JP5356522B2 - 化学処理及び熱処理用高スループット処理システム及びその動作方法 - Google Patents
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Description
熱処理システムであって、熱処理室と、前記熱処理室内に搭載され、2つ以上の基板を支持するように構成され、前記化学的に変化された露出した表面層を熱処理するために前記2つ以上の基板の熱処理基板温度を上昇させるための機構を含む1つ以上の温度制御される基板ホルダと、前記熱処理室に結合され、移送面と前記1つ以上の温度制御される基板ホルダとの間の前記2つ以上の基板を鉛直方向に移送する基板リフタ組立体と、前記熱処理室に結合され、前記熱処理のガス生成物を排出するように構成された真空排気システムとを含む熱処理システム、及び、
前記化学処理システム及び前記熱処理システムに結合された隔離組立体であって、前記化学処理システム及び前記熱処理システムの中に及び外に前記2つ以上の基板を移送するように構成された専用の基板ハンドラを含む、隔離組立体を含む。
1)壁温度制御ユニット及び第1温度センシングデバイスに結合されたコントローラは、化学処理室用の化学処理室温度を設定するために利用される。
2)ガス分配システム温度制御ユニット及び第2温度センシングデバイスに結合されたコントローラは、化学処理室用の化学処理ガス分配システム温度を設定するために利用される。
3)少なくとも1つの温度制御素子及び第3温度センシングデバイスに結合されたコントローラは、化学処理基板ホルダ温度を設定するために利用される。
4)温度制御素子、裏側ガス供給システム及びクランピングシステムの少なくとも1つ、及び、基板ホルダ内の第4温度センシングデバイスに結合されたコントローラは、化学処理基板温度を設定するために利用される。
5)真空排気システム及びガス分配システムの少なくとも1つ、及び圧力センシングデバイスに結合されたコントローラは、化学処理室内のプロセシング圧力を設定するために利用される。
6)1つ以上の処理ガスの質量流量は、ガス分配システム内の1つ以上のマスフローコントローラに結合されるコントローラにより設定される。
1)熱処理室内の第1温度センシングデバイス及び熱壁温度制御ユニットに結合されたコントローラは、熱処理壁温度を設定するために利用される。
2)上側組立体内の第2温度センシングデバイス及び上側組立体温度制御ユニットに結合されたコントローラは、熱処理上側組立体温度を設定するために利用される。
3)加熱される基板ホルダ内の第3温度センシングデバイス及び基板ホルダ温度制御ユニットに結合されたコントローラは、熱処理基板ホルダ温度を設定するために利用される。
4)加熱される基板ホルダ内の第4温度センシングデバイス及び基板ホルダ温度制御ユニットに結合される共に、基板に結合されたコントローラは、熱処理基板温度を設定するために利用される。
5)真空排気システム、ガス分配システム及び圧力センシングデバイスに結合されたコントローラは、熱処理室内の熱処理プロセシング圧力を設定するために利用される。
Claims (41)
- 複数の基板を化学的に処理する処理システムであって、
化学処理システムであって、化学処理室と、前記化学処理室内に搭載され、単一の処理空間内において支持表面上で互いに同一面内に配置される2つ以上の基板を支持するように構成された温度制御される基板ホルダと、前記化学処理室に結合され、前記2つ以上の基板上の露出した表面層を化学的に変化させるために前記化学処理室内の前記単一の処理空間に1つ以上の処理ガスを導入するように構成されたガス噴射組立体と、前記ガス噴射組立体に結合され、前記ガス噴射組立体の温度を上昇させるように構成されたヒータ組立体と、前記化学処理室に結合された真空排気システムとを含む化学処理システム、
熱処理システムであって、熱処理室と、前記熱処理室内に搭載され、2つ以上の基板を支持するように構成され、前記化学的に変化された露出した表面層を蒸発させるために前記2つ以上の基板の熱処理基板温度を上昇させるための機構を含む1つ以上の温度制御される基板ホルダと、前記熱処理室に結合され、移送面と前記1つ以上の温度制御される基板ホルダとの間の前記2つ以上の基板を鉛直方向に移送する基板リフタ組立体と、前記熱処理室に結合され、前記熱処理室のガス生成物を排出するように構成された真空排気システムとを含む熱処理システム、
