JP5784508B2 - Aldシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/208875号(2009年2月27日出願)の優先権を主張し、この出願の全体が全ての目的で参照により本明細書に援用される。
本特許文書の本開示の一部分は、著作権保護の対象となる資料を含有している可能性がある。著作権所有者は、本特許文書または本特許開示が特許商標庁の特許ファイルまたは記録に記載される通り、本特許文書または本特許開示のいかなる者による複製模写にも異議を申し立てないが、その他の場合は、いかなる著作権も保有する。以下の通知は、本文書に適用するものとする:著作権2009、Cambridge NanoTech,Inc.。
(1.4 発明の分野)
本明細書の例示的、説明的技術は、原子層蒸着(ALD)システムおよびその操作方法に関し、かつロボットによる大型基板の搭載および除去、自律ALD被覆動作、ならびに大型長方形基板にわたる所望のガス流パターンの生成および生成率を強化するための保守手順間の動作時間の延長に適合する、ガス蒸着チャンバおよびサブシステム構成に関する。
ガスまたは蒸気蒸着は、本明細書において「基板」と称される固体表面上に薄い材料層を堆積させるために、ガスまたは蒸気、以下、ガスに固体基板表面を曝露するステップを含む、表面上に薄い材料層を作成するための方法である。種々のガス蒸着方法が既知であり、いくつかは、集積回路の製造等のための半導体製造で一般的に使用される。より一般的には、ガス蒸着方法は、幅広い基板上に薄膜を形成し、その表面特性を修飾するために使用される。実際には、ガス蒸着方法は、本明細書において「反応チャンバ」とも称されるガス蒸着チャンバの中に固体基板を配置し、固体基板を1つ以上のガスに曝露することによって実施される。ガスは、固体基板の曝露された表面と反応し、その上に新しい材料層を堆積させるか、または別様に形成する。概して、材料層は、膜層が基板表面と原子結合を形成するような、ガスと基板表面との間の化学反応によって形成される。
これらおよび他の問題は、本発明によって対処され、それは、一方が他方より垂直に上側にある、2つの反応チャンバアセンブリ(3000)を支持するためのフレーム(1140)を含む、デュアルチャンバ「塔」として構成される、ガス蒸着システム(1000)を提供する。本発明は、1つ以上のガス蒸着プロセスによって、固体基板(7000)の曝露された表面上に薄膜層を堆積させるように構成される、ガス蒸着チャンバ(3000)および関連するガス制御システムをさらに提供する。各蒸着チャンバアセンブリ(3000)は、実質的に水平な基板支持表面(3350)上で大型長方形ガラス基板(7000)を支持するように構成される中空長方形チャンバ(3070)の中へ、複数の異なるALD反応物質または「前駆体」を送達するために好適な、原子層蒸着(ALD)システムとして構成される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
1つ以上の基板上に薄膜層を堆積させる反応チャンバアセンブリ(3000、8100)であって、
実質的に対向する左側および右側外壁(3030、3040)ならびに実質的に対向する前面および背面外壁(3042、3044)に取り付けられる、実質的に対向する頂部および底部外壁(3010、3020)を備える、中空チャンバを取り囲む外壁アセンブリと、
該中空チャンバの中に1つ以上のガスおよび気相材料を送達するガス供給モジュールと、
該中空チャンバからガスおよび気相材料を除去する真空ポンプと
を備え、該反応チャンバアセンブリは、
該左側および右側外壁(3030)、(3040)のうちの一方を通って延在する投入長方形開口(3140)と、
該左側および右側外壁(3040)のうちの他方を通って延在する排出長方形開口(3130)であって、該投入長方形開口と該排出長方形開口とは、実質的に同一の開口寸法を有するとともに対向する、排出長方形開口(3130)と、
該外壁アセンブリの外部に配置され、該投入長方形開口を通して該中空チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達するために、該ガス供給モジュールと流体的に連絡している投入プレナム(3150)と、
該外壁アセンブリの外部に配置され、該排出長方形開口を通して該中空チャンバからガスおよび気相材料を除去するために、該真空ポンプと流体的に連絡している排出プレナム(3250)と
をさらに備えることを特徴とする、反応チャンバアセンブリ。
(項目2)
前記中空チャンバの内側、および前記投入長方形開口と排出長方形開口との間に実質的に水平に配置される1つ以上の基板支持表面(3350、8130)をさらに備える、項目1に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目3)
前記1つ以上の基板を搭載および除去するための前記中空チャンバ(3070)へのアクセスを提供するための、前記前面外壁(3042)を貫通する前面開口(3035)と、
該前面開口に対して可動であるアクセスドア(3080)であって、該アクセスドアは、該アクセスドアが閉じているとき、堆積被覆サイクル中に該前面開口をガスシールするため、および該アクセスドアが開いているとき、該前面開口を通して中空体積へのアクセスを提供するために、該前面開口に対して可動であるアクセスドア(3080)と
