特許 7606048 半導体プロセスチャンバ、半導体プロセス装置及び半導体プロセス方法

(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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】半導体プロセスチャンバ、半導体プロセス装置及び半導体プロセス方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20241217BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20241217BHJP

【ＦＩ】

C23C16/44 F

H01L21/31 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2024510695

(86)(22)【出願日】2022-08-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-03

(86)【国際出願番号】 CN2022115371

(87)【国際公開番号】W WO2023030214

(87)【国際公開日】2023-03-09

【審査請求日】2024-03-28

(31)【優先権主張番号】202111014254.5

(32)【優先日】2021-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510182294

【氏名又は名称】北京北方華創微電子装備有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＮＡＵＲＡ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ．８ Ｗｅｎｃｈａｎｇ Ａｖｅｎｕｅ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ－Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｒｅａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ワン ヨンフェイ

(72)【発明者】

【氏名】シゥ チン

(72)【発明者】

【氏名】ラン ユンフェン

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８６５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３３６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５４３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５７３４５２０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応チャンバと、前記反応チャンバの下方に位置する搬送チャンバとを含み、前記反応チャンバは底部開口を介して前記搬送チャンバに連通し、ベースが設けられ、前記ベースの底部に昇降軸が接続され、これにより前記底部開口を介して前記反応チャンバと前記搬送チャンバとの間で昇降可能である半導体プロセスチャンバであって、
前記半導体プロセスチャンバには、弾性を有する環状シール構造がさらに設けられ、前記環状シール構造は前記ベースの下方に設けられ且つ前記ベースの昇降軸の周囲を囲んでおり、前記ベースが前記搬送チャンバに下降する過程において、前記ベースは、前記環状シール構造を押し下げて圧縮することができ、前記ベースが前記反応チャンバに上昇し、且つ前記環状シール構造に印加された圧力を解除する時、前記環状シール構造は、前記反応チャンバの底壁に当接するまで自身の弾性力の作用で伸長し、これにより前記底部開口を閉鎖することを特徴とする半導体プロセスチャンバ。

【請求項2】

前記環状シール構造は、シールリングと、第１弾性シール筒とを含み、前記第１弾性シール筒の頂端は、前記シールリングの底壁にシール接続され、前記第１弾性シール筒の底端は、前記搬送チャンバの底壁にシール接続され、前記第１弾性シール筒が伸長する時、前記シールリングの頂壁は、前記反応チャンバの底壁に当接でき、これにより前記底部開口を閉鎖し、
前記昇降軸の底端は、前記搬送チャンバの底部に設けられた貫通孔を通過し、前記搬送チャンバの外部に延び、前記第１弾性シール筒の底端は、前記貫通孔の周囲を囲んでおり、前記貫通孔をシールすることに用いられることを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項3】

前記第１弾性シール筒はジャバラ管であることを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項4】

前記第１弾性シール筒の底端に接続フランジを有し、前記搬送チャンバの底壁上に前記貫通孔を囲んで第１環状収容溝が形成され、前記接続フランジは前記第１環状収容溝内に設けられ、且つ前記接続フランジと前記第１環状収容溝の互いに対向する２つの表面との間に第１シール部材が設けられることを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項5】

前記シールリングは、凹盤及び凹盤フランジを含み、前記凹盤フランジは、前記凹盤を囲んで設けられ、且つ前記凹盤の外縁に固定接続され、前記凹盤フランジは前記反応チャンバの底壁に接触することに用いられ、前記凹盤の前記反応チャンバに向かう側には、前記ベースが下降する時に前記ベースを収容するための収容凹溝を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項6】

前記反応チャンバの底壁に前記底部開口を囲んだ第２環状収容溝を有し、前記第２環状収容溝は前記凹盤フランジを収容することに用いられ、且つ前記凹盤フランジと前記第２環状収容溝の互いに対向する２つの表面との間に第２シール部材が設けられることを特徴とする請求項５に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項7】

前記ベースは前記ベースの周方向に沿って間隔を置いて分布している複数のベース孔を有し、複数の前記ベース孔内に複数の支持柱が１対１で対応して設けられ、且つ各前記ベース孔と対応する前記支持柱との間にストッパ構造が形成され、前記ストッパ構造は、ベースが前記支持柱の頂端、且つ前記ベースの載置面よりも高くない位置に上昇する時、前記支持柱を前記ベースとともに上昇させることに用いられ、
前記ベースが下降中で、前記支持柱はその底端が前記搬送チャンバの底壁に接触した後に下降を停止し、このようにして前記支持柱の頂端が前記ベースの載置面よりも高いことが可能であり、
前記環状シール構造は、複数の前記支持柱の外側を囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項8】

前記反応チャンバは複数であり、各前記反応チャンバはいずれも前記底部開口を有し、前記ベースと前記反応チャンバとは、数が同じであり、且つ１対１で対応して設けられ、前記搬送チャンバには、異なる前記反応チャンバに対応する前記ベースの間でウェハを移行するための搬送マニピュレーターが設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項9】

複数の前記反応チャンバは、前記搬送マニピュレーターを囲んで設けられ、
前記搬送マニピュレーターは、駆動モジュール、上端フランジ及び前記上端フランジ上に固定して設けられた搬送指を含み、前記駆動モジュールは、前記上端フランジ及びそれに固定された前記搬送指が昇降動作及び回転動作を行うように駆動することに用いられ、このようにして前記搬送指は一部の前記ベース上のウェハを取り外し、前記ウェハを他の前記ベース上に置くことを特徴とする請求項８に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項10】

パージ手段をさらに含み、前記パージ手段は前記搬送チャンバの底部の貫通孔を介してパージガスを第１弾性シール筒に導入することに用いられることを特徴とする請求項２に記載の半導体プロセスチャンバ。

【請求項11】

半導体プロセス装置であって、請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体プロセスチャンバを含むことを特徴とする半導体プロセス装置。

【請求項12】

半導体プロセス方法であって、請求項１１に記載の半導体プロセス装置に適用され、
前記搬送チャンバ内に位置する前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、
前記ベースを制御して前記反応チャンバに上昇させ、この過程において、前記環状シール構造は前記底部開口を閉鎖するステップと、
半導体プロセスを行うステップと、
前記ベースを制御して前記搬送チャンバに下降させるステップと、
前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、を含むことを特徴とする半導体プロセス方法。

【請求項13】

前記反応チャンバは複数であり、各前記反応チャンバはいずれも前記底部開口を有し、前記ベースと前記反応チャンバとは、数が同じであり、且つ１対１で対応して設けられ、前記搬送チャンバには、異なる前記反応チャンバに対応する前記ベースの間でウェハを移行するための搬送マニピュレーターが設けられ、
前記ベース上にプロセス前のウェハを置く前記ステップは、
一部の前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、
前記搬送マニピュレーターを制御して一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを他の前記ベース上に移行するステップと、
再び一部の前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、を含み、
前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外す前記ステップは、
一部の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、
前記搬送マニピュレーターを制御して他の前記ベース上のプロセス後のウェハを一部の前記ベース上に移行するステップと、
再び一部の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体プロセス方法。

