JP2023527342A - 高温真空分離処理ミニ環境 - Google Patents
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Abstract
基板処理のための方法及び装置、並びに、移送チャンバアセンブリ及び複数の処理アセンブリを備えたクラスタツールが提供される。移送チャンバアセンブリ及び処理アセンブリは、ALD、CVD、PVD、エッチング、洗浄、注入、加熱、アニーリング、及び/又は研磨プロセスのための処理プラットフォームを含みうる。処理チャンバ空間は、基板が載置される支持チャックを使用して、移送チャンバ空間からシールされる。支持チャックが上昇して、ベローズアセンブリ及びチャックシール面を用いて、処理チャンバ空間と移送チャンバ空間との間に分離シールを形成する。【選択図】図3B
Description
本明細書に記載の実施形態は、概して、基板を処理するための方法及び装置に関する。特に、本開示の実施形態は、基板を処理するために複数の処理チャンバを使用する基板処理プラットフォームに関する。
基板への材料の堆積、基板若しくは基板上の材料のエッチング、又は集積回路チップの作製中に使用される他のプロセスによって、基板を処理するための従来のクラスタツールは、そこでの基板処理中に1つ以上のプロセスを実行するよう構成されている。例えば、クラスタツールは、基板上で物理的気相堆積(PVD:physical vapor deposition)プロセスを実行するためのPVDチャンバ、基板上で原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)プロセスを実行するためのALDチャンバ、基板上で化学気相堆積(CVD:chemical vapor deposition)プロセスを実行するためのCVDチャンバ、基板上でエッチングプロセスを実行するためのエッチングチャンバ、基板上で熱プロセスを実行するための熱処理チャンバ、基板又はその上に形成された膜層にイオンを注入するためのプラズマイオン注入チャンバ、及び/又は1つ以上の他の処理チャンバを含みうる。
前述のクラスタツールには、そこでの基板のスループットに対する機械的制限、基板処理環境に存在する微粒子(粒子)のレベル、及びクラスタツール上の処理チャンバ内のプロセス条件に対する制約といった制限がある。したがって、当技術分野で必要とされているのは、機械的スループットを改善し、基板処理環境に存在する微粒子のレベルを低減し、同じクラスタツール内の処理チャンバ間のプロセス条件の柔軟性を向上させることができるクラスタツールである。
本明細書では、基板を処理するために複数の処理アセンブリを使用する基板処理装置について記載する。
本開示は、概して、基板処理のための装置、並びに移送チャンバアセンブリ及び複数の処理アセンブリを備えたクラスタツールに関する。
一実施形態において、複数の基板を同時に処理するための装置が記載される。本装置は、移送空間を画定する1つ以上の壁を有する移送チャンバアセンブリと、基板支持面を有する支持チャックと、チャックシール面を有するシールリングと、移送チャンバアセンブリ内に配置された複数の処理アセンブリと、を備える。チャックシール面は、支持チャックの基板支持面の周囲に配置されている。処理アセンブリのそれぞれは、1つ以上の処理チャンバ壁と、リフトアセンブリと、を備える。処理チャンバ壁は、上方シール面と、支持チャックを移送位置と処理位置との間で移動させるリフトアセンブリと、を有する。上方シール面は、支持チャックが処理位置にあるときには、チャックシール面と分離シールを形成し、かつ、1つ以上の処理チャンバ壁と支持チャックとの間の、移送空間から流体的に分離しているシールされた処理チャンバ空間を形成する。移送空間は、支持チャックが移送位置にあるときには、処理チャンバ空間と流体連結している。
他の実施形態において、複数の基板を同時に処理するための他の装置が記載される。本装置は、移送空間を画定する1つ以上の壁を有する移送チャンバアセンブリと、基板支持面を有する支持チャックと、チャックシール面を有するシールリングと、移送チャンバアセンブリ内に配置された複数の処理アセンブリと、リフトアセンブリと、を備える。チャックシール面は、支持チャックの基板支持面の周囲に配置されている。処理アセンブリのそれぞれは、1つ以上の処理チャンバ壁を備える。1つ以上の処理チャンバ壁は、上方シール面と、支持チャックを移送位置と処理位置との間で移動させるリフトアセンブリと、を有する。上方シール面は、支持チャックが処理位置にあるときには、チャックシール面と分離シールを形成し、かつ、1つ以上の処理チャンバ壁と支持チャックとの間の、移送空間から流体的に分離しているシールされた処理チャンバ空間を形成する。移送空間は、支持チャックが移送位置にあるときには、処理チャンバ空間と流体連結している。ロボット移送装置が、移送チャンバアセンブリ内に配置されており、移送アセンブリ内の複数の処理チャンバの間で基板を移送する。
さらに別の実施形態において、基板を処理する方法が記載される。本方法は、移送空間内のロボット移送装置上の第1の位置に、基板及び支持チャックを配置することを含む。次いで、リフトアセンブリが上昇して、支持チャックに結合する。支持チャックが、ロボット移送装置から外れて、リフトアセンブリによって第2の位置まで上昇する。チャックシール面が、上方シール面に対してシールされてチャンバ空間を形成し、これにより、チャンバ空間が、前記移送空間から流体的に分離される。次いで、基板がチャンバ空間内で処理される。
本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約した本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られる。一部の実施形態は、添付図面に示されている。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を示しているにすぎず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに注意されたい。
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照符号を使用した。1の実施形態の構成要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうることが想定されている。
本開示の実施形態は、基板処理のための装置、並びに、移送チャンバアセンブリ及び複数の処理アセンブリを備えるクラスタツールを対象とする。移送チャンバアセンブリ及び処理アセンブリは、ALD、CVD、PVD、エッチング、洗浄、注入、加熱、アニーリング、及び/又は研磨プロセスのための処理プラットフォームを含みうる。他の処理プラットフォームもまた、本開示で使用されうる。本開示は、概して、同じクラスタツール内の処理アセンブリ間のプロセス条件の柔軟性が向上している基板処理ツールを提供する。
本開示は、基板処理についての実施形態を含む。基板及び任意選択的に支持チャックが、移送チャンバアセンブリにより形成された移送空間内で、処理アセンブリ間で移送されうる。処理アセンブリは、基板が処理される処理空間を含む。支持チャックが、任意選択的に、処理アセンブリ間で移送される間、リフトアセンブリから取り外されうる。基板及び支持チャックがリフトアセンブリ上に配置されると、リフトアセンブリが、基板及び支持チャックを上方の処理位置まで上昇させる。上方の処理位置にある間、処理アセンブリの表面と支持チャックの表面とが互いに対してシールされて、流体的に分離している処理空間を形成する。処理空間は、移送チャンバアセンブリにより形成された移送空間から流体的に分離している。
リフトアセンブリの移動によって、移送空間から処理空間を分離することによって、各処理空間を異なる圧力に対して調整することが可能となる。これにより、各処理ステップで異なる圧力及び温度を必要となる場合でも、移送チャンバアセンブリ内の各処理アセンブリ内で異なる基板処理ステップを実行することが可能となる。処理アセンブリ内のシール部材として支持チャックを使用することによっても、処理空間の容積が最小化される。処理空間を最小化することによって、各プロセス中に必要となるプロセスガス及びパージガスの量が削減される。各処理空間と移送空間との間でシールすることによってさらに、移送チャンバへのプロセスガスの漏れが最小に抑えられる。処理空間と移送空間との間のシールを形成するために利用される装置及び方法が、処理空間内の粒子汚染を最小に抑え、部品交換及び洗浄によって生じる装置の休止時間を削減する。
図1A~図1Bは、本明細書に記載の移送チャンバアセンブリ150及び処理アセンブリ160を含むクラスタツールアセンブリ100a、100bの平面図である。図1Aのクラスタツールアセンブリ100aは、単一の移送チャンバアセンブリ150と、当該移送チャンバアセンブリ150とロードロックチャンバ130との間の複数のフロントエンドロボットチャンバ180と、を含む。図1Bのクラスタツールアセンブリ100bは、複数の移送チャンバアセンブリ150と、当該移送チャンバアセンブリ150とロードロックチャンバ130との間に配置されたバッファチャンバ140と、を含む。
図1Aにおいて、クラスタツールアセンブリ100aは、前方開口統一ポッド(FOUP:Front Opening Unified Pod)110と、FOUP110に隣接しておりFOUP110に動作可能に接続されたファクトリインタフェース(FI:Factory Interface)120と、FI120に隣接しておりFI120に動作可能に接続されたロードロックチャンバ130と、ロードロックチャンバ130に隣接しておりロードロックチャンバ130に動作可能に接続されたフロントエンドロボットチャンバ180と、フロントエンドロボットチャンバ180に隣接しておりフロントエンドロボットチャンバ180に動作可能に接続された予備チャンバ190と、フロントエンドロボットチャンバ180に接続されておりフロントエンドロボットチャンバ180に動作可能に接続された移送チャンバ150と、を含む。
FOUP110は、基板がその中に配置されている間、異なる基板処理装置間での基板の移動中のみならず、基板処理装置にFOUPが接続される間に基板を安全に固定し保管するために利用される。FOUP110の数(図では4個)は、クラスタツールアセンブリ100a内で実行される処理に従って数量が変わりうる。クラスタツールアセンブリ100aのスループットによっても少なくとも部分的には、FI120上のドッキングステーションであって、そこからの基板のアンロード及びそこへの基板のロードのためにFOUPが接続されるドッキングステーションの数が定められる。FI120は、FOUP110とロードロックチャンバ130との間に配置されている。FI120は、半導体製造設備(Fab)とクラスタツールアセンブリ100aとの間のインタフェースを形成する。FI120は、ロードロックチャンバ130に接続されており、これにより、基板が、FI120からロードロックチャンバ130へと及びロードロックチャンバ130からFI120へと移送される。
フロントエンドロボットチャンバ180は、ロードロックチャンバ130のそれぞれと同じ側に位置しており、これにより、ロードロックチャンバ130が、FI120とフロントエンドロボットチャンバ180との間に位置する。フロントエンドロボットチャンバ180はそれぞれ、その中に移送ロボット185を備える。移送ロボット185は、1のチャンバから他のチャンバへと、1つ以上の基板をフロントエンドロボットチャンバ180を通じて又はそれを介して移送するのに適した任意のロボットである。調製チャンバ幾つかの実施形態において、図1Aに示されるように、各フロントエンドロボットチャンバ180内の移送ロボット185は、ロードロックチャンバ130のうちの1つから予備チャンバ190のうちの1つへと基板を移送するよう構成されている。
予備チャンバ190は、クラスタツールアセンブリ100a内での所望のプロセスに従って、予洗浄チャンバ、アニーリングチャンバ、又は冷却チャンバのうちのいずれかである。幾つかの実施形態において、予備チャンバ190は、プラズマ洗浄チャンバである。さらに別の例示的な実施形態において、予備チャンバ190は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能なプレクリーンIIチャンバ(Preclean II chamber)である。真空ポンプ196が、予備チャンバ190のそれぞれに隣接して配置される。真空ポンプ196は、所定の圧力まで予備チャンバ190を排気するよう構成されている。幾つかの実施形態において、真空ポンプ196は、例えば予備チャンバ190内で真空を形成するためなどに、予備チャンバ190の圧力を下げるよう構成される。
図1Aに示すように、2つのロードロックチャンバ130、2つのフロントエンドロボットチャンバ180、及び2つの予備チャンバ190が、クラスタツールアセンブリ100a内で設定される。2つのロードロックチャンバ130、2つのフロントエンドロボットチャンバ180、及び2つの予備チャンバ190は、図1Aに示し先に記載したように配置されたときには、2つの移送アセンブリを形成しうる。2つの移送アセンブリは、互いに間隔を置くことができ、かつ互いに鏡のように左右対称を形成することができ、これにより、予備チャンバ190は、自身のそれぞれのフロントエンドロボットチャンバ180の対向し合う壁上に存在する。
移送チャンバアセンブリ150は、移送チャンバアセンブリ150とフロントエンドロボットチャンバ180との間で基板が移送されるように、フロントエンドロボットチャンバ180に隣接しておりかつフロントエンドロボットチャンバ180に動作可能に接続されている。移送チャンバアセンブリ150は、中央移送装置145と、複数の処理アセンブリ160と、を含む。複数の処理アセンブリ160は、移送チャンバアセンブリ150内の中央移送装置145の旋回軸又は中心軸の径方向外側の、中央移送装置145の周囲に配置されている。
チャンバポンプ165が、処理アセンブリ160のそれぞれに隣接して配置され、処理アセンブリ160のそれぞれと流体連結しており、これにより、中央移送装置145の周囲に配置された複数のチャンバポンプ165が存在する。複数のチャンバポンプ165は、移送チャンバアセンブリ150内の中央移送装置145の径方向外側に配置されている。図1Aに示すように、1つのチャンバポンプ165が、処理アセンブリ160のそれぞれに流体的に結合している。
幾つかの実施形態において、各処理アセンブリ160に流体的に結合された複数のチャンバポンプ165が存在してよい。さらに別の実施形態において、1つ以上の処理アセンブリ160は、直接的に自身に流体的に結合されたチャンバポンプ165を有さなくてよい。幾つかの実施形態において、様々な数のチャンバポンプ165が、各処理アセンブリ160に流体的に結合されており、これにより、1つ以上の処理アセンブリ160は、1つ以上の他の処理アセンブリ160とは異なる数のチャンバポンプ165を有しうる。チャンバポンプ165によって、各処理アセンブリ160内の処理領域の別々の真空排気が可能となり、したがって、各処理アセンブリ内の圧力が互いに別々に維持され、かつ移送チャンバアセンブリ150内に存在する圧力とは別々に維持されうる。
図1Aは、移送チャンバアセンブリ150内に6つの処理アセンブリ160を有する実施形態を示している。しかしながら、他の実施形態において、移送チャンバ150内に異なる数の処理アセンブリ160を有してもよい。例えば、幾つかの実施形態において、2~12個の処理アセンブリ160が、4~8個の処理アセンブリ160といった移送チャンバアセンブリ150内に配置されてよい。他の実施形態において、4個の処理アセンブリ160が、移送チャンバアセンブリ150内に配置されうる。処理アセンブリ160の数は、クラスタツール100aの総設置面積、クラスタツール100aが実行できる可能な処理ステップの数、クラスタツール100aの総製造コスト、及びクラスタツール100aのスループットに影響を及ぼす。
