JP2013225706A - ウェハを処理するためのデバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の処理を最適化し、また、汚染やダメージやファウリングや酸化を最大限に回避すること。
【解決手段】本発明は、複数の基板または基板対を処理するためのデバイス（１）に関するものであって、少なくとも１つの前処理モジュール（９）と、少なくとも１つの後処理モジュール（１１）と、を具備し、前処理モジュールと後処理モジュールとが、主要処理モジュール（１０）に対して連結され、主要処理モジュールが、隣接する前処理モジュールに対してのおよび／または隣接する後処理モジュールに対しての気密式ロックを形成している。
【選択図】図１ａ
【解決手段】本発明は、複数の基板または基板対を処理するためのデバイス（１）に関するものであって、少なくとも１つの前処理モジュール（９）と、少なくとも１つの後処理モジュール（１１）と、を具備し、前処理モジュールと後処理モジュールとが、主要処理モジュール（１０）に対して連結され、主要処理モジュールが、隣接する前処理モジュールに対してのおよび／または隣接する後処理モジュールに対しての気密式ロックを形成している。
【選択図】図１ａ
Description
本発明は、請求項１に記載されているような、とりわけウェハやウェハ対といったような基板や基板対を処理するためのデバイスに関するものであり、また、請求項８に記載されているような、対応する方法に関するものである。
半導体技術における１つまたは複数のプロセスデバイスは、一般に、モジュール構造とされている。プロセスデバイスは、従来的には、複数のチャンバから構成されている。チャンバ内において、様々なプロセスステップが実行される。よって、例えば、ウェハの前処理においては、例えばウェットクリーニングやプラズマ処理やエッチングや加熱処理といったようなプロセスステップを、使用することができる。また、ウェハの主要処理においては、ボンディングやラッカーリングやインプリンティングやエンボシングや露出が可能である。公知のプロセスシステムにおいては、ウェハやウェハスタックは、プロセスシステムどうしの間にわたって、あるいは、プロセスシステムのモジュールどうしの間にわたって、カセットを使用して搬送される。
搬送時には、汚染やダメージやファウリング（fouling ）や酸化が起こり得る。よって、他のプロセスステップへの影響が起こり得る。
一連をなす複数のウェハの処理どうしの間にわたっての主要処理チャンバの汚染が問題であり、また、ウェハの搬入および搬出時における汚染が問題である。
さらに、主要処理時における、大気圧から、１０−６ｂａｒあるいはそれ以下までへの、大きな圧力差に打ち勝たなければならないことが深刻である。
したがって、本発明の目的は、シーケンスに関して基板の処理を最適化することであり、また、汚染やダメージやファウリングや酸化を最大限に回避することである。
上記の目的は、請求項１，８に記載の特徴点によって得られる。本発明による有利なさらなる態様は、従属請求項に与えられている。明細書に記載された様々な特徴点と、請求項の様々な特徴点と、添付図面の様々な特徴点と、の任意の組合せは、本発明に属するものである。与えられた数値限定は、境界値であり、任意の組合せでもってクレームアップすることができる。
本発明は、主要処理モジュールに対して少なくとも１つの前処理モジュールと少なくとも１つの後処理モジュールとを組み合わせるに際し、少なくとも１つの前処理モジュールと、少なくとも１つの後処理モジュールと、主要処理モジュールとを、隣接するモジュールに対しての気密式ロックとして機能させるという着想に基づいている。これと同時に、本発明の一実施形態においては、少なくとも１つの前処理モジュール、および／または、主要処理モジュール、および／または、少なくとも１つの後処理モジュールは、圧力および真空度を調節することができ、および／または、温度を調節することができる。特に、隣接するモジュールとは独立的に、加熱することができる。