【請求項14】

複数の前記反応チャンバは、前記搬送マニピュレーターを囲んで設けられ、前記搬送マニピュレーターは、駆動モジュール、上端フランジ及び前記上端フランジ上に固定して設けられた搬送指を含み、前記駆動モジュールは、前記上端フランジ及びそれに固定された前記搬送指が昇降動作及び回転動作を行うように駆動することに用いられ、このようにして前記搬送指は一部の前記ベース上のウェハを取り外し、前記ウェハを他の前記ベース上に置き、
前記搬送マニピュレーターを制御して一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを他のベース上に移行する前記ステップは、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動又は下降駆動し、前記搬送指の高さを前記プロセス前のウェハと前記ベースの載置面との間に上昇又は下降させるステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、少なくとも一部の前記搬送指を一部の前記ベース上のプロセス前のウェハの下方に回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動し、前記搬送指が一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを取り外すようにするステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指に載置されたプロセス前のウェハを他の前記ベースの上方に位置するまで回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを下降駆動し、前記搬送指が前記プロセス前のウェハを他の前記ベース上に置くようにするステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指が前記ベースから離れるようにするステップと、を含み、
前記搬送マニピュレーターを制御して他の前記ベース上のプロセス後のウェハを一部の前記ベース上に移行する前記ステップは、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動又は下降駆動し、前記搬送指の高さを前記プロセス後のウェハと前記ベースの載置面との間に上昇又は下降させるステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、少なくとも一部の前記搬送指を他の前記ベース上のプロセス後のウェハの下方に回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動し、前記搬送指が他の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すようにするテップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指に載置されたプロセス後のウェハを一部の前記ベースの上方に位置するまで回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを下降駆動し、前記搬送指が前記プロセス後のウェハを一部の前記ベース上に置くようにするテップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指が前記ベースから離れるようにするステップと、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体プロセス方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体プロセス装置の分野に関し、具体的には、半導体プロセスチャンバ、該半導体プロセスチャンバを含む半導体プロセス装置及び該半導体プロセス装置に適用される半導体プロセス方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子製品の普及と世代交代及び国際情勢の推進に伴い、半導体業界の発展が急速であり、ただし、超大規模の集積回路の進展は特に顕著である。各世代の工場は、最適な増産手段、すなわち生産能力と占有面積との比を最大化することを急ぎ必要とする。現段階で生産能力を向上させる解決手段は、主に以下の２種類があり、一、成膜レートを向上させ、すなわち単位時間内の成膜基板の数を向上させること、二、同時に成膜する基板の数を増やすこと。

【0003】

しかしながら、従来の単一のウェハ加工チャンバを採用して生産能力を増加して成膜レートを向上させることができるが、成膜レートを向上させて生産量を向上させることには限りがある。それに比べ、生産能力が強いマルチ反応領域チャンバ装置の優位性が明らかであり、その重要な技術は各反応領域の独立性であり、すなわち分離シール構造によって分離して各反応領域の独立性を実現し、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）及び原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）プロセス装置を例にし、分離シール構造は各反応領域の流れ場の安定性、均一性を保証することができ、さらに成膜の安定性、均一性を保証する。しかし、生産能力が強いマルチ反応領域チャンバ装置の自身のウェハ搬送構造の制限を受けるため、各反応領域同士が互いに連通し、搬送チャンバの内部空間が比較的大きく且つ気流が不規則で、気流の安定及び均一を保証することができず、さらにプロセス過程において圧力制御が不安定になり、最終的に成膜品質に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、半導体プロセスチャンバ、半導体プロセス装置及び半導体プロセス方法を提供することであり、該半導体プロセスチャンバは反応チャンバの圧力制御効果を改善し、半導体プロセスのプロセス効果を向上させ、ウェハ搬送時間を短縮させ、半導体プロセスの成膜効率を向上させることができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の第１態様として、反応チャンバと、前記反応チャンバの下方に位置する搬送チャンバとを含み、前記反応チャンバは底部開口を介して前記搬送チャンバに連通し、ベースが設けられ、前記ベースの底部に昇降軸が接続され、これにより前記底部開口を介して前記反応チャンバと前記搬送チャンバとの間で昇降可能である半導体プロセスチャンバであって、
前記半導体プロセスチャンバには、弾性を有する環状シール構造がさらに設けられ、前記環状シール構造は前記ベースの下方に設けられ且つ前記ベースの昇降軸の周囲を囲んでおり、前記ベースが前記搬送チャンバに下降する過程において、前記ベースは、前記環状シール構造を押し下げて圧縮することができ、前記ベースが前記反応チャンバに上昇し、且つ前記環状シール構造に印加された圧力を解除する時、前記環状シール構造は、前記反応チャンバの底壁に当接するまで自身の弾性力の作用で伸長し、これにより前記底部開口を閉鎖する半導体プロセスチャンバを提供する。

【0006】

任意選択的に、前記環状シール構造は、シールリングと、第１弾性シール筒とを含み、前記第１弾性シール筒の頂端は、前記シールリングの底壁にシール接続され、前記第１弾性シール筒の底端は、前記搬送チャンバの底壁にシール接続され、前記第１弾性シール筒が伸長する時、前記シールリングの頂壁は、前記反応チャンバの底壁に当接でき、これにより前記底部開口を閉鎖し、
前記昇降軸の底端は、前記搬送チャンバの底部に設けられた貫通孔を通過し、前記搬送チャンバの外部に延び、前記第１弾性シール筒の底端は、前記貫通孔の周囲を囲んでおり、前記貫通孔をシールすることに用いられる。

【0007】

任意選択的に、前記第１弾性シール筒はジャバラ管である。

【0008】

任意選択的に、前記第１弾性シール筒の底端に接続フランジを有し、前記搬送チャンバの底壁上に前記貫通孔を囲んで第１環状収容溝が形成され、前記接続フランジは前記第１環状収容溝内に設けられ、且つ前記接続フランジと前記第１環状収容溝の互いに対向する２つの表面との間に第１シール部材が設けられる。

【0009】

任意選択的に、前記シールリングは、凹盤及び凹盤フランジを含み、前記凹盤フランジは、前記凹盤を囲んで設けられ、且つ前記凹盤の外縁に固定接続され、前記凹盤フランジは前記反応チャンバの底壁に接触することに用いられ、前記凹盤の前記反応チャンバに向かう側には、前記ベースが下降する時に前記ベースを収容するための収容凹溝を有する。

【0010】

任意選択的に、前記反応チャンバの底壁に前記底部開口を囲んだ第２環状収容溝を有し、前記第２環状収容溝は前記凹盤フランジを収容することに用いられ、且つ前記凹盤フランジと前記第２環状収容溝の互いに対向する２つの表面との間に第２シール部材が設けられる。

【0011】

任意選択的に、前記ベースは前記ベースの周方向に沿って間隔を置いて分布している複数のベース孔を有し、複数の前記ベース孔内に複数の支持柱が１対１で対応して設けられ、且つ各前記ベース孔と対応する前記支持柱との間にストッパ構造が形成され、前記ストッパ構造は、ベースが前記支持柱の頂端、前記ベースの載置面よりも高くない位置に上昇する時、前記支持柱を前記ベースとともに上昇させることに用いられ、
前記ベースが下降中で、前記支持柱はその底端が前記搬送チャンバの底壁に接触した後に下降を停止し、このようにして前記支持柱の頂端が前記ベースの載置面よりも高いことが可能であり、
前記環状シール構造は、複数の前記支持柱の外側を囲んでいる。

【0012】

任意選択的に、前記反応チャンバは複数であり、各前記反応チャンバはいずれも前記底部開口を有し、前記ベースと前記反応チャンバとは、数が同じであり、且つ１対１で対応して設けられ、前記搬送チャンバには、異なる前記反応チャンバに対応する前記ベースの間でウェハを移行するための搬送マニピュレーターが設けられる。

【0013】

任意選択的に、複数の前記反応チャンバは、前記搬送マニピュレーターを囲んで設けられ、
前記搬送マニピュレーターは、駆動モジュール、上端フランジ及び前記上端フランジ上に固定して設けられた搬送指を含み、前記駆動モジュールは、前記上端フランジ及びそれに固定された前記搬送指が昇降動作及び回転動作を行うように駆動することに用いられ、このようにして前記搬送指は一部の前記ベース上のウェハを取り外し、前記ウェハを他の前記ベース上に置く。

【0014】

任意選択的に、前記半導体プロセスチャンバは、パージ手段をさらに含み、前記パージ手段は前記搬送チャンバの底部の貫通孔を介してパージガスを第１弾性シール筒に導入することに用いられる。

