweise ein Teil der Systemsteuerung, liefert ein Steuersignal zu dem Drosselventil 724, basierend auf dem durch den Vakuumsensor 728 angezeigten Druck. Vorzugsweise ist eine Abgasöffnung 619 in Verbindung mit jedem Verarbeitungsbereich (in 14 gezeigt) und eine Abgasleitung von jedem Verarbeitungsbereich mündet in eine einzelne Abgasleitung 722, welche mit der Pumpe 720 verbunden ist.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Schließventile in Verbindung mit der Transferkammer 104 und der Vakuumsteuerung jeder Kammer 106 und der Lade-Verriegelungskammer 112 in einer Art und Weise bedient, welche die Summe der Kontaminierungen reduziert, welche in die Transferkammer von entweder der Lade-Verriegelungskammer oder irgendeiner anderen Kammer 106 eintritt. Es ist notwendig, dass der Druck in der Lade-Verriegelungskammer größer oder gleich ist, vorzugsweise größer als der Druck in einer angrenzenden Kammer oder Bereich vor der Öffnung der Schlitzventile ist, welche die Verbindung dazwischen liefern wird. Der Lade-Verriegelungsdruck soll nur größer als die Atmosphäre sein, wenn zu der Vorderseite geöffnet wird. Der Druck sollte niedriger als der Transferkammerdruck sein, wenn zu dem Transfer im Vakuum geöffnet wird. Es ist im Besonderen wichtig, dass die Transferkammer 104 an einem hohen relativen Druck ist, wenn sie in Verbindung mit einer Verarbeitungskammer angeordnet ist, da die Kontaminierungsniveaus besonders hoch sein können.
Der Druck in der Transferkammer wird auf zwei Wegen gesteuert. Erstens, das Vakuum in der Transferkammer wird durch die Öffnung der Schlitzventile zwischen der Lade-Verriegelungskammer 112 und der Transferkammer 104 aufgebaut und dann wird ein Vakuum in die Lade-Verriegelungskammer 112 gezogen. In dieser Art und Weise sollte der Druck in der Transferkammer niemals niedriger sein als der Druck in der Lade-Verriegelungskammer und der einzige Gasfluss hier dazwischen sollte der von der Transferkammer zu der Lade-Verriegelungskammer 112 sein. Es wird damit gerechnet, dass solange wie die Transferkammer nicht in Verbindung mit irgendeiner Verarbeitungskammer ist, können die Schlitzventile zwischen der Transferkammer und der Lade-Verriegelungskammer offen bleiben. Zweitens, ist die Transferkammer mit einem Reinigungsgaseinlass vorgesehen, wie zum Beispiel von einer Argon- oder Nitrogenquelle. Das Reinigungsgas kann zu der Transferkammer kontinuierlich oder nur wenn gebraucht geliefert werden, um einen ausreichend hohen Druck zu bieten, um einen positiven Gasfluss aus der Transferkammer hinaus zu verursachen.
In einem besonders bevorzugten Modus sollten die Schlitzventile zu der Lade-Verriegelungskammer 112 immer während dem Wafertransfer zwischen der Transferkammer 104 und einer Verarbeitungskammer 106 geschlossen sein, um die Möglichkeit des Hinabziehens des Druckes in der Transferkammer unter dem Druck in der Verarbeitungskammer zu verhindern. Diese Bedingung könnte in einer Vielzahl von Kontaminierungen von der Verarbeitungskammer in die Transferkammer und sogar die Lade-Verriegelungskammer eindringend resultieren, hierbei eine gesamte Kassette von Wafern aussetzend. Ein modernes kompaktes RF-(„CRF")-Stromversorgungssystem wird für jeden Verarbeitungsbereich 618, 620 mit einem zu jedem Gasverteilersystem verbundenen System verwendet, Ein 13,56 MHz RF-Generator, Genisis Series, hergestellt durch ENI, ist auf der Rückseite des Systems für jede Kammer montiert. Dieser Hochfrequenzgenerator ist für die Verwendung mit einer festen Verknüpfung ausgestaltet und reguliert die zu dem Verbraucher gelieferten Strom, den Anteil um den Voraus- und Streustrom eliminierend. Bis zu 1250 Watt können in eine Scheinlast mit einem VSWR von weniger als oder gleich wie 1 : 5 eingespeist werden. Um einen Hochfrequenz-RF-Generator und einen Niedrigfrequenz-RF-Generator an die Verarbeitungskammer anzuschließen, ist ein Tiefpassfilter in das feste Verknüpfungsgehäuse ausgestaltet.
