(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のウエハに加熱・冷却を行い、処理チャンバ内でのウエハ切り替えの時間を削減するウエハカセット及びその使用方法を提供する。【解決手段】ウエハ１１０は、すべてのウエハを一緒に移動可能なウエハリフト上で支持されるか、又は、加熱・冷却のためにウエハを個別に移動可能な独立したリフトピン１４０上で支持される。ＬＥＤランプ１２０は、ウエハを高温プレート上に直接位置決めするのではなく、それらの温度を漸次的に変化させることができ、ウエハは熱がシステムから除去されるにつれて冷却プレート１３０によってクールダウンされる。【選択図】図１
2016154222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却プレートを支持し、前記冷却プレートのうち少なくとも幾つかの冷却プレートの表側へのアクセスを可能にする、壁
前記冷却プレートの裏側に接して配置され、間隙を形成するために隣接する冷却プレートの表側から離間されている表側を有する、複数のＬＥＤランプであって、前記隣接する冷却プレートの前記表側の方へ向けられている、複数のＬＥＤランプ、及び
ウエハの周縁部を支持するように配置された、ウエハリフト
を備えた、ウエハカセット。
【請求項２】
複数の冷却プレートを支持する壁であって、ウエハが前記冷却プレートの表側に隣接して配置されることができるように、前記冷却プレートのうち少なくとも幾つかの冷却プレートの前記表側へのアクセスを可能にしている、壁、
前記冷却プレートのうち少なくとも幾つかの冷却プレートの裏側に隣接し、前記冷却プレートの前記裏側から少なくとも１つの断熱部によって分離されている、リフレクタ
前記リフレクタの裏側に隣接するヒータであって、前記ヒータの裏側と前記隣接する冷却プレートの前記表側との間に間隙が存在するように、前記リフレクタの前記裏側から少なくとも１つの断熱部によって分離されている、ヒータ、及び
前記冷却プレート内に配置された、複数のリフトピン
を備えた、ウエハカセット。
【請求項３】
前記複数の冷却プレートの各々が、前記冷却プレートの本体を貫通している少なくとも１つの流体チャネルを備える、請求項１又は２に記載のウエハカセット。
【請求項４】
少なくとも１つの前記壁が、前記冷却プレートの前記本体内の前記流体チャネルと流体連通している供給マニホールドを備える、請求項３に記載のウエハカセット。
【請求項５】
少なくとも１つの前記壁が、前記冷却プレートの前記本体内の前記流体チャネルと流体連通しているリターンマニホールドを更に備える、請求項４に記載のウエハカセット。
【請求項６】
前記ＬＥＤランプが、約４５０ｎｍの波長の光を放射する、請求項１に記載のウエハカセット。
【請求項７】
前記ウエハリフトが、複数のウエハを、前記冷却プレートの前記表側から離れるように、前記間隙の少なくとも５０％の距離、移動させる、請求項１又は２に記載のウエハカセット。
【請求項８】
前記冷却プレートの前記表側と前記ヒータの前記裏側との間の前記間隙が、約２ｍｍから約５０ｍｍの範囲である、請求項１又は２に記載のウエハカセット。
【請求項９】
前記ヒータが抵抗加熱ヒータである、請求項１又は２に記載のウエハカセット。
【請求項１０】
複数の冷却プレートを支持する壁であって、ウエハが前記冷却プレートの表側に隣接して配置されることができるよう、前記冷却プレートのうち少なくとも幾つかの冷却プレートの前記表側へのアクセスを可能にしている、壁、
前記冷却プレートの裏側のヒータであって、前記ヒータの裏側が、間隙を形成するように、隣接する冷却プレートの表側から離間されている、ヒータ、及び
前記ヒータと前記冷却プレートとの間の絶縁体
を備える、ウエハカセット。
【請求項１１】
前記絶縁体が部分真空を含み、前記ヒータのエッジが、前記冷却プレートのエッジに接触している、請求項１０に記載のウエハカセット。
【請求項１２】
前記ヒータと冷却プレートとが接しないように、前記絶縁体が、前記ヒータと冷却プレートとの間に配置された熱伝導性の低い材料を含む、請求項１０に記載のウエハカセット。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記壁が、前記冷却プレートの本体内の少なくとも１つの流体チャネルと流体連通している供給マニホールドを備える、請求項１０に記載のウエハカセット。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記壁が、前記冷却プレートの本体内の流体チャネルと流体連通しているリターンマニホールドを更に備える、請求項１０に記載のウエハカセット。
【請求項１５】
請求項５に記載のウエハカセットを備えた少なくとも１つのロードロックチャンバ、
