JP4624406B2 - ワークピース処理用シングルチャンバ - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ、パネルディスプレイ、リジッドディスクまたは光学媒体のようなワークピース、あるいは、マイクロ電子回路、データ記憶素子またはデータ記憶層、あるいは、マイクロ機械エレメントが形成され得る基板から形成される薄膜ヘッドまたは他のワークピースの表面調整、洗浄、リンスおよび乾燥に関する。これらおよび他の同様な物品は、「ウェハ」または「ワークピース」と、総称する。特に、本発明は、半導体ウェハを加工処理するためのワークピースのプロセスチャンバに関する。より特定的には、半導体ウェハをロードし、処理する新たなプロセスチャンバに関する。また、本発明は、半導体ウェハを加工処理するための新たな方法に関する。

（本発明の背景）
マイクロ電子デバイスは、多彩な製品に使用されている。これらデバイス（メモリおよびマイクロプロセッサチップを含むがこれらに限定されない）は、コンピュータ、電話、音声装置、および、他の電子消費財に使用されている。長年にわたって、製造業者は、このようなマイクロ電子デバイスを改良してきた。例えば、製造業者は、処理速度がより速く、他の特性も改善し、同時に、コストも下げて、エンドユーザに届く低価格の新たなマイクロプロセッサチップを考案してきた。このような低価格となったために、このようなマイクロ電子デバイスは、家電製品、自動車、ならびに、玩具およびゲームといった低価格商品など、従来は使用されなかった製品あるいは控えめにしか使用されなかった製品にも使用できるようになってきた。このような製品にマイクロ電子デバイスの使用が増加したことで、これら製品の製造業者は、製品コストを下げ、新たな特徴を有し、製品の信頼性の向上した製品の提供が可能となった。これらマイクロ電子デバイスの速度、汎用性、コスト効率が向上したことで、全く新たなタイプの製品を創出することまでも、容易になった。

これら改善されたマイクロ電子デバイスの開発の大きな要因は、その製造に使用される装置および方法にある。マイクロ電子デバイスの製造業者には、精度が高いこと、非常に高純度な原材料および非常にクリーンな製造環境が要求される。たとえ、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子ですら、これらデバイスの表面に、製造プロセスの任意の段階で残っていれば、デバイス不良または故障が結果として生じ得る。このような理由から、これらデバイスのメーカは、特殊化した装置、製造施設（「ファブ」としても周知）および製造方法に、ますます依存してきた。こうした装置および施設は、設計、建築、設備および維持にコストが掛かる。その結果、修理、サービスまたは交換による不稼働時間最低限とするために、装置には信頼性あることが必須である。

現代のウェハ処理装置は、典型的には、マルチ処理ユニットまたはチャンバを有する。例えば、典型的なウェハ処理装置は、１４ものプロセスチャンバを有し得る。これらユニットまたはチャンバのそれぞれは、マイクロ電子デバイスに対するマルチステップ製造プロセスにおける特定のステップを達成するように、独立にプログラムが組まれ得る。プロセスチャンバが不調になり、サービスを受けなくてはならないチャンバが、たとえ１つだけという事態において、オペレータが即座に修理したい、あるいは、他のプロセスチャンバに交換したいと望んだ場合、そのウェハ処理装置全体は、そのチャンバを修理または交換する必要があるときは常に、その任務から外されなくてはならない。場合によっては、このような修理または交換後、交換したプロセスチャンバからウェハを出し入れするロボットを再度キャリブレーションする必要もある。この再キャリブレーションのステップによって、その単一のプロセスチャンバの修理または交換から生じる通常の不稼働時間に、さらに不稼働時間が加わる。

この不可動時間によって、かなりの製造能力に対する損失を生じ得る。装置のオペレータは、プロセスチャンバが１つだけ不調または使用不能であっても、装置を動かし続ける選択をすることが多い。この選択は、１つのプロセスチャンバを使用せずに処理装置を稼動すると、稼動のコストアップおよび効率低下を招く場合であっても、行われる。この選択がなされる理由は、比較的短期間においては、処理装置がラインに残り、おそらく、その１２のプロセスチャンバのうち１１のみが稼動する場合のほうが、処理装置を１つの不調なプロセスチャンバの交換または修理のために一時的にラインを外さなくてはならない場合より、多くの最終製品を製造できるからである。

稼動不能なプロセスチャンバがあるまま、処理装置を稼動し続けることを決定したオペレータは、究極のところ、そのチャンバを修理し、その装置全体をラインから外さなくてはならない。典型的には、装置全体がラインから外されるのは、第二または第三のチャンバがサービスを受ける必要が生じたとき、あるいは、ファブにおける何らかの他の事態で、さらなる製造中断を生じることなく、装置にサービスを受ける機会が与えられたときである。

