JP2011512020A - 移送モジュール上の1つの単独ファセットを使用する互い違いの二重プロセスチャンバー - Google Patents
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Abstract
基板処理システムのスループットを増加させるための方法および装置が提供される。基板を処理するためのクラスターツール(100)への取り付けのために構成される処理チャンバー(200)は、二重の、互い違いの処理領域(210、212)を有する。これらの処理領域は、基板が各領域内で同時に処理されてもよいように、お互いから分離される。
Description
本発明の実施形態は一般に、基板を処理するように構成される統合された処理システムに関する。より詳細には、本発明は、クラスターツールの移送モジュールへの取り付けのために構成される互い違いの二重プロセスチャンバーに関する。
基板は普通、制御環境内で基板を処理できる、マルチチャンバー処理システムまたはクラスターツール内で処理される。典型的なクラスターツールは、ロードロックチャンバーと多重真空処理チャンバーとの間で基板を輸送するように構成される基板移送ロボットを収納する移送モジュールを備えるシステムを含む。例えば、移送モジュールは、基板上に層を堆積させるために構成される1つまたは複数の物理気相堆積(PVD)チャンバーおよび/または化学気相堆積チャンバー(CVD)に接続されることもある。
しかしながら、基板およびその上に堆積される層は、水分および不純物を吸収し、それらは、さらなる処理より前に除去、または脱気されなければならない。脱気プロセスは、クラスターツールに取り付けられる付加プロセスすなわち脱気チャンバー内で行われる。それ故に、脱気プロセスは、移送モジュールの周囲に高価な空間を占めることによって処理システムのコストを著しく増加させる。
さらに、PVD処理より前の脱気に必要とされる延長期間のために、特に、脱気ステップは、全体のプロセススループットを著しく低減する可能性がある。スループット問題を解決するために考えられた1つの従来技術の手法は、並列脱気チャンバーを提供することである。この手法は、各PVD処理チャンバーに対して基板処理装置内に2つの脱気チャンバーを提供する。しかしながら、この解決策は、追加の移送モジュール取り付けポートを必要とし、クラスターツールに必要とされる空間を著しく増加させる。
この問題を解決するために試みられた別の従来技術の手法は、マルチスロットの、連続運転の脱気チャンバーである。しかしながら、この手法は、新たに送達される基板からのガス放出に起因して基板の交差汚染に関する問題をもたらす。
従って、その使用に必要とされる空間を最小化し、交差汚染の可能性を排除しながら、処理システムのスループットを増加させる脱気チャンバー構成の必要性が、存在する。
本発明の一実施形態では、基板処理チャンバーは、第1の処理容積部と、第1の処理容積部の上に垂直に積み重ねられ、第1の処理容積部から中心がオフセットされる第2の処理容積部とを備える。第1および第2の処理容積部は、交差汚染が同時処理中に生じないようにお互いから分離される。
別の実施形態では、基板処理チャンバーは、上側処理領域および下側処理領域を形成するように構成される単一主チャンバー本体を備え、そこでは上側処理領域は、下側処理領域と重なり、取り外し可能なチャンバー蓋は、上側処理領域の上で単一主チャンバー本体との気密接続のために構成され、チャンバー底部部材は、下側処理領域の下で単一主チャンバー本体との気密接続のために構成され、チャンバー底部部材は、単一主チャンバー本体と枢動可能に係合するように構成される。
別の実施形態では、基板処理システムは、ロードロックチャンバーと、移送モジュールと、処理チャンバーとを備え、処理チャンバーは、ポートブロックと主チャンバー本体とを備える。主チャンバー本体は、下側処理領域と重なる上側処理領域を形成し、上側および下側処理領域は、お互いから分離され、中心がオフセットされる。
