JP2023008985A - 抽出器チャンバを備える複数の基材を処理するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基材３を処理するための装置１を提供する。【解決手段】装置は、プロセスチャンバ７を生じさせるプロセスチューブ５と、プロセスチューブ５を囲むヒーター９と、プロセスチューブを支持するためのフランジ１１と、プロセスチャンバ内で複数の基材３を有するウエハボート１７を支持し、かつプロセスチャンバ７をシールするように構成されたドア１５と、を有してもよい。プロセスチャンバから第一の排気ダクト１９を介してガスを除去するために、プロセスチャンバ７に動作可能に接続された排気部が設けられてもよい。装置には、第一の排気ダクトを囲む抽出器チャンバ２１が設けられてもよく、抽出器チャンバは、抽出器チャンバからガスを除去するために、第一の排気ダクトはプロセスチャンバに接続し、かつ第二の排気ダクト２３に接続される。【選択図】図１

Description

本開示は、複数の基材を処理するための装置に関する。より具体的には、本開示は、
プロセスチャンバを生じさせるプロセスチューブと、
プロセスチューブを囲むヒーターと、
プロセスチューブを支持するためのフランジと、
プロセスチャンバ内で複数の基材を有するウエハボートを支持するように構成されたドアと、
プロセスチャンバに動作可能に接続されて、プロセスチャンバからガスを除去するための排気部と、を備える装置に関する。

半導体基材は、垂直炉内においてバッチで処理することができる。こうした処理の一例は、プロセスチャンバ内の基材上での様々な材料の層の反応である。

プロセスチャンバを生じさせるプロセスチューブは、実質的に閉鎖したキャビネット内に位置付けられてもよい。キャビネットには、プロセスチャンバに接続されたチューブのうちのいずれかから漏れる場合があるあらゆるガスを抽出するために、抽出器フードが設けられてもよい。キャビネットからいかなるガスも漏れないことを保証するために、ガスの流れをポンプで送る必要がある場合があるが、これは高額となりうることがわかっている。

この「発明の概要」は、選択された概念を単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、以下の本開示の例示的な実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に記述される。この発明の概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。

装置からの実質的なガスの漏れを防止しつつ、より少ないガスのみを送り出す必要がありうる装置を提供することが目的であり得る。

一態様によれば、複数の基材を処理するための装置が提供されてもよい。装置は、プロセスチャンバを生じさせるプロセスチューブと、プロセスチャンバを加熱するためにプロセスチューブを囲むヒーターと、プロセスチューブを支持するためのフランジとを有してもよく、またプロセスチューブの開口部へのアクセスを与えるフランジ開口部が設けられてもよい。装置は、複数の基材を有するウエハボートをプロセスチャンバ内で支持し、かつ第一の排気ダクトを介してプロセスチャンバからガスを除去するために、プロセスチャンバおよびプロセスチャンバに動作可能に接続された排気部をシールするように構成されたドアを有してもよい。装置には、第一の排気ダクトがプロセスチャンバに接続する箇所において第一の排気ダクトを囲む抽出器チャンバが設けられてもよく、抽出器チャンバは、第二の排気ダクトに接続されて、抽出器チャンバからガスを除去する。

先行技術を超えて達成される本発明およびその利点を要約する目的で、本発明のある特定の目的および利点が、本明細書で上記に記述されてきた。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点のすべてが本発明の任意の特定の実施形態によって達成される場合があるとは限らないことが理解されるべきである。それ故に、例えば、本明細書で教示または示唆される場合があるような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示または示唆されるような１つの利点または利点の群を達成または最適化する様態で、本発明が具体化または実行されてもよいことを当業者は認識するものである。

これらの実施形態のすべてが、本明細書に開示した本発明の範囲内であることが意図される。これらの実施形態および他の実施形態は、以下の添付の図面を参照する特定の実施形態の以下の「発明を実施するための形態」から当業者に容易に明らかとなることになり、本発明は開示されるいかなる特定の実施形態にも限定されない。

