(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムであって、
基板キャリアを運ぶための１つ又は２つ以上の行路を有する基板横移動メカニズムと、
前記１つ又は２つ以上の行路を少なくとも部分的に取り囲むように配置され、前記１つ又は２つ以上の行路の長さに沿ってスリットを有する１つ又は２つ以上の横移動器ダクトと、
前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトの各々の一端につながれた横移動器排気ファンであって、前記スリットを通る体積空気流の速度が所定の粒子サイズの粒子の終端沈降速度よりも大きいように、十分な体積空気流を提供し、更に、前記基板横移動メカニズムによって生成された前記所定の粒子サイズ未満の粒子を前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトに引き入れる横移動器排気ファンと、
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトは、前記横移動器排気ファンからの圧力降下との釣り合いをとるために、前記長さに沿って異なる断面積を有し、前記スリットの長さに沿って、一様な空気流速度を可能にしている、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記終端沈降速度は、前記所定の粒子サイズが５０μｍ未満である場合について決定される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、総じて、半導体処理の分野に関するものであり、具体的な代表的一実施形態では、処理チャンバ内における粒子数を制御するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、例えば、処理チャンバ間におけるウエハの移送を可能にするために、多くの場合、複数のチャンバが境界を接している。移送は、通常は、例えば、境界を接しているチャンバの隣同士の壁に設けられたスロット又はポートを通して移送モジュールがウエハを移動させることによって実施される。移送モジュールは、一般に、半導体エッチングシステム、材料蒸着システム、及びフラットパネルディスプレイエッチングシステムなどの様々なウエハ処理モジュール（ＰＭ）と併せて使用される。
【０００３】
半導体デバイスの幾何学性（すなわち、集積回路の設計ルール）は、このようなデバイスが数十年前に初めて導入されて以来、サイズを劇的に縮小させてきた。処理チャンバ内で形成される集積回路（ＩＣ）は、概ね「ムーアの法則」にしたがっており、これは、１枚の集積回路チップ上に搭載されるデバイスの数が、２年ごとに倍増することを意味する。現在のＩＣ製造設備（「製造工場」）は、特徴サイズが６５ｎｍ（０．０６５μｍ）及びそれ未満のデバイスを日常的に作成している。製造工場は、近い将来、更に小さい特徴サイズのデバイスを作成するようになるだろう。特徴サイズの縮小に比例して増すのは、汚染及び粒子を削減するための予算である。なぜならば、任意のＩＣに対し、１つの３０ｎｍ粒子ですらキラー欠陥となりえるからである。
【０００４】
歩留まり及び費用を基準にした観点からすると、恐らく、より重要なのは、製造プロセスで使用される機器（例えば処理ツール）の種類が主要な技術推進力になりつつあることである。製造プロセスは、効果的でなければならないが、同時にまた、高速で、尚且つ粒子又は汚染の予算を増加させない必要もある。現世代の３００ｍｍウエハに対する現時点のスループット要求は、多くの応用で、毎時３６０枚又はそれ以上である。現段階では、システムは、単一キャリアによる線形ウエハ運動のみを使用しており、これは、ウエハキャリアが処理ツール内で開始地点に戻される間の非生産期間を必要とする。したがって、ウエハの取り扱いが遅い。スループットを向上させるために提案された解決策は、複数の処理ツールを並列につなげることに焦点を合わせてきた。このような解決策は、ウエハのスループットを向上はさせるが、これは、ツールの設置面積と、機器費用の増加と、信頼性の低下と、多くの場合はツール内におけるウエハ搬送メカニズムからの粒子生成の増加とを犠牲にして成し遂げられている。したがって、機器の信頼性、スループット、及び効率に特別に重点を置いた改善が、半導体処理の分野で必要とされている。
本発明の第１の形態は、基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムであって、
基板キャリアを運ぶための１つ又は２つ以上の行路を有する基板横移動メカニズムと、
前記１つ又は２つ以上の行路を少なくとも部分的に取り囲むように配置され、前記１つ又は２つ以上の行路の長さに沿ってスリットを有する１つ又は２つ以上の横移動器ダクトと、
前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトの各々の一端につながれた横移動器排気ファンであって、前記スリットを通る体積空気流の速度が所定の粒子サイズの粒子の終端沈降速度よりも大きいように、十分な体積空気流を提供し、更に、前記基板横移動メカニズムによって生成された前記所定の粒子サイズ未満の粒子を前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトに引き入れる横移動器排気ファンと、
を備えるシステムである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
添付の各種の図面は、本発明の代表的実施形態を示しているに過ぎず、本発明の範囲を限定するものと見なすことはできない。
【０００６】
【図１Ａ】機器前工程モジュール（ＥＦＥＭ）と、処理モジュールと、エレクトロニクス収納とを含み、本明細書で説明される発明内容を少なくとも取り入れた、代表的な基板処理ツールの分解斜視図である。
【０００７】
【図１Ｂ】処理チャンバを含む、図１Ａの処理モジュールの斜視図である。
【０００８】
【図２】図１Ｂの処理チャンバ内で使用される、代表的なクロックアーム型基板キャリアメカニズムの斜視図である。
【０００９】
【図３】図２のクロックアーム型基板キャリアメカニズムと併せて図１Ｂの処理チャンバ内で使用される、代表的な基板横移動メカニズムの斜視図である。
【００１０】
【図４Ａ】代表的実施形態において図３の基板横移動メカニズムと併せて使用される、図２のクロックアーム型基板キャリアメカニズムの平面図である。
【００１１】
【図４Ｂ】横移動ダクト・カバーメカニズムの代表的一実施形態を伴った、図４Ａのクロックアーム型基板キャリアメカニズム及び基板横移動メカニズムの斜視図である。
【００１２】
【図４Ｃ】図４Ｂの代表的な横移動ダクト・カバーメカニズムを含む、図３の基板横移動メカニズムの正面図である。
【００１３】
【図５Ａ】処理チャンバの下部の斜視図であり、図４Ａの代表的なクロックアーム型基板キャリアメカニズム及び基板横移動メカニズムとともに使用され、図１Ｂの処理モジュール内に位置付けられる、代表的な処理チャンバ排気場所及び排液場所を示している。
【００１４】
【図５Ｂ】図１Ｂの処理チャンバ内で使用される、代表的な処理チャンバ排気・排液システムを示した斜視図である。
【００１５】
【図６】図１ＡのＥＦＥＭ及び処理モジュールに出入りする体積流量を示した代表的な空気取り扱いの図式である。
【００１６】
【図７Ａ】計算流体力学（ＣＦＤ）モデリングで使用される図１Ｂの処理チャンバの固体部品の代表的な斜視図及び代表的な平面図である。
【００１７】
【図７Ｂ】図７Ａの固体部品を用いた計算流体力学モデリングで使用される、図１Ｂの処理チャンバの流体領域の（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図及び側面図である。
【００１８】
【図７Ｃ】図１Ｂの処理チャンバ内における、一般的な空気流運動の算定粒子跡を、（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図、平面図、及び側面図で示した図である。
【００１９】
【図７Ｄ】図１Ｂの処理チャンバ内における、陰圧の場所を立証するための算定圧力場を、（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図及び平面図で示した図である。
【００２０】
【図７Ｅ】図１Ｂの処理チャンバ内における、高効率粒子エアフィルタ（ＨＥＰＡ）入口からの一般的な空気流運動の算定速度流場を、（対称軸の一方の側から見た）斜視図で示した図である。
【００２１】
【図７Ｆ】図１Ｂの処理チャンバ内における、チャンバ入口のフードスリットから図５Ａ及び図５Ｂに示されるような出口場所への一般的な空気流運動の算定速度流場を、（対称軸の一方の側から見た）斜視図で示した図である。
【００２２】
【図７Ｇ】図１Ｂの処理チャンバ内における、チャンバイオン発生棒周囲におけるＨＥＰＡ入口及びフードスリットからの一般的な空気流運動の算定速度流場を、（対称軸の一方の側から見た）側面図で示した図である。
【００２３】
