(57)【要約】【解決手段】枚葉式ウェット処理用の密閉チャンバプロセスモジュールのための改良された設計は、チャンバを上方から密閉するために、蓋とガスシャワーヘッドとの組み合わせを用いる。１本以上の媒質供給アームが、チャンバ内のウエハ上へ液体を吐出する。媒質供給アームは、チャンバの内側に装着され、ただし、チャンバ壁を通るリンク機構によって、チャンバの外側に装着された駆動ユニットに接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ状物品を処理するための装置であって、
密閉処理チャンバと、
前記密閉処理チャンバ内に位置するチャックと
前記チャンバ内に配された少なくとも１つの処理液体吐出機器と、
前記少なくとも１つの処理液体吐出機器のための駆動ユニットであって、前記少なくとも１つの吐出機器を、周縁の待機位置から、前記少なくとも１つの吐出機器の吐出端が前記チャックから半径方向内向きに動かされた１つ以上の作動位置へと動かすために、前記少なくとも１つの吐出機器に駆動式に接続され、前チャンバの外側に装着される、駆動ユニットと、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記チャンバは、半導体ウエハの枚葉式ウェット処理のためのプロセスモジュールの構成要素である、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記チャックは、前記チャンバから下方へ伸びる駆動シャフトを有するスピンチャックである、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、
前記チャンバは、閉位置から、ウエハ状物品が前記チャンバに導入される又は前記チャンバから取り出されることを可能にする開位置へ可動な蓋を含み、
前記蓋は、前記閉位置にあるときに前記チャンバにガスを注入するためのガスノズルを含み、
前記少なくとも１つの処理液体吐出機器は、前記蓋が前記閉位置にある間に前記チャンバに液体を吐出するように動作可能である、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、更に、
前記蓋を前記閉位置から前記開位置へ動かす駆動機構であって、前記蓋を前記チャンバに相対的に上方及び側方の両方に変位させるように適応される、駆動機構を備える、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記駆動ユニットは、前記チャンバの側方ケースに装着されたモータであり、
前記モータの出力シャフトは、前記側方ケースに入り、前記チャンバに入って前記少なくとも１つの処理液体吐出機器に接続するリンクを駆動する、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つの処理液体吐出機器は、前記チャンバ内に枢動式に装着された媒質供給アームであって、周縁の待機位置から、前記媒質供給アームの吐出端が前記チャックから半径方向内向きに動かされた１つ以上の作動位置へと動くことが可能である媒質供給アームである、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記媒質供給アームは、前記チャンバの壁を通るリンクに枢動式に接続された一方の端と、吐出ノズルを提供された反対側の端と、を有する、装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、
前記蓋は、前記ガスノズルを配された領域を含むガスシャワーヘッドであり、
前記領域は、前記密閉処理チャンバ内で処理されるべきウエハ状物品の面積の少なくとも５０％に及ぶ、装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の装置であって、
前記蓋は、前記チャック上で支えられたウエハ状物品に平行に配置される、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置であって、
