JP7470192B2 - 設置面積の縮小した半導体処理ツールのプラットフォーム構成 - Google Patents

Description

［０００１］本開示の実施形態は、設置面積の縮小した半導体処理ツールのプラットフォーム構成に関するものである。

［０００２］半導体デバイスの製造は、シリコン基板、ガラス板等の基板又は「ウエハ」に対して一連の手順を実行することを含む。これらのステップには、研磨、堆積、エッチング、フォトリソグラフィ、熱処理等が含まれ得る。通常、複数の異なる処理ステップが、複数の処理チャンバを含む単一の処理システム又は「ツール」において実行される。幾つかのツールは、例えば、圧力、温度、清浄空気レベル、真空等の同様の処理環境を含む同じツール内ですべてのステップを実行するのに使用可能な処理チャンバを取り付ける移送チャンバの各々のファセットの数が限られているため、複数の移送チャンバを含んでいる。処理ツール内に複数の処理チャンバを含めることで、ウエハ処理のスループットを向上させることができる。

［０００３］あくまで例として、膜層のエピタキシャル堆積（成長）のために現在採用されているツールは、その間に基板を通過させることを容易にするためにビアによって接続されている２つの６ファセット移送チャンバを含む。第１の移送チャンバは、ロードロックを介し（２つのファセットを使用し）て前部インターフェースに接続され、更に２つのファセットを使用してビアに取り付けられ、残りの２つのファセットは２つの前洗浄チャンバへの取り付けのためのものである。前洗浄チャンバは、エピタキシャル処理チャンバ内で堆積されるエピタキシャル成長層のためにウエハの表面を準備するのに使用される。このように、第１の移送チャンバは前洗浄チャンバ用に用いられ、第２の移送チャンバの４つのファセットは４つのエピタキシャル処理チャンバに取り付けられ、ビアへの接続に残りの２つのファセットを使用する。このように、前洗浄とエピタキシャル成長堆積を同じツール内で実行し、４つの処理チャンバの機能を維持するために、２つの移送チャンバが組み合わされる。２つのチャンバとビアを使用するため、この処理ツールの設置面積は非常に大きくなり、製造設備の貴重な面積を占有し、コストが更に増加する。

［０００４］本明細書に記載の実施形態の幾つかは、制御された環境を有するファクトリインターフェースと移送チャンバとを含む基板処理システムを含むシステムを対象とする。移送チャンバは、４つの第１ファセットと３つの第２ファセットとを含み、３つの第２ファセットの各々は、４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅を有する。第１の処理チャンバは、４つの第１ファセットのうちの１つに取り付けられる。第１の補助チャンバは、３つの第２ファセットのうちの１つ目に取り付けられ、第１の補助チャンバは、第１の処理チャンバよりも小さい。ロードロックは、３つの第２ファセットのうちの２つ目及びファクトリインターフェースに取り付けられる。ロボットは、移送チャンバの底部に取り付けられ、第１の処理チャンバ、第１の補助チャンバ、及びロードロックの内外へ基板を移送するように適合される。

［０００５］関連する実施形態において、本明細書に記載されるのは、半導体製造装置用メインフレームであり、メインフレームは、移送チャンバを含む。移送チャンバは、底部と、底部に取り付けられた４つの第１ファセットであって、各々は、処理チャンバに取り付けるために適合される、第１ファセットとを含む。２つの第２ファセットは、底部に取り付けられ、２つの第２ファセットの各々は、４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅を有し、処理チャンバよりも小さい補助チャンバに取り付けるために適合される。単一の第３ファセットは、底部に取り付けられ、単一の第３ファセットは、ロードロックに取り付けるために適合される。ロボットは、底部に取り付けられ、ロボットは、処理チャンバ、補助チャンバ、及びロードロックの内外へ基板を移送するように適合される。

［０００６］更なる実施形態では、基板処理システムを操作する方法において、基板処理システムは、上記システムによって列挙された構成要素、及びファクトリインターフェースのファクトリインターフェースロボットを含む。本方法は、ファクトリインターフェースロボットによって、ファクトリインターフェースからロードロックへ基板を移送することを含む。本方法は更に、移送チャンバロボットによって、ロードロックから第１の補助チャンバへ基板を移送することを含む。本方法は更に、移送チャンバロボットによって、第１の補助チャンバから第１の処理チャンバへ基板を移送することを含む。本方法は更に、移送チャンバロボットによって、第１の処理チャンバからロードロックへ基板を移送することを含む。

［０００７］多数の他の特徴が、本開示のこれらの実施形態及び他の実施形態に従って提供される。本開示の他の特徴及び実施形態は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面からより完全に明らかになるであろう。

［０００８］本開示は、限定ではなく例として、同様の参照が同様の要素を示す添付の図面の図に例示される。本開示における「ある」又は「１つの」実施形態への異なる参照は、必ずしも同じ実施形態への参照ではなく、上記参照は少なくとも１つを意味することに留意されたい。

様々な実施形態に係る例示的な処理ツールの上面概略図である。 様々な実施形態に係る例示的な処理ツールの上面概略図である。 ある実施形態に係る別の処理ツールの上面概略図である。 ある実施形態に係る移送チャンバの上面図である。 様々な実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素の位置づけのための複数の可能なエリアを示す処理ツールの上面概略図である。 様々な実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素の位置づけのための複数の可能なエリアを示す処理ツールの側面概略図である。 ある実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素が特定の位置に位置決めされた処理ツールの上面概略図である。 ある実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素が特定の位置に位置決めされた処理ツールの側面透視図である。 ある実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素が特定の位置に位置決めされた処理ツールの側面透視図である。 様々な実施形態に係る開示された処理ツールを操作する方法のフロー図である。

