JP2003532842A - 小型ゲートバルブ - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K3/12—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with wedge-shaped arrangements of sealing faces
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Abstract
(57)【要約】
チャンバを分離し及び／又はその中の圧力又は真空を維持するために半導体処理チャンバをシールするために使用することが可能なゲートバルブ組立体。本発明は、直線状軸方向シャフトへ結合されているゲートを有している。該軸方向シャフトは単一動作アクチュエータを使用して駆動される。本発明のゲートはシャフトに対して傾斜した表面を有している。該表面は傾斜されているので、該ゲートは、該軸方向シャフトの運動によって、同様に傾斜されているゲート着座部表面に対して押付けることが可能である。該傾斜表面は、該軸方向シャフトによって与えられる軸方向のシール力を該ゲートの横方向移動を必要とすることなしに積極的な横方向シール力へ変換する。
Description
【０００１】
本発明は、大略、半導体製造装置に関するものであって、更に詳細には、迅速
熱処理用リアクタと共に使用するゲートバルブに関するものである。
熱処理用リアクタと共に使用するゲートバルブに関するものである。
【０００２】
半導体業界においては、半導体装置、特に寸法を減少させた半導体装置の開発
において継続して前進を行うために、新たな処理及び製造技術が開発されている
。このような処理技術の１つは迅速熱処理（ＲＴＰ）として知られるものであっ
て、それは処理期間中に半導体装置が高温度に露呈される時間の量を減少させる
。ＲＴＰ技術は、典型的に、ウエハの温度を迅速に上昇させ且つ製造処理を成功
裡に実施するのに充分に長い時間の間その温度に保持するために充分なパワーで
半導体装置即ちウエハを照射することを包含しているが、それは、そうでない場
合には、高い処理温度において発生する可能性のある不所望のドーパント拡散等
の問題を回避している。
において継続して前進を行うために、新たな処理及び製造技術が開発されている
。このような処理技術の１つは迅速熱処理（ＲＴＰ）として知られるものであっ
て、それは処理期間中に半導体装置が高温度に露呈される時間の量を減少させる
。ＲＴＰ技術は、典型的に、ウエハの温度を迅速に上昇させ且つ製造処理を成功
裡に実施するのに充分に長い時間の間その温度に保持するために充分なパワーで
半導体装置即ちウエハを照射することを包含しているが、それは、そうでない場
合には、高い処理温度において発生する可能性のある不所望のドーパント拡散等
の問題を回避している。
【０００３】
半導体処理業界において広く知られているように、例えばＲＴＰ等の処理技術
は、処理が製造精度を減少させる可能性のある汚染及び粒子がないものであるこ
とを確保するために製造クリーンルーム空間を必要とする。然しながら、クリー
ンルーム空間は構築すること及び維持することの両面において高価である。従っ
て、大きなフットプリント即ち占有面積を必要とする半導体ウエハ処理システム
は経済的に不利益である。従って、処理システムの設計者はより小型で、よりコ
ンパクトで、且つより幅狭の構造を有するコンポーネントを具備するシステムを
構築しようと試みている。
は、処理が製造精度を減少させる可能性のある汚染及び粒子がないものであるこ
とを確保するために製造クリーンルーム空間を必要とする。然しながら、クリー
ンルーム空間は構築すること及び維持することの両面において高価である。従っ
て、大きなフットプリント即ち占有面積を必要とする半導体ウエハ処理システム
は経済的に不利益である。従って、処理システムの設計者はより小型で、よりコ
ンパクトで、且つより幅狭の構造を有するコンポーネントを具備するシステムを
構築しようと試みている。
【０００４】
本発明にとって特に興味のあるものはゲートバルブ構造であり、それは、例え
ば、半導体ウエハが第一圧力の位置と第二圧力の区域との間で搬送される場合に
、種々のチャンバにおいて半導体ウエハを分離させるために処理システムにおい
て使用されている。ゲートバルブを使用してチャンバを分離すること即ちシール
することの概念は簡単なものであるが、このようなバルブの構成は複雑なもので
あり、特に競合する設計考慮事項に起因して複雑化されている。例えば、ゲート
バルブは処理圧力及び真空に耐えることが可能な適切な積極的閉止を与えるもの
でなければならない。殆どの場合、この必要性は、典型的に、軸方向及び横方向
の両方のシール動作を必要とする複雑なリンク機構を使用することによって満足
されている。例えば、１つの装置が米国特許第４，７２１，２８２号において開
示されており、その場合には、シャフトの初期的な軸方向運動が処理室ポートに
向かってのゲート部材の一次運動を与える。二次的な横方向運動が積極的なシー
ルのためにポートに対してゲート部材の運動を与える。
ば、半導体ウエハが第一圧力の位置と第二圧力の区域との間で搬送される場合に
、種々のチャンバにおいて半導体ウエハを分離させるために処理システムにおい
て使用されている。ゲートバルブを使用してチャンバを分離すること即ちシール
することの概念は簡単なものであるが、このようなバルブの構成は複雑なもので
あり、特に競合する設計考慮事項に起因して複雑化されている。例えば、ゲート
バルブは処理圧力及び真空に耐えることが可能な適切な積極的閉止を与えるもの
でなければならない。殆どの場合、この必要性は、典型的に、軸方向及び横方向
の両方のシール動作を必要とする複雑なリンク機構を使用することによって満足
されている。例えば、１つの装置が米国特許第４，７２１，２８２号において開
示されており、その場合には、シャフトの初期的な軸方向運動が処理室ポートに
向かってのゲート部材の一次運動を与える。二次的な横方向運動が積極的なシー
ルのためにポートに対してゲート部材の運動を与える。
【０００５】
上述した理由により、小さなプロセッサフットプリントを維持するために比較
的小さな体積を占有し且つ半導体処理期間中に処理システムの処理室に対して適
切な分離を与えるゲートバルブが必要とされている。
的小さな体積を占有し且つ半導体処理期間中に処理システムの処理室に対して適
切な分離を与えるゲートバルブが必要とされている。
【０００６】
本発明は、チャンバを分離し及び／又はその中の圧力又は真空を維持するため
に半導体処理チャンバをシールするために使用することが可能なゲートバルブ組
立体を提供している。本発明は、直線状軸方向シャフトへ結合されているゲート
を有している。該軸方向シャフトは単一の直線動作アクチュエータを使用して駆
動される。以下により詳細に説明するように、該動作はゲートをゲート着座部へ
移動させるのに必要なゲートバルブ組立体の運動のことを意味している。従って
、本発明においては、単一動作とはシール機能を与えるための該シャフトの単一
軸方向運動のことを意味している。
に半導体処理チャンバをシールするために使用することが可能なゲートバルブ組
立体を提供している。本発明は、直線状軸方向シャフトへ結合されているゲート
を有している。該軸方向シャフトは単一の直線動作アクチュエータを使用して駆
動される。以下により詳細に説明するように、該動作はゲートをゲート着座部へ
移動させるのに必要なゲートバルブ組立体の運動のことを意味している。従って
、本発明においては、単一動作とはシール機能を与えるための該シャフトの単一
軸方向運動のことを意味している。
【０００７】
本発明のゲートはシャフトに対しての傾斜表面を有している。本ゲートは同様
に傾斜したゲート着座部表面に対して軸方向シャフトの運動によって押付けるこ
とが可能である。該傾斜表面は、軸方向シャフトを介して供給される軸方向シー
ル用の力をシャフト又はゲートを横方向に移動させることなしに積極的な横方向
シール力へ変換する。積極的な横方向シール力はゲートシール表面における典型
的にＯリングであるシールに対して押付け、シール即ち封止を与える。有益的な
ことであるが、このシールは単一軸方向動作で与えられるので、本ゲートバルブ
は現在当該技術分野において公知のその他のゲートバルブよりも小型化すること
が可能である。
に傾斜したゲート着座部表面に対して軸方向シャフトの運動によって押付けるこ
とが可能である。該傾斜表面は、軸方向シャフトを介して供給される軸方向シー
ル用の力をシャフト又はゲートを横方向に移動させることなしに積極的な横方向
シール力へ変換する。積極的な横方向シール力はゲートシール表面における典型
的にＯリングであるシールに対して押付け、シール即ち封止を与える。有益的な
