(57)【要約】  本発明の態様は、１組の基板を処理するための方法および装置を含んでいる。一実施形態では、圧縮基板ボートが、バッチ処理チャンバのポンピング容積を低減するように構成されている。該圧縮基板ボートは静止基板ボートおよび可動基板ボートを備えており、各々は独立してロード／アンロード可能である。該可動基板ボートおよび該静止基板ボートは、該基板間の距離が低減されるように、相互にインタリーブ可能である。別の実施形態では、除去可能な基板ホルダを有する基板ボートが、ポンピング容積を著しく増大させることなくサセプタを提供するように構成されている。該除去可能な基板ホルダは、サセプタを具備する該基板ボートからロード／アンロード可能である。該除去可能な基板ホルダは、この上の基板が該サセプタとインタリーブするように、該基板ボートと係合される。本発明の実施形態はポンピング容積を低減し、かつスループットを増大させることによって、バッチ処理時の所有コストを低減する。【選択図】  図１１
2009506573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッチ処理チャンバにおける圧縮基板ボートであって、
第１の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第１の基板ボートと、
第２の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第２の基板ボートと、
前記第１の基板ボートおよび前記第２の基板ボートに可動的に接続して、開位置と閉位置間で前記圧縮基板ボートを移動させるように構成されている接続機構と、
を備えており、
前記第１の複数の平行平面が前記閉位置で前記第２の複数の平行平面とインタリーブしており、また前記第１および第２の基板ボートが前記開位置で独立してロードおよびアンロード可能である、圧縮基板ボート。
【請求項２】
前記接続機構がピボットを備える、請求項１に記載の圧縮基板ボート。
【請求項３】
前記ピボットがセラミック軸受を備える、請求項２に記載の圧縮基板ボート。
【請求項４】
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートの各々が、
頂部プレートと、
底部プレートと、
複数の支持フィンガを有する少なくとも３つの支持バーと、
を備えており、
前記頂部プレートおよび前記底部プレートが前記少なくとも３つの支持バーによって接続されており、前記支持フィンガが、各々がこの上の基板を受け取りかつ支持するように構成されている前記対応する複数の平行平面を画成し、前記少なくとも３つの支持バーがその中に支持されている前記基板の直径の一方の側部に配列されている、請求項１に記載の圧縮基板ボート。
【請求項５】
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートの前記支持フィンガが、周縁付近の少なくとも３つのポイントで前記基板に接触するように構成されており、前記少なくとも３つのポイントが約１９０度〜約２００度の弧を形成する、請求項４に記載の圧縮基板ボート。
【請求項６】
前記少なくとも３つの支持バーに取り付けられている複数のサセプタをさらに備える、請求項４に記載の圧縮基板ボート。
【請求項７】
半導体基板を処理するためのバッチ処理システムであって、
各々が少なくとも２つの基板を受け取りかつ支持するように構成されている第１の基板ボートおよび第２の基板ボートと、
ロードロックと、
処理容積を画成する処理チャンバと、
前記ロードロックおよび前記処理チャンバと選択的に流体連通しているバッファチャンバと、
少なくとも部分的に前記バッファチャンバに配置され、かつ前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートに結合されている支持機構と、
を備えており、
前記支持機構が、前記ロードロック、前記処理チャンバおよび前記バッファチャンバ間で前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートを移送するように構成されているバッチ処理システム。
【請求項８】
前記支持機構がさらに、
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートをそれぞれ前記ロードロックおよび前記処理チャンバに挿入し、かつ前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートを前記ロードロックおよび前記処理チャンバから除去するように構成されているリフト機構と、
前記バッファチャンバにおける前記第１および前記第２の基板ボート間で位置を交換するように構成されている交換機構と、
を備える、請求項７に記載のバッチ処理システム。
【請求項９】
前記支持機構が、リフトを有する回転式プレートである、請求項８に記載のバッチ処理システム。
【請求項１０】
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートが圧縮基板ボートであり、各々が、
第１の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第１の基板ボートと、
第２の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第２の基板ボートと、
前記第１の基板ボートおよび前記第２の基板ボートを可動的に接続し、また開位置と閉位置間で前記圧縮基板ボートを移動させるように構成されている接続機構とを備えており、
前記第１の複数の平行平面が前記閉位置で前記第２の複数の平行平面とインタリーブしており、前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートが前記開位置で独立してロードおよびアンロード可能である、請求項７に記載のバッチ処理システム。
【請求項１１】
前記接続機構がピボットを備える、請求項１０に記載のバッチ処理システム。
【請求項１２】
バッチ処理方法であって、
ロードロックにおいて１セットの未処理基板を第１の基板ボートにロードするステップと、
前記１セットの未処理基板を具備する前記第１の基板ボートを前記ロードロックからバッファチャンバに移送する一方で、１セットの処理済み基板を有する第２の基板ボートを処理チャンバから移送するステップと、
前記第１の基板ボートを前記処理チャンバに、前記第２の基板ボートを前記ロードロックに移送するステップと、
前記１セットの処理済み基板を前記第２の基板ボートからアンロードする一方で、前記１セットの未処理基板を前記処理チャンバで処理するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
全ての前記ステップを反復するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッファチャンバにおける前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートの位置を交換するステップをさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートが圧縮基板ボートであり、各々が、半分が静的であり半分が可動的であり、１セットの未処理基板をロードする前記ステップが、
前記１セットの未処理基板の前半を前記第１の基板ボートの前記静的半分にロードする工程と、
前記１セットの未処理基板の後半を前記第１の基板ボートの前記可動的半分にロードする工程と、
前記第１の基板ボートを閉鎖する工程であって、前記１セットの未処理基板の前記前半および後半がインタリーブしている工程と、
を備えており、
１セットの処理済み基板をアンロードする前記ステップが、
前記第２の基板ボートを開放する工程と、
前記１セットの処理済み基板の前半を前記第２の基板ボートの前記静的半分からアンロードする工程と、
前記１セットの処理済み基板の後半を前記第１の基板ボートの可動的部分からアンロードする工程と、
を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の基板ボートおよび第２の基板ボートを開放および閉鎖するステップが、前記可動的半分を前記静的半分から旋回させることによって実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
バッチ処理システム用の基板ボートであって、
ボート本体と、
複数の基板を支持するように構成されている複数の積層平面を画成する複数の支持ピンを有する基板ホルダと、
を備えており、
前記基板ホルダが前記ボート本体に除去可能に接続されている基板ボート。
【請求項１８】
前記ボート本体が、
ベース部材と、
前記ベース部材に垂直に接続されている複数の支持部材と、
前記複数の支持部材上に積層状に形成されており、かつ前記ボート本体が前記基板ホルダに接続される場合に前記複数の積層平面とインタリーブするように構成されている複数のサセプタとを備える、請求項１７に記載の基板ボート。