本発明のさらに別の実施形態では、クラスターツール内で基板を脱気するための方法が、移送ロボットを介してロードロックチャンバーから脱気チャンバーの上側処理領域へ第1の基板を移送するステップと、脱気チャンバーの上側処理領域内で第1の基板を処理するステップと、第1の基板が処理されている間に移送ロボットを介してロードロックチャンバーから脱気チャンバーの下側処理領域へ第2の基板を移送するステップと、第1の基板の処理を完了するより前に下側処理領域内で第2の基板の処理を開始するステップとを含む。上側処理領域は、下側処理領域と重なり、下側処理領域から中心がオフセットされる。
本発明の上で列挙された特徴が、詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本発明のより詳細な説明が、実施形態の参照によりなされてもよく、そのいくつかは、添付の図面で例示される。しかしながら、本発明は、他の同等に有効な実施形態を認めてもよいから、添付の図面は、この発明の典型的な実施形態を例示するだけであり、従ってその範囲を限定すると考えられるべきでないことが留意されるべきである。
本発明は一般に、基板処理システムのスループットを増加させるための装置および方法を提供する。本発明の実施形態は、二つの基板を同時にまたは重複期間中に別々に脱気するように構成される二重の、互い違いの脱気チャンバーを含み、そこでは各基板は、もう一方のものから分離される処理容積部内で脱気される。
図1は、本発明の一実施形態によるクラスターツール100の概略平面図である。一般に、クラスターツール100は、単独移送モジュールに連結される多重処理チャンバーを備える。
クラスターツール100は、ロードロックチャンバー104と選択的に連通する工場インターフェース102を備える。1つまたは複数のポッド101は、基板を保管し、輸送するように構成される。工場インターフェースロボット103は、工場インターフェース102内に配置される。工場インターフェースロボット103は、ポッド101とロードロックチャンバー104との間で基板を移送するように構成される。
ロードロックチャンバー104は、工場インターフェース102と移送モジュール110との間に真空インターフェースを提供する。移送モジュール110の内部領域は、典型的には真空条件に維持され、ロードロックチャンバー104と処理チャンバー111、112、113との間でならびに処理チャンバー111、112、113間で基板を往復させるために中間領域を提供する。
一実施形態では、移送モジュール110は、クラスターツール100のフットプリントを最小限にするために2つの部分に分けられる。一実施形態では、移送モジュール110は、移送チャンバー108および真空延長チャンバー107を備える。移送チャンバー108および真空延長チャンバー107は、一緒に連結され、移送モジュール110内に内部容積部を形成するためにお互いと流体連通する。移送モジュール110の内部容積部は、処理中に低圧または真空条件に維持されてもよい。ロードロックチャンバー104は、スリットバルブ105および106を介して工場インターフェース102および真空延長チャンバー107にそれぞれ接続されてもよい。
移送チャンバー108は、移送ロボット109を収納し、複数の処理チャンバーへのインターフェースを提供するように構成される。加えて、移送チャンバー108は、クラスターツール100を延長するために追加の移送モジュールに接続するための通過チャンバーにインターフェースを提供してもよい。一実施形態では、移送チャンバー108は、複数の側壁、底部、および蓋を有する多角形構造であってもよい。複数の側壁は、その中に形成される穴を有してもよく、処理チャンバー、真空延長チャンバー、または通過チャンバーと接続するように構成されてもよい。図1で示される移送チャンバー108は、正方形の水平プロファイルを有し、処理チャンバー111、112、113、および真空延長チャンバー107に連結される。一実施形態では、移送チャンバー108は、スリットバルブ116、117、および118を介して処理チャンバー111、112、および113とそれぞれ選択的に連通してもよい。さらなる実施形態では、移送ロボット109は、移送チャンバー108の底部に形成されるロボットポートに移送チャンバー108内で取り付けられてもよい。
