JP2014512672A - 共有ポンプを備えた真空チャンバ - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、概して、異なるポンピング要件を有し、単一のフォアラインを通して共有ポンピングシステムに接続された真空処理チャンバに関する。一実施形態では、真空処理チャンバは、単一の高コンダクタンスフォアラインに連結された高コンダクタンスポンピングコンジット及び低コンダクタンスポンピングコンジットを含む。別の一実施形態では、複数の不平衡チャンバ群は、最終フォアラインによって共通ポンピングシステムに接続することができる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年３月１日に出願された米国仮特許出願第６１／４４８，０２４号の利益を主張する。

背景

（分野）
本発明の実施形態は、概して、単一のフォアラインを介してポンピングシステムに結合された異なるポンピング要件を有する真空チャンバに関する。

（関連技術の説明）
真空処理ツール（例えば、とりわけ、集積回路、フラットパネルディスプレイ、及び磁気メディアを製造するために使用されるもの）においては、真空ポンプの使用を通して、真空処理ツールのチャンバ内を真空環境に維持する。様々な真空処理チャンバ内で行われる処理は、異なる圧力及び／又はポンピング要件を有するので、各真空処理チャンバは、典型的には、専用の真空ポンプを有している。こうして、真空ポンプは、異なった環境に特有のポンピング要件を正確に満たすことができないため、従来は同一のポンピング要件を有する真空チャンバ間でのみ共有されている。各真空チャンバ専用のポンプの必要性は、ハードウェアのコストや複数のポンプのための余分な空間要件に関連するコストのみならず、システム全体のコストを増加させる。

したがって、単一の真空ポンプに対して、異なるポンピング要件を有する真空処理領域を使用可能にする機能を備えた改良された処理システムが必要とされている。

概要

本発明は、概して、基板処理用真空チャンバに関する。真空チャンバは、第２基板チャンバから分離した第１基板チャンバと、真空ポンプと、ポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインを含む。高コンダクタンスポンピングコンジットは、第１基板チャンバにフォアラインを結合し、低コンダクタンスポンピングコンジットは、第２基板チャンバにフォアラインを結合する。各コンジットのコンダクタンスは、単一のフォアラインに結合された単一のポンプ（又は複数のポンプ）を用いて、各チャンバの異なるポンピング要件を満たすことができるように選択される。

本発明の他の一実施形態は、第１及び第２基板搬送チャンバを有するチャンバ本体を提供する。第１基板搬送チャンバは、第２基板搬送チャンバから分離している。基板搬送チャンバは、真空ポンプとポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインを更に含む。高コンダクタンスポンピングコンジットは、第１基板搬送チャンバにフォアラインを結合し、低コンダクタンスポンピングコンジットは、第２基板搬送チャンバにフォアラインを結合する。

本発明の他の一実施形態は、第１基板搬送チャンバを第２基板搬送チャンバから分離した第１チャンバ本体と、第３基板搬送チャンバを第４基板搬送チャンバから分離した第２チャンバ本体を有するシステムを提供する。システムは、真空ポンプと、ポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインと、第１基板搬送チャンバに高コンダクタンスフォアラインを結合する第１高コンダクタンスポンピングコンジットと、第３基板搬送チャンバに高コンダクタンスフォアラインを結合する第２高コンダクタンスポンピングコンジットも含む。システムは、高コンダクタンスフォアラインに結合された低コンダクタンスフォアラインと、第２基板搬送チャンバに低コンダクタンスフォアラインを結合する第１低コンダクタンスポンピングコンジットと、第４基板搬送チャンバに低コンダクタンスフォアラインを結合する第２低コンダクタンスポンピングコンジットを更に含む。

本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本発明の一実施形態に係る真空チャンバの正面断面図である。 図１の真空チャンバの概略断面図である。 図１の真空チャンバの別の断面平面図である。 本発明の一実施形態に係るポンプシステムを有する真空チャンバの概略図である。 図４のポンプシステムの代替実施形態の部分概略図である。 複数の真空チャンバと１つのポンプシステムを有する一実施形態の正面概略図である。 複数の真空チャンバと１つのポンプシステムを有する代替実施形態の正面概略図である。

