JP2002517081A - 半導体処理反応器のクリーニングの間のウエハスループットを増加させるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 反応チャンバ（２４）を大気圧に開く必要なしに、よって、反応チャンバ（２４）を概略動作圧力又は真空に維持しつつ、電極（３２）、発散ヘッド（４２）、及び関連したチャンバ壁（２２）及び絶縁体及び／又は他の収集表面又は要素のいずれかひとつ又は組合わせを、取替え要素と交換するための機構（５８）を含んだ、半導体処理反応器（２０）のクリーニングの間のウエハスループットを増加させるための方法及び装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は半導体ウエハの処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

生産プラントの半導体ウエハ処理機器における主たる運転費のひとつは、ツー
ルのクリーニングのためのダウンタイムである。このダウンタイムは、ときどき
、反応器のクリーニングの間に実際に処理されたウエハの数によって測定される
。主としてクリーニングは、例えば上電極、ガス発散ヘッド、及び関連する絶縁
体及び壁及び他の表面に堆積した材料を、付加的なプロセス動作の開始に先だっ
て除去するために要求される。そうした堆積に起因した、生産中のウエハ又は回
路を損傷し得る粒子及び他の望まない材料で、処理されたウエハが汚染されない
ために、適切なクリーニングが要求される。通常、ツールをクリーニングしなけ
ればならないと決定したときには、ツールないし反応器のダウンタイムは６〜１
２時間のオーダーになる。

【０００３】 新たな３００mmないし１２インチのウエハとそのようなウエハを取扱うことが
できる半導体ツールの導入にともない、例えばエッチングプロセスの間に、２０
０mmないし８インチのウエハ処理ツールによって除去された量と比較して、何倍
かの量の材料がウエハ上の膜からエッチングできることが理解できる。そういう
事情で、上電極、シャワーないし発散ヘッド、及び関連する絶縁体及び壁及び他
の表面に、さらにいっそうの材料がずっと高い速度で堆積し得る。それ故に、も
しかすると、クリーニングの間のウエハの平均数が猛烈に減少して、３００mmウ
エハの処理ツールを用いることによる潜在的なより大きな生産性を打消すかも知
れない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

従って、クリーニングの間のウエハの平均数を増加させたないし高めた半導体
処理ツールを提供するニーズが存在する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本発明は、従来技術の不都合を解消することを目的とする。

【０００６】 本発明は、ツール反応器のデザインについて新たな模範を提供し、これはウエ
ハスループットを増加させることができ、従ってクリーニングの間で処理される
ウエハの平均数を増加させる。

【０００７】 よって、本発明は、ツールないし反応器の圧力又は真空を実質的に損なうこと
なしに、例えばツールないし反応器のメイン電極発散ヘッドや壁、絶縁体又は他
の収集表面の交換を提供することによって、ウエハスループットを増加させるた
めの方法及び装置を提供する。このような装置によって、目的とするのはダウン
タイムを約２時間以下の上限に減少させることであり、これは効率的な生産プラ
ントの動作に対して妥当な時間長さである。

【０００８】 従って、本発明が含む半導体ウエハ処理ツールは、反応チャンバを備え、第１
の電極発散ヘッド、壁、絶縁体及び／又は他の収集表面（これらのすべて又はい
ずれかを、以下、収集表面と称する）の少なくともひとつが取去り可能に且つ操
作可能に前記反応チャンバの内部に配置される。処理ツールは、ウエハをチャン
バ内に保持する装置と、反応チャンバの外側に配置された電極チャンバとを含む
。処理ツールはさらに、第２の電極、発散ヘッド、壁、絶縁体及び／又は他の収
集表面（再び、これらのすべて又はいずれかを、以下、収集表面と称する）を含
み、これは電極チャンバの内部に取去り可能に配置され、前記反応チャンバを前
記電極チャンバと連通させる連通機構を含んでいる。処理ツールはさらに、第１
の電極又は他の第１の収集表面を前記反応チャンバから前記連通機構を通じて前
記電極チャンバへと移動させることができる搬送機構を含んでいる。搬送機構は
また、前記第２の電極又は他の第２の収集表面を電極チャンバから連通機構を通
じて前記反応チャンバの内側の操作可能な配置へと移動させることができる。従
って、搬送機構は、第２の電極又は他の収集表面を第１の電極又は他の収集表面
と交換することができる。

【０００９】 本発明はまた、永久的な及び／又は取去り可能な電極となり及びこれを保護す
る、取去り可能な収集表面を含む。

【００１０】 本発明はまた、メインハウジングと第１の電極ハウジングとを含んだ反応チャ
ンバを備えた半導体ウエハ処理ツールをも含む。第１の電極又は他の収集表面は
第１の電極ハウジング内に配置される。処理ツールはウエハを保持するように適
合する装置を含み、この装置は前記メインハウジング内に配置される。処理ツー
ルは、前記反応チャンバの外側に配置された第２の電極ハウジングと、第２の電
極ハウジング内に配置された第２の電極又は他の収集表面とを含む。ツールは、
第２の電極ハウジングと関連した第１の電極ハウジングを有し、第１及び第２の
電極ハウジングの動きと共に、前記第２の電極を前記反応チャンバ内の第１の電
極又は他の収集表面と取替えることができる。

