(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２０）を処理するシステムであって、
（ａ）前記基板（２０）を、受容するための、および／または搬送するための、真空チャンバ（４）と、
（ｂ）制御された気体雰囲気下で複数の基板（２０）を処理するための反応チャンバ（８）であって、前記反応チャンバ（８）内に前記複数の基板を垂直に保管するための基板保管場所（９）を有する反応チャンバ（８）と、
（ｃ）前記基板（２０）を前記真空チャンバ（４）から受容して、前記基板（２０）を前記反応チャンバ（８）内に搬送するための、または前記基板（２０）を前記反応チャンバ（８）から受容して、前記基板（２０）を前記真空チャンバ（４）内に搬送するための、前記真空チャンバ（４）と前記反応チャンバ（８）との間に配置された搬送チャンバ（１０）と、
（ｄ）前記真空チャンバ（４）と前記搬送チャンバ（１０）との間の第１のロック（１２）と、
（ｅ）前記搬送チャンバ（１０）と前記反応チャンバ（８）との間の第２のロック（１３）と、
（ｆ）前記搬送チャンバ（１０）内への気体の流量を、前記反応チャンバ（８）内と同じであるように制御するための、前記搬送チャンバ（１０）内の気体雰囲気の圧力および温度を、前記反応チャンバ（８）内と同じであるように制御するように構成された制御装置（１５）と、
（ｇ）前記基板（２０）を、前記搬送チャンバ（１０）から前記基板保管場所（９）に搬送する、および／または前記基板保管場所（９）から前記搬送チャンバ（１０）内に受容する、ように構成された、前記搬送チャンバ（１０）内の搬送機構（１１）と、
を含むシステム。
【請求項２】
前記反応チャンバ（８）内で各基板（２０）を処理する継続時間を個々に制御するための制御手段をさらに含み、前記制御手段が、所定時間の後、前記各基板（２０）を、前記反応チャンバ（８）から、前記搬送チャンバ（１０）内に、自動的に搬送するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板保管場所（９）は、前記反応チャンバ（８）内で、垂直に移動可能である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記基板保管場所（９）が、１つ以上の発熱体（９ｃ、９ｄ）を含み、および／または１つ以上の発熱体（３２）を有する恒温ボックス内に備えられた、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
少なくとも１つの層を前記基板（２０）上に蒸着するための、少なくとも１つの蒸着チャンバ（５）をさらに含み、前記基板（２０）を、前記蒸着チャンバ（５）内に搬送するために、および／または前記蒸着チャンバ（５）から搬送するために、蒸着チャンバロック（５ｂ）が、前記真空チャンバ（４）と少なくとも１つの前記蒸着チャンバ（５）との間に備えられた、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記システム内で処理される前記基板（２０）を最初に受容するための受容チャンバ（３）をさらに含み、第１の受容チャンバロック（３ａ）が、前記受容チャンバ（３）の雰囲気側に備えられ、第２の受容チャンバロック（３ｂ）が、前記受容チャンバ（３）と前記真空チャンバ（４）との間に備えられた、請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
反応チャンバ（８）内で基板（２０）を処理する方法であって、搬送チャンバ（１０）を、第１のロック（１２）と第２のロック（１３）との間に配置し、前記第２のロック（１３）を、前記搬送チャンバ（１０）と前記反応チャンバ（８）との間に備え、
（ａ）蒸着チャンバ（５）内で、前記基板（２０）を、酸素親和性材料で被覆する工程と、
（ｂ）前記基板（２０）を、真空チャンバ（４）に向かって搬送する工程と、
（ｃ）前記基板（２０）を、前記第１のロック（１２）を通過させて、前記搬送チャンバ（１０）内に搬送する工程と、
（ｄ）前記第１のロック（１２）を閉じる工程と、
（ｅ）前記搬送チャンバ（１０）を、前記反応チャンバ（８）内と同じ組成を有する気体で満たす工程と、
（ｆ）前記搬送チャンバ（１０）内の気体雰囲気の圧力および温度を、前記反応チャンバ（８）内と同じであるように制御する工程と、
（ｇ）前記第２のロック（１３）を開く工程と、
（ｈ）前記基板（２０）を処理するために、前記基板（２０）を、前記搬送チャンバ（１０）から、前記反応チャンバ（８）内に搬送する工程と、
を含む方法。
【請求項８】
前記第１のロック（１２）を、前記搬送チャンバ（１０）と前記真空チャンバ（４）との間に配置し、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、
（ｂ１）前記搬送チャンバ（１０）内の圧力および温度を、前記真空チャンバ（４）内と実質的に同じであるように制御する工程と、
（ｂ２）前記第１のロック（１２）を開ける工程と、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記酸素親和性材料として、Ｍｇ、Ａｌ、および／またはＨｆをさらに含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記反応チャンバを、酸素を含む気体で満たす、請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記工程（ｈ）の後、イオン化機構又はオゾンを用いることなく、前記反応チャンバ（８）内で前記基板（２０）を酸化する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記工程（ｈ）における処理が前記基板を加熱することを含む、請求項７〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
（ｉ）前記反応チャンバ（８）内で各基板（２０）を処理する継続時間を個々に制御する工程と、
（ｊ）所定時間の後、前記各基板（２０）を、前記反応チャンバ（８）から前記搬送チャンバ（１０）内に、自動的に搬送する工程と、
をさらに含む、請求項７〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