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。

詳細な説明

本発明は、互いに分離した複数の基板チャンバを含む基板真空処理システムを提供する。基板チャンバは、基板チャンバが共通の真空ポンプを共有することができるように選択されたコンダクタンスの比を有するように構成されたポンピングコンジットによって各々真空ポンプに結合されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る処理システム１００の正面断面図である。処理システム１００は、概して、内壁１０８によって第２チャンバ１０６から分離された第１チャンバ１０４を有するチャンバ本体１０２を含む。チャンバ１０４、１０６は、共通のチャンバ本体１０２内に示されているが、チャンバ１０４、１０６は、その代わりに別々の本体内に配置されていてもよい。チャンバ本体１０２を貫通して形成された基板搬送ポート１１０は、第１及び第２チャンバ１０４、１０６へのアクセスを提供する。チャンバ本体１０２に結合されたドア１１２は、各々の基板搬送ポート１１０を選択的に開閉するように動作し、これによって第１及び第２チャンバ１０４、１０６からの基板の出し入れを促進する。ファクトリインタフェース１１４は、チャンバ本体１０２の一方の側に結合されている。搬送チャンバ１１６は、チャンバ本体１０２のもう一方の側に結合されている。図示していないが、複数の処理チャンバが搬送チャンバ１１６に結合され、これによって基板を処理する。

一実施形態では、第１チャンバ１０４は、プラズマ除害、アニーリング、インプラント、アッシング等のプラズマ処理チャンバ、又は他のプラズマ処理チャンバである。第１チャンバ１０４は、シャワーヘッド１１８、基板支持体１２０、及びヒータ１２２を含む。処理中に、ヒータ１２２は、基板支持体１２０によって第１チャンバ１０４内に支持された基板１２４を加熱する。ガスパネル１２８は、リモートプラズマソース１３０を通り、チャンバ本体１０２に貫通形成されたガス入口１２６を通って第１チャンバ１０４内へと向かう処理ガスの流れを制御する。ガス入口１２６を通って第１チャンバ１０４に入る処理ガスは、シャワーヘッド１１８に貫通形成された複数の開口部１３４を通って横方向に分配され、これによって基板１２４の表面全体に処理ガスを均一に分配する。シャワーヘッド１１８及び／又は基板支持体１２０の一方又は両方に電力を供給し、これによって第１チャンバ１０４内のガスを励起するために、ＲＦ電源１３２を提供することができる。

第１排気ポート１３６がチャンバ本体１０２を貫通して形成されており、これによって処理ガスを第１チャンバ１０４から除去することができる。第１排気コンジット１３８は、第１排気ポート１３６をフォアライン１４２に結合している。フォアラインは、ポンピングシステム１４４に結合されている。ポンプピングシステム１４４は、１以上のポンプを含むことができる。図１に示す実施形態では、拡張可能なカップリング１４０が第１排気コンジット１３８をフォアライン１４２に結合しており、これによって熱膨張及びより大きな公差を許容している。拡張可能なカップリング１４０は、一般的に、ベローズ１５０及びフランジ１４６、１４８を含む。フランジ１４６及び１４８は、第１排気コンジット１３８及びフォアライン１４２にそれぞれ密封結合される。ベローズ１５０は、フランジ１４６、１４８に密封結合されるが、シールを損なうことなく、それらの間の相対運動を可能にする。

