(57)【要約】【解決手段】一実施形態において、流体を使用して基板を処理するように構成された半導体処理装置を少なくとも部分的に収容することを可能にするチャンバボディが開示される。チャンバボディは、チャンバボディを形成するベース材料からなり、チャンバボディ上方における基板の処理中に流体の溢れを捕らえることを可能にするために、少なくとも、底面と、該底面に一体的につながれた壁面とによって画定される。また、ベース材料は、金属性である。チャンバボディは、また、ベース材料の上方および上に配された下塗り材料も有する。下塗り材料は、ベース材料との一体化結合を形成するための金属成分を、非金属成分とともに有する。チャンバボディは、さらに、下塗り材料の上方および上に配された本塗り材料を含む。本塗り材料は、非金属成分によって特徴付けられ、本塗り材料の非金属成分は、下塗り材料との一体化結合を形成する。本塗り材料は、下塗りの金属成分の全部を完全に覆うように特徴付けられる。【選択図】図８Ａ
2010500756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を使用して基板を処理するように構成された半導体処理装置を少なくとも部分的に収容することを可能にするチャンバボディであって、
前記チャンバボディを形成するベース材料であって、前記チャンバボディは、前記チャンバボディ上方における前記基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にするために、少なくとも、底面と、前記底面に一体的につながれた壁面とによって画定され、前記ベース材料は、金属性である、ベース材料と、
前記ベース材料の上方および上に配された下塗り材料であって、前記ベース材料との一体化結合を形成するための金属成分と、非金属成分とを有する下塗り材料と、
前記下塗り材料の上方および上に配された本塗り材料であって、非金属成分によって特徴付けられ、前記本塗り材料の前記非金属成分は、前記下塗り材料との一体化結合を形成し、前記本塗り材料は、前記下塗りの前記金属成分の全部を覆うように特徴付けられる本塗り材料と、
を備えるチャンバボディ。
【請求項２】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
前記本塗り材料は、前記下塗りの前記金属成分および前記金属性のベース材料を、前記捕らえられた溢流流体の要素と反応しないように隔離する、チャンバボディ。
【請求項３】
請求項２に記載のチャンバボディであって、
前記隔離は、前記本塗り材料の不活性な塑性特性によって定められる、チャンバボディ。
【請求項４】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
前記本塗り材料は、約９０（ロックウェルＲ）または７５（ショアＤ）の間の硬度係数を有する、チャンバボディ。
【請求項５】
請求項４に記載のチャンバボディであって、
前記硬度係数は、前記本塗り材料の機械加工可能表面を提供する、チャンバボディ。
【請求項６】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
前記下塗りは、チタン、アルミニウム、シリコン、炭素、塩素、酸素、およびフッ素を含む成分を含有する、チャンバボディ。
【請求項７】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
前記本塗りは、炭素、塩素、およびフッ素を含む成分を含有する、チャンバボディ。
【請求項８】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
約６０インチ（１５２４ミリ）の長さと約２１インチ（５３３．４ミリ）の幅とを有するチャンバボディ。
【請求項９】
請求項１に記載のチャンバボディであって、
複数のチャンバボディコンポーネントの組立品であるチャンバボディ。
【請求項１０】
半導体処理装置を少なくとも部分的に収容するためおよび基板の処理結果としてのあらゆる過剰な流体を捕らえるためのチャンバボディを製造するための方法であって、
（ａ）ベース材料から前記チャンバボディを形成し、前記チャンバボディは、前記チャンバボディ上方における前記基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にするために、少なくとも、底面と、前記底面に一体的につながれた壁面とを有し、前記ベース材料は、金属性であることと、
（ｂ）下塗り材料用の安定した結合表面を促すために、前記下塗り材料用に前記チャンバボディを整え、
（ｃ）前記下塗り材料を前記ベース材料の上方および上に塗布し、前記下塗り材料は、非金属成分と、前記ベース材料との結合を形成可能な金属成分とを有することと、
（ｄ）前記下塗り材料を寸法安定性の硬度に硬化させることとを備え、
（ｅ）本塗り材料用の安定した結合表面を促すために、前記本塗り材料用に前記チャンバボディを整えることと、
（ｆ）前記下塗り材料の上方および上に前記本塗り材料を塗布することであって、前記本塗り材料は、非金属成分によって特徴付けられ、前記本塗りの前記非金属成分は、前記下塗り材料との一体化結合を形成し、前記本塗り材料は、前記下塗りを完全に覆う、ことと、
（ｇ）前記本塗り材料を寸法安定性の硬度に硬化させることと、
を備え、前記硬化された本塗り材料は、前記下塗りの前記金属成分を、前記捕らえられた溢流流体の要素と反応しないように隔離する、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記隔離は、前記本塗り材料の不活性な塑性特性によって定められる、方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記本塗り材料は、約９０（ロックウェルＲ）または７５（ショアＤ）の硬度係数に硬化される、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、さらに、