【図７Ｈ】図１Ｂの処理チャンバ内における、ＨＥＰＡ入口及びフードスリットからの圧力勾配の算定圧力場を、（対称軸の一方の側から見た）側面図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に続く説明は、本明細書で論じられる発明内容の様々な態様を具現化する例示のシステム、方法、及び技術を含む。以下の説明では、説明を目的として、発明内容の様々な実施形態の理解を与えるために数々の詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば、発明内容の実施形態がこれらの詳細を特定しなくても実施可能であることが明らかである。更に、周知の動作、構造、及び技術は、詳細に示されていない。
【００２５】
本明細書で使用される「又は」という用語は、包括的な意味又は排他的な意味のいずれにも解釈可能である。同様に、「代表的」という用語は、単純に、何かの例であると解釈される、又は目標を達成するための、必ずしも好ましい若しくは理想的ではないが見本となる手段であると解釈される。また、以下で論じられる様々な代表的実施形態は、基板搬送メカニズム及び関連の汚染関連削減技術に焦点を合わせているが、これらの実施形態は、開示内容を明瞭にするために与えられたものに過ぎない。したがって、あらゆるタイプの基板搬送メカニズムが、本明細書で説明されるシステムの様々な実施形態を用いることができ、本発明内容の範囲内であると見なされる。
【００２６】
更に、本明細書で使用される「基板」という用語は、単純に、半導体及び関連の産業で使用される様々な基板タイプのうちの任意を指す便利な用語として選ばれたものである。したがって、基板タイプは、シリコンウエハ、化合物ウエハ、薄膜ヘッドアセンブリ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、フォトマスクブランクス及びレチクル、又は当該分野で知られる数々のその他のタイプの基板を含むことができる。
【００２７】
本明細書で詳しく説明される様々な代表的実施形態では、例えば半導体産業で使用されるウエハ洗浄ツールなどの処理ツール内で搬送又は処理されている基板に粒子汚染が接触することを阻止するろ過空気を提供するための方法及びシステムが開示される。方法及びシステムは、更に、ツール内における処理チャンバの化学エリアに対する要求の変動を可能にしつつ、基板通過設計内における化学物質及び蒸気の閉じ込めを維持する。フィルタリングユニットが、基板の上方から空気を提供する。フィルタリングユニットは、メインテナンスのために移動させることが可能であり、また、基板搬送・処理エリアの上方に隙間を有し、これは、振動移送を抑えつつ、ユニットを容易に移動させることを可能にする。代表的一実施形態では、空気は、化学セクションと基板移送セクションとの間に圧力差を提供するように設計されたスロットを通って処理チャンバの化学セクションに入る。基板は、チャンバの下方領域からの空気流を最小限に抑えるスロットを通って化学ゾーンから退出する。化学領域に入る支配的な空気流は、チャンバの下表面から粒子が吹き上がることを抑える上方スロットを通してである。基板搬送メカニズムがチャンバの化学エリアを通過するときに、基板は、２つのスリットを通過する。この２つのスリットでは、圧力差が維持され、それによって、化学物質の蒸気を非化学エリアに入らないように維持しつつ、粒子を化学エリアから引き離す。本明細書で説明される様々な代表的実施形態は、こうして、チャンバ内における各種領域を隔てるスリットを基板が通り抜ける際に基板の表面上の空気速度が低くなることを可能にする。様々な代表的実施形態は、更に、化学物質の蒸気が化学領域を出ていくことを抑制又は阻止し、高粒子領域からの空気を基板に到達させないように掃き払う。
【００２８】
別の代表的実施形態では、設計された圧力差によって形成される空気流が、線形ベルトを露出させた複数の線形基板搬送器から粒子が移ることを抑制又は阻止する。本明細書で説明されるように、線形ベルト駆動滑走部によって駆動される複数の基板キャリアは、摩擦、及び移動する機械的パーツゆえに、粒子発生源になる傾向がある。滑走部又はベルトから生成された粒子は、基板に乗り上げることを阻止されるのが理想的である。粒子終端速度に関する支配方程式を使用することによって、線形滑走部につなぐために基板が行き来する水平スロットを通る空気流の要件が決定された。所定の粒子サイズ未満の粒子サイズについて、必要とされる空気流速度が決定された。空気流速度が対象サイズ範囲の粒子の終端速度よりも速く流れるような所定の粒子サイズは、例えば約５０μｍ未満であることが可能である。この例では、５０μｍよりも大きい粒子は、水平スロットを横切れないように、十分に高い速さで落下するだろう。スリットへの排出位置が一方の端にある場合でもスロット流量が一様になるように、バッフルが設計された。
【００２９】
したがって、代表的一実施形態では、基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムが開示される。システムは、基板キャリアを運ぶための行路を、該行路を少なくとも部分的に取り囲むように配置された１つ又は２つ以上の横移動器ダクトとともに有する基板横移動メカニズムを含む。１つ又は２つ以上のダクトは、行路の長さの少なくともかなりの部分に沿ってスリットを有する。１つ又は２つ以上の横移動器ダクトの各々の一端に、横移動器排気ファンがつながれる。ファンは、スリットを通る体積空気流の速度が所定の粒子サイズの終端沈降速度よりも大きいように、十分な体積空気流を提供する。ファンは、基板横移動メカニズムによって生成されたおおよそ所定の粒子サイズ未満の粒子を１つ又は２つ以上の横移動器ダクトに引き入れる。
【００３０】
別の代表的実施形態では、基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムが開示される。システムは、ハウジングにろ過空気を提供するためのファンフィルタユニットに基板生産ツールをつなぐためのハウジングと、基板生産ツールを減圧排気メカニズムにつなぐための設備結合部と、ハウジングと設備結合部との間につながれた基板移送セクションとを含む。基板移送セクションは、各々その両端の間に中間点を有して互いに平行な面内で中間点を中心として回転するように配置された複数のキャリアアームを有するクロックアーム型基板キャリアメカニズムを部分的に内包している。基板移送セクションは、更に、幾つかの線形基板キャリアを搭載された線形基板横移動メカニズムを含む。線形基板キャリアの各々は、キャリアアームの面に実質的に平行な面内で基板を搬送するように配置される。また、線形基板キャリアの各々は、互いに異なる面内にある。基板処理エリアが、１つ又は２つ以上の基板移送スロットによって基板移送セクションにつながれ、クロックアーム型基板キャリアメカニズムは、１つ又は２つ以上の基板移送スロットを通じて基板処理エリアと基板移送セクションとの間で基板を搬送するように配置される。チャンバが、基板移送セクション及び基板処理エリアを実質的に内包しており、このチャンバは、ろ過空気を受け取るためにハウジングにつながれるとともに、超過気流の排出を提供するために設備結合部につながれる。チャンバは、基板処理エリア内を基板移送セクションと比べて低い圧力に維持する。
【００３１】
別の代表的実施形態では、ウエハ処理ツールにおいてウエハに対する粒子汚染を削減するためのシステムが開示される。システムは、ウエハ処理ツールにろ過空気を提供するためのファンフィルタユニットと、ウエハ処理ツールをウエハ製造設備の減圧排気メカニズムにつなぐための設備結合部と、ファンフィルタユニットと設備結合部との間につながれたウエハ移送セクションとを含む。ウエハ移送セクションは、各々その両端の間に中間点を有して互いに平行な面内で中間点を中心として回転するように配置された複数のキャリアアームを有するクロックアーム型ウエハキャリアメカニズムを部分的に内包している。ウエハ移送セクションは、また、幾つかの線形ウエハキャリアを伴った線形ウエハ横移動メカニズムを含む。線形ウエハキャリアの各々は、互いに異なる面内にある状態で、ウエハアームの面に実質的に平行な面内でウエハを搬送することができる。ウエハ処理エリアが、１つ又は２つ以上のウエハ移送スロットによってウエハ移送セクションにつながれ、クロックアーム型ウエハキャリアメカニズムは、１つ又は２つ以上のウエハ移送スロットを通じてウエハ処理エリアとウエハ移送セクションとの間でウエハを搬送するように配置される。処理チャンバが、ウエハ移送セクション及びウエハ処理エリアを実質的に内包している。この処理チャンバは、ろ過空気を受け取るためにハウジングにつながれるとともに、超過気流の排出を提供するために設備結合部につながれる。処理チャンバは、ウエハ処理エリア内をウエハ移送セクションと比べて低い圧力に維持する。
【００３２】
別の代表的実施形態では、基板に対する粒子汚染を削減する方法が開示される。方法は、基板生産ツールにろ過空気を提供するためのファンフィルタユニットに基板生産ツールをつなぐためのハウジングを提供することと、基板生産ツール内の超過気流の排出を提供するための減圧排気メカニズムに基板生産ツールをつなぐための設備結合部を提供することと、ハウジングと設備結合部との間につながれた基板移送セクションを提供することとを含む。基板移送セクションは、各々その両端の間に中間点を有して互いに平行な面内で中間点を中心として回転するように配置された幾つかのキャリアアームを有するクロックアーム型基板キャリアメカニズムを部分的に内包している。基板移送セクションは、また、幾つかの線形基板キャリアを伴った線形基板横移動メカニズムも有する。線形基板キャリアの各々は、互いに異なる面内にある状態で、キャリアアームの面に実質的に平行な面内で基板を搬送することができる。代表的方法は、更に、基板生産ツールの基板処理エリアを基板生産ツールの基板移送セクションの圧力よりも低い圧力に維持することと、基板処理エリアを減圧排気メカニズムの圧力よりも高い圧力に維持することと、基板移送セクションを減圧排気メカニズムの圧力よりも高い圧力に維持することとを含む。