本明細書は、実施形態と見なされるものを具体的に指摘し、かつ明確に特許請求する特許請求の範囲で結論付ける一方で、本開示の実施形態の利点は、添付の図面と併せて読む時に、本開示の実施形態のある特定の例の記述から、より容易に解明される場合がある。

閉鎖した状態にある垂直炉のプロセスチューブの概略断面側面図である。

ある特定の実施形態および例を以下に開示するが、本発明の具体的に開示された実施形態および／または使用、ならびにその明白な修正および均等物を超えて本発明が延長することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、開示された本発明の範囲は、以下に記載の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、構造または装置の実際の様相であることを意味せず、本開示の実施形態を説明するために使用されている単に理想化された表現にすぎない。

本明細書で使用される場合、「基材」または「ウエハ」という用語は、使用されてもよい任意の下地材料、または装置、回路、もしくは膜がその上に形成されてもよい任意の下地材料を指す場合がある。「半導体装置構造」という用語は、半導体基材の上またはその中に形成される半導体装置の能動部品または受動部品の少なくとも一部分である、またはそれらを含む、もしくはそれらを画定する、プロセスされた半導体構造または部分的にプロセスされた半導体構造の任意の部分を指す場合がある。

半導体基材は、バッチで処理することができる。図１は、例示的なバッチ反応器の一部分を概略的に例示する。例示した反応器は、効率的な加熱および装填に対する利点を有する垂直炉タイプの反応器であってもよい。図１は、複数の基材３を処理するための、装置１のプロセスチューブ５、例えば、閉鎖した状態にある垂直炉の概略断面側面図である。装置は、プロセスチャンバ７を生じさせるプロセスチューブ５を有してもよい。

プロセスチューブ５は、底部で開放し、かつ上部においてドーム形状（図示せず）で閉鎖していてもよい。ヒーター９は、プロセスチューブ５を加熱するためにプロセスチューブ５を囲んでもよい。ペデスタル８は、複数のウエハ３、好ましくは５０～２００枚のウエハをプロセスチャンバ７内に保持するウエハボート１７を支持してもよい。ペデスタル８は、ペデスタル８を支持するドア１５を含む垂直炉を囲む部分の過度の加熱を防止するために、断熱されていてもよい。

プロセスチューブ５は、フランジ１１上に支持されうる基部を有してもよい。基部を密封するために、プロセスチューブ５を囲む追加的なフランジ１１が使用されてもよい。フランジ１１はまた、インジェクタまたはライナーなどのプロセスチューブ内の他の構成要素を支持するためにも使用されてもよい。プロセスチューブ５を支持するためのフランジ１１には、プロセスチューブ５の開口部へのアクセスを与えるフランジ開口部１３が設けられてもよい。ウエハ３のウエハボート１７は、ドア１５上に支持されている間に、フランジ開口部１３を介してプロセスチャンバ７の中へと移動されてもよい。移動の終了時に、ドアが複数の基材３を有するウエハボート１７をプロセスチャンバ内で支持する一方、ドア１５は、プロセスチャンバ７をシールしてもよい。装置は、プロセスチャンバ７に動作可能に接続され、プロセスチャンバから第一の排気ダクト１９を介してガスを除去するための排気部を有してもよい。装置には、少なくとも第一の排気ダクト１９がプロセスチャンバ７に接続する箇所において第一の排気ダクト１９を囲む抽出器チャンバ２１が設けられてもよい。

抽出器チャンバ２１は、抽出器チャンバ２１からガスを除去するために、第二の排気ダクト２３に接続されてもよい。このようにして、プロセスチャンバ、ヒーター９、または第一の排気ダクト１９の外へと漏れる場合があるあらゆるガスが、ポンプ５３を用いて送り出されてもよい。

抽出器チャンバ２１には、プロセスチャンバ７の中へとプロセスガスを提供するために、プロセスチャンバに動作可能に接続されたガス注入チューブ２２が設けられてもよい。ガス注入チューブ２２を、抽出器チャンバ２１を介してプロセスチャンバ７へと接続することによって、プロセスガスの装置１の残りの部分への漏れを防止することができる。