半導体基板処理装置を適切な許容差内で取り付けることを可能にするために、前記チャンバボディの基準データ面から過剰な本塗り材料を除去することであって、前記過剰な本塗り材料の除去は、前記本塗り材料の耐化学性に影響を及ぼさない、ことを備える方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記下塗り材料用に前記チャンバボディを整えることは、前記チャンバボディを研磨することおよび洗浄することを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記本塗り材料用に前記チャンバボディを整えることは、前記チャンバボディを研磨することおよび洗浄することを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記下塗りは、チタン、アルミニウム、シリコン、炭素、塩素、酸素、およびフッ素を含む成分を含有する、方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記下塗りは、チタン、アルミニウム、シリコン、炭素、塩素、酸素、およびフッ素を含む成分を含有する、方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載のチャンバボディを製造するための方法であって、
前記チャンバボディは、複数のモジュール式チャンバボディコンポーネントから形成される、方法。
【請求項１９】
プロセス流体を使用して半導体基板を処理するためのデバイスであって、
処理半導体処理ユニットを画定する囲いを備え、
前記囲いは、
フレームシステムと、
前記フレームシステムに結合されたチャンバボディであって、
前記チャンバボディを形成するベース材料であって、前記チャンバボディは、前記チャンバボディ上方における基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にするために、少なくとも、底面と、前記底面に一体的につながれた壁面とによって画定され、前記ベース材料は、金属性であるベース材料と、
前記ベース材料の上方および上に配された下塗り材料であって、前記ベース材料との一体化結合を形成するための金属成分と、非金属成分とを有する下塗り材料と、
前記下塗り材料の上方および上に配された本塗り材料であって、非金属成分によって特徴付けられ、前記本塗り材料の前記非金属成分は、前記下塗り材料との一体化結合を形成し、前記本塗り材料は、前記下塗りの前記金属成分の全部を完全に覆うように特徴付けれる本塗り材料と、
によって画定されたチャンバボディと、
少なくとも部分的に前記チャンバボディ内に収容された半導体処理装置と、
前記囲い内の環境を制御するためのシステムと、
前記半導体処理装置へのプロセス流体の貯蔵および供給を行うためのシステムと、
前記半導体処理装置の制御および監視を行うためのシステムと、
を含む囲いを備えるデバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体基板を処理するためのデバイスであって、
前記本塗り材料は、前記下塗りの前記金属成分および前記金属性のベース材料を、前記捕らえられた溢流流体の要素と反応しないように隔離する、デバイス。
【請求項２１】
請求項１９に記載の半導体基板を処理するためのデバイスであって、
前記チャンバボディは、複数のチャンバボディコンポーネントの組立品である、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、半導体処理装置に関するものであり、より具体的には、半導体処理流体を閉じ込めること、および処理流体と処理装置との相互作用からの潜在汚染源を減らすことに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理の分野において、処理装置は、反応性に富む様々な処理流体に基板を曝す可能性がある。処理流体の反応性は、結果として、基板の汚染および歩留まりの低下をもたらす恐れがある。処理流体を閉じ込めるには、処理流体を使用する処理装置を、非反応性プラスチックで作成されたチャンバボディ内に配置すればよい。非反応性プラスチックを使用すると、チャンバボディは、たとえ処理流体に曝された場合でも、汚染源を最小限に抑えることができる。プラスチックは、潜在汚染源を減らせるが、一方で、プラスチックを使用して作成されたチャンバボディは、金属を使用して作成されたチャンバボディほど頑丈ではないと考えられる。しかしながら、金属製のチャンバボディを使用すると、処理流体に曝された場合の基板汚染の可能性が高まると考えられる。以上から、頑丈でなおかつ非反応性のチャンバボディが必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、流体を使用して基板を処理するように構成された半導体処理装置を少なくとも部分的に収容することを可能にするチャンバボディが開示される。チャンバボディは、チャンバボディを形成するように定められたベース材料からなり、チャンバボディ上方における基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にするために、少なくとも、底面と、該底面に一体的につながれた壁面とによって区画形成される。なお、ベース材料は、金属性である。チャンバボディは、また、ベース材料の上方および上に配された下塗り材料も有する。下塗り材料は、ベース材料との一体化結合を形成するための金属成分を、非金属成分とともに有する。チャンバボディは、さらに、下塗り材料の上方および上に配された本塗り材料を含む。本塗り材料は、非金属成分によって特徴付けられ、本塗り材料の非金属成分は、下塗り材料との一体化結合を形成する。本塗り材料は、下塗りの金属成分の全部を完全に覆うように特徴付けられる。
