JP2023530557A - バッチ熱処理チャンバにおけるウエハエッジ温度補正 - Google Patents

バッチ熱処理チャンバにおけるウエハエッジ温度補正 Download PDF

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Abstract

処理チャンバで使用するための処理キットは、外側ライナと、処理チャンバのガス注入アセンブリおよびガス排気アセンブリと流体連結するように構成された内側ライナと、外側ライナと内側ライナとの間に配置された第１のリングリフレクタと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、内側ライナとともにエンクロージャを形成する、天板および底板と、エンクロージャ内に配置されたカセットであって、その上に複数の基板を保持するように構成された複数の棚を備える、カセットと、内側ライナと第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素とを含む。【選択図】図２

Description

本明細書に記載される例は一般的に半導体処理の分野に関し、より詳細には、ウエハのプレエピタキシャルベーキングに関する。
従来の半導体製造において、ウエハは、エピタキシャル処理によるその上での薄膜成長の前に、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。ウエハの前洗浄は、単一ウエハエピタキシャル（エピ）チャンバ内または炉内のいずれかで水素雰囲気中でウエハをベーキングすることによって実行される。単一ウエハエピチャンバは、処理空間内に配置されたウエハ上の均一な温度分布およびウエハ上のガス流の正確な制御を提供するように設計されている。しかし、単一ウエハエピチャンバは一度に１つのウエハを処理するため、製造プロセスにおいて要求されるスループットを提供しないことがある。炉は、複数のウエハのバッチ処理を可能にする。しかし、処理空間内に配置された各ウエハ上および／またはウエハ間で均一な温度分布を提供しないため、製造されるデバイスにおいて要求される品質を提供しないことがある。特に、ウエハエッジの近くでの熱損失は、各ウエハ上の高度に不均一な温度分布を引き起こす。
したがって、ウエハ上の均一な温度分布を提供するためにウエハエッジの近くでの熱損失を低減しながらバッチマルチウエハプロセスを実行することができるプロセスおよび処理装置が必要とされている。
本開示の実施形態は、処理チャンバ内で使用するための処理キットを含む。処理キットは、外側ライナと、内側ライナであって、内側ライナの注入側に配置され処理チャンバのガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および内側ライナの排気側に配置され処理チャンバのガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔を有する、内側ライナと、外側ライナと内側ライナとの間に配置された第１のリングリフレクタと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、内側ライナとともにエンクロージャを形成する、天板および底板と、エンクロージャ内に配置されたカセットであって、その上に複数の基板を保持するように構成された複数の棚を備える、カセットと、内側ライナと第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素とを含む。
本開示の実施形態はまた、処理チャンバを含む。処理チャンバは、第１の側壁、および第１の方向で第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、石英チャンバ内に配置された処理キットであって、その上に複数の基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセットを備える、処理キットと、石英チャンバの第１の側に配置され複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、第１の方向に垂直な第２の方向で第１の側に対向する石英チャンバの第２の側に配置され複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、第２の方向にカセットを移動させ第２の方向の周りにカセットを回転させるように構成されたリフト回転機構とを含む。処理キットは、外側ライナと、内側ライナであって、内側ライナの注入側に配置されガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および内側ライナの排気側に配置されガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔を有する、内側ライナと、外側ライナと内側ライナとの間に配置された第１のリングリフレクタと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、天板および底板は内側ライナとともにエンクロージャを形成し、カセットはエンクロージャ内に配置される、天板および底板と、内側ライナと第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素とをさらに含む。
