JP2003504865A - ウエハ状物体の加熱及び冷却処理用熱処理チャンバ - Google Patents

ウエハ状物体の加熱及び冷却処理用熱処理チャンバ

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JP2003504865A
JP2003504865A JP2001509064A JP2001509064A JP2003504865A JP 2003504865 A JP2003504865 A JP 2003504865A JP 2001509064 A JP2001509064 A JP 2001509064A JP 2001509064 A JP2001509064 A JP 2001509064A JP 2003504865 A JP2003504865 A JP 2003504865A
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ウォーマック、ジェフリィ、ディー.
ヌギィーエン、ビョング、ピー.
クーマー、デヴェンドラ
カサハラ、ジャック、エス.
イブラニ、ソコール
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エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 ウエハ状物体を熱処理する処理チャンバおよびこの処理チャンバを使用する方法。チャンバは、二重壁シェル、ペデスタル型ヒータ、冷却ガスを供給して排気ガスを排出すると共に、個々にガス導入パターンを可変自在の内部通路及びチャンバを密閉する可動扉を備えている。チャンバは、ウエハ状物体をそのままの位置で冷却できるように設計されており、最適に冷却する手段を提供する。また、ウエハ状物体を処理する方法は、温度、温度の変化率、ガス組成及びこれらをチェンジするタイミングを、ウエハ状物体或はこのウエハ状物体に含まれる膜の特性が所望の特性になるように制御可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、好適には、ウエハ状物体を加熱処理および冷却処理の両方を含む温
度プロフィルを介してウエハ状物体を熱処理するためのシステムおよび方法に関
する。特に、本発明は、ウエハ状物体を支持し、このウエハ状物体を加熱処理及
び冷却処理して、加熱要求が高い場合でも均一に加熱処理及び冷却処理すること
ができる熱処理チャンバを備えた装置に関する。また、本発明は、正確に制御さ
れた混合ガス処理環境を創生し、かつ維持して、周囲の環境から広範に変化させ
ることができる。
【0002】 (背景技術) 本発明は、特に、正確な温度制御及び温度変化が必要とされるマイクロエレク
トロニックデバイスなどの半導体の処理に適用される。また、この処理では、処
理中にウエハと接触させる混合ガスを制御する必要がある。多くの他の製品や他
の処理では、物体を正確に温度制御する熱処理を含んでおり、ここでは、このよ
うな物体を“ウエハ状”物体という。
【0003】 集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜ヘッド、および類似物などのマ
イクロエレクトロニクスデバイスの製造では、集積回路の半導体ウエハ等の基板
の表面上に絶縁体等の材料層を付加する処理を含んでいる。例えば、絶縁体は、
加熱され、その後固定または硬化するために冷却する必要がある。ウエハの酸化
を防止するために、酸素を低減させた環境(嫌気環境)内で、所定の温度で冷却
しなければならない。また、ウエハを冷却処理することによって、処理後のウエ
ハ搬送中にウエハ搬送機構を熱損傷させるリスクを低減させる。この加熱及び冷
却工程は、所定の材料特性を備えた選択された部分の絶縁特性をセットするよう
に、苛酷な温度の制約条件の範囲内で正確に制御されなければならない。マイク
ロエレクトロニクスデバイス用の加熱および冷却操作は、一般的に、ウエハ状物
体が、制御された環境の元で高い平衡温度に維持され、比較的低い平衡温度に冷
却され、および/または平衡温度間の変化率(時間に対する温度℃/s)による
温度変化を受ける、所望の温度プロフィルを介してウエハ状物体を循環させるこ
とを含んでいる。加熱および冷却工程を完了するために、公知の加熱/冷却操作
は、ウエハ搬送機構の使用する個別の加熱プレートおよび冷却プレートを含み、
ウエハ自体を1つの場所から他の場所に物理的に持ち上げかつ搬送する操作を含
んでいる。この方法は、多数の欠点を有する。第1に、加熱プレートおよび冷却
プレート間の搬送中に、ウエハ温度は制御されない。第2に、各プレートへウエ
ハを移動させるために必要な時間が変化するので加熱/冷却処理を完了するため
に必要な全体の時間を正確に制御することができない。第3に、必要とされる移
動に時間がかかり、その結果、製造工程の処理能力が低下する。第4に、プレー
トからプレートへの搬送中に、ウエハを取扱うための特別の部品が必要となるの
で、必要以上に設備の費用が高くなる。第5に、プレート間の機械的移動は、ウ
エハを汚染する可能性がある。第6に、ウエハは、温度上昇中に大気中の酸素に
曝されて、酸化する危険性がある。第7に、ウエハ搬送機構が上昇した温度に曝
され、信頼性が低下し、及び/またはウエハ搬送機構の設計が複雑となり、コス
ト上昇につながる。
【0004】 これらの欠点を解決するために、本発明の譲受人によって加熱/冷却複合装置
が開発された。この装置は、“低熱容量で、熱伝導性加熱プレートを含む加熱/
冷却複合装置”と称する、1998年3月5日に出願された米国特許出願第09
/035628号に開示されており、この特許は参考として本説明に含まれる。
加熱/冷却複合装置は、ウエハの加熱操作及び冷却操作の両方の操作中に、ウエ
ハを支持する、低熱容量で熱伝導性の加熱プレートを含んでいる。加熱プレート
の一方の表面でウエハを支持すると、加熱プレートの他方の表面は、加熱操作及
び冷却操作の両方の操作の間に切換えて、熱容量の大きい冷却プレートと熱的に
接触したり引き離したりする。ある実施の形態では、加熱プレートは、冷却操作
中は冷却プレートの上方に停止させることができ、加熱操作中に、これらの構成
部品の1つまたは両方を分離するように移動させる。加熱プレートは、この加熱
プレートによって発生する熱で直接ウエハを加熱することができるが、冷却操作
では、(冷却操作中は加熱されない)加熱プレートを介してウエハから熱を冷却
プレートへ移動させる必要がある。加熱プレート及び冷却プレートの両方は、熱
処理チャンバを形成するハウジング内で作動自在に支持されている。特に、ハウ
ジングは、円筒状側壁、平坦な頂壁及び平坦な低壁から円筒状に形成されており
、その中に種々の制御用構成部品を有している。側壁は分割されており、ウエハ
の積込及び積み降ろすために処理チャンバ内へアクセスできるように頂壁及び低
壁は互いに移動可能である。
【0005】 本発明の開発中に、処理チャンバ内のウエハ状物体の熱均一性は、処理チャン
バ自体の設計及び仕上りによって著しく影響されることがわかった。処理チャン
バを構成する部材と同様に、ウエハ状物体を支持する部材、ウエハ状物体を加熱
及び冷却する部材などの処理チャンバ内の部材は、それらの表面を介してウエハ
状物体の温度に著しい影響を与える。特に、ウエハ状物体が比較的高温、即ち、
200℃以上、及び450℃、或はそれ以上の温度で均一に加熱される場合であ
る。例えば、350℃と450℃との間の温度で、新規のポリマーやコーティン
グ材が半導体ウエハにキュアリングされる。しかしながら、上述したように、効
果的にキュアリングする場合や処理する場合には、ウエハ状物体の全表面を正確
な温度に到達させる必要がある。熱的に均一にする必要があるにもかかわらず、
処理チャンバは加熱及び冷却複合装置として設計するのが有利である。熱均一性
は、ウエハ状物体が同じチャンバ内で加熱及び冷却される場合でも要求される。
このように、処理チャンバを形成する構造体及び内部の器具は、ウエハ状物体に
伝達される熱処理の均一性に影響するだけでなく、サイクル的に行われる加熱処
理及び冷却処理に影響する。一般に、ウエハ状物体の処理中の熱均一性は、チャ
ンバとその構成部材との熱均一性の相関関係にある。そこで、加熱工程などで良
好な熱均一性を達成するために、処理チャンバハウジング及びその構成部材は、
所望の温度範囲内にすべきである。しかし、冷却処理に伴なって、チャンバ及び
その構成部材の全体が冷却されるか、或は、少なくともそれらの熱均一性は危険
に曝される。いずれにしても、次の加熱工程で熱均一性を達成するサイクル時間
は長くなり、処理チャンバの十分な熱均一性を達成するためにかなりの時間を要
することになる。
【0006】 また、本発明の開発中に、加熱処理及び冷却処理の両方で、加熱及び冷却装置
の処理環境内に含まれるガスは、所望の材料特性になるように制御すべきである
こともわかった。
【0007】 (発明の開示) 本発明は、従来技術の欠点及び欠陥は、同じ処理チャンバ内の制御された環境
でウエハ状物体を、効率的かつ効果的に加熱処理及び冷却処理する装置及び方法
を提供することによって克服される。本発明によれば、処理チャンバとその構成
部材は、熱処理操作時に熱均一性を高めるように設計され、加熱工程及び冷却工
程に装置の最大処理能力で温度プロファイルが導入される。特に、処理チャンバ
は、物体を均一に高温に加熱することができ、また、そのまま効果的に冷却する
ことができる。これらの処理は混合ガスが慎重に制御された環境で行われる。
【0008】 本発明によれば、所定の温度プロファイルにしたがって、ウエハ状物体が十分
に高温及び低温を達成できる間に、ウエハ状物体の表面領域に良好な熱均一性が
達成される。特に、処理チャンバは、ウエハ状物体の冷却操作中でも、処理チャ
ンバの内部表面が所定の加熱処理温度に対して十分な温度に維持されるように設
計されている。このように、加熱工程に続く操作中に、次のウエハ状物体の表面
に良好な熱均一性を達成して、処理能力を向上させることができる。好適には、
処理チャンバは、チャンバ扉によって十分に密閉可能であるので、適宜のイナー
