JP5252457B2 - 拡散プレートおよび噴射アセンブリを具備するバッチ処理チャンバ - Google Patents

拡散プレートおよび噴射アセンブリを具備するバッチ処理チャンバ Download PDF

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Description

発明の背景
発明の分野
[0001]本発明の実施形態はバッチ処理チャンバに関する。
関連技術の説明
[0002]基板製作プロセスの有効性はしばしば、デバイス歩留まりおよび所有コスト(COO)という2つの関連する重要な要因によって測定される。これらの要因は、電子デバイスの生産コスト、ひいては市場におけるデバイス製造業者の競争に直接影響するため、重要である。COOは、多数の要因によって影響されるが、1時間あたりの処理基板数および処理材料のコストによって大きく影響される。バッチ処理はCOOを削減するために導入されたもので、非常に有効である。バッチ処理チャンバは概して、例えば、加熱システム、ガス送出システム、排気システムおよびポンピングシステムを複雑に具備している。
[0003]図1および図2は既知のバッチ処理チャンバを図示している。図1を参照すると、これはある処理条件のバッチ処理チャンバ100を図示している。この条件において、基板ボート101によってサポートされている1回分の基板102が、上部104、側壁105および底部106によって画成されているプロセス容積103で処理されてもよい。アパーチャー122が底部106に形成されて、基板ボートをプロセス容積103に挿入したり、プロセス容積103から除去したりする手段を提供する。シールプレート107が、プロセス中にアパーチャー122をシールオフするために提供される。
[0004]加熱構造110が側壁105の各々の外部表面に搭載される。加熱構造110の各々は、ランプヘッド120を具備する複数のハロゲンランプ119を含有しており、これらは、側壁105に搭載されている石英ウィンドウ109を介してバッチ処理チャンバ100のプロセス容積103における基板102にエネルギーを提供するために使用される。側壁105の内部表面に搭載されている熱シールドプレート108がプロセス容積103に付加されて、加熱構造110から放射されたエネルギーを拡散して、熱エネルギーの均一な分布が基板102に提供されるようにする。1アレイのハロゲンランプ121を含有するマルチゾーン加熱構造111が上部104に搭載される。ハロゲンランプ121は、石英ウィンドウ113および熱シールドプレート112を介して基板ボート101における基板102にエネルギーを放射する。
[0005]側壁105および上部104は(図2に示されている)チャネル116によって温度コントロールされ、安全性のためにも不要な堆積物を回避する。石英ウィンドウ109が熱く、かつプロセス容積103が真空の場合、石英ウィンドウ109が温度コントロールされた側壁105と直接接触していれば過剰なストレスが内破をもたらすことがある。したがって、(例えば、VITON(登録商標)、シリコンゴムまたはcalrezグラファイトファイバーなどの適切な材料からなる)Oリングタイプガスケット124および類似の適切な材料からなるストリップガスケット123が石英ウィンドウ109と側壁105の間に提供され、石英ウィンドウ109が、内破を防止するために、側壁105と直接接触しないことを保証する。熱シールドプレート108は、絶縁ストリップ125および保有クランプ126によって、側壁105に搭載される。熱シールドプレート108および絶縁ストリップ125は、例えばグラファイトやシリコンカーバイドなどの適切な高温材料からなる。保有クランプ126は、チタンなどの適切な高温材料からなる。
[0006]側壁105に形成されたチャネル116は、チャネル116を連続的に流れている熱交換流体の使用によって温度コントロール可能である。また、熱交換流体は、相互接続されている垂直ホール117、118を連続的に流れることが可能である。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、GALDEN(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0007]加熱構造110およびマルチゾーン熱構造111に関する詳細は、“Mini−batch Process Chamber”と題され、1997年8月11日に出願された米国特許第6,352,593号と、“High Rate Deposition At Low Pressure In A Small Batch Reactor”と題され、2002年8月9日に出願された米国特許出願第10/216,079号にさらに説明されており、これらは参照して本明細書に組み込まれている。
[0008]次に図2を参照すると、基板102上に層を堆積する際に使用されるプロセスガスがガス噴射アセンブリ114を介して提供される。噴射アセンブリ114はOリング127を介して側壁105に真空シールされる。排気アセンブリ115は噴射アセンブリ114の反対側に配置される。この構成では、噴射アセンブリおよび排気アセンブリは直接温度コントロールされず、バッチ処理チャンバに粒子汚染物を導入する濃縮および分解をしやすい。
[0009]既知のバッチ処理チャンバの複数の態様が改良を必要とする。まず、基板は円形であるため、ボックス型チャンバのプロセス容積は効率的に利用されない。したがって、処理ガスは無駄にされ、反応ガスの滞留時間(ガスの分子が噴射ポイントから、チャンバの反対側に排出されるまでにかかる平均時間)が長くなる。第2に、噴射アセンブリおよび排気アセンブリは温度コントロールされないため、極めて高いまたは極めて低い温度によって引き起こされる濃縮および分解に曝されやすい。第3に、加熱システムは複雑であり、修理およびクリーニングが困難である。第4に、システムの複雑さを増大させ、かつ漏洩しやすくなる多数の圧力絶縁シールが使用される。したがって、改良および簡略化されたバッチ処理チャンバを提供するシステム、方法および装置が必要である。
発明の概要
[0010]本発明は、拡散プレートおよび除去可能なガス噴射アセンブリを具備するバッチ処理チャンバを提供する。
[0011]第1の実施形態では、1回分の基板を処理するのに適した石英チャンバを有するバッチ処理チャンバが開示されている。噴射アセンブリが、ガスを該チャンバに噴射するために該石英チャンバに取り付けられる。拡散プレートおよび排気アセンブリが、該噴射アセンブリの反対側の該チャンバの側部で該石英チャンバに取り付けられる。該拡散プレートはガスが該噴射アセンブリから該基板に直接流れるのを防止する。
[0012]第2の実施形態では、1回分の基板を処理するのに適したバッチ処理チャンバは、石英チャンバの両側に取り付けられている噴射アセンブリおよび排気アセンブリを含んでいる。該噴射アセンブリは、該チャンバにガスが通過する複数のホールを有する複数の並列ガスプレナムを有している。該噴射アセンブリはまた、該プレナムの間に配置されている冷却チャネルを含む。
[0013]第3の実施形態では、1回分の基板を処理するのに適したバッチ処理チャンバは、石英チャンバの両側に取り付けられている噴射アセンブリおよび排気アセンブリを含んでいる。該噴射アセンブリは、共通キャリアに取り付けられている複数のポートを有している。該ポートは該チャンバの受け取り表面と係合する。各ポートは、該チャンバにガスが通過する複数のホールを有している。
[0014]第4の実施形態では、1回分の基板を処理するのに適したバッチ処理チャンバは、石英チャンバの両側に取り付けられている噴射アセンブリおよび排気アセンブリを含んでいる。該噴射アセンブリは、該チャンバ内に形成されている水平スロットと係合する複数の水平ポートを有している。該ポートは垂直に位置合わせされている。
[0015]第5の実施形態では、1回分の基板を処理するのに適したバッチ処理チャンバは、石英チャンバの両側に取り付けられている、該チャンバにガスを噴射する噴射アセンブリと、排気アセンブリとを含んでいる。該噴射アセンブリは、共通キャリアに取り付けられている複数のポートと、該ポートにガスを供給する、該キャリア内に画成されている複数の並列ガスプレナムと、該プレナムの間に配置されている冷却チャネルとを有している。該ポートは該チャンバの受け取り表面と係合する。各ポートは、該チャンバにガスが通過する複数のホールを有している。
[0016]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより特定的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、この一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいため、この範囲を制限するものとみなされるべきではない点に注目する。
[0046]一実施形態の特徴は、さらなる引用なしに他の実施形態に好都合に組み込まれてもよいことが想定されている。
詳細な説明
[0047]本発明は、半導体基板を一括で処理する装置および方法を提供する。本発明の一態様では、噴射ポケットおよび排気ポケットを具備する石英チャンバを有するバッチ処理チャンバが提供される。本発明は、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FlexStar(商標)システムの修正を参照して事例的に後述される。
[0048]図3は、本発明の例示的バッチ処理チャンバの分解図を図示している。バッチ処理チャンバ200は、基板ボート214を収容するように構成されている石英チャンバ201を備えている。石英チャンバ201は、ドームタイプのチャンバ本体202と、チャンバ本体202の一方の側に形成されている噴射ポケット204と、噴射ポケット204の反対側でチャンバ本体202に形成されている排気ポケット203と、チャンバ本体202の開口218に隣接して形成されているフランジ217とを備えている。基板ボート214は、1回分の基板221をサポートし、開口218を介して石英チャンバ201に対して転入および転出するように構成されている。フランジ217は、真空シールに使用されるOリング数を削減するためにチャンバ本体202に溶接されてもよい。排気ポケット203および噴射ポケット204はチャンバ本体202に形成されているスロットの場所に溶接されてもよい。一態様では、噴射ポケット204および排気ポケット203は、一方の端部がチャンバ本体に溶接され、もう一方が開放されている平坦な石英チューブである。噴射ポケット204および排気ポケット203は、それぞれ噴射205および排気207を収容するように構成されている。石英チャンバ201は、炉チャンバに理想的な(溶融)石英からなる。一態様では、石英は、高純度および高温特性の組み合わせによる経済的な材料である。別の態様では、石英は、広範な温度勾配および高い熱レートに耐性がある。