よって、本発明によるデバイスにおけるプロセスシステムのフレキシブル構造にかかわらず、複数の基板の時間的に最適な処理が、さらには複数の基板の並行的処理さえもが、本発明によるデバイス内において実施される。その場合、個々のプロセスモジュールのロック的連結に基づいて、特に個々のモジュールに対しての搬出入時といったような外部効果による基板どうしの剥がれによる、汚染やダメージやファウリングや酸化が、防止される。
主要処理モジュールが、ロックまたは位置決めシステムによって、排他的に搬出入できれば、特に有利である。これは、本発明においては、前処理モジュールを主要処理モジュールに対してロックの態様で連結することにより、および、後処理モジュールを主要処理モジュールに対してロックの態様で連結することにより、得られる。この手法により、多くの場合に極端な条件下で行われる基板またはウェハの特に重要な主要処理が、プロセスの任意のタイミングで起こることがなく、環境に対して接触した主要処理モジュールへの搬出入時に起こることもない。したがって、主要処理モジュールは、環境から完全に隔離されている。これにより、基板の処理時における汚染やダメージやファウリングや酸化が防止される。さらに、主要処理に先立つステップを前処理モジュール内に移行させることができ、主要処理に引き続くステップを後処理モジュール内に移行させることができる。特に、少なくとも部分的に、圧力および／または温度を調節することができる。その結果、主要処理モジュール内においては、大気圧すなわち雰囲気圧力ｐＡＴＭ に対してのごく小さな圧力差に対して、および／または、ごく小さな温度差に対して、打ち勝つだけで良い。
本発明の１つの有利な実施形態においては、主要処理チャンバは、基板を搬入および搬出する際に、ロックとしてスイッチング可能なものとされる。よって、主要処理チャンバに対して搬入されたときには、同時的に、主要処理チャンバ内において予め処理した基板の後処理を、行うことができる。主要処理チャンバから搬出されたときには、同時的に、主要処理チャンバ内において次に処理することとなる次なる基板の前処理を、後処理チャンバ内において、行うことができる。
他の有利な実施形態においては、前処理チャンバおよび／または主要処理チャンバおよび／または後処理チャンバが、温度調節装置を使用して、互いに個別的に加熱し得るものとされている。この場合、前処理チャンバおよび／または主要処理チャンバおよび／または後処理チャンバが、完全に熱絶縁されていることが、特に有利である。よって、できる限り小さな熱損失でもって、正確な温度制御が可能である。
追加的な前処理モジュールを、ロックとして、前処理モジュールの上流側に連結することができる、および／または、追加的な後処理モジュールを、ロックとして、後処理モジュールの下流側に連結することができる。方法シーケンスは、プロセスシーケンスにおける経過時間の最適化が起こるように、さらに分割することができる。この場合、本発明においては、同時的に、複数の前処理モジュールを１つの前処理モジュールに対してロックドアを介して直接的に連結し得ることを、想定することができる。これにより、時間的に有利な複数の前処理ステップを、前処理モジュールの上流側において、並行的に行うことができる。この特徴点は、後処理モジュールに関しても同様に適用することができる。
ロックを、圧力ロックおよび／または温度ロックとして形成することにより、本発明においては、前処理モジュールおよび／または後処理モジュールの対応するスイッチングによって、圧力および／または温度を制御することができる。
搬出入に際しては、本発明においては、とりわけ少なくとも１つのロボットアームといったような搬出入装置が設けられる。搬出入装置は、主要処理チャンバおよび／または前処理チャンバおよび／または後処理チャンバの内外にわたって基板を搬出入するために使用される。プロセスシーケンスにおいて複数の基板／ウェハを並行的な取り扱い得るよう、本発明においては、複数のロボットアームを設けることができる。よって、例えば、各前処理チャンバ内においておよび／または各後処理チャンバ内において、厳密に１つのロボットアームを設けることができる。ロボットアームは、対応するロックドアが開放された際には、隣接するチャンバ間の搬出入のために、前処理チャンバと主要処理チャンバとを係合させることができる。