［００１５］本明細書に記載の実施形態は、設置面積の縮小した半導体ツールプラットフォーム構成のためのシステム及び方法に関するものである。例えば、２つの移送チャンバを含む処理ツールの大型設置面積に関連する上述した欠陥に対処するために、本開示は、４つの処理チャンバ及びロードロックに取り付けることに加えて、２つの補助チャンバ（例えば、前洗浄チャンバ、後洗浄チャンバ、ガス抜きチャンバ、バッチ式ウエハストレージ、又はこれらの組み合わせであり得る）に取り付けるために、単一の移送チャンバを適合させる。幾つかの実施形態では、移送チャンバは、７つのファセットで設計され、そのうちの４つはより大きく、より大きい処理チャンバに取り付けるように適合され、そのうちの３つはより小さく、より小さい補助チャンバ及びロードロックに取り付けるように設計される。一実施形態では、４つの大きいファセットは、移送チャンバの後端に順次位置決めされ、３つの小さいファセットは、処理チャンバの前端に順次位置決めされる。一実施形態では、ロードロックは、３つの小さいファセットの中央の１つに取り付けられる。本明細書において、「ファセット」という用語は、移送チャンバの「側面」と同義であると考えることができる。

［００１６］これら及び他の実施形態では、ロードロックは、大気圧ファクトリインターフェース（ＦＩ）に取り付けられたバッチ式ロードロックであってよいが、ロードロックは、例えば大気圧より高い不活性ガス環境に密閉され得る、又は超低湿度及び／又は超低酸素レベルに制御された、制御された環境又は雰囲気を含むＦＩに取り付けることも可能である。一実施形態では、超低湿度及び超低酸素環境を達成するために、制御された環境を通して不活性ガスが循環される。別の実施形態では、超低湿度環境を達成するために、制御された環境を通して余分な清浄乾燥空気が循環される。幾つかの実施形態では、超低湿度及び超低酸素は、周囲条件における酸素及び湿度レベルの２５％以下であること（例えば、周囲空気における酸素又は湿度レベルの１／４以下）を指す。他の実施形態では、超低湿度及び超低酸素は、周囲条件における酸素及び湿度レベルの３５％以下であることを指す。

［００１７］制御された環境を有するＦＩの使用により、シングルスロット又はダブルスロット式ロードロックの使用が可能になり得る。シングルスロット式ロードロックは、単一のウエハを同時にいずれかの方向に通過させることを可能にすることができ、ダブルスロット式ロードロックは、２つのウエハを同時に反対方向に通過させることを可能にすることができ、例えば、未処理ウエハが移送チャンバに入り、処理済みウエハが移送チャンバから出ていく。これらの実施形態では、ＦＩが制御された環境を有するためにバッチ式ロードロックを回避することができ、ＦＩを更に加圧して移送の準備をすることなく、ロードロックを通して処理済み及び未処理ウエハを自由かつ効率的に通過させることが可能になり得る。したがって、処理済み及び未処理のウエハは、ＦＩに取り付けられ密閉され得る前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）に集められ得る。

［００１８］幾つかの実施形態では、処理ツールの面積が減少したために、補助チャンバの支持構成要素の一部の再梱包が望ましい場合がある。これらの支持構成要素は、例えば、補助チャンバにガスを別々に供給するガスパネル、関連するガスライン、交流（ＡＣ）電源ボックス、関連するケーブル、及び電気制御ボックス及び関連するインターフェースを含み得る。これらの支持構成要素を配置する実施形態について、より詳細に説明する。

［００１９］本開示の実施形態の利点には、処理ツールのスペース１平方フィート当たりの生産性を高めること、ロードロックをロープロファイルに単純化すること（これもスペースを節約することになる）、及び一般に処理される平方フィート当たりの毎時のウエハ（ＷＰＰＳ）を約５０％以上増加させることが含まれるがこれらに限定されない。これら及び他の利点は、以下の開示において言及される、及び／又は、半導体デバイス処理の技術分野における当業者に明らかとなるであろう。

［００２０］図１Ａ～図１Ｂは、様々な実施形態に係る例示的な処理ツール１００、例えば、半導体デバイス処理システムの上面概略図である。様々な実施形態では、処理ツール１００は、移送チャンバ１０５の底部１０７と上部（図示せず）との間に取り付けられた少なくとも７つのファセットを含む、複数のファセットを有する単一の移送チャンバ１０５を含む。

［００２１］一実施形態では、図１Ｂに最もよく示す移送チャンバ１０５は、４つの第１ファセット１０６を含み、４つの第１ファセット１０６の各々は、処理チャンバに取り付けるために適合され、３つの第２ファセット１０８は、そのうちの２つが補助に取り付けるために適合され、そのうちの１つがロードロックに取り付けるために適合される。一実施形態では、３つの第２ファセット１０８の真中は、ロードロックに取り付けるためにサイズ設定され、適合される。様々な実施形態では、３つの第２ファセット１０８の各々は、４つの第１ファセット１０６の各々の幅よりも狭い幅を有する。言い換えれば、これらの実施形態では、各第１ファセットは、各第２ファセットの幅よりも広い幅を有する。幾つかの実施形態では、４つの第１ファセット１０６は、移送チャンバ１０５の後端に沿って順次位置決めされ、３つの第２ファセット１０８は、移送チャンバの前端に沿って順次位置決めされる。

［００２２］移送チャンバ１０５は、移送チャンバ１０５の底部１０７のほぼ中央に取り付けられた移送チャンバロボット１１０を更に含み得る。移送チャンバロボット１１０は、各アーム１１０Ａに取り付けられたエンドエフェクタ１１０Ｂを有する１又は複数のアーム１１０Ａを含み得る。各エンドエフェクタは、少なくとも１つの基板又はウエハを保持するように適合させることができる。移送チャンバ１０５は、第１の基板支持体１０９Ａ及び第２の基板支持体１０９Ｂを更に含み得る。移送チャンバロボット１１０は、ロードロックを通して移送される前に、移送チャンバ１０５内で内部冷却するために、処理されたウエハを第１及び第２の基板支持体１０９Ａ及び１０９Ｂのいずれかに下降させ得る。