【００１１】 さらに本発明は、半導体処理反応器ないしツールのクリーニングの間のウエハ
スループットを増加させるための方法を含んでいて、クリーニングの間のウエハ
の平均数を増加させるために、反応器を概略適切な圧力又は真空に維持しつつ、
第１の電極又は他の収集表面を反応器の外へ搬送すると共に第２の電極又は他の
収集表面を反応器の内へ搬送する。

【００１２】 従って、本発明の目的は、半導体処理反応器のクリーニングの間のウエハスル
ープットを増加させることにある。

【００１３】 本発明の他の目的は、エッチング反応器が発明の特徴を効果的に利用できるこ
とにある。

【００１４】 さらなる目的として、本発明は、時間の経過とともにウエハの処理に関連した
材料で被覆された第１の電極又は他の収集表面を、ダウンタイムを最小にするや
り方で清潔な電極又は他の収集表面へと切換える反応器を提供する。

【００１５】 本発明のさらなる目的は、ダウンタイムを最小にするために反応器内の圧力な
いし真空のレベルを実質的に維持しつつ、汚染された電極又は他の収集表面を清
潔な電極又は他の収集表面へと取替えるための方法及び装置を提供することにあ
る。

【００１６】 従って、本発明の目的は、反応器を大気状態に開いてそのために反応器を湿気
やガス、粒子及び／又は他の材料で汚染させることなくして、収集表面を交換す
ることができる反応器を提供することにある。

【００１７】 本発明のさらなる目的、特徴及び効果については、詳細な説明、特許請求の範
囲、及び図面を検討することで得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

図１は、本発明の第１の実施形態の模式的側面図を示している。模式的側面図
はエッチング反応器についてのものである。しかしながら、他のタイプの反応器
（それには他のエッチング反応器を含むがそれに限定されるものではない）を使
用することができ、発明の範囲および精神の中にあることを理解すべきである。

【００１９】 図１において、エッチング反応器は符号２０で示されており、これは例として
だけの、多周波数反応器として構成されている。エッチング装置２０はハウジン
グ２２とエッチングチャンバ２４とを含む。ウエハ２６は底電極２８上に配置さ
れる。チャンバ２４はさらに、側周辺電極３０と上電極３２とを含む。好ましい
実施形態においては、側周辺電極３０は接地されているか、または、チャンバ２
４内に発生したプラズマの結果として浮遊電位に到達できるようになっている。
上電極３２は一般的には接地されるが、これも浮遊電位に到達できるようにして
もよく、また、他の構成では電力源へ連結される。代表的な動作においては、側
周辺電極３０と上電極３２とは共に図１に示す如く接地される。しかしながら、
再言すれば、これらの電極はいずれも浮遊電位をもち得るようにしても良く、ま
た、他の構成では電力源と連結できる。

【００２０】 好ましくは、２つのＡＣ電源３４が、整合ネットワーク及びコンバイナーを含
む適切な回路を介して底電極２８に結合されている。さらに、第１及び第２のＡ
Ｃ電源３４のシーケンシングをコントローラ４０が制御する。代表的には、第１
の電源はキロヘルツのレンジで動作して、最適には約４５０ｋＨｚで提供され、
代表的には約４ＭＨｚ以下のレンジである。第２の電源はメガヘルツのレンジで
動作して、代表的には約１３．５６ＭＨｚで動作するけれども、本発明では約１
ＭＨｚより高い他の周波数や１３．５６ＭＨｚの倍数も使用することができる。
この例では、第１の電源は２００ワットで作動して、第２の電源は５００ワット
で作動する。さらに、キロヘルツレンジに向かうとイオンエネルギーが増加する
一方、メガヘルツレンジに向かうとイオン密度が増加することが理解される。

【００２１】 ガス発散ヘッド４２は電極３２の下に配置される。電極と発散ヘッドとは２つ
の独立したユニットでも単一の一体的なユニットでもよいことを理解すべきであ
る。さらなる例としてだけ言えば、ガス発散ヘッドは発散ポートを備えたリング
を含むことができ、このリングは上電極のまわりに配置される。

【００２２】 さらに、反応器２０は第１及び第２の外側電極（及び／又は他の収集表面）ハ
ウジング５０及び５２を含む。ハウジング５０と５２とは、それぞれロードロッ
ク５４と５６とを通じて反応チャンバ２４に結合される。この好ましい実施形態
では、第１及び第２の電極ハウジングはそれぞれロボットアーム５８と６０とを
含む。第１の電極ハウジング５０内には、取替え発散ヘッド６４に沿って取替え
上電極６２が配置されている。他の取替え収集表面をハウジング内に収容して、
反応器の汚染された収集表面と取替えるのに使用してもよい。

