JP2017504725A - 低圧ツール交換を可能にする原子層堆積処理チャンバ - Google Patents

低圧ツール交換を可能にする原子層堆積処理チャンバ Download PDF

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Abstract

本開示は、デバイスの製造のための原子層堆積（ＡＬＤ）処理チャンバのための方法及び装置、及び同装置のガス分配プレート及びマスクを交換するための方法に関する。ＡＬＤ処理チャンバは、ガス分配プレート及びマスクの除去及び交換を可能にするように構成されたスリットバルブを有する。ＡＬＤ処理チャンバはまた、処理位置から及び処理位置へガス分配プレートを移動させるように動作可能なアクチュエータと、処理位置から及び処理位置へマスクを移動させるように動作可能な基板支持アセンブリを有することができる。

Description

背景
（分野）
本開示の実施形態は、概して、大面積基板を処理するための装置に関する。より具体的には、本開示の実施形態は、デバイス製造用原子層堆積（ＡＬＤ）システム及び同システムのシャワーヘッドのためのインサイチュー洗浄方法に関する。
（関連技術の説明）
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、情報を表示するための、テレビスクリーン、コンピュータモニター、携帯電話、他のハンドヘルドデバイス等の製造に使用される。典型的なＯＬＥＤは、個別に通電することができる画素を有するマトリックスディスプレイパネルを形成するように基板上にすべてが堆積された２つの電極の間に位置する有機材料の層を含むことができる。ＯＬＥＤは、一般的に、２つのガラスパネルの間に配置され、ガラスパネルの縁部は、その中にＯＬＥＤをカプセル化するためにシールされる。
ＯＬＥＤ産業並びに基板処理技術を利用する他の産業は、湿気に敏感なデバイスを周囲の湿気への曝露から保護するために、それらをカプセル化する。材料の薄い適合（コンフォーマル）層は、カプセル化層（複数可）を通る水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を減少させる手段として提案されている。現在、商業的にこれを行っている多くの方法がある。湿気に敏感なデバイスを覆うためにＡＬＤプロセスを使用することは、これらのコーティングのコンフォーマルな性質が、他のコーティングよりも有効な湿気のバリアを提供することができるかどうかを決定するために検討されている。
ＡＬＤは、原子層エピタキシー（ＡＬＥ）に基づいており、シーケンシャルサイクルで基板表面上に前駆体分子を送出するために化学吸着技術を採用している。サイクルは、第１前駆体に、その後、第２前駆体に基板表面を曝露させる。オプションで、パージガスが、前駆体の導入の間に導入されてもよい。第１及び第２前駆体は、基板表面上に膜として生成化合物を形成するために反応する。サイクルは、所望の厚さまで層を形成するために繰り返される。
ＡＬＤを実行する１つの方法は、前駆体ガスの時間分割（ＴＳ）パルスによるものである。この方法は、他の方法に比べていくつかの利点を有するが、ＴＳ−ＡＬＤの１つの欠点は、前駆体に曝露されるすべての表面（例えば、チャンバの内部）が堆積物で被覆されることである。これらの堆積物が定期的に除去されない場合、それらは最終的に剥がれ落ち剥離する傾向があり、最終的に基板上に落ち着く微粒子につながり、従って、堆積層の防湿性能が低下する。インサイチューでチャンバ表面から望ましくない堆積物を洗浄するための有効な方法がない場合は、それらのチャンバ表面は、「オフライン」で洗浄するために除去されなければならない。チャンバは、洗浄のためにチャンバ表面の取り外し及び交換を達成するために開く必要がある場合は、チャンバ内で真空が破られなくてはならず（例えば、チャンバを大気圧にする）、この真空破壊は、過度のチャンバのダウンタイムにつながる。
したがって、余分な堆積物が蓄積するチャンバの主な重要な要素の除去及び洗浄を最小限のダウンタイムで可能にする処理チャンバに対する必要性がある。
ＡＬＤ処理を実行するためのチャンバが提供される。チャンバは、概して、ガス分配プレートと、ガス分配プレートと対向してチャンバ内に配置された基板支持体と、基板支持体に対してガス分配プレートを移動可能である少なくとも１つのガス分配プレートアクチュエータとを含む。
別の一実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）を実行するための処理システムが提供される。処理システムは、概して、ＡＬＤ処理チャンバを含み、ＡＬＤ処理チャンバ内の圧力は１トール以下に維持され、ＡＬＤ処理チャンバは、ＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成された第１スリットバルブ開口部を有する。処理システムは、ＡＬＤ処理チャンバの第１スリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第１スリットバルブであって、第１スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第１スリットバルブと、ＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成され、ＡＬＤ処理チャンバの第１スリットバルブ開口部とアライメントされた第１スリットバルブ開口部を有する搬送チャンバを更に含む。
別の一実施形態では、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ内で第１処理ツールを交換するための方法が提供される。本方法は、概して、ＡＬＤチャンバ内で１トール以下の圧力を維持する工程と、搬送チャンバに接続されたＡＬＤチャンバ内のスリットバルブを開ける工程と、ＡＬＤチャンバからスリットバルブを介して搬送チャンバへ第１処理ツールを移動させる工程と、搬送チャンバからスリットバルブを介してＡＬＤチャンバ内に第２処理ツールを移動させる工程とを含む。
本開示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開示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、本開示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。
