JP2022529385A - Process chambers and semiconductor processing devices - Google Patents
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Abstract
本願は、プロセスチャンバ及び半導体処理デバイスを提供する。プロセスチャンバは、その中に基部及び第1のエジェクタピン機構を設けられたチャンバ本体と、チャンバ本体の内部と連通しているシャッターディスクガレージと、シャッターディスクとを含む。プロセスチャンバは、搬送アームと温度制御デバイスと含む搬送機構を更に含み、搬送アームは、チャンバ本体とシャッターディスクガレージとの間で移動し、シャッターディスクを支持することが可能であり、温度制御デバイスは、搬送アーム中に配置され、搬送アームがチャンバ本体中に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するときに、第1のエジェクタピン機構によって支えられた処理対象被加工物に対して温度制御を実行するように構成される。本願によって提供されるプロセスチャンバでは、温度制御効率及び温度制御均一性が向上されることができ、チャンバ中の他の部品に悪影響がもたらされない。【選択図】図1AThe present application provides process chambers and semiconductor processing devices. The process chamber includes a chamber body provided with a base and a first ejector pin mechanism therein, a shutter disk garage communicating with the inside of the chamber body, and a shutter disk. The process chamber further includes a transfer mechanism including a transfer arm and a temperature control device, the transfer arm can move between the chamber body and the shutter disk garage to support the shutter disk, and the temperature control device , Placed in the transfer arm, moved into the chamber body, to the object to be processed supported by the first ejector pin mechanism when positioned opposite to the object to be processed. On the other hand, it is configured to perform temperature control. In the process chamber provided by the present application, temperature control efficiency and temperature control uniformity can be improved without adversely affecting other components in the chamber. [Selection diagram] FIG. 1A
Description
本開示は、半導体処理技術の分野に関し、特に、プロセスチャンバ及び半導体処理デバイスに関する。 The present disclosure relates to the field of semiconductor processing techniques, in particular to process chambers and semiconductor processing devices.
マグネトロンスパッタリングデバイスによる薄膜堆積プロセスを実行するプロセスでは、ウェハの消耗を低減するために、新しい標的が衝撃を与えられる(bombarded)必要がある又はチャンバが予熱される必要があるとき、基部を覆うためにシャッターディスクが一般に使用される。通常のプロセスが実行されるとき、シャッターディスクは、チャンバと連通しているシャッターディスクガレージ中に移動される必要がある。具体的には、回転運動を実行して、チャンバ本体とシャッターディスクガレージとの間でシャッターディスクの位置切り替えを実現するために、搬送アームが一般に使用される。 In the process of performing a thin film deposition process with a magnetron sputtering device, to cover the base when a new target needs to be bombarded or the chamber needs to be preheated to reduce wafer wear. Shutter discs are commonly used. When the normal process is performed, the shutter disc needs to be moved into the shutter disc garage that communicates with the chamber. Specifically, a transfer arm is commonly used to perform a rotational movement to achieve shutter disk position switching between the chamber body and the shutter disk garage.
既存の銅充填プロセスでは、銅材料が貫通孔構造中に成功裏に充填されることができることを保証するために、赤外線管であり得る熱放射源が、通常、チャンバの内部に追加される必要がある。プロセス中、ウェハが、まず銅シード層の堆積のために基部上に配置され、次いで、ウェハは、エジェクタピン機構によって基部から熱放射源よりも高い位置まで押し上げられ、ウェハの温度が、銅材料が貫通孔構造中に成功裏に充填されることができることを保証することができる銅還流温度(一般に350℃超)まで上昇するまで、ウェハの裏面が熱放射源によって加熱され、最後に、エジェクタピン機構が、極低温冷却のために基部にウェハを戻すために下降される。上記のステップのサイクルは、銅材料が貫通孔構造中に完全に充填されるまで実行される。 Existing copper filling processes typically require the addition of a heat source, which can be an infrared tube, inside the chamber to ensure that the copper material can be successfully filled into the through-hole structure. There is. During the process, the wafer is first placed on the base for the deposition of the copper seed layer, then the wafer is pushed up from the base to a position higher than the heat radiation source by the ejector pin mechanism, and the temperature of the wafer is raised to the copper material. The back surface of the wafer is heated by a heat radiation source until it rises to a copper recirculation temperature (typically above 350 ° C.) that can ensure that it can be successfully filled into the through-hole structure, and finally the ejector. The pin mechanism is lowered to return the wafer to the base for cryogenic cooling. The cycle of the above steps is carried out until the copper material is completely filled into the through hole structure.
しかしながら、既存の技術では、熱放射源は、一般に、チャンバの周辺に配置され、ウェハから遠く離れており、それは、ウェハを加熱するときに、低い加熱効率、低い加熱速度(heating rate)、及び貧弱な加熱均一性をもたらし、それによって、プロセス均一性及び生産能力に影響を及ぼす。熱放射源の出力を増大させることによって加熱効率を向上させることは可能であるが、以下の問題が生じる:熱放射源の出力の増大は、熱放射源の周辺のチャンバ本体及びシールドなどの部品の温度を容易に高温にする可能性があり、それは、部品の寿命に影響を及ぼすだけでなく、追加の特別な水冷却設計も必要とし、デバイスコスト及び構造的複雑さの増大をもたらす。 However, in existing techniques, the heat source is generally located around the chamber and far away from the wafer, which is low heating efficiency, low heating rate, and when heating the wafer. It results in poor heating uniformity, thereby affecting process uniformity and production capacity. Although it is possible to improve heating efficiency by increasing the output of the heat source, the following problems arise: Increasing the output of the heat source causes components such as the chamber body and shield around the heat source. The temperature of the radiant can easily be increased, which not only affects the life of the component, but also requires additional special water cooling design, resulting in increased device cost and structural complexity.