前記供給マニホールドと流体連通している流入ライン、流入ラインヒータ接続部、及び流入ラインクーラ接続部、
前記リターンマニホールドと流体連通している流出ライン、流出ラインヒータ接続部、及び流出ラインクーラ接続部、
前記流入ラインヒータ接続部及び前記流出ラインヒータ接続部と流体連通している、ヒータ迂回ループであって、前記流入ラインと前記流出ラインとの間を流体が流れることを可能にする迂回バルブを備えた、ヒータ迂回ループ、並びに
前記流入ラインクーラ接続部及び前記流出ラインクーラ接続部と流体連通している、クーラ迂回ループであって、前記流入ラインと前記流出ラインとの間で流体が流れることを可能にするクーラ迂回バルブを備えた、クーラ迂回ループ
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、基板処理装置に関する。より詳細には、本開示は、ウエハのバッチを処理するための加熱・冷却置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを形成するプロセスは、複数のチャンバを含む基板処理プラットフォーム内で行われる。幾つかの場合、マルチチャンバ処理プラットフォーム又はクラスタツールの目的は、制御された環境内で２つ以上のプロセスを１枚の基板に対して順次実行することである。しかし、その他の場合には、マルチチャンバ処理プラットフォームは基板に対して単一の処理ステップだけを実行し、追加のチャンバが、このプラットフォームによって基板が処理される速度を最大化することを目的としている。後者の場合、基板に対して実施されるプロセスは通常はバッチ式処理であり、比較的多数（例えば２５又は５０枚）の基板が同時に所与のチャンバ内で処理される。採算に合うように個々の基板に実施するには所要時間が長すぎるプロセス（ＡＬＤプロセス及び一部の化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスなど）にとって、バッチ処理は特に有益である。
【０００３】
ＡＬＤプラットフォームの用途は幅広く、フレキシブルな構造が要求される様々な要件及び制約を有する。プラットフォームの要件としては、ウエハの予熱（ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ）、冷却（ｐｏｓｔ  ｃｏｏｌｉｎｇ）、予熱＆冷却、３０ｗｐｈ（（ｗａｆｅｒｓ  ｐｅｒ  ｈｏｕｒ）ウエハ毎時）〜２７０ｗｐｈのスループット、高真空のロードロック、及び他の多くの仕様が含まれるが、エンタイトルメント支出が低い場合、これらの機能性の提供は困難となり得る。
【０００４】
ＡＬＤバッチ処理プラットフォームは、標準化された能動的ウエハ冷却が可能なロードロックをもたらす。ウエハを処理チャンバのサセプタに位置決めする前に予熱することにより、高温処理（＞４５０℃）が有利となる。現状では、常温のウエハが処理チャンバ内で３分もの間予熱されている。これにより貴重な処理時間が浪費され、処理時間が短くなりシステムのスループットが大きく低下している。
【０００５】
現行のＡＬＤ処理装置は単一のウエハをロードロック中で加熱及び冷却する多くの方法を有している。しかしながら、ＡＬＤバッチ処理プラットフォームは、６枚以上のウエハのバッチを処理可能である。１５秒という交換バジェットを満たすには、枚葉式ウエハロードロックのサイクルはあまりに低速（３６秒）である。従って、バッチ処理のためにウエハのバッチを予熱・冷却する装置及び方法に対する需要が、当技術分野で存在する。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一以上の実施形態は、複数の冷却プレートを支持する壁を備えたウエハカセットを目的とする。壁は、当該複数の冷却プレートのうち少なくとも幾つかの冷却プレートの表側へのアクセスを可能にする。複数のＬＥＤランプが冷却プレートの裏側に接して配置され、これらのランプは、間隙を形成するために隣接する冷却プレートの表側から離間された、表側を有する。これら複数のＬＥＤランプは、隣接する冷却プレートの表側の方に向けられている。ウエハの周縁部を支持するためのウエハリフトが配置されている。
【０００７】
本開示の更なる実施形態は、複数の冷却プレートを支持する壁を備えたウエハカセットを目的とする。ウエハが冷却プレートの表側に隣接して配置可能となるように、壁は、少なくとも幾つかの冷却プレートの表側に対するアクセスを可能にする。リフレクタが、少なくとも幾つかの冷却プレートの裏側に隣接している。リフレクタは、少なくとも１つの断熱部（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｒｅａｋ）によって冷却プレートの裏側から分離されている。ヒータが、リフレクタの裏側に隣接している。ヒータの裏側と隣接する冷却プレートの表側との間に間隙が存在するように、ヒータは、少なくとも１つの断熱部によってリフレクタの裏側から分離されている。複数のリフトピンが冷却プレート内に配置されている。