をさらに備える、項目2に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目4)
前記投入プレナムは、前記投入端部に近接して配置される投入ポート(3220)を通して、前記ガス供給モジュールから前記1つ以上のガスおよび気相材料を受容する投入端部と、前記長方形投入開口(3130)を通して、前記中空チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達する排出端部とを有する投入プレナムチャンバ(3210)を形成し、該投入プレナムチャンバは、該投入端部から該排出端部まで実質的に連続的に体積が膨張するように成形される、項目2に記載の反応チャンバ。
(項目5)
前記投入プレナムチャンバ(3210)は、実質的に水平な平面内に第1の三角形断面を有し、該第1の三角形断面は、該第1の三角形断面の頂点を形成する前記投入端部、および該第1の三角形断面の基部を形成する前記排出端部を有し、さらに、該排出端部は、前記長方形投入開口(3130)を通って前記中空アセンブリと流体的に連絡している、項目4に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目6)
前記投入プレナムチャンバは、実質的に垂直な平面内に第2の台形断面を有し、該第2の台形断面は、該第2の台形断面の頂点を形成する前記投入端部、および該第2の台形断面の基部を形成する前記排出端部を有する、項目5に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目7)
前記排出プレナム(3250)は、排出プレナムチャンバ(3300)を形成し、該排出プレナムチャンバは、排出端部と投入端部とを有し、該排出端部は、該排出端部に近接して配置される出口ポートモジュール(3220)を通して該排出プレナムチャンバから前記ガスおよび気相材料を除去し、該投入端部は、前記左側および右側長方形開口のうちの対応する1つを通して、前記中空チャンバから前記1つ以上のガスおよび気相材料を引き出し、該排出プレナムチャンバは、該投入端部から該排出端部まで実質的に連続的に体積が減少するように成形される、項目6に記載の反応チャンバ。
(項目8)
前記排出プレナムチャンバ(3300)は、実質的に水平な平面内に第1の三角形断面を有し、該第1の三角形断面は、該第1の三角形断面の頂点を形成する前記排出端部、および該第1の三角形断面の基部を形成する前記投入端部を有し、さらに、該投入端部は、前記長方形排出開口(3140)を通って前記中空チャンバと流体的に連絡している、項目2および7のいずれか一項に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目9)
前記排出プレナムチャンバは、第2の台形断面の頂点を形成する前記排出端部、および該第2の台形断面の基部を形成する前記投入端部を有する、実質的に垂直な平面内の第2の台形断面を有する、項目8に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目10)
前記出口ポートモジュールは、
頂部および底部の排出プレナム壁のうちの1つを貫通する円形出口ポート(3310)と、
該出口ポートモジュールの内側のガス圧を感知する圧力計と、
停止弁であって、該停止弁が閉鎖位置にあるときに、前記真空ポンプから該出口ポートモジュールを隔離する、停止弁と
を備える、項目9に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目11)
前記中空体積は、中空体積の縦方向の長さおよび中空体積の横方向の幅を有する、実質的に水平な平面内の第1の長方形断面を有し、前記1つ以上の基板支持表面(3350、8130)の各々は、支持表面の縦方向の長さおよび支持表面の横方向の幅を有する長方形寸法を有し、各々は、該中空体積の第1の長方形断面の内側に適合するように、および基板サイズ基準GEN1(300×400mm)〜GEN7(2160×2460mm)のうちのいずれか1つによって定義される長方形寸法を有する長方形基板を支持するようにサイズ決定される、項目2に記載の反応チャンバ。
(項目12)
前記中空アセンブリの内側に配置され、前記1つ以上のガスおよび気相材料が前記外壁アセンブリの内面を汚染することを防止するように構成されるライナアセンブリ(6000)をさらに備える、項目2に記載の反応チャンバ。
(項目13)
前記ライナアセンブリは、前記左側および右側開口(3030、3040)の間に設置される、実質的に水平に配置されたライナ基壁(6010)を含み、該ライナ基壁は、前記1つ以上の基板支持表面を備える、項目12に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目14)
前記ライナアセンブリ(6000)は、前記前面開口(3035)を通した該中空チャンバの中への設置および該中空チャンバからの取外しのために構成される、項目13に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目15)
前記外壁アセンブリの背面外壁(3044)を貫通する背面開口(3045)をさらに備え、前記ライナアセンブリは、該背面開口(3045)を通した前記中空チャンバの中への設置および該中空チャンバからの取外しのために構成される、項目13に記載の反応チャンバ。