移送ロボット109は、移送チャンバー108の内部容積部内に配置され、処理チャンバー111、112、113間でならびに真空延長チャンバー107を通じてロードロックチャンバー104へおよびロードロックチャンバー104から実質的に水平の向きで基板を往復させるように構成される。一実施形態では、移送ロボット109は、基板を保持するための2つのブレードを備えてもよく、各ブレードは、同じロボット基部に連結される独立に制御可能なロボットアームに取り付けられる。別の実施形態では、移送ロボット109は、ブレードの垂直上昇を制御するように構成される。
真空延長チャンバー107は、真空システムと移送チャンバー108との間のインターフェースを提供するように構成されてもよい。一実施形態では、真空延長チャンバー107は、底部、蓋、および側壁を備える。圧力変更ポート115は、真空延長チャンバー107の底部に形成されてもよく、移送チャンバー108内を高真空に維持するために必要とされることもあるクライオポンプなどの真空ポンプシステムに適合するように構成されてもよい。圧力変更ポート115は、より小さな真空ポンプだけが必要とされるときには封鎖されてもよい。より小さな真空ポンプは、移送チャンバー108内に形成される、より小さなポートを通じて移送チャンバー108に連結されてもよい。
穴は、移送チャンバー108と流体連結し、ロードロックチャンバー、通過チャンバー、および処理チャンバーなどの、それに接続されるチャンバーと選択的に連通するように、真空延長チャンバー107の側壁に形成されてもよい。
一実施形態では、クラスターツール100は、物理気相堆積(PVD)プロセスを使用して基板上に薄膜を堆積させるように構成されてもよい。
PVDは、その上に配置される基板を支持するための台座を有する密閉チャンバー内で行われてもよい。台座は典型的には、処理中に基板支持部に押しつけて基板を静電的に保持するためにその中に配置される電極を有する基板支持部を含む。一般に基板上に堆積されるべき材料から成るターゲットは、基板の上に支持され、典型的にはチャンバーの上部に固定される。アルゴンなどのガスから形成されるプラズマは、基板とターゲットとの間に供給される。ターゲットは、バイアスをかけられ、プラズマ内のイオンがターゲットの方へ加速される原因となる。ターゲットに衝突するイオンは、材料がターゲットから取り除かれるようになる原因となる。取り除かれた材料は、基板の方へ引きつけられ、材料の薄膜が、その上に堆積される。
一実施形態では、クラスターツール100は、処理チャンバー111、112、および113のための位置で移送チャンバー108にそれぞれ接続される、脱気チャンバー、事前洗浄チャンバー、およびPVDチャンバーを備えてもよい。そのようなシステムでは、基板を適切に脱気するために必要とされる時間は、事前洗浄するまたは基板上に薄膜を堆積させるために必要とされる時間をはるかに超える可能性がある。従って、本発明の一実施形態では、互い違いの、二重脱気チャンバーが、使用されてもよい。
図2は、本発明による脱気チャンバー200の実施形態の概略横断面側面図であり、図3は、本発明による脱気チャンバー200の実施形態の概略等角部分的分解図である。脱気チャンバー200は、ポートブロック204に取り付けられる主チャンバー本体202を備えてもよい。ポートブロック204は、移送モジュールインターフェース206およびチャンバーインターフェース208を含んでもよい。移送モジュールインターフェース206は、基板が、ポートブロック204を通じて図1での移送ロボット109などの移送ロボットを介してチャンバー本体202へまたはチャンバー本体202から移送されてもよいように、図1での移送モジュール110などの移送モジュールに取り付けられてもよい。
主チャンバー本体202は、上側チャンバー容積部210および下側チャンバー容積部212を備えてもよく、それらは、図2で示されるように、お互いから分離され、重なるやり方で別々に含まれてもよい。主チャンバー本体202はさらに、上側チャンバー底部216、下側チャンバー上部218、上側チャンバー壁220、および下側チャンバー壁222として同時に機能するように構成されてもよい。一実施形態では、主チャンバー本体202は、アルミニウムまたは他の適切な材料の単独ブロックから形成されてもよい。
上側チャンバー容積部210は、上側チャンバー底部216、上側チャンバー壁220、および上側チャンバー蓋224によって囲まれてもよい。上側チャンバー蓋224は、ねじまたは他の適切な締め具などの締結部材226を介して取り外し可能に取り付けられてもよい。それ故に、上側チャンバー蓋224は、整備および修理のための上側チャンバー容積部210の内部へのアクセスのために取り外されてもよい。