マイクロ電子デバイスの製造には、様々な種類の薬品が使用される。これら薬品は、しばしば液体の状態であり、ときとして、気体または蒸気の状態であり得る。これら薬品は、高純度であるがゆえに、高価である。これらプロセスで使用されるフッ化水素および他の強酸、ならびに、酸化剤のような薬品の一部は、また、毒性でもある。その結果、これら薬品の使用、保管および処分には、高性能な設備および厳重な注意が要求され、その結果、高価になり得る。それゆえ、マイクロ電子デバイスの製造に使用されるこれら薬品の使用量を削減することは望ましい。毒性排出物の放出を避けるために、これら薬品およびその蒸気を装置内に留めることも、これら蒸気を外気に放出することなく適切に処分する方法を提供することも、必要である。

最大限生産量を確保するために、信頼性の高いプロセスチャンバを創出することが非常に望まれていることは、上述から理解される。信頼性を高めるための一つの方法は、機械的に単純な構造を有するプロセスチャンバを創出することである。

さらに、処理中に使用された薬品をプロセスチャンバ内に保つのに有用なプロセスチャンバを設計することも望まれている。それは、これら薬品の購入および処分に掛かるコストを下げるためであり、また、再利用されないこれら薬品の任意の量を適切に処分可能とするためでもある。

最後に、マイクロ電子デバイスの製造に使用されるウェハにわたって、乾燥したエアをより効率的に導くプロセスチャンバを創出すること、および、ウェハの出し入れに使用されるエンドエフェクタをクリーンに保つことは、非常に望まれている。これらの効果を有する設計は、さらに、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子が、これらウェハの表面に残る可能性、および、これら粒子が結果得られるマイクロ電子デバイスにダメージを与える可能性をさらに減らすことになろう。

（発明の概要）
本発明は、半導体ウェハ処理用システムに関する。本システムは、多数のプロセスチャンバを含み得る。これらプロセスチャンバの少なくとも１つは、新たなプロセスチャンバである。本発明は、また、この新たなチャンバを用いて、半導体ウェハを加工処理する方法でもある。

プロセスチャンバに接続したチルト可能なリム（ｒｉｍ）を使用することで、プロセスチャンバの構造をシンプルになり、それゆえ、プロセスチャンバの信頼性が向上し、保守管理作業が軽減するはずである。チルト可能なリムは、また、単一の（シングル）プロセスチャンバで様々な処理ステップを可能とする。特に、チルト可能なリムを使用すると、第一の面を、すなわち、処理しようと意図する面を上にして、ウェハを挿入することを可能とする。チルト可能なリムは、３つの処理操作をシングルプロセスチャンバで実行することを可能にする。例えば、２つ以上の処理ステップが、プロセスチャンバの上部コンパートメント（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）で、１つ以上の処理ステップが、プロセスチャンバの下部コンパートメントで実行され得る。チルト可能なリムを使用すると、特に、ビルトインされたチャネルと組み合わせて使用すると、ウェハ処理中に、半導体ウェハ、および、これらウェハを挿入し、取り出すロボットエンドエフェクタをクリーンに保つことができる。こうして、結果として得られるマイクロ電子デバイスにダメージを与える可能性を減らす。

ピボットアームまたはスイングアームをチルト可能なリムと一緒に使用すると、さらなる有益な効果が得られる。典型的には、ピボットアームは、第二の位置から第一の位置へ、スピンするウェハの表面にわたって、ウェハを走査するように移動する。これは、ピボットアームから放出される流体が、事実上ウェハの表面全体に、衝突（ｉｍｐｉｎｇｅ）し、接触するようにするためである。

半導体ウェハを処理する新たなプロセスチャンバは、プロセスチャンバ内に少なくとも１つのロータを含む。ロータは、これらウェハの受け入れおよび処理に適合する。

上述のように、本プロセスチャンバの最上部に、チルト可能なリムを含む。このチルト可能なリムは、非傾斜位置から傾斜位置にチルトする。このチルト可能なリムが非傾斜位置にあるとき、リムはロボットによるロータへのアクセスが妨げられ、チャンバは処理のために閉じられる。逆に、チルト可能なリムが、傾斜位置にあるとき、リムはロボットがプロセスチャンバにアクセス可能となる。

上述のように、プロセスチャンバはピボットアームを含み得る。ピボットアームは、処理用流体を実質的にウェハ表面全体へ配送しやすくする。ピボットアームは第一の位置から第二の位置まで移動可能である。第一の位置において、アームはこれら処理用流体をウェハの上に配置される。第二の位置において、アームは、例えば、リムの上のように、ウェハの側面に配置される。

プロセスチャンバは、また、上向きに配置されたシュラウド（ｕｐｗａｒｄｌｙ−ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｓｈｒｏｕｄ）、および、ウェハ乾燥用エアの回収と移送のために、チルト可能なリム内に排気口を含み得る。シュラウドは、プロセスチャンバの一部をチルト可能なリムより下で囲む。

排気口は、アッパエンド（ｕｐｐｅｒ ｅｎｄ）を含む。このアッパエンドは、特にウェハが上部コンパートメントにあるとき、ウェハ面よりも下の点に配置されることが好ましい。シュラウドおよび排気口は一緒になって、ウェハ全面を通る乾燥用エアの分配および排出の効率化と、ウェハをクリーンにするために使用される流体の分配および排出の効率化とを提供する。このようにして、シュラウドおよび排気口は、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子が、マイクロ電子デバイスの表面に残る可能性を減少させるのに役立ち、結果として得られるマイクロ電子デバイスにダメージを与える可能性を減少させるのに役立つ。