抽出器チャンバ２１には、プロセスガスを生成するため、およびプロセスガスをプロセスチャンバ７の中へと提供するために、ガス注入チューブ２２およびプロセスチャンバへと動作可能に接続されたプロセスガス生成ユニット２５が設けられてもよい。ガス生成ユニット２５を抽出器チャンバ２１内に設けることによって、ガス生成ユニット２５が漏れうる場合、装置１の残りの部分へのプロセスガスの漏れを防止することができる。

プロセスガス生成ユニット２５は、第一の生成ガスライン２７および／または第二の生成ガスライン２９に動作可能に接続されてもよい。第一の生成ガスライン２７は、水素を提供するように配置構成されてもよい。第二の生成ガスライン２９は、酸素を提供するように配置構成されてもよい。プロセスガス生成ユニット２５は、プロセスガスとして水を生成してもよい。高純度の水は、水素と酸素との間の反応から生成され、ガス注入チューブ２２を介してプロセスチャンバ７の中へと提供されてもよい。第一の生成ガスライン２７と第二の生成ガスライン２９を、抽出器チャンバ２１内のガス生成ユニット２５へと接続することによって、接続が漏れうる場合に、生成ガスの装置１の残りの部分への漏れを回避することができる。

抽出器チャンバ２１には、抽出器チャンバ２１および第二の排気ダクト２３内に流れ３１を生じさせる流れ３３を生じさせる開口部（図示せず）が設けられてもよい。第二の排気ダクト２３は、抽出器チャンバ２１からガスを除去するために、第二のポンプ５３に接続されてもよい。開口部は小さくてもよく、したがって、図に示すのは困難である。開口部は、抽出器チャンバ２１の壁を通る任意の通路の近くに設けられてもよい。開口部は、抽出器チャンバ２１の壁を通る任意の通路の近くの割れ目であってもよい。割れ目は、抽出器チャンバ２１の壁内の接続部にあってもよい。割れ目を許容することは、抽出器チャンバ２１を設計することをより簡単にし、また装置１の構成要素の熱膨張も可能にする。通路は、任意のチューブが、ある程度の製造公差を有して抽出器チャンバ２１の内部ダクトから外側へとガスを搬送することを可能にしてもよく、ひいては流れ３３のための開口部を抽出器チャンバ２１の中に形成してもよい。開口部は、第一の排気ダクト１９とプロセスチャンバ７との接続部の近く、および／または抽出器チャンバ２１と第二の排気ダクト２３との接続部の近くに設けられてもよい。流れ３３、３１は、任意の漏れガスを第二の排気ダクト２３へと搬送してもよい。

開口部は、ヒーター９と抽出器チャンバ２１との接続部の近くに設けられてもよい。ヒーター２内の任意の空間は、抽出器チャンバ２１へと接続されてもよい。ヒーター２の任意の脱ガス産物は、抽出器チャンバ２１および第二の排気ダクト２３を介してポンプ５３を用いて送り出されてもよい。

装置には、装置１へのアクセスを制限するために側壁３５が設けられてもよい。装置には、上部３７が開放された開放ボックスを生じさせるために複数の側壁３５が設けられてもよい。

また、底部が開放されたままであってもよい。任意の漏れ液体を収集するために、底部に液滴収集バケットが任意選択的に設けられてもよい。開放ボックス構造は、装置１の内側を保護する保護カバーとして機能してもよい。これは、安全性の目的のために行われてもよい。

開放ボックス構造は、天井を必要としない場合があるため、装置１が使用される場合がある半導体製造現場の床４１と天井４３との間に、プロセスチャンバ７のためにより多くの空間がある。プロセスチャンバ７は、それに応じてより大きくなってもよく、またより多くのウエハをプロセスチャンバ７内で一度に処理して、装置１をより経済的にしてもよい。同じように、装置１には、前方および後方に側壁３５が設けられてもよい。側壁３５は、開放ボックス構造を与えるように接続されてもよい。

