JP2005509280A - 複数の半導体基板の高圧加工用チャンバ - Google Patents

複数の半導体基板の高圧加工用チャンバ Download PDF

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Abstract

複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバが、チャンバハウジング、カセット、チャンバ閉鎖体を備えている。カセットはチャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられている。
カセットは、少なくとも２つの半導体基板を収容するようになっている。チャンバ閉鎖体は、チャンバハウジングに結合されている。
運転時には、半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態を提供すべく、チャンバ閉鎖体は、チャンバハウジングとともにシールされている。

Description

本発明は、複数の半導体基板の高圧加工用チャンバに関する。さらに詳しく言えば、複数の半導体基板を同時に加工する機能を備えた高圧加工用チャンバに関する。
近年、フォトレジスト（感光性樹脂）の除去、リンス（すすぎ）剤の乾燥、フォトレジストの感光のような加工に関する半導体基板の超臨界加工について、関心が高まっている。超臨界加工とは、臨界圧力および臨界温度と同じかそれ以上の圧力と温度の条件のもとで、高圧加工をするものを言う。臨界圧力および臨界温度以上においては、液相や気相は存在せず、これに替わり、超臨界相が存在する。
典型的な半導体基板は、半導体ウエハである。半導体ウエハは、薄い断面と大きい直径を持つ。最近、半導体ウエハは、直径３００ｍｍまでの直径を持つ。半導体の開発ならびに半導体加工用装置への投資額の理由で、半導体加工は、効率的で信頼性が高く経済的でなければならない。
このように、半導体基板の半導体加工用の超臨界加工システムは、効率的で信頼性が高く経済的な高圧加工チャンバを持たなければならない。必要とされるものは、効率的で信頼性が高く経済的な半導体基板用高圧加工チャンバである。
本発明は、複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバである。高圧加工チャンバは、チャンバハウジング、カセット、チャンバ閉鎖体を備えている。カセットはチャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられている。カセットは、少なくとも２つの半導体基板を収容するようになっている。
チャンバ閉鎖体は、チャンバハウジングに結合されている。運転中に半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態が提供できるよう、チャンバ閉鎖体は、チャンバハウジングとともにシールするようになっている。
本発明に係る好適な高圧加工チャンバは、複数の半導体基板を、同時に加工することが好ましい。半導体基板は、複数の半導体ウエハを含むことが好ましい。又は、半導体基板は、他形式の半導体基板、例えば複数の半導体パック（puck）を備えていても良い。あるいは、半導体基板は、複数の半導体デバイスをそれぞれ固定することができる複数のトレイ皿を備えていても良い。
本発明に係る好適な高圧加工チャンバは、超臨界環境を提供することが好ましい。本発明に係る好適な高圧加工チャンバとしては、超臨界ＣＯ2加工環境を提供することが、更に好ましい。超臨界ＣＯ2加工環境としては、リンス（すすぎ）はされているが未乾燥の感光済フォトレジストを乾燥させるための環境も提供できることが好ましい。又は、超臨界ＣＯ2加工環境は、例えばＭＥＭＳデバイスの乾燥のような他形式半導体の乾燥工程に用いる乾燥環境を含んでも良い。又は、超臨界ＣＯ2加工環境は、フォトレジストを感光させる環境を含んでも良い。あるいは、超臨界ＣＯ2加工環境は、例えば、フォトレジストと残渣物の洗浄、又はＣＭＰ（化学機械的平坦化加工）残渣物洗浄のための半導体洗浄環境を含んでも良い。
図１に、本発明に係る高圧加工用チャンバ組立品を示す。当該チャンバ組立品１０は、好適な高圧加工用チャンバ１２と蓋持ち上げ機構１４を備える。好適な高圧加工用チャンバ１２は、チャンバハウジング１６、チャンバ蓋１８、ロック用リング２０、好適なカセット２２、第１のＯリングシール２６等を備える。チャンバハウジング１６とチャンバ蓋１８は、ステンレス鋼から成ることが好ましい。ロック用リング２０は、高張力鋼から成ることが好ましい。好適なカセット２２は、ステンレス鋼から成ることが好ましい。又は、カセット２２は、耐腐食金属から成ることが好ましい。あるいは、カセット２２は、耐腐食高分子材料から成ることが好ましい。
蓋持ち上げ機構１４は、チャンバ蓋１８に結合されている。ロック用リング２０は、チャンバハウジング１６に対して結合される。好適な高圧加工用チャンバ１２が閉鎖されたとき、ロック用リング２０は、チャンバハウジング１６をチャンバ蓋１８に結合させて、加工用囲繞体２４を形成する。好適なカセット２２は、チャンバハウジング１６の内部に取り付けられる。