(項目16)
前記長方形投入開口を通って流動する前記ガスおよび気相材料が前記外壁の内面を汚染することを防止するように、関連付けられる前記長方形投入開口を通して設置される長方形管状要素を備える、投入プレナムライナ(7015)をさらに備える、項目14および15のいずれか1項に記載の反応チャンバ。
(項目17)
前記長方形排出開口を通って流動する前記ガスおよび気相材料が前記外壁の内面を汚染することを防止するように、該長方形排出開口を通して設置される長方形管状要素を備える排出プレナムライナ(7080)をさらに備える、項目16に記載の反応チャンバ。
(項目18)
前記反応チャンバ(3000)は、上部反応チャンバ(1120)を備え、該上部反応チャンバ(1120)は、
フレーム(1140)であって、該フレーム上の上部位置に上部反応チャンバ(1120)を支持する、フレーム(1140)と、
該フレーム(1140)上の底部位置に支持される、第2の実質的に同一の底部反応チャンバ(1150)と
をさらに備える、項目1に記載の反応チャンバアセンブリ。
(項目19)
前記フレーム上に支持される前記上部反応チャンバと関連付けられる複数の第1のサブシステムと、
該フレーム上に支持される前記底部反応チャンバと関連付けられる複数の第2のサブシステムと
をさらに備え、
該上部反応チャンバおよび第1のサブシステムは、該底部反応チャンバおよび第2のサブシステムと無関係に動作してもよく、ならびに該底部反応チャンバおよび第2のサブシステムと同時に動作してもよい、項目18に記載の反応チャンバ。
(項目20)
前記上部反応チャンバ(1120)と関連付けられる上部投入プレナム(10050)および前記底部反応チャンバ(1150)と関連付けられる底部投入プレナム(10060)の各々の中へ、ガスまたは気相材料を送達する単一のガス供給モジュール(10030)をさらに備える、項目19に記載の反応チャンバ。
(項目21)
上部反応チャンバと関連付けられる上部排出プレナム(10090)および前記底部反応チャンバと関連付けられる底部排出プレナム(10100)の各々からガスおよび蒸気材料を除去するために、真空ポンプと流体的に連絡している単一の出口ポートモジュールをさらに備える、項目20に記載の反応チャンバ。
(項目22)
前記出口プレナムと前記真空ポンプとの間に配置されるトラップをさらに備え、該トラップは、該出口プレナムから引き出されている望ましくない炭化水素ガスと反応することに好適な触媒活性炭化水素(HC)酸化マトリクスを含む、項目1に記載の反応チャンバ。
(項目23)
長方形基板上に薄膜層を堆積させる方法であって、該薄膜層は、基板の縦方向の長さおよび基板の横方向の幅を有し、少なくとも1つの基板は、外壁アセンブリによって取り囲まれる中空長方形チャンバ内に支持され、該方法は、
該中空長方形チャンバとガス供給モジュールとの間で該外壁アセンブリの外部に配置される投入プレナムの中に、1つ以上のガスおよび気相材料を送達するステップと、
該投入プレナムの内側で、該1つ以上のガスおよび気相材料の体積を膨張させるステップと、
該外壁アセンブリの第1の側壁を貫通する長方形投入開口を通して、該中空長方形チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達するステップであって、該長方形投入開口は、該基板の縦方向の長さおよび該基板の横方向の幅のうちの1つに対する中心に置かれ、およびそれらのうちの1つに等しいかより大きい縦方向の開口寸法を有する、ステップと
を含む、方法。
(項目24)
前記長方形投入開口に対向する、前記外壁アセンブリの第2の側壁を貫通する長方形排出開口を通して、前記中空長方形チャンバから前記ガスまたは気相材料を引き出すステップをさらに含み、該投入開口および排出開口は、実質的に同一の長方形寸法を有し、該中空長方形チャンバと真空ポンプとの間で該外壁アセンブリの外部に配置される排出プレナムの中に、該ガスおよび気相材料をさらに引き込むステップをさらに含む、項目23に記載の方法。
(項目25)
前記排出プレナム内の前記1つ以上のガスおよび気相材料の前記体積を圧縮するステップをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記中空長方形チャンバから引き出される前記1つ以上のガスおよび気相材料は、望ましくない炭化水素材料をさらに含み、該望ましくない炭化水素材料を、前記排出プレナムと前記真空ポンプとの間に設置されるトラップ内に配置される触媒活性炭化水素(HC)酸化マトリクスと反応させるステップをさらに含む、項目25に記載の方法。
(フレーム制御システムガス供給システムおよび図1)