【００３３】
図１Ａを参照すると、半導体ウエハなどの基板を処理するために使用される機器の分解斜視図が示されている。処理ツール１００（通例、処理ツール又はその他の基板生産ツールと呼ばれる）は、機器前工程モジュール（ＥＦＥＭ）１１０と、処理モジュール１３０と、エレクトロニクス収納１５０とを含むものとして示されている。
【００３４】
動作にあたり、ＥＦＥＭ１１０、処理モジュール１３０、及びエレクトロニクス収納１５０は、１つのユニットとして統合される。処理モジュール１３０は、処理チャンバ１３１（又は例えばその場（in-situ）計測チャンバなど、その中に基板を置かれるその他のチャンバタイプ）を含む。処理チャンバは、その中で基板一式に対して各種の処理を実施される基板移送セクションと基板処理エリアとを含んでよく、これらは、いずれも、以下で詳細に定められる。処理は、例えば、半導体及び関連の技術分野でそれぞれ知られている様々なタイプの例えば基板洗浄工程及び湿式エッチング（例えば化学エッチング）工程を含むことができる。また、処理モジュール１３０は、処理モジュール１３０内及び処理チャンバ１３１内におけるあらゆる粒子、有機物、又はその他の基板汚染を削減するために、通例は収納されている。更に、収納（不図示）は、機器のオペレータと、処理モジュール１３０内の移動メカニズムとの間における有害な相互作用のリスクを最小限に抑え、それによって、オペレータの安全を向上させる。エレクトロニクス収納１５０によって、ＥＦＥＭ１１０及び処理モジュール１３０に動作電力が供給される。
【００３５】
ＥＦＥＭ１１０は、幾つかの基板装填ステーション１１１と、第１のオペレータ制御インターフェース１１５Ａと、第２のオペレータ制御インターフェース１１５Ｂとを含むものとして示されている。これらの制御インターフェースの１つから、オペレータは、例えば、特定の基板一式のための処理レシピを入力する及び実行させることができる。ＥＦＥＭ１１０は、また、基板装填ステーション１１１の１つに載せられた正面開口式一体型ポッド（ＦＯＵＰ）１１３も含むものとして示されている。ＦＯＵＰ１１３は、半導体ウエハ（例えば、一般的にはシリコンウエハ（Ｓｉ）であるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体材料、又はヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）若しくはヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）などの化合物半導体材料で形成されたその他の様々なウエハタイプを含むこともできる）を保持するように設計された特定タイプのプラスチック製収納である。ＦＯＵＰ１１３は、制御環境内で、ウエハ（不図示）をしっかりと且つ安全に保持する。図１Ａでは明示されていないが、当業者ならば、ＦＯＵＰが各基板装填ステーション１１１に同時に存在してもよいことを容易に認識できる。各ＦＯＵＰには、１つ又は２つ以上のロボット（不図示）を関連付けることができる。
【００３６】
ＦＯＵＰ１１３が基板装填ステーション１１１の１つに載せられたら、ＥＦＥＭ１１０内のロボット（不図示）は、ＦＯＵＰ１１３に含まれているウエハに、直接アクセスすることができる。ＥＦＥＭ１１０は、したがって、例えば２枚刃又は４枚刃のロボット（図示されてはいないが、それぞれ当該分野で知られている）を通じてオペレータが基板を装填すること及び基板をＦＯＵＰ１１３から取り出して処理チャンバ１３１に入れることを可能にする。特定のロボットタイプに限定はされないが、利用可能なロボットの１つは、例えば、アメリカ合衆国ミシガン州のウィクソムにあるＫａｗａｓａｋｉ（ＵＳＡ），Ｉｎｃ．によって製造されたモデルＦＣ０６Ｎである。具体的な代表的実施形態では、ロボットは、隣り合う刃の間の間隔がおおよそ１０ｍｍの４枚の３．８ｍｍ刃を有する折り畳み式のエンドエフェクタを取り入れることができる。１０ｍｍの間隔は、代表的なＦＯＵＰにおけるウエハとウエハとの間の間隔に一致する。処理チャンバ１３１内で生じる様々な搬送処理の詳細は、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５を参照にして、後ほど更に詳しく説明される。
【００３７】
次に、図１Ａと同時に図１Ｂを参照すると、基板（不図示）は、ロボットによって、ＦＯＵＰ１１３から、クロックアーム型基板キャリアメカニズム（図１Ａにも図１Ｂにも明示されていないが、図２を参照にして、後ほど詳しく説明される）に載せられた幾つかの基板キャリア１３５（すなわち、回転搭載式基板キャリア）の１つへ搬送される。基板は、基板搬送スロット１３３を通って処理チャンバ１３１内に装填される又は処理チャンバ１３１から取り出される。
【００３８】
ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１３７内に置かれた高効率粒子エア（ＨＥＰＡ）フィルタが、実質的に清浄な空気を処理チャンバ１３１内に供給する。ＦＦＵ１３７は、処理チャンバ１３１内に空気流及び特定の圧力勾配を提供し、基板の上及び周囲の粒子汚染を削減するために、処理チャンバ１３１の上方に位置付けられる。空気流は、小粒子が通り抜けることができない境界層を基板の上方に形成することによって、粒子汚染を部分的に削減する。次いで、大粒子及び小粒子の両方が、処理チャンバ１３１から掃き出され、後述される排気システムに入る。形成された圧力勾配（後ほど更に詳しく説明される）の使用を通じて、化学物質の閉じ込めも改善される。
【００３９】
ＦＦＵ１３７は、本明細書ではＨＥＰＡフィルタを用いたものとして説明されているが、当業者ならば、例えばＵＬＰＡフィルタにおける圧力降下の増加に対処するために必要とされるファン容量を追加することによって、ＨＥＰＡフィルタの代わりにその他のフィルタタイプ（例えば超低粒子エア（ＵＬＰＡ）フィルタ）で代用できることを認識できる。ＦＦＵ１３７によって形成される空気流及び圧力勾配の計算は、図６〜７Ｈを参照にして、後ほど論じられる。処理チャンバ１３１は、また、ＦＦＵ１３７の長軸に平行に走るイオン発生棒１３９も含むものとして示されている。イオン発生棒１３９は、ＦＦＵ１３７からの空気流が基板の面を流れることで発生する摩擦によって引き起こされて処理チャンバ１３１内で基板上に蓄積するだろう静電荷を削減する。帯電した基板は、逆帯電した粒子をいっそう容易に惹き付ける。当業者にならば知られているように、任意の表面（例えば基板）上の電荷を削減するイオン発生器の能力は、時間によって決定される。したがって、イオン発生棒１３９は、比較的長い滞在時間（例えば１秒から５秒、ただし、局在する空気流によって少なくとも部分的に決定される）が基板上の静電荷の意図される削減を助けるように、（イオン発生棒の下に位置する）基板に相対的に位置付けられる。イオン発生棒１３９は、処理チャンバ１３１内におけるその他の位置に位置付けること、単極性（すなわち、陰イオン若しくは陽イオンを生成する）又は双極性（すなわち、平衡化イオン生成器）であること、その他のサイズ及び形状であること、並びに処理チャンバ１３１内における基板上方の数々の位置を事例とすることができる。具体的な代表的一実施形態では、イオン発生棒１３９は、長さがおおよそ６４インチ（約１．６３ｍ）である。
【００４０】
具体的な代表的一実施形態では、ＦＦＵ１３７は、おおよそ９１０立方フィート毎分（ｃｆｍ、又は約２５．８ｍ3毎分）の体積流量を有し、ＨＥＰＡフィルタの出口側からの面速度は、おおよそ９０フィート毎分（ｆｐｍ、又は約２７．４ｍ毎分）である。その他の実施形態では、ＦＦＵ１３７は、おおよそ１３００立方フィート毎分（約３６．８ｍ3毎分）の体積流量を有する。ＨＥＰＡフィルタは、０．３μｍの粒子に対して９９．９９９９５％のフィルタ効率を持つ、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）材料で形成することができる。当業者ならば、上述されたＵＬＰＡフィルタが、（０．１２μｍの粒子について測定された）更に高い効率を有することができることを認識できる。ＦＦＵ１３７及び処理チャンバ１３１は、基板搬送の対価として追加される５５ｎｍ以下のサイズの粒子が５つ未満であるように設計される。
【００４１】
引き続き図１Ｂを参照すると、第１のチャンバ排気管１４１及び第２のチャンバ排気管１４３は、処理チャンバ１３１の両側から管交差アセンブリ１４５内へ粒子及び流体（例えば、ＦＦＵ１３７によって生成された空気などの超過処理気体、及び超過処理液体）を引き入れる。代表的一実施形態では、チャンバ排出筒１４７は、補給空気流を提供し、管交差アセンブリ１４５に入る粒子及び流体が製造設備内の排気／排液システム（不図示）に容易に引き入れられることを可能にする。その他の代表的実施形態では、チャンバ排気筒１４７は、随意として、空気の引き入れを可能にするために製造設備内の排気結合部につなぐことができる。排気システムに関する更なる詳細は、図５Ａ及び図５Ｂを参照にして、後ほど提供される。