ロック用リング２０は、使用時は、チャンバ蓋１８をチャンバハウジング１６へロックする。又、加工用囲繞体２４の内部の高圧流体が、第１のＯリングシール２６から漏出するのを防止するため、ロック用リング２０は、チャンバ蓋１８とチャンバハウジング１６の間でシール力を維持する。ロック用リング２０と、チャンバ蓋１８との締結が解除されたとき、蓋持ち上げ機構１４は、蓋１８を、持ち上げて、チャンバハウジング１６から離しながら、ぐるりと回して移動させる。
本発明に係るロック用リングを、更に、図２Ａおよび２Ｂに示す。ロック用リング２０は、部分ねじ（broken thread）とリップ縁２１とを備える。部分ねじは、合わせ面２３を含み、この合わせ面２３は、チャンバハウジング１６の対応する造作部と、対になって合わせられる。（図１）
高圧加工用チャンバ１０を、更に図３に示す。運転時には、好適なカセット２２は、半導体ウエハ２８を固定することが好ましい。ロボット（図示せず）は、好適なカセット２２をチャンバハウジング１６の中へ取り付けた後、後退することが好ましい。その後、蓋持ち上げ機構１４（図１）は、チャンバ蓋１８をチャンバハウジング１６の上方へ降ろす。これに続いて、ロック用リング２０は、チャンバ蓋１８をチャンバハウジング１６に対して、ロックしシールする。引き続き、半導体ウエハは、超臨界環境で加工されることが好ましい。次に、蓋持ち上げ機構１４は、チャンバ蓋１８を持ち上げる。最後に、ロボットは、好適なカセット２２を、チャンバハウジング１６から移動させる。
本発明に係る好適なカセット２２を、更に図４に示す。好適なカセット２２は、カセットフレーム３０と保持用バー３２とから成る。カセットフレーム３０は、ウエハ固定用溝３４と持ち上げ用造作部３６とから成る。保持用バー３２は、ヒンジ（蝶つがい）３８を媒介としてカセットフレーム３０に取付けられていることが好ましい。使用時には、半導体ウエハ２８（アンダラインにより示す）は、好適なカセット２２の中へ装着されることが好ましい。半導体ウエハ２８は、ＦＯＵＰ（前面開放一体形ポッド）から好適なカセット２２へ移動させ、好適なカセット２２の中へ装着させるほうが、より好ましい。一旦、半導体ウエハ２８が好適なカセット２２の中へ装着されると、保持用バー３２は、カセットフレーム３０の保持用溝４０の中へスナップ留めされることが好ましい。
本発明に係る自動加工用機器類の配置構成を図５Ａおよび５Ｂに示す。自動加工用機器類の配置構成４１は、チャンバハウジング１６、ロボット４２、第１および第２カセット、４４と４６から成る。ロボット４２は、ロボット台４８、垂直動機器４９、ロボットアーム５０およびフォーク状カセット係合具５２から成る。ロボット台４８は、ロボットアーム５０に対して回転動Ａをする。垂直動機器４９は、ロボットアーム５０に対して垂直動Ｂをする。
加工に入る前に、第１および第２カセット、４４と４６には、半導体ウエハ２８が装着される。操作時には、ロボットアーム５０は、フォーク状カセット係合具５２を、第１カセット４４の持ち上げ用造作部３６を通過して伸長させ、第１カセット４４を、持ち上げ、チャンバハウジング１６の上方位置へ移動させ、チャンバハウジング１６の中へ降ろし、フォーク状カセット係合具５２を後退させる。
これに続いて、第１カセット４４内の半導体ウエハ２８を、加工する。次に、ロボット４２は、フォーク状カセット係合具５２を、第１カセット４４の持ち上げ用造作部３６を通過して伸長させ、第１カセット４４を、チャンバハウジング１６から移動させる。引き続き、ロボット４２は、第１カセット４４の持ち運びと同一手法で、更なる半導体ウエハ２８を保持する第２カセット４６を持ち運ぶ。
本発明に係る噴射ノズルの配列体および流体出口の配列体を、図６Ａおよび６Ｂに示す。噴射ノズルの配列体５４および流体出口の配列体５６は、チャンバハウジング１６の内部に設置することが好ましい。又は、噴射ノズルの配列体５４は、好適なカセット２２（図４）の一部に設けても良い。あるいは、流体出口の配列体５６は、好適なカセット２２（図４）の一部に設けても良い。噴射ノズルの配列体５４は、貯留部５８と複数の噴射ノズル６０を備える。流体出口の配列体５６は、流体出口６２と排出部６４を備える。運転時には、噴射ノズルの配列体５４および流体出口の配列体５６は、連携して働き、半導体ウエハ２８を横断する加工用流体流れ６６を、発生させる。
本発明に係る超臨界加工システムを、図７に示す。超臨界加工システム２００は、好適な高圧加工用チャンバ１２、圧力チャンバ用ヒータ２０４、炭酸ガス供給系２０６、循環路２０８、循環ポンプ２１０、化学剤およびリンス剤供給系２１２、分離用容器２１４、液体および固体の廃物収集容器２１７、液化および浄化装置２１９を含む。炭酸ガス供給系２０６は、炭酸ガス供給容器２１６、炭酸ガスポンプ２１８、炭酸ガスヒータ２２０を含む。化学剤およびリンス剤供給系２１２は、化学剤供給容器２２２、リンス剤供給容器２２４、第１および第２高圧噴射ポンプ、２２６および２２８を含む。