【００２３】 電極３２と発散ヘッド４２とを電極６２と発散ヘッド６４又は他の収集表面へ
と取替える目的のための反応器２０の動作は以下の通りである：反応器２０内で
多数のウエハが処理された後には、電極３２及び発散ヘッド４２は、満足できる
ウエハのスループットないし清潔さを継続して提供することができないレベルに
までプロセス材料で被覆されていることだろう。従って、反応器２０内でのウエ
ハ処理は中断される。その時に、反応チャンバ２４を大気に開いて前記チャンバ
を大気圧にすることなしに、電極３２及び発散ヘッド４２又は他の収集表面と係
合し、これをチャンバ２４内の適当な位置決め及び保持機構から引離すために、
ロードロック５６が開かれてロボットアーム６０がチャンバ２４内へ挿入される
。その後、ロボットアーム６０は、電極３２及び発散ヘッド４２又は他の収集表
面を、ロードロック５６を通じて電極ハウジング５２へと取去る。この時に、ロ
ードロック５６が再び閉じられた後で、電極３２及びヘッド４２又は他の収集表
面は、適切なクリーニングのために電極ハウジング５２から取去ることができる
。いったん電極３２及び発散ヘッド４２又は他の収集表面が取去られたなら、ロ
ードロック５４を開くことができて、電極６２が発散ヘッド６４と共に、又は他
の取替え収集表面が、ロボットアーム５８を使用してチャンバ２４内へと挿入で
きる。ロボットアーム５８は電極６２及び発散ヘッド６４又は他の収集表面をチ
ャンバ２４内に適切に配置して、位置決め及び保持機構が電極６２及び発散ヘッ
ド６４又は他の収集表面と係合できる。ひとたびこれが完了すれば、ロードロッ
ク５４は閉じられる。従って、上述の動作は効率的且つ迅速に完了することがで
きて、反応チャンバを大気圧にすることがなく、よって反応チャンバを交換処理
の間にわたって概略所望の圧力（大気圧又はそれ以上）及び／又は真空に維持す
ることが分かる。

【００２４】 また、電極はシールド又は他の収集表面４３によって保護することができ、そ
れを上述のやり方でハウジング５０内に収容された取替えシールドと取替えるこ
とができることも理解すべきである。シールドは取去り可能に反応器に固定され
、及び／又は、電極及び／又は発散ヘッドとウエハを保持するチャックとの間に
取去り可能に配置される。

【００２５】 そのような収集表面４３を図１では想像線にて示している。表面４３は、プラ
ズマがウエハ及びチャックへ向かってチャンバ内を貫通できるようなポートを備
えたシールドで構成することができる。収集表面４３は導体又は絶縁体で構成す
ることができる。導体の収集表面４３としては、少数の例を挙げれば、アルミニ
ウム、陽極処理アルミニウム、カーボン、及び様々なカーボンベースの化合物で
構成できる。絶縁体の表面４３としては、石英、シリコン、テフロン、デルリン
("Delrin")、ナイロン、ポリアミド、及び様々な他の有機化合物で構成すること
ができる。

【００２６】 このような状況においては、取替えられるのは電極及び／又はガス発散ヘッド
ではなくてシールド又は他の収集表面４３である。一般的に、取替えるのは、電
極及び／又はガス発散ヘッドの組立体全体ではなくてシールドとするのが好まし
い。シールドの取替えだけを必要とするのならば、動作はより安価且つより迅速
になる。入力プロセスガス発散ヘッドがシールドの一部である場合には、これも
取替えられる。

【００２７】 従って、少なくとも以下の組合わせが可能であって発明の精神及び範囲内にあ
ることが理解されるべきである。

【００２８】 １． 電極と発散ヘッドとは別個のユニットであって、それらの一方又は両方
を取替えることができる。

【００２９】 ２． 電極と発散ヘッドとが単一のユニット（すなわち電極がガス発散ポート
を有していて、ユニット全体を取替えることができる。) ３． 電極は第１のユニットで、発散ヘッドとシールドとが第２のユニットで
あって、第２のユニットを取替えることができる。

【００３０】 ４． 電極と発散ヘッドとはそれぞれ別個のユニットであって、取替え可能な
シールドによって保護される。

【００３１】 ５． 電極と発散ヘッドとは単一のユニットであって、取替え可能なシールド
によって保護される。

【００３２】 ６． 電極、発散ヘッド、及びシールドはそれぞれ別個のユニットであって、
これらのいずれかひとつ又はこれらのあらゆる組合わせを取替えることができる
。

【００３３】 さらに、収集表面は理想的には、堆積に対してシールドする、電極、発散ヘッ
ド、又は他の要素に匹敵する膨張係数を有する。

【００３４】 図２は、本発明の実施形態による反応器７０を示している。反応器７０の要素
のうち図１の反応器２０の要素と同一のものには同一の符号を付している。加え
て、反応器７０はロードロック７４によってチャンバ２４に結合された電極ハウ
ジング７２を含む。電極ハウジング７２の内部には、取替え発散ヘッド７８を備
えた第１の取替え上電極７６又は他の収集表面がある。電極ハウジング７２には
ロボットアーム８０も収容されている。