装置１には、側壁３５内に保守のためのアクセスを与えるツールドア４９が設けられてもよい。保守作業員は、ツールドア４９を介してツールにアクセスしてもよい。

抽出器チャンバ２１には、プロセスガス生成ユニット２５、第一の排気ダクト１９、および／または抽出器チャンバ２１内の任意の他のデバイスへのアクセスを与えるための抽出器チャンバドアが設けられてもよい。保守作業員は、プロセスガス生成ユニット２５、第一の排気ダクト１９、および／または抽出器ドアを介して抽出器チャンバ２１内の任意の他のデバイスにアクセスしてもよい。

装置には、測定デバイスが設けられてもよく、また、その少なくともプロセスチャンバ７に接続する部分は、抽出器２１チャンバ内に設けられてもよい。測定デバイスの近くのプロセスガスの漏れは、第二の排気ダクト２３内の抽出器チャンバ２１を介して流れてもよい。

装置には、弁３９が設けられてもよい。弁３９は、ガス注入チューブ２２を通るガス流を（部分的に）閉鎖するためのものであってもよい。弁３９の近くでのプロセスガスのいかなる漏れが第二の排気ダクト２３内に流れてもよいように、弁３９の少なくとも一部は、抽出器チャンバ２１内に設けられてもよい。

弁３９の一部は、ガス注入チューブ２２、第一の排気ダクト１９または第二の排気ダクト２３、または生成ガスライン２７、２９内に設けられてもよい。弁３９の別の部分は、弁の制御の簡単のために、抽出器チャンバ２１の壁を通して当該チャンバ２１の外側へ延在してもよい。この場合も、弁３９の周りの任意のガス漏れは、第二の排気ダクト２３内に消えてもよい。

プロセスチャンバ７は、０．９～１．１ａｔｍ、好ましくは０．９８～１．０２ａｔｍの圧力において動作する大気圧プロセスチャンバであってもよい。これらの大気圧プロセスチャンバは、実質的に過度の加圧をされていないため、漏れに対して感受性が高い場合がある。第一の排気ダクト１９は、プロセスチャンバ７からのガスを除去するために、ポンプ５１に接続されてもよい。ポンプ５１は、０．９～１．１ａｔｍ、好ましくは０．９８～１．０２ａｔｍの圧力を維持するように制御されてもよい。

エレベーター（図示せず）は、ウエハボート１７を載荷または除荷するために移動する、例えば、ドア１５、ペデスタル８、およびウエハボート１７を持ち上げる、または下げるように設けられてもよい。不活性ガスおよび反応性前駆体ガスを含むガスは、様々なガスを保持するための複数の容器を含んでもよいガス供給源からプロセスチャンバ７へと提供されてもよい。ガス開口部（図示せず）は、例えば、インジェクタおよびダクトを用いて、ガス供給源からプロセスチャンバ７へとガスを提供するために、フランジ１１内に設けられてもよい。フランジ１１内のガス開口部はまた、プロセスチャンバ７からガスを除去するために使用されてもよい。また、プロセスチューブ５を通るガス開口部は、プロセスチャンバ７から、例えば、インジェクタおよびダクトを用いてガスを提供および／または除去するために使用されてもよい。

本発明の例示的な実施形態を、添付図面を部分的に参照しながら上述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるべきである。開示された実施形態に対する変形は、特許請求された発明を実施する当業者によって、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の検討から、理解および達成することができる。

本明細書全体を通して、「１つの実施形態」または「一実施形態」への参照は、実施形態に関連して記述された特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それ故に、本明細書全体を通した様々な個所での「１つの実施形態において」または「一実施形態において」という句の出現は、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、１つ以上の実施形態の特定の特徴、構造、または特性を、明示的に記述されていない新しい実施形態を形成するために任意の好適な様態で組み合わせてもよいことが留意される。

Claims (19)