既存の技術における少なくとも1つの技術的問題を解決するために、本開示は、温度制御効率及び温度制御均一性が向上されることができ、プロセスチャンバ中の他の部品に悪影響がもたらされないプロセスチャンバ及び半導体処理デバイスを提供する。 To solve at least one technical problem in existing technology, the present disclosure is a process in which temperature control efficiency and temperature control uniformity can be improved and other components in the process chamber are not adversely affected. Provide chambers and semiconductor processing devices.
上記の目的を達成するために、本開示は、プロセスチャンバを提供し、プロセスチャンバは、その中に基部及び第1のエジェクタピン機構を設けられたチャンバ本体と、チャンバ本体の内部と連通しているシャッターディスクガレージと、シャッターディスクとを含み、プロセスチャンバは、搬送アームと温度制御デバイスとを含む搬送機構を更に含む。搬送アームは、チャンバ本体とシャッターディスクガレージとの間で移動し、シャッターディスクを支持することが可能であり、温度制御デバイスは、搬送アーム中に配置され、搬送アームがチャンバ本体の内部に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するときに、第1のエジェクタピン機構によって支えられた処理対象被加工物に対して温度制御を実行するように構成される。 To achieve the above object, the present disclosure provides a process chamber, in which the process chamber communicates with a chamber body provided with a base and a first ejector pin mechanism and the interior of the chamber body. The shutter disk garage and the shutter disk are included, and the process chamber further includes a transfer mechanism including a transfer arm and a temperature control device. The transfer arm can move between the chamber body and the shutter disk garage to support the shutter disk, the temperature control device is placed in the transfer arm and the transfer arm is moved inside the chamber body. It is configured to perform temperature control on the workpiece to be processed supported by the first ejector pin mechanism when it is located at a position opposite to the workpiece to be processed.
オプションとして、搬送アームがチャンバ本体の内部に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するとき、互いに対向する、搬送アームの1つの表面と処理対象被加工物の1つの表面との間に高低差が存在し、温度制御デバイスは、放射を通じて処理対象被加工物との熱交換を実行するために、処理対象被加工物とは反対の搬送アームの表面から露出される。 Optionally, when the transfer arm is moved inside the chamber body and located in a position opposite to the workpiece to be processed, one surface of the transfer arm and one surface of the workpiece to be processed face each other. There is a height difference between the two, and the temperature control device is exposed from the surface of the transport arm opposite the workpiece to be processed in order to perform heat exchange with the workpiece to be processed through radiation.
オプションとして、搬送アームがチャンバ本体の内部に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するとき、処理対象被加工物は、処理対象被加工物が搬送アームと接触する位置まで第1のエジェクタピン機構によって上又は下に移動され、温度制御デバイスは、熱交換を通じて処理対象被加工物の温度を制御する。 As an option, when the transfer arm is moved inside the chamber body and located at a position opposite to the work piece to be processed, the work piece to be processed is placed up to the position where the work piece to be processed comes into contact with the transfer arm. Moved up or down by the ejector pin mechanism of 1, the temperature control device controls the temperature of the workpiece to be processed through heat exchange.
オプションとして、プロセスチャンバは、シャッターディスクガレージ中に配置された第2のエジェクタピン機構を更に含み、搬送アームがシャッターディスクガレージ中に位置するときに第2のエジェクタピン機構と搬送アームとの間でシャッターディスクを搬送するために上又は下に移動するように構成される。 As an option, the process chamber further includes a second ejector pin mechanism located in the shutter disk garage, between the second ejector pin mechanism and the transfer arm when the transfer arm is located in the shutter disk garage. It is configured to move up or down to carry the shutter disc.
オプションとして、水平面上の搬送アームの正射影( orthographic projection)の輪郭は、搬送アームが、搬送アームがチャンバ本体中に移動されるときに第1のエジェクタピン機構と衝突せず、搬送アームがシャッターディスクガレージ中に移動されるときに第2のエジェクタピン機構と衝突しないような形状に設定される。 Optionally, the contour of the orthographic projection of the transfer arm on a horizontal plane does not cause the transfer arm to collide with the first ejector pin mechanism when the transfer arm is moved into the chamber body, and the transfer arm shutters. The shape is set so that it does not collide with the second ejector pin mechanism when moved into the disk garage.
オプションとして、高低差は、20mm~400mmの範囲に及ぶ。 As an option, the height difference ranges from 20 mm to 400 mm.
オプションとして、搬送アームは、駆動装置と、垂直に配置された回転シャフトと、回転シャフトの上端に配置された水平アームとを含み、駆動装置は、回転シャフトの軸を中心として回転するように回転シャフトを駆動して、チャンバ本体とシャッターディスクガレージとの間で水平アームを移動させるように構成され、水平アームは、シャッターディスクを支持することが可能であり、温度制御デバイスは、水平アーム上に配置される。 Optionally, the transfer arm includes a drive, a vertically arranged rotating shaft, and a horizontal arm located at the top of the rotating shaft, the drive rotating to rotate about the axis of the rotating shaft. It is configured to drive the shaft to move the horizontal arm between the chamber body and the shutter disc garage, the horizontal arm is capable of supporting the shutter disc, and the temperature control device is on the horizontal arm. Be placed.
オプションとして、温度制御デバイスは、加熱要素と、加熱要素に接続された電気接続線とを含み、加熱要素は、水平アーム中に配置され、電気接続線がチャンバ本体から引き出されることを可能にするように回転シャフト中に通路が配置される。 Optionally, the temperature control device includes a heating element and an electrical connection wire connected to the heating element, the heating element being placed in a horizontal arm, allowing the electrical connection wire to be drawn out of the chamber body. A passage is arranged in the rotating shaft so as to be.