トガス流によって生成される嫌気環境内で熱処理を行うことができる。
【0009】 上述の優位性は、熱流(放射熱、対流熱及び伝導熱)を慎重に制御すると共に
処理環境中のガスの組成を制御することによって達成される。放射熱伝導制御は
、ウエハ状物体の表面をできるだけ処理温度付近で“監視”することによって達
成される。対流熱伝導制御は、ウエハ状物体の表面に適宜のガス流パターンを形
成することによって達成される。このガス流パターンは、他の非均一性処理を修
正するために要求してもよい。伝導熱伝導制御は、ウエハ状物体と加熱表面とを
均一に接触させて、接触面の温度をできるだけ均一にすることによって達成され
る。処理環境のガス組成の制御は、処理環境を周囲の環境から隔離することによ
って、また、処理環境のガス流を柔軟に制御することによって達成される。
【0010】 本発明では、ウエハ状物体の表面監視は、好適には、三つの基本特性に基づい
て処理温度付近で行われる。第1に、二重壁構造により、内部表面をより冷たい
外部表面から熱的に絶縁させる。第2に、熱作動範囲内でチャンバを密閉する必
要がある冷却処理は、液体冷却チャンネルよりも内部のガス冷却チャンネルを使
用することによって達成される。一般的に、ガスは液体よりも熱容量が低いため
、熱伝導率をより細かく制御することによって、より正確で信頼性の高い温度制
御が可能となる。また、液体は、熱的限界が沸点に制限され、安全性はあるが、
信頼性は低い。ガスの熱的限界は、チャンバ壁をより高温にして、ウエハ状物体
からの熱伝導を減少させて温度均一性を改善する。第3に、加熱要素からチャン
バ底壁及び側壁への熱伝達を慎重に制御することにより、壁面に沿った温度勾配
を阻止して、監視面の均一性を改善する。この制御は、伝導通路の断面積を減少
させるか、或は、伝導通路を長くすることによって達成することもできる。また
、この制御は、ヒータ表面の放射性を最小とすることによってヒータとチャンバ
壁との間の放射を最小として達成することもできる。
【0011】 本発明では、三つの要素に基づいて適宜の対流ガス流を形成する。第1に、ウ
エハ状物体の上方で独立した切換自在の内外ガス導入パターンを利用することに
よって、流量比及び流量を最適流パターンとなるように調整する。第2に、ウエ
ハ状物体の搬送中にガス撹乱を最小とする扉を使用することによって、必要なガ
ス流を得るための時間を最小限とする。第3に、取外し自在の排気プレートを使
用することによって、排気パターンを広範に変化させるために調査を簡素化して
、最適なガス流環境を達成させる。
【0012】 高度の伝導性熱伝達制御をするために、好適には、本発明は、“ペデスタル”
型ヒータを採用して、クーラチャンバの底壁とは一点で、好適には、中心点で接
触させる。この接触点により、ペデスタル表面を均一化してチャンバロスを最小
とすることができる。また、ヒータ表面の均一性は、ウエハ状物体とヒータの接
触表面との間の放射率を最大とし、他のヒータ表面とチャンバ壁面との間の放射
率を最小とすることによって改善される。ヒータ表面の放射率は、化学的処理(
例えば、陽極酸化)、或は、機械的処理(例えば、ボールピーニング)によって
制御することができる。特に、ウエハ状物体の表面即ち監視表面は陽極酸化され
るが、他の表面は機械加工された状態に残る。ウエハ状物体とヒータ表面との間
を良好に接触させるために、ペデスタル表面のチャンネルを排気して、ウエハ状
物体とヒータ表面に圧力差を形成する。
【0013】 処理環境のガス組成を制御するために、本発明では、前述したように、扉を採
用して、ウエハ状物体の搬送中のガス撹乱を最小にする。独立した内外ガス導入
パターンにより、複雑なパージ処理を改善して、最小時間で適正なガス組成体を
生成することができる。取外し自在の排気プレートにより、最適なガス流パター
ンを確立させる。
【0014】 本発明の上述したおよび他の利点と、この利点を達成する方法が、より明らか
となり、また、本発明自体も付随する図面と関連して本発明の以下に記述する実
施形態を参照してより良く理解されるであろう。 (好適な実施形態の説明) 図面を参照すると、同一の構成部材には同一の符号が付されている。まず、図
1に示すように、適宜の支持構造体を介して支持プレート12に支持された熱処
理チャンバ10を備えた装置が示されている。例えば、装置は、独立したシステ
ムであり、熱処理チャンバ10及び支持プレート12は、装置のモジュラーピー
スに支持され、かつ収容されている。他の例として、熱処理チャンバ10は、支
持プレート12で支持して、以下に詳述する図9に示すクラスターツールシステ
ム内に配設することもできる。
【0015】 図2を参照すると、熱処理チャンバ10内に内部チャンバ14が形成されてお
り、ウエハ状物体16がペデスタル状プラテン18に支持されている。特に、こ
の実施の形態は半導体ウエハを処理するものとして設計されているが、本発明は
、他の種々の形式のウエハ状物体16の熱処理に利用できることを理解されたい
。ウエハ状物体という用語は、プラテンに熱伝達接触で支持される少なくとも一
つの主表面を有するいかなる物体も含むものであり、(半導体ウエハのような)
円形の基板に限定されるものではない。ペデスタル状プラテン18は、好適には
、ペデスタル状ヒータであり、熱伝達接触でウエハ状物体16を支持するだけで
なく、ウエハ状物体16に伝達する熱を発生するものとして以下に詳細に説明す
る。図2ないし図4では、他の構成部材を明りょうに示すためにヒータ部材は示
されていない。
【0016】 熱処理チャンバ10は、好適には、円形のウエハに合わせて円筒状であるが、
必ずしも円筒状である必要はない。好適には、熱処理チャンバ10は、底壁20
、円筒状側壁22及びリッド24を備えている。搬送スロット26は、側壁22
の一部に形成されており、内部チャンバ14の外部から内部チャンバ14の内部
にアクセスできるようになっている。好適には、搬送スロット26は、ロボット
機構(図示省略)に合わせた大きさ及び形状とされており、ロボット機構は、ウ
エハ状物体16をプラテン18に積込んだり、或はプラテンから積み降ろす。さ
らに、搬送スロットは、物体サイズ(200mm或は300mm半導体ウエハ)
に合わせるべきであるが、開口時に流体が過剰に流通しないように最小限として
もよい。半導体ウエハの処理の場合には、内部チャンバ124内は嫌気環境の方
が望ましいので、内部チャンバ14の入口から(酸素などの)望ましくないガス
の流れが生じないように最小限のスロットが利便である。
【0017】 また、好適には、搬送スロット26は、チャンバドア28によって密閉自在で
ある方が好ましい。チャンバドアは、ドア閉鎖機構30によって開口位置から閉
鎖位置まで移動自在であり、図2から図4に概略を示す。図1に示すように、チ
ャンバドア28は、実質的に平板状のパネルであり、ハウジングアダプタ29に
よって熱処理チャンバ10の外側に開口している搬送スロット26を閉鎖する。
ハウジングアダプタ29は、円筒状チャンバ側壁22の一部を構成し、平板状チ
ャンバドア28で閉鎖される矩形状開口を形成している。ハウジングアダプタ2
9は、内部チャンバ14の密閉性を保持できるものであれば従来の方法で製造す
ることもできる。また、チャンバドア28は、側壁22の円筒状外表面に合わせ
て曲面状に形成することもできる。側壁22も他の形状でも良いし、或は熱処理
チャンバも他の形状にすることができる。ドア閉鎖機構30は、チャンバドア2
8を開閉できるものであれが公知のものでも良いが、好適には、ドア閉鎖機構3
0は、チャンバドア28を開口位置及び閉鎖位置の間で移動(搬送スロット26
の前面に対する移動)させるだけでなく、チャンバドア28が搬送スロット26
の前面の閉鎖位置に位置した時にチャンバ側壁22に対してチャンバドア28を
駆動させるものである。チャンバドア28の内面33の周溝内にシール32を配
置することにより、ドア閉鎖機構30は、チャンバドア28が閉鎖された処理中
の内部チャンバ14を確実に密閉する。さらに、密閉性を向上させるために、側
壁22の搬送開口26の周りに周縁フランジ34を装着して、チャンバドア28
の閉鎖位置でシール32にシール周表面35を接触させるほうがよい。好適にド
ア閉鎖機構30の一例として、本発明の他の実施の形態を参照して説明する。さ
らに、他の閉鎖機構として、空気圧式、油圧式、機械式、電気機械式駆動装置を
使用することもできる。しかしながら、好適には、チャンバドア28は、搬送ス
ロット26の開口位置と閉鎖位置との間で移動自在であるだけでなく、良好な密
閉状態となるように側壁22に対して接離自在である。これらの移動は、個々の
駆動装置で行われても良く、単一の駆動装置で両方の移動を制御してもよく、あ
るいは、いくつかの駆動装置を組み合わせてもよい。
【0018】 本発明の一実施の形態によれば、好適には、側壁22は、二重壁構造体(即ち
、二つ或はそれ以上の間隔をおいて配置した壁)の一部である。図2に示す実施
の形態によれば、例えば、側壁22は、半径方向に延在する環状頂部36と、半
径方向に延在する環状中間部38と、半径方向に延在する環状底部40を含んで
いる。さらに、環状頂部36、環状中間部38及び環状底部40の各々に外壁4
2が結合されて、二重壁構造体を構成している。外壁42は、単独に製造した上
壁部44と下壁部46とから構成してもよい。中間環状部38は、側壁22の周
囲全体から延在させてもよいし、側壁22の複数の曲面部から延在させてもよい
し、側壁22の周囲に配置した別体の支持部としてもよい。さらに、中間環状部
は、備えられてもよいし、或は、側壁22のパターンとして配置されてもよい。
また、中間環状部38は省略してもよいが、二重壁構造体を機械的構造体として
補強する方がよい。
【0019】 いずれにしても、図示したように、二重壁構造体は、内壁空間を区画して、上
部壁空間48と下部壁空間50に分けている。上部壁空間48は、側壁22の一
部に搬送スロット26を貫通する周囲フランジ34を形成しているため、内部チ
ャンバ14の全周に形成されていない。好適には、下部壁空間50は、内部チャ