Ein 350 kHz RF-Generator, hergestellt von ENI, ist in einem RF-Generatorgestell auf der Rückseite des Systems angeordnet und mit der festen RF-Verknüpfung durch koaxiale Kabel verbunden. Der Niedrigfrequenz-RF-Generator bietet beides, Niedrigfrequenzgeneration und feste Verknüpfungselemente in einem kompakten Zusammenschluss. Der Niedrigfrequenz-RF-Generator reguliert den zu der Last gelieferten Strom, den Anteil über Vor- und Streustrom reduzierend.
Die 16 und 17 zeigen eine perspektivische und Querschnitts-Ansicht eines entfernten Reinigungsmoduls 800. Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung kann das entfernte Reinigungsmodul 800 mit den Verarbeitungsbereichen 618, 620 der Kammer 106 durch den Einlassdurchgang 820 verbunden sein. Das entfernte Reinigungsmodul 800 führt Gas zu, welches verwendet wird, um abgelagertes Material von der Innenoberfläche der Kammer nach einer Sequenz von Verfahrensläufen zu entfernen.
Das entfernte Reinigungsmodul 800 beinhaltet eine Quelle eines Vorstufen-Gases 804, eine entfernte Aktivierungskammer 806, welche an der Außenseite der Verarbeitungskammer 106 angeordnet ist, eine Stromquelle 808 zur Aktivierung des Vorstufen-Gases innerhalb der entfernten Aktivierungskammer, ein elektrisch bedientes Ventil und einen Flusssteuermechanismus 810, und eine Leitung oder Rohr 812, die die entfernte Kammer mit der Verarbeitungskammer über eine Leitung 811 verbindet. Das Ventil und Flusssteuermechanismus 810 liefert Gas von der Quelle des Vorstufen-Gases 804 in die entfernte Aktivierungskammer 806 in einer Benutzer-ausgewählten Flussrate. Die Aktivierungskammer 806 beinhaltet ein Aluminiumgehäuse 803, welches ein dadurch angeordnetes Gaseinspeisungsrohr 813 hat. Die Stromquelle 808 erzeugt Mikrowellen, welche durch eine Wellenführung 805 in das Gehäuse 803 geführt wird. Das Rohr 813 ist für Mikrowellen transparent, so dass die Mikrowellen das Rohr durchdringen und das Vorstufen-Gas aktivieren, um eine reaktive Art bilden, welches dann durch die Leitung 812 in die Gasverteileranordnung und dann in eine Verarbeitungskammer ge mündet wird. In anderen Worten wird die obere Elektrode oder der Duschkopf 608 verwendet, um das reaktive Gas in die Verarbeitungsbereiche der Kammer zu liefern. In der beschriebenen Ausführungsform ist die entfernte Kammer ein keramisches Rohr, und die Stromquelle ist ein 2,54 GHz-Mikrowellengenerator mit seinem Ausgang auf das keramische Rohr gerichtet.
Wahlweise kann hier auch eine Quelle von geringfügigerem Trägergas 814 sein, die mit der entfernten Aktivierungskammer durch ein anderes Ventil und einen Flusssteuermechanismus 816 verbunden ist. Das geringfügigere Trägergas unterstützt in dem Transport der aktivierten Art zu Ablagerungskammer. Das Gas kann irgendein entsprechendes nicht-reaktives Gas sein, welches kompatibel mit dem speziellen Reinigungsverfahren ist, mit welchem es verwendet wird. Zum Beispiel kann das geringfügigere Trägergas Argon, Nitrogen, Helium, Hydrogen oder Oxygen, etc. sein. Zusätzlich zur Unterstützung in dem Transport der aktivierten Art zu der Ablagerungskammer kann das Trägergas auch in dem Reinigungsverfahren mitwirken oder helfen, das Plasma in der Ablagerungskammer zu initiieren und/oder zu stabilisieren.