[0049]石英チャンバ201は、開口218付近のサポートプレート210によってサポートされる。Oリングシール219は、石英チャンバ201とサポートプレート210の間を真空シールするために使用される。アパーチャー220を有するチャンバスタックサポート209がサポートプレート210に配置される。1つ以上のヒータブロック211がチャンバ本体202周辺に配置され、チャンバ本体202を介して石英チャンバ201内の基板221に熱エネルギーを提供するように構成されている。一態様では、1つ以上のヒータブロック211は複数の垂直ゾーンを有してもよい。複数の石英ライナー212は、熱エネルギーが外部に放射するのを防止するために、1つ以上のヒータブロック211周辺に配置されてもよい。外部チャンバ213が石英チャンバ201、1つ以上のヒータブロック211および石英ライナー212上に配置され、スタックサポート209上に静止されて、ヒータブロック211および石英ライナー212に真空シールを提供する。開口216は、噴射205および排気207が通過する外部チャンバ213の側部に形成されてもよい。熱絶縁体206および208はそれぞれ噴射ポケット204と外部チャンバ213の間、排気ポケット203と外部チャンバ213の間にそれぞれ配置される。熱絶縁体206および208と石英ライナー212は外部チャンバ213をヒータブロック211および加熱された石英チャンバ201から絶縁するため、外部チャンバ213は加熱プロセス中「冷たい」ままの場合もある。一態様では、外部チャンバ213はアルミニウムおよびステンレス鋼などの金属からなる。
[0050]一態様では、噴射205および/または排気207が、石英チャンバ201から独立して温度コントロールされてもよい。例えば、図3に図示されているように、ヒータスロット222および冷却チャネル223は噴射205に提供されて、独立して噴射205を加熱および冷却する。
[0051]図4および図5は、石英チャンバと、温度コントロールされた噴射および排気を有するバッチ処理チャンバの一実施形態を図示している。図4はバッチ処理チャンバ300の側部断面図であり、図5は、図4に示されている方向5−5に沿ったバッチ処理チャンバ300の断面図である。バッチ処理チャンバ300は、基板ボート314に積層されている1回分の基板321を収容するように構成されているプロセス容積337を画成する石英チャンバ301を備えている。1つ以上のヒータブロック311が、プロセス容積337内の基板321を加熱するように構成されている石英チャンバ301周辺に配列される。外部チャンバ313が石英チャンバ301および1つ以上のヒータブロック311上に配置される。1つ以上の熱絶縁体312が外部チャンバ313と、外部チャンバ313を冷たいままに保つように構成されている1つ以上のヒータブロック311との間に配置される。石英チャンバ301は石英サポートプレート310によってサポートされる。外部チャンバ313は、石英サポートプレート310によってサポートされているチャンバスタックサポート309に接続される。
[0052]石英チャンバ301は、底部に開口318を有するチャンバ本体302と、チャンバ本体302の一方の側に形成されている噴射ポケット304と、噴射ポケット304の反対側でチャンバ本体302に形成されている排気ポケット303と、チャンバ本体302の開口318に隣接して形成されているフランジ317とを備えている。基板ボート314に類似の円筒形状を有するチャンバ本体302は、従来技術のボックス型処理チャンバと比較してプロセス容積337を削減する。バッチ処理時のプロセス容積の削減は、バッチごとに必要とされる処理ガス量を削減するだけではなく、滞留時間も短縮するため望ましい。排気ポケット303および噴射ポケット304は、チャンバ本体302に形成されているスロットの場所に溶接されてもよい。一態様では、噴射ポケット204および排気ポケット203は平坦な石英チューブであり、一方の端部がチャンバ本体202に溶接されており、もう一方は開放されている。噴射ポケット304および排気ポケット303は、それぞれ温度コントロールされた噴射アセンブリ305および温度コントロールされた排気アセンブリ307を収容するように構成されている。フランジ317はチャンバ本体302に溶接されてもよい。フランジ317は、開口318が、石英サポートプレート301に形成されているアパーチャー339と位置合わせするように、石英サポートプレート310に位置決めされる。フランジ317は石英サポートプレート310と密接に接触している。Oリングシール319は、外部チャンバ313、チャンバスタックサポート309、石英サポートプレート310および石英チャンバ301によって画成される外部容積338からプロセス容積337をシールするために、フランジ317と石英サポートプレート310の間に配置されてもよい。チャンバサポートは、シーリングのために壁320および2つのOリング352、354を有している。石英サポートプレート310はさらにロードロック340に接続され、ここで基板ボード314はロードおよびアンロード可能である。基板ボート314は、アパーチャー339および開口318を介してプロセス容積337およびロードロック340の間で垂直に変換可能である。
[0053]バッチ処理に使用される基板ボートの例は、「Batch Deposition Tool and Compressed Boat」と題され、2005年8月31日に出願された米国特許第第11/216,969号にさらに説明されており、これは参照して本明細書に組み込まれている。バッチ処理で使用される基板ボートをロードおよびアンロードするための方法および装置の例は、“Batch Wafer Handling System”と題され、2005年9月30日に出願された米国特許出願第11/242,301号にさらに説明されており、これは参照して本明細書に組み込まれている。
[0054]図5を参照すると、ヒータブロック311は、噴射ポケット304および排気ポケット303付近を除く石英チャンバ301の外周に巻きついている。基板321は、石英チャンバ301を介してヒータブロック311によって適切な温度に加熱される。均一な所望のプロセスを達成するために、基板321の全エリアに対する結果は、基板321のすべてにおけるいずれのポイントも均等に加熱されることを必要とする。一部のプロセスは、基板321のすべてにおけるいずれのポイントも同一設定ポイント温度±1℃を一括で達成することを必要とする。バッチ処理チャンバ300の構成はバッチ処理の温度均一性を改善する。一態様では、基板321の縁部は石英チャンバ301から均等な距離にあるが、これは、基板321およびチャンバ本体302が両方とも円形であるからである。別の態様では、ヒータブロック311は複数のコントロール可能なゾーンを有しており、領域間の温度変動は調整可能である。一実施形態では、ヒータブロック311は、複数の垂直ゾーンに配列されている抵抗ヒータからなる。一態様では、ヒータブロック311はセラミック抵抗ヒータである。一実施形態では、ヒータブロック311は、外部チャンバ313に形成されている開口によって除去可能である。バッチ処理に使用される除去可能なヒータの例は、“Removable Heater”と題され、2005年9月9日に出願された米国特許出願第11/233,826号にさらに説明されており、これは参照して本明細書に組み込まれている。
[0055]図4を参照すると、噴射ポケット304は、プロセス容積337と連通する噴射容積341を画成するチャンバ本体302の側部に溶接されてもよい。噴射ポケット304に配置されている噴射アセンブリ305が、基板ボート314における各基板321に処理ガスの水平流を提供できるように、基板ボート314がプロセス位置にある場合に噴射容積341は基板ボート314の高さ全体をカバーする。一態様では、侵入中央部分342を有する噴射アセンブリ305は、噴射容積341に嵌合するように構成されている。噴射ポケット304の壁を保持するように構成されている凹部343は中央部分342周辺に形成される。噴射ポケット304の壁は噴射アセンブリ305によって巻きつけられる。熱絶縁体306が噴射アセンブリ305と、外部チャンバ313に形成されている噴射開口316の間に配置されている。一態様では、外部チャンバ313の内部および石英チャンバ301の外部を含む外部容積338は真空状態に保たれる。プロセス容積337および噴射容積341は普通、プロセス中は真空状態に保たれるため、外部容積338を真空状態に保つことは、石英チャンバ301における圧力生成ストレスを削減することができる。Oリングシール331は、外部容積338に真空シールを提供するために、外部チャンバ313と熱絶縁体306の間に配置されてもよい。Oリングシール330は、噴射容積341に真空シールを提供するために、噴射アセンブリ305と熱絶縁体306の間に配置されてもよい。バリアシール329は噴射ポケット304外に配置されて、プロセス容積337および噴射容積341における処理化学物質が外部容積338に逃げるのを防止する。別の態様では、外部容積338は大気圧下にあってもよい。
[0056]熱絶縁体306は2つの目的を果たす。一方では、熱絶縁体306は石英チャンバ301および噴射アセンブリ305を外部チャンバ313から絶縁させて、加熱された石英チャンバ301/噴射アセンブリ305と「冷たい」外部容積313の間の直接接触に起因する熱ストレスによってもたらされるダメージを回避する。他方で、熱絶縁体306は噴射ポケット304および噴射アセンブリ305をヒータブロック311からシールドし、したがって噴射アセンブリ305は石英チャンバ301から独立して温度コントロールが可能になる。
