JP2011518428A - 処理チャンバ - Google Patents

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Abstract

基板を装填するための装填チャンバ、基板を処理するためのプロセスチャンバ、プロセスチャンバを装填チャンバから分離する封止面、および基板を垂直に装填チャンバからプロセスチャンバに移動させるための手段を含む、基板を処理するためのプロセス装置、ならびに、基板を処理するための方法を提供する。装填チャンバはプロセス装置の下部および上部の一方に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の下部および上部の他方に位置する。この発明のプロセス装置および方法は、基板を装填するための移動数を低減することにより容易なメンテナンスおよびコストの低減を達成する。

Description

発明の背景
この発明は一般に半導体ウェハなどの基板の処理ためのプロセスチャンバおよび基板の処理方法に関する。特に、この発明は、基板を装填するための移動数を低減することにより容易なメンテナンスおよびコストの低減を達成する基板の処理のためのプロセスチャンバおよび基板の処理方法に関する。
ある先行技術半導体ウェハ処理システム（「クラスタツール」）は、中央ハンドラと、移送チャンバと、いくつかのプロセスチャンバとを有する。中央ハンドラは移送チャンバの内側にあり、プロセスチャンバは移送チャンバに取付けられる。プロセスチャンバは分離ゲート弁によって中央ハンドラから分離される。
通常動作中、中央ハンドラは基板を保持し、横方向に、プロセスチャンバのうちの１つより上で移動させる。次いで、中央ハンドラは、基板をピンの組の上に置くことによって、垂直に基板を下げて、指定されるプロセスチャンバに入れる。したがって、横方向の移動および垂直方向の移動の、少なくとも２つの移動が、基板をプロセスチャンバ内に移動させるために必要とされる。基板を装填するためのコストを低減するためには、移動数を１つに低減することが必要である。移動数の低減は、動作中における粒子の発生の低減も助けることになる。
この発明は、上記の問題を、基板を装填するための移動数を低減することによって容易なメンテナンスおよびコストの低減を達成する基板の処理のための新規なプロセスチャンバおよび基板の処理方法を開発することにより、解決する。
発明の概要
この発明は、１つの局面において、基板の処理のためのプロセス装置であって、基板を装填するための装填チャンバ、基板を処理するためのプロセスチャンバ、プロセスチャンバを装填チャンバから分離する封止面、および基板を垂直に移動させるための手段を含む。装填チャンバはプロセス装置の下部および上部の一方に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の下部および上部の他方に位置する。基板を垂直に移動させるための手段は、基板を装填チャンバからプロセスチャンバに移動させる。
さらなる局面において、装填チャンバはプロセス装置の下部に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の上部に位置する。
さらなる局面において、装填チャンバはプロセス装置の上部に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の下部に位置する。
さらなる局面において、プロセス装置は、基板を装填および装填解除するための第１および第２の開口部をさらに含み、第１の開口部は第２の開口部に対向する。
さらなる局面において、プロセス装置は円筒形であり、対称のインターフェイスを有する。
さらなる局面において、プロセスチャンバは基板に対してＰＶＤ処理を行なう。
さらなる局面によれば、この発明は、さらに、プロセス装置において基板を処理するための方法を提供する。プロセス装置は、基板を装填するための装填チャンバ、基板を処理するためのプロセスチャンバ、プロセスチャンバを装填チャンバから分離する封止面、および基板を垂直に移動させるための手段を含む。装填チャンバはプロセス装置の下部および上部の一方に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の下部および上部の他方に位置する。この方法は、基板を装填チャンバに装填するステップと、基板を垂直移動手段によって封止面を介して垂直に装填チャンバからプロセスチャンバに移動させるステップと、基板をプロセスチャンバにおいて処理するステップと、基板をプロセスチャンバから装填解除するステップとを含む。