ことであるが、このシールは単一軸方向動作で与えられるので、本ゲートバルブ
は現在当該技術分野において公知のその他のゲートバルブよりも小型化すること
が可能である。
【０００８】
本発明の１つの側面においては、迅速熱処理リアクタと共に使用するためのバ
ルブ組立体が提供される。本バルブ組立体は、中心軸を画定する本体を有してい
る。本組立体は、更に、該本体内に配設されており、該本体の中心軸と相対的に
傾斜した表面を具備しているゲートを有している。動作組立体が本バルブ組立体
内に包含されている。該動作組立体は該中心軸に沿って該本体を介して該ゲート
を直線的に移動させる。該ゲートは、バルブが開いている第一位置とバルブが閉
じている第二位置との間で移動される。
ルブ組立体が提供される。本バルブ組立体は、中心軸を画定する本体を有してい
る。本組立体は、更に、該本体内に配設されており、該本体の中心軸と相対的に
傾斜した表面を具備しているゲートを有している。動作組立体が本バルブ組立体
内に包含されている。該動作組立体は該中心軸に沿って該本体を介して該ゲート
を直線的に移動させる。該ゲートは、バルブが開いている第一位置とバルブが閉
じている第二位置との間で移動される。
【０００９】
本発明の別の側面においては、リアクタと共に使用するバルブが提供される。
本バルブは、それを貫通するポートを具備している本体を有している。本バルブ
は、又、ポートをシールするために該本体内に配設されているシール手段を有し
ている。リアクタがシールされる第一位置とリアクタがシール解除される第二位
置との間で本体と相対的に軸方向に該シール手段を移動させるための動作手段が
該バルブ内に設けられている。
本バルブは、それを貫通するポートを具備している本体を有している。本バルブ
は、又、ポートをシールするために該本体内に配設されているシール手段を有し
ている。リアクタがシールされる第一位置とリアクタがシール解除される第二位
置との間で本体と相対的に軸方向に該シール手段を移動させるための動作手段が
該バルブ内に設けられている。
【００１０】
本発明のこれら及びその他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に関連して以
下に説明する好適実施例の詳細な説明からより明らかなものとなる。
下に説明する好適実施例の詳細な説明からより明らかなものとなる。
【００１１】
図１Ａ及び１Ｂは本発明の代表的な環境を確立する半導体ウエハ処理システム
１０の１実施例の側面図及び平面図の夫々の概略図である。この代表的なシステ
ムは同時係属中の米国特許出願第０９／４５１，６７７号（代理人ドケット番号
Ｍ−７７７１ＵＳ）において完全に開示されており、それを全ての目的のために
引用によって本明細書に取込む。処理システム１０はローディングステーション
１２を有しており、それは、ウエハカセット１６を支持し且つ上方且つロードロ
ック１８内へ移動させるための複数個のプラットフォーム１４を有している。ウ
エハカセット１６は手作業又は自動化案内ビークル（ＡＧＶ）のいずれかでプラ
ットフォーム１４へローディングされる着脱自在のカセットとすることが可能で
ある。ウエハカセット１６は、又、固定型カセットとすることが可能であり、そ
の場合には、ウエハが従来の大気圧ロボット又はローダー（不図示）を使用して
カセット１６へローディングされる。ウエハカセット１６がロードロック１８の
内側に位置されると、ロードロック１８及び転送室２０は大気圧に維持されるか
又は、そうでない場合には、ポンプ５０を使用して真空圧へポンプダウンされる
。転送室２０内のロボット２２はロードロック１８に向かって回転し且つカセッ
ト１６からウエハ２４をピックアップする。リアクタ即ち熱処理室２６も大気圧
又は真空圧下とすることが可能であり、それはゲートバルブ３０を介してロボッ
ト２２からウエハ２４を受取る。オプションとして、例えばリアクタ２８等の付
加的なリアクタを本システムに付加することが可能である。次いで、ロボット２
２は後退し、その後に、ゲートバルブ３０が閉じてウエハ２４の処理が開始する
。ウエハ２４が処理された後に、ゲートバルブ３０が開いてロボット２２がウエ
ハ２４をピックアップし且つそれを冷却ステーション６０内へ配置させることを
可能とする。冷却ステーション６０は、新たに処理されたウエハがロードロック
１８内のウエハカセット内へ戻される前にそれらを冷却する。
１０の１実施例の側面図及び平面図の夫々の概略図である。この代表的なシステ
ムは同時係属中の米国特許出願第０９／４５１，６７７号（代理人ドケット番号
Ｍ−７７７１ＵＳ）において完全に開示されており、それを全ての目的のために
引用によって本明細書に取込む。処理システム１０はローディングステーション
１２を有しており、それは、ウエハカセット１６を支持し且つ上方且つロードロ
ック１８内へ移動させるための複数個のプラットフォーム１４を有している。ウ
エハカセット１６は手作業又は自動化案内ビークル（ＡＧＶ）のいずれかでプラ
ットフォーム１４へローディングされる着脱自在のカセットとすることが可能で
ある。ウエハカセット１６は、又、固定型カセットとすることが可能であり、そ
の場合には、ウエハが従来の大気圧ロボット又はローダー（不図示）を使用して
カセット１６へローディングされる。ウエハカセット１６がロードロック１８の
内側に位置されると、ロードロック１８及び転送室２０は大気圧に維持されるか
又は、そうでない場合には、ポンプ５０を使用して真空圧へポンプダウンされる
。転送室２０内のロボット２２はロードロック１８に向かって回転し且つカセッ
ト１６からウエハ２４をピックアップする。リアクタ即ち熱処理室２６も大気圧
又は真空圧下とすることが可能であり、それはゲートバルブ３０を介してロボッ
ト２２からウエハ２４を受取る。オプションとして、例えばリアクタ２８等の付
加的なリアクタを本システムに付加することが可能である。次いで、ロボット２
２は後退し、その後に、ゲートバルブ３０が閉じてウエハ２４の処理が開始する
。ウエハ２４が処理された後に、ゲートバルブ３０が開いてロボット２２がウエ
ハ２４をピックアップし且つそれを冷却ステーション６０内へ配置させることを
可能とする。冷却ステーション６０は、新たに処理されたウエハがロードロック
１８内のウエハカセット内へ戻される前にそれらを冷却する。
【００１２】
本発明によれば、リアクタ２６及び２８は例えば熱アニールにおいて使用され
るもののようなＲＴＰリアクタである。その他の実施例においては、リアクタ２
６及び２８を、例えばドーパント拡散、熱酸化、窒化、ＣＶＤ、及び同様の処理
に対して使用されるもののようなその他のタイプのリアクタとすることも可能で
ある。リアクタ２６及び２８は、通常、水平方向に配置されるが、好適実施例に
おいては、リアクタ２６及び２８は垂直方向に配置され（即ち、１つの上に別の
ものを積み重ねる形）、システム１０によって占有される床面積を最小とさせる
。リアクタ２６及び２８は転送室２０上にボルト止めされており、更に、支持フ
レーム３２によって支持されている。処理ガス、冷却剤、電気的接続は、インタ
ーフェース３４を使用してリアクタの背面端部を介して与えることが可能である
。
るもののようなＲＴＰリアクタである。その他の実施例においては、リアクタ２
６及び２８を、例えばドーパント拡散、熱酸化、窒化、ＣＶＤ、及び同様の処理
に対して使用されるもののようなその他のタイプのリアクタとすることも可能で
ある。リアクタ２６及び２８は、通常、水平方向に配置されるが、好適実施例に
おいては、リアクタ２６及び２８は垂直方向に配置され（即ち、１つの上に別の
ものを積み重ねる形）、システム１０によって占有される床面積を最小とさせる
。リアクタ２６及び２８は転送室２０上にボルト止めされており、更に、支持フ
レーム３２によって支持されている。処理ガス、冷却剤、電気的接続は、インタ
ーフェース３４を使用してリアクタの背面端部を介して与えることが可能である
。
【００１３】
本発明のＲＴＰリアクタシステムの簡単化したブロック図を図２に示してある
。好適実施例においては、リアクタシステム２００はリアクタチャンバ２１０、
制御器２１２、処理制御コンピュータ２１４、ガスネットワーク２１６、小型ゲ
ートバルブ組立体２１８、ポンプ組立体２２０を有することが可能である。本シ
ステムの各コンポーネントについて以下に詳細に説明する。
。好適実施例においては、リアクタシステム２００はリアクタチャンバ２１０、
制御器２１２、処理制御コンピュータ２１４、ガスネットワーク２１６、小型ゲ
ートバルブ組立体２１８、ポンプ組立体２２０を有することが可能である。本シ
ステムの各コンポーネントについて以下に詳細に説明する。
【００１４】
図３を参照すると、本発明の１実施例に基づくリアクタチャンバ２１０の簡単
化した断面図が示されている。外形については、リアクタチャンバ２１０は金属