オプションとして、冷却水を送水するための冷却通路が水平アーム中に配置され、水流入路及び水流出路が回転シャフト中に配置され、水流入路の第1の端部及び水流出路の第1の端部は、冷却通路の2つの端部にそれぞれ接続され、水流入路の第2の端部及び水流出路の第2の端部は、チャンバ本体の外側の回転シャフトの一部分に両方とも位置する。 Optionally, a cooling passage for delivering cooling water is located in the horizontal arm, a water inflow channel and a water outflow channel are located in the rotating shaft, the first end of the water inflow channel and the first of the water outflow channels. The ends are connected to the two ends of the cooling passage, respectively, and the second end of the water inflow channel and the second end of the water outflow channel are both located on a portion of the rotating shaft outside the chamber body. ..
オプションとして、プロセスチャンバは、堆積チャンバである。 Optionally, the process chamber is a deposition chamber.
別の技術的解決策として、本開示は、上記のプロセスチャンバを含む半導体処理デバイスを更に提供する。 As another technical solution, the present disclosure further provides a semiconductor processing device including the process chamber described above.
本開示は、以下の有益な効果を有する:本開示によって提供されるプロセスチャンバでは、温度制御デバイスは、搬送アーム中に配置され、搬送アームがチャンバ本体の内部に、及び第1のエジェクタピン機構によって支えられた処理対象被加工物とは反対の位置に位置するときに、処理対象被加工物に対して温度制御を実行し、そのため、既存の技術と比較して、温度制御デバイスと処理対象被加工物との間の温度制御距離が低減されることができ、温度変化率が向上されることができ、それによって、温度制御効率及び生産能力を向上させることができ、その一方で、温度制御均一性が向上されることができ、それによって、プロセス均一性を向上させることができる。加えて、搬送アーム中に温度制御デバイスを配置することによって、温度制御デバイスは、チャンバの周辺の部品(チャンバ本体やシールドなど)から遠ざけられ、それは、部品が過高温になることを回避することができ、それによって、部品に対する悪影響を排除することができる。 The present disclosure has the following beneficial effects: In the process chamber provided by the present disclosure, the temperature control device is located in the transfer arm, the transfer arm is inside the chamber body, and the first ejector pin mechanism. Performs temperature control on the workpiece to be processed when it is located in the opposite position to the workpiece supported by it, and therefore the temperature control device and the workpiece compared to existing techniques. The temperature control distance to the workpiece can be reduced and the rate of temperature change can be improved, thereby improving the temperature control efficiency and production capacity, while the temperature. Control uniformity can be improved, thereby improving process uniformity. In addition, by placing the temperature control device in the transfer arm, the temperature control device is kept away from the parts around the chamber (chamber body, shield, etc.), which prevents the parts from becoming overheated. This allows the adverse effects on the parts to be eliminated.
本開示によって提供される半導体処理デバイスは、上記のプロセスチャンバを採用するので、加熱効率及び加熱均一性が向上されることができ、プロセスチャンバ中の他の部品に悪影響がもたらされない。 Since the semiconductor processing device provided by the present disclosure employs the process chamber described above, heating efficiency and heating uniformity can be improved without adversely affecting other components in the process chamber.
以下の開示は、本開示の異なる特徴を実装するために使用されることができる様々な実装形態又は例を提供する。以下で説明する構成要素及び構成の具体例は、本開示を簡略化することを意図される。以下の説明は単に例示のためであり、本開示を限定することを意図されないことが理解されるべきである。例えば、以下の説明では、第2の特徴の上又は上方での第1の特徴の形成は、いくつかの実施形態によると、第1の特徴と第2の特徴との間の直接的な接触を含み得、他の実施形態によると、第1の特徴と第2の特徴との間での追加の構成要素の形成による、それらの間の可能な間接的な接触も含み得る。加えて、本開示の複数の実施形態では、構成要素の同じ記号及び/又は番号が使用され得る。しかしながら、同じ記号及び/又は番号は、簡潔さ及び明瞭さの目的のためにそのように使用され、議論される異なる実施形態及び/又は構成間の関係を示さない。 The following disclosures provide various implementation forms or examples that can be used to implement the different features of the present disclosure. The components and specific examples of the configurations described below are intended to simplify this disclosure. It should be understood that the following description is for illustration purposes only and is not intended to limit this disclosure. For example, in the following description, the formation of the first feature above or above the second feature is, according to some embodiments, a direct contact between the first feature and the second feature. And, according to other embodiments, may also include possible indirect contact between the first feature and the second feature due to the formation of additional components. In addition, in multiple embodiments of the present disclosure, the same symbols and / or numbers of the components may be used. However, the same symbols and / or numbers are so used for the purposes of brevity and clarity and do not indicate the relationship between the different embodiments and / or configurations discussed.
更に、「下方(under)」、「下(below)」、「より低い(lower)」、「上方(over)」、「上(above)」、及び同様の用語などの、本明細書で使用される空間的に相対的な位置を表すための用語は、図面における1つの要素又は特徴と別の1つ以上の要素又は特徴との間の関係を説明すること容易にするために使用され得る。図面に示す向きを示すことに加えて、これらの用語は、使用中又は動作中のデバイスの様々な異なる向きを更に示唆することができる。デバイスは、他の方向に位置し得(例えば、デバイスは90度回転されるか、又は別の方向に向かって位置する)、これらの用語は、対応する説明を与えるために使用されるべきである。 Further, as used herein, such as "under", "below", "lower", "over", "above", and similar terms. The term used to describe spatially relative positions is used to facilitate the description of the relationship between one element or feature in a drawing and another one or more elements or features. .. In addition to indicating the orientations shown in the drawings, these terms can further suggest various different orientations of the device in use or in operation. The device may be positioned in the other direction (eg, the device is rotated 90 degrees or is located in another direction) and these terms should be used to give the corresponding explanation. be.