【００３５】 図２の反応器７０の実施形態の動作は以下の通りである：いったん電極３２及
び発散ヘッド又は他の収集表面のクリーニングが必要であると判断されて、最後
のウエハのためのプロセスが終了すると、チャンバ２４を大気圧に暴露すること
なしにロードロック７４が開かれる。ロボットアーム８０がロードロック７４を
通じて挿入されて、電極３２及び発散ヘッド４２に係合する。ロボットアーム８
０はその後、電極及び発散ヘッド又は他の収集表面を取去って、それらをハウジ
ング７２内の位置８２に配置する。このあとで、ロボットアーム８０は取替え電
極７６及び取替え発散ヘッド７８又は他の取替え収集表面を、ハウジング７２か
らチャンバ２４内の位置へと搬送する。これが行なわれた後で、ロードロックは
閉じられる。

【００３６】 上記すべての実施形態では上電極と発散ヘッドとの取替えに関して説明したけ
れども、他の電極及び／又は収集要素ないし表面を取替えることによって、他の
実施形態も同様に良好に実施することができることを理解すべきである。そして
さらに、本発明は、電極、発散ヘッド、及び反応器の上表面部分であって電極及
び発散ヘッドと関連してこれを取囲むもの、及び他の収集表面及び要素のあらゆ
る組合わせを取替えることによっても実施できる。

【００３７】 図３及び図４には本発明の他の実施形態を示していて、反応器９０が含まれて
いる。反応器９０の要素のうち図１及び図２と同一のものには同一の符号を付し
ている。

【００３８】 反応器９０は追加的に、回転式ハウジング９２を含んでいて、これが回転式機
構９４を収容している。回転式機構９４はキャリッジ９６を含んでいて、これは
ピボット点９８を中心としてピボット可能であると共に、反応器の上表面を形成
できる。キャリッジ９６には、電極３２及び発散ヘッド４２及び／又は収集表面
が取付けられている。加えて、第２、第３、及び第４の電極１００、１０２、及
び１０４と、第２、第３、及び第４の発散ヘッド１０６、１０８、及び１１０と
がキャリッジ９６に取付けられている。これらの電極と発散ヘッドとの対は反応
器の上表面をも形成し、好ましくは、この特定の実施形態においてキャリッジ９
６の四分円に等しく間隔を隔てて取付けられている。

【００３９】 もちろん、これらの対よりも多くをキャリッジ９６の複数の位置に取付けるこ
ともでき、本発明の精神及び範囲に含まれる。反応器９０はさらにロードロック
ドア１１２及び１１４を含む。

【００４０】 動作に際しては、いったん反応器の上表面（これには電極３２及び発散ヘッド
４２を含むがそれに限定する必要はない）がプロセス材料で被覆されて、最後の
ウエハが反応器から取去られたならば、反応チャンバ２４を大気圧に開くことな
しに、両方のロードロックドア１１２と１１４とを開く。これにより、キャリッ
ジ９６はピボット点９８を中心として反時計まわり方向へピボットすることがで
きて、電極１００と発散ヘッド１０６とを反応チャンバ２４内に配置すると同時
に、電極３２と発散ヘッド４２とを含む被覆された上表面を取去る。ひとたびこ
れが起こると、ロードロックドア１１２、１１４は再び反応チャンバ２４を密閉
して、追加のウエハ処理を開始することができる。これに代えて、回転装置は、
固定された電極及び発散ヘッドを回転して通り過ぎるシールドを備えることもで
きる。いったんシールドの部分の上に堆積が集まったら、回転装置を回転させて
、回転装置の新たな清潔なシールド部分が静止した電極と発散ヘッドとを保護す
る。上記実施形態に関しては、キャリッジ機構のまわりをシールできるようなや
り方でロードロックドアをデザインできると適当だろう。

【００４１】 これに代えて、図４ａに示すように、キャリッジ機構９７を静止させて、シー
ルド、電極及び／又は発散ヘッドがその上を搬送されるようなトラック機構を含
むようにすることができる。この実施形態でだけ、シールドは反応チャンバ内の
固定された電極とガス発散ヘッドとを保護する関係へと搬送される。これらのシ
ールドは符号１０１、１０３、１０５、及び１０７によって示される。トラック
機構９７は、例えばシールドがキャリッジ機構を一巡できるようにシールドが取
付けられているトラック又はホイール機構を含むことができる。図４ａにおいて
は、図４における要素と類似した要素には、符号に“ａ”を付加している。ロー
ドロックドア１１２ａ及び１１４ａの領域では、キャリッジ機構は終端していて
、ロボットアーム１１８がそのため反応チャンバ２４ａから被覆されたシールド
を取去るのに使用されて、キャリッジ機構のトラック上に配置する。その後、ロ
ボットアーム１１６がキャリッジ機構から新たなシールド又は他の収集表面に係
合できて、これを反応器９０ａのチャンバ２４ａ内へ挿入する。