【０００４】
別の一実施形態では、半導体処理装置を少なくとも部分的に収容するためおよび基板の処理結果生じるあらゆる過剰な流体を捕らえるためのチャンバボディを製造するための方法が開示される。方法は、ベース材料からチャンバボディを形成することによって開始される。チャンバボディは、少なくとも、底面と、該底面に一体的につながれた壁面とを有する。底面および壁面は、チャンバボディ上方における基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にし、ベース材料は、金属性である。方法は、下塗り材料用の安定した結合表面を促すために、下塗り材料用にチャンバボディを整えることに続く。次に、下塗り材料は、ベース材料の上方および上に塗布される。下塗り材料は、非金属成分と、ベース材料との結合を形成可能である金属成分とを有する。次のステップは、下塗り材料を寸法安定性の硬度に硬化させることであり、その後は、本塗り材料用の安定した結合表面を促すために、本塗り材料用にチャンバボディを整えることが続く。方法は、下塗り材料の上方および上に本塗り材料を塗布することに続く。本塗り材料は、非金属成分によって特徴付けられ、本塗り材料の非金属成分は、下塗り材料との一体化結合を形成し、下塗りを完全に覆う。方法は、本塗り材料を寸法安定性の硬度に硬化させることで仕上げられ、硬化された本塗り材料は、下塗りの金属成分を、捕らえられた溢流流体の要素と反応しないように隔離する。
【０００５】
さらに別の一実施形態では、プロセス流体を使用して半導体基板を処理するためのデバイスが開示される。デバイスは、フレームシステムと該フレームシステムに結合されたチャンバボディとを含み半導体処理ユニットを画定する囲いを備えている。チャンバボディは、チャンバボディを形成するように定められたベース材料を有する。チャンバボディは、少なくとも、底面と、該底面に一体的につながれた壁面とによって画定される。底面および壁面は、チャンバボディ上方における基板の処理中に溢れる流体を捕らえることを可能にし、ベース材料は、金属性である。チャンバボディは、また、ベース材料の上方および上に配された下塗り材料も有する。下塗り材料は、ベース材料との一体化結合を形成するための金属成分と、非金属成分とを有する。チャンバボディは、また、下塗り材料の上方および上に配された本塗り材料も有する。本塗り材料は、非金属成分によって特徴付けられ、該非金属成分は、下塗り材料との一体化結合を形成し、本塗りは、下塗りの金属成分の全部を完全に覆う。半導体基板を処理するためのデバイスは、また、少なくとも部分的にチャンバボディ内に収容された半導体処理装置と、囲い内の環境を制御するシステムとを含む。半導体基板を処理するためのデバイスは、また、半導体処理装置へのプロセス流体の貯蔵および供給を行うシステムと、半導体処理装置の制御および監視を行うシステムとを含む。
【０００６】
本発明は、そのさらなる利点とともに、添付の図面に関連させた以下の説明を参照することによって最もよく理解することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態にしたがう半導体基板を処理するためのシステムの高水準概観図である。
【図２】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ内における半導体プロセスの略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ内における遠心乾燥式半導体プロセスの略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にしたがう実質的に化学的に不活性なチャンバボディの断面図であり、チャンバボディへのコーティングに使用される各種の材料層を示している。
【図５】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディの作成手順を例示したフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディへのコーティング手順を例示したフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディの処理手順を例示したフローチャートである。
【図８Ａ】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディを例示した説明図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ内に装着されたプロキシミティヘッドおよび基板キャリアを例示した説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディをともなう半導体処理ユニットを例示した説明図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態にしたがうモジュール式チャンバボディコンポーネントを異なる視点から捉えた図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態にしたがうモジュール式チャンバボディコンポーネントを異なる視点から捉えた図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