本開示の特定の態様に係る例示的な処理システムを示す。 本開示の特定の態様に係る、ＡＬＤ用の例示的なチャンバを示す。 本開示の特定の態様に係る、コンポーネントが洗浄に向けて準備をした位置にあるＡＬＤ用の例示的なチャンバを示す。 本開示の特定の態様に係る、コンポーネントが洗浄に向けて準備をした位置にあるＡＬＤ用の例示的なチャンバを示す。 本開示の特定の態様に係る、コンポーネントが洗浄に向けて準備をした位置にあるＡＬＤ用の例示的なチャンバを示す。 本開示の特定の態様に係る、コンポーネントが洗浄に向けて準備をした位置にあるＡＬＤ用の例示的なチャンバを示す。
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。一実施形態内で開示された要素を、特に説明することなく、他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
詳細な説明
本開示の実施形態は、基板上に形成されたＯＬＥＤ上のカプセル化層として作用することができる複数の層を基板上に堆積するように動作可能な処理システムを含む。システムは、各処理チャンバが複数の層のうちの１以上を堆積させるように動作可能である複数の処理チャンバを含む。処理システムは、少なくとも１つの搬送チャンバと、少なくとも１つのロードロックチャンバを更に含む。少なくとも１つの搬送チャンバは、処理システム内の真空を破ることなく、複数の処理チャンバ間での基板の搬送を可能にする。少なくとも１つのロードロックチャンバは、処理システム内の真空を破ることなく、処理システムから基板の装填（ローディング）及び除去を可能にする。処理システムは、処理システム内の真空を破ることなく、処理チャンバ内で使用されるマスクの装填及び除去を可能にするマスクチャンバを更に含む。
本開示の実施形態は、基板に対してマスクをアライメントし、基板上にマスクを配置し、基板上に形成されたＯＬＥＤ上にカプセル化層を堆積させるためにＣＶＤを実行するように動作可能である化学蒸着（ＣＶＤ）処理チャンバを含む。ＣＶＤ処理チャンバ内で実行されるＣＶＤ処理は、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）とすることができるが、本明細書に記載の実施形態は、他の種類の処理チャンバで使用してもよく、ＰＥＣＶＤ処理チャンバでの使用に限定されない。ＣＶＤ処理チャンバによって堆積されるカプセル化層は、窒化ケイ素ＳｉＮを含むことができるが、本明細書に記載の実施形態は、他の種類の処理チャンバで使用してもよく、ＳｉＮ ＣＶＤ処理チャンバでの使用に限定されない。
本開示の実施形態は、基板に対してマスクをアライメントし、基板上にマスクを配置し、基板上に形成されたＯＬＥＤ上にカプセル化層を堆積させるためにＡＬＤを実行するように動作可能なＡＬＤ処理チャンバを含む。ＡＬＤ処理チャンバ内で実行されるＡＬＤ処理は、ＴＳ−ＡＬＤとすることができるが、本明細書に記載の実施形態は、他の種類の処理チャンバで使用してもよく、ＴＳ−ＡＬＤ処理チャンバでの使用に限定されない。ＡＬＤ処理チャンバによって堆積されるカプセル化層は、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を含むことができるが、本明細書に記載の実施形態は、他の種類の処理チャンバで使用してもよく、ＳｉＮ ＣＶＤ処理チャンバでの使用に限定されない。
本明細書に記載の実施形態は、他の種類の堆積処理で使用してもよく、基板上に形成されたＯＬＥＤをカプセル化するための使用に限定されない。本明細書に記載の実施形態は、様々な種類、形状、及びサイズの、マスク及び基板で使用することができる。
基板は、特定のサイズ又は形状に限定されない。一態様では、用語「基板」は、任意の多角形の、正方形の、矩形の、湾曲した、又はさもなければ非円形のワークピース（例えば、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるガラス基板など）を指す。
以下の説明では、用語「ガス」及び「複数のガス」は、特に断りのない限り、互換的に使用され、１以上の前駆体、反応剤、触媒、キャリアガス、パージガス、洗浄ガス、排出物、これらの組合せ、並びに任意の他の流体を指す。
図１は、本開示の一実施形態に係る、例示的な処理システム１００を示す断面上面図である。処理システム１００は、ロードロックチャンバ１０４、搬送チャンバ１０６、搬送チャンバ１０６内のハンドリング（例えば、ツール及び材料のハンドリング）ロボット１０８、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、制御ステーション１１４、ＡＬＤ処理チャンバ１１６、及びマスクチャンバ１１８を含む。第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、ＡＬＤ処理チャンバ１１６、及び各チャンバの関連するハードウェアは、好ましくは、１以上の処理適合性材料（例えば、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ニッケルめっきアルミニウム、ステンレス鋼、石英、及びそれらの組み合わせ及びそれらの合金など）から形成されている。第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、及びＡＬＤ処理チャンバ１１６は、コーティングされる基板の形状及び他の処理要件によって必要とされるように、円形、矩形、又は他の形状とすることができる。