【００４２】 図５及び図６には、本発明の他の実施形態を示している。図５は、２つのエッ
チングモジュールを有するクラスター式ツールを示している。図５は本発明によ
る好ましい実施形態の装置１２０を例示している。装置１２０は、真空ロードロ
ックチャンバ１２２と、アライメントモジュール１２４と、２つのエッチングモ
ジュール１２６及び１２８と、ストリップモジュール１３０とを含んでおり、こ
れらのすべては、閉鎖可能な開口を通じて中央真空チャンバ１３２へ結合されて
いて、コンピュータプロセスコントロール装置（図示せず）によって動作させら
れる。ロードロックチャンバ１２２は、ウエハカセット（入場カセット）を保持
するための内部カセット昇降機を収容している。真空チャンバ１３２は、１のチ
ャンバないしモジュールから他へとウエハを搬送するためのロボットウエハ取扱
い装置１３４を有している。ストリップモジュール１３０は閉鎖可能な開口を通
じて大気中のロボットウエハ取扱い装置１３６へ結合されており、この装置１３
６はリンスモジュール１３８へ結合されている。第２のロボットウエハ取扱い装
置１３６はストリップモジュール１３０とリンスモジュール１３８との間にてウ
エハを搬送する。大気中のロボットウエハ取扱い装置は、プロセスを完了した後
のウエハを保持した大気中のカセットモジュールのために働く。

【００４３】 ストリップモジュール１３０の上には、取替え電極ハウジング１４０があり、
これは図６に示している。ハウジング１４０は、第１及び第２の取替え電極及び
発散ヘッドの対１４２、１４４、または、好ましくは永久的に配置された電極及
び／又は発散ヘッドを保護できる取替え収集表面又はシールド又は要素を収容す
るのに十分な空間を有している。加えて、元の電極及び発散ヘッドの対１４６、
１４８、または、最初にエッチングモジュール１２６、１２８に取付けられてい
た収集表面又はシールドを収容するための十分な空間が存在する。本実施形態は
さらに、電極ハウジング１４０にアクセスできるためのロードロック１５０と、
第１及び第２のエッチングモジュール１２６、１２８にアクセスできるためのロ
ードロック１５２、１５４とを含んでいる。

【００４４】 動作に際しては、いったんウエハの処理が中断すると、ロボットアーム１３４
が使用されて、第１のエッチングモジュール１２６から電極及び発散ヘッドの対
、または、収集表面又は要素を取去って、それを電極ハウジング１４０内の対１
４８の位置に配置する。その後、ロボットアーム１３４はハウジング１４０から
電極及び発散ヘッドの対１４４を取去って、それをエッチングモジュール１２６
内へ配置する。同様にして、第２のエッチングモジュール１２８から電極が取去
られて図６の１４６の位置に配置され、取替え電極及び発散ヘッドの対１４２が
ハウジング１４０からロボットアーム１３４によって移動させられて、第２のエ
ッチングモジュール１２８内に配置される。本実施形態及び他の実施形態におい
ては、電極と発散ヘッドの対をユニットとして取替えるように想定したけれども
、他の実施形態においては、電極と発散ヘッドとのいずれかを独立して望むよう
に取替えることができることを理解すべきである。

【００４５】 図７及び図８には本発明のさらに他の実施形態を示しており、ツール１６０が
含まれている。ツール１６０は、ロボット搬送機構１６４を含んだ中央真空チャ
ンバ１６２を含む。ツール１６０は第１及び第２の反応チャンバ１６６、１６８
を含み、これらはメインハウジング１７０、１７２で取囲まれている。本実施形
態はまた、外側電極ハウジング１７４及び１７６を含む。外側電極ハウジング１
７４及び１７６は、元の電極及び発散ヘッドの対１８２、１８４、または、他の
元の収集表面又は要素と取替えて使用される、取替え電極及び発散ヘッドの対１
７８、１８０、または、他の収集表面又は要素を収容する。

【００４６】 外側電極ハウジング１７４、１７６はさらに、電極及び発散ヘッドの対と共に
外側電極ハウジング１７４、１７６に出入りする、内側ハウジング１８６、１８
８を含む。これらの内側ハウジング１８６、１８８は本質的には、この特定の実
施形態では、垂直な壁であって、反応チャンバ１６６、１６８の垂直壁と結びつ
く。従って、元の電極及び発散ヘッドの対１８２を図７に示すように取替え対１
７８に交換するためには、取替え対１７８と垂直側壁１８６との両方が、外側ハ
ウジング１７４から反応チャンバ１６６内へと移動して、これと共に、同様な壁
と電極及び発散ヘッドの対１８２が反応チャンバ１６６の外へ移動する。いった
んこれが起こったら、適当なシールが使用されて内側ハウジング１８６に係合し
、チャンバを密閉して、ウエハの処理を開始することができる。従って、本実施
形態では、反応器の上表面全体を清潔な上表面に交換することを想定している。