【０００８】
本開示の更なる実施形態は、複数の冷却プレートを支持する壁を備えたウエハカセットを目的とする。ウエハが冷却プレートの表側に隣接して配置可能となるよう、壁は、少なくとも幾つかの冷却プレートの表側に対するアクセスを可能にする。ヒータが冷却プレートの裏側に存在し、間隙を形成するために、隣接する冷却プレートの表側からヒータの裏側が離間されている。ヒータと冷却プレートとの間に絶縁体が存在する。
【０００９】
本開示の上述の特徴が詳細に理解されるよう、実施形態を参照することによって、上記で概説した本開示のより具体的な説明が得られる。それら実施形態の幾つかは添付の図面で示される。しかしながら、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、従って本開示の範囲を限定するとみなすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの断面図である。
【図２】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの断面図である。
【図３】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの断面図である。
【図４】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの断面図である。
【図５】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの断面図である。
【図６】本開示の一以上の実施形態によるウエハカセットの斜視図である。
【図７】本発明の一以上の実施形態によるウエハカセットを加熱及び冷却するシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態は、ウエハのバッチを予熱及び／又は冷却する装置及び方法を目的とする。本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる語「ウエハ」及び「基板」は交換可能に使用される。ある実施形態で、ウエハとは、剛性のディスクリート基板（例えば、２００ｍｍ又は３００ｍｍシリコンウエハ）である。
【００１２】
本開示の実施形態は、ウエハのバッチを予熱及び冷却する装置を提供する。記載した実施形態のほとんどは６枚のウエハバッチロードロックに関したものであるが、１つのバッチで取り扱われるウエハの数は６枚よりも多いか又は少なくてもよいことを当業者は理解するであろう。本開示の実施形態は、ロードロックが減圧している間に予熱でき、且つ、ロードロックが雰囲気に通気している間に冷却できる装置を提供する。これによりパラレルな処理が可能となり、システムのスループットに対する影響が最小限に抑えられる。これら実施形態はまた、当技術分野で既存のシステムに容易に組み込むことができる。これらの構成はＡＬＤ用ロードロック設計の文脈で検討されているが、任意のバッチ加熱及び／又は冷却用途に応用可能であろう。加熱素子のスタッキング、温度変化速度（ｒａｍｐ  ｒａｔｅ）、及び部品の最大温度により、バッチ加熱は依然として課題である。
【００１３】
本開示の一態様では、デュアル機能低温ペデスタルを備えたＬＥＤ加熱が利用される。ＬＥＤ加熱技術とは、カセット状の構成でスタックすることが容易な超薄型ランプ加熱パッケージである。ＬＥＤ加熱技術は効率的であり且つ瞬間的にオフすることができ、熱質量をほとんど有さず、従来型の抵抗加熱式ヒータに比べＬＥＤを比較的素早く冷却可能である。
【００１４】
ＬＥＤランプヒータは、ＬＥＤによって熱に変換されるエネルギーの４０％を除去できる能動冷却により有利となる。ある実施形態では、ＬＥＤ及び回路が、余分な熱を除去する熱交換器として働く冷却水チャネルと共に、金属基材の裏に直接組み立てられる。熱交換器の反対側はランプのオフ時にはウエハ冷却表面であり、従来型冷却プレートのスタンドオフ・バンプ（ｓｔａｎｄｏｆｆ  ｂｕｍｐ）パターン及び特徴部を有している。
【００１５】
図１は、ＬＥＤ及び冷却器を組み込んだ本開示の第１の態様を示す。本開示の実施形態はウエハカセットに組み込むか、又はロードロックチャンバに組み込むことが可能である。図１は、４つのウエハ１１０を有するカセット１００を示している。これは１つの可能な構成を示しているにすぎず、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。ある実施形態では、２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、８枚、９枚又はそれよりも多いウエハを支持できる。