炭酸ガス供給容器２１６は、炭酸ガスポンプ２１８および炭酸ガスパイプ２３０を経由して高圧加工用チャンバ１２とつながれる。炭酸ガスパイプ２３０は、炭酸ガスポンプ２１８と高圧加工用チャンバ１２との間に設置する炭酸ガスヒータ２２０を含む。圧力チャンバ用ヒータ２０４は、高圧加工用チャンバ１２と結合される。循環ポンプ２１０は、循環路２０８上に設置する。循環路２０８は、入口２３２と出口２３４の地点で、高圧加工用チャンバ１２と結合される。化学剤供給容器２２２は、化学剤供給ライン２３６を経由して循環路２０８と結合される。リンス剤供給容器２２４は、リンス剤供給ライン２３８を経由して循環路２０８と結合される。分離用容器２１４は、排気ガスパイプ２４０を経由して、高圧加工用チャンバ１２と結合される。液体および固体の廃物収集容器２１７は、分離用容器２１４と結合される。
分離用容器２１４は、戻りガスパイプ２４１を経由して、液化および浄化装置２１９と結合されることが好ましい。液化および浄化装置２１９は、液化炭酸ガス供給パイプ２４３を経由して、炭酸ガス供給容器２１６と結合されることが好ましい。又は、離れた場所に液化および浄化装置２１９が設置されても良い。液化および浄化装置２１９は、ガス収集容器内で排気ガスを受取り、液化炭酸ガス容器内に液化炭酸ガスを戻す。
圧力チャンバ用ヒータ２０４は、高圧加工用チャンバ１２を加熱する。圧力チャンバ用ヒータ２０４は、囲繞形ヒータが好ましい。圧力チャンバ用ヒータは、他形式のヒータを選択しても良い。
第１と第２のフィルタ、２２１と２２３は、循環路２０８と結合されることが好ましい。第１フィルタ２２１は、緻密なフィルタであることが好ましい。第１フィルタ２２１は、０.０５μｍ以上の粒子を捕集する緻密なフィルタであることが、更に好ましい。第２フィルタ２２３は、粗いフィルタであることが好ましい。第２フィルタ２２３は、２〜３μｍ以上の粒子を捕集する粗いフィルタであることが、更に好ましい。第３フィルタ２２５により、炭酸ガス供給容器２１６が、炭酸ガスポンプ２１８に結合されることが好ましい。第３フィルタ２２５は、緻密なフィルタであることが好ましい。第３フィルタ２２５は、０.０５μｍ以上の粒子を捕集する緻密なフィルタであることが、更に好ましい。
超臨界加工システム２００が、当該加工システムにおける典型的バルブ、典型的電子制御機器、典型的な実用的接続を含んでいることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとり、明らかであろう。
本発明に係る高圧加工用チャンバの第１変形例を、図８に示す。高圧加工用チャンバの第１変形例１２Ａは、変形例があるチャンバハウジング１６Ａ、変形例があるチャンバ蓋１８Ａとボルト６６を備える。高圧加工用チャンバの第１変形例において、ボルト６６が、好適な高圧加工用チャンバ１２のロック用リング２０（図３）に対して、置き換えられる。
本発明に係る高圧加工用チャンバの第２変形例は、当該加工用チャンバ１２の中心軸が水平になるように方向づけられた好適な高圧加工用チャンバ１２を備える。したがって、当該加工用チャンバの第２変形例において、チャンバ蓋１８は、チャンバドアになる。
本発明に係るカセットの第１変形例を、図９に示す。カセットの第１変形例８０は、変形例があるカセットフレーム８２と変形例がある保持具８４から成る。カセットの第１変形例において、変形例がある保持具８４は、変形例があるカセットフレーム８２と第１と第２の孔、８６と８８において結合される。変形例がある保持具８４は、第２の孔８８に挿入される挿入部９０を有する。
本発明に係るカセットの第２変形例を、図１０に示す。カセットの第２変形例１００は、ウエハ固定部１０２とウエハ保持部１０４とから成る。ウエハ固定部１０２は、ウエハを固定する。ウエハ保持部１０４は、半分ヒンジ１０６と突起１０８を含む。ウエハ固定部１０２は、ヒンジ係合部１１０と係合用突起１１２を備える。運転時は、ウエハ固定部１０２とウエハ保持部１０４は、分離されている。ウエハ２８は、ＦＯＵＰから、ウエハ固定部１０２に装着されることが好ましい。その時、ウエハ保持部１０４の半分ヒンジ１０６は、ウエハ固定部１０２のヒンジ係合部１１０に係合される。最後に、ウエハ保持部１０４の突起１０８は、ウエハ固定部１０２の係合用突起１１２の中へスナップ留めされる。
本願請求項により定義された発明の思想と範囲から離れること無く、発明思想を好適に具現化する際、他の様々な変形案が作り出されることは、当該技術分野における通常の知識を有する者にとり、明らかであろう。
本発明に係る高圧加工用チャンバとリフト機構の好適な実施形態である。 本発明に係るロック用リングである。 本発明に係るロック用リングである。 本発明に係る高圧加工用チャンバとリフト機構の好適な実施形態の更なる説明図である。 本発明に係るカセットの好適な実施形態である。 本発明に係るチャンバハウジング、第１および第２カセット、ロボットである。 本発明に係るチャンバハウジング、第１および第２カセット、ロボットである。 本発明に係る噴射ノズル配列体および流体出口配列体である。 本発明に係る噴射ノズル配列体および流体出口配列体である。 本発明に係る超臨界加工システムである。 本発明に係る高圧加工用チャンバの第１変形例である。 本発明に係るカセットの第１変形例である。 本発明に係るカセットの第２変形例である。