（ｋ）前記第２のロック（１３）を閉じる工程と、
（ｌ）前記反応チャンバ（８）内と異なる圧力および温度を有するように、前記搬送チャンバ（１０）内の圧力および温度を制御する工程と、
（ｍ）前記基板（２０）を前記真空チャンバ（４）内に搬送する工程と、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記工程（ｌ）において、前記搬送チャンバ（１０）内の圧力および温度を制御することが前記搬送チャンバ（１０）を排気すること含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板（２０）を、約１００秒〜１２００秒間、前記反応チャンバ（８）内に保持する、請求項７〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
請求項７〜１６のいずれかに記載の方法の前記工程を行うためのコンピュータ実行可能命令を有する１つ以上のコンピュータ可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応チャンバ内で基板を処理、とりわけ基板を自然に酸化する方法およびシステムに関する。基板は、ウェハ、例えばシリコンウェハであってよく、反応チャンバ内で処理する前に、酸素親和性（ｏｘｙｇｅｎ−ａｆｆｉｎｅ）層で被覆されてよい。
【背景技術】
【０００２】
基板は、例えば、光ディスクおよび／または半導体素子および／または半導体セルおよび／またはそれらの部品を作製するのに用いられ得る。特定の作製プロセスにおいては、基板（例えば、既に被覆された基板）の酸化が好ましい。基板上に高品質の酸化層を得るために、十分に規定された雰囲気中で、基板の穏やかな酸化を行うことが好都合または必要不可欠であるようにさえ思われる。
【０００３】
しかし、とりわけ、多数の基板が連続して処理される場合、例えば基板が被覆された後に、各基板が処理される場合には、そのような穏やかな酸化は長くかかりすぎて、そのような処理プロセスの許容可能な全体効率を達成することができないことがある。さらに、被覆された後に各基板が異なった処理をされる、例えば、第１の基板は、第２の基板よりも非常に薄い層を備えることが、好都合であることがある。
【０００４】
とりわけ、処理の継続時間が基板によって異なり得ることが好ましい場合、そのような処理プロセスは、基板を一つずつ処理することのみを可能にするため、これらの理由により、先行技術から既知の方法および装置を用いる場合、基板の処理は効率的な方法で行うことができない。
【０００５】
米国特許第６７９７３２３号は、半導体装置の製造において、シリコン酸化膜を形成する方法を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の観点から、本発明の根本にある目的は、処理の品質を低下させることなく、複数の基板を個々に処理するプロセスを早める方法および／またはシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、本発明の特徴により達成される。
【０００８】
本発明の背景にある基本的な着想は、１つ以上の基板が、反応チャンバ内に、および／または反応チャンバからさらなるチャンバ内に搬送される場合でさえ、反応チャンバ内において特に十分に規定された気体雰囲気を保持することができる方法およびシステムを提供することである。そうすることで、特定の気体雰囲気中で基板を処理する継続時間を制御および正確に予め定めること、並びに異なる処理時間に対して、複数の基板を同時に個々に処理することが可能である。
【０００９】
とりわけ、本発明は、反応チャンバ内で基板を処理する方法に関する。搬送チャンバを、第１のロックと第２のロックとの間に配置し、第２のロックを、搬送チャンバと反応チャンバとの間に備えられる。本方法を行う際、基板を、第１のロック（１２）を通過させて、搬送チャンバ内に搬送し、第１のロックを閉じる。次のステップにおいて、搬送チャンバを、反応チャンバ内と同じ気体で満たし（または、溢れさせ、flooded）、搬送チャンバ内の気体雰囲気の圧力および温度を、反応チャンバ内と同じであるように制御する。次いで、第２のロックを開き、基板を処理するために、基板を、搬送チャンバから、反応チャンバ内に搬送する。
【００１０】
ある実施形態において、搬送チャンバを、真空チャンバ（例えば、ウェハ移送モジュール）と反応チャンバとの間に配置し、第１のロックを、真空チャンバと搬送チャンバとの間に備え、第２のロックを、搬送チャンバと反応チャンバとの間に備える。この場合において、本方法を行う際、基板を、真空チャンバ内に配置し、搬送チャンバ内の圧力および温度を、当該圧力および当該温度が真空チャンバ（４）内と実質的に同じであるように制御する。次いで、第１のロックを開け、基板を、真空チャンバから搬送チャンバ内に搬送し、第１のロックを閉じる。次のステップにおいて、搬送チャンバを、反応チャンバ内と同じ気体で満たし（または、溢れさせ、flooded）、搬送チャンバ内の気体雰囲気の圧力および温度を、反応チャンバ内と同じであるように制御する。次いで、第２のロックを開き、基板を処理するために、基板を、搬送チャンバから、反応チャンバ内に搬送する。
【００１１】
例えば、真空チャンバは、例えば、真空チャンバを排気するように構成された（または、適合させた、adapted）真空チャンバに接続された、特定のポンプシステム、例えばＵＨＶポンプを用いて、高真空（または、高品質な真空、high quality vacuum）、例えば超高真空（ＵＨＶ）を提供することができるチャンバであってよい。追加的または代替的に、真空チャンバは、基板の表面とのいかなる化学的および／または物理的反応をも防止するために、不活性ガスで満たすことができるチャンバであってよい。
【００１２】
