JP2015056669A - 半導体ウエハ用のアニールモジュール - Google Patents

半導体ウエハ用のアニールモジュール Download PDF

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Abstract

【課題】半導体材料ウエハおよび同様の基板をアニールするためのアニールモジュールが５００?Ｃの処理を含む均一な加熱を行う一方、粒子汚染および酸素の進入を低減すること。【解決手段】アニールモジュールは、内部冷却管路を有する金属製本体内に形成されたプロセスチャンバを含むことができる。加熱プレートは、本体上の熱チョーク上に支持されたペデスタルを有する。加熱プレートを覆う蓋内のガス分配器は、ガスをウエハ一面に均一に流す。移送機構は、フープを移動させ、ウエハを加熱プレートと冷却プレートとの間で移し替える。【選択図】図１

Description

マイクロ電子回路および他のマイクロスケールのデバイスは、一般に基板またはウエハ、例えばシリコンまたは他の半導体材料のウエハなどから製造される。複数の金属層が基板の上に施され、マイクロ電子もしくは他のマイクロスケールの構成部品を形成し、または電気的な相互接続部を実現する。これらの金属層、典型的には銅が基板上にめっきされ、構成部品および相互接続部を一連のフォトリソグラフィ、めっき、エッチング、研磨、または他のステップにおいて形成する。
所望の材料特性を実現するため、基板は、典型的にはアニーリング処理にかけられ、基板は、通常、約２００〜５００°Ｃに、より典型的には約３００〜４００°Ｃに急速加熱される。基板は、比較的短時間、例えば６０〜３００秒、これらの温度に保持されることがある。次いで、基板は、急速冷却され、全体の処理は、通常わずか数分かかるだけである。基板上の層の材料特性を変更するため、アニーリングが使用されることがある。また、アニーリングは、ドーパントを活性化する、基板上の膜間でドーパントを動かす、膜と膜もしくは膜と基板との界面を変更する、堆積膜を高密度化する、またはイオン注入によるダメージを修復するために使用されることがある。
マイクロ電子デバイスおよび相互接続部に対する特徴サイズ（feature size）がより小さくなるとともに、許容できる欠陥の割合は、実質的に減少する。欠陥は、汚染物質粒子に起因し、そのため、アニールチャンバ内の粒子生成要素の低減が欠陥を低減することになる。ウエハの温度均一性は、ウエハ上の銅または他の材料の結晶構造に影響を与えるため、もうひとつの重要な設計要因である。もうひとつの考慮すべき点は、利用しやすさである。チャンバをできるだけ速やかに効率的に復旧または稼働できることが重要である。
従来、様々なアニールチャンバが使用されてきた。枚葉式ウエハ処理装置において、これらのアニールチャンバは、典型的には、加熱素子と冷却素子との間に、またはそれら上に基板を位置付け、基板の温度プロフィルを制御する。しかし、精密で再現性のある温度プロフィルを実現することは、エンジニアリング上の課題を呈する場合がある。
加えて、銅などのある材料は、約７０°Ｃを超える温度で酸素にさらされると、急速に酸化する。銅または他の材料が酸化する場合、基板は、もはや使用不可能となる場合があり、または酸化物層を、その後の処理をする前にまず除去しなければならない。これらは、両方とも効率的な製造において受け入れがたい選択肢である。したがって、もうひとつの設計要因は、基板温度が約７０°Ｃを超える場合に、基板を酸素から隔離することである。もちろん、酸素は、周囲空気中に存在するので、アニール中に銅の酸化を回避することも、エンジニアリング上の課題を呈する場合がある。改善されたアニール方法および装置が必要である。
アニールモジュールの斜視図である。 図１に示すアニールモジュールの平面図である。 図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿ってとられた断面図である。 図２Ｂに示す熱チョークの拡大詳細図である。 図１および２に示すアニールモジュールの分解図である。 図３に示す移送機構の分解上面斜視図である。 図３および４に示す移送機構の分解底部斜視図である。 図３〜５に示す移送機構の断面図である。 移送機構の代替断面図である。 移送機構の代替断面図である。 複数のアニールモジュールを保持するアニールスタック組立体の正面および上面斜視図である。 図９に示すアニールスタック組立体の平面図である。 図９〜１０に示すアニールスタック組立体の側面図である。 さらなる特徴を示すアニールスタック組立体の拡大正面斜視図である。 図９および１２に示すデータプレートの斜視図である。 図１に示すモジュールの正面図である。 図１３に示すデータプレートの正面図である。 図１５の線１６−１６に沿ってとられた図である。 図１６に示すスロットの１つの拡大図である。 図１７の線１８−１８に沿ってとられた図である。
