特許 7438399 バッチ熱処理チャンバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(54)【発明の名称】バッチ熱処理チャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240216BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240216BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240216BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20240216BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20240216BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240216BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20240216BHJP

   H01L 21/302 20060101ALN20240216BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/68 N

H01L21/304 645Z

C23C16/458

C23C16/455

C23C16/44 B

H01L21/302 102

H01L21/302 201A

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022563142

(86)(22)【出願日】2021-07-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-19

(86)【国際出願番号】 US2021041287

(87)【国際公開番号】W WO2022031406

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2022-12-16

(31)【優先権主張番号】202041033208

(32)【優先日】2020-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】タヌス， アデル ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】チュー， シューベルト エス．

(72)【発明者】

【氏名】ラウ， シュー－クワン

(72)【発明者】

【氏名】シャー， カルティク ブペンドラ

(72)【発明者】

【氏名】チュー， ツウォミン

(72)【発明者】

【氏名】モラディアン， アラ

(72)【発明者】

【氏名】クマール， スラジット

(72)【発明者】

【氏名】ランガッパ， スリニバサ

(72)【発明者】

【氏名】チン， チア チョン

(72)【発明者】

【氏名】パーンデー， ビスワス クマール

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特表２００２－５３２８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２６２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－３３０８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３６２６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／２２－２１／２６８

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３２２－２１／３２６

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３８－２１／４２５

Ｈ０１Ｌ ２１／４２８

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／４７７－２１／４７９

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の側壁、および第１の方向で前記第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、
前記第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、
前記第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、
前記ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、
前記石英チャンバ内に配置された処理キットであって、
エンクロージャであって、前記エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む内面を有する、エンクロージャ、および
前記エンクロージャ内に配置されたカセットであって、棚の上に基板を保持するように構成された複数の棚を有する、カセット
を備える、処理キットと、
前記石英チャンバの第１の側に配置され、前記基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、
前記第１の方向に垂直な第２の方向で前記第１の側に対向する前記石英チャンバの第２の側に配置され、前記基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと
を備える、処理チャンバ。

【請求項2】

前記処理キットは、
上部外側ライナおよび下部外側ライナを備えた外側ライナと、
内側ライナであって、
前記内側ライナの注入側に配置され、前記ガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部、および
前記内側ライナの排気側に配置され、前記ガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部
を有する、内側ライナと、
前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記内側ライナとともに前記エンクロージャを形成する、天板および底板と
をさらに備える、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項3】

前記内側ライナ、前記天板、および前記底板は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項２に記載の処理チャンバ。

【請求項4】

前記内側ライナ、前記天板、および前記底板は炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項２に記載の処理チャンバ。

【請求項5】

前記処理キットは、
前記注入側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された入口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第２の入口開口部を有する、入口シールドと、
前記排気側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された出口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の出口開口部と流体連結する複数の第２の出口開口部を有する、出口シールドと
をさらに備える、請求項２に記載の処理チャンバ。

【請求項6】

前記注入側で、前記入口シールドと前記内側ライナとの間に配置された熱シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第３の入口開口部を有する、熱シールド
をさらに備える、請求項５に記載の処理チャンバ。

【請求項7】

前記複数の棚は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項8】

前記複数の棚は炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項１に記載の処理チャンバ。

【請求項9】

第１の側壁、および第１の方向で前記第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、
前記第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、
前記第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、
前記ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、
前記石英チャンバ内に配置された処理キットであって、
棚の上に基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセット
を備える、処理キットと、
前記石英チャンバの第１の側に配置され前記処理キットに放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、
前記第１の方向に垂直な第２の方向で前記第１の側に対向する前記石英チャンバの第２の側に配置され、前記処理キットに放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、
前記第２の方向に前記カセットを移動させ、前記第２の方向の周りに前記カセットを回転させるように構成されたリフト回転機構と
を備える、処理チャンバ。

【請求項10】

前記処理キットは、
上部外側ライナおよび下部外側ライナを備えた外側ライナと、
内側ライナであって、
前記内側ライナの注入側に配置され、前記ガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部、および
前記内側ライナの排気側に配置され、前記ガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部
を有する、内側ライナと、
前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記内側ライナとともにエンクロージャを形成する、天板および底板と
をさらに備え、
前記エンクロージャの内面は前記エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む、請求項９に記載の処理チャンバ。

【請求項11】

前記内側ライナ、前記天板、および前記底板は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項12】

前記内側ライナ、前記天板、および前記底板は炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項13】

前記処理キットは、
前記注入側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された入口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第２の入口開口部を有する、入口シールドと、
前記排気側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された出口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の出口開口部と流体連結する複数の第２の出口開口部を有する、出口シールドと
をさらに備える、請求項１０に記載の処理チャンバ。