【００４２】
図２は、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００の代表的一実施形態を示している。クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、各端に１つの基板キャリア１３５を関係付けられた幾本かの回転式アーム２０１と、内側行路セクション２０３と、外側行路セクション２０５と、基板リフタ２０７とを含むものとして示されている。各回転式アーム２０１は、独立に駆動されてよく、ゆえに、残りの回転式アーム２０１とは独立に開始させる、停止させる、及び加速させることができる。また、４本の回転式アーム２０１のみが示されているが、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、任意の本数のアームを扱うように適応させることができる。アームの本数は、例えば外側行路セクション２０５の直径などの物理的サイズ、及び各基板キャリア１３５の物理的サイズによって少なくとも部分的に決定される。回転式アーム２０１及び基板キャリア１３５は、与えられた基板サイズに適応するように、必要に応じてサイズ調整可能である。例えば、基板キャリア１３５は、３００ｍｍシリコンウエハ、１００ｍｍヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）ウエハ、又は次世代の４５０ｍｍウエハに対応するように設計可能である。
【００４３】
具体的な代表的一実施形態では、外側行路セクション２０５は、回転式アーム２０１の中間点から基板キャリア１３５の中心にかけての３０インチ（おおよそ７６０ｍｍ）の半径に適合するように物理的に配置される。上述のように、外側行路セクション２０５は、利用される回転式アームの本数及び扱われる基板のサイズに応じて適切にサイズ決定することができる。
【００４４】
基板リフタ２０７は、例えば半導体産業で通例知られて尚且つ使用されている任意の一般的タイプのものであってよい。図に示されるように、基板リフタ２０７の２つの事例は、互いにおおよそ１８０°の間隔を空けられている。その他の実施形態（不図示）では、より多数の基板リフタ２０７を使用可能である。
【００４５】
また、基板リフタ２０７の一方又は両方は、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００を通じて基板の１８０°回転を補正するために、１８０°回転させることができる。発生する回転は、したがって、後述のように、クロックアーム型キャリアと線形キャリアとの間で基板を移動させるときに発生する。一方の基板リフタ２０７のみが１８０°回転するときは、その１８０°回転は、基板をクロック型キャリアから線形キャリアに移動させるときに、及び基板を線形キャリアからクロック型キャリアに移動させるときに発生する。
【００４６】
一般的な動作にあたり、特定の基板キャリア１３５が１つの基板リフタ２０７の上方に位置決めされたら、外部ロボット（不図示）は、或る基板キャリア（例えばウエハ皿若しくはＦＯＵＰ１１３）と基板リフタ２０７の１つとの間でウエハを移動させることができる。選択された基板リフタ２０７は、次いで、基板を下降させ、特定の基板キャリア１３５に載せた後、任意の回転式アーム２０１、又はクロックアーム型基板キャリアメカニズム２００に含まれるその他の任意の移動メカニズムとの衝突を回避するのに足る十分な遠さまで、自身を下げ続ける。
【００４７】
引き続き図２を参照すると、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、更に、基板がすぐ近くを通過するのに伴って化学物質（例えば、洗浄用若しくはエッチング用の化学物質を様々に組み合わせたものなど）を吹き付ける又はその他の形で施すことができるように位置付けられた上方化学物質放出ヘッド２１１及び下方化学物質放出ヘッド２１３を含む。少なくとも２つのヘッドを使用することによって、基板を反転させる必要なく１回の通過でウエハの両側に化学物質を施すことが可能になる。或いは、上方化学物質放出ヘッド２１１及び下方化学物質放出ヘッド２１３は、基板の両側に同時に化学物質を施すように配置することができる。当業者ならば認識できるように、任意の数の化学物質放出ヘッドが利用可能である。
【００４８】
具体的な代表的一実施形態では、上方化学物質放出ヘッド２１１及び下方化学物質放出ヘッド２１３の各々は、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００の外周における断面幅が内周における断面幅よりも広い、「パイ切れ」形状をとるように設計される。パイ切れ形状は、基板の内側部分と比べて基板の最外部分における角速度が高いことに適合している。したがって、例えば、基板に向けられる吹き付けノズルの数を増やすなどによって、より多くの化学物質を基板の外側部分に供給可能であり、そうして、基板の各面が化学物質によって均等に覆われることが保証される。
【００４９】
本明細書で説明された様々な特徴の結果、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、連続フロー製造を提供することができ、連続する基板と基板との間に大きな時間的間隙を伴うことなく処理を行うのに有用である。上記のように、湿式化学洗浄又はエッチングは、幾つかの様々な工程を伴うことができる。湿式化学の開始及び停止は、制御が難しく、無駄が多く、尚且つ非効率的である。クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、各基板キャリア１３５に完全なる３６０°の弧を描かせることによって、連続モードで基板を処理する。ウエハの洗浄も処理も発生しない１８０°の戻りを必要とする線形システムのみを提供する様々な先行技術システムと異なり、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００は、相対する両側で並列洗浄処理を同時に実行することができる。その結果、化学制御を共有することができ、そうして、制御システムのオーバーヘッド及び冗長な回路構成が低減される。このようにして、現在の線形システムを比べて３００％もの化学物質の節約（すなわち、化学物質の使用量にして４分の１への削減）が可能である。
【００５０】
処理チャンバ１３１（図１Ｂを参照せよ）内では、少なくとも２つの並列処理、すなわち化学制御と基板運動とが同時に発生する。図３を参照にして、後ほど更に詳しく説明されるように、基板キャリア１３５の速度及び加速度の独立制御は、退出工程と、１枚又は２枚以上の基板の装填及び取り出しとを実質的に同時に可能にする。基板キャリア１３５の独立制御は、更に、やはり後ほど更に詳しく説明されるように、キャリアの装填又は取り出しの際にキャリアを加速させて処理フローに追いつかせることも可能にする。
【００５１】
次に、図３を参照すると、上側行路３０１のペアと、下側行路３０３のペアと、右向き搭載基板キャリア３０５のペアと、左向き搭載基板キャリア３０７のペアとを含むものとして、基板横移動メカニズム３００の代表的一実施形態が示されている。図に示されるように、基板キャリアは、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００の回転式アーム２０１に平行な面内にある状態で、互いに平行な面内で移動可能である。各キャリアは、また、単に、基板の全体的な移動及び搬送を以下で説明する助けとする目的で、半導体基板３１１を保持した状態で示されている。基板搬送スロット１３３を基準として基板横移動メカニズム３００がどこに位置付けられるかも、図３に表示されている。
【００５２】
右向き搭載基板キャリア３０５ペア及び左向き搭載基板キャリア３０７ペアの各々は、モータ３０９によって、独立に線形駆動される。モータは、幾つかのモータタイプから選択することができる。例えば、具体的な代表的一実施形態では、各モータ３０９は、一体型のエンコーダを伴ったＳＭ２３１５Ｄサーボモータ（アメリカ合衆国カリフォルニア州サンタクララ、３２００Ｐａｔｒｉｃｋ  Ｈｅｎｒｙ  ＤｒｉｖｅのＡｎｉｍａｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）などの、標準的なＮＥＭＡ２３フレームサイズであってよい。明示されてはいないが、キャリアは、線形アクチュエータ（例えば、線形ベルト駆動システム）によって所定のキャリアに関連付けられたモータ３０９によって駆動される。このような線形アクチュエータシステムは、当該分野で独立に知られている。例えば、基板横移動メカニズム３００のためのキャリア駆動メカニズムとして、（ドイツ連邦共和国エスリンゲン、Ｒｕｉｔｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ８２のＦＥＳＴＯ  ＫＧによって製造された）Ｆｅｓｔｏ（登録商標）ＥＧＣ−５０ベルト駆動式線形アクチュエータが利用可能である。
【００５３】
様々な代表的実施形態において本明細書で説明されるように、基板横移動メカニズム３００は、行路、基板キャリア、モータ、及び関連の駆動メカニズムを特定の数だけ有するものとして示されている。しかしながら、当業者ならば、本明細書で説明される概念が、任意の数の行路及び基板キャリアに容易に適用可能であることを認識できる。
【００５４】