搬送チャンバ１０６は、ロードロックチャンバ１０４、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２のＣＶＤ処理チャンバ１１２、ＡＬＤ処理チャンバ１１６、及びマスクチャンバ１１８に隣接する側壁内に、スリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９を含む。ハンドリングロボット１０８が配置され、スリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９の各々を通して、隣接するチャンバ内に、１以上のツール（例えば、基板ハンドリングブレード）を挿入できるように構成されている。すなわち、ハンドリングロボットは、他のチャンバの各々に隣接する搬送チャンバ１０６の壁内のスリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９を介して、ロードロックチャンバ１０４、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、ＡＬＤ処理チャンバ１１６、マスクチャンバ１１８内にツールを挿入することができる。スリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９は、スリットバルブ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８によって選択的に開閉され、これによって基板、ツール、又は他のアイテムが、隣接するチャンバのうちの１つから挿入又は除去される場合に、隣接するチャンバの内部へのアクセスを可能にする。
搬送チャンバ１０６、ロードロックチャンバ１０４、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、ＡＬＤ処理チャンバ１１６、及びマスクチャンバ１１８は、真空システム（例えば、真空ポンプ）と流体連通している１以上の開口部（図示せず）を含む。開口部は、様々なチャンバ内のガスのための出口を提供する。いくつかの実施形態では、チャンバは、それぞれ別個の独立した真空システムに接続されている。更に他の実施形態では、チャンバのうちのいくつかは、真空システムを共有し、一方、他のチャンバは、別個の独立した真空システムを有する。真空システムは、真空ポンプ（図示せず）及びスロットルバルブ（図示せず）を含み、これによって様々なチャンバを通してガスの流れを調節することができる。
第１ＣＶＤチャンバ１１０、第２ＣＶＤチャンバ１１２、及びＡＬＤ処理チャンバ１１６内に配置された基板以外のマスク、マスクフレーム、及び他のアイテムは、「処理キット」と呼ぶことができる。処理キットのアイテムは、洗浄又は交換のために処理チャンバから除去することができる。搬送チャンバ１０６、マスクチャンバ１１８、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、及びＡＬＤ処理チャンバ１１６は、マスク、マスクフレーム、及び他の処理キットのアイテムのそれらの間での搬送を可能にするような大きさ及び形状に作られる。すなわち、搬送チャンバ１０６、マスクチャンバ１１８、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２、及びＡＬＤ処理チャンバ１１６は、任意の処理キットのアイテムが、各スリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９の対応するスリットバルブ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８によって閉じられるスリットバルブ開口部１２１、１２３、１２５、１２７、１２９のすべてによって、それらのうちの任意の１つの中に完全に含まれることができるような大きさ及び形状に作られる。こうして、マスクチャンバ以外のチャンバのうちのいずれの中でも真空を破ることなく処理システムから処理キットのアイテムを除去することを可能にするエアロックとしてマスクチャンバ１１８を機能させながら、処理キットのアイテムは、処理システムの真空を破ることなく、除去及び交換することができる。更に、搬送チャンバ１０６とマスクチャンバ１１８との間のスリットバルブ開口部１２９、搬送チャンバ１０６とＣＶＤ処理チャンバ１１０、１１２との間のスリットバルブ開口部１２３、１２５、及び搬送チャンバ１０６とＡＬＤ処理チャンバ１１６との間のスリットバルブ開口部１２７はすべて、搬送チャンバ１０６と、マスクチャンバ１１８、ＣＶＤ処理チャンバ１１０、１１２、及びＡＬＤ処理チャンバ１１６との間の処理キットのアイテムの搬送を可能にする大きさ及び形状に作られる。
マスクチャンバ１１８は、搬送チャンバ１０６のスリットバルブ開口部１２９の反対側のマスクチャンバ１１８の面にドア１３０及び出入口１３１を有する。出入口は、マスク及び他の処理ツールのマスクチャンバ１１８内外への搬送を可能にする大きさ及び形状に作られる。ドア１３０は、閉じられたときに、出入口１３１上に気密シールを形成することができる。マスクチャンバ１１８は、ドア１３０が閉じられ、かつ搬送チャンバ１０６に通じるスリットバルブ１２８が閉じられたときに、任意の処理キットのアイテムがマスクチャンバ１１８内に完全に含まれることを可能にする大きさ及び形状に作られる。すなわち、マスクチャンバ１１８は、任意の処理キットのアイテムが、搬送チャンバ１０６からマスクチャンバ１１８内に移動することができ、スリットバルブ１２８が、マスクチャンバ１１８のドア１３０を開けることなく閉じられることができるような大きさ及び形状に作られる。
説明を単純かつ容易にするために、処理システム１００内で実行される例示的なコーティング処理をここで説明する。例示的なコーティング処理は、制御ステーション１１４に配置することができるコンピュータ又はコンピュータシステムとすることができる処理コントローラによって制御される。
図１を参照すると、基板の例示的な処理は、オプションで、マスクチャンバ１１８からマスクを取り出し、ＡＬＤ処理チャンバ１１６内にマスクを配置するハンドリングロボット１０８から始まる。マスクが以前の処理からＡＬＤ処理チャンバ１１６内に残されている場合や、同じマスクが複数の基板を処理する際に使用される場合があるので、ＡＬＤ処理チャンバ１１６内にマスクを配置することは、オプションである。同様に、ハンドリングロボット１０８は、オプションで、マスクチャンバ１１８から他のマスクを取り出し、第１及び第２ＣＶＤ処理チャンバ１１０及び１１２内にマスクを配置することができる。第１及び第２ＣＶＤ処理チャンバ１１０、１１２及びＡＬＤ処理チャンバ１１６内にマスクを配置する場合、チャンバ間の適切なスリットバルブ１２２、１２４、１２６、１２８を開閉することができる。