前記化学処理システム及び前記熱処理システムに結合された隔離組立体、並びに、
前記化学処理システム及び前記熱処理システムの中に及び外に互いに同一面内に配置される前記2つ以上の基板を同時に移送するように構成された専用の基板ハンドラ、
を含む処理システム。 - 前記化学処理システム及び前記熱処理システムの少なくとも1つに結合されたコントローラであって、化学処理室温度、化学処理ガス分配システム温度、化学処理基板ホルダ温度、化学処理基板温度、化学処理プロセシング圧力、化学処理ガス流量、熱処理室温度、熱処理基板ホルダ温度、熱処理基板温度、熱処理処理プロセシング圧力及び熱処理ガス流量のうちの少なくともいずれか1つを、設定すること、監視すること及び調整することのうちの少なくともいずれか1つを実行するように構成されたコントローラを更に含む、請求項1に記載の処理システム。
- 前記隔離組立体は、熱的隔離及び真空隔離のうちの少なくとも1つを提供する、請求項1に記載の処理システム。
- 前記ガス噴射組立体は、前記化学処理室内の前記1つ以上の処理ガスに露出される温度制御される部位を含む、請求項1に記載の処理システム。
- 前記化学処理室の温度は制御される、請求項1に記載の処理システム。
- 前記1つ以上の処理ガスは、第1処理ガスと第2処理ガスとを含み、前記ガス噴射組立体は、前記第1処理ガスを前記第2処理ガスから独立して導入するように構成される、請求項1に記載の処理システム。
- 前記ガス噴射組立体は、前記2つ以上の基板のうちの少なくとも2つの上方で延びる複数のガス分配オリフィスの排出面に設けられたガス分配表面を有し、かつ、
前記ガス噴射組立体は、前記ガス分配表面を介して直接、前記2つ以上の基板のうちの少なくとも2つの上方に前記第1処理ガス及び前記第2処理ガスを分配するように構成される、
請求項6に記載の処理システム。 - 前記第1処理ガスは、HFを含み、前記第2処理ガスは、NH3を含む、請求項6に記載の処理システム。
- 前記温度制御される基板ホルダは、
前記2つ以上の基板を支持するように構成された前記支持表面、該支持表面の反対側の下側表面及び縁部表面を有する温度制御される基板テーブルと、
前記温度制御される基板テーブルの内部に形成される閉じた流路と、
前記化学処理室の壁から距離を置いて前記温度制御される基板テーブルを支持するように構成された2つ以上の支柱であって、各支柱が、前記基板テーブルの前記下側表面に結合される第1端及び前記化学処理室の前記壁に結合される第2端を含む、2つ以上の支柱とを含む、請求項1に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダは、更に、
伝熱流体の温度を制御するように構築及び配置された流体熱ユニットと、
前記2つ以上の支柱の一方を通って形成された第1流体管であって、前記流体熱ユニットから前記伝熱流体を受け、該伝熱流体を前記閉じた流路の入口端に供給するように構成された第1流体管と、
前記2つ以上の支柱の他方を通って形成された第2流体管であって、前記閉じた流路の出口端からの前記伝熱流体を受けるように構成された第2流体管とを含む、請求項9に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダは、更に、
前記温度制御される基板テーブルを通るリフトピンの第1アレイの通路が前記温度制御される基板テーブルの前記支持表面に及び前記支持表面から第1基板を上昇することを可能とするように構成された3つのリフトピン穴の第1アレイと、
前記温度制御される基板テーブルを通るリフトピンの第2アレイの通路が前記温度制御される基板テーブルの前記支持表面に及び前記支持表面から第2基板を上昇することを可能とするように構成された3つのリフトピン穴の第2アレイとを含む、請求項9に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダがさらに、