本発明の特に有利な実施形態においては、主要処理チャンバへの前処理チャンバからの搬入と、主要処理チャンバから後処理チャンバへの搬出と、を同時に行うことができ、前処理チャンバへの第１ロックドアを通しての搬入と、後処理チャンバからの第２ロックドアを通しての搬出と、を同時に行うことができる。
本発明の他の利点や特徴点や詳細は、添付図面を参照しつつ、例示としての好ましい実施形態に関する以下の説明を読むことにより、明らかとなるであろう。
添付図面においては、対応する部材には、同じ符号が付されている。
図１に示す本発明によるデバイス１の実施形態においては、前処理モジュール９と、主要処理モジュール１０と、後処理モジュール１１と、が一列状で直線的に配置されている。
前処理モジュール９は、前処理チャンバ２を備えて構成されている。前処理チャンバ２は、真空引きし得るものであり、前処理スペース１２によって囲まれている。図示されていない圧力調節装置が、前処理チャンバ２に対して接続されている。図示されていない中央制御装置は、圧力調節装置を制御することができる。これにより、前処理チャンバ２が閉塞された状態においては、前処理スペース１２内の圧力を制御することができる。図示されていない温度調節装置により、前処理スペース１２を、加熱したり冷却したりすることができる。温度調節装置は、中央制御装置によって制御される。
１つ（または複数）のウェハ１５を前処理モジュール９内へと搬入するために、図４に示すように、第１ロボットアーム１６が設けられている。第１ロボットアーム１６は、中央制御装置によって制御され、第１ロックドア５が開放されているときには、第１ロックドア５を通して搬入を行うことができる。第１ロックドア５の開閉操作も、また、中央制御装置によって制御される。
図１ａおよび図１ｂの実施形態における第１ロックドア５は、デバイス１の第１面サイド１８上に配置されている。第１ロックドア５は、気密的に閉塞することができ、熱絶縁を有している。これにより、第１ロックドア５が閉塞された状態においては、前処理スペース１２を加圧することができる。
さらに、前処理チャンバ２は、第１ロックドア５とは反対側においては、主要処理モジュール１０の主要処理チャンバ３に対して連結されており、第１主要ロックドア６を備えている。第１主要ロックドア６は、機能的に、第１ロックドア５と同様に構成されている。主要処理モジュール１０は、第１主要ロックドア６のところにおいて、前処理モジュール９に対して気密的に連結することができる。その結果、デバイス１の各モジュール９，１０，１１のモジュール構造および交換を実施することができる。
中央制御装置によって第１ロックドア５および第１主要ロックドア６を制御することにより、第１主要ロックドア６が開放されている際に第１ロックドア５を閉塞することによって、あるいは、第１主要ロックドア６が閉塞されている際に第１ロックドア５を開放することによって、前処理モジュール９を、ロックとして使用することができる。
主要処理モジュール１０は、主要処理チャンバ３を備えて構成されている。主要処理チャンバ３は、主要処理スペース１３によって囲まれているあるいは主要処理スペース１３を形成している。
主要処理チャンバ３の第１主要ロックドア６とは反対側においては、第２主要ロックドア７が設けられている。第２主要ロックドア７は、主要処理チャンバ３内において少なくとも部分的に設けられている。第２主要ロックドア７を使用することにより、ウェハ１５を、主要処理チャンバ３から搬出して、後処理チャンバ４内へと搬入することができる。第２主要ロックドア７は、後処理チャンバ４によって少なくとも部分的に形成されている。主要処理チャンバ１３は、第２主要ロックドア７によって、後処理チャンバ４の後処理スペース１４に対して、気密的にシールすることができる。機能的に、第２主要ロックドア７は、第１主要ロックドア６に対応している。第１主要ロックドア６と第２主要ロックドア７とは、中央制御装置によって制御され、ロックを形成する。