【0015】

本発明の第２態様として、上記いずれかの半導体プロセスチャンバを含む半導体プロセス装置を提供する。

【0016】

本発明の第３態様として、半導体プロセス方法であって、前記半導体プロセス方法は前述した半導体プロセス装置に適用され、前記方法は、
前記搬送チャンバ内に位置する前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、
前記ベースを制御して前記反応チャンバに上昇させ、この過程において、前記環状シール構造は前記底部開口を閉鎖するステップと、
半導体プロセスを行うステップと、
前記ベースを制御して前記搬送チャンバに下降させるステップと、
前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、を含む半導体プロセス方法を提供する。

【0017】

任意選択的に、前記反応チャンバは複数であり、各前記反応チャンバはいずれも前記底部開口を有し、前記ベースと前記反応チャンバとは、数が同じであり、且つ１対１で対応して設けられ、前記搬送チャンバには、異なる前記反応チャンバに対応する前記ベースの間でウェハを移行するための搬送マニピュレーターが設けられ、
前記ベース上にプロセス前のウェハを置く前記ステップは、
一部の前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、
前記搬送マニピュレーターを制御して一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを他の前記ベース上に移行するステップと、
再び一部の前記ベース上にプロセス前のウェハを置くステップと、を含み、
前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外す前記ステップは、
一部の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、
前記搬送マニピュレーターを制御して他の前記ベース上のプロセス後のウェハを一部の前記ベース上に移行するステップと、
再び一部の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すステップと、を含む。

【0018】

任意選択的に、複数の前記反応チャンバは、前記搬送マニピュレーターを囲んで設けられ、前記搬送マニピュレーターは、駆動モジュール、上端フランジ及び前記上端フランジ上に固定して設けられた搬送指を含み、前記駆動モジュールは、前記上端フランジ及びそれに固定された前記搬送指が昇降動作及び回転動作を行うように駆動することに用いられ、このようにして前記搬送指は一部の前記ベース上のウェハを取り外し、前記ウェハを他の前記ベース上に置き、
前記搬送マニピュレーターを制御して一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを他のベース上に移行する前記ステップは、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動又は下降駆動し、前記搬送指の高さを前記プロセス前のウェハと前記ベースの載置面との間に上昇又は下降させるステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、少なくとも一部の前記搬送指を一部の前記ベース上のプロセス前のウェハの下方に回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動し、前記搬送指が一部の前記ベース上のプロセス前のウェハを取り外すようにするステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指に載置されたプロセス前のウェハを他の前記ベースの上方に位置するまで回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを下降駆動し、前記搬送指が前記プロセス前のウェハを他の前記ベース上に置くようにするステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指が前記ベースから離れるようにするステップと、を含み、
前記搬送マニピュレーターを制御して他の前記ベース上のプロセス後のウェハを一部の前記ベース上に移行する前記ステップは、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動又は下降駆動し、前記搬送指の高さを前記プロセス後のウェハと前記ベースの載置面との間に上昇又は下降させるステップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、少なくとも一部の前記搬送指を他の前記ベース上のプロセス後のウェハの下方に回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを上昇駆動し、前記搬送指が他の前記ベース上のプロセス後のウェハを取り外すようにするテップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指に載置されたプロセス後のウェハを一部の前記ベースの上方に位置するまで回転させ、前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを下降駆動し、前記搬送指が前記プロセス後のウェハを一部の前記ベース上に置くようにするテップと、
前記駆動モジュールを制御して前記上端フランジを回転駆動し、前記搬送指が前記ベースから離れるようにするステップと、を含む。

【発明の効果】

【0019】

本発明において、半導体プロセスチャンバに弾性を有する環状シール構造が設けられることにより、該環状シール構造はベースの下方に設けられ且つベースの昇降軸の周囲を囲んでおり、搬送チャンバを区画分離することに用いられ、環状シール構造の外側に位置する外部空間及び外部環境と環状シール構造の内側の空間とを分離させ、それにより搬送チャンバにおけるベースの下方空間のシール性を保証する。そして、ベースが搬送チャンバに下降する過程において、ベースは環状シール構造を押し下げて圧縮することができ、それにより環状シール構造がベースの下降運動に影響を与えないことを保証することができ、ベースが反応チャンバに上昇し、且つ環状シール構造に印加された圧力を解除する時、環状シール構造は、反応チャンバの底壁に当接するまで自身の弾性力の作用で伸長し、これにより反応チャンバの底部開口を閉鎖し、このとき環状シール構造は反応チャンバと搬送チャンバにおける環状シール構造の外側に位置する外部空間とを分離することができ、それにより反応チャンバのシール効果を向上させ、反応チャンバの圧力制御効果を改善し、さらに半導体プロセスのプロセス効果を向上させ、また、搬送チャンバの環状シール構造の外側の外部空間に位置するマニピュレーター等の装置と反応チャンバとの間は厳密な分離シール関係であるようにしてもよく、それにより反応チャンバにおいて半導体プロセスを行うとともに、上記外部空間に対して真空吸引処理を行うことができ、半導体プロセスの間のウェハ搬送ステップにおいて再び搬送チャンバに対してバックグラウンド真空吸引を行う必要がなく、ウェハ搬送時間を短縮させ、さらに半導体プロセスの成膜効率を向上させ、機台の生産能力を向上させる。また、本発明に係る半導体プロセスチャンバは、特にマルチ反応領域チャンバに適用し、すなわち反応チャンバが複数あり、各反応チャンバの間は環状シール構造によって厳密にシールすることができるため、これは従来技術におけるマルチ反応領域チャンバにおける各反応領域の間の気流の相互干渉の問題を解決することができ、それによりマルチ反応領域チャンバの成膜品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

図面は、本発明をさらに理解することに用いられ、且つ明細書の一部を構成し、以下の具体的な実施形態とともに本発明を説明するが、本発明を限定するものではない。図面において、

【図1】従来のマルチ反応領域チャンバ装置における単一のプロセスチャンバの構造概略図である。

【図2】図１におけるプロセスチャンバの別の状態の概略図である。

【図3】図２におけるプロセスチャンバの一部の拡大概略図である。

【図4】本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバの構造概略図である。

【図5】本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバの別の構造概略図である。

【図6】図５における半導体プロセスチャンバの一部の拡大概略図である。

【図7】本発明の実施例に係る半導体プロセス装置における搬送マニピュレーターと複数のプロセスチャンバのベースとの間の相対位置関係の概略図である。

【図8】本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバにおけるシールリングと第１弾性シール筒の構造概略図である。

【図9】本発明の実施例に係る半導体プロセス方法のフローチャートである。

【図10】本発明の実施例に係る半導体プロセス方法における一部のステップのフローチャートである。

【図11】本発明の実施例に係る半導体プロセス方法における一部のステップのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下は図面を参照して本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。理解すべきものとして、ここで説明した具体的な実施形態は本発明を説明及び解釈することに用いられ、本発明を限定するものではない。

【0022】

図１～図３は従来の生産能力が強いマルチ反応領域チャンバ装置における単一のプロセスチャンバの構造概略図であり、ただし、図１はベース４がウェハ出し入れ位置に下降する時の状態図であり、図２は、ベース４が閉鎖仕切板７の開口に上昇し且つ反応領域をシールする（実際に完全にシールせず、以下を参照）反応状態である。

【0023】

図１及び図２に示すように、基板昇降ピン９上にウェハ１３を載置した後、ベース４が上昇し、このとき基板昇降ピン９（ｐｉｎ）が重力の作用で元の位置（基板昇降ピン９とベース４の基板昇降ピン９を収容する孔との間には隙間がある）にとどまる。基板昇降ピン９の上端のテーパ面がベース４に接触すると、このとき基板昇降ピン９のテーパ面はベース４の孔の上端のテーパ面にすでに接触する。ベース４は上昇し続き、ベース４の平面１４がジャバラ管８の下端面に接触し、ジャバラ管８を圧縮し、それによりシール効果を果たし、上部反応領域と下部搬送領域を仕切る。