チルト可能なリムは、また、そのリム内に位置されたチャネルを少なくとも１つ含む。ウェハが、リンス水をその表面から除去するために処理中にスピンされると、そのリンス水は、リムの外側に移動し、リムに格納された１つ以上のチャネルの中に移動する。これらチャネルは、流体を回収し、移送し、ウェハの表面から遠ざけ、究極的には、プロセスチャンバの外に出す。チャネルは、また、エンドエフェクタをクリーンに保つのにも役立ち、このようにして、エンドエフェクタ上の汚染物質が処理されたウェハにダメージを与える機会を減らす。

プロセスチャンバは、いわゆるエレベータまたはリフト／回転アクチュエータを含み得る。このアクチュエータは、プロセスチャンバの上部コンパートメントから、下部コンパートメントに、ウェハを移動し得る。このリフト／回転アクチュエータが、ウェハをプロセスチャンバの上部コンパートメントから下部コンパートメントに移動させると、このアクチュエータは、また、ウェハを反転させる。特に、リフト／回転アクチュエータは、ウェハの第一の面を上向きにして上部コンパートメントの位置から、ウェハの第一の面を下向きにして下部コンパートメントにして下部コンパートメントの位置に、ウェハを移動する。この下部コンパートメントにおいて、下向きウェハは、例えば、薬品流体への浸漬による処理、あるいは、薬品流体スプレイを用いた処理を介し、処理ステップを受け得る。プロセスチャンバの上部コンパートメントに、第一の面が再び上向きになる位置にウェハが戻った後に、処理または加工処理されたウェハは、リンスされ、乾燥され、次いで、プロセスチャンバから取り出される。

本発明の別の局面は、プロセスチャンバ内における半導体ウェハの加工処理用プロセスである。このプロセスは、幾つかのステップを含む。プロセスチャンバを開くために、プロセスチャンバの最上部にあるチルト可能なリムは非傾斜位置から傾斜位置までチルトされる。次いで、プロセスチャンバ内に位置されたロータに、ウェハは挿入される。ウェハは、ロボットアームとロボットエンドエフェクタによって挿入される。このような挿入後、ウェハの第一の面は上向きになる。次いで、チルト可能なリムは、非傾斜位置に戻され得る。

次いで、ウェハおよびロータは、プロセスチャンバの上部コンパートメントから、プロセスチャンバの下部コンパートメントまで下げられる。ウェハおよびロータが下部コンパートメントに移動されたとき、それらが同時に反転されることが好ましい。こうして、ウェハおよびロータが下部コンパートメントに位置されたとき、ウェハの第一の面は下向きとなる。

ウェハが反転され、下部コンパートメントに配置される間に、ウェハは、少なくとも１つの処理ステップを受ける。次いで、ウェハは上部コンパートメントに戻され、ウェハの該第一の面をその当初の位置に、すなわち、第一の面を上向きに戻される。次いで、ウェハはリンスされ、乾燥される。プロセスチャンバを開くために、チルト可能なリムは、その傾斜位置に戻される。最後に、ロボットアームは、処理されたウェハをプロセスチャンバから取り出す。

上述したプロセスチャンバのチルト可能なリムは、機械的にシンプルな構造を有する。このシンプルな構造のため、このチルト可能なリムを含むプロセスチャンバは、高い信頼性が得られ、マイクロ電子デバイスの生産効率を向上させるはずである。

シュラウドを使用すると、プロセスチャンバの上部を介して、エアフローを下向きに導くのに寄与するはずである。下向きのエアフローは、薬品の蒸気をプロセスチャンバ内に保つことにも寄与するはずであり、付加的に、これら薬品の購入および処分に掛かるコストを下げる。また、シュラウドは、マイクロ電子デバイスに使用されるウェハ全体にわたって、乾燥用エアを導くのに、プラスの効果をもたらし得る。

エアフローをより効率的にすることで、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子が、マイクロ電子デバイスの表面に残る可能性を減少し得るし、こうして、これらデバイスにダメージを与える可能性をさらに減少し得る。

（詳細な説明）
本発明は、半導体ウェハ処理システム、本システムの一部である新たなプロセスチャンバ、および、半導体ウェハを処理する新たな方法で、好ましくは、この新たなプロセスチャンバを使用する方法である。