【請求項14】

前記処理キットは、
前記注入側で、前記入口シールドと前記内側ライナとの間に配置された熱シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第３の入口開口部を有する、熱シールド
をさらに備える、請求項１３に記載の処理チャンバ。

【請求項15】

前記複数の棚は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む、請求項９に記載の処理チャンバ。

【請求項16】

前記複数の棚は炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトを含む、請求項９に記載の処理チャンバ。

【請求項17】

第１の側壁、および第１の方向で前記第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体、
前記第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリ、
前記第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリ、
前記ハウジング構造体内に配置された石英チャンバ、
前記石英チャンバ内に配置された処理キットであって、
エンクロージャであって、前記エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む内面を有する、エンクロージャ、および
前記エンクロージャ内に配置されたカセットであって、棚の上に基板を保持するように構成された複数の棚を有する、カセット
を備える、処理キット、
前記石英チャンバの第１の側に配置され、前記基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュール、
前記第１の方向に垂直な第２の方向で前記第１の側に対向する前記石英チャンバの第２の側に配置され、前記基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュール、ならびに
前記第２の方向に前記カセットを移動させ、前記第２の方向の周りに前記カセットを回転させるように構成されたリフト回転機構
を備える処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置された前記処理キットとの間で基板を移送するように構成された移送ロボットと
を備える、処理システム。

【請求項18】

前記処理キットは、
上部外側ライナおよび下部外側ライナを備えた外側ライナと、
内側ライナであって、
前記内側ライナの注入側に配置され、前記ガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部、
前記内側ライナの排気側に配置され、前記ガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部、および
スリット開口部
を有する、内側ライナと、
前記内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板であって、前記天板および前記底板は前記内側ライナとともに前記エンクロージャを形成し、前記エンクロージャの内面は前記エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む、天板および底板と
をさらに備える、請求項１７に記載の処理システム。

【請求項19】

前記内側ライナ、前記天板、前記底板、および前記複数の棚は、炭化ケイ素（Ｓｉ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイトから選択される材料を含む、請求項１８に記載の処理システム。

【請求項20】

前記処理キットは、
前記注入側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された入口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第２の入口開口部を有する、入口シールドと、
前記排気側で、前記上部外側ライナと前記下部外側ライナとの間に配置された出口シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の出口開口部と流体連結する複数の第２の出口開口部を有する、出口シールドと、
前記注入側で、前記入口シールドと前記内側ライナとの間に配置された熱シールドであって、前記内側ライナの前記複数の第１の入口開口部と流体連結する複数の第３の入口開口部を有する、熱シールドと
をさらに備える、請求項１８に記載の処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載される例は一般的に半導体処理の分野に関し、より詳細には、ウエハのプレエピタキシャルベーキングに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の半導体製造において、ウエハは、エピタキシャル処理によるその上での薄膜成長の前に、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。ウエハの前洗浄は、エピタキシャル（エピ）チャンバ内または炉内のいずれかで水素および／または窒素雰囲気中でウエハをベーキングすることによって実行される。エピチャンバは、処理空間内に配置されたウエハ上の均一な温度分布およびウエハ上のガス流の正確な制御を提供するように設計されている。しかし、エピチャンバは一度に１つのウエハを処理するため、製造プロセスにおいて要求されるスループットを提供しないことがある。炉は、複数のウエハのバッチ処理を可能にする。しかし、炉は処理空間内に配置された各ウエハ上および／またはウエハ間で均一な温度分布を提供しないため、製造されるデバイスにおいて要求される品質を提供しないことがある。

【0003】

したがって、ウエハ上およびウエハ間の温度分布およびガス流を維持しながらバッチマルチウエハプロセスを実行することができるプロセスおよび処理装置が必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

本開示の実施形態は、処理チャンバ内で使用するための処理キットを含む。処理キットは、上部外側ライナおよび下部外側ライナを有する外側ライナと、内側ライナと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板とを含む。天板および底板は内側ライナとともにエンクロージャを形成し、カセットがエンクロージャ内に配置される。カセットは、その上に複数の基板を保持するように構成された複数の棚を含む。内側ライナは、内側ライナの注入側に配置され処理チャンバのガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部と、内側ライナの排気側に配置され処理チャンバのガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部とを有する。エンクロージャの内面は、エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む。

