JP2001509648A - 流体分配システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
して取付けられ、モジューラ処理システム設計の創作を容易にする流体分配シス
テムに関する。
の幾つかのシーケンスを行なうことによって基板処理を自動化する装置が開発さ
れており、それによって基板の移送時間及び基板の汚染を減少している。このよ
うなシステムは、例えば、Maydan他による米国特許4,951,601号に開示されてお り、それには、複数の処理チャンバ外装チャンバに接続されている。中央の移送
チャンバにおけるロポットがそれぞれ接続された処理チャンバにおけるスリット
バルブを通して基板を通過させ、チャンバにおける処理が完了下後、それらを回
収する。
誘電体及び半導体フィルム層の堆積又はエッチングを必要とする。このような処
理の例には、化学気相堆積(CVD)、物理気相堆積(PVD)及びエチング処理等
が含まれる。本出願は、主としてCVD処理チャンバ及びシステムを説明するけ
れども、本発明は、ガス分配又はガス発生用の流体を利用する他の処理チャンバ
にも等しく応用することができる。
積する方法は、その方法を行なうためにチャンバに与えられるいろいろなガスを
用いる。例えば、チャンバは、基板のエッジや裏面上での堆積を防ぐパージガス
のシールドを与えるために基板のエッジの裏側に向けられるアルゴンガスのよう
なパージガスを一般に利用する。更に、基板上に堆積されるべき物質が、一般に
キャリアガス、例えばヘリウムに懸濁されてチャンバに導入される。基板上に膜
を堆積するために用いられる物質は、室温において流体相にある(例えば、DM AH、TEOS及びTEMAT)。従って、これらの物質を処理チャンバへ導入 するために、物質は、それがキャリアガスと混合されて運ばれるように、エバポ
レータに入れられる。エバポレータの一つの例は、バブラー(bubbler)である。 バブラーにおいて、キャリアガスは、液体を通して上昇するキャリアガスの泡を
発生する液体につけられたノズルを通して導入される。結果的に、液体はキャリ
アガスに蒸発され、キャリアガスと混合され、そしてこの混合されたガスは基板
上へ物質を堆積するための処理チャンバに導入される。他のガスも、例えばシス
テムパージ(例えば、窒素)として、又はリアクタント(例えば、水素及び酸素)と
して、働かせるために基板の処理に用いられる。
御するために用いられるガス分配システムは、システムの裏側に一般に配置され
る。従って、配管が、各々の処理チャンバをガス分配システムに接続するために
設けられる。この配管は、一般にプラットフォームの下にあるガス分配システム
から個々の処理チャンバまで延びている。従って、システムの据付やメンテナン
スばかりでなく、システム要素のいずれかの移動は、実際の配管による実際のマ
ンパワーを必要とする。
バからの実際の距離、一般には平均約10フィート(約3メートル)、ガス分配の
ための制御装置を配置する必要がある。従って、チャンバへのガス分配(例えば 、ガス分配システムからチャンバへ到達するガスのための時間)は、処理の反復 性に影響を与え、システム内での凝縮につながる恐れのある、ガス分配システム
に関わるチャンバの位置に敏感である。更に、システムの後にガス分配システム
を置くことは、スペースを浪費し、またモジューラシステムを可能にしないで、
互換性やフレキシビリティを妨げてシステム要素の移動性を減少する。
るガス分配システムを提供する必要性がある。
供する。特に、本発明は、処理チャンバとガス分配システムを有する、基板を処
理するための装置を提供する。このガス分配システムは、処理チャンバと流体連
通し、1以上のガスを処理チャンバに供給するのに適合している。このガス分配
システムは、処理チャンバの近くに配置され、好ましくは、処理チャンバに取り
付けらえる。好適には、ガス分配システムは、ガスが処理チャンバとガス分配シ
ステム間に約2〜3フィート(約60〜90センチメートル)だけ移動するように
、処理チャンバから約2〜3フィート以下である。
ル支持フレームを有する処理チャンバモジュールを提供する。このモジュール支
持フレームはそれらに取付けられたホイールのセットを有し、処理チャンバモジ
ュールの移動性を増大する。本発明の他の特徴は、処理チャンバの近くにガス分
配システムを配置し、それらの間で流体の伝達を行なうステップを有する処理チ
ャンバへガスを分配する方法を提供する。
の特徴、利点、及び目的が達成され、詳細に理解されるであろう。
、本発明の範囲を実施の形態に限定して考えるべきでないことに留意されるべき