図１〜３に示すように、アニールモジュール３０は、ウエハまたは基板チャンバ３４を形成する本体３２および蓋４０を有する。本体は、熱伝導率を改善するため、単一の鋳造物またはその他の方法で作製された金属片として設けられてもよい。加熱プレート３６および冷却プレート３８は、本体３２のフロア４２上に取り付けられる。図１の点線で示すように、本体３２は、冷却液入口６０および冷却液出口６２に接続された冷却管９０を含むことができる。冷却管９０は、本体３２内部の適所に鋳造された管であってもよい。あるいは、本体３２は、冷却管９０が区画と区画との間に位置付けられている２つ以上の取り付けられた区画から形成されてもよい。図１に示すように、冷却液入口６０および出口６２は、本体３２の後端の嵌合凹部６４に位置してもよい。使用中、冷却管を通って送り込まれた冷却液は、モジュール３０の表面温度を周囲温度近くに維持する。冷却管は、腐食に対しより良好な耐性を示すステンレス鋼であってもよい。
加熱プレート３６の上面は、冷却プレート３８の上面と同一平面上にあってもよい。図２Ｂおよび３に示すように、ウエハの均一な支持をより良好に行い、それによって、より均一でむらのないウエハの温度制御を行うために、バンプまたはライザー７６のパターンがプレートのそれぞれの上面に設けられてもよい。ライザー７６は、ウエハをプレートから０．２〜１ｍｍ離して持ち上げるための、プレートの上面に取り付けられた球体であってもよい。冷却プレート３８は、フロア４２に熱的に結合されてもよい。電気抵抗ヒータ５８が、加熱プレート３６の底部側に、または加熱プレート３６内部に設けられる。
図２Ｂおよび２Ｃに示すように、加熱プレート３６は、加熱プレート３６と冷媒で冷却された本体３２との間の接触を単に薄い（例えば、１〜２ｍｍ幅の）環状リングで行う熱チョーク６８を介して、フロア４２に取り付けられたペデスタル６６上に支持されてもよい。本設計において、図２Ｂに示すように、加熱プレート３６は、空気またはガス間隙８８によってフロアから離隔され、チョーク６８を介してのみ本体３２と接触する。これによって、加熱プレート３６が、モジュール３０の残りの部分を過度に加熱せずに、５００°Ｃのウエハ処理温度に対する十分な熱を提供することができる。シールなどの、比較的熱の影響を受けやすいモジュールの構成部品が高熱にさらされない。図３に示すように、本体３２は、加熱プレートおよび冷却プレートを収容するための円形凹部７８を有することができ、円形凹部７８は、互いに隣接もしくは接触し、または部分的に重なりもしくは交差する。
図２に示すように、電子サーボ制御ユニット４４および加熱制御ユニット４６は、両方ともアニールモジュール３０内部に含まれ、本体３２に取り付けられてもよい。図３に示すように、アニールモジュール３０は、電子ユニット４４および４６を覆う別個のカバー５０、ならびに以下で説明するようなより高レベルの組立体においてモジュール３０を適所に固定するための取り付け金具４８および５２を有することができる。本体３２上に電子ユニット４４および４６を設けることによって、モジュール３０のモジュール式構築およびテストが可能となる。加えて、本体は、電子部品の伝導性冷却を行うことができ、そのためファンまたは対流性ヒートシンクが不要となる。
また、図３に示すように、アニールモジュール３０の前端７２に装荷／除荷スロット７４が設けられる。また、位置合わせブッシング５４およびガス入口／出口ポート５６がアニールモジュール３０の前端に位置してもよい。図３に示すように、蓋４０は、パージガスを加熱プレート３６上方に分配するためのシャワーヘッド８０を含む。窒素またはフォーミングガスなどの不活性ガスであってもよいパージガスは、ガス供給源に接続された蓋ガスポート８２を通ってシャワーヘッドに供給される。
ここで、図３〜５に目を向けると、ウエハまたは基板を、装荷／除荷スロット７４に隣接する冷却プレート３８から加熱プレート３６に移動させ、次いで冷却プレート３８に戻すために、移送機構７０がアニールモジュール３０内に設けられている。移送機構７０は、持ち上げ、回転（例えば、約１／８回転）、および降下移動を行い、ウエハを冷却プレート３８から加熱プレート３６へ移送し、およびその逆を行う。また、移送機構７０は、ウエハを搬送ロボットへ引き渡すことができるようにウエハを持ち上げる。様々な設計が、このために使用されてもよい。図示する例では、移送機構は、基部１００上の結合器フレーム１０４内に結合器１０６を含んでもよい。親ねじ１０８は、回転モータ１１４によって、例えば、親ねじ１０８の下端上のスプロケット１３２を回すベルト１３０を介して駆動される。
フープ１４２のアーム１５０は、親ねじ１０８に取り付けられ、それにより、回転モータ１１４の作動によってフープ１４２が回転し、フープ１４２が冷却プレート３８または加熱プレート３６上方に位置付けられる。図５〜８に示すように、ボールスプライン１１０は、第２のベルト１３４、ならびにスプロケット１３８および１４０を介してリフトモータ１２０に連結される。リフトモータ１２０の作動によって、ボールスプライン１１０を回転させ、このボールスプライン１１０がスプラインナット１１６を持ち上げ、または下げ、次いでフープ１４２を持ち上げ、または下げる。シュラウド１１２は、結合器１０６に取り付けられ、容積交換チャネル１５８を含むことができる。ベルトおよびプーリの使用によって、移送機構７０の高さを最小限にする１８０°ギアボックスが提供される。モータ１１４および１２０は、両方とも基部１００に取り付けられてもよく、それによって移送機構７０をモジュール３０に据え付ける前に組み立て、予備テストを行うことができる。