図示の実施形態では、第２チャンバ１０６は、例えば、単に隣接するチャンバ及び／又はファクトリインタフェースの真空と大気環境の間で基板を搬送するために使用される、プラズマ処理能力を有していないロードロックチャンバとして構成されている。第２チャンバ１０６は、オプションで非プラズマ加熱及び／又は冷却要素（図示せず）を有することができる。第２チャンバ１０６は、一般的に、第２チャンバ１０６内で基板１５４を支持するように構成された複数の基板支持体１５２を含む。第２排気ポート１５６がチャンバ本体１０２を貫通して形成されており、第２排気コンジット１５８に結合されている。第２排気コンジット１５８は、フレキシブルカップリング１４０によってフォアライン１４２及び最終的にはポンプ１４４に結合されている。第１排気コンジット１３８及び第２排気コンジット１５８は、それぞれ異なる所定のコンダクタンスを有するように構成されており、これによって第１及び第２チャンバ１０４、１０６のポンピング要件は、単一のポンピングシステム１４４によって提供することができる。図１に示されるように、第１排気コンジット１３８は、内部で実行されるプラズマプロセスによって必要とされるように、第１チャンバ１０４からより大容量のガスを除去可能とするために高コンダクタンスを有するように構成されている。第２排気コンジット１５８は、第１排気コンジット１３８のコンダクタンスに対して低いコンダクタンスを有するように構成されており、これによって単一のポンピングシステム１４４によって単一のフォアライン１４２を通して、第１及び第２チャンバ１０４、１０６から吸引される異なる流量のガスを同時に吸引することができる。

図２は、第２チャンバ１０６を通るチャンバ本体１０２の断面図である。上述したように、第２排気ポート１５６は、第２チャンバ１０６に流体結合されている。また、第１排気ポート１３６は、チャンバ本体１０２を貫通して形成されており、第２チャンバ１０６及び第２排気ポート１５６から分離されている。孔２０４は、チャンバ本体１０２を貫通して形成され、第２チャンバ１０６から分離され、第１チャンバ１０４（図２に図示せず）内に延びている。シャフト２０２が孔２０４内に配置され、これによって後述するようにリフトアセンブリの高さを制御する。

図３は、第１チャンバ１０４を通るチャンバ本体１０２の断面図である。リフトアセンブリ３０２が第１チャンバ１０４内に配置されている。リフトアセンブリ３０２は、ブラケット３０８によってシャフト２０２に結合されたフープ３０４を含む。リフトアセンブリ３０２は、フープ３０４から半径方向内側に延びる複数のフィンガー３１０を更に含む。フィンガー３１０は、フープ３０４の下方に距離をあけて配置され、ロボット（図示せず）によるフィンガー３１０上の基板の取得及び配置を可能にする。複数のフィンガー３１０は、基板支持体１２０内に形成された複数のノッチ３１２と揃っている。フィンガー３１０は、リフトアセンブリ３０２がシャフト２０２に結合されたアクチュエータ（図示せず）によって下降するとき、上に配置された基板を基板支持体１２０上にセットする。フィンガー３１０が下降位置にある間は、基板はフィンガー３１０の無い基板支持体１２０上にある。フープ３０４は、フィンガー３１０が基板を基板支持体１２０からポート１１０と整列した高さまで持ち上げて、ロボットによる基板搬送を促進するように上昇することができる。

図３に示されるように、第１排気ポート１３６は、第１チャンバ１０４に流体結合されている。点線で示される第２排気ポート１５６は、ポートが第１チャンバ１０４及び第１排気ポート１３６から分離されるように、チャンバ本体１０２を貫通して形成されている。

図４は、本発明の一実施形態に係るチャンバ本体１０２の概略図である。チャンバ本体１０２は、それぞれ排気コンジット１３８、１５８を介してポンプ１４４に結合された第１及び第２チャンバ１０４、１０６を含む。排気コンジット１３８、１５８を通るガス流は、排気コンジット内に配置された弁によって制御することができる。図４に示されるように、スロットルバルブ４０２が第１排気コンジット１３８内に配置され、これによって第１排気コンジット１３８を通って第１チャンバ１０４から出るガス流を選択的に増加又は減少させる。遮断弁４０４がスロットルバルブ４０２の下流に配置され、これによって第１排気コンジット１３８を通る流れを選択的に閉じ、（必要な場合に、フォアライン１４２及びポンプ１４４から）第１チャンバ１０４を分離する。同様に、スロットルバルブ４０６が第２排気コンジット１３８内に配置され、これによって第２チャンバ１０４から出るガス流を選択的に制御する。遮断弁４０８がスロットルバルブ４０６の下流に配置され、これによって（必要な場合に、フォアライン１４２及びポンプ１４４から）第２チャンバ１０６を分離する。