[0057]図5を参照すると、3つの入口チャネル326が噴射アセンブリ305全体に水平に形成される。この3つの入口チャネル326の各々は、プロセス容積337に処理ガスを独立して提供するように構成されている。各入口チャネル326は、中央部分342の端部付近に形成されている垂直チャネル324に接続される。垂直チャネル324はさらに複数の均等に分布されている水平ホール325に接続され、(図4に示されている)噴射アセンブリ305の中央部分342に垂直シャワーヘッドを形成する。処理中、処理ガスはまず、入口チャネル326のうちの1つから対応する垂直チャネル324に流れる。処理ガスは次いで、複数の水平ホール325を介してプロセス容積337に水平に流れる。一態様では、入口チャネル326は、処理ガスの経路の平均長さが短くなるように、垂直チャネル324の中央ポイント付近の対応する垂直チャネル324に接続される。別の態様では、水平ホール325は、全水平ホール325におけるガス流が均等に近くなるように、入口チャネル326から離れて配置されると、サイズが大きくなることがある。一実施形態では、より多数または少数の入口チャネル326が、バッチ処理チャンバ300で実行されるプロセスの要件に応じて噴射アセンブリ305に形成されてもよい。別の実施形態では、噴射アセンブリ305がインストールされて、外部チャンバ313の外部から除去可能であるため、噴射アセンブリ305は異なるニーズを満たすために交換可能である。
[0058]チャンバ全体を分解することなく、噴射アセンブリおよび排気アセンブリをチャンバから容易に除去することは有益である。アセンブリのみをチャンバから除去することによって、チャンバはベルジャー1912への少数のシーリングポイントを有することになり、良好な真空が達成可能になる。チャンバ1800に搭載されている排気アセンブリ1810が図18Aに示されている。排気アセンブリ1810は3つのプレナム1801を有する。各プレナムは複数のホール1802を有する。このサイズや排気パネル1810およびプレナム1801は、処理される基板の数に左右される。例えば、4つの基板を処理する処理チャンバは、基板を2つだけ処理するように設計されている処理チャンバより長いプレナム1801および大きな排気パネル1810を有することになる。プレナム1801はプレナムの底部において開放されている。
[0059]噴射アセンブリ1811は3つの噴射プレナム1803を備えており、この中の複数のホール1806が図18Bに示されている。各プレナム1803はガス噴射ポート1805を有する。噴射ポート1805は各プレナム1803のほぼ中間に配置され、矢印Fで示されるように約13.63mmの高さである。一実施形態では、噴射ポート1805はプレナム1803の中央近くに配置されて、流れの均一性を高める。図18Bはスタガされた噴射ポート1805を示しているが、ポート1805は線形に位置合わせされたり、ランダムに位置決めされたり、他のパターンや位置に配置されたりすることが可能である点が理解されるべきである。1つ以上の冷却チャネル1804が噴射アセンブリ1811に形成されて、冷却流体の流れがプレナム1803の間をルーティングできるようにする。一実施形態では、冷却チャネル1804は、冷却チャネル1804の底部に冷却入口ポート1807および冷却出口ポート1808を有している。別の実施形態では、冷却チャネル1804は反転U形状を有する。
[0060]図19は、図18Aおよび18Bのベルジャー1812の一実施形態の断面図を示している。排気アセンブリ1810および噴射アセンブリ1811はベルジャーチャンバ1812と関連して示されている。
[0061]図20は噴射アセンブリ1811の一実施形態をより詳細に示している。各噴射プレナム2002は、チャンバの内部にガスを均一に提供するために複数の、例えば50個のホール2003を有している。噴射アセンブリ1811は他の数のホール2003で構成されてもよい。ホール2003の各々はプレナムをチャンバに流体結合させる。水チャネル2001はガスプレナム2002を冷却する。
[0062]図21は排気アセンブリ1810の一実施形態を示している。排気アセンブリは3つのプレナム1801を有する。各プレナムは、チャンバからガスを排気するために、複数の、例えば30個のホール1802を有する。排気アセンブリ1810は他の数のホール1802で構成されてもよい。
[0063]図22は、ベルジャー炉2202の噴射アセンブリ2205および排気アセンブリ2206の別の実施形態を示している。図22は4ポート噴射アセンブリ2205および4ポート排気アセンブリ2201を示している。この炉は、ウェーハボート2203に4つのウェーハを保持するように設計されている。炉は噴射ポート2204を有する。噴射アセンブリは炉の噴射ポートと係合する。4つのポートが示されているが、ポート数は、処理するウェーハの所望の数に左右されることが理解されるべきである。例えば、10個の基板を処理することが所望される場合、10ポートの炉および10コンパートメントのウェーハボートが構成可能である。加えて、ポートのサイズはウェーハ数によって判断され、具体的なサイズに制限されない。マルチポート噴射および排気配列は上記の噴射配列と併用可能である。具体的には、図25は、上記の噴射ポート1805、冷却入口ポート1807および出口ポート1808を示している。
[0064]図23〜図24は本発明の別の実施形態を描いており、スロット付き噴射器2301が示されている。ベルジャーの噴射受け取り器2402は複数のスロットをこの中に形成している。一実施形態では、スロットは略水平に配向されている。フィンガ2403は、これを介して形成されたガス送出アパーチャーを有しており、噴射器2401から延び、噴射受け取り器2402のスロットと係合する。フィンガ2403は、ウェーハ2404が処理されるチャンバにスロットを介して延びているため、ガスはウェーハの近くに送出され、ソースガスの損失を防止することができる。ベルジャー内に配置されているフィンガ2404の端部のガス送出アパーチャーの位置はまた、ソースガスがチャンバに入る前にチャンバシールをブリーチする可能性を少なくする。
[0065]拡散プレート2605を噴射アセンブリに提供することによって、ガスは、ウェーハ表面全体に不均一にではなく、ウェーハ周縁に沿って分布される。拡散器2605なしで、噴射器に近いウェーハ縁部は高レートのガス流、ひいてはウェーハの縁部での堆積の歪みを有する。噴射器に拡散器を配置することによって、チャンバに入るガスが、ウェーハ周縁に実質的に接している分岐流路に方向付けられる。2つのガスストリームは基板周辺かつこの全体を排気に向かって流れ、実質的に基板全体をガスに暴露することができる。
[0066]図26は、拡散プレート2605を有する噴射アセンブリの実施形態を示している。拡散器2605は噴射アセンブリ2604に取り付けられる。一実施形態は、拡散器は、チャンバの内周縁に巻きつく石英ライナー2602に重複する。ウェーハボートが、ライナー2602によって境界設定されたエリアに配置され、ウェーハより大きな外径2602をこの中に有している。図26から分かるように、拡散器2605は、噴射器からのガスが石英ライナー2602と拡散器2605の間に流れるように、石英リングライナー2602に重複する。一実施形態では、ライナー2602と拡散器2605の間の開口は約4mmである。拡散器2605がナット・ボルトアセンブリによって噴射アセンブリ2604に取り付けられていることが示されているが、従来の取り付け機構も使用可能である点が理解されるべきである。実際、拡散器2605は、例えば溶接によって石英ライナー2602に取り付けられてもよい。一実施形態では、拡散器2605は、拡散器2605が噴射アセンブリ2604を除去されるように、噴射アセンブリ2604に取り付けられる。
[0067]拡散器が石英ライナーに重複する実施形態では、拡散器が柔軟性材料からなることが有用であるため、噴射アセンブリが炉から引き出されると拡散器は曲がることになる。拡散器は、ステンレス鋼、石英または他の適切な材料からなることもある。拡散器は単一片の材料である。図26は「V」形状拡散器を示しているが、ウェーハ表面全体ではなくウェーハの周縁にガス流をもたらす形状ならば十分である点が理解されるべきである。他の実施形態では、拡散器は、石英ライナーに重複しないように成形およびサイズ設定可能であるため、拡散器は噴射アセンブリを容易に除去される。2つのプレナムのみが図26に示されているが、上記の3プレナムシステムもまた適用可能である点が理解されるはずである。
[0068]拡散器は、排気へのウェーハ周辺の時計回りおよび反時計回りの流路においてウェーハの周縁にガスを方向付ける。図27は、インスタント用途の拡散器の別の実施形態を示している。図27の拡散器は「V」形状を有しており、石英ライナーに重複しない。石英ライナーは噴射アセンブリのウェーハから間隔をあけられている。拡散器は噴射アセンブリから延びている。ウェーハ2702はウェーハボートに沿ってセンタリングされており、この周縁はボートの縁部から間隔をあけられている。ウェーハは、矢印2701で示されているように噴射および排気アセンブリを除くすべての場所で石英ライナーから等距離に間隔をあけられている。一実施形態では、拡散器と石英ライナーの間のガスが移動するギャップは、矢印2706で示されているように約4mmである。
[0069]図28は拡散器の別の実施形態を示している。ウェーハはチャンバ2804内にあり、石英ライナー2803から間隔をあけられている。石英ライナー2803は、基板に面する内部表面と、チャンバ壁に面する外部壁とを有する。噴射器はガスを拡散器に噴射し、そしてこれは、基板周縁に対するある角度でガスを分布させる。拡散器は、石英ライナー2803の内壁と位置合わせするように噴射器から延びている。拡散器はキャップ2807と、並列壁を有する側壁2805とを有する。キャップ2807と側壁2805の間に形成されているホール2806は、基板周辺の反対方向にガスが基板に分布されるように角度付けられる。