一時的に戻って図４を参照すると、フープ１４２は、３つ以上の内側に突出するフィンガ１４４を有し、各フィンガ１４４が平坦面１４８を備えたレッジ１４６を有する。使用中、ウエハを加熱プレート３６または冷却プレート３８から持ち上げるためフープ１４２が引き上げられると、平坦面１４８は、ウエハの下向きの側と接触する。フープのフィンガ１４４が、プレート３６もしくは３８の上面と垂直位置が合うように、またはプレート３６もしくは３８の上面より下方に移動することができるように、隙間切り欠き部８４が加熱プレートおよび冷却プレート内に設けられてもよい。
移送機構７０は、モジュール３０内の移動構成部品または潤滑される構成部品の数を最小限にする。これらの構成部品は、外側ハウジング１６０によってプロセスチャンバ３４から隔離される。ハウジング１６０内部の有効な排気系統が、プロセスガスを移送機構７０内に引き込む。このことは、粒子が、欠陥を引き起こす可能性のあるプロセスチャンバ３４に入るのを防ぐのに役立つ。図６および７に示すように、このことは、基部１００の排気トレンチ１５６を介して、および外側ハウジング１６０と基部１００との間に位置する容積交換チャネル１５８を介して実現される。上部チャンバ１６２が上方シールド１７２と外側ハウジング１６０の上部との間に形成される。上部間隙１６４によって、上部チャンバ１６２と底部間隙１６８との間の流動が可能となる。底部チャンバ１６６が基部１００と下方シールド１７４との間に形成される。図６に示すように、底部間隙１６８は、底部チャンバ１６６につながる。また、図６に示すように、基部１００内の排気口１７０は、底部チャンバ１６６につながる。
容積交換チャネル１５８によって、ハウジング内の構成部品の移動によって引き起こされる、移送機構ハウジング１６０内のガスのいかなる圧縮も最小限に抑えられる。これによって、ハウジング１６０内部のガス圧力がプロセスチャンバ３４内のガス圧力を超えて上昇し、それによって、粒子が移送機構７０からプロセスチャンバ３４内へと流れて、ウエハを汚染することができないようにする。
図２Ａを参照すると、プレート３６もしくは３８いずれかの半径、または凹部７８の半径が寸法ＲＲとして示されている。ＢＢとして示すフープのピボット軸は、プレートまたは凹部の中心線ＣＣからＲＲより小さな寸法だけ離隔する。これによって、プロセスチャンバ３４の容積の低減がはかられ、それによってガス供給の要求が低減され、またフープの進む距離を低減し、それによってウエハをより高速に移動させ、粒子生成の可能性を低減することができる。
ここで、図９〜１２に目を向けると、コンパクトな空間内で、複数のウエハを同時にアニールすることができるように、複数のアニールモジュール３０がスタック組立体２００内に配置されてもよい。図９および１１に示すように、スタック組立体２００は、垂直に積み重ねられた別々のモジュールスロットまたは空間２１６に分割されたラック２０２を含むことができる。ラック２０２の前端２０４に、装荷／除荷ロボット２０６が設けられてもよい。図示する例では、ロボット２０６は、ラック２０２に取り付けられたトラックまたはレール２０８を含む。エンドエフェクタ２１２を有するロボットハウジング２１０は、レール２０８に沿って垂直に移動可能であり、そのため、エンドエフェクタがモジュールスロット２１６のそれぞれにおいてチャンバのドア２１４と垂直位置合わせするように移動することができる。
図９および１２に示すように、アニールモジュール３０は、各モジュールスロット２１６内へと配置されてもよく、図示する例では、８つのアニールモジュール３０がスタック組立体２００内に垂直に積み重ねられている。各アニールモジュール３０の本体３２は、データプレート２２２上にボルト留めされてもよい。ガス入口管路２１８およびガス出口または排気管路２２０は、データプレート２２２上の取り付け具に接続されてもよい。データプレート２２２を通って供給されるガスを使用して、プロセスチャンバ３４をその環境から隔離し、よりよく汚染を回避することができる。データプレート２２２とチャンバ本体３２との間のインターフェースが密閉されていることによって、プロセスチャンバ３４を通るガス流が維持される。
図１２〜１６に示すように、モジュール３０は、データプレートの取り付け穴２２５を貫通するボルトによってデータプレート２２２に取り付けられてもよく、データプレートの裏側のピンがモジュール３０をデータプレート上により精密に位置付けるために使用されてもよい。モジュール３０の正面のガスポート５６をガス密閉することによって、データプレートの裏面に対する密閉が行われる。データプレートは、モジュールを確実に支持し、位置付けるのに十分に剛性（例えば、３〜１２または４〜１０ｍｍ厚の金属板）である。アニールモジュール３０とスタック組立体２００との間の接続部の数を低減して、アニールモジュール３０のスタック組立体２００からの速やかな取り外しおよび稼働を行うことができる。稼働中にアニールモジュール３０を保持するため、稼働ラック２５０がラック２０２の後端上に取り付けられてもよい。
図１３〜１６に示すように、各モジュールスロットまたは位置２１６、データプレート２２２のプレートスロット２４０は、モジュール３０の前端の装荷スロット７４と位置合わせする。各モジュール位置２１６においてデータプレート２２２内に排気プレナム２２４が設けられてもよい。排気プレナム２２４は、プレートの一方の側からデータプレート２２２内へと穴開けされてもよく、排気プレナムは、各プレートスロット２４０の上部または下部エッジに隣接し、かつ平行である。排気プレナムは、プレートスロット２４０と位置合わせされ、排気管路２２０を介してガスをプロセスチャンバ３４から排気する。