本開示の実施形態は、処理システムをさらに含む。処理システムは、第１の側壁、および第１の方向で第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、石英チャンバ内に配置された処理キットであって、その上に複数の基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセット、外側ライナ、内側ライナであって、内側ライナの注入側に配置されガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および内側ライナの排気側に配置されガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔を有する、内側ライナ、外側ライナと内側ライナとの間に配置された第１のリングリフレクタ、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、天板および底板は内側ライナとともにエンクロージャを形成し、カセットはエンクロージャ内に配置される、天板および底板、ならびに内側ライナと第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素を備える、処理キットと、石英チャンバの第１の側に配置され複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、第１の方向に垂直な第２の方向で第１の側に対向する石英チャンバの第２の側に配置され複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、第２の方向にカセットを移動させ第２の方向の周りにカセットを回転させるように構成されたリフト回転機構とを備える処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された処理キットとの間で複数の基板を移送するように構成された移送ロボットとを含む。
本開示の上記の特徴が詳細に理解され得るような方法で、上記で簡潔に要約されたことのより詳細な説明が、例を参照することによって行われることができ、例のうちのいくつかは添付の図面に示される。なお、添付の図面はいくつかの例のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定するものとみなされてはならない。本開示は他の同等に有効な例の余地があり得るからである。
１つまたは複数の実施形態によるバッチマルチチャンバ処理システムの一例の概略上面図である。 １つまたは複数の実施形態によるバッチマルチウエハ洗浄プロセスを実行するために使用され得る例示的な処理チャンバの概略断面図である。 一実施形態による処理キットの概略断面図である。 一実施形態による処理キットの概略断面図である。 一実施形態による処理キットの概略断面図である。
理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通である同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。
一般的に、本明細書に記載される例は一般的に半導体処理の分野に関し、より詳細には、ウエハのプレエピタキシャルベーキングに関する。
本明細書に記載されるいくつかの例はマルチウエハバッチ処理システムを提供し、処理空間内に配置された基板上および基板間に均一な温度分布を維持しながら、エピタキシャル（エピ）チャンバ内で水素雰囲気中で基板をベーキングすることによるエピタキシャルプロセスによるその上での薄膜成長の前に、複数の基板は、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。したがって、マルチウエハバッチ処理システムは、製造されるデバイスにおける改善された品質およびスループットを提供し得る。
さまざまな異なる例が以下に記載される。異なる例の複数の特徴が、プロセスフローまたはシステムにおいてともに記載されることがあるが、複数の特徴は別々に、もしくは個別に、および／または異なるプロセスフローもしくは異なるシステムで各々実施され得る。
図１は、１つまたは複数の実施形態による処理システム１００の一例の概略上面図である。処理システム１００は一般的に、ファクトリインターフェース１０２と、ロードロックチャンバ１０４、１０６と、それぞれの移送ロボット１１０、１１８を有する移送チャンバ１０８、１１６と、保持チャンバ１１２、１１４と、処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０とを含む。本明細書で詳細に説明されるように、処理システム１００内の基板は、処理システム１００の外部の周囲環境に曝されることなくさまざまなチャンバで処理されチャンバ間で移送されることができる。例えば、基板は、処理システム１００内の基板に対して実行されるさまざまなプロセス間で、低圧または真空環境を破ることなく低圧（例えば約３００トル以下）または真空環境においてさまざまなチャンバで処理されチャンバ間で移送されることができる。したがって、処理システム１００は、基板の何らかの処理に対する統合された解決法を提供し得る。
本明細書で提供される教示によって好適に変更され得る処理システムの例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＥｎｄｕｒａ（登録商標）、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）もしくはＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）統合処理システムまたは他の好適な処理システムを含む。他の処理システム（他の製造元からのものを含む）が、本明細書に記載された態様から利益を受けるように適応し得ることが考えられる。
図１の図示された例では、ファクトリインターフェース１０２は、基板の移送を容易にするためにドッキングステーション１４０およびファクトリインターフェースロボット１４２を含む。ドッキングステーション１４０は、１つまたは複数の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１４４を収容するように構成される。いくつかの例では、各ファクトリインターフェースロボット１４２は一般的に、ファクトリインターフェース１０２からロードロックチャンバ１０４、１０６に基板を移送するように構成されたそれぞれのファクトリインターフェースロボット１４２の一端に配置されたブレード１４８を備える。