［００２３］様々な実施形態では、処理ツール１００は、４つの第１ファセット１０６にそれぞれ取り付けられた１又は複数の処理チャンバ１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ、１１６Ｄ（プロセスチャンバとも呼ばれる）を更に含む。例えば、第１の処理チャンバ１１６Ａは、４つの第１ファセット１０６の１つ目のファセット１０６Ａに取り付けられていてよく、第２の処理チャンバ１１６Ｂは、４つの第１ファセット１０６の２つ目のファセット１０６Ｂに取り付けられていてよく、第３の処理チャンバ１１６Ｃは、４つの第１ファセット１０６の３つ目のファセット１０６Ｃに取り付けられていてよく、第４の処理チャンバ１１６Ｄは、４つの第１ファセット１０６の４つ目のファセット１０６Ｄに取り付けられていてよい。処理チャンバ１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃ、１１６Ｄは、エッチングチャンバ、堆積チャンバ（原子層堆積、化学気相堆積、物理的気相堆積、又はそれらのプラズマバージョンを含む）、アニールチャンバ等の１又は複数を含み得る。一実施形態では、第１、第２、第３、及び第４の処理チャンバの各々は、エピタキシャル処理チャンバである。

［００２４］幾つかの実施形態では、処理ツール１００は、３つの第２ファセット１０８の１つ目のファセット１０８Ａに取り付けられた第１の補助チャンバ１１８Ａ、３つの第２ファセット１０８の２つ目のファセット１０８Ｂに取り付けられたロードロック１２０、及び３つの第２ファセット１０８の３つ目のファセット１０８Ｃに取り付けられた第２の補助チャンバ１１８Ｂを更に含む。様々な実施形態では、第１の補助チャンバ１１８Ａ及び第２の補助チャンバ１１８Ｂの各々は、前洗浄チャンバ、後洗浄チャンバ、ガス抜きチャンバ、又はバッチ式ウエハストレージである。

［００２５］様々な実施形態では、処理チャンバのうちの１つ内での処理のためにウエハの表面を準備するため、前洗浄チャンバを採用する場合がある。例えば、エピタキシャル処理チャンバでエピタキシャル成長層を堆積させる前に、ウエハ上の膜を特定のパターンにエッチングし、表面の粒子は前洗浄チャンバ内で他の方法で洗浄することができる。更に、後洗浄では、プロセスチャンバのうちの１つでエッチングされた後のウエハからエッチング後の残留物が除去され得る。更に、ガス抜きチャンバを使用して、処理チャンバのうちの１つでプラズマ気相堆積（ＰＶＤ）タイプの処理を行う前に、ウエハの表面を洗浄し乾燥させることができる。また、ウエハは、処理済み、未処理にかかわらず、処理チャンバでの処理前、処理後、又は処理ステップの間に、バッチ式ウエハストレージ内に一時的に保管することも可能である。このように、第１の補助チャンバ１１８Ａ及び第２の補助チャンバ１１８Ｂは、これらのプロセスを組み合わせて様々な方法で採用することができる。更に、本明細書において「補助」チャンバに言及する場合、いずれかの前洗浄チャンバ、後洗浄チャンバ、ガス抜きチャンバ、バッチ式ウエハストレージ、又はそれらの組み合わせであると推論することができる。

［００２６］様々な実施形態では、処理ツール１００は、前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１３０とロードロック１２０との間に取り付けられたファクトリインターフェース（ＦＩ）１２２を更に含む。ロードロック１２０は、３つの第２ファセット１０８のいずれにも取り付けることができるが、一実施形態では、ロードロック１２０は、３つの第２ファセット１０８の２つ目のファセット１０８Ｂに、例えば第１及び第２の補助チャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂの間に取り付けられる。これにより、ロードロック１２０よりも大きい２つの補助チャンバをＦＩ１２２から離すように角度を付けることで、処理システム１００をできるだけコンパクトにすることができる。様々な実施形態では、ＦＩ１２２は、ＦＯＵＰ１３０及びロードロック１２０の内外へ基板（ウエハ）を移送するように適合されたファクトリインターフェース（ＦＩ）ロボット１２５を更に含む。ロードロック１２０に移送されるウエハは、未処理ウエハであってよく、ＦＯＵＰ１３０に戻されるウエハは、処理済みウエハであってよい。一実施形態では、ロードロック１２０は、多数のウエハを保持することができるバッチ式ロードロックである。

［００２７］実施形態において、移送チャンバロボット１１０は、処理チャンバ１１６Ａ～１１６Ｄ、補助チャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂのうちの１つ、並びにロードロック１２０の内外へ基板を移送するように適合される。例えば、移送チャンバロボット１１０は、第１の処理チャンバ１１６Ａを含むように、いずれかの取り付けられた処理チャンバの中心まで基板を到達させるのに十分な結合長さのアーム１１０Ａ及びエンドエフェクタ１１０Ｂ、並びに第１の補助チャンバ１１８Ａまで、及びロードロック１２０まで、含み得る。

［００２８］一実施形態では、ＦＩ１２２は、制御された環境、例えば、不活性ガスの環境、又は超低湿度及び／又は超低酸素の組み合わせの環境を有するＦＩである。一実施形態では、不活性ガスは、超低湿度及び超低酸素環境を達成するために、制御された環境を通して循環される。別の実施形態では、超低湿度環境を達成するために、特別な清浄乾燥空気が制御された環境を通して循環される。ＦＩ１２２の使用により、ロードロック１２０のためのシングルスロット又はダブルスロット式ロードロックの使用が可能になり得る。シングルスロット式ロードロックは、単一のウエハを同時にいずれかの方向に通過させることを可能にし得る一方で、ダブルスロット式ロードロックは、例えば、移送チャンバ１０５に入る未処理ウエハと移送チャンバ１０５を出ていく処理済みウエハのように、２つのウエハを同時に反対方向に通過させることを可能にし得る。これらの実施形態では、制御された環境を有するＦＩ１２２のおかげで、外形がより大きいバッチ式ロードロックの使用を避けることができ、ＦＩ１２２を加圧して移送の準備をすることなく、ロードロック１２０を通して処理済み及び未処理ウエハを自由かつ効率的に通過させることが可能である。したがって、処理済み及び未処理ウエハは、ＦＩ１２２に取り付けられ密閉され得るＦＯＵＰ１３０に集められ得る。