図１５〜１８に示すように、このことは、各モジュール位置２１６において、排気プレナム２２４からプレートスロット２４０に延在する排気スロットセグメント２４２を介して実現されてもよい。排気スロットセグメントは、例えば、図１５のスロット高さＨＨよりも名目上小さな直径を有する円形ブレード切断工具またはミルを位置決めし、次いで、切削工具を上に移動させることによって、各プレートスロット２４０の下向きの面２４４を貫通して切断され、図１７および１８に示すように、排気プレナムへ通じるアーチ形の開口を作成することができる。
使用中、排気スロットセグメント２４２は、真空源に接続されうる排気プレナム２２４へ通じる。処理中にモジュールのドア２１４が閉じられているとき、間隙がドア２１４のまわりに存在し、そのため、モジュール３０が密閉されないことがある。各プレートスロット２４０における排気スロットセグメント２４２を通って引かれる真空は、周囲の空気がモジュール３０内へ入るのを大きく防ぐ。装荷および除荷中に、ドアが開いているとき、モジュールの内部が周囲よりも高いガス圧力に維持されている場合は、ガスは、モジュールスロット７４およびプレートスロット２４０を通ってモジュール３０から流れ出す。プレートスロット２４０の長さの端から端にわたって実質的に均一な引き抜きまたガス取り入れを行うため、排気スロットセグメント２４２のサイズは、プレートスロット２４０の長さに沿って変わってもよく、真空源からより遠い上流のスロットセグメント２４２が真空源により近いスロットセグメント２４２よりも大きくてもよい。例えば、真空源により近い、すなわち、図１５の上部により近いスロットセグメントは、幅１ｍｍおよび長さ２０〜４０ｍｍであってもよく、図１５の底部により近いスロットセグメントはより広くまたはより長く作られてもよい。
図１４に示すように、設けられるガスポート５６の数は、モジュール３０によって行われる具体的なアニール処理に応じて変わってもよい。例えば、加熱プレート３６および冷却プレート３８に別々にヘリウムを供給することができるように、２つのヘリウムガスポート５６が使用されてもよい。モジュールに窒素を供給することができるように、１つまたは複数の他の不活性ガスポート５６が使用されてもよい。追加のガスポート５６によって水素を供給することができ、それによりフォーミングガスをモジュール内部で使用することができる。また、汚染の可能性をよりよく低減するように、別々のガス供給および排気口が直接移送機構に導かれてもよい。
アニールモジュール３０はスタック組立体２００とともに、またはスタック組立体２００なしに使用されてもよい。スタック組立体２００において使用される場合、ロボット２０６が作動し、エンドエフェクタ２１２上のウエハ３００を搬送してスタック組立体２００内のアニールモジュール３０の１つと位置合わせさせる。チャンバのドア２１４が開かれる。ロボット２０６は、エンドエフェクタ２１２およびウエハ３００をプロセスチャンバ３４内へと送り込み、ウエハを移送機構７０のフープ１４２上に降ろす。典型的には、このステップにおいて、フープ１４２は、冷却プレート３８上方に引き上げられており、そのため、エンドエフェクタ２１２は、下に移動し、ウエハ３００をフープ１４２のレッジ１４６上にセットする。あるいは、フープが下がった位置にある場合は、ウエハ３００は、冷却プレート３８上に直接降ろされてもよい。
次に、ウエハ３００をフープ１４２によって保持した状態で、移送機構が作動して、フープを約１／８回転だけ回転させ、ウエハ３００を加熱プレート３６上方に移動させる。一部の方法では、ヒータ５８は、連続的に動作することができ、加熱プレート３６がそれに応じて所望の定常状態の温度に維持される。他の方法では、ヒータ５８は、一旦切られて入れなおされてもよく、またはウエハのデリバリが差し迫った場合のみ電源が入れられてもよい。ウエハの底面が加熱プレート３６の上面のライザー７６上に載るように、移送機構７０は、フープ１４２を下げる。ガスがチャンバ３４内を循環し、チャンバ内のガス圧力が周囲に比べて正の状態を維持する。このことは、チャンバ３４から酸素および汚染物質粒子を排除するのに役立つ。
ウエハ３００は、特定の滞留時間、加熱プレート３６上に留まってもよい。次いで、移送機構７０が再び作動し、ウエハ３００を加熱プレートから持ち上げ、フープ１４２を回転させ、冷却プレート３８上の最初の位置へ戻す。次いで、移送機構７０は、ウエハを冷却プレート３８上に降ろし、ウエハが冷却プレート３８の上面のライザー７６に支持される。冷却液が、冷却管９０を通って送り込まれ、冷却プレートおよび基部３２を冷却する。ウエハが十分に冷却された後、ロボット２０６に引き渡すため、ウエハをフープ１４２によって冷却プレートから持ち上げることができる。チャンバのドア２１４が開き、エンドエフェクタ２１２がチャンバ３４内へと、フープ１４２の下方に延出する。次いで、エンドエフェクタ２１２が持ち上げられ、またはフープ１４２が下げられ、引き渡しを完了することができる。次いで、ロボット２０６は、アニール済みウエハ３００を後続のステーションに移動させ、引き続き別のウエハを処理のためにアニールチャンバ３０に供給することができる。