[0070]特に堆積処理がバッチ処理チャンバで実行される場合にバッチ処理チャンバにおける種々のコンポーネントの温度をコントロールすることが重要である。噴射アセンブリの温度が非常に低い場合、噴射されたガスは濃縮して、噴射アセンブリの表面に残り、これは粒子を生成し、かつチャンバプロセスに影響する恐れがある。噴射アセンブリの温度が、ガス位相分解および/または表面分解をもたらす程高い場合、噴射アセンブリの経路を「詰まらせる」ことがある。理想的には、バッチ処理チャンバの噴射アセンブリが、噴射中のガスの分解温度より低く、かつガスの濃縮温度より高い温度に加熱される。噴射アセンブリに理想的な温度はプロセス容積の処理温度とは異なる。例えば、原子層堆積時に、処理中の基板は最大摂氏600度に加熱されることがあるが、噴射アセンブリに理想的な温度は摂氏約80度である。したがって、噴射アセンブリの温度を独立してコントロールする必要がある。
[0071]図4を参照すると、1つ以上のヒータ328が、入口チャネル326に隣接する噴射アセンブリ305内に配置される。1つ以上のヒータ328は、噴射アセンブリ305を設定温度に加熱するように構成されており、抵抗ヒータ要素、熱交換器などからなってもよい。冷却チャネル327が、1つ以上のヒータ328外の噴射アセンブリ305に形成される。一態様では、冷却チャネル327は、噴射アセンブリ305の温度のさらなるコントロールを提供する。別の態様では、冷却チャネル327は、噴射アセンブリ305の外部表面を冷たく保つ。一実施形態では、冷却チャネル327は、ある角度でわずかにドリルで孔を開けられた2つの垂直チャネルを備えることができ、これらは一方の端部で合わさる。水平入口/出口323は、熱交換流体が冷却チャネル327を連続的に流れることができるように、冷却チャネル327の各々に接続される。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、Galden(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0072]図4を参照すると、排気ポケット303は、チャンバ本体302の噴射ポケット304の反対側に溶接されてもよい。排気ポケット303は、プロセス容積337と連通して排気容積344を画成する。排気ポケット303に配置されている排気アセンブリ307を介して処理ガスがプロセス容積337から均等に出られるように、基板ボート314がプロセス位置にある場合に、排気容積344は基板ボート314の高さをカバーする。一態様では、侵入中央部分348を有する排気アセンブリ307は、排気容積344に嵌合するように構成されている。凹部349が中央部分348周辺に形成され、排気ポケット304の壁を保持するように構成されている。排気ポケット303の壁は排気アセンブリ307によって巻きつけられている。熱絶縁体308は、外部チャンバ313に形成されている排気アセンブリ307と排気開口350の間に配置されている。Oリングシール345は外部チャンバ313と熱絶縁体308の間に配置され、外部容積338に真空シールを提供する。Oリングシール346は排気アセンブリ307と熱絶縁体308の間に配置されて、排気容積344に真空シールを提供する。バリアシール347が排気ポケット303外に配置され、プロセス容積337および排気容積344における処理化学物質が外部容積338に逃げるのを防止する。
[0073]熱絶縁体308は2つの目的を果たす。一方では、熱絶縁体308は石英チャンバ301および排気アセンブリ307を外部チャンバ313から絶縁して、加熱された石英チャンバ301、排気アセンブリ307および「冷たい」外部チャンバ313の間の直接接触に起因する熱ストレスによってもたらされるダメージを回避する。他方では、熱絶縁体308は排気ポケット303および排気アセンブリ307をヒータブロック311からシールドして、排気アセンブリ307は、石英チャンバ301から独立して温度コントロール可能である。
[0074]図5を参照すると、排気ポート333は、中央部分付近の排気アセンブリ307全体に水平に形成される。排気ポート333は、侵入中央部分348に形成されている垂直コンパートメント332に対して開いている。垂直コンパートメント332はさらに、プロセス容積337に対して開いている複数の水平スロット336に接続される。プロセス容積337がポンピング中の場合、処理ガスはまず、複数の水平スロット336を介してプロセス容積337から垂直コンパートメント332に流れる。そして処理ガスは排気ポート333を介して排気システムに流れる。一態様では、水平スロット336は、基板ボート314全体で上部から底部への均等な流れを提供するために、具体的な水平スロット336と排気ポート333の間の距離に応じてサイズが変更する場合がある。
[0075]特に堆積プロセスがバッチ処理チャンバで実行される場合にバッチ処理チャンバにおける種々のコンポーネントの温度をコントロールすることが重要である。一方はでは、堆積反応が排気アセンブリで生じないように、処理チャンバの温度よりも低く排気アセンブリの温度を保つことが望ましい。他方では、排気アセンブリを通過する処理ガスが濃縮せずに表面上に残って、粒子汚染をもたらさないように、排気アセンブリを加熱することが望ましい。したがって、処理容積とは独立して排気アセンブリを加熱することが必要である。
[0076]図4を参照すると、冷却チャネル334が排気アセンブリ307内に形成されて、排気アセンブリ307の温度のコントロールを提供する。熱交換流体が冷却チャネル334を連続的に流れるように、水平入口/出口335が冷却チャネル334に接続される。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、Galden(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0077]図6は本発明の別の実施形態の上部断面図を図示している。バッチチャンバ400は、2つの開口416および450が相互に対向して形成されている外部チャンバ413を備えている。開口416は噴射アセンブリ405を収容するように構成されており、開口450は排気アセンブリ407を収容するように構成されている。外部チャンバは、この中で1回分の基板421を処理するように構成されているプロセス容積437を画成する。2つの石英コンテナ401は外部チャンバ413内に配置されている。石英コンテナ401の各々は、基板421の周縁の一部に緊密に沿うように構成されている湾曲表面402を有している。フランジ403が周囲に形成可能な開口452は湾曲表面402に対向している。石英コンテナ401がプロセス容積437からヒータ容積438を切り出すように、石英コンテナ401は開口452の内部から外部チャンバ413にシールして接続される。基板421が石英コンテナ401の湾曲表面402を介してヒータブロック411によって加熱されるように、ヒータブロック411はヒータ容積438内に配置される。Oリングシール451は、プロセス容積437とヒータ容積438の間に真空シールを提供するために使用可能である。一態様では、ヒータ容積438は真空状態に保たれることができ、ヒータブロック411は、セラミック抵抗ヒータなどの真空適合ヒータであってもよい。別の態様では、ヒータ容積438は大気圧に保たれることができ、ヒータブロック411は一定の抵抗ヒータである。一実施形態では、加熱効果が領域ごとに調整可能になるように、ヒータブロック411は複数のコントロール可能なゾーンからなってもよい。別の実施形態では、ヒータブロック411は外部チャンバ413の側部および/または上部から除去することができる。バッチ処理で使用される除去できるヒータの例は、「Removable Heater」と題された米国特許出願第11/233,826号にさらに説明されており、これは参照して本明細書に組み込まれている。
[0078]Oリング430は、噴射アセンブリ405を外部チャンバ413にシールして接続するために使用される。噴射アセンブリ405は、プロセス容積437に延びる侵入中央部分442を有する。1つ以上の垂直入口チューブ424を有する噴射アセンブリ405は侵入中央部分442内に形成されている。複数の水平入口ホール425が、1つ以上の処理ガスをプロセス容積437に提供するように構成されている垂直シャワーヘッドを形成する垂直入口チューブ424に接続される。一態様では、噴射アセンブリ405はプロセス容積437とは独立して温度コントロールされる。冷却チャネル427は、熱交換流体の冷却を循環させるために噴射アセンブリ405内に形成される。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、Galden(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜約95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0079]Oリング446は、排気アセンブリ407を外部チャンバ413にシールして接続するために使用される。排気アセンブリ407は、プロセス容積437に延びる侵入中央部分448を有する。垂直コンパートメント432を1つ有する排気アセンブリ407は侵入中央部分448内に形成される。複数の水平スロット436が、プロセス容積437から処理ガスを引き出すように構成されている垂直コンパートメント432に接続される。一態様では、排気アセンブリ407はプロセス容積437から独立して温度コントロールされる。冷却チャネル434は、熱交換流体の冷却を循環させるために排気アセンブリ407内に形成される。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、Galden(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0080]図7および図8は、排気および噴射用に対向するポケットを具備する石英チャンバを有するバッチ処理チャンバの別の実施形態を図示している。本実施形態では、排気ポケットは、排気アセンブリを排除することによってバッチ処理チャンバの複雑さと、必要なOリング数とを削減する底部ポートを有する。図7はバッチ処理チャンバ500の側部断面図であり、図8は、図7に示されている方向8−8に沿ったバッチ処理チャンバ500の断面図である。バッチ処理チャンバ500は、基板ボート514に積層されている1回分の基板521を収容するように構成されているプロセス容積537を画成する石英チャンバ501を備える。1つ以上のヒータブロック511は、プロセス容積537内部の基板521を加熱するように構成されている石英チャンバ501周辺に配列される。外部チャンバ513が石英チャンバ501および1つ以上のヒータブロック511上に配置される。1つ以上の熱絶縁体512は外部チャンバ513と1つ以上のヒータブロック511の間に配置され、外部チャンバ513を冷たく保つように構成されている。石英チャンバ501は石英サポートプレート510によってサポートされている。外部チャンバ513は、石英サポートプレート510によってサポートされているチャンバスタックサポート509に接続される。