図1を参照すると、本発明に従ったデュアルチャンバガス蒸着システム(1000)の好ましい例示的な実施が、外板が取り除かれた状態の等角図で示される。システム(1000)は、2つのガス蒸着チャンバ(1120)および(1150)のそれぞれに基板を搭載するために使用される、前面(1180)を含む。右側面(1130)は、ガス蒸着チャンバ(1120)および(1150)の両方を操作するためのコマンドを入力するために使用され得る、単一ユーザインターフェースデバイス(1200)を含む。代替の実施形態では、各ガス蒸着チャンバは、別個のユーザインターフェースデバイス(1200)を含んでもよい。さらなる代替の実施形態では、両方のガス蒸着チャンバの制御システムは、図示されない遠隔ユーザインターフェースを含む遠隔デバイスにネットワーク接続され得る。システム(1000)は、上部交差フレームプラットフォーム(1145)によって支持される上部ALD反応チャンバ(1120)、および下部交差フレームプラットフォーム(1155)によって支持される下部ALD反応チャンバ(1150)を支持するように構成される、フレーム(1140)を備える。チャンバ(1120)および(1150)のそれぞれは、その中に単一の大面積長方形基板を受容し、かつ実質的に水平な平面内で基板を支持するように構成される。具体的に、好ましい基板サイズは、920mmの幅および730mmの奥行きの長方形寸法を有するGEN4.5ガラス基板であり、チャンバ(1120)および(1150)は、前面ポートを通して基板幅寸法を受容するために、730mmよりも大きいx軸に沿った幅寸法を有する、前面開口部または搭載ポートを有して構成される。したがって、図3において示されるY軸に沿ったチャンバの縦方向の長さは、その中にGEN4.5基板を受容するように、920mmよりも大きい。あるいは、チャンバアセンブリは、別の配向で基板を受容するように構成され得る。各基板は、被覆される頂面と、被覆されない対向する底面とを備える。基板は、0.5mmの近似厚さを有し、したがって、壊れやすく取り扱いが困難である。ガラス基板は、長方形LCDスクリーン等を製造するために使用される。チャンバは、その上に基板の底面を受容するための水平な基板支持表面を含み、基板頂面の対向する頂面は、上方を向いている。概して、1つのGEN4.5基板は、被覆のためにチャンバに1つずつ搭載される。しかしながら、複数のより小型のガラス基板が同時にチャンバ(1120)または(1150)に搭載され、被覆され得る。他の実施形態では、より大型または小型の長方形基板を支持するためのチャンバアセンブリが構成され得る。本発明から逸脱することなく、小型チャンバアセンブリは、単一のGEN1.0(300×400mm)基板を支持するように構成されてもよく、大型チャンバアセンブリは、単一のGEN7.0(2160×2460mm)基板を支持するように構成されてもよい。
ここで図2を参照すると、自動ガス蒸着製造設備(2000)が上面図に示される。製造設備(2000)は、1つ以上のロボットによる基板ハンドラ(2010)および1つ以上の基板収納ラック(2020)と関連する、デュアルチャンバガス蒸着システム(1000)のうちの1つ以上を備える。ロボットによる基板ハンドラ(2010)は、床または基部表面に対して可動であるロボット基部(2030)、ロボット基部(2040)に対して可動であるマニピュレータアーム(2040)、および一対の基板リフト要素(2050)等を含む。ロボットによる基板ハンドラ(2010)は、壁パネル(2070)によって包囲されるクリーンルーム(2060)内に収容される。好ましくは、デュアルチャンバガス蒸着システム(1000)および基板収納ラック(2020)は、クリーンルーム(2060)の外部に配置される。基板収納ラック(2020)は、それぞれ、隣接する基板間で垂直に分離して、水平に配置される、複数のGEN4.5基板を支持する。壁パネル(2070)のそれぞれは、破線で示される壁ポート(2080)を含む。壁パネル(2070)は、一方が他方より上側にあり、種々の垂直高さで配置される、2つ以上の壁ポート(2080)を含んでもよい。具体的に、各ガス蒸着システム(1000)は、その前面(1180)が壁パネル(2070)に近接して位置付けられ、各システムシステム(1000)と関連する壁パネルは、2つの壁ポート(2080)を含み、1つの壁ポートは、頂部ロードロックポート(1190)と一致するように整合され、他方の壁ポートは、底部ロードロックポート(1170)と一致するように整合される。さらに、壁ポート(2080)は、基板収納ラック(2020)のそれぞれに対向する。
ここで図3〜8、および16を参照すると、ガス蒸着チャンバアセンブリ(3000)が種々の図で示され、同様の要素は、同じ参照番号を有する。チャンバ(3000)は、図3の正面等角図、図4の背面等角図、および図5に示される断面A−Aを有する断面図に示される。図5および5Aの概略図で最もよく見えるように、チャンバアセンブリ(3000)は、対向する左側および右側長方形外壁(3030)および(3040)に取り付けられ、かつ対向する前面および背面外壁(3042)および(3044)に取り付けられる、対向する頂部および底部長方形外壁(3010)および(3020)によって形成される、複数の外壁を備える。一実施形態では、前面および背面外壁(3042)および(3044)のそれぞれは、長方形開口を包囲する周辺フランジを備える。前面長方形開口(3035)は、前面外壁(3010)を貫通し、搭載ポートとしての役割を果たす。背面長方形開口(3045)は、任意的であるが、背面外壁(3044)を貫通し、中空長方形チャンバへの第2のアクセスポートとしての役割を果たす。背面長方形開口が含まれる場合、取外し可能な背面パネル(3050)は、背面パネル(3050)を取り付け真空シールするために、背面周辺フランジ(3060)によって背面外壁(3044)に取り付けられる。