モジュール３０は、ドア２１４が処理中に閉じられているときに、１００ｐｐｍ未満の酸素レベルを提供するように設計されてもよい。チャンバ３４内のガス流は、全チャンバの端から端まで行き渡るように最適化されてもよい。シャワーヘッド８０は、ウエハ温度の均一性を向上させるために、間隔およびオリフィスサイズが最適化されたガスポートを有することができる。排気プレナム２２４は、ドア２１４のすぐ後ろの加熱プレート３６から最も遠い点に位置してもよく、ガスは、チャンバ入口を横切る一連のスロットを通って排気される。スロットサイズは、チャンバを横切るガス流が確実に一様となるように最適化されてもよい。この流動および内部チャンバの形状寸法は、始動時または搬送ロボットへの引き渡し後に、チャンバ内のすべての酸素を排気するのに必要な時間を最小限に抑えるように設計されうる。例えば、チャンバの容積は、最小限に抑えられ、パージするのにより時間がかかる可能性のある奥深いコーナまたはポケットをなくす。流動出口経路が限定され、チャンバが大気圧を上回ってわずかに加圧され、ドアが開かれていようが閉じられていようが、チャンバ内への酸素の浸入を回避する。
３０ アニールモジュール
３２ 本体
３４ プロセスチャンバ
３６ 加熱プレート
３８ 冷却プレート
４０ 蓋
４２ フロア
４４ 電子ユニット
４６ 電子ユニット
４８ 取り付け金具
５０ カバー
５２ 取り付け金具
５４ 位置合わせブッシング
５６ ガスポート
５８ ヒータ
６０ 冷却液入口
６２ 冷却液出口
６４ 嵌合凹部
６６ ペデスタル
６８ チョーク
７０ 移送機構
７２ 前端
７４ モジュールスロット
７６ ライザー
７８ 円形凹部
８０ シャワーヘッド
８２ ガスポート
８４ 切り欠き部
８８ 間隙
９０ 冷却管
１００ 基部
１０４ 結合器フレーム
１０６ 結合器
１０８ 親ねじ
１１０ ボールスプライン
１１２ シュラウド
１１４ 回転モータ
１１６ スプラインナット
１２０ リフトモータ
１３０ ベルト
１３２ スプロケット
１３４ ベルト
１３８ スプロケット
１４０ スプロケット
１４２ フープ
１４４ フィンガ
１４６ レッジ
１４８ 平坦面
１５０ アーム
１５６ 排気トレンチ
１５８ 容積交換チャネル
１６０ ハウジング
１６２ 上部チャンバ
１６４ 上部間隙
１６６ 底部チャンバ
１６８ 底部間隙
１７０ 排気口
１７２ 上方シールド
１７４ 下方シールド
２００ スタック組立体
２０２ ラック
２０４ 前端
２０６ ロボット
２０８ レール
２１０ ロボットハウジング
２１２ エンドエフェクタ
２１４ ドア
２１６ モジュールスロット
２１８ 入口管路
２２０ 排気管路
２２２ データプレート
２２４ 排気プレナム
２２５ 取り付け穴
２４０ プレートスロット
２４２ 排気スロットセグメント
２４４ 下向きの面
２５０ 稼働ラック
３００ ウエハ

Claims (15)

  1. 金属製本体と、
    前記金属製本体上の蓋であって、プロセスチャンバが前記金属製本体と前記蓋との間に形成される、蓋と、
    前記金属製本体内または前記金属製本体上の１つまたは複数の冷却管路と、
    前記本体上の熱チョーク上に支持されたペデスタルを有する加熱プレートと、
    前記加熱プレートを覆う前記蓋内のガス分配器と、
    前記金属製本体上の冷却プレートと、
    前記冷却プレートに隣接する前記金属製本体内の装荷スロットと、
    前記冷却プレート上方の第１の位置および前記加熱プレート上方の第２の位置へ移動可能なフープを有する移送機構であって、前記フープを持ち上げ、および下げるためのリフターも有する移送機構と、
    前記金属製本体に取り付けられた少なくとも１つの電子組立体と
    を備えるアニール装置。
  2. 前記熱チョークが、２ｍｍ未満の幅を有する突起したリングを備える、請求項１に記載の装置。
  3. 前記加熱プレートの上部表面および前記冷却プレートの上部表面が同一平面上にある、請求項１に記載の装置。
  4. 前記加熱プレートが前記本体内の第１の円形凹部内にあり、前記冷却プレートが前記本体内の第２の円形凹部内にあり、前記第１の円形凹部が前記第２の円形凹部と交差する、請求項３に記載の装置。
  5. 前記本体上に第１および第２の電子組立体を備え、前記第１の電子組立体が前記移送機構を制御し、前記第２の電子組立体が前記加熱プレート内のヒータを制御する、請求項１に記載の装置。
  6. 前記移送機構が、前記フープに取り付けられたボールスプラインおよびスプラインナットを囲むハウジングを有し、容積交換チャネルが、前記ハウジング内の上部および下部チャンバを接続する、請求項１に記載の装置。
  7. 前記移送機構が、前記加熱プレートおよび前記冷却プレート上方で嵌合するようになされた前記フープに連結されたリフトモータおよび回転モータを有する、請求項６に記載の装置。
  8. 前記移送機構が、前記リフトモータを前記フープに連結するリフトベルトと、前記回転モータを前記フープに連結する回転ベルトとをさらに含む、請求項７に記載の装置。
  9. 前記ハウジング内に、前記回転モータに連結された親ねじをさらに含む、請求項７に記載の装置。
  10. 前記電子組立体が前記加熱プレートの第１の側にあり、前記冷却プレートが前記第１の側と反対の前記加熱プレートの第２の側にある、請求項５に記載の装置。
  11. 前記ハウジングが基部に取り付けられ、前記下部チャンバへつながる前記基部内の排気口をさらに含む、請求項６に記載の装置。