【００４７】 図８からわかるように、元の電極及び発散ヘッド１８４は取替え対１７８によ
って取替えられた。また、明らかに反応チャンバ１７２に据付けられた元の電極
及び発散ヘッドの対１８４は、取替え電極及び発散ヘッドの対１８２によって取
替えることができる。さらに図８からわかるように、電極及びヘッドの対１８０
の高さは電極及びヘッドの対１８４よりも高くなっていて、両方を同時に互いに
干渉することなしに交換することができる。

【００４８】 上述のすべての動作は反応チャンバを大気へ通気させることなしに行なわれる
ので、本発明によればダウンタイムは最小になる。

【００４９】 （産業上の利用性） 上記実施形態は本発明の効果を実証した。それには１又は複数の電極、発散ヘ
ッド、及び関連した壁及び絶縁体、または、他の収集表面又は要素のあらゆる組
合わせを、ひとたびプロセス材料で被覆されてから、変更するために必要なダウ
ンタイムを減少させる能力を含んでいる。そのような交換は、欠陥を減少させつ
つ、適切なウエハのスループットを提供する。

【００５０】 本発明の他の特徴、性質、及び目的は図面と特許請求の範囲とを検討すること
で獲得できる。

【００５１】 本発明について、発明と特許請求の範囲との精神及び範囲内において、他の実
施形態を展開することも可能であることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態を示す模式的側面図である。