【請求項１９】
前記複数のサセプタの各々が、前記基板ホルダを収容するように構成されている周縁に沿った複数の開口を有する、請求項１８に記載の基板ボート。
【請求項２０】
前記基板ホルダが、
ホルダベースと、
複数の支持ロッドと、
前記複数の支持ロッドに積層状に接続されている複数の支持リングと、
を備えており、前記複数の支持ピンが前記複数の支持リング上に形成される、請求項１７に記載の基板ボート。
【請求項２１】
前記ホルダベースが、ローダに係合するように構成されている底部側に構築された複数のスロットを有する、請求項２０に記載の基板ボート。
【請求項２２】
前記ボート本体および前記基板ホルダをロックおよびロック解除するように構成されているロック機構をさらに備える、請求項１７に記載の基板ボート。
【請求項２３】
処理チャンバと、
前記処理チャンバと接続されているロードロックと、
複数の基板を支持するように構成されている第１の基板ホルダと、
前記第１の基板ホルダに係合し、また前記処理チャンバと前記ロードロック間で前記第１の基板ホルダを移送するように構成されている基板ボートと、
前記第１の基板ホルダを移動させ、かつ前記第１の基板ホルダおよび前記基板ボートを係合するように構成されている第１のホルダステーションと、
を備える、バッチ処理システム。
【請求項２４】
複数の基板を支持し、かつ前記基板ボートと係合するように構成されている第２の基板ホルダと、
前記第２の基板ホルダを移動させ、かつ前記第２の基板ホルダおよび前記基板ボートを係合させるように構成されている第２のホルダステーションと、
をさらに備える、請求項２３に記載のバッチ処理チャンバ。
【請求項２５】
前記第１および第２の基板ホルダが各々、
ホルダベースと、
複数の支持ロッドと、
前記複数の支持ロッドに積層状に接続されている複数の支持リングであって、複数の支持ピンが前記複数の支持リング上に形成されている複数の支持リングと、
を備えており、
前記基板ボートが、
ベース部材と、
前記ベース部材に垂直に接続されている複数の支持部材と、
前記複数の支持部材上に積層状に形成されており、かつ、前記基板ボートが前記第１または前記第２の基板ホルダに係合される場合に前記複数の積層平面とインタリーブするように構成されている複数のサセプタとを備える、請求項２４に記載のバッチ処理チャンバ。
【請求項２６】
第１の基板ホルダをロードロックにロードするステップと、
第２の基板ホルダを有する基板ボートを処理チャンバから前記ロードロックに移送するステップと、
前記第２の基板ホルダを前記基板ボートから除去するステップと、
前記第１の基板ホルダを前記基板ボートに挿入するステップと、
前記基板ボートを前記処理チャンバに移送して、処理ステップを開始するステップと、
前記第２の基板ホルダをアンロードするステップと、
を備える、基板処理方法。
【請求項２７】
すべての前記ステップを反復する工程をさらに備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の基板ホルダを前記基板ボートから除去する前記ステップが、
前記第２の基板ホルダの底部に形成されている複数のスロットにローダを挿入する工程と、
前記基板ボートを垂直に移動させて、前記基板ボートおよび前記第２の基板ホルダを係合解除する工程と、
前記第２の基板ホルダを前記ローダによって前記基板ボートから水平に移動させる工程と、
を備える、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の基板ホルダを前記基板ボートに挿入する前記ステップが、
前記第１の基板ホルダを前記ローダによって前記基板ボートに水平に移動させる工程と、
前記基板ボートを垂直に移動させて前記基板ボートおよび前記第１の基板ホルダを係合する工程と、
前記ローダを前記第１の基板ホルダから除去する工程と、
を備える、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は概して、バッチ処理中に基板を支持および移送して、ポンピング容積を低減するための方法および装置に関する。本発明の実施形態はまた、バッチ処理チャンバにおける均一なガス送出および均一な熱伝達のための方法および装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]基板製作プロセスの有効性はしばしば、デバイス歩留まりおよび所有コスト（ＣＯＯ）である２つの関連する重要な要因によって測定される。これらの要因は、電子機器、ひいては市場でのデバイス製造業者の競争力を生み出すコストに直接影響を与えるため、重要である。ＣＯＯは、多数の要因に影響されるが、１時間に生成される基板数に大きく影響される。バッチ処理は、追加費用を実質的に増大させることなく、基板数を実質的に増大させることによるＣＯＯの改良に、しばしば非常に有効である。
【０００３】
[0003]バッチ処理という用語は概して、一度に２つ以上の基板を処理可能なプロセスステップを示している。バッチ処理の利点は概して２つある。一方で、バッチ処理は、基板処理シーケンスでの他のプロセスレシピステップと比較して過度に長いプロセスレシピステップを実行することによって、システムスループットを増大させることができる。他方で、高価な前駆体材料が使用されるＡＬＤおよびＣＶＤなどの一部の処理ステップにおいて、バッチ処理は、単一の基板処理と比較して前駆体ガスの使用を大きく低減させることができる。基板表面積対チャンバ容積の比が大きなバッチ処理チャンバは、前駆体ガスの使用を低減するのに望ましい。
【０００４】
[0004]基板は概して、バッチ処理中に基板ボートによって支持および移送される。図１は、通常の従来技術の基板ボート１０１を有するバッチ処理チャンバ１００の断面図である。複数の基板１４０が概して、複数のバー１０６によって支持されているサセプタ１０４上の基板ボート１０１に置かれている。各基板１４０は透視サセプタ１０４上に直接静止してもよく、あるいは、透視サセプタ１０４の表面に取り付けられている３つ以上のピン（図示せず）上で２つのサセプタ１０４間に吊り下げられてもよい。複数のバー１０６は概して、底部プレート１０５および頂部プレート１０２に取り付けられている。底部プレート１０５は概して、基板ボート１０１に垂直かつ回転運動を伝えるように構成されているシャフト１１８に接続されてもよい。シャフト１１８は、シールプレート１０８のボア１０９に位置決めされている回転シール１０７に結合されている。シールプレート１０８は垂直に移動するように構成されている。シールプレート１０８が上部位置にある場合、図１に示されているように、基板ボート１０１は、チャンバ壁１１０およびシールプレート１０８によって形成されている真空チャンバ１１２に挿入される。シールプレートが下部にある場合、基板ボート１０１は真空チャンバ１１２から除去される（図示せず）。図１のバッチ処理チャンバ１００は、真空チャンバ１１２が絶縁されている処理位置に示されている。真空チャンバ１１２と流体連通している１つ以上の入口１２２は概して、真空チャンバ１１２に処理またはキャリアガスを供給するために提供される。一態様では、複数のホール１２４を有する噴射器１２０は、基板ボート１０１の一方の側部に位置決めされて、入口１２２に接続されてもよい。複数のホール１２４は、真空チャンバ１１２に対してガスを均等に送出するための垂直シャワーヘッドを形成してもよい。出口１３２と流体連通している排出アセンブリ１３０は概して噴射器１２０の反対側に位置決めされてもよい。一態様では、噴射器１２０のホール１２４に対応する複数のスロットが、各基板１４０の表面付近の水平な流れをさらに容易にするために、排出アセンブリ１３０に形成されてもよい。
【０００５】
[0005]図２は、通常の従来技術の基板ボート２００の斜視図である。基板ボート２００は頂部プレート２０２と、底部プレート２０５と、頂部プレート２０２と底部プレート２０５間に垂直に延びている複数の支持部材２０６とを有してもよい。場合によっては、複数の支持部材２０６の各々は、その中に基板を保持するように構成されている複数の凹部２０３を有している。他の場合には、複数の支持部材２０６の各々は概して、ここから延びて基板２４０を支持するように構成されている複数の支持フィンガ２０４を有している。支持フィンガ２０４は概して、複数の支持部材２０６の各々に均等に位置決めされている。同じ高さの支持フィンガ２０４は同じ基板２０４を支持するように構成されている。基板と直接接触していてもしていなくてもよいリング状サセプタを有することは基板ボートにとって一般的である。
【０００６】
[0006]半導体デバイスのサイズの収縮およびデバイス性能要件の増大によって、デバイス製作プロセスは今やより大きな均一性および反復性を必要とする。バッチ処理チャンバにおける均一なガス送出および熱伝達は、単一基板システムにおけるより達成が困難である。バッチ処理チャンバで使用される基板ボートへのサセプタの追加は、均一なガス送出および熱伝達を促進することで知られている。しかしながら、サセプタを含むことは普通、チャンバのポンピング容積を増大させる。