  12. 前記フープが、前記プレートの中心線から、いずれかのプレートの半径よりも小さな寸法だけ離隔する回転軸を有する、請求項１に記載の装置。
  13. 金属製本体と、
    前記金属製本体内の、または前記金属製本体上の１つまたは複数の冷却管路と、
    前記金属製本体内の第１および第２の円形凹部と、
    前記本体内の前記第１の円形凹部内の加熱プレートおよび前記第２の円形凹部内の冷却プレートであって、前記第１の円形凹部が前記第２の円形凹部と交差する、加熱プレートおよび冷却プレートと、
    前記本体上の熱チョーク上に支持された前記加熱プレート上のペデスタルと、
    前記移送機構および前記加熱プレート内のヒータに電気的に接続された前記本体上の１つまたは複数の電子組立体と、
    前記金属製本体上の蓋であって、プロセスチャンバが前記金属製本体と前記蓋との間に形成される、蓋と、
    前記加熱プレートを覆う前記蓋内のガス分配器と、
    前記冷却プレートに隣接する前記金属製本体内の装荷スロットと、
    前記冷却プレート上方の第１の位置および前記加熱プレート上方の第２の位置へ移動可能なフープを有する移送機構であって、前記フープを持ち上げ、および下げるためのリフターも有する移送機構と
    を備えるアニール装置。
  14. 前記移送機構が、前記フープに取り付けられたボールスプラインおよびスプラインナットを囲むハウジングと、前記フープに連結されたリフトモータおよび回転モータとを有する、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記電子組立体が前記加熱プレートの第１の側にあり、前記冷却プレートが前記第１の側と反対の前記加熱プレートの第２の側にある、請求項１３に記載の装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017152958A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
US10403522B2 (en) 2014-12-11 2019-09-03 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
TWI703637B (zh) * 2016-03-08 2020-09-01 瑞士商艾維太克股份有限公司 熱處理腔室、包括該腔室之設備、工件處理系統及製造熱處理工件的方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108346605B (zh) * 2017-01-23 2019-08-06 孙建忠 基板贮送系统
KR102362032B1 (ko) 2017-03-16 2022-02-14 삼성전자주식회사 기판 처리 장치
CN107799395A (zh) * 2017-09-26 2018-03-13 武汉华星光电技术有限公司 退火装置及退火方法
CN109560030B (zh) * 2017-09-26 2024-02-09 Tcl环鑫半导体(天津)有限公司 一种自动圆形硅片倒片机
CN107974714A (zh) * 2018-01-03 2018-05-01 苏州赛森电子科技有限公司 一种半导体金属dep的异常处理装置
US10903096B2 (en) * 2018-04-06 2021-01-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and apparatus for process chamber window cooling
SG11202011779WA (en) * 2018-05-29 2020-12-30 Fabworx Solutions Inc Degas chamber lift hoop
TWI738002B (zh) * 2018-12-05 2021-09-01 洪義明 高溫烘箱的溫度調整設備

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10298767A (ja) * 1997-01-24 1998-11-10 Applied Materials Inc 高温、大流量化学気相堆積装置及び関連する方法
JP2001230201A (ja) * 1999-12-09 2001-08-24 Tokyo Electron Ltd 加熱・冷却処理装置及び方法，基板処理装置
JP2005294781A (ja) * 2004-03-10 2005-10-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 有機物除去装置および膜厚測定装置
JP2006521017A (ja) * 2003-03-17 2006-09-14 東京エレクトロン株式会社 基板を化学的処理する処理システムおよび方法
JP2006344949A (ja) * 2005-06-03 2006-12-21 Wafermasters Inc 処理チャンバ及びウエハアニーリングシステム並びに半導体ウエハの処理方法
JP2007525591A (ja) * 2003-04-18 2007-09-06 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 複数の化学物質メッキシステム