［００２９］幾つかの実施形態では、処理システム１００の小さい設置面積、コンパクトな性質を例示するために、ロボット１１０の中心と補助チャンバ１１８Ａ又は１１８Ｂのうちの１つの中心との間の距離（Ｄ）は、３５インチの２０％以内である。また、ロボット１１０の中心とロードロック１２０の中心との間の距離も、３５インチの２０％以内であってよい。更に、２つの対向する処理チャンバ（例えば、１１６Ａ及び１１６Ｄ）間の外側距離であり得る処理ツール１００の幅（Ｗ）は、１４０インチの２０％以内であってよい。更に、ＦＩ１２２の前面と隣接する処理チャンバ（例えば、１１６Ｂ及び１１６Ｃ）の後端との間であり得る処理ツール１００の長さは、１５０インチの２０％以内であってよい。

［００３０］コントローラ１０２は、処理ツール１００の様々な側面を制御する。コントローラ１０２は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロコントローラ等のコンピューティングデバイスであってよい、及び／又はこれらを含み得る。コントローラ１０２は、マイクロプロセッサ、中央処理装置等の汎用処理デバイスであり得る、１又は複数の処理デバイスを含み得る。より具体的には、処理デバイスは、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、又は他の命令セットもしくは命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってよい。処理デバイスは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサ等の１又は複数の特定目的処理デバイスであってもよい。コントローラ１０２はデータストレージデバイス（例えば、１又は複数のディスクドライブ及び／又はソリッドステートドライブ）、メインメモリ、スタティックメモリ、ネットワークインターフェース、及び／又は他の構成要素を含み得る。コントローラ１０２は、本明細書に記載の方法論及び／又は実施形態のうちのいずれか１又は複数を実行するための命令を実行することができる。命令は、（命令の実行中に）メインメモリ、スタティックメモリ、二次ストレージ及び／又は処理デバイスを含み得るコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。

［００３１］コントローラ１０２は、ＦＩロボット１２５、移送チャンバロボット１１０、１又は複数の処理チャンバ１１６Ａ・・・１１６Ｄ、並びに第１及び第２の補助チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂから信号を受信し、これらに信号を送信することが可能である。したがって、コントローラ１０２は、図６を参照してより詳細に説明するように、処理ツール１００内のこれらの構成要素の制御を行うことができる。

［００３２］図２は、一実施形態に係る別の処理ツール２００の上面概略図である。処理ツール２００は、図１Ａ～図１Ｂの処理ツール１００と同様であってよく、したがって、すべての構成要素がラベル付けされているわけではない。例えば、処理ツール２００は、複数の処理チャンバ２１６Ａ、２１６Ｂ、２１６Ｃ、及び２１６Ｄに取り付けられ、第１の補助チャンバ２１８Ａ、第２の補助チャンバ２１８Ｂ、及びロードロック２２０に取り付けられた移送チャンバ２０５を含み得る。第１及び第２の補助チャンバ２１８Ａ及び２１８Ｂの各々は、第１及び第２の補助チャンバ２１８Ａ及び２１８Ｂの下方に配置された一組の支持構成要素２１９Ａ及び２１９Ｂをそれぞれ含み得る。各組の支持構成要素２１９Ａ及び２１９Ｂは、例えば、ガスライン、ＡＣ電源ボックス、電気制御ボックス、電源ケーブル及び電気ケーブル等を含み得る。

［００３３］一実施形態では、処理ツール２００は、ロードロック２２０とＦＩ２２２、例えば、制御された環境を有するＦＩ２２２との間に取り付けられた延長ピース２２１を更に含む。延長ピース２２１は、第１及び第２の補助チャンバ２１８Ａ及び２１８Ｂのそれぞれに対して一組の支持構成要素２１９Ａ及び２１９Ｂのスペースを作るために、ＦＩ２２２への取り付け点を多少延長する助けとなり得る。この実施形態では、ＦＩロボット（図示せず）は、ロードロック２２０の中央に基板を配置し、中央から取り出すのに十分な、延長ロボットアーム及び／又はロボットアームのエンドエフェクタを有し得る。ＦＩ２２２は、更にＦＯＵＰ２３０に取り付けられ得る。更に、図示したように、ロードロック２２０は、取り付けの正確な位置が重要ではない場合、ＦＩ２２２の中心から外れた位置に取り付けられ得る。このように、ＦＩ２２２は、支持構成要素２１９Ａ及び２１９Ｂを回避し、処理ツール２００において、できるだけコンパクトな設置面積となるように位置決めされ得る。

［００３４］図３は、ある実施形態に係る移送チャンバ３０５の上面図である。幾つかの実施形態では、移送チャンバ１０５及び２０５を、図３の移送チャンバ３０５に置き換えることができる。一実施形態では、移送チャンバ３０５は、例えば、一体の金属片でできている。移送チャンバ３０５は、４つの第１ファセット３０６、例えば、１つ目のファセット３０６Ａ、２つ目のファセット３０６Ｂ、３つ目のファセット３０６Ｃ、及び４つ目のファセット３０６Ｄを含み得る。これら４つの第１ファセット３０６の各々は、処理チャンバに取り付けるために適合される。