【０００７】
[0007]従って、必要なデバイス性能目的を満たし、かつシステムスループットを増大させるバッチ処理のためのシステム、方法および装置が必要である。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]本発明は概して、バッチ処理チャンバで基板を移送および支持するための装置および方法に関する。
【０００９】
[0009]本発明の一実施形態はバッチ処理チャンバにおける圧縮ボートに関する。該圧縮ボートは、第１の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第１の基板ボートと、第２の複数の平行平面上で基板を受け取りかつ支持するように構成されている第２の基板ボートとを備えている。該圧縮ボートはさらに、該第１の基板ボートおよび該第２の基板ボートを可動的に接続するように構成されている接続機構を備えており、該圧縮ボートは開位置および閉位置を有しており、該閉位置では、該第１の複数の平行平面は該第２の複数の平行平面とインタリーブしており、また該開位置では、該第１および第２の基板ボートは独立してロードおよびアンロード可能である。この構成は、該閉位置での処理中の基板間の空間を小さくすることでボートサイズを圧縮する。
【００１０】
[0010]本発明の別の実施形態は、半導体基板を処理するためのバッチ処理システムに関する。該バッチ処理システムは概して、第１の基板ボートと、第２の基板ボートと、ロードロックと、基板を処理するための処理領域を画成する処理チャンバとを備えており、該第１および第２の基板ボートは、該第１および第２の基板ボートの一方が該ロードロックを占めるのに対して、もう一方が該処理チャンバを占め、かつ該第１および第２の基板ボートが場所を交換可能であるように配列されている。
【００１１】
[0011]本発明の別の実施形態は、バッチ処理中に基板を受け取りかつ移送するための方法に関する。該方法は概して、第１の基板ボートに第１のセットの基板をロードするステップと、第２の基板ボートに第２のセットの基板をロードするステップと、該第１のセットの基板および該第２のセットの基板がインタリーブするように該第１の基板ボートおよび該第２の基板ボートをインタリーブするステップと、を備えている。
【００１２】
[0012]本発明の別の実施形態はバッチ処理システム用の基板ボートに関する。該基板ボートは、複数のサセプタを有する常設部分と、複数の支持ピンを有する基板ホルダとを備えており、該基板ホルダは該常設部分に除去可能に接続されており、該基板ホルダが該常設部分に接続される場合、該複数の支持ピンは該複数のサセプタとインタリーブし、また該基板ホルダは、該常設部分に接続されない場合にはロードおよびアンロード可能である。
【００１３】
[0013]本発明の別の実施形態はバッチ処理システムに関する。該バッチ処理システムは、処理チャンバと、該処理チャンバと連通しているロードロックと、該処理チャンバと該ロードロック間に基板を移送するように構成されている基板ボートと、該基板ボートに互換的に係合されている第１および第２の基板ホルダと、を備えている。該第１および第２の基板ボートの各々は、ロードおよびアンロード中に複数の基板を支持するように構成されている。
【００１４】
[0014]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約されている本発明に関するより具体的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、これらの一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の通常の実施形態のみを図示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいため、本発明の範囲の制限とみなされるべきではない点に注目すべきである。
【詳細な説明】
【００１５】
[0034]本発明は概して、所有コスト（ＣＯＯ）を低減するバッチ処理用の装置および方法を提供する。バッチ処理を実行するために使用されるハードウェアおよび方法の例はさらに、「Ｍｉｎｉ−ｂａｔｃｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｈａｍｂｅｒ」と題され、１９９７年８月１１に出願された米国特許出願第６，３５２，５９３号と、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｂａｔｈ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ」と題され、２００５年１月１０日に出願された米国特許出願第６０／６４２，８７７号に説明されており、これらは全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
【００１６】
[0035]本発明の一部の実施形態では、基板数を低減せずにバッチ処理チャンバの容積を低減することはＣＯＯの改良をもたらす。バッチ処理チャンバの容積の低減は、前駆体ガスおよび／または他の処理材料の使用を低減させる。さらに、ＡＬＤバッチ処理チャンバの容積の低減は、表面のすべてが処理ガスによって飽和されることを保証するのにかかる時間を低減する。
【００１７】
[0036]一態様では、基板ボートのサイズの低減は、バッチ処理チャンバの容積を低減する際に最も効果的である。図１を参照すると、基板ボート１０１は真空容積１１２の大部分を占める。ボートサイズを判断する重要な要因は概して、各基板１４０と基板１４０の上部サセプタ１０４間の距離Ｄ１と、サセプタ１０４とチャンバ壁１１０間、または噴射器１２０と排出アセンブリ１３０間の距離Ｄ２とを含んでいる。従って、真空容積１１２はＤ１および／またはＤ２を低減することによって低減されることもある。Ｄ１の場合、ＡＬＤバッチ処理チャンバについては、距離Ｄ１は好ましくは、基板１４０上の均一な堆積膜を達成するために約０．１５〜約１．５インチの範囲にある。しかしながら、現在は、Ｄ１はロボットの制限アクションゆえに０．３４７インチ（８．８ｍｍ）より大きく制限されており、これは、基板ボートから基板をロードおよびアンロードするように構成されているロボットが、確実なロードおよびアンロードのために隣接基板間にさらなる距離を必要とすることを意味している。ディスク状サセプタを具備する基板ボートの場合、ロボットの制限アクションはサセプタ間のさらなる距離を必要とする。
【００１８】
[0037]圧縮基板ボートは、相互に可動的に接続されている２つの基板ボートを備えている。圧縮ボートは開および閉位置を有している。基板は開位置でロード／アンロードされてもよく、閉位置で処理されてもよい。１セットの基板を保持するように構成されている２つの基板ボートの各々は独立してロード／アンロードされてもよい。圧縮ボートが閉位置にある場合、２つの基板ボートによって保持されている基板は相互にインタリーブする。従って、基板間の距離はバッチ処理中に半分に低減される。
【００１９】
[0038]図３は、例示的基板ボート３００の断面図である。図４は、図３に示されている基板ボートのライン４−４に沿った断面図である。基板ボート３００は概して、（図４に示されている）頂部プレートと、底部プレート３０５と、頂部プレート３０２と底部プレート３０５間に垂直に延びている複数の支持部材３０６とを備えている。一態様では、頂部プレート３０２および底部プレート３０５は半円形状を有してもよい。複数の支持部材３０６は、底部プレート３０５および頂部プレート３０２の周縁に沿って配列されてもよい。一態様では、３つの支持部材３０６があってもよく、このうちの２つは底部プレート３０５および頂部プレート３０２の直立縁３０９付近に配列されている。直立縁３０９付近に位置決めされている２つの支持部材３０６の各々は、底部プレート３０５の直立縁３０９から延びており、かつ基板３４０用に設計された円３４１内に湾曲されている複数の湾曲フィンガ３０７を有してもよい。第３の支持部材３０６は概して半円曲線３０８の中央に位置決めされてもよい。複数の直立支持フィンガ３０４は概して、第３の支持部材３０６から円３４１の内部に延ばされてもよい。
【００２０】
[0039]図３に示されているように、基板３４０はポイントＡ１、Ａ２およびＡ３で湾曲フィンガ３０７および直立支持フィンガ３０４によって支持されてもよい。一態様では、Ａ１、Ｏ（円３４１の中央）およびＡ２によって形成されている角度Ａは約１９０〜２００度の範囲にある。基板ボート３００は垂直支持部材３０６を半円内に閉じ込め、同時に、半円以上をカバーするＡ１、Ａ２およびＡ３の定常の３つのポイント支持を、この上に支持されている基板３４０に提供する。底部プレート、頂部プレート、支持部材および支持フィンガの種々の設計、配列および組み合わせが基板ボートを具現化するために使用されてもよいことに注目すべきである。一実施形態では、頂部プレート３０２および底部プレート３０５は、例えば半リングなどの半円以外の形状を有してもよい。