図５は、１以上のポンプを有するものとして上述したポンピングシステム１４４の代替実施形態の部分概略図である。図５に示されるポンピングシステム１４４は、フォアライン１４２に並列に結合された複数のポンプを含む。ポンピングシステム１４４は、フォアライン１４２に結合された第１ポンプ５１０を含む。第２ポンプ５１０_１は、コネクタ５０４によってフォアライン１４２に流体結合される。コネクタ５０４は、フォアライン１４２のティー５０２に結合された第１端部５１２、オプションで（５０４_Ｎとして仮想線で示される）追加のコネクタに結合される第２端部５１４、及び第２ポンプ５１０_１に結合された第３端部５１６を含む。（５１０_Ｎとして仮想線で示される）１以上の追加のポンプは、他の第２端部５１４_Ｎに接続された第１端部５１２_Ｎ及び第３端部５１６_Ｎを有する１以上のコネクタ５０４_Ｎを用いて接合してもよいことが理解される。エンドキャップ５０６がコネクタ５０４_Ｎの最後の第２端部５１４_Ｎに結合され、これによって一連のコネクタ５０４_Ｎを終了する。

図６は、１つのポンピングシステム１４４によって複数のチャンバが動作するシステム６００の正面概略図である。システム６００は、概して、最終フォアライン１４２によってポンピングシステム１４４に接続された複数の不平衡チャンバ群６０２、．．．、６０２_Ｎを含む。各不平衡チャンバ群は、各々が異なるポンピング要件を有する少なくとも２つの真空チャンバを含む。チャンバのすべてのグループ６０２、６０２_Ｎを単一の最終フォアライン１４２に結合できるようにするために、個々のチャンバの排気コンジットに結合された各共通排気部６０４、６０４_Ｎのコンダクタンスは、共通のフォアライン１４２に最終的に結合される各チャンバ群の異なる流れ要件に対応するように選択される。一実施形態では、２つの不平衡群６０２、６０２_Ｎは、共通排気部６０４及び６０４_Ｎに結合された各排気コンジット１３８、１５８及び１３８_Ｎ、１５８_Ｎを有することができる。各共通排気部６０４及び６０４_Ｎは、共通のフォアライン１４２に結合される。一実施形態では、それぞれのコンジットのペア１３８、１３８_Ｎ、１５８、１５８_Ｎと、排気部６０４、６０４_Ｎのコンダクタンスは等しい。例えば、排気コンジット１３８、１５８の合計コンダクタンスは、共通排気コンジット６０４のコンダクタンスに等しい。同様に、排気コンジット１３８_Ｎ、１５８_Ｎの合計コンダクタンスは、共通排気コンジット６０４_Ｎのコンダクタンスに等しい。あるいはまた、排気部６０４、６０４_Ｎのコンダクタンスは異なっており、単一の最終フォアライン１４２に結合されたポンピングシステム１４４の１以上のポンプの使用によって、少なくとも２つのチャンバを提供可能にするポンピング要件のバランスをとるように選択することができる。

図７は、１つのポンピングシステム１４４によって複数のチャンバが使用可能とされるシステム７００の別の一実施形態を示す。システム７００は、高コンダクタンス排気コンジット１３８、１３８_Ｎが、共通の高コンダクタンス共通排気部７０６に結合され、その後、フォアライン１４２によってポンピングシステム１４４に結合され、そして低コンダクタンス排気コンジット１５８、１５８_Ｎが、共通の低コンダクタンス排気部７０２に結合されている以外は、上述したシステム６００と実質的に同様である。低コンダクタンス排気部７０２は、リジングライン７０４によって高コンダクタンス共通排気部７０６のうちの１つに又は直接フォアライン１４２に結合されている。一実施形態では、リジングコンジット７０４及びフォアライン１４２のうちの少なくとも一方又は両方の間の接続は、共通排気部７０２、７０６を対称的に分割し、これによってチャンバ１０４、１０４_Ｎ、１０６、１０６_Ｎ間を通過する排気は、フォアライン１４２と高コンダクタンス共通排気部７０６の交点を通って画定される対称線７０８に対して対称的にバランスが取れる。