前記チャックは、前記密閉処理チャンバに相対的に垂直に可動であり、少なくとも３つの停止位置を有するように構成され、これらの位置は、前記チャックへの及び前記チャックからのウエハ状物品の取り込み及び取り出しのための最上位置、並びに前記チャンバの別々のプロセスレベルにそれぞれ対応する少なくとも２つの下方位置である、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置であって、
前記密閉処理チャンバは、重ね合わされた複数のプロセスレベルを含み、
前記重ね合わされた複数のプロセスレベルの各レベルは、個々に制御可能なそれぞれの排気口であって前記各レベルに接続された排気口を有する、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、
前記密閉処理チャンバは、ベース板の上表面上に装着され、
前記装置は、更に、前記チャックのための駆動ユニットを含み、
前記チャックのための前記駆動ユニットは、前記ベース板の下表面から下垂するケース内に装着される、装置。
【請求項１４】
請求項４に記載の装置であって、
前記蓋を前記閉位置から前記開位置へと動かす前記駆動機構は、ベース板の下表面に装着され、
前記密閉処理チャンバは、前記ベース板の上表面上に装着される、装置。
【請求項１５】
請求項４に記載の装置であって、
前記チャンバは、円形の上方開口を有し、
前記蓋は、前記チャンバ開口よりも大きく、
前記蓋が前記チャンバ壁に向かって押し下げられたときに前記蓋が前記上方チャンバ壁に密着するようにシールが提供される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総じて、半導体ウエハなどのウエハ状物品の表面を処理するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハは、エッチング、洗浄、研磨、及び物質蒸着などの様々な表面処理プロセスを経る。このようなプロセスに適応するためには、例えば米国特許第４，９０３，７１７号及び第５，５１３，６６８号に記載されるように、１枚のウエハを、回転式キャリアに付随するチャックによって１つ以上の処理流体ノズルに関係付けて支持することができる。
【０００３】
半導体ウエハ上に作成されるデバイスの小型化が進行するにつれて、これらのウエハを酸素含有雰囲気中で処理することの問題が増している。例えば、周囲の大気に対して開かれたステーション内でウエハがウェット処理を経るときに、空気中に含まれる酸素は、ウエハの前側に、望ましくない銅腐食を発生させる。
【０００４】
したがって、ウエハ処理ステーションであって、ガス雰囲気が制御可能でありつつ、処理モジュールに取り込まれたウエハに対して多岐にわたる処理が実施されることを可能にする、ウエハ処理ステーションが必要とされている。
【０００５】
米国特許第６，２７３，１０４号では、図６及び図７は、ポットの開口よりも小さくそれゆえにポットを密閉することができないシャワーヘッドを示している。
【０００６】
米国特許第６，８０７，９７４号及び第６，９１５，８０９号では、ガス注入部分３０は、ウエハの乾燥中にのみ密閉チャンバを提供すると考えられ、これに対し、ウエハのウェット処理中は、大幅に大きい外側の囲い１のみが、プロセスモジュールと付随の駆動機構とを隔離する。更に、これらの特許におけるガス注入部分３０及び液体注入部分４は、同時に動作することができない。
【発明の概要】
【０００７】
本出願の発明者は、好ましくは枚葉式ウェット処理用に設計された、改良された密閉チャンバモジュールを開発した。該密閉チャンバモジュールでは、ウエハ上に媒質を吐出するためのアームがチャンバ内に装着され、該アームは、待機位置から稼働位置へ可動である。密閉チャンバモジュールは、チャンバを密閉する可動の上蓋を含み、該蓋は、好ましくは、チャンバ内にガスを供給するようにも適応される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付の図面を参照にして与えられる、発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことによって、発明のその他の目的、特徴、及び利点が更に明らかになる。
【０００９】
【図１】本発明にしたがった密閉チャンバモジュールの好ましい一実施形態の斜視図である。