基板は、ウェハ、例えばシリコンウェハであってよく、とりわけ光ディスクおよび／または半導体セルおよび／または光起電力セル（または、太陽電池、photovoltaic cell）および／またはそれらの部品を作製するためのウェハであってよい。ある実施形態において、基板は、ロックを通過してチャンバ内に運ばれ得る。ロックは、真空チャンバを、周囲空気並びに／またはさらなるチャンバ、例えば受容チャンバ若しくは予備真空（pre-vacuum）チャンバ（例えば、「ロードロック」）、および／若しくは洗浄チャンバおよび／若しくは少なくとも１つの蒸着チャンバ（または、堆積チャンバ、deposition chamber）、から分離し得る。ロックが閉じられるとすぐに、真空チャンバが排気され得て、チャンバ内で可能な最大の真空を得る。
【００１３】
反応チャンバ内で処理される基板（例えば、真空チャンバ内に配置される）は、搬送チャンバを通過して反応チャンバ内に搬送され得る。例えば、搬送チャンバ内の圧力および温度が、真空チャンバ内と実質的に同じである場合に限り、真空チャンバと搬送チャンバとの間の第１のロックが開けられ；例えば、搬送チャンバと真空チャンバとの間の接続が、真空チャンバ内の高真空（または、不活性ガスの特性）を著しく下げない場合に限り、第１のロックが開けられる。チャンバ内の状態の制御は、例えば特定のチャンバまたは各チャンバ内の気体流を制御するための流量制御装置を含む、システムの中央制御ユニットにより行われ得る。両チャンバ内の気体の状態が同じである場合、第１のロックは、手動で開けられることができ、および／または自動で開くことができ、基板が搬送チャンバ内に搬送されることができる。
【００１４】
本出願の意図におけるロックは、ロックが開いた位置にある場合、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の接続を提供するように構成され得て、ロックが閉じた位置にある場合、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体（液体および気体）連通を妨げるように構成され得る。ロックの開放および閉鎖は、例えば、ユーザーにより手動でシステムの外側から制御可能であってよく、並びに／またはシステム全体のステップを制御および／若しくは調整する制御ユニット、とりわけ上述の制御ユニットにより制御されてよい。
【００１５】
第１のロックが閉じられた後、搬送チャンバは、特定の気体で満たされてよい。本発明によれば、当該気体は反応チャンバ内に存在するものと同じ気体である。例えば、当該気体は、反応チャンバおよび搬送チャンバのための共通の気体貯蔵装置から供給され、搬送チャンバ内の気体が、反応チャンバ内の気体と同じ化学的特性および物理的特性を有することを確実にする。１つまたは反応チャンバおよび搬送チャンバの両方のチャンバについて、気体の圧力および温度と同様に、気体流および気体の品質が、制御装置により、例えば、チャンバおよび／または共通の貯蔵装置からの気体の供給ライン中のセンサーを用いて、制御され得る。ある実施形態において、制御装置は、上述の制御ユニットのいずれかの部分であってよい。とりわけ、制御装置は、気体流および気体の品質を制御するだけの流量制御装置を含んでよい。
【００１６】
反応チャンバにおいて、基板は、例えば自然酸化により、処理されてよい。自然酸化は、反応チャンバ内で、酸素を含む十分に規定された気体雰囲気に、基板を所定時間置くことにより行われ、例えばプラズマ源の使用のような任意のイオン化機構、またはオゾンを用いることなく、酸化層が基板上に形成される。
【００１７】
ある実施形態において、蒸着チャンバ内で、とりわけ陰極スパッタリングを用いて、基板を、酸素親和性材料で被覆し、その後、基板を真空チャンバに向かって搬送する。例えば、蒸着チャンバ内で基板上に蒸着され得る酸素親和性材料は、金属、例えばＭｇ、Ａｌ、および／またはＨｆである。好ましくは、１つの蒸着した金属層は、約０．５ｎｍ〜５．０ｎｍ、とりわけ０．５ｎｍ〜２．０ｎｍの厚さを有する。
【００１８】
ある実施形態において、とりわけ基板上の蒸着層の材料に応じて、反応チャンバを、酸素を含む気体で満たす。例えば、気体は、酸素（Ｏ２）と、他の気体、例えばアルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスとの混合物であってよく、または気体は純酸素であってよい。
【００１９】
ある実施形態において、反応チャンバ内で基板を処理する継続時間を制御し、とりわけ、所定時間の後、基板を、反応チャンバから搬送チャンバ内に、自動的に搬送する。例えば、上述の制御ユニットまたは他の制御ユニットは、とりわけ酸素雰囲気において、基板を処理する継続時間を予め定め、および／または制御するように構成されてよい。ある実施形態において、継続時間を制御するステップは、基板が搬送チャンバから反応チャンバ内に、または反応チャンバから搬送チャンバ内に搬送される前後に、反応チャンバと同じ気体の状態を有する搬送チャンバ内に基板が置かれた時間が考慮に入れられてもよい。例えば、反応チャンバ内と同じ気体の状態を有するように搬送チャンバが満たされる、および／または排気される、および／または再度満たされる（例えば、真空チャンバ内と同じ真空または同じ気体の状態）時間でさえも、少なくとも部分的に考慮に入れられ得て、好ましいように、並びに例えば、制御ユニットおよび／またはユーザーによる制御ユニットへの入力による設定として、酸化層の厚さを厳密に予め定める。
【００２０】
とりわけ、真空チャンバが、真空、不活性気体または基板のさらなる酸化を起こさない気体のいずれかを含むという事実に起因して、反応チャンバおよび（例えば、部分的に）搬送チャンバ内で、基板が実際に酸化される時間枠が制限され、且つ例えば、基板上の酸化層の厚さに関して所定の設定を実行するように明確に規定されることができる。
【００２１】
例えば、反応チャンバ内の圧力は、約１×１０−４ｍｂａｒから約１０ｍｂａｒ以下、とりわけ１０−２ｍｂａｒから１０−１ｍｂａｒ、例えば室温（約２０℃）で約５×１０−１ｍｂａｒであってよい。
【００２２】
ある実施形態において、基板を、約１００秒〜１２００秒間、反応チャンバ内に保持する。例えば、基板が既にＭｇで被覆（例えば、約１．０ｎｍ〜１．５ｎｍの厚さのＭｇ層）され、その後反応チャンバ内に搬送される場合、そのような基板のための酸化時間は、約３００秒〜約６００秒の間であってよい。
【００２３】