【0024】

しかしながら、実際には、上部反応領域と下部搬送領域との間は、基板昇降ピン９と孔との間の隙間を介して連通することができ、反応領域の圧力制御効果に影響を与えるだけでなく、反応領域のガスは、ウェハ１３の下方を流れて基板昇降ピン９と孔との間の隙間に流れ、さらに下部搬送領域に入り、搬送領域内に反応して粒子を形成する。ベース４の下降時やウェハ搬送時に粒子がウェハ１３の上面に落ちて汚染を引き起こす。プロセス中に、プロセスガスも隙間２５から２２が示す空間に入り、ここで薄膜と粒子を形成し、ベース４の下降中に、これらの粒子もウェハ１３の上面に落ちて汚染を引き起こす。そして、ベース４はジャバラ管８を通過する必要があるが、ジャバラ管はジャバラ幅が有するため、ジャバラ管のジャバラ幅も横方向の空間を占有する必要があり、それによりチャンバの占有面積を増加させる。

【0025】

上記技術的問題を解決するために、本発明の一態様として、半導体プロセスチャンバを提供し、図４に示すように、該半導体プロセスチャンバは、反応チャンバ１００と、反応チャンバ１００の下方に位置する搬送チャンバ２００とを含み、反応チャンバ１００は底部開口を介して搬送チャンバ２００に連通し、半導体プロセスチャンバにベース３００が設けられ、該ベース３００の底部に昇降軸５２０が接続され、これにより反応チャンバ１００の底部開口を介して反応チャンバ１００と搬送チャンバ２００との間で昇降可能である。しかも、半導体プロセスチャンバには、弾性を有する環状シール構造４００がさらに設けられ、該環状シール構造４００はベース３００の下方に設けられ且つベース３００の昇降軸５２０の周囲を囲んでおり、搬送チャンバ２００を区画分離することに用いられ、環状シール構造４００の外側に位置する外部空間及び外部環境と環状シール構造の内側の空間とを分離させ、それにより搬送チャンバ２００におけるベースの下方空間のシール性を保証する。

【0026】

ベース３００が搬送チャンバ２００に下降する過程において、ベース３００は環状シール構造４００を押し下げて圧縮することができ、それにより環状シール構造がベースの下降運動に影響を与えないことを保証することができ、ベース３００が反応チャンバ１００に上昇し、且つ環状シール構造４００に印加された圧力を解除する時、環状シール構造４００は、反応チャンバ１００の底壁に当接するまで自身の弾性力の作用で伸長し、これにより反応チャンバ１００の底部開口を閉鎖する。このとき、環状シール構造４００は反応チャンバ１００と搬送チャンバ２００における環状シール構造４００の外側に位置する外部空間とを分離することができ、それにより反応チャンバのシール効果を向上させ、反応チャンバの圧力制御効果を改善し、さらに半導体プロセスのプロセス効果を向上させ、また、搬送チャンバの環状シール構造の外側に位置する外部空間におけるマニピュレーター等の装置と反応チャンバとの間は厳密な分離シール関係であるようにしてもよく、それにより反応チャンバ１００において半導体プロセスを行うとともに、上記外部空間に対して真空吸引処理を行うことができ、半導体プロセスの間のウェハ搬送ステップにおいて搬送チャンバに対して再びバックグラウンド真空吸引を行う必要がなく、ウェハ搬送時間を短縮させ、さらに半導体プロセスの成膜効率を向上させ、機台の生産能力を向上させる。

【0027】

また、本発明に係る半導体プロセスチャンバは、特にマルチ反応領域チャンバに適用し、すなわち反応チャンバが複数あり、各反応チャンバの間は環状シール構造によって厳密にシールすることができるため、これは従来技術におけるマルチ反応領域チャンバにおける各反応領域の間の気流の相互干渉の問題を解決することができ、それによりマルチ反応領域チャンバの成膜品質を向上させることができる。

【0028】

上記環状シール構造４００の構造は様々であってもよく、例えば、環状シール構造４００は、シールリング４１０と、第１弾性シール筒４２０とを含む。ただし、シールリング４１０と第１弾性シール筒４２０はいずれもベース３００の下方に設けられ且つベース３００の昇降軸５２０に嵌設され、第１弾性シール筒４２０の頂端は、前記シールリング４１０の底壁にシール接続され、接続位置は例えばシールリング４１０の内周縁にある。第１弾性シール筒４２０の底端は、搬送チャンバ２００の底壁にシール接続される。昇降軸５２０の底端は、搬送チャンバ２００の底部に設けられた貫通孔２５０を通過し、搬送チャンバ２００の外部に延び、第１弾性シール筒４２０の底端は、貫通孔２５０の周囲を囲んでおり、貫通孔２５０をシールすることに用いられる。

【0029】

第１弾性シール筒４２０は弾性を有するので、それはベース３００が搬送チャンバ２００に位置するときに圧縮された状態にあり、ベース３００が反応チャンバ１００に上昇し、且つ第１弾性シール筒４２０に印加された圧力を解除する時、第１弾性シール筒４２０は自身の弾性力の作用でシールリング４１０を上昇（すなわち伸長）駆動することができる。第１弾性シール筒４２０が上昇する時、シールリング４１０の頂壁は、反応チャンバ１００の底壁に当接でき、これにより反応チャンバ１００の底部開口を閉鎖する。第１弾性シール筒４２０はその弾性力の作用で、シールリング４１０を反応チャンバ１００の底壁に押し付けることができ、それによりシール効果を保証することができる。

【0030】

本発明の１つの任意選択的な実施形態として、第１弾性シール筒４２０はジャバラ管であってもよい。本発明において、第１弾性シール筒４２０は弾性を介してシールリング４１０を上昇駆動することができ、ベース３００の高さが下降する場合、ベース３００はシールリング４１０を押し下げ且つ第１弾性シール筒４２０を圧縮し、プロセス前のウェハがベース３００に置かれた後、ベース３００は高さが上昇し且つ反応チャンバ１００に入り、第１弾性シール筒４２０は、シールリング４１０を突き上げ、それに反応チャンバ１００の底部開口を閉鎖する。このとき、第１弾性シール筒４２０は搬送チャンバ２００をシール筒内部空間２１０とシール筒外部空間２２０に仕切り、シールリング４１０と第１弾性シール筒４２０はいずれも気密性に欠陥（例えば、基板昇降ピン９とベース４における孔との間の隙間）が存在せず、したがってシール筒内部空間２１０、シール筒外部空間２２０、及びシール筒外部空間２２０におけるマニピュレーター等の装置を仕切ることができ、さらにプロセスガスを反応チャンバ１００に導入して半導体プロセスを行う時、反応チャンバ１００におけるプロセスガスは反応チャンバ１００とシール筒外部空間２２０との間の気圧差のためシール筒外部空間２２０に漏れることがなく、反応チャンバ１００の圧力制御効果を向上させる。

【0031】

本発明において、シールリング４１０と第１弾性シール筒４２０は、反応チャンバ１００と、シール筒内部空間２１０及びシール筒外部空間２２０とを仕切ることができ、それにより反応チャンバ１００のシール効果を向上させ、反応チャンバ１００の圧力制御効果を改善し、さらに半導体プロセスのプロセス効果を向上させる。

【0032】

そして、ウェハ表面の清浄度を保証するために、搬送チャンバ２００は毎回ウェハを搬送する前に真空吸引を行う必要があるが、本発明において、シール筒外部空間２２０におけるマニピュレーター等の装置と反応チャンバ１００との間は厳密な分離シール関係であり、それにより反応チャンバ１００において半導体プロセスを行うとともに、シール筒外部空間２２０に対して真空吸引処理を行うことができ、半導体プロセスのウェハ搬送ステップにおいて搬送チャンバ２００に対して再びバックグラウンド真空吸引を行う必要がなく、ウェハ搬送時間を短縮させ、さらに半導体プロセスの成膜効率を向上させ、機台の生産能力を向上させる。