態にしたがうチャンバボディコンポーネントとの接合部を示す各種の断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態にしたがうチャンバボディコンポーネントとの接合部を示す各種の断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態にしたがうチャンバボディコンポーネントとの接合部を示す各種の断面図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施形態にしたがうチャンバボディコンポーネントとの接合部を示す各種の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体基板処理での使用のためにチャンバボディの耐化学性を向上させるための発明が開示される。本発明の実施形態は、チャンバボディの構造的完全性と、チャンバボディ内での使用のために設計された化学剤に対する耐性とを損なうことなくチャンバボディを任意のサイズに、より具体的には枚葉式のチャンバより大きいサイズに作成することを可能にする。今日の形状（特徴サイズ）は、ナノメートルおよびそれ未満の領域へと縮小しつづけており、潜在汚染源を最小限に抑えることが必要である。フッ化水素酸（ＨＦと称される）などの反応性に富む化学剤を用いるウエハプロセスは、ＨＦに曝されても有害な汚染を生じないような材料で構成されたチャンバボディの中で行われる。例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのプラスチックでチャンバボディを形成すると、これらの材料がＨＦ存在下で非反応性であるゆえに、汚染の可能性は小さくなる。しかしながら、大サイズのチャンバボディをプラスチックで作成することは、高価で困難であり、必ずしも、半導体処理に必要とされる精度許容差に対応できる十分な幾何学的安定性や静的安定性を有するとは限らない。チャンバボディに金属、セラミック、および複合材料などの非プラスチックを使用すると、大サイズのプラスチック製のチャンバボディに付随して生じうる幾何学性および安定性の問題を軽減することができる。しかしながら、ＨＦおよびその他の反応性化学剤は、金属製のチャンバボディと反応し、その結果、有害なウエハ汚染を生じる恐れがある。
【０００９】
以下で説明されるように、非プラスチック製のチャンバボディ上に耐ＨＦ性の材料をコーティングすれば、非プラスチック製のチャンバによる有害なウエハ汚染の可能性を軽減することができる。耐ＨＦ性のコーティングをともなう非プラスチック製のチャンバボディは、枚葉式の湿式洗浄プロセスに使用することができる。これらの枚葉式の湿式洗浄プロセスは、いくつかの段階を有する可能性があり、したがって、チャンバボディは、比較的大サイズになると考えられる。当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの詳細の一部または全部をともなわずとも実施可能である。また、本発明を不必要に不明瞭にする事態を避けるため、周知のプロセス工程の詳細な説明は省かれる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態にしたがう半導体基板を処理するためのシステムの高水準概観図である。図１に示されるように、クリーンルーム１００は、半導体処理ユニット１１８を収容する。半導体処理ユニット１１８は、処理チャンバ１０２と付属チャンバ１１６とを内包する。処理チャンバ１０２は、めっき１１０および湿式洗浄１１２を非限定的な例として含む半導体プロセスを内包するために使用されるチャンバボディ１０４を含む。図に示されるように、湿式洗浄は、異なる形態であってもよい。例えば、遠心式システムが使用されてもよいし、あるいは流体メニスカスを使用するプロキシミティヘッドシステムが使用されてもよい。チャンバボディ１０４内では、ウエハ１０６上において半導体プロセスを実施可能であるように、ウエハキャリア１０８によってウエハ１０６を搬送することができる。
【００１１】
クリーンルーム１００は、電力および処理流体を供給する入力ライン１１４を備えることができる。クリーンルーム１００は、半導体処理ユニット１１８からの使用済み処理流体の除去を可能にする出力ライン１２０を備えても良い。入力ライン１１４の一部は、遠隔位置からの半導体処理ユニット１１８の監視および制御を可能にするコンピュータネットワーキング能力を提供することができる。その他の入力ライン１１４は、付属チャンバ１１６内の貯蔵タンクに処理流体を供給してよい。出力ライン１２０は、付属チャンバ１１６内の貯蔵タンクからの使用済み処理流体の除去を促進することができる。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ１０４内における半導体プロセス１０２の略断面図である。一実施形態では、ウエハ１０６は、ヘッド２０４間に維持されたプロセス流体２０２のメニスカスを通過中である。ヘッド２０４は、銅またはその他の金属などの金属層をめっきするために使用することができる、あるいはヘッド２０４は、流体の塗布および除去によって制御流体メニスカス（流体２０２として示されている）を形成するために使用することができる。別の一実施形態では、プロセス流体２０２は、ウエハ１０６上に直接吹き付けられる。ウエハ１０６の最大範囲を確実に覆えるようにするため、プロセス流体２０２は、ウエハキャリア１０８に接触することを許可される。プロセス流体２０２が、ウエハキャリア１０８の上および周囲へと流れるにつれ、プロセス流体２０２の一部は、ウエハキャリア１０８からチャンバボディ１０４の上へと垂れるすなわち流れ落ちることがあり得る。
【００１３】