である。
テム10を提供する。本発明は、流体の分配システムを用いる他の形式の処理に
も等しく利用可能であるけれども、説明を明瞭にし、容易にするために、以下の
説明は主にCVD処理チャンバ及びシステムに言及する。更に、説明では、用語
“ガス”がしばしば用いられるけれども、それは本発明が他の全ての形式の流体
に応用できることを理解すべきである。
れるロードロック92、システム内で基板を移動するロボットを有する移送チャ
ンバ90、及び基板上で特定の処理ステップを実行するのに適合した複数の処理
チャンバ30の組合せを有する。一般に、処理チャンバ30において実行される
処理は、基板の表面上に物質の薄膜を堆積する処理を含む。前述したように、膜
(フィルム)は、一様な膜が形成されるように、基板上に堆積されるべき物質を処
理チャンバ30にガスの形状で導入することによって堆積される。
、エバポレータ、例えばバブラーにおいてキャリアガスに蒸発される。その後、
物質を支持するキャリアガスは、基板上に物質を堆積するために処理チャンバ3
0に通される。従って、処理システムは、また、エバポレータ22を含み、物質
を含むキャリアガスの流れを処理チャンバ30に向かわせ、制御するために必要
な他の流体分配要素も含むガス分配システム10を有しなければならない。
えば、パージガス、例えばアルゴンが一般に基板のエッジの裏側に向けられ、基
板の斜角がつけられたエッジや比較的粗い裏面上に物質が堆積されるのを防止す
る。この方法で、パージガスはシステムに粒子が発生する危険を減少するのを助
ける。又、あるガス、例えば窒素が始まり又はそれに続く処理においてシステム
を清掃するために用いられる。同様に、他のガス、例えば酸素及びヘリウムが基
板上への物質の堆積を容易にするために、リアクタントとして用いられる。従っ
て、ガス分配システム10は、各々の処理チャンバ30における処理に必要な全
てのガスの供給及び制御のために提供する。
しており、システムにおける処理チャンバ30の位置に依存しているガス分配を
生じるガス分配システム10と処理チャンバ30間に配管、即ち流体給送ライン
を備えていた。一般に、ガス分配システム10は、処理チャンバ30から約10
フィート(約3メートル)平均にある。従って、ガスが処理チャンバへ到達する時
間、処理チャンバへ最初に入るガスの濃度、及びガスの遮断のようなガス分配変
数は、これらの従来技術の設計におけるシステムの処理チャンバ30の位置に大
きく依存する。このはなれた位置によって、凝縮が給送ラインに形成するように
なるかもしれないし、システムの反復性に影響を与えるかもしれない。
は、プロセスチャンバ30の近くに与えられた処理チャンバ30に関連して、好
ましくは、処理チャンバに及び/又は共通のモジュール支持フレーム50に取付
けられたガス分配システム10を配置している。好適には、ガス分配システム1
0は、ガスを処理チャンバ30へ分配するために用いられる給装ラインは高々約
2〜3フィートだけである処理チャンバ30に充分接近して配置される。したが
って、ガス分配システム10と処理チャンバ30との相対的位置に言及するとき
、ここで用いられている用語“近く(に)”、“非常に接近して”及び“接近し
て”は、これらの要素が約5フィート(約150センチメートル)より大きくない
程度離れていることを意味している。処理チャンバ30の近くにガス分配システ
ムを配置することは、反復性を増大する。何故ならば、そのシステムは処理チャ
ンバの位置に敏感でないからである。又、ガスが通過する距離を減少することに
よって、そのシステムは凝縮が起きず、良好なコンダクタンスを呈する。
れたガス分配システム10を示す。図示されたように、このモジュール支持フレ
ーム50は、処理チャンバ30とガス分配システム10の重量を容易に支持する
ことができる実質的に堅牢な材料から作られている。このモジュール支持フレー
ム50はプラットフォーム94(図1参照)に(又はその一部に)しっかりと取付け
られることができるけれども、好ましくは、モジュール支持フレーム50は、下
端に取付けられた一組のホイール52を含む分離した部材であり、モジュール支
持フレーム50のために移動を可能にする。好ましくは、モジュール支持フレー
ム50は安定性のために少なくとも4つのホイールを有する。モジュール支持フ
レーム50は移動性とモジュール性の素子をシステムに加えるので、モジュール
支持フレームが選ばれることを留意されたい。しかし、本発明の主な点は、以前
の設計におけるよりも処理チャンバにより近くにガス分配システム10の位置を