主要処理モジュール１０内における主要処理の後にウェハ１５を後処理するための後処理モジュール１１は、後処理チャンバ４を備えて構成されている。後処理チャンバ４は、後処理スペース１４を形成している。さらに、後処理チャンバ４は、第２ロックドア８を備えている。第２ロックドア８は、第２主要ロックドア７とは反対側に配置されている。
ウェハ１５は、後処理の後には、第２ロックドア８を開放してすぐに、第２ロボットアーム１７を使用して後処理スペース１４から第２ロックドア８を通して搬出することができる。
後処理モジュール１１は、同様に、第２ロックドア８が開放されている際に第２主要ロックドア７を閉塞することによって、あるいは、第２ロックドア８が閉塞されている際に第２主要ロックドア７を開放することによって、ロックとして機能することができる。
第２ロックドア８は、デバイス１の第２面サイド１９上に配置されている。これにより、前処理モジュール９と主要処理モジュール１０と後処理モジュール１１とを通してのプロセスシーケンス全体にわたって、ウェハ１５の直線的移動を引き起こすことができる。
図２ａの実施形態は、フロアモジュール９，１０，１１の配置角度において相違しており、これにより、変形例をなすデバイス１’が構成されている。主要処理チャンバ３’の構成だけが変更されている。すなわち、第２主要ロックドア７は、第１主要ロックドア６の反対側に配置されているのではなく、主要処理チャンバ３’の側壁上に配置されている。
本発明の他の実施形態においては、図１ａおよび図１ｂの実施形態において、図２ａにおける後処理モジュール１１と同様の追加的なサイドモジュール（図示せず）を、主要処理モジュール１０の側部上に配置することができる。これにより、プロセスシーケンスにおけるプロセスフロー時に検出された損傷ウェハを取り除くことができる。
圧力および温度の振る舞いが図３に示されているような、本発明のプロセスシーケンスについて、以下説明する。
第１主要ロックドア６および第２主要ロックドア７が閉塞される。その後、主要処理スペース１３内の圧力が、圧力調節装置によって低減される。圧力調節装置は、図示されておらず、例えば、真空ポンプとされる。圧力は、１０−６ｂａｒ以下という圧力ｐｍｉｎにまで低減され、好ましくは、１０−９ｂａｒ以下という圧力ｐmin にまで低減される。これは、理想的には、とりわけ１００枚以上の好ましくは１０００枚以上のより好ましくは１００００枚以上のウェハまたはウェハ対の処理時に一括的に行われる。
開放された第１ロックドア５を通して、ウェハ１５またはウェハ対が、第１ロボットアーム１６を使用して前処理チャンバ内へと搬入され、前処理チャンバ内において処理される。前処理は、ドライプロセスステップおよび／またはウェットプロセスステップとすることができ、例えば、ウェットクリーニングやプラズマ処理やエッチングや加熱等とすることができる。前処理は、好ましくは、光学的なおよび／または機械的な位置合わせ装置を備えている。
前処理前にあるいは前処理後にあるいは前処理中に、前処理スペース１２を、個別的に動作する圧力調節装置を使用して真空引きすることができる。
第１主要ロックドア６を開放する前に、第１ロックドア５が閉塞され、前処理チャンバ３への搬入時にあるいは搬入直前に、前処理スペース１２が、１０−６ｂａｒ以下といったような好ましくは１０−７ｂａｒ以下といったような圧力ｐＶ にまで真空引きされる。これにより、前処理モジュール９は、主要処理モジュール１０のためのロックとして機能する。
ウェハ１５は、例えばロボットアームといったような内部輸送システムによって、第１主要ロックドア６を通して、主要処理チャンバ３，３’内へと搬入される。