ロードロックチャンバ１０４、１０６は、ファクトリインターフェース１０２に結合されたそれぞれのポート１５０、１５２と、移送チャンバ１０８に結合されたそれぞれのポート１５４、１５６とを有する。移送チャンバ１０８は、保持チャンバ１１２、１１４に結合されたそれぞれのポート１５８、１６０と、処理チャンバ１２０、１２２に結合されたそれぞれのポート１６２、１６４とをさらに有する。同様に、移送チャンバ１１６は、保持チャンバ１１２、１１４に結合されたそれぞれのポート１６６、１６８と、処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０に結合されたそれぞれのポート１７０、１７２、１７４、１７６とを有する。ポート１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２、１７４、１７６は、例えば、移送ロボット１１０、１１８によって基板を通過させるため、および、それぞれのチャンバ間でガスが通過することを防止するためのそれぞれのチャンバ間のシールを提供するためのスリットバルブを有するスリット開口部であり得る。一般的に、任意のポートは基板を移送するために開き、そうでない場合にポートは閉じる。
ロードロックチャンバ１０４、１０６、移送チャンバ１０８、１１６、保持チャンバ１１２、１１４、および処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０は、ガスおよび圧力制御システム（図示せず）に流体結合され得る。ガスおよび圧力制御システムは、さまざまなチャンバに流体結合された１つまたは複数のガスポンプ（例えば、ターボポンプ、クライオポンプ、粗引きポンプなど）、ガス源、さまざまなバルブ、および導管を含み得る。動作時に、ファクトリインターフェースロボット１４２は、ＦＯＵＰ１４４からポート１５０または１５２を通ってロードロックチャンバ１０４または１０６に基板を移送する。その後、ガスおよび圧力制御システムは、ロードロックチャンバ１０４または１０６を減圧する。ガスおよび圧力制御システムはさらに、内部の低圧または真空環境（これは不活性ガスを含み得る）で移送チャンバ１０８、１１６および保持チャンバ１１２、１１４を維持する。したがって、ロードロックチャンバ１０４または１０６の減圧は、例えば、ファクトリインターフェース１０２の大気環境と移送チャンバ１０８の低圧または真空環境との間で基板を受け渡すことを容易にする。
減圧されたロードロックチャンバ１０４または１０６に基板がある状態で、移送ロボット１１０は、ロードロックチャンバ１０４または１０６からポート１５４または１５６を通って移送チャンバ１０８に基板を移送する。その後、移送ロボット１１０は、処理のためにそれぞれのポート１６２、１６４を通って処理チャンバ１２０、１２２のいずれかに、およびさらなる移送を待機するための保持のためにそれぞれのポート１５８、１６０を通って保持チャンバ１１２、１１４に、ならびに／またはこれらのチャンバ間で、基板を移送することができる。同様に、移送ロボット１１８は、ポート１６６または１６８を通って保持チャンバ１１２または１１４内の基板にアクセスすることができ、処理のためにそれぞれのポート１７０、１７２、１７４、１７６を通って処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０のいずれかに、およびさらなる移送を待機するための保持のためにそれぞれのポート１６６、１６８を通って保持チャンバ１１２、１１４に、ならびに／またはこれらのチャンバ間で、基板を移送することができる。さまざまなチャンバ内およびチャンバ間での基板の移送および保持は、ガスおよび圧力制御システムによって提供される低圧または真空環境でなされ得る。
処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０は、基板を処理するための任意の適切なチャンバであり得る。いくつかの例では、処理チャンバ１２２は洗浄プロセスを実行可能であってもよく、処理チャンバ１２０はエッチングプロセスを実行可能であってもよく、処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０はそれぞれのエピタキシャル成長プロセスを実行可能であってもよい。処理チャンバ１２２は、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＳｉＣｏＮｉ（商標）前洗浄チャンバであり得る。処理チャンバ１２０は、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＳｅｌｅｃｔｒａ（商標）エッチングチャンバであり得る。
システムコントローラ１９０が、処理システム１００またはその構成要素を制御するために処理システム１００に結合される。例えば、システムコントローラ１９０は、処理システム１００のチャンバ１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１１６、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０の直接制御を使用して、またはチャンバ１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１１６、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０に関連づけられたコントローラを制御することによって、処理システム１００の動作を制御し得る。動作時に、システムコントローラ１９０は、それぞれのチャンバからのデータ収集およびフィードバックが処理システム１００の性能を調整することを可能にする。