シェル２０５とすることが可能であり、それは、好適には、アルミニウム又は同
様の金属から構成され、処理用のウエハを受取る形態とされているシェル２０５
の１つの面上に設けられている開口を具備している。オプションとして、チャン
バ２１０近くのユーザ及び／又は機器を保護するために、該チャンバは熱絶縁層
３５６，３５７，３５８，３５９を有することが可能である。これらの層は例え
ばセラミックファイバ物質等の任意の適宜の絶縁材から形成することが可能であ
る。一方、着脱自在の水冷却型ジャケット３６０又は同様の装置を使用してチャ
ンバ２１０を取囲むことが可能である。水冷却型ジャケット３６０は、リアクタ
が、近傍の機器又は人員にとって危険であるような高温となることがないことを
確保する。
化した断面図が示されている。外形については、リアクタチャンバ２１０は金属
シェル２０５とすることが可能であり、それは、好適には、アルミニウム又は同
様の金属から構成され、処理用のウエハを受取る形態とされているシェル２０５
の１つの面上に設けられている開口を具備している。オプションとして、チャン
バ２１０近くのユーザ及び／又は機器を保護するために、該チャンバは熱絶縁層
３５６，３５７，３５８，３５９を有することが可能である。これらの層は例え
ばセラミックファイバ物質等の任意の適宜の絶縁材から形成することが可能であ
る。一方、着脱自在の水冷却型ジャケット３６０又は同様の装置を使用してチャ
ンバ２１０を取囲むことが可能である。水冷却型ジャケット３６０は、リアクタ
が、近傍の機器又は人員にとって危険であるような高温となることがないことを
確保する。
【００１５】
理解を容易とするために、図３に示したリアクタチャンバ２１０の実施例を３
つのセクションとして説明する。各セクションは特定のセクションによって実施
される一般的な機能に従ってグループ化したコンポーネントを有している。これ
らのセクションは、処理室セクションと、加熱セクションと、ウエハロード／ア
ンロードセクションを包含している。
つのセクションとして説明する。各セクションは特定のセクションによって実施
される一般的な機能に従ってグループ化したコンポーネントを有している。これ
らのセクションは、処理室セクションと、加熱セクションと、ウエハロード／ア
ンロードセクションを包含している。
【００１６】
図３に示したように、処理室セクションは、概略的に、内部キャビティ即ち空
洞２３２を画定する端部を閉じた処理室即ち管２３０を有することが可能である
。１実施例においては、管２３０はウエハ２３６を取囲む最小の内部体積を有し
ている実質的に矩形状の断面で構成することが可能である。この実施例において
は、管２３０の体積は、通常、５０００ｍｍ3を超えるものではなく、好適には
、該体積は約３０００ｍｍ3未満である。この小さな体積の１つの結果は、温度
における一様性がより容易に維持されるということである。更に、この小さな管
体積はリアクタチャンバ２１０をより小型のものとすることを可能とし、その結
果、システム１００はより小型のものとすることが可能であり、クリーンルーム
のより少ない床面積を必要とする。このより小さなリアクタ寸法は、ロボットロ
ーダーの使用と関連して、図１Ａに示したようにリアクタを垂直方向に積み重ね
ることによって複数個のリアクタをシステム１００において使用することを可能
とする。管２３０は石英から構成されているが、炭化シリコン、Ａｌ2Ｏ3又はそ
の他の適宜の物質から構成することが可能である。
洞２３２を画定する端部を閉じた処理室即ち管２３０を有することが可能である
。１実施例においては、管２３０はウエハ２３６を取囲む最小の内部体積を有し
ている実質的に矩形状の断面で構成することが可能である。この実施例において
は、管２３０の体積は、通常、５０００ｍｍ3を超えるものではなく、好適には
、該体積は約３０００ｍｍ3未満である。この小さな体積の１つの結果は、温度
における一様性がより容易に維持されるということである。更に、この小さな管
体積はリアクタチャンバ２１０をより小型のものとすることを可能とし、その結
果、システム１００はより小型のものとすることが可能であり、クリーンルーム
のより少ない床面積を必要とする。このより小さなリアクタ寸法は、ロボットロ
ーダーの使用と関連して、図１Ａに示したようにリアクタを垂直方向に積み重ね
ることによって複数個のリアクタをシステム１００において使用することを可能
とする。管２３０は石英から構成されているが、炭化シリコン、Ａｌ2Ｏ3又はそ
の他の適宜の物質から構成することが可能である。
【００１７】
処理を行うために、石英管２３０は加圧させることが可能なものとすべきであ
る。典型的に、管２３０は約０．００１Ｔｏｒｒ乃至１０００Ｔｏｒｒの圧力、
好適には約０．１Ｔｏｒｒ及び約７６０Ｔｏｒｒの間の圧力に耐えることが可能
なものとすべきである。
る。典型的に、管２３０は約０．００１Ｔｏｒｒ乃至１０００Ｔｏｒｒの圧力、
好適には約０．１Ｔｏｒｒ及び約７６０Ｔｏｒｒの間の圧力に耐えることが可能
なものとすべきである。
【００１８】
別の実施例においては、管２３０内にウエハ支持スタンドオフ２３４が設けら
れており、それは単一のウエハ２３６を支持する。スタンドオフ２３４は例えば
石英等の任意の高耐熱性物質とすることが可能である。スタンドオフ２３４は約
５０μｍ及び約２０ｍｍの間の高さを有することが可能である。処理期間中にウ
エハ２３６の温度をモニタするために、少なくとも１個の熱電対を少なくとも１
個のスタンドオフ２３４内に埋設することが可能である。
れており、それは単一のウエハ２３６を支持する。スタンドオフ２３４は例えば
石英等の任意の高耐熱性物質とすることが可能である。スタンドオフ２３４は約
５０μｍ及び約２０ｍｍの間の高さを有することが可能である。処理期間中にウ
エハ２３６の温度をモニタするために、少なくとも１個の熱電対を少なくとも１
個のスタンドオフ２３４内に埋設することが可能である。
【００１９】
管２３０の左側端部におけるアパーチャ即ち開口２３８が処理の前後において
ウエハ２３６をローディング及びアンローディングするためのアクセスを与える
。アパーチャ２３８は比較的小さな開口とすることが可能であるが、約０．５乃
至２ｍｍの間の厚さであり且つ最大で約３００ｍｍ（１２インチ）の直径のウエ
ハを受付けるのに充分な大きさの高さ及び幅であり、且つロボットアーム２２が
それを介して通過することが可能なものである。アパーチャ２３８の高さは約１
８ｍｍ及び５０ｍｍの間より大きいものではなく、且つ、好適には、２０ｍｍよ
りも大きいものではない。比較的小さなアパーチャ寸法は管２３０からの輻射熱
損失を減少させることに貢献する。又、この小さなアパーチャ寸法はキャビティ
即ち空洞２３０内に入る粒子の数を低く維持し且つ等温環境を維持することを容
易なものとさせる。１実施例においては、処理手順期間中に、ウエハ２３６の一
端部が、該ウエハがスタンドオフ２３４上に配置された場合に、アパーチャ２３
８から５０ｍｍより小さくないようにすることが可能である。
ウエハ２３６をローディング及びアンローディングするためのアクセスを与える
。アパーチャ２３８は比較的小さな開口とすることが可能であるが、約０．５乃
至２ｍｍの間の厚さであり且つ最大で約３００ｍｍ（１２インチ）の直径のウエ
ハを受付けるのに充分な大きさの高さ及び幅であり、且つロボットアーム２２が
それを介して通過することが可能なものである。アパーチャ２３８の高さは約１
８ｍｍ及び５０ｍｍの間より大きいものではなく、且つ、好適には、２０ｍｍよ
りも大きいものではない。比較的小さなアパーチャ寸法は管２３０からの輻射熱
損失を減少させることに貢献する。又、この小さなアパーチャ寸法はキャビティ
即ち空洞２３０内に入る粒子の数を低く維持し且つ等温環境を維持することを容
易なものとさせる。１実施例においては、処理手順期間中に、ウエハ２３６の一
端部が、該ウエハがスタンドオフ２３４上に配置された場合に、アパーチャ２３
８から５０ｍｍより小さくないようにすることが可能である。
【００２０】
図４はスタンドオフ２３４上にウエハ２３６をローディングするロボットアー
ム２２の簡単化した概略図である。図４に示したように、ロボットアーム２２の
端部には端部エフェクタ６２が設けられている。１実施例においては、ロボット
アーム２２は端部エフェクタ６２をアパーチャ２３８を介して通過させ、次いで
、ウエハ２３６をスタンドオフ２３４上に下降させる。ウエハ３６を保持し且つ
搬送するために、端部エフェクタ６２は、通常１個以上であり、好適には２個で
ある任意の数の突起６４を有することが可能である。突起６４は、端部エフェク
タ６２が管２３０に入る場合に、突起６４がスタンドオフ２３４と接触すること
を回避するように寸法設定されており且つ互いに離隔されている。端部エフェク