ンバ14の全周に形成されている。外壁42は、好適には、内側壁22に結合さ
れており、周囲フランジ34は、好適には、側壁22に溶着されている。半導体
ウエハの熱処理中に熱が発生するため、熱処理チャンバ10は、アルミニューム
などの金属材料が好適である。ステンレススチールなどの、チャンバ10の温度
プロファイルに適した他の適宜の材料を用いてもよい。さらに各構成部材が同一
の金属の場合溶着が容易となる。その結果、熱的に及び機械的にロバスト性の構
造体で熱処理チャンバ10を構成できる。もちろん、他の適用例として、他の材
料も適しており、また、他の結合方法を用いてもよい。例えば、低温では、樹脂
材料を用いて、構成部材を接着することもできる。
【0020】 チャンバ底壁20は、好適には、側壁22と一体に形成される。しかしながら
、別体に形成して公知の手段で側壁22に固定してもよい。この実施の形態では
、底壁20は、開口50を形成した単一の壁で構成されており、好適には、開口
50は中心に形成して、後述するプラテン18に対する構成部材の通過を容易と
している。底壁20のチャンバ側部の開口52の周囲にペデスタルベース54を
支持している。好適には、ペデスタルベース54は、内部チャンバ側から底壁2
0内に形成された環状溝56内に装着して、ペデスタルベース54を底壁20に
ボルト58で固定している。内部チャンバ14を効果的に密閉するために、ペデ
スタルベース54の下面62と環状溝56の底部との間にシールリング60を装
着して、ペデスタルベース54は良好な密閉状態でボルト58で装着されている
。この部分の構成を簡単にして、熱伝達能力を備えるように、底壁20の中央部
64を厚く形成する方が好適である。
【0021】 また、底壁20の厚い中央部64に排気通路66を形成して、内部チャンバ1
4内から処理流体を取り除く方がよい。特に、排気チャンネル66は、中央部6
4の環状溝68で形成されており、内部チャンバの側部に開口している。また、
中央部64の残りの厚い部分を貫通する一つ或はそれ以上の通路(図示省略)を
形成して、排気チャンネル66から内部チャンバ14の外側へ、パイプや適宜の
器具を用いて排気流体を吸引することもできる。排気チャンネル66のチャンバ
側を閉鎖するために、排気プレート70に沿って適宜のパターンで形成したオリ
フィス74を有する取外し自在の排気プレート70を備えている。このように、
排気チャンネル66を排気システムに流体連結することによって、流体は、内部
チャンバ14からオリフィス72を介して排気チャンネル66内、即ち、熱処理
チャンバ10の外側に吸引される。取外し自在の排気プレート70を使用するこ
とにより、特定の熱処理チャンバ10に適用する場合、他の適宜サイズのオリフ
ィス72を形成した排気プレート70と交換することにより、オリフィス70の
サイズを簡単に変えることができる。排気プレート70は、好適には、環状溝6
8の段部内に装着され、複数の締結具76で固定される。締結具の頭部は、好適
には、固定位置において排気プレート70の少なくとも一部とオーバラップさせ
る。好適には、締結具76は、中央部64の適宜の位置に形成された孔内に螺合
される。
【0022】 また、底壁20の中央部64内に冷却チャンネル78が形成されている。好適
には、冷却チャンネル78は、底壁20の中央部64に形成された溝であり、こ
の溝は底壁20の外側に開口されている。冷却チャンネル78は、実質的に開口
52に対して同心円状で円形状チャンネル(平面的にみて)に形成されている。
冷却チャンネル78は、完全な円形に形成されていないので、冷却チャンネル7
8の一端は入口として、他端は出口として利用することができる。冷却チャンネ
ル78を外部から閉鎖するために、底壁20の中央部64にプレート80を固定
して、冷却チャンネル78カバーして密閉しており、冷却チャンネル78によっ
て入口通路と出口通路(図示省略)を形成して、適宜の方法で冷却システムの入
口及び出口ラインに流体連結されている(プレート80を図示する必要がある形
状に注意)。
【0023】 また、底壁20の中央部64には、リフトピン84を往復移動させる数本の通
路82(好適には3本であり、図2には一本だけを図示)が形成されている。こ
れらの通路82により、リフトピン84の往復移動が容易となるが、内部チャン
バ14は効果的に密閉しなければならない。そのために。中央部65の外側に形
成された溝内で通路82の周囲にシールリング86を装着して、このシールリン
グによりリフトピン84を密閉してシールリングをリフトピンにスライド係合さ
せている。これらのシールリング86は装着プレートでその場所に固定され、そ
の後、複数の締結具など公知の手段で保持される。
【0024】 通路82及びリフトピン84は、好適には、開口部52の周囲に同心状に(必
ずしもその必要はないが)配置されており、プラテン18の厚肉部を貫通して形
成された通路88(図2には、一本だけを図示)内に延在している。プラテン1
8はペデスタルベース54によって直接支持されており、その上面に、ウエハ状
物体16を熱伝達接触状態に位置させることができる支持表面90が形成されて
いる。リフトピン84は、その先端部85が支持表面90の下方にあって、熱伝
達接触を阻害しない位置から移動自在とされている。リフトピン84は、往復駆
動機構92で移動自在であり、その先端部85が支持表面90の上方の位置に移
動すると、ウエハ状物体16を非熱伝達接触位置に移動させる。即ち、リフトピ
ン84が移動すると、ウエハ状物体16は熱伝達接触位置から移動する。後述す
るように、この位置が、熱処理チャンバ10の冷却状態として示されている。い
ずれにしても、物体16は、冷却位置に移動されたときにプラテン18と熱伝達
接触されない。
【0025】 各リフトピン84の移動を同期させるために、各リフトピン84を、プレート
(図示省略)などの共通の部材に結合して、駆動機構92により単独の部材、即
ち、プレートを各ピン84と一緒に移動することができる。駆動機構92は、ス
テップモータで駆動されるリードスクリュ機構などの公知のリニア駆動機構で構
成することができる。さらに、各リフトピン84に内部通路94を形成して、公
知のバキュームライン即ちバキュームシステムに接続して、ウエハ状物体16に
対向して保持する先端部85を介して真空引きすることができる。
【0026】 さらに後述するように、プラテン18は、熱発生機構を備えると共に温度をフ
ィードバック制御するように構成されている。底壁20の開口部52を介して、
ワイヤリング94と適宜数の温度センサ96を通してプラテン18内に取り付け
ている。温度センサは、公知のRTDセンサ或いは熱電対を含む。これらの温度
センサはプラテン18内の種々の位置及び深さにおける温度情報を供給するため
に使用しており、プラテン18内の加熱機構により発生した熱を制御する制御回
路に接続されている。制御機構自体は、本実施の形態の特徴とする部分ではなく
、温度感知情報に基づいて発生される熱を制御する公知の手段とすることができ
る。
【0027】 内部チャンバ14の上部はリッド24で閉鎖されている。好適には、リッド2
4は頂壁98とカバープレート100から構成されている。円筒状熱処理チャン
バ10の場合は、頂壁98は、軸方向に延在する円形状外側部102、円形状中
間部104及び円形状内側部106で構成されている。その結果、環状外側チャ
ンバ108、環状中間チャンバ110及び環状内側チャンバ112が形成される
。各チャンバは、カバープレート100で閉鎖されており、カバープレートはボ
ルトなどの通常の締結具114によって頂壁98に固定されている。また、頂壁
98とカバープレート100から構成されたリッド24は、ボルトなどの通常の
締結具によって側壁22の上部に固定されている。シール118を側壁22の頂
面に形成した溝内に装着して、頂壁98を締結具116で側壁の上部に固定した
ときに頂壁98の下面で内部チャンバ14を効果的に密閉している。シール11
8、シールリング60、ドアシール32及びリフトピンシール86により、内部
チャンバ14内に熱処理部を形成する。
【0028】 以下に熱処理チャンバ10の作動を説明する。外側チャンバ108は、一連の
オリフィス120を介して内部チャンバ14と流体連通している。同様に、内側
チャンバ112は、オリフィス122を介して内部チャンバ14と流体連通して
いる。また、外側チャンバ108と内側チャンバ112との間を、熱処理チャン
バ10の外側に設けた供給ラインで流体連通させる方がよい。このようにするこ
とにより、公知の流体ライン及び器具を流体源に接続して、カバープレート10
0の適宜の位置で流体通路(図示省略)に流体を供給して、外側チャンバ109
及び内側チャンバ112に流体を供給することができる。
【0029】 上述したように、好適には、プラテン18自体が加熱機構を構成しており、表
面90に支持したウエハ状物体16に熱を伝導する。好適には、加熱機構は、ウ
エハ状物体16の全体に熱伝導するように熱を供給する。図5及び図6に示すよ
うに、一例として示す加熱機構では、ペデスタル状ヒータを提供するようにヒー
タケーブル130はプラテン18内に鋳込まれている。図5に示すケーブルヒー
タ130はスパイラル状パターンであり、プラテン18の表面90の全体に熱を
発生させることができる。このようにして、熱伝導接触位置に支持したウエハ状
物体16に効果的に熱を供給する。スパイラル状パターンは、適用形態及び熱伝
導仕様に基づいて、適宜の異なるパターンに修正することができる。さらに、ウ
エハ状物体16の異なる部分に作用するように複数ゾーンにすることもできる。
この場合、一つ以上の加熱部材を利用することができる。図6に示すように、プ
ラテン18の本体内のフレームワーク132を利用して、ヒータケーブル130
の位置を正確に調整して、ペデスタルヒータの成形加工中にパターンを形成する
こともできる。フレームワーク132は、複数の部材及び形状から構成して、一
つ或いはそれ以上の加熱要素を含む所望のパターンを正確に形成することもでき
る。
【0030】 他の加熱装置として、加熱回路の表面にフィルム層或いはマイカフィルム層を