【００１６】
カセット１００は少なくとも１つの壁１０５を有する。図１の実施形態で、カセット１００は２つの壁１０５を有する。ある実施形態は２つよりも多く壁を有する。壁１０５は複数の冷却プレート１３０を支持しており、各冷却プレート１３０は表側１３２と裏側１３１とを有している。図１に示すように、冷却プレート１３０は壁１０５に直接接続されるか又はホルダ上に配置されている。壁１０５は冷却プレート１３０の表側へのアクセスを可能としている。これに関して使用している「アクセスを可能にする」という表現は、冷却プレート１３０の表側１３２に隣接してウエハを配置するのに十分な空間が存在するということを意味する。
【００１７】
複数のＬＥＤランプ１２０が、ＬＥＤランプ１２０の裏側１２１が冷却プレート１３０の裏側１３１と接触するように配置されている。ＬＥＤランプ１２０の表側１２２は、隣接する冷却プレート１３０の表側１３２からある距離離間されており、それらの間に間隙１２５が形成されている。これに関して使用している語「隣接する冷却プレート」は、ＬＥＤランプに接触している冷却プレートではない冷却プレートを意味する。ウエハ１１０が間隙１２５内に配置される場合に光がウエハ１１０の方へ導かれるよう、複数のＬＥＤランプ１２０は、隣接する冷却プレート１３０の表側１３２の方へ光を導くように配置されている。
【００１８】
ある実施形態で冷却プレート１３０は、冷却プレート１３０の本体１３３を貫通して伸びる少なくとも１つの流体チャネルを有する。ある実施形態で、壁は、冷却プレート内のチャネルと流体連通している供給マニホールド及び／又はリターンマニホールドを含む。より詳細に後述するが、これにより、チャネルを通る流体フローが冷却プレート１３０を冷却することが可能となる。供給マニホールド及び／又はリターンマニホールドは、壁１０５と一体化された部分であり得るか又は壁に接続され得る。冷却プレート１３０はペデスタルとも称される。
【００１９】
ＬＥＤランプ１２０と冷却プレート１３０とは合計で１インチ未満の厚さを有し、バッチロードロック内にスタックされ得る。ある実施形態では、当該合計厚さが約０．５インチ未満である。４インチ〜８インチの範囲の高さの典型的なランプモジュールと比較して、これらのＬＥＤが占める空間は小さい。ＬＥＤの加熱効率は標準的な加熱モジュールの加熱効率よりも高く、加熱効率を最大化するためにＬＥＤ光の波長が選択可能である。これらのＬＥＤは、ウエハによって吸収される任意の波長で光を放出することができる。例えば、ＵＶ、可視、又はＮＩＲの波長で光を放出するＬＥＤが利用され得る。ある実施形態で、これらＬＥＤは、約４５０ｎｍ、約４００ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲、又は約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲で、光を放出する。ある実施形態で、これらＬＥＤは、約１０００ｎｍ、又は約９００ｎｍ〜約１１００ｎｍの範囲の波長を有する近赤外線光を放出する。一以上の実施形態では、ＮＩＲ及び可視光波長でのデュアルバンド加熱が用いられる。例えば、ＬＥＤランプ１２０の半分が４５０ｎｍで光を放出し、半分が１０００ｎｍで光を放出してもよい。加熱プロセス中、温度に対しての基板の吸収プロファイルに基づき、ＮＩＲのＬＥＤは可視光ＬＥＤとは異なるタイミングで始動され得る。
【００２０】
ある実施形態で、ＬＥＤランプ１２０は個別のＬＥＤのアレイで構成される。アレイは、加熱されるウエハのサイズに応じた任意の適切なサイズであり得る。ある実施形態で、ＬＥＤランプは、約２００〜約１５００個の範囲のＬＥＤ、約４００〜約１３００個の範囲のＬＥＤ、もしくは約６００〜約１１００個の範囲のＬＥＤ、又は約９００個のＬＥＤのアレイを含む。ある実施形態では、ＬＥＤアレイの異なる部分が異なる出力を有し得るように、ＬＥＤランプのアレイはゾーンごとに制御可能である。
【００２１】
使用時、ウエハ１１０がカセット１００内に装填され、リフトピン１４０によって冷却プレート１３０の上方に持ち上げられる。一般的に、リフトピン１４０は、ウエハ１１０を冷却プレート１３０の表側１３２から間隙１２５の少なくとも約５０％の距離、離すよう移動させるのに十分な長さを有する。説明のため、図１は、リフトピン１４０が最下部のウエハのみを支持していることを示している。しかしながら、リフトピン１４０がウエハ１１０のすべて又は幾つかを支持し得ることを、当業者は理解するであろう。ウエハ１１０のすべてが同時に動くか、又は、ウエハ１１０の移動の個別制御が可能となるように、リフトピン１４０は同時に又は独立して移動され得る。
