特開 2024-50489 冷却装置ユニットを含むロードロックアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024050489

(43)【公開日】2024-04-10

(54)【発明の名称】冷却装置ユニットを含むロードロックアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023163244

(22)【出願日】2023-09-26

(31)【優先権主張番号】63/377,632

(32)【優先日】2022-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519237203

【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー

(74)【代理人】

【識別番号】100175178

【弁理士】

【氏名又は名称】桑野 敦司

(72)【発明者】

【氏名】吉田 秀輝

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131AA13

5F131AA21

5F131AA22

5F131AA23

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131BA24

5F131BB04

5F131DA32

5F131DA33

5F131DA36

5F131DA42

5F131DB03

5F131DB52

5F131DB58

5F131DB62

5F131DB76

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB82

5F131GA14

5F131HA12

5F131JA13

5F131JA14

5F131JA27

5F131JA33

5F131JA34

5F131KA03

(57)【要約】

【課題】冷却装置ユニットを含むロードロックアセンブリを提供する。
【解決手段】ロードロックアセンブリが開示される。例示的なロードロックアセンブリは、ロードロックチャンバであって、複数の側壁、上部分、底部分、および基材がロードロックチャンバ内へ通過するように構成される複数の開口部を備え、ロードロックチャンバが複数の冷却ガス吸気ポートを備える、ロードロックチャンバと、ロードロックチャンバ内に配置され、基材の縁部またはその近くで基材を支持するように構成される基材支持体と、冷却ガス吸気ポートに連結された複数の冷却ガスノズルを備え、複数の冷却ガスノズルを通過する冷却ガスをロードロックチャンバに提供するように構成された冷却装置ユニットと、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材処理用のロードロックアセンブリであって、前記ロードロックアセンブリが、
ロードロックチャンバであって、複数の側壁、上部分、底部分、および基材が前記ロードロックチャンバ内へ通過するように構成される複数の開口部を備え、前記ロードロックチャンバが複数の冷却ガス吸気ポートを備える、ロードロックチャンバと、
前記ロードロックチャンバ内に配置され、前記基材の縁部またはその近くで前記基材を支持するように構成される基材支持体と、
前記冷却ガス吸気ポートに連結された複数の冷却ガスノズルを備え、前記複数の冷却ガスノズルを通過する冷却ガスを前記ロードロックチャンバに提供するように構成された冷却装置ユニットと、を備える、ロードロックアセンブリ。

【請求項2】

前記冷却ガスノズルが、中央ノズルと、同心円状に配設された複数の外側ノズルと、を備える、請求項１に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項3】

前記中央ノズルの位置が、前記基材支持体上の前記基材の中心と一致するように構成される、請求項２に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項4】

前記冷却ガスノズルのうちの少なくとも1つが、複数の分岐ノズルを備える、請求項１～３に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項5】

前記冷却ガスノズルを通して前記基材支持体上の前記基材の裏側へ通過する前記冷却ガスの量を制御するように構成されたマスフローコントローラをさらに備える、請求項１～４に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項6】

前記冷却ガスの各々が、開閉されるように構成された主ガス弁を備える、請求項５に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項7】

前記冷却ガスノズルノズルの各々が、前記冷却ガスの量を制御するように構成された流量制御弁を備える、請求項５および６に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項8】

前記冷却ガスノズルの各々が、流れセンサを備える、請求項６および７に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項9】

前記流量制御弁を制御するように構成された弁コントローラをさらに備える、請求項８に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項10】

前記基材支持体上の前記基材の温度を測定するように構成された温度センサをさらに備える、請求項９に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項11】

前記弁コントローラが、前記温度センサに通信可能に結合され、前記弁コントローラが、前記温度に基づいて前記流量制御弁を制御するように構成される、請求項１０に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項12】

前記冷却ガスが、N2、Ar、He、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１～１１に記載のロードロックアセンブリ。

【請求項13】

基材処理装置であって、
基材を移動させるための基材ハンドリングロボットが提供された基材ハンドリングチャンバと、
前記基材ハンドリングチャンバの側面に取り付けられる、請求項１～１２に記載のロードロックアセンブリと、
前記基材ハンドリングチャンバの別の側面に取り付けられる、前記基材上で処理工程を実行するためのプロセスチャンバと、を備える、基材処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、ロードロックアセンブリに関し、より具体的には、冷却装置ユニットを含むロードロックアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