図１は、本発明のシステム１０の上平面図を示す。図１に示すシステム１０は、１０のプロセスチャンバを含み、そのそれぞれが図１の円で表わされている、システム１０は、プロセスチャンバをより多くも、より少なくも含み得ることは、理解されるべきである。プロセスチャンバは、直径２００ｍｍまたは３００ｍｍの半導体ウェハのようなマイクロ電子ワークピースを処理するように設計され得る。本発明のプロセスチャンバは、従来の既存処理システム１０に利用されるように設計される。それは、例えば、係属中の米国特許出願第１０／６９１，６８８号（２００３年１０月２２日出願）および同第１０／６９０，８６４号（２００３年１０月２１日出願）に開示されており、この両出願の開示は、本明細書において、参考として、援用される。このシステム１０は、異なる処理ステーションまたはチャンバ（例えば、無電解メッキおよび電解メッキを実行するチャンバだが、これらに限定されない）を含み得る。より特定的には、これらチャンバは、マイクロ電子ワークピースをプレーティングおよび他の処理用の手段として機能する。このようなシステムおよびプロセスチャンバは、モンタナ州ＫａｌｉｓｐｅｌｌのＳｅｍｉｔｏｏｌ，Ｉｎｃ．によって開発されてきた。これらシステムは、モジュール化され得るし、それゆえ、容易に拡張され得る。

図１Ａは、本発明のプロセスチャンバが囲まれる筺体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）１１を示す。この筺体１１の上部は、ＨＥＰＡフィルタ１３を含む。エアが、このＨＥＰＡフィルタ１３を介して筺体１１の中に引き込まれる。ＨＥＰＡフィルタ１３を介して、エアが筺体１１に入った後、本発明のプロセスチャンバ１２を通り抜け、次いで、エアは筺体１１の最下部に接続された排気管を介して、引き抜かれる。

図１Ｂは、図１および図１Ａの処理システムの一部を示す等角図である。以下に説明されるように、本発明は、チルト可能なリム２４およびシュラウド４０を含む。チルト可能なリム２４およびシュラウド４０は、処理システムのデッキ１９（図１Ｂを参照）に固定されている。特に、図３に示されるように、シュラウド４０のベース部分２１は、デッキ１９に固定されている。

図１および図１Ｂに示す処理システムは、より詳細には、係属中の米国特許出願第１０／７３３，８０７号（２００３年１２月１１日出願）、同第１０／８５９，７４８号（２００４年６月３日出願）、同第１０／８５９，７４９号（２００４年６月３日出願）、同第１０／８６０，３８４号（２００４年６月３日出願）、同第１０／８６０，３８５号（２００４年６月３日出願）、同第１０／８６０，５９２号（２００４年６月３日出願）、同第１０／８６０，５９３号（２００４年６月３日出願）、および、同第１０／８６１，２４０号（２００４年６月３日出願）に記載されており、これら出願の記載は、本明細書にて、参考として援用される。

新たなプロセスチャンバ１２は、図２に斜視図で示されている。上述のように、図２に示すような本発明の新たなプロセスチャンバ１２のシュラウドおよびチルト可能なリムは、図１Ｂの既存のチャンバ１５に、すなわちデッキ１９の上に、直接設置され得る。このプロセスチャンバ１２は、多数の異なる機能を実行する多数の異なるチャンバの一つであり得て、典型的にはシステム１０に含まれる。

図２および図３に最適に示されるように、本発明の新たなプロセスチャンバ１２は、半導体ウェハ１４のような単一のワークピースに処理ステップを実行するように設計される。半導体ウェハ１４は、ロボットアーム１６およびロボットエンドエフェクタ１８によって、プロセスチャンバ１２に送り込まれる。ロボットアーム１６およびロボットエンドエフェクタ１８について、および、半導体ウェハの処理との関係でのそれらの使用については、いずれも業界で周知である。

ロボットアーム１６およびロボットエンドエフェクタ１８は双方とも、未完成ウェハ１４をロータ２０に置き、完成ウェハ１４をロータ２０から取り出す。この好ましい実施形態において、プロセスチャンバ１２は、ロータ２０を１個含む。しかしながら、２個以上のロータも使用され得る。

ロータ２０は、ロータアセンブリ２２の一部である。ロータアセンブリ２２は、ウェハ１４を受け取り、運び、処理のためにウェハ１４を置き、処理または乾燥ステップ中に、回転またはスピン可能である。

ウェハ１４の取り入れ、取り出しを可能とするために、プロセスチャンバは、チルト可能なリム２４を含む。このチルト可能なリム２４は、非傾斜位置（図４〜図７）と傾斜位置（図２および図３）との間で移動可能である。チルト可能なリム２４が、図４〜図７に示すように、その非傾斜位置にあるとき、そのリム２４は、開口部を閉じる。その開口部が閉じていない場合、ウェハ１４のプロセスチャンバ１２への取り入れ、プロセスチャンバからの取り出しが可能である。逆に、チルト可能なリム２４が、図２および図３に示すように、その傾斜位置にあるとき、そのリム２４は、プロセスチャンバ１２の一部を開く。リム２４が、この傾斜位置にあるとき、ウェハ１４をプロセスチャンバ１２へ取り入れ、プロセスチャンバ１２から取り出され得る。

図２および図３に示されるように、リム２４はチルトするので、ロボットアーム１６およびロボットアームエフェクタ１８がロータ２０にアクセス可能となる。このように、リム２４がチルトするので、ウェハ１４をプロセスチャンバ１２に取り入れ、ロータ２０上へ搭載し、引き続き取り出すことが可能となる。ロータ２０から出ている小さなフックのような指３０は、ウェハ１４の処理中にロータ２０にウェハ１４を固定するために使用される。