【0005】

本開示の実施形態はまた、処理チャンバを含む。処理チャンバは、第１の側壁、および第１の方向で第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、石英チャンバ内に配置された処理キットとを含む。処理キットは、その上に基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセットを含む。処理チャンバは、石英チャンバの第１の側に配置され基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、第１の方向に垂直な第２の方向で第１の側に対向する石英チャンバの第２の側に配置され基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、第２の方向にカセットを移動させ第２の方向の周りにカセットを回転させるように構成されたリフト回転機構とをさらに含む。処理キットは、上部外側ライナおよび下部外側ライナを有する外側ライナと、内側ライナと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板とを含む。天板および底板は内側ライナとともにエンクロージャを形成し、カセットはエンクロージャ内に配置される。エンクロージャの内面は、エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む。内側ライナは、内側ライナの注入側に配置されガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部と、内側ライナの排気側に配置されガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部とを有する。

【0006】

本開示の実施形態は、処理チャンバ、および処理チャンバ内に配置された処理キットとの間で基板を移送するように構成された移送ロボットを含む処理システムをさらに含む。処理チャンバは、第１の側壁、および第１の方向で第１の側壁と対向する第２の側壁を有するハウジング構造体と、第１の側壁に結合されたガス注入アセンブリと、第２の側壁に結合されたガス排気アセンブリと、ハウジング構造体内に配置された石英チャンバと、石英チャンバ内に配置された処理キットとを含む。処理キットは、その上に基板を保持するように構成された複数の棚を有するカセットを含む。処理チャンバは、石英チャンバの第１の側に配置され基板に放射熱を提供するように構成された複数の上部ランプモジュールと、第１の方向に垂直な第２の方向で第１の側に対向する石英チャンバの第２の側に配置され基板に放射熱を提供するように構成された複数の下部ランプモジュールと、第２の方向にカセットを移動させ第２の方向の周りにカセットを回転させるように構成されたリフト回転機構とをさらに含む。処理キットは、上部外側ライナおよび下部外側ライナを有する外側ライナと、内側ライナと、内側ライナの内面に取り付けられた天板および底板とを含む。天板および底板は内側ライナとともにエンクロージャを形成し、カセットはエンクロージャ内に配置される。エンクロージャの内面は、エンクロージャ内に黒体放射を生じるように構成された材料を含む。内側ライナは、内側ライナの注入側に配置されガス注入アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の入口開口部と、内側ライナの排気側に配置されガス排気アセンブリと流体連結するように構成された複数の第１の出口開口部とを有する。

【0007】

本開示の上記の特徴が詳細に理解され得るような方法で、上記で簡潔に要約されたことのより詳細な説明が、例を参照することによって行われることができ、例のうちのいくつかは添付の図面に示される。なお、添付の図面はいくつかの例のみを示しており、したがって本開示の範囲を限定するものとみなされてはならない。本開示は他の同等に有効な例の余地があり得るからである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】１つまたは複数の実施形態によるバッチマルチチャンバ処理システムの一例の概略上面図である。

【図2】１つまたは複数の実施形態によるバッチマルチウエハ洗浄プロセスを実行するために使用され得る例示的な処理チャンバの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通である同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。

【0010】

一般的に、本明細書に記載される例は半導体処理の分野に関し、より詳細には、ウエハのプレエピタキシャルベーキングに関する。

【0011】

本明細書に記載されるいくつかの例はマルチウエハバッチ処理システムを提供し、処理空間内に配置された基板上および基板間に均一な温度分布および制御されたガス流を維持しながら、エピタキシャル（エピ）チャンバ内で水素または窒素雰囲気中で基板をベーキングすることによるエピタキシャルプロセスによるその上での薄膜成長の前に、複数の基板は、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。したがって、マルチウエハバッチ処理システムは、製造されるデバイスにおける改善された品質およびスループットを提供し得る。

【0012】

さまざまな異なる例が以下に記載される。異なる例の複数の特徴が、プロセスフローまたはシステムにおいてともに記載されることがあるが、複数の特徴は別々に、もしくは個別に、および／または異なるプロセスフローもしくは異なるシステムで各々実施され得る。

【0013】

図１は、１つまたは複数の実施形態によるバッチマルチチャンバ処理システム１００の一例の概略上面図である。処理システム１００は一般的に、ファクトリインターフェース１０２と、ロードロックチャンバ１０４、１０６と、それぞれの移送ロボット１１０、１１８を有する移送チャンバ１０８、１１６と、保持チャンバ１１２、１１４と、処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０とを含む。本明細書で詳細に説明されるように、処理システム１００内の基板は、処理システム１００の外部の周囲環境に曝されることなくさまざまなチャンバで処理されチャンバ間で移送されることができる。例えば、基板は、処理システム１００内の基板に対して実行されるさまざまなプロセス間で、低圧または真空環境を破ることなく低圧（例えば約３００トル以下）または真空環境においてさまざまなチャンバで処理されチャンバ間で移送されることができる。したがって、処理システム１００は、基板の何らかの処理に対する統合された解決法を提供し得る。