次に、ハンドリングロボット１０８は、ロードロック１０４から基板を取り出し、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０内に基板を配置する。処理コントローラは、ＣＶＤ処理を実行するために、バルブ、アクチュエータ、及び処理チャンバの他のコンポーネントを制御する。処理コントローラは、スリットバルブ１２２を閉鎖させ、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０を搬送チャンバ１０６から隔離する。処理コントローラはまた、基板支持部材又はサセプタにＣＶＤ処理用基板を配置させる。マスクがハンドリングロボットによって正しい処理位置に配置されていなかった場合、処理コントローラは、マスクを位置決めするために１以上のアクチュエータを作動させることができる。代替的に又は追加的に、サセプタはまた、処理用のマスクを位置決めすることができる。マスクは、基板の特定の領域をマスクし、基板のこれらの領域に堆積が発生するのを防止するために使用される。
ここで処理コントローラは、第１ＣＶＤ処理チャンバ内への前駆体ガス及び他のガスの流れを開始させるためにバルブを作動させる。前駆体ガスは、例えば、シランＳｉＨ４を含むことができる。処理コントローラは、ヒーター、プラズマ放電コンポーネント、及びガスの流れを制御し、これによってＣＶＤ処理を引き起こし、基板上に材料の層を堆積させる。一実施形態では、堆積層は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）とすることができるが、本開示の実施形態は、ＳｉＮに限定されない。他の適切な材料は、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、及びこれらの組み合わせを含む。上述したように、本開示の実施形態はまた、ＰＥＣＶＤを実行するために使用されてもよい。基板の例示的な処理内でのＣＶＤ処理は、堆積層が所望の厚さに到達するまで継続される。例示的な一実施形態では、所望の厚さは、５０００〜１００００オングストローム（５００〜１０００ｎｍ）である。
第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０内でのＣＶＤ処理が完了すると、処理コントローラは、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０を排気させ、その後、搬送位置まで基板を下げるためにサセプタを制御する。処理コントローラはまた、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０と搬送チャンバ１０６との間のスリットバルブ１２２を開いて、その後、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０から基板を取り出すためにハンドリングロボット１０８に指示する。その後、処理コントローラは、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０と搬送チャンバ１０６との間のスリットバルブ１２２を閉じる。
次に、処理コントローラは、搬送チャンバ１０６とＡＬＤ処理チャンバ１１６との間のスリットバルブ１２６を開く。ハンドリングロボット１０８は、ＡＬＤ処理チャンバ１１６内に基板を配置し、処理コントローラは、搬送チャンバ１０６とＡＬＤ処理チャンバ１１６との間のスリットバルブ１２６を閉じる。処理コントローラはまた、基板支持部材又はサセプタにＡＬＤ処理用基板を配置させる。マスクがハンドリングロボットによって正しい処理位置に配置されていなかった場合、処理コントローラは、マスクを位置決めするために１以上のアクチュエータを作動させることができる。代替的に又は追加的に、サセプタは、処理用のマスクを位置決めすることができる。マスクは、基板の特定の領域をマスクし、基板のこれらの領域に堆積が発生するのを防止するために使用される。
ここで処理コントローラは、ＡＬＤ処理チャンバ１１６内への前駆体ガス及び他のガスの流れを開始させるためにバルブを作動させる。使用される特定のガス又は特定の複数のガスは、実行される処理又は複数の処理に依存する。ガスは、トリメチルアルミニウム（ＣＨ３）３Ａｌ（ＴＭＡ）、窒素Ｎ２、及び酸素Ｏ２を含むことができるが、ガスはそのように限定されず、１以上の前駆体、還元剤、触媒、キャリア、パージガス、洗浄ガス、又はそれらの任意の混合物又は組み合わせを含むことができる。ガスは、一方の側からＡＬＤ処理チャンバ１１６内に導入され、基板を横切って流れることができる。実行される処理の要件に応じて、処理コントローラは、唯一のガスが、時間の任意の特定の瞬間にＡＬＤ処理チャンバ１１６に導入されるようにバルブを制御してもよい。
処理コントローラはまた、ガスを活性化して反応種にし、反応種に基板と反応させ、基板をコーティングさせるための反応種のプラズマを維持することができる電源を制御する。例えば、高周波（ＲＦ）又はマイクロ波（ＭＷ）ベースの電力放電技術を使用することができる。活性化はまた、熱ベースの技術、ガス絶縁破壊（ブレークダウン）技術、高強度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、又はＸ線源への曝露によって生成してもよい。例示的な処理では、酸素がプラズマに活性化され、プラズマは、基板と反応し、基板上に酸素の層を堆積させる。その後、処理コントローラは、基板を横切ってＴＭＡに流れさせ、ＴＭＡは、基板上の酸素の層と反応し、基板上に酸化アルミニウムの層を形成する。処理コントローラは、基板上に追加の層を形成するために、酸素を流し、酸素をプラズマに活性化し、ＴＭＡを流す工程の繰り返しを引き起こす。処理コントローラは、酸化アルミニウムの堆積層が必要な厚さになるまで記載した工程の繰り返しを継続する。例示的な一実施形態では、所望の厚さは、５００〜７００オングストローム（５０〜７０ｎｍ）である。
ＡＬＤ処理チャンバ１１６内のＡＬＤ処理が完了すると、処理コントローラは、ＡＬＤ処理チャンバ１１６を排気させ、その後、搬送位置まで基板を下げるためにサセプタを制御する。処理コントローラはまた、ＡＬＤ処理チャンバ１１６と搬送チャンバ１０６との間のスリットバルブ１２６を開け、その後、ＡＬＤ処理チャンバ１１６から基板を取り出すためにハンドリングロボット１０８に指示する。処理コントローラは、その後、ＡＬＤ処理チャンバ１１６と搬送チャンバ１０６との間のスリットバルブ１２６を閉じる。