下側チャンバー容積部212は、下側チャンバー上部218、下側チャンバー壁222、および下側チャンバー底部228によって囲まれてもよい。下側チャンバー底部228は、ピン部材230およびねじまたは他の適切な締め具などの締結部材232によって枢動可能に取り付けられてもよい。それ故に、下側チャンバー底部228は、整備および修理のための下側チャンバー容積部212の内部へのアクセスのために開放位置まで旋回されてもよい。
加えて、チャンバー200は、上側チャンバー容積部210内に配置される基板支持ヒーター234および下側チャンバー容積部212内に配置される別の基板支持ヒーター234を備えてもよい。各基板支持ヒーター234は、プラテン部分236および台座部分238を備える。プラテン部分236は、金属またはセラミック材料から成ってもよい。台座部分238は、電気配線および同様のもののためにそれを通って配置される導管を含んでもよい。各台座部分238は、締結部材242を介してチャンバー本体202に取り外し可能に取り付けられるヒーター支持スリーブ240によって支持されてもよい。
チャンバー200はまた、上側チャンバー容積部210内に配置される基板リフト装置244および下側チャンバー容積部212内に配置される別の基板リフト装置244を備えてもよい。各基板リフト装置244は、リフトリング246および複数のリフトピン248を含んでもよい。リフトピン248は、リフトピン248が基板との係合のためにそれを通って延長してもよいように、基板支持ヒーター234のプラテン部分236内の開口部と整列されてもよい。
一実施形態では、上側チャンバー壁220の少なくとも1つは、上側基板観察ポートとしての使用のために透明被覆部材252を有する、それを通って形成される開口部250を有してもよい。
さらに、チャンバー200は、下側チャンバー上部218、上側チャンバー壁220、およびアクセス蓋256によって囲まれる、上側基板アクセス容積部254を含んでもよい。アクセス蓋256は、締結部材258を介して取り外し可能に取り付けられてもよい。加えて、アクセス蓋256は、上側スリットバルブ260の組み込みのためにそれを通って形成される開口部を有してもよい。それ故に、上側スリットバルブ260は、ポートブロック204およびアクセス容積部254を介して図1での移送モジュール110などの移送モジュールから上側チャンバー容積部210への基板の移送を選択的に可能にしてもよい。
ポートブロック204は、下側スロットバルブ262の組み込みのためにそれを通って形成される開口部を有してもよい。従って、下側スリットバルブ262は、ポートブロック204を介して図1での移送モジュール110などの移送モジュールから下側チャンバー容積部212への基板の移送を選択的に可能にしてもよい。
一実施形態では、チャンバー200は、上側チャンバー容積部210と流体連通する上側ディフューザーポート264を含んでもよい。チャンバー200はまた、下側チャンバー容積部212と流体連通する下側ディフューザーポート266を含んでもよい。上側ディフューザーポート264および下側ディフューザーポート266は両方とも、不活性ガス源などのガス源に接続されるバルブ268にそれぞれ個別に連結されてもよい。バルブ268は、要望通りに上側チャンバー容積部210および/または下側チャンバー容積部212へのガス流を選択的に可能にしてもよい。
加えて、チャンバー200は、上側チャンバー容積部210と流体連通する上側真空ポート270を含んでもよい。チャンバー200はまた、下側チャンバー容積部212と流体連通する下側真空ポート272を含んでもよい。上側真空ポート270および下側真空ポート272は両方とも、粗引きポンプ、ターボ分子ポンプ、またはクライオポンプなどの真空源に次に接続されるバルブ268にそれぞれ個別に連結されてもよい。
一実施形態では、チャンバー200は、チャンバー冷却チャネル274を含んでもよく、それは、チャンバー本体202の選択的熱管理のために水冷源などの流体冷却源に接続されてもよい。