【0014】

本明細書で提供される教示によって好適に変更され得る処理システムの例は、米国カリフォルニア州サンタクララ所在のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されているＥｎｄｕｒａ（登録商標）、Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）もしくはＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）統合処理システムまたは他の好適な処理システムを含む。他の処理システム（他の製造元からのものを含む）が、本明細書に記載された態様から利益を受けるように適応し得ることが考えられる。

【0015】

図１の図示された例では、ファクトリインターフェース１０２は、基板の移送を容易にするためにドッキングステーション１４０およびファクトリインターフェースロボット１４２を含む。ドッキングステーション１４０は、１つまたは複数の前方開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１４４を収容するように構成される。いくつかの例では、各ファクトリインターフェースロボット１４２は一般的に、ファクトリインターフェース１０２からロードロックチャンバ１０４、１０６に基板を移送するように構成されたそれぞれのファクトリインターフェースロボット１４２の一端に配置されたブレード１４８を備える。

【0016】

ロードロックチャンバ１０４、１０６は、ファクトリインターフェース１０２に結合されたそれぞれのポート１５０、１５２と、移送チャンバ１０８に結合されたそれぞれのポート１５４、１５６とを有する。移送チャンバ１０８は、保持チャンバ１１２、１１４に結合されたそれぞれのポート１５８、１６０と、処理チャンバ１２０、１２２に結合されたそれぞれのポート１６２、１６４とをさらに有する。同様に、移送チャンバ１１６は、保持チャンバ１１２、１１４に結合されたそれぞれのポート１６６、１６８と、処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０に結合されたそれぞれのポート１７０、１７２、１７４、１７６とを有する。ポート１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２、１７４、１７６は、例えば、移送ロボット１１０、１１８によって基板を通過させるため、および、それぞれのチャンバ間でガスが通過することを防止するためのそれぞれのチャンバ間のシールを提供するためのスリットバルブを有するスリット開口部であり得る。一般的に、任意のポートは基板を移送するために開き、そうでない場合にポートは閉じる。

【0017】

ロードロックチャンバ１０４、１０６、移送チャンバ１０８、１１６、保持チャンバ１１２、１１４、および処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０は、ガスおよび圧力制御システム（図示せず）に流体結合され得る。ガスおよび圧力制御システムは、さまざまなチャンバに流体結合された１つまたは複数のガスポンプ（例えば、ターボポンプ、クライオポンプ、粗引きポンプなど）、ガス源、さまざまなバルブ、および導管を含み得る。動作時に、ファクトリインターフェースロボット１４２は、ＦＯＵＰ１４４からポート１５０または１５２を通ってロードロックチャンバ１０４または１０６に基板を移送する。その後、ガスおよび圧力制御システムは、ロードロックチャンバ１０４または１０６を減圧する。ガスおよび圧力制御システムはさらに、内部の低圧または真空環境（これは不活性ガスを含み得る）で移送チャンバ１０８、１１６および保持チャンバ１１２、１１４を維持する。したがって、ロードロックチャンバ１０４または１０６の減圧は、例えば、ファクトリインターフェース１０２の大気環境と移送チャンバ１０８の低圧または真空環境との間で基板を受け渡すことを容易にする。

【0018】

減圧されたロードロックチャンバ１０４または１０６に基板がある状態で、移送ロボット１１０は、ロードロックチャンバ１０４または１０６からポート１５４または１５６を通って移送チャンバ１０８に基板を移送する。その後、移送ロボット１１０は、処理のためにそれぞれのポート１６２、１６４を通って処理チャンバ１２０、１２２のいずれかに、およびさらなる移送を待機するための保持のためにそれぞれのポート１５８、１６０を通って保持チャンバ１１２、１１４に、ならびに／またはこれらのチャンバ間で、基板を移送することができる。同様に、移送ロボット１１８は、ポート１６６または１６８を通って保持チャンバ１１２または１１４内の基板にアクセスすることができ、処理のためにそれぞれのポート１７０、１７２、１７４、１７６を通って処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０のいずれかに、およびさらなる移送を待機するための保持のためにそれぞれのポート１６６、１６８を通って保持チャンバ１１２、１１４に、ならびに／またはこれらのチャンバ間で、基板を移送することができる。さまざまなチャンバ内およびチャンバ間での基板の移送および保持は、ガスおよび圧力制御システムによって提供される低圧または真空環境でなされ得る。

【0019】

処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０は、基板を処理するための任意の適切なチャンバであり得る。いくつかの例では、処理チャンバ１２２は洗浄プロセスを実行可能であってもよく、処理チャンバ１２０はエッチングプロセスを実行可能であってもよく、処理チャンバ１２４、１２６、１２８、１３０はそれぞれのエピタキシャル成長プロセスを実行可能であってもよい。処理チャンバ１２２は、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＳｉＣｏＮｉ（商標）前洗浄チャンバであり得る。処理チャンバ１２０は、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能なＳｅｌｅｃｔｒａ（商標）エッチングチャンバであり得る。