図３は、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ１０４内における遠心乾燥式半導体プロセス１０２の略断面図である。この実施形態では、ウエハ１０６は、遠心力によってウエハ１０２の表面から流体を除去するのに十分な高速度で回転可能であるデバイス１１０に固定される。ウエハ１０６の表面には、各種のプロセス流体２０２を導入可能であり、引き続き、ウエハは遠心乾燥される。ウエハの遠心乾燥は、プロセス流体２０２をチャンバボディ１０４に接触させ、チャンバ１０４の内面３０２の上に、プロセス流体２０２のプール３０４を形成させる。これらのプール３０４は、次いで、適切な出口の穴または管路を通って流れ出ることができる。
【００１４】
図２および図３に見られるチャンバボディ１０４内において使用することができるプロセス流体２０２は、フッ化水素酸などの反応性に富む化学剤、オゾン処理水、脱イオン水または化学剤との混合、イソプロピルアルコール、アンモニアなどを含む。列挙された化学剤は代表的なものであり、チャンバボディ１０４内において使用可能な化学剤のタイプを制限することを意図していない。チャンバボディは、反応性に富む化学剤に曝される可能性があり、チャンバボディ内において行われる半導体プロセスは、汚染に敏感であるので、チャンバボディは、実質的に化学的に不活性でなければならない。
【００１５】
図４は、本発明の一実施形態にしたがう実質的に化学的に不活性なチャンバボディ１０４の断面図であり、チャンバボディ１０４へのコーティングに使用される各種の材料層を示している。ベース材料４０６は、チャンバボディであり、一実施形態では、ベース材料４０６は、アルミニウム合金であってよい。別の一実施形態では、ベース材料４０６は、鉄合金であってよい。さらに別の一実施形態では、ベース材料４０６は、チタン合金であってよい。別の一実施形態では、ベース材料４０６は、炭素繊維などの複合材料であってよい。別の一実施形態では、ベース材料４０６は、セラミックであってよい。
【００１６】
下塗り４０４は、ベース材料４０６の上に塗布される。下塗り４０４は、金属成分および非金属成分を含有してよく、様々な技術を使用して塗布することができる。一実施形態では、下塗り４０４は、ベース材料４０６の上に静電塗装される粉体塗装であってよい。別の一実施形態では、下塗り４０４は、ベース材料４０６の上に塗られてよい。さらに別の一実施形態では、ベース材料は、下塗り４０４材料で満たされたタンクに浸されてよい。下塗り４０４の塗布後、下塗りをともなうベース材料は、温度、圧力、および湿度を可変な様々な技術のうちの任意の技術を使用して硬化されてよい。ベース材料４０６を保護するのに十分な厚さの層を作成するため、そして本塗り４０４用の安定した結合表面を提供するためには、複数層に及ぶ下塗り４０４の塗布が必要であると考えられる。一実施形態では、下塗り４０４は、アルミニウム合金のベース材料４０６の上に約０．００５インチ（０．１２７ミリ）〜約０．０２５インチ（０．６３５ミリ）の厚さに形成される複数層の静電粉体塗装として塗布され硬化される組成１である。
【００１７】
一実施形態では、組成１は、イタリア、BollateのSolvay Solexis, S.p.A.より得られるコーティング材料であってよく、組成１は、Halar 9414であってよい。Halar 9414が選択されたのは、チャンバボディに塗布される際の性能が上質であることを見いだされたからである。とりわけ有用な成分は、約０．５％のチタン、約２．４％のアルミニウム、約１．３％のシリコン、約４０％の炭素、約０．６％の塩素、約３２％の酸素、および約２３％のフッ素である。なお、Halar 9414は、一例に過ぎず、組成１は、ベースの要素から混合されてもよいし、あるいは上記の成分混合に近づけることができるその他の仕入先から得られてもよい。とりわけ、組成１の成分は、チャンバボディの金属構造との優れた付着および一体化を形成するのに特に有用であると考えられる。後述のように、組成１は、続く本塗り４０２用のベースを形成するために選択されたものでもある。
【００１８】
本塗り４０２は、したがって、下塗り４０４の上に塗布される。本塗り４０２とチャンバボディ１０４内において使用される任意の化学剤との反応から金属汚染が発生する可能性を最小限に抑えるために、本塗り４０２の組成は、金属含有量を最少にすることが望ましい。本塗りの塗布および硬化に使用される技術は、下塗り４０４の塗布に使用されたものと同じであってよい。下塗り４０４と同様、所望の厚さを実現するには、複数回に及ぶ本塗り４０２の塗布が必要であると考えられる。一実施形態では、本塗り４０２は、組成１の下塗り４０４の上に約０．０１０〜０．０９０インチの厚さに形成される複数層の静電粉体塗装として塗布され硬化される組成２である。一実施形態では、組成２は、イタリア、BollateのSolvay Solexis, S.p.A.より得られるコーティング材料であってよく、組成２は、Halar 6014Fであってよい。Halar 6014Fが選択されたのは、チャンバボディに塗布される際の性能が上質であることを見いだされたからである。とりわけ有用な成分は、約６５％の炭素、約４．４％の塩素、および約３０％のフッ素である。なお、Halar 6014Fは単なる一例であり、組成２は、ベースの要素から混合されてもよいし、あるいは上記の成分混合に近づけることができるその他の仕入先から得られてもよい。とりわけ、組成２の成分は、プロセス化学剤２０２に曝されたときに有害な汚染を生じないという点で、特に有用であると考えられる。後述のように、組成２は、完全に硬化されたときの、その透明な色および機械加工可能な性質ゆえに選択されたものでもある。
【００１９】