［００３５］幾つかの実施形態では、移送チャンバ３０５は、３つのファセット部分、例えば、第１ファセット部分３０８Ａ、第２ファセット部分３０８Ｂ、及び第３ファセット部分３０８Ｃを含むように適合された移送インターフェースユニット３１８を更に含む。ファセット部分の各々は、補助チャンバ又はロードロックに取り付けるために適合される。例えば、第１ファセット部分３０８Ａは、第１のオリフィス３１９Ａの両側に位置決めされた第１の対の円筒形ロック３１１Ａを含むことができ、第２ファセット部分３０８Ｂは、第２のオリフィス３１９Ｂの両側に位置決めされた第２の対の円筒形ロック３１１Ｂ、及び、第３のオリフィス３１９Ｃの両側に位置決めされた第３の対の円筒形ロック３１１Ｃを含み得る。一実施形態では、移送インターフェースユニット３１８は、固体で、一体の金属又は他の材料片である。別の実施形態では、移送インターフェースユニットは、溶接された、又は他の方法で互いに取り付けられた金属の３つのストリップのセットである。

［００３６］移送チャンバ３０５は、図１Ｂの移送チャンバロボット１１０等の移送チャンバロボットを取り付けるためのロボットオリフィス３１０Ａを更に含み得る。移送チャンバ３０５は、処理チャンバから引き出された後の高温処理ウエハを載置するための第１の基板支持体３０９Ａ及び第２の基板支持体３０９Ｂをそれぞれ更に含み得る。エピタキシャル処理チャンバでは、温度は８００℃を超えることがある。したがって、第１及び第２の基板支持体３０９Ａ及び３０９Ｂを使用して、処理済みウエハをロードロックへ移送する前に処理済みウエハを一時的に（例えば、最大２０～３０分間）休ませることが可能である。

［００３７］図４Ａ～図４Ｂは、それぞれ、様々な実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素の位置づけのための複数の可能なエリア、例えば、第１のエリア１０１Ａ、第２のエリア１０１Ｂ、第３のエリア１０１Ｃ、又は第４のエリア１０１Ｄ内を示す処理ツール４００の上部及び側面概略図である。幾つかの実施形態では、処理ツール４００は、図１Ａ～図１Ｂ及び図２と同じ又は類似の処理ツールである。

［００３８］例えば、様々な実施形態では、処理ツール４００は、複数の処理チャンバ４１６Ａ、４１６Ｂ、４１６Ｃ及び４１６Ｄ、第１の補助チャンバ４１８Ａ、ロードロック（図示せず）、及び第２の補助チャンバ４１８Ｂに取り付けられた移送チャンバ４０５を含み得る。移送チャンバ４０５は、７つのファセットに取り付けられた、例えば、図１Ａ～図１Ｂに示す底部１０７等に取り付けられ得る上部４１４を更に含み得る。処理ツール４００は、移送チャンバ４０５に更に取り付けられるロードロック（図示せず）に取り付けられたＦＩ４２２を更に含み得る。幾つかの実施形態では、ＦＩ４２２は、先述したように、制御された環境を有するＦＩであり、ＦＯＵＰ４３０に取り付けられる。

［００３９］可能なエリアの１つに位置づけされる支持構成要素は、例えば、第１及び第２の補助チャンバ４１８Ａ及び４１８Ｂにガスを別々に供給するガスパネル、関連するガスライン、交流（ＡＣ）電源ボックス、関連するケーブル、並びに電気制御ボックス及び関連するインターフェースを含み得る。これらの支持構成要素を位置づけする実施形態を、より詳細に説明する。ガスパネル４５０を、第２の補助チャンバ４１８Ｂの下方に位置するように例示したが、第１のエリア１０１Ａ、第２のエリア１０１Ｂ、第３のエリア１０１Ｃ、又は第４のエリア１０１Ｄのいずれかに位置づけすることが可能である。また、ガスパネル４５０を、それぞれの補助チャンバに隣接して又は上方に、例えば、第１の補助チャンバ４１８Ａの上方に又は隣接して位置づけすることも可能である。ガスパネル４５０は、選択された１又は複数のガス（例えば、混合ガスであり得る）を供給し、処理ガス（複数可）を第１及び第２の補助チャンバ４１８Ａ及び４１８Ｂに供給するように適合させることができる。

［００４０］幾つかの実施形態では、第１のエリア１０１Ａは、ＦＩ４２２の第１の側面に隣接し、ＦＩ４２２と第１の処理チャンバ４１６Ａとの間の関連する空間に位置する。第２のエリア１０１Ｂは、更に、ＦＩ４２２の第２の側面に隣接し、ＦＩ４２２と第４の処理チャンバ４１６Ｄとの間の関連する空間に位置していてよい。第３のエリア１０１Ｃは、ガスパネル４５０が位置する第１の補助チャンバ４１８Ａの下方及び第２の補助チャンバ４１８Ｂの下方に位置していてよい。支持構成要素の位置づけに加えて、第３のエリア１０１Ｃは、移送チャンバ４０５に対して点検を実施するために移送チャンバ４０５へのアクセスを提供するための点検アクセスエリアを含むように適合させることも可能である。点検アクセスエリアは、より具体的には、第１の補助チャンバ４１８Ａ及び第２の補助チャンバ４１８Ｂのうちの少なくとも１つと床との間に位置していてよい。幾つかの実施形態では、第３のエリア１０１Ｃを有する点検アクセスエリアは、第１の補助チャンバ４１８Ａと第２の補助チャンバ４１８Ｂとの間を通り、一般にロードロックの下方に位置する移送チャンバ４０５の電気パネルボックスの上を通過する。第４のエリア１０１Ｄは、例えば、ロードロックと第１及び第２の補助チャンバ４１８Ａ及び４１８Ｂの一方又は両方とに少なくとも部分的に張り出す、ＦＩ４２２の上部裏面への取り付けエリアであり得る。