処理アセンブリ160のそれぞれは、PVD、CVD、ALD、エッチング、洗浄、加熱、アニーリング、及び/又は研磨プラットフォームのうちのいずれか1つとすることができる。幾つかの実施形態において、処理アセンブリ160は全て、1種類の処理プラットフォームである。他の実施形態において、処理アセンブリ160は、2つ以上の異なる処理プラットフォームを含む。例示的な一実施形態において、処理アセンブリ160の全てがPVD処理チャンバである。他の例示的な実施形態において、処理アセンブリ160は、PVD処理チャンバとCVD処理チャンバの両方を含む。半導体製造プロセスを完了するために必要な処理チャンバの種類に適合するよう、複数の処理アセンブリ160を変更することが可能である。
中央移送装置145は、移送チャンバアセンブリ150の略中心に配置されており、これにより、移送チャンバアセンブリ150の中心軸155は、中央移送装置145を通って配置されている。中央移送装置145は、各処理アセンブリ160の間で基板を移送するよう構成された任意の適切な移送装置である。一実施形態において、中央移送装置145は、各処理アセンブリ160の間で基板を移送するよう構成された1つ以上のブレードを有する中央ロボットである。他の実施形態において、中央移送装置は、移送チャンバアセンブリ150の中心軸155を中心とする円軌道経路に沿って処理領域を移動させるカルーセルシステムである。
図1Bは、複数の移送チャンバアセンブリ150が接続されたクラスタツール100bの平面図である。FOUP110、FI120、及びロードロックチャンバ130は、図1Aに関連して上述したFOUP110、FI120、及びロードロックチャンバ130と同様に配置されうる。図1Bのクラスタツール100bは、FIエッチング装置115、バッファチャンバ140、及び複数の移送チャンバアセンブリ150をさらに含む。
FIエッチング装置115は、当該FIエッチング装置115がFI120の側壁上に配置されるように、FI120に隣接して配置されている。FIエッチング装置115は、FOUP110及びロードロックチャンバ130に接続されたFIの側壁とは別のFI120の側壁上に配置されうる。FIエッチング装置115は、エッチングチャンバでありうる。FIエッチ装置115は、アプライドマテリアルズ社から入手可能なエッチチャンバのCentris(登録商標)ラインと同様でありうる。
バッファチャンバ140が、ロードロックチャンバ130と複数の移送チャンバアセンブリ150との間に位置しており、ロードロックチャンバ130と複数の移送チャンバアセンブリ150との間で基板を移送しうる隔離可能な空間を提供する。バッファチャンバ140は、ロードロックチャンバ130と複数の移送チャンバアセンブリ150との両方に結合されている。図1Bに示すように、3つの移送チャンバアセンブリ150が、バッファチャンバ140の周囲に配置され、かつバッファチャンバ140に取り付けられている。他の実施形態において、バッファチャンバ140の周囲に配置された1つ、2つ、又は3つより多い移送チャンバアセンブリ150が存在してよい。
バッファチャンバ140は、移送チャンバアセンブリ150又はロードロックチャンバ130と接触するバッファチャンバ140の各壁に沿って、少なくとも1つの開口146を含む。各開口146は、移送チャンバアセンブリ150との間で、基板、基板チャック、又は基板チャック上の基板の通過を可能とするよう寸法決めされている。幾つかの実施形態において、移送チャンバアセンブリ150に隣接するバッファチャンバ140の各壁に沿って2つの開口146が存在する。これにより、バッファチャンバ140から移送チャンバアセンブリ150へ、又は移送チャンバアセンブリ150からバッファチャンバ140へと、2つの基板を同時に通過させることができる。
バッファチャンバ140は、1つ以上のバッファチャンバ移送ロボット148を含む。バッファチャンバ移送ロボット148は、基板、チャック、又は基板とチャックの両方を、移送チャンバアセンブリ150とロードロックチャンバ130との間で移動させる。バッファチャンバ移送ロボット148は、任意の適切な基板移送ロボットとすることができる。
移送チャンバアセンブリ150の処理アセンブリ160内で使用されるプロセスガスから、バッファチャンバ140内部空間を隔離することを可能とするために、各移送チャンバアセンブリ150間のアクセス、及びバッファチャンバ140の開口146が、スリット弁といったそれぞれの流体遮断弁によって選択的にシールされる。流体遮断弁(図示せず)は、各移送チャンバアセンブリ150の壁の内部、バッファチャンバ140の壁の内部に配置され、又はバッファチャンバ140と移送チャンバアセンブリ150との間の別個のアセンブリとして配置される。さらに、流体遮断弁は、プレート及びシールアセンブリ292(図2A~図3B)を含むことができ、レート及びシールアセンブリ292は、それぞれの開口146を選択的に覆ってシールするよう、又は覆わないよう選択的に動作可能なラムによって押圧される。プレート及びシールアセンブリ292は、これにより、移送チャンバアセンブリ150とバッファチャンバ140との間の流体的連通を選択的にシールし又は当該流体的連通を可能とし、さらに、開口146から引っ込められたときには、バッファチャンバ140内のバッファチャンバ移送ロボット148上の支持ブレード又はエンドエフェクタが、開口146を介して基板を移送することを可能とする。
移送チャンバアセンブリ150は、図1Aに関連して先に記載したもの同じに構成されうる。このことには、中央移送装置145、複数の処理アセンブリ160、及び各移送チャンバアセンブリ150内のチャンバポンプ165の配置及び構造が含まれる。しかしながら、移送チャンバアセンブリ150の代替的な実施形態が利用されてよい。
図2A~図2Bは、第1の実施形態に係る移送チャンバアセンブリ150の一部分及び処理アセンブリ160aの概略的な断面図である。第1の実施形態において、移送チャンバアセンブリ150は、中央移送装置145(図1A及び図1B)といった、処理アセンブリ160a内の支持チャック224aの基板支持面223へと基板200を移送するためのロボットを含む。支持チャック224aは、処理アセンブリ160a内の基板リフトアセンブリ220aに取り付けられている。処理アセンブリ160aは、マグネトロンアセンブリ295及びミニ処理チャンバ216aをさらに含む。
図2Aは、基板リフトアセンブリ220aが、下げられた基板受け取り位置にある間の処理アセンブリ160aを示しており、ここでは、基板200が、ミニ処理チャンバ216aの下方に位置している。図2Bは、基板リフトアセンブリが、上げられた基板処理位置にある間の処理アセンブリ160aを示しており、ここでは、基板200が、ミニ処理チャンバ216a内に配置されている。図2A~図2Bに示す構成では、処理アセンブリ160間での基板200の移送中と、ミニ処理チャンバ216a内での基板処理中と、の両方において、支持チャック224aが基板リフトアセンブリ220aに取り付けられたままである。
図2Aの処理アセンブリ160aは、マグネトロンアセンブリ295、移送チャンバ空間236の一部分、移送チャンバアセンブリ150の一部分、ミニ処理チャンバ216a、支持チャック224a、及び基板リフトアセンブリ220aを含む。図2Aの処理アセンブリ160は、基板受け取り位置にある基板リフトアセンブリ220aを示しており、支持チャック224a及び基板200は、移送チャンバ空間236内に存在する。開口201と、プレート及びシールアセンブリ292とが、処理アセンブリ160aに隣接して配置されている。
開口201は、移送チャンバアセンブリ150の外側の側壁上にある。開口201は、基板200と、基板200を運ぶロボットアームとが通過できるよう寸法決めされている。ロボットアームは、フロントエンドロボットチャンバ180(図1A)内の移送ロボット185であってよく、又はバッファチャンバ140(図1B)のバッファチャンバ移送ロボット148であってよい。開口201は、移送チャンバアセンブリ150との間の基板200の移動の間、フロントエンドロボットチャンバ180及び/又はバッファチャンバ140からシールされる。開口201は、開口201の外側に配置されたプレート及びシールアセンブリ292を使用してシールされる。バッファチャンバ140が利用される実施形態において、開口201は、バッファチャンバ140のそれぞれの開口146の近傍にあり、当該開口146と位置合わせされている。
移送チャンバアセンブリのリッド302が、中央移送装置145の上に配置される(図1A~図1B)。移送チャンバアセンブリのリッド302は、移送チャンバアセンブリ150の上面に接続されており、移送チャンバアセンブリ150内の部品の保守及び交換のために取り外すことができる。
幾つかの実施形態において、ミニ処理チャンバ216aは、物理的気相堆積(PVD)処理チャンバであり、当該ミニ処理チャンバ216a内で露出している基板200上に層を形成する材料が、スパッタリングターゲットアセンブリ203からスパッタリングされる。したがって、ここでのミニ処理チャンバ216aは、スパッタリングターゲットアセンブリ203と、誘電体アイソレータ204と、ライナ206と、封じ込め部材208と、カバーリング210と、マグネトロンアセンブリ295と、リッド部材296と、を含む。ミニ処理チャンバ216a内には、チャンバ空間278が含まれている。
スパッタリングターゲットアセンブリ203は、チャンバ空間278の上に配置されており、チャンバ空間278を包囲するカバーを形成する。そこでは、スパッタリングターゲットアセンブリ203は、上から見たときには円形をしており、平坦な、すなわちほぼ平坦な上面を有する。スパッタリングターゲットアセンブリ203の環状表面は、誘電体アイソレータ204上に配置されており、この誘電体アイソレータ204は、ライナ206からスパッタリングターゲットアセンブリ203を電気的に絶縁するのに十分な絶縁耐力及び大きさを有する誘電材料である。
スパッタリングターゲットアセンブリ203は、AC電源286に接続されている。AC電源286は、基板処理中にスパッタリングターゲットアセンブリ203にバイアスが掛かるように、スパッタリングターゲットアセンブリ203に電力供給する。
誘電体アイソレータ204は、誘電体アイソレータ204が径方向の幅を有し中空の内径部分を取り囲むように、環状の形状をしている。誘電体アイソレータ204の誘電材料は、ライナ206からスパッタリングターゲットアセンブリ203を電気的に絶縁することが可能な任意の材料であり、さらに、それらの間の断熱ももたらす。ここでのライナ206は、誘電体アイソレータ204より下方に少なくとも部分的に延在する部分を含んでいて、誘電体アイソレータ204を物理的に支持する支持レッジを形成する。ライナ206は、移送チャンバアセンブリ150の上面218の少なくとも一部分と機械的に接触している。ライナ206はまた、スパッタリングターゲットアセンブリ203からのスパッタリング材料のフラックスと、ライナ206の内側対向側壁217と、の間の遮蔽をもたらす封じ込め部材208の一部分とも接触している。
スパッタリングターゲットアセンブリ203は、マグネトロン支持壁289、及びリッド部材296によって画定されたマグネトロン空間299と、チャンバ空間278と、の間に配置されている。スパッタリングターゲットアセンブリ203内のスパッタリングターゲット202の端は、封じ込め部材208及び誘電体アイソレータ204よりも内側に位置している。スパッタリングターゲット202は、スパッタリング中に基板200の表面上に堆積される材料で構成される。スパッタリングターゲット202は、基板200に形成された高アスペクト比フィーチャ内にシード層として堆積させるための銅スパッタリングターゲットでありうる。スパッタリングターゲット202はまた、銅がドープされたアルミニウムスパッタリングターゲットといった他の材料も含みうる。代替的に、スパッタリングターゲット202が、誘電体層内のトレンチ、ビア又はコンタクト開口の表面を覆うために使用されるライナ/バリア材料で構成され、トレンチ、ビア又はコンタクト開口の表面上に堆積させられる材料はターゲット材料で構成され、場合によっては、ターゲット材料から形成された化合物で構成される。例えば、窒化タンタル層が上に重なったタンタル層が、最初に不活性ガス環境でターゲットをスパッタリングし次いでプロセス空間内に窒素を追加することによって、トレンチ、ビア、又はコンタクト開口の表面上に形成されうる。代替的に、第1のターゲット材料の第1の金属が、トレンチ、ビア、又はコンタクト開口の表面を含む基板200上にスパッタリングされる。基板200は、同じ又は異なるターゲット組成を有する第2のチャンバに移動させられ、窒素といった反応物質が、プロセス空間内に導入されて、非化合物層の上に化合物層を形成する。
ライナ206は、環状の部材である。ライナ206は、移送チャンバアセンブリ150の上面218に配置された主支持部225を含む。主支持部225は、誘電体アイソレータ204が配置された上部環状レッジ部を含む。誘電体アイソレータ204は、ライナ206の主支持部225によって物理的に支持されている。ライナ206は、下方に突出した環状部226を有する。下方に突出した環状部226は、ライナ206の主支持部225から下方に配置されている。下方に突出した環状部226は、主支持部225の底面から延在する垂直方向部分である。ライナ206の水平方向リング部227が、下方に突出した環状部226の下端に配置されている。水平方向リング部227は、処理アセンブリの中心軸205に対して、下方に突出した環状部226から径方向内側に延びている。水平方向リング部227は、封じ込め部材208の下方環状部272の下に配置されている。図2A~図2Bに示す実施形態では、ライナ206の水平方向リング部分227は、封じ込め部材208の下方環状部272の部分の下に配置されている。幾つかの実施形態において、ライナ206の水平方向リング部分227は、封じ込め部材208の下方環状部272の全体の下に配置されうる。
封じ込め部材208は、上方シールド本体222と下方シールド本体229とを含む。上方シールド本体222は、円筒状の本体である。上方シールド本体222は、処理アセンブリの中心軸205に対して、ライナ206の主支持部225より径方向内側に配置されている。上方シールド本体222は、下方シールド本体229の上に配置されている。下方シールド本体229は、U字状の本体である。
下方シールド本体229は、第1の円筒下部221と、第2の円筒下部220と、下方環状部272と、を含む。第1の円筒下部221は、処理アセンブリ中心軸205に対して、上方シールド本体222の径方向外側に配置されている。第1の円筒下部221は、上方シールド本体222の底部に接続している。第1の円筒下部221はリングであり、第1の上方シールド本体222から垂直方向に下方に延在している。下方環状部272は、上方シールド本体222から最も遠い第1の円筒下部221の先端に接続されている。下方環状部272は、第1の円筒下部221から径方向内方に延在する水平方向部材である。下方環状部272は、第1の円筒下部221と、第2の円筒下部220と、に接続している。下方環状部272は、第2の円筒下部220の下端に接続されている。第2の円筒下部220は、下方環状部272の上方に配置された垂直方向の円筒壁である。第2の円筒下部220は、第1の円筒下部221の径方向内側に配置されており、第1の円筒下部221の少なくとも一部と同心円上にある。