ある実施形態において、反応チャンバ内での基板の酸化後、基板は、例えば３００℃の温度に加熱されてよい。例えば、加熱は、１つ以上の後述の発熱体により行われてよい。追加的または代替的に、反応チャンバ内で処理される基板は、反応チャンバ内で酸化と加熱とが同時にされる。例えば、同時の酸化および加熱は、基板にとって好ましい温度に応じて、約１００秒〜３００秒、好ましくは約１５０秒（３００℃に向かって）行われるだろう。さらに追加的または代替的に、反応チャンバ内で処理される基板は、例えば、蒸着チャンバ内でのスパッタにより、既に酸化層で被覆されていてよい。この場合、被覆された基板を反応チャンバ内でさらに酸化することは必要ないことがあり得るが、反応チャンバおよび／または搬送チャンバ内で、加熱手段により、基板を所定温度に加熱することのみ必要であることがあり得る。
【００２４】
本発明はまた、上述の方法のいずれかのステップを行うためのコンピュータ実行可能命令を有する１つ以上のコンピュータ可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品に関する。とりわけ、上述の制御ユニットは、コンピュータプログラム製品により、ステップを行うように構成され得る。
【００２５】
本発明はまた、とりわけ上述の方法のいずれかを行うように構成された、基板を処理するシステムに関する。
【００２６】
本発明の方法に関連して既に説明された特徴は、本発明のシステムの特徴であってもよく、それらの記載は後述のシステムに適用されてもよい。
【００２７】
本システムは、基板を受容するための、および／または搬送するための、真空チャンバと、制御された気体雰囲気下で基板を処理するための反応チャンバと、基板を真空チャンバから受容して、基板を反応チャンバ内に搬送するための、または基板を反応チャンバから受容して、基板を前記真空チャンバ内に搬送するための、真空チャンバと反応チャンバとの間に配置された搬送チャンバと、を含む。本システムは、真空チャンバと搬送チャンバとの間の第１のロックと、搬送チャンバと反応チャンバとの間の第２のロックと、をさらに含む。さらに、本システムは、搬送チャンバ内への気体の流れを、反応チャンバ内と同じ気体であるように制御するための制御装置を含み、制御装置は、搬送チャンバ内の気体雰囲気の圧力および温度を、反応チャンバ内と同じであるように制御するように構成される。とりわけ、搬送チャンバは、加熱手段および／または発熱体を含んでよく、制御装置を用いることにより、搬送チャンバ内の望ましい温度を調整する。
【００２８】
例えば、本システムは適切なセンサーが備えられてよく、１つのチャンバまたは各チャンバ内の気体流、気体の品質、気体の化学的組成、チャンバ内の温度および／または圧力を測定する。制御装置、とりわけ流量制御装置は、上述の制御ユニットと共に備えられてよく、センサーからの受信データを制御および確認するように構成されてよく、とりわけ必要な場合は、プロセス条件を調整して、例えば基板上の望ましい所定の厚さの層のような望ましい結果を最終的に得るように構成されてよい。
【００２９】
ある実施形態において、システムは、反応チャンバ内で基板を処理する継続時間を制御するための制御手段を含み、制御手段は、所定時間の後、反応チャンバ内の基板を、搬送チャンバ内に、自動的に搬送するように構成される。
【００３０】
例えば、上述の制御ユニットは、反応チャンバ内で基板を処理する継続時間を制御するための制御手段を含んでよい。とりわけ、制御手段は、搬送チャンバから反応チャンバ内に、または反応チャンバから搬送チャンバ内に基板が搬送される前後において、反応チャンバ内に基板が存在した時間に依存してよいだけではなく、反応チャンバと同じ気体の状態を有する搬送チャンバ内に基板が置かれた時間も考慮に入れてよい。例えば、搬送チャンバが満たされるおよび／または排気される時間は、制御手段により少なくとも部分的に考慮に入れられてよく、例えば、とりわけ、反応チャンバ内で処理された後の基板上の酸化層の厚さのような、所定の望ましい結果に作業プロセスを厳密に調整する。
【００３１】
ある実施形態において、システムは、反応チャンバ内に、複数の基板を垂直に保管するための基板保管場所を含み、好ましくは、基板保管場所は、反応チャンバ（８）内で、垂直に移動可能である。例えば、保管場所は、上面図から見たときに、長方形または円形の底面を有してよく、側面図から見たときに、いくつかの基板を垂直方向および／または水平方向に受容するように、棚のような構造を有してよい。そうすることで、反応チャンバ内で、複数の基板が同時に処理され得て、従って、基板を処理するための全体的なプロセス時間を節約する。
【００３２】
基板保管場所は、反応チャンバ内で、垂直に移動可能（エレベーターのように）であってよく、例えば反応チャンバ内への基板の搬送を容易にする。例えば、いくつかの実施形態において、システムは、搬送チャンバ内に、搬送機構を含み、搬送機構は、少なくとも１つの基板を、搬送チャンバから基板倉庫に搬送する、および／または基板保管場所から搬送チャンバ内に受容する、ように構成される。例えば、搬送機構および基板保管場所の作動は互いに依存してよく、搬送機構の動作は、基板保管場所の動作に合わせることができ、および／または基板保管場所の動作は、搬送機構の動作に合わせることができる。そうすることで、基板の搬送を速くすることができ、全体的なプロセス時間がさらに削減される。
【００３３】
基板保管場所は、例えば保管場所の異なる高さに、１つ以上の発熱体をさらに含んでよい。ある実施形態において、保管場所内の各棚は、下方から棚に接触する発熱体、および／または棚と棚上に保管された基板との間に配置された発熱体が備えられてよい。とりわけ、保管場所内の棚上に保管された基板は、下方および／または上方から加熱されてよく、例えば代替的または追加的に、隣接した棚の発熱体を上方に操作することにより加熱されてよい。いずれの場合でも、各発熱体は、別々に操作されてよく、上述の制御装置または制御ユニットにより制御されてよく、反応チャンバ内で処理される基板の十分に規定された温度を最適に調整する。とりわけ、基板の温度は、処理される基板表面上で均一であるように調整されることができ、並びに／または保管場所に保管された基板の温度は、各基板について同じであるように調整されてよく、および／若しくは保管場所内の１つ以上の所定の基板に対して異なってよい。ある実施形態において、発熱体により発生する温度範囲は、１００℃〜８００℃、とりわけ２００℃〜６００℃、好ましくは約３００℃であってよい。