チルト可能なリム２４は、２つの回転軸またはピボットヒンジの周りを旋回する。これらピボットヒンジ２６の一方は、図２に示される。他方のヒンジは、図２に示されない。ピボットヒンジ２６は、リム２４の反対側で、図２では明瞭でないプロセスチャンバの一部であるプロセスチャンバ１２を固定する。図２と図７とで比較して示すように、チルト可能なリム２４は、空圧リフトアームメカニズム２８を作動させて、その傾斜位置と非傾斜位置との間を移動する。特に、この空圧リフトアームメカニズム２８は、ピボットクレビスを装着した（ｐｉｖｏｔｉｎｇ ｃｌｅｖｉｓ ｍｏｕｎｔ）複動空圧シリンダである。このような空圧シリンダの販売業者から購入可能な磁気センサが、２つの位置、すなわち、このシリンダの上昇位置と下降位置とを指示するのに使用される。シリンダのこの双方の位置は、機械的ハードストップ（ｈａｒｄ ｓｔｏｐ）によって規定される。

上述から、チルト可能なリム２４およびその作動メカニズムは、構造がシンプルで、その結果、信頼性が向上し、保守管理作業が軽減するはずであることは、理解される。

プロセスチャンバ１２は、図２および図７で最適に示されるように、また、ピボットアームまたはスイングアーム３２も含む。ピボットアーム３２は、２つの最終位置の間で、走査する動作で動く。その動きは、５０ワットのＹａｓｋａｗａのモータおよびハーモニックギア減速機とを組み合わせて、達成される。ハーモニックギア減速比は、５０：１である。空圧リフトアームメカニズム２８と同様に、このピボットアームまたはスイングアーム３２の一行程の両端は、ハードストップによって規定される。ホーム（ゼロ）位置は、２つのハードストップの一方に対し、ピボットアーム３２に登録することで設定される。Ｙａｓｋａｗａのモータの上の相対位置・絶対位置検出器が、ピボットアーム３２のホーム位置との相対的な任意の位置を規定するために使用される。

ピボットアーム３２は、ウェハ１４への処理用流体の配送を容易にする。本実施形態において、ピボットアーム３２は、第一の位置から第二の位置に移動可能である。ピボットアーム３２の第一の位置は、図７に示される。第一の位置において、ピボットアームは、この処理用流体をウェハ１４に配送するため、ウェハ１４の上に配置される。

図７に示すように、ピボットアーム３２は、２つのチューブ３４および３６を含む。製造業者の処理ニーズによって、任意の気体または液体が、これらチューブ３４および３６を介して、調合され得る。

好ましい一実施形態において、チューブ３２は、ウェハ１４への脱イオン水の配送を容易にする。一方、チューブ３４は、ウェハ１４への窒素単独の配送あるいは窒素とイソプロピルアルコールとを組み合わせた配送のいずれかを容易にし、その配送のために設けられる。従来式バルブ（図示せず）は、これら気体および液体をチューブ３４および３６それぞれに配送するのを制御するために使用される。

ピボットアーム３２の第二の位置は、図２に示される。この第二の位置において、ピボットアーム３２は、ウェハ１４の側面に配置されており、チルト可能なリム２４の上にある。この第二の位置において、ピボットアームの端は、ドリップ受けトレイ３８の上にある。ドリップ受けトレイ３８は、ピボットアーム３２の端にある２つのノズル先端のいずれかからポタポタ落ちる液体を回収する。また、ドリップ受けトレイ３８は、従来式バルブとノズル先端との間の脱イオン水を回収し、その除去を容易にする。この脱イオン水は、ときとして、チューブ３２からパージされなくてはならない。ドリップ受けトレイ３８は、これら廃液を処分のための離れたロケーションに移送する手段と接続されている。ここでは、ドリップ受けトレイ３８は、チャネル４４に注ぎ込まれる。

ピボットアーム３２またはスイングアームをチルト可能なリム２４と一緒に使用すると、有益な効果が多数ある。典型的には、ピボットアームは、第二の位置から第一の位置に、走査する動きで、スピンするウェハの表面にわたって移動する。これは、ピボットアーム３２から放出された流体が、事実上ウェハ１４の表面全体に、衝突し、接触するようにするためである。ピボットアーム３２は、このように、脱イオン水をスピンするウェハ１４の事実上表面全体に直接衝突させることを可能とする。これは、ウェハ１４の洗浄強化を提供するものと考えられる。当然、ピボットアーム３２は、窒素、イソプロピルアルコール、および、任意のその他の液体または気体を、ウェハ１４の表面全体に衝突させるためにも、また使用され得る。