次に、図４Ａを参照すると、代表的一実施形態は、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００（図２を参照せよ）を基板横移動メカニズム３００（図３を参照せよ）と併せて平面図４００で示している。この代表的実施形態では、基板横移動メカニズム３００は、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００の上方で動作する。
【００５５】
次に、図２及び図４Ａを同時に参照して、クロックアームメカニズムと横移動メカニズムとを組み合わせた代表的動作が説明される。処理チャンバ１３１（図１Ｂを参照せよ）内で基板が処理された後、回転式アーム２０１の１つが、基板リフタ２０７の１つ（例えば、基板搬送スロット１３３とは反対側に位置するリフタ）の上方で一時的に停止される。その基板リフタ２０７は、回転式アーム２０１の上にある基板キャリア１３５から、半導体基板３１１を持ち上げる。基板横移動メカニズム３００上の基板キャリアの１つ（例えば、右向き搭載基板キャリア３０５の１つなど）が、まだ適所に無いならば、基板リフタ２０７の後ろの位置（すなわち、横移動器の、基板搬送スロット１３３とは反対側の端の極限位置又はその近く）まで横移動される。基板リフタ２０７は、次いで、右向き搭載基板キャリア３０５のキャリア最上面の邪魔にならない十分な高さまで、半導体基板３１１を持ち上げる。キャリアは、次いで、半導体基板３１１を受け取るために（すなわち、基板を載せたリフタの下にキャリアの中心を合わせるために）横方向に移動し、すると、基板リフタ２０７は、下降し、そうして基板を右向き搭載基板キャリア３０５に載せる。基板リフタ２０７は、基板キャリア１３５の最下部によって形成された面の下まで下がり続ける。この時点で、事前に停止された回転式アーム２０１は、別の位置まで移動可能である。半導体基板３１１が右向き搭載基板キャリア３０５の上に搭載されたら、基板は、基板搬送スロット１３３まで線形に搬送され、ロボット（不図示）によってＦＯＵＰ１１３（図１Ａを参照せよ）内のスロットに戻ることができる。
【００５６】
今述べられた基板除去プロセスと実質的に同時に、ロボットによって、未処理基板をＦＯＵＰ１１３から取り出して、例えば左向き搭載基板キャリア３０７の１つに載せることが可能である。（図３を再び参照し、左向き搭載基板キャリア３０７が汚れた基板のキャリアと見なされてよく、右向き搭載基板キャリア３０５が清浄な基板のキャリアと見なされてよいことを想起せよ。）未処理ウエハは、基板リフタ２０７の１つを使用して、今は停止されている回転式アーム２０１の１つの基板キャリア３０５に載せることができる。例えば、未処理ウエハは、上述された、処理済み基板を取り除かれたばかりの同じ基板キャリア１３５に載せることができる。（引き続き図３を参照し、基板横移動メカニズム３００上の基板キャリアの各々が互いに異なる高さで横方向に移動されること、及びそれゆえに、処理チャンバ１３１から取り出されている最中の処理済み基板と処理チャンバ１３１に入ってくる最中の未処理基板との間における衝突が回避されることを想起せよ。）或いは、未処理基板は、処理済みウエハを取り除かれた回転式アーム２０１とは反対側の端にある基板キャリアに載せることもできる。更に別の代替案では、未処理基板は、任意の回転式アーム２０１のいずれかの端にある基板キャリアに載せることができる。当業者ならば、基板のスループットを向上させるために、追加の回転式アーム、基板リフタ、及び線形基板キャリアが更に追加可能であることを認識できる。
【００５７】
更に、説明された設計のクロックアーム型基板キャリアメカニズム２００及び基板横移動メカニズム３００は、基板の各引き渡しを単軸移動にすることができる。例えば、引き渡しは、基板を移送するための第１のメカニズムと、基板を受け取るための第２のメカニズムの、２つの部品を必要とする。しかしながら、本明細書で説明されるように、２つのメカニズムの１つは、移動しないので（すなわち、静止しているので）、基板移送動作の信頼性が高まり、２つのメカニズム間における連絡の問題が大幅に軽減される（例えば、一方のメカニズムが移動しないゆえに、タイミングの問題があまり切迫していない）。ゆえに、ロボットが基板を移動させる場所は、常に、相対的に固定されている。固定された場所は、（クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００の回転式アーム２０１が互いに独立しているゆえに、）十分な時間間隔と相まっている。その結果、毎時あたり基板５００枚超えという高いスループットを容易に達成することができる。また、ロボットを除けば、本明細書で説明される全ての移動は、単軸であり、これは、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００及び基板横移動メカニズム３００が比較的安価に作成されることを可能にする。
【００５８】
右向き搭載基板キャリア３０５及び左向き搭載基板キャリア３０７のＣ字型構造は、基板リフタ２０７のいずれもが基板キャリアに妨害されることなく上昇及び下降されることを可能にする。基板リフタ２０７が垂直に上昇されるのに伴って、基板リフタ２０７の指は、基板キャリア１３５のスロットを通り抜ける。基板リフタ２０７が引き続き上昇されるにつれて、左向き搭載基板キャリア３０７は、基板リフタ２０７の指の周囲と、及びその結果として半導体基板３１１の周囲と同心になる（すなわち、中心を合わせられる）まで横方向に移動させることができる。基板リフタ２０７は、次いで、下降し、半導体基板３１１は、すると、捉えられて、左向き搭載基板キャリア３０７によって保持される。Ｃ字型構造は、本明細書で説明される発明内容の態様が機能するために必ずしも必要ではないが、当業者ならば、Ｃ字型キャリアが有する幾つかの動作上の利点を認識できる。また、当業者ならば、回転式アーム２０１が全て、互いに独立に移動させることができるゆえに、たとえアームのうちの１本が装填又は取り外しのために停止したときでも、その他のアームは引き続き移動可能であり、そうしてシステム全体の効率及びスループットが大幅に向上されることがわかる。
【００５９】
次に、図４Ｂを参照すると、基板横移動メカニズム３００の周りから周囲環境へ空気を向ける横移動器排気ファン４１１のペアを含むものとして、図２〜４Ａのクロックアーム型基板キャリアメカニズム２００及び基板横移動メカニズム３００の斜視図４１０が示されている。横移動器排気ファン４１１のペアは、横移動器カバーダクト４１３のペアを各々に関連付けられた横移動器カバー４１５のペアの一端につながれる。図４Ｃを参照にして、後ほど詳しく説明されるように、横移動器カバーダクト４１３のペアは、横移動器カバー４１５のペアとの間で空気流を連通させる。図４Ｂは、また、中心チャンバカバー４１７のペアも含むものとして示されている。明瞭さを保つために、明示されてはいないが、中心チャンバカバー４１７のペアの上方に左右に配されたチャンバ蓋のペア（不図示）が、クロックアーム型基板キャリアメカニズム２００（図２を参照せよ）を処理チャンバ１３１（図１Ｂを参照せよ）の体積から隔離している。
【００６０】
次に、図３、図４Ｂ、及び図４Ｃを同時に参照すると、図４Ｃにおける基板横移動メカニズム３００の正面図４３０は、基板横移動メカニズム３００の左側及び右側を含むものとして示されている。（正面図４３０は、横移動器排気ファン４１１のペアを位置付けられた側の基板横移動メカニズム３００の端から遠い方の端から見た図である。）正面図４３０の各側は、実質的に互いに対称的である。しかしながら、当業者ならば認識できるように、構成要素の説明の明瞭さを保つために、各種の構成要素の符号は、基板横移動メカニズム３００の左側又は右側のいずれかに分けて使用されている。下方横移動器体積４３３は、図４Ｂを参照にして説明された横移動器カバー４１５のペアに対応している。相応して、上方横移動器体積４３１は、横移動器カバーダクト４１３に対応している。これらの横移動器体積は、上側行路３０１及び下側行路３０３を実質的に取り囲んでいる。下方横移動器体積４３３内には、スリット４３５のペア（右側のみに記されている）が位置付けられ、上側行路３０１及び下側行路３０３の上方及び下方の両方に、基板横移動メカニズム３００の長さに実質的に沿うように配置されている。スリット４３５のペアを通る流れとの釣り合いをとるために、幾つかの垂直通路が下方横移動器体積４３３と上方横移動器体積４３１との間に配置される。横移動器体積の各々は、体積の長さに沿って遭遇される圧力降下を補償するために、異なる断面積を有するように配置可能である。異なる断面積を圧力降下と釣り合わせるための技術は、当該分野で独立に知られている。
【００６１】
横移動器排気ファン４１１のペアからスリット４３５のペアへ入口空気流４３７Ａが向けられ、下方横移動器体積４３３内で基板横移動メカニズム３００上に位置する移動粒子生成メカニズムの上方及び周囲へ空気が引っぱられる。空気流の動きを示した矢印によって示されるように、下方横移動器体積４３３内で生成された粒子は、（紙面に入る方向を向いた）空気流標識４３７Ｂによって示されるように、横移動器排気ファン４１１のペアへ向けられる。
【００６２】