[0081]石英チャンバ501は、底部開口518を有するチャンバ本体502と、チャンバ本体502の一方の側に形成されている噴射ポケット504と、噴射ポケット504の反対側でチャンバ本体502に形成されている排気ポケット503と、底部開口518に隣接して形成されているフランジ517とを備えている。排気ポケット503および噴射ポケット504は、チャンバ本体502に形成されているスロットの場所に溶接されてもよい。噴射ポケット504は平坦な石英チューブの形状を有しており、一方の端部はチャンバ本体502に溶接されており、もう一方の端部は開放されている。排気ポケット503は部分的パイプの形状を有しており、この側部はチャンバ本体502に溶接されている。排気ポケット503は底部ポート551を有しており、底部で開放している。排気ブロック548はチャンバ本体502と排気ポケット503の間に配置されており、排気ポケット503のプロセス容積537と排気容積532の間の流体連通を制限するように構成されている。フランジ517は底部開口518および底部ポート551周辺に溶接されてもよく、またチャンバ本体502および排気ポケット503の両方の真空シールを容易にするように構成されている。フランジ517は、アパーチャー550および539を有する石英サポートプレート510と密接に接触している。底部開口518はアパーチャー539と位置合わせしており、底部ポート551はアパーチャー550と位置合わせしている。Oリングシール519は、外部チャンバ513と、チャンバスタックサポート509と、石英サポートプレート510と石英チャンバ501とによって画成されている外部容積538からプロセス容積537をシールするために、フランジ517と石英サポートプレート510の間に配置されてもよい。チャンバスタックサポート509は壁520を有しており、Oリング553、554によってシールされている。Oリング552は、排気容積532および外部容積538をシールするために底部ポート551周辺に配置される。石英サポートプレート510はさらに、基板ボート514がロードおよびアンロード可能なロードロック540に接続される。基板ボート514は、アパーチャー539および底部開口518を介してプロセス容積537およびロードロック540の間で垂直変換可能である。
[0082]図8を参照すると、ヒータブロック511は、噴射ポケット504および排気ポケット503付近以外の石英チャンバ501の外周に巻きつく。基板521は、石英チャンバ501を介してヒータブロック511によって適切な温度に加熱される。一態様では、基板521およびチャンバ本体502の両方とも円形であるため、基板514の縁部は石英チャンバ501から均等な距離にある。別の態様では、ヒータブロック511は複数のコントロール可能なゾーンを有することがあるため、領域間の温度変動は調整可能である。一実施形態では、ヒータブロック511は、石英チャンバ501に部分的に巻きついている湾曲表面を有することがある。
[0083]図7を参照すると、チャンバ本体502の側部に溶接されている噴射ポケット504は、プロセス容積537と連通している噴射容積541を画成する。噴射ポケット504に配置されている噴射アセンブリ505が、基板ボート514における各基板521に処理ガスの水平流を提供できるように、基板ボート514がプロセス位置にある場合に、噴射容積541は基板ボート514の高さ全体をカバーする。一態様では、侵入中央部分542を有する噴射アセンブリ505は、噴射容積541に嵌合するように構成されている。噴射ポケット504の壁を保持するように構成されている凹部543が中央部分542周辺に形成される。噴射ポケット504の壁は噴射アセンブリ505によって巻きつけられる。噴射開口516が外部チャンバ513に形成されて、噴射アセンブリ505の経路を提供する。内側に延びるリム506が噴射開口516周辺に形成され、噴射アセンブリ505がヒータブロック511によって加熱されるのを防ぐように構成されている。一態様では、外部チャンバ513の内部および石英チャンバ501の外部を含む外部容積538は普通、真空状態に保たれる。プロセス容積537および噴射容積541は普通、処理中は真空状態に保たれるため、外部容積538を真空状態に保つことは、石英チャンバ501の圧力生成ストレスの削減を可能にする。Oリングシール530が、噴射容積541に真空シールを提供するために噴射アセンブリ505と外部チャンバ513の間に配置される。バリアシール529が噴射ポケット504の外部に配置されて、プロセス容積537および噴射容積541における処理化学物質が外部容積538に逃げるのを防止する。別の態様では、外部容積338は大気圧に保たれてもよい。
[0084]図8を参照すると、3つの入口チャネル526が噴射アセンブリ505全体に水平に形成される。3つの入口チャネル526の各々は、プロセス容積537に処理ガスを独立して供給するように構成されている。入口チャネル526の各々は、中央部分542の端部付近に形成されている垂直チャネル524に接続される。垂直チャネル524はさらに、複数の均等に分布されている水平ホール525に接続されて、(図7に示されている)噴射アセンブリ505の中央部分542に垂直シャワーヘッドを形成する。プロセス中、処理ガスはまず、入口チャネル526のうちの1つから対応する垂直チャネル524に流れ込む。そして処理ガスは複数の水平ホール525を介してプロセス容積537に水平に流れ込む。一実施形態では、より多数または少数の入口チャネル526が、バッチ処理チャンバ500で実行されるプロセスの要件に応じて噴射アセンブリ505に形成されてもよい。別の実施形態では、噴射アセンブリ505がインストールされてもよく、外部チャンバ513の外部から除去されるため、噴射アセンブリ505は異なるニーズを満たすために交換可能である。
[0085]図7を参照すると、1つ以上のヒータ528が、入口チャネル526に隣接する噴射アセンブリ505内部に配置される。1つ以上のヒータ528は、噴射アセンブリ505を設定温度に加熱するように構成されており、また抵抗ヒータ要素、熱交換器などからなってもよい。冷却チャネル527は、1つ以上のヒータ528外の噴射アセンブリ505に形成される。一態様では、冷却チャネル527は噴射アセンブリ505の温度のさらなるコントロールを提供する。別の態様では、冷却チャネル527は噴射アセンブリ505の外部表面を冷たく保つ。一実施形態では、冷却チャネル527は、ある角度でわずかにドリルで孔をあけられた2つの垂直チャネルを備えることができ、これらは1つの端部で合わさる。熱交換流体が冷却チャネル527を連続的に流れるように、水平入口/出口523が冷却チャネル527の各々に接続される。熱交換流体は、例えば、約30℃〜約300℃の温度に加熱されるペルフルオロポリエーテル(例えば、Galden(登録商標)流体)であってもよい。熱交換流体はまた、約15℃〜95℃の所望の温度で送出される冷却水であってもよい。熱交換流体はまた、アルゴンや窒素などの温度コントロールされたガスであってもよい。
[0086]排気容積532は排気ブロック548を介してプロセス容積537と流体連通している。一態様では、流体連通は、排気ブロック548に形成されている複数のスロット536によって可能にされる。排気容積532は、排気ポケット503の底部に配置されている単一の排気ポートホール533を介してポンピングデバイスと流体連通している。したがって、プロセス容積537における処理ガスは複数のスロット536を介して排気容積532に流れ込んでから、排気ポートホール533まで流れる。排気ポートホール533付近に配置されているスロット536は、排気ポートホール533から離れたスロット536より強い流れを有することになる。上部から底部への均等な流れを生成するために、複数のスロット536のサイズは、例えば底部から上部にスロット536のサイズを大きくするなど、変更されてもよい。
[0087]図9および図10は本発明の別の実施形態を図示している。図9はバッチ処理チャンバ600の側部断面図である。図10はバッチ処理チャンバ600の上部断面図である。図10を参照すると、バッチ処理チャンバ600は、ヒータ611によって囲まれている円筒形外部チャンバ613を備える。排気ポケット603および噴射ポケット604を有する石英チャンバ601は外部チャンバ613内に配置される。石英チャンバ601は、処理中に1回分の基板621を収容するように構成されているサセプタ614と、排気ポケット603内の排気容積632と、噴射ポケット604内の噴射容積641とによってプロセス容積637を画成する。一態様では、ヒータ611は外部チャンバ613を約280度囲むことができ、噴射ポケット604付近の領域を開放したままにする。