In der beschriebenen Ausführungsform ist hier ein Filter 818 in der Leitung oder dem Rohr, durch welches die aktivierte Art hindurchtritt, bevor sie in die Ablagerungskammer eintritt. Der Filter entfernt die Feststoffe, welche während der Aktivierung der reaktiven Arten gebildet worden sein könnten. In der beschriebenen Ausführungsform ist der Filter aus keramischem Material gemacht, welches eine Porengröße von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,03 Mikrometer hat. Natürlich können auch andere Materialien verwendet werden, zum Beispiel Teflon.
Die Systemsteuerung läuft unter der Steuerung eines Computerprogramms, welches auf der Festplatte eines Computers gespeichert ist, Das Computerprogramm diktiert die Verarbeitungssequenzen und die Zeitgebung, die Mischung der Gase, die Kammerdrücke, die RF-Stromniveaus, die Suszeptor-Positionierung, die Schlitzventilöffnung und -schließung, die Waferheizung und andere Parameter eines einzelnen Verfahrens. Die Schnittstelle zwischen einem Benutzer und der Systemsteuerung ist vorzugsweise über einen CRT-Bildschirm und einem Lichtgriffel, welches in 6 dargestellt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Bildschirme verwendet, ein Bildschirm ist in der Reinigungsraumwand für die Bediener montiert, und der andere Bildschirm hinter der Wand für die Servicetechniker. Beide Bildschirme zeigen gleichzeitig die gleiche Information an, aber nur ein Lichtgriffel ist freigegeben. Der Lichtgriffel erkennt durch die CRT-Anzeige emittiertes Licht mit einem Lichtsensor in der Spitze des Stiftes. Um eine spezielle Maske oder Funktion auszuwählen, berührt der Benutzer einen gekennzeichneten Bereich auf dem Anzeigebildschirm und drückt den Knopf auf dem Stift. Der Anzeigebildschirm bestätigt im Allgemeinen die Verbindung zwischen dem Lichtgriffel und dem berührten Bereich durch das Ändern seiner Erscheinung, das heißt, die Hervorhebung oder Farbe, oder das Anzeigen eines neuen Menüs oder Maske.
Eine Vielfalt von Verfahren kann unter Verwendung eines Computerprogrammproduktes implementiert werden, welches auf, zum Beispiel, der Systemsteuerung läuft. Der Computerprogrammcode kann in irgendeiner herkömmlichen computerlesbaren Programmiersprache, wie zum Beispiel 68000 Assemblersprache, C, C++ oder Pascal geschrieben werden. Ein geeigneter Programmcode wird in einzelnes File oder in mehrere Files unter Verwendung eines herkömmliches Texteditors eingegeben, und in einem computerverwendbaren Medium gespeichert oder verkörpert, wie zum Beispiel einem Speichersystem des Computers. Wenn der angegebene Textcode in einer Hochniveau-Sprache ist, ist der Code kompiliert, und der resultierende Compilercode wird dann mit einem Objektcode der vorkompilierten Programmbibliotheken verbunden. Um den verbundenen kompilierten Objektcode auszuführen, ruft der Systembenutzer den Objektcode auf, das Computersystem veranlassend, den Code im Speicher zu laden, von welchem der CPU den Code liest und ausführt, um die in dem Programm identifizierten Befehle auszuführen.