【００２１】
[0040]図４を参照すると、基板ボート３００に保持されている複数の基板３４０は概して、垂直方向に均等に分布されている。基板３４０の各々は、このすぐ隣の基板までの距離Ｄ３を有する。距離Ｄ３は、半導体処理システムのロボット制限にまで最小化されてもよい。
【００２２】
[0041]図５は、図３および図４に示されている基板ボート３００に類似の２つの基板ボート３０１１および３０１２を組み合わせている例示的圧縮基板ボート３００Ａの概略断面図である。圧縮ボート３００Ａは閉位置にある。基板ボート３０１１および３０１２の各々は、相互間の距離Ｄｓｉｎｇｌｅで１セットの基板３４０を支持するように構成されている。基板ボート３０１１および３０１２は、基板ボート３０１１のフィンガ３０４１および３０７１が基板ボート３０１２の支持フィンガ３０４２および３０７２とは異なるレベルに位置決めされている点を除いて構造が類似している。支持フィンガ３０７１および３０７２は相互にインタリーブしているため、この上の基板３４０もまた相互にインタリーブしている。両方の基板ボート３０１１および３０１２が基板３４０をロードされる場合、基板３４０は、相互の低減された距離Ｄｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄを有することがある。一態様では、Ｄｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ＝（Ｄｓｉｎｇｌｅ−基板厚）／２である。基板ボートは概してプロセス中にバッチ処理チャンバで回転しているため、圧縮ボート３００Ａがとる容積は、１つの基板ボート３０１１または３０１２がとる容積に等しい。さらに、圧縮基板ボート３００Ａは、基板ボート３０１１または３０１２の２倍の基板保持容量を有している。
【００２３】
[0042]本発明の圧縮ボートは概して、開および閉位置を有しており、閉位置では、圧縮ボートはバッチ処理チャンバで処理される高密度で基板を保持してもよく、開位置では、圧縮ボートは低密度で基板をロードおよびアンロードされてもよい。開および閉位置間の推移は種々の方法で具現化可能である。図６は、例示的圧縮ボートがピボッティングによって開閉される様子を示す斜視図である。圧縮ボート６００は静止ボート６１０と、可動ボート６２０とベース６３０とを備えている。ベース６３０はさらに、圧縮ボート６００を回転および垂直変換するように構成されているシャフト６３６に接続されてもよい。一態様では、ベース６３０は静止基板ボート６１０によって１つのエンティティに形成されてもよい。静止ボート６１０は概して、各々が複数の支持フィンガ６１８を有する複数の支持部材６１７を有している。複数の支持部材６１７は頂部プレート６１６と、ベース６３０に静的に接続されている底部プレート６１９と、に垂直に接続されている。可動ボート６２０は概して、各々が複数の支持フィンガ６２８を有する複数の支持部材６２７を有している。複数の支持部材６２７は頂部プレート６２６と、ベース６３０と底部プレート６２９間に結合されているピボッティング機構６２４を介してベース６３０に可動的に接続されている底部プレート６２９と、に接続されている。可動ボート６２０の頂部プレート６２６はまた、ピボッティング機構を介して静止基板ボート６１０の頂部プレート６１６に結合されてもよい。この場合、頂部プレート６２６は頂部プレート６１６に接続されない。ピボッティング機構６２４と同じ軸を有するアパーチャー６２２は概して頂部プレート６２６に位置決めされている。
【００２４】
[0043]開閉プロセス中、支持ピン６３５は概して、可動基板ボート６２０の重量およびスイング運動を支持するアパーチャー６２２に挿入されてもよい。一態様では、支持ピン６３５は、圧縮ボート６００がロードおよびアンロードされるロードロックチャンバに接続されてもよい。圧縮ボート６００が閉じられている場合、支持ピン６３５はアパーチャー６２２から持ち上げられてもよい。基板ボートは概して、潤滑が困難であり、かつ粒子汚染の制限が重大である真空状態および／または高温の条件で動作しているため、支持ピン６３５の使用は、接触を少なくし、またピボッティング機構と比べて潤滑が少なくて済むため、望ましい。圧縮ボート６００が閉位置にある場合、ロック機構が提供可能である。この場合、圧縮ボート６００は、ベース６３０のアパーチャー６３１と底部プレート６２９に配置されているアパーチャー６３２に対してロックピン６３３を挿入／除去することによって閉位置でロック／ロック解除されてもよく、アパーチャー６３２およびアパーチャー６３１は、圧縮ボート６００が閉位置にある場合に同心円状である。
【００２５】
[0044]図７は、開位置にある例示的圧縮ボートの断面図である。圧縮ボート７００は静止ボート７１０と、可動ボート７２０とベース７３０とを備えている。ベース７３０はさらに、圧縮ボート７００を回転および垂直変換するように構成されているシャフト７３６に接続されてもよい。静止ボート７１０は概して、各々が複数の支持フィンガ７１８を有する複数の支持部材７１７を有している。複数の支持部材１７１は頂部プレート７１６と、ベース７３０に静的に接続されている底部プレート７１９と、に垂直に接続されている。可動ボート７２０は概して、各々が複数の支持フィンガ７２８を有する複数の支持部材７２７を有している。複数の支持部材７２７は頂部プレート７２６と、ベース７３０と底部プレート７２９間に結合されている軸受７４０を介してベース７３０に可動的に接続されている底部プレート７２９と、に垂直に接続されている。開閉プロセス中、軸受７４０と一列になっている支持ピン７３５は概して、頂部プレート７２６に位置決めされているアパーチャー７２２に挿入されてもよい。支持ピン７３５は概して、可動ボート７２０の重量およびスイング運動を支持するように構成されている。一実施形態では、軸受７４０はセラミック軸受であり、例えば変形耐性のあるジルコニアから形成されるボールレスセラミック軸受は高温で動作可能であり、また優れた化学物質耐性を有している。一態様では、軸受７４０はＦｒｅｌｏｎが裏打ちされたセラミック軸受であってもよい。Ｆｒｅｌｏｎが裏打ちされた軸受は、多数の半導体処理が実行される真空かつ高温条件が望ましい自己潤滑的である。
【００２６】
[0045]本発明の圧縮ボートは、所望のプロセス特徴に応じて、例えば石英、シリコンカーバイドまたはグラファイトなどの任意の適切な材料から構築されてもよい。
【００２７】
[0046]圧縮ボートは２つの基板ボートから組み付けられてもよく、このうちの一方はロードおよびアンロード中にもう一方から離れる。２つの基板ボートは、各々が１セットの基板を保持するように構成されており、２セットの基板が相互にインタリーブするように組み付けられてもよい。一実施形態では、２つの基板ボートの一方がロードおよびアンロード中にもう一方から離れて回転する。別の実施形態では、２つの基板ボートのうちの一方が線形運動で離れる。一実施形態では、２つの基板ボートは相互に接続されている。別の実施形態では、一方の基板ボートがもう一方に互換的にプラグされてもよい。
【００２８】
[0047]本発明の一実施形態では、圧縮ボートは、所望の熱伝達および／または質量流を取得するように構成されているサセプタを有してもよい。
【００２９】
[0048]バッチ処理チャンバで実行される一部のプロセスについて、例えば、バッチの全基板に対する均一かつ望ましいプロセス結果を達成するためのＡＬＤおよびＣＶＤは、バッチの全基板の各ポイントが同一設定ポイント温度±摂氏約１度を獲得することを必要とする。バッチ処理チャンバにおいて、基板は、チャンバ側壁に位置決めされている加熱構造から送出された放射エネルギーによって加熱されてもよい。この構成では、基板の縁部は、加熱構造により近く位置決めされているため、基板の他の部分よりも早く加熱されやすい。図１を参照すると、プロセス中、処理中の基板１４０は、基板１４０の直径よりも大きくなるようにサイズ設定されているサセプタ１０４上に直接静止してもよいため、基板の縁部に達する前に側壁に隣接する加熱構造から送出された放射エネルギーを吸収可能である。基板よりも直径が大きいサセプタの存在はまた、基板の縁部に達する前にプロセスガスを事前加熱する。バッチ処理チャンバの側壁に隣接して位置決めされている加熱構造から基板に移送されたエネルギーの量を変更することによってプロセス温度がプロセスレシピの異なる段階で変更される場合、基板ボート１０１の熱質量を最小化して、基板温度がプロセス時に高速で調整されるようにする必要があることもある。多くの半導体プロセスは、特に部材サイズが小型化されるに伴って、粒子汚染に極めて影響を受けやすい。基板と処理装置の物理的接触は概して粒子汚染源の１つである。接触による汚染を最小化するためには、基板ボートに取り付けられている３つ以上のピンで基板を支持するなど、２つのサセプタ間に基板を吊り下げることが望ましいこともある。
【００３０】