本開示の広い範囲を定義するために使用される全ての数値範囲及びパラメータは近似値であるが、特定の実施形態における関連する値は、本明細書において可能な限り正確に提供される。しかしながら、どの値も、本質的且つ必然的に、個々の試験方法から生じる標準偏差を含む。本明細書で使用される「約」という用語は、一般に、指定された値の10%、5%、1%、又は0.5%の変動を示す。又は、「約」という用語は、実際の値が平均値の許容可能な標準偏差内にあることを示す。「約」の具体的な表示は、本開示が属する技術分野の当業者の考慮事項に従って決定される。実験例を除いて、又は別途記載しない限り、本明細書で使用される全ての範囲、量、値、及びパーセンテージ(例えば、材料の量、持続時間、温度、動作条件、及び比率を説明するために使用されるもの)は、「約」によって修飾されることが理解されるべきである。従って、別途記載しない限り、本説明及び添付の特許請求の範囲に開示する数値パラメータは全て近似値であり、必要に応じて変更されることができる。少なくとも、これらの数値パラメータは、指定された有効数字を有し、一般的な桁上げ法(carry method)を適用することによって得られる値として理解されるべきである。本明細書での数値範囲は、1つの端点から別の端点まで、又は2つの端点の間で表され、別途記載しない限り、本明細書で説明する全ての数値範囲は、端点を含む。
[第1の実施形態]
All numerical ranges and parameters used to define the broad scope of the present disclosure are approximate values, but the relevant values in a particular embodiment are provided herein as accurately as possible. However, all values essentially and necessarily include standard deviations resulting from the individual test methods. As used herein, the term "about" generally refers to a variation of 10%, 5%, 1%, or 0.5% of a specified value. Alternatively, the term "about" indicates that the actual value is within the acceptable standard deviation of the mean. The specific representation of "about" will be determined in accordance with the considerations of one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. Except for experimental examples or unless otherwise stated, to illustrate all ranges, quantities, values, and percentages used herein (eg, amount of material, duration, temperature, operating conditions, and ratios). It should be understood that (as used in) is modified by "about". Therefore, unless otherwise stated, all numerical parameters disclosed in the present description and the appended claims are approximate values and can be changed as necessary. At the very least, these numerical parameters should be understood as values that have specified significant digits and are obtained by applying the general carry method. Numerical ranges herein are represented from one endpoint to another, or between two endpoints, and unless otherwise stated, all numerical ranges described herein include endpoints.
[First Embodiment]
図1A及び図1Bを参照すると、実施形態は、堆積チャンバに適用可能なプロセスチャンバを提供し、プロセスチャンバは、特に、チャンバ本体1と、チャンバ本体1の内部と連通しているシャッターディスクガレージ2と、シャッターディスク10と、搬送機構とを含む。基部3及び第1のエジェクタピン機構4が、チャンバ本体1中に配置され、基部3は、薄膜堆積プロセスが実行されるときに処理対象被加工物5を支えるように構成され、第1のエジェクタピン機構4は、処理対象被加工物5を第1のエジェクタピン機構4と基部3との間で搬送するために上又は下に移動するように構成される。具体的には、第1のエジェクタピン機構4は、間隔を置いて基部3の軸を中心として配置された少なくとも3つのエジェクタピンと、少なくとも3つのエジェクタピンに接続された昇降機構とを含む。昇降機構によって駆動されて、少なくとも3つのエジェクタピンは、同時に、その上端が基部3よりも高い最も高い位置まで上に移動されるか、又は上端が基部3よりも低い最も低い位置まで下に移動されることができる。エジェクタピンを最も高い位置まで上に移動させるプロセスでは、エジェクタピンは、処理対象被加工物5を基部3から押し上げることができ、エジェクタピンを最も低い位置まで下に移動させるプロセスでは、処理対象被加工物5は、基部3上で支えられることができる。
Referring to FIGS. 1A and 1B, embodiments provide a process chamber applicable to the deposition chamber, which in particular communicates with the
搬送機構は、チャンバ本体1とシャッターディスクガレージ2との間で移動することが可能な搬送アーム6と、温度制御デバイス8とを含む。実施形態では、図1A及び図1Bを参照すると、搬送アーム6は、駆動装置7と、垂直に配置された回転シャフト61と、回転シャフト61の上端に配置された水平アーム62とを含み、駆動装置7は、回転シャフト61に接続され、回転シャフト61の軸に沿って回転するように回転シャフト61を駆動するように構成される。駆動装置7は、回転動力を提供することができるモータ、エアシリンダ又は液圧シリンダであり得る。オプションとして、駆動装置7は、チャンバの外側に配置され、回転シャフト61の下端は、チャンバ本体1の底部からチャンバ本体1の外に延在し、駆動装置7に接続される。駆動装置7によって駆動されて、回転シャフト61は、水平アーム62を回転シャフト61を中心としてチャンバ本体1又はシャッターディスク10中に回転させる。
The transfer mechanism includes a