Während das System der vorliegenden Erfindung oberhalb unter Bezugnahme auf eine verbesserte Plasma-CVD-Anwendung beschrieben war, ist es zu verstehen, dass die Erfindung auch die Verwendung von Hochdichte (HDP)-CDV- und PVD-Kammern genauso wie Ätzkammern beinhaltet, Zum Beispiel kann das System der vorliegenden Erfindung geeignet sein, um Tandem-HDP CVD-Kammern zur Plasma-Verarbeitung zu beinhalten. In einer alternativen Ausführungsform könnte die Gasverteilungs-Deckelanordnung mit einer dielektrischen Kuppel ausgetauscht werden, welche eine über der Kuppel angeordnete induktive Spule und eine mit der Spule verbundene RF-Stromversorgung hat, um eine induktive Kopplung eines Hochdichte-Plasmas innerhalb der Kammer zu ermöglichen. Ähnlich könnten die Tandem-PVD-Kammern mit einer darauf angeordneten Targetanordnung für eine Ablagerungs-Materialquelle konfiguriert sein. DC-Stromversorgungen könnten mit den Targetanordnungen verbunden sein, um einen Zerstäubungsstrom hierauf zu bieten.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von Werkstücken, das die Schritte umfasst: (a) Laden von zwei Werkstücken in eine erste Kammer; (b) gleichzeitiges Bewegen der Werkstücke von der ersten Kammer in eine Verarbeitungskammer (106), die isolierte Verarbeitungsbereiche (618, 620) hat, wobei jedes Werkstück in einen eigenen Verarbeitungsbereich gebracht wird; (c) Einleiten von einem oder mehreren Prozessgasen in jeden der Verarbeitungsbereiche der Verarbeitungskammer; und (d) Zünden eines Plasmas in jedem Verarbeitungsbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke Wafer sind und die isolierten Verarbeitungsbereiche co-planar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin ein oder mehrere Prozessgase von einer gemeinsamen Gasleitung aus verteilt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend den Schritt der Positionierung der Wafer in der ersten Kammer, um sie mit den getrennten Verarbeitungsbereichen auszurichten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Zündens eines Plasmas in jedem Verarbeitungsbereich die Schritte der induktiven oder kapazitiven Energiekopplung in jedem Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wafer von der ersten Kammer in die Verarbeitungsbereiche über co-planare duale Wafer-Handhabungsarme (520, 522) bewegt werden.
Vorrichtung zum gleichzeitigen Verarbeiten von mehreren Wafern, umfassend: (a) eine Lade-Verriegelungskammer (112); (b) eine Transferkammer (104); (c) wenigstens zwei Verarbeitungskammern (106), wobei jede Verarbeitungskammer (106) mit der Transferkammer verbunden ist und jede eine Vielzahl von isolierten Verarbeitungsbereichen (618, 620) darin definiert; (d) eine Wafer-Handhabungsvorrichtung (500), die in der Transferkammer (104) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass (e) die Verarbeitungsbereiche (618, 620) co-planar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin die Wafer-Handhabungsvorrichtung (500) eine Vielzahl von co-planaren Wafer-Handhabungsarmen (520, 522) zum gleichzeitigen Transportieren einer Vielzahl von Wafern zwischen der Ladeverschlusskammer (112) und der Vielzahl der Verarbeitungsbereiche (618, 620) in einer Verarbeitungskammer (106) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 6, worin jeder Verarbeitungsbereich (618, 620) eine Gasverteileinrichtung (608) enthält, die darin angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin jede Gasverteileinrichtung (608) Prozessgase von einer oder mehreren Gasquellen verteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, worin jede Gasverteileinrichtung (608) mit einer getrennten Energieversorgung verbunden ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, worin ein entferntes Plasmasystem (800) mit der Gasverteileinrichtung (608) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner eine Waferhalterung (628) umfasst, die in jedem Verarbeitungsbereich (618, 620) angebracht ist und ein darin angebrachtes Heizelement enthält.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, worin jeder Verarbeitungsbereich (618, 620) unabhängige Temperatur- und Energiesteuerungen enthält, die mit der Halterung (628) und der Gasverteileinrichtung (608) verbunden sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, worin jede Verarbeitungskammer Seitenwände (612, 614) umfasst, welche die Vielzahl der isolierten, co-planaren Verarbeitungsbereiche (618, 620) darin bilden und jeder Verarbeitungsbereich (618, 620) einen umlaufenden Pumpkanal (625) hat, der in den Seitenwänden ausgebildet ist.