【００３４】
追加的または代替的に、基板保管場所は、基板を受容するための開口部を有する恒温ボックス（または、等温ボックス、isothermal box）内に配置されてよい。恒温ボックスは、例えば恒温ボックスの外側に配置され、とりわけ恒温ボックスに接触する、１つ以上の発熱体が備えられる。各発熱体は、別々に操作されてよく、上述の制御装置または制御ユニットにより制御されてよく、恒温ボックス内で望ましい温度分布を得る。ある実施形態において、発熱体は、加熱コイルおよび／または１つ以上の加熱板であってよい。
【００３５】
保管場所の各棚は、熱遮蔽体を含みまたは構成してもよく、保管場所内の特定の棚上に（および／または保管場所内の２つの棚の間に）ちょうど今保管された基板と、保管場所内にしばらくの間事前に保管されて、望ましい温度を既に有する基板と、の間の温度差は、事前に保管された基板の温度に悪影響を与えない。
【００３６】
ある実施形態において、基板保管場所を収容する反応チャンバは、とりわけ反応チャンバの内側表面上に、１つ以上の金属板のような熱反射体が備えられてよく、発熱体の作動をさらに支援する。ある実施形態において、反応チャンバは、研磨された内側表面を有してよい。
【００３７】
一例として、保管倉庫内の基板の分配は、特定のソフトウェアを用いて制御されてよく、および／または無造作に行われてよく、一方で、特定のソフトウェアが、反応チャンバ内の（酸化）プロセスおよび／または雰囲気の状態および／または温度条件を制御する。
【００３８】
ある実施形態において、上述の制御ユニットは、例えば、所定の設定に従って、異なる基板の処理の継続時間を制御するように構成されてよく、異なる継続時間に対して、複数の基板を同時に個々に処理することが好都合に可能である。
【００３９】
ある実施形態において、システムは、少なくとも１つの層を基板上に蒸着するための、少なくとも１つの蒸着チャンバを含み、基板を、蒸着チャンバ内に搬送するために、および／または蒸着チャンバから搬送するために、蒸着チャンバロックが、真空チャンバと少なくとも１つの蒸着チャンバとの間に備えられる。例えば、反応チャンバ内で処理される基板を、最初に被覆することが好都合なことがあり、被覆は蒸着チャンバ内で行われてよい。とりわけ、酸素親和性層が基板上に蒸着されてよく、その後、反応チャンバ内で、酸素含有雰囲気下で基板が処理され、（被覆された）基板上に酸化層を形成する。
【００４０】
ある実施形態において、基板をシステム内で処理するために、基板を最初に受容するための受容チャンバを含み、第１の受容チャンバロックが、受容チャンバの雰囲気側に備えられ、第２の受容チャンバロックが、受容チャンバと真空チャンバとの間に備えられる。受容チャンバは予備真空チャンバであってよく、好ましくはより高真空を有する真空チャンバ内に基板がさらに搬送される前に、周囲空気から基板を受容し、高速の予備真空を受容チャンバに適用する。そのような受容チャンバを用いることにより、とりわけ、受容チャンバに接続された高速の予備真空ポンプにより達成することができる予備真空によって、プロセス時間をさらに減らすことができる。
【００４１】
追加的または代替的に、システムは、洗浄チャンバロックを介して真空チャンバに接続された洗浄チャンバを含んでもよい。とりわけ、蒸着チャンバおよび／または反応チャンバ内で、基板がさらに加工される（または、処理される、processed）前に、例えば、基板上の有機汚染を取り除ために、洗浄チャンバ内でプラズマプロセスが行われてよい。
【００４２】
本発明に関連して、特定の実施形態の特徴および考察を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は反応チャンバ内で基板を処理する本発明のシステムを概略的に示す。
【図２】図２は本発明のシステム内の反応チャンバを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
とりわけ、図１は、反応チャンバ８と真空チャンバ４との間に配置された搬送チャンバ１０を有する、上面から見たシステムを概略的に示す。真空チャンバ４内に配置された基板は、第１のロック１２を通過して搬送チャンバ１０に搬送されることができ、搬送チャンバ１０内に配置された搬送機構１１により、第２のロックを通過して反応チャンバ８にさらに搬送されてよい。反応チャンバ８は、保管場所９内に垂直および／または水平に保管されてよい複数の基板２０のための保管場所９を含む。とりわけ、図１の下部に示される保管場所９の側面図から見られるように、基板保管場所９は、少なくとも１つの基板２０を保管するために、棚のような構造を有してよい。矢印９ａで示されるように、基板保管場所９は、反応チャンバ８内で垂直に移動可能であってよく、例えば、搬送チャンバ１０から保管場所９内に、および／または保管場所９から搬送チャンバ１０内に、特定の基板２０が速く搬送されることを容易にする。ある例において、とりわけ、保管場所９内にいくつかの基板２０が水平に提供される場合、保管場所９は反応チャンバ８内で水平に移動可能であってもよい。
【００４５】
システムは、例えば、陰極スパッタリングまたは当該技術分野における任意の他の既知の方法により、基板上に１つの層またはいくつかの層を蒸着するための少なくとも１つの蒸着チャンバ５をさらに含んでもよい（基板を１つ以上の層で被覆する手段）。ある実施形態において、第１の蒸着チャンバ内で被覆が行われて第１の層を蒸着し、その後、同じ蒸着チャンバ（しかし、異なるターゲットを用いる）内で、または基板が第２の蒸着チャンバに（例えば、蒸着チャンバ間のロックを通過して）搬送されること等により、基板は、第２の（異なる）層で被覆されてよい。ある例において、蒸着チャンバロック５ｂを通過し、真空チャンバ４、第１のロック１２および搬送チャンバ１０を通過し、第２のロック１３を通過して反応チャンバ８内に基板が搬送される前に、基板上への層の蒸着が起こり得る。追加的または代替的に、反応チャンバ８内で処理された後、基板は蒸着チャンバ５に搬送されてよく、その後（追加的に）被覆されてもよい。
【００４６】