その後、第１主要ロックドア６が閉塞される。主要処理チャンバ３，３’内への搬入時には、第２主要ロックドア７は、閉塞状態に維持される。圧力は、好ましくは、１０−６ｂａｒ以下といったようなより好ましくは１０−７ｂａｒ以下といったようなｐmin へと下げられる。
第１主要ロックドア６の閉塞後には、他のウェハ１５を、前処理チャンバ２内へと搬入することができる。これと同時並行的に、第１ウェハ１５の主要処理を、主要処理モジュール１０内において行うことができる。主要処理は、例えば、接着やラッカーリング（lacquering）やインプリンティング（imprinting）やエンボシング（embossing）や露出とすることができる。
主要処理モジュール１０内におけるウェハ１５の主要処理後には、ウェハ１５は、第２ロックドア８を閉塞した状態で第２主要ロックドア７を開放することによって、後処理モジュール１１内へと搬入される。第２主要ロックドア７の開放の前には、後処理スペース１４が、後処理モジュール１１の圧力調節装置によって、少なくともウェハ１５が主要処理モジュール１０から後処理モジュール１１へと搬出されるまでは、１０−６ｂａｒ以下といったような好ましくは１０−７ｂａｒ以下といったような圧力ｐＮ へと真空引きされる。その後、第２主要ロックドア７が、再閉塞される。
その後、後処理モジュール１１内において、ウェハ１５の後処理が行われる。例えば、冷却や、後処理モジュール１１の圧力調節装置による同時的圧力上昇、が行われる。
後処理モジュール１１内におけるウェハ１５の後処理の完了後には、ウェハ１５は、第２ロックドア８を通して第２ロボットアーム１７を使用して搬出される。
第１主要ロックドア６の開放前には、前処理チャンバ２が、チャンバ２，３，４の外部の大気圧力すなわち雰囲気圧力ｐＡＴＭ よりも小さな圧力ｐＶ へと下げられ、および／または、不活性ガスが充填されて汚染されない。第２主要ロックドア７の開放前には、後処理チャンバ４が、チャンバ２，３，４の外部の大気圧力すなわち雰囲気圧力ｐＡＴＭ よりも小さな圧力ｐＶ へと下げられ、および／または、不活性ガスが充填されて汚染されない。
本発明の特に有利な実施形態においては、ウェハ１５は、ウェハ対とされ、ウェハ対は、ウェハ対を取り扱うための保持デバイスすなわちハンドリング装置を使用して、上述したようにしてデバイス１内へと搬入される。図３の左側に図示された前処理は、加熱ステップ、真空引きステップ、還元性ガスによるガス充填ステップ、ウェット化学処理ステップ、プラズマ処理ステップ、および／または、アルゴン打込ステップ、を備えている。
主要処理は、真空引きの状況下で行われる。その場合の真空度合いは、前処理の場合よりも大きな真空度合いとされる。したがって、図３の中央に図示されたような低い圧力ｐmin とされる。主要処理モジュール１０の圧力調節装置によって、制御されたガス雰囲気が設定される、すなわち、厳密に設定されたガス圧力と厳密に制御された混合ガス比率とが設定される。その後、ウェハ対が、接触されて接着される。予め、接着のために必要な温度、すなわちＴmax が、２５０℃以上に設定される。好ましくは、Ｔmax は、４００℃以上とされる。接着時には、できる限り一様な力が、ウェハ対に対して印加される、および／または、電圧が印加される。
図３の右側に図示された後処理は、非酸化性雰囲気において行われ、その場合、冷却が行われ、圧力が雰囲気圧力にまで上げられる。徐々の冷却は、既に接着されたウェハ対における熱応力の発生を防止して回避する。
ウェハ対の後処理は、本発明の一実施形態に基づいて行うことができる。すなわち、第１前処理モジュールにおいて、第１ウェハまたは第１ウェハ対の前処理が行われ、第２前処理モジュールにおいて、第２ウェハまたは第２ウェハ対の前処理が行われる。第１ウェハおよび第２ウェハは、それぞれ個別のロックドアを通して主要処理チャンバ内へと搬入することができる。
チャンバ２，３，４は、好ましくは、ステンレススチールまたはアルミニウムから形成される。