[0049]バッチ処理チャンバで実行される一部のプロセス、例えばＡＬＤおよびＣＶＤについて、基板の表面のガス流分布は、特に、質量輸送制限反応によって支配されている高レートＣＶＤプロセスについて、また高速表面飽和が反応レート制限堆積に必要とされるＡＬＤプロセスについて、バッチ処理チャンバで処理される基板上への均一な層の形成にとって肝要である。基板の縁部は、基板の縁部の堆積膜の表面上の未反応な過剰前駆体の存在によって、堆積膜の厚さおよび／または汚染のばらつきを招く恐れのある中央より高い濃度のプロセスガスに暴露される傾向がある。プロセスガスは、基板の処理表面の高速飽和を許容する略平行プロセスガス流でバッチ処理チャンバに噴射されてもよい。略平行プロセスガス流をバッチ処理チャンバに噴射するための装置および方法は、「ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＢＡＴＣＨ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＣＨＡＭＢＥＲ」と題され、２００５年１月１０日に出願された米国特許出願第６０／６４２，８７７号に説明されており、これは全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
【００３１】
[0050]各基板のガス速度は、基板と基板の隣接する複数のサセプタ（基板の上下にあるもの）間のギャップ、ならびにサセプタの外縁と側壁間のギャップに左右される。異なるギャップは各々、基板の表面のガス流に直接影響を与えるため、堆積膜の反復性および均一性に対する効果を有する可能性がある。一般的に、基板とこの対応する上部サセプタ間のギャップは好ましくは約０．１５〜１．５インチの範囲にある。サセプタと側壁間のギャップ、サセプタと噴射アセンブリ間のギャップおよび／またはサセプタと排出アセンブリ間のギャップは好ましくは、２つの連続サセプタ間のギャップ以下である。好ましくは側壁とサセプタ間のギャップは約０．０５〜約１．０インチである。側壁とサセプタ間の距離を最小化することは、サセプタへの熱伝達を改良する。
【００３２】
[0051]サセプタは望ましい熱伝達および／または質量流を提供するが、隣接する基板間のロボット制限の少なくとも一定距離の余分な距離が、基板をロード／アンロードするためにロボットに必要とされるため、従来の基板ボートにおけるサセプタの提供は普通基板ボートのポンピング容積を増大させる。本発明の一実施形態は、余分なポンピング容積を必要とせずに基板ボートにサセプタを提供する。
【００３３】
[0052]図８および図９は、サセプタを具備する例示的圧縮ボートの概略的な断面図および部分的側断面図である。圧縮ボート４００は、基板ボート４０１１および４０１２の各々がサセプタ４１０１および４１０２同様の複数のケージを有している点を除いて、図３および図４に示されているインタリーブ可能な基板ボートに類似の２つのインタリーブ可能な基板ボート４０１１および４０１２を備えている。圧縮ボート４００は閉位置にある。基板ボート４０１１および４０１２の各々は、相互間の距離Ｄｓｉｎｇｌｅで１セットの基板４４０を支持するように構成されている。インタリーブ可能な基板ボート４０１１および４０１２は、基板ボート４０１１の支持フィンガボート４０４１および４０７１が基板ボート４０１２の支持フィンガ４０４２および４０７２とは異なるレベルに位置決めされている点を除いて構造が類似している。支持フィンガ４０７１および４０７２は相互にインタリーブしているため、この上の基板４４０もまた相互にインタリーブしている。半リングの形状を有するサセプタ４１０１および４１０２は概して、それぞれ支持部材４０６１および４０６２上に形成されてもよい。図９に示されているように、圧縮ボート４００がロードおよび閉鎖される場合に、圧縮ボート４００によって支持されている各基板４４０が、この外部周縁を囲む２つの対応する半リングサセプタ４１０１および４１０２を有するように、サセプタ４１０１は支持部材４０６１の支持フィンガ４０４１の２倍の数である。本実施形態では、粒子汚染を制限する基板４４０が３つのポイントで支持されており、プロセス容積を低減する基板４４０がインタリーブしており、またサセプタ４１０１および４１０２は熱伝達および質量流を最適化する。
【００３４】
[0053]圧縮ボート４００のサセプタ４１０１および４１０２（総合的に４１０）は、シリコン、シリコンカーバイドまたはシリコンカーバイドコーティンググラファイトから形成されてもよい。一実施形態では、サセプタ４１０は１ｍｍの厚さを有することがある。この場合、圧縮ボート４００の隣接基板４４０がＤｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ＝４ｍｍの距離を有する場合、隣接するサセプタ４１０は、ガス流を許容するために約Ｄｓｕｓｃｅｐｔｏｒ＝３．８ｍｍのギャップを有してもよい。
【００３５】
[0054]図１０および図１１はそれぞれ、圧縮ボートを有する例示的バッチ処理システム９００の側部および上部からの概略図である。バッチ処理システム９００は、プロセスを稼働させ、基板を同時にロード／アンロードさせて、ロード／アンロードおよび安定化の時間を低減するように構成されている。バッチ処理システム９００は概して、基板を処理するように構成されているプロセスチャンバ９１０と、基板をロード／アンロードするように構成されているロードロック９２０とを有している。プロセスチャンバ９１０およびロードロック９２０は同じレベルに並んで位置決めされてもよい。ロードロック９２０とプロセスチャンバ９１０間で基板を交換するように構成されている交換チャンバ９３０は概して、プロセスチャンバ９１０およびロードロック９２０の下方に位置決めされている。交換チャンバ９３０は概して、プロセスチャンバ９１０およびロードロック９２０と選択的に流体連通している。Ｏリング構造９３１は概して、それぞれ交換チャンバ９３０とロードロック９２０間、および交換チャンバ９３０とプロセスチャンバ９１０間のインタフェースに位置決めされてもよい。全ての３つのチャンバ９１０、９２０および９３０はポンピングデバイス９７３と流体連通していてもよく、また独立して加圧および／またはポンピングされてもよい。プロセスチャンバ９１０は、内部で稼働するように構成されているレシピステップに応じてガス送出システム９７２に接続されてもよい。本発明の利点を享受するように適合可能なバッチ処理チャンバで使用されているガス送出システムは、「ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＢＡＴＣＨ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＣＨＡＭＢＥＲ」と題され、２００５年１月１０日に出願された米国特許出願第６０／６４２，８７７号に説明されており、これは全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
【００３６】
[0055]２つの圧縮ボート９４１は概して、交換チャンバ９３０に配置されているボートテーブル９４０に取り付けられている。ボートテーブル９４０は、交換チャンバ９３０の底部に配置されている回転シール９７７を介して交換チャンバ９３０から延びるシャフト９７６に取り付けられてもよい。シャフト９７６はまた、交換チャンバ９３０の下方でリフト／交換機構９７０と結合されてもよい。一態様では、リフト／交換機構９７０はモータ９７１と、リフト９７４と回転テーブル９７５とを備えてもよい。リフト９７４は、シャフト９７６およびボートテーブル９４０を上下に移動させるように構成されている。圧縮ボート９４１もまた上下に移動されてもよい。両方の圧縮ボート９４１が交換チャンバ９３０内で下降されると、回転テーブル９７５はシャフト９７６およびボートテーブル９４０を１８０度回転させることによって２つの圧縮ボート９４１を交換してもよい。リフト／交換機構９７０は、すべて当分野で周知である油圧、空気または電気モータ／リードスクリューの機械的アクチュエーターによって起動されてもよい。
【００３７】
[0056]２つの圧縮ボート９４１の各々は概して、シャフト９２７によってボートテーブル９４０上に搭載されている。圧縮ボート９４１は概して、熱および／または処理ガスの均等な分布のために、プロセス中に回転するように構成されている。シャフト９２７はさらに、シャフト９２７を介して圧縮ボート９４１を回転させるように構成されている回転機構９２５に結合されてもよい。一態様では、回転機構９２５は回転モータを備えてもよい。一実施形態では、熱エネルギーの分布はさらに、処理中にボートを回転させることによって最適化される。ボートの回転スピードは約０〜１０回転／分（ｒｐｍ）で変化してもよいが、好ましくは１ｒｐｍ〜５ｒｐｍである。
【００３８】
