JP4047727B2 - 流体流れを強化した半導体基板用高圧プロセスチャンバ - Google Patents

Description

本発明は、高圧プロセス分野に関する。特に、本発明は半導体基板の高圧プロセス分野に関する。

半導体基板のプロセスには、他の製作品プロセスには見られない特異な問題がある。一般に半導体プロセスはシリコンウェーハを始まりとしている。半導体プロセスはトランジスタを生産するためにシリコンのドーピングが出発点である。次に半導体プロセスは、トランジスタ端子を作り構造体の内部接続をするために、メタルと、ライン及びバイアスのエッチングが点在している誘電層との蒸着へ続いてゆく。半導体プロセスにおいて最終的に、トランジスタとトランジスタ接点と内部接続とが一体回路を形成する。

半導体プロセスにおける重要なプロセス要求事項は清浄度である。多くの半導体プロセスは、本来的に清浄な雰囲気である真空下において行なわれる。他の半導体プロセスは大気圧におけるウエットプロセス下で行なわれる。というのはウエットプロセスの洗浄特性は本来的に清浄なプロセスだからである。例えば、フォトレジストと、ライン及びバイアスのエッチングによるフォトレジスト残留物とは、プラズマアッシュ、ストリッパバスにおけるストリッピングが続く真空プロセス、ウエットプロセスを使用している。

半導体基板プロセスの他の重要なプロセス要求は、スループット及び信頼性を含んでいる。半導体基板の生産プロセスは、半導体製造工場で行なわれる。半導体製造工場は、プロセス設備、工場そのもの及び運転スタッフに対する巨額の資本支出を必要とする。これらの支出を回収し、工場から十分な収入を得るためには、プロセス設備は、一定期間中における十分な数のウェーハのスループットを必要とされる。工場からの連続した収益を保証するために、プロセス設備は、信頼のおけるプロセスでなければならない。

現在迄、半導体プロセスにおいて、プラズマアッシ及びストリッパバスが、フォトレジスト及びフォトレジスト残留物を除去するために十分なものであると判明した。しかしながら、一体回路における最近の進歩は、ストリッパバスに耐えるのに十分な構造体の寸法より小さな、エッチング形状のクリティカルな寸法と、プラズマアッシュの酸素雰囲気に耐えることのできない低誘電率一定材料とを含んでいる。

最近、フォトレジスト及びフォトレジスト残留物の除去のために、プラズマアッシュ及びストリッパバスを超臨界プロセスへ取りかえる動きが高まっている。しかしながら、現在の超臨界プロセス装置における高圧プロセスチャンバは、ユニークな半導体プロセスの要求を満たすのに適切なものではない。特に、現在の半導体プロセス装置の高圧チャンバは、半導体ウェーハの表面から異物を除去するために適切な流速を提供することができない。

半導体基板の表面の上をおおって適切な流速を提供する、半導体プロセス用の高圧チャンバの必要性がある。

本発明の要約
半導体基板の高圧プロセスチャンバが、高圧プロセスキャビテーと、複数の噴射ノズルと、第一及び第二出口ポートとを具備している。
該高圧プロセスキャビテーは、高圧プロセス時に該半導体基板を保持している。該複数の噴射ノズルは渦角度で該高圧プロセスキャビテーの中へ向けて配向されており、かつ該複数の噴射ノズルは該半導体基板の表面の上をおおう渦を発生するべく使用できるものである。該第一及び第二出口ポートは該複数の噴射ノズルの中心近傍に配置されていて、該第一及び第二出口ポートは、第一番目に該第一出口ポートからの出口作用を提供するセグメントであり、第二番目に該第二出口ポートからの出口作用を提供するセグメントである。

本発明の別の実施態様において、高圧プロセスキャビテーの上面の高さが変化している。高さの変化が、半導体基板の上をおおって流れる流体のより均一な分子速度を生み出している。

発明の詳細な説明
本発明における好適な圧力チャンバは、好ましくは半導体ウェーハの超臨界プロセスに使用される。好ましくは、好適な圧力チャンバは超臨界プロセスモジュールの一部を構成している。好ましくは、超臨界プロセスモジュールは、フォトレジスト、フォトレジスト残留物及び半導体ウェーハからのエッチング残留物のような材料を除去するために使用される。別に、超臨界プロセスモジュールはフォトレジストディベロップメントのような、半導体ウェーハの他超臨界プロセスのために使用される。