さらなる局面において、装填チャンバはプロセス装置の下部に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の上部に位置する。
さらなる局面において、装填チャンバはプロセス装置の上部に位置し、プロセスチャンバはプロセス装置の下部に位置する。
さらなる局面において、プロセス装置は、基板を装填および装填解除するための第１および第２の開口部を有し、第１の開口部は第２の開口部に対向する。
さらなる局面において、プロセス装置は円筒形であり、対称のインターフェイスを有する。
さらなる局面において、処理ステップは、基板に対してＰＶＤ処理を行なうステップを含む。
この発明の上記および他の局面は、添付の図面を参照して以下の記載を読めば当業者には明らかとなる。
この発明に従うプロセス装置の上面図である。 この発明に従うプロセス装置の一実施例の断面図である。 この発明に従うプロセス装置の別の実施例の断面図である。
この発明の実施例の詳細な説明
この発明の１つ以上の局面を組込む実施例の例を記載し図面に示す。これらの例はこの発明の限定となるようには意図されない。たとえば、この発明の１つ以上の局面は、他の実施例、およびさらに他の種類の装置においても利用され得る。さらに、ある用語は、ここにおいては便宜上においてのみ用いられ、この発明に対する限定としてとられるべきではない。さらに、図面において、同じ参照番号は同じ要素を指定するために用いられる。
図１を参照して、この発明に従う基板の処理のためのプロセス装置１が示される。図１のプロセス装置１は円筒形である。プロセス装置１は２つの対向する開口部１４、１５を有する。ハンドラ１６が１つの開口部１４に取付けられ、ポンプ１７が別の開口部１５に取付けられる。
図２はこの発明に従う基板の処理のためのプロセス装置の第１の実施例を示す。図２に示されるように、プロセス装置１は、装填チャンバ１０、プロセスチャンバ１１、プロセスチャンバ１１を装填チャンバ１０から分離する封止面１２、および基板を垂直に装填チャンバ１０からプロセスチャンバ１１に移動させるための手段１３を有する。プロセス装置１は好ましくは円筒形であり、対称のインターフェイスを有する。プロセス装置１は、単一のアルミニウム片から切出されてもよい。装填チャンバ１０はプロセス装置１の下部に位置する。他方、プロセスチャンバ１１はプロセス装置１の上部に位置する。図２に示されるように、プロセスチャンバ１１はプロセス位置において封止面１２により閉じられる。
プロセス装置１は２つの側部開口部１４、１５を有する。１つの側部開口部１４は他の側部開口部１５と対向する。ハンドラ１６はプロセス装置１の下右側に位置し、側部開口部１４に取付けられる。ポンプ１７はプロセス装置１の上左側に位置し、側部開口部１５に取付けられる。ポンプ１７はゲート弁（図示せず）を介してプロセスチャンバ１１に取付けられてもよい。ゲート弁が特に必要とされるのは、ポンプ１７が低温ポンプである場合である。
垂直移動手段１３は、チャック１３１、チャックフランジ１３２、チャック駆動システム１３３、真空封止ベロー１３４、クランプリング１３５、リフトリング１３６、および少なくとも３つのリフトリングピン１３７を有する。チャックフランジ１３２はチャック１３１を装填位置から処理位置に担持する。チャック駆動システム１３３はチャック１３１を駆動する。リフトリング１３６は、収縮を可能にするようばねで負荷をかけられてもよく、または他の手段で駆動されてもよい。リフトリング１３６、ピン１３７およびチャック１３１は支持体から絶縁されてもよく、なぜならば電力がチャック１３１にあたえられてもよいからである。
プロセスチャンバ１１は、ソースフランジ１１１、ガスリング１１２およびアノードシールド１１３を有する。スパッタソース（図示せず）が、ソース絶縁体によって絶縁されるソースフランジ１１１に取付けられる。スパッタソースは、ガスを、プロセスチャンバ１１に、ガスリング１１２を介して供給する。アノードシールド１１３は、カウンタ電極を基板（たとえばウェハなど）にあたえ、プロセスチャンバ１１１の内面がコーティングされないようにする。メンテナンスの理由から、アノードシールド１１３は好ましくは単一片シールドである。クランプリング１３５は、ウェハの縁部に対する圧力を回避するため、アノードシールド１１３に接触していない。そうするために、クランプリング１３５の重量は、リフトリング１３６のばねの重量とバランスをとられる。
以下は、この発明のプロセス装置１におけるウェハ処理動作を説明する。