カバーリング210が、下方シールド本体229の第2の円筒下部220の上に配置されている。カバーリング210は、エッジリング228、及び支持チャック224aの側部又はリフトアセンブリ220aへの望まれぬ堆積を防止する。カバーリング210は、下方部材215と、上方部材214と、を含む。上方部材214は、水平接触面274を有する。水平接触面274は、支持チャック224a及びリフトアセンブリ220aが図2Bに示すように上昇位置にあるときには、支持チャック224aを取り囲むエッジリング228に接触するよう寸法決めされている。
ベローズアセンブリ250が、カバーリング210の下方に配置されている。ベローズアセンブリ250は、下部シールド本体229に接続されており、処理アセンブリ中心軸205に対して、ライナ206、及び封じ込め部材208の上部シールド本体222より径方向内側に配置されている。
マグネトロンアセンブリ295が、スパッタリングターゲットアセンブリ203の上に配置されている。マグネトロンアセンブリ295は、シャフト291に接続されたベースプレート293により支持された複数の磁石294を含み、シャフト291は、ミニ処理チャンバの中心軸205と軸方向に位置合わせされている。シャフト291は、マグネトロンアセンブリ295のリッド部材296をはさんで反対側に配置されたモータ287に接続されている。モータ287は、マグネトロン空間299内で磁石294が回転するように、シャフト291を回転させる。マグネトロン空間299は、リッド部材296、マグネトロン支持壁289、及びスパッタリングターゲットアセンブリ203によって画定されている。一実現において、磁石は、スパッタリングターゲットアセンブリ203の前面の付近のミニ処理チャンバ216a内で磁場を形成し、かつそこで生成されるプラズマを維持し、これにより、イオン化ガス原子のかなりのフラックスがスパッタリングターゲットアセンブリ203にぶつかり、ターゲット材料のスパッタ放出が引き起こされる。磁石は、ミニ処理チャンバの中心軸205の周りを回転させられ、スパッタリングターゲットアセンブリ203の表面に亘る磁場の均一性を向上させる。
流体が、磁石294及びスパッタリングターゲットアセンブリ203の温度を制御するために、マグネトロン空間299を通って送られる。流体は、流体供給部297によってマグネトロン空間299内へと送られ、流体抽出器298によってマグネトロン空間から流出する。流体供給部297と流体抽出器298とは、マグネトロンアセンブリ295の両側にあり、これにより、流体が、マグネトロン空間299を通って、スパッタリングターゲットアセンブリ203の最上部にわたって、かつ磁石294の上を通って流される。流体は、DI水又は他の適切な冷却流体とすることができる。
マグネトロンアセンブリ295、AC電源286、スパッタリングターゲットアセンブリ、及び封じ込め部材208が、プロセス構成要素285を形成する。プロセス構成要素285は、チャンバ空間278内で様々なプロセスを実行するために選択的に変更することができる。幾つかの実施形態において、プロセス構成要素285は、シャワーヘッドアセンブリ、遠隔プラズマ源、複数の加熱要素、又はセンサを含むよう変更されうる。図2A~図6Eに記載の実施形態では、プロセス構成要素285は、PVDプロセスを可能とするよう構成されている。代替的な実施形態において、プロセス構成要素285が、処理アセンブリ160a、160bがCVDプロセス、ALDプロセス、エッチングプロセス、アニーリングプロセス、又は洗浄プロセスを実行できるように変更される。
支持チャック224a及び基板リフトアセンブリ220aは、エッジリング228と、ステップ状シーリングリング264と、リフトアセンブリシャフト238と、リフト上部230と、電気的ライン240と、背面ガス出口243と、ガスライン242と、をまとめて含んでいる。基板200が、支持チャック224aの基板支持面223上に配置されている。
支持チャック224aは、基板200及びエッジリング228を支持する。図示される実施形態において、支持チャック224aは、当該支持チャック224aに電源244といった電源によってバイアスが掛けられるように、静電チャックである。支持チャック224aにバイアスを掛けることによってリフトアセンブリ220aの処理中及び移動中に、基板200がチャックされて、基板支持チャック224a上の所定の位置で保持される。支持チャック224aはまた、加熱素子(図示せず)及び熱センサ(図示せず)も含みうる。加熱素子及び温度センサも、電源244に接続することができ、基板支持表面223及びそこに載置された基板200にわたって均一な制御された温度を維持する際に支援することができる。
リフトアセンブリ220aは、1つ以上のモータといったアクチュエータ246を含む。アクチュエータ246によって、支持チャック224aの垂直運動及び回転運動が可能となり、これにより、支持チャック224aは、移送チャンバ空間236を通って垂直方向に上下に移動することができ、かつ中心軸205の周りを回転して移動することができる。
支持チャック224aは、基板支持面223を形成する平面的な上面を有する。支持チャック224aは、当該支持チャック224aの基板支持面223の周囲に配置された外側レッジ266を有する。外側レッジ266は、垂直方向において基板支持面223からずれている。外側レッジ266は、エッジリング228を受け入れるよう寸法決めされている。エッジリング228は、支持チャック224aの基板支持面223から径方向外側に配置されている。エッジリング228は、リフトアセンブリ220a及び支持チャック224aが上昇した処理位置にあるときには、カバーリング210の水平接触面274に接触するよう寸法決めされている。
支持チャック224aは、リフトアセンブリ220aの最上部に配置されており、これにより、支持チャック224aは、リフト上部230の最上部上に配置されている。リフト上部230は、支持チャック224aの底面261全体の下方に配置されている。リフト上部230は、リフトアセンブリシャフト238の上に配置されており、リフトアセンブリシャフト238を取り囲んでいる。リフトアセンブリシャフト238は、垂直方向のシャフトである。リフトアセンブリシャフト238の中には、電気的ライン240及びガスライン242が配置されている。電気的ライン240は、ワイヤといった複数の電気接続を含みうる。電気的ライン240が、支持チャック224aを電源244に接続する。電気的ライン240及び電源244は、バイアスを掛けるため及び加熱するために、支持チャック224aに電力を供給する。電源244は、リフトアセンブリ220aの移動のための電力を供給することもできる。
ガスライン242は、パージガス源241に接続されている。ガスライン242は、背面ガス出口243と流体的に連通している。パージガス源241によってガスライン242に供給されるパージガスが、背面ガス出口243を通って流れ、基板支持面223に載置された基板200の底面に背面ガスを供給する。
ステップ状シーリングリング264は、処理アセンブリの中央軸205に対して見たときには、支持チャック224aの径方向外側に配置され、かつ支持チャック224aに接続している。ステップ状シールリング264は、ベローアセンブリ250の下に配置されており、かつベローアセンブリ250と重なり合う環状の表面積を有しており、これにより、ステップ状シールリング264は、図2Bに示すように支持チャック224a及びリフトアッセンブリ220aが処理位置にあるように上げられたときには、ベローアセンブリ250と共にシールを形成する。
幾つかの実施形態において、リフトピン(図示せず)が、支持チャック224a、リフトアセンブリ220aのリフト上部230、及びチャックシールアセンブリ235の下部シールシールド232の主シールド部251を貫通して形成されたリフトピン孔内に配置されうる。リフトピンは、基板支持面223まで延在しうる。リフトピンは、処理ステップの合間に、又は基板が移送チャンバアセンブリ150からロード又はアンロードされるときに、基板200を持ち上げ及び下げるよう構成されうる。幾つかの実施形態において、リフトピンの代わりに、他の基板移送の仕組みが使用されうる。本構成では、基板処理中の移送チャンバ空間236とチャンバ空間278との間のプロセスガスの漏れを低減するよう、リフトピンは省略されている。
図2Bは、図2Aと同じ構成要素を含んでいる。図2Bは、リフトアセンブリ220a及び支持チャック224aが上方の置又は処理位置にあるときの処理アセンブリ160aを示している。リフトアセンブリ220aが上方位置にあるときには、ステップ状シールリング264とベローズアセンブリ250とが互いに接触して、シールを形成する。リフトアセンブリ220aを上方位置まで移動させると、ステップ状シールリング264が上方に押し上げられて、ベローズアセンブリ250の表面と接触する。エッジリング228も上方に移動して、カバーリング210の水平接触面274に接触する。ステップ状シールリング264とベローズアセンブリ250の両方のシール面が、処理アセンブリ160間の移送チャンバ空間236を通る基板200の移送平面に対して平行である。基板200の移送平面は、基板支持面223に対して平行な水平方向の平面である。基板200は、中央移送装置145といった移送チャンバ空間236内に配置されたロボットによって、移送平面に沿って処理アセンブリ間で移送される。
ステップ状シールリング264、ベローズアセンブリ250、支持チャック224a、封じ込め部材208、及びスパッタリングターゲットアセンブリ203は、リフトアセンブリ220aが基板処理位置まで持ち上げられたときには、処理チャンバ空間278を画定する。上方の位置にある間に、チャンバ空間278内の基板200に対してプロセスが実行される。
図3A~図3Bは、第2の実施形態に係る、移送チャンバアセンブリ150の一部分及び処理アセンブリ160bの概略的な断面図である。図3A~図3Bは、マグネトロンアセンブリ295、AC電源286、開口201、プレート及びシールアセンブリ292、移送チャンバ空間236、移送チャンバアセンブリ150、ミニ処理チャンバ216b、支持チャック224b、及び基板リフトアセンブリ220bを示している。マグネトロンアセンブリ295、AC電源286、プレート及びシールアセンブリ292、移送チャンバ空間236、及び移送チャンバアセンブリ150は、図2A~図2Bに描かれているものと同様である。開口201は、基板200、支持チャック224b、又は基板200と支持チャック224bの両方が通れるよう寸法決めされており、これにより、基板200は、支持チャック224bに載った状態で、クラスタツール100a、100b全体を移動することができる。
処理アセンブリ160bは、ミニ処理チャンバ216b、マグネトロンアセンブリ295、移送チャンバ空間236の一部分、移送チャンバアセンブリ150の一部分、支持チャック224b、及び基板リフトアセンブリ220bを含む。図3A~図3Bのミニ処理チャンバ216bは、スパッタリングターゲットアセンブリ203、誘電体アイソレータ204、ライナ206、封じ込め部材208、カバーリング210、マグネトロンアセンブリ295、及びリッド部材296を含む。ミニ処理チャンバ216bの内部にはチャンバ空間278が存在する。スパッタリングターゲットアセンブリ203、誘電体アイソレータ204、ライナ206、封じ込め部材208、カバーリング210、マグネトロンアセンブリ295、及びリッド部材296は、図2A~図2Bに描かれたものと同じである。
図3A~図3Bの実施形態の支持チャック224b、中央移送装置145、及び基板リフトアセンブリ220bは、図2A~図2Bの実施形態の支持チャック224a、中央移送装置145、及び基板リフトアセンブリ220aとは異っている。
図3Aでは、支持チャック224b及びリフトアセンブリ220bは、基板受け取り位置において示されている。基板受取り位置にある間、支持チャック224b、及び支持チャック224bの基板支持面223に載置された基板200は、リフトアセンブリ220bから分離しており、中央移送装置145(図1A~図1B)によって移送チャンバアセンブリ150中を移送することができる。中央移送装置145は、移送チャンバアセンブリ150の中心軸155の周りの軌道経路内で、基板200及び支持チャック224bを移動させて、支持チャック224bに載置された基板200を様々な処理アセンブリ160へと移送する。
図2A~図2Bに示された実施形態と同様に、基板リフトアセンブリ220bは、リフト上部230の上方に位置する支持チャック224bを有する。エッジリング228が、基板200の外周において支持チャック224bに載置されている。ステップ状シールリング264が、支持チャック224bの周面の周りに配置されている。リフトアセンブリ220bは、リフトアセンブリシャフト238、電気的ライン240、背面ガス出口243、及びガスライン242を含む。基板200が、支持チャック224bの基板支持面223に載置されている。
支持チャック224bは、基板リフトアセンブリ220bの最上部に配置されている。支持チャック224bは、基板200及びエッジリング228を支持する。支持チャック224bは、当該支持チャック224bが電源244といった電源によってバイアスが掛けられるように、静電チャックである。支持チャック224bにバイアスを掛けることによって、基板リフトアセンブリ220bの処理中及び移動中に、基板200がチャックされて、支持チャック224b上の所定の位置で保持される。支持チャック224bはまた、加熱素子(図示せず)及び熱センサ(図示せず)を含んでもよい。加熱素子及び温度センサも、電源244に接続することができ、基板支持表面223及びそこに載置された基板200にわたって均一な制御された温度を維持する際に支援することができる。
支持チャック224bは、1つ以上のモータといったアクチュエータ246に接続されている。アクチュエータ246によって、支持チャック224bの垂直運動及び回転運動が可能となり、これにより、支持チャック224bは、移送チャンバ空間236を通って垂直方向に上下に移動することができ、かつ中心軸205の周りを回転して移動することができる。
支持チャック224bは、基板支持面223を形成する平面的な上面を有する。支持チャック224bは、支持チャック224bの基板支持面223の周囲に配置された外側レッジ266を有する。外側レッジ266は、垂直方向において、基板支持面223からずれている。外側レッジ266は、エッジリング228を受け入れるよう寸法決定されている。エッジリング228は、支持チャック224bの基板支持面223から径方向外側に配置されている。エッジリング228は、支持チャック224bが上昇した処理位置にあるときには、カバーリング210の水平接触面274に接触するよう寸法決めされている。
支持チャック224bは、下面308をさらに含む。下面308は、基板支持面223とは反対側にあり、かつ基板支持面223に対して平行である。下面308は、チャック移送接続部310と、チャックリフトアセンブリ接続部312と、背面ガス接続部314と、を含む。チャック移送接続部310は、下面308上に配置されており、支持チャック224bと、中央移送装置145上に配置された移送装置接続部306と、の間の接続点として機能する。チャック移送接続部310は、支持チャック224bを中央移送装置145に電気的及び物理的に接続する役割を果たす。チャック移送接続部310は、支持チャック224bが中央移送装置145上に配置されている間、支持チャック224bに電力を供給する。チャック移送接続部310はまた、例えば1の処理アセンブリ160から他の処理アセンブリ160へと、移送チャンバアセンブリ150内で移送する間に、支持チャック224bを中央移送装置145に固定する役割も果たす。幾つかの実施形態において、2~5個のチャック移送接続部310など、複数のチャック移送接続部310が存在する。