プロセスチャンバ１２は、また、上向きに配置されたシュラウド４０を含み得る。上述のように、シュラウド４０は、図１Ｂおよび図３に示すように、チルト可能なリム２４の下ではあるが、デッキ１９の上に位置される。シュラウド２４は、ウェハ１４の第一の面４２の周囲および表面にわたるエアフローの強化と効率化とを促進すると考えられる。このエアフローの強化と効率化によって、ウェハ１４の表面にパーティクルが残留しないようになるはずである。加えて、シュラウド４０は、ウェハ１４の処理に使用された薬品の蒸気をプロセスチャンバ１２内に保つことにも寄与し得る。乾燥用エアは、ＨＥＰＡフィルタ１３を介して、図１、図１Ａおよび図１Ｂに示すユニットに入る。次いで、このエアは、ウェハ１４を避けて通り、シュラウド４０の最上部に入る。エアは、シュラウド４０の最下部から放出され、次いで、図１および図１Ｂに示す丸みを帯びた通気開口部１７の一部を介して、下方に進み続ける。４つの丸みを帯びた通気開口部１７の残りの部分は、シュラウド４０のベース２１で、フランジによって覆われている。

図５に最適に示されるように、少なくとも１つのチャネル４４は、チルト可能なリム２４の内部に置かれている。好ましい実施形態は、３つのチャネルを含み得る。そして、これら３つのチャネル４４のうち、２つが図５に示される。ウェハ１４の表面すなわち第一の面４２から、リンス水および粉塵または汚れを除去するために、ウェハ１４が処理中にスピンされると、水分および巻き込まれた（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ）微粒子は、遠心力で、外側に、リム２４に向かって移動される。水分がリム２４に近づくと、その水分はリム２４内のチャネル４４に入る。これらチャネル４４は、ウェハの第一の面４２から流体を回収し、移送して遠ざけ、究極的に、プロセスチャンバ１２の外に出す。このようにして、チャネル４４およびチルト可能なリム２４は、この流体がプロセスチャンバ１２の最下部に到達する可能性を減らすために、協働する。

チャネル４４の内部で回収された流体の多くは、フレキシブルなドレインホースフィッティング４６を介して、プロセスチャンバ１２から除去される。このフレキシブルなドレインホースフィッティング４６は、図３に最適に示され得る。チャネル４４の内部に接続された流体の一部は、ロータアセンブリ２２によって、ウェハ１４のリンスおよびスピン乾燥中に、このホースフィッティング４６を介して除去される。チャネル４４の中の流体の残りは、ロボットエンドエフェクタ１８によって、処理されたウェハ１４の除去中に放出される。特に、チルト可能なリム２４は、その非傾斜位置から、図３に示すような傾斜位置に移動するので、チャネル４４内の任意の残留した流体は、リム２４の最下点の方に、すなわち、フレキシブルなドレインホースフィッティング４６の方に移動する。フレキシブルなドレインホースフィッティング４６の外に流れ出された流体は全て、次いで、処分用の離れたロケーションに放出される。

上述のように、エアは、ウェハ１４を乾燥するために、プロセスチャンバ１２のようなプロセスチャンバを介して引き込まれる。この乾燥用エアは、プロセスチャンバ１２の最下部近くで形成された真空状態の発生の結果として、プロセスチャンバ１２に入る。この真空状態の結果、プロセスチャンバ１２の最上部の上、ウェハの上、そして、チャンバ１２の最下部までの雰囲気（ａｍｂｉｅｎｔ）からエアが導かれる。

排気口４８は、チルト可能なリム２４に提供される。特に、これら排気口４８は、チルト可能なリム２４の内部に形成あるいは内部に位置される。これら排気口４８の１つは、図３、図８および図９に示されている。双方の排気口４８は、図１０に示されている。排気口４８は、アッパエンド５０を含む。

図８は、傾斜位置にあるチルト可能なリム２４を示す。それでも、この図８を検討して分かるように、チルト可能なリム２４が、その非傾斜位置にあり、ロータアセンブリ２０およびウェハ１４が、プロセスチャンバ１２の上部コンパートメントにあるとき、図８に示すように、これら排気口４８のアッパエンド５０は、ウェハ１４の水平面より下にある。

プロセスチャンバは、また、一対の排気管５２も含む。排気管５２のそれぞれは、単一の排気口４８と関連している。一方の排気管５２およびその関連排気口４８は、図８および図９に描かれている。

チルト可能なリム２４は、その傾斜位置にあるとき、図８に示すように、その排気口４８は、排気管５２から分離されている。一方、チルト可能なリム２４は、図９に示すように、その非傾斜位置にあるとき、密閉するように、排気管５２に係合する。ウェハ１４を避けて通る乾燥用エアの一部は、排気口４８に入り、次いで、プロセスチャンバ１２から放出するために、排気管５２に入る。

処理サイクル中、ウェハ１４をリンスするため、ピボットアーム３２から放出される液体の比較的少ない一部が、排気口４８および排気管５２の方に回され得る。この液体は、本質的に噴霧蒸気を形成するために、エア中に引っ張っていかれる。この噴霧蒸気は、排気口４８および排気管５２を介して、チルト可能なリム２４を離れる。次いで、噴霧蒸気は、プロセスチャンバ１２から外に運ばれる。

処理されたままの状態のウェハ１４近傍の領域から乾燥用エアおよび液体を除去することによって、より効率的に乾燥用エアをウェハ１４全体に導くように、シュラウド４０、排気口４８および排気管５２は一体となって協働する。このようにして、シュラウド４０、排気口４８および排気管５２は協働して、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子が、処理中にウェハの表面に残る可能性を減らす。次いで、これにより、結果として得られるマイクロ電子デバイスにダメージを与える可能性を減らす。