【0020】

システムコントローラ１９０が、処理システム１００またはその構成要素を制御するために処理システム１００に結合される。例えば、システムコントローラ１９０は、処理システム１００のチャンバ１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１１６、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０の直接制御を使用して、またはチャンバ１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１１６、１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０に関連づけられたコントローラを制御することによって、処理システム１００の動作を制御し得る。動作時に、システムコントローラ１９０は、それぞれのチャンバからのデータ収集およびフィードバックが処理システム１００の性能を調整することを可能にする。

【0021】

システムコントローラ１９０は一般的に、中央処理装置（ＣＰＵ）１９２、メモリ１９４、およびサポート回路１９６を含む。ＣＰＵ１９２は、工業的設定で使用され得る任意の形態の汎用プロセッサのうちの１つであり得る。メモリ１９４、または非一過性コンピュータ可読媒体は、ＣＰＵ１９２によってアクセス可能であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形態の、ローカルもしくはリモートのデジタルストレージのうちの１つまたは複数であり得る。サポート回路１９６は、ＣＰＵ１９２に結合され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源などを備え得る。本明細書に開示されるさまざまな方法は一般的に、メモリ１９４に（または特定の処理チャンバのメモリに）記憶されたコンピュータ命令コードをＣＰＵ１９２が、例えばソフトウェアルーチンとして実行することによって、ＣＰＵ１９２の制御下で実施され得る。コンピュータ命令コードがＣＰＵ１９２によって実行されると、ＣＰＵ１９２はさまざまな方法に従ってプロセスを実行するようにチャンバを制御する。

【0022】

他の処理システムは他の構成であり得る。例えば、より多い、またはより少ない処理チャンバが移送装置に結合され得る。図示された例では、移送装置は移送チャンバ１０８、１１６および保持チャンバ１１２、１１４を含む。他の例では、より多い、もしくはより少ない移送チャンバ（例えば１つの移送チャンバ）および／またはより多い、もしくはより少ない保持チャンバ（例えば保持チャンバはなし）が、処理システム内の移送装置として実装され得る。

【0023】

図２は、約８００℃の温度で水素および／または窒素雰囲気中でのベーキングプロセスなどのバッチマルチウエハ洗浄プロセスを実行するために使用され得る例示的な処理チャンバ２００の概略断面図である。処理チャンバ２００は、図１の処理チャンバ１２０、１２２、１２４、１２６、１２８、１３０のうちのいずれか１つであり得る。本明細書に開示される実施形態によって変更され得る好適な処理チャンバの非限定的な例は、ＲＰ ＥＰＩリアクタ、Ｅｌｖｉｓチャンバ、およびＬｅｎｎｏｎチャンバを含むことができ、これらはすべて米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。処理チャンバ２００は、米国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ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）統合処理システムに追加され得る。処理チャンバ２００は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を実施するために利用されるように以下で説明されるが、異なる製造元からの他の半導体処理チャンバもまた、本開示に記載される実施形態を実施するために変更および修正され得る。

【0024】

処理チャンバ２００は、ハウジング構造体２０２と、サポートシステム２０４と、コントローラ２０６とを含む。ハウジング構造体２０２は、アルミニウムまたはステンレススチールなどのプロセス耐性のある材料からなる。ハウジング構造体２０２は、石英チャンバ２０８などの処理チャンバ２００のさまざまな機能要素を包囲し、石英チャンバ２０８は上部２１０および下部２１２を含む。処理キット２１４は、石英チャンバ２０８内に複数の基板Ｗを収容するように適応し、石英チャンバ２０８には処理空間２１６が含まれる。

【0025】

本明細書で使用される場合、「基板」という用語は、後続の処理操作のための基礎として働き、その上に薄膜を形成するために配置される表面を含む材料の層を指す。基板は、シリコンウエハ、酸化ケイ素、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた、またはドープされていないポリシリコン、ドープされた、またはドープされていないシリコンウエハ、パターン形成された、またはパターン形成されていないウエハ、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化ケイ素、窒化ケイ素、リン化インジウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、石英、溶融シリカ、ガラス、またはサファイアであり得る。さらに、基板はいかなる特定のサイズまたは形状にも限定されない。基板は、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍ、またはとりわけ４５０ｍｍなどの他の直径を有する円形ウエハなどの、任意の形状またはサイズであり得る。基板はまた、任意の多角形、正方形、矩形、曲線、または多角形ガラス基板などの他の非円形素材であり得る。