背面ガス接続部314は、背面ガス出口243と流体的に連通している。背面ガス接続部314及び背面ガス出口243は、支持チャック224bの中心に置かれており、これにより、背面ガス接続部314及び背面ガス出口243は、支持チャック224bの中心を通って配置されている。背面ガス接続部314が支持チャック224bの下面308の下方に配置されるように、背面ガス接続部314は、背面ガス出口243の底部側に接続され、かつ当該底部側から配置されている。
中央移送装置145は、上面304と、転送装置接続部306と、装置開口325と、を含む。中央移送装置145は、移送チャンバ空間236内の処理アセンブリ160間で、基板200及び/又は支持チャック224を移送する。中央移送装置145は、中央移送装置145の上面304に対して平行な水平移送平面において移動する。移送装置接続部306は、中央移送装置145の上面304上に配置されており、装置開口325を取り囲んでいる。移送装置接続部306は、支持チャック224b上のチャック移送接続部310と位置合わせされている。幾つかの実施形態において、2~5個の移送装置接続部306など、複数の移送装置接続部306が存在する。移送装置接続部306は、移送装置電源330に電気的に接続されている。移送装置電源330は、移送チャンバアセンブリ150を介して支持チャック224b及び基板200を移送する間、基板200を支持チャック224bにチャックするための電力を供給する。支持チャック224bの移送中に基板200をチャックすることで、基板支持表面223上の所定の位置に基板200が保持され、基板200の裏面への損傷が防止される。
背面ガス接続部314及びチャックリフトアセンブリ接続部312は、中央移送装置145に接続されておらず、支持チャック224bが中央移送装置145の上に配置されている間、装置開口325の上方に配置されており、背面ガス接続部314及びチャックリフトアセンブリ接続部312は、処理アセンブリの中心軸205に対して、移送装置接続部306の径方向内側に配置される。
図3Bでは、支持チャック224bが、リフトアセンブリ220bの上に配置されており、これにより、支持チャック224bは、リフト上部230の上に配置されている。リフト上部230は、リフトアセンブリシャフト238の上に配置されており、リフトアセンブリシャフト238を取り囲んでいる。リフトアセンブリシャフト238は、垂直方向のシャフトである。リフトアセンブリシャフト238の中には、電気的ライン240及びガスライン242が配置されている。電気的ライン240は、ワイヤといった複数の電気接続を含みうる。電気的ライン240が、支持チャック224bを電源244に接続する。電気的ライン240及び電源244は、バイアスを掛けるため及び加熱するために、支持チャック224bに電力を供給する。電源244は、リフトアセンブリ220bの移動のための電力をアクチュエータ246に供給することもできる。
ガスライン242は、パージガス源241に接続されている。ガスライン242は、背面ガス接続部314を介して背面ガス出口243と流体的に連通している。背面ガス接続部314は、ガス接続受け326を介してリフトアセンブリ220bに接続する。ガス接続受け326は、リフト上部230の上面320に載置されている。背面ガス接続部314がガス接続受け326に一旦結合すると、パージガス源241が、背面ガス出口243と流体的に連通する。パージガス源241によってガスライン242に供給されたパージガスは、背面ガス出口243を流過して、基板支持面223に載置された基板200の底面に背面ガスを供給する。
リフトアセンブリ220bは、チャック接続部318をさらに含む。チャック接続部318は、リフトアセンブリ220bのリフト上部230の上面320上に配置されている。チャック接続部318は、電気的ライン240によって電源244に電気的に接続されている。チャック接続部318は、支持チャック224bがチャック接続部318及びリフトアセンブリ接続部312によってリフトアセンブリ220bに接続されているときには、支持チャック224bに電源を供給する。リフトアセンブリ220bが、下方の受け取り位置から中央移送装置145まで上昇し、装置開口325を通過してリフトアセンブリ接続部312に接触したときに、チャック接続部318とリフトアセンブリ接続部312とが互いに結合する。この場合、支持チャック224bは、リフトアセンブリ220bが装置開口325を通過して上昇し、図3Bに示す処理位置まで移動する間は、中央移送装置145から分離している。
支持チャック224bは、リフトアセンブリ接続部312とチャック接続部318との結合、並びに背面ガス接続部314とガス接続受け326との結合によって、リフトアセンブリ220bに接続される。リフトアセンブリ接続部312及び背面ガス接続部314は、リフトアセンブリ220bが上昇したときには、チャック接続部318及びガス接続受け326に結合し、これにより、リフトアセンブリ接続が、リフトアセンブリ接続部318に接触し、かつ背面ガス接続部314がガス接続受けに326に接触する。
ステップ状シーリングリング264は、処理アセンブリの中央軸205に対して見たときに、支持チャック224bの径方向外側に配置され、かつ支持チャック224aに接続されている。ステップ状シールリング264は、ベローアセンブリ250の下に配置されており、ベローアセンブリ250と重なり合う環状の表面積を有しており、これにより、ステップ状シールリング264は、図3Bに示すように支持チャック224b及びリフトアッセンブリ220bが処理位置まで上げられたときには、ベローアセンブリ250と共にシールを形成する。支持チャック224bが、中央移送装置145上に配置されている間、ステップ状シールリング264は、中央移送装置145の上面316に接触している。幾つかの実施形態において、ステップ状シールリング264は、リフトアセンブリ220bが下方の移送位置にある間、支持チャック224bの重量の少なくとも一部を支持し、支持チャック224b及び基板200の移送中に、移送チャンバアセンブリ150中で支持チャック224bを支持する。
幾つかの実施形態において、リフトピン(図示せず)が、支持チャック224b、リフトアセンブリ220bのリフト上部230、及びチャックシールアセンブリ235の下部シールシールド232の主シールド部251を貫通して形成されたリフトピン孔内に配置されうる。リフトピンは、基板支持面223まで延在しうる。リフトピンは、処理ステップの合間に、又は基板が移送チャンバアセンブリ150からロード又はアンロードされるときに、基板200を持ち上げ及び下げるよう構成される。幾つかの実施形態において、リフトピンの代わりに、他の基板移送の仕組みが使用されうる。本構成では、基板処理中の移送チャンバ空間236とチャンバ空間278との間のプロセスガスの漏れを低減するよう、リフトピンは省略されている。本明細書に開示されるような実施形態において、支持チャック224a及び基板200は、中央移送装置145と同様のチャッキング能力を備えたロボットを使用して、移送チャンバ空間236の中へ、及び移送チャンバ空間236外へと移送される。幾つかの実施形態において、リフトピンは、リフトアセンブリ220bから支持チャック224bの少なくとも一部を、基板200と共に持ち上げるよう形成される。中央移送装置145は、チャンバ空間278内で基板200が処理される間は、処理アセンブリ160b内に配置されたままである。幾つかの実施形態において、中央移送装置145はカルーセル装置であり、移送チャンバアセンブリ150の処理アセンブリ160間で複数の基板200を移送する。中央移送装置145は、リフトアセンブリ220bの垂直方向の移動の間、及び基板200の処理の間、下方の移送位置に留まるよう構成されており、これにより、中央移送装置145は、基板処理中に支持チャック224b及び基板200が処理位置まで垂直方向に移送される間、依然として留まっている。
図3A~図3Bの実施形態は、基板リフトアセンブリ220bからの支持チャック224bの取り外しを可能にする。支持チャック224bは、処理アセンブリ160間で基板200及び支持チャック224bを移送する間、中央移送装置245のアームに結合されている。支持チャック224bを基板200と共に中央移送装置245に結合することで、支持チャック224bの上面での摩耗が低減され、支持チャック224bを交換又はメンテナンスする前に、より大きな時間の間支持チャック224bを利用できるようになる。支持チャック224b上に基板200を保持することで、基板200の裏面への損傷を低減できることも分かっている。というのは、基板200は、より低い頻度で、支持チャック224bから持ち上げられ、及び支持チャック224b上に配置されるからである。ステップ状シールリング264とベローズアセンブリ250の両方のシール面は、処理アセンブリ160間で基板200が移送チャンバ空間236を通る移送平面に対して平行である。
図4A~図4Cは、図2B及び図3Bに係るシールリング264とベローズアセンブリ250との間の境界面の概略的な拡大断面図である。エッジリング228とカバーリング210との間の境界面も示されている。図4Aは、第1の位置にある支持チャック224a-bを示す。図4Bは、第2の位置にある支持チャック224a-bを示す。図4Cは、第3の位置にある支持チャック224a-bを示す。
図4Aでは、支持チャック224a-bの第1の位置は、処理位置より下の位置にあり、これにより、シールリング264は、ベローズアセンブリ250に未だ接触しておらず、ベローズアセンブリ250は、圧縮された状態又は伸長した状態にはない。
ステップ状シールリング264が、外側レッジ部402と、ステップ状部404とを含んでいる。ステップ状シールリング264の内側径方向壁406が、支持チャック224a-bの外側径方向壁408に隣接して配置され、かつ当該外側径方向壁408と接触している。外側レッジ部402は、ステップ状シールリング264のステップ状部404から、径方向外方に延びる水平方向のレッジである。ステップ状部404は、外側レッジ部402のチャックシール面422から垂直方向に上方に延在する。
ステップ状シールリング264の底面428は、外側レッジ部分402とステップ状部404の両方の底面である。底面428は、チャック底面432と同一平面上にある。チャック底面432は、図3A~図3Bの支持チャック224bの下面308又は図2A~図2Bの支持チャック224aの底面261でありうる。
ステップ状シールリング264の上面430は、ステップ状部404の上面である。上面430は、支持チャック224a-bの外側レッジ266と同一平面上にある。エッジリング228が、ステップ状シールリング264の上面430上に部分的に配置されている。チャックシール面422は、外側レッジ部402の上面である。チャックシール面422は、水平方向の平面である。チャックシール面422は、ステップ状シールリング264の上面430から、垂直方向にずれている。ステップ状シールリング264は、金属又はセラミック材料とすることができ、これにより、ステップ状シールリング264の表面は、金属又はセラミック材料でありうる。金属材料を利用するときには、ステップ状シールリング264は、アルミニウム又は陽極酸化アルミニウム材料、ステンレス鋼材料、又はインコネル合金材料でありうる。ステンレス鋼材料は、6060又は6061アルミニウムといった、6000シリーズのアルミニウムでありうる。セラミック材料を利用するときには、セラミック材料は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又は石英(SiO2)でありうる。チャックシール面422は、表面粗さが約10Ra以下であり、例えば約2Ra~約10Ra、例えば約4Ra~約8Raである。
エッジリング228は、支持チャック224a-b及びステップ状シールリング264の上に配置されており、これにより、エッジリング底面438が、ステップ状シールリングの上面430及び支持チャック224a-bの外側レッジ266の上に配置される。エッジリング228は、内側上面436と、中間上面424と、外側上面434とを含む。内側上面436は、中間上面424と外側上面434の両方より径方向内側に配置されている。中間上面424は、外側上面434の径方向内側に配置されている。中間上面424は、湾曲した上面であり、これにより、中間上面424は、内側上面436と外側上面434との間の溝を形成する。内側上面436は、外側上面434と同一平面上にある。内側上面436は、基板支持面223と同一平面上にある。外側上面434は、カバーリング210の上方部材214の水平接触面274を受けるよう寸法決めされている。
ベローズアセンブリ250は、上方ベローズリング410と、ベローズ412と、下方ベローズリング414と、を含む。ベローズ412は、上方ベローズリング410と下方ベローズリング414との間に配置されている。上方ベローズリング410は、下方ベローズリング414の上方に配置されている。上方ベローズリング410は、封じ込め部材208の第2の円筒下部220より径方向内側に配置されている。
上方ベローズリング410は、上方ベローズリング410の底面上に配置される上方シール面420を有する。上方シール面420は、ステップ状シールリング264のチャックシール面422と分離シールを形成するよう成形されている。上方シール面420は、ステップ状シールリング264のチャックシール面422に対して平行であり、上方シール面420は、ステップ状シールリング264のチャックシール面422の環状の表面の少なくとも一部と重なり合う環状の表面を有している。上方ベローズリング410は金属材料とすることができ、これにより、上方ベローズリング410の表面は、アルミニウム、ステンレス鋼、又はインコネル材料である。アルミニウムは、陽極酸化アルミニウムでありうる。ステンレス鋼材料は、6060又は6061ステンレス鋼といった、6000シリーズのステンレス鋼でありうる。上方シール面420は、表面粗さが約10Ra以下であり、例えば約2Ra~約10Ra、例えば約4Ra~約8Raである。ステップ状シールリング264に従って、上方シール面420とチャックシール面422とは、同様の材料又は異種の材料を有することができ、これにより、シールは、同様の材料の間又は異種の材料の間に形成される。ステップ状シールリング264及びチャックシール面422の材料は、上方シール面420とチャックシール面422との間のシールを改善するため、又はチャックシール面422が変形する可能性を低減するために選択されうる。
チャックシール面422は、スパッタリングターゲット202の底面に対して平行である。図2A~図2B及び図3A~図3Bに示すように、チャックシール面422と、上方シール面420と、基板支持面223と、スパッタリングターゲット202の底面と、の実質的に平行な配向/位置合わせによって、反復可能でかつ信頼性が高いシールを形成することが可能となる一方で、基板支持面223とスパッタリングターゲット202の底面と、の間の角度調整を、処理中に容易に形成及び/又は維持することが可能なる。チャックシール面422及び上方シール面420は、基板及び/又は支持チャック224bの移送平面に対しても平行である。移送平面については先に記載しており、処理アセンブリ160間での移送の、水平方向の平面である。
下方ベローズリング414は、封じ込め部材208の下方環状部272に接続されている。下方ベローズリング414は、封じ込め部材208の下方環状部272の下面416に当接して配置された上面418を有する。下方ベローズリング414の上面418は、封じ込め部材208の下方環状部272の下面416に結合されている。