本発明における圧力チャンバフレームを図１に示す。圧力チャンバフレーム１０は、圧力チャンバハウジング部分１２、油圧駆動部分１４、ウェーハスリット１６、窓１８、支柱１９、上部開口部２０及び上部ボルト穴２２を含んでいる。ウェーハスリット１６は、好ましくは３００mmウェーハ用に好適なサイズとなっている。代りにウェーハスリット１６が、より大きなあるいはより小さなウェーハ用サイズであってもよい。さらに、ウェーハスリット１６はパックのようなウェーハ以外の半導体基板用のサイズとなっていてもよい。

圧力チャンバフレーム１０の油圧駆動部分１４は、好適な圧力チャンバを組立分解するためのアクセスを提供している窓１８を含んでいる。好ましくは、圧力チャンバフレーム１０の側面に配置された四つの窓１８がある。好ましくは、各窓１８は、両側を二つの支柱１９で、上部を圧力チャンバハウジング部分１２で、下部をベース２３で形作られている。圧力チャンバハウジング部分１２のボルト穴２２は、上ぶたを圧力チャンバフレーム１０にボルトで固定するためのものである。

本発明における好適な圧力チャンバを説明する前に、本発明の態様をより簡単に伝えるために本発明における別の第一及び第二圧力チャンバを説明する。

本発明における別の第一圧力チャンバを図２に示す。別の第一圧力チャンバ３つは圧力チャンバフレーム１０、上ぶた３２、ウェーハプラテン３４、シリンダ３６及びシールプレート３８を含んでいる。上ぶた３２は、好ましくはボルト（図示されていない）により圧力チャンバフレーム１０へ取りつけられている。ウェーハプラテン３４はシリンダ３６へ連結されている。シリンダ３６はピストン（図示されていない）へ連結されている。シールプレート３８はピストンを大気からシールしている。

当業者においては、留め具がウェーハプラテン３４をシリンダ３６へ連結し、シリンダ３６をピストンへ連結し、さらにシールプレート３８を圧力チャンバフレーム１０連結していることは容易に理解されるであろう。さらに当業者においては、好ましくは上ぶた３２を圧力チャンバフレーム１０に取りつけるボルトは、他の留め具に例えばねじに又は圧力チャンバフレーム１０及び上ぶた３２をねじ切りすることに代替してもよいことは理解されるであろう。

閉止状態における別の第一圧力チャンバ３０の断面図を図３に示す。別の第一圧力チャンバ３０は、圧力チャンバフレーム１０、上ぶた３２、ウェーハプラテン３４、シリンダ３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサ／噴射リング４２を含んでいる。好ましくは、圧力チャンバフレーム１０、上ぶた３２、ウェーハプラテン３４、シリンダ３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサ／噴射リング４２はステンレス鋼から構成されている。スペーサ／噴射リング４２、上ぶた３２及びウェーハプラテン３４がウェーハキャビテー４４を形成している。ウェーハキャビテー４４は、好ましくは、第一、第二及び第三Ｏリング溝４８，５０及び５２に配置された第一、第二及び第三Ｏリング（図示されていない）を用いてシールされている。圧力チャンバフレーム１０及びシールプレート３８はピストンボデー５４を囲んでいて、ピストンネック５６がシールプレート３８を貫通して延伸している。ピストンネック５６はシリンダ３６へ連結していて、シリンダ３６はウェーハプラテン３４へ連結している。

圧力チャンバフレーム１０及びピストンボデー５６は、ピストンボデー５６の下に油圧キャビテー５８を形成している。圧力チャンバフレーム１０、シールプレート３８、ピストンボデー５４及びピストンボデー５４真上のピストンネック５６が、ピストンボデー５４とシールプレート３８との間に空気キャビテー６０を形成している。

当業者においては、ピストンボデー５４と圧力チャンバフレーム１０との間のピストンシールが空気キャビテー６０から油圧キャビテー５８を隔離していることは、容易に理解できるであろう。さらに当業者においては、ピストンネック５６とシールプレート５８との間のネックシールと、及びシールプレート３８と圧力チャンバフレーム１０との間のプレートシールとが、大気から空気キャビテー６０を隔離していることは、容易に理解できるであろう。同じく当業者においては、技術的に公知なものである油圧流体装置及び空気流体装置が、運転にあたりそれぞれ油圧キャビテー５８及び空気キャビテー６０へ接続されることは、容易に理解できるであろう。