［００４１］図５Ａ～図５Ｃは、それぞれ、ある実施形態に係る補助チャンバ用の支持構成要素が特定の位置に位置決めされた処理ツール５００の上面概略図及び側面透視図である。例えば、様々な実施形態では、処理ツール５００は、複数の処理チャンバ５１６Ａ、５１６Ｂ、５１６Ｃ及び５１６Ｄと、第１の補助チャンバ５１８Ａと、ロードロック５２０と、第２の補助チャンバ５１８Ｂとに取り付けられた移送チャンバ５０５を含み得る。移送チャンバ５０５は、７つのファセットに取り付けられた、例えば図１Ａ～図１Ｂに示す底部１０７等の底部に取り付けられ得る上部５１４を更に含み得る。処理ツール５００は、移送チャンバ５０５に更に取り付けられるロードロック５２０に取り付けられたＦＩ５２２を更に含み得る。幾つかの実施形態では、ＦＩは、先述したように、制御された環境を有するＦＩであり、ＦＯＵＰ５３０に取り付けられる。

［００４２］幾つかの実施形態では、第１及び第２の補助チャンバ５１８Ａ及び５１８Ｂ用のガスパネル（第１のガスパネル５５０Ａ等）は、第１及び第２の補助チャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂのうちの１つと処理ツール５００の床との間に位置決めされる。処理ツール５００は、ガスパネル５５０Ａと第１及び第２の補助チャンバ５１８Ａ及び５１８Ｂの各々との間に延びるガスライン（１又は複数の第１のガスライン５２１Ａ等）を更に含み得る。一実施形態では、第１のガスパネル５５０Ａは、第１の補助チャンバ５１８Ａと床との間に位置決めされ、１又は複数の第１のガスライン５２１Ａは、第１のガスパネル５５０Ａから第１の補助チャンバ５１８Ａに処理ガスを供給するために、第１のガスパネル５５０Ａと第１の補助チャンバ５１８Ａとの間に接続される。更なる実施形態では、第２のガスパネル５５０Ｂは、第２の補助チャンバ５１８Ｂと床との間に位置決めされ、１又は複数の第２のガスライン５２１Ｂは、第２のガスパネル５５０Ｂから第２の補助チャンバ５１８Ｂに処理ガスを供給するために、第２のガスパネル５５０Ｂと第２の補助チャンバ５１８Ｂとの間に接続される。

［００４３］更に、一実施形態では、第１の補助チャンバ５１８Ａは、ロードロック５２０の第１の側面に隣接して移送チャンバ５０５に取り付けられる。処理ツール５００は、第１の補助チャンバ５１８Ａに電力を供給するための交流（ＡＣ）電源ボックス５６０Ａを更に含み得る。ＡＣ電源ボックス５６０Ａは、ファクトリインターフェースの上部裏面、例えば、ＦＩ５２２の第１の側面に取り付けられ得る。ＡＣ電源ボックス５６０Ａに取り付けられたＡＣケーブルは、ＦＩ５２２の外側に沿って、第１の補助チャンバ５１８Ａにわたって延びている。処理ツール５００は、第１の補助チャンバ５１８Ａの機能を制御するための電気制御ボックス５６２Ａを更に含み得る。電気制御ボックス５６２Ａは、ファクトリインターフェースの上部裏面の第１の側面に、ＡＣ電源ボックス５６０Ａに隣接して、例えば、一実施形態ではＡＣ電源ボックス５６０Ａの下方に取り付けられ得る。一実施形態では、ＡＣ電源ボックス５６０Ａは、第１の補助チャンバ５１８Ａ上に少なくとも部分的に張り出している。

［００４４］代替実施形態では、ＡＣ電源ボックス５６０Ａは、オプションとして、第１の処理チャンバ５１６Ａに隣接して、例えば、第１の処理チャンバ５１６Ａの隣の床上に位置する。その後、電気制御ボックス５６２Ａは、ＡＣ電源ボックス５６０Ａに、例えば、電気制御ボックス５６２Ａの上、下、又は隣に取り付けられ得る。更に、１又は複数の第１のＡＣケーブル５６４Ａを、ＡＣ電源ボックス５６０Ａに取り付けて、ＡＣ電源ボックス５６０Ａと第１の補助チャンバ５１８Ａとの間に延在させることができる。幾つかの実施形態では、１又は複数の第１のＡＣケーブル５６４Ａは、電気制御ボックス５６２Ａ用のケーブル（複数可）も含む。

［００４５］更に、一実施形態では、第２の補助チャンバ５１８Ａは、ロードロック５２０の第２の側面に隣接して移送チャンバ５０５に取り付けられる。処理ツール５００は、第２の補助チャンバ５１８Ｂに電力を供給するための交流（ＡＣ）電源ボックス５６０Ｂを更に含み得る。ＡＣ電源ボックス５６０Ｂは、ファクトリインターフェースの上部裏面、例えば、ＦＩ５２２の第２の側面に取り付けられ得る。ＡＣ電源ボックス５６０Ｂに取り付けられたＡＣケーブルは、ＦＩ５２２の外側に沿って、第２の補助チャンバ５１８Ｂにわたって延びている。処理ツール５００は、第２の補助チャンバ５１８Ｂの機能を制御するための電気制御ボックス５６２Ｂを更に含み得る。電気制御ボックス５６２Ｂは、ＦＩ５２２の上部裏面の第２の側面に、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂに隣接して、例えば、一実施形態ではＡＣ電源ボックス５６０Ｂの下方に取り付けられ得る。一実施形態では、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂは、第２の補助チャンバ５１８Ｂ上に少なくとも部分的に張り出している。

［００４６］代替実施形態では、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂは、オプションとして、第４の処理チャンバ５１６Ｄに隣接して、例えば、第４の処理チャンバ５１６Ｄの隣の床上に位置する。その後、電気制御ボックス５６２Ｂは、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂに、例えば、電気制御ボックス５６２Ｂの上、下、又は横に取り付けられ得る。更に、１又は複数の第２のＡＣケーブル５６４Ｂを、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂに取り付けて、ＡＣ電源ボックス５６０Ｂと第２の補助チャンバ５１８Ｂとの間に延在させることができる。幾つかの実施形態では、１又は複数の第２のＡＣケーブル５６４Ａは、電気制御ボックス５６２Ｂ用のケーブル（複数可）も含む。