実施形態では、プロセスチャンバは、シャッターディスクガレージ2中に配置された第2のエジェクタピン機構9を更に含み、搬送アーム6がシャッターディスクガレージ2中に位置するときに第2のエジェクタピン機構9と搬送アーム6との間でシャッターディスク10を搬送するために上又は下に移動するように構成される。第2のエジェクタピン機構9は、第1のエジェクタピン機構4の構造と同様の構造を有し、少なくとも3つのエジェクタピンと、少なくとも3つのエジェクタピンに接続された昇降機構とを含む。
In an embodiment, the process chamber further comprises a second
図1A~2Bに示すように、搬送アーム6は、シャッターディスク10を支持し、回転を通じてシャッターディスク10をチャンバ本体1又はシャッターディスクガレージ2中に搬送することができる。搬送アーム6がシャッターディスク10を支え、シャッターディスクガレージ2中に回転すると、第2のエジェクタピン機構9は、図1Bに示す位置C1に達するまで搬送アーム6からシャッターディスク10を押すように上に移動することができる。このとき、シャッターディスク10は、搬送アーム6から分離されており、そのため、搬送アーム6は、シャッターディスク10を支えることなく、チャンバ本体1中に単独で回転することができる。
As shown in FIGS. 1A to 2B, the
実際の用途では、第2のエジェクタピン機構9は、設けられないことがあり、シャッターディスク10を支えることなく、搬送アーム6がチャンバ本体1中に単独で回転することを可能にするために、他の方法が採用される。例えば、シャッターディスク10は、チャンバを開放することによって取り出される。
In practice, the second
搬送アーム6がチャンバ本体1の内部に移動され、第1のエジェクタピン機構4によって支えられた処理対象被加工物5とは反対の位置に位置すると、互いに対向する、搬送アーム6の1つの面と処理対象被加工物5の1つの面との間に高低差が存在する。確かに、温度制御は、高低差を調整することによって更に達成されることができる。温度制御デバイス8は、放射を通じて処理対象被加工物5との熱交換を実行するために、処理対象被加工物5とは反対の搬送アーム6の表面から露出される。
When the
実施形態では、搬送アーム6がチャンバ本体1の内部に移動され、処理対象被加工物5の下に位置するとき、温度制御デバイス8は、処理対象被加工物5に向かって熱を放射するために、搬送アーム6の上面から露出される。温度制御デバイス8は、加熱要素81と、加熱要素81に接続された電気接続線82とを含み、加熱要素81は、赤外線管又は加熱ワイヤなどの、処理対象被加工物5に向かって熱を放射することが可能な加熱要素であり得る。オプションとして、図2Aに示すように、加熱要素81は、螺旋の形状にあり、加熱均一性を向上させるために水平アーム62の上面上に比較的均等に分散される。
In an embodiment, the
実施形態では、水平面上の搬送アーム6の正投影の輪郭621は、搬送アーム6が、チャンバ本体1中に移動されるときに第1のエジェクタピン機構4と衝突せず、シャッターディスクガレージ2中に移動されるときに第2のエジェクタピン機構9と衝突しないような形状に設定される。輪郭621の1つの形状を図2Aに示しており、そのような形状は、水平アーム62が、3つのエジェクタピンと衝突することなく、2つの隣接するエジェクタピン間の隙間から3つのエジェクタピンの内側に移動されることができることを保証することができる。水平アーム62がシャッターディスクガレージ2中に移動されると、第2のエジェクタピン機構9の3つのエジェクタピンは、水平アーム62の輪郭の外側に位置して、シャッターディスク10を水平アーム62から押し上げる。確かに、実際の用途では、搬送アーム6の輪郭は、搬送アーム6が第2のエジェクタピン機構9のエジェクタピンと衝突しない限り、他の形状に設定され得る。
In an embodiment, the
本開示は、搬送アーム6がエジェクタピンと衝突しないことを保証するための搬送アーム6の輪郭を設計する方法に限定されないことに留意されたい。例えば、エジェクタピンが貫通することを可能にするように搬送アーム6中に通路が配置され得、そのため、各エジェクタピンは、搬送アーム6をシャッターディスクガレージ2中に回転させるプロセスにおいて搬送アームと衝突することなく、通路の開口部から通路に入ることができ、搬送アーム6をチャンバ本体1中に回転させるプロセスにおいて通路の開口部から通路の外に移動することができる。
It should be noted that the present disclosure is not limited to the method of designing the contour of the
実施形態によって提供されるプロセスチャンバ中で銅充填プロセスが実行されるとき、まず、処理対象被加工物(ウェハ)が、銅シード層の堆積のために基部3上に配置され、次いで、図1Bに示すように、ウェハは、第1のエジェクタピン機構4によって基部3から最も高い位置A1まで押し上げられ、シャッターディスク10が、第2のエジェクタピン機構9によって搬送アーム6から押し上げられ、次いで、図1Aに示すように、搬送アーム6が、チャンバ本体1中に回転するように駆動装置7によって駆動され、ウェハの下の位置B1に位置し、このとき、ウェハの温度が、銅材料が貫通孔構造中に成功裏に充填されることができることを保証することができる銅還流温度(一般に350℃超)まで上昇するまで、ウェハの裏面が温度制御デバイス8によって加熱される。加熱が完了した後、搬送アーム6は、シャッターディスクガレージ2中に回転するように駆動装置7によって駆動され、第1のエジェクタピン機構4は、極低温冷却のために基部3にウェハを戻すために最も低い位置まで下に移動される。上記のステップのサイクルは、銅材料が貫通孔構造中に完全に充填されるまで実行される。
When the copper filling process is performed in the process chamber provided by the embodiment, the workpiece to be processed is first placed on the
プロセスチャンバ中の新しい標的が衝撃を与えられる必要があるか、又はチャンバが予熱される必要があるとき、第2のエジェクタピン機構9は、搬送アーム6上にシャッターディスク10を配置するために下に移動され、次いで、シャッターディスクを支えている搬送アーム6は、チャンバ本体1中に及び基部3の上に回転するように駆動装置7によって駆動されて、基部3を覆う。
When a new target in the process chamber needs to be impacted or the chamber needs to be preheated, a second
オプションとして、搬送アーム6の表面と処理対象被加工物5の対向面との間の高低差Hは、20mm~400mmの範囲に及ぶ。そのような範囲では、加熱効率が保証されることができ、温度制御デバイス8の加熱力が高くなり過ぎることを防止されることができ、それによって、温度制御デバイス8の周りの部品に対する悪影響を回避することができる。オプションとして、温度制御デバイス8の出力電力は500W以上である。
As an option, the height difference H between the surface of the
実施形態では、オプションとして、温度制御デバイス8の電気接続線82がチャンバ本体1から引き出されることを可能にするように回転シャフト61中に通路が配置されて、電気接続線82がチャンバ本体1中に露出されることを防止する。
In the embodiment, optionally, a passage is arranged in the