下塗り４０４としての組成１と、本塗り４０２としての組成２とを組み合わせて使用することによる多くの利点の１つは、チャンバボディ１０４の最終的な色が業界の習慣に倣っていることである。従来より、チャンバボディは、白っぽいまたは黄色っぽい色のＰＶＣやＰＴＦＥなどのプラスチックで構成されてきた。完全に硬化されたとき、組成１の下塗り４０４は、白っぽい色であり、一方、硬化された組成２の本塗り４０２は、実質的に透明である。したがって、チャンバボディに対し、組成２の上に組成１を塗布すると、結果、チャンバボディは白っぽい色になる。半導体処理装置のユーザは、白っぽいまたは黄色っぽい色のチャンバボディに慣れているので、組成１および組成２の使用は、なじみのある色をユーザに提供する。
【００２０】
最新の半導体処理装置からの出力を最大にするために必要とされる精度および正確さは、厳密な許容差を必要とする。チャンバボディ１０４の一部である複数の基準データ面は、処理装置を限られた区域に位置決めすることによって、プロセス変動を最小限に抑えることができる。下塗り４０４および本塗り４０２を余分に塗布すると、過剰な材料を基準データ面から除去する必要が生じる。組成２を本塗り４０２として使用することによる多くの利点の１つは、最終コーティングの硬化後に、組成２の耐化学性に悪影響を及ぼすことなく組成２を機械加工できることにある。このため、もし基準データ面が過量の本塗りを有する場合は、その過剰な材料を除去して基準データ面を指定の許容差内に戻すために、切削加工またはその他のタイプのプロセスを使用するこができる。
【００２１】
図５は、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディの作成手順を例示したフローチャートである。プロセスは、工程５００から開始され、ベース材料からチャンバボディを作成する工程５０２に続く。金属合金で作成されるチャンバボディは、切削加工、削孔、溶接、接合などの、機械加工プロセスおよび統合プロセスを使用して形成することができる。セラミック製のチャンバボディは、焼結、射出成形、または別のセラミック形成プロセスを使用して作成することができる。チャンバボディの形成は、先に挙げられたタイプの材料およびプロセスに限定されない。
【００２２】
チャンバボディの形成後は、工程５０４の実行によって、チャンバボディのコーティングが行われる。上述のように、チャンバボディのコーティングは、下塗りおよび本塗りによってなすことができる。それぞれのコーティングを所望の厚さにするには、複数回に及ぶコーティングの塗布が必要であると考えられる。また、下塗りおよび本塗りの一方または両方が、各種のコーティングからなる異質の層で構成されることもあり得る。
【００２３】
工程５０４が完了すると、工程５０６は、コーティングされたチャンバボディの処理を行う。チャンバボディの処理は、チャンバボディに塗布されたコーティングのむらを特定することを意図したものである。チャンバボディの処理は、また、チャンバボディの寸法許容差を損なうことがわかっているコーティングのむらを除去することも含むことができる。チャンバボディが処理されると、手順は、工程５０８で完了する。
【００２４】
図６は、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディへのコーティング手順を例示したフローチャートである。プロセスは、工程６００から開始され、ベース材料の外面にグリットブラストまたはサンディングなどの研磨プロセスを施す工程６０２に進む。研磨プロセスは、金属表面を粗面化することおよびコーティング用のさらに広い付着表面積を提供することによって、金属表面に対するコーティングの付着を促進してよい。一実施形態では、チャンバボディを研磨するために使用される材料は、酸化アルミニウムである。チャンバボディがセラミックまたは複合材料からなる場合は、チャンバボディの表面仕上げ次第では、チャンバボディの研磨は不要である。研磨後、工程６０４は、下塗りの層を塗布する。プロセスは、下塗りを寸法安定性の硬度に硬化させる工程６０６およびチャンバボディを冷却させる工程６０８に続く。当業者ならば認識できるように、工程６０６が室温で行われる場合は、工程６０８は不要であると考えられる。工程６１０は、下塗りが所望の厚さに達したかどうかをチェックするために使用される。下塗りが所望の厚さに達していない場合は、手順は、工程６１０を通って工程６０４の実行に戻る。なお、下塗り層をさらに追加する前にチャンバボディを研磨することによって、次の下塗り層の付着を向上させることができる。下塗りが所望の厚さに達すると、手順は、工程６１２に進む。
【００２５】
工程６１２は、本塗りの層を塗布し、続く工程６１４は、その本塗りを寸法安定性の硬度に硬化する。工程６１６は、硬化工程を経た後のチャンバボディを冷却させる。なお、本塗りの硬化に必要とされる条件次第では、工程６１６は不要である。工程６１８は、本塗りが所望の厚さであるかどうかをチェックする。チャンバボディがさらなる本塗りを必要とする場合は、手順は、工程６１２から６１８までを実行する。下塗りの場合と同様に、本塗り層をさらに追加する前にチャンバボディを研磨することによって、次の本塗り層の付着を向上させることができる。本塗りが所望の厚さに達すると、手順は、工程６２０で完了する。
【００２６】
図７は、本発明の一実施形態にしたうチャンバボディの処理手順を例示したフローチャートである。工程は、工程７０２から開始され、チャンバボディの最終寸法の測定を行う工程７０４に進む。測定は、超音波測定技術を使用して得られる特定領域の層の厚さおよび様々な測定技術を使用して得られるその他の限界寸法を含むことができる。工程７０６の実行は、工程７０４で得られた寸法が指定の寸法および許容差に見合うかどうかを検証する。チャンバボディの寸法が指定の許容差内でない場合は、工程７０８は、指定の許容差を超える領域の本塗りを除去する工程７１０に手順を進める。チャンバボディの寸法が指定の許容差内である場合は、工程７０８は、チャンバボディを洗浄する工程７１２に手順を進める。手順は、工程７１４で完了する。