【００２２】
ウエハ１１０は、ＬＥＤランプ１２０に可能な限り近づくよう配置される。一般的に、加熱中、ウエハ１１０は冷却プレート１３０から、冷却プレート１３０とＬＥＤランプ１２０との間の間隙１２５の少なくとも５０％、離れて配置される。例えば、ＬＥＤランプ１２０及び冷却プレート１３０が、間隙１２５が約２０ｍｍであるように配置される場合、加熱中、ウエハ１１０は、冷却プレート１３０の少なくとも１０ｍｍ上方に持ち上げられるであろう。冷却プレート１３０とＬＥＤランプ１２０との間の間隙１２５は約５０ｍｍまでである。ある実施形態で、間隙１２５は約１〜約２０ｍｍの範囲であるか、又は約２〜１５ｍｍの範囲である。ある実施形態は、ウエハ１１０は、ヒータから約５ｍｍ未満、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、又は１ｍｍの距離へ移動される。
【００２３】
ウエハ１１０は、真空搬送を待つ間、ロードロックチャンバのポンプサイクル中、冷却プレート１３０から離されてＬＥＤランプ１２０によって予熱されることができる。ウエハ１１０が交換される際、ＬＥＤランプ１２０はターンオフされ、熱交換器１６０によって熱がペデスタルから除去される。一実施形態で、熱交換器１６０は、カセット１００の壁１０５内のチャネルを通じて、及び、図６に示すように冷却プレート１３０（又はペデスタル５１０）内のチャネル５２５を通じて、水（又は他の流体）を通流させる。ＬＥＤランプ１２０の裏側１２１と冷却プレートの裏側１３１との間の接触により、ＬＥＤランプ１２０及びウエハ１１０が冷却される。
【００２４】
処理後、ウエハ１１０はカセット１００に再装填される。ウエハ１１０は冷却プレート１３０上に位置決めされ、通気プロセス中に冷却される。ファクトリインターフェースによってウエハ１１０が交換されると、ＬＥＤランプ１２０がウエハ１１０の再加熱を開始し得る。
【００２５】
ある実施形態で、各冷却プレート１３０は基板の直径よりも大きい。例えば、３００ｍｍウエハ用のカセット１００は、直径が約３２０ｍｍの冷却プレート１３０を有し得る。ある実施形態で、冷却プレート１３０は、約３２０ｍｍの長さ及び幅を有する矩形である。
【００２６】
図１に示す実施形態は、システムのもともとのスループットに影響を及ぼさないパラレルな前処理及び後処理を提供する。更に、ウエハの加熱及び冷却中の熱ショックが低減され得る。ＬＥＤランプ１２０は、ウエハ１１０を高温プレート上に直接位置決めするのではなく、それらの温度を漸次的に変化させる（ｒａｍｐ）ことができ、ウエハは熱がシステムから除去されるにつれて冷却プレート１３０によってクールダウンされる。
【００２７】
図２〜４は、抵抗加熱、及び断熱部を有するペデスタル冷却を組み込んだ、本開示の他の態様を示している。ここで、厚膜抵抗加熱ペデスタル及び低温ペデスタルが、これら２つのペデスタル間の断熱部２４０と共にスタックされている。断熱部２４０は、例えば、真空間隙２３５を有するリフレクタ２５０（図２に示す）、排気された真空領域３３５（図３に示す）、又は熱伝導性の低い材料４４０（図４に示す）のような遮熱部であり得る。断熱部は、ロードロック内の冷却ペデスタルに放射するヒータのエネルギー量を低減させる。
【００２８】
図２〜４に示す各実施形態は、図１の実施形態と類似した方式で動作する。図１と図２〜４との主な相違点はヒータである。図１のＬＥＤランプ１２０は、図２〜４ではそれぞれ抵抗ヒータ２２０、３２０、４２０に代わられている。
【００２９】
図２を参照すると、断熱部２４０は、ヒータ２２０、リフレクタ２５０、及び冷却プレート２３０の間に分離をもたらす。リフレクタ２５０は、冷却プレート２３０に隣接し、且つ少なくとも１つの断熱部２４０によって冷却プレート２３０から離間されて配置されている。ヒータ２２０は、リフレクタ２５０に隣接し、且つ少なくとも１つの断熱部２４０によってリフレクタ２５０から離間されて配置されている。減圧中、断熱部２４０は、ヒータ２２０、リフレクタ２５０、及び冷却プレート２３０間のガスがカセット２００から排出されることを可能にし、これら部品間の圧力を低下させる。対流による熱伝導が低圧力で低減し、ヒータ２２０から冷却プレート２３０への影響が低下する。更に、リフレクタ２５０が、ヒータ２２０と冷却プレート２３０との間に更なるバリアをもたらす。例えば、分離されるべき部品のサイズに応じて、断熱部２４０の数は任意であり得る。
【００３０】
図３は、スタックされた冷却プレート３３０及びヒータ３２０を絶縁するための別の実施形態及び方法を示す。ここで、部分真空を有する真空領域３３５が、冷却プレート３３０とヒータ３２０との間に、これら２つのプレート間での熱伝導を低減する適切な間隙と共に形成されている。この点に関して使用した「部分真空」との表現は、対流に対するバリアとして作用する減圧されたエリアを意味する。これにより、ウエハの加熱及び冷却がより高い圧力で発生し、このとき対流はプロセスに対してより大きい影響を有する。