［００４７］図６は、様々な実施形態に係る開示の処理ツールを操作する方法６００のフロー図である。方法６００は、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路等）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行又は実施される命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る処理ロジックによって実行されることが可能である。幾つかの実施形態では、方法６００は、コントローラ１０２（図１）又は処理デバイスを有する他のコンピューティングシステムによって、本明細書に記載の処理ツールのいずれかを参照して実行される。特定のシーケンス又は順序で示したが、特に指定しない限り、処理の順序は変更することができる。したがって、図示した実施形態は、例として理解されるべきであり、図示したプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。更に、様々な実施形態では、１又は複数のプロセスを省略することができる。したがって、すべての実施形態においてすべてのプロセスが必要なわけではない。他のプロセスフローも可能である。

［００４８］工程６１０において、処理ロジックは、ファクトリインターフェースロボットに、ファクトリインターフェースからロードロックへ基板を移送させる。

［００４９］工程６２０において、処理ロジックは、移送チャンバロボットに、ロードロックから第１の補助チャンバへ基板を移送させる。

［００５０］工程６３０において、処理ロジックは、移送チャンバロボットに、第１の補助チャンバから第１の処理チャンバへ基板を移送させる。

［００５１］工程６４０において、処理ロジックは、移送チャンバロボットに、第１の処理チャンバからロードロックへ基板を移送させる。

［００５２］図６の拡張実施形態では、処理ロジックは更に、ロードロックへ基板を移送する前に、移送チャンバロボットに、冷却のために移送チャンバの基板支持体へ基板を移送させ得る。処理ロジックは更に、ファクトリインターフェースロボットに、ロードロックから、ファクトリインターフェースに取り付けられた前面開口統一ポッドへ基板を移送させ得る。

［００５３］図６の拡張実施形態では、処理ロジックは更に、基板に予め堆積された膜のパターンを除去し、基板の表面を洗浄するために、第１の補助チャンバによって基板を処理させることができる。処理ロジックは更に、基板に堆積された結晶膜のエピタキシャル成長を実行するために、第１の処理チャンバによって基板を処理させることができる。

［００５４］先の説明では、本開示の幾つかの実施形態の理解を深めるために、特定のシステム、構成要素、方法等の例等、多数の具体的な詳細を記載している。しかしながら、本開示の少なくとも幾つかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に不明瞭にしないように、周知の構成要素又は方法は詳細に説明されない、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、記載された具体的な詳細は、単に例示的なものである。特定の実装態様は、これらの例示的な詳細と異なっていてよく、それでも本開示の範囲内であると見なされる。

［００５５］本明細書全体における「一実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所での「一実施形態では」又は「ある実施形態では」等の句の出現が全て、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。更に、用語「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することが意図される。本明細書において、「約」又は「ほぼ」という用語が使用される場合、提示された公称値が±１０％以内の精度であることを意味することが意図される。

［００５６］本明細書の方法の工程を特定の順序で示し、説明したが、各方法の工程の順序は、特定の工程が逆の順序で実行され得ることにより、他の工程と少なくとも部分的に同時に実行され得るように、変更することが可能である。別の実施形態では、別個の工程の指示又は副工程は、断続的及び／又は交互の形式であってよい。

［００５７］上記の説明は、例示的なものであり、限定するものではないことを理解されたい。当業者には、上記の説明を読み、理解することにより、他の多くの実施形態が明らかになるであろう。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、上記特許請求の範囲が権利を有する完全な均等物の範囲と共に決定されるべきである。

Claims (21)