具体的な代表的実施形態では、横移動器排気ファン４１１のペアの各々は、約６０ｃｆｍ（おおよそ１．７ｍ3毎分）を引き入れる。スリット４３５ペアの各々は、おおよそ長さが１８００ｍｍで高さが２１ｍｍであり、約０．４１フィート2（おおよそ０．０３８ｍ2）の面積を形成している。横移動器排気ファン４１１ペアの各々からの６０ｃｆｍの引き入れと相まって、約２．４５フィート毎秒（おおよそ０．７５ｍ毎秒）又は１４７フィート毎分（おおよそ４４．８ｍ毎分）の空気流速度が生成される。したがって、この構成を使用すると、約５０μｍ未満の粒子サイズに対して生成される空気流速度は、対象サイズ範囲の粒子の終端沈降速度ＶTSよりも速く流れる。５０μｍよりも大きい粒子は、水平スロットを横切れないように、十分に高い速さで落下するだろう。終端沈降速度ＶTSに打ち勝つために必要とされる、粒子サイズの関数としての速度決定値は、例えば、おおよそ以下の方程式から決定可能である。
【数１】
0006005624.tif 000002
ここで、ρpは、粒子の密度であり、ｄは、粒子の直径であり、Ｃcは、カニンガムのスリップ補正係数（これ自体が、粒子の直径及びキャリアガスの平均自由行程の関数である）であり、ｇは、重量に由来する加速度であり、ηは、気体の粘性率である。ストークスの状況（すなわち、例えばレイノルズ数が１未満などの状況では、粘性力と比べて慣性力を無視できる）における粒子運動について一般化されているが、当業者ならば、その他の状況にある粒子がその他の支配方程式で特徴付け可能であることを認識できる。
【００６３】
次に、図５Ａを参照すると、処理チャンバ１３１（図１Ｂを参照せよ）の下方チャンバ部分５００の斜視図は、図４の代表的なクロックアーム型基板キャリアメカニズム及び基板横移動メカニズムと併せて使用される代表的な処理チャンバ排気場所及び排液場所を示している。実際は、排気又は排液システムの一部ではないが、下方チャンバ部分５００は、基板リフタ２０７（図２を参照せよ）のための開口５０１ペアを含むものとして示されている。この開口５０１ペアは、排気又は排液システムの一部ではないが、主として図５Ａの完全性のために示されており、例えば約５０ｃｆｍ（おおよそ１．４ｍ3毎分）の空気流が、基板に対する汚染の可能性を更に下げるために開口５０１ペアの各開口を通して引き出し可能である。
【００６４】
下方チャンバ部分５００は、また、幾つかの外側横移動器排気ポート５０３Ａ、５０３Ｂと、幾つかの処理排気ポート５０５Ａ、５０５Ｂと、幾つかの内側横移動器排気ポート５０７Ａ、５０７Ｂと、処理排液ポート５０９ペアとを含むものとしても示されている。これらの各種の排気ポート及び排液ポートは、ＦＦＵ１３７（図１Ｂを参照せよ）からの空気流が、処理チャンバ１３１内における粒子数を減少させること及び化学物質の閉じ込めを提供することを可能にするように配置されている。処理チャンバ１３１内における空気流及び圧力勾配の解析に関しては、図７Ａ〜７Ｇを参照にして、後ほど更なる詳細が提供される。
【００６５】
図５Ｂは、図５Ａの下方チャンバ部分５００の下方に機械的につなぐように配置された代表的な処理チャンバ排気・排液システム５５０の斜視図を示している。図５Ｂは、したがって、図５Ａの各種の排気ポート及び排液ポートが、図１Ｂの処理モジュール１３０との関係においてどのように相互に結合されるかの、より良い理解を当業者に与える。処理チャンバ排気・排液システム５５０は、また、入口処理排液マニホールド５５１と、Ｐトラップ５５３と、二次的な貯蔵トレイ５５５とを含むものとしても示されている。入口処理排液マニホールド５５１は、処理排液ポートの各々を、管交差アセンブリ１４５の下方で合流させる。防臭弁５５３は、防臭弁５５３の最下部内の溜まり液によって形成される実質的な気密シールを提供する。溜まり液は、製造設備との結合部からの気体が処理チャンバ１３１に逆流することを阻止し、そうして、逆流気体からのあらゆる化学物質又はその他の汚染を削減する。二次的な貯蔵トレイ５５５は、そうでなければ処理モジュール１３０から漏れ出る又は滴り落ちるだろう液体を捉える。代表的一実施形態では、化学物質の排液管路に、ポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）材料を利用可能である一方で、各種の気流管路には、塩素化ポリ塩化ビニル（ＣＰＶＣ）材料を利用可能である。当業者ならば、当該分野で独立に知られているその他の材料も利用可能であることを認識できる。
【００６６】
具体的な代表的一実施形態では、処理チャンバ１３１の化学ゾーンの各々から約１２０ｃｆｍ（おおよそ３．４ｍ3毎分）の体積空気流に、追加で両処理チャンバ１３１の非化学ゾーンから（合わせて）１６０ｃｆｍ（おおよそ４．５ｍ3毎分）の体積空気流が加わって、合計してチャンバから約４００ｃｆｍ（おおよそ１１ｍ3毎分）の体積空気流が引き出される。処理チャンバ１３１内における基板に対する粒子汚染を削減することに加えて、空気流は、更に、１つのチャンバから別のチャンバへの化学物質の越流を低減することも助け、また、そうして、そうでなければ製造設備に逃げるだろう化学物質蒸気の量も削減する。この具体的な代表的一実施形態では、空気流の合計は、少なくとも部分的に、以下のように分けることができる。外側横移動器排気ポート５０３Ａの各々は、約２４ｃｆｍ（おおよそ０．６８ｍ3毎分）を引き出し、外側横移動器排気ポート５０３Ｂの各々は、２６ｃｆｍ（おおよそ０．７４ｍ3毎分）を引き出す。内側横移動器排気ポート５０７Ａの各々は、約１２．５ｃｆｍ（おおよそ０．３５ｍ3毎分）を引き出し、内側横移動器排気ポート５０７Ｂの各々は、約２５ｃｆｍ（おおよそ０．７１ｍ3毎分）を引き出す。処理排気ポート５０５Ａの各々は、約４８ｃｆｍ（おおよそ１．４ｍ3毎分）を引き出し、処理排気ポート５０５Ｂの各々は、約５２ｃｆｍ（おおよそ１．５ｍ3毎分）を引き出す。
【００６７】
第１のチャンバ排気管１４１及び第２のチャンバ排気管１４３における処理排気ポート５０５Ａの各々の付近には、約０．５インチＨ2Ｏ（おおよそ０．９トール）のゲージ陰圧が存在し、処理排気ポート５０５Ｂの各々の付近には、それを僅かに上回る約０．６インチＨ2Ｏ（おおよそ１．１トール）のゲージ陰圧が存在する。第１のチャンバ排気管１４１から管交差アセンブリ１４５に入る排気圧は、約０．８インチＨ2Ｏ（おおよそ１．５トール）であり、第２のチャンバ排気管１４３から管交差アセンブリ１４５に入る陰圧は、それを僅かに上回る約１．２インチＨ2Ｏ（おおよそ２．２トール）である。処理排液ポート５０９の各々は、約６ｃｆｍ（おおよそ０．１７ｍ3毎分）を引き出す。チャンバ排気筒１４７と設備インターフェースとの結合における排気陰圧は、約４００ｃｆｍ（おおよそ１１ｍ3毎分）の体積引き出しにおいて、約１．７インチＨ2Ｏ（おおよそ３．２トール）である。明示されてはいないが、チャンバ空気流を確認するために、チャンバ排気筒１４７内で圧力センサが利用可能である。圧力センサは、万が一排気陰圧が既定レベルを下回ったときに、システム起動又は継続動作のいずれも阻止するために、例えば第１のオペレータ制御インターフェース１１５Ａ（図１ａを参照せよ）において、処理ツール１００に配線接続することができる。
【００６８】
次に、図１Ｂ及び図６を同時に参照すると、代表的な空気取り扱いの図式は、図１ＡのＥＦＥＭ１１０及び処理モジュール１３０に出入りする体積空気流量を示している。当業者ならば、全ての体積流量が、概算に過ぎず、システムの全体設計の理解を助けるために与えられたものであることを認識できる。その他の流量も、利用可能である。この代表的実施形態では、（ともにＦＦＵ１３７内にある）１つ又は２つ以上のファン６０１によってＨＥＰＡフィルタ６０３内へ９１０ｃｆｍ（おおよそ２５．８ｍ3毎分）の体積流量が生成される。最初の９１０ｃｆｍから、大体５９０ｃｆｍ（おおよそ１６．７ｍ3毎分）が、直接に横移動器体積６０７を通って流れ、１７６ｃｆｍ（おおよそ４．９８ｍ3毎分）が、チャンバ体積６０９に流入し、１４５ｃｆｍ（おおよそ４．１０ｍ3毎分）の清浄な超過空気流が、ＦＦＵ１３７の下方につながれたフード下の周囲スリット７５３（後ほど図７Ｂを参照せよ）を通って設備周囲に戻る。代表的一実施形態では、周囲スリット７５３は、高さ約１２ｍｍであり、フードの周囲に形成される。周囲スリット７５３を通る超過空気流は、約１ｍ毎秒の流出速度を有し、万が一１つ又は２つ以上のファン６０１の体積空気出力が減少したときでも横移動器体積及びチャンバ体積へ常に十分な空気流を供給可能であることを保証するのに有用である。
【００６９】
引き続き図１Ｂ及び図６を参照すると、ＥＦＥＭポート６０５は、横移動器体積６０７に別の９０ｃｆｍ（おおよそ２．５ｍ3毎分）を追加し、そうして、基板装填ステーション（図１Ａを参照せよ）上にある半導体基板３１１にかかる圧力を横移動器体積６０７よりも高く維持し、処理チャンバ１３１からＥＦＥＭ１１０への逆流、及びその結果として製造設備への逆流からの、あらゆる化学物質汚染又は粒子汚染を削減する又は阻止する。横移動器体積６０７は、チャンバ体積６０９を基準として陽圧に維持される。圧力は、横移動器圧力計６１９Ａによって監視される。横移動器圧力計６１９Ａは、オペレータ制御インターフェースの１つ（例えば、図１Ａの第１のオペレータ制御インターフェース１１５Ａ）に電気的につなぐことが可能である。
【００７０】