ある実施形態において、システムは、洗浄チャンバロック６ｂを介して真空チャンバに接続できる洗浄チャンバ６を含む。反応チャンバおよび／または蒸着チャンバ５内で処理される前に、洗浄チャンバ６内で基板が洗浄されてよい。基板の洗浄は、例えば、基板から有機汚染を取り除くために、プラズマ法を用いて行われてよい。いくつかの場合において、いくつかのプロセスステップの間、例えば、基板上への１つ以上の層の蒸着前に、そのような蒸着後、反応チャンバ８内で基板を処理する前に基板を洗浄するために、および／または反応チャンバ８内での処理後、１つ以上の蒸着チャンバ５内で場合によりさらに被覆する前に基板を洗浄するために、洗浄チャンバ６内での基板の洗浄を行うことが有益であることもあり得る。
【００４７】
さらに、システムは、第１の受容チャンバロック３ａを通過してシステム全体内に１つ以上の基板が運ばれ得る受容チャンバ３を含んでよい。受容チャンバ３は、第２の受容チャンバロック３ｂを介して、真空チャンバ４に接続できる。例えば、基板がシステムの外側の周囲雰囲気から真空チャンバ４内に直接運ばれる場合と比較して、真空チャンバ４内で適切な真空を達成する時間を短縮するために、受容チャンバ３は、予備真空の雰囲気（pre-vacuum atmosphere）を提供するように構成されてよい。例えば、受容チャンバ３は、非常に短時間で予備真空を達成する予備真空ポンプに接続されてよく、一方、真空チャンバ４は、例えば真空チャンバ４内で最適化された真空状態を最終的に達成するような高い品質の真空ポンプに接続されてよい。
【００４８】
例えば、システムは以下のように使用されてよく、要素３、３ａ、５、５ｂ、６、６ｂ、９および１１のうちの１つ以上、並びにこれらの要素を含むステップは、本発明の方法のいくつかの実施形態を行うために必要ではない。
【００４９】
基板は、受容チャンバ３の第１の受容ロック３ａを通過してシステム内に運ばれる。受容チャンバ３内に基板を受容した後、第１の受容チャンバロック３ａが閉じられ、予備真空ポンプが受容チャンバ３内で予備真空を得るのに用いられてよく、一方、第２の受容チャンバロック３ｂは閉じられたままである。第２の受容チャンバロック３ｂは、受容チャンバ３内で予備真空が達成された後に基板が搬送され得る真空チャンバに、受容チャンバ３を接続する。その目的のために、第２の受容チャンバロック３ｂが開かれて、真空チャンバ４内に基板を配置／搬送する。第２の受容チャンバロック３ｂが閉じられた後、真空チャンバ４は、例えば高真空ポンプを用いて、さらに排気されてよい。真空チャンバ４の排気前および／または排気後に、例えば所定の圧力閾値を参照して、洗浄チャンバ６と真空チャンバ４とを接続する洗浄チャンバロック６ｂを通過して基板が搬送され得る洗浄チャンバ６内で、基板が洗浄され得る。例えば、基板の洗浄チャンバ内への搬送の間、洗浄チャンバ６は真空チャンバ４と本質的に同じ真空を有してよい。基板の洗浄の間、例えば、プラズマ法により、洗浄チャンバ内の気体雰囲気が変化してよく、洗浄チャンバ６が真空チャンバ４内に存在するものと本質的に同じ真空状態を再び有する場合には、基板は真空チャンバ４に再び搬送されるだけでよい。真空チャンバ４内に戻ると、真空チャンバ４は排気されてよく、できる限り最適な雰囲気状態を得る。例えば、望ましい雰囲気状態を得るために、ＵＨＶポンプが真空チャンバ４を永久的に排気してよい。基板を１つ以上の層で被覆するために、基板は、蒸着チャンバロック５ｂを通過して、少なくとも１つの蒸着チャンバ５にさらに搬送されてよい。例えば、蒸着チャンバ５内への、および真空チャンバ内に戻る、基板の搬送の間、蒸着チャンバは、真空チャンバ４内に存在するものと本質的に同じ真空を有し、一方、蒸着チャンバ５内での蒸着プロセスの間、気体雰囲気が変化してよい。
【００５０】
基板上への１つ以上の層の蒸着後および／または蒸着前に、反応チャンバ８内で基板が処理されてよく、例えば、気体雰囲気が、真空チャンバ４内と同じである場合、例えば、真空チャンバ４内に配置された基板は、第１のロック１２を通過して、搬送チャンバ１０内に搬送されることができる。その後、第１のロック１２が閉じられ、搬送チャンバ１０は反応チャンバ８内に存在するものと同じ気体で満たされる。例えば、反応チャンバ８および搬送チャンバ１０の両方が、同じ気体貯蔵装置に接続されてよく、例えば、反応チャンバ８が特定の量の気体で既に満たされる場合、および搬送チャンバ１０がまだフラッディングプロセス中である場合、反応チャンバ８内の圧力変化を防ぐために、チャンバ８および１０のそれぞれの気体供給ライン（示されない）は、独立してロックすることができる。制御装置は、搬送チャンバ１０内の気体が、反応チャンバ８内に存在するものと同じ気体であり且つ同じ特性を有するように制御し得て、例えば、制御装置は、搬送チャンバ１０内の気体雰囲気の温度および圧力を、反応チャンバ内と同じであるよう制御および調整するように構成されてよい。搬送チャンバ１０は、基板を真空チャンバ４から受容して基板を反応チャンバ内に搬送するための、搬送機構１１を含んでよい。例えば、搬送チャンバ１０内でとりわけ所定の状態（例えば、気体雰囲気の正確な圧力および温度）が達成される場合、搬送機構は、システムの外側のユーザーにより操作されてよく、および／または自動的に作動してよい。そのことは、１つの実施形態において、搬送機構１１が制御装置に連結されてよいこと、および制御装置が搬送機構の作動を制御してよいこと、を意味する。制御装置は、搬送チャンバ１０内の気体の状態が反応チャンバ８内と同じであることを検出するとすぐに、第２のロック１３が開かれてよく、基板を反応チャンバ８内に搬送する。ある実施形態において、例えば、第２のロック１３が開かれる直前に、これら２つのチャンバ８および１０内の気体の状態を合わせるために、反応チャンバ８と搬送チャンバ１０との間にバイパスが提供されてよい。しかし、制御装置およびその信頼性の品質にもよるが、そのようなバイパスが必要でないことがある。
【００５１】
基板２０は、反応チャンバ８内に配置された基板保管場所９に置かれてよい。基板保管場所９は、複数の基板を、いくつかの棚９ｂ上に、とりわけ垂直方向および／または水平方向に保管するように構成されてよく、基板保管場所９は、反応チャンバ８内で垂直および／または水平に移動可能であってよく、保管場所内で各基板を受容することを容易にする。例えば、真空チャンバ４内に配置されたさらなる基板が、保管場所９内で、保管場所９の棚９ｂ上に保管されるとすぐに、第２のロック１３が閉じられ、搬送チャンバ１０が、真空チャンバ４内と同じ真空を有するように排気され、第１のロック１２が開かれて、さらなる基板が搬送チャンバ１０内に搬送される。第２のロック１３を開くために状態が適切になるとすぐに、さらなる基板が反応チャンバ８内に搬送され、例えば、基板保管場所９が反応チャンバ８内で移動しつつ、搬送機構１１は、基板を基板保管場所９内に容易に置くことができる。