チャック１３１が装填位置にある状態で、ウェハが、リフトリング１３６に、ハンドラ１６のハンドラポートを介して装填される。クランプリング１３５は、プロセス装置１の、機械加工された縁部上に座す。リフトリング１３６は少なくとも３つのピン１３７によって持上げられ、ウェハは、リフトリング１３６とクランプリング１３７との間を移動し、ハンドリングシステムの垂直方向の移動によって、リフトリング１３６上に置かれ得る。次いで、ハンドリングアームが後退した後、チャック１３１を装填位置からに処理位置に上げる。リフトリングピン１３７をそれらのシース内に移動させる。次いで、クランプリング１３５をその静止位置から上げて、ウェハをプロセスチャンバ１１内の適所に保持する。
ここで処理ガス（たとえばアルゴン）がスパッタソースからガスリング１１２を介してプロセスチャンバ１１に導入される。ガスリング１１２はアノードシールド１１３によってコーティングされないよう保護される。処理ガスをウェハ上にあたえる。充分な量の処理ガスがウェハ上にあたえられた後、処理ガスの供給を停止する。
メンテナンスのため、プロセスチャンバ１１は処理位置に孔（vent）を設けられる。装填チャンバ１０は孔を設けられず、なぜならば、封止面１２のため、装填チャンバ１０は孔を設けられないからである。装填チャンバ１０はここでハンドラ１６を介してポンピングされる。ターゲット（ウェハ）を持上げるかまたは回転させて、すべてのパーツに対するアクセスが維持されるようにする。ターゲット、アノードシールド１１３、およびクランプリング１３５は、通常、交換される。壊れたウェハの欠片もプロセスチャンバ１１から除去されてもよい。
次いで、ウェハをプロセスチャンバ１１から装填チャンバ１０に装填解除し、ハンドラ１６を介して排出する。
図３はこの発明に従う基板の処理のためのプロセス装置の第２の実施例を示す。図３に示されるように、プロセス装置２は、装填チャンバ２０、プロセスチャンバ２１、プロセスチャンバ２１を装填チャンバ２０から分離する封止面２２、および基板を垂直に装填チャンバ２０からプロセスチャンバ２１に移動させるための手段２３を有する。プロセス装置２も好ましくは円筒形であり、対称のインターフェイスを有し、単一のアルミニウム片から切出されてもよい。プロセス装置の第１の実施例とは異なり、装填チャンバ２０はプロセス装置２の上部に位置し、プロセスチャンバ２１はプロセス装置２の下部に位置する。他のパーツは第１の実施例と同じであるが、ただし、ハンドラおよびポンプは交換され、頂部装填チャンバ２０はハンドラとチャックフランジとに接続され、スパッタソースは底部プロセスチャンバ２１に取付けられる。図３に示されるように、プロセスチャンバ２１は処理位置において封止面２２によって閉じられる。
プロセス装置２は２つの側部開口部２４、２５を有する。１つの側部開口部２４は他の側部開口部２５と対向する。ハンドラ２６はプロセス装置２の上右側に位置し、側部開口部２４に取付けられる。ポンプ２７はプロセス装置２の下左側に位置し、側部開口部２５に取付けられる。
垂直移動手段２３は、チャック２３１、チャックフランジ２３２、チャック駆動システム２３３、真空封止ベロー２３４、クランプリング２３５、ウェハ支持リング２３６、および少なくとも３つの、ばねで負荷をかけられるピン２３７を有する。ウェハ支持リング２３６は、あたえられる圧力によってウェハを破壊しないよう、ばねにより負荷をかけられる。ウェハ支持リング２３６は、さらに、絶縁され、チャック２３１に対し電力をあたえることを可能にする。
プロセスチャンバ２１は、ソースフランジ２１１、ガスリング２１２およびアノードシールド２１３を有する。スパッタガスソース（図示せず）が、ソース絶縁体によって絶縁されるソースフランジ２１１に取付けられる。スパッタガスソースはガスをプロセスチャンバ２１に供給する。
以下は、この発明のプロセス装置１におけるウェハ処理動作を説明する。
チャック２３１が装填位置にある状態で、ウェハが、ウェハ支持リング２３６に、ハンドラ２６のハンドラポートを介して装填され、ハンドリングシステムの垂直方向の移動によって、ウェハ支持リング２３６上に置かれる。ウェハ支持リング２３６は、少なくとも３つの、ばねにより負荷をかけられるピン２３７によって、押えられる。次いで、ハンドリングアームを後退させた後、チャック２３１を装填位置から処理位置に下げる。チャック２３１を下げることによって、ウェハおよびウェハ支持リング２３６はクランプリング２３５と接触する。ばねにより負荷をかけられるピン２３７を、これも接地される支持体から絶縁される、それらのシースにおいて移動させる。
ここで処理ガス（たとえばアルゴン）がスパッタソースからプロセスチャンバ２１に導入される。ガスリング２１２はアノードシールド２１３によってコーティングされないよう保護される。処理ガスをウェハ上にあたえる。充分な量の処理ガスがウェハ上にあたえられた後、処理ガスの供給を停止する。