変えることである。従って、以下の説明は、モジュール支持フレーム50に取付
けられた個々の要素に主として言及するけれども、モジュール支持フレーム50
は、除かれてもよく、処理チャンバ30とガス分配システム10は、それらが非
常に接近して取付けられる限り、あらゆる利用可能な面に取付けることができる
。
取付けられる。同様に、処理チャンバ30に関連したガス分配要素を含むガス分
配システム10もモジュール支持フレーム50に取付けられる。ガス分配システ
ム10と処理チャンバ30は、流体給送ラインによって相互接続されている。処
理チャンバ30は、基板が処理され、処理において流体を利用する全てのチャン
バであることができる。この処理チャンバ30の例としては、CVD処理チャン
バ及びPVD処理チャンバを含む。
れるべき処理に必要な全てのガス分配要素を有する。図3は、CVD型処理チャ
ンバ30を示し、それは、モジュール支持フレーム50に取付けられたガス分配
システム10に相互接続されたモジュール支持フレーム上に取付けられている。
ガス分配システム10は、開放されて、この特定の処理チャンバ30と関連した
ガス分配要素を示している。本発明は、この特定のガス分配システム10に限定
されることなく、ガス分配システム10のあらゆる形状に適用されることに留意
されたい。図3に示された例において、ガス分配システム10は、バルブ20、
流体のフローメータ16、給送ライン17、インジェクション制御バルブ18、
バイパスライン19、及び流体供給装置14を含むエバポレータ22を有する処
理に代表的な要素を有する。他の代表的な要素は、測定装置(例えば、熱電対)、
モニターディスプレイ、ガス抜き装置、ガス供給装置、ポンプ、及び温度制御シ
ステム(例えば、ヒータ)等を含む。
ライン12aは、アルゴンを処理チャンバに供給して、基板の裏側及びエッジへ
の堆積を防止するボトムパージとして働く。他の3つのガス供給ライン12は水
素12b、窒素12c、及びヘリウム12dを処理チャンバ30へ与える。水素
とヘリウムは、一般にそれらが合体された蒸発物質を含むキャリアガスと共にシ
ステムに導入される。ヘリウムもシステムのためのキャリアガスとして働く。図
示されたように、物質がキャリアガスに蒸発される。物質(例えば、TEOS又 はTDMAT)を含むキァリアガスが、フローメータ16を通過し、その後ヘリ ウムと水素と共に処理チャンバ30へ通過される前にインジェクション制御バル
ブ18を通過する。窒素は、メンテナンスや開始に続いてシステムをきれいにす
るパージガスとして主に働く。ガスがガス分配システム10を出ると、本発明に
おいては、ガス分配システム10は処理チャンバ近くに配置され、好適には、処
理チャンバに取付けられているので、ガスは、高々約2〜3フィート流れるだけ
である。
に加えて、本発明は、処理チャンバ30の近くにガス分配システム10を配置す
ることによって、個々の処理システム30が全システムを再設計することなく、
移動され、置き換えられることができるモジューラシステムを容易にする。図1
に示される従来のシステムにおいては、処理チャンバ30はシステム内でプラッ
トフォーム94に固定される。したがって、もし、処理チャンバ30の1つが故
障した場合、故障した処理チャンバが修理されるか、取り替えられるまで、シス
テムは中止される。しかし、固定された処理チャンバ30の取り替えは、処理チ
ャンバ30がプラットフォーム94及びシステムから物理的にはずされ、除去さ
れることを要求する。従って、システムは、システムのメンテナンス中の延ばさ
れた期間の間中止される。更に、システムの変更は、システムがシステムとガス
供給ラインへの新しい、或いは異なる処理チャンバの取付けを行なえるように最
製造されることを要求する。従来システムの欠点を克服するために、産業界は、
個々の処理チャンバ30が互換することができる更にモジュール化した設計に向
かって動いている。このように、処理チャンバ30が故障すると、それは素早く
除去され、故障したチャンバが修理されている間に新しい処置チャンバ30が故
障した処理チャンバところに組み込まれる。同様に、互換可能性のために、モジ
ュール型の設計を用いる処理システムが容易に設計され、更新される。
バ30にリンクし、移動可能なカート、即ちモジュール支持フレーム50上に互
いに近づけてガス分配システム10と処理チャンバ30を配置することによって
、この互換可能性を容易にする。互いに要素を取付けることは、処理チャンバ3
0を離れたガス分配システム10に配管工事をする必要性を減少する。