今まで見てきたように、プロセスチャンバ１２は、いわゆるエレベータまたはリフト／回転アクチュエータ５４によって機能を果たし得る。このリフト／回転アクチュエータ５４は、図４に示すようなプロセスチャンバ１２の上部コンパートメントから、図６に示すプロセスチャンバの下部コンパートメントに、ウェハ１４を移動し得る。

プロセスチャンバ１２の上部コンパートメントから下部コンパートメントにウェハ１４が移動すると、リフト／回転アクチュエータ５４は、ウェハ１４と、ウェハがその上に載っているロータ２０とを反転する。特に、リフト／回転アクチュエータ５４は、図４に示すようにウェハ１４の第一の面４２を上にして、上部コンパートメントの位置から、図６に示すようにウェハ１４の第一の面を下にして、プロセスチャンバ１２の下部コンパートメントの位置にウェハを移動する。

この下部コンパートメントにおいて、この下向きウェハ１４は、例えば、液体薬品による処理または液体薬品への浸漬による処理、あるいは、流体スプレイ処理による処理などの処理ステップを受け得る。リフト／回転アクチュエータ５４は、ウェハ１４がプロセスチャンバ１２の上部コンパートメントに、第一の面４２が再び上向きになる位置に戻った後に、処理または加工処理されたウェハ１４は、リンスされ、乾燥され、次いで、プロセスチャンバ１２から取り出される。

したがって、本発明は、また、半導体ウェハ処理システム１０のデッキ１９への着脱式の固定（ｒｅｍｏｖａｂｌｅ ｓｅｃｕｒｅｍｅｎｔ）用のアタッチメントでもあることは、明らかである。このアタッチメントは、傾斜位置から非傾斜位置までチルトするチルト可能なリム２４を含む。上述のように、このチルト可能なリム２４は、そのリムがその傾斜位置にあるとき、ウェハ１４をシステム１０に取り入れ、システム１０から取り出すことを可能にする。本発明は、また、デッキ１９にチルト可能なリム２４を固定するサポートも含む。このサポートは、シュラウド４０であることが好ましい。

本発明の典型的なプロセスを再び触れると、上述したコンポーネントを使用して、本プロセスは、プロセスチャンバ１２の内部での半導体ウェハ１４の処理を包含する。このプロセスは、幾つかのステップを含む。第一に、プロセスチャンバ１２の最上部にあるチルト可能なリム２４は、図４〜図７に示すような非傾斜位置から、図２および図３に示すような傾斜位置にチルトされる。リム２４がチルトすると、プロセスチャンバ１２の前面が開く。

第二に、半導体ウェハ１４は、プロセスチャンバ１２の内部に置かれたロータ２０の上に挿入される。図２および図３で、最適に示されるように、ウェハ１４は、ロボットアーム１６およびロボットエンドエフェクタ１８によって、このロータ２０上に挿入されることが好ましい。このような挿入をすると、ウェハ１４の第一の面４２は、上向きとなる。このロータ２０上の初期位置において、図２および図３のウェハ１４は、プロセスチャンバ１２の上部コンパートメントに位置される。チルト可能なリム２４は、ここで、その非傾斜位置に戻り、プロセスチャンバ１２を閉じる。この時点で、ウェハは、オプションの処理ステップを受け得る。次いで、ウェハ１４およびロータ２０は、このプロセスチャンバ１２の上部コンパートメントから、プロセスチャンバ１２の下部コンパートメントに下げられる。このウェハ１４は、図５および図６のチャンバ１２の下部コンパートメントに示されている。リフト／回転アクチュエータ５４が、ロータ２０をプロセスチャンバ１２の下部コンパートメントに動かすとき、アクチュエータ５４は、同時にウェハ１４を反転する。その結果、ウェハ１４の第一の面４２は、下向きになる。

ウェハ１４が下部コンパートメント内で反転され、下部コンパートメントに配置される間に、ウェハ１４は化学的処理ステップのような別の処理ステップを受け得る。ウェハ１４が処理された後に、リフト／回転アクチュエータ５４はウェハ１４を上部コンパートメントに戻し、ウェハ１４の第一の面４２をその初期位置に、すなわち、その第一の面４２を上向きに戻す。次いで、ウェハ１４は、また別の化学的処理（リンスおよび／または乾燥を含むが、これらに限定されない）を受け得る。

最後に、チルト可能なリム２４は、その傾斜位置に戻される。図３に最適に示されるように、この傾斜位置において、チャネル４４内に回収された任意の流体は、フレキシブルなドレインホースフィッティング４６に導かれ、その後、プロセスチャンバ１２から排出される。リム２４がその傾斜位置になると、ロボットアーム１６は、プロセスチャンバ１２からウェハ１４を取り出す。

したがって、本発明の装置およびプロセスは、機械的にシンプルな構造を有するチルト可能なリムを提供する。潜在的に、その結果、高い信頼性が得られ、マイクロ電子デバイスの生産における効率が向上する。