システムコントローラ１９０は一般的に、中央処理装置（ＣＰＵ）１９２、メモリ１９４、およびサポート回路１９６を含む。ＣＰＵ１９２は、工業的設定で使用され得る任意の形態の汎用プロセッサのうちの１つであり得る。メモリ１９４、または非一過性コンピュータ可読媒体は、ＣＰＵ１９２によってアクセス可能であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態の、ローカルもしくはリモートのデジタルストレージのうちの１つまたは複数であり得る。サポート回路１９６は、ＣＰＵ１９２に結合され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源などを備え得る。本明細書に開示されるさまざまな方法は一般的に、メモリ１９４に（または特定の処理チャンバのメモリに）記憶されたコンピュータ命令コードをＣＰＵ１９２が、例えばソフトウェアルーチンとして実行することによって、ＣＰＵ１９２の制御下で実施され得る。コンピュータ命令コードがＣＰＵ１９２によって実行されると、ＣＰＵ１９２はさまざまな方法に従ってプロセスを実行するようにチャンバを制御する。
他の処理システムは他の構成であり得る。例えば、より多い、またはより少ない処理チャンバが移送装置に結合され得る。図示された例では、移送装置は移送チャンバ１０８、１１６および保持チャンバ１１２、１１４を含む。他の例では、より多い、もしくはより少ない移送チャンバ（例えば１つの移送チャンバ）および／またはより多い、もしくはより少ない保持チャンバ（例えば保持チャンバはなし）が、処理システム内の移送装置として実装され得る。
図２は、約８００℃の温度で水素雰囲気中でのベーキングプロセスなどのバッチマルチウエハ洗浄プロセスを実行するために使用され得る例示的な処理チャンバ２００の概略断面図である。処理チャンバ２００は、図１の処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０のうちのいずれか１つであり得る。本明細書に開示される実施形態によって変更され得る好適な処理チャンバの非限定的な例は、ＲＰ ＥＰＩリアクタ、Ｅｌｖｉｓチャンバ、およびＬｅｎｎｏｎチャンバを含むことができ、これらはすべて米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。処理チャンバ２００は、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）統合処理システムに追加され得る。処理チャンバ２００は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を実施するために利用されるように以下で説明されるが、異なる製造元からの他の半導体処理チャンバもまた、本開示に記載される実施形態を実施するために使用され得る。
処理チャンバ２００は、ハウジング構造体２０２と、サポートシステム２０４と、コントローラ２０６とを含む。ハウジング構造体２０２は、アルミニウムまたはステンレススチールなどのプロセス耐性のある材料からなる。ハウジング構造体２０２は、石英チャンバ２０８などの処理チャンバ２００のさまざまな機能要素を包囲し、石英チャンバ２０８は上部２１０および下部２１２を含む。処理キット２１４は、石英チャンバ２０８内に複数の基板Ｗを収容するように適応し、石英チャンバ２０８には処理空間２１６が含まれる。
本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、後続の処理操作のための基礎として働き、その上に薄膜を形成するために配置される表面を含む材料の層を指す。基板は、シリコンウエハ、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた、またはドープされていないポリシリコン、ドープされた、またはドープされていないシリコンウエハ、パターン形成された、またはパターン形成されていないウエハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、リン化インジウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、石英、溶融シリカ、ガラス、またはサファイアであり得る。さらに、基板はいかなる特定のサイズまたは形状にも限定されない。基板は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、またはとりわけ４５０ｍｍなどの他の直径を有する円形ウエハであり得る。基板Ｗはまた、任意の多角形、正方形、矩形、曲線、または多角形ガラス基板などの他の非円形素材であり得る。
基板Ｗの加熱は、Ｚ方向で石英チャンバ２０８の上方にある１つまたは複数の上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８ＢおよびＺ方向で石英チャンバ２０８の下方にある１つまたは複数の下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂなどの放射源によって提供され得る。一実施形態では、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂは赤外線ランプである。上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂからの放射は、上部２１０の上部石英窓２２２を通って、および下部２１２の下部石英窓２２４を通って伝わる。いくつかの実施形態では、上部２１０のための冷却ガスが、入口２２６を通って入り、出口２２８を通って出ることができる。
１種または複数種のガスが、ガス注入アセンブリ２３０によって石英チャンバ２０８の処理空間２１６に提供され、処理副生成物がガス排気アセンブリ２３２によって処理空間２１６から除去され、ガス排気アセンブリ２３２は一般に真空源（図示せず）と連通する。