[0057]シールプレート９２６は概して、圧縮ボート９４１が（図１０に示されているように）上部位置にある場合にプロセスチャンバ９１０、ロードロック９２０および交換チャンバ９３０を相互に隔離するために圧縮ボート９４１の各々に提供されてもよい。シールプレート９２６は圧縮ボート９４１のすぐ下に位置決めされてもよい。一実施形態では、シールプレート９２６は回転シール９２８を介してシャフト９２７に搭載されてもよい。一態様では、シールプレート９２６は、例えばグラファイトやシリコンカーバイドなどの適切な高温材料から構築される円形であってもよく、また、この上部表面の外周の溝に入れ子状にされている石英リング９２９を有してもよい。石英リング９２９は、チャンバ壁とシールプレート９２６間のシーリングを高めるためにシールプレート９２６上に提供されてもよい。圧縮ボート９４１がリフト／交換機構９７０によってロードロック９２０およびプロセスチャンバ９１０に上昇させられて、シールプレート９２６の石英リング９２９がＯリング構造９３１の内側リップと密接に接触して移動される場合、シールプレート９２６は交換チャンバ９３０とプロセスチャンバ９１０／ロードロック９２０間のほぼ完全なシールを提供する。
【００３９】
[0058]圧縮ボート９４１を開閉するように構成されているボート開放機構９２４はロードロック９２０内に位置決めされてもよい。ボート開放機構９２４は、ロードロック２９０の外部に位置決めされているモータ９２３によって駆動されてもよい。ボートロック機構９４３は、圧縮ボート９４１を閉位置にロックするように構成されているロックピン９４２を操作するために、シールプレート９２６に搭載されてもよい。
【００４０】
[0059]ロードロック９２０は、ロードロック９２０の側壁に取り付けられている真空シールロードロックドア９２２を介して（本明細書ではファクトリインタフェースつまりＦＩとも称される）任意のフロントエンド環境９５０と選択的に連通している。フロントエンド環境９５０に配置されているファクトリインタフェースロボット９５１は、ロードロック９２０と複数のポッド９６０間で基板を往復させるために線形、回転および垂直運動が可能である。図１２を参照すると、ＦＩファクトリインタフェースロボット９５１は、圧縮ボート９４１に対して基板を挿入／除去するために、９５２および９５３の方向で開放圧縮ボート９４１に面していることもある。
【００４１】
[0060]図１２は、交換位置に圧縮ボートを有している例示的バッチ処理システムの概略図である。この位置において、処理済み基板および未処理基板がボートテーブル９４０の１８０度回転によって位置を交換する。圧縮ボート９４１はプロセスチャンバ９１０およびロードロック９２０にそれぞれ持ち上げて戻される。
【００４２】
[0061]動作に際して、２つの圧縮ボート９４１のうちの一方がロードロック９２０に到着するのに対して、もう一方は同時にプロセスチャンバ９１０に到着する。圧縮ボート９４１は処理済み基板を担持するロードロック９２０に到着し、圧縮ボート９４１は未処理基板を担持するプロセスチャンバ９１０に到着する。
【００４３】
[0062]ロードロック９１０において、処理済み基板を有する圧縮ボート９４１は必要ならば最初に冷却されてもよい。そしてロードロック９１０はポンピングデバイス９７３によって加圧されて、ロードロックドア９２２が開放されてもよい。処理済み基板を具備する圧縮ボート９４１は、例えば圧縮ボート９４１をロック解除するためのボートロック機構９４４によってロック解除されてもよい。処理済み基板を具備する圧縮ボート９４１はそして開放されて、ボート開放機構９２４によって開放位置に静止して保持されてもよい。ファクトリインタフェースロボット９５１は、圧縮ボート９４１の両側からプロセス基板をアンロードしてから、未処理基板を具備する圧縮ボート９４１をロードしてもよい。次に、ボート開放機構９２４は圧縮ボート９４１を閉鎖してもよく、またロードロック機構は圧縮ボート９４１をロックしてもよい。ロードロックドア９２２は閉鎖されてもよく、またロードロック９２０はポンプダウンされてもよい。一態様では、未処理基板を有する圧縮ボート９４１は事前加熱されてもよい。ロードロック９２０の圧縮ボート９４１が冷却、開放、アンロード、リロード、閉鎖および事前加熱される間、処理ステップがプロセスチャンバ９１０において、その中に圧縮ボートによって保持されている基板に対して実行される。圧縮ボート９４１はロックされて回転している。処理ステップが終了されると、プロセスチャンバ９１０はポンプダウンされる。次に、両方の圧縮ボート９４１はリフト／交換機構９７０によって交換チャンバ９３０に下降される。
【００４４】
[0063]一態様では、交換チャンバ９３０は、圧縮ボート９４１を下降させる前にポンプダウンされてもよい。一態様では、交換機構９３０は常に、ポンピング容積を最小化するために真空下にあってもよい。圧縮ボート９４１がこの下降位置に達すると、リフト／交換機構９７０は、２つの圧縮ボート９４１が位置を交換するように、ボートテーブル９４０を１８０度回転させてもよい。リフト／交換機構９７０は２つの圧縮ボート９４１を持ち上げて、それぞれプロセスチャンバ９１０およびロードロック９２０に戻してもよい。シールプレート９２６はＯリング構造９３１に接触して、ロードロック９２０およびプロセスチャンバ９１０から交換チャンバ９３０をシールする。そして動作シーケンスは再度開始する。
【００４５】
[0064]一態様では、本発明の圧縮ボートは、各々半分の２５個ずつ５０個の基板を保持するように構成されてもよい。各々半分の隣接基板間の距離は約８．８１ｍｍであってもよく、各基板が約０．８ｍｍの厚さを有するならば閉位置の圧縮ボートの隣接基板間の距離は約４ｍｍであってもよい。８．８１ｍｍの隣接基板距離を有する従来技術のボートと比較して、圧縮ボートはポンピング容積を約６５〜７０％低減することができる。
【００４６】
[0065]本発明の一実施形態は概して、複数の基板を保持するように構成されている除去可能な基板ホルダを有する基板ボートに関しており、基板ホルダは、この上に保持されている複数の基板に伴って基板ボートに挿入されたり、これから除去されたりしてもよい。この構成は、複数の態様でのバッチ処理時に望ましい。一態様では、バッチ処理チャンバの使用は、１組の基板を同時に処理することによって処理時間を低減するが、基板は概して１つずつロボットによって取り扱われるため、ロードおよびアンロードプロセスは、この時にバッチ処理チャンバがアイドルのままであり、余分な時間がかかる。ロードおよびアンロードプロセスは、処理済み基板の冷却および未処理基板の事前加熱がステップレシピで必要とされる場合にはさらに長いこともある。交換可能な基板ボートはバッチ処理チャンバのアイドル時間をカットするために使用されてもよい。しかしながら、各基板ボートは概して独立して持ち上げおよび回転される必要があり、また基板ボートの交換は概して複雑な機構を必要とするため、交換可能な基板ボートは複雑かつ高価なこともある。除去可能な基板ホルダは基板ボートに対して１組の基板を同時にロード／アンロードすることができ、これは基板ボートが１つのバッチ処理チャンバのアイドル時間を短縮することによって、システムスループットを増大させ、かつ複雑なボートシステムと係合せずにＣＯＯを低減する。別の態様では、基板ボートに形成されているサセプタは望ましい熱伝達および／または質量流を提供する。しかしながら、隣接基板間のロボット制限の少なくとも一定距離の余分な距離が基板をロード／アンロードさせるためにロボットに必要とされるため、従来の基板ボートへのサセプタの提供は普通、基板ボートのポンピング容積を増大させる。
【００４７】
[0066]本発明は、ポンピング容積の増大が比較的小さいサセプタを有する基板ボートの実施形態に関する。本発明の基板ボートは概して、この上の基板が基板ボートのサセプタとインタリーブするように、基板ボートからロード／アンロードされてから、基板ボートに組み付けられてもよい除去可能な基板ホルダを備えている。サセプタは基板のロード／アンロードと干渉しないため、基板ボートのサセプタはごくわずかにポンピング容積を増大させる。
【００４８】
[0067]図１３は、除去可能な基板ホルダが組み付けられる例示的基板ボート５１０の斜視図である。円形形状を有するベース部材５１２は概して複数の支持部材５１３に接続されている。一態様では、支持部材５１３は、周縁に沿ってベース部材５１２の一方の側部に配列されている。相互に平行な複数のサセプタ５１１は概して支持部材５１３に取り付けられている。一態様では、複数のサセプタ５１１は、各々が支持部材５１３の反対側に複数の開口５１４を有する複数のディスクであってもよい。別の実施形態では、サセプタ５２３は複数のリングであってもよい。各サセプタ５１１上の開口５１４は垂直に一列であり、また基板ホルダ、例えば図１４に示されている除去可能な基板ホルダ５２０を収容するように構成されている。一態様では、サセプタ５１１は、支持部材５１３の高さに沿って均等に分布されてもよい。余分に長い距離が、基板ホルダのベースを収容するように、ベース５１２とベース５１２の隣のサセプタ５１１との間に置かれることもある。一態様では、（図１９および２０に詳細に説明されている）ロック機構は、除去可能な基板ホルダを適所にロックおよび固定するためにベース部材５１３上に配置されてもよい。
【００４９】