いくつかの実施形態では、前面および背面壁は、頂壁、底壁、および側壁の前面および背面を備えてもよく、前面および背面開口の寸法は、長方形中空アセンブリの長方形寸法に等しい。背面パネルはまた、以下に記載する取外し可能、清掃可能なチャンバライナに取り付けられてもよい。したがって、背面パネル(3050)はまた、設置中に上方から背面パネルを支持するために好適なアイボルト(3360)等を含んでもよい。頂部および底部、左側、右側、ならびに背面外壁は、前面において開放している中空長方形チャンバ(3070)を包囲する。中空アセンブリの前面は、基板が中空長方形チャンバ(3070)に挿入され得る長方形ポートを形成する。可動アクセスドア(3080)は、底部外壁(3020)に固定して取り付けられる支持ブラケット(3090)に対して、移動可能に支持される。一対のドアアクチュエータ(3100)は、垂直軸に沿って可動アクセスドアを誘導および輸送するように、支持ブラケット(3090)とアクセスドア(3080)との間に配置される。下向き位置において、アクセスドアは、中空アセンブリ(3070)へのアクセスを提供するように、長方形アクセスポートを露出する。上向き位置において、アクセスドア(3080)は、被覆サイクル中に、長方形アクセスポートを閉鎖し、基板ポートを真空シールする。
ここで図3および5を参照すると、右側外壁(3040)は、y軸に沿って延在し、中空長方形チャンバ(3070)に対して開放している、右側長方形貫通開口(3130)を有して形成される。右側長方形貫通開口は、実質的に右側壁の中心に置かれ、その位置およびy軸寸法は、y軸位置、および被覆のために中空長方形チャンバ(3070)の内側に設置される基板の寸法と実質的に一致する。投入プレナム(3150)は、投入プレナムフランジ(3160)によって右側外壁(3040)に取り付けられる。投入プレナムフランジ(3160)は、右側外壁(3040)で真空シールを形成する。投入プレナムフランジ(3160)および右側外壁(3040)のボルトパターンおよびシール要素は、ユーザが種々の投入プレナム構成でチャンバアセンブリ(3000)を再構成すること、または必要に応じて、他の要素を右側外壁(3040)にボルトで固定することを可能にするようにモジュール式であり、チャンバアセンブリの流動方向を逆にするための排出プレナムを含む。
ここで図5に示す断面AAを参照すると、実質的に水平に配置されたガス流路は、投入ポート(3230)から、三角形投入プレナムチャンバ(3210)を通して、右側長方形開口(3130)を通して、チャンバアセンブリの内側に設置される基板の頂面を覆う中空長方形チャンバ(3070)を通して、左側長方形開口(3140)を通して、かつ三角形排出プレナムチャンバ(3300)を通して、出口ポート(3310)まで延在する。投入および排出プレナムならびに中空長方形チャンバ(3070)全体の組み合わせた総合体積は、真空ガス蒸着チャンバを含む。したがって、外側チャンバ壁の任意の接合部または継ぎ目は、溶接され、外側チャンバ壁を貫通する任意のフランジ、ポート、または他の開口は、かなりの真空操作に好適であるシールおよびボルトパターンを有して構成される。具体的に、外壁、投入および排出プレナム、可動アクセスドア(3080)、背面パネル(3050)、ならびにこれらの要素のいずれかを貫通する任意のポートは、かなりの真空での実質的な漏れ防止操作のために構成され、好ましくは、真空チャンバは、約10マイクロトール未満の真空圧までポンプで排気され得る。さらに、種々のガス蒸着サイクルによって要求されるように、ガス供給モジュール(3240)は、投入ポート(3230)を閉鎖するための制御可能な停止弁を含み、出口ポート停止弁(3330)は、出口ポート(3310)を閉鎖するために制御可能である。したがって、真空チャンバは、必要に応じて、長時間にわたって真空圧で隔離および維持され得る。さらに、ガス供給モジュールおよび真空ポンプは、窒素等の不活性パージガスでチャンバを浄化するため等、一定のガス流量を真空チャンバに通すように、連続的に操作され得る。そうでなければ、ガス供給モジュールは、正確な体積の前駆体ガス等の所望のガスをチャンバの中へ送達するように、非連続的に動作してもよい。
ここで図4および6を参照すると、取外し可能、清掃可能なライナアセンブリ(6000)が等角図に示される。ライナアセンブリ(6000)は、背面パネル(3050)が取り外されるときに、背面外壁を通してチャンバアセンブリ(3000)の中へ設置される。背面パネル(3050)およびライナアセンブリ(6000)は、締結部(3380)を使用して一緒に組み立てられて、単一体としてチャンバアセンブリの中へ設置されてもよい。ライナアセンブリ(6000)は、被覆されている基板を支持するための基板支持表面を含む。ライナアセンブリ(6000)はさらに、ALD被覆層が清掃可能ではないアルミニウム表面上に形成されることを防止するために、前駆体ガスがチャンバ外壁の内面を汚染することを実質的に防止する、内部チャンバの複数の部分を形成する。