超臨界プロセスにおいて、半導体ウェーハ４６はウェーハキャビテー４４を占有していて、ウェーハキャビテーにおいて半導体ウェーハ４６からフォトレジストを除去するために超臨界流体が好ましくは溶剤と共に使用される。好ましくはウェーハプラテン３４が、半導体の処理時に半導体ウェーハ４６を保持する真空チャックを備えている。超臨界処理後及びウェーハキャビテー４４を大気圧にベントした後に油圧キャビテー５８内の油圧流体が減圧され、一方で空気キャビテー６０はガスでわずかに加圧され、その結果ピストン４０が下降する。このことがウェーハプラテン３４を下降させるので、半導体ウェーハ４６はスリット１６に隣接する。続いてウェーハ４６がスリット１６を通して取りはずされる。好ましくは半導体ウェーハはロボット（図示されていない）により取りはずされる。代りに、半導体ウェーハ４６が作業員により取りはずされてもよい。

続いて第二半導体ウェーハがスリット１６からウェーハプラテン３４に載置される。続いて空気キャビテー６０が大気圧にベントされ、一方で油圧キャビテー５８が油圧流体で加圧され、ウェーハプラテン３４がスペーサ／噴射リング４２の中へ駆動され、ウェーハキャビテー４４が再形成される。続いてウェーハキャビテー４４は加圧され、超臨界流体及び溶剤が第二ウェーハからフォトレジストを除去する。

当業者においては、超臨界プロセス時に、油圧キャビテー５８の中の油圧流体が、ウェーハプラテン３４に対して超臨界流体によりもたらされる下向きの力よりも大きな上向きの力を発生する油圧圧力を維持されなければならないことは、容易に理解されるであろう。

本発明におけるスペーサ／噴射リング４２を図４Ａに示す。スペーサ／噴射リングは、プレナム６４と噴射ノズル６６とを有するリングボデー６２を備えている。好ましくは、スペーサ／噴射リング４２は３０４．８mm（１２in）よりわずかに大きな内径であって、その内径は３００mmウェーハ用のサイズである。代りにスペーサ／噴射リング４２がより大きなあるいはより小さな内径であってもよい。好ましくはスペーサ／噴射リングは、四十五個の噴射ノズル４６を有している。代りにスペーサ／噴射リングがより多くのあるいはより少ない数の噴射ノズル６６を有していてもよい。好ましくは、各噴射ノズル６６は、スペーサ／噴射リング４２の内径の半径に対して４５°で配向されている。代りに噴射ノズルはより大きなあるいはより小さな角度で配向されていてもよい。好ましくはスペーサ／噴射リング４２は５．０８mm（０．２００in）の厚さである。代りにスペーサ／噴射リング４２がより厚いあるいはより薄い厚さであってもよい。

スペーサ／噴射リング４２の断面が図４Ｂに示されていて、リングボデー６２と、プレナム６４と、噴射ノズル６６の一つとが図示されている。好ましくはプレナム６４は、幅４．０６４mm（０．１６０in）高さ２．７９４mm（０．１１０in）の長方形断面である。好ましくは、各噴射ノズル６６は０．７１１２mm（０．０２８in）の直径である。スペーサ／噴射リング４２の、プレナム６４と噴射ノズル６４とは、ウェーハキャビテー４４に流入する超臨界流体用の通路を形成している（図３）。超臨界プロセスにおいて、最初に超臨界流体は、超臨界流体用のリザーバとして作用するプレナム６４に流入する。続いて超臨界流体は、噴射ノズル６６によりウェーハキャビテー４４の中へ噴射され、ウェーハキャビテー４４内部に渦が発生される。

本発明におけるウェーハキャビテー４４及び二つの出口ポートで図５に示す。上ぶた３２とウェーハプラテン３４とスペーサ／噴射リング４２とにより形成されたウェーハキャビテー４４は、好ましくは二つの出口ポート７０を通して排気される。二つの出口ポート７０がシャトルピース７２を含んでいて、そのシャトルピース７２は第一位置７４と第二位置７７との間を交互している。シャトルピース７２を第一及び第二位置との間で交互することにより、スペーサ／噴射リング４２により形成された渦は、第一排気ポート７８と第二排気ポート８０との間で交互する。好ましくは、第一及び第二排気ポート７８及び８０が、１０．１６mm（０．４０in）の直径で、それらの中心は３９．３７mm（１．５５in）の距離だけ離間している。代りに、その直径と距離は、本発明の実施にあたってより大きくてもより小さくてもよい。

運転において、入ってくる超臨界流体８２は、スペーサ／噴射リング４２のプレナム６４に流入し、ウェーハキャビテー４４の中に渦を発生し、そしてシャトルピースが第一位置７４から第二位置７６へ移動するに従って、第一及び第二排気ポート７８及び８０近傍に第一及び第二渦中心を発生する。出てゆく超臨界流体８４は二つのポート７０から流出してゆく。このようにして半導体ウェーハ４６の全表面の超臨界プロセスが確実なものとなっている。