膜は、所望のデバイスを生成するための、物理蒸着（PVD）、化学蒸着（CVD）、原子層堆積（ALD）、エッチング、エピタキシャル成長、およびアニーリングを含む順次的な工程を使用して基材上に作製されうる。これらの工程は、複数のチャンバを有する様々な処理システムを使用して実施されうる。

【0003】

こうしたシステムの1つは、「クラスタツール」として知られている。クラスタツールは、概して、中央基材ハンドリングチャンバまたは搬送チャンバと、堆積、エッチング、エピタキシャル成長プロセス、およびアニーリングなどの処理工程を実施するためのロードロックチャンバおよび複数のプロセスチャンバを含む多数の周辺チャンバとを含む。クラスタツールはまた、概して、チャンバ間で基材を搬送するためのロボットを含む。

【0004】

ロードロックチャンバは、典型的には、基材を冷却するための冷却プレートを有する。温度勾配は、基材全体にわたって発生する場合があり、基材内の望ましくない応力をもたらし得る。

【0005】

このセクションに記載の、問題および解決策の考察を含むいずれの考察も、本開示の背景を提供する目的でのみこの開示に含まれており、考察のいずれかもしくはすべてが、本発明がなされた時点において既知であったこと、またはそれらが別様に先行技術を構成することを認めるものと考えられるべきではない。

【発明の概要】

【0006】

この「発明の概要」は、選択された概念を、単純化した形態で紹介するために提供される。これらの概念は、下記の開示の例示の実施形態の「発明を実施するための形態」において、さらに詳細に記述される。この「発明の概要」は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図しない。

【0007】

本開示の例示的な実施形態によれば、ロードロックアセンブリが提供される。ロードロックアセンブリは、ロードロックチャンバであって、複数の側壁、上部分、底部分、および基材がロードロックチャンバ内へ通過するように構成される複数の開口部を備え、ロードロックチャンバが複数の冷却ガス吸気ポートを備える、ロードロックチャンバと、ロードロックチャンバ内に配置され、基材の縁部またはその近くで基材を支持するように構成される基材支持体と、冷却ガス吸気ポートに連結された複数の冷却ガスノズルを備え、複数の冷却ガスノズルを通過する冷却ガスをロードロックチャンバに提供するように構成された冷却装置ユニットと、を備える。

【0008】

様々な実施形態では、冷却ガスノズルは、中央ノズルと、同心円状に配設された複数の外側ノズルとを備えてもよい。

【0009】

様々な実施形態では、中央ノズルの位置は、基材支持体上の基材の中心と一致するように構成されてもよい。

【0010】

様々な実施形態では、冷却ガスノズルのうちの少なくとも1つには、複数の分岐ノズルが提供されてもよい。

【0011】

様々な実施形態では、ロードロックアセンブリは、冷却ガスノズルを通して基材支持体上の基材の裏側へ通過する冷却ガスの量を制御するように構成されたマスフローコントローラをさらに備えてもよい。

【0012】

様々な実施形態では、冷却ガスノズルの各々には、開閉されるように構成された主ガス弁が提供されてもよい。

【0013】

様々な実施形態では、冷却ガスノズルの各々には、冷却ガスの量を制御するように構成された流量制御弁が提供されてもよい。

【0014】

様々な実施形態では、冷却ガスノズルの各々には、流れセンサが提供されてもよい。

【0015】

様々な実施形態では、ロードロックアセンブリは、流量制御弁を制御するように構成された弁コントローラをさらに備えてもよい。

【0016】

様々な実施形態では、ロードロックアセンブリは、基材支持体上の基材の温度を測定するように構成される温度センサをさらに備えてもよい。

【0017】

様々な実施形態では、弁コントローラは、温度センサに通信可能に結合されてもよく、弁コントローラは、温度に基づいて流量制御弁を制御するように構成される。

【0018】

様々な実施形態では、冷却ガスは、N2、Ar、He、およびそれらの組み合わせから選択されてもよい。

【0019】

様々な実施形態では、基材処理装置は、基材を移動させるための基材ハンドリングロボットが提供された基材ハンドリングチャンバと、基材ハンドリングチャンバの側面に取り付けられる、ロードロックアセンブリと、基材ハンドリングチャンバの別の側面に取り付けられる、基材上で処理工程を実行するためのプロセスチャンバと、を備えてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0020】