ここで図7を参照すると、チャンバアセンブリ(3000)の右側の分解断面図は、頂部および底部投入プレナム壁(3170)および(3180)、ならびに投入プレナムフランジ(3160)、頂部および底部チャンバ外壁(3010)および(3020)、ならびにその中に配置される電気ヒータ(3110)、ならびにその上に配置される断熱層(3120)、チャンバ右側外壁(3040)および底を貫通する右側長方形開口(3130)を示す。底部および頂部プレナムライナ壁(6010)および(6020)は、中空長方形チャンバ(3070)の内側にあり、底部ライナ壁(6010)は、基板支持表面(7010)上で基板(7000)を支持するように設置される状態が示される。
ここで図5および7を参照すると、複数のリフトピン(7120)が、底部外壁(3020)と底部ライナ壁(6010)との間の下部体積(7100)に配置される可動ピンプレート(7130)によって、移動可能に支持される。ピンプレート(7130)は、長方形プレートであり、複数のリフトピン(7120)が行と列の形で配設され、各リフトピンは、ピンプレート(7130)に固定して取り付けられ、各リフトピンの頂部は、各リフトピン(7120)の頂部が基板支持表面の1点を形成するように、可動ピンプレートよりも上の等しい高さまで延在する。底部ライナ壁(6010)は、そこを貫通する複数の貫通孔(7110)を含み、1つの貫通孔(7110)は、複数のリフトピン(7120)のそれぞれに対応する。可動ピンプレート(7130)がリフト位置まで上昇させられるとき、複数のリフトピン(7120)は、基板(7000)を基板支持表面(7110)から離れて持ち上げるために、あるいはピン頂部上で基板(7100)を受容するために、基板支持表面(7010)よりも上の高さ(D)にピン頂部を位置付けるために、複数の対応する貫通孔(7110)を通って延在する。具体的に、高さ(D)は、ピン頂部上に基板(7000)を搭載するために、またはピン頂部から基板を除去するために、図2に示すロボットによる基板ハンドラリフトアーム(2050)がピン頂部と基板支持表面(7010)との間に挿入されることを可能にする高さに対応する。可動ピンプレート(7130)が降下させられるとき、ピン頂部は、ピン頂部上で支持される基板が基板支持表面(7010)と接触して配置されるように、基板支持表面(7010)よりも下に降下させられる。好ましくは、リフトピン(7120)は、孔(7110)を通るパージガスの流動を制限するために、ピンが低いとき、貫通孔(7110)と係合した状態のままである。しかしながら、ピンは、図7に示すように、底部ライナ壁(6010)よりも下の位置まで降下させられ得る。
Claims (26)
- 1つ以上の基板上に薄膜層を堆積させる反応チャンバアセンブリ(3000、8100)であって、
実質的に対向する左側および右側外壁(3030、3040)ならびに実質的に対向する前面および背面外壁(3042、3044)に取り付けられる、実質的に対向する頂部および底部外壁(3010、3020)を備える、中空チャンバを取り囲む外壁アセンブリと、
該中空チャンバの中に1つ以上のガスおよび気相材料を送達するガス供給モジュールと、
該中空チャンバからガスおよび気相材料を除去する真空ポンプと
を備え、該反応チャンバアセンブリは、
該左側および右側外壁(3030)、(3040)のうちの一方を通って延在する投入長方形開口(3140)と、
該左側および右側外壁(3040)のうちの他方を通って延在する排出長方形開口(3130)であって、該投入長方形開口と該排出長方形開口とは、実質的に同一の開口寸法を有するとともに対向する、排出長方形開口(3130)と、
該外壁アセンブリの外部に配置される投入プレナム(3150)であって、該投入プレナムは、該投入長方形開口を通して該中空チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達するために、該ガス供給モジュールと流体的に連絡している投入端部を備え、該投入プレナムは、該投入端部から該投入長方形開口へと通過する該ガスおよび気相材料の体積を膨張させるように成形される、投入プレナム(3150)と、
該外壁アセンブリの外部に配置され、該排出長方形開口を通して該中空チャンバからガスおよび気相材料を除去するために、該真空ポンプと流体的に連絡している排出プレナム(3250)と、
該中空チャンバの内側、および該投入長方形開口と該排出長方形開口との間に実質的に水平に配置される第1の基板支持表面と
をさらに備えることを特徴とする、反応チャンバアセンブリ。 - 前記基板支持表面は、前記中空チャンバの内側、および前記投入長方形開口と前記排出長方形開口との間に実質的に水平に配置される複数の第2の基板支持表面(3350、8130)を備える、請求項1に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記1つ以上の基板を搭載および除去するための前記中空チャンバ(3070)へのアクセスを提供するための、前記前面外壁(3042)を貫通する前面開口(3035)と、
アクセスドア(3080)であって、該アクセスドアは、該アクセスドアが閉じているとき、堆積被覆サイクル中に該前面開口をガスシールするため、および該アクセスドアが開いているとき、該前面開口を通して中空体積へのアクセスを提供するために、該前面開口に対して可動である、アクセスドア(3080)と