1. 基板処理システムであって、
   制御された環境を有するファクトリインターフェースと、
   移送チャンバであって、
   ４つの第１ファセットと、
   ３つの第２ファセットであって、各々が、前記４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅を有する、３つの第２ファセットと
   を含む、移送チャンバと、
   前記４つの第１ファセットのうちの１つに取り付けられた第１の処理チャンバと、
   前記３つの第２ファセットのうちの１つ目に取り付けられた第１の補助チャンバであって、前記第１の処理チャンバよりも小さい第１の補助チャンバと、
   前記３つの第２ファセットのうちの２つ目及び前記ファクトリインターフェースに取り付けられたロードロックと、
   前記移送チャンバの底部に取り付けられたロボットであって、前記第１の処理チャンバ、前記第１の補助チャンバ、及び前記ロードロックの内外へ基板を移送するように適合されたロボットと
   を備える、基板処理システム。
2. 前記第１の処理チャンバはエピタキシャル処理チャンバであり、前記制御された環境は、周囲条件における酸素及び湿度レベルの２５％以下を含む超低酸素及び超低湿度の環境である、請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記制御された環境は不活性ガス環境である、請求項１に記載の基板処理システム。
4. 前記第１の補助チャンバに隣接して、又は前記第１の補助チャンバの上方に位置決めされたガスパネルと、
   前記ガスパネルから前記第１の補助チャンバに処理ガスを供給するために、前記ガスパネルと前記第１の補助チャンバとの間に接続された１又は複数のガスラインと
   を更に備える、請求項１に記載の基板処理システム。
5. 前記３つの第２ファセットのうちの３つ目に取り付けられた第２の補助チャンバを更に備え、前記ロードロックは、前記第１の補助チャンバと前記第２の補助チャンバとの間の前記移送チャンバに取り付けられる、請求項１に記載の基板処理システム。
6. 前記第１の補助チャンバ又は前記第２の補助チャンバの少なくとも１つは、前洗浄チャンバ、後洗浄チャンバ、ガス抜きチャンバ、又はバッチ式ウエハストレージを含む、請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記第１の補助チャンバ及び前記第２の補助チャンバのうちの１つと前記基板処理システムの床との間に位置決めされたガスパネルを更に備え、前記ガスパネルは、前記第１の補助チャンバ又は前記第２の補助チャンバに処理ガスを供給する、請求項５に記載の基板処理システム。
8. 前記４つの第１ファセットは、前記ロードロックが取り付けられた前端とは反対側の前記移送チャンバの後端に沿って順次位置決めされ、更に、
   前記４つの第１ファセットのうちの２つ目に取り付けられた第２の処理チャンバと、
   前記４つの第１ファセットのうちの３つ目に取り付けられた第３の処理チャンバと、
   前記４つの第１ファセットのうちの４つ目に取り付けられた第４の処理チャンバと
   を備える、請求項５に記載の基板処理システム。
9. 前記ロードロックは、バッチ式ロードロック、シングルスロット式ロードロック、ダブルスロット式ロードロックのうちの１つである、請求項１に記載の基板処理システム。
10. 前記４つの第１ファセットのうちの３つに取り付けられた３つの追加の処理チャンバを更に備え、２つの対向する処理チャンバ間の外側距離は１４０インチの２０％以内であり、前記ファクトリインターフェースの前面と隣接する処理チャンバの後端との間の長さは１５０インチの２０％以内である、請求項１に記載の基板処理システム。
11. 前記ロボットの中心と前記第１の補助チャンバのうちの１つの中心との間の距離は、３５インチの２０％以内である、請求項１に記載の基板処理システム。
12. 前記ロボットは、前記第１の処理チャンバ、前記第１の補助チャンバ、及び前記ロードロックの中心に基板を到達させるのに十分な結合長さのアーム及びエンドエフェクタを含む、請求項１に記載の基板処理システム。
13. 前記第１の補助チャンバは、前記ロードロックの第１の側面に隣接して前記移送チャンバに取り付けられ、更に、
    前記第１の補助チャンバに電力を供給する交流（ＡＣ）電源ボックスであって、前記第１の処理チャンバに隣接して位置するＡＣ電源ボックスと、
    前記第１の補助チャンバの機能を制御する電気制御ボックスであって、前記ＡＣ電源ボックスに取り付けられた電気制御ボックスと、
    前記ＡＣ電源ボックスに取り付けられたＡＣケーブルであって、前記ＡＣ電源ボックスと前記第１の補助チャンバとの間に延びるＡＣケーブルと
    を含む、請求項１に記載の基板処理システム。
14. 半導体製造装置用メインフレームであって、
    移送チャンバであって、
    底部と、
    前記底部に取り付けられた４つの第１ファセットであって、各々は、処理チャンバに取り付けるために適合される、４つの第１ファセットと、
    前記底部に取り付けられた２つの第２ファセットであって、各々は、前記４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅を有し、前記処理チャンバよりも小さい補助チャンバに取り付けるために適合される、２つの第２ファセットと、
    前記底部に取り付けられた単一の第３ファセットであって、前記４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅も有し、ロードロックに取り付けるために適合される、単一の第３ファセットと、
    前記底部に取り付けられたロボットであって、前記処理チャンバ、前記補助チャンバ、及び前記ロードロックの内外へ基板を移送するように適合されたロボットと
    を含む移送チャンバ
    を備える、半導体製造装置用メインフレーム。
15. 前記単一の第３ファセットは、２つの第２ファセットの間に位置決めされる、請求項１４に記載のメインフレーム。
16. 前記移送チャンバは更に上部を有し、前記４つの第１ファセットは、前記単一の第３ファセットとは反対側の前記移送チャンバの後端において前記底部と前記上部との間に順次取り付けられる、請求項１４に記載のメインフレーム。
17. 前記ロボットの中心と前記補助チャンバの中心との間の距離が３５インチの２０％以内である、請求項１４に記載のメインフレーム。
18. 前記ロボットは、取り付けられた処理チャンバ、前記補助チャンバ、又は前記ロードロックのいずれかの中心に基板を到達させるのに十分な結合長さのアーム及びエンドエフェクタを含む、請求項１４に記載のメインフレーム。
19. 基板処理システムを操作する方法であって、前記基板処理システムは、制御された環境とファクトリインターフェースロボットとを有するファクトリインターフェースと、４つの第１ファセットと３つの第２ファセットとを含む移送チャンバであって、前記３つの第２ファセットの各々は、前記４つの第１ファセットの各々の幅よりも狭い幅を有する、移送チャンバと、前記４つの第１ファセットの１つ目に取り付けられた第１の処理チャンバと、前記３つの第２ファセットの１つ目に取り付けられた第１の補助チャンバと、前記３つの第２ファセットの２つ目及び前記ファクトリインターフェースに取り付けられたロードロックと、前記移送チャンバの底部に取り付けられた移送チャンバロボットとを含み、前記方法は、
    前記ファクトリインターフェースロボットに、前記ファクトリインターフェースから前記ロードロックへ基板を移送させることと、
    前記移送チャンバロボットに、前記ロードロックから前記第１の補助チャンバへ前記基板を移送させることと、
    前記移送チャンバロボットに、前記第１の補助チャンバから前記第１の処理チャンバへ前記基板を移送させることと、
    前記移送チャンバロボットに、前記第１の処理チャンバから前記ロードロックへ前記基板を移送させることと
    を含む方法。
20. 前記ロードロックへ前記基板を移送する前に、前記移送チャンバロボットに、冷却のために、前記移送チャンバの基板支持体へ前記基板を移送させることと、
    前記ファクトリインターフェースロボットに、前記ロードロックから前記ファクトリインターフェースに取り付けられた前方開口型統一ポッドへ前記基板を移送させることと
    を更に含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記基板に予め堆積された膜のパターンを除去して、前記基板の表面を洗浄するために、前記第１の補助チャンバによって前記基板を処理させることと、
    前記基板に堆積された結晶膜のエピタキシャル成長を実行するために、前記第１の処理チャンバによって前記基板を処理させることと
    を更に含む、請求項１９に記載の方法。

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