スペーサ／噴射リング４２の噴射ノズル６６と、二つの出口ポート７０とが共通圧力チャンバの中へ一体化されていてもよくて、その共通圧力チャンバがゲートバルブを介して半導体基板用の入口と出口とを有していることは、当業者において容易に理解されるであろう。さらに当業者においては、二つの出口ポート７０のシャトルピース７２がより一般的なバルブ装置により交換されてもよいことは、容易に理解されるであろう。さらに当業者においては、補助出口ポートが二つの出口ポート７０に付加されてもよいことは、容易に理解されるであろう。

本発明における別の第二圧力チャンバを組み込んだ、本発明における超臨界プロセスモジュールを図６に示す。超臨界プロセスモジュール２００は、別の第二圧力チャンバ３０Ｂ、圧力チャンバヒータ２０４、二酸化炭素供給装置２０６、循環ループ２０８、循環ポンプ２１０、薬剤・洗浄剤供給装置２１２、分離容器２１４、液体／固体廃棄物収集容器２１７及び液化／純化装置２１９を含んでいる。

別の第二圧力チャンバ３０Ｂは、別の圧力チャンバハウジング１２Ａ及び別のウェーハプラテン３４Ｂを含んでいる。別の圧力チャンバ１２Ａ及び別のウェーハプラテン３４Ｂは、半導体基板４６用の別の第一ウェーハキャビテー４４Ａを形成している。別の圧力チャンバハウジング１２Ａは、別の噴射ノズル６６Ａ及び別の二つの出口ポート７０Ａを含んでいる。好ましくは別のウェーハプラテン３４Ｂは、油圧力を用いて別の圧力チャンバハウジング１２Ａに対して保持されている。代りに、別のウェーハプラテン３４Ｂが機械的なクランプ力を用いて別の圧力チャンバハウジング１２Ａに対して保持されてもよい。好ましくは別のウェーハプラテン３４Ｂは、油圧力を解放することにより負荷／無負荷位置２１５へ移動される。代りに、別のウェーハプラテン３４Ｂが、機械的クランプ力の放出時に負荷／無負荷位置２１５へ移動されてもよい。さらに代りに、別のウェーハプラテン３４Ｂが、別のウェーハプラテン３４Ｂへ接続された駆動スクリューの作動により、あるいは空気力を用いることにより、負荷／無負荷位置へ移動されてもよい。

二酸化炭素供給装置２０６が、二酸化炭素供給容器２１６、二酸化炭素ポンプ２１８及び二酸化炭素ヒータ２２０を含んでいる。薬剤・洗浄剤供給装置２１２が、薬剤供給容器２２２と、洗浄剤供給容器２２４と、第一及び第二高圧噴射ポンプ２２６及び２２８とを含んでいる。

二酸化炭素供給容器２１６は、二酸化炭素ポンプ２１８と二酸化炭素配管２３０とを介して別の第二圧力チャンバ３０Ｂへ接続されている。二酸化炭素配管２３０は、二酸化炭素ポンプ２１８と別の第二圧力チャンバ３０Ｂとの間に配置された二酸化炭素ヒータ２２０を含んでいる。圧力チャンバヒータ２０４は別の第二圧力チャンバ３０Ｂへ取りつけられている。循環ポンプ２１０は循環ループ２０８に配置されている。循環ループ２０８は、循環入口２３２と循環出口２３４とにおいて別の第二圧力チャンバ３０Ｂへ接続されている。薬剤供給容器２２２は、薬剤供給ライン２３６を介して循環ループ２０８へ接続されている。洗浄剤供給容器２２４は、洗浄剤供給ライン２３８を介して循環ループ２０８へ接続されている。分離容器２１４は、排気ガス配管２４０を介して別の第二圧力チャンバ３０Ｂへ接続されている。液体／固体廃棄物収集容器２１７は分離容器２１４へ接続されている。

分離容器２１４は、好ましくはガス回収配管２４１を介して液化／純化装置２１９へ接続されている。液化／純化装置２１９は、好ましくは液体炭酸配管２４３を介して二酸化炭素容器２１６へ接続されている。代りに、液化／純化装置２１９は、オフサイトにあって、排ガスをガス収集容器に受け入れ、液体炭酸を液体炭酸容器へもどしていてもよい。

圧力チャンバヒータ２０４は別の第二圧力チャンバ３０Ｂを加熱する。好ましくは、加圧チャンバヒータ２０４が加熱ブランケットである。代りに、加圧チャンバヒータ２０４が他のタイプのヒータであってもよい。