タ６２の各突起６４は少なくとも１個のウエハ接触点６６を有している。好適に
は、端部エフェクタ６２は全部で少なくとも３個の接触点を有している。接触点
６６はウエハ２３６と接触点６６との間に最小の接触面積を与えるように最小の
表面積で構成されている。好適実施例においては、接触点６６とウエハ２３６と
の間の全接触面積は約３５０ｍｍ2未満であり、好適には３００ｍｍ2未満とする
ことが可能である。
ム２２の簡単化した概略図である。図４に示したように、ロボットアーム２２の
端部には端部エフェクタ６２が設けられている。１実施例においては、ロボット
アーム２２は端部エフェクタ６２をアパーチャ２３８を介して通過させ、次いで
、ウエハ２３６をスタンドオフ２３４上に下降させる。ウエハ３６を保持し且つ
搬送するために、端部エフェクタ６２は、通常１個以上であり、好適には２個で
ある任意の数の突起６４を有することが可能である。突起６４は、端部エフェク
タ６２が管２３０に入る場合に、突起６４がスタンドオフ２３４と接触すること
を回避するように寸法設定されており且つ互いに離隔されている。端部エフェク
タ６２の各突起６４は少なくとも１個のウエハ接触点６６を有している。好適に
は、端部エフェクタ６２は全部で少なくとも３個の接触点を有している。接触点
６６はウエハ２３６と接触点６６との間に最小の接触面積を与えるように最小の
表面積で構成されている。好適実施例においては、接触点６６とウエハ２３６と
の間の全接触面積は約３５０ｍｍ2未満であり、好適には３００ｍｍ2未満とする
ことが可能である。
【００２１】
図５はリアクタチャンバ２１０の別の実施例を示しており、それは高温処理期
間中に石英管２３０の構造的一体性を維持することに貢献することが可能である
。この実施例においては、管２３０の周りに外部キャビティ即ち空洞２４０を形
成し且つ空気、又は好適には窒素、酸素又はその他の処理ガスで充填することが
可能である。外部キャビティ即ち空洞を充填するために純粋なガスを使用するこ
とはキャビティ即ち空洞２４０内に収納する場合がある加熱要素等のその他のコ
ンポーネントの有用な寿命を延ばすことに貢献する場合がある。好適実施例にお
いては、外部キャビティ即ち空洞２４０は内部キャビティ即ち空洞２３２と少な
くとも等しいか又はそれより低い圧力を有するように維持することが可能である
（Ｐ1≦Ｐ2）。１実施例においては、管２３０は、典型的に、ゲートバルブ２１
８を介してロードロック１８と連通させることが可能であり、従って管２３０内
の圧力はロードロック１８内の圧力と等しくさせることが可能である（Ｐ2＝Ｐ3 ）。この実施例においては、外部キャビティ即ち空洞２４０と管２３０との間の
圧力差が管２３０の内壁上に力を発生する。この圧力差を発生するために、外部
キャビティ（空洞）２４０はポンプパイプ２３７を介し且つオリフィス２３４に
おいて直接的に排気される。管２３０はロードロックパイプ２３６を介してオリ
フィス２３５においてロードロック１８を介して排気される。ポンプパイプ２３
７及びロードロックパイプ２３６は管交差部２３８において合流し且つ一本のパ
イプ２３９としてポンプ組立体２２０へ通じている。ロードロック１８と管２３
０の結合体積は外部キャビティ即ち空洞２４０の体積よりも大きいので、外部キ
ャビティ即ち空洞２４０内の圧力は結合したロードロック１８及び管２３０の形
態におけるものよりも小さいものとすることが可能である。このように、管２３
０内の内部圧力は管２３０を障害に対して補強するために使用することが可能で
あり、且つ管２３０の構造的一体性を維持することを確保している。
間中に石英管２３０の構造的一体性を維持することに貢献することが可能である
。この実施例においては、管２３０の周りに外部キャビティ即ち空洞２４０を形
成し且つ空気、又は好適には窒素、酸素又はその他の処理ガスで充填することが
可能である。外部キャビティ即ち空洞を充填するために純粋なガスを使用するこ
とはキャビティ即ち空洞２４０内に収納する場合がある加熱要素等のその他のコ
ンポーネントの有用な寿命を延ばすことに貢献する場合がある。好適実施例にお
いては、外部キャビティ即ち空洞２４０は内部キャビティ即ち空洞２３２と少な
くとも等しいか又はそれより低い圧力を有するように維持することが可能である
（Ｐ1≦Ｐ2）。１実施例においては、管２３０は、典型的に、ゲートバルブ２１
８を介してロードロック１８と連通させることが可能であり、従って管２３０内
の圧力はロードロック１８内の圧力と等しくさせることが可能である（Ｐ2＝Ｐ3 ）。この実施例においては、外部キャビティ即ち空洞２４０と管２３０との間の
圧力差が管２３０の内壁上に力を発生する。この圧力差を発生するために、外部
キャビティ（空洞）２４０はポンプパイプ２３７を介し且つオリフィス２３４に
おいて直接的に排気される。管２３０はロードロックパイプ２３６を介してオリ
フィス２３５においてロードロック１８を介して排気される。ポンプパイプ２３
７及びロードロックパイプ２３６は管交差部２３８において合流し且つ一本のパ
イプ２３９としてポンプ組立体２２０へ通じている。ロードロック１８と管２３
０の結合体積は外部キャビティ即ち空洞２４０の体積よりも大きいので、外部キ
ャビティ即ち空洞２４０内の圧力は結合したロードロック１８及び管２３０の形
態におけるものよりも小さいものとすることが可能である。このように、管２３
０内の内部圧力は管２３０を障害に対して補強するために使用することが可能で
あり、且つ管２３０の構造的一体性を維持することを確保している。
【００２２】
ポンプ組立体２２０は、チャンバ２１０内に所要の処理圧力を発生するために
任意の適宜のポンプを包含することが可能である。ポンプ組立体２２０は、又、
処理用システムにおけるポンプとして通常必要とされるようなその他の目的を達
成することも可能である。例えば、ポンプ組立体２２０は処理室２３０内をポン
プダウン即ち真空を発生させるために使用することが可能であり、従って該室内
の冷却速度を制御することが可能である。例示的なポンプ組立体はカシヤマイン
ダストリーズリミテッドから入手可能なメカニカルポンプモデルＨＣ−６０Ｂ等
がある。
任意の適宜のポンプを包含することが可能である。ポンプ組立体２２０は、又、
処理用システムにおけるポンプとして通常必要とされるようなその他の目的を達
成することも可能である。例えば、ポンプ組立体２２０は処理室２３０内をポン
プダウン即ち真空を発生させるために使用することが可能であり、従って該室内
の冷却速度を制御することが可能である。例示的なポンプ組立体はカシヤマイン
ダストリーズリミテッドから入手可能なメカニカルポンプモデルＨＣ−６０Ｂ等
がある。
【００２３】
再度図３を参照すると、本発明の加熱セクションは処理室セクションを取囲む
形態とされている。加熱セクションは好適には抵抗加熱要素２４６である加熱要
素を有している。好適実施例においては、管２３０の上部及び底部部分を取囲む
ために複数個の加熱要素２４６が使用されている。図６に示した１実施例におい
ては、抵抗加熱要素２４６をチャンバ２１０を横断して平行に配設することが可
能である。各要素２４６は他の要素と相対的に近接している。例えば、各抵抗加
熱要素２４６は次に最も近い加熱要素から距離β離隔させることが可能であり、
それは約５ｍｍ及び５０ｍｍの間とすることが可能であり、好適には約１０ｍｍ
及び２０ｍｍの間とすることが可能である。従って、加熱要素２４６の近接した
間隔がキャビティ即ち空洞２３２内に位置されているウエハにわたって均一な加
熱温度分布を与える。
形態とされている。加熱セクションは好適には抵抗加熱要素２４６である加熱要
素を有している。好適実施例においては、管２３０の上部及び底部部分を取囲む
ために複数個の加熱要素２４６が使用されている。図６に示した１実施例におい
ては、抵抗加熱要素２４６をチャンバ２１０を横断して平行に配設することが可
能である。各要素２４６は他の要素と相対的に近接している。例えば、各抵抗加
熱要素２４６は次に最も近い加熱要素から距離β離隔させることが可能であり、
それは約５ｍｍ及び５０ｍｍの間とすることが可能であり、好適には約１０ｍｍ
及び２０ｍｍの間とすることが可能である。従って、加熱要素２４６の近接した
間隔がキャビティ即ち空洞２３２内に位置されているウエハにわたって均一な加
熱温度分布を与える。
【００２４】
図６Ａは本発明の原理に基づいた例示的な加熱要素２４６を示している。抵抗
加熱要素２４６は、抵抗加熱要素コア２５０及びフィラメントワイヤ２５２を有
している。コア２５０は、通常、セラミック物質から構成されているが、任意の
高温用の非導電性物質から構成することが可能である。フィラメントワイヤ２５
２はコア２５０の周りに巻着されて該フィラメントから最適な量の輻射熱エネル
ギが発生されることを可能としている。フィラメントワイヤ２５２は任意の適宜