リフトピン支持部材と、
前記化学処理室に結合された駆動システムであって、前記リフトピン穴の第1アレイを通って前記リフトピンの第1アレイが併進し前記リフトピン穴の第2アレイを通って前記リフトピンの第2アレイが併進するように、前記リフトピン支持部材を併進するように構成された駆動システムとを含み、
前記リフトピンの第1アレイは、前記リフトピン穴の第1アレイに位置合わせして通るように構成され、
前記リフトピンの第1アレイ内の各リフトピンは、前記第1基板に接触するように構成された第1接触端と、前記リフトピン支持部材に結合される第1支持端を含み、
前記リフトピンの第2アレイは、前記リフトピン穴の第2アレイに位置合わせして通るように構成され、
前記リフトピンの第2アレイ内の各リフトピンは、前記第2基板に接触するように構成された第2接触端と、前記リフトピン支持部材に結合される第2支持端を含む、
請求項11に記載の処理システム。 - 該ヒータ組立体はさらに、
上側表面を有するプレート部材と、
前記プレート部材の上側表面に結合される複数の抵抗加熱素子とを含み、
前記複数の抵抗加熱素子のそれぞれは、前記プレート部材の上側表面に固定的に結合される第1端と、電源に結合されるように構成された第2端と、該第1端と該第2端の間に位置する曲げ部と、該第1端と該曲げ部の間に延在する第1直線部位と、該第2端と該曲げ部の間に延在する第2直線部位とを含み、
前記複数の抵抗加熱素子のうちの少なくとも2つは、前記プレート部材の上側表面上に互いに入れ込むペアとして配列され、
前記電源は、直流(DC)電源若しくは交流(AC)電源を含む、請求項1に記載の処理システム。 - 前記化学処理室は、非プラズマ化学処理を促進するように構成され、前記熱処理室は、非プラズマ熱処理を促進するように構成される、請求項1に記載の処理システム。
- 前記熱処理室に結合された前記1つ以上の温度制御される基板ホルダは、複数の温度制御される基板ホルダを含み、前記複数の温度制御される基板ホルダのそれぞれは、前記2つ以上の基板の1つの基板を個々に支持する、請求項1に記載の処理システム。
- 前記基板リフタ組立体は、前記2つ以上の基板のそれぞれに対して別個のリフト組立体を含み、前記2つ以上の基板のそれぞれに対する該別個のリフト組立体は、前記2つ以上の基板の1つを支持するように構成されたブレード部材と、前記ブレード部材に結合され、該ブレード部材を鉛直方向に併進移動するように構成される駆動システムとを含む、請求項1に記載の処理システム。
- 前記駆動システムは、油圧駆動システムを含む、請求項12に記載の処理システム。
- 前記熱処理システムは、前記熱処理室にパージガスを導入する手段を含む、請求項1に記載の処理システム。
- 前記パージガスは、N2を含む、請求項18に記載の処理システム。
- 前記温度制御される基板ホルダは、
前記2つ以上の基板を支持するように構成された前記支持表面、該支持表面の反対側の下側表面及び縁部表面を有する温度制御される基板テーブルと、
前記温度制御される基板テーブルの内部に形成される流路と、
前記化学処理室の壁から距離を置いて前記温度制御される基板テーブルを支持するように構成された2つ以上の支柱を含み、
前記2つ以上の支柱の各支柱が、前記基板テーブルの前記下側表面に結合される第1端及び前記化学処理室の前記壁に結合される第2端を含み、
前記2つ以上の支柱の各支柱は、前記単一の処理空間内において前記1つ以上の処理ガスに曝露される外部表面を含む、請求項1に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダは、更に、
伝熱流体の温度を制御するように構築及び配置された流体熱ユニットと、
前記2つ以上の支柱の一方を通って形成された第1流体管であって、前記流体熱ユニットから前記伝熱流体を受け、該伝熱流体を前記流路の入口に供給するように構成された第1流体管と、
前記2つ以上の支柱の他方を通って形成された第2流体管であって、前記流路の出口端からの前記伝熱流体を受けるように構成された第2流体管とを含む、請求項20に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダは、更に、