[0068]本発明の基板ボートは、所望のプロセス特徴に応じて、例えば石英、シリコンカーバイドまたはグラファイトなどの任意の適切な材料から構築されてもよい。
【００５０】
[0069]図１４は、基板ボート、例えば図１３に示されている基板ボート５１０に除去可能に組み付けられる例示的基板ホルダの斜視図である。基板ホルダ５２０は概して、複数の支持ロッド５２２に接続されているホルダベース５２４を含んでいる。ホルダベース５２４は、バッチ処理システムのローダに係合するように構成されている底部側に構築されている複数のスロット５２５を有する部分ディスクであってもよい。相互に平行な複数の支持リング５２１は概して支持ロッド５２２に取り付けられている。支持リング５２１の各々は、１８０度を上回る弧を具備する部分リングである。基板に接触するように構成されている少なくとも３つの支持ピン５２３が支持リング５２１の各々に取り付けられている。一態様では、支持リング５２３は、各支持リング５２１の弧の、２つの端部および中央に位置決めされている。一態様では、支持ピン５２３は、熱質量が低減された基板に固体支持を提供する櫛形状を有することもある。一態様では、各支持ロッド５２２は２つの位置、つまり、ホルダベース５２４とホルダベース５２４のすぐ隣の支持リング５２１間に位置決めされている、重量を担持するように構成されている厚い部分５２７と、支持リング５２１全体に位置決めされている支持リング５２１用の構造フレームを提供するように構成されている薄い部分５２６とを含んでもよい。一態様では、薄い部分５２６は厚い部分５２７と一列でなくてもよい。
【００５１】
[0070]本発明の基板ホルダは、所望のプロセス特徴に応じて、例えば石英、シリコンカーバイドまたはグラファイトなどの任意の適切な材料から構築されてもよい。
【００５２】
[0071]図１５は、バッチ処理システムのローダ５３０によって基板ホルダ５２０に係合されている基板ボート５１０の概略断面図である。図１６は、基板ホルダ５２０が組み付けられている基板ボート５１０の概略平面図である。また図１７は、図１５の方向Ａ−Ａからの概略断面図である。
【００５３】
[0072]図１５を参照すると、基板ホルダ５２０は、（これも図１７に示されている）ベース部材５１２の底部側でスロット５２５にプラグされている複数のローダフィンガ５３１を具備するローダ５３０によって支持されている。ローダフィンガ５３１の各々は、基板ホルダ５２０と直接接触するためのコンタクトピン５３２を有することがある。コンタクトピン５３２は、基板ホルダ５２０とローダフィンガ５３１間の接触面積を低減することによって、粒子汚染を少なくする。組み付けプロセス中、基板ホルダ５２０の基板５０４が基板ボート５１０のサセプタ５１１とインタリーブするように、基板５０４がロードされている基板ホルダ５２０はローダ５３０によって基板ボート５１０に対して水平に移動される。図１６に示されているように、基板ホルダ５２０がこの水平運動を終了すると、支持ロッド５２２の各々は、サセプタ５１１上の対応する開口５１４に入れ子状にされる。図１５を再度参照すると、シャフト５１６は、基板ボート５１０に垂直運度および回転を伝えるために、ベース部材５１２に接続されてもよい。基板ホルダ５２０が基板ボート５１０に移動中の場合、ギャップ５３３がホルダベース５２４とベース部材５１２間にある。ローダ５３０がこの水平運動を終了すると、基板ボート５１０は、基板ホルダ５２０をローダ５３０から取り上げるために、ギャップ５３３の少なくとも一定距離を上昇することがある。基板ホルダ５２０は次いでベース部材５１２上に静止される。ロック機構が、アセンブリを固定するために採用されてもよい。一態様では、複数のロックピン５１５が、基板ボートが上昇中に、ホルダベース５２４における対応するロックホール５２８に挿入されてもよい。ローダ５３０は次に基板ホルダ５２０との接触がなくなり、開口５１４から後退してもよい。基板ホルダ５２０を基板ボート５１０から組み付け解除するために、ローダ５３０は概してフィンガ５３１をスロット５２５に移動させてもよいが、ホルダベース５２４とは接触していなくてもよい。基板ボート５１０は下方に移動して、ロックピン５１５およびホール５２８を係合解除して、基板ホルダ５２０を、基板ホルダ５２０およびこの上の基板を具備する基板ボート５１０から移動可能なローダ５３０上に落としてもよい。
【００５４】
[0073]図１５を参照すると、ギャップ５３４が基板５０４と基板５０４のすぐ上のサセプタ５１１間に留保されている。支持ピン５２３は垂直距離５３５を必要とすることもある。従って、隣接するサセプタ間の距離は、少なくともギャップ５３３、ギャップ５３４および距離５３５の合計であってもよい。一実施形態では、ギャップ５３３および５３４は各々約０．０８インチであってもよく、距離５３５は約０．１０インチであってもよい。従って、サセプタ間の距離は最低０．２６インチであってもよい。
【００５５】
[0074]上述のように、基板ボートに形成されているサセプタは望ましい熱伝達および／または質量流を提供する。この場合、サセプタ５１１は基板５０４の全表面積をカバーしており、これはまた全表面積での質量流および加熱の方向を処理ガスに提供する。
【００５６】
[0075]図１８は、組み付けボートを有するバッチ処理システム８００の概略平面図である。図１９は、図１８に示されているバッチ処理システム８００の概略側面図である。
【００５７】
[0076]ロード／アンロードおよび安定化の時間を低減するバッチ処理システム８００は、１組の基板を同時にロード／アンロードするように構成されている。バッチ処理システム８００は概して、基板を処理するように構成されているプロセスチャンバ８０８と、基板をロード／アンロードするように構成されているロードロック８０７とを有している。プロセスチャンバ８０８およびロードロック８０７は相互に垂直に位置決めされている。この場合、プロセスチャンバ８０８はロードロック８０７の上方にある。プロセスチャンバ８０８は概してロードロック８０７と選択的に流体連通している。Ｏリング構造８３１は概して、ロードロック８０７とプロセスチャンバ８０８間のインタフェースに位置決めされてもよい。両方のチャンバ８０７および８０８はポンピングデバイス８７０と流体連通していてもよく、独立して加圧および／または排出されてもよい。プロセスチャンバ８０８は、その中で稼働するように構成されているレシピステップに応じてガス送出システム８７２に接続されてもよい。本発明の利点を享受するように適合可能なバッチ処理チャンバで使用されているガス送出システムは、「ＦＬＥＸＩＢＬＥ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＢＡＴＣＨ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＣＨＡＭＢＥＲ」と題され、２００５年１月１０日に出願された米国特許出願第６０／６４２，８７７号に説明されており、これは全体が参照によって本明細書に組み入れられる。
【００５８】
[0077]２つのホルダステーション８０９および８１０は概してロードロック８０７に配置されており、各々は、２つの除去可能な基板ホルダ８０３および８０４のうちの一方を操作するように構成されている。除去可能な基板ホルダ８０３および８０４は、１組の基板を支持し、かつ基板ボート８０５が組み付けられるように構成されている。一実施形態では、基板ホルダ８０３および８０４は本発明の図１４に示されている基板ホルダに類似していてもよく、また基板ボート８０５は本発明の図１３に示されている基板ボートに類似していてもよい。ホルダステーション８０９および８１０は各々、概してローダ８１２および線形駆動機構を備えている。基板ボート８０５は概して、ロードロック８０７に配置されているリフト／回転機構８１３に搭載されているボート支持体８１４に取り付けられている。リフト／回転機構８１３は、基板ボート８０５をプロセスチャンバ８０８に上昇させて、基板ボート８０５をロードロックに下降させて、基板ボート８０５を回転させるように構成されている。リフト／回転機構８１３は、すべて当分野で周知である油圧、空気または電気モータ／リードスクリューの機械的アクチュエーターによって起動されてもよい。
【００５９】
[0078]シールプレート８１５は概して、プロセスチャンバ８０８をロードロックから隔離するためにボート支持体８１４に提供されてもよい。シールプレート８１５は基板ホルダ８０５のすぐ下に位置決めされてもよい。一態様では、シールプレート８１５は、例えばグラファイトやシリコンカーバイドなどの適切な高温材料から構築された円形であってもよく、またこの上部表面の外周の溝に入れ子状にされている石英リング８１５を有してもよい。基板ボート８０５がリフト／回転機構８１３によってプロセスチャンバ８０８に上昇されて、シールプレート８１５の石英リング８１６が移動されてＯリング構造８３１の内側リップと密接に接触すると、シールプレート８１５は、プロセスチャンバ８０８とロードロック８０７間のほぼ完全なシールを提供する。
【００６０】