好ましくは、第一及び第二フィルター２２１及び２２３が循環ループ２０８へ接続されている。好ましくは第一フィルター２２１が密なフィルターを備えている。さらに好ましくは第一フィルター２２１が０．０５μｍ以上の粒子をろ過するべく形成された密なフィルターを備えている。好ましくは、第二フィルター２２３が粗なフィルターを備えている。さらに好ましくは、第二フィルター２２３が２〜３μｍ以上の粒子をろ過するべく形成された粗なフィルターを備えている。好ましくは、第三フィルター２２５が、二酸化炭素供給容器２１６を二酸化炭素ポンプ２１８へ接続している。好ましくは、第三フィルター２２５が密なフィルターを備えている。より好ましくは、第三フィルター２２５が０．０５μｍ以上の粒子をろ過するべく形成されている。

超臨界プロセスモジュール２００が、超臨界流体プロセス装置に標準的な、バルブと、制御エレクトロニクスと、ユティリテー配管とを含んでいることは、当業者において容易に理解されるであろう。さらに、別の噴射ノズル６６Ａが別のチャンバハウジング１２Ａの部分というよりはむしろ別のウェーハプラテン３４Ｂの部分として形成されていてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。

運転において、超臨界プロセスモジュールが、好ましくはフォトレジスト及びフォトレジスト残留物を半導体ウェーハ４６から除去するために使用されている。超臨界プロセスモジュール２００を使用してのフォトレジスト除去プロセスは、負荷ステップ、クリーニング処理、洗浄処理及び無負荷ステップを含んでいる。

負荷ステップにおいて、半導体ウェーハ４６が別のウェーハプラテン３４Ｂに置かれ、続いて別のウェーハプラテン３４Ｂは別のチャンバハウジング１２Ａに対し移動され、別のウェーハプラテン３４Ｂを別のチャンバハウジング１２Ａにシールし、従って別の第一ウェーハキャビテー４４Ａを形成している。

クリーニング処理は第一プロセスステップから第四プロセスステップを含んでいる。第一プロセスステップにおいて、別の第一ウェーハキャビテー４４Ａが二酸化炭素ポンプ２１８により所望する超臨界条件に加圧される。第二プロセスステップにおいて、第一噴射ポンプ２２６が、溶剤を薬剤供給ライン及び循環ループ２０８を介して、薬剤供給容器２２２から別の第一ウェーハキャビテー４４Ａの中にポンプ駆動する。所望する超臨界条件に達すると、二酸化炭素ポンプは、別の第一ウェーハキャビテー４４Ａの加圧を停止する。所望する溶剤濃度に達すると、第一噴射ポンプ２２６は溶剤の噴射を停止する。第三プロセスステップにおいて、循環ポンプ２１０は、超臨界二酸化炭素と溶剤とをフォトレジスト及びフォトレジスト残留物が半導体ウェーハから除去されるまで、別の第一ウェーハキャビテー４４Ａと循環ループ２０８を通して循環する。第四プロセスステップにおいて、ウェーハキャビテー４４Ａは一部排気されが、臨界圧力より高い圧力を継続していて、続いて別の第一ウェーハキャビテー４４Ａは、二酸化炭素ポンプ２１８により再加圧され、一部再排気され臨界圧より高い圧力を維持している。

洗浄処理は第四プロセスステップから第七プロセスステップを含んでいる。第四プロセスステップにおいて、別の第一ウェーハキャビテーが二酸化炭素ポンプ２１８により加圧される。第五プロセスステップにおいて、第二噴射ポンプ２２８が、洗浄剤を洗浄剤供給容器２２４から別の第一ウェーハキャビテー４４Ａの中へ、洗浄剤供給ライン２３８及び循環ループ２０８を介してポンプ駆動する。所望する洗浄剤濃度に達すると第二噴射ポンプ２２８は洗浄剤の噴射を停止する。第六プロセスステップにおいて、循環ポンプ２１０は、超臨界二酸化炭素及び洗浄剤を、別の第一ウェーハキャビテー４４Ａと循環ループ２０８とを通して所定時間の間循環する。第七プロセスステップにおいて、別の第一ウェーハキャビテー４４Ａが減圧される。代りに第五及び第六プロセスステップは、必要ないことが理解されるかも知れない。