【0033】

また、本発明に係る半導体プロセスチャンバ構造は特にマルチ反応領域チャンバ（すなわち、同一の半導体プロセスチャンバに複数の反応チャンバ１００が存在し、複数の反応チャンバ１００は下方の同一の搬送チャンバ２００に連通する）に適用し、図５に示すように、シールリング４１０と第１弾性シール筒４２０は反応チャンバ１００を厳密にシールすることができ、それによりマルチ反応領域チャンバにおける各反応領域（反応チャンバ）の間の気流の相互干渉の問題を解決することができ、マルチ反応領域チャンバの成膜品質を向上させる。

【0034】

本発明の実施例は、該半導体プロセスチャンバで行われる半導体プロセスの反応タイプについて特に限定せず、例えば、該半導体プロセスチャンバはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相堆積）プロセスチャンバであってもよく、又は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、原子層堆積）プロセスチャンバであってもよい。

【0035】

本発明の１つの好ましい実施形態として、図４に示すように、第１弾性シール筒４２０の外径はベース３００の外径よりも小さく、それにより、チャンバのサイズを増加させず、各プロセスチャンバの占有面積を減少させ、機台空間の利用率を向上させる。

【0036】

第１弾性シール筒４２０の両端、シールリング４１０、及び搬送チャンバ２００の底壁の間の接続強度及び着脱利便性を向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図４に示すように、第１弾性シール筒４２０の底端に接続フランジ４２１を有し、搬送チャンバ２００の底壁上に貫通孔２５０を囲んで第１環状収容溝２５１が形成され、接続フランジ４２１は該第１環状収容溝２５１内に設けられ、且つ接続フランジ４２１と第１環状収容溝２５１の互いに対向する２つの表面との間に第１シール部材２５２が設けられ、それは両者の間の隙間をシールすることに用いられ、それにより貫通孔２５０に対するシールを実現し、搬送チャンバ２００の環状シール構造４００の外側に位置する外部空間及び外部環境と環状シール構造４００の内側空間とを分離させる。

【0037】

気密性を向上させるために、第１弾性シール筒４２０の底端及び頂端はいずれも上記接続フランジ４２１を有し、且つ第１弾性シール筒４２０は好ましくは溶接方式によってそれぞれ底端及び頂端の接続フランジ４２１に接続され、本発明の実施例において、第１弾性シール筒４２０の底端及び頂端はそれぞれ接続フランジ４２１を介して他の部材に締結接続され、それにより第１弾性シール筒４２０の両端の接続強度を向上させるとともに、第１弾性シール筒４２０及びその内部部材をメンテナンスする時の着脱効率を向上させる。そして、搬送チャンバ２００の底壁に第１弾性シール筒４２０の底端の接続フランジ４２１を収容する第１環状収容溝２５１が形成され、第１弾性シール筒４２０の水平位置の位置決め精度を向上させる。

【0038】

本発明の実施例はベース３００の他の構造について具体的に限定するものではなく、例えば、ベース３００はウェハを突き上げるための支持柱を含んでもよい。具体的には、図４に示すように、ベース３００はベース３００の周方向に沿って間隔を置いて分布している複数のベース孔（３つ以上）を有し、複数のベース孔内に複数の支持柱３１０が１対１で対応して設けられ、且つ各ベース孔と対応する支持柱３１０との間にストッパ構造が形成され、該ストッパ構造は、ベース３００が支持柱３１０の頂端、ベース３００の載置面よりも高くない位置に上昇する時、支持柱３１０をベース３００とともに上昇させることに用いられ、ベース３００が下降中で、支持柱３１０はその底端が搬送チャンバ２００の底壁に接触した後に下降を停止し、このようにして支持柱３１０の頂端がベース３００の載置面よりも高いことが可能であり、環状シール構造４００は複数の支持柱３１０の外側をを囲んでおり、すなわち、複数の支持柱３１０は環状シール構造４００に囲まれた空間に位置する。

【0039】

本発明の実施例において、上記ストッパ構造は様々な構造であってもよく、例えば、該ストッパ構造は、支持柱３１０の頂部に設けられた逆テーパセグメント（直径は頂部から下へ徐々に小さくなる）であり、及び、ベース孔の頂端に設けられた逆テーパセグメントと係合する逆テーパ面である。ベース３００が低位置にある時、支持柱３１０の底端は搬送チャンバ２００の底面に当接し、このとき支持柱３１０の上端面はベースの上端面よりも高く、それによりウェハを搬送することに十分な空間を残す。ベース３００が上昇し、支持柱３１０上端の逆テーパセグメントがベース孔の逆テーパ面に接触する前に、支持柱３１０は重力作用を受けて上昇しない。支持柱３１０の上端の逆テーパセグメントはベース孔の逆テーパ面に接触した後、逆テーパ面の支持力は支持柱３１０が受ける重力を相殺し、支持柱３１０はベース３００に伴ってプロセスポジションに上昇する。

【0040】

支持柱３１０とベース孔との間の隙間によるガス漏れの問題を回避し、厳密な意味でのシールを実現するために、図４に示すように、第１弾性シール筒４２０は複数の支持柱３１０の外側を囲んでおり、すなわち、第１弾性シール筒４２０の内径はベースの円周方向に均一に分布しているベース孔が所属する基準円よりも大きい。

【0041】

ベース３００がシールリング４１０を押し下げる時に両者間の相対位置の安定性を向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図８に示すように、シールリング４１０は凹盤４１１及び凹盤フランジ４１２を含み、凹盤フランジ４１２は凹盤４１１を囲んで設けられ且つ凹盤４１１の外縁に固定接続され、反応チャンバ１００の底壁に接触することに用いられ、凹盤４１１の反応チャンバ１００に向かう側には、ベース３００が反応チャンバ１００の底部に下降する時にベース３００を収容するための収容凹溝４１４を有する。シールリング４１０の収容凹溝４１４の中央にシールリング４１０の内孔４１５が形成される。

【0042】

本発明の実施例において、シールリング４１０の表面にベース３００（水平面における投影）の位置、大きさに対応する収容凹溝４１４を有し、ベース３００は下降する時にまず収容凹溝４１４に落ち、次に収容凹溝４１４の底面を押し下げ、シールリング４１０と第１弾性シール筒４２０がいずれも押し下げられ、同様に、ベース３００が上昇して反応チャンバ１００に入る前に、シールリング４１０はいずれも第１弾性シール筒４２０の持ち上げ力の作用でベース３００に接触し且つベース３００を収容凹溝４１４内に保持し、それにより収容凹溝４１４の側壁によってシールリング４１０とベース３００との間の相対位置の安定性を維持し、さらにウェハ搬送の安定性を向上させる。また、シールリング４１０が反応チャンバ１００の底部に接触するまで上昇する時、シールリング４１０と反応チャンバ１００の底部開口との間の相対位置を保証することができ、さらにシールリング４１０及び第１弾性シール筒４２０の反応チャンバ１００に対するシール効果を保証する。

【0043】

接続フランジ４２１がベース３００の頂部の機能層における構造に影響を与えることを回避するために、本発明の１つの好ましい実施形態として、シールリング４１０における収容凹溝４１４の深さはベース３００底部の加熱板の厚さよりも小さい。