【００５２】
制御装置および／または上述の制御ユニットは、特定のチャンバ内に、とりわけ保管場所９内に（および保管場所９内の正確にどの位置に）、および詳細にどの時間に、どの基板が置かれるかを決定および／または記録するように構成されてよく、任意の時間におけるシステム内の各基板を識別することが好ましく可能である。
【００５３】
そうすることで、システム全体における各基板の正確な位置および／または保管場所９内での基板の正確な位置を知ることが可能である。加えて、特定の位置における基板の存在の継続時間、例えば反応チャンバ８内で、特定の基板がどれだけ長く存在し／処理されるかを、所定の設定に従って、見ることができ、調整することができ、および／または記録することができる。
【００５４】
保管場所９は、１つ以上の発熱体９ｃおよび９ｄが備えられてよい。例えば、保管場所９内の各棚９ｂは、下方および／または上方から棚９ｂに接触する発熱体９ｄ、例えば、棚９ｂと棚９ｂ上に保管された基板２０との間に配置された発熱体９ｃが備えられてよい。棚９ｂ上に保管された基板２０は、例えば、追加的または代替的に、隣接した棚９ｂの発熱体９ｄを上方に操作することにより、下方および／または上方から加熱されてよい。各発熱体９ｃおよび９ｄは、別々に操作および制御されてよく、反応チャンバ８内で処理される基板２０の十分に規定された温度を最適に調整する。
【００５５】
ある実施形態において、反応チャンバ８は、酸素を含む気体で満たされてよく、反応チャンバ８内に存在する基板は酸化されるであろう。例えば、基板は、上述の薄層で既に被覆されていてよく、薄層は約１ｎｍ〜２ｎｍの厚さを有してよい。反応チャンバ８内に基板がどれだけ長く存在するか、および／または酸素を含む気体での搬送チャンバ１０のフラッディングの間に、基板が搬送チャンバ１０内に存在した時間枠を追加的に考慮する場合に、基板がどれだけ長く酸化されるか、の厳密な決定により、基板上の酸化層の厚さを調整することができる。さらに、基板の酸化は、反応チャンバ内で、プラズマ源の使用のようなイオン化機構および／またはオゾンの使用が行われないことを意味する「自然な」酸化であるため、酸化層は高品質な酸化層である。
【００５６】
必要な場合、反応チャンバ８は、真空ポンプ（示されない）、例えば、反応チャンバ８に接続された熱分子ポンプ（thermomolecular pump）または低温ポンプにより排気されてよい。
【００５７】
図２は、側面図から見た、図１に示される反応チャンバ８と同じまたは異なってよい反応チャンバ８を概略的に示す。基板２０は、第２のロック１３を通過して反応チャンバ８内に搬送され、基板保管場所９内に保管される。基板保管場所９は、例えば、保管場所９の棚として備えられるいくつかの熱遮蔽体３４を有してよい。ある基板保管場所９内に事前に保管された基板と比較して、単に受容された基板の温度が場合により高すぎるまたは低すぎることに備えて、環境を遮蔽するために、とりわけ、基板２０は、２つの熱遮蔽体３４の間に置かれてよい。保管場所９は、その外側表面上に発熱体３２を有する恒温ボックス３０内に備えられてよく、保管された基板２０のために望ましい温度を得る。発熱体は、上述の制御ユニットにより、別々に制御されてよい。発熱体３２の作動を支援するために、反応チャンバの内側表面は、例えば発熱体３２からの熱放射を反射する研磨された表面を有する熱反射体８ａが備えられてよい。上述のように、第２のロック１３を通過して搬送チャンバから保管場所９内に保管される任意の基板２０を容易に受容するために、基板保管場所９は、矢印９ａにより示されるように、垂直に移動可能であってよい。保管場所９の移動は、反応チャンバ８の外側に配置され得るモーター９ｅを備えることにより達成されてよい。さらに、図２の下部に示されるように、ベローズ８ｂを有するシャフトが、反応チャンバ８、保管場所９およびモーター９ｅを接続してよく、反応チャンバ８内での保管場所９のいかなる移動も、反応チャンバ８内の雰囲気状態に悪影響を与えない。
【００５８】
上述のことを考慮すると、本発明は、１つ以上の基板が、反応チャンバ内に、および／または反応チャンバから、さらなるチャンバ内に搬送される場合でさえ、反応チャンバ内でとりわけ十分に規定された気体雰囲気を保持することができる方法およびシステムを提供し、特定の気体雰囲気中で基板を処理する継続時間を制御および正確に予め定めること、並びに異なる継続時間に対して、複数の基板を同時に個々に処理することが可能である。
【００５９】
図面および上述の記載において、本発明が詳細に説明および記載されたが、そのような説明および記載は、実例または例示的および非制限的なものと考えられる。従って、本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対するバリエーションは、当業者により理解されることができ、図面、本開示および添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求の範囲に係る発明を実施することにより達成されることができる。特許請求の範囲において、単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は複数を除外しない。シングルプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に列挙された幾つかの事項の機能を満足し得る。互いに異なる従属クレーム中にある測定が列挙されているという単なる事実は、これらの測定の組み合わせを好都合に用いることができない、ということを意味しない。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含む。
態様１：