実施形態では、オプションとして、図3に示すように、冷却水を送水するための冷却通路622が水平アーム62中に配置される。冷却通路622は、搬送アーム6を冷却するために、温度制御デバイス8の下に配置され得る。更に、水流入路623及び水流出路624が回転シャフト61中に配置され、水流入路623の第1の端部及び水流出路624の第1の端部は、冷却通路622の2つの端部にそれぞれ接続され、水流入路623の第2の端部及び水流出路624の第2の端部は、チャンバ本体1の外側の回転シャフト61の一部分に両方とも位置する。即ち、回転シャフト61を通じてチャンバ本体1から冷却通路が引き出されて、冷却通路がチャンバ本体1中に露出されることを防止する。
In the embodiment, as an option, as shown in FIG. 3, a
既存の技術と比較して、本開示の実施形態によって提供されるプロセスチャンバによると、温度制御デバイス8と処理対象被加工物5との間の温度制御距離は低減されることができ、温度制御率は増大されることができ、それによって、温度制御効率及び生産能力を向上させることがき、その一方で、温度制御均一性が向上されることができ、それによって、プロセス均一性を向上させることができる。加えて、搬送アーム6中に温度制御デバイス8を配置することによって、温度制御デバイス8は、チャンバの周辺の部品(チャンバ本体やシールドなど)から遠ざけられ、それは、部品が過高温になることを回避することができ、部品に対する悪影響を排除することができる。
[第2の実施形態]
Compared to existing techniques, according to the process chamber provided by the embodiments of the present disclosure, the temperature control distance between the
[Second Embodiment]
図4Aを参照すると、実施形態は、プロセスチャンバを提供し、それは同様に、第1の実施形態で提供されたプロセスチャンバのように、チャンバ本体1と、シャッターディスクガレージ2と、シャッターディスク10と、搬送機構とを含み、それらは、第1の実施形態で説明したものと同じ構造及び機能を有し、このことからここでは詳細に説明しない。第2の実施形態と第1の実施形態との間の相違点のみを以下に詳細に説明する。
Referring to FIG. 4A, an embodiment provides a process chamber, which is also like the process chamber provided in the first embodiment, with a
具体的には、搬送アーム6は、チャンバ本体1の内部に配置されたときに、第1のエジェクタピン機構4によって支えられた処理対象被加工物の上に位置する。図4Aに示すように、第1のエジェクタピン機構4の最も高い位置A2は、チャンバ本体1の内部における搬送アーム6の位置B2よりも低い。その上、温度制御デバイス8は、放射を通じて処理対象被加工物5との熱交換を実行するために、搬送アーム6の下面から露出される。このようにして、処理対象被加工物5の温度制御が達成されることができる。
Specifically, the
オプションとして、互いに対向する、搬送アーム6の1つの面と処理対象被加工物5の1つの面との間の高低差Hは、20mm~400mmの範囲に及ぶ。
As an option, the height difference H between one surface of the
実施形態では、プロセスチャンバは、シャッターディスク10を支えることなく、搬送アーム6がチャンバ本体1中に単独で回転することを可能にするための、シャッターディスクガレージ2中に配置された第2のエジェクタピン機構9を更に含む。しかしながら、温度制御デバイス8は、搬送アーム6の下面から露出されているので、第2のエジェクタピン機構9を設けないことが可能である。図4Bに示すように、シャッターディスク10を支えている搬送アーム6は、チャンバ本体1中に回転されることができ、温度制御デバイス8は、搬送アーム6がシャッターディスク10を支えている間に、処理対象被加工物5の前面に向かって熱を放射することができる。
In embodiments, the process chamber is a second ejector located in the
実施形態によって提供されるプロセスチャンバの他の構造及び機能は、第1の実施形態で具体的に説明したものと同じであり、このことから、ここでは繰り返さない。
[第3の実施形態]
Other structures and functions of the process chamber provided by the embodiments are the same as those specifically described in the first embodiment and are therefore not repeated herein.
[Third Embodiment]
図5を参照すると、実施形態は、プロセスチャンバを提供し、それは同様に、第1の実施形態及び第2の実施形態で提供されたプロセスチャンバのように、チャンバ本体1と、シャッターディスクガレージ2と、シャッターディスク10と、搬送機構とを含み、それらは、第1の実施形態及び第2の実施形態で説明したものと同じ構造及び機能を有し、このことからここでは詳細に説明しない。この実施形態と第1の実施形態及び第2の実施形態との間の相違点のみを以下に詳細に説明する。
Referring to FIG. 5, the embodiment provides a process chamber, which also has the
具体的には、搬送アーム6がチャンバ本体1の内部に移動され、第1のエジェクタピン機構4によって搬送された処理対象被加工物5とは反対の位置に位置するとき、処理対象被加工物5は、処理対象被加工物5が搬送アーム6と接触する位置まで第1のエジェクタピン機構4によって上又は下に移動されることができ、温度制御デバイス8’は、熱交換(熱伝導)を通じて処理対象被加工物5の温度を制御する。温度制御デバイス8’は、加熱ワイヤ又は加熱電極などの加熱要素を含む。
Specifically, when the
実際の用途では、温度制御デバイス8’は、処理対象被加工物5と直接接触し得るか、又は温度制御デバイス8’は、処理対象被加工物5と接触することなく、搬送アーム6を加熱することを通じて間接的に処理対象被加工物5を加熱し得る。
In practical use, the temperature control device 8'can be in direct contact with the
実施形態では、搬送アーム6は、チャンバ本体1の内部に配置されたときに、第1のエジェクタピン機構4によって支えられた処理対象被加工物5の下に位置するが、本開示はそれに限定されないことに留意されたい。実際の用途では、チャンバ本体1の内部に配置されるとき、搬送アーム6は、処理対象被加工物5の上に位置し得、次いで、処理対象被加工物5は、第1のエジェクタピン機構4によって押し上げられて搬送アーム6と接触させられる。
In an embodiment, the
別の技術的解決策として、本開示の実施形態は、本開示の任意の実施形態によって提供されるプロセスチャンバを含む半導体処理デバイスを更に提供する。 As another technical solution, embodiments of the present disclosure further provide a semiconductor processing device comprising a process chamber provided by any of the embodiments of the present disclosure.