プリントした形式の公知のフィルムヒータを構成してもよい。これらのフィルム
ヒータをプラテンの頂面に形成した場合には、フィルムヒータは、プラテン自体
の頂面に代わるウエハ状物体の支持表面となる。さらに他の形態として、プラテ
ンの頂面または底面に、直接的にヒータ回路をプリントすることもできる。さら
に他の形態として、本特許出願の譲受人が所有する1998年3月5日に出願し
た米国特許出願第09/035628号に開示された加熱装置を利用することも
できる。いずれの場合でも、プラテンに適宜の通路を形成して、電気接続部及び
他の電気部材或いは機械部材を具備すべきである。さらに、所定数の温度センサ
96をプラテン18の種々の部位に装着して各部位を監視して、加熱機構を駆動
する制御回路にフィードバック情報として提供する。
【0031】 上述した熱処理チャンバ10は、特に性能を向上させた熱処理チャンバとして
設計されており、内部チャンバ14内でウエハ状物体16の加熱及び冷却を容易
としている。さらに、熱処理チャンバ10は、チャンバの熱均一性を向上させる
ように設計されているため、プラテン18内のヒータ或いはプラテン上のヒータ
からウエハ状物体16に熱を均一に伝導させる。(背景技術で説明したように)
絶縁材を備えた半導体ウエハなどの種々の製品を製造する場合、物体全体を均一
に加熱して、物体の表面全体を適正に熱処理する必要がある。例えば、半導体ウ
エハを高温キュアリング材で処理する場合、絶縁材は、所定時間の間、ウエハの
表面全体を200℃或はそれ以上の温度に上昇させることによって、硬化処理さ
れる(キュアリング)。また、本発明の背景技術で説明したように、チャンバ1
0及びその構成部材の設計が熱均一性に影響を与えることがわかっている。側壁
、底壁、リッド、ペデスタル及びプラテンの全部材の設計が、熱均一性を左右す
る。さらに、チャンバ10を加熱チャンバ及び冷却チャンバの両方で使用する場
合に問題がある。加熱処理と加熱処理との間にチャンバを冷却処理すると、熱処
理チャンバの構成部材及び熱処理チャンバの内部温度に影響を与えて、引き続く
加熱処理で加熱処理中の熱均一性に影響することになる。
【0032】 本発明によれば、ウエハ状物体16を処理する熱処理チャンバ10及びこの熱
処理チャンバを利用する方法は、加熱段階での熱均一性、特に、高温処理時の熱
均一性を向上させるように改善した種々の特徴及び段階を含んでいる。
【0033】 特徴の一つは、二重側壁構造を提供することにある。特に、このように構成す
ることにより、側壁22の内面で良好な熱伝導内部表面を提供し、また、側壁2
2から熱的に絶縁された外壁42を提供することにより、側壁22の内表面はチ
ャンバの外部温度の影響から絶縁されると共に、外表面42は側壁22から絶縁
される。この構成の優位性は、処理サイクルの間に実質的な冷却処理がないよう
に、側壁22の内面は加熱され、かつ、加熱状態が維持されることである。内表
面に沿った熱伝導性が良好であることが有利であり、また、熱均一性を向上させ
るためには、内表面をできるだけ熱い状態(処理温度に)に保持することが望ま
しい。
【0034】 他の特徴は、内側チャンバ112及び外側チャンバ108をリッド24の内部
に形成したことにある。これらのチャンバだけでなく、中間チャンバ110を形
成することによって二重側壁構造体と同様の絶縁効果を提供すると共に、これら
のチャンバを利用して内部チャンバ14を通過するガスを循環させる。内側チャ
ンバ112は、加熱処理が行われた後で、ウエハ状物体16を冷却処理する冷却
ガスを供給するために使用するのが有利であり、ウエハ状物体16は、リフトピ
ン84を伸張させることによって冷却位置に移動され、プラテン18との熱伝導
接触から離される。ウエハ状物体16が熱伝導接触位置から離されて支持される
と。冷却ガスは、オリフィス122を介して内側チャンバ112から内部チャン
バ14内のウエハ状物体16の周囲を循環して排気チャンネル66から排出され
る。冷却ガス循環流は、ウエハ状物体16を横切る方向を指向して、プラテン1
8の周囲を通って排気チャンネル66の中に流れ、側壁22の内表面の温度には
ほとんど影響しない。
【0035】 また、他の特徴は、熱均一性を向上させるために、底壁20の中央部64内に
ガス冷却チャンネル78を形成したことにある。ガス冷却チャンネル78は、保
熱機能のためではなく、底壁20の中央部64に冷却機能を提供することにある
。熱はプラテン18によって発生するので、熱はペデスタルベース54を介して
中央部64に伝導する。底壁20の残りの部分及び側壁22は、実質的に高熱レ
ベルに維持されるが、中央部64を冷却することにより、中央部64はオーバー
ヒートしない。オーバーヒート状態になると、内部チャンバ14を密閉している
シール60及び86が破損してしまう。このように、ガス冷却チャンネル78は
、底壁20を横切る熱をバランスさせるだけでなく、熱処理チャンバ10の熱均
一性をアシストする。ガス冷却チャンネル78の形状は、他の形態における冷却
要求や底壁20の熱伝導程度に基づいて設計することができる。冷却ガスを使用
することは、冷却チャンネル78の内表面に接触して過度に冷却する液体冷却技
術よりも有利である。さらに、液体は底壁20の高温によって沸騰して、冷却液
供給システムに多くの不利な影響を及ぼす。
【0036】 これらの特徴及び以下に説明する特徴は、ウエハ状物体を効率的かつ効果的に
加熱処理及び冷却処理する熱処理チャンバ内で達成される。ある点で。これらは
処理環境の熱(放射熱、対流熱及び伝導熱)の流れ及びガスの組成を慎重に制御
することによって達成される。放射熱伝導制御は、できるだけ処理温度付近でウ
エハ状物体の表面を”監視”することによって達成される。対流熱伝導制御は、
ウエハ状物体の表面に適正なガス流パターンを形成することによって達成される
。このガス流パターンは、処理行程で非均一性を修正するために必要である。伝
導熱伝導制御は、ウエハ状物体を加熱面を均一に接触させて、接触表面の温度を
できるだけ均一にすることによって達成される。処理環境のガス組成の調整は、
処理環境を周囲環境と隔離して、処理環境のガス流を柔軟に制御することによっ
て達成される。
【0037】 本発明によれば、ウエハ状物体の表面監視は、好適には、3つの基本特性に基
づいて処理温度付近で行われる。第1に、チャンバ壁を二重壁構造としてチャン
バ壁22の内表面を、冷たい外壁42の外表面から熱的に絶縁させる。第2に、
熱作動範囲内でシール60及び86などのチャンバシールを必要とする冷却処理
は、液体冷却チャンネルよりも内部ガス冷却チャンネル78を使用することによ
って達成される。一般にガスは液体よりも熱容量が低いので、熱伝導率をより細
かく制御することによって、より正確で信頼性の高い温度制御が可能となる。液
体は、熱的限界が沸点に制限され、安全性はあるが信頼性は低い。ガスの熱的限
界は、チャンバをより高温にして、ウエハ状物体からの熱伝導を少なくして、温
度均一性を改善させる。第3に、プラテン18及び加熱部材を構成するペデスタ
ルヒータからチャンバ底壁20及び側壁22への熱伝導を慎重に制御することに
より、壁面に沿った温度勾配を阻止して監視表面の均一性を改善する。この制御
は、伝導路の断面積を減少させるか、或いは伝導路を長くすることによって達成
される。また、この制御は、ヒータ表面の放射性を最小として、ヒータとチャン
バ壁との間の放射を最小とすることによって達成される。
【0038】 本発明では、3つの要素に基づいて適正な対流ガス流を形成する。第1に、ウ
エハ状物体の上方に独立した切り換え自在の内外ガス導入パターンを利用するこ
とによって(図3参照)、流量比及び流量を最適流パターンとなるようにウエハ
状物体上で調整する。これは、オリフィス120及び122のを適正な大きさと
することによって、及び/またはガス供給(即ち、ガス圧力)を制御することに
よって行われる。第2に、ウエハ状物体16の搬送中にガス撹乱を最小とするチ
ャンバドア28を使用することによって、必要なガス流を得るための時間を最小
限とする。第3に。取外し自在の排気プレート72を使用することにより、排気
パターンを広範に変化させる調査を簡単にして、適正なガス流環境を達成させる
【0039】 独立した内外ガス導入パターンにより、複雑なパージ処理を改善して、最小時
間で適正なガス組成を生成することができる。取外し自在の排気プレート72に
より、最適なガス流パターンを確立させる。
【0040】 高度の伝導性熱伝導制御のために。本発明では、ペデスタル型ヒータを採用し
て、クーラチャンバ底壁20とは一点で、好適には、中心点で接触させている。
この接触点でチャンバへのロスを最小として、ペデスタル表面の均一性を改善さ
せる。また、ヒータ表面の均一性は、ウエハ状物体とヒータの接触表面との間の
放射率を最大とし、他のヒータ表面とチャンバ壁面との間の放射率を最小とする
ことによって改善される。ヒータ表面の放射率は、化学的処理(例えば、陽極酸
化)或いは機械的処理(例えば、ボールピーニング)によって制御することがで
きる。特に、ウエハ状物体の表面或いは監視表面は陽極酸化されるが、他の表面
は機械加工された状態で残される。ウエハ状物体とヒータ表面との間を良好に接
触させるために、ペデスタル表面のチャンネルを排気して、ウエハ状物体とヒー
タ表面に圧力差を形成させる。
【0041】 本発明に基づく熱処理チャンバ10を使用した1サイクル作動及び方法を図2
、図3及び図4に示す。図4に示す熱処理チャンバ10の搬送状態では、チャン
バドア28は開位置にある。ウエハ状物体16は、ロボットハンド装置によって
ピン84の先端に位置している(各ピンは搬送位置に伸張されている)。ロボッ
トハンド装置は、ウエハ状物体16を把持して搬送して、ピン84上にウエハ状
物体を積み込む。このようなロボットハンド装置は公知であり、ウエハをx,y
平面に移動させる形式や、ウエハをx,y,z方向に移動して積み込みを容易と
した形式のロボットハンド装置を含む。パージガスによって、処理チャンバに進
入する大気ガスを最小とする。好適には、内側チャンバ112及び外側チャンバ
108の両方に供給されたガスは、内部チャンバ14を循環して、排気チャンネ