無負荷ステップにおいて、別のウェーハプラテン３４Ｂが負荷／無負荷位置２１５へ移動され、半導体は別のウェーハプラテン３４Ｂから取りはずされる。

好ましくは、本発明における少なくとも二つの超臨界プロセスモジュールが複数加工プロセス装置の一部を構成していて、少なくとも二つの半導体ウェーハを同時に処理する能力を提供している。複数加工プロセス装置は、２０００年１１月１日出願の米国特許出願第０９／７０４６４２号に教示されているもので、開示内容を参考としてここに包含するものである。代りに、本発明における超臨界プロセスモジュールが未超臨界プロセスモジュールと共に複数半導体加工プロセス装置の一部を構成している。複数半導体加工プロセス装置は、２０００年１１月１日出願の米国特許出願第０９／７０４６４１号に教示されているもので、開示内容を参考としてここに包含するものである。さらに代りに、本発明における超臨界プロセスモジュールが、本発明における単一の超臨界プロセスモジュールを使用している独立型超臨界プロセス装置の一部を構成している。

本発明における別の第一圧力チャンバ３０のウェーハキャビテー４４が図７に示されている。（注：図７において、図３及び５に使用されている水平方向及び垂直方向のスケールに対して、水平方向のスケールは０．７５倍に縮小され、垂直方向のスケールは４倍に拡大されている。）ウェーハキャビテー４４の上面９０は平面である。流体力学的計算にもとずいて以下のことが判明していて、平面は、半導体ウェーハ４６の外端部における最大速度から、半導体ウェーハ４６の外端部と中心との間における約半分ところにおける最小速度へ変化する、半導体ウェーハ４６を横切る分子速度を提供している。平面は半導体ウェーハ４６の中心近傍において、最小速度と最大速度との間の中間の分子速度を提供している。ある用途においては、分子速度のこの変化は許容可能なものである。しかしながら他の用途においては、粒子を除去するために十分な分子速度が提供されることを保証するために、より均一な分子速度が好適なものとされている。本発明における別の第二〜第四ウェーハキャビテーが、時に必要とされるより均一な分子速度を提供するものである。

本発明における別の第一ウェーハキャビテーを図８Ａに示す。別の第二ウェーハキャビテー４４Ｂは別の第一上面９２を備えている。別の第一上面９２は、別の第二ウェーハキャビテー４４の外径における最大高さから、別の第二ウェーハキャビテー４４の中心における最小高さに変化する高さとなっている。流体力学計算にもとずいて以下のことが判明していて、別の第一上面９２は、平面により提供される分子速度に比較してより均一でより速い半導体ウェーハ４６を横切る分子速度を提供している。しかしながら、半導体ウェーハ４６を横切るどの場所と比較しても、分子速度は半導体ウェーハ４６の中心において、速くなっている。

本発明における別の第三ウェーハキャビテーを図８Ｂに示す。別の第三ウェーハキャビテー４４Ｃは別の第二上面９４を備えている。別の第二上面９４は、別の第三ウェーハキャビテー４４の外径における最大高さから、別の第三ウェーハキャビテー４４の外径と中心との間のほぼ中間に点における最小高さを介して、中心における中間高さへと、連続的な高さ変化となっている。流体力学的計算にもとずいて以下のことが判明していて、別の第二上面９４は、別の第一上面９２と比較してより均一な、半導体ウェーハ４６を横切る分子速度を提供している。

本発明における別の第四ウェーハキャビテーを図８Ｃに示す。別の第四ウェーハキャビテー４４Ｄは別の第三上面９６を備えている。別の第三上面９６は、別の第二上面９４の連続的な高さ変化とほぼ近似的な不連続的な高さ変化となっている。不連続的な高さ変化は、別の第四ウェーハキャビテー４４Ｄの外端部における最大高さを起点として、別の第四ウェーハキャビテー４４Ｄの中へ最小高さに向かって傾斜している。不連続的な高さ変化は、別の第四ウェーハキャビテー４４Ｄの中心に向かって最小高さを続け、そして別の第四ウェーハキャビテー４４Ｄの中心近傍で最大高さに復帰している。流体力学的計算にもとずいて以下のことが判明していて、別の第三上面９６は、別の第一上面９２により提供される分子速度に比較してより均一であるが、別の第二上面９４により提供される分子速度ほど均一ではない、半導体ウェーハ４６を横切る分子速度を提供している。しかしながら、別の第三上面９６の利点は、別の第二上面９４に比較して製作がより容易であることである。