Claims (21)

  1. 複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバであって、以下のものを備えたチャンバ。
    a チャンバハウジング
    b チャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられており、少なくとも２つの半導体基板を収容するようにした第１カセット
    c チャンバハウジングに結合されたチャンバ閉鎖体であって、運転中に、半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態を提供できるよう、チャンバ閉鎖体が、チャンバハウジングとともにシールされている、チャンバ閉鎖体
  2. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバハウジングとドアから形成されている囲繞体が、超臨界加工のための環境を提供することを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  3. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバハウジングとドアから形成されている囲繞体が、超臨界状態より低い高圧加工のための環境を提供することを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  4. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    複数の半導体基板のうち少なくとも１つが、半導体ウエハを備えており、
    さらに、チャンバハウジングと第１カセットが、半導体ウエハを収容するようにしたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  5. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    複数の半導体基板のうち少なくとも１つが、半導体パックを備えており、
    さらにチャンバハウジングと第１カセットが、半導体パックを収容するようにしたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  6. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    複数の半導体基板のうち少なくとも１つが、複数の半導体デバイスを固定するためのトレイ皿を備えており、
    さらにチャンバハウジングと第１カセットが、トレイ皿を収容するようにしたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  7. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    第１カセットを、第２カセットに置き換え可能であることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  8. 請求項７に記載の高圧加工チャンバであって、
    運転中に、第１カセットと第２カセットを取り付けたり取り外したりするロボットを設置したことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  9. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    第１カセットが、噴射ノズル配列体を備えたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  10. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    第１カセットに、流体出口配列体を備えたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  11. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    第１カセットに、噴射ノズル配列体および流体出口配列体を備えたことを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  12. 請求項１１に記載の高圧加工チャンバであって、
    噴射ノズル配列体および流体出口配列体が、運転中に、複数の半導体基板の近傍に加工用流体の流れを発生させることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  13. 請求項１２に記載の高圧加工チャンバであって、