の抵抗加熱可能なワイヤとすることが可能であり、それは例えばＳｉＣ、ＳｉＣ
をコーティングしたグラファイト、グラファイト、ＮｉＣｒ、ＡｌＮｉ及びその
他の合金等の増加した熱応答性及び高温安定性のために高質量物質から構成され
ている。好適には、抵抗加熱フィラメントワイヤ２５２はコネクチカット州スタ
ンフォードのオメガコーポレイションから入手可能な通常カンタール（Ｋａｎｔ
ａｌ）Ａ−１又はＡＦとして知られているＡｌ−Ｎｉ−Ｆｅ組合わせ物質から構
成されている。
加熱要素２４６は、抵抗加熱要素コア２５０及びフィラメントワイヤ２５２を有
している。コア２５０は、通常、セラミック物質から構成されているが、任意の
高温用の非導電性物質から構成することが可能である。フィラメントワイヤ２５
２はコア２５０の周りに巻着されて該フィラメントから最適な量の輻射熱エネル
ギが発生されることを可能としている。フィラメントワイヤ２５２は任意の適宜
の抵抗加熱可能なワイヤとすることが可能であり、それは例えばＳｉＣ、ＳｉＣ
をコーティングしたグラファイト、グラファイト、ＮｉＣｒ、ＡｌＮｉ及びその
他の合金等の増加した熱応答性及び高温安定性のために高質量物質から構成され
ている。好適には、抵抗加熱フィラメントワイヤ２５２はコネクチカット州スタ
ンフォードのオメガコーポレイションから入手可能な通常カンタール（Ｋａｎｔ
ａｌ）Ａ−１又はＡＦとして知られているＡｌ−Ｎｉ−Ｆｅ組合わせ物質から構
成されている。
【００２５】
オプションとして、図６Ｂ−６Ｄに示したように、抵抗加熱要素２４６は、例
えば、円形状、ジグザグ、クロスハッチパターン等を包含することが可能な種々
の形態で位置させることが可能である。可変パターンはより最適な温度分布を与
え且つウエハの表面にわたっての温度変動の可能性を更に減少させることを可能
とする場合がある。好適なことであるが、約１００Ｖと約５００Ｖの間の直接的
な商用電圧を使用して該抵抗要素に電力を供給することが可能である。従って、
抵抗加熱要素２４６の出力を制御するために本発明においては複雑なパワー変圧
器が必要とされることはない。
えば、円形状、ジグザグ、クロスハッチパターン等を包含することが可能な種々
の形態で位置させることが可能である。可変パターンはより最適な温度分布を与
え且つウエハの表面にわたっての温度変動の可能性を更に減少させることを可能
とする場合がある。好適なことであるが、約１００Ｖと約５００Ｖの間の直接的
な商用電圧を使用して該抵抗要素に電力を供給することが可能である。従って、
抵抗加熱要素２４６の出力を制御するために本発明においては複雑なパワー変圧
器が必要とされることはない。
【００２６】
図７Ａ−７Ｄ及び再度図３を参照すると、チャンバ２１０のローディング／ア
ンローディングセクションは、ゲートバルブ組立体２１８を有しており、それは
、通常、アパーチャ２３８において外部シェル２０５へ結合されている。ゲート
バルブ本体３００内に収納されており且つバルブ中心軸３０１に沿って整合され
てゲート３０４、ベロー３０６、配管インターフェース３０８、直線的駆動シャ
フト３１０、アクチュエータ３２６が設けられており、それらは全て組立てられ
てゲートバルブ組立体２１８を与えている。好適実施例においては、バルブ本体
３００はポート３１７を画定している。ポート３１７は、ゲートバルブ２１８を
介してリアクタへの最初のアクセスを与える第一端部３２１と、石英管２３０の
アパーチャ２３８とを合致する形態とされているアパーチャ即ち開口３０２を有
している第二端部３２３を有している。バルブアパーチャ３０２の形状及び寸法
は、通常、リアクタアパーチャ２３８のものに対応しており、従ってアパーチャ
バルブ３０２及びリアクタアパーチャ２３８は、管２３０内に選択した真空又は
加圧環境を維持するか又はウエハ処理動作期間中にキャビティ即ち空洞２３２を
分離させるシールを提供するために共に使用することが可能である。
ンローディングセクションは、ゲートバルブ組立体２１８を有しており、それは
、通常、アパーチャ２３８において外部シェル２０５へ結合されている。ゲート
バルブ本体３００内に収納されており且つバルブ中心軸３０１に沿って整合され
てゲート３０４、ベロー３０６、配管インターフェース３０８、直線的駆動シャ
フト３１０、アクチュエータ３２６が設けられており、それらは全て組立てられ
てゲートバルブ組立体２１８を与えている。好適実施例においては、バルブ本体
３００はポート３１７を画定している。ポート３１７は、ゲートバルブ２１８を
介してリアクタへの最初のアクセスを与える第一端部３２１と、石英管２３０の
アパーチャ２３８とを合致する形態とされているアパーチャ即ち開口３０２を有
している第二端部３２３を有している。バルブアパーチャ３０２の形状及び寸法
は、通常、リアクタアパーチャ２３８のものに対応しており、従ってアパーチャ
バルブ３０２及びリアクタアパーチャ２３８は、管２３０内に選択した真空又は
加圧環境を維持するか又はウエハ処理動作期間中にキャビティ即ち空洞２３２を
分離させるシールを提供するために共に使用することが可能である。
【００２７】
ゲート３０４は駆動シャフト３１０の上端に装着した長尺状プレートである。
該長尺状プレートはバルブアパーチャ３０２のようなスロット型開口をシール即
ち封止するのに適している。理解すべきことであるが、ゲート３０４の形状は異
なる形状の開口を受付けるために変化させることが可能である。好適には、図７
Ａ及び７Ｂに示したように、ゲート３０４は傾斜表面３１３を形成するために中
心軸３０１と相対的に勾配を有することが可能である。傾斜表面３１３は例えば
約５゜及び約８５゜の間の任意の角度の勾配とすることが可能であり、それは本
発明の適切な性能を可能とするために適宜設定される。好適実施例においては、
傾斜表面３１３は約３０゜及び約６０゜の間、より好適には軸３０１に対して約
４５゜の角度に設定される。傾斜表面３１３の上部及び底部部分の上に接触部分
３１２及び３１４が設けられており、それらはゲート３０４の長尺方向の長さに
沿って延在している。好適実施例においては、傾斜表面３１３は高度に研磨した
表面を有することが可能であり、又は例えば金、銀、Ｎｉ、モリブデン、又は処
理温度と相対的に高い溶融点を有するその他の金属等の熱／輻射反射性コーティ
ングでコーティングすることが可能である。該反射表面はバルブアパーチャ３０
２を介して漏れて管２３０内へ戻るような輻射エネルギを反射することが可能で
ある。
該長尺状プレートはバルブアパーチャ３０２のようなスロット型開口をシール即
ち封止するのに適している。理解すべきことであるが、ゲート３０４の形状は異
なる形状の開口を受付けるために変化させることが可能である。好適には、図７
Ａ及び７Ｂに示したように、ゲート３０４は傾斜表面３１３を形成するために中
心軸３０１と相対的に勾配を有することが可能である。傾斜表面３１３は例えば
約５゜及び約８５゜の間の任意の角度の勾配とすることが可能であり、それは本
発明の適切な性能を可能とするために適宜設定される。好適実施例においては、
傾斜表面３１３は約３０゜及び約６０゜の間、より好適には軸３０１に対して約
４５゜の角度に設定される。傾斜表面３１３の上部及び底部部分の上に接触部分
３１２及び３１４が設けられており、それらはゲート３０４の長尺方向の長さに
沿って延在している。好適実施例においては、傾斜表面３１３は高度に研磨した
表面を有することが可能であり、又は例えば金、銀、Ｎｉ、モリブデン、又は処
理温度と相対的に高い溶融点を有するその他の金属等の熱／輻射反射性コーティ
ングでコーティングすることが可能である。該反射表面はバルブアパーチャ３０
２を介して漏れて管２３０内へ戻るような輻射エネルギを反射することが可能で
ある。
【００２８】
１例として、駆動シャフト３１０が本体３００内へ上方へ移動される場合に、
ゲート３０４はポート３１７内へ上方へ移動される（図７Ｂ）。駆動シャフト３
１０はアクチュエータ３２６を使用して発生される直線運動によって直線ガイド
３１９を介して上下に移動される。好適実施例においては、駆動シャフト３１０
を移動させるために、アクチュエータ３２６は配管インターフェース３０８にお
いて水又はアルコール等の従来の非圧縮性流体が供給される。流体の供給は駆動
シャフト３１０をして直線ガイド３１９を介して本体３００内へ直線的に移動さ
せる。
ゲート３０４はポート３１７内へ上方へ移動される（図７Ｂ）。駆動シャフト３
１０はアクチュエータ３２６を使用して発生される直線運動によって直線ガイド
３１９を介して上下に移動される。好適実施例においては、駆動シャフト３１０
を移動させるために、アクチュエータ３２６は配管インターフェース３０８にお
いて水又はアルコール等の従来の非圧縮性流体が供給される。流体の供給は駆動
シャフト３１０をして直線ガイド３１９を介して本体３００内へ直線的に移動さ