【図２】 図２は、本発明の第２の実施形態を示す模式的側面図である。

【図３】 図３は、本発明の第３の実施形態を示す模式的側面図である。

【図４】 図４は、図３の実施形態の模式的平面図であり、図４ａは、本発明の他の実施
形態を示す模式的平面図である。

【図５】 図５は、本発明のさらに他の実施形態を示す模式的平面図である。

【図６】 図６は、図５の断面６−６における図である。

【図７】 図７は、本発明の第４の実施形態を示す模式的平面図である。

【図８】 図８は、図７の実施形態を示す模式的側面図である。

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハ処理ツールであって、 反応チャンバを備え、 取去り可能に且つ操作可能に前記反応チャンバの内部に配置される第１の収集
   要素を備え、 前記反応チャンバの外側に配置された収集要素チャンバを備え、 前記収集要素チャンバの内部に取去り可能に配置された第２の収集要素を備え
   、 前記反応チャンバを前記収集要素チャンバへ連通する連通機構を備え、 前記第１の収集要素を、前記反応チャンバから前記連通機構を通じて前記収集
   要素チャンバへと移動させることができると共に、前記第２の収集要素を、収集
   要素チャンバから前記連通機構を通じて移動させることもできて、第１の収集要
   素を第２の電極と交換するために、前記反応チャンバの内部に前記第２の収集要
   素を操作可能に配置する、搬送機構を備えたことを特徴とする半導体ウエハ処理
   ツール。
2. 【請求項２】 前記連通機構はロードロックを備えていて、これにより、反
   応チャンバを所望の圧力又は真空に維持しつつ、第１の収集要素と第２の収集要
   素とを交換できることを特徴とする請求項１に記載のツール。
3. 【請求項３】 半導体ウエハ処理ツールであって、 メインハウジングと第１の収集要素ハウジングとを含む反応チャンバを備え、 前記第１の収集要素ハウジング内に配置された第１の収集要素を備え、 前記反応チャンバの外側に配置された第２の収集要素ハウジングを備え、 前記第２の収集要素ハウジング内に配置された第２の収集要素を備え、 前記第１の収集要素ハウジングは前記第２の収集要素ハウジングと関連して、
   前記第１及び第２の収集要素ハウジングの動きを介して、前記第２の収集要素を
   前記反応チャンバ内の前記第１の収集要素と取替えることができることを特徴と
   する半導体ウエハ処理ツール。
4. 【請求項４】 反応チャンバを所望の圧力又は真空に維持しつつ、第１の収
   集要素と第２の収集要素とを交換できるためのロードロックを備えていることを
   特徴とする請求項３に記載のツール。
5. 【請求項５】 前記第２の収集要素ハウジングは、第２の収集要素を支持する内側ハウジング
   と内側ハウジング及び第２の収集要素を包含する外側ハウジングとを含んでいて
   、 第１の収集要素を第２の収集要素に取替えるために、前記第２の収集要素と前
   記内側ハウジングとが動いて反応チャンバと係合することを特徴とする請求項３
   に記載のツール。
6. 【請求項６】 前記反応チャンバは反応チャンバ壁を有し、 第２の収集要素ハウジングの前記内側ハウジングは、前記反応チャンバ内に操
   作可能に配置された第２の収集要素を備えた、前記反応チャンバ壁の一部を形成
   できることを特徴とする請求項５に記載のツール。
7. 【請求項７】 前記第１の収集要素は第１の電極を含み、前記第２の収集要素は第２の電極を
   含み、 前記第１の電極に関連した第１のプロセスガス発散ヘッドを含み、 前記第２の電極に関連した第２のプロセスガス発散ヘッドを含み、 第１の電極と第２の電極との取替えと共に、前記第２のプロセスガス発散ヘッ
   ドを前記第１のプロセスガス発散ヘッドと取替えることを特徴とする請求項３に
   記載のツール。
8. 【請求項８】 前記第１の収集要素は第１の電極を含み、前記第２の収集要素は第２の電極を
   含み、 前記第１の電極に関連した第１のプロセスガス発散ヘッドを含み、 前記第２の電極に関連した第２のプロセスガス発散ヘッドを含み、 第１の電極と第２の電極との取替えと共に、前記第２のプロセスガス発散ヘッ
   ドを前記第１のプロセスガス発散ヘッドと取替えることを特徴とする請求項１に
   記載のツール。
9. 【請求項９】 前記第１の収集要素は第１の電極を含み、前記第２の収集要素は第２の電極を
   含み、 前記反応チャンバは反応チャンバ壁を有し、前記反応チャンバ壁の第１の部分
   は前記第１の電極に関連し同電極と共に可動であり、 前記第２の電極は、それと共に関連した前記反応チャンバ壁の第２の部分を有
   し、同部分は前記反応チャンバ壁の前記第１の部分と実質的に同一であり、前記
   第１の電極を前記第２の電極と交換するのと共に、前記反応チャンバ壁の前記第
   １の部分を前記反応チャンバ壁の前記第２の部分と交換することを特徴とする請
   求項１に記載のツール。
10. 【請求項１０】 前記搬送機構はロボットアームを含んでいることを特徴と
    する請求項１に記載のツール。
11. 【請求項１１】 反応チャンバの動作を実質的に変化させることなしに、第
    １の収集要素を前記第１の収集要素ハウジングからクリーニングのために取去る
    ことを可能にする、第１の収集要素ハウジングと関連した他のロードロックを含
    んでいることを特徴とする請求項４に記載のツール。
12. 【請求項１２】 反応チャンバの動作を実質的に変化させることなしに、第
    １の収集要素を前記収集要素チャンバからクリーニングのために取去ることを可
    能にする、収集要素チャンバと関連した他のロードロックを含んでいることを特
    徴とする請求項２に記載のツール。
13. 【請求項１３】 半導体ウエハ処理ツールであって、 反応チャンバを備え、 取去り可能に且つ操作可能に前記反応チャンバの内部に配置される第１の収集
    要素を備え、 前記反応チャンバの外側に配置された第１の収集要素チャンバを備え、 前記第１の収集要素チャンバの内部に取去り可能に配置された第２の収集要素
    を備え、 前記反応チャンバの外側に配置された第２の収集要素チャンバを備え、 前記反応チャンバを前記第１の収集要素チャンバへ連通する第１の連通機構を
    備え、 前記反応チャンバを前記第２の収集要素チャンバへ連通する第２の連通機構を
    備え、 前記第１の収集要素を、前記反応チャンバから前記第２の連通機構を通じて前
    記第２の収集要素チャンバへと移動させることができる第１の搬送機構を備え、 前記第２の収集要素を、前記第１の電極チャンバから前記第１の連通機構を通