JP2011530833A (ja) * 2008-08-12 2011-12-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 静電チャックアセンブリ

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5252807A (en) 1990-07-02 1993-10-12 George Chizinsky Heated plate rapid thermal processor
US5431700A (en) 1994-03-30 1995-07-11 Fsi International, Inc. Vertical multi-process bake/chill apparatus
US5854468A (en) * 1996-01-25 1998-12-29 Brooks Automation, Inc. Substrate heating apparatus with cantilevered lifting arm
US6276072B1 (en) 1997-07-10 2001-08-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for heating and cooling substrates
WO1999040615A1 (en) 1998-02-04 1999-08-12 Semitool, Inc. Method and apparatus for low-temperature annealing of metallization micro-structures in the production of a microelectronic device
US6072163A (en) 1998-03-05 2000-06-06 Fsi International Inc. Combination bake/chill apparatus incorporating low thermal mass, thermally conductive bakeplate
US6994776B2 (en) 1998-06-01 2006-02-07 Semitool Inc. Method and apparatus for low temperature annealing of metallization micro-structure in the production of a microelectronic device
US6037235A (en) 1998-09-14 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Hydrogen anneal for curing defects of silicon/nitride interfaces of semiconductor devices
US6136163A (en) 1999-03-05 2000-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus for electro-chemical deposition with thermal anneal chamber
US6307184B1 (en) 1999-07-12 2001-10-23 Fsi International, Inc. Thermal processing chamber for heating and cooling wafer-like objects
US6296906B1 (en) 1999-09-30 2001-10-02 Novellus Systems, Inc. Annealing process for low-k dielectric film
US6544338B1 (en) 2000-02-10 2003-04-08 Novellus Systems, Inc. Inverted hot plate cure module
US6529686B2 (en) 2001-06-06 2003-03-04 Fsi International, Inc. Heating member for combination heating and chilling apparatus, and methods
US7704327B2 (en) 2002-09-30 2010-04-27 Applied Materials, Inc. High temperature anneal with improved substrate support
US20040182315A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-23 Tokyo Electron Limited Reduced maintenance chemical oxide removal (COR) processing system
US7311810B2 (en) * 2003-04-18 2007-12-25 Applied Materials, Inc. Two position anneal chamber
US7642171B2 (en) 2004-08-04 2010-01-05 Applied Materials, Inc. Multi-step anneal of thin films for film densification and improved gap-fill
