JP2017517877A - 基板を急速に冷却する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
いくつかのプロセスでは、クールダウン(cool down)ステップを実行した後でなければ後続の処理ステップを実行することができない。従来の多くのクールダウンステーションは高真空環境中で動作し、したがって基板を冷却するのに長い時間がかかることを本発明の発明者らは認めた。そのため、それらの冷却ステーションは、基板を1つのチャンバから別のチャンバへ移動させる基板移送プロセスのボトルネックである。
いくつかの実施形態では、基板処理システムが、中心真空移送チャンバと、中心真空移送に結合された少なくとも1つの真空処理チャンバであり、基板上でプロセスを実行するための少なくとも1つの真空処理チャンバと、中心真空移送チャンバに結合された少なくとも1つの冷却チャンバであり、基板を冷却するための冷却チャンバとを含む。この冷却チャンバは、内容積を有するチャンバ本体と、チャンバ内に配された基板支持体であり、基板を支持する支持表面を有する基板支持体と、チャンバ本体内の基板支持体とは反対の側に配されたプレートとを含むことができ、基板支持体とプレートは、第1の位置と第2の位置の間で互いに対して移動可能であり、第1の位置にあるときには、内容積内の第1の容積に対して支持表面が露出するような態様で、基板支持体とプレートが互いに離れて配されており、第2の位置にあるときには、内容積内の第2の容積に対して支持表面が露出するような態様で、基板支持体とプレートが互いに隣接して配されており、第2の容積は第1の容積よりも小さく、この冷却チャンバはさらに、冷却材を流すためにプレートまたは基板支持体のうちの1つまたは複数の内部に配された複数の流れチャネルと、第2の容積内へガスを供給するガス入口とを含むことができる。
いくつかの実施形態では、基板を冷却する方法が、冷却チャンバの内容積内に配された基板支持体の支持表面に基板を置くこと、および基板支持体または冷却チャンバ内の基板支持体とは反対の側に配されたプレートのうちの少なくとも一方を、支持表面に基板が置かれる第1の位置から、支持表面とプレートの間に第2の容積が形成される第2の位置へ移動させることを含み、第2の容積は内容積よりも小さく、第2の容積は実質的に密封されて、内容積の残りの部分から分離されており、この方法はさらに、第2の容積にガスを流入させて、第2の容積内の圧力を増大させること、および基板支持体内またはプレート内のうちの少なくとも一方に配された複数のチャネルに冷却材を流して、基板を冷却することを含む。
上に概要を示し、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付図面に示された本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって添付図面を本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。等しく有効な別の実施形態を本開示が受け入れる可能性があるためである。
本明細書には、基板を急速に冷却する方法および装置の実施形態が記載されている。有利には、本発明の冷却チャンバの実施形態は、基板を冷却するのに必要な時間を短縮することによってスループットを増大させることができる。本発明の処理チャンバの実施形態は、既存の処理システムに容易に組み込むことができ、有利には、既存の処理システムの不必要でコストのかかる変更を回避することができる。
図2は、本開示のいくつかの実施形態に基づく冷却チャンバ200を示す。冷却チャンバ200は、上で説明したマルチチャンバ処理システム100内または他のマルチチャンバ処理システム内で使用することができる。冷却チャンバ200は一般に、内容積204を画定するチャンバ本体202、内容積204内に配された基板支持体208、および基板支持体とは反対の側に配されたプレート214を備える。
基板支持体208上に基板212を置くことおよび基板支持体208から基板212を取り外すことを容易にするために、基板212を支持表面210から持ち上げる複数のリフトピンを含むリフトピンアセンブリ238を提供することができる。図5は、本開示の実施形態に基づく基板支持体の上面図を示す。図5に示されているように、基板支持体208を貫通して延びる複数のリフトピン孔504であって、リフトピンアセンブリ238のリフトピンの移動を容易にする複数のリフトピン孔504が示されている。
図2に戻る。冷却チャンバ200は、基板212の冷却速度を高める1つまたは複数の機構を含むことができる。いくつかの実施形態では、1種または数種のガスを内容積204に供給するガス入口を介して、冷却チャンバ200にガス供給源228が結合され得る。図2には1つの入口だけが示されているが、プレート214内に、あるいは1種または数種のガスを第2の容積306に供給するのに適した別の位置に、追加のガス入口または代替のガス入口を提供することもできる。この1種または数種のガスに適したガスの例には、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、窒素(N2)などの不活性ガス、または水素(H2)などの還元ガス、またはこれらのガスの組合せなどが含まれる。
第2の容積306内の加圧された1種または数種のガスが、外リング232の下から内容積204の残りの部分に流入しないことを保証するため、いくつかの実施形態では、外リング232と基板支持体205の間に第2の環状シール302が配され得る。例えば、第2の環状シール302は、外リング232の底表面の第2の環状溝308の中に配することができる。あるいは、第2の環状シール302を、基板支持体208内に形成された溝の中に部分的にまたは完全に配することもできる。
外リング232の周囲表面から環状チャネル402まで外リング232を貫通して延びる少なくとも1つの貫通孔404を配することができる。この少なくとも1つの貫通孔404および環状チャネル402は、第2の容積306を内容積204の残りの部分に流体結合する。例えば、図5は、本開示の実施形態に基づく基板支持体の上面図を示す。図5に示されているように、環状チャネル402から外リング232の周囲端面まで延びる3つの貫通孔404が示されている。図5には3つの貫通孔404が示されているが、第2の容積306から内容積204の残りの部分へのガスの流れを制御するため、任意の数の貫通孔(例えば1つまたは複数の貫通孔)を提供することができる。