ル66から排出される。必要により、内側チャンバ112及び外側チャンバ10
8の一つまたは一方だけを使用し、或いは、これらのチャンバの一つ、または両
方と組み合わせて中間チャンバ110を使用し、或いは、これらのチャンバの代
わりに中間チャンバを使用して、適正な供給及びオリフィスを提供する。
【0042】 特定の応用では特定の処理に影響を与えないパージガスが好適であり、多くの
適用例では、イナートガスが適している。
【0043】 図4に示すように、ウエハ状物体16がピン84の上に搬送された後で、ピン
84は、図2に示す加熱状態の熱処理チャンバの形態のように下げられる。加熱
状態では、ウエハ状物体16はプラテン18の表面90に熱伝導接触しており、
リフトピン84は縮退して、チャンバドア28は閉鎖位置にある。この状態では
、ウエハ状物体16は、プラテン18から発生した熱で熱処理され、ウエハ状物
体16に熱が伝導される。上述した多くの理由により、本発明によれば加熱処理
の熱均一性が達成される。加熱処理中には、内側チャンバ112及び外側チャン
バ108の一方或いは両方からリッド24内にパージガス供給され、内部チャン
バ14内を循環して排気チャンネル66から排出される。
【0044】 加熱処理が終了すると、チャンバドア28は閉鎖された状態で、ウエハ状物体
16は、プラテン18と熱伝導接触しない位置に持ち上げられる。これは、リフ
トピン82の先端部84が、プラテン18の支持表面より十分な距離だけ伸張す
ることによって達成される。次に、ウエハ状物体16は、内側チャンバ112及
び外側チャンバ108の一方或いは両方からリッド24内に供給されたガス流に
よって冷却される。冷却処理が完了すると、次にドア28が開かれ、ウエハ状物
体は搬送機構によって取り除かれる。
【0045】 図7及び図8を参照すると、他の実施の形態に係る熱処理チャンバ200が示
されている。熱処理チャンバ200の構成部材及び構造は、熱処理チャンバ10
と同様であるので、両者の相違部分だけを詳細に説明して、構造及び機能は詳細
には説明しない。また、これらの相違は熱処理チャンバ10内に組み込まれるか
、或いは他の熱処理チャンバと組み合わせても良いことを理解されたい。
【0046】 熱処理チャンバ200では、底壁220は、さらに軸方向に延在する環状外側
部分221及び軸方向に延在する環状中間部分223を含んでおり、中央部26
4の段部と共同して、間隔をあけて装着する外側底壁265の装着面を形成して
いる。外側側壁42と同様に、外側底壁265は、二重底壁構造体部分を構成し
て、構造体の絶縁機能により熱絶縁を向上させると共に構造体の剛性を増加させ
ている。外側底壁265は、側壁構造と同じように底壁220に溶着或いは他の
手段で結合されており、また、部分221及び223は、側壁に関連して説明し
たように修正することもできる。図示するように、環状外側底部チャンバ267
と環状内側底部チャンバ265が区画形成される。
【0047】 また、修正された底壁220では、排気チャンネル266はリフトピン284
の内側に移動され、また、冷却チャンネル278もペデスタルベース254の下
方で内側の位置に移動されている。取外し自在の排気プレート270は、排気チ
ャンネル278をカバーするように、かつ、ペデスタルベース254の下面とシ
ールリング260の配設部に隣接する底壁220の中央部の段部下面との間に部
分的に延在するように配設されている。排気チャンネル278をペデスタルベー
ス254に接近するように移動させることにより、内部チャンバ214内の流体
循環が改善され、また、排気チャンネル266とペデスタルベース254との間
の領域のガス循環を減少させることにより内部チャンバ214のパージ効率が改
善される。他の優位性は、底壁220からプラテン218を離すことなく、プラ
テン218からの熱伝導通路からシールリング260をさらに離すことができる
ので、シールリング260を熱損傷から防止することができる。また、シールリ
ング260を熱伝導通路の冷却チャンネル278に近づけて配設することにより
、さらに損傷を防止することができる。また、図8に示すように、温度センサ2
96が底壁220の特に中央部264を貫通して挿通延在している。このように
、底壁220を貫通して内部チャンバ214内に開口を形成した場合には、一般
的な通常のシールリング297が温度センサ296と中央部264との間に装着
される。
【0048】 熱処理チャンバ200の他の相違点は、リッド224の構造である。リッド2
4と同様に二重壁構造体を構成しているが、軸方向に延在する中間環状部306
には、カバープレート300と接触しない一つあるいはそれ以上の低い部分が形
成されており、中間チャンバ310と内側チャンバ312との間を流体連通させ
ている。中間チャンバ310と内側チャンバ312は単一のチャンバとして機能
して、内部チャンバ214内に冷却ガスを分配することができる。このようにす
ると、さらに多数のオリフィス322を形成することができ、内部チャンバ21
4内に異なる位置から冷却ガスを供給することができる。供給パターンを変える
ことにより、ウエハ状物体216に対するガス流が均一となり、冷却処理が改善
される。
【0049】 熱処理チャンバ200のさらに他の相違点は、側壁222の上端へのリッド2
24の結合である。頂壁298の周端縁に環状段部301を形成することにより
、頂壁298の内表面がウエハ状物体16に接近して配置されるため、循環量が
減少して、パージング効果が改善され、また、オリフィス322をウエハ状物体
216に近づけて冷却効果を改善させる。
【0050】 図7には、本発明の熱処理チャンバに使用するドア閉鎖機構が示されており、
このドア閉鎖機構は、チャンバドアを垂直方向及び水平方向に移動させる。図示
したチャンバドア228は、実質的に平板状であり、ハウジングアダプタ229
によって熱処理チャンバ210に取り付けられている。ドア閉鎖機構330は、
空気圧シリンダ(図示省略)などの通常の駆動装置からなる一対のドアアクチュ
エータ332と、第1スライド部材334を備えている。ドアフレーム338に
は共同するスライド部材336が取り付けられている。駆動部材の可動部(例え
ば、シリンダのピストン)は、スライド部材336に結合されており、第1スラ
イド部材334によってガイドされてドアフレーム338を垂直方向に移動させ
る。チャンバドア328は、公知のフォーバー機構(4本バー)によってドアフ
レーム338に作動自在に連結されており、フォーバー機構によってチャンバド
ア328を水平方向に移動させる。水平方向に移動させると。チャンバドア32
8の上端部の上方に配設されたドアストッパ340の第1カム面(図示省略)が
チャンバドア328の上端部(或いは、ローラまたは他の部材)と共同する。こ
の配置により、ドアストッパ340とチャンバドア328との最初の係合後に、
チャンバドア328が上方に移動すると、この上方移動により、チャンバドア3
28は水平方向に移動される。この水平移動により、チャンバドア328とチャ
ンバ側壁222との間をシール222でシールする力が提供される。
【0051】 本発明に基づく熱処理チャンバを含む特定の装置が図9に示されている。ここ
では、いくつかの他の処理ステーション404、406、408、410の間に
熱処理チャンバ402を含むクラスター装置400が示されている。例えば、半
導体ウエハを処理する場合には、コーティングステーション、分配ステーション
、キュアリングステーション或いは貯蔵ステーションとなる。ウエハ搬送機構4
12を具備してもよい。これらの各ステーション及び搬送機構は公知であり、必
要に応じて変更することができる。半導体ウエハを処理するために、本発明を適
用可能なクラスター装置の一つが、本発明の譲受人であるFSIインターナショ
ナル、インコーポレイテッドが、”カリプソ”という商標で販売しているクラス
ター装置であり、本発明の熱処理チャンバを、半導体ウエハ処理用ステーション
の一つとして組み込むことができる。上述したように、本発明に基づく熱処理チ
ャンバを備えた装置は、独立した装置の形態として提供することもでき、その場
合には、熱処理チャンバは単独で使用されるか、或いは他の装置と組み合わせて
使用される。
【0052】 本発明のその他の実施形態は、本明細書を考慮して、または本明細書で開示さ
れている本発明の実施により、当業者には明らかであろう。本明細書に記載され
ている原理および実施形態には、様々な省略、修正、変更を、添付のクレームで
示す本発明の真の範囲および精神から逸脱しないかぎり当業者により実行するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、熱処理チャンバ内に支持されたウエハ状物体を加熱処理及び冷却処理
する熱処理チャンバを備えた本発明に係る装置の部分拡大斜視図である。
【図2】 図2は、図1の熱処理チャンバの断面図であり、ウエハ状物体をペデスタルヒ
ータに熱伝達接触させて加熱処理している状態を示す熱処理チャンバ内に支持さ
れたウエハ状物体を示している。
【図3】 図3は、図1の熱処理チャンバの他の断面図であり、ウエハ状物体をペデスタ
ルヒータの熱伝導接触から離して、冷却ガス流を生成して冷却処理している状態
を示す熱処理チャンバ内に支持されたウエハ状物体を示している。
【図4】 図4は、図示した熱処理チャンバの他の断面図であり、チャンバ扉を開放して
、外部からチャンバの内部にアクセスして搬送させる状態を示す熱処理チャンバ
内に支持されたウエハ状物体示している。
【図5】 図5は、ヒータレイアウトの一実施の形態を示すペデスタルヒ―タの上面図で
ある。
【図6】 図6は、図5に示すペデスタルヒータの断面図である。
【図7】 図7は、本発明に係る他の熱処理チャンバの斜視図である。
【図8】 図8は、図7に示す熱処理チャンバの断面図である。
【図9】 図9は、本発明の熱処理チャンバを含むクラスター処理装置を示す上面図であ