[0088]外部チャンバ613は、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミックおよび石英などの適切な高温材料からなってもよい。石英チャンバ601は石英からなってもよい。図9を参照すると、石英チャンバ601と外部チャンバ613の両方とも底部で開放されており、サポートプレート610によってサポートされている。ヒータ611もまたサポートプレート610によってサポートされている。フランジ617は、石英チャンバ601とサポートプレート610の間の真空シールを容易にするために、底部付近で石英チャンバ601に溶接されてもよい。一態様では、フランジ617は、それぞれ排気容積632、プロセス容積637および噴射容積641に対して開放されている3つのホール651、618および660を具備するプレートであってもよい。開口650、639および616はサポートプレート610に形成され、それぞれホール651、618および660と位置合わせされる。フランジ617はサポートプレート610と密接に接触している。Oリング652、619、658および656は、それぞれホール651、618および660周辺のフランジ617とサポートプレート610の間に配置される。Oリング652、619および656は、石英チャンバ601内のプロセス容積637、排気容積632および噴射容積641と、外部チャンバ613内、かつ石英チャンバ601外にある外部容積638との間に真空シールを提供する。一態様では、外部容積638は真空状態に保たれて、処理中に石英チャンバ601のストレスを削減する。
[0089]処理ガスを供給するように構成されている噴射アセンブリ605が噴射容積641に配置される。一態様では、噴射アセンブリ605は挿入されて、開口616およびホール660を介して除去される。Oリング657が、開口616およびホール660をシールするためにサポートプレートと噴射アセンブリ605の間に使用されてもよい。垂直チャネル624が噴射アセンブリ605内に形成されて、処理ガスを底部から流すように構成されている。複数の均等に分布されている水平ホール625が垂直チャネル624にドリルで孔をあけられており、プロセス容積637の上下にガスを均等に分布するための垂直シャワーヘッドを形成する。一態様では、複数の垂直チャネルが、複数のプロセスガスを独立して供給するために、噴射アセンブリ605に形成されてもよい。図10を参照すると、噴射アセンブリ605はヒータ611によって直接囲まれてはいないため、噴射アセンブリ605は独立して温度コントロールできる。一態様では、垂直冷却チャネル627は噴射アセンブリ605内に形成してもよく、噴射アセンブリ605の温度をコントロールする手段を提供する。
[0090]図9を参照すると、排気容積632は、排気容積632に配置されている排気ブロック648を介してプロセス容積637と流体連通している。一態様では、流体連通は、排気ブロック648に形成されている複数のスロット636によって可能にされる。排気容積632は、排気容積の底部付近の開口650に配置されている単一の排気ポート659を介してポンピングデバイスと流体連通している。したがって、プロセス容積637における処理ガスは複数のスロット636を介して排気容積632に流れてから、排気ポート659まで流れる。排気ポート659付近に配置されているスロット636は、排気ポート659から離れたスロット636より強い流れを有する。上部から底部へ均等な流れを生成するために、複数のスロット636のサイズは、例えば、底部から上部へとスロット636のサイズを大きくするなど変更されてもよい。
[0091]バッチ処理チャンバ600は複数の方法で好都合である。円筒形ジャーチャンバ601および613は効率的な容積幅である。チャンバ601および613の両方の外側に位置決めされているヒータ611は維持するのが容易である。多数のプロセスで望ましい噴射アセンブリ605は独立して温度コントロール可能である。排気ポート659および噴射アセンブリ605は底部からインストールされ、これによってOリングシールとメンテナンスの複雑さを削減する。
[0092]図11および図12Aは本発明の別の実施形態を図示している。図12Aはバッチ処理チャンバ700の側部断面図である。図11は、図12Aに示されている方向11−11に沿ったバッチ処理チャンバ600の上部断面図である。図11を参照すると、バッチ処理チャンバ700は、ヒータ711によって囲まれた石英チャンバ701を備えている。線形ジャー713が石英チャンバ701内に配置されている。線形ジャー713は、処理中に1回分の基板721を収容するように構成されているプロセス容積737を画成する。石英チャンバ701および線形ジャー713は外部容積738を画成する。排気アセンブリ707が外部容積738に配置され、噴射アセンブリ705も、排気アセンブリ707の反対側で外部容積738に配置される。2つの狭い開口750および716が、それぞれ排気アセンブリ707および噴射アセンブリ705付近で線形ジャー713の上に形成され、プロセス容積737と流体連通している排気アセンブリ707および噴射アセンブリ705を容易にするように構成されている。一態様では、噴射アセンブリ705が独立して温度コントロールされるように、ヒータ711は石英チャンバ701を約280度囲むことができ、噴射アセンブリ705付近の領域を開放したままにする。
[0093]図12Aを参照すると、石英チャンバ701および線形ジャー713の両方は底部で開放されており、サポートプレート710によってサポートされている。一態様では、ヒータ711もまたサポートプレート710によってサポートされている。線形ジャー713は円筒形であり、基板ボート714を収容するように構成されている。一態様では、線形ジャー713は、プロセス容積737内の処理ガスを制限して、必要な処理ガス量を削減し、かつ滞留時間を短縮するように構成されており、この時間は、ガス分子が噴射ポイントから移動して、チャンバから排気されるまでの平均時間である。別の態様では、線形ジャー713は、石英チャンバ701から放出されたエネルギーを加熱して基板721間の熱分布の均一性を改良するための熱拡散器として作用することが可能である。さらに、線形ジャー713は、プロセス中に石英チャンバ701への膜堆積を防止することができる。線形ジャー713は、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミックおよび石英などの適切な高温材料からなる。
[0094]石英チャンバ701は、底部付近に溶接されたフランジ717を有してもよい。フランジ717は、サポートプレート710と密接に接触するように構成されている。Oリングシール754は、石英チャンバ701の真空シールを容易にするために、フランジ717とサポートプレート710の間に適用されてもよい。サポートプレート710は壁739を有する。
[0095]排気アセンブリ707は、上部端が閉鎖され、複数のスロット736が一方の側に形成されているパイプの形状を有する。プロセス容積737が排気アセンブリ707内の排気容積732と流体連通するように、複数のスロット736は線形ジャー713の開口750に面している。排気アセンブリ707は、サポートプレート710に形成されている排気ポート759からインストール可能であり、Oリング758は排気ポート750をシールするために使用可能である。
[0096]噴射アセンブリ705は、石英チャンバ701と線形ジャー713の間に並んで(snuggly)嵌合される。噴射アセンブリ705は3つの入力延長部722を外側に延ばし、かつ、石英チャンバ701の一方の側に形成された3つの噴射ポート704に配置している。Oリングシール730は、噴射ポート704と入力延長部722の間をシールするために使用できる。一態様では、噴射アセンブリ705は、入力延長部722を石英チャンバ701の内部から噴射ポート704に挿入することによってインストールすることができる。噴射ポート704は石英チャンバ701の側壁に溶接されてもよい。一態様では、噴射アセンブリ705が、メンテナンスを容易にするために低下することによってチャンバから除去されることができるように、入力延長部722は非常に短くてもよい。図11を参照すると、垂直チャネル724が噴射アセンブリ705内に形成され、入力延長部722に形成された水平チャネル726と中間で流体連通するように構成されている。複数の均等に分布された水平ホール725が、垂直シャワーヘッドを形成する垂直チャネル724にドリルで孔をあけられる。水平チャネル726から流入した処理ガスがプロセス容積737の上下に均等に分布されるように、水平ホール725は線形ジャー713の開口716に方向付けられる。一態様では、複数の垂直チャネル724が、複数のプロセスガスを独立して供給するために噴射アセンブリ705に形成されてもよい。垂直冷却チャネル727は噴射アセンブリ705内に形成されて、噴射アセンブリ705の温度をコントロールする手段を提供する。図12Aを参照すると、冷却チャネル727は、上部および底部で入力延長部722に形成された入力チャネル723に接続される。中間に配置されている入力延長部722から処理ガスを提供することによって、処理ガスの平均経路が短縮される。
[0097]図12Bは、バッチ処理チャンバ700Aで使用される噴射アセンブリ705Aの別の実施形態を図示しており、これはバッチ処理チャンバ700に類似している。噴射アセンブリ705Aは石英チャンバ701Aと線形ジャー713Aの間に並んで嵌合される。噴射アセンブリ705Aは外側に延ばされ、かつ、石英チャンバ701Aの一方の側に形成された噴射ポート704に配置された入力延長部722Aを有している。Oリングシール730Aが、噴射ポート704Aと入力延長部722Aの間をシールするために使用される。垂直チャネル724Aは噴射アセンブリ705A内に形成され、入力延長部722Aに形成されている水平チャネル726Aと流体連通するように構成されている。複数の均等に分布されている水平ホール725Aは、垂直シャワーヘッドを形成する垂直チャネル724Aにドリルで孔をあけられる。水平チャネル726Aから流れ込んだ処理ガスが線形ジャー713Aの上下に均等に分布されるように、水平ホール725Aは線形ジャー713Aの開口716Aに方向付けられる。垂直冷却チャネル727Aは噴射アセンブリ705A内に形成されて、噴射アセンブリ705Aの温度をコントロールする手段を提供する。冷却チャネル727Aは底部で開放されている。噴射アセンブリ705Aは、サポートプレート710Aの上に形成されている噴射ポート760Aからインストール可能であり、Oリング754A、757Aは噴射ポート760Aをシールするために使用することができる。