[0079]ロードロック８０７は、ロードロック８０７の側壁に取り付けられている真空シールロードロックドア８０６を介してフロントエンド環境、例えばファクトリインタフェース８５０と選択的に連通している。フロントエンド環境８５０に配置されている２つのファクトリインタフェースロボット８０１および８０２は、ロードロック８０７と複数のロードポート８５１間で基板を往復させるように線形、回転および垂直運動が可能である。図１８を参照すると、ＦＩファクトリインタフェースロボット８０１および８０２は、基板ホルダ８０３および８０４に対して基板を挿入／除去するようにそれぞれ基板ホルダ８０３および８０４に面していることもある。
【００６１】
[0080]動作に際して、基板ボート８０５は下降されて、処理済み基板を保持する基板ホルダ８０３を具備するロードロック８０７に到着する。基板ボート８０５は、この時点で空であるホルダステーション８０９と整列するようになる。ホルダステーション８０９は基板ホルダ８０３を基板ボート８０５から除去する。基板ボート８０５は、未処理の基板とドッキングしている基板ホルダ８０４を有するホルダステーション８１０と整列するようになる。ホルダステーション８１０は基板ホルダ８０４を基板ボート８０５に移動させて組み付ける。基板ボート８０５は持ち上げられて、処理チャンバ８０８に回収されて、これは次いでシールされて、新たな処理ステップを開始する。基板ホルダ８０３の処理済み基板は必要ならば冷却されてもよい。ホルダステーション８０９は基板ホルダ８０３を係合位置に移動させてもよい。ロードロック８０７は加圧されてもよく、ロードロックドア８０６は開放されてもよく、ロボット８０１は処理済み基板をロードポート８５１にシャッフルし、かつ基板ホルダ８０３に未処理基板をロードしてもよい。ロードロックドア８０６はそして閉鎖されて、ロードロック８０７はポンプダウンされる。ホルダステーション８０９は基板ホルダに戻り、プロセスステップが処理チャンバ８０８で終了されるのを待機する。プロセスステップが終了されると、基板ボート８０５は、処理済み基板を保持する基板ホルダ８０４によって再度下降させられる。システムは基板ホルダ８０４による上記シーケンスを反復する。
【００６２】
[0081]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他のさらなる実施形態もこの基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下の特許請求の範囲によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】通常の従来技術の基板ボートを有するバッチ処理チャンバの断面図である。
【図２】通常の従来技術の基板ボートの斜視図である。
【図３】例示的なインタリーブ可能な基板ボートの上部からの断面図である。
【図４】図３に示されている基板ボートのライン４−４に沿った断面図である。
【図５】２つのインタリーブ可能な基板ボートを有する例示的圧縮ボートの断面図である。
【図６】２つのインタリーブ可能な基板ボートがピボッティングによって接続されている例示的圧縮ボートの斜視図である。
【図７】開位置での例示的圧縮ボートの断面図である。
【図８】サセプタを具備する２つのインタリーブ可能な基板ボートを有する圧縮ボートの概略平面図である。
【図９】サセプタを具備する例示的なインタリーブ可能な基板ボートの部分的断面図である。
【図１０】圧縮ボートを有する例示的バッチ処理システムの概略側面図である。
【図１１】圧縮ボートを有する例示的バッチ処理システムの概略平面図である。
【図１２】交換位置に圧縮ボートを有する例示的バッチ処理システムの概略側面図である。
【図１３】基板ホルダを組み付けられる例示的基板ボートの斜視図である。
【図１４】基板ボートを組み付けられる例示的基板ホルダの斜視図である。
【図１５】バッチ処理システムのローダによって基板ホルダに係合されている基板ボートの概略断面図である。
【図１６】基板ホルダを組み付けられた基板ボートの概略平面図である。
【図１７】図１５の方向Ａ−Ａからの概略断面図である。
【図１８】組み付けられたボートを有するバッチ処理ツールの概略平面図である。
【図１９】図１８に示されているバッチ処理ツールの概略側面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…バッチ処理チャンバ、１０１…基板ボート、１０２…頂部プレート、１０４…基板、１０５…底部プレート、１０６…バー、１０７…回転シール、１０８…シールプレート、１０９…ボア、１１０…チャンバ壁、１１２…真空チャンバ、１２０…噴射器、１２２…入口、１２４…ホール、１３０…排出アセンブリ、１３２…出口、１４０…基板、２００…基板ボート、２０２…頂部プレート、２０４…支持フィンガ、２０５…底部プレート、２０６…支持部材、２４０…基板、３００…基板ボート、３００Ａ…圧縮基板ボート、３０１…基板ボート、３０２…頂部プレート、３０４…直立支持フィンガ、３０５…底部プレート、３０６…支持部材、３０７…湾曲フィンガ、３０８…半円曲線、３０９…直立縁、３４０…基板、３４１…円、４００…圧縮ボート、４０１…インタリーブ可能な基板ボート、４０４…支持フィンガ、４０７…支持フィンガ、４１０…サセプタ、４４０…基板、５０４…基板、５１０…基板ボート、５１１…サセプタ、５１２…ベース部材、５１３…支持部材、５１４…開口、５２０…基板ホルダ、５２１…支持リング、５２２…支持ロッド、５２３…支持ピン、５２４…ホルダベース、５２５…スロット、５２６…薄い部分、５２７…厚い部分、５３０…ローダ、５３１…ローダフィンガ、５３２…コンタクトピン、５３３…ギャップ、５３４…ギャップ、５３５…距離、６００…圧縮ボート、６１０…静止ボート、６１６…頂部プレート、６１７…支持部材、６１９…底部プレート、６２０…可動ボート、６２２…アパーチャー、６２４…ピボッティング機構、６２６…頂部プレート、６２９…底部プレート、６３０…ベース、６３１…アパーチャー、６３２…アパーチャー、６３３…ロックピン、６３５…支持ピン、７００…圧縮ボート、７１０…静止ボート、７１６…頂部プレート、７１７…支持部材、７１８…支持フィンガ、７１９…底部プレート、７２０…可動ボート、７２６…頂部プレート、７２７…支持部材、７２８…支持フィンガ、７２９…底部プレート、７３０…ベース、７３５…支持ピン、７４０…軸受、８００…バッチ処理システム、８０１…ファクトリインタフェースロボット、８０２…ファクトリインタフェースロボット、８０３…基板ホルダ、８０４…基板ホルダ、８０５…基板ボート、８０６…ロードロックドア、８０７…ロードロック、８０８…プロセスチャンバ、８０９…ホルダステーション、８１０…ホルダステーション、８１２…ローダ、８１３…リフト／回転機構、８１４…ボート支持体、８１５…シールプレート、８１６…石英リング、８３１…Ｏリング構造、８５０…フロントエンド環境、８５１…ロードポート、８７０…ポンピングデバイス、８７２…ガス送出システム、９００…バッチ処理システム、９１０…プロセスチャンバ、９２０…ロードロック、９２２…ロードロックドア、９２３…モータ、９２４…ボート開放機構、９２５…回転機構、９２６…シールプレート、９２７…シャフト、９２９…石英リング、９３０…交換チャンバ、９３１…Ｏリング構造、９４０…ボートテーブル、９４１…圧縮ボート、９４３…ボートロック機構、９５０…フロントエンド環境、９５１…ファクトリインタフェースロボット、９６０…ポッド、９７０…リフト／交換機構、９７１…モータ、９７２…ガス送出システム、９７３…ポンピングデバイス、９７４…リフト、９７５…回転テーブル、９７６…シャフト、９７７…回転シール
【図１】
2009506573.tif 000003
【図２】
2009506573.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009506573.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009506573.tif 000009
【図８】
2009506573.tif 000010
【図９】
2009506573.tif 000011
【図１０】
2009506573.tif 000012
【図１１】
2009506573.tif 000013
【図１２】
2009506573.tif 000014
【図１３】
2009506573.tif 000015
【図１４】
2009506573.tif 000016
【図１５】
2009506573.tif 000017
【図１６】
2009506573.tif 000018
【図１７】
2009506573.tif 000019
【図１８】
2009506573.tif 000020
【図１９】
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【国際調査報告】
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2009506573.tif 000023