【0026】

基板Ｗの加熱は、Ｚ方向で石英チャンバ２０８の上方にある１つまたは複数の上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８ＢおよびＺ方向で石英チャンバ２０８の下方にある１つまたは複数の下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂなどの放射源によって提供され得る。一実施形態では、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂは赤外線ランプである。上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂからの放射は、上部２１０の上部石英窓２２２を通って、および下部２１２の下部石英窓２２４を通って伝わる。いくつかの実施形態では、上部２１０のための冷却ガスが、入口２２６を通って入り、出口２２８を通って出ることができる。

【0027】

１種または複数種のガスが、ガス注入アセンブリ２３０によって石英チャンバ２０８の処理空間２１６に提供され、処理副生成物がガス排気アセンブリ２３２によって処理空間２１６から除去され、ガス排気アセンブリ２３２は一般に真空源（図示せず）と連通する。

【0028】

処理キット２１４は、ハウジング構造体２０２の側壁２４２から処理空間２１６を遮蔽する複数の円筒形ライナ、すなわち内側ライナ２３４および外側ライナ２３６をさらに含む。外側ライナ２３６は、上部外側ライナ２３６Ａおよび下部外側ライナ２３６Ｂから形成される。－Ｘ方向でガス注入アセンブリ２３０に面する側（以下「注入側」という）で、入口シールド２３８が上部外側ライナ２３６Ａと下部外側ライナ２３６Ｂとの間に配置される。＋Ｘ方向でガス排気アセンブリ２３２に面する側（以下「排気側」という）で、出口シールド２４０が上部外側ライナ２３６Ａと下部外側ライナ２３６Ｂとの間に配置される。いくつかの実施形態では、処理キット２１４は、注入側で入口シールド２３８と内側ライナ２３４との間に熱シールド２４４を含む。

【0029】

内側ライナ２３４は、バッチマルチウエハプロセスのために複数の基板Ｗを保持するための複数の棚２４８を有するカセット２４６を収納する処理空間２１６に対する円筒壁として作用する。図２に示す例では、５つの棚２４８が示されている。しかし、カセット２４６は、任意の個数の棚２４８を内部に収容し得る。棚２４８への、および棚２４８からの基板Ｗの効率的な機械的移送を可能にするために棚２４８と基板Ｗとの間に間隙が存在するように、棚２４８は、カセット２４６に保持される基板Ｗの間に交互配置される。処理キット２１４は、内側ライナ２３４の内面に取り付けられ処理キット２１４内の円筒形処理空間２１６を包囲する天板２５０および底板２５２をさらに含む。天板２５０および底板２５２は、棚２４８に保持された基板Ｗ上のガス流を可能にするために棚２４８から十分な距離だけ離れて配置される。天板２５０と、天板２５０に隣接する棚２４８との間の距離は、底板２５２と、底板２５２に隣接する棚２４８との間の距離と同じであってもなくてもよい。

【0030】

ガスは、内側ライナ２３４に形成された１つまたは複数の入口開口部２６４を通って、ガス注入アセンブリ２３０の、水素（Ｈ_２）、窒素（Ｎ_２）、または任意のキャリアガスなどの第１のガス源２５４から、第２のガス源２５６とともに、または第２のガス源２５６なしで、処理空間２１６に注入され得る。内側ライナ２３４の入口開口部２６４は、側壁２４２に形成された注入プレナム２５８と、入口シールド２３８に形成された１つまたは複数の入口開口部２６０と、熱シールド２４４に形成された１つまたは複数の入口開口部２６２とを介して第１のガス源２５４および第２のガス源２５６と流体連結する。注入されるガスは、層流路２６６に沿ったガス流を形成する。入口開口部２６０、２６２、２６４は、速度、密度、または組成などの変化するパラメータをガス流に提供するように構成され得る。入口開口部２６０、２６２、２６４は、円形の孔または細長いスロットのように、第１のガス源２５４および第２のガス源２５６からのガスの通過を可能にする任意の断面形状を有し得る。

【0031】

流路２６６に沿ったガスは、処理空間２１６からガス排気アセンブリ２３２によって排気されるために、側壁２４２に形成された排気プレナム２６８に処理空間２１６を横切って流れるように構成される。ガス排気アセンブリ２３２は、上部外側ライナ２３６Ａに形成された１つまたは複数の出口開口部２７２または下部外側ライナ２３６Ｂに形成された１つまたは複数の出口開口部２７４、出口シールド２４０に形成された出口開口部２７６、および排気プレナム２６８を介して、内側ライナ２３４に形成された１つまたは複数の出口開口部２７０と流体連結し、ガスは排気流路２７８に達する。出口開口部２７０、２７２、２７４は、円形の孔または細長いスロットのように、処理空間２１６からガス排気アセンブリ２３２へのガスの通過を可能にする任意の断面形状を有し得る。排気プレナム２６８は、排気または真空ポンプ（図示せず）に結合される。少なくとも注入プレナム２５８は、注入キャップ２８０によって支持され得る。いくつかの実施形態では、処理チャンバ２００は、堆積およびエッチングプロセスなどのプロセスのための１種または複数種の液体を供給するように適応する。さらに、２つのガス源２５４、２５６のみが図２に示されているが、処理チャンバ２００は、処理チャンバ２００で実行されるプロセスに必要な数だけの流体接続を収容するように適応し得る。