前記流体熱ユニットに結合され、前記伝熱流体の温度を監視すること、調整すること及び制御することのうちの少なくともいずれか1つを実行するように構成されたコントローラと、
前記温度制御される基板ホルダに結合され、基板ホルダ温度を測定するように構成された温度センサとを含み、
前記コントローラは、前記基板ホルダ温度を目標基板ホルダ温度と比較し、前記コントローラは、前記基板ホルダ温度と前記目標基板ホルダ温度の差を低減するように、前記伝熱流体の温度、前記伝熱流体の流量若しくはそれらの組み合わせを制御する、請求項21に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダは、更に、
前記温度制御される基板テーブルの前記支持表面に及び前記支持表面から第1基板を上昇するために、リフトピンの第1アレイが前記温度制御される基板テーブルを通ることを可能とするように構成された3つのリフトピン穴の第1アレイと、
前記温度制御される基板テーブルの前記支持表面に及び前記支持表面から第2基板を上昇するために、リフトピンの第2アレイが前記温度制御される基板テーブルを通ることを可能とするように構成された3つのリフトピン穴の第2アレイとを含む、請求項20に記載の処理システム。 - 前記温度制御される基板ホルダがさらに、
リフトピン支持部材と、
前記化学処理室に結合された駆動システムであって、前記リフトピン穴の第1アレイを通って前記リフトピンの第1アレイが併進し前記リフトピン穴の第2アレイを通って前記リフトピンの第2アレイが併進するように、前記リフトピン支持部材を併進するように構成された駆動システムとを含み、
前記リフトピンの第1アレイは、前記リフトピン穴の第1アレイに位置合わせして通るように構成され、
前記リフトピンの第1アレイ内の各リフトピンは、前記第1基板に接触するように構成された第1接触端と、前記リフトピン支持部材に結合される第1支持端を含み、
前記リフトピンの第2アレイは、前記リフトピン穴の第2アレイに位置合わせして通るように構成され、
前記リフトピンの第2アレイ内の各リフトピンは、前記第2基板に接触するように構成された第2接触端と、前記リフトピン支持部材に結合される第2支持端を含む、
請求項23に記載の処理システム。 - 前記ヒータ組立体は、
上側表面を有するプレート部材と、
前記プレート部材の上側表面に結合される複数の抵抗加熱素子とを含み、
前記複数の抵抗加熱素子のそれぞれは、前記プレート部材の上側表面に固定的に結合される第1端と、電源に結合されるように構成された第2端と、該第1端と該第2端の間に位置する曲げ部と、該第1端と該曲げ部の間に延在する第1直線部位と、該第2端と該曲げ部の間に延在する第2直線部位とを含み、
前記複数の抵抗加熱素子のうちの少なくとも2つは、該前記複数の抵抗加熱素子のうちの少なくとも2つの第1の前記第1端が、該前記複数の抵抗加熱素子のうちの少なくとも2つの第2における前記曲げ部の内縁の近傍に位置するように、配置され、
前記電源は、直流(DC)電源若しくは交流(AC)電源を含む、請求項1に記載の処理システム。 - 複数の基板を熱処理するための処理システムであって、
熱処理室温度が制御される熱処理室と、
前記熱処理室内に搭載され、単一の処理空間内において互いに同一面内に配置される2つ以上の基板を支持表面上で支持するように構成された1つ以上の温度制御される基板ホルダであって、前記2つ以上の基板上の化学的に変化された露出した表面層を熱処理するために前記2つ以上の基板の熱処理基板温度を上昇させるための機構を含み、かつ、前記2つ以上の基板を同時に受け取るように構成される、1つ以上の温度制御される基板ホルダと、
前記熱処理室に結合され、移送面と前記1つ以上の温度制御される基板ホルダとの間の前記2つ以上の基板を鉛直方向に移送する基板リフタ組立体と、
前記熱処理室に結合され、前記熱処理のガス生成物を排出するように構成された真空排気システムと、