本発明は、有利にモジュール化されたポンプシステムを有する処理システムを提供する。単一のフォアラインに結合されたポンピングシステム内で１以上のポンプを使用して、異なるポンピング要件を有する少なくとも２つのチャンバを利用可能にできることが理解される。すべてのチャンバを利用可能にする単一のフォアラインの使用は、有利なことに、システムのコスト及び複雑さを低減し、より小さい設置面積を提供する。システムは、異なるチャンバ間でコンダクタンスのバランスを取り、高・低コンダクタンスコンジットは、単一のフォアラインに接続され、これによって最小限のコスト及び空間効果をもつチャンバ内で、異なる処理及び機能を実施可能にする。また、排気コンジット及び高コンダクタンスコンジットを有するフォアラインは、小さな設置面積を維持するために、チャンバ本体の空中の下の範囲に閉じ込められる。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (16)

1. 第１基板搬送チャンバを第２基板搬送チャンバから分離したチャンバ本体と、
   真空ポンプと、
   ポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインと、
   第１基板搬送チャンバにフォアラインを結合する高コンダクタンスポンピングコンジットと、
   第２基板搬送チャンバにフォアラインを結合する低コンダクタンスポンピングコンジットを含む基板処理システム。
2. 高コンダクタンスフォアラインに結合された第２真空ポンプを含む請求項１記載のシステム。
3. 各基板搬送チャンバは２つの基板搬送ポートを有する請求項１記載のシステム。
4. 第１基板搬送チャンバ内に配置されたシャワーヘッドを含む請求項１記載のシステム。
5. 第１基板搬送チャンバがリモートプラズマソースに結合される請求項１記載のシステム。
6. 第１基板搬送チャンバ及び第２基板搬送チャンバが内部に形成されたチャンバ本体であって、第１基板搬送チャンバが第２基板搬送チャンバから分離されたチャンバ本体と、
   真空ポンプと、
   ポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインと、
   第１基板搬送チャンバにフォアラインを結合する高コンダクタンスポンピングコンジットと、
   第２基板搬送チャンバにフォアラインを結合する低コンダクタンスポンピングコンジットを含む基板処理システム。
7. 各基板搬送チャンバは２つの基板搬送ポートを有する請求項６記載のシステム。
8. 第１基板搬送チャンバ内に配置されたシャワーヘッドを含む請求項６記載のシステム。
9. 高コンダクタンスフォアラインに結合された第２真空ポンプを含む請求項６記載のシステム。
10. 第１基板搬送チャンバを第２基板搬送チャンバから分離した第１チャンバ本体と、
    第３基板搬送チャンバを第４基板搬送チャンバから分離した第２チャンバ本体と、
    真空ポンプと、
    ポンプに結合された高コンダクタンスフォアラインと、
    高コンダクタンスフォアラインに結合された高コンダクタンス共通排気部と、
    第１基板搬送チャンバに高コンダクタンス共通排気部を結合する第１高コンダクタンスポンピングコンジットと、
    第３基板搬送チャンバに高コンダクタンス共通排気部を結合する第２高コンダクタンスポンピングコンジットと、
    高コンダクタンスフォアラインに結合された低コンダクタンス共通排気部と、
    第２基板搬送チャンバに低コンダクタンス共通排気部を結合する第１低コンダクタンスポンピングコンジットと、
    第４基板搬送チャンバに低コンダクタンス共通排気部を結合する第２低コンダクタンスポンピングコンジットを含む基板処理システム。
11. 第１及び第２高コンダクタンスポンピングコンジットは等しいコンダクタンスを有する請求項１０記載のシステム。
12. 第１及び第２高コンダクタンスポンピングコンジットは鏡像配置されている請求項１０記載のシステム。
13. 第１基板搬送チャンバはプラズマ処理チャンバであり、第２基板搬送チャンバはロードロックチャンバである請求項１０記載のシステム。
14. 高コンダクタンスフォアラインに結合された第２ポンプを含む請求項１０記載のシステム。
15. 第１及び第２高コンダクタンスポンピングコンジットは、ベローズによって高コンダクタンスフォアラインに結合される請求項１０記載のシステム。
16. 各基板搬送チャンバは、２つの基板搬送ポートを有する請求項１０記載のシステム。