ベローズ412は、上方ベローズリング410と下方ベローズリング414との間に配置されており、これにより、ベローズ412は、下方ベローズリング414の上面418と上方ベローズリング410の上方シール面420と、に取り付けられている。ベローズ412は、上方ベローズリング410と下方ベローズリング414との間のバリアを形成し、これにより、ガスはベローズ412を通過することができない。ベローズ412は、バネ定数(k)が約50lbf/in~約80lbf/inであり、例えば、約55lbf/in~約75lbf/in、例えば、約60lbf/in~約70lbf/inである。後述するように、幾つかの実施形態において、ベローズ412のバネ定数は、所望のシール力がベローズ412の伸長の所望の範囲内で実現されるように選択されている。幾つかの実施形態において、ベローズ412のバネ定数(k)は、チャンバ空間278内で実行されるプロセスの温度に従って変わる。ベローズ412は、チャンバ空間278内の温度とともに温度が変化する。幾つかの実施形態において、チャンバ空間278内の動作温度が約350度C~約600度Cの温度にあるときには、ベローズ412のバネ定数は、約55lbf/in~約75lbf/inであり、例えば、約60lbf/in~約70lbf/inである。他の実施形態において、チャンバ空間278が約150℃~約250℃の動作温度にあるときには、ベローズ412のばね定数は、約35lbf/in~約55lbf/inであり、例えば、約40lbf/in~約50lbf/inである。さらに別の実施形態において、チャンバ空間278内の動作温度が約20℃~約150℃であるときには、ベローズ412のばね定数は、約15lbf/in~約35lbf/inであり、例えば、約20lbf/in~約30lbf/inである。様々な温度範囲にわたるベローズ412のバネ定数の変化は、材料のヤング係数の変化に起因する。ベローズ412はまた、熱的に伸長又は収縮しうる。
ベローズアセンブリ250のベローズ412は、垂直方向(すなわち、Z方向)といった少なくとも1つの方向に適合するよう構成されており、かつ、処理中にガスがベローズ412を通過するのを防止するよう構成されている。ベローズアセンブリ250は、上方ベローズリング410及び下方ベローズリング414に両端が溶接されたステンレススチール又はインコネルのベローズアセンブリとすることができる。ベローズアセンブリ250の柔軟な性質により、ステップ状シールリング264のチャックシール面422と処理チャンバ壁の上方シール面420との間のいかなるミスアライメント又は平面性の差にも対処することができ、これにより、信頼性が高くかつ反復可能なシールを上方シール面420において形成することが可能である。図2~図5の実施形態において、ベローズアセンブリ250は、伸長ベローズアセンブリであり、ベローズ412は、処理チャンバ空間278をシールする間伸長する。
図4Aの第1の位置にある間、ステップ状シールリング264は、上方シール面420に如何なる力も加えない。ステップ状シールリング264と上方シール面420との間に如何なる力も存在しないと、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間のシールは存在しない。図4Aの第1の位置では、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236とは流体的に連通している。チャンバ空間278と移送チャンバ空間236とが流体的に連通しているときには、プロセスガス入口426を通じて提供されるガスが、移送チャンバ空間236内に漏れうる。
図4Aの第1の位置では、ベローズ412は、長さが約1.1インチから約1.7インチであり、例えば約1.2インチから約1.6インチ、例えば約1.3インチから約1.5インチである。ベローズ412は、緩和状態にあり、ベローズの長さに影響を与える支持チャック224a-bからの力はない。
図4Bにおいて、支持チャック224a-bは第2の位置にあり、これにより、ステップ状シールリング264が上方ベローズリング410の上方シール面420に接触する。第2の位置は、図4Aの第1の位置と図4Cの第3の位置との間の垂直方向の位置である。
ステップ状シールリング264が、上方ベローズリング410の上方シール面420に接触することに加えて、エッジリング228の外側上面434が、カバーリング210の水平接触面274に当接して配置されている。カバーリング210は、チャンバ空間278内のプロセスラジカルからベローズアセンブリ250を保護する。カバーリング210がエッジリング228に接触すると、ベローズアセンブリの保護が向上する。
支持チャック224a-bが第2の位置まで上げられると、上方ベローズリング410が上方に押し上げられて、ベローズ412が伸長する。カバーリング210と接触するエッジリング228も、カバーリング210を上方に押し上げる。カバーリング210が上げられたときには、カバーリング210の下方部材215の底面454が、封じ込め部材208の第2の円筒下部220の上面455よりも垂直方向下方に存在する。下方部材215の底面454が封じ込め部材208の第2の円筒下部220の上面455よりも垂直方向に下にあることで、ベローアセンブリ250のベローズ412がプロセスラジカルから確実に保護されることが保証される。
図4Bの第2の位置では、ベローズ412が、約1.2インチから約1.8インチの長さまで伸長しており、例えば約1.3インチから約1.7インチ、例えば約1.4インチから約1.6インチの長さまで伸長している。
ステップ状シールリング264が、上方ベローズリング410の上方シール面420に接触することで、上方シール面420上のステップ状シールリング264によって、小さい力452が与えられる。小さい力452は、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間に少なくとも部分的シールを提供する。チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間のシールによって、移送チャンバ空間236内の圧力とは異なる圧力を必要としない幾つかのプロセスを実行することが可能となる。加えて、支持チャック224a-bが最終処理位置まで持ち上げられる間、チャンバ空間278のパージが開始されうる。
図4Cは、支持チャック224a-bが第2の位置よりも高い第3の位置にあり、これにより、ステップ状シールリング264が上方ベローズリング410の上方シール面420に接触しており、支持チャック224a-bが続いて上方に移動しベローズ412を伸長させている様子を示している。第3の位置は、図4Aの第1の位置及び図4Bの第2の位置の両方より上の垂直方向の位置である。
ステップ状シールリング264が、上方ベローズリング410の上方シール面420に接触することに加えて、エッジリング228の外側上面434が、カバーリング210の水平接触面274に当接して配置されている。
支持チャック224a-bが第3の位置まで上げられると、上方ベローズリング410が上方に押し上げられて、ベローズ412が、第2の位置より大きな伸長ポイントまで伸長する。カバーリング210と接触するエッジリング228も、カバーリング210を上方に押し上げる。カバーリング210が上げられたときには、カバーリング210の下方部材215の底面454は、依然として、封じ込め部材208の第2の円筒下部220の上面455よりも垂直方向下方に存在する。
図4Cの第3の位置では、ベローズ412が、約1.7インチから約2.3インチの長さまで伸長しており、例えば約1.8インチから約2.2インチ、例えば約1.9インチから約2.1インチの長さまで伸長している。図4Aの第1の位置から図4Cの第3の位置までのベローズ412の総ストロークは、約0.5インチから約1.1インチ、例えば約0.6インチから約1.0インチ、例えば約0.7インチから約0.9インチである。
ステップ状シールリング264が、上方ベローズリング410の上方シール面420に接触しており、かつベローズ412がさらに大きく伸長することで、上方シール面420上のステップ状シールリング264によって、大きな力453が与えられる。大きな力453は、図4Bの第2の位置における小さい力452よりも大きい。大きな力453は、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236とが流体的に分離されるように、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間の完全なシールをもたらす。チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間のシールによって、移送チャンバ空間236内の圧力とは異なる圧力を必要とするプロセスを実行することが可能となる。さらに、本明細書に開示される全体的な設計に因り、基板支持表面223に載置された基板の表面と、ターゲットの表面と、の間の間隔が、基板処理ステップ(例えば、PVD堆積ステップ)中に得られるプロセス結果を改善するよう調整されうる。幾つかの実施形態において、ベローズ412のバネ定数は、ターゲットから基板までの間隔の所望の範囲内に基板が配置されたときには、所望の大きな力453を実現するよう選択される。
チャックシール面422と上方シール面420の両方の構造的完全性が、処理アセンブリ160内での大量の基板の処理の後にも維持される。チャックシール面422及び上方シール面420は、経時的にほとんど反りが無く、したがって、チャンバの耐用年数を通じて、チャンバ空間278と移送チャンバ空間236との間の高品質のシールを維持する。反りは、上方シール面420及びチャックシール面422のうちの一方の湾曲であり得、又は、チャックシール面422及び上方シール面420の望ましくない摩耗でありうる。望まれぬ湾曲又は摩耗は、チャックシール面422と上方シール面420との間に形成されるシールの範囲内に漏れを生じさせるであろう。チャックシール面422及び上方シール面420の反りは、ベローズアセンブリ250の利用によって少なくとも部分的に最小化される。ベローズアセンブリ250は、チャックシール面422及び上方シール面420のいずれかに突然力が加わることを最小に抑える。ベローズアセンブリ250は、より長い時間にわたってシールを形成する衝撃力を分散させ、したがって、チャックシール面422及び上方シール面420の変形を低減させる。
シールリング264及びチャックシール面422は、移送チャンバ空間236とチャンバ空間278の両方の範囲内で、広範囲の温度及び圧力にわたって平面性を維持する。シールリング264は、さらに、支持チャック224a-bの広範囲の位置の間、平面性を維持する。基板処理中に支持チャック224a-bが移動させられる実施形態において、ベローズ412の可撓性によって、シールリング264のチャックシール面422と上方シール面420の両方を、支持チャック224a-bの位置の範囲にわたって平面的に、かつ互いに対して平行に維持することが可能となる。処理中に基板を移動させることが望まれる場合には、支持チャック224a-bを移動させることができる。シールリング264及びチャックシール面422は、基板処理中に基板200及び基板支持面223の温度が上昇する間、さらに平面性を維持する。チャックシール面422の位置が、熱的な伸長及び収縮に因り変化する間、ベローズアセンブリ250は位置を受動的に調整して、移動に対応し、シールを維持する。
上方ベローズリング410は、処理チャンバ壁と見做される。処理チャンバ壁は、処理アセンブリ160内のチャンバ空間を画定する任意の壁でありうる。幾つかの実施形態において、追加の処理チャンバ壁は、スパッタリングターゲットアセンブリ203、封じ込め部材208、及びベローズ412を含む。
図5は、図2B及び図3Bに係るシールリング264とベローズアセンブリ250との間の変更された境界面、並びにガス入口426及びガス出口536の概略的な拡大断面図である。シールリング264とベローズアセンブリ250との間の境界面は、中間排出領域502を含む。ガス入口426及びガス出口536が、封じ込め部材208を通って配置されている。
中間排出領域502は、シールリング264のチャックシール面422と、ベローズアセンブリ250の上方ベローズリング410の上方シール面420と、の間に配置されている。中間排出領域502は、チャックシール面422と上方シール面420との間に形成された小さなキャビティ又はポケットでありうる。中間排出領域502は、排出ライン512の末端に形成されている。排出ライン512は、上方ベローズリング410、下方ベローズリング414、ライナ206の水平方向リング部227、及び移送チャンバアセンブリ150の側壁を通って配置されている。排出ライン512は、中間領域ポンプ514に接続されている。中間領域ポンプ514は、チャンバ空間278の圧力と移送チャンバ空間236の圧力との間の圧力まで中間排出領域502を排気するために使用されうる。
排出ライン512は、第1の排出ライン区間504、第2の排出ライン区間506、及び第3の排出ライン区間508を含む。第1の排出ライン区間504と、第2の排出ライン区間506と、第3の排出ライン区間508と、は全て互いに接続されて流体的に連通しており、これにより、第1の排出ライン区間504が、第2の排出ライン区間506に接続され第2の排出ライン区間506と流体的に連通しており、第2の排出ライン区間506が、第3の排出ライン区間508に接続され第3の排出ライン区間508と流体的に連通している。第3の排出ライン区間508は、中間領域ポンプ514に接続され中間領域ポンプと流体的に連通している。
第1の排出ライン区間504は、上方ベローズリング410を通って配置されており、これにより、第1の排出ライン区間504は、中間排出領域502に隣接しており上方シール面420の一部を通して形成された第1の末端と、シールリング264の外側レッジ部402の径方向外側でかつベローズ412の径方向内側に、上方シール面420を通って形成された第2の末端と、を有する。第1の排出ライン区間504の第2の末端は、第2の排出ライン区間506の第1の末端に接続している。
第2の排出ライン区間506は、ベローズアセンブリ250のベローズ412の径方向内側に配置されている。第2の排出ライン区間506は、上方ベローズリング410から下方ベローズリング414へと延びている。第2の排出ライン区間506の第2の末端は、下方ベローズリング414の外壁で、第3の排出ライン区間508の第1の末端に接続している。
第3の排出ライン区間508は、下方ベローズリング414、ライナ206の水平方向リング部227、及び移送チャンバアセンブリ150の側壁を通って形成されている。第3の排出ライン区間508は、水平方向に配置された排出ラインである。第3の排出ライン区間508の第2の末端は、中間領域ポンプ514に接続されている。代替的に、第3の排出ライン区間508を中間領域ポンプ514に接続する追加の第4の排出ライン区間があってよい。幾つかの実施形態において、中間領域ポンプ514は、真空ポンプである。
マグネトロンアセンブリ295は、スパッタリングターゲットアセンブリ203上に配置されており、これにより、マグネトロン支持壁289が、スパッタリングターゲットアセンブリ203の上に、かつ誘電体アイソレータ204の上方に配置されている。マグネトロン空間299は、チャンバ空間278及び移送チャンバ空間236から流体的に分離されている。スパッタリングターゲットアセンブリ203が、マグネトロン空間299をチャンバ空間278から分離している。
チャックシール面422が、2つのOリング溝515、516及び2つのOリング517、519をさらに含む。第1のOリング溝515及び第2のOリング溝516は、ステップ状シールリング264のチャックシール面422において配置されている。Oリング溝515、516は、第1のOリング溝515が中間排出領域の径方向内側にあり、かつ第2のOリング溝が中間排出領域の径方向外側にあるように、配置されうる。第1のOリング溝515及び第2のOリング溝516には、それぞれ、第1のOリング517及び第2のOリング519が配置されている。第1のOリング517及び第2のOリング519は、KYFLON(登録商標)Oリングでありうる。第1のOリング517及び第2のOリング519は、上方ベローズリング410の上方シール面420に当接してシールする。第1のOリング517及び第2のOリング519は、移送チャンバ空間236とチャンバ空間278との間の分離シールの形成を支援する。