US7396412B2 (en) * 2004-12-22 2008-07-08 Sokudo Co., Ltd. Coat/develop module with shared dispense
JP4410147B2 (ja) * 2005-05-09 2010-02-03 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、塗布、現像装置及び加熱方法
JP4527670B2 (ja) * 2006-01-25 2010-08-18 東京エレクトロン株式会社 加熱処理装置、加熱処理方法、制御プログラムおよびコンピュータ読取可能な記憶媒体
US7425689B2 (en) * 2006-09-27 2008-09-16 Tokyo Electron Limited Inline physical shape profiling for predictive temperature correction during baking of wafers in a semiconductor photolithography process
US20080203083A1 (en) 2007-02-28 2008-08-28 Wirth Paul Z Single wafer anneal processor
US7575986B2 (en) 2007-08-08 2009-08-18 Applied Materials, Inc. Gate interface relaxation anneal method for wafer processing with post-implant dynamic surface annealing
JP5343728B2 (ja) * 2009-06-19 2013-11-13 株式会社島津製作所 ２軸ステージ装置
US8420981B2 (en) 2009-11-13 2013-04-16 Tel Nexx, Inc. Apparatus for thermal processing with micro-environment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10298767A (ja) * 1997-01-24 1998-11-10 Applied Materials Inc 高温、大流量化学気相堆積装置及び関連する方法
JP2001230201A (ja) * 1999-12-09 2001-08-24 Tokyo Electron Ltd 加熱・冷却処理装置及び方法，基板処理装置
JP2006521017A (ja) * 2003-03-17 2006-09-14 東京エレクトロン株式会社 基板を化学的処理する処理システムおよび方法
JP2007525591A (ja) * 2003-04-18 2007-09-06 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 複数の化学物質メッキシステム
JP2005294781A (ja) * 2004-03-10 2005-10-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 有機物除去装置および膜厚測定装置
JP2006344949A (ja) * 2005-06-03 2006-12-21 Wafermasters Inc 処理チャンバ及びウエハアニーリングシステム並びに半導体ウエハの処理方法
JP2011530833A (ja) * 2008-08-12 2011-12-22 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 静電チャックアセンブリ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10403522B2 (en) 2014-12-11 2019-09-03 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
US10580671B2 (en) 2014-12-11 2020-03-03 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
WO2017152958A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Evatec Ag Chamber for degassing substrates
JP2019515484A (ja) * 2016-03-08 2019-06-06 エヴァテック・アーゲー 基板を脱ガスするためのチャンバ
TWI703637B (zh) * 2016-03-08 2020-09-01 瑞士商艾維太克股份有限公司 熱處理腔室、包括該腔室之設備、工件處理系統及製造熱處理工件的方法
US11776825B2 (en) 2016-03-08 2023-10-03 Evatec Ag Chamber for degassing substrates

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