本発明における好適な圧力チャンバを図９に示す。好適な圧力チャンバ１３０は、第二圧力チャンバフレーム１１０、第二上ぶた１３２、ウェーハプラテン３４、シリンダ３６、シールプレート３８、ピストン４０及び上部キャビテープレート／噴射リング１４２を含んでいる。ウェーハプラテン３４及び上部キャビテー／噴射リング１４２が、好適なウェーハキャビテー１４４を形成している。第三Ｏリング溝５２に配置された第三Ｏリング（図示されていない）が好適なウェーハキャビテー１４４をシールしている。第二圧力チャンバフレーム１１０は入口導管１４６を備えている。入口導管１４６は噴射リング入口ポート１６８へ接続されている。第一Ｃ形シール（図示されていない）が入口導管１４６と噴射リングの入口ポート１６８との間の第一境界面をシールしている。上部キャビテー／噴射リング１４２が、第二上ぶた１３２の第五及び第六出口ポート１７８Ｂ及び１８０Ｂへ接続する、第三及び第四出口ポート１７８Ａ及び１８０Ａを備えている。第二及び第三Ｃ形シール（図示されていない）が、第三出口ポート１７８Ａと第五出口ポート１７８Ｂとの間の第二境界面、及び第四出口ポート１８０Ａと第六出口ポート１８０Ｂとの間の第三境界面をそれぞれシールしている。

本発明における上部キャビテー／噴射リング１４２を図１０Ａ及び１０Ｂに示す。上部キャビテー／噴射リング１４２は、第二プレナム１６４、第二噴射ノズル１６６、噴射リング入口ポート１６８、第五及び第六出口ポート１７８Ａ及び１８０Ａ、及び第二不連続的高さ変化形状を備えている。第二不連続的高さ変化形状は、下がってゆく高さ形状１７０と一定な高さ形状１７２とを備えている。下がってゆく高さ形状１７０は、上部キャビテープレート／噴射リング１４２における直径の外側領域近傍に配置されている。一定な高さ形状１７２は、上部キャビテープレート／噴射リング１４２における直径の内側領域近傍に配置されている。

好ましくは、上部キャビテー／噴射リング１４２は、外部リングをプレートに溶接することにより製作される。外部リングは第二プレナム１６４を備えている。プレートは第二噴射ノズル１６６を備えている。好ましくは、外部リング及びプレートは３１６Ｌステンレス鋼で構成されている。

本発明における、好適な圧力チャンバ１３０と、別の第一及び第二圧力チャンバ３０及び３０Ｂとが超臨界条件より低い高圧プロセス用に適しているものであることは、当業者において容易に理解されるであろう。

特許請求の範囲に規定される、本発明の精神と範囲とを逸脱することなく、好適な実施態様に対して種々の修正が行なわれてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。

図１は、本発明における圧力チャンバフレームを示している。 図２は、本発明における別の第一圧力チャンバを示している。 図３は、本発明における別の第一圧力チャンバの断面図を示している。 図４Ａは、本発明におけるスペーサ／噴射ノズルリングを示している。 図４Ｂは、本発明におけるスペーサ／噴射ノズルリングを示している。 図５は、本発明におけるウェーハキャビテーと二つの出口ポートとを示している。 図６は、本発明における超臨界プロセスモジュールと、別の第二圧力チャンバとを示している。 図７は、本発明におけるウェーハキャビテーを示している。 図８Ａは、本発明における別の第一ウェーハキャビテーを示している。 図８Ｂは、本発明における別の第二ウェーハキャビテーを示している。 図８Ｃは、本発明における別の第三ウェーハキャビテーを示している。 図９は、本発明における好適な圧力チャンバを示している。 図１０Ａは、本発明における上部キャビテープレート／噴射リングを示している。 図１０Ｂは、本発明における上部キャビテープレート／噴射リングを示している。

Claims (10)