せる。
【００２９】
直線状のシャフト３１０を図７Ａに示したように垂直上方へ移動させることに
よって、直線状シャフト３１０はベロー３０６を膨張させる。ベロー３０６は軸
３０１に沿ってシャフト３１０を取囲んでいる。この実施例においては、ベロー
３０６はアクチュエータ３２６と本体３００との間の真空シールを確立しており
、管２３０がバルブの開閉動作期間中に外部環境から汚染されることがないこと
を確保している。
よって、直線状シャフト３１０はベロー３０６を膨張させる。ベロー３０６は軸
３０１に沿ってシャフト３１０を取囲んでいる。この実施例においては、ベロー
３０６はアクチュエータ３２６と本体３００との間の真空シールを確立しており
、管２３０がバルブの開閉動作期間中に外部環境から汚染されることがないこと
を確保している。
【００３０】
図７Ｄに示したように、直線状シャフト３１０がその実効移動長さの端部に到
達すると（図７Ｂ参照）、ゲート３０４の部分３１２及び３１４が力Ｆでシール
用表面３１６及び３１８と夫々接触し、積極的なシールを形成して管２３０を分
離させる。傾斜表面３１３は力Ｆをして接触表面３１６及び３１８において反作
用力Ｒｘ及びＲｙを発生する。反作用力Ｒｘは、図７Ｄに示したように、傾斜表
面３１３に対して垂直な接触表面３１６及び３１８上に等しく作用する。理解す
べきことであるが、開口３０２においてゲート３０４をして接触表面３１６及び
３１８と積極的なシールを形成させるシール用力を与えるものは水平方向の力成
分Ｒｘである。有益的なことであるが、シャフト３１０又はゲート３０４の水平
方向の動作又は水平方向の移動に対する必要性なしに与えることが可能であるの
で、ゲートバルブ２１８は減少させた形状及び寸法で構成することが可能である
。本発明の別の利点であるが、管２３０において真空が引かれる場合に、外部圧
力が傾斜表面３１３を接触表面３１６及び３１８及びＯリング３２０に対して押
付けシールを形成する。このＯリングのために、傾斜表面３１３と接触表面３１
６及び３１８との間の摺動接触が実質的に回避されている。ゲート本体と接触す
る可能性のある傾斜表面３１３の部分は、金属対金属摺動接触を回避するために
柔らかいバッファ物質でコーティングすることが可能であり、そのことは汚染粒
子を発生することを回避することに貢献する。
達すると（図７Ｂ参照）、ゲート３０４の部分３１２及び３１４が力Ｆでシール
用表面３１６及び３１８と夫々接触し、積極的なシールを形成して管２３０を分
離させる。傾斜表面３１３は力Ｆをして接触表面３１６及び３１８において反作
用力Ｒｘ及びＲｙを発生する。反作用力Ｒｘは、図７Ｄに示したように、傾斜表
面３１３に対して垂直な接触表面３１６及び３１８上に等しく作用する。理解す
べきことであるが、開口３０２においてゲート３０４をして接触表面３１６及び
３１８と積極的なシールを形成させるシール用力を与えるものは水平方向の力成
分Ｒｘである。有益的なことであるが、シャフト３１０又はゲート３０４の水平
方向の動作又は水平方向の移動に対する必要性なしに与えることが可能であるの
で、ゲートバルブ２１８は減少させた形状及び寸法で構成することが可能である
。本発明の別の利点であるが、管２３０において真空が引かれる場合に、外部圧
力が傾斜表面３１３を接触表面３１６及び３１８及びＯリング３２０に対して押
付けシールを形成する。このＯリングのために、傾斜表面３１３と接触表面３１
６及び３１８との間の摺動接触が実質的に回避されている。ゲート本体と接触す
る可能性のある傾斜表面３１３の部分は、金属対金属摺動接触を回避するために
柔らかいバッファ物質でコーティングすることが可能であり、そのことは汚染粒
子を発生することを回避することに貢献する。
【００３１】
閉じた状態からバルブを再度開くために、アクチュエータ３２６によって駆動
シャフト３１０が直線状ガイド３１９（図７Ａ）を介して本体３００から下方へ
移動される場合に、ゲート３０４がボア３１７から除去され、従ってシール用の
力がゲート３０４から除去されてウエハのローディング／アンローディングのた
めにボア３１７を開放する。
シャフト３１０が直線状ガイド３１９（図７Ａ）を介して本体３００から下方へ
移動される場合に、ゲート３０４がボア３１７から除去され、従ってシール用の
力がゲート３０４から除去されてウエハのローディング／アンローディングのた
めにボア３１７を開放する。
【００３２】
更に、ゲートバルブ２１８は排気ポート３２２を有しており、それは処理室圧
力を制御することを可能とする。又、冷却流体ポート３２４が設けられており、
それはＲＴＰ期間中にゲートバルブ本体の外部温度を減少させるために冷却剤を
流すことを可能とする。
力を制御することを可能とする。又、冷却流体ポート３２４が設けられており、
それはＲＴＰ期間中にゲートバルブ本体の外部温度を減少させるために冷却剤を
流すことを可能とする。
【００３３】
図２に関連して図８を参照してより良く理解されるように、好適実施例におい
ては、リアクタチャンバ２１０は最大で任意の数の加熱ゾーン４００を有するこ
とが可能である。図８に示した実施例においては、リアクタチャンバ２１０は３
個の並列加熱ゾーンを有しており、それらは中央ゾーン４０２と２つの隣接した
外側ゾーン４０４及び４０６を有している。図６Ｂに示した別の実施例において
は、該加熱要素は円形状の形態とすることが可能であり、従って、少なくとも２
つの加熱ゾーン、即ち中央内側ゾーンと外側ゾーンとを有することが可能である
。再度図８を参照すると、各加熱要素２４６は特定の加熱ゾーン４０２，４０４
，４０６へ割り当てることが可能である。以下により詳細に説明するように、各
加熱ゾーン４０２，４０４，４０６は少なくとも１個の温度センサ３５４を有し
ており、それは制御器２１２へのフィードバックを与える。従って、加熱ゾーン
４０２，４０４及び／又は４０６内の温度変動が温度センサ３５４によって検知
されると、実時間制御器２１２（図２）は電源２２１（図２）からのパワー即ち
電力を必要に応じて増加又は減少させて抵抗要素２４６の各々からのエネルギ出
力（熱）を増加又は減少させることが可能である。例えば、ゾーン４０４におい
て温度降下が検知される場合には、ゾーン４０４における温度が所望のレベルに
復帰するまで、ゾーン４０４に対して割り当てられている抵抗加熱要素２４６か
らの熱エネルギ出力が増加する。このように、ウエハ２３６の表面にわたってゾ
ーン毎の温度を実質的に等温に維持することが可能である。
ては、リアクタチャンバ２１０は最大で任意の数の加熱ゾーン４００を有するこ
とが可能である。図８に示した実施例においては、リアクタチャンバ２１０は３
個の並列加熱ゾーンを有しており、それらは中央ゾーン４０２と２つの隣接した
外側ゾーン４０４及び４０６を有している。図６Ｂに示した別の実施例において
は、該加熱要素は円形状の形態とすることが可能であり、従って、少なくとも２
つの加熱ゾーン、即ち中央内側ゾーンと外側ゾーンとを有することが可能である
。再度図８を参照すると、各加熱要素２４６は特定の加熱ゾーン４０２，４０４
，４０６へ割り当てることが可能である。以下により詳細に説明するように、各
加熱ゾーン４０２，４０４，４０６は少なくとも１個の温度センサ３５４を有し
ており、それは制御器２１２へのフィードバックを与える。従って、加熱ゾーン
４０２，４０４及び／又は４０６内の温度変動が温度センサ３５４によって検知
されると、実時間制御器２１２（図２）は電源２２１（図２）からのパワー即ち
電力を必要に応じて増加又は減少させて抵抗要素２４６の各々からのエネルギ出
力（熱）を増加又は減少させることが可能である。例えば、ゾーン４０４におい
て温度降下が検知される場合には、ゾーン４０４における温度が所望のレベルに
復帰するまで、ゾーン４０４に対して割り当てられている抵抗加熱要素２４６か
らの熱エネルギ出力が増加する。このように、ウエハ２３６の表面にわたってゾ
ーン毎の温度を実質的に等温に維持することが可能である。
【００３４】
各ゾーンに対して割り当てられている抵抗要素２４６の数はゾーン当たりに所
望されるエネルギ出力に基づいて変化することが可能である。各ゾーンの寸法（
即ち、加熱体積）も可変である。好適実施例においては、中央ゾーン４０２は最
大で約３００ｍｍの直径の少なくとも１個のウエハにわたることが可能である。
例えば、図８に示したように、スタンドオフ２３４上に配置された場合に、ウエ
ハ２３６は点線で示したように完全にゾーン４０２の境界内にある。各ゾーンの
寸法は所望により効果的にスケールアップ又はスケールダウンすることが可能で
ある。例えば、加熱要素２４６をゾーン４０４から４０２へ再割当することによ
ってゾーン４０２をより大型のウエハを処理するためにスケールアップさせるこ
とが可能である。このことは、ゾーン４０２に対して割り当てられている加熱要