支持表面210の開口(図5に示されている)を通して裏側ガスを供給するため、いくつかの実施形態では、基板支持体208にガス供給源220が結合され得る。裏側ガスの循環を改良するため、支持表面210は複数の溝(図示せず)を含むことができる。裏側ガスを供給すると、基板と基板支持体208の間の熱伝導が向上することによって、基板212の冷却速度をさらに高めることができる。例えば、図5は、本開示の実施形態に基づく基板支持体の上面図を示す。基板支持体208上に基板212が配されたときに支持表面210と基板212の裏側との間に配される領域に裏側ガスを流すため、図5に示されているように、基板支持体208は中心開口502を含むことができる。支持表面210と基板212の裏側との間の空間に裏側ガスを流入させて基板の冷却を向上させるため、中心開口502はガス供給源220と流体連通している。
625で、ガス供給源228およびガス供給源220からのガスの流れを止め、さらに、基板支持体からの基板212の取外しを容易にするため、基板支持体208を再び第1の位置へ移動させる。この第1の位置では、基板212の取外しを容易にするために、リフトピンアセンブリ238が複数のリフトピン孔504から延出して、基板212を支持表面210から持ち上げる。
Claims (15)
- 基板を冷却する冷却チャンバであって、
内容積を有するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に配された基板支持体であり、基板を支持する支持表面を有する基板支持体と、
前記チャンバ本体内の前記基板支持体とは反対の側に配されたプレートと
を備え、前記基板支持体と前記プレートが、第1の位置と第2の位置の間で互いに対して移動可能であり、前記第1の位置にあるときには、前記内容積内の第1の容積に対して前記支持表面が露出するような態様で、前記基板支持体と前記プレートが互いに離れて配されており、前記第2の位置にあるときには、前記内容積内の第2の容積に対して前記支持表面が露出するような態様で、前記基板支持体と前記プレートが互いに隣接して配されており、前記第2の容積が前記第1の容積よりも小さく、前記冷却チャンバがさらに、
冷却材を流すために前記プレートまたは前記基板支持体のうちの1つまたは複数の内部に配された複数の流れチャネルと、
前記第2の容積内へガスを供給するガス入口と
を備える冷却チャンバ。 - 前記基板支持体と前記プレートが前記第2の位置にあるときに前記プレートと接触するような態様で前記基板支持体と前記プレートの間に配された環状シール
をさらに備える、請求項1に記載の冷却チャンバ。 - 前記基板支持体が、前記支持表面を取り囲む外リングを備え、前記外リングが環状溝を含み、前記環状シールが前記環状溝の中に配された、請求項2に記載の冷却チャンバ。
- 前記基板支持体が、前記支持表面を取り囲む外リングを備え、前記外リングと前記支持表面の間に、前記プレートの方向とは反対の方向に前記支持表面から延びる環状チャネルが配されており、前記環状チャネルから前記外リングの周囲表面まで少なくとも1つの貫通孔が延びている、請求項2に記載の冷却チャンバ。
- 前記第2の容積から前記第2の容積以外の前記内容積の残りの部分への前記ガスのチョークドフローを生成するような形状およびサイズを、前記環状チャネルおよび前記少なくとも1つの貫通孔が有する、請求項4に記載の冷却チャンバ。
- 前記複数の流れチャネルが前記プレート内に配された、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 基板支持体に面する前記プレートの表面が凹形である、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 前記支持表面から間隔をあけて基板を支持するため、前記基板支持体が、前記支持表面に配された複数の支持要素を備える、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 前記基板支持体上に基板が配されたときに前記基板と前記支持表面の間に裏側ガスを流すため、前記基板支持体が開口を備える、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 前記基板支持体上に基板を置くことおよび前記基板支持体から基板を取り外すことを容易にするため、前記基板支持体がリフトピンアセンブリを備える、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 前記ガス入口が前記プレートを貫通して配された、請求項1から5のいずれかに記載の冷却チャンバ。
- 中心真空移送チャンバと、
前記中心真空移送に結合された少なくとも1つの真空処理チャンバであり、基板上でプロセスを実行するための少なくとも1つの真空処理チャンバと、
前記中心真空移送チャンバに結合された少なくとも1つの冷却チャンバであり、前記基板を冷却するための冷却チャンバと
を備え、前記冷却チャンバが、請求項1から11のいずれかに記載の冷却チャンバである、
基板処理システム。 - 基板を冷却する方法であって、
冷却チャンバの内容積内に配された基板支持体の支持表面に基板を置くこと、および
前記基板支持体または前記冷却チャンバ内の前記基板支持体とは反対の側に配されたプレートのうちの少なくとも一方を、前記支持表面に前記基板が置かれる第1の位置から、前記支持表面と前記プレートの間に第2の容積が形成される第2の位置へ移動させること
を含み、前記第2の容積が前記内容積よりも小さく、前記第2の容積が実質的に密封されて、前記内容積の残りの部分から分離されており、前記方法がさらに、
前記第2の容積にガスを流入させて、前記第2の容積内の圧力を増大させること、および
前記基板支持体内または前記プレート内のうちの少なくとも一方に配された複数のチャネルに冷却材を流して、前記基板を冷却すること
を含む方法。 - 前記基板と前記支持表面の間の空間に前記基板支持体を通して裏側ガスを流入させること
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記基板支持体が、前記支持表面を取り囲む外リングを備え、前記外リングが、前記プレートの方向とは反対の方向に前記支持表面から延びる環状チャネルと、前記少なくとも1つの第1のチャネルから前記外リングの周囲表面まで延びる少なくとも1つの貫通孔とを備え、前記方法がさらに、
前記ガスを、前記環状チャネルおよび前記少なくとも1つの貫通孔を通して前記第2の容積から前記内容積の残りの部分へ流すこと
を含み、前記環状チャネルおよび前記少なくとも1つの貫通孔がチョークドフローを生成する、
請求項13または14に記載の方法。
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