【0044】

反応チャンバ１００のシール効果をさらに保証するために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図４、図５に示すように、反応チャンバ１００の底部（搬送チャンバ２００の頂壁）に反応チャンバ１００の底部開口を囲んだ第２環状収容溝１３０を有し、第２環状収容溝１３０は凹盤フランジ４１２を収容することに用いられる。凹盤フランジ４１２と第２環状収容溝１３０の互いに対向する２つの表面との間に両者の間の隙間をシールするための第２シール１３１が設けられ、それによりシールリング４１０の頂壁が反応チャンバ１００の底壁に当接できる時、反応チャンバ１００の底部開口を閉鎖することができる。

【0045】

本発明の実施例において、反応チャンバ１００の底壁に上記第２環状収容溝１３０を有し、シールリング４１０が上昇した後、凹盤フランジ４１２は第２環状収容溝１３０に垂直に入り、それにより凹盤フランジ４１２と第２環状収容溝１３０との間の嵌合関係によってシールリング４１０の水平方向における自由度をさらに制限し、シールリング４１０は上下方向のみに沿って反応チャンバ１００に対して運動することができ、シールリング４１０及び第１弾性シール筒４２０の反応チャンバ１００に対するシール効果をさらに保証する。

【0046】

なお、搬送チャンバ２００の底面から第２環状収容溝１３０の底面までの間の距離は第１弾性シール筒４２０の自由長よりも小さく、すなわち、シール効果を保証するように、第１弾性シール筒４２０は常に圧縮状態にある必要がある。

【0047】

シールリング４１０及び第１弾性シール筒４２０の反応チャンバ１００に対するシール効果をさらに向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図４、図６、図８に示すように、凹盤フランジ４１２の頂面には、凹盤４１１の周方向に沿って延びている突起構造４１３が形成され、第２環状収容溝１３０の底面には、（水平面における投影）位置、形状に対応する凹溝構造が形成され、それにより凹盤フランジ４１２と第２環状収容溝１３０との間の隙間の幅を延長し、さらに凹盤フランジ４１２による反応チャンバ１００の底部開口をシールする気密性を向上させる。

【0048】

本発明の実施例は、凹盤フランジ４１２、第２環状収容溝１３０の外郭形状、及び突起構造４１３のパターン形状について特に限定せず、例えば、凹盤フランジ４１２、第２環状収容溝１３０の外郭形状、及び突起構造４１３のパターンの形状は、三角形（又は略三角形）、四角形（又は略四角形）又は辺数がより多い正多角形（又は略正多角形）などであってもよい。好ましくは、凹盤フランジ４１２、第２環状収容溝１３０の外郭形状、及び突起構造４１３のパターン形状はいずれも円形であり、それにより凹盤フランジ４１２と第２環状収容溝１３０との間の力受けの均一性を向上させ、そして、凹盤フランジ４１２と第２環状収容溝１３０との間に角度位置合わせを行う必要がなく、装置の構造を簡略化し且つ装置の組み立て効率を向上させる。

【0049】

本発明の実施例は、どのようにベース３００を昇降駆動するかについて具体的に限定せず、例えば、本発明の１つの任意選択的な実施形態として、図４に示すように、半導体プロセスチャンバの底部に昇降駆動モジュール５１０が設けられ、昇降駆動モジュール５１０は昇降軸５２０を介してベース３００を昇降駆動する。任意選択的に、図４に示すように、昇降駆動モジュール５１０はガイドレール－スライダ装置を含んでもよく、ガイドレールは垂直に延在して且つプロセスチャンバの底部に固定され、スライダはガイドレールに可動に設けられ且つ昇降軸５２０の底端に固定接続され、スライダはガイドレールにおいて垂直に往復運動し、昇降軸５２０及び昇降軸５２０の頂端に接続されたベース３００を牽引して昇降運動させる。

【0050】

反応チャンバ１００における半導体プロセスのプロセス効果をさらに向上させ、ベース３００の下方の構造の清浄度を維持するために、本発明の１つの好ましい実施形態として、半導体プロセスチャンバはさらにパージ手段（図示せず）を含み、図４に示すように、パージ手段は搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０を介してパージガスａを第１弾性シール筒４２０に導入することに用いられる。

【0051】

本発明の実施例において、パージ手段は半導体プロセスにおいて搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０を介してパージガスａを第１弾性シール筒４２０に導入することができ、それによりベース３００の下部空間におけるガスの圧力が反応領域内のプロセスガスの圧力よりも大きいことを保証することができ、さらにプロセスガスがベース３００の下部空間に入って薄膜及び粒子を形成することを回避し（第１弾性シール筒４２０、シールリング４１０及びベース３００の間の空間にデッドスペースがなく、気流が下から上へスムーズに流れる）、ベース３００下方の構造の表面の清浄度を保証する。そして、プロセスガスはパージガスａに充填されたベース３００の下部空間に入らず、それによりプロセスガスによって充填される必要がある領域を減少させ、すなわち、反応領域の容積を減少させ、同量のプロセスガスが反応領域に入った後のプロセスガスの濃度を向上させ、さらに半導体プロセスの成膜レートを向上させる。

【0052】

ベース３００の下部空間の気密性をさらに向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図４に示すように、半導体プロセスチャンバは第２弾性シール筒５３０をさらに含み、第２弾性シール筒５３０の頂端は、搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０にシール接続され、第２弾性シール筒５３０の底端は昇降軸５２０の底端にシール接続され、パージ手段は、第２弾性シール筒５３０の底端に接続され、第２弾性シール筒５３０を介してパージガスａを搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０に導入する。

【0053】

本発明の別の実施形態として、図４、図６に示すように、反応チャンバ１００の外側に排気通路１１０が設けられ、反応チャンバ１００の側壁に排気孔が形成され、反応チャンバ１００は排気孔を介して排気通路１１０に連通し、且つ、排気孔の高さはベース３００のプロセスポジションよりも高い。

【0054】

本発明の実施例において、反応チャンバ１００の外側に排気通路１１０が設けられ、排気通路１１０は、排気孔を介して反応チャンバ１００に連通し、第１真空口１２０を介して外部の真空ポンプに接続され、それにより反応チャンバ１００から反応による排ガス及び反応領域に入るパージガスａ（ガスの流れ方向は図４において矢印方向で示す）を抽出する。

【0055】

反応チャンバ１００が排気孔を介して排気通路１１０へ排気する均一性を向上させ、半導体プロセスの均一性をさらに向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、排気通路１１０は水平方向に沿って反応チャンバ１００を囲んで設けられ、反応チャンバ１００の側壁に複数の排気孔が形成され、且つ、複数の排気孔は周方向に均一に分布される。

【0056】

本発明の１つの任意選択的な実施形態として、図４、図６に示すように、搬送チャンバ２００の底壁にさらに第２真空口２３０が形成され、搬送チャンバ２００は第２真空口２３０を介して外部の真空ポンプに接続され、それにより反応チャンバ１００において半導体プロセスを行う時にシール筒外部空間２２０に対して真空吸引を行うことができる。

【0057】

本発明の１つの好ましい実施形態として、図５、図７に示すように、該半導体プロセスチャンバは複数の反応チャンバ１００を含み、各反応チャンバ１００はいずれも底部開口を介して搬送チャンバ２００に連通し、搬送チャンバ２００には、異なる反応チャンバ１００に対応するベース３００の間でウェハを移行するための搬送マニピュレーター６００が設けられる。

【0058】

本発明の実施例において、各反応チャンバ１００はいずれもシールリング４１０と第１弾性シール筒４２０により厳密なシールを実現することができ、それにより異なる反応チャンバ１００の間の気流の相互干渉の問題を解決することができ、各反応チャンバ１００における成膜品質（発明者の実験検証から、搬送チャンバ２００に対して真空吸引を行って搬送チャンバ２００内の圧力を検出し、搬送チャンバ２００内のガス圧力の圧力上昇率の値が非常に小さく（５ｍｔｏｒｒ／ｍｉｎよりも小さい）、すなわち、搬送チャンバ２００と反応チャンバ１００との間のシール効果を効果的に改善する）を向上させる。