図４の実施形態においては、第１ロックドア５は、前処理チャンバ２’の面サイド１８上に配置されておらず、側壁上に配置されている。第２ロックドア８は、後処理チャンバ４’の面サイド１９上に配置されておらず、側壁上に配置されている。
プロセスフローは、図４において矢印によって図示されている。
主要ロックドア６，７は、ｐmin までの強い気密性を有したものでなければならず、好ましくは、移送バルブとして形成される。移送バルブは、互いに隣接したチャンバ２，３，４の間の共通チャネル内に挿入することができ、シールを形成する。ロックドア５，６，７，８の開放直径は、２００ｍｍ以上とされ、とりわけ３００ｍｍ以上とされ、好ましくは４５０ｍｍ以上とされる。
１ デバイス
１’ デバイス
２ 前処理チャンバ
２’ 前処理チャンバ
３ 主要処理チャンバ
３’ 主要処理チャンバ
４ 後処理チャンバ
４’ 後処理チャンバ
５ 第１ロックドア
６ 第１主要ロックドア
７ 第２主要ロックドア
８ 第２ロックドア
９ 前処理モジュール
１０ 主要処理モジュール
１１ 後処理モジュール
１２ 前処理スペース
１３ 主要処理スペース
１４ 後処理スペース
１５ ウェハ
１６ 第１ロボットアーム
１７ 第２ロボットアーム
１８ 第１面サイド
１９ 第２面サイド
１’ デバイス
２ 前処理チャンバ
２’ 前処理チャンバ
３ 主要処理チャンバ
３’ 主要処理チャンバ
４ 後処理チャンバ
４’ 後処理チャンバ
５ 第１ロックドア
６ 第１主要ロックドア
７ 第２主要ロックドア
８ 第２ロックドア
９ 前処理モジュール
１０ 主要処理モジュール
１１ 後処理モジュール
１２ 前処理スペース
１３ 主要処理スペース
１４ 後処理スペース
１５ ウェハ
１６ 第１ロボットアーム
１７ 第２ロボットアーム
１８ 第１面サイド
１９ 第２面サイド
Claims (8)
- 複数の基板または基板対を処理するためのデバイスであって、
少なくとも１つの前処理モジュールと、少なくとも１つの後処理モジュールと、を具備し、
前記前処理モジュールと前記後処理モジュールとが、主要処理モジュールに対して連結され、
前記主要処理モジュールが、隣接する前記前処理モジュールに対してのおよび／または隣接する前記後処理モジュールに対しての気密式ロックを形成していることを特徴とするデバイス。 - 請求項１記載のデバイスにおいて、
前記主要処理モジュールの主要処理チャンバが、前記デバイス内へと前記基板を搬入する際におよび／または前記デバイスから前記基板を搬出する際に、ロックとしてスイッチング可能なものとされていることを特徴とするデバイス。 - 請求項１記載のデバイスにおいて、
前記前処理モジュールの前処理チャンバ、および／または、前記主要処理モジュールの主要処理チャンバ、および／または、前記後処理モジュールの後処理チャンバが、温度調節装置を使用して、加熱可能または冷却可能とされていることを特徴とするデバイス。 - 請求項１記載のデバイスにおいて、
追加的な前処理モジュールが、ロックとして、第１前処理モジュールの上流側に連結されている、および／または、追加的な後処理モジュールが、ロックとして、第１後処理モジュールの下流側に連結されている、ことを特徴とするデバイス。 - 請求項１記載のデバイスにおいて、
前記ロックが、圧力に関してのおよび／または温度に関してのロックとして形成されていることを特徴とするデバイス。 - 請求項１記載のデバイスにおいて、
前記前処理モジュールおよび／または前記後処理モジュールの内外にわたって基板を搬出入するための搬出入装置が設けられていることを特徴とするデバイス。 - 請求項３記載のデバイスにおいて、
前記前処理チャンバおよび／または前記主要処理チャンバおよび／または前記後処理チャンバを、個別的に加熱または冷却することができることを特徴とするデバイス。 - 請求項６記載のデバイスにおいて、
前記搬出入装置が、少なくとも１つのロボットアームとされていることを特徴とするデバイス。
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