反応チャンバ（８）内で基板（２０）を処理する方法であって、搬送チャンバ（１０）を、第１のロック（１２）と第２のロック（１３）との間に配置し、前記第２のロック（１３）を、前記搬送チャンバ（１０）と前記反応チャンバ（８）との間に備え、
（ａ）前記基板（２０）を、前記第１のロック（１２）を通過させて、前記搬送チャンバ（１０）内に搬送する工程と、
（ｂ）前記第１のロック（１２）を閉じる工程と、
（ｃ）前記搬送チャンバ（１０）を、前記反応チャンバ（８）内と同じ気体で満たす工程と、
（ｄ）前記搬送チャンバ（１０）内の気体雰囲気の圧力および温度を、前記反応チャンバ（８）内と同じであるように制御する工程と、
（ｅ）前記第２のロック（１３）を開く工程と、
（ｆ）前記基板（２０）を処理するために、前記基板（２０）を、前記搬送チャンバ（１０）から、前記反応チャンバ（８）内に搬送する工程と、
を含む方法。
態様２：
前記第１のロック（１２）を、前記搬送チャンバ（１０）と真空チャンバ（４）との間に配置し、
（ａ１）前記基板（２０）を、前記真空チャンバ（４）内に配置する工程と、
（ａ２）前記搬送チャンバ（１０）内の圧力および温度を、前記真空チャンバ（４）内と実質的に同じであるように制御する工程と、
（ａ３）前記第１のロック（１２）を開ける工程と、
をさらに含み、
前記工程（ａ１）〜（ａ３）を、前記工程（ａ）の前に行う、態様１に記載の方法。
態様３：
蒸着チャンバ（５）内で、前記基板（２０）を、酸素親和性材料、とりわけＭｇ、Ａｌ、および／またはＨｆで被覆し、その後、前記工程（ａ）および／または前記工程（ａ１）の前に、前記基板（２０）を、前記真空チャンバ（４）に向かって搬送する工程、をさらに含む、態様１または２に記載の方法。
態様４：
前記反応チャンバを、酸素を含む気体で満たす、態様１〜３のいずれかに記載の方法。
態様５：
前記工程（ｆ）の後、イオン化機構又はオゾンを用いることなく、前記反応チャンバ（８）内で前記基板（２０）を酸化する、態様４に記載の方法。
態様６：
（ｇ）前記反応チャンバ（８）内で前記基板（２０）を処理する継続時間を制御する工程と、
（ｈ）所定時間の後、前記基板（２０）を、前記反応チャンバ（８）から前記搬送チャンバ（１０）内に、自動的に搬送する工程と、
をさらに含む、態様１〜５のいずれかに記載の方法。
態様７：
（ｉ）前記第２のロック（１３）を閉じる工程と、
（ｊ）前記反応チャンバ（８）内と異なる圧力および温度を有するように、前記搬送チャンバ（１０）内の圧力および温度を制御する、とりわけ前記搬送チャンバ（１０）を排気する工程と、
をさらに含む、態様６に記載の方法。
態様８：
前記基板（２０）を、約１００秒〜１２００秒間、前記反応チャンバ（８）内に保持する、態様１〜７のいずれかに記載の方法。
態様９：
態様１〜８のいずれかに記載の方法の前記工程を行うためのコンピュータ実行可能命令を有する１つ以上のコンピュータ可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品。
態様１０：
とりわけ態様１〜８のいずれかに記載の方法を行うように構成された、基板（２０）を処理するシステムであって、
前記基板（２０）を、受容するための、および／または搬送するための、真空チャンバ（４）と、
制御された気体雰囲気下で前記基板（２０）を処理するための反応チャンバ（８）と、
前記基板（２０）を前記真空チャンバ（４）から受容して、前記基板（２０）を前記反応チャンバ（８）内に搬送するための、または前記基板（２０）を前記反応チャンバ（８）から受容して、前記基板（２０）を前記真空チャンバ（４）内に搬送するための、前記真空チャンバ（４）と前記反応チャンバ（８）との間に配置された搬送チャンバ（１０）と、
前記真空チャンバ（４）と前記搬送チャンバ（１０）との間の第１のロック（１２）と、
前記搬送チャンバ（１０）と前記反応チャンバ（８）との間の第２のロック（１３）と、
前記搬送チャンバ（１０）内への気体の流れを、前記反応チャンバ（８）内と同じ気体であるように制御するための制御装置（１５）と、
を含み、前記制御装置（１５）が、前記搬送チャンバ（１０）内の気体雰囲気の圧力および温度を、前記反応チャンバ（８）内と同じであるように制御するように構成された、システム。
態様１１：
前記反応チャンバ（８）内で前記基板（２０）を処理する継続時間を制御するための制御手段をさらに含み、前記制御手段が、所定時間の後、前記基板（２０）を、前記反応チャンバ（８）から、前記搬送チャンバ（１０）内に、自動的に搬送するように構成された、態様１０に記載のシステム。
態様１２：
前記反応チャンバ（８）内に、複数の基板を垂直に保管するための基板保管場所（９）をさらに含み、好ましくは、前記基板保管場所（９）は、前記反応チャンバ（８）内で、垂直に移動可能であり、前記基板保管場所（９）は、好ましくは、１つ以上の発熱体（９ｃ、９ｄ）を含み、および／または１つ以上の発熱体（３２）を有する恒温ボックス内に備えられた、態様１０または１１に記載のシステム。
態様１３：
前記搬送チャンバ（１０）内に、搬送機構（１１）をさらに含み、前記搬送機構（１１）は、少なくとも１つの基板（２０）を、前記搬送チャンバ（１０）から前記基板保管場所（９）に搬送する、および／または前記基板保管場所（９）から前記搬送チャンバ（１０）内に受容する、ように構成された、態様１２に記載のシステム。
態様１４：
少なくとも１つの層を前記基板（２０）上に蒸着するための、少なくとも１つの蒸着チャンバ（５）をさらに含み、前記基板（２０）を、前記蒸着チャンバ（５）内に搬送するために、および／または前記蒸着チャンバ（５）から搬送するために、蒸着チャンバロック（５ｂ）が、前記真空チャンバ（４）と少なくとも１つの前記蒸着チャンバ（５）との間に備えられた、態様１０〜１３のいずれかに記載のシステム。
態様１５：
システム内で処理される前記基板（２０）を最初に受容するための受容チャンバ（３）をさらに含み、第１の受容チャンバロック（３ａ）が、前記受容チャンバ（３）の雰囲気側に備えられ、第２の受容チャンバロック（３ｂ）が、前記受容チャンバ（３）と前記真空チャンバ（４）との間に備えられた、態様１０〜１４のいずれかに記載のシステム。
【図１】
0006282672.tif 000002
【図２】
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