[0098]図14〜図16は、チャンバ温度が、チャンバ外に位置決めされているセンサによって監視可能なバッチ処理チャンバの別の実施形態を図示している。図14はバッチ処理チャンバ800の側部断面図を図示している。図13Aは、図14に示されている方向13A−13Aに沿ったバッチ処理チャンバ800の上部断面図を図示している。図13Bは図13Aの分解図である。
[0099]図13Aを参照すると、バッチ処理チャンバ800は、ヒータ811によって囲まれている石英チャンバ801を備えている。石英チャンバ801は、円筒形チャンバ本体802と、チャンバ本体802の一方の側の排気ポケット803と、排気ポケット803に対向する噴射ポケット804とを備える。チャンバ本体802は、処理中に1回分の基板821を収容するように構成されているプロセス容積837を画成する。排気ブロック848がチャンバ本体802と排気ポケット803の間に配置される。排気容積832が排気ポケット803および排気ブロック848によって画成される。ポンピングデバイスと流体連通している排気導管859が排気容積832に配置される。一態様では、2つの噴射アセンブリ805が噴射ポケット804に配置される。2つの噴射アセンブリ805は並べて位置決めされ、これらの間に開放通路867を残す。一態様では、各噴射アセンブリ805は、プロセス容積837に処理ガスを独立して供給するように構成されてもよい。噴射ポケット804は、複数のセンサ861が配置されている複数のディンプル863を有する。センサ861は、噴射アセンブリ805の間の開放通路867を介して透過性石英チャンバ801の中を「見る」ことによって、石英チャンバ801内の基板821の温度を測定するように構成されている。一態様では、センサ861は、物理的接触なしに本体による放射を分析することによって本体の温度を判断可能な光学高温計である。センサ861はさらにシステムコントローラー870に接続される。一態様では、システムコントローラー870は、処理中の基板821の温度を監視および分析可能である。別の態様では、システムコントローラー870は、センサ861からの測定にしたがってコントロール信号をヒータ811に送ることができる。さらに別の態様では、ヒータ811は、システムコントローラー870が領域ごとにヒータ811をコントロールし、かつ加熱特徴をローカルに調整することができるように、複数のコントロール可能なゾーンを備えてもよい。
[0100]図14を参照すると、石英チャンバ801は底部で開放されており、底部周辺にフランジ817を有する。フランジ817はサポートプレート810に溶接されてもよく、またサポートプレート810と密接に接触するように構成されている。一実施形態では、排気ポケット803および噴射ポケット804の両方とも石英チャンバ801の底部で開放されている。一態様では、フランジ817は、排気開口851と、中央開口818と、2つの噴射開口860とを有する石英プレートであってもよい。排気開口851は、排気導管859が排気ポケット805に挿入されるように構成されている。中央開口818は、基板ボート814がプロセス容積837に対して基板821を転入および転出するように構成されている。噴射開口860は、噴射アセンブリ805が噴射ポケット804に挿入されるように構成されている。したがって、サポートプレート810は、それぞれ排気開口851、中央開口818および噴射開口860と位置合わせされた開口850、839および816を有する。Oリングシール852、819および856は、開口850、839および816周辺のサポートプレート810とフランジ817の間に配置される。排気導管859が組み立てられる場合、第2のOリング858が、サポートプレート810の下方の開口850周辺に配置される。このダブルOリングシール構成によって排気導管859は、バッチ処理チャンバ800の残りの部分に影響せずに除去および提供される。同一のシーリング構成は噴射アセンブリ805周辺に配列されてもよい。Oリング857は、噴射アセンブリ805を真空シールするために開口816周辺に配置される。
[0101]排気容積832は、排気容積832の底部付近の単一排気ポートホール833を介してポンピングデバイスと流体連通している。排気容積832は、排気ブロック848を介してプロセス容積837と流体連通している。排気容積832の上部から底部への均等な流れを生成するために、排気ブロック848は、底部から上部へと狭くなる先細りバッフルであってもよい。
[0102]垂直チャネル824が噴射アセンブリ805内に形成され、処理ガスソースと流体連通するように構成されている。複数の均等に分布されている水平ホール825が、垂直シャワーヘッドを形成する垂直チャネル824にドリルで孔をあけられている。垂直チャネル824から流れ込んだ処理ガスがプロセス容積837の上下に均等に分布されるように、水平ホール825はプロセス容積837に方向付けられる。垂直冷却チャネル827が噴射アセンブリ805内に形成されて、噴射アセンブリ805の温度をコントロールする手段を提供する。一態様では、垂直冷却チャネル827のうちの2つが、上部で合わさるように、小さい角度で噴射アセンブリ805の底部から形成されてもよい。したがって、熱交換流体は、冷却チャネル827のうちの1つから流入し、かつ他の冷却チャネル827から流出されることもある。一態様では、2つの噴射アセンブリ805は、プロセス要件にしたがって相互に独立して温度コントロール可能である。
[0103]何らかのプロセス、とりわけ堆積プロセス中、プロセスで使用される化学ガスは石英チャンバ801で堆積および/または濃縮することがある。ディンプル863付近の堆積および濃縮はセンサ861の「画像(vision)」をぼやかし、センサ861の精度を低下させる恐れがある。図13Bを参照すると、クリーニングアセンブリ862が噴射ポケット804内に位置決めされている。クリーニングアセンブリ862はディンプル863の内部表面にパージガスを吹きつけるため、ディンプル863付近のエリアは、プロセスで使用される化学ガスに露出されない。したがって、望ましくない堆積および濃縮が生じるのを防ぐ。図15および16はクリーニングアセンブリ862の一実施形態を図示している。図15はクリーニングアセンブリ862の正面図であり、図16は側面図である。パージガスソースからパージガスを受け取るように構成されている入口チューブ866が、図13A、図13Bおよび図14に示されているディンプル863に対応する複数のホール865を有するチューブフォーク864に接続される。複数のカップ869はチューブフォーク864に取り付けられる。プロセス中、パージガスは入口チューブ866を介してチューブフォーク864に流入し、複数のホール865を介してチューブフォーク864から流出する。図13Bを参照すると、カップ869は対応するディンプル863をゆるくカバーしており、方向868に沿ってパージガスを流すように構成されている。
[0104]図17は、温度センサ861A用の2つの噴射アセンブリ805Aおよび観察ウィンドウ863Aを有する噴射ポケット804Aの別の実施形態を図示している。石英チューブ862Aが噴射ポケット804Aの側壁に溶接される。観察ウィンドウ863Aは石英チューブ862A内のエリアによって画成される。石英チューブ862Aの各々はスロット870Aを有しており、この付近にパージガス供給チューブ864Aが位置決めされている。パージガス供給チューブ864Aは石英チューブ862Aの対応するスロット870Aに方向付けられた複数のホール865Aを有している。パージガスは、ホール865Aおよびスロット870Aを介してパージガス供給チューブ864Aから観察ウィンドウ863Aに流れてもよい。この構成は、図13Bに示されているディンプル863を省略することによって噴射ポケット804を簡略化する。
[0105]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他のさらなる実施形態がこの基本的概念から逸脱せずに考案されてもよく、またこの範囲は請求の範囲によって判断される。
図1(従来技術)は、既知のバッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 図2(従来技術)は、図1に示されている既知のバッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの分解図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 図4のバッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 本発明の別の実施形態の断面図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 図7のバッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 図9のバッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 図11のバッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 本発明の別の実施形態の側部断面図を図示している。 本発明の例示的バッチ処理チャンバの上部断面図を図示している。 図13Aのバッチ処理チャンバの分解図である。 図13Aのバッチ処理チャンバの側部断面図を図示している。 バッチ処理チャンバで使用されるパージガス供給アセンブリの正面図を図示している。 図15のパージガス供給アセンブリの側面図を図示している。 本発明のバッチ処理チャンバの噴射アセンブリの実施形態を図示している。 排気パネルおよび噴射パネルを示すベルジャーチャンバの概略図である。 排気パネルおよび噴射パネルを示すベルジャーチャンバの概略図である。 図18Aおよび18Bのベルジャーの断面図である。 図19に示されている噴射パネルの概略図である。 図19の排気パネルの概略図である。 4ポートパネルの実施形態の概略図である。 スロット付き入口を使用する噴射パネルの概略図である。 スロット付き入口を使用する噴射パネルの概略図である。 ガスおよび冷却入力を示す4ポートパネルの実施形態の概略図である。 拡散パネルを使用するチャンバの概略図である。 拡散パネルの別の実施形態を使用するチャンバの概略図である。 拡散パネルの別の実施形態を使用するチャンバの概略図である。