互いに同一面内に配置される前記2つ以上の基板を前記1つ以上の温度制御される基板ホルダへ搬入するときには、前記2つ以上の基板を同時に前記熱処理室内へ移送し、かつ、前記2つ以上の基板を前記1つ以上の温度制御される基板ホルダから搬出するときには、前記2つ以上の基板を同時に前記熱処理室外へ移送するように構成された専用の基板ハンドラと、
を含む、処理システム。 - 前記熱処理室は、前記2つ以上の基板上の露出した表面層を化学的に変化させるように構成された化学処理室に結合されるように構成される、請求項26に記載の処理システム。
- 前記1つ以上の温度制御される基板ホルダは、前記支持表面上で前記2つ以上の基板の全てを支持するように構成された単一の温度制御される基板ホルダを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記1つ以上の温度制御される基板ホルダは、複数の温度制御される基板ホルダを含み、前記複数の温度制御される基板ホルダのそれぞれは、前記支持表面上で前記2つ以上の基板の1つの基板を個々に支持する、請求項26に記載の処理システム。
- 前記基板リフタ組立体は、前記2つ以上の基板を支持するように構成された単一のブレード部材と、前記ブレード部材に結合され、該単一のブレード部材を鉛直方向に併進移動するように構成される駆動システムとを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記駆動システムは、油圧駆動システムを含む、請求項30に記載の処理システム。
- 前記基板リフタ組立体は、前記2つ以上の基板のそれぞれに対して別個のリフト組立体を含み、前記2つ以上の基板のそれぞれに対する該別個のリフト組立体は、前記2つ以上の基板の1つを支持するように構成されたブレード部材と、前記ブレード部材に結合され、該ブレード部材を鉛直方向に併進移動するように構成される駆動システムとを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記駆動システムは、油圧駆動システムを含む、請求項32に記載の処理システム。
- 前記熱処理室に結合され、前記基板リフタ組立体上の前記2つ以上の基板の存在を検出するように構成される基板検出システムを更に含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記熱処理室、前記温度制御される基板ホルダ、前記基板リフタ組立体及び前記真空排気システムの少なくとも1つに結合されたコントローラであって、熱処理室温度、熱処理基板ホルダ温度、熱処理基板温度及び熱処理処理プロセシング圧力のうちの少なくともいずれか1つを、設定すること、監視すること及び調整することのうちの少なくともいずれか1つを実行するように構成されたコントローラを更に含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記1つ以上の温度制御される基板ホルダは、薄膜ヒータ、鋳込ヒータ、抵抗素子、加熱路、輻射ランプ及び熱電デバイスのうちの少なくとも1つを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記熱処理室は、冷却路、加熱路、抵抗加熱素子、輻射ランプ及び熱電デバイスのうちの少なくとも1つを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 温度制御される上側組立体を更に含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記上側組立体は、前記熱処理室にパージガスを導入すること、及び、前記基板リフタ組立体上の前記基板の存在を検出することの少なくともいずれかを実行するように構成される、請求項38に記載の処理システム。
- 前記1つ以上の温度制御される基板ホルダのそれぞれは、金属から製造され、該温度制御される基板ホルダのそれぞれの少なくとも1つの表面は、コーティングを含む、請求項26に記載の処理システム。
- 前記コーティングは、蒸着プロセスを用いて付与されるシリコン含有材料を含む、請求項40に記載の処理システム。
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