【００２７】
図８Ａは、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ１０４を例示した説明図である。チャンバボディ１０４は、内部空洞を形成する壁面８０２に一体的につながれた底面８００を有する。一実施形態では、チャンバは、約２１インチの全幅８１０と約６０インチの全長８１２とを有する。なお、チャンバ１０４について提供される寸法は、限定的であることを意図していない。一実施形態では、チャンバボディ１０４は、１つの材料ビレットを機械加工して作成することができる。別の一実施形態では、モジュール式のチャンバボディコンポーネント片を組み立ててチャンバボディ１０４を形成することができる。
【００２８】
図８Ａに示されるように、チャンバボディ１０４には、その内部空洞に到る様々な開口を、様々な基準データ面とともに設けることができる。例えば、ポート８０４，８０８は、円形の開口を通じてチャンバボディ１０４の内部空洞へのアクセスを提供する。なお、ポート８０４は、基準データ面８１６を含む隆起８１４上に位置していることに留意せよ。基準データ面８１６は、チャンバボディ１０４内に半導体処理装置を位置決めおよび配置するために使用することができる。ポート８０６，８０６’は、長方形の開口を通じてチャンバボディ１０４の内部空洞へのアクセスを提供する。本発明の一実施形態では、基板は、ポート８０６を通ってチャンバボディ１０４に入る。基板は、少なくとも部分的にチャンバボディ１０４内にある装置によって処理することができ、チャンバボディ１０４内での処理の完了後は、ポート８０６’を通ってチャンバボディ１０４から出ることができる。ポート８０６，８０６’の位置および寸法は、基準データ面と見なすこともできる。なお、チャンバボディ１０４の内部空洞の陥凹区域内に示されたポート８０８もまた、基準データ面と見なすことができる。
【００２９】
図８Ｂは、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ１０４内に装着されたプロキシミティヘッドおよび基板キャリア８５２を例示した説明図である。基板キャリア８５２は、基板を配置されていない状態で示され、プロキシミティヘッドのボトムヘッド８５０’を見せている。プロキシミティヘッドのトップヘッド８５０は、基板キャリア８５２がトップヘッド８５０とボトムヘッド８５０’との間を通過することができるように、ボトムヘッド８５０’の実質的上方になおかつボトムヘッド８５０’から離れて位置決めされている。ポート８０６，８０６’は、チャンバボディに対する基板の出入りを可能にする。
【００３０】
図９は、本発明の一実施形態にしたがうチャンバボディ１０４をともなう半導体処理ユニット１１８を例示した説明図である。半導体処理ユニット１１８は、環境制御９０２を含むことができる。環境制御９０２は、空気ろ過システムおよび温度＆湿度制御を、非限定的な例として含むことができる。入力ライン１１４は、電力および処理流体を供給することができ、一方、出力ラインは、半導体処理ユニット１１８からの処理流体の除去を促進することができる。半導体処理ユニット１１８に関連付けられたエレクトロニクスバックボーン９０４は、コンピュータ９０６および／またはコンピュータネットワークと連携して機能することができる。エレクトロニクスバックボーン９０４は、コンピュータ９０６を通して、または遠隔的にコンピュータネットワークを介して、半導体処理ユニット１１８内におけるプロセスの制御および監視を行うことを可能にする。
【００３１】
囲い９０８内には、フレーム９００が位置している。チャンバボディ１０４は、フレーム９００に結合することができる。一実施形態では、半導体処理装置は、フレーム９００およびチャンバボディ１０４に取り付けられる。その他の実施形態では、半導体処理装置は、チャンバボディ１０４にのみ取り付けられる。ウエハキャリア１０８，１０８’は、チャンバボディ１０４に関連付けることができる多くのタイプの半導体処理装置の１つである。ウエハキャリア１０８は、ポート８０６を通じて基板をチャンバボディに入れるのに有用である。同様に、ウエハキャリア１０８’は、ポート８０６’を通じて基板をチャンバボディから出すのに使用することができる。チャンバボディ１０４には、湿式基板処理を実施するためのプロキシミティヘッド（近接ヘッド）１１０を関連付けることができる。プロキシミティヘッド１１０は、基板の洗浄およびめっきを含む様々な湿式プロセスを実施することができる。その他の実施形態は、チャンバボディ１０４に関連付けられるものとして、複数のプロキシミティヘッドまたはさらなる半導体処理装置を含むことができる。説明された特定のタイプの半導体処理装置は、限定的であることを意図していない。
【００３２】
一実施形態では、容器９１０から半導体処理装置に流体が供給される。容器９１０は、入力ライン１１４から供給されるプロセス流体を貯蔵および／または混合するために使用することができる。一実施形態では、容器９１０からプロキシミティヘッド１１０へとプロセス流体を運ぶために、供給ライン９１２，９１２’をチャンバボディ１０４内のポートに通すことができる。また、プロキシミティヘッド１１０から溢れた流体を回収するために、チャンバボディ１０４上のポートに排水ライン９１４をつなぐことができる。その他の実施形態では、プロセス流体を回収および再利用するようにプロキシミティヘッド１１０を構成してよく、これには、プロセス流体を容器９１０に戻すための再利用ラインが必要であると考えられる。２つ以上のプロキシミティヘッドまたはさらなる半導体処理装置を用いるさらにその他の実施形態では、異なるプロセス流体の再利用を可能にするために、チャンバボディ１０４内に個別の配水管を形成することができる。