処理キット２１４は、ハウジング構造体２０２の側壁２４２から処理空間２１６を遮蔽する複数の円筒形ライナ、すなわち内側ライナ２３４および外側ライナ２３６をさらに含む。内側ライナ２３４は、－Ｘ方向でガス注入アセンブリ２３０に面する側（以下「注入側」という）における１つまたは複数の入口孔２６４と、＋Ｘ方向でガス排気アセンブリ２３２に面する側（以下「排気側」という）における１つまたは複数の出口孔２７０とを含む。外側ライナ２３６は、注入側における１つまたは複数の入口孔２６０と、排気側における１つまたは複数の出口孔２７２とを含む。内側ライナ２３４と外側ライナ２３６との間に、リングリフレクタ２３８が配置される。リングリフレクタ２３８は、注入側における１つまたは複数の入口孔２６２と、排気側における１つまたは複数の出口孔２７４とを含む。リングリフレクタ２３８は一般的に、内側ライナ２３４に面する反射面を有する円筒形管状構造である。リングリフレクタ２３８の反射面は、内側ライナ２３４からの放射熱を反射し、さもなければ内側ライナ２３４から逃げ得る熱を内側ライナ２３４内に閉じ込める。リングリフレクタ２３８は、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから形成される。いくつかの実施形態では、内側ライナ２３４に面するリングリフレクタ２３８の内面は、熱損失を防止するために金などの高反射性材料で被覆される。いくつかの他の実施形態では、内側ライナ２３４に面するリングリフレクタ２３８の内面は、シリカ、例えばＨｅｒａｅｕｓ反射コーティング、ＨＲＣ（登録商標）、などの反射性材料で被覆される。内側ライナ２３４は、バッチマルチウエハプロセスのために複数の基板Ｗを保持するための複数の棚２４８（例えば、５つの棚が図２に示されている）を有するカセット２４６を収納する処理空間２１６に対する円筒壁として作用する。棚２４８への、および棚２４８からの基板Ｗの効率的な機械的移送を可能にするために棚２４８と基板Ｗとの間に間隙が存在するように、棚２４８は、カセット２４６に保持された基板Ｗの間に交互配置される。基板Ｗは、－Ｙ方向に面する前方側で外側ライナ２３６に形成されたスリップ開口部（図示せず）を介して、図１に示す移送ロボット１１０、１１８などの移送ロボットによって処理空間２１６との間で移送され得る。いくつかの実施形態では、基板Ｗは、カセット２４６との間で１つずつ移送される。いくつかの実施形態では、外側ライナ２３６のスリット開口部は、スリットバルブ（図示せず）を使用することによって開閉可能である。
処理キット２１４は、内側ライナ２３４の内面に取り付けられ処理キット２１４内の円筒形処理空間２１６を包囲する天板２５０および底板２５２をさらに含む。天板２５０および底板２５２は、棚２４８に保持された基板Ｗ上のガス流を可能にするために棚２４８から十分な距離だけ離れて配置される。
内側ライナ２３４は、透明石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、グラファイト、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成される。天板２５０および底板２５２は、処理空間２１６から天板２５０および／または底板２５２を通る熱損失が低減されるように、透明石英、不透明石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはシリコン（Ｓｉ）から形成される。処理空間２１６内に配置されたカセット２４６の棚２４８もまた、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、グラファイト、または炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの材料から形成される。外側ライナ２３６は、不透明石英などの高い反射率を有する材料から形成され、処理キット２１４内の処理空間２１６からの熱損失をさらに低減する。いくつかの実施形態では、外側ライナ２３６は中空構造体として形成され、内側ライナ２３４に面する外側ライナ２３６の内面とハウジング構造体２０２の側壁２４２に面する外側ライナ２３６の外面との間の真空が、外側ライナ２３６を通る熱伝導を低減する。
ガスは、内側ライナ２３４に形成された入口孔２６４を通るガス注入アセンブリ２３０の第２のガス源２５６とともに、または第２のガス源２５６なしで、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、または任意のキャリアガスなどの第１のガス源２５４から、処理空間２１６に注入され得る。内側ライナ２３４の入口孔２６４は、側壁２４２に形成された注入プレナム２５８と、外側ライナ２３６に形成された入口孔２６０と、リングリフレクタ２３８に形成された入口孔２６２とを介して第１のガス源２５４および第２のガス源２５６と流体連結する。注入されるガスは、層流路２６６に沿ったガス流を形成する。入口孔２６０、２６２、２６４は、速度、密度、または組成などの変化するパラメータをガス流に提供するように構成され得る。
流路２６６に沿ったガスは、処理空間２１６からガス排気アセンブリ２３２によって排気されるために、側壁２４２に形成された排気プレナム２６８に処理空間２１６を横切って流れるように構成される。ガス排気アセンブリ２３２は、外側ライナ２３６に形成された出口孔２７２、リングリフレクタ２３８に形成された出口孔２７４、および排気プレナム２６８を介して、内側ライナ２３４に形成された出口孔２７０と流体連結し、ガスは排気流路２７８に達する。排気プレナム２６８は、排気または真空ポンプ（図示せず）に結合される。少なくとも注入プレナム２５８は、注入キャップ２８０によって支持され得る。いくつかの実施形態では、処理チャンバ２００は、堆積およびエッチングプロセスなどのプロセスのための１種または複数種の液体を供給するように適応する。さらに、２つのガス源２５４、２５６のみが図２に示されているが、処理チャンバ２００は、処理チャンバ２００で実行されるプロセスに必要な数だけの流体接続を収容するように適応し得る。
サポートシステム２０４は、処理チャンバ２００における所定のプロセスを実行および監視するために使用される構成要素を含む。コントローラ２０６は、サポートシステム２０４に結合され、処理チャンバ２００およびサポートシステム２０４を制御するように適応する。