移送チャンバ空間236が、下方排気領域を形成する。移送空間ポンプ518が、移送チャンバ空間236を所定の圧力まで排気する。移送空間ポンプ518は、移送空間ライン510によって移送チャンバ空間236に流体的に接続されている。移送空間ライン510は、移送チャンバアセンブリ150の側壁を通って形成されている。幾つかの実施形態において、移送空間ポンプ518は、真空ポンプである。
ガス入口426及びガス出口536が、チャンバ空間278と流体的に連通している。ガス入口426は、上方シールド本体222と、下方シールド本体229の第1の円筒下部221と、の間に形成されている。ガス入口426は、代替的に、下方シールド本体229の第1の円筒下部221又は上方シールド本体222のいずれかを通って形成されてよい。ガス入口426は、チャンバ空間278を入口プレナム532に流体的に接続する。入口プレナム532は、チャンバ空間278を取り囲んでおりライナ206の主支持部225を通って形成されたプレナムである。入口プレナム532は、ライナ206の主支持部225及び封じ込め部材208の外面によって少なくとも部分的に画定される。入口プレナム532は、入口ガス通路528に流体的に接続されている。入口ガス通路528は、入口プレナム532をガス源520と流体的に接続する。入口ガス通路528は、傾斜したガス通路であり、ここでは、入口ガス通路528は、ガス源520から入口プレナム532に近づくにつれて右下がりになっている。
ガス源520は、プロセスガス、パージガス、コンディショニングガス、又は洗浄ガスを供給することができる。ガス源520は、幾つかの実施形態において複数のガス源520でありうる。ガス源520は、ケイ素含有ガス、窒素含有ガス、及び酸素含有ガスといったガスを供給することができる。ガス源520はまた、アルゴンガス、ネオンガス、及びヘリウムガスを供給してもよい。洗浄ガスが供給されているときには、ガス源520は、塩素ガス又はフッ素ガスを供給することができる。本明細書に明示的に記載されていない他のプロセスガス、パージガス、コンディショニングガス、又は洗浄ガスが供給されてよい。
ガス出口536は、上方シールド本体222と、スパッタリングターゲットアセンブリ203と、誘電体アイソレータ204と、の間に形成されている。ガス出口536は、チャンバ空間278を排気プレナム540と接続する。排気プレナム540は、チャンバ空間278と、封じ込め部材208の上方シールド本体222の少なくとも一部と、を取り囲んでいる。排気プレナム540は、ライナ206の主支持部225を通って形成されている。排気プレナム540は、封じ込め部材208の上方シールド本体222の外壁548と、誘電体アイソレータ204と、ライナ206の主支持部材208と、によって少なくとも部分的に画定されている。排気プレナム540は、ガス出口536を出口ガス通路530に流体的に接続する。出口ガス通路530は、ライナ206の主支持部225を通って形成されている。出口ガス通路530は、排気プレナム540と排気ポンプ546とを流体的に接続する。
排気ポンプ546は、ガス源520によってチャンバ空間278内に導入されたガスを排気するよう機能する。排気ポンプ546はまた、所定のプロセス圧力までチャンバ空間278を排気するよう機能する。幾つかの実施形態において、リフトアセンブリ220a-bが処理位置まで持ち上げられ、チャンバ空間278が移送チャンバ空間236から流体的に分離される。チャンバ空間278内の圧力と移送チャンバ空間236内の圧力とは、リフトアセンブリ220a-bが処理位置まで移動した直後は、同じ圧力である。幾つかの実施形態において、プロセスが、移送チャンバ空間236内の圧力とは異なる圧力で実行される。チャンバ空間278内の圧力を変更するために、排気ポンプ546がチャンバ空間278からガスを排出することができ、又は、ガスがガス源520によって導入されうる。
プロセスガス入口426を通るガスの流れが、入口流の矢印550によって示されている。入口流の矢印550は、プロセスガス入口426から、上方シールド本体222の突出部534と、下方シールド本体229の第1の円筒下部221と、の間を下って移動するガスを示している。この場合、入口流の矢印550は、カバーリング210と上方シールド本体222の突出部534との間を流過してチャンバ空間278の主要部分に進入するガスを示している。カバーリング210は、プロセスガス入口426からのガスの直接的な導入から、ベローズアセンブリ250を保護し、チャンバ空間278の中心に向かってガスを上方に方向付ける。
チャンバ空間278からガス出口536を通るガスの流れは、排気流の矢印560によって示されている。排気流の矢印560は、チャンバ空間278からチャンバ空間278の上隅のガス出口536に移動する排出ガスを示している。この場合、排気流の矢印560は、ガス出口536から排気プレナム540へと流れる排出ガスを示している。
ライナ206の主支持部225の内部には、冷却チャネル524が配置されている。冷却チャネル524は、ライナ206の主支持部225と、移送チャンバアセンブリ150の上面538と、の間に配置されている。基板処理中にライナ206又は移送チャンバアセンブリ150の内部の温度を一定に維持するために、冷却チャネル524は、その中で水又は他の流体を循環させることができる。
Oリング522が、移送チャンバアセンブリ150の上面538上の溝552の中に配置されている。Oリング522は、移送チャンバアセンブリ150の上面538と、ライナ206の主支持部225と、の間に存在する。
Oリング542が、ライナ206の主支持部225の支持レッジ556上の溝554の中に配置されている。Oリング542は、ライナ206の主支持部225と誘電体アイソレータ204との間に配置されている。
図6A~図6Eは、図2B及び図3Bに係る、変更されたエッジリング628a~628eと代替的なカバーリング611a~611eとの間の境界面、下方シールド本体229、及び圧縮ベローズアセンブリ650の概略的な拡大断面図である。図6A~図6Eの代替的な境界面のそれぞれは、互いに組み合わせることができ、又は、図2B及び図3Bの実施形態と組み合わせることができる。図6A~図6Eの実施形態は、ベローズアセンブリ250が圧縮ベローズアセンブリ650と置換され、エッジリング228が、幾つかの変更されたエッジリング628a~628eのうちの1つと置換され、カバーリング210が、幾つかの変更されたカバーリング611a~611eのうちの1つと置換される実施形態である。幾つかの実施形態において、下方シールド本体229が、変更された下方シールド本体629と置換される。
図6Aには、第1の代替的な実施形態が示されている。第1の代替的な実施形態は、図1~図5で説明した下方シールド本体229と同様の下方シールド本体229を有する。下方シールド本体229は、圧縮ベローズアセンブリ650と、圧縮ベローズアセンブリ650に取り付けられたベローズストッパ608と、を有する。第1の代替的な実施形態はまた、変更されたカバーリング611aと、変更されたエッジリング628aと、変更された支持チャック624aと、を含む。変更されたカバーリング611a、変更されたエッジリング628a、及び変更された支持チャック624aは、本明細書に記載のカバーリング210、エッジリング228、及び支持チャック224と同様の材料構成を有するが、変更された外形を含む。
圧縮ベローズアセンブリ650は、ベローズ612と、上方ベローズリング605と、ステップ状部602と、を含む。ベローズ612は、本明細書に記載のベローズ412と同様である。上方ベローズリング605は、下方シールド本体229の第2の円筒下部220の上面455の上に配置されている。上方ベローズリング605は、第2の円筒下部220の上面455から径方向内方に延びている。ベローズ612は、上方ベローズリング605の底面側に接続されている。ステップ状部602は、Z字状の部分である。ステップ状部602は、下方水平方向部616と、垂直方向部606と、上方水平方向部607と、を含む。下方水平方向部616は、ベローズ612の底部に接続されている。下方水平方向部616は、ベローズ612から径方向内方に延びてている。垂直方向部606は、ベローズ612の径方向内側で下方水平方向部616に取り付けられている。ステップ状部602の垂直方向部606は、下方水平方向部616の先端から上方に延びている。上方水平方向部607は、垂直方向部606の上に配置されている。上方水平方向部607は、ステップ状部602の垂直方向部606より径方向内方に延びている。上方水平方向部607は、上方シール面420を画定する下面を有する。
圧縮ベローズアセンブリ650のベローズ612は、垂直方向(すなわち、Z方向)といった少なくとも1つの方向に適合するよう構成されており、かつ、処理中にガスがベローズ612を通過するのを防止するよう構成されている。ベローズアセンブリ650は、上方ベローズリング605及びステップ状部602に両端が溶接されたステンレススチール又はインコネルのベローズアセンブリでありうる。ベローズアセンブリ250の柔軟な性質により、ステップ状シールリング264のチャックシール面422と処理チャンバ壁の上方シール面420との間のいかなるミスアライメント又は平面性の差にも対処することができ、これにより、信頼性が高くかつ反復可能なシールを上方シール面420において形成することが可能である。図6A~図6Eの実施形態において、圧縮ベローズアセンブリ650は、処理チャンバ空間278をシールする間収縮する。
ベローズストッパ608は、当該ベローズストッパ608が下方シールド本体229の環状部272の底部に配置されるように、環状部272に取り付けられている。ベローズストッパ608は、ベローズ受け面640を有する。ベローズ受け面640は、変更された支持チャック624aが処理位置より下の下降位置にあり、かつベローズが伸長した状態にあるときに、ベローズ612の伸長を止める。ベローズ受け面640は、ステップ状部602の下方水平方向部分616を受けるよう寸法決めされている。
変更されたカバーリング611aは、上方部材614aと下方部材615aとを含む。上方部材614aは、水平方向の部材である。下方部材615aは、垂直方向の部材である。下方部材615aは、上方部材614aの径方向外側の先端から下方に延びている。下方部材615aは径方向に、下方シールド本体229の第2の円筒下部220と第1の円筒下部221との間に配置されている。上方部材614aは、ベローズアセンブリ650全体、及び変更されたエッジリング628aの少なくとも一部を覆って延在している。上方部材614aは、上方部材614aの底面側に配置された水平方向接触面274を含む。上方部材614aは、下向きの突出部652をさらに含む。下向きの突出部652は、水平接触面274上に配置され、かつ上方部材614aから延在しており、これにより、下向きの突出部652は、上方水平方向部607の上面に接触する。
変更されたエッジリング628aは、変更された支持チャック624aの外側レッジ266上に配置されている。変更されたエッジリング628aは、図1~図5のエッジリング228と類似している。変更されたエッジリング628aは、内側上面636と、中間上面624と、外側上面634とを含む。内側上面636は、中間上面624と外側上面634の両方の径方向内側に配置されている。内側上面636は、基板支持面223と同一平面上にある。中間上面624は、外側上面634の径方向内側に配置されている。中間上面624は、湾曲した上面であり、これにより、中間上面624は、内側上面636と外側上面634との間の溝を形成する。外側上面634は、変更されたカバーリング611aの水平方向接触面274の少なくとも一部を受けるよう寸法決定されている。内側上面636は、外側上面634より上に配置されている。
変更された支持チャック624aは、シールリングが外側レッジ266の延長部であり、これにより、チャックシール面422が変更された支持チャック624aの外側レッジ266と同一平面上にあることを除いて、支持チャック224a-bと同様である。
変更された支持チャック624aが処理位置まで上昇したときには、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420がチャックシール面422に接触し、ベローズ612が圧縮される。ベローズ612が圧縮されると、変更されたカバーリング611aが上昇する。図6Aでは示されていないが、変更されたエッジリング628aは、変更されたカバーリング611aの水平接触面274に接触しうる。
図6Bには、第2の代替的な実施形態が示されている。第2の代替的な実施形態は、変更された下方シールド本体629を有する。変更された下方シールド本体629は、圧縮ベローズアセンブリ650と、圧縮ベローズアセンブリ650に取り付けられたベローズストッパ608と、を有する。第2の代替的な実施形態はまた、変更されたカバーリング611bと、変更されたエッジリング628bと、変更された支持チャック624bと、を含む。変更されたカバーリング611b、変更されたエッジリング628b、及び変更された支持チャック624bは、本明細書に記載のカバーリング210、エッジリング228、及び支持チャック224と同様の材料構成を有するが、変更された外形を含む。
変更された下方シールド本体629は、図1~図5で説明した下方シールド本体229と類似しているが、変更された第2の円筒下部620と、水平ベローズ取付部603と、を有している。変更された第2の円筒下部620は、本明細書に記載の第2の円筒下部220と類似しているが、第2の円筒下部220が延長されており、水平ベローズ取付部603が第2の円筒下部220上に配置されている。水平ベローズ取付部603は、変更された第2の円筒下部620から径方向内方に延びる水平方向の部分である。水平ベローズ取付部603の底部には、変更された上方ベローズリング610が配置されている。
圧縮ベローズアセンブリ650は、ベローズ612と、変更された上方ベローズリング610と、ステップ状部602と、を含む。ベローズ612は、本明細書に記載のベローズ412と類似している。変更された上方ベローズリング610は、水平ベローズ取付部603の底面に載置されている。ベローズ612は、変更された上方ベローズリング610の底面側に接続されている。ステップ状部602は、Z字状の部分である。ステップ状部602は、下方水平方向部616と、垂直方向部606と、上方水平方向部607と、を含む。下方水平方向部616は、ベローズ612の底部に接続されている。下方水平方向部616は、ベローズ612から径方向内方に延びてている。垂直方向部606は、ベローズ612の径方向内側で下方水平方向部616に取り付けられている。ステップ状部602の垂直方向部606は、下方水平方向部616の先端から上方に延びている。上方水平方向部607は、垂直方向部606の上に配置されている。上方水平方向部607は、ステップ状部602の垂直方向部606より径方向内方に延びている。上方水平方向部607は、上方シール面420を画定する下面を有する。
ベローズストッパ608が、下方シールド本体229の環状部272に取り付けられている。ベローズストッパ608は、図6Aに示すベローズストッパ608と同様である。
変更されたカバーリング611bは、上方部材614bと下方部材615bとを含む。上方部材614bは、水平方向の部材である。下方部材615bは、垂直方向の部材である。下方部材615bは、上方部材614bの径方向外側の先端から下方に延びている。下方部材615bは径方向に、下方シールド本体629の第2の円筒下部220と第1の円筒下部221との間に配置されている。上方部材614bは、ベローズアセンブリ650全体、及び変更されたエッジリング628bの少なくとも一部を覆って延在している。上方部材614bは、上方部材614bの底面側に配置された水平方向接触面274を含む。