【図２】図１と同様な図であり、この図では、モジュールの取り付け又は取り外しを可能にするためにシャワーヘッド蓋がモジュールから持ち上げられて外されている。
【図３】図１の実施形態を下から見た斜視図であり、モジュールを動作させるために使用される様々な機構を示している。
【図４】図１の実施形態の別の斜視図であり、その内部の構成要素を示すために軸平面で切断されている。
【図５】図４と同じ軸平面における、図１の実施形態の断面図である。
【図６】媒質供給アームの１つの枢着部に交わる面における、図１の実施形態の断面図である。
【図７】この実施形態のスピンチャックを駆動させるための及び昇降させるための機構を示した断面図である。
【図８】図１の実施形態の放射断面図であり、媒質供給アームをその待機位置で示している。
【図９】媒質供給アームの１つの枢着を示した部分斜視図である。
【図１０】図１の実施形態の放射断面図であり、媒質供給アームの１つがその稼働位置へ枢動されている。
【図１１】図１の実施形態の斜視図であり、チャンバ上蓋が取り除かれている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照すると、密閉チャンバモジュール１０は、ベース板１５上に装着され、好ましくは円筒状のチャンバ壁３０と、該チャンバ壁３０に一連のネジなどによって固定された環状のチャンバ上カバー３２とによって構成される。チャンバモジュール１０は、シャワーヘッド蓋１０によってその上端を閉じられ、該蓋は、その外周を環状のチャンバ上カバー３０の内周に密着させる。
【００１１】
蓋２０は、蓋アーム２２に固定され、該アームは、蓋２０を、図１に示された閉位置から図２に示された開位置へ動かし、すると、蓋２０は、蓋支持シャフト２６上に位置するようになる。ガス供給ライン２４が、シャワーヘッド蓋２０にガスを供給する。
【００１２】
後述されるそれぞれの媒質供給アーム用に、第１及び第２の駆動ユニット５２、６２が提供され、それらの媒質供給アームの枢動機構のためのそれぞれのカバー５４、６４につながれる。参照符号５６は、第１の媒質供給ラインのための引き込みを示している。
【００１３】
この実施形態の密閉チャンバモジュールは、３つの内部レベルを有し、各レベルには、排気口が付随している。図１において、参照符号８２、８４、及び８６は、それぞれ下方レベル、中間レベル、及び上方レベルのための付随の排気口を示しており、参照符号８１、８３、及び８５は、これらの排気口のための付随の下方吸気部、中間吸気部、及び上方吸気部を示している。
【００１４】
次に、図２を参照すると、密閉チャンバモジュールは、その開位置で示されており、これは、シャワーヘッド蓋をチャンバに相対的に上方へ持ち上げて、該蓋を中空シャフト１８を収容している蓋支持シャフト２６を中心として枢動させることを伴う。
【００１５】
チャンバの内側には、スピンチャック７０が見えており、これは、この実施形態では、両面タイプのチャックである。第２の媒質供給アーム６３もまた、その待機位置で見えており、上方レベル３４、中間レベル３５、及び下方レベル３６もまた、見えている。
【００１６】
図３では、シャワーヘッド蓋２０の裏側のシャワーヘッド領域２５が示されており、該領域は、複数のガス開口に加えて中央ガスノズル２３も含んでいる。
【００１７】
モータ２７は、リンク２９を駆動し、該リンクは、すると、中空シャフト１８を駆動する（図４参照）。モータ２７は、こうして、シャワーヘッド蓋２０の枢動を駆動する。モータ２８が、シャワーヘッド蓋２０を昇降させるための巻き上げモータであるのに対し、２９は、中空シャフト１８に収容されているガス供給ライン２１、２４のための引き込みを示している。
【００１８】
スピンモータ７２がスピンチャック７０をスピンさせるのに対し、モータ７６は、滑動部７４を通じてスピンチャック７０を昇降させる。後述のように、チャンバ下カバー３１は、スピンチャックのベローズ（蛇腹状部分）を収容している。
【００１９】
図４では、上方レベル３４、中間レベル３５、及び下方レベル３６が、より見やすくなっている。これらのレベル、並びにそのそれぞれの排気口８６、８４、及び８２の構造は、共同所有の出願ＷＯ２００４／０８４２７８Ａ１に記載されるようなものであってよい。やはり図４で見えているのは、中央ガスノズル２３のためのガス供給ライン２１、駆動機構をチャンバの内部環境から隔離する働きをする膨張ベローズ７５、チャック駆動機構をチャンバの裏側に接続するフレーム７７、チャックの底部ノズルへの供給を行う非回転式ノズルヘッド７９、及び底部ノズルヘッド７９を収容している非回転式中空シャフト７８である。