処理チャンバ２００は、ハウジング構造体２０２の下部２１２に配置されたリフト回転機構２８２を含む。リフト回転機構２８２は、シュラウド２８６内に配置されたシャフト２８４を含み、シュラウド２８６には、処理キット２１４の棚２４８に形成された開口部（ラベル付けしていない）を通して配置されたリフトピン（図示せず）が結合される。シャフト２８４は、図１に示す移送ロボット１１０、１１８などの移送ロボットによって、内側ライナ２３４のスリット開口部（図示せず）および外側ライナ２３６の図示しないスリット開口部を通って基板Ｗを棚２４８にロードすること、および基板Ｗを棚２４８からアンロードすることを可能にするために、Ｚ方向で鉛直に移動可能である。シャフト２８４は、処理中にＸ－Ｙ平面で処理キット２１４内に配置された基板Ｗの回転を容易にするために、回転可能でもある。シャフト２８４の回転は、シャフト２８４に結合されたアクチュエータ２８８によって容易にされる。シュラウド２８６は一般的に位置が固定され、したがって、処理中に回転しない。
石英チャンバ２０８は、Ｏリング２９４を使用してハウジング構造体２０２の側壁２４２に取り付けられ真空シールされた周辺フランジ２９０、２９２を含む。周辺フランジ２９０、２９２は、熱放射に直接曝されることからＯリング２９４を保護するために、不透明な石英からすべて形成され得る。周辺フランジ２９０は、石英などの光学的に透明な材料から形成されてもよい。
本明細書に記載される例示的実施形態では、処理キット２１４は、内側ライナ２３４とリングリフレクタ２３８との間に配置されたエッジ温度補正要素を含み、エッジ温度補正要素は、基板Ｗのエッジの近くで処理空間２１６からの熱損失を補償または低減することによって、処理空間２１６内の棚２４８に保持された各基板Ｗ上の温度均一性を向上させる。
図３は、一実施形態による処理キット２１４の概略断面図である。図３に示す例示的実施形態では、エッジ温度補正要素は、内側ライナ２３４を囲む２つのヒータ３０２である。一方のヒータ３０２は注入側に配置され、他方のヒータ３０２は排気側に配置される。ヒータ３０２は、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂに追加して、棚２４８に保持された基板Ｗを加熱し、内側ライナ２３４の近くで処理空間２１６からの熱損失を補償するように適応し得る。
ヒータ３０２は、円筒形状のグラファイトヒータであり得る。いくつかの実施形態では、ヒータ３０２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから形成される。１つまたは複数の端子（図示せず）が、ヒータ３０２を支持するために設けられる。ヒータ３０２は、Ｚ方向に延在する複数のスリットをそれぞれ含み、発熱および内側ライナ２３４を通るガスの流れの効率的な生成を可能にする。複数のスリットの空間的配置およびサイズは、Ｚ方向に所望の温度勾配を提供するように調節され得る。一例では、ヒータ３０２は、約１，０００ｍｍ～約３，５００ｍｍのＺ方向の長さと、約２５ｍｍ～約１２５ｍｍの高さと、約４ｍｍ～約８ｍｍの厚さと、約４ｍｍ～約１２ｍｍの幅とをそれぞれ有する。ヒータ３０２は、棚２４８に保持された基板Ｗを約１２００℃まで加熱し得る。いくつかの実施形態では、内側ライナ２３４の近くでの基板Ｗの温度は、ヒータ３０２に配送されるパワーの調節によって所望の温度に調整され得る。
図４は、一実施形態による処理キット２１４の概略断面図である。図４に示す例示的実施形態では、エッジ温度補正要素は、内側ライナ２３４を周回するヒータ４０２である。ヒータ４０２は、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂに追加して、棚２４８に保持された基板Ｗを加熱し、内側ライナ２３４の近くで処理空間２１６からの熱損失を補償するように適応し得る。
ヒータ４０２は、内側ライナ２３４とリングリフレクタ２３８との間に配置されたランプ、例えばトロイダル形状のランプであり、棚２４８に保持された基板Ｗに放射エネルギーを提供することができ、短い増大および減少時間により効率的な加熱を行う。内側ライナ２３４を周回するランプのトロイダル形状により、ヒータ４０２は、外側ライナ２３６の入口孔２６０と外側ライナの出口孔２７２との間で妨害のないガスの流れを可能にする。いくつかの実施形態では、ヒータ４０２は、内部にフィラメントが配置されたトロイダル電球である。
いくつかの実施形態では、リングリフレクタ２３８は、内側ライナ２３４とリングリフレクタ２３８との間にトロイダル形状のヒータ４０２を収容するための十分な空間を生成するように湾曲する。
図５は、一実施形態による処理キット２１４の概略断面図である。図５に示す例示的実施形態では、エッジ温度補正要素は、内側ライナ２３４を囲む１つまたは複数の追加的なリングリフレクタ５０２である。１つまたは複数の追加的なリングリフレクタ５０２は、リングリフレクタ２３８と同じ材料または異なる材料から形成されることができ、内側ライナ２３４内の放射／伝導熱シールドとして作用するように適応することにより、内側ライナ２３４の近くで処理空間２１６からの熱損失を低減する。追加的なリングリフレクタ５０６もまた、注入側における１つまたは複数の入口孔（ラベル付けしていない）と、１つまたは複数の出口孔（ラベル付けしていない）とを含み、内側ライナ２３４を通るガスの流れを可能にする。
本明細書に記載される例では、マルチウエハバッチ処理システムが示され、処理空間内に配置された基板上で、特に基板のエッジの近くで、均一な温度分布を維持しながら、エピタキシャル（エピ）チャンバ内で水素雰囲気中で基板をベーキングすることによるエピタキシャルプロセスによるその上での薄膜成長の前に、複数の基板は、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。したがって、マルチウエハバッチ処理システムは、製造されるデバイスにおける要求された品質およびスループットを提供し得る。