1. 複数の基材を処理するための装置であって、
   プロセスチャンバを生じさせるプロセスチューブと、
   前記プロセスチャンバを加熱するために前記プロセスチューブを囲むヒーターと、
   前記プロセスチューブを支持するためのフランジであって、前記プロセスチューブの開口部へのアクセスを与えるフランジ開口部が設けられているフランジと、
   前記プロセスチャンバ内に複数の基材を有するウエハボートを支持し、前記プロセスチャンバをシールするように構成されたドアと、
   第一の排気ダクトを介して前記プロセスチャンバからガスを除去するために前記プロセスチャンバに動作可能に接続されている排気部と、を備え、
   前記装置には、前記第一の排気ダクトが前記プロセスチャンバに接続する箇所において前記第一の排気ダクトを囲む抽出器チャンバが設けられ、前記抽出器チャンバは、前記抽出器チャンバからガスを除去するために第二の排気ダクトに接続されている、装置。
2. 前記プロセスチャンバの中へとプロセスガスを提供するために、前記抽出器チャンバに、前記プロセスチャンバに動作可能に接続されたガス注入チューブが設けられている、請求項１に記載の装置。
3. プロセスガスを生産しかつ前記プロセスガスを前記プロセスチャンバの中へと供給するために、前記抽出器チャンバに、前記ガス注入チューブおよび前記プロセスチャンバに動作可能に接続されたプロセスガス生成ユニットが設けられている、請求項２に記載の装置。
4. 前記プロセスガス生成ユニットが第一の生成ガスラインに動作可能に接続されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記プロセスガス生成ユニットに、第一の生成ガスラインおよび第二の生成ガスラインが設けられている、請求項３に記載の装置。
6. 前記第一の生成ガスラインが、水素を提供するように配置構成されている、請求項４に記載の装置。
7. 前記第二の生成ガスラインが、酸素を提供するように配置構成されている、請求項５に記載の装置。
8. 前記プロセスガス生成ユニットが、前記プロセスガスとして水を生成し、該水を前記プロセスチャンバの中へと提供するように配置構成されている、請求項３に記載の装置。
9. 前記抽出器チャンバおよび前記第二の排気ダクト内に流れを生じさせるために、前記抽出器チャンバに開口部が設けられている、請求項１に記載の装置。
10. 前記開口部が、
    前記第一の排気ダクトと前記プロセスチャンバの接続部と、
    前記抽出器チャンバと前記第二の排気ダクトの接続部と、のうちの少なくとも一方の近くに設けられている、請求項９に記載の装置。
11. 前記装置に、前記装置へのアクセスを制限するための側壁が設けられている、請求項１に記載の装置。
12. 前記装置に、開放ボックス構造を生じさせるための複数の側壁が設けられている、請求項１１に記載の装置。
13. 保守のためのアクセスを与えるドアが前記側壁に設けられている、請求項１１に記載の装置。
14. 前記抽出器チャンバに、前記プロセスガス生成ユニットと前記第一の排気ダクトと前記抽出器チャンバ内の他のデバイスとのうちの少なくとも１つへのアクセスを与えるための抽出器ドアが設けられている、請求項３に記載の装置。
15. 前記装置に測定デバイスが設けられ、少なくとも前記プロセスチャンバに接続する該測定デバイスの部分が、前記抽出器チャンバ内に設けられる、請求項１に記載の装置。
16. 前記装置に弁が設けられ、前記弁の少なくとも一部が前記抽出器チャンバ内に設けられている、請求項１に記載の装置。
17. 前記弁の一部が、ガス注入チューブ、前記第一の排気ダクト、前記第二の排気ダクト、または生成ガスライン内に設けられている、請求項１６に記載の装置。
18. 前記弁の別の部分が、前記抽出器チャンバを通って前記抽出器チャンバの外側へと延在する、請求項１６に記載の装置。
19. 前記プロセスチャンバが、０．９～１．１ａｔｍの圧力で動作する大気圧プロセスチャンバである、請求項１に記載の装置。

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