横移動器体積６０７内の陽圧ゆえに、６４ｃｆｍ（おおよそ１．８ｍ3毎分）の空気が横移動器体積６０７からチャンバ体積６０９に流入し、６０ｃｆｍ（おおよそ１．７ｍ3毎分）の空気がレールスロット体積６１１（内側行路セクション２０３及び外側行路セクション２０５を含む。図２を参照せよ）に流入する。６４ｃｆｍの体積空気流は、キャリアと概ね同面であり、チャンバ内における多くの乱流を阻止する速度ではあるが化学物質の蒸気が引き出されないようにキャリア速度よりも大きい速度、すなわち約３フィート毎秒から１０フィート毎秒（おおよそ１ｍ毎秒から３ｍ毎秒）の間の速度に維持される。内側行路セクション２０３及び外側行路セクション２０５は、回転式アーム２０１を機械的に誘導するので、滑動部材のそれぞれの表面が合わさるところで幾らかの粒子汚染が生じる。したがって、６０ｃｆｍの空気流は、レールスロット体積６１１から粒子をこすり落としてスクラブ排出部６１７に入らせる空気流を提供する。スクラブ排出部６１７は、システムの残りの部分を基準として陰圧に、すなわち約１〜２インチＨ2Ｏ（おおよそ１．９〜３．７トール）に維持される。横移動器体積６０７は、横移動器排気ファン４１１のペア（図４Ｂを参照せよ）から別の１２０ｃｆｍを生成する。図６は、１２０ｃｆｍ（おおよそ３．４ｍ3毎分）が周囲に散逸されることを示している。しかしながら、当業者ならば、横移動器排気ファン４１１のペアからの排気が、随意として、床排液システム体積６１３へ向けられてもよいことを認識できる。生成されて横移動器体積６０７に入った残りの４３６ｃｆｍ（おおよそ１２．３ｍ3毎分）は、床排液システム体積６１３へ向けられる。
【００７１】
再びチャンバ体積６０９を参照すると、チャンバ体積６０９もやはり、チャンバ圧力計６１９Ｂによって監視されている。横移動器圧力計６１９Ａ及びチャンバ圧力計６１９Ｂは、上記で示されたように、横移動器体積６０７及びチャンバ体積６０９からそれぞれ、粒子汚染及び化学物質汚染が適切に掃き払われることを保証する。
【００７２】
チャンバ体積６０９に入る２４０ｃｆｍ（おおよそ６．８ｍ3毎分）のうち、調整可能な部分の空気流は、化学物質ヘッド体積６１５（図２の化学物質放出ヘッドに関係している）及びレールスロット体積６１１へ向けられ、超過流は、スクラブ排出部６７へ向けられる。周囲スリット７５３を通って設備周囲に戻る１４５ｃｆｍの清浄な超過空気流を除いて、実質的にその他の全ての空気流（化学物質又は粒子によって汚染されている可能性がある）は、設備内の床排液システム（ＦＤＳ）６１３又はスクラブ排出部６１７を通って戻る。
【００７３】
次に、引き続き図６を参照しつつ図７Ａを参照すると、図１Ｂの処理チャンバ１３１の固体部品の代表的（部分切り取り）斜視図７００及び代表的平面図７３０が示されている。固体部品は、図５Ｂ及び図６を参照にして上述されたように、様々な空気流及び圧力勾配決定の計算流体力学（ＣＦＤ）モデリングで使用される。代表的な斜視図７００は、１つ又は２つ以上のファン６０１と、ＨＥＰＡフィルタ６０３とを含むＦＦＵ１３７（図１Ｂを参照せよ）のためのハウジングエリア７０３を含むとして示されている。フード７０１は、ハウジングエリア７０３からの空気流を、基板横移動メカニズム（明瞭さを保つために、明示されてはいない）へ及び処理チャンバ１３１内へつなぐ。キャリアアーム通しスロット７０５は、横移動器体積６０７内の圧力をチャンバ体積６０９と比べて高く保つことを助け、そうして、処理チャンバ１３１の外側部分における化学物質閉じ込めを補助している。図２の回転式アーム２０１は、動作の際に、キャリアアーム通しスロット７０５を通って移動する。代表的な平面図７３０は、図２の化学物質ヘッドをその中に置くことができる化学エリア７３１を含むものとして示されている。
【００７４】
次に、図７Ｂを参照すると、（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図７５０及び側面図７７０は、図７Ａの固体部品を用いた計算流体力学モデリングで使用される、図１Ｂの処理チャンバの流体領域を示している。図７Ｂは、様々なＣＦＤモデル流動図及びそれにしたがう圧力線図の全体的な理解を与えるものである。ＦＦＵ１３７からの主要な空気入口７５１及びＥＦＥＭ１１０からの副次的な空気入口７５７は、図１Ｂの処理チャンバ１３１内へ空気流を供給する。図６を参照にして上述された周囲スリット７５３は、清浄な超過空気流７５５を製造設備に戻す。上方化学物質放出ヘッド２１１及び処理排気ポート５０５Ａ、５０５Ｂは、本明細書で説明される様々な図面（例えば図１Ｂ〜５Ｂ）の部品間の関係を当業者が理解することを助けるために示されている。図６を参照にして論じられたように、上述された各種の排出空気流は、最終的には実質的にＦＤＳ出口へ送られ、そうして、排出空気流出口７５９を提供する。
【００７５】
図７Ｃ〜７Ｈは、図５Ｂ及び図６を参照にして上述された発明内容の様々な態様をＣＦＤモデリング技術の当業者がより完全に理解及び認識することを助けるための補助として含められている。例えば、図７Ｃは、図１Ｂの処理チャンバ内における、一般的な空気流運動の算定粒子跡を、（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図７５０、平面図７９０、及び側面図７７０で示している。当業者ならば、この算定された粒子跡が、図６の空気取り扱いの図式に関して上述された一般的記述を追認することを認識できる。
【００７６】
図７Ｄは、処理チャンバ１３１内における、相対的な圧力差の場所を立証するための算定圧力場を、（いずれも対称軸の一方の側から見た）斜視図７５０及び平面図７９０で示している。算定された圧力場は、例えば、粒子閉じ込め領域及び化学物質閉じ込め領域の両方を立証している。化学物質の蒸気及び（例えば５０μｍ未満の）更に小さい粒子は、減圧（すなわち、その他の周囲体積と比較して陰圧）エリアに実質的に閉じ込められる。
【００７７】
図７Ｅは、処理チャンバ内における、ＨＥＰＡ入口からの一般的な空気流運動の算定速度流場を、（対称軸の一方の側から見た）斜視図で示しており、一方で、図７Ｆは、チャンバ入口のフードスリットから各種の出口への一般的な空気流運動を、同様に示している。
【００７８】
図７Ｇは、処理チャンバの一部内における、イオン発生棒１３９の１本の周囲におけるＨＥＰＡ入口及び周囲スリット７５３（図７Ｂを参照せよ）からの一般的な空気流運動の算定速度流場を、（対称軸の一方の側から見た）側面図で示している。同様に、図７Ｈは、処理チャンバ内における、ＨＥＰＡ入口及び周囲スリット７５３からの圧力勾配の算定圧力場を、（対称軸の一方の側から見た、そしてイオン発生棒１３９無しの）側面図で示している。
【００７９】
当業者ならば、本明細書で説明された様々な代表的実施形態を更に完全に理解するためには、図７Ｂ〜７Ｈの流動図及び圧力線図によって示された算定された流動場及び圧力場の各々が、図５Ｂの代表的な処理チャンバ排気・排液システム及び図６の代表的な空気取り扱いの図式の物理的配置に照らして検討されるべきであることがわかる。当業者ならば、更に、本発明で提供された様々な記述を前提とすれば、処理ツールにおける空気流管理のための代表的なシステムが、様々なツールに対して及び処理ラインの複数の地点において実装可能であることを認識できる。当業者ならば、更に、システムが、代表的な製造設備の様々な部分（例えば、前工程、後工程、及び試験工程）における複数の処理ツール及び計測ツールの両方に容易に取り入れ可能であることを認識できる。
【００８０】
更に、発明内容の概要は、具体的な代表的実施形態を参照にして説明されてきたが、これらの実施形態には、発明内容の態様のより広範な趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更が可能である。発明内容のこのような実施形態は、本明細書では、単に便宜のために、尚且つもし実際に２つ以上の発明又は発明概念が開示されているならばそのうちのどの１つの発明又は発明概念にも本出願の範囲を自発的に制限することなく、個別に又はまとめて「発明」という用語で称することができる。本明細書で例示された実施形態は、開示された教示内容を当業者が実施することを可能にするのに足る詳細さで説明されている。そこから、その他の実施形態を使用及び導出可能であり、したがって、本開示内容の範囲から逸脱することなく構造的な及び論理的な置き換え及び変更が可能である。したがって、発明の詳細な説明は、限定的な意味としては捉えられず、様々な実施形態の範囲は、特許請求の範囲によって権限を付与された全範囲の均等物とともに、特許請求の範囲によってのみ定められる。
【００８１】
更に、本明細書で１つの事例として説明された構造要素又は動作について、複数の事例が提供可能である。その他の機能配分も想定される。このようなその他の配分は、本発明内容の様々な実施形態の範囲に含めることができる。通例、代表的構成において個別のリソースとして提示された構造及び機能は、構造又はリソースの組み合わせとして実装可能である。同様に、１つのリソースとして提示された構造及び機能は、個別のリソースとして実装可能である。
【００８２】
また、半導体産業と連携している多くの産業が、本明細書で説明されたシステム及び技術を活用できるだろう。例えば、データストレージ産業における薄膜ヘッド（ＴＦＨ）プロセス、フラットパネルディスプレイ産業におけるアクティブマトリックス型液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）、又はマイクロエレクトロメカニカル（ＭＥＭ）産業が、説明されたシステム及び技術を容易に活用できるだろう。「半導体」という用語は、したがって、上記の及び関連の産業を含むものとして認識されるべきである。これらの及びその他のヴァリエーション、変更、追加、及び改善は、特許請求の範囲によって表された本発明の範囲に入る。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示と見なされる。