1. 半導体基板の高圧プロセスチャンバであって、超臨界プロセスキャビテーと、複数の噴射ノズルと、プレナムと、シャトルピースとを具備する高圧プロセスチャンバにおいて：
   ａ．該超臨界プロセスキャビテーは、該半導体基板用のものであり；
   ｂ．該複数の噴射ノズルは渦角度で該高圧プロセスキャビテーの中へ向けて配向されており、該複数の噴射ノズルは該半導体基板の表面の上をおおう渦を発生するべく使用できるものであり；
   ｃ．該プレナムは、該複数の噴射ノズルに接続されていて、該プレナムの幅は該複数の噴射ノズルの幅より大きくて；
   ｄ．該シャトルピースは第一及び第二出口ポートに接続されており、該第一及び第二出口ポートは該複数の噴射ノズルの中心近傍に配置されていて、そして該半導体基板の該表面をおおって位置決めされるべく形成されており、該第一及び第二出口ポートは、第一番目に該第一出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は該第一出口ポートに集まるようになっており、第二番目に該第二出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は該第二出口ポートに集まるようになっている；高圧プロセスチャンバ。
2. 該超臨界プロセスキャビテーが、半導体基板保持面と、半導体ウェーハ保持面に対向している出口ポート面と、該半導体基板保持面を該出口ポート面へ接続する柱面とを備えている、請求項１に記載の高圧プロセスチャンバ。
3. 該柱面が該複数の噴射ノズルを含んでいる、請求項２に記載の高圧プロセスチャンバ。
4. 該出口ポート面が該第一及び第二出口ポートを含んでいる請求項２に記載の高圧プロセスチャンバ。
5. 該超臨界プロセスキャビテーが、該半導体基板保持面と、該出口面との間でほぼ一定の距離となっている、請求項４に記載の高圧プロセスチャンバ。
6. 該超臨界プロセスキャビテーが、該半導体基板保持面と、該出口面との間で一定でない距離となっている、請求項４に記載の高圧プロセスチャンバ。
7. 該一定でない距離が、該出口ポート面の外端部において最大であり、該出口ポート面の中心において最小である、請求項６に記載の高圧プロセスチャンバ。
8. 該一定でない距離が、該出口ポート面の外端部における第一距離と、該出口ポート面の該外端部と中心との間の中間位置における第二距離と、該出口ポート面の該中心における第三距離とを備えていて；さらに該第一距離及び該第三距離は、各々該第二距離よりも長い；
   請求項６に記載の高圧プロセスチャンバ。
9. 半導体基板の高圧プロセスチャンバであって、超臨界プロセスキャビテーと、複数の噴射ノズルと、プレナムとシャトルピースとを具備する高圧プロセスチャンバにおいて：
   ａ．該超臨界プロセスキャビテーが、半導体基板保持面と、半導体基板保持面に対向している出口ポート面と、該半導体基板保持面を該出口ポート面へ接続する柱面とを備えていて；
   ｂ．該複数の噴射ノズルは、該柱面に配置されかつ渦角度で配向されており、該複数の噴射ノズルは該半導体基板の表面とほぼ同一の高さに形成されていて、そして該半導体基板の表面の上をおおう渦を発生するべく使用できるものであり；
   ｃ．該プレナムは、該複数の噴射ノズルに接続されていて、該プレナムの幅は該複数の噴射ノズルの幅より大きくて；
   ｄ．該シャトルピースは第一及び第二出口ポートに接続されており、該第一及び第二出口ポートは該複数の噴射ノズルの中心近傍に配置されていて、そして該半導体基板の該表面をおおって位置決めされるべく形成されており、該第一及び第二出口ポートは、第一番目に該第一出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は 該第一出口ポートに集まるようになっており、第二番目に該第二出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は該第二出口ポートに集まるようになっている；高圧プロセスチャンバ。
10. 半導体基板の高圧プロセスチャンバであって、超臨界プロセスキャビテーと、複数の噴射ノズルと、プレナムと、シャトルピースとを具備する高圧プロセスチャンバにおいて：
    ａ．該超臨界プロセスキャビテーが、半導体基板保持面と、半導体ウェーハ保持面に対向している出口ポート面と、該半導体基板保持面を該出口ポート面へ接続する柱面とを備えていて；該超臨界プロセスキャビテーが、該半導体基板保持面と、該出口面との間で一定でない距離となっており；該一定でない距離が、該出口ポート面の外端部における第一距離と、該出口ポート面の該外端部と中心との間の中間位置における第二距離と、該出口ポート面の該中心における第三距離とを備えていて；さらに該第一距離及び該第三距離は、各々該第二距離よりも長くて；
    ｂ．該複数の噴射ノズルは、該柱面に配置されかつ渦角度で配向されており、かつ該複数の噴射ノズルは該半導体基板の表面の上をおおう渦を発生するべく使用できるものであり、そして超臨界プロセス流体を用いて該半導体基板の表面から異物を除去し、かつ該半導体基板の表面の微細構造体を洗浄するべく使用できるものであって；
    ｃ．該プレナムは、該複数の噴射ノズルに接続されていて、該プレナムの幅は該複数の噴射ノズルの幅より大きくて；
    ｄ．該シャトルピースは第一及び第二出口ポートに接続されており、該第一及び第二出口ポートは該複数の噴射ノズルの中心近傍に配置されていて、そして該半導体基板の該表面をおおって位置決めされるべく形成されており、該第一及び第二出口ポートは、第一番目に該第一出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は該第一出口ポートに集まるようになっており、第二番目に該第二出口ポートだけからの出口作用を提供するセグメントであり、その場合該渦は該第二出口ポートに集まるようになっている；高圧プロセスチャンバ。

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