素２４６の数を増加させ、一方ゾーン４０４に対して割り当てられている加熱要
素の数を減少させることを意味している。ゾーン４０２に対して付加された加熱
要素は制御器２１２（図２）によって制御され、既にゾーン４０２に対して割り
当てられている加熱要素と同一の態様で応答する。
望されるエネルギ出力に基づいて変化することが可能である。各ゾーンの寸法（
即ち、加熱体積）も可変である。好適実施例においては、中央ゾーン４０２は最
大で約３００ｍｍの直径の少なくとも１個のウエハにわたることが可能である。
例えば、図８に示したように、スタンドオフ２３４上に配置された場合に、ウエ
ハ２３６は点線で示したように完全にゾーン４０２の境界内にある。各ゾーンの
寸法は所望により効果的にスケールアップ又はスケールダウンすることが可能で
ある。例えば、加熱要素２４６をゾーン４０４から４０２へ再割当することによ
ってゾーン４０２をより大型のウエハを処理するためにスケールアップさせるこ
とが可能である。このことは、ゾーン４０２に対して割り当てられている加熱要
素２４６の数を増加させ、一方ゾーン４０４に対して割り当てられている加熱要
素の数を減少させることを意味している。ゾーン４０２に対して付加された加熱
要素は制御器２１２（図２）によって制御され、既にゾーン４０２に対して割り
当てられている加熱要素と同一の態様で応答する。
【００３５】
図３及び８に示した更に別の実施例においては、チャンバ２１０が熱拡散部材
３５０を有しており、該部材は加熱要素２４６に近接して位置され且つ典型的に
オーバーレイして配置される。熱拡散部材３５０は加熱要素２４６からの熱エネ
ルギ出力を吸収し且つ熱を管２３０内に均一に散逸させる。理解すべきことであ
るが、ウエハ２４６を上側及び下側から加熱することによって、且つ更に熱拡散
部材３５０の間の距離Δを小さく維持することによって、管２３０内の温度勾配
はより容易に等温状態に維持される。例えば、上部熱拡散部材３５１が１０００
℃に維持され且つ底部熱拡散部材３５２も１０００℃に維持される場合には、そ
れらの間の小さな空間内の温度勾配も殆ど変動なしで実質的に１０００℃に維持
される。熱拡散部材３５０は充分に高い熱伝導性を有している任意の適宜の熱拡
散性物質とすることが可能であり、好適には炭化珪素、Ａｌ2Ｏ3又はグラファイ
トとすることが可能である。好適実施例においては、好適には熱電対である温度
センサ３５４が熱拡散部材３５０内に埋設されている。熱電対３５４は、それら
が熱拡散部材の温度条件に関してフィードバックを与えることが可能であるよう
に配置されている。例えば、熱拡散部材３５１及び３５２の各端部及び中心にお
いて少なくとも１個の熱電対３５４が配置されている。この形態においては、各
ゾーン４０２，４０４，４０６の温度をモニタし、フィードバックを制御器２１
２（図２）ヘ供給することが可能である。熱電対３５４を熱拡散部材３５０上の
既知の位置に位置させることによって、管２３０内の位置を参照して温度勾配を
決定することが可能である。このデータは制御器２１２によって使用されて各ゾ
ーン４０２，４０４，４０６内の温度をより精密に制御する。熱電対３５４はコ
ネクチカット州スタンフォードのオメガコーポレイションから入手可能な従来の
Ｒタイプ又はＫタイプの熱電対である。
３５０を有しており、該部材は加熱要素２４６に近接して位置され且つ典型的に
オーバーレイして配置される。熱拡散部材３５０は加熱要素２４６からの熱エネ
ルギ出力を吸収し且つ熱を管２３０内に均一に散逸させる。理解すべきことであ
るが、ウエハ２４６を上側及び下側から加熱することによって、且つ更に熱拡散
部材３５０の間の距離Δを小さく維持することによって、管２３０内の温度勾配
はより容易に等温状態に維持される。例えば、上部熱拡散部材３５１が１０００
℃に維持され且つ底部熱拡散部材３５２も１０００℃に維持される場合には、そ
れらの間の小さな空間内の温度勾配も殆ど変動なしで実質的に１０００℃に維持
される。熱拡散部材３５０は充分に高い熱伝導性を有している任意の適宜の熱拡
散性物質とすることが可能であり、好適には炭化珪素、Ａｌ2Ｏ3又はグラファイ
トとすることが可能である。好適実施例においては、好適には熱電対である温度
センサ３５４が熱拡散部材３５０内に埋設されている。熱電対３５４は、それら
が熱拡散部材の温度条件に関してフィードバックを与えることが可能であるよう
に配置されている。例えば、熱拡散部材３５１及び３５２の各端部及び中心にお
いて少なくとも１個の熱電対３５４が配置されている。この形態においては、各
ゾーン４０２，４０４，４０６の温度をモニタし、フィードバックを制御器２１
２（図２）ヘ供給することが可能である。熱電対３５４を熱拡散部材３５０上の
既知の位置に位置させることによって、管２３０内の位置を参照して温度勾配を
決定することが可能である。このデータは制御器２１２によって使用されて各ゾ
ーン４０２，４０４，４０６内の温度をより精密に制御する。熱電対３５４はコ
ネクチカット州スタンフォードのオメガコーポレイションから入手可能な従来の
Ｒタイプ又はＫタイプの熱電対である。
【００３６】
マイクロプロセッサ又は処理制御コンピュータ２１４が、一般的にＲＴＰリア
クタ内に配置した半導体ウエハの処理を制御し、且つ診断目的のためにシステム
のステータスをモニタするために使用することが可能である。１実施例において
は、処理コンピュータ２１４がチャンバ２１０内の温度センサ３５４から受取っ
た温度データに応答して制御器２１２へ制御信号を供給する。処理コンピュータ
２１４は、又、ガスネットワーク２１６における質量流量制御器へのガス及びプ
ラズマインレット流れ信号及びポンプ組立体２２０に対する圧力設定点を支持す
ることが可能である。１実施例においては、制御器２１２は、オメガコーポレイ
ションから入手可能な実時間比例積分派生型（ＰＩＤ）マルチゾーン制御器であ
る。制御器２１２は制御信号をＳＣＲをベースとした位相制御型電源２２１へ供
給し、該電源はチャンバ２１０内に設けられている抵抗加熱要素へパワーを供給
する。動作について説明すると、該マルチゾーン制御器がチャンバ２１０から検
知ライン２２２を介して温度センサ出力を受取ると共にライン２２４を介してコ
ンピュータ２１４からの所望のウエハ温度設定点を受取り且つ制御したパワー設
定点を加熱要素電源２２１へ供給する。以下により詳細に説明するように、加熱
要素は電源２２１から供給されるパワーの増加又は減少に応答してそれらのエネ
ルギ出力を増加又は減少させる。
クタ内に配置した半導体ウエハの処理を制御し、且つ診断目的のためにシステム
のステータスをモニタするために使用することが可能である。１実施例において
は、処理コンピュータ２１４がチャンバ２１０内の温度センサ３５４から受取っ
た温度データに応答して制御器２１２へ制御信号を供給する。処理コンピュータ
２１４は、又、ガスネットワーク２１６における質量流量制御器へのガス及びプ
ラズマインレット流れ信号及びポンプ組立体２２０に対する圧力設定点を支持す
ることが可能である。１実施例においては、制御器２１２は、オメガコーポレイ
ションから入手可能な実時間比例積分派生型（ＰＩＤ）マルチゾーン制御器であ
る。制御器２１２は制御信号をＳＣＲをベースとした位相制御型電源２２１へ供
給し、該電源はチャンバ２１０内に設けられている抵抗加熱要素へパワーを供給
する。動作について説明すると、該マルチゾーン制御器がチャンバ２１０から検
知ライン２２２を介して温度センサ出力を受取ると共にライン２２４を介してコ
ンピュータ２１４からの所望のウエハ温度設定点を受取り且つ制御したパワー設
定点を加熱要素電源２２１へ供給する。以下により詳細に説明するように、加熱
要素は電源２２１から供給されるパワーの増加又は減少に応答してそれらのエネ
ルギ出力を増加又は減少させる。
【００３７】
本発明の主要な利点はシリコンウエハの実質的に滑りのないＲＴＰを実施する
能力である。本発明の実施例の利点については本発明を制限するものではなく例
示するために以下に与える以下のパラメータを参照することによって更に理解さ
れる。
能力である。本発明の実施例の利点については本発明を制限するものではなく例
示するために以下に与える以下のパラメータを参照することによって更に理解さ
れる。
【００３８】
１つの例示的な実施例においては、本発明に基づいてチャンバ２１０において
実質的に滑りのないＲＴＰを実施するために、以下のパラメータを使用すべきで
ある。１５０ｍｍ又はそれより大きな直径を有するウエハを本発明の処理室内へ
ロードさせる。ウエハは、累積的な接触点面積が３００ｍｍ2を超えるものでな
い１個又は又はそれ以上のウエハ接触点を具備している端部エフェクタを使用し
てロードされる。ウエハのローディング／アンローディング速度は水平面内にお