【００２０】
図５の軸方向断面図は、上記の構成要素を、チャンバ底部を画定している板３７、待機位置で示されている第１の媒質供給アーム５３、及び該アーム５３のための収納領域５５とともに、更に詳細に示している。なお、シャフト１８は、後述のように、シャフト１８に付与された回転運動及び並進運動が蓋アーム２２及び蓋２０にも付与されるように、蓋アーム２２に一体に固定されていることがわかる。
【００２１】
図６の軸方向断面図では、切断面は、第１の媒質供給アーム５３のための枢動機構のカバー５４を切り取っている。この角度からは、第２の媒質供給アーム６３が、その待機位置で完全に見えている。参照符号１７は、ガスシャワーヘッド蓋２０を伴う均圧チャンバを示している。環状のチャンバ上カバー３２には、シャワーヘッド蓋２０との密着を形成するために、Ｏリング又はＶシールなどの環状シール３３が付される(又は敷かれる)。
【００２２】
次に、図７を参照すると、スピンチャックキャリア７３を回転させるための機構は、スピンチャックキャリア７３を回転駆動するための回転式中空シャフト７１、駆動機構をチャンバの内部環境から遮る膨張ベローズ７５、チャック駆動機構をチャンバの裏側に接続するフレーム７７、チャックの底部ノズルへの供給を行う非回転式ノズルヘッド７９、及び底部ノズルヘッド７９を収容している非回転式中空シャフト７８を含む。
【００２３】
非回転式中空シャフト９０は、回転式中空シャフト７１を取り囲み、回転式中空シャフト７１は、非回転式中空シャフト７８を取り囲み、これら３本のシャフトは、互いに同軸である。回転式シャフト密封軸受け９１が、これらの同軸シャフトをチャンバ環境から遮断し、相互に接続された回転式中空シャフト７８及びチャックキャリア７３を支持するのに対し、軸受け９２は、非回転式上方リング９４を回転式シャフト７１に接続する。チャンバ下カバー３１には、膜状のカバー９３が嵌め込まれ、その内周をベローズ７５に密着させるとともに、その外周をチャンバ底部３７に密着させる。
【００２４】
図８では、円筒状のチャンバ壁３０を切り取った放射断面が、第１の媒質供給アーム５３及び第２の媒質供給アーム６３をその待機位置で見せており、図８の破線は、媒質供給アーム５３及び６３の吐出端が例示の待機位置からスピンチャック上方のおおよそ中央にくる稼働位置へ動かされるときに進む弧状経路を示している。実際は、どの時点でも、媒質供給アームの一方のみが使用状態でその稼働位置にある。すなわち、媒質供給アーム５３、６３は、例示のように、その両方が待機位置にあることが多いが、使用の際は、その一方又はその他方のみが稼働位置にくるのが一般的である。そうは言っても、媒質供給アーム５３、６３は、両方が同時に動くこともでき、ただし、中央には交互に到達し、これは、適切なソフトウェアコマンドによって達成することが可能である。
【００２５】
媒質供給アーム５３、６３の稼働位置について言及すると、２つ以上の稼働位置があるかもしれないことも理解され、ついでに言うと、アームは、周縁の待機位置から半径方向内向きに動く間に稼働すると考えられる。したがって、稼働位置は、単に中央の最も内側の位置のみならず、チャック上に支持されているウエハの上方に媒質供給アームの吐出端が位置する任意の位置を言うことができる。例えば、稼働位置は、ウエハの処理中に、中央から縁に向かって動いて再び中央に戻る。
【００２６】
図９は、媒質を供給及び吐出するアームをその待機位置と稼働位置との間で駆動するための機構の更なる詳細を示している。駆動機構の内部の構成要素が見えるように、カバー６４は、図９では波線でのみ示されている。実際、カバー６４は、チャンバの円筒壁３０に密着方式で装着される固体材料で作成され、円筒壁３０は、リンク６７を通らせることができるように、カバー６４に取り囲まれた切り抜きを有し、リンク６７は、その末端に第２の媒質供給アーム６３を乗せて、例えばスプライン接続によって駆動ユニット６２の出力シャフト６８に接続されている。出力シャフト６８は、密閉された軸受けを通じて下方からカバー６４に進入し、したがって、駆動ユニット６２は、チャンバの外側に配されて、チャンバ内に存在する厳しい化学的環境から保護される。