一実施形態では、チャンバー200は、上側壁220の1つに上側ゲージポート276および下側壁222の1つに下側ゲージポート278を含んでもよい。上側および下側ゲージポート276および278は、残留ガス分析器などの、上側および下側チャンバー容積部210および212を監視するためのさまざまなゲージのいずれかと流体連通してもよい。
プロセスでは、脱気チャンバー200の実施形態は、それ自体の隔離環境でそれぞれ、2つの基板を同時にかまたは重複期間の間選択的におよび個別に、動的に脱気するために、図1でのクラスターツール100などのクラスターツールと共に使用されてもよい。
例えば、移送ロボット109は、処理のために基板を取り出してもよい。移送ロボット109は次いで、動的脱気のために上側チャンバー容積部210内のリフトピン248上に上側スリットバルブ260を通って基板を移送してもよい。基板がヒーター234を介して加熱されるとき、アルゴンなどのガスが、バルブ268を通り上側ディフューザーポート264を通って送達される。ガスは、基板の表面を横断して流れ、上側真空ポート270を通って水分または他の汚染物質と一緒に除去される。
従って、上側チャンバープロセス中の特定の時点で、移送ロボット109は、処理のために別の基板を取り出してもよい。移送ロボット109は次いで、動的脱気のために下側チャンバー容積部212内のリフトピン248上に下側スリットバルブ262を通って基板を移送してもよい。基板がヒーター234を介して加熱されるとき、アルゴンなどのガスが、バルブ268を介して下側ディフューザーポート266を通って送達される。ガスは、基板の表面を横断して流れ、下側真空ポート272を通って水分または他の汚染物質と一緒に除去される。
従って、2つの別個の基板はそれぞれ、基板処理システムのスループットを最大にするために、分離され、必要に応じて同時にまたは重複期間中に脱気されてもよい。さらに、各基板は、処理されている間分離されるので、交差汚染は、もう一方の基板の移送または処理中に生じない。さらに、チャンバー200は、上側チャンバー容積部210および下側チャンバー容積部212を互い違いに配置することによって最小の全フットプリントの状態でこのタスクを遂行できる。それ故に、脱気チャンバー200は、基板処理システムのための空間およびコスト要件を大幅に増加させることなくスループットを著しく改善できる。
前述のことは、本発明の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態は、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。
Claims (19)
- 第1の処理容積部と、
前記第1の処理容積部の上に垂直に積み重ねられ、前記第1の処理容積部から中心がオフセットされる第2の処理容積部とを備え、
前記第1および第2の処理容積部は、交差汚染が同時処理中に生じないようにお互いから分離される、基板処理チャンバー。 - 前記第1の処理容積部内に構成される基板支持ヒーターと、
前記第2の処理容積部内に構成される基板支持ヒーターとをさらに備え、
各基板支持ヒーターは、台座部分およびプラテン部分を備える、請求項1に記載の基板処理チャンバー。 - 前記第2の処理容積部を覆うチャンバー蓋をさらに備え、前記チャンバー蓋は、取り外し可能である、請求項2に記載の基板処理チャンバー。
- 前記第1の処理容積部の下にチャンバー底部をさらに備え、前記チャンバー底部は、前記第2の処理容積部へのアクセスを可能にするために旋回する、請求項2に記載の基板処理チャンバー。
- 前記第1の処理容積部内に構成される基板リフト装置と、
前記第2の処理容積部内に構成される基板リフト装置とをさらに備え、
各基板リフト装置は、各基板支持ヒータープラテン部分内に構成される開口部を通って延びるように構成される複数のリフトピンを備える、請求項2に記載の基板処理チャンバー。 - 上側処理領域および下側処理領域を形成するように構成される単一主チャンバー本体であって、前記上側処理領域は、前記下側処理領域と重なる、単一主チャンバー本体と、
前記上側処理領域の上で前記単一主チャンバー本体との気密接続のために構成される取り外し可能なチャンバー蓋と、
前記下側処理領域の下で前記単一主チャンバー本体との気密接続のために構成されるチャンバー底部部材とを備え、前記チャンバー底部部材は、前記単一主チャンバー本体と枢動可能に係合するように構成される、基板処理チャンバー。 - 前記上側処理領域内への基板の移送を選択的に可能にするように構成される上側スリットバルブをさらに備える、請求項6に記載の基板処理チャンバー。