る。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年9月10日(2001.9.10)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】 これらの欠点を解決するために、本発明の譲受人によって加熱/冷却複合装置
が開発された。この装置は、“低熱容量で、熱伝導性加熱プレートを含む加熱/
冷却複合装置”と称する、2000年6月6日に特許された米国特許第6072 163号 に開示されており、この特許は参考として本説明に含まれる。加熱/冷
却複合装置は、ウエハの加熱操作及び冷却操作の両方の操作中に、ウエハを支持
する、低熱容量で熱伝導性の加熱プレートを含んでいる。加熱プレートの一方の
表面でウエハを支持すると、加熱プレートの他方の表面は、加熱操作及び冷却操
作の両方の操作の間に切換えて、熱容量の大きい冷却プレートと熱的に接触した
り引き離したりする。ある実施の形態では、加熱プレートは、冷却操作中は冷却
プレートの上方に停止させることができ、加熱操作中に、これらの構成部品の1
つまたは両方を分離するように移動させる。加熱プレートは、この加熱プレート
によって発生する熱で直接ウエハを加熱することができるが、冷却操作では、(
冷却操作中は加熱されない)加熱プレートを介してウエハから熱を冷却プレート
へ移動させる必要がある。加熱プレート及び冷却プレートの両方は、熱処理チャ
ンバを形成するハウジング内で作動自在に支持されている。特に、ハウジングは
、円筒状側壁、平坦な頂壁及び平坦な低壁から円筒状に形成されており、その中
に種々の制御用構成部品を有している。側壁は分割されており、ウエハの積込及
び積み降ろすために処理チャンバ内へアクセスできるように頂壁及び低壁は互い
に移動可能である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】 熱処理チャンバ10は、好適には、円形のウエハに合わせて円筒状であるが、
必ずしも円筒状である必要はない。好適には、熱処理チャンバ10は、底壁20
、円筒状側壁22及びリッド24を備えている。搬送スロット26は、側壁22
の一部に形成されており、内部チャンバ14の外部から内部チャンバ14の内部
にアクセスできるようになっている。好適には、搬送スロット26は、ロボット
機構(図示省略)に合わせた大きさ及び形状とされており、ロボット機構は、ウ
エハ状物体16をプラテン18に積込んだり、或はプラテンから積み降ろす。さ
らに、搬送スロットは、物体サイズ(200mm或は300mm半導体ウエハ)
に合わせるべきであるが、開口時に流体が過剰に流通しないように最小限として
もよい。半導体ウエハの処理の場合には、内部チャンバ14内は嫌気環境の方が
望ましいので、内部チャンバ14の入口から(酸素などの)望ましくないガスの
流れが生じないように最小限のスロットが利便である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】 また、底壁20の厚い中央部64に排気通路66を形成して、内部チャンバ1
4内から処理流体を取り除く方がよい。特に、排気チャンネル66は、中央部6
4の環状溝68で形成されており、内部チャンバの側部に開口している。また、
中央部64の残りの厚い部分を貫通する一つ或はそれ以上の通路(図示省略)を
形成して、排気チャンネル66から内部チャンバ14の外側へ、パイプや適宜の
器具を用いて排気流体を吸引することもできる。排気チャンネル66のチャンバ
側を閉鎖するために、排気プレート70に沿って適宜のパターンで形成したオリ
フィス74を有する取外し自在の排気プレート70を備えている。このように、
排気チャンネル66を排気システムに流体連結することによって、流体は、内部
チャンバ14からオリフィス72を介して排気チャンネル66内、即ち、熱処理
チャンバ10の外側に吸引される。取外し自在の排気プレート70を使用するこ
とにより特定の熱処理チャンバ10に適用する場合、他の適宜サイズのオリフ
ィス72を形成した排気プレート70と交換することにより、オリフィス70の
サイズを簡単に変えることができる。排気プレート70は、好適には、環状溝6
8の段部内に装着され、複数の締結具76で固定される。締結具の頭部は、好適
には、固定位置において排気プレート70の少なくとも一部とオーバラップさせ
る。好適には、締結具76は、中央部64の適宜の位置に形成された孔内に螺合
される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】 また、底壁20の中央部64には、リフトピン84を往復移動させる数本の通
路82(好適には3本であり、図2には一本だけを図示)が形成されている。こ
れらの通路82により、リフトピン84の往復移動が容易となるが、内部チャン
バ14は効果的に密閉しなければならない。そのために中央部65の外側に形
成された溝内で通路82の周囲にシールリング86を装着して、このシールリン
グによりリフトピン84を密閉してシールリングをリフトピンにスライド係合さ
せている。これらのシールリング86は装着プレートでその場所に固定され、そ
の後、複数の締結具など公知の手段で保持される。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0030】 他の加熱装置として、加熱回路の表面にフィルム層或いはマイカフィルム層を
プリントした形式の公知のフィルムヒータを構成してもよい。これらのフィルム
ヒータをプラテンの頂面に形成した場合には、フィルムヒータは、プラテン自体
の頂面に代わるウエハ状物体の支持表面となる。さらに他の形態として、プラテ
ンの頂面または底面に、直接的にヒータ回路をプリントすることもできる。さら
に他の形態として、本特許出願の譲受人が所有する2000年6月6日に特許さ れた米国特許第6072163号 に開示された加熱装置を利用することもできる
。いずれの場合でも、プラテンに適宜の通路を形成して、電気接続部及び他の電
気部材或いは機械部材を具備すべきである。さらに、所定数の温度センサ96を
プラテン18の種々の部位に装着して各部位を監視して、加熱機構を駆動する制
御回路にフィードバック情報として提供する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0034】 他の特徴は、内側チャンバ112及び外側チャンバ108をリッド24の内部
に形成したことにある。これらのチャンバだけでなく、中間チャンバ110を形
成することによって二重側壁構造体と同様の絶縁効果を提供すると共に、これら
のチャンバを利用して内部チャンバ14を通過するガスを循環させる。内側チャ
ンバ112は、加熱処理が行われた後で、ウエハ状物体16を冷却処理する冷却
ガスを供給するために使用するのが有利であり、ウエハ状物体16は、リフトピ
ン84を伸張させることによって冷却位置に移動され、プラテン18との熱伝導
接触から離される。ウエハ状物体16が熱伝導接触位置から離されて支持される
冷却ガスは、オリフィス122を介して内側チャンバ112から内部チャン
バ14内のウエハ状物体16の周囲を循環して排気チャンネル66から排出され
る。冷却ガス循環流は、ウエハ状物体16を横切る方向を指向して、プラテン1
8の周囲を通って排気チャンネル66の中に流れ、側壁22の内表面の温度には
ほとんど影響しない。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0036】 これらの特徴及び以下に説明する特徴は、ウエハ状物体を効率的かつ効果的に
加熱処理及び冷却処理する熱処理チャンバ内で達成される。ある点でこれらは
処理環境の熱(放射熱、対流熱及び伝導熱)の流れ及びガスの組成を慎重に制御
することによって達成される。放射熱伝導制御は、できるだけ処理温度付近でウ
エハ状物体の表面を”監視”することによって達成される。対流熱伝導制御は、
ウエハ状物体の表面に適正なガス流パターンを形成することによって達成される
。このガス流パターンは、処理行程で非均一性を修正するために必要である。伝
導熱伝導制御は、ウエハ状物体を加熱面を均一に接触させて、接触表面の温度を
できるだけ均一にすることによって達成される。処理環境のガス組成の調整は、
処理環境を周囲環境と隔離して、処理環境のガス流を柔軟に制御することによっ
て達成される。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0038】 本発明では、3つの要素に基づいて適正な対流ガス流を形成する。第1に、ウ
エハ状物体の上方に独立した切り換え自在の内外ガス導入パターンを利用するこ
とによって(図3参照)、流量比及び流量を最適流パターンとなるようにウエハ
状物体上で調整する。これは、オリフィス120及び122のを適正な大きさと
することによって、及び/またはガス供給(即ち、ガス圧力)を制御することに
よって行われる。第2に、ウエハ状物体16の搬送中にガス撹乱を最小とするチ
ャンバドア28を使用することによって、必要なガス流を得るための時間を最小
限とする。第3に取外し自在の排気プレート72を使用することにより、排気
パターンを広範に変化させる調査を簡単にして、適正なガス流環境を達成させる
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】 高度の伝導性熱伝導制御のために本発明では、ペデスタル型ヒータを採用し
て、クーラチャンバ底壁20とは一点で、好適には、中心点で接触させている。
この接触点でチャンバへのロスを最小として、ペデスタル表面の均一性を改善さ
せる。また、ヒータ表面の均一性は、ウエハ状物体とヒータの接触表面との間の
放射率を最大とし、他のヒータ表面とチャンバ壁面との間の放射率を最小とする
ことによって改善される。ヒータ表面の放射率は、化学的処理(例えば、陽極酸
化)或いは機械的処理(例えば、ボールピーニング)によって制御することがで
きる。特に、ウエハ状物体の表面或いは監視表面は陽極酸化されるが、他の表面
は機械加工された状態で残される。ウエハ状物体とヒータ表面との間を良好に接
触させるために、ペデスタル表面のチャンネルを排気して、ウエハ状物体とヒー