上記は本開示のさまざまな例に向けられているが、他の、およびさらなる例がその基本範囲から逸脱することなく考案されることができ、その範囲は後続の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (22)

  1. 処理チャンバ内で使用するための処理キットであって、
    内側ライナであって、
    前記内側ライナの注入側に配置され、処理チャンバのガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および
    前記内側ライナの排気側に配置され、前記処理チャンバのガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔
    を有する、内側ライナと、
    前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記内側ライナとともにエンクロージャを形成する、天板および底板と、
    前記エンクロージャ内に配置されたカセットであって、複数の基板を保持するように構成された複数の棚を備える、カセットと、
    前記内側ライナの外側に配置された第１のリングリフレクタと、
    前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素と
    を備える、処理キット。
  2. 前記第１のリングリフレクタの外側の外側ライナをさらに備え、
    前記外側ライナは、不透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１に記載の処理キット。
  3. 前記内側ライナは、透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記天板および前記底板は、透明石英、不透明石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１に記載の処理キット。
  4. 前記第１のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記複数の棚は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項１に記載の処理キット。
  5. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む２つのグラファイトヒータを備える、請求項１に記載の処理キット。
  6. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間にランプを備える、請求項１に記載の処理キット。
  7. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを周回するトロイダルランプを備える、請求項１に記載の処理キット。
  8. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む第２のリングリフレクタを備え、
    前記第２のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１に記載の処理キット。
  9. 第１の側壁、および第１の方向で前記第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、
    前記第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、
    前記第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、
    前記ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、
    前記石英チャンバ内に配置された処理キットであって、複数の基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセットを備える、処理キットと、
    前記石英チャンバの第１の側に配置され、前記複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、
    前記第１の方向に垂直な第２の方向で前記第１の側に対向する前記石英チャンバの第２の側に配置され、前記複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、
    前記第２の方向に前記カセットを移動させ、前記第２の方向の周りに前記カセットを回転させるように構成されたリフト回転機構と
    を備える処理チャンバであって、
    前記処理キットは、
    内側ライナであって、
    前記内側ライナの注入側に配置され、前記ガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および
    前記内側ライナの排気側に配置され、前記ガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔
    を有する、内側ライナと、
    前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記天板および前記底板は前記内側ライナとともにエンクロージャを形成し、前記カセットは前記エンクロージャ内に配置される、天板および底板と、
    前記内側ライナの外側に配置された第１のリングリフレクタと、
    前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素と
    をさらに備える、処理チャンバ。
  10. 前記処理キットは外側ライナをさらに備え、
    前記外側ライナは、不透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項９に記載の処理チャンバ。