【0059】

本発明の実施例において、搬送マニピュレーター６００は異なるプロセスチャンバのベース３００の間でウェハを移行することができ、それにより外部マニピュレーターは搬送チャンバ２００の搬送口２４０のみから搬送チャンバ２００における一部のベース３００にウェハを置き、又は該一部のベース３００からウェハを取り外す（ウェハの出し入れ操作を行う）ことができ、外部マニピュレーターが搬送チャンバ２００に伸び込んだ後に異なる位置でのベース３００を選択する場合の位置決め及び搬送動作を簡略化し、ウェハの位置の安定性を向上させる。

【0060】

具体的には、搬送チャンバ２００（複数の反応チャンバ１００は１つの搬送チャンバ２００を共用する）の底壁にマニピュレーター貫通孔が形成され、搬送マニピュレーター６００は駆動モジュール及び上端フランジ６２を含み、駆動モジュールの出力軸の頂端は、マニピュレーター貫通孔を通過して上端フランジ６２に固定接続される。複数の反応チャンバ１００に対応する複数のベース３００は、搬送マニピュレーター６００を囲んで設けられ、上端フランジ６２に搬送指６１（第１搬送指６１１、第２搬送指６１２、第３搬送指６１３及び第４搬送指６１４を含む）が固定して設けられ、駆動モジュールは上端フランジ６２及びその上に固定された搬送指６１を駆動して昇降動作及び（出力軸の軸線を回る）回転動作を行い、このようにして搬送指６１が一部のベース３００上のウェハを取り外し、該ウェハを他のベース３００上に置くことに用いられる。本発明の１つの好ましい実施形態として、図７に示すように、半導体プロセスチャンバは４つの反応チャンバ１００に対応する４つのベース３００（第１ベース７１、第２ベース７２、第３ベース７３、第４ベース７４を含む）を含み、ベース３００は搬送マニピュレーター６００を囲んで周方向に等間隔に設けられる。

【0061】

本発明の１つの任意選択的な実施形態として、外部マニピュレーターは２つのベース３００（例えば、第１ベース７１及び第４ベース７４）のみに対してウェハの出し入れ操作を行い、搬送マニピュレーター６００はウェハを別の２つのベース３００（例えば、第２ベース７２及び第３ベース７３）上に搬送する。

【0062】

当業者が理解しやすいように、以下に、本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバを用いて半導体プロセスを行う具体的な実施例が提供される。

【0063】

半導体プロセスを開始する前に、４つのベース３００はいずれも低位置にある。

【0064】

ウェハ７００はプロセスチャンバの外部から搬送口２４０を介して第１ベース７１及び第４ベース７４の上方に搬送され、それぞれ第１ベース７１及び第４ベース７４に対応する複数の支持柱３１０の上端面に落ちる。搬送マニピュレーター６００の駆動モジュールは、第１搬送指６１１及び第２搬送指６１２がそれぞれ第４ベース７４及び第１ベース７１に載置されたウェハ７００の下方に回転するまで、上端フランジ６２を所定の高さに上昇駆動し、時計回りに回転させる。

【0065】

搬送マニピュレーター６００の駆動モジュールは、再び上端フランジ６２を上昇駆動し、第１搬送指６１１及び第２搬送指６１２がそれぞれ第１ベース７１及び第４ベース７４上のウェハ７００を持ち上げるようにする。

【0066】

続いて、第１搬送指６１１及び第２搬送指６１２を第２ベース７２及び第３ベース７３の上方に位置させるまで、上端フランジ６２を時計回りに１８０°回転駆動する。上端フランジ６２を下降駆動し、第１搬送指６１１及び第２搬送指６１２がそれぞれウェハ７００を第２ベース７２及び第３ベース７３の支持柱３１０の上端面に置くようにする。

【0067】

搬送マニピュレーター６００は反時計回りに一定の角度で回転し、ベース３００の間の空間に内蔵される。

【0068】

再び２枚のウェハ７００を第１ベース７１及び第４ベース７４の上方に搬送し、第１ベース７１、第２ベース７２、第３ベース７３、第４ベース７４はそれぞれの昇降駆動モジュール５１０の駆動により上昇する。第１弾性シール筒４２０は、シールリング４１０の凹盤フランジ４１２が反応チャンバ１００の第２環状収容溝１３０に入るまで、自身の弾性力の作用で伸長してシールリング４１０を上昇させる。

【0069】

ベース３００はさらにプロセスポジションに上昇し、シールリング４１０から離れ、ベース３００は要求されたプロセスポジションに上昇し続く。反応チャンバ１００において半導体プロセスを行う時に、パージ手段は搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０からパージガスａを吹き込み、同時に搬送チャンバ２００は第２真空口２３０を介して排気し、真空ポンプは第１真空口１２０を介して反応領域ガスを抽出し、ベース３００の下方の圧力がベース３００の上方の圧力よりも大きいことを保証し、プロセス過程においてプロセスガスが搬送チャンバに入らず、それにより粒子源を除去する。

【0070】

プロセスが完了した後、昇降駆動モジュール５１０はベース３００を低位置に下降駆動し、ウェハ７００は支持柱３１０によって突き上げられ、ベース３００の上面から離れ、ウェハを取り出すために準備する。

【0071】

まず、第１ベース７１及び第４ベース７４上のウェハ７００を取り外し、搬送口２４０を介してプロセスチャンバから搬出する。

【0072】

その後、駆動モジュールは、２本の搬送指６１が第２ベース７２及び第３ベース７３の上方に位置するウェハ７００の下方に回転するまで、上端フランジ６２を時計回りに回転駆動し、駆動モジュールは、上端フランジ６２を駆動して２本の搬送指６１を牽引して上昇させ、それぞれ第２ベース７２及び第３ベース７３の上方のウェハ７００を持ち上げる。その後、上端フランジ６２を時計回りに１８０°回転させ、その後、下降させて、２枚のウェハ７００をそれぞれ第１ベース７１及び第４ベース７４上に置き、再び第１ベース７１及び第４ベース７４上のウェハ７００を取り外し、搬送口２４０を介してプロセスチャンバから搬出する。

【0073】

以上のステップで循環的に行い、それによりウェハに対してグループ分け（半導体プロセスチャンバが４つの反応チャンバ１００を含む場合に４枚のウェハを１グループとする）処理を行い、効率的な生産を実現する。

【0074】

本発明の第２態様として、上記の半導体プロセスチャンバを含む半導体プロセス装置を提供する。上記の半導体プロセスチャンバを採用することにより、本実施例に係る半導体プロセス装置は上記半導体プロセスチャンバの様々な利点を得ることができ、ここで繰り返し説明しない。

【0075】

本発明の第３態様として、半導体プロセス方法を提供し、該半導体プロセス方法は本発明の実施例に係る半導体プロセスチャンバに応用され、図９に示すように、該方法はステップＳ１～Ｓ５を含む。
ステップＳ１、搬送チャンバ２００内に位置するベース３００上にプロセス前のウェハ７００を置く。
ステップＳ２、ベース３００を制御して反応チャンバ１００に上昇させ、この過程において、環状シール構造４００は反応チャンバ１００の底部開口を閉鎖する。
ステップＳ３、半導体プロセスを行う。
ステップＳ４、ベース３００を制御して搬送チャンバ２００に下降させる。
ステップＳ５、ベース３００上のプロセス後のウェハ７００を取り外す。