更に図１を参照すると、次に、処理コントローラは、搬送チャンバ１０６と第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２との間のスリットバルブ１２４を開ける。ハンドリングロボット１０８は、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２内に基板を配置し、処理コントローラは、搬送チャンバ１０６と第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２との間のスリットバルブ１２４を閉じる。第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２内での処理は、上述した第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０内での処理と同様である。基板の例示的な処理では、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２内で実行されるＣＶＤ処理は、堆積層が所望の厚さに達するまで継続される。例示的な一実施形態では、所望の厚さは、５０００〜１００００オングストローム（５００〜１０００ｎｍ）である。
こうして、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２内での処理が完了すると、基板は、５０００〜１００００オングストロームの厚さであるＳｉＮの第１層、５００〜７００オングストロームの厚さであるＡｌ２Ｏ３の層、及び５０００〜１００００オングストロームの厚さであるＳｉＮの第２層でコーティングされる。単独のＳｉＮと比較して、Ａｌ２Ｏ３の層は、カプセル化層を通過する水蒸気移動速度を低下させると考えられており、こうして、単独のＳｉＮによるカプセル化と比較して、カプセル化の信頼性を向上させる。
図１を参照して上述した例示的な処理では、ＣＶＤ処理チャンバ１１０、１１２及びＡＬＤ処理チャンバ１１６の各々は、マスクがロードされる。あるいはまた、処理システム１００は、マスクが処理チャンバから処理チャンバまで基板と共に移動する処理を実行することができる。すなわち、第２の例示的な処理において、基板とマスクは、第１ＣＶＤ処理チャンバ１１０内に（同時又は個別に）配置され、搬送チャンバ１０６と第１処理チャンバ１１０との間のスリットバルブ１２２は閉じられる。その後、ＣＶＤ処理が、基板上で実行される。基板とマスクは、その後、ＡＬＤ処理チャンバ１１６内に（同時又は個別に）移動され、搬送チャンバとＡＬＤ処理チャンバ１１６との間のスリットバルブ１２６が閉じられる。その後、ＡＬＤ処理が、基板上で実行される。その後、基板とマスクは、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２内に（同時又は個別に）移動される。その後、ＣＶＤ処理が、基板上で実行され、その後、基板とマスクは、第２ＣＶＤ処理チャンバ１１２から除去される。基板は、完了した場合、処理システム１００から除去することができ、マスクは、例えば、新しい基板を処理するために使用されるか、又は洗浄するために処理システム１００から除去することができる。
図２は、コンポーネントが処理用の位置にある例示的なＡＬＤ処理チャンバ２００を示す部分断面図である。図２に示されるＡＬＤ処理チャンバは、図１に示されるＡＬＤ処理チャンバ１１６に非常に類似している。一実施形態では、処理チャンバ２００は、チャンバ本体２０２と、蓋アセンブリ２０４と、基板支持アセンブリ２０６を含む。蓋アセンブリ２０４は、チャンバ本体２０２の上端に配置され、基板支持アセンブリ２０６は、少なくとも部分的にチャンバ本体２０２内に配置されている。
チャンバ本体２０２は、処理チャンバ１００の内部へのアクセスを提供するために、その側壁内に形成されたスリットバルブ開口部２０８を含む。図１を参照して上述したように、スリットバルブ開口部２０８は、ハンドリングロボット（図１参照）によってチャンバ本体２０２の内部へのアクセスを可能にするように選択的に開閉される。
１以上の実施形態では、チャンバ本体２０２は、真空システム（例えば、真空ポンプ）と流体連通している１以上の開口部２１０を含む。開口部は、処理チャンバ内のガスのための出口を提供する。真空システムは、ＡＬＤ処理に適したＡＬＤ処理チャンバ内の圧力を維持するために、処理コントローラによって制御される。本開示の一実施形態では、ＡＬＤ処理チャンバ内の圧力は、５００〜７００ミリトールの圧力に維持される。
処理チャンバ２００は、バルブブロックアセンブリ２１２を含むことができる。バルブブロックアセンブリは、バルブのセットを含み、処理チャンバ２００内への様々なガスの流れを制御する。蓋アセンブリ２０４は、ガス分配プレート又はシャワーヘッド２４２の上方にプレナム２４０を含むことができる。処理ガス（例えば、酸素）は、シャワーヘッド２４２を通って処理チャンバ２００に流入する前にプレナム２４０に流入することができる。シャワーヘッド２４２は、処理要件に応じて、一貫したサイズの又は様々なサイズの任意の数の開口部（すなわち、穴）を含むことができる。他の前駆体ガス（例えば、トリメチルアルミニウム及び窒素）が貫通して流れ、中央開口部２１６から分配されてもよい。
更に図２を参照すると、蓋アセンブリ２０４は更に、蓋アセンブリ２０４内で反応種のプラズマを生成するための電極として機能することができる。１以上の実施形態では、電極は、電源（例えば、ＲＦ発生器）２１８に結合され、一方、ガス送出アセンブリは、グランドに接続される（すなわち、ガス送出アセンブリは、電極として機能する）。したがって、１以上の処理ガスのプラズマは、ガス送出アセンブリと基板支持部材又はサセプタ２２２との間に発生させることができる。追加的又は代替的に、プラズマは、サセプタ２２２とシャワーヘッド２４２との間で打たれ、含まれてもよい。
ガスを反応種に活性化して反応種のプラズマを維持することができる任意の電源を使用することができる。例えば、高周波（ＲＦ）又はマイクロ波（ＭＷ）ベースの電力放電技術を使用することができる。活性化はまた、熱ベースの技術、ガス絶縁破壊（ブレークダウン）技術、高強度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、又はＸ線源への曝露によって生成してもよい。