  11. 前記内側ライナは、透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記天板および前記底板は、透明石英、不透明石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記第１のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記複数の棚は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項９に記載の処理チャンバ。
  12. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む２つのグラファイトヒータを備える、請求項９に記載の処理チャンバ。
  13. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間にランプを備える、請求項９に記載の処理チャンバ。
  14. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを周回するトロイダルランプを備える、請求項９に記載の処理チャンバ。
  15. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む第２のリングリフレクタを備え、
    前記第２のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項９に記載の処理チャンバ。
  16. 第１の側壁、および第１の方向で前記第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、
    前記第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、
    前記第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、
    前記ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、
    前記石英チャンバ内に配置された処理キットであって、
    複数の基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセット、
    内側ライナであって、
    前記内側ライナの注入側に配置され、前記ガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口孔、および
    前記内側ライナの排気側に配置され、前記ガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口孔
    を有する、内側ライナ、
    前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記天板および前記底板は前記内側ライナとともにエンクロージャを形成し、前記カセットは前記エンクロージャ内に配置される、天板および底板、
    前記内側ライナの外側に配置された第１のリングリフレクタ、ならびに
    前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間に配置されたエッジ温度補正要素
    を備える、処理キットと、
    前記石英チャンバの第１の側に配置され、前記複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、
    前記第１の方向に垂直な第２の方向で前記第１の側に対向する前記石英チャンバの第２の側に配置され、前記複数の基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、
    前記第２の方向に前記カセットを移動させ、前記第２の方向の周りに前記カセットを回転させるように構成されたリフト回転機構と
    を備える処理チャンバと、
    前記処理チャンバ内に配置された前記処理キットとの間で前記複数の基板を移送するように構成された移送ロボットと
    を備える、処理システム。
  17. 前記処理キットは、前記第１のリングリフレクタの外側の外側ライナをさらに備え、
    前記外側ライナは、不透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１６に記載の処理システム。
  18. 前記内側ライナは、透明石英および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記第１のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含み、
    前記複数の棚は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項１６に記載の処理システム。
  19. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む２つのグラファイトヒータを備える、請求項１６に記載の処理システム。
  20. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナと前記第１のリングリフレクタとの間にランプを備える、請求項１６に記載の処理システム。
  21. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを周回するトロイダルランプを備える、請求項１６に記載の処理システム。
  22. 前記エッジ温度補正要素は、前記内側ライナを囲む第２のリングリフレクタを備え、
    前記第２のリングリフレクタは、不透明石英または炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１６に記載の処理システム。
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