いて約５０ｍｍ／ｓ及び約６００ｍｍ／ｓの間及び垂直面内において約５ｍｍ／
ｓ及び約１００ｍｍ／ｓの間において行われる。ウエハをチャンバ内に位置され
ている１個またはそれ以上のスタンドオフ上に配置させる。該スタンドオフは、
通常、約５０μｍと約２０ｍｍとの間の高さを有している。スタンドオフとウエ
ハとの間の全接触面積は約３５０ｍｍ2未満であり、好適には焼く３００ｍｍ2未
満である。処理は、０．１Ｔｏｒｒ及び約１０００Ｔｏｒｒの間の、好適には大
気圧でのチャンバ圧力において、約９００℃と１２００℃との間で、好適には１
０００℃と１２００℃との間の温度において行うことが可能である。
実質的に滑りのないＲＴＰを実施するために、以下のパラメータを使用すべきで
ある。１５０ｍｍ又はそれより大きな直径を有するウエハを本発明の処理室内へ
ロードさせる。ウエハは、累積的な接触点面積が３００ｍｍ2を超えるものでな
い１個又は又はそれ以上のウエハ接触点を具備している端部エフェクタを使用し
てロードされる。ウエハのローディング／アンローディング速度は水平面内にお
いて約５０ｍｍ／ｓ及び約６００ｍｍ／ｓの間及び垂直面内において約５ｍｍ／
ｓ及び約１００ｍｍ／ｓの間において行われる。ウエハをチャンバ内に位置され
ている１個またはそれ以上のスタンドオフ上に配置させる。該スタンドオフは、
通常、約５０μｍと約２０ｍｍとの間の高さを有している。スタンドオフとウエ
ハとの間の全接触面積は約３５０ｍｍ2未満であり、好適には焼く３００ｍｍ2未
満である。処理は、０．１Ｔｏｒｒ及び約１０００Ｔｏｒｒの間の、好適には大
気圧でのチャンバ圧力において、約９００℃と１２００℃との間で、好適には１
０００℃と１２００℃との間の温度において行うことが可能である。
【００３９】
理解すべきことであるが、上述したウエハは例えばシリコン、ガリウム砒素、
又はその他の同様の化合物等の業界において一般的に使用されている従来の物質
から構成することが可能であり、又は該ウエハは石英又はガラスから構成されて
いる半導体ウエハとすることが可能である。
又はその他の同様の化合物等の業界において一般的に使用されている従来の物質
から構成することが可能であり、又は該ウエハは石英又はガラスから構成されて
いる半導体ウエハとすることが可能である。
【００４０】
好適実施例について説明したが、当業者が理解するように、本発明の精神及び
範囲を逸脱することなしに形態及び詳細において変更を行うことが可能である。
従って、本発明は添付の請求範囲によってのみ制限される。
範囲を逸脱することなしに形態及び詳細において変更を行うことが可能である。
従って、本発明は添付の請求範囲によってのみ制限される。
【図１Ａ】 本発明に使用する半導体ウエハ処理システムの１実施例の側面
図を示した概略図。
図を示した概略図。
【図１Ｂ】 図１Ａのシステムの平面図を示した概略図。
【図２】 本発明に基づくＲＴＰリアクタシステムの１実施例のブロック図
。
。
【図３】 本発明の原理に基づく図２におけるようなリアクタチャンバの簡
単化した断面図。
単化した断面図。
【図４】 本発明に基づくウエハ（想像線で示してある）及び端部エフェク
タを示した簡単化した平面図。
タを示した簡単化した平面図。
【図５】 本発明の１実施例の簡単化した概略図。
【図６】 本発明に基づく抵抗加熱要素の１実施例の簡単化した概略図。
【図６Ａ】 本発明の抵抗加熱要素の１実施例の一部の簡単化した概略図。
【図６Ｂ】 本発明に基づく抵抗加熱要素の１実施例の簡単化した概略図。
【図６Ｃ】 本発明に基づく抵抗加熱要素の１実施例の簡単化した概略図。
【図６Ｄ】 本発明に基づく抵抗加熱要素の１実施例の簡単化した概略図。
【図７Ａ】 本発明の小型ゲートバルブ組立体の１実施例の１つの状態を示
した概略図。
した概略図。
【図７Ｂ】 本発明の小型ゲートバルブ組立体の１実施例の１つの状態を示
した概略図。
した概略図。
【図７Ｃ】 本発明の小型ゲートバルブ組立体の１実施例の１つの状態を示
した概略図。
した概略図。
【図７Ｄ】 本発明の１実施例に基づいて図７Ａ−７Ｃのゲートバルブ組立
体上に作用する力ベクトルの簡単化した概略図。
体上に作用する力ベクトルの簡単化した概略図。
【図８】 本発明に基づく温度ゾーンを示した図３の実施例の簡単化した概
略図。
略図。
１０ 半導体ウエハ処理システム
１２ ローディングステーション
１４ プラットフォーム
１６ ウエハカセット
１８ ロードロック
２０ 転送室
２２ ロボット
２４ ウエハ
２６ 熱処理室
２８ リアクタ
３０ ゲートバルブ
５０ ポンプ
６０ 冷却ステーション
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ユー， ウー シク
アメリカ合衆国， カリフォルニア
94303， パロ アルト， ステリング
ドライブ 3090
(72)発明者 栗林 宏光
神奈川県相模原市当麻1107−９
Ｆターム(参考） 3H053 AA02 BA01 BA11 BA35 BA38
BB35 BB38 BD01 BD02 BD03
DA09
3H066 AA03 BA19
5F031 CA02 DA08 EA14 FA01 FA11
FA12 NA09
Claims (17)
- 【請求項１】 迅速熱処理用リアクタに使用するバルブ組立体において、 中心軸を画定する本体、 前記中心軸と相対的に傾斜表面を具備しており前記本体内に配設されているゲ
ート、 前記バルブが開いている第一位置と前記バルブが閉じている第二位置との間で
前記中心軸に沿って前記ゲートを直線的に移動させる動作組立体、 を有しているバルブ組立体。 - 【請求項２】 請求項１において、前記傾斜表面が輻射反射性物質でコーテ
ィングされているバルブ。 - 【請求項３】 請求項２において、前記コーティングが金、銀、Ｎｉ、モリ
ブデンからなるグループから選択した物質を有しているバルブ。 - 【請求項４】 請求項１において、前記傾斜表面が前記中心軸と相対的に約
３０゜と約６０゜との間の勾配を有しているバルブ。 - 【請求項５】 請求項１において、前記動作組立体が前記中心軸に沿って膨
張可能な膨張可能部材を有しているバルブ。 - 【請求項６】 請求項５において、前記膨張可能な部材がベローを有してい
るバルブ。 - 【請求項７】 請求項５において、前記動作組立体が前記膨張可能な部材の
膨張に応答して前記本体と相対的に軸方向に移動する並進運動可能な直線状シャ
フトを有しているバルブ。 - 【請求項８】 請求項５において、前記動作組立体が前記膨張可能な部材を
膨張させる手段を供給する流体インレットを有しているバルブ。 - 【請求項９】 請求項１において、前記傾斜表面が第一接触部分と第二接触
部分とを有しており、前記ゲートが前記第一位置にある場合に前記接触部分が前
記本体内に配設されている着座用表面と接触するようにされているバルブ。 - 【請求項１０】 請求項９において、前記着座用表面がガスケット手段を有
しているバルブ。 - 【請求項１１】 請求項１０において、前記ガスケット手段がＯリングを有
しているバルブ。 - 【請求項１２】 リアクタに使用するバルブにおいて、 それを貫通しているポートを具備している本体、 前記ポートをシールするために前記本体内に配設されているシール手段、 前記リアクタがシールされる第一位置と前記リアクタがシール解除される第二
位置との間で前記本体と相対的に軸方向に前記シール用手段を移動させる動作手
段、 を有しているバルブ。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記シール手段が傾斜表面を具備し
ているゲートを有しているバルブ。 - 【請求項１４】 請求項１３において、前記傾斜表面が約３０゜と約６０゜
との間の勾配を有しているバルブ。 - 【請求項１５】 請求項１３において、前記傾斜表面が第一接触部分と第二
接触部分とを有しており、前記接触部分は前記本体内に配設されている着座用表
面と接触されて前記シールを与えるバルブ。 - 【請求項１６】 請求項１２において、前記動作手段が膨張可能な部材の膨
張に応答して前記本体と相対的に軸方向に移動する並進運動可能な直線状シャフ
トを有しているバルブ。 - 【請求項１７】 請求項１６において、前記膨張可能な部材がベローを有し
ているバルブ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/451,664 US20010040230A1 (en) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | Compact gate valve |
| US09/451,664 | 1999-11-30 | ||
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