更に図２を参照すると、基板支持アセンブリ２０６は、少なくとも部分的にチャンバ本体２０２内に配置することができる。基板支持アセンブリは、チャンバ本体内での処理のために基板２３２を支持する基板支持部材又はサセプタ２２２を含むことができる。サセプタ２２２は、チャンバ本体の底面に形成された１以上の開口部２２６を通って延びるシャフト２２４又は複数のシャフト２４４を介して基板昇降機構（図示せず）に結合することができる。基板昇降機構は、シャフトの周りからの真空漏れを防止するベローズ（図示せず）によってチャンバ本体に柔軟にシールすることができる。基板昇降機構は、サセプタに、図示のような処理位置と、下側のロボットの進入位置、マスク除去位置、シャワーヘッド除去位置、及び基板搬送位置との間をチャンバ本体内で鉛直方向に移動することを可能にする。サセプタの上面が、チャンバ本体の側壁内に形成されたスリットバルブの開口部のわずかに下にあるとき、サセプタは基板搬送位置にある。
マスク２３０は、生産要件に応じて、堆積の位置を制御するために、処理中に基板２３２の上に位置することができる。処理チャンバ２００は、複数のマスクアライメントシャフト２２８を更に含むことができる。図５及び図６に示されるように、基板支持アセンブリ２０６が下降するとき、マスクは、マスクアライメントシャフト上に載置されるようになることができる。マスクアライメントシャフトは、マスクが（例えば、マスクを洗浄又は変更するために）除去又は交換するときに、マスクアライメントシャフトを昇降させることができるマスク昇降機構（図示せず）に結合することができる。
１以上の他の実施形態では、サセプタ２２２は、基板の形状及び他の処理要件によって必要とされるような、平坦で長方形の面又は実質的に平坦で長方形の面を有する。１以上の実施形態では、基板２３２は、真空チャック（図示せず）、静電チャック（図示せず）、又は機械式クランプ（図示せず）を用いてサセプタに固定することができる。
更に図２を参照すると、サセプタ２２２は、１以上のリフトピン２３６を収容するためのサセプタを貫通する１以上の穴２３４を含むことができる。各リフトピンは、典型的には、セラミックス又はセラミックス含有材料から構成され、基板のハンドリング及び輸送のために使用される。各リフトピン２３６は、それらが穴２３４内で自由にスライドできるように取り付けられる。一態様では、各穴２３４には、リフトピン２３６が自由にスライドするのを助長するようにセラミックススリーブが並んでいる。各リフトピン２３６は、図４〜図６に示されるように、支持アセンブリ２０６が下降するとき、チャンバ本体２０２に接触することによって、そのそれぞれの穴２３４内で移動可能となる。支持アセンブリ２０６が下方位置にあるとき、リフトピン２３６の上面が、サセプタ２２２の基板支持面の上方に位置することができるように、支持アセンブリ２０６は移動可能である。逆に、支持アセンブリが上昇位置にあるとき、リフトピン２３６の上面は、サセプタ２２２の上面の下方に配置される。このように、支持アセンブリが下方位置から上方位置まで、及びその逆に移動するとき、各リフトピン２３６の一部は、サセプタ２２２内でそれぞれの穴２３４を通過する。
リフトピン２３６は、チャンバ本体２０２に接触するとき、基板２３２の下面に対して押圧し、基板をサセプタ２２２から持ち上げる。逆に、サセプタ２２２は、リフトピン２３６から基板２３２を持ち上げることができる。リフトピン２３６は、拡大された上端部又は円錐形ヘッドを含むことができ、これによってリフトピン２３６がサセプタ２２２から脱落するのを防止する。他のピン設計もまた利用することができ、当業者にはよく知られている。
一実施形態では、１以上のリフトピン２３６は、基板２３２が上で支持されたときにすらイドするのを防止するために、滑り止め又は高摩擦材料で作られているコーティング又は上に配置されたアタッチメントを含む。好ましい材料は、処理チャンバ２００内で汚染物を作成するであろう、基板２３２の裏面に傷をつけたり、さもなければ損傷を与えたりすることのない耐熱性のある高分子材料である。
図２を再び参照すると、サセプタ２２２は、サセプタ２２２とシャワーヘッド２４２との間の距離を制御できるようにチャンバ本体２０２内で鉛直方向に移動させることができる。光学式又は他のセンサ（図示せず）は、チャンバ２００内のサセプタ２２２の位置に関する情報を提供することができる。
処理チャンバ２００は、１以上のシャワーヘッドアクチュエータ２３８を更に含むことができる。シャワーヘッドアクチュエータは、シャワーヘッド２４２に接続することができる。シャワーヘッドアクチュエータ２３８は、図６に示されるように、（例えば、洗浄又は他の目的のための）シャワーヘッド２４２の除去又は交換のために、シャワーヘッド２４２を昇降させることができる。
チャンバをオフラインにすることなく洗浄するために処理チャンバ２００からマスク２３０及びシャワーヘッド２４２を除去するプロセスをここで説明する。図２を参照すると、処理チャンバは、処理位置にあるサセプタ２２２で始まる。除去プロセスは、シャフト（複数可）２２４を下げる基板昇降機構（図示せず）によって基板支持アセンブリ２０６を下降させることから始まる。サセプタ２２２は、図３に示されるように、上昇位置に残っているマスクアライメントシャフト２２８にマスク２３０が接触するまで、マスク２３０を下降させる。シャワーヘッドアクチュエータ２３８は作動されず、シャワーヘッドは処理位置に留まる。これは、「マスク落下位置」として説明することができる。
図４は、除去プロセスの次の工程を示す。図４に示されるように、基板支持アセンブリ２０６は、それがその最も低い位置に到達するまで、下降し続ける。これは、「ロボット侵入位置」として知られることができる。マスク２３０は、マスクアライメントシャフト２２８上に載置されたままである。ロボットブレード４０２又は他のロボットツールが、スリットバルブ開口部２０８を通って処理チャンバ２００に入り、ハンドリングロボット（図１参照）によってマスクの下に配置される。ロボットブレードは、その中に複数のスロット（図示せず）を有し、それがマスクアライメントシャフト及びリフトピン２３６を越えて到達することを可能にする。すなわち、ロボットブレード又は他のロボットツールは、マスクアライメントシャフト及びリフトピンに影響を与えずに、ロボットブレード又は他のロボットツールをマスクの下方の処理チャンバ内に挿入することができるように、マスクアライメントシャフト及びリフトピンと整列させることができるスロットを有する。