をさらに備える、請求項1または2に記載の反応チャンバアセンブリ。 - 前記投入プレナムは、投入プレナムチャンバ(3210)を形成し、該投入プレナムチャンバは、前記投入端部に近接して配置される投入ポート(3220)を通して、前記ガス供給モジュールから前記1つ以上のガスおよび気相材料を受容し、前記長方形投入開口(3130)を通して、前記中空チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達する排出端部を有し、該投入プレナムチャンバは、該投入端部から該排出端部まで実質的に連続的に体積が膨張するように成形される、請求項1または2に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記投入プレナムチャンバ(3210)は、実質的に水平な平面内に第1の三角形断面を有し、該第1の三角形断面は、該第1の三角形断面の頂点を形成する前記投入端部、および該第1の三角形断面の基部を形成する前記排出端部を有し、さらに、該排出端部は、前記長方形投入開口(3130)を通って前記中空チャンバと流体的に連絡している、請求項4に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記投入プレナムチャンバは、実質的に垂直な平面内に第2の台形断面を有し、該第2の台形断面は、該第2の台形断面の頂点を形成する前記投入端部、および該第2の台形断面の基部を形成する前記排出端部を有する、請求項5に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記排出プレナム(3250)は、排出プレナムチャンバ(3300)を形成し、該排出プレナムチャンバは、排出端部と投入端部とを有し、該排出端部は、該排出端部に近接して配置される出口ポートモジュール(3220)を通して該排出プレナムチャンバから前記ガスおよび気相材料を除去し、該投入端部は、前記排出長方形開口を通して、前記中空チャンバから前記1つ以上のガスおよび気相材料を引き出し、該排出プレナムチャンバは、該投入端部から該排出端部まで実質的に連続的に体積が減少するように成形される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記排出プレナムチャンバ(3300)は、実質的に水平な平面内に第1の三角形断面を有し、該第1の三角形断面は、該第1の三角形断面の頂点を形成する前記排出端部、および該第1の三角形断面の基部を形成する前記投入端部を有し、さらに、該投入端部は、前記排出長方形開口(3140)を通って前記中空チャンバと流体的に連絡している、請求項7に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記排出プレナムチャンバは、実質的に垂直な平面内の第2の台形断面を有し、該第2の台形断面は、該第2の台形断面の頂点を形成する前記排出端部、および該第2の台形断面の基部を形成する前記投入端部を有する、請求項8に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記出口ポートモジュールは、
頂部および底部の排出プレナム壁のうちの1つを貫通する円形出口ポート(3310)と、
該出口ポートモジュールの内側のガス圧を感知する圧力計と、
停止弁であって、該停止弁が閉鎖位置にあるときに、前記真空ポンプから該出口ポートモジュールを隔離する、停止弁と
を備える、請求項7〜9のいずれか一項に記載の反応チャンバアセンブリ。 - 前記中空チャンバ内の中空体積は、中空体積の縦方向の長さおよび中空体積の横方向の幅を有する、実質的に水平な平面内の第1の長方形断面を有し、前記1つ以上の基板支持表面(3350、8130)の各々は、支持表面の縦方向の長さおよび支持表面の横方向の幅を有する長方形寸法を有し、各々は、該中空体積の第1の長方形断面の内側に適合するように、および基板サイズ基準GEN1(300×400mm)〜GEN7(2160×2460mm)のうちのいずれか1つによって定義される長方形寸法を有する長方形基板を支持するようにサイズ決定される、請求項1または2に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記中空チャンバの内側に配置され、前記1つ以上のガスおよび気相材料が前記外壁アセンブリの内面を汚染することを防止するように構成されるライナアセンブリ(6000)をさらに備える、請求項1に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記ライナアセンブリは、前記投入長方形開口および前記排出長方形開口(3030、3040)の間に設置される、実質的に水平に配置されたライナ基壁(6010)を含み、該ライナ基壁の頂面は、前記中空チャンバの内側に実質的に水平に配置される前記第1の基板支持表面を備える、請求項12に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記ライナアセンブリ(6000)は、前記前面開口(3035)を通した該中空チャンバの中への設置および該中空チャンバからの取外しのために構成される、請求項13に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記外壁アセンブリの背面外壁(3044)を貫通する背面開口(3045)をさらに備え、前記ライナアセンブリは、該背面開口(3045)を通した前記中空チャンバの中への設置および該中空チャンバからの取外しのために構成される、請求項13に