JP4724353B2 - 半導体基板のための高圧処理チャンバー - Google Patents
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Description
【０００１】
関連出願
本出願は、２０００年７月２６日出願のＵＳ仮出願６０／２２０，８８３号、及び２００１年４月１０日出願のＵＳ仮出願６０／２８３，１３２号の優先権主張を伴うものであり、またこれら２つの仮出願は、この参照により開示に含まれるものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、高圧処理の分野に関する。特に本発明は、半導体基板の高圧処理の分野に関する。
【０００３】
発明の背景
半導体基板の処理においては、他の被加工物の処理とは無関係の独特の問題がある。典型的には、半導体処理はシリコンウエハーから行われる。半導体処理は、シリコンウエハーをドープで処理してトランジスター半導体を製造することから始められる。次に半導体処理は、エッチングのライン及びバイアが点在する金属及び誘電体の層を連続的に形成して、トランジスター接点及び相互配線構造を製造する。最終的には、半導体処理において、トランジスター半導体、トランジスター接点及び相互配線は集積回路を形成する。
【０００４】
半導体基板の処理における重要な必須条件は、清浄性である。多くの半導体処理は、本質的には清浄な環境である真空下で行われる。他の半導体処理は、大気圧下での湿式処理にて行われる。湿式処理におけるリンス処理は本質的に清浄な処理だからである。例えば、ライン及びバイアのエッチングの後のフォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去にはプラズマ灰化及び真空処理が行われ、続いて剥離槽での剥離及び湿式処理が行われる。
【０００５】
半導体基板の処理における他の重要な必須条件には、処理能力及び信頼性が含まれる。半導体基板の製造工程は、半導体の製造設備にて行われる。半導体の製造設備は、処理装置、製造設備自体及びそれを運転する従業員のために、多大な設備投資を必要とする。それらの費用を埋め合わせてその製造設備により十分な収入を得るためには、処理装置が、一定時間内において十分なウエハーの処理能力を有する必要がある。その処理装置はまた、製造設備により継続的な収入を確保するために、信頼性の高い処理を行わなければならない。
【０００６】
最近まで、プラズマ灰化及び剥離槽は、半導体処理におけるフォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去には十分であるとされてきた。しかし、近年の集積回路の進歩によって、剥離槽に耐える十分な構造を備えた大きさに満たない限界寸法のエッチング形状と、プラズマ灰化の酸素環境に耐えられない低誘電率材料とが使用されている。
【０００７】
近年は、フォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去のためのプラズマ灰化及び剥離槽を超臨界処理に置換することに関心が集まっている。しかし、従来の超臨界処理システムの高圧処理チャンバーは、半導体処理の独特なニーズを満足するには適切でない。
【０００８】
半導体処理に要求される清浄性を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。半導体処理に要求される処理能力を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。半導体処理に要求される信頼性を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。
【０００９】
発明の概要
本発明は、半導体基板の処理のための高圧チャンバーである。高圧チャンバーは、チャンバーハウジング、プラテン及び機械式駆動装置を有する。チャンバーハウジングは、第１シール面を有する。プラテンは、半導体基板を保持するための部位及び第２シール面を有する。機械式駆動装置は、プラテンをチャンバーハウジングに接続する。機械式駆動装置は、半導体基板を配置するために作動時にプラテンをチャンバーハウジングから分離する。さらに機械式駆動装置の作動時には、プラテンの第２シール面とチャンバーハウジングの第１シール面とが、機械式駆動装置によって半導体基板の周りに高圧処理チャンバーを形成する。
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明の好適な圧力チャンバーは、好ましくは半導体ウエハーの超臨界処理に使用される。好適な圧力チャンバーは、超臨界処理モジュールの一部を形成することが好ましい。超臨界処理モジュールは、半導体ウエハーからフォトレジストを除去するために使用されることが好ましい。選択的に、超臨界処理モジュールは、フォトレジスト現像のような半導体ウエハーの他の超臨界処理に使用される。
【００１１】
本発明の圧力チャンバーフレームは図１に示される。圧力チャンバーフレーム１０は、圧力チャンバーハウジング部分１２、開閉ハウジング部分１４、ウエハースリット１６、窓１８、ポスト１９、上部開口部２０及び上部ボルト穴２２を有する。ウエハースリット１６は、３００ｍｍのウエハーのための大きさであることが好ましい。選択的に、ウエハースリット１６は、より大きめ又はより小さめのウエハーのための大きさである。ウエハースリットはさらに選択的に、パック（puck）のようなウエハー以外の半導体基板のための大きさである。