本開示の例示的な実施形態のより完全な理解は、以下の例示的な図に関連して考慮される場合、「発明を実施するための形態」および「特許請求の範囲」を参照することによって得ることができる。

【0021】

【図1】図1は、本発明の実施形態における基材処理装置の概略断面図である。

【図2】図2は、本発明の実施形態におけるロードロックアセンブリの概略断面図である。

【図3a】図3aは、本発明の実施形態における冷却装置ユニットの概略断面図である。

【図3b】図3bは、図3aの冷却ガスノズルの概略断面図である。

【図4a】図4aは、本発明の実施形態における冷却ガスノズルの概略断面図である。

【図4b】図4bは、本発明の実施形態における冷却ガスノズルの概略断面図である。

【図5】図5は、本発明の実施形態における方法のタイミングシーケンスである。

【0022】

当然のことながら、図内の要素は、単純化および明瞭化のために例示されており、必ずしも実寸に比例して描かれているわけではない。例えば、図内の要素のうちのいくつかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0023】

ある特定の実施形態および実施例を下記に開示するが、本発明の具体的に開示された実施形態および／または使用、ならびにその明白な修正および均等物を超えて本発明が延長することは、当業者によって理解されるであろう。それ故に、開示された本発明の範囲は、以下に記載の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。

【0024】

本明細書で使用される場合、「基材」という用語は、修正されてもよい、またはデバイス、回路、もしくは膜がその上に形成されてもよい、任意の下地材料（複数可）を含む、任意の下地材料（複数可）を指す場合がある。「基材」は、連続的または非連続的、剛直または可撓性、中実または多孔質、およびそれらの組み合わせであってもよい。基材は、粉末、プレート、またはワークピースなどの任意の形態であってもよい。プレートの形態の基材は、様々な形状およびサイズのウエハを含んでもよい。基材は、例えば、ケイ素、シリコンゲルマニウム、酸化ケイ素、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、および炭化ケイ素を含む半導体材料から作製されてもよい。

【0025】

例として、粉末の形態の基材は、医薬品製造のための用途を有する場合がある。多孔質基材はポリマーを含んでもよい。ワークピースの例としては、医療機器（例えば、ステントおよびシリンジ）、宝石類、ツーリングデバイス、バッテリ製造のための構成要素（例えば、アノード、カソード、またはセパレータ）、または光起電力セルの構成要素などが挙げられてもよい。

【0026】

連続基材は、堆積プロセスが生じるプロセスチャンバの境界を越えて延在してもよい。一部のプロセスでは、基材の端部に達するまでプロセスが継続するように、連続基材はプロセスチャンバを通して移動してもよい。連続基材は、任意の適切な形態で連続基材の製造および出力を可能にするために、連続基材供給システムから供給されてもよい。

【0027】

連続基材の非限定的な例としては、シート、不織布膜、ロール、箔、ウェブ、可撓性材料、連続フィラメントまたは繊維（例えば、セラミック繊維またはポリマー繊維）の束が挙げられてもよい。連続基材はまた、非連続基材がその上へと取り付けられる、キャリアまたはシートを含んでもよい。

【0028】

本明細書に提示された例示は、任意の特定の材料、構造、またはデバイスの実際の姿であることを意味せず、本開示の実施形態を記述するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。

【0029】

示され、かつ記述された特定の実施は、本発明およびその最良の形態の例示であり、態様および実施の範囲をいかなるやり方でも、別の方法で限定することを意図しない。実際、簡潔のために、従来の製造、関連、調製、およびシステムの他の機能的態様を詳細に記述していない場合がある。さらに、様々な図に示される接続線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／または物理的連結を表すことを意図する。多くの代替的または追加的な機能的関係または物理的接続が、実際のシステムにおいて存在してもよく、かつ／または一部の実施形態において存在しなくてもよい。