半導体処理デバイスは、マグネトロンスパッタリングデバイス又は他の物理蒸着(PVD)デバイスであり得、それは、Cu、Ta、Ti、Al、又は同様のものの薄膜堆積に適用されることができる。 The semiconductor processing device can be a magnetron sputtering device or other physical vapor deposition (PVD) device, which can be applied to thin film deposition of Cu, Ta, Ti, Al, or the like.
本開示の実施形態によって提供される半導体処理デバイスは、本開示の任意の実施形態によって提供されるプロセスチャンバを採用するので、加熱効率及び加熱均一性が向上されることができ、チャンバ中の他の部品に悪影響がもたらされない。 The semiconductor processing device provided by the embodiments of the present disclosure employs the process chamber provided by any of the embodiments of the present disclosure, so that heating efficiency and heating uniformity can be improved and other in the chamber. Does not adversely affect the parts of.
本開示の実施形態によって提供される半導体処理デバイスは、本開示の任意の実施形態によって提供されるプロセスチャンバを採用するので、加熱効率及び加熱均一性が向上されることができ、チャンバ中の他の部品に悪影響がもたらされない。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
プロセスチャンバであって、前記プロセスチャンバは、チャンバ本体と、前記チャンバ本体の内部と連通しているシャッターディスクガレージと、シャッターディスクとを備え、基部及び第1のエジェクタピン機構が、前記チャンバ本体中に配置され、前記プロセスチャンバは、搬送アームと温度制御デバイスとを備える搬送機構を更に備え、
前記搬送アームは、前記チャンバ本体と前記シャッターディスクガレージとの間で移動し、前記シャッターディスクを支持することが可能であり、
前記温度制御デバイスは、前記搬送アーム中に配置され、前記搬送アームが前記チャンバ本体の前記内部に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するときに、前記第1のエジェクタピン機構によって支えられた前記処理対象被加工物に対して温度制御を実行するように構成される、プロセスチャンバ。
[C2]
前記搬送アームが前記チャンバ本体の前記内部に移動され、前記処理対象被加工物とは反対の前記位置に位置するとき、互いに対向する、前記搬送アームの1つの表面と前記処理対象被加工物の1つの表面との間に高低差が存在し、前記温度制御デバイスは、放射を通じて前記処理対象被加工物との熱交換を実行するために、前記処理対象被加工物とは反対の前記搬送アームの前記表面から露出される、C1に記載のプロセスチャンバ。
[C3]
前記搬送アームが前記チャンバ本体の前記内部に移動され、前記処理対象被加工物とは反対の前記位置に位置するとき、前記処理対象被加工物は、前記処理対象被加工物が前記搬送アームと接触する位置まで前記第1のエジェクタピン機構によって上又は下に移動され、
前記温度制御デバイスは、熱交換を通じて前記処理対象被加工物の温度を制御する、C1に記載のプロセスチャンバ。
[C4]
前記シャッターディスクガレージ中に配置された第2のエジェクタピン機構を更に備え、前記搬送アームが前記シャッターディスクガレージ中に位置するときに前記第2のエジェクタピン機構と前記搬送アームとの間で前記シャッターディスクを搬送するために上又は下に移動するように構成される、C1~3のうちのいずれか一項に記載のプロセスチャンバ。
[C5]
水平面上の前記搬送アームの正投影の輪郭は、前記搬送アームが、前記搬送アームが前記チャンバ本体中に移動されるときに前記第1のエジェクタピン機構と衝突せず、前記搬送アームが前記シャッターディスクガレージ中に移動されるときに前記第2のエジェクタピン機構と衝突しないような形状に設定される、C4に記載のプロセスチャンバ。
[C6]
前記高低差は、20mm~400mmの範囲に及ぶ、C2に記載のプロセスチャンバ。
[C7]
前記搬送アームは、駆動装置と、垂直に配置された回転シャフトと、前記回転シャフトの上端に配置された水平アームとを備え、前記駆動装置は、前記回転シャフトの軸を中心として回転するように前記回転シャフトを駆動して、前記チャンバ本体と前記シャッターディスクガレージとの間で前記水平アームを移動させるように構成され、前記水平アームは、前記シャッターディスクを支持することが可能であり、前記温度制御デバイスは、前記水平アーム上に配置される、C1~3のうちのいずれか一項に記載のプロセスチャンバ。
[C8]
前記温度制御デバイスは、加熱要素と、前記加熱要素に接続された電気接続線とを備え、
前記加熱要素は、前記水平アーム中に配置され、
前記電気接続線が前記チャンバ本体から引き出されることを可能にするように前記回転シャフト中に通路が配置される、C7に記載のプロセスチャンバ。
[C9]
冷却水を送水するための冷却通路が前記水平アーム中に配置され、水流入路及び水流出路が前記回転シャフト中に配置され、前記水流入路の第1の端部及び前記水流出路の第1の端部は、前記冷却通路の2つの端部にそれぞれ接続され、前記水流入路の第2の端部及び前記水流出路の第2の端部は、前記チャンバ本体の外側の前記回転シャフトの一部分に両方とも位置する、C8に記載のプロセスチャンバ。
[C10]
前記プロセスチャンバは、堆積チャンバである、C1に記載のプロセスチャンバ。
[C11]
C1~10のうちのいずれか一項に記載のプロセスチャンバを備える、半導体処理デバイス。
The semiconductor processing device provided by the embodiments of the present disclosure employs the process chamber provided by any of the embodiments of the present disclosure, so that heating efficiency and heating uniformity can be improved and other in the chamber. Does not adversely affect the parts of.