【００１２】
圧力チャンバーフレーム１０の開閉ハウジング部分１４は窓１８を有し、窓１８により、好適な圧力チャンバーの組立て及び分解のためのアクセスが可能になる。好ましくは、窓１８は４つあり、それらは圧力チャンバーフレーム１０の側面に位置する。好ましくは、各々の窓１８の側部は２つのポスト１９によって、上部は圧力チャンバーハウジング部分１２によって、底部は基礎２３によって形成される。圧力チャンバーハウジング部分１２のボルト穴２２は、上蓋を圧力チャンバーフレーム１０にボルトで固定するためのものである。
【００１３】
本発明の好適な圧力チャンバーを説明する前に、本発明の形態をより単純に説明するために第１の他の圧力チャンバーを説明する。
【００１４】
本発明の第１の他の圧力チャンバーは図２に示される。第１の他の圧力チャンバー３０は、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６及びシールプレート３８を有する。上蓋３２は、好ましくはボルト（図示せず）によって圧力チャンバーフレーム１０に接続される。ウエハープラテン３４はシリンダー３６に接続される。シリンダー３６はピストン（図示せず）に接続される。シールプレート３８は、ピストンを封着して大気から分離する。
【００１５】
当業者には、複数の固定具がウエハープラテン３４をシリンダー３６に接続し、シリンダー３６をピストンに接続し、シールプレート３８を圧力チャンバーフレーム１０に接続することが直ちに明らかであろう。さらに当業者には、好ましくは上蓋３２を圧力チャンバーフレーム１０に接続するボルトが、スクリュー又は圧力チャンバーフレーム１０と上蓋３２との螺着のような、他の固定具に置換可能であることが直ちに明らかであろう。
【００１６】
閉鎖状態にある第１の他の圧力チャンバー３０の断面が図３に示される。第１の他の圧力チャンバー３０は、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサー／注入リング４２を有する。好ましくは、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサー／注入リング４２はステンレス鋼を含む。スペーサー／注入リング４２、上蓋３２及びウエハープラテン３４は、ウエハーキャビティ４４を形成する。ウエハーキャビティ４４は、第１、第２及び第３のＯリング溝４８、５０及び５２に配置される第１、第２及び第３のＯリング（図示せず）によって封止されることが好ましい。圧力チャンバーフレーム１０及びシールプレート３８は、シールプレート３８を貫通するピストンネック５６を除き、ピストン本体５４を囲繞する。ピストンネック５６はシリンダー３６に接続され、シリンダー３６はウエハープラテン３４に接続される。
【００１７】
圧力チャンバーフレーム１０及びピストン本体５４は、ピストン本体５４の下方に液圧キャビティ５８を形成する。圧力チャンバーフレーム１０、シールプレート３８、ピストン本体５４及びピストン本体５４の直上のピストンネック５６は、ピストン本体５４とシールプレート３８との間に気圧キャビティ６０を形成する。
【００１８】
当業者には、ピストン本体５４と圧力チャンバーフレーム１０との間のピストンシールによって、液圧キャビティ５８が気圧キャビティ６０から分離されることが直ちに明らかであろう。さらに当業者には、ピストンネック５６とシールプレート３８との間のネックシール、及びシールプレート３８と圧力チャンバーフレーム１０との間のプレートシールによって、気圧キャビティ６０が大気から分離されることが直ちに明らかであろう。さらに、この技術分野ではよく知られた液流体システム及び気流体システムが、液圧キャビティ５８及び気圧キャビティ６０にそれぞれ接続されることは、当業者に直ちに明らかであろう。
【００１９】
超臨界処理においては、ウエハーキャビティ４４に半導体ウエハー４６が配置され、好ましくは、フォトレジストを半導体ウエハー４６から除去するために、ウエハーキャビティ４４にて超臨界液体が溶剤とともに使用される。超臨界処理及びウエハーキャビティ４４の大気への通気の後に、液圧キャビティ５８内の液流体が減圧され、一方気圧キャビティ６０はガスにより僅かに加圧され、それによりピストン４０が下降する。それによりウエハープラテン３４が下降し、半導体ウエハー４６がスリット１６に近接する。次にウエハー４６はスリット１６から取り除かれる。好ましくは、半導体ウエハーはロボット（図示せず）により取り除かれる。選択的に、半導体ウエハー４６は技術者により取り除かれる。
【００２０】
次に第２の半導体ウエハーが、スリット１６を通してウエハープラテン３４の上に配置される。次に、気圧キャビティ６０が大気に通気され、一方液圧キャビティ５８は液流体によって加圧され、それによりウエハープラテン３４がスペーサー／注入リング４２内に移動し、ウエハーキャビティ４４が再形成される。次にウエハーキャビティ４４が加圧され、超臨界液体及び溶剤が第２のウエハーからフォトレジストを除去する。
【００２１】
超臨界処理が行われる間は、液圧キャビティ５８内の液流体の圧力は、ウエハープラテン３４に対して、超臨