    加工用流体の流れが、複数の半導体基板のそれぞれを横断する流れを備えていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  14. 請求項１３に記載の高圧加工チャンバであって、
    ある１つの半導体基板を横断する流れが、当該半導体基板の１つの側よりガス噴射がなされ、当該半導体基板のその反対側においてガス吸収がなされるようにされていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  15. 請求項１に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバハウジングは、長手方向に第１と第２の端面を持った概略円筒形状のものを備えていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  16. 請求項１５に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバハウジングは、概略円筒形状の長手方向の第１端面が、ドーム形天井面を備えていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  17. 請求項１５に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバ閉鎖体は、チャンバハウジングの概略円筒形の第２長手方向端面に対してシールするようにされていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  18. 請求項１５に記載の高圧加工チャンバであって、
    チャンバ閉鎖体は、ドーム形天井面を備えていることを特徴とする、高圧加工チャンバ。
  19. 複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバであって、以下のものを備えたチャンバ。
    a チャンバハウジング
    b チャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられており、少なくとも２つの半導体基板を収容するようにした第１カセット
    c チャンバハウジングに結合されたチャンバ閉鎖体であって、運転中に、半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態を提供できるよう、チャンバ閉鎖体が、チャンバハウジングとともにシールされている、チャンバ閉鎖体
    d 噴射ノズル配列体および流体出口配列体であって、噴射ノズル配列体および流体出口配列体が、運転中に、複数の半導体基板の近傍に加工用流体の流れを発生させるように、チャンバハウジング内に結合された、噴射ノズル配列体および流体出口配列体
  20. 複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバであって、以下のものを備えたチャンバ。
    a チャンバハウジング
    b チャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられており、少なくとも２つの半導体基板を収容するようにした第１カセット
    c チャンバハウジングに結合されたチャンバ閉鎖体であって、
    運転中に、半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態を提供できるよう、チャンバ閉鎖体が、チャンバハウジングとともにシールされている、チャンバ閉鎖体
    d チャンバハウジングに結合されたロボットであって、高圧加工の前に、第１カセットをチャンバハウジングの内部に取り付け、高圧加工後に、第１カセットを取り外し移動するようにされているロボット
  21. 複数の半導体基板を加工するための高圧加工チャンバであって、以下のものを備えたチャンバ。
    a チャンバハウジング
    b チャンバハウジングに対して取り外しができるように取り付けられており、少なくとも２つの半導体基板を収容するようにした第１カセット
    c チャンバハウジングに結合されたチャンバ閉鎖体であって、運転中に、半導体基板の高圧加工のための閉鎖状態を提供できるよう、チャンバ閉鎖体が、チャンバハウジングとともにシールされている、チャンバ閉鎖体
    d 噴射ノズル配列体および流体出口配列体であって、噴射ノズル配列体および流体出口配列体が、運転中に、複数の半導体基板の近傍に加工用流体の流れを発生させるように、チャンバハウジング内に結合された、噴射ノズル配列体および流体出口配列体
    e チャンバハウジングに結合されたロボットであって、高圧加工の前に、第１カセットをチャンバハウジングの内部に取り付け、高圧加工後に、第１カセットを取り外し移動するようにされているロボット
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