【００３３】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の一実施形態にしたがうモジュール式チャンバボディコンポーネント１００２，１００３，１００４を異なる視点から捉えた図である。基板の処理時における柔軟性を提供するため、そしてチャンバボディの作成、組み立て、および取り付けを簡略化するためには、モジュール式チャンバボディコンポーネントを特定の半導体処理装置に関連付けると有利であると考えられる。図１０Ａに示されるように、チャンバボディコンポーネント１００２は、チャンバボディ１０４の最も左側のコンポーネントとして使用されてよく、一方、チャンバボディコンポーネント１００６は、最も右側のコンポーネントとして使用されてよい。いずれの場合も、チャンバボディコンポーネント１００２，１００６は、ウエハキャリア１０８に適応するように構成することができる。チャンバボディコンポーネント１００４は、位置揃え、設定、取り付け、および部品調達を容易にするための基準に見合うように設計することができる取り付け面を含ませることによって、様々な半導体処理装置に適応するように構成することができる。
【００３４】
図１０Ａおよび図１０Ｂに例示された実施形態では、チャンバボディコンポーネント１００４にプロキシミティヘッドを関連付けて示している。プロキシミティヘッドまたはその他の半導体処理装置に適応するために、チャンバボディコンポーネント１００４は、組立部品およびパーツ片を取り外し可能であってよい。例示された実施形態は、代表例であり、限定的であることを意図していないので、チャンバボディコンポーネントのその他の実施形態は、異なる半導体処理装置用に異なる組立部品およびパーツ片をともなうように構成することができる。なお、異なる半導体処理装置用にチャンバボディコンポーネントを構成することは、入力ラインおよび出力ラインに適応するためにポートを追加するまたは排除することを含むことができる。
【００３５】
一実施形態では、チャンバボディコンポーネントは、形成後、チャンバボディの完成品に組み付けられる前に、下塗り材料および本塗り材料を施される。別の一実施形態では、チャンバボディコンポーネントは、形成後、下塗り材料および本塗り材料を塗布される前に、チャンバボディの完成品に組み付けられる。さらにその他の実施形態では、前述のように、チャンバボディは、モジュール式チャンバボディコンポーネントから形成されるのではなく、１つのベース材料から形成される。
【００３６】
図１１Ａ〜１１Ｄは、本発明の実施形態にしたがうチャンバボディコンポーネント間の境界を示した各種の断面図である。図１１Ａに例示されるように、チャンバボディコンポーネント１００２は、チャンバボディコンポーネント１００４のほぞ穴と噛み合うことができるほぞ１１０２を含む。一実施形態では、ほぞ穴１１０４特徴およびほぞ１１０２特徴は、チャンバボディコンポーネント１００２，１００４間の境界に沿って一定にまたは不規則に間隔を空けることができる。別の一実施形態では、ほぞ穴１１０４およびほぞ１１０２は、チャンバボディコンポーネント１００２，１００４間の境界に沿って伸びることができる。
【００３７】
図１１Ｂに示された実施形態は、噛み合い面１１０８，１１１０および流体障壁１１０６を含む。各チャンバボディコンポーネントは、特定の半導体処理装置に関連付けることができるので、流体障壁１１０６の使用は、プロセス流体の混合を阻止することによって、プロセス流体の回収および再利用のプロセスに役立つことができる。例えば、チャンバボディコンポーネント１００４は、めっき工程を実施するプロキシミティヘッドの下に位置決め可能であり、一方、チャンバボディコンポーネント１１０５は、洗浄工程を実施するプロキシミティヘッドの下方に位置決め可能である。流体障壁１１０６は、めっき工程からの流体が洗浄工程からの流体と混ざり合うのを阻止するのに有用であり、それぞれの流体の回収および再利用に役立つことができる。図１１Ｃに例示された実施形態は、流体障壁１１０６とともに、異なる型のほぞ穴１１０４およびほぞ１１０２を使用している。図１１Ｄに例示された実施形態は、回収される任意のプロセス流体の排出を促進するように、チャンバボディコンポーネントの底を形成することを示している。図１１Ａ〜１１Ｄに示された実施形態は、例示を意図したものであり、限定的であることを意図していない。前述のように、チャンバボディコンポーネントは、供給ラインおよび排出ラインのための複数のポートを含むことができる。さらに、チャンバボディは、任意の数のチャンバボディコンポーネントおよび関連の半導体処理装置で構成することができる。
【００３８】
本明細書では、本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明されてきたが、当業者ならば、本発明が発明の範囲および趣旨から逸脱することなしに多くのその他の特定の形態で実施可能であることを理解できるべきである。したがって、これらの実施例および実施形態は、例示的であって限定的ではないとみなされ、本発明は、本明細書で与えられた詳細に限定されず、本発明の範囲内で変更および実施することが可能である。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【国際調査報告】
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