本発明の実施形態は、以下の適用としても実現可能である。
［適用例１］
基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムであって、
基板キャリアを運ぶための１つ又は２つ以上の行路を有する基板横移動メカニズムと、
前記１つ又は２つ以上の行路を少なくとも部分的に取り囲むように配置され、前記１つ又は２つ以上の行路の長さの少なくともかなりの部分に沿ってスリットを有する１つ又は２つ以上の横移動器ダクトと、
前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトの各々の一端につながれた横移動器排気ファンであって、前記スリットを通る体積空気流の速度が所定の粒子サイズの終端沈降速度よりも大きいように、十分な体積空気流を提供し、更に、前記基板横移動メカニズムによって生成されたおおよそ前記所定の粒子サイズ未満の粒子を前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトに引き入れる横移動器排気ファンと、
を備えるシステム。
［適用例２］
適用例１に記載のシステムであって、
前記１つ又は２つ以上の横移動器ダクトは、前記横移動器排気ファンからの圧力降下との釣り合いをとるために、前記長さに沿って異なる断面積を有し、前記スリットの長さに沿って、実質的に一様な空気流速度を可能にしている、システム。
［適用例３］
適用例１に記載のシステムであって、
前記終端沈降速度は、前記所定の粒子サイズが約５０μｍ未満である場合について決定される、システム。
［適用例４］
基板に対する粒子汚染を削減するためのシステムであって、
基板生産ツールをファンフィルタユニットにつなぐためのハウジングであって、前記ファンフィルタユニットは、前記ハウジングにろ過空気を提供する、ハウジングと、
前記基板生産ツールを減圧排気メカニズムにつなぐための設備結合部と、
前記ハウジングの下方につながれ、前記設備結合部との間で空気流を連通させる基板移送セクションであって、前記基板移送セクションは、各々その両端の間に中間点を有して互いに平行な面内で前記中間点を中心として回転するように配置された複数のキャリアアームを有するクロックアーム型基板キャリアメカニズムを部分的に内包しており、前記基板移送セクションは、更に、複数の線形基板キャリアを搭載された線形基板横移動メカニズムを有し、前記複数の線形基板キャリアの各々は、互いに異なる面内にある状態で、前記複数のキャリアアームの面に実質的に平行な面内で前記基板を搬送するように構成される、基板移送セクションと、
１つ又は２つ以上の基板搬送スロットによって前記基板移送セクションにつながれた基板処理エリアであって、前記クロックアーム型基板キャリアメカニズムは、前記１つ又は２つ以上の基板搬送スロットを通じて前記基板処理エリアと前記基板移送セクションとの間で前記基板を搬送するように配置される、基板処理エリアと、
前記基板移送セクション及び前記基板処理エリアを実質的に内包したチャンバであって、ろ過空気を受け取るために前記ハウジングにつながれるとともに、超過気流の排出を提供するために前記設備結合部につながれ、前記基板処理エリア内を前記基板移送セクションと比べて低い圧力に維持するように構成されたチャンバと、
を備えるシステム。
［適用例５］
適用例４に記載のシステムであって、更に、
前記複数のキャリアアームによって横切られる回転経路の外周の及び前記線形基板横移動メカニズムの一端のごく近くに位置決めされた少なくとも１つの周囲基板搬送スロットであって、前記基板を基板収納から受け取って前記チャンバに入れる及び前記チャンバから取り出すように構成され、前記基板収納と比べて低い圧力に維持されるように配置された少なくとも１つの周囲基板搬送スロットを備えるシステム。
［適用例６］
適用例４に記載のシステムであって、
前記線形基板横移動メカニズムは、更に、
少なくとも２つの上側行路と、
少なくとも２つの下側行路と、
前記少なくとも２つの上側行路及び前記少なくとも２つの下側行路の各々にそれぞれつながれた線形駆動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記線形駆動メカニズムの一意の１つに機械的につながれる、線形駆動メカニズムと、
を含む、システム。
［適用例７］
適用例６に記載のシステムであって、
前記線形基板横移動メカニズムは、前記ハウジングと前記設備結合部との間に位置決めされ、前記線形基板横移動メカニズムが中で動作する体積は、前記線形駆動メカニズムによって生成された粒子を動作の際に前記減圧排気メカニズムに引き入れるために、前記設備結合部における圧力よりも高い圧力であるように構成される、システム。
［適用例８］
適用例４に記載のシステムであって、
前記１つ又は２つ以上の基板搬送スロットは、前記基板処理エリア内を前記基板移送セクションと比べて低い圧力に維持するように配置される、システム。
［適用例９］
適用例４に記載のシステムであって、
前記チャンバは、更に、前記基板移送セクション内を前記設備結合部と比べて高い圧力に維持するように構成される、システム。
［適用例１０］
適用例４に記載のシステムであって、
前記チャンバは、更に、前記基板処理エリア内を前記設備結合部と比べて高い圧力に維持するように構成される、システム。
［適用例１１］
適用例４に記載のシステムであって、
前記チャンバは、更に、前記基板を基板収納から受け取って前記チャンバに入れる及び前記チャンバから取り出すための基板ポートを含み、前記基板ポートは、前記基板収納と比べて低い圧力に維持される、システム。
［適用例１２］
適用例４に記載のシステムであって、
前記基板処理エリアは、化学処理セクションを含み、前記基板処理エリア内を前記基板移送セクションと比べて低い圧力に維持するように構成された前記チャンバは、前記化学処理セクション内の化学物質の蒸気を前記基板移送セクションに達しないように実質的に閉じ込める、システム。
［適用例１３］
基板に対する粒子汚染を削減する方法であって、
基板生産ツールにろ過空気を提供するためのファンフィルタユニットに前記基板生産ツールをつなぐためのハウジングを提供することと、
前記基板生産ツール内の超過気流の排出を提供するための減圧排気メカニズムに前記基板生産ツールをつなぐための設備結合部を提供することと、
前記ハウジングの下方につながれ、前記設備結合部との間で空気流を連通させる基板移送セクションを提供することであって、前記基板移送セクションは、各々その両端の間に中間点を有して互いに平行な面内で前記中間点を中心として回転するように配置された複数のキャリアアームを有するクロックアーム型基板キャリアメカニズムを部分的に内包しており、前記基板移送セクションは、更に、複数の線形基板キャリアを搭載された線形基板横移動メカニズムを有し、前記線形基板キャリアの各々は、互いに異なる面内にある状態で、前記複数のキャリアアームの面に実質的に平行な面内で前記基板を搬送するように構成される、ことと、
前記基板生産ツールの基板処理エリアを前記基板生産ツールの前記基板移送セクションの圧力よりも低い圧力に維持することと、
前記基板処理エリアを前記減圧排気メカニズムの圧力よりも高い圧力に維持することと、
前記基板移送セクションを前記減圧排気メカニズムの圧力よりも高い圧力に維持することと、
を備える方法。
［適用例１４］
適用例１３に記載の方法であって、更に、
前記基板処理エリア内を前記基板移送セクションと比べて低い圧力に維持するために、前記基板処理エリアと前記基板移送セクションとの間に１つ又は２つ以上の基板搬送スロットを提供することを備える方法。
［適用例１５］
適用例１４に記載の方法であって、
前記基板処理エリア内を前記基板移送セクションと比べて低い圧力に維持することは、前記化学処理セクション内の化学物質の蒸気を前記基板移送セクションに達しないように実質的に閉じ込める、方法。
【図１Ａ】
0006005624.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
0006005624.tif 000005
【図３】
0006005624.tif 000006
【図４Ａ】
0006005624.tif 000007
【図４Ｂ】
0006005624.tif 000008
【図４Ｃ】
0006005624.tif 000009
【図５Ａ】
0006005624.tif 000010
【図５Ｂ】
0006005624.tif 000011
【図６】
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【図７Ａ】
0006005624.tif 000013
【図７Ｂ】
0006005624.tif 000014
【図７Ｃ】
0006005624.tif 000015
【図７Ｄ】
0006005624.tif 000016
【図７Ｅ】
0006005624.tif 000017
【図７Ｆ】
0006005624.tif 000018
【図７Ｇ】
0006005624.tif 000019
【図７Ｈ】
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