【００３１】
図３で、ヒータ３２０及び冷却プレート３３０は、エッジ３５０付近で接触して示されている。対流による影響を最小限に抑えるため、ヒータ３２０及び冷却プレート３３０は、絶縁体３４０を用いて接続され得る。例えば、伝動性の低い接着剤又は他の熱伝導性の低い材料が、冷却プレート３３０とヒータ３２０との間に位置決めされ得、これら装置間の熱伝導を防止する。これはサーマルガスケットとも称され得る。図４及び５に示す実施形態で、ヒータ４２０と冷却プレート４３０との間の絶縁体として熱伝導性の低い材料４４０が用いられている。
【００３２】
図２〜５に示す実施形態は既存のロードロックチャンバに組み込まれ得るか、又は別個のカセットであってもよい。使用時、ウエハ２１０、３１０、４１０は、ウエハリフトピン２６０、３６０、４６０によって上記のヒータ２２０、３２０、４２０の近傍に移動される。ヒータ２２０、３２０、４２０がウエハ２１０、３１０、４１０の表側と接触することなく、ウエハ２１０、３１０、４１０の予熱が行われる。システムを出るウエハ２１０、３１０、４１０は、出る前に冷却プレート２３０、３３０、４３０上に位置決めされる。図１と同様、図２〜５の実施形態は、予熱及び冷却プロセスの追加によってスループットが有意に悪影響を被ることがないように、加熱及び冷却を他のプロセスと並行してもたらす。
【００３３】
図２〜４に示す実施形態は個別制御されるリフトピン２６０、３６０、４６０を有し、これらのリフトピンは、カセット内のウエハの任意の１枚又はグループを、持ち上げるか又は下げることができる。ピンを上げ下げするためのリフトピン及びコントローラはカセット内で空間を占めるので、幾つかの実施形態ではリフトピンが用いられない。ある実施形態では、図５に示すようにすべてのウエハを一度に動かすためのウエハリフト４７０が用いられる。単一のウエハリフト４７０の使用により、個別のリフトピンよりも小さい空間が占められ得る。図５に示す実施形態は、リフト機構を除き図４の実施形態とすべての観点から同一である。図４では、独立したリフトピンが単一のウエハを持ち上げることが可能であるが、図５は、すべてのウエハを共に動かすことのできる単一のウエハリフトを用いている。単一のウエハリフトは、より低い冷却位置から上昇した加熱位置（図示）まで、すべてのウエハを容易に移動することができる。
【００３４】
ウエハリフトは、ウエハ４１０の周縁部４７２を支持するよう配置される。ウエハリフト４７０は、ウエハに安全に接触できる任意の適切な材料で作製可能である。ウエハリフト４７０はウエハを、冷却プレート４３０に隣接する位置から、よりヒータ４２０に近い位置まで移動できる。ウエハリフトはウエハを、冷却プレートの表側から、間隙の少なくとも５０％の距離、離れるように同時に移動できる。
【００３５】
本開示の別の態様は、デュアル高温／低温流体ペデスタルカセットを目的とする。現行の冷却ペデスタルは、ウエハが処理温度から冷却される際に低温の流体と熱交換するための水チャネルを有するよう、設計されている。ペデスタルの熱質量により、流体が素早く加熱されるか又は単純に高温流体に代わられることが可能となることを、本発明者らは見出した。
【００３６】
図６は、本開示の一以上の実施形態によるペデスタルカセット５００の実施形態を示す。説明のため、図６に示すカセット５００はヒータを有さない。様々な実施形態に示すヒータのうち任意のものをカセット５００が有し得ることを、当業者は理解するであろう。カセット５００は、１つ以上のウエハ（図示せず）を支持できる３つのペデスタル５１０と共に示されている。ペデスタル５１０は供給マニホールド５２０及びリターンマニホールド５３０に接続され、且つこれらと流体連通している。流体チャネル５２５がペデスタル５１０の各々を貫通して伸びており、供給マニホールド５２０とリターンマニホールド５３０との間で流体接続部を形成している。説明のために、図６の最上部のペデスタル５１０は、流体チャネル５２５を示すために半分に切断されて図示されている。一般的に、流体チャネル５２５はペデスタル５１０の本体内に封入されている。図６のペデスタル５１０の各々は、例えばウエハをペデスタル上に配置するロボットによって使用され得る複数のノッチ５４０を有する。
【００３７】
ペデスタル５１０の各々は、任意の基板を支持するサイズであり得る。ある実施形態で、ペデスタル５１０の各々は、３００ｍｍウエハを支持するサイズである。ペデスタル５１０の数は、１つから、空間に適合した任意の数の範囲であり得る。例えば、カセット５００がロードロック内に配置されてもよい。ロードロックのサイズは、ペデスタル間のピッチ及びそれら部品のサイズに基づいて、ペデスタル５１０の最大数を限定するであろう。ある実施形態では、６の倍数のペデスタル５１０（例えば、１２、１８、又は２４台のペデスタル）が存在する。