るので、システムが変更されたとき、システムのガス分配システム10は再設計
される必要がない。更に、取り替えモジュールは、モジュールが修理されている
間にシステムに素早く挿入されることができるので、処理チャンバ30やガス分
配システム10と関係したメンテナンス問題もより容易に扱うことができる。更
に、処理チャンバ30の近くにガス分配システム10を配置することは、時間、
労力、及び費用を減少する。何故ならば、相互接続給送ラインは短く、要素がク
リーンルームから遠い位置にあるより容易にアクセスすることができる工場に据
付けられるからである。
は、本発明の基本的範囲から逸脱することなく発明することができ、本発明の範
囲は請求項によって決められるべきである。
ステムの部分斜視図である。
けらえれた処理チャンバとガス分配システムの斜視図である。
システムの立面図である。
Claims (18)
- 【請求項1】1以上のガスを用いて基板を処理するための装置であって、 処理チャンバ、及び 前記処理チャンバと流体連通し、前記1以上のガスを前記処理チャンバに供給
するのに適合したガス分配システムを有し、前記ガス分配システムは、前記処理
チャンバの近くに配置されていることを特徴とする装置。 - 【請求項2】前記ガス分配装置は、前記処理チャンバに取付けられている請
求項1に記載の装置。 - 【請求項3】更に、モジュール支持フレームを有し、前記処理チャンバと前
記ガス分配システムは、前記モジュール支持フレームに取付けられる請求項1に
記載の装置。 - 【請求項4】更に、前記モジュール支持フレームの下端に取付けられるホイ
ールを有する請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】前記処理チャンバは、CVD処理チャンバである請求項1に記
載の装置。 - 【請求項6】前記ガス分配システムは、更に前記処理チャンバと流体連通す
るガス供給ラインのセット、及び前記ガス供給ラインのセット及び前記処理チャ
ンバに流体連通する複数のバルブを有し、それらの間で流体の流れを制御するの
に適合している請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】更に、エバポレータを有する請求項6に記載の装置。
- 【請求項8】前記ガス分配システムと処理チャンバ間の距離は、約3フィー
トより小さい請求項1に記載の装置。 - 【請求項9】処理チャンバモジュールであって、 モジュール支持フレーム、 前記モジュール支持フレームに取付けられた処理チャンバ、及び 前記モジュール支持フレームに取付けられ、1以上のガスを前記処理チャンバ
に供給するのに適合したガス分配システム、 を有する処理チャンバモジュール。 - 【請求項10】前記ガス分配システムは、前記処理チャンバの近くに配置さ
れる請求項9に記載の処理チャンバモジュール。 - 【請求項11】前記ガス分配システムは、前記処理チャンバに取付けられる
請求項9に記載の処理チャンバモジュール。 - 【請求項12】更に、前記モジュール支持フレームの下端に取付けられるホ
イールを有する請求項9に記載の処理チャンバモジュール。 - 【請求項13】前記処理チャンバは、CVD処理チャンバである請求項9に
記載の装置。 - 【請求項14】前記ガス分配システムと処理チャンバ間の距離は、約3フィ
ートより小さい請求項1に記載の装置。 - 【請求項15】1以上のガスを処理チャンバに分配する方法であって、 前記1以上のガスを供給するのに適合し、前記処理チャンバの近くにガス分配
システムを配置するステップ、及び 前記ガス分配システムと前記処理チャンバ間に流体連通を与えるステップ、 を有する方法。 - 【請求項16】更に、共通のモジュール支持フレーム上にガス分配システム
と前記処理チャンバを取り付けるステップを有する請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】更に、前記1以上のガスが前記ガス分配システムと前記処理
チャンバ間で約3フィート以下に流れなければならないように、互いに前記ガス
分配システムと前記処理チャンバを約3フィート以下に配置するステップを有す
る請求項15に記載の方法。 - 【請求項18】更に、前記1以上のガスが前記ガス分配システムと前記処理
チャンバ間で約2フィート以下に流れなければならないように、互いに前記ガス
分配システムと前記処理チャンバを約2フィート以下に配置するステップを有す
る請求項15に記載の方法。
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