- 前記上側および下側処理領域との流体連通を可能にするように構成されるポートブロックと、
前記下側処理領域内への基板の移送を選択的に可能にするように構成される下側スリットバルブとをさらに備える、請求項7に記載の基板処理チャンバー。 - 前記基板処理チャンバーは、脱気チャンバーである、請求項8に記載の基板処理チャンバー。
- 前記上側および下側処理領域は、中心がオフセットされる、請求項6に記載の基板処理チャンバー。
- 前記上側処理領域内に配置される上側基板支持ヒーターであって、それを通って延びる複数の開口部を有する上側基板支持ヒーターと、
前記下側処理領域内に配置される下側基板支持ヒーターであって、それを通って延びる複数の開口部を有する下側基板支持ヒーターとをさらに備える、請求項10に記載の基板処理チャンバー。 - 前記上側基板支持ヒーター内の前記複数の開口部の1つと整列されるリフトピンを有する上側基板リフト装置であって、垂直に移動可能である上側基板リフト装置と、
前記下側基板支持ヒーター内の前記複数の開口部の1つと整列されるリフトピンを有する下側基板リフト装置であって、垂直に移動可能である下側基板リフト装置とをさらに備える、請求項11に記載の基板処理チャンバー。 - 前記上側処理領域内へガスの流れを選択的に印加するように構成される上側ディフューザーと、
前記下側処理領域内へガスの流れを選択的に印加するように構成される下側ディフューザーとをさらに備える、請求項6に記載の基板処理チャンバー。 - 前記上側処理領域は、前記下側処理領域から分離される、請求項13に記載の基板処理チャンバー。
- ロードロックチャンバーと、
移送モジュールと、
処理チャンバーとを備え、前記処理チャンバーは、
ポートブロックと、
主チャンバー本体とを備え、前記主チャンバー本体は、下側処理領域と重なる上側処理領域を形成し、前記上側および下側処理領域は、お互いから分離され、中心がオフセットされる、基板処理システム。 - 前記移送モジュールは、
正方形の水平プロファイルを有し、前記ロードロックチャンバーと前記処理チャンバーとの間で基板を移送するための移送ロボットがその中に含まれる移送チャンバーと、
真空システムと前記移送チャンバーとの間をインターフェースで接続するように構成される真空延長チャンバーとをさらに備える、請求項15に記載の基板処理システム。 - 前記処理チャンバーは、
前記上側処理領域へのアクセスを選択的に可能にするように構成される上側スリットバルブと、
前記上側処理領域内に構成される上側基板支持ヒーターと、
前記下側処理領域内に構成される下側基板支持ヒーターと、
不活性ガス源から前記上側処理領域内へガス流を向けるように構成される上側ディフューザーと、
不活性ガス源から前記下側処理領域内へガス流を向けるように構成される下側ディフューザーとをさらに備える、請求項16に記載の基板処理システム。 - 前記処理チャンバーは、
前記上側処理領域の上で前記主チャンバー本体と密閉して係合される上側蓋部材であって、前記上側処理領域へのアクセスを可能にするように取り外し可能である上側蓋部材と、
前記下側処理領域の下で前記主チャンバー本体と密閉して係合される下側底部部材であって、前記下側処理領域へのアクセスを可能にするように旋回する下側底部部材とをさらに備える、請求項16に記載の基板処理システム。 - 移送ロボットを介してロードロックチャンバーから脱気チャンバーの上側処理領域へ第1の基板を移送するステップと、
前記脱気チャンバーの前記上側処理領域内で前記第1の基板を処理するステップと、
前記第1の基板が処理されている間に前記移送ロボットを介して前記ロードロックチャンバーから前記脱気チャンバーの下側処理領域へ第2の基板を移送するステップと、
前記第1の基板の処理を完了するより前に前記下側処理領域内で前記第2の基板の処理を開始するステップとを含み、
前記上側処理領域は、前記下側処理領域と重なり、前記下側処理領域から中心がオフセットされる、クラスターツール内で基板を脱気するための方法。
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