【００３８】
使用時、流体源（図示せず）が供給マニホールド５２０及びリターンマニホールド５３０に接続されている。流体源は、冷水のリザーバもしくは再循環器、高温水のリザーバもしくは再循環器、加熱された及び／又は冷却されたガスのシリンダ、又は水とは異なる熱容量を有する流体の供給源を含むがこれらに限定されない、任意の適切な流体源であり得る。流体源からの流体は供給マニホールド５２０に流入し、そのフローはマニホールド内で複数の経路に分岐する。ペデスタル５１０の各々に少なくとも１つの経路が存在する。図６に示す実施形態で、各ペデスタルは６つの別個の流体チャネル５２５を有する。しかしながら、これは１つの可能な構成にすぎず、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。ある実施形態で、各ペデスタルは、少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、又はそれよりも多い流体チャネル５２５を独立して含む。
【００３９】
任意の流体チャネル５２５の長さは、その経路に依存する。例えば、供給マニホールド５２０をリターンマニホールド５３０に接続している直線的なチャネルは、ペデスタル５１０の周縁部に沿って曲がっている流体チャネルよりも短い長さを有するであろう。図６に示す実施形態は、ほぼ同じ長さを有する３組のチャネルを備えた６つの流体チャネル５２５を有する。チャネル５２５ａの双方がほぼ同じ長さを有し、チャネル５２５ｂの双方がほぼ同じ長さを有し、チャネル５２５ｃの双方がほぼ同じ長さを有している。流体チャネル５２５の各々が、他のチャネルの何れとも異なる長さを有していてもよい。
【００４０】
流体チャネル５２５の直径は、例えば、チャネルを通る流量に影響を及ぼすよう、又は複数のチャネルを通る流量を釣り合わせるよう、調整可能である。ある実施形態では、ペデスタル５１０内のすべての流体チャネル５２５が同じ直径を有する。一以上の実施形態で、流体チャネル５２５の各々が、ペデスタル５１０内の他のいかなる流体チャネル５２５とも異なる直径を有する。ある実施形態では、流体チャネル５２５の長さが増大するにつれて流体チャネル５２５の直径が増大する。図６で、例えば、チャネル５２５ａの直径がチャネル５２５ｂの直径よりも大きく、チャネル５２５ｂの直径がチャネル５２５ｃよりも大きくてもよい。
【００４１】
供給マニホールド５２０空の流体は、ペデスタル５１０内で、リターンマニホールド５３０の方へ流体チャネル５２５を通流する。リターンマニホールド５３０で、個別のチャネル５２５及びペデスタル５１０からの流体が組み合わされ、例えば、廃棄ライン又は再循環システムへと流れる。
【００４２】
現行の熱交換器システムは、ロードロック内のアルミニウム製ペデスタル５１０を迅速に冷却及び加熱するのに使用され得る、特定の温度で保持された熱質量の大きい流体を有する。各システム内の流体の熱質量は、ペデスタルの熱質量よりも約１桁大きい。
【００４３】
図７は、本開示の一以上の実施形態による熱交換器システム６００を示す。２つの処理チャンバ６８０が、少なくとも１つのロボット６８４を内部に有する中央搬送ステーション６８２に接続されている。２つが図示されているが、少なくとも１つのロードロック６８６がステーション６８２の前端に配置され、ファクトリインターフェース（ＦＩ）として作用し、処理システムの外側から内側へとウエハを搬送することを可能にする。ロードロック６８６の各々の内部にカセット５００が図示されている。カセット５００は、記載されている任意のカセットの実施形態に代わられるか、又は、ロードロックの一体部分であり得る。ロードロックの一体部分である場合、カセットの壁はロードロックの壁と同じとなろう。
【００４４】
加熱システム６４０及び冷却システム６６０から、ロードロック６８６の方へと流入ライン６３０が伸びている。流入ライン６３０は、各カセット５００の供給マニホールド５２０と流体連通している。流入ライン６３０はまた、流入ラインヒータ接続部６３１及び流入ラインクーラ接続部６３２とも流体連通している。流入ラインヒータ接続部６３１及び流入ラインクーラ接続部６３２は、分離を可能にする任意の適切な接続部品である。例えば、流入ラインヒータ接続部６３０及び／又は流入ラインクーラ接続部６３２は、流入ライン６３０を絶縁するために閉鎖可能なバルブであり得る。流出ライン６３５が、各カセット５００のリターンマニホールド５３０と流体連通している。流出ライン６３５はまた、流出ラインヒータ接続部６３６及び流出ラインクーラ接続部６３７とも流体連通している。流入ライン接続部と同様、流出ラインヒータ接続部６３６及び流出ラインクーラ接続部６３７は、分離を可能にする任意の適切な部品であり得る。例えば、流出ラインヒータ接続部６３６及び／又は流出ラインクーラ接続部６３７は、流出ライン６３５を絶縁するために閉鎖可能なバルブであり得る。