【0076】

本発明において、環状シール構造４００（例えばシールリング４１０と第１弾性シール筒４２０を含む）は、反応チャンバ１００と、シール筒内部空間２１０及びシール筒外部空間２２０とを仕切ることができ、それにより反応チャンバ１００のシール効果を向上させ、反応チャンバ１００の圧力制御効果を改善し、さらに半導体プロセスのプロセス効果を向上させる。そして、ウェハ７００表面の清浄度を保証するために、搬送チャンバ２００は毎回ウェハを搬送する前に真空吸引を行う必要があり、本発明において、シール筒外部空間２２０におけるマニピュレーター等の装置と反応チャンバ１００との間は厳密な分離シール関係であり、それにより反応チャンバ１００において半導体プロセスを行うとともに、シール筒外部空間２２０に対して真空吸引処理を行うことができ、半導体プロセスのウェハ搬送ステップにおいて搬送チャンバ２００を再びバックグラウンド真空に吸引する必要がなく、ウェハ搬送時間を短縮させ、さらに半導体プロセスの成膜効率を向上させ、機台の生産能力を向上させる。また、本発明に係る半導体プロセスチャンバ構造は特にマルチ反応領域チャンバ（すなわち、同一の半導体プロセスチャンバに複数の反応チャンバ１００が存在し、複数の反応チャンバ１００は下方の同一の搬送チャンバ２００に連通する）に適用し、図５に示すように、環状シール構造４００（例えばシールリング４１０及び第１弾性シール筒４２０を含む）は反応チャンバ１００を厳密にシールすることができ、それによりマルチ反応領域チャンバにおける各反応領域（反応チャンバ１００）の間の気流の相互干渉の問題を解決することができ、マルチ反応領域チャンバの成膜品質を向上させる。

【0077】

反応チャンバ１００における半導体プロセスのプロセス効果をさらに向上させ、ベース３００の下方の構造の清浄度を維持するために、本発明の１つの好ましい実施形態として、半導体プロセスチャンバはさらにパージ手段（図示せず）を含み、図４に示すように、パージ手段は搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０を介してパージガスａを第１弾性シール筒４２０に導入することに用いられる。

【0078】

ステップＳ３は、半導体プロセスを行う時に、パージ手段を制御してパージガスａを第１弾性シール筒４２０に導入することをさらに含む。

【0079】

本発明の実施例において、パージ手段は半導体プロセスにおいて搬送チャンバ２００の底部の貫通孔２５０を介してパージガスａを第１弾性シール筒４２０に導入することができ、それによりベース３００の下部空間におけるガスの圧力が反応領域内のプロセスガスの圧力よりも大きいことを保証することができ、さらにプロセスガスがベース３００の下部空間に入って薄膜及び粒子を形成することを回避し（第１弾性シール筒４２０、シールリング４１０及びベース３００の間の空間にデッドスペースがなく、気流が下から上へスムーズに流れる）、ベース３００下方の構造の表面の清浄度を保証する。そして、プロセスガスはパージガスａに充填されたベース３００の下部空間に入らず、それによりプロセスガスによって充填される必要がある領域を減少させ、すなわち、反応領域の容積を減少させ、同量のプロセスガスが反応領域に入った後のプロセスガスの濃度を向上させ、さらに半導体プロセスの成膜レートを向上させる。

【0080】

外部マニピュレーターが搬送チャンバ２００に伸び込んだ後の位置決め及び搬送動作を簡略化し、ウェハ７００の位置の安定性を向上させるために、本発明の１つの好ましい実施形態として、図５、図７に示すように、半導体プロセスチャンバは複数の反応チャンバ１００を含み、搬送チャンバ２００には、異なる反応チャンバ１００に対応するベース３００の間にウェハ７００を移行するための搬送マニピュレーター６００が設けられる。

【0081】

図１０に示すように、ベース３００上にプロセス前のウェハ７００を置くステップＳ１は、ステップＳ１１～Ｓ１３を含む。
ステップＳ１１、一部のベース３００上にプロセス前のウェハ７００を置く。
ステップＳ１２、搬送マニピュレーター６００を制御して一部のベース３００上のプロセス前のウェハ７００を他のベース３００上に移行する。
ステップＳ１３、再び一部のベース３００上にプロセス前のウェハ７００を置く。

【0082】

それに対応して、図１１に示すように、ベース３００上のプロセス後のウェハ７００を取り外すステップＳ５は、ステップＳ５１～Ｓ５３を含む。
ステップＳ５１、一部のベース３００上のプロセス後のウェハ７００を取り外す。
ステップＳ５２、搬送マニピュレーター６００を制御して他のベース３００上のプロセス後のウェハ７００を一部のベース３００上に移行する。
ステップＳ５３、再び一部のベース３００上のプロセス後のウェハ７００を取り外す。

【0083】

具体的には、搬送チャンバ２００の底壁にマニピュレーター貫通孔が形成され、搬送マニピュレーター６００は駆動モジュール及び上端フランジ６２を含み、駆動モジュールの出力軸の頂端は、マニピュレーター貫通孔を通過して上端フランジ６２に固定接続される。複数の反応チャンバ１００に対応する複数のベース３００は、搬送マニピュレーター６００を囲んで設けられ、上端フランジ６２に搬送指６１（第１搬送指６１１、第２搬送指６１２、第３搬送指６１３及び第４搬送指６１４を含む）が固定して設けられ、駆動モジュールは上端フランジ６２及びその上に固定された搬送指６１を駆動して昇降動作及び（出力軸の軸線を回る）回転動作を行い、このようにして搬送指６１が一部のベース３００上のウェハ７００を取り外し、該ウェハ７００を他のベース３００上に置くことに用いられる。

【0084】

それに対応して、搬送マニピュレーター６００を制御して一部のベース３００上のプロセス前のウェハ７００を他のベース３００上に移行するステップＳ１２はステップＳ１２１～Ｓ１２４を含む。
ステップＳ１２１、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を上昇駆動又は下降駆動し、搬送指６１の高さをプロセス前のウェハ７００とベース３００の載置面との間に上昇又は下降させる。
ステップＳ１２２、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、少なくとも一部の搬送指６１を一部のベース３００（例えば、図７に示す半導体プロセスチャンバが４つの反応チャンバ１００を含む場合、一部のベース３００は第１ベース７１及び第４ベース７４であってもよい）上のプロセス前のウェハ７００の下方に回転させ、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を上昇駆動し、搬送指６１が一部のベース３００（第１ベース７１及び第４ベース７４）上のプロセス前のウェハ７００を取り外すようにする。
ステップＳ１２３、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、搬送指６１に載置されたプロセス前のウェハ７００を他のベース３００（第２ベース７４及び第３ベース７３）の上方に位置するまで回転させ、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を下降駆動し、搬送指６１がプロセス前のウェハ７００を他のベース３００に置くようにする。
ステップＳ１２４、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、搬送指６１がベース３００から離れるようにする。

【0085】

それに対応して、搬送マニピュレーター６００を制御して他のベース３００上のプロセス後のウェハ７００を一部のベース３００上に移行するステップＳ５２はステップＳ５２１～Ｓ５２４を含む。
ステップＳ５２１、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を上昇駆動又は下降駆動し、搬送指６１の高さをプロセス後のウェハ７００とベース３００の載置面との間に上昇又は下降させる。
ステップＳ５２２、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、少なくとも一部の搬送指６１を他のベース３００（第２ベース７４及び第３ベース７３）上のプロセス後のウェハ７００の下方に回転させ、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を上昇駆動し、搬送指６１が他のベース３００上のプロセス後のウェハ７００を取り外すようにする。
ステップＳ５２３、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、搬送指６１に載置されたプロセス後のウェハ７００を一部のベース３００（第１ベース７１及び第４ベース７４）の上方に位置するまで回転させ、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を下降駆動し、搬送指６１がプロセス後のウェハ７００を一部のベース３００上に置くようにする。
ステップＳ５２４、駆動モジュールを制御して上端フランジ６２を回転駆動し、搬送指６１がベース３００から離れるようにする。

【0086】

なお、以上の実施形態は、本発明の原理を説明するために採用された例示的な実施形態に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の精神及び本質を逸脱することなく、様々な変形及び改良を行うことができ、これらの変形及び改良も本発明の特許範囲と見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】