    じさせて、第２の収集要素を第１の収集要素と交換するために、前記反応チャン
    バ内の操作可能な配置へと移動させることができる、第２の搬送機構を備えたこ
    とを特徴とする半導体ウエハ処理ツール。
14. 【請求項１４】 前記第１の連通機構は第１のロードロックを備えていて、これにより、反応チ
    ャンバを所望の圧力及び所望の真空のひとつに維持しつつ、第２の収集要素を反
    応チャンバ内に配置できると共に、 前記第２の連通機構は第２のロードロックを備えていて、これにより、反応チ
    ャンバを所望の圧力及び所望の真空のひとつに維持しつつ、第１の収集要素を反
    応チャンバから取去ることができることを特徴とする請求項１３に記載のツール
    。
15. 【請求項１５】 半導体処理反応器のクリーニングの間のウエハスループッ
    トを増加させるための方法であって、 プロセス材料で被覆された第１の収集要素を反応チャンバから収集要素ハウジ
    ングへと、前記反応チャンバを大気圧及び環境の汚染に開くことなしに、移動さ
    せる第１の段階と、 第２の収集要素を前記収集要素ハウジング及び他の収集要素ハウジングのひと
    つから前記反応チャンバ内の操作可能な配置へと、前記反応チャンバを大気圧及
    び環境の汚染に開くことなしに、移動させる第２の段階と、から構成されること
    を特徴とする方法。
16. 【請求項１６】 前記第１の移動させる段階が、前記第１の収集要素を前記反応チャンバから前
    記収集要素ハウジングへとロードロックを通じて移動させることを含み、 前記第２の移動させる段階が、前記第２の収集要素を前記収集要素ハウジング
    及び前記他の収集要素ハウジングのひとつから前記反応チャンバへと移動させる
    ために、前記第２の収集要素を前記ロードロック及び他のロードロックのひとつ
    を通じて移動させることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 半導体ウエハ処理ツールであって、 反応チャンバを備え、 取去り可能に且つ操作可能に前記反応チャンバの内部に配置される第１の収集
    要素を備え、 前記反応チャンバの外側に配置された収集要素回転式チャンバを備え、 前記反応チャンバを前記収集要素回転式チャンバへ連通する連通機構を備え、 前記収集要素回転式チャンバハウジングは回転式機構を収容し、同機構には１
    又は複数の取替え収集要素が取付けられて、 前記回転式機構は、前記反応チャンバを大気圧に暴露させることなしに、前記
    １又は複数の取替え収集要素を前記反応チャンバ内へ移動させることができると
    共に、前記第１の収集要素を前記反応チャンバの外へ移動させることができるこ
    とを特徴とする半導体ウエハ処理ツール。
18. 【請求項１８】 前記回転式機構は、前記取替え収集要素のひとつを前記電
    極回転式チャンバの内部へと搬送できるトラックを含むと共に、前記取替え収集
    要素のひとつを収集要素回転式チャンバから前記反応チャンバへと移動させるこ
    とができるロボットアームを含んでいることを特徴とする請求項１７に記載のツ
    ール。
19. 【請求項１９】 前記回転式機構が含む構造の上に少なくとも１の前記取替え収集要素を搬送す
    ることができ、 前記構造は、前記取替え収集要素を搬送するために、前記収集要素回転式チャ
    ンバの内部にピボット可能に取付けられていることを特徴とする請求項１７に記
    載のツール。
20. 【請求項２０】 前記連通機構は中央チャンバを含み、 前記搬送機構は前記中央チャンバ内に配置され、前記第１及び第２の収集要素
    は、第２の収集要素を第１の収集要素と交換するために、中央チャンバを通過し
    なければならないことを特徴とする請求項１に記載のツール。
21. 【請求項２１】 前記収集要素は少なくとも電極、発散ヘッド、壁、及び反
    応器の上面のひとつを含み得ることを特徴とする請求項１に記載のツール。
22. 【請求項２２】 前記収集要素は少なくとも電極、発散ヘッド、壁、及び反
    応器の上面のひとつを含み得ることを特徴とする請求項３に記載のツール。
23. 【請求項２３】 前記収集要素は少なくとも電極、発散ヘッド、壁、及び反
    応器の上面のひとつを含み得ることを特徴とする請求項１３に記載のツール。
24. 【請求項２４】 前記収集要素は少なくとも電極、発散ヘッド、壁、及び反
    応器の上面のひとつを含み得ることを特徴とする請求項１７に記載のツール。
25. 【請求項２５】 前記収集要素は導体及び絶縁体のひとつであることを特徴
    とする請求項１に記載のツール。
26. 【請求項２６】 前記収集要素は導体及び絶縁体のひとつであることを特徴
    とする請求項３に記載のツール。
27. 【請求項２７】 前記収集要素は導体及び絶縁体のひとつであることを特徴
    とする請求項１３に記載のツール。
28. 【請求項２８】 前記収集要素は導体及び絶縁体のひとつであることを特徴
    とする請求項１７に記載のツール。
29. 【請求項２９】 前記収集要素は、ツールの固定要素をカバーすると共に、
    前記固定要素に匹敵する膨張係数を有していることを特徴とする請求項１に記載
    のツール。
30. 【請求項３０】 前記収集要素は、ツールの固定要素をカバーすると共に、
    前記固定要素に匹敵する膨張係数を有していることを特徴とする請求項３に記載
    のツール。
31. 【請求項３１】 前記収集要素は、ツールの固定要素をカバーすると共に、
    前記固定要素に匹敵する膨張係数を有していることを特徴とする請求項１３に記
    載のツール。
32. 【請求項３２】 前記収集要素は、ツールの固定要素をカバーすると共に、
    前記固定要素に匹敵する膨張係数を有していることを特徴とする請求項１７に記
    載のツール。
33. 【請求項３３】 反応壁によって形成された反応チャンバを備えた半導体ウ
    エハ処理ツールのための取替えユニットであって、前記取替えユニットは、 プロセス材料を収集することができる、選択的に取去れる収集表面を備え、 前記収集表面と関連した選択的に取去れる反応壁の部分を備えていて、前記収
    集表面と前記反応壁の前記部分とは共に取去ることができることを特徴とする取
    替えユニット。
34. 【請求項３４】 前記収集表面は少なくとも１つの電極及び発散ヘッドを含
    んでいることを特徴とする請求項３３に記載の取替えユニット。