図５は、チャンバからマスク２３０を除去する直前の処理チャンバ２００内のアイテムの位置を示す。マスクアライメントシャフト２２８は、マスク昇降機構（図示せず）によって下降される。マスクアライメントシャフトが十分に低い場合、マスクは、ロボットブレード４０２に接触する。マスクアライメントシャフトは、それらが、マスクから完全に離れるまで引き続ける。これは、「マスク除去位置」として知られることができる。この時点で、ハンドリングロボット（図１参照）は、ロボットブレード及びマスクを引き出す。ハンドリングロボットは、処理システムからマスクを除去するために、マスクチャンバ（図１参照）内にマスクを配置することができる。その後、マスクは、処理システムの他のチャンバの真空を破ることなく、洗浄するためにマスクチャンバから除去することができる。
図６は、シャワーヘッド２４２を除去する前の処理チャンバ２００内のアイテムの最終的な位置を示す。マスク（図６には図示せず）を除去した後、ハンドリングロボット（図１参照）は、スリットバルブ開口部２０８を通してロボットブレード６０２又は他のロボットツールを導入する。ロボットブレード６０２は、図４及び図５に示された同一のロボットブレード４０２であってもよいが、これは必須ではない。その後、シャワーヘッドアクチュエータ２３８が作動し、ロボットブレード上にシャワーヘッドを下げる。ロボットブレード上にシャワーヘッドを下げた後、アクチュエータは、カップリング（図示せず）により、シャワーヘッドから切断される。カップリングは、例えば、静電カップリング又は機械式カップリングとすることができる。これは「シャワーヘッド除去位置」として知られることができる。シャワーヘッドがロボットブレード上に載っていて、アクチュエータがシャワーヘッドから切断された後、ハンドリングロボットは、ロボットブレード及びシャワーヘッドを（例えば、洗浄のために）引き出すことができる。ハンドリングロボットは、処理システムからシャワーヘッドを除去するために、マスクチャンバ（図１参照）内にシャワーヘッドを配置することができる。図５を参照して説明したマスクの移動と同様に、シャワーヘッドは、処理システムの他のチャンバの真空を破ることなく洗浄するためにマスクチャンバから除去することができる。
上述のような処理システム１００は、処理チャンバのいくつかにおける真空を破ることなく、処理システムからマスク、シャワーヘッド、及び他の処理ツールの除去を可能にする。こうして、ＣＶＤ及び／又はＡＬＤ処理に曝露されることから不要な堆積物を蓄積する可能性のある処理ツールは、処理チャンバを処理圧力（例えば、５００〜７００ミリトール）に維持しながら、洗浄のために処理チャンバから除去することができる。他の処理ツールもまた、処理チャンバ内の真空を破ることなく、処理チャンバ内に配置することができる。処理ツールは、処理チャンバ内の真空を破ることなく交換することができるので、真空を破ることなく交換されるそれらの処理ツールを有することができない処理チャンバと比較して、処理チャンバ内で、より迅速に処理ツールを交換後、処理を継続することができる。処理チャンバは既に排気されており、処理ツールを交換した後、大気圧（例えば、７６０トール）から排気（ポンプダウン）する必要がないので、処理ツールを交換した後、より迅速に処理を続けることができる。また、処理チャンバは、処理ツール交換時に、大気及び他の汚染物質に曝露されないので、処理ツール交換時の処理チャンバの汚染の機会が低減される。
図１を参照して上述した処理コントローラは、コンピュータのハードディスクドライブに記憶されたコンピュータプログラムの制御下で動作することができる。例えば、コンピュータプログラムは、処理シーケンス及びタイミング、ガスの混合、チャンバ圧力、ＲＦ電力レベル、サセプタの位置決め、スリットバルブの開閉、及び特定の処理の他のパラメータを指示することができる。
上記の説明のより良い理解を提供するために、上記の非限定的な例が提供される。例は、特定の実施形態に向けられてもよいが、例は、任意の特定の点において、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
特に断らない限り、明細書及び特許請求の範囲の中で使用される、成分、特性、反応条件等の量を表す全ての数は近似値として理解されるべきである。これらの近似値は、本開示によって得ようとする所望の特性及び測定誤差に基づいており、少なくとも報告された有効数字の数に照らして、通常の丸め技術を適用することによって解釈されるべきである。また、温度、圧力、間隔、モル比、流量などを含む本明細書中で表された量のいずれも、所望の層及び粒子性能を達成するように更に最適化することができる。
上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示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 (15)

  1. 原子層堆積用の処理チャンバであって、
    チャンバ内に配置されたガス分配プレートと、
    ガス分配プレートと対向してチャンバ内に配置された基板支持体と、
    ガス分配プレートに結合された少なくとも１つのガス分配プレートアクチュエータであって、アクチュエータは、基板支持体に対してガス分配プレートを移動可能であるガス分配プレートアクチュエータとを含む処理チャンバ。
  2. ガス分配プレートは、中央穴を含み、チャンバは、
    ガス分配プレート内の中心穴を通して第１ガスを送出するためにチャンバに結合された第１ガス源と、
    中央穴とは別の場所を通してチャンバに第２ガスを送出するためにチャンバに結合された第２ガス源とを含む、請求項１記載の処理チャンバ。
  3. ガス分配プレートと基板支持体との間に配置されたマスクを含む、請求項１記載の処理チャンバ。
  4. ガス分配プレートに結合されたＲＦ電源を含む、請求項１記載の処理チャンバ。
  5. 薄膜カプセル化を実行するための処理システムであって、
    第１処理ツールの通過を可能にするように構成されたスリットバルブ開口部を有する第１処理チャンバと、
    第１処理チャンバのスリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第１スリットバルブであって、第１スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第１スリットバルブと、
    第２処理ツールの通過を可能にするように構成されたスリットバルブ開口部を有する第２処理チャンバと、