タ表面に圧力差を形成させる。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】 図7及び図8を参照すると、他の実施の形態に係る熱処理チャンバ210が示
されている。熱処理チャンバ200の構成部材及び構造は、熱処理チャンバ10
と同様であるので、両者の相違部分だけを詳細に説明して、構造及び機能は詳細
には説明しない。また、これらの相違は熱処理チャンバ10内に組み込まれるか
、或いは他の熱処理チャンバと組み合わせても良いことを理解されたい。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0046】 熱処理チャンバ210では、底壁220は、さらに軸方向に延在する環状外側
部分221及び軸方向に延在する環状中間部分223を含んでおり、中央部26
4の段部と共同して、間隔をあけて装着する外側底壁265の装着面を形成して
いる。外側側壁42と同様に、外側底壁265は、二重底壁構造体部分を構成し
て、構造体の絶縁機能により熱絶縁を向上させると共に構造体の剛性を増加させ
ている。外側底壁265は、側壁構造と同じように底壁220に溶着或いは他の
手段で結合されており、また、部分221及び223は、側壁に関連して説明し
たように修正することもできる。図示するように、環状外側底部チャンバ267
と環状内側底部チャンバ265が区画形成される。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0048】 熱処理チャンバ210の他の相違点は、リッド224の構造である。リッド2
4と同様に二重壁構造体を構成しているが、軸方向に延在する中間環状部306
には、カバープレート300と接触しない一つあるいはそれ以上の低い部分が形
成されており、中間チャンバ310と内側チャンバ312との間を流体連通させ
ている。中間チャンバ310と内側チャンバ312は単一のチャンバとして機能
して、内部チャンバ214内に冷却ガスを分配することができる。このようにす
ると、さらに多数のオリフィス322を形成することができ、内部チャンバ21
4内に異なる位置から冷却ガスを供給することができる。供給パターンを変える
ことにより、ウエハ状物体216に対するガス流が均一となり、冷却処理が改善
される。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0050
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0050】 図7には、本発明の熱処理チャンバに使用するドア閉鎖機構が示されており、
このドア閉鎖機構は、チャンバドアを垂直方向及び水平方向に移動させる。図示
したチャンバドア228は、実質的に平板状であり、ハウジングアダプタ229
によって熱処理チャンバ210に取り付けられている。ドア閉鎖機構330は、
空気圧シリンダ(図示省略)などの通常の駆動装置からなる一対のドアアクチュ
エータ332と、第1スライド部材334を備えている。ドアフレーム338に
は共同するスライド部材336が取り付けられている。駆動部材の可動部(例え
ば、シリンダのピストン)は、スライド部材336に結合されており、第1スラ
イド部材334によってガイドされてドアフレーム338を垂直方向に移動させ
る。チャンバドア328は、公知のフォーバー機構(4本バー)によってドアフ
レーム338に作動自在に連結されており、フォーバー機構によってチャンバド
ア328を水平方向に移動させる。水平方向に移動させるとチャンバドア32
8の上端部の上方に配設されたドアストッパ340の第1カム面(図示省略)が
チャンバドア328の上端部(或いは、ローラまたは他の部材)と共同する。こ
の配置により、ドアストッパ340とチャンバドア328との最初の係合後に、
チャンバドア328が上方に移動すると、この上方移動により、チャンバドア3
28は水平方向に移動される。この水平移動により、チャンバドア328とチャ
ンバ側壁222との間をシール222でシールする力が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES ,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU, ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ヌギィーエン、ビョング、ピー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 95116 サンホセ、ナンバービー10、ウースター アベニュー 463 (72)発明者 クーマー、デヴェンドラ アメリカ合衆国 カルフォルニア 94024 ロスアルトス、アルトス オークス ド ライブ 897 (72)発明者 カサハラ、ジャック、エス. アメリカ合衆国 カルフォルニア 95032 ロスゲートス、オールド アドーブ ロ ード 130 (72)発明者 イブラニ、ソコール アメリカ合衆国 カルフォルニア 94588 プリーザントン、ロッキンガム ドライ ブ 3962 Fターム(参考) 5F045 EB19 EN04 HA16

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱処理チャンバと、プラテンと、ガス入口と、ガス出口と、
    から構成したウエハ状物体を熱処理する装置であって、 熱処置チャンバは、内部チャンバを形成すると共に、ウエハ状物体を内部チャ
    ンバへ挿入し或は内部チャンバから取出すための搬送開口を備えた壁構造体を有
    しており、この壁構造体は、少なくとも、内側壁部と外側壁部とを間隔をあけて
    構成した絶縁部を有しており、 プラテンは、熱処理チャンバ内に作動可能に配置されており、熱発生装置を含
    み、ウエハ状物体に熱伝達接触するようにウエハ状物体を支持する支持表面を有
    しており、 ガス入口は、内部チャンバ内にガスを流入させ、また、 ガス出口は、内部チャンバからガスを排出できるものであって、ガス入口の位
    置とはプラテンに関して離れて配置されており、内部チャンバから排出されるガ
    スが、少なくともプラテンの周囲を部分的に流れる、ことを特徴とするウエハ状
    物体を熱処理する装置。
  2. 【請求項2】 熱処理チャンバは、底壁と、少なくとも1つの側壁で構成さ
    れており、壁構造体の絶縁部は、側壁内に形成されていることを特徴とする請求
    項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 熱処理チャンバは、さらに、リッドを備えており、このリッ
    ドは、内側壁部と外側壁部とを間隔をあけて構成した壁部分を有していることを
    特徴とする請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 リッドは、少なくとも、内側壁部と外側壁部とを間隔をあけ
    て構成した壁部分で形成した一つの供給チャンバを構成しており、また、少なく
    とも一つのガス入口が、供給チャンバから熱処理チャンバの内部チャンバ内に開
    口していることを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 リッドは、互いに流体的に隔離された複数の供給チャンバを
    構成しており、各供給チャンバは、前記リッドの内側壁部と外側壁部で形成され
    ており、熱処理チャンバの内部チャンバ内に開口している、少なくとも一つのガ
    ス入口を有していることを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 プラテンは、熱処理チャンバの底部にペデスタル状ベースを
    介して作動可能に支持されており、底部は、少なくとも底部の一部分上に延在す
    る冷却チャンネルを有しており、この冷却チャンネルは底部の温度を制御するた
    めに冷却流体源に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の装置。
  7. 【請求項7】 冷却チャンネルは、実質的にペデスタル状ベースを取巻いて
    いることを特徴とする請求項6に記載の装置。
  8. 【請求項8】 熱処理チャンバの底部は、さらに、少なくとも底部の一部分
    に沿って延在する排気チャンネルを有しており、この排気チャンネルは、少なく
    とも一つのガス出口を介して内部チャンバに開口していることを特徴とする請求
    項2に記載の装置。
  9. 【請求項9】 ガス出口は熱処理チャンバに取外し自在に結合された排気プ
    レートに備えられており、流量の異なるガス出口を備えた排気プレートと交換す
    ることによって排気流量を変えられることを特徴とする請求項8に記載の装置。
  10. 【請求項10】 プラテンは、熱処理チャンバの底部にペデスタル状ベース
    を介して作動可能に支持されており、底部は、少なくとも底部の一部分上に延在
    する冷却チャンネルを有しており、この冷却チャンネルは底部の温度を制御する
    ために冷却流体源に接続されており、また、排気プレートは、少なくとも一部分
    が冷却チャンネルから分離していることを特徴とする請求項9に記載の装置。
  11. 【請求項11】 底部は、比較的厚い中央部分と周囲の比較的薄い部分を有
    しており、排気チャンネルと冷却チャンネルは厚い中央領域に延在していること
    を特徴とする請求項10に記載の装置。
  12. 【請求項12】 さらに、周囲の薄い領域から離れた外側底壁を含み、この
    外側底壁は処理チャンバの他の絶縁部を形成するように底部に連結されているこ
    とを特徴とする請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】 さらに、熱処理チャンバ内に支持されたウエハ状物体を係
    止すると共に、プラテンと熱伝達接触するウエハ状物体を冷却位置に移動させる
    ために、プラテンの支持表面に対して移動自在に支持された可動要素を含むこと