【００４５】
ファクトリインターフェース（ＦＩ）での搬送中、加熱システム６４０は、高温の流体を用いてペデスタル５１０を所定の温度まで（例えば、３００℃まで）加熱する。ベース圧力及び搬送圧力への減圧中、ウエハは、システムを通流する高温流体によってペデスタル５１０上で加熱されるであろう。真空搬送中、ペデスタル５１０は、最後のウエハが処理チャンバへ搬送されるか又はロードロック６８６から除去されるまで高温で維持されるであろう。
【００４６】
加熱流体を提供するために、加熱システム６４０は、カセット５００の各々の流入マニホールド５２０に接続されている。加熱流体のフローは加熱システム６４０を出て、開いているバルブ６４１を通過し、流入マニホールド５２０へ向かう。ペデスタル５１０を通過し流出マニホールド５３０に入った後、流体は、開いているバルブ６４２を通じて加熱システム６４０に戻るように流れる。このサイクル中、迂回バルブ６４３は閉鎖され、流体が迂回ループ６４４を通流するのを防止している。
【００４７】
混合を防ぐために、冷却システム６６０は絶縁され得る。冷却システム６６０からのフロー、及び冷却システム６６０へのフローを止めるために、バルブ６６１及びバルブ６６２はオフされる。クーラ迂回ループ６６４が、流入ラインクーラ接続部６３２及び流出ラインクーラ接続部６３７と流体連通している。クーラ迂回ループ６６４は、冷却工程の準備において冷却システム６６０内の流体が迂回ループ６６４を通じた循環を継続できるように開放可能な、クーラ迂回バルブ６６３を含み得る。
【００４８】
同様に、加熱システム６４０は、混合を防止するために絶縁され得る。ヒータ迂回ループは、流入ラインヒータ接続部及び流出ラインヒータ接続部と流体連通しており、ヒータ迂回ループは、流体が流入ラインと流出ラインとの間を流れることを可能にする迂回バルブを備える。
【００４９】
すべてのウエハがペデスタル５１０から除去されると、冷却システム６６０が係合される。冷却システム６６０を係合し且つ加熱システム６４０との混合を防ぐために、加熱システムは絶縁され得る。ヒータ迂回ループ６４４は、流入ラインヒータ接続部６３１及び流出ラインヒータ接続部６３６と流体連通している。ヒータ迂回ループ６４４はまた、流体がヒータライン内で循環することを可能にするヒータ迂回バルブ６４３も有し得る。加熱システム６４０を絶縁するために、バルブ６４１及びバルブ６４２は閉鎖され、迂回バルブ６４３は開放されて、迂回ループ６４４を通じた加熱流体の循環が可能となる。冷却システム６６０の迂回バルブ６６３は、迂回ループ６６４を通じた更なるフローを防止するために閉鎖され得る。冷却システム６６０から流入マニホールド５２０の方へ、及び、カセット５００内のペデスタル５１０を通じて流体が流れることを可能にするために、バルブ６６１及びバルブ６６２は開放される。このとき、高温流体システムがペデスタル５１０から離れるように方向転換され、冷却システム６６０内の流体が高温流体をペデスタル５１０から押し出し、ペデスタル５１０をウエハと共に所定の温度まで迅速に冷却する。
【００５０】
冷却温度に到達すると、ウエハは冷却プレートから離れるように持ち上げられ得る。ウエハの冷却が終了すると、冷却システム６６０はカセット５００から離れるように方向転換され、加熱システム６４０が再びペデスタル５１０を加熱できるよう、バルブは変更されるであろう。
【００５１】
図７に示す構成は、もともと設計されたシステムのスループットに影響を及ぼさないパラレルな前処理及び後処理を提供する。ウエハが基部ペデスタル材料と共に加熱・冷却されるので、ウエハを加熱・冷却する間の熱ショックが低減される。本開示の実施形態により、その他のコンセプトと比較してスループットが向上した最小のロードロック容積の設計が可能となる。図７の構成は、本開示の一以上の実施形態による例示的な加熱／冷却循環システムを示す。この加熱／冷却循環システムは、記載したウエハカセットのうち任意のものと共に使用可能である。
【００５２】
以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の更なる実施形態を、本開示の基本的な範囲を逸脱することなく考案することができる。本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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