    第２処理チャンバのスリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第２スリットバルブであって、第２スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第２スリットバルブと、
    原子層堆積（ＡＬＤ）処理チャンバであって、ＡＬＤ処理チャンバ内の圧力は１トール以下に維持され、ＡＬＤ処理チャンバは、ＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成されたスリットバルブ開口部を有するＡＬＤ処理チャンバと、
    ＡＬＤ処理チャンバのスリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第３スリットバルブであって、第３スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第３スリットバルブと、
    第１処理ツール、第２処理ツール、及びＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成された搬送スリットバルブ開口部と、第１処理ツール、第２処理ツール、及びＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成された装填出入口とを有するマスクチャンバと、
    マスクチャンバの搬送スリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第４スリットバルブであって、第４スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第４スリットバルブと、
    搬送スリットバルブ開口部及び装填スリットバルブ開口部を有するロードロックチャンバと、
    ロードロックチャンバの搬送スリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第５スリットバルブであって、第５スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第５スリットバルブと、
    ロードロックチャンバの装填スリットバルブ開口部を開閉するように動作可能な第６スリットバルブであって、第６スリットバルブは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能である第６スリットバルブと、
    マスクチャンバの装填出入口を開閉するように動作可能なドアであって、ドアは、閉じたときに、気密シールを作るように動作可能であるドアと、
    処理ツールの通過を可能にするように構成され、第１処理チャンバのスリットバルブ開口部とアライメントされた第１スリットバルブ開口部と、処理ツールの通過を可能にするように構成され、第２処理チャンバのスリットバルブ開口部とアライメントされた第２スリットバルブ開口部と、ＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成され、ＡＬＤ処理チャンバのスリットバルブ開口部とアライメントされた第３スリットバルブ開口部と、ロードロックチャンバの搬送スリットバルブ開口部とアライメントされた第４スリットバルブ開口部と、ＡＬＤ処理ツール及び非ＡＬＤ処理ツールの通過を可能にするように構成され、マスクチャンバの搬送スリットバルブ開口部とアライメントされた第５スリットバルブ開口部とを有する搬送チャンバとを含む処理システム。
  6. ＡＬＤ処理ツールは、第１ガス分配プレート及び第２ガス分配プレートを含む、請求項５記載の処理システム。
  7. ＡＬＤチャンバから搬送チャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して第１ガス分配プレートを移動させ、搬送チャンバからＡＬＤチャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して第２ガス分配プレートを移動させるように動作可能なロボットツールを含む、請求項６記載の処理システム。
  8. ＡＬＤチャンバ内の処理位置から第１ガス分配プレートを除去し、ＡＬＤチャンバ内の処理位置に第２ガス分配プレートを移動させるように動作可能な少なくとも１つのガス分配プレートアクチュエータを含む、請求項７記載の処理システム。
  9. ＡＬＤ処理ツールは、第１マスク及び第２マスクを含む、請求項５記載の処理システム。
  10. ＡＬＤチャンバから搬送チャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して第１マスクを移動させ、搬送チャンバからＡＬＤチャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して第２マスクを移動させるように動作可能なロボットツールを含む、請求項９記載の処理システム。
  11. 第１処理チャンバは、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥ−ＣＶＤ）チャンバを含む、請求項５記載の処理システム。
  12. 第１処理ツールは、ガス分配プレートを含む、請求項１１記載の処理システム。
  13. 第１処理チャンバから搬送チャンバへ第１スリットバルブ開口部を介して、及び搬送チャンバからＡＬＤ処理チャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して基板及びマスクを移動させるように動作可能なロボットツールを含む、請求項５記載の処理システム。
  14. ロボットツールは、ＡＬＤ処理チャンバから搬送チャンバへ第３スリットバルブ開口部を介して、及び搬送チャンバから第２処理チャンバへ第２スリットバルブ開口部を介して基板及びマスクを移動させるように動作可能である、請求項１３記載の処理システム。
  15. ロボットツールは、搬送チャンバからロードロックチャンバへ第４スリットバルブ開口部を介して基板を移動させ、搬送チャンバからマスクチャンバへ第５スリットバルブ開口部を介してマスクを移動させるように動作可能である、請求項１４記載の処理システム。
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