【0030】

本明細書に記述される構成および／または手法は、本質的に例示的であり、これらの特定の実施形態または実施例は、数多くの変形が可能であるため、限定的な意味と考えられるべきではないことが、理解されるべきである。本明細書に記述される具体的なルーチンまたは方法は、任意の数のプロセッシング方策のうちの1つ以上を代表する場合がある。それ故に、例示された様々な動作は、例示される順序で実施されてもよく、他の順序で実施されてもよく、または一部の事例では省略されてもよい。

【0031】

本開示の主題は、本明細書に開示の様々なプロセス、システム、および構成、ならびに他の特徴、機能、動作および／または特性のすべての新規かつ自明でない組み合わせおよび部分的組み合わせだけでなく、そのありとあらゆる均等物も含む。

【0032】

図1は、本発明の実施形態における基材処理装置の概略平面図である。基材処理装置は、（i）それぞれが2つの反応チャンバを有する、4つのプロセスモジュール1a、1b、1c、1dと、（ii）2つのバックエンドロボット3（基材ハンドリングロボット）を含む基材ハンドリングチャンバ（SHC）4と、（iii）2つの基材を同時に装填しまたは取り出すためのロードロックチャンバ（LLC）5とを備えてもよく、ロードロックチャンバ5は、基材ハンドリングチャンバ4の、1つの追加的な側面に取り付けられており、それぞれのバックエンドロボット3はロードロックチャンバ5にアクセス可能である。バックエンドロボット5の各々は、各ユニットの2つの反応チャンバに同時にアクセス可能な少なくとも2つのエンドエフェクタを有し、上記基材ハンドリングチャンバ4は、それぞれ4つのプロセスモジュール1a、1b、1c、1dに対応しかつそれらに取り付けられる4つの側面、およびロードロックチャンバ4のための1つの追加的側面を有する、多角形形状を有し、すべての側面は、同一面上に配設される。それぞれのプロセスモジュール1a、1b、1c、1dの内部およびロードロックチャンバ5の内部は、ゲート弁9、19a、19b、19cによって基材ハンドリングチャンバ4の内部から隔離されてもよい。

【0033】

一部の実施形態では、コントローラ（図示せず）は、例えば、基材搬送のシーケンスを実行するようにプログラムされたソフトウェアを格納してもよい。コントローラはまた、各プロセスチャンバのステータスをチェックしてもよく、感知システムを使用して各チャンバおよび冷却状態6に基材を位置付けてもよく、各モジュールに対してガスボックスおよび電気ボックスを制御してもよく、FOUP 8およびロードロックチャンバ5内に保管された基材の分配ステータスに基づいて機器フロントエンドモジュール（EFEM）内のフロントエンドロボット7を制御してもよく、バックエンドロボット3を制御してもよく、ゲート弁9、19a、19b、19cおよび他の弁を制御してもよい。

【0034】

当業者は、本装置が、本明細書の他の箇所に記載された堆積処理および反応器クリーニング処理を実行させるようにプログラムされたかまたは他の方法で構成された1つ以上のコントローラを含むことを理解し得る。当業者に理解されるように、コントローラは、様々な電源、加熱システム、ポンプ、ロボット、ガス流コントローラ、または弁と通信してもよい。

【0035】

一部の実施形態では、装置は、少なくとも1つの反応チャンバおよびプロセスモジュールを有してもよい。図1では、装置は8個の反応チャンバを有するものとして図示されているが、9個以上を有してもよい。一部の実施形態では、すべてのモジュールは、取り出し／装填を順次的かつ定期的に時間調節することによって生産性またはスループットを向上させることができるように、基材を処置する同一能力を有してもよい。一部の実施形態では、モジュールは、異なる能力（例えば、異なる処置）を有してもよいが、それらの取り扱い時間は、実質的に同一であってもよい。