【0032】

サポートシステム２０４は、処理チャンバ２００における所定のプロセスを実行および監視するために使用される構成要素を含む。コントローラ２０６は、サポートシステム２０４に結合され、処理チャンバ２００およびサポートシステム２０４を制御するように適応する。

【0033】

処理チャンバ２００は、ハウジング構造体２０２の下部２１２に配置されたリフト回転機構２８２を含む。リフト回転機構２８２は、シュラウド２８６内に配置されたシャフト２８４を含み、シュラウド２８６には、処理キット２１４の棚２４８に形成された開口部（ラベル付けしていない）を通して配置されたリフトピン２４８Ａが結合される。シャフト２８４は、図１に示す移送ロボット１１０、１１８などの移送ロボットによって、内側ライナ２３４のスリット開口部（図示せず）および外側ライナ２３６のスリット開口部（図示せず）を通って基板Ｗを棚２４８にロードすること、および基板Ｗを棚２４８からアンロードすることを可能にするために、Ｚ方向で鉛直に移動可能である。シャフト２８４は、処理中にＸ－Ｙ平面で処理キット２１４内に配置された基板Ｗの回転を容易にするために、回転可能でもある。シャフト２８４の回転は、シャフト２８４に結合されたアクチュエータ２８８によって容易にされる。シュラウド２８６は一般的に位置が固定され、したがって、処理中に回転しない。

【0034】

石英チャンバ２０８は、Ｏリング２９４を使用してハウジング構造体２０２の側壁２４２に取り付けられ真空シールされた周辺フランジ２９０、２９２を含む。周辺フランジ２９０、２９２は、熱放射に直接曝されることからＯリング２９４を保護するために、不透明な石英からすべて形成され得る。周辺フランジ２９０は、石英などの光学的に透明な材料から形成されてもよい。

【0035】

図２を参照すると、入口シールド２３８の入口開口部２６０は注入プレナム２５８と結合され、ガス源２５４、２５６から注入プレナム２５８を通って注入されるガスが処理空間２１６内でＸ－Ｙ平面で（すなわち、基板内で）均一に分散されるように、内側ライナ２３４の特定の角度位置に対して周方向に分散される。出口シールド２４０の出口開口部２７６は、内側ライナ２３４の特定の角度位置に対して周方向に分散され、ガスは排気プレナム２６８を通って排気される。

【0036】

熱シールド２４４の入口開口部２６２、ならびに内側ライナ２３４の入口開口部２６２および出口開口部２７０もまた、処理空間２１６内でＸ－Ｙ平面でのガスの均一性を向上させるために、内側ライナ２３４の周方向に分散される。さらに、内側ライナ２３４の入口開口部２６２および出口開口部２７０は、処理空間２１６内の棚２４８に保持される基板Ｗ間でガスが均一に分布するように、Ｚ方向に分散され、棚２４８と整列する。

【0037】

図２を参照すると、天板２５０および底板２５２は内側ライナ２３４とともに、その中に処理空間２１６を含むエンクロージャを形成し、内側ライナ２３４に小さい開口部（すなわち、入口開口部２６０および出口開口部２７０）を有する。エンクロージャ内で、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂから提供される放射熱は、Ｚ方向で（すなわち、カセット２４６内のウエハからウエハへ）およびＸ－Ｙ平面で（すなわち、カセット２４６内に配置された基板内で）の両方で均一に分布する。一般に、小さい開口部を有し、不透明で部分的にのみ反射性である内面を有する（すなわち、表面放射率が１に近い）エンクロージャ内では、黒体放射が確立されることができ、エンクロージャ内に均一な温度で定常状態平衡放射を提供する。エンクロージャ内の温度均一性は、エンクロージャの内面の表面放射率およびエンクロージャに形成される開口部のサイズとともに変化する。したがって、天板２５０および底板２５２は、表面放射率が約０．７～０．８のグラファイトもしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、石英、またはシリコン（Ｓｉ）から形成される。いくつかの実施形態では、天板２５０および底板２５２は、処理空間２１６から天板２５０および／または底板２５２を通る熱損失が低減されるように、表面放射率が約０．８３～約０．９６の炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの高い表面放射率を有するセラミック材料から形成される。内側ライナ２３４もまた、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、石英、またはシリコン（Ｓｉ）から形成される。いくつかの実施形態では、内側ライナ２３４の内面は、処理空間２１６から内側ライナ２３４を通る熱損失をさらに低減することによって温度均一性を向上させるために、金（Ａｕ）で被覆される。