【００２７】
したがって、駆動ユニット６２が作動されたときに、リンク６７は、駆動ユニット６２の作動周期によって決定付けられる運動範囲にわたって枢動される。該運動範囲は、媒質供給アーム６３の、その待機位置からその稼働位置への変位に対応する。円筒状のチャンバ壁３０の切り抜きは、したがって、その枢動範囲に適応するような大きさに作成される。
【００２８】
引き込み６６は、チャンバの内側で第２の媒質ライン６１に接続する。引き込み６６は、例えば、密着方式でチャンバの円筒壁３０を横切って、チャンバの外側の端で注入管に、そしてチャンバの内側の端で第２の媒質ライン６１に接続する流体継ぎ手であってよい。
【００２９】
図９では、円筒状のチャンバ壁３０の半径方向内側に位置するチャンバ内壁も見ることができ、これは、壁３０とともに、第２の媒質供給アーム６３のための収納領域６５を画定している。この内壁は、媒質供給アーム６３の下垂吐出端が、その待機位置からスピンチャックの中央の上方に位置するその稼働位置へ動かされるのに伴って通り抜けることができるように、切り抜き６９を提供されている。
【００３０】
第１の媒質供給アーム５３及び第２の媒質供給アーム６３は、この実施形態では、基本的に同じ駆動機構を備えており、したがって、一方のユニットの各種の構成要素の説明は、もう一方にもあてはまる。ただし、このような説明は、本明細書では繰り返されない。更に、本発明の本実施形態は、２本の媒質供給アームを備えているが、このようなアーム、及びそれらに付随する駆動機構の本数は、１つのみであってもよい、又は反対に３つ以上であってもよい。
【００３１】
図１０では、第１の媒質供給アーム５３が、その待機位置に留まっているのに対し、第２の媒質供給アーム６３は、稼働位置へ枢動され、ここでは、アーム６３の下垂吐出ノズルが、スピンチャックの中央の上方に位置している。第２の媒質ライン６１は、アーム６３がその稼働位置にあることによって、より見やすくなっている。ライン６１は、図１０では概略的に示されているが、ライン６１の長さは、リンク６７の半径方向内側の端の運動範囲に適応するのに十分な、したがってその可撓性にも適応するのに十分な長さであることがわかる。
【００３２】
図１１は、図１０に対応した斜視図であり、カバー５４を、その所定位置で示しているのに対し、カバー６４は、媒質供給アーム６３のための駆動リンク機構を見せるために取り除かれている。
【００３３】
使用の際、チャンバは、そのなかで処理されるべきウエハの取り込みを可能にするために開かれる。これは、モータ２８を先ず作動させることを伴う。モータ２８は、ベース板１５の裏側に支柱によって固定され、ベース板１５に対して静止している（図３参照）が、その出力シャフトは、伸長されたときに、引き込み２９を、そしてそれとともにシャフト１８、蓋アーム２２、及び蓋２０を上方へ変位させる。シャフト１８は、それが引き込みとともに持ち上げられる一方で引き込み２９に相対的に回転可能であるように、引き込み２９内に軸支されていることが好ましい。
【００３４】
チャンバを開くために蓋２０が持ち上げられたら、次いで、リンク１９をシャフト１８の軸を中心とした弧状の運動範囲にわたって駆動するために、モータ２７が作動される。リンク１９は、シャフト１８に対して非回転式に固定されているので、この運動は、環状のチャンバ上カバー３２によって画定された開口から蓋２９が回し外されて図２に示された位置に至るように、シャフト１８を、そしてそれとともに蓋アーム２２及び蓋２０を回転させる。図３に示されるように、モータ２７は、それ自体が、リンク１９の枢動を可能にするために枢軸を通じてベース板１５の裏側に装着されている。リンク１９は、シャフト１８にスプライン接続されて、モータ２８によって駆動されるシャフト１８の垂直変位中にシャフト１８に相対的に滑動することができる、又はリンク１９は、シャフト１８に堅固に固定され、その反対側の端を枢着を通じてモータ２７によって駆動されて、該枢着上で、モータ２８が駆動されたときに垂直方向に滑動することができる。
【００３５】