【0036】

図2は、本発明の実施形態におけるロードロックアセンブリの概略断面図である。ロードロックアセンブリは、複数の側壁51、上部分52、底部分53、および複数の開口部21a～21cが提供されたロードロックチャンバ5を含んでもよい。基材70は、ゲート弁9a～9cが開かれるとき、開口部21a～21cを通ってロードロックチャンバ5内へ通過するように構成されてもよい。

【0037】

ロードロックチャンバ5は、複数の冷却ガス吸気ポート55a～55eを含んでもよい。基材支持体56は、ロードロックチャンバ5内に配置される。基材支持体56は、基材70の縁部またはその近くで基材70を支持するように構成される。

【0038】

冷却装置ユニット60は、冷却ガス吸気ポート55a～55eに連結された複数の冷却ガスノズル65a～65eを含んでもよい。冷却装置ユニット60は、複数の冷却ガスノズル65a～65eを通過する冷却ガスをロードロックチャンバ5に提供するように構成されてもよい。冷却ガスは、N2、Ar、He、およびそれらの組み合わせから選択されてもよい。

【0039】

冷却ガスノズル65a～65eは、中央ノズル65cと、同心円状に配設された複数の外側ノズル65a、65b、65d、65eとを備えてもよい。中央ノズル65cの位置は、基材支持体56上の基材70の中心と一致するように構成されてもよい。

【0040】

図3aは、本発明の実施形態における冷却装置ユニットの概略断面図である。図3bは、図3aの冷却ガスノズルの概略断面図であり、冷却ガスノズル65eのうちの少なくとも1つは、複数の分岐ノズル65g、65hを含んでもよい。

【0041】

ロードロックアセンブリは、マスフローコントローラ58をさらに含んでもよい。マスフローコントローラ58は、冷却ガスノズル65a～65eを通って基材支持体56上の基材70の裏側へ通過する冷却ガスの量を制御するように構成されてもよい。

【0042】

冷却ガスノズル65a～65eの各々は、主ガス弁90a～90eを含んでもよい。主ガス弁は、開閉するように構成されてもよい。冷却ガスノズルノズル65a～65eの各々は、流量制御弁91a～91eをさらに含んでもよい。流量制御弁91a～91eは、冷却ガスの量を制御するように構成されてもよい。冷却ガスノズル65a～65eの各々は、流れセンサ101a～101eをさらに含んでもよい。

【0043】

ロードロックアセンブリは、流量制御弁101a～101eを制御するように構成された弁コントローラをさらに含んでもよい。

【0044】

ロードロックアセンブリは、基材支持体56上の基材70の温度を測定するための複数の温度センサ75a、75b、75c、75dをさらに含んでもよい。弁コントローラは、温度センサ75a、75b、75c、75dに通信可能に結合されてもよい。弁コントローラは、温度に基づいて、流量制御弁91a～91eを制御するように構成されてもよい。

【0045】

図5は、本発明の実施形態における方法のタイミングシーケンスである。第一の工程では、基材は、バックエンドロボット3によって反応チャンバからLLCに搬送される。第二の工程では、SHCとLLCとの間のゲート弁19a、19bは閉じられる。第三の工程では、LLCの圧力は、N2バックフィルによって真空から1気圧に変化する。第四の工程では、LLCとEFEMとの間のゲート弁19cが開かれる。第五の工程では、LLCにおける基材予冷却工程は、冷却装置ユニット60を使用することによって実施される。冷却装置ユニット60によって提供されるN2ガスは、EFEMから排出される。基材を冷却する必要がない場合、この工程はキャンセルされてもよい。第六の工程では、基材は、ロボット7によってLLCから冷却ステージ6またはFOUPに搬送される。第七の工程では、基材は冷却ステージ6で冷却されてもよい。最後の工程では、基材は、ロボット7によって冷却ステージ6からFOUPに搬送される。

【0046】

これらの実施形態は単に本発明の実施形態の実施例にすぎないため、上述の本開示の例示的な実施形態は、本発明の範囲を限定しない。任意の均等な実施形態は、本発明の範囲内にあることが意図される。実際に、記述される要素の代替的な有用な組み合わせなどの、本明細書に示されかつ記述されるものに加えて、本開示の様々な修正は、当業者には記述から明らかになる場合がある。こうした修正および実施形態も、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【外国語明細書】