【0038】

内側ライナ２３４の入口開口部２６４および出口開口部２７０は、処理空間２１６から入口開口部２６４および出口開口部２７０を通る熱損失、したがって入口開口部２６４および出口開口部２７０の近くの基板上の温度変動が最小化されるように、小さく形成される。内側ライナ２３４は、－Ｙ方向に面する前方側で上部外側ライナ２３６Ａと下部外側ライナ２３６Ｂとの間の外側ライナ２３６に形成されたスリット開口部（図示せず）と整列したスリット開口部（図示せず）をさらに含み、そのスリット開口部を通って、図１に示す移送ロボット１１０、１１８などの移送ロボットによって処理空間２１６との間で基板が移送され得る。いくつかの実施形態では、基板Ｗは、カセット２４６との間で１つずつ移送される。内側ライナ２３４のスリット開口部もまた、処理空間２１６から内側ライナ２３４のスリット開口部を通る熱損失を低減するように小さくされ、したがって内側ライナ２３４のスリット開口部の近くの基板上の温度変動が最小化される。いくつかの実施形態では、外側ライナ２３６のスリット開口部は、スリットバルブ（図示せず）を使用することによって開閉可能である。処理空間２１６内に配置されたカセット２４６の棚２４８もまた、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）被覆グラファイト、石英、またはシリコン（Ｓｉ）などの高い表面放射率を有するセラミック材料から形成される。

【0039】

注入側の内側ライナ２３４の外側に配置された入口シールド２３８および入口シールド２３８と内側ライナ２３４との間に配置された熱シールド２４４は、処理空間２１６から内側ライナ２３４の入口開口部２６４を通る熱損失をさらに低減する。排気側の内側ライナ２３４の外側に配置された出口シールド２４０もまた、処理空間２１６から内側ライナ２３４の出口開口部２７０を通る熱損失を低減する。いくつかの実施形態では、処理キット２１４は、処理空間から内側ライナ２３４のスリット開口部を通る熱損失を低減するために、スリット開口部の近くで内側ライナ２３４の外側に熱シールド（図示せず）を含む。入口シールド２３８、出口シールド２４０、および熱シールド２４４は、高い反射率（すなわち、約９９．９％～１００％の低い放射率）を有する材料から形成され得る。上部外側ライナ２３６Ａおよび下部外側ライナ２３６Ｂの両方は、不透明石英などの、グラファイトに比べて低い伝導率および放射率を有する材料から形成され、処理キット２１４内の処理空間２１６からの熱損失をさらに低減する。

【0040】

いくつかの実施形態では、処理空間２１６内の温度均一性は、下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂと上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂとのパワー比（下部－上部パワー比という）、内側上部ランプモジュール２１８Ａと外側上部ランプモジュール２１８Ｂとのパワー比（上部内側－外側パワー比という）、および内側下部ランプモジュール２２０Ａと外側下部ランプモジュール２２０Ｂとのパワー比（下部内側－外側パワー比という）によって制御され得る。全パワー要求は、カセット２４６に保持される基板Ｗの材料、基板Ｗの目標温度要求などのいくつかの要因とともに変化する。一例では、処理空間２１６内に保持される基板Ｗ内および基板Ｗ間で温度均一性を達成するために、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂの全パワーは約４５ｋＷであり、下部－上部パワー比は７０％／３０％であり、上部内側－外側パワー比は４０％／６０％であり、下部内側－外側パワー比は３０％／７０％である。別の例では、上部ランプモジュール２１８Ａ、２１８Ｂおよび下部ランプモジュール２２０Ａ、２２０Ｂの全パワーは約４５ｋＷであり、下部－上部パワー比は４２％／５８％であり、下部内側－外側パワー比は３０％／７０％である。これらのパワー比は、基板Ｗ間または基板Ｗ内で必要な温度均一性を達成するために容易に調節され得る。

【0041】

本明細書に記載される例では、マルチウエハバッチ処理システムが示され、処理空間内に配置された基板上および基板間に一様な温度分布および制御されたガス流を維持しながら、エピタキシャル（エピ）チャンバ内で水素または窒素雰囲気中で基板をベーキングすることによるエピタキシャルプロセスによるその上での薄膜成長の前に、複数の基板は、酸化物などの汚染物質を除去するために前洗浄される。したがって、マルチウエハバッチ処理システムは、製造されるデバイスにおける要求された品質およびスループットを提供し得る。

【0042】

上記は本開示のさまざまな例に向けられているが、他の、およびさらなる例がその基本範囲から逸脱することなく考案されることができ、その範囲は後続の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】