変更されたエッジリング628bは6Aのエッジリング628aと類似している。変更されたエッジリング628bは、変更された支持チャック624bの外側レッジ266上に配置されている。変更されたエッジリング628bの外側上面634は、変更されたカバーリング611bの水平方向接触面274の少なくとも一部を受けるよう寸法決定されている。
変更された支持チャック624bは、当該支持チャック624bが、外側レッジ266から径方向外側に配置されたスカート支持面660を含むことを除いて、支持チャック224a-bと同様である。スカート支持面660は、外側レッジ266より下に配置され、支持チャックスカート部609を支持する。
支持チャックスカート部609は、支持要素661と、ステップ状要素662と、接触要素663と、を含む。支持要素661は、変更された支持チャック624bのスカート支持面660の上に配置されている。支持要素661は、変更された支持チャック624bのスカート支持面660から径方向外側に延びている。ステップ状要素662は、支持要素661から垂直方向下方に配置されている。接触要素663は、ステップ状要素662の下端に接続され、当該下端から径方向外側に配置されている。接触要素663は、上方接触面622を含む。上方接触面622は、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420に接触するよう寸法決めされている。
変更された支持チャック614bが処理位置まで上昇したときには、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420が上方接触面622に接触して、ベローズ612が圧縮される。ベローズ612が圧縮されると、変更されたエッジリング628bの外側上面634に接触することによって、変更されたカバーリング611bが上げられる。
図6Cには、第3の代替的な実施形態が示されている。第3の代替的な実施形態は、変更された下方シールド本体629を有する。変更された下方シールド本体629は、図6Bと同じ変更された下方シールド本体629である。変更された下方シールド本体629は、図6B及び対応するテキストに記載された圧縮ベローズアセンブリ650と、図6A~図6B及び対応するテキストに記載された、圧縮ベローズアセンブリ650に取り付けられたベローズストッパ608と、を含む。第3の代替的な実施形態はまた、変更されたカバーリング611cと、変更されたエッジリング628cと、変更された支持チャック624cと、を含む。変更されたカバーリング611c、変更されたエッジリング628c、及び変更された支持チャック624cは、本明細書に記載のカバーリング210、エッジリング228、及び支持チャック224と同様の材料構成を有するが、変更された外形を含む。
変更されたカバーリング611cは、上方部材614cと下方部材615cとを含む。上方部材614cは、水平方向の部材である。下方部材615cは、垂直方向の部材である。下方部材615cは、上方部材614cの径方向外側の先端から下方に延びている。下方部材615cは径方向に、下方シールド本体629の第2の筒状下部220と第1の筒状下部221との間に配置されている。上方部材614cは、ベローズアセンブリ650全体、及び変更されたエッジリング628cの少なくとも一部を覆って延在している。上方部材614cは、上方部材614cの底面側に配置された水平方向接触面274を含む。
変更されたエッジリング628cは、図6A~図6Bのエッジリング628a、628bと類似している。変更されたエッジリング628cは、変更された支持チャック624cの外側レッジ266上に配置されている。変更されたエッジリング628cの外側上面634は、変更されたカバーリング611cの水平方向接触面274の少なくとも一部を受けるよう寸法決定されている。
変更された支持チャック624cは、本明細書に記載のステップ状シールリング264が、変更された支持チャック624cから連続している部分であることを除いて、支持チャック224a-bと同様である。ステップ状シールリング264のチャックシール面422は、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420に接触するよう寸法決めされている。
変更された支持チャック614cが処理位置まで上昇したときには、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420がチャックシール面422に接触し、ベローズ612が圧縮される。ベローズ612が圧縮されると、変更されたエッジリング628cの外側上面634に接触することによって、変更されたカバーリング611cが上げられる。
図6Dには、第4の代替的な実施形態が示されている。第4の代替的な実施形態は、変更された下方シールド本体629を有する。変更された下方シールド本体629は、図6Bと同じ変更された下方シールド本体629である。変更された下方シールド本体629は、図6B及び対応するテキストに記載された圧縮ベローズアセンブリ650と、図6A~図6B及び対応するテキストに記載された、圧縮ベローズアセンブリ650に取り付けられたベローズストッパ608と、を含む。第4の代替的な実施形態はまた、変更されたカバーリング611dと、変更されたエッジリング628dと、変更された支持チャック624dと、を含む。変更されたカバーリング611d、変更されたエッジリング628d、及び変更された支持チャック624dは、本明細書に記載のカバーリング210、エッジリング228、及び支持チャック224と同様の材料構成を有するが、変更された外形を含む。
変更されたカバーリング611dは、上方部材614dと下方部材615dとを含む。上方部材614dは、水平方向の部材である。下方部材615dは、垂直方向の部材である。下方部材615dは、上方部材614dの径方向外側の先端から下方に延びている。下方部材615dは径方向に、下方シールド本体629の第2の円筒下部220と第1の円筒下部221との間に配置されている。上方部材614dは、ベローズアセンブリ650全体、及び変更されたエッジリング628dの少なくとも一部を覆って延在している。上方部材614dは、変更された支持チャック624dのステップ状シールリング264を通過して延在していない。上方部材614dは、上方部材614dの底面側に配置された水平接触面274を含む。
変更されたエッジリング628dは、変更された支持チャック624dの外側レッジ266上に配置されている。変更されたエッジリング628dは、内側上面636と、第1のステップ部644と、第2のステップ部646と、第3のステップ部648と、を含む。第1のステップ部644は、外側レッジ266に対して平行に配置されかつ外側レッジ266の上方に配置された水平面である。第2のステップ部646は、外側レッジ266に対して平行に配置されかつ第1のステップ部644より垂直方向に下に配置された水平面である。第2のステップ部646は、外側レッジ266と同一平面上にありうる。第2のステップ部646は、変更されたカバーリング611dの水平方向接触面274の少なくとも一部を受けるよう寸法決定された外側上面634を含む。第3のステップ部648は、外側レッジ266に対して平行に配置されかつ第2のステップ部646より垂直方向に下に配置された水平面である。第3のステップ部648は、底部チャック面432と同一平面上にあり得、又は、底部チャック面432より下方に配置されうる。第3のステップ部648は、ベローズ支持面654を含む。ベローズ支持面654は、第3のステップ部648の上面であり、上方水平方向部607の上方シール面420を受け入れて支持するような寸法決定されている。
変更された支持チャック624dは、本明細書に記載のステップ状シールリング264が、変更された支持チャック624dから連続している部分であることを除いて、支持チャック224a-bと同様である。変更された支持チャック624dでは、ステップ状シールリング264のチャックシール面422が、変更されたエッジリング628dの第2のステップ部646の底面に接触するよう寸法決定されている。
変更された支持チャック614dが処理位置まで上昇したときには、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420がベローズ支持面654に接触し、ベローズ612が圧縮される。ベローズ612が圧縮されると、変更されたエッジリング628dの外側上面634に接触することによって、変更されたカバーリング611dが上げられる。
図6Eには、第5の代替的な実施形態が示されている。第5の代替的な実施形態は、変更された下方シールド本体629を有する。変更された下方シールド本体629は、図6Bと同じ変更された下方シールド本体629である。変更された下方シールド本体629は、図6B及び対応するテキストに記載された圧縮ベローズアセンブリ650と、図6A~図6B及び対応するテキストに記載された、圧縮ベローズアセンブリ650に取り付けられたベローズストッパ608と、を含む。第5の代替的な実施形態はまた、変更されたカバーリング611eと、変更されたエッジリング628eと、変更された支持チャック624eと、を含む。変更されたカバーリング611e、変更されたエッジリング628e、及び変更された支持チャック624eは、本明細書に記載のカバーリング210、エッジリング228、及び支持チャック224と同様の材料構成を有するが、変更された外形を含む。
変更されたカバーリング611eは、上方部材614eと下方部材615eとを含む。上方部材614eは、水平方向の部材である。下方部材615eは、垂直方向の部材である。下方部材615eは、上方部材614eの径方向外側の先端から下方に延びている。下方部材615eは径方向に、下方シールド本体629の第2の円筒下部620と第1の円筒下部221との間に配置されている。上方部材614eは、ベローズアセンブリ650全体、及び変更されたエッジリング628eの少なくとも一部を覆って延在している。上方部材614eは、第2の接触底面678を含む突出部676を有する。上方部材614eは、上方部材614eの底面側に配置された水平接触面274を含む。水平接触面274は、変更されたエッジリング628eの少なくとも一部と接触する。突出部676が、上方部材614eの水平接触面274から下方に延びている。第2の接触底面678が、突出部676の下端にあり、変更されたエッジリング628eの外側レッジ680と相互作用するよう成形されている。第2の接触底面678は、外側レッジ680の外側エッジリング面682及びレッジ最上面684に接触する。
変更されたエッジリング628eは、変更された支持チャック624eの外側レッジ266上に配置されている。変更されたエッジリング628eは、内側上面636と、第1のステップ部644と、外側レッジ680と、を含む。内側上面636は、図6Aに示す内側上面636と同様である。第1のステップ部644は、変更された支持チャック624eの外側レッジ266に対して平行に配置されかつ当該外側レッジ266より上方に配置された水平面である。外側レッジ680は、第1のステップ部644の垂直方向下方に配置されたレッジである。外側レッジ680は、レッジ最上面684と、外側エッジリング面682と、を含む。外側エッジリング面682は、レッジ最上面684に接続しておりレッジ最上面684の径方向外側に配置された傾斜面である。レッジ最上面684は、第1のステップ部644の径方向外側に配置された水平面である。レッジ最上面684は、変更された支持チャック624eの外側レッジ266の径方向外側に、かつ当該外側レッジ266から垂直方向にずれて配置されている。レッジ最上面684及び外側エッジリング面682は、変更された支持チャック624e上のステップ状シールリングのチャックシール面422の上に配置されている。変更されたエッジリング628eは、レッジ下面686を含む。レッジ下面686は、外側レッジ680の下面である。レッジ下面686は、レッジ最上面684及び外側エッジリング面682より下に配置されている。レッジ下面686は、チャックシール表面422から垂直方向にずれており、これにより、レッジ下面686は、妨げられることなく浮動する。
変更された支持チャック624eは、本明細書に記載のステップ状シールリング264が、変更された支持チャック624eから連続している部分であることを除いて、支持チャック224a-bと同様である。変更された支持チャック624eでは、ステップ状シールリング264のチャックシール面422は、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420に接触するよう寸法決めされている。
変更された支持チャック614eが処理位置まで上昇したときには、圧縮ベローズアセンブリ650の上方シール面420がチャックシール面422に接触し、ベローズ612が圧縮される。ベローズ612が圧縮されると、変更されたエッジリング628eの第1のステップ部644及びレッジ最上面684に接触することによって、変更されたカバーリング611eが上げられる。
幾つかの実施形態において、変更された支持チャック624a~624eは、底部チャック面432に形成されたキャビティを有しうる。キャビティは、変更された支持チャック624a~624e内のポケットであったよく、外側レッジ266の下まで延在してよい。ベローズアセンブリ650のステップ状部602の上方水平方向部607は、処理チャンバ壁と見做される。処理チャンバ壁は、処理アセンブリ160内のチャンバ空間を画定する任意の壁でありうる。幾つかの実施形態において、追加の処理チャンバ壁が、スパッタリングターゲットアセンブリ203、封じ込め部材208、及びベローズ612を含む。
本明細書で別段説明がない場合、図6A~図6Eに示されていない構成要素は、図1~図5に記載された構成要素と同じである。幾つかの実施形態において、図6A~図6Eに記載された幾つかの構成要素及びこれに対応するテキストは、図1~図5に記載された実施形態と組み合わせることが可能である。
図7は、図2A~図2Bの移送空間236内及びチャンバ空間278内で基板を移送する方法700である。方法700は、図2A~図2Bに記載された装置によって可能となる。幾つかの実施形態において、方法700は、本明細書に記載されるもの以外の追加の処理工程を含みうる。
方法700の第1の工程702は、ロボットを使用して、第1の領域内の基板受け取り位置の基板支持体上に、基板200といった基板を配置することである。第1の工程702では、基板支持体は、支持チャック224aの基板支持面223である。基板受け取り位置は、図2Aの基板受け取り位置であり、ここで、支持チャック224a及びリフトアセンブリ220aは、それらの上に基板200をロードしうる下方位置にある。第1の領域は、移送チャンバアセンブリ150、及び移送チャンバアセンブリ150内に形成された移送空間236である。第1の工程702で使用されるロボットは、中央移送装置145である。このロボットは、任意の適切な基板移送ロボットとすることができる。このロボットは、処理アセンブリ160間で基板200を移送する。第1の工程702中に基板200が晒される圧力は、移送空間圧力である。移送空間圧力は、約10-9Torr~約10-4Torr、例えば約10-8Torr~約10-5Torr、例えば約10-7Torr~約10-6Torrである。
方法700の第2の工程704は、第1の垂直方向位置から基板支持体及び基板を持ち上げることである。リフトアセンブリ220aによって、基板支持体及び基板の垂直運動が可能となる。基板支持体及び基板は、基板に与えられる損傷を最小に抑えつつ、基板処理の速度を早めるのに十分な速度で持ち上げられる。リフトアセンブリ220aと支持チャック224aとは、互いに取り付けられており、持ち上げ工程全体について同じ速度で持ち上げられる。