The inventions described in the claims at the time of filing the application of the present application are described below.
[C1]
A process chamber, wherein the process chamber comprises a chamber body, a shutter disk garage communicating with the inside of the chamber body, and a shutter disk, and a base and a first ejector pin mechanism are provided in the chamber body. The process chamber is further equipped with a transfer mechanism equipped with a transfer arm and a temperature control device.
The transfer arm can move between the chamber body and the shutter disk garage to support the shutter disk.
The temperature control device is arranged in the transfer arm, and when the transfer arm is moved into the inside of the chamber body and is located at a position opposite to the workpiece to be processed, the first ejector pin. A process chamber configured to perform temperature control on the workpiece to be processed supported by a mechanism.
[C2]
When the transfer arm is moved into the inside of the chamber body and is located at the position opposite to the workpiece to be processed, one surface of the transfer arm and the workpiece to be processed face each other. There is a height difference between the surface and the temperature control device, and the temperature control device has the transfer arm opposite to the work piece to be processed in order to perform heat exchange with the work piece to be treated through radiation. The process chamber according to C1, which is exposed from the surface of the above.
[C3]
When the transfer arm is moved into the inside of the chamber body and is located at the position opposite to the work piece to be processed, the work piece to be processed has the work piece to be processed with the transfer arm. It is moved up or down by the first ejector pin mechanism to the contact position.
The process chamber according to C1, wherein the temperature control device controls the temperature of the workpiece to be processed through heat exchange.
[C4]
Further comprising a second ejector pin mechanism disposed in the shutter disk garage, the shutter between the second ejector pin mechanism and the transfer arm when the transfer arm is located in the shutter disk garage. The process chamber according to any one of C1 to 3, which is configured to move up or down to carry a disk.
[C5]
The orthographic contour of the transport arm on a horizontal plane is such that the transport arm does not collide with the first ejector pin mechanism when the transport arm is moved into the chamber body, and the transport arm is the shutter. The process chamber according to C4, which is set in a shape so as not to collide with the second ejector pin mechanism when moved into the disk garage.
[C6]
The process chamber according to C2, wherein the height difference ranges from 20 mm to 400 mm.
[C7]
The transport arm comprises a drive device, a vertically arranged rotary shaft, and a horizontal arm disposed at the upper end of the rotary shaft so that the drive device rotates about an axis of the rotary shaft. The rotary shaft is driven to move the horizontal arm between the chamber body and the shutter disc garage, the horizontal arm capable of supporting the shutter disc and the temperature. The process chamber according to any one of C1 to 3, wherein the control device is arranged on the horizontal arm.
[C8]
The temperature control device comprises a heating element and an electrical connection line connected to the heating element.
The heating element is placed in the horizontal arm and
The process chamber according to C7, wherein a passage is arranged in the rotating shaft to allow the electrical connection line to be drawn from the chamber body.
[C9]
A cooling passage for sending cooling water is arranged in the horizontal arm, a water inflow passage and a water outflow passage are arranged in the rotating shaft, and a first end of the water inflow passage and a first of the water outflow passages are arranged. The ends of the cooling passages are connected to the two ends of the cooling passage, respectively, and the second end of the water inflow passage and the second end of the water outflow passage are of the rotating shaft outside the chamber body. The process chamber according to C8, both located in one portion.
[C10]
The process chamber according to C1, wherein the process chamber is a deposition chamber.
[C11]
A semiconductor processing device comprising the process chamber according to any one of C1 to 10.
Claims (11)
前記搬送アームは、前記チャンバ本体と前記シャッターディスクガレージとの間で移動し、前記シャッターディスクを支持することが可能であり、
前記温度制御デバイスは、前記搬送アーム中に配置され、前記搬送アームが前記チャンバ本体の前記内部に移動され、処理対象被加工物とは反対の位置に位置するときに、前記第1のエジェクタピン機構によって支えられた前記処理対象被加工物に対して温度制御を実行するように構成される、プロセスチャンバ。 A process chamber, wherein the process chamber comprises a chamber body, a shutter disk garage communicating with the inside of the chamber body, and a shutter disk, and a base and a first ejector pin mechanism are provided in the chamber body. The process chamber is further equipped with a transfer mechanism equipped with a transfer arm and a temperature control device.
The transfer arm can move between the chamber body and the shutter disk garage to support the shutter disk.
The temperature control device is arranged in the transfer arm, and when the transfer arm is moved into the inside of the chamber body and is located at a position opposite to the workpiece to be processed, the first ejector pin. A process chamber configured to perform temperature control on the workpiece to be processed supported by a mechanism.
前記温度制御デバイスは、熱交換を通じて前記処理対象被加工物の温度を制御する、請求項1に記載のプロセスチャンバ。 When the transfer arm is moved into the inside of the chamber body and is located at the position opposite to the work piece to be processed, the work piece to be processed has the work piece to be processed with the transfer arm. It is moved up or down by the first ejector pin mechanism to the contact position.
The process chamber according to claim 1, wherein the temperature control device controls the temperature of the workpiece to be processed through heat exchange.
前記加熱要素は、前記水平アーム中に配置され、
前記電気接続線が前記チャンバ本体から引き出されることを可能にするように前記回転シャフト中に通路が配置される、請求項7に記載のプロセスチャンバ。 The temperature control device comprises a heating element and an electrical connection line connected to the heating element.
The heating element is placed in the horizontal arm and
7. The process chamber of claim 7, wherein a passage is arranged in the rotating shaft to allow the electrical connection line to be drawn from the chamber body.
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