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記投入長方形開口を通って流動する前記ガスおよび気相材料が前記外壁の内面を汚染することを防止するように、前記長方形投入開口を通して設置される長方形管状要素を備える、投入プレナムライナ(7015)をさらに備える、請求項14または15に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記長方形排出開口を通って流動する前記ガスおよび気相材料が前記外壁の内面を汚染することを防止するように、該排出長方形開口を通して設置される長方形管状要素を備える排出プレナムライナ(7080)をさらに備える、請求項16に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記反応チャンバ(3000)は、上部反応チャンバ(1120)を備え、該上部反応チャンバ(1120)は、
フレーム(1140)であって、該フレーム上の上部位置に上部反応チャンバ(1120)を支持する、フレーム(1140)と、
該フレーム(1140)上の底部位置に支持される、第2の実質的に同一の底部反応チャンバ(1150)と
をさらに備える、請求項1または2に記載の反応チャンバアセンブリ。 - 前記フレーム上に支持される前記上部反応チャンバと関連付けられる複数の第1のサブシステムと、
該フレーム上に支持される前記底部反応チャンバと関連付けられる複数の第2のサブシステムと
をさらに備え、
該上部反応チャンバおよび第1のサブシステムは、該底部反応チャンバおよび第2のサブシステムと無関係に動作し、該底部反応チャンバおよび第2のサブシステムと同時に動作してもよい、請求項18に記載の反応チャンバアセンブリ。 - 前記上部反応チャンバ(1120)と関連付けられる上部投入プレナム(10050)および前記底部反応チャンバ(1150)と関連付けられる底部投入プレナム(10060)の各々の中へ、ガスまたは気相材料を送達する単一のガス供給モジュール(10030)をさらに備える、請求項19に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 上部反応チャンバと関連付けられる上部排出プレナム(10090)および前記底部反応チャンバと関連付けられる底部排出プレナム(10100)の各々からガスおよび蒸気材料を除去するために、真空ポンプと流体的に連絡している単一の出口ポートモジュールをさらに備える、請求項20に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 前記排出プレナムと前記真空ポンプとの間に配置されるトラップをさらに備え、該トラップは、該排出プレナムから引き出されている望ましくない炭化水素ガスと反応することに好適な触媒活性炭化水素(HC)酸化マトリクスを含む、請求項1または2に記載の反応チャンバアセンブリ。
- 長方形基板上に薄膜層を堆積させる方法であって、該基板は、基板の縦方向の長さおよび基板の横方向の幅を有し、少なくとも1つの基板は、外壁アセンブリによって取り囲まれる中空長方形チャンバ内に支持され、該中空長方形チャンバは、実質的に対向する左側および右側外壁(3030、3040)ならびに実質的に対向する前面および背面外壁(3042、3044)に取り付けられる、実質的に対向する頂部および底部外壁(3010、3020)を備え、該方法は、
該中空長方形チャンバとガス供給モジュールとの間で該外壁アセンブリの外部に配置される投入プレナムの中に、1つ以上のガスおよび気相材料を送達するステップと、
該投入プレナムの内側で、該1つ以上のガスおよび気相材料の体積を膨張させるステップと、
該外壁アセンブリの第1の側壁を貫通する投入長方形開口を通して、該中空長方形チャンバの中に該1つ以上のガスおよび気相材料を送達するステップであって、該長方形投入開口は、該基板の縦方向の長さおよび該基板の横方向の幅のうちの1つに対する中心に置かれ、およびそれらのうちの1つに等しいかより大きい縦方向の開口寸法を有する、ステップと、
該中空長方形チャンバと真空ポンプとの間で該外壁アセンブリの外部に配置される排出プレナムの中に、該ガスおよび気相材料を引き込むステップと
を含む、方法。 - 前記投入長方形開口に対向する、前記外壁アセンブリの第2の側壁を貫通する排出長方形開口を通して、前記中空長方形チャンバから前記ガスまたは気相材料を引き出すステップをさらに含み、該投入長方形開口および該排出長方形開口は、実質的に同一の長方形寸法を有する、請求項23に記載の方法。
- 前記排出プレナム内の前記1つ以上のガスおよび気相材料の前記体積を圧縮するステップをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- さらに、前記中空長方形チャンバから引き出される前記1つ以上のガスおよび気相材料は、望ましくない炭化水素材料を含み、該望ましくない炭化水素材料を、前記排出プレナムと前記真空ポンプとの間に設置されるトラップ内に配置される触媒活性炭化水素(HC)酸化マトリクスと反応させるステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
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