    を特徴とする請求項2に記載の装置。
  14. 【請求項14】 熱処理チャンバと、プラテンと、ガス入口と、ガス出口と
    、から構成したウエハ状物体を熱処理する装置であって、 熱処置チャンバは、底部と少なくとも一つの側壁とで内部チャンバを形成する
    と共に、ウエハ状物体を内部チャンバへ挿入し或は内部チャンバから取出すため
    の搬送開口を側壁に有しており、 プラテンは、熱処理チャンバ内に作動可能に配置されており、熱発生装置を含
    み、ウエハ状物体に熱伝達接触するようにウエハ状物体を支持する支持表面を有
    しており、 ガス入口は、内部チャンバ内にガスを流入させ、また、 ガス出口は、内部チャンバからガスを排出できるものであって、ガス入口の位
    置とはプラテンに関して離れて配置されており、内部チャンバから排出されるガ
    スが、少なくとも前記プラテンの周囲を部分的に流れるものであり、 ここで、プラテンは、ペデスタル状ベースを介して熱処理チャンバの底部に作
    動可能に支持されており、底部は、少なくとも底部の一部分上に延在する冷却チ
    ャンネルを有しており、この冷却チャンネルは底部の温度を制御するために冷却
    流体源に接続されている、ことを特徴とするウエハ状物体を熱処理する装置。
  15. 【請求項15】 冷却チャンネルは、実質的にペデスタル状ベースを取巻い
    ていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
  16. 【請求項16】 熱処理チャンバの底部は、さらに、少なくとも底部の一部
    分に沿って延在する排気チャンネルを有しており、この排気チャンネルは、少な
    くとも一つのガス出口を介して内部チャンバに開口していることを特徴とする請
    求項15に記載の装置。
  17. 【請求項17】 ガス出口は、熱処理チャンバに取外し自在に結合された排
    気プレートに備えられており、流量の異なるガス出口を備えた排気プレートと交
    換することによって排気流量は変えられることを特徴とする請求項16に記載の
    装置。
  18. 【請求項18】 底部は、比較的厚い中央部分と周囲の比較的薄い部分を有
    しており、排気チャンネルと冷却チャンネルは厚い中央領域に延在していること
    を特徴とする請求項17に記載の装置。
  19. 【請求項19】 熱処理チャンバの側壁構造体は、少なくとも、内側壁部と
    外側壁部とを間隔をあけて構成した絶縁部を含むことを特徴とする請求項14に
    記載の装置。
  20. 【請求項20】 熱処理チャンバと、プラテンと、ガス入口と、ガス出口と
    、から構成したウエハ状物体を熱処理する装置であって、 熱処置チャンバは、底部と少なくとも一つの側壁とで内部チャンバを形成する
    と共に、ウエハ状物体を内部チャンバへ挿入し或は内部チャンバから取出すため
    の搬送開口を側壁に有しており、 プラテンは、熱処理チャンバ内に作動可能に配置されており、熱発生装置を含
    み、ウエハ状物体に熱伝達接触するようにウエハ状物体を支持する支持表面を有
    しており、 ガス入口は、内部チャンバ内にガスを流入させ、また、 前記ガス出口は、内部チャンバからガスを排出できるものであって、ガス入口
    の位置とは前記プラテンに関して離れて配置されており、内部チャンバから排出
    されるガスが、少なくともプラテンの周囲を部分的に流れるものであり、 ここで、熱処理チャンバのリッドは、内側壁部と外側壁部とを間隔をあけて構
    成した部分を含み、この内側壁部と外側壁部とを間隔をあけて構成した部分で形
    成した少なくとも一つの供給チャンバを有しており、また、ガス入口が、供給チ
    ャンバから熱処理チャンバの内部チャンバ内に開口している、ことを特徴とする
    ウエハ状物体を熱処理する装置。
  21. 【請求項21】 リッドは、互いに流体的に隔離された複数の供給チャンバ
    を構成しており、各供給チャンバは、前記リッドの内側壁部と外側壁部で形成さ
    れており、熱処理チャンバの内部チャンバ内に開口している、少なくとも一つの
    ガス入口を有しており、また、プラテンは、熱処理チャンバの底部にペデスタル
    状ベースを介して作動可能に支持されており、底部は、少なくとも底部の一部分
    上に延在する冷却チャンネルを有しており、この冷却チャンネルは底部の温度を
    制御するために冷却流体源に接続されている、ことを特徴とする請求項20に記
    載の装置。
  22. 【請求項22】 熱処理チャンバの側壁構造体は、少なくとも、内側壁部と
    外側壁部とを間隔をあけて構成した絶縁部を含むことを特徴とする請求項21に
    記載の装置。
  23. 【請求項23】 熱処理チャンバと、プラテンと、ガス入口と、ガス出口と
    、から構成したウエハ状物体を熱処理する装置であって、 熱処置チャンバは、底部と少なくとも一つの側壁とで内部チャンバを形成する
    と共に、ウエハ状物体を内部チャンバへ挿入し或は内部チャンバから取出すため
    の搬送開口を側壁に有しており、 プラテンは、熱処理チャンバ内に作動可能に配置されており、熱発生装置を含
    み、ウエハ状物体に熱伝達接触するようにウエハ状物体を支持する支持表面を有
    しており、 ガス入口は、内部チャンバ内にガスを流入させ、また、 ガス出口は、内部チャンバからガスを排出できるものであって、ガス入口の位
    置とはプラテンに関して離れて配置されており、内部チャンバから排出されるガ
    スが、少なくともプラテンの周囲を部分的に流れるものであり、 ここで、熱処理チャンバの底部は、さらに、少なくとも底部の一部分に沿って
    延在する排気チャンネルを有しており、この排気チャンネルは、ガス出口を介し
    て内部チャンバに開口している、ことを特徴とするウエハ状物体を熱処理する装
    置。
  24. 【請求項24】 ガス出口は、熱処理チャンバに取外し自在に結合された排
    気プレートに備えられており、流量の異なるガス出口を備えた排気プレートと交
    換することによって排気流量は変えられることを特徴とする請求項23に記載の
    加熱装置。
  25. 【請求項25】 プラテンは、熱処理チャンバの底部にペデスタル状ベース
    を介して作動可能に支持されており、底部は、少なくとも底部の一部分上に延在
    する冷却チャンネルを有しており、この冷却チャンネルは底部の温度を制御する
    ために冷却流体源に接続されていることを特徴とする請求項24に記載の加熱装
    置。
  26. 【請求項26】 排気プレートは、少なくとも一部分が冷却チャンネルから
    分離していることを特徴とする請求項25に記載の加熱装置。
  27. 【請求項27】 底部は、比較的厚い中央部分と周囲の比較的薄い部分を有
    しており、排気チャンネルと冷却チャンネルは厚い中央領域に延在していること
    を特徴とする請求項25に記載の加熱装置。
  28. 【請求項28】 さらに、周囲の薄い領域から離れた外側底壁を含み、この
    外側底壁は処理チャンバの他の絶縁部を形成するように底部に連結されているこ
    とを特徴とする請求項27に記載の加熱装置。
  29. 【請求項29】 熱処理チャンバの側壁構造体は、少なくとも、内側壁部と
    外側壁部とを間隔をあけて構成した絶縁部を含むことを特徴とする請求項23に
    記載の加熱装置。
  30. 【請求項30】 内部チャンバと、内部チャンバへウエハ状物体を挿入する
    ための或は内部チャンバへウエハ状物体を取出すための搬送開口と、熱処理チャ
    ンバ内に作動可能に配設され、熱発生装置を含み、ウエハ状物体に熱伝達接触す
    るようにウエハ状物体を支持する支持表面を有するプラテンと、を備えた熱処理
    チャンバ内でウエハ状物体を熱処理する方法であって、 熱処理チャンバの内部チャンバ内に配設したプラテンの支持表面で、ウエハ状
    物体に熱伝達接触する段階と、 熱発生手段で発生させた熱でウエハ状物体を加熱する段階と、 ウエハ状物体を、熱処理チャンバに作動自在に設けた変位機構によりプラテン
    の支持表面との熱伝達接触から冷却位置へ移動させる段階と、 冷却ガスを、ガス入口から内部チャンバを通ってガス出口へ、少なくともウエ
    ハ状物体の上方に循環させて、ウエハ状物体の一部を冷却する段階と、を特徴と
    するウエハ状物体を熱処理する方法。
  31. 【請求項31】 内部チャンバを通って冷却ガスを循環させる段階は、熱処
    理チャンバのリッド内に形成した供給チャンネルによって、複数のガス入口を介
    してガスを供給する段階を含むことを特徴とする請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 内部チャンバを通って冷却ガスを循環させる段階は、さら
    に、熱処理チャンバのリッド内に形成された複数の供給チャンネルによって、各
    供給チャンネルに接続した複数のガス入口を介してガスを供給する段階を含むこ
    とを特徴とする請求項31に記載の方法。
  33. 【請求項33】 内部チャンバを通って冷却ガスを循環させる段階は、さら
    に、排気プレートに形成した複数のガス出口によって、熱処理チャンバの底部内
    に形成したチャンネルを介してガスを排出させる段階を含むことを特徴とする請
    求項30に記載の方法。
  34. 【請求項34】 さらに、加熱及び冷却処理したウエハ状物体を、内部チャ
    ンバ内から搬送開口を介して搬送する段階を含むことを特徴とする請求項33に
    記載の方法。
  35. 【請求項35】 さらに、排気プレートを取り除き、流量の異なるガス出口
    を備えた他の排気プレートと置換える段階を含むことを特徴とする請求項34に
    記載の方法。
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