方法700の第3の工程706は、基板が第2の領域内にあり、かつ第1の領域と第2の領域とが互いからシールされるように、基板支持体を処理位置に配置することである。第3の工程706では、基板支持体及び基板が図2Bに示すような処理位置にあるように、基板支持体及び基板が持ち上げられる。処理位置では、ベローズアセンブリ250が支持チャック224aと接触しており、移送空間236とチャンバ空間278との間にシールが形成される。本実施形態では、移送空間236が第1の領域であり、チャンバ空間278が第2の領域である。移送空間236とチャンバ空間278との間にシールを設けることで、移送空間236とは異なる圧力までチャンバ空間278を排気することが可能となる。異なる圧力までチャンバ空間278を排気することで、クラスタツールアセンブリ100a、100b内の各処理アセンブリ160内で異なるプロセスを実行することが可能となる。
方法700の第4の工程708は、基板製造プロセスを実行することである。基板製造プロセスは、PVDプロセス、CVDプロセス、ALDプロセス、エッチングプロセス、洗浄プロセス、加熱プロセス、アニーリングプロセス、及び/又は研磨プロセスのうちの1つである。基板製造プロセスは、チャンバ空間278内で実行される。図2~図6に記載されたチャンバ空間278内では、基板製造プロセスは、PVDプロセスである。PVDプロセスは、基板200上に薄膜及びコーティングを生成する。PVDプロセスは、タンタル、銅、アルミニウム、コバルト、ルテニウム、モリブデン、亜鉛、クロム、金、パラジウム、チタン、ケイ素又は他の金属及び金属含有化合物を堆積させることができる。
基板上で第4の工程708における処理が実行された後に、チャンバ空間278をパージすることができ、支持チャック224aが、基板受け取り位置まで戻して下げられる。ロボットが、支持チャック224aから支持基板200を取り出し、方法700が、異なる基板で繰り返される。幾つかの実施形態において、単一の処理アセンブリ160が、基板の寿命の間、基板を複数回処理することができる。
図8は、図3A~図3Bの移送空間236内及びチャンバ空間278内で基板200を移送する方法800である。方法800は、図3A~図3Bに記載された装置によって可能となる。幾つかの実施形態において、方法800は、本明細書に記載されるもの以外の追加の処理工程を含む。
方法800の第1の工程802は、支持チャック224bといった支持チャックを、第1の領域内のロボット上の第1の位置に移動させることである。第1の工程802では、第1の位置は、リフトアセンブリ220bといったリフトアセンブリの上方のローディング位置である。支持チャック224bが、基板200といった基板と共に処理アセンブリ160間で移送させられ、第1の工程802の間にリフトアセンブリ220bから外される。支持チャック224bは、リフトアセンブリ220bの上方に配置されており、これにより、リフトアセンブリ220bは、支持チャック224bより完全に下に配置されている。第1の領域は、移送チャンバアセンブリ150内の移送空間236である。基板チャックを移送するロボットは、中央移送装置145である。
図3A~図3Bではカルーセルが示されているが、中央移送装置145は、他の適切な基板及び基板チャック移送装置と置換されうる。移送装置は、基板チャックと基板の両方を第1の領域内で移送するために具備されている。
方法800の第2の工程804では、リフトアセンブリが、支持チャックの底面側に接触するよう上げられる。リフトアセンブリは、リフトアセンブリと支持チャックとが互いにしっかりと接続されるように、支持チャックの底面側に結合する。リフトアセンブリは、支持チャックの底部側に接触するために、支持チャックに結合されたロボットアーム内の中央開口を通過する。リフトアセンブリはまた、支持チャックへの電気接続部及びガス接続部を提供する。支持チャックの底面側に接触するためにリフトアセンブリが上げられている間、支持チャックは依然としてロボットに接続されており、ロボット上に配置されている。
第2の工程804の間、支持チャックは、リフトアセンブリとロボットの両方に電気的に接続されており、これにより、支持チャックは、基板に加熱及びチャッキングを一定して提供することができる。基板への一定の加熱及びチャッキングによって、基板を一定の温度を維持することが支援され、基板の摺動によって生じる基板の裏面への損傷が最小に抑えられる。リフトアセンブリとロボットの両方が、支持チャックの電力供給のための電気的接続を提供する間、支持チャックへの電力供給は、第2の工程804の間ロボットからリフトアセンブリに切り替わる。
方法800の第3の工程806では、支持チャック及び基板が、リフトアセンブリによってロボットから持ち上げられる。第3の工程806の間、支持チャックは、ロボットから切り離されている。リフトアセンブリは、支持チャック及び支持チャックの上に配置された基板を、垂直方向に上方に持ち上げ、これにより、支持チャック及び基板が、第1の領域を通って第2の領域に向かって移動する。
方法800の第4の工程808は、基板が第2の領域内にあり、かつ第1の領域と第2の領域とが互いからシールされるように、リフトアセンブリが第2の垂直方向位置に配置される。第4の工程808では、基板支持体及び基板が図3Bに示すような処理位置にあるように、基板支持体及び基板がリフトアセンブリによって持ち上げられる。処理位置において、ベローズアセンブリ250が支持チャック224bに接触し、移送空間236とチャンバ空間278との間にシールが形成される。本実施形態において、移送空間236が第1の領域であり、チャンバ空間278が第2の領域である。移送空間236とチャンバ空間278との間にシールを設けることで、移送空間236とは異なる圧力までチャンバ空間278を排気することが可能となる。異なる圧力までチャンバ空間278を排気することで、クラスタツールアセンブリ100a、100b内の各処理アセンブリ160内で異なるプロセスを実行することが可能となる。
方法800の第5の工程810は、基板製造プロセスを実行することである。基板製造プロセスは、PVDプロセス、CVDプロセス、ALDプロセス、エッチングプロセス、洗浄プロセス、加熱プロセス、アニーリングプロセス、及び/又は研磨プロセスのうちの1つである。基板製造プロセスは、チャンバ空間278内で実行される。図2~図6に記載されたチャンバ空間278内では、基板製造プロセスは、PVDプロセスである。PVDプロセスは、基板200上に薄膜及びコーティングを生成する。PVDプロセスは、亜鉛、クロム、金、パラジウム、チタン、銅又は他の金属及び金属含有化合物を堆積させることができる。
基板200上で第5の工程810における処理が実行されて後で、チャンバ空間278をパージすることができ、支持チャック224aが、基板受け取り位置まで戻して下げられる。ロボットが、リフトアセンブリから支持チャック224aを取り出し、方法800が異なる基板で繰り返される。幾つかの実施形態において、単一の処理アセンブリ160が、基板の寿命の間、基板を複数回処理することができる。
方法700、800の要素を組み合わせることができる。本明細書に記載の方法は、図1~図6に記載の装置によって実行することができる。本明細書に記載の方法は、代替的な装置を使用して完了することができることも想定される。
本明細書に開示される実施形態は、基板処理のための装置、並びに、移送チャンバアセンブリ及び複数の処理アセンブリを含むクラスタツールを対象とする。本開示は、概して、同じクラスタツール内の処理アセンブリ間のプロセス条件の柔軟性が向上した基板処理ツールを提供する。
本開示では、基板、及び任意選択的に支持チャックが、移送チャンバアセンブリによって形成された移送空間内で、処理アセンブリ間で移送されうる。処理アセンブリは、基板が処理される処理空間を含む。任意選択的に、支持チャックが、処理アセンブリ間で移送される間リフトアセンブリから外されうる。基板及び支持チャックがリフトアセンブリ上に配置されると、リフトアセンブリが、上方処理位置まで基板及び支持チャックを上げる。上方処理位置にある間、処理アセンブリの表面と支持チャックの表面とが互いに対してシールされ、流体的に分離した処理空間を形成する。処理空間は、移送チャンバアセンブリにより形成された移送空間から流体的に分離している。
リフトアセンブリの移動によって移送空間から処理空間を分離することによって、各処理空間を異なる圧力に調整することが可能となり、さらに、移送チャンバアセンブリ内の各処理アセンブリ内で異なる基板処理ステップを実行することが可能となる。各処理ステップで、異なる圧力及び温度が必要となる場合にも、各処理空間内で異なる処理ステップを実行することができる。処理アセンブリ内のシール部材として支持チャックを使用することによっても、処理空間の容積が最小化される。処理空間を最小化することで、各プロセス中に必要となるプロセスガス及びパージガスの量が削減される。各処理空間と移送空間との間をシールすることによって、追加的に、移送チャンバ内へのプロセスガスの漏れが最小に抑えられる。
先の記載は、本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案することができ、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。
Claims (20)
- 複数の基板を同時に処理するよう構成された装置であって、
移送空間を画定する1つ以上の壁を有する移送チャンバアセンブリと、
基板支持面を有する支持チャックと、
チャックシール面を有するシールリングであって、前記チャックシール面が前記支持チャックの前記基板支持面の周囲に配置されている、シールリングと、
前記移送チャンバアセンブリ内に配置された複数の処理アセンブリであって、
前記処理アセンブリのそれぞれが、1つ以上の処理チャンバ壁と、リフトアセンブリと、を含み、前記処理チャンバ壁が上方シール面を有し、前記リフトアセンブリが、移送位置と処理位置との間で前記支持チャックを移動させるよう構成され、
前記上方シール面は、前記支持チャックが前記処理位置にあるときには、前記チャックシール面と分離シールを形成し、かつ前記1つ以上の処理チャンバ壁と前記支持チャックとの間の、前記移送空間から流体的に分離しているシールされた処理チャンバ空間を形成し、
前記移送空間は、前記支持チャックが前記移送位置にあるときには、前記処理チャンバ空間と流体的に連通している、複数の処理アセンブリと、
を備えた、装置。 - 前記移送チャンバアセンブリが、前記移送チャンバアセンブリ内の前記複数の処理アセンブリのそれぞれの間で基板を移送するよう構成された中央移送装置をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記移送チャンバアセンブリが、前記移送チャンバアセンブリ内の前記複数の処理アセンブリのそれぞれの間で前記支持チャックを移送するよう構成された中央移送装置をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記中央移送装置が、前記複数の処理アセンブリのそれぞれの間での移送中に、前記支持チャックに電力を供給するよう構成される、請求項3に記載の装置。
- 前記上方シール面の内部には、前記チャックシール面と流体的に連通したチャネルが配置されており、前記チャックシール面が、1つ以上の溝、及び当該1つ以上の溝に配置された対応するOリングを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記移送空間は、第1の真空ポンプと流体的に連通しており、前記処理チャンバ空間は、第2の真空ポンプと流体的に連通している、請求項1に記載の装置。
- 前記上方シール面に結合されたベローズアセンブリをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記ベローズアセンブリは、圧縮ベローズアセンブリであり、前記チャックシール面が前記上方シール面に当接して配置されたときには、圧縮するよう構成される、請求項7に記載の装置。
- 前記ベローズアセンブリは、伸長ベローズアセンブリであり、前記チャックシール面が前記上方シール面に当接して配置されたときには、伸長するよう構成される、請求項7に記載の装置。
- 前記ベローズアセンブリ及び前記上方シール面は、チャンバシール部材の一部であり、前記チャンバシール部材は、前記ベローズアセンブリに接続された底部ベローズ支持リングをさらに含む、請求項8に記載の装置。
- 複数の基板を同時に処理するよう構成された装置であって、
移送空間を画定する1つ以上の壁を有する移送チャンバアセンブリと、
基板支持面を有する支持チャックと、
チャックシール面を有するシールリングであって、前記チャックシール面が前記支持チャックの前記基板支持面の周囲に配置されている、シールリングと、
前記移送チャンバアセンブリ内に配置された複数の処理アセンブリであって、
前記処理アセンブリのそれぞれが、1つ以上の処理チャンバ壁と、リフトアセンブリと、を含み、前記1つ以上の処理チャンバ壁が上方シール面を有し、前記リフトアセンブリが、移送位置と処理位置との間で前記支持チャックを移動させるよう構成され、
前記上方シール面は、前記支持チャックが前記処理位置にあるときには、前記チャックシール面と分離シールを形成し、かつ前記1つ以上の処理チャンバ壁と前記支持チャックとの間の、前記移送空間から流体的に分離しているシールされた処理チャンバ空間を形成し、
前記移送空間は、前記支持チャックが前記移送位置にあるときには、前記処理チャンバ空間と流体的に連通している、複数の処理アセンブリと、
前記移送チャンバアセンブリ内に配置されており、前記移送アセンブリ内の前記複数の処理アセンブリの間で基板を移送するよう構成されたロボット移送装置と、
を備えた、装置。 - 前記ロボット移送装置が、前記移送アセンブリ内の前記複数の処理アセンブリの間で前記支持チャックを移送するようさらに構成される、請求項11に記載の装置。
- 前記ロボット移送装置が、前記複数の処理アセンブリのそれぞれの間での移送中に、前記支持チャックに電力を供給するよう構成される、請求項12に記載の装置。
- 前記支持チャックが、前記リフトアセンブリと前記ロボット移送装置の両方に取り付け可能である、請求項13に記載の装置。
- 前記チャックシール面と前記上方シール面とは、重なり合う環状の表面積を有し、前記分離シールを形成する、請求項13に記載の装置。
- エッジリングが、前記基板支持面と前記チャックシール面との間に配置されている、請求項14に記載の装置。
- 前記エッジリングが環状上面を含み、水平接触面を有するカバーリングが、前記チャンバ空間内に配置されており、前記水平接触面が、前記環状上面と重なり合う環状面を有する、請求項16に記載の装置。
- 前記チャックシール面が前記上方シール面に当接して配置されたときに、前記環状上面と、前記水平接触面とが互いに接触する、請求項17に記載の装置。
- 基板を処理する方法であって、
移送空間内のロボット移送装置上の第1の位置に、基板及び支持チャックを配置することと、
前記支持チャックに結合するためにリフトアセンブリを上昇させることと、
前記ロボット移送装置から前記支持チャックを外すことと、
前記リフトアセンブリによって前記支持チャックを第2の位置まで上昇させることと、
チャックシール面を上方シール面に対してシールして、チャンバ空間を形成することであって、前記チャンバ空間が前記移送空間から流体的に分離している、シールしてチャンバ空間を形成することと、
前記チャンバ空間内で前記基板を処理することと
を含む、方法。 - 前記移送空間内の圧力とは異なる圧力まで前記チャンバ空間を排気することをさらに含む、請求項19に記載の方法。
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