符号の説明
100…バッチ処理チャンバ、101…基板ボート、102…基板、103…プロセス容積、104…上部、105…側壁、106…底部、107…シールプレート、108…熱シールドプレート、109…石英ウィンドウ、110…加熱構造、111…マルチゾーン加熱機構、114…ガス噴射アセンブリ、115排気アセンブリ、116…チャネル、117、118…垂直ホール、119…ハロゲンランプ、120…ランプヘッド、121…ハロゲンランプ、122…アパーチャー、123…ストリップガスケット、124…Oリングタイプガスケット、125…絶縁ストリップ、126…保有クランプ、200…バッチ処理チャンバ、201…石英チャンバ、202…チャンバ本体、203…排気ポケット、204…噴射ポケット、205…噴射、207…排気、206、208…熱絶縁体、209…チャンバスタックサポート、210…サポートプレート、211…ヒータブロック、212…石英ライナー、213…外部チャンバ、214…基板ボート、216…開口、217…フランジ、218…開口、219…Oリングシール、220…アパーチャー、221…基板、222…ヒータスロット、223…冷却チャネル、300…バッチ処理チャンバ、301…石英チャンバ、302…チャンバ本体、303…排気ポケット、304…噴射ポケット、305…噴射アセンブリ、306…熱絶縁体、307…排気アセンブリ、308…熱絶縁体、310…石英サポートプレート、311…ヒータブロック、312…熱絶縁体、313…外部チャンバ、314…基板ボート、316…噴射開口、317…フランジ、318…開口、319…Oリングシール、320…壁、321…基板、323…水平入口/出口、324…垂直チャネル、325…水平ホール、326…入口チャネル、327…冷却チャネル、328…ヒータ、331…Oリングシール、332…垂直コンパートメント、333…排気ポート、334…冷却チャネル、335…水平入口/出口、336…水平スロット、337…プロセス容積、338…外部容積、339…アパーチャー、340…ロードロック、341…噴射容積、342…侵入中央部分、344…排気容積、345…Oリングシール、346…Oリングシール、348…侵入中央部分、349…凹部、350…排気開口、352、354…Oリング、400…バッチチャンバ、401…石英コンテナ、402…湾曲表面、403…フランジ、405…噴射アセンブリ、407…排気アセンブリ、411…ヒータブロック、413…外部チャンバ、416…開口、421…基板、424…垂直入口チューブ、425…水平入り口ホール、427…冷却チャネル、430…Oリング、432…垂直コンパートメント、434…冷却チャネル、436…水平スロット、437…プロセス容積、438…ヒータ容積、442…(侵入)中央部分、446…Oリング、448…侵入中央部分、450…開口、451…Oリングシール、452…開口、500…バッチ処理チャンバ、501…石英チャンバ、502…チャンバ本体、503…排気ポケット、504…噴射ポケット、505…噴射アセンブリ、506…リム、509…チャンバスタックサポート、510…石英サポートプレート、511…ヒータブロック、512…熱絶縁体、513…外部チャンバ、514…基板ボート、516…噴射開口、517…フランジ、518…底部開口、519…Oリングシール、520…壁、521…基板、523…水平入口/出口、524…垂直チャネル、525…水平ホール、526…入口チャネル、527…冷却チャネル、528…ヒータ、529…バリアシール、530…Oリングシール、532…排気容積、533…排気ポートホール、536…スロット、537…プロセス容積、538…外部容積、539…アパーチャー、540…ロードロック、開口、541…噴射容積、542…(侵入)中央部分、543…凹部、548…排気ブロック、550…アパーチャー、551…底部ポート、552…Oリング、553、554…Oリング、600…バッチ処理チャンバ、601…石英チャンバ、603…排気ポケット、604…噴射ポケット、605…噴射アセンブリ、610…サポートプレート、611…ヒータ、613…円筒形外部チャンバ、614…サセプタ、616…開口、617…フランジ、618、651、660…ホール、619、652、656、658…Oリング、624…垂直チャネル、625…水平ホール、627…垂直冷却チャネル、632…排気容積、636…スロット、637…プロセス容積、638…外部容積、639…開口、641…噴射容積、648…排気ブロック、650…開口、657…Oリング、659…排気ポート、660…ホール、700…バッチ処理チャンバ、701…石英チャンバ、701A…石英チャンバ、704…噴射ポート、704A…噴射ポート、705…噴射アセンブリ、705A…噴射アセンブリ、707…排気アセンブリ、710…サポートプレート、710A…サポートプレート、711…ヒータ、713…線形ジャー、713A…線形ジャー、714…基板ボート、716…開口、716A…開口、717…フランジ、721…基板、722…入力延長部、722A…入力延長部、723…入力チャネル、724…垂直チャネル、724A…垂直チャネル、725…水平ホール、725A…水平ホール、726…水平チャネル、726A…水平チャネル、727…冷却チャネル、727A…冷却チャネル、730…Oリングシール、730A…Oリングシール、732…排気容積、736…スロット、737…プロセス容積、738…外部容積、739…壁、750…開口、排気ポート、754…Oリングシール、754A、757A…Oリング、758…Oリング、760A…噴射ポート、800…バッチ処理チャンバ、801…石英チャンバ、802…チャンバ本体、803…排気ポケット、804…噴射ポケット、804A…噴射ポケット、805…噴射アセンブリ、805A…噴射アセンブリ、810…サポートプレート、811…ヒータ、814…基板ボート、816、839、850…開口、817…フランジ、818…中央開口、819、852、856…Oリングシール、821…基板、824…垂直チャネル、825…水平ホール、827…(垂直)冷却チャネル、832…排気容積、833…排気ポートホール、837…プロセス容積、848…排気ブロック、851…排気開口、857…Oリング、858…第二のOリング、859…排気導管、861…センサ、861A…温度センサ、862…クリーニングアセンブリ、862A…石英チューブ、863…ディンプル、863A…観察ウィンドウ、864…チューブフォーク、864A…パージガス供給チューブ、865…ホール、865A…ホール、866…入口チューブ、867…開放通路、869…カップ、870…システムコントローラー、870A…スロット、1800…チャンバ、1801…プレナム、1802…ホール、1803…噴射プレナム、1805…噴射ポート、1806…ホール、1807…冷却入口ポート、1808…冷却出口ポート、1810…排気アセンブリ、1811…噴射アセンブリ、1812…ベルジャー、ベルジャーチャンバ、1912…ベルジャー、2001…水チャネル、2002…噴射プレナム、ガスプレナム、2003…ホール、2201…4ポート排気アセンブリ、2202…ベルジャー炉、2203…ウェーハボート、2204…噴射ポート、2205…(4ポート)噴射アセンブリ、2206…排気アセンブリ、2301…スロット付き噴射器、2401…噴射器、2402…噴射受け取り器、2403…フィンガ、2404…ウェーハ、2602…石英ライナー、石英リングライナー、外径、ライナー、2604…噴射アセンブリ、2605…拡散プレート、2702…ウェーハ、2803…石英ライナー、2804…チャンバ、2805…側壁、2806…ホール、2807…キャップ

Claims (7)

  1. 1回分の(a batch of)基板を処理するための円筒形の石英チャンバと、前記石英チャンバは、前記石英チャンバの一方の側に沿って延びている開口を持つ、前記円筒形の石英チャンバの前記一方の側に形成されている噴射ポケットを有し、
    前記石英チャンバにガスを噴射するための、前記石英チャンバに取り付けられ、かつ前記開口を介して噴射ポケット内部に延びている噴射アセンブリと、前記噴射アセンブリは、前記石英チャンバから除去可能であり
    前記噴射アセンブリに対向する前記チャンバの一方の側で前記石英チャンバに取り付けられている排気アセンブリと、前記排気アセンブリは、前記石英チャンバから除去可能であり、
    前記石英チャンバに配置され、かつ前記噴射アセンブリから前記排気アセンブリへの直接のガス流路をブロックする拡散プレートと、前記拡散プレートは、前記噴射アセンブリに取り付けられ前記噴射アセンブリを持つ前記石英チャンバから除去可能であり、前記拡散プレートは、前記噴射アセンブリから前記排気アセンブリに対する時計回りおよび反時計回りの流路において前記基板の周縁にガスを方向付けるため前記開口に沿って延びている、
    を備える基板処理装置
  2. 前記チャンバがさらに、前記噴射アセンブリと前記排気アセンブリの間のチャンバ壁に沿って延びる石英ライナーを備えており、前記石英ライナーが、基板処理エリアに面する内部表面と、前記チャンバ壁に面する外部表面とを備える、請求項1に記載の装置
  3. 前記拡散プレートが前記噴射アセンブリから延び、かつ前記石英ライナーに重複し、前記拡散プレートと前記石英ライナーの間にギャップが画成される、請求項に記載の装置
  4. 前記拡散プレートが前記噴射アセンブリから前記チャンバに延び、かつ前記石英ライナーの前記内部表面と整列しており、前記拡散プレートと前記石英ライナーの間にギャップをさらに備えており、前記ギャップが約4mmである、請求項に記載の装置
  5. 前記拡散プレートが2つの側壁および1つのキャップを備えており、前記側壁と前記キャップの間にホールが形成され、前記側壁が並列外壁を有する、請求項に記載の装置
  6. 前記ホールが約4mmの幅を有する、請求項に記載の装置
  7. 前記ホールが前記外壁に対して角度付けられる、請求項に記載の装置
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