シュラウドおよび排気口の使用によって、チャンバ１２内での薬品蒸気の保持性が向上し得る。また、マイクロ電子デバイス製造に使用されるウェハ１４全面へ乾燥用エアをより効率的に導入し得るし、粉塵、汚れ、金属および製造薬品の非常に小さな粒子が、これらウェハの表面に残る可能性を減少し得る。

図１は、本発明の実施形態に従う半導体ウェハのような単一のワークピース処理システムの上平面図である。 図１Ａは、図１の処理システムの一部分の斜視図である。 図１Ｂは、本発明の実施形態に従う図１および図１Ａの処理システムの一部分を示す等角図である。 図２は、新たなプロセスチャンバの斜視図であり、プロセスチャンバからの半導体ウェハの取り入れ、または、取り出しを容易にするため、チルトするリムが傾斜位置にある。 図３は、図２のプロセスチャンバの部分断面図である。 図４は、図３のプロセスチャンバの図であるが、チルトするリムはその非傾斜位置にある。 図５は、図２のプロセスチャンバの斜視図であるが、ウェハとロータの双方がプロセスチャンバの下部コンパートメントにあり、ウェハの第一の面が下を向くように、図２に示す方向から反転している。 図６は、図５のプロセスチャンバの部分断面図である。 図７は、図２および図５のプロセスチャンバの斜視図であるが、ロータとウェハはその当初の位置に戻り、ウェハに処理用流体を配送するために、ピボットアームがそのウェハの第一の位置にあることを示す。 図８は、図２のプロセスチャンバの部分断面図であるが、図３とは異なる断面線に沿い、チルト可能なリムがその傾斜位置にあることを示す。 図９は、図８のプロセスチャンバの部分断面図であるが、チルト可能なリムは非傾斜位置にある。 図１０は、チルト可能なリムの下側の拡大斜視図である。

Claims (9)

1. 半導体ウェハを処理するプロセスチャンバであって、該チャンバは、
   （ａ）該プロセスチャンバ内の少なくとも１つのロータであって、該ロータは、ウェハの受け入れおよび／または処理に適合されている、ロータと、
   （ｂ）該プロセスチャンバの最上部のチルト可能なリムであって、該チルト可能なリムは、非傾斜位置から傾斜位置まで該ロータとは独立にチルトし、該リムが該傾斜位置にあるとき、該プロセスチャンバへのウェハの取り入れと、該プロセスチャンバからのウェハの取り出しとを可能にする、チルト可能なリムと
   を備える、プロセスチャンバ。
2. ピボットアームをさらに備え、
   該アームは、前記ウェハに処理用流体を配送するために該アームが該ウェハの上に配置される第一の位置から、該アームが該ウェハの側面に配置される第二の位置まで移動可能である、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
3. 上向きに配置されたシュラウドであって、前記プロセスチャンバの一部を前記チルト可能なリムより下で囲むシュラウドをさらに備える、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
4. 前記チルト可能なリムの内部に配置された排気口をさらに備える、請求項３に記載のプロセスチャンバ。
5. 前記排気口は、上端部を含み、
   該排気口の上端部は、前記ウェハが前記プロセスチャンバの上部コンパートメントにあるとき、該ウェハの水平面より下に位置する、請求項４に記載のプロセスチャンバ。
6. 前記チルト可能なリムの内部に位置する少なくとも１つのチャネルであって、ウェハ加工処理用流体の回収および／または移送に適合されているチャネルをさらに備える、請求項１に記載のプロセスチャンバ。
7. プロセスチャンバ内で半導体ウェハを加工処理するプロセスであって、該プロセスは、
   （ａ）該プロセスチャンバの最上部にあるチルト可能なリムを非傾斜位置から傾斜位置までチルトすることにより、該プロセスチャンバを開くことと、
   （ｂ）該プロセスチャンバ内に位置するロータ上にウェハを挿入することであって、該ロータは、非傾斜位置にある、ことと、
   （ｃ）少なくとも１つの処理ステップを該プロセスチャンバ内の該ウェハに受けさせることと、
   （ｄ）該プロセスチャンバから該ウェハを取り出すことと
   を包含する、プロセス。
8. 前記ウェハを前記プロセスチャンバの上部コンパートメントから、該プロセスチャンバの下部コンパートメントまで下げることと、
   該下部コンパートメント内で該ウェハを処理することと、
   該ウェハを該上部コンパートメントに戻すことと、
   該ウェハを乾燥させることと
   を包含する、請求項７に記載のプロセス。
9. 前記ウェハを反転および移動する装置であって、該ウェハの第一の面を下向き位置に反転し、処理するために該ウェハを前記プロセスチャンバの上部コンパートメントから該プロセスチャンバの下部コンパートメントに移動する装置をさらに備え、
   （ｅ）該ウェハを反転および移動する該装置は、次いで、該プロセスチャンバの該上部コンパートメントに、かつ、該第一の面が上向きになる位置に、該ウェハを戻し、（ｆ）該プロセスチャンバから該加工処理されたウェハを取り出す、請求項１に記載のプロセスチャンバ。

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