メンテナンスのため、プロセスチャンバ２１は処理位置に孔を設けられる。封止面２２のため、装填チャンバ２０は孔を設けられない。装填チャンバ２０はここでハンドラ２６を介してポンピングされる。ターゲット（ウェハ）、アノードシールド２１３およびばねにより負荷をかけられるクランプリング２３５を底部から除去し得る。
この実施例では、スパッタソースはプロセスチャンバ２１の底部に取付けられる。このボトムアップスパッタ選択肢は、裏側メタライゼーションに対して有利であり、なぜならば、ウェハの反転をもはや必要としないからである。粒子数の低減も期待される。
代替的に、スパッタソースを置く代わりに、エッチングステーション、脱ガスステーション、冷却ステーション、または計測ステーションを、これらの基本的な処理モジュールのどちらの側にも取付けてもよい。放射ヒータなど、前側の適用に対して当初設計されたステーションを、裏側およびその逆に取付けてもよい。
この発明をさまざまな具体的な実施例に関して記載した。しかしながら、当業者には、この発明は特許請求の精神および範囲内の修正物とともに実施され得ることが認識される。

Claims (12)

  1. 基板の処理のためのプロセス装置であって、
    前記基板を装填するための装填チャンバ、
    前記基板を処理するためのプロセスチャンバ、
    前記プロセスチャンバを前記装填チャンバから分離する封止面、および
    前記基板を垂直に前記装填チャンバから前記プロセスチャンバに移動させるための手段を含み、前記装填チャンバは前記プロセス装置の下部および上部の一方に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の下部および上部の他方に位置する、プロセス装置。
  2. 前記装填チャンバは前記プロセス装置の下部に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の上部に位置する、請求項１に記載のプロセス装置。
  3. 前記装填チャンバは前記プロセス装置の上部に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の下部に位置する、請求項１に記載のプロセス装置。
  4. 前記基板を装填および装填解除するための第１および第２の開口部をさらに含み、前記第１の開口部は前記第２の開口部に対向する、請求項１に記載のプロセス装置。
  5. 前記プロセス装置は円筒形であり、対称のインターフェイスを有する、請求項１に記載のプロセス装置。
  6. 前記プロセスチャンバは前記基板に対してＰＶＤ処理を行なう、請求項１に記載のプロセス装置。
  7. プロセス装置において基板を処理するための方法であって、前記プロセス装置は、前記基板を装填するための装填チャンバ、前記基板を処理するためのプロセスチャンバ、前記プロセスチャンバを前記装填チャンバから分離する封止面、および前記基板を垂直に前記装填チャンバから前記プロセスチャンバに移動させるための手段を含み、前記装填チャンバは前記プロセス装置の下部および上部の一方に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の下部および上部の他方に位置し、前記方法は、
    前記基板を前記装填チャンバに装填するステップと、
    前記基板を前記垂直移動手段によって前記封止面を介して垂直に前記装填チャンバから前記プロセスチャンバに移動させるステップと、
    前記基板を前記プロセスチャンバにおいて処理するステップと、
    前記基板を前記プロセスチャンバから装填解除するステップとを含む、方法。
  8. 前記装填チャンバは前記プロセス装置の下部に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の上部に位置する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記装填チャンバは前記プロセス装置の上部に位置し、前記プロセスチャンバは前記プロセス装置の下部に位置する、請求項７に記載の方法。
  10. 前記プロセス装置は、前記基板を装填および装填解除するための第１および第２の開口部を有し、前記第１の開口部は前記第２の開口部に対向する、請求項７に記載の方法。
  11. 前記プロセス装置は円筒形であり、対称のインターフェイスを有する、請求項７に記載の方法。
  12. 前記処理ステップは、前記基板に対してＰＶＤ処理を行なうステップを含む、請求項７に記載の方法。
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