図２に示されるようにチャンバが開かれた後、チャンバ内に、処理されるべきウエハが取り込まれる。ウエハを搬送するための及びウエハをスピンチャック上に載せるための装置は、当該分野で周知である。ウエハを受け取るために、モータ７６が作動され、滑動部７４を通じて、環状のチャンバ上カバー３２に画定された開口付近の位置までスピンチャック７０が持ち上げられる。具体的には、スピンチャック７０は、カバー３２の開口のすぐ下の位置に、又は同開口のすぐ上の位置に、又はその開口と同一平面になる位置に持ち上げることができる。
【００３６】
環状の上カバー３２の開口の直径は、チャンバ内で処理されるべきウエハの外径よりも明らかに大きくなければならず、ただし、同直径を大幅には上回らないことが好ましい。例えば、３００ｍｍシリコンウエハの場合は、カバー３２内の開口は、おおよそ３２０ｍｍの直径を有することが好ましい。総じて、チャンバの上端の開口の直径は、処理されるべきウエハの直径を、５０％を超えて上回ることはないことが望ましく、好ましくは２０％以下で、更に好ましくは１０％以下で上回ることが望ましい。
【００３７】
スピンチャック７０は、所定の直径のウエハを保持するように適応され、この場合は、３００ｍｍである。スピンチャック７０は、周縁の一連の把持ピンを含み、これらのピンは、処理中にウエハが側方に滑動しないように阻止する。スピンチャック７０がベルヌーイチャックとして実装されるときは、チャックを通じて供給されてウエハ下を半径方向外向きに通過する窒素ガス流が、ウエハを下方から支持する。或いは、保持ピンは、ウエハの周縁に対して相補的な形状を有することによってウエハをチャックに相対的にその作業位置に保持する半径方向内向きの表面を伴うように構成されて、それによって、側方及び下方の両方からの支持を提供することができる。
【００３８】
スピンチャック７０は、次いで、上方レベル３４、中間レベル３５、及び下方レベル３６の１つにある作業位置へ、モータ７６によって下降され、そこで、スピンモータ７２は、スピンチャック７０のスピンを開始させる。次いで、液体とガスとの任意の望ましい組み合わせが、液体は媒質供給アーム５３、６３を通じて、そしてガスはシャワーヘッド蓋２０を通じてチャンバ内部に供給される。
【００３９】
チャンバを密閉する１枚以上のシールは、所定の過圧レベルにおいてチャンバ外にガスが制御漏出されることを可能にするように設計されることが好ましい。そのようにすれば、シャワーヘッド蓋２０からガスを供給しながら及び／又は過剰圧力が蓄積したシャフト７８を通じて、ウエハの処理中にチャンバ内に実質的に無酸素雰囲気の大気を維持することができる。この設計は、また、真空の使用又は完全に不浸透性のシールの維持に依存する必要なく酸素を排除することも可能にする。
【００４０】
この実施形態の設計は、ガスシャワーヘッド及び媒質供給アームがガス及び液体をチャンバ内部に同時に供給することを可能にすることがわかる。更に、媒質供給アーム５３、６３、及びそれらに付随する駆動機構の設計は、チャンバ内部にアームが配されることを可能にし、それに対し、それらのそれぞれの駆動ユニットは、チャンバの外側に装着される。これは、これらの駆動ユニットが、このような処理モジュール内でしばしば使用される非常に攻撃的な化学物質に曝されることを阻止するという大きな利点を提供する。
【００４１】
本発明は、その様々な例示の実施形態との関連のもとで説明されてきたが、これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲の真の範囲及び趣旨によって与えられる保護の範囲を制限する口実として使用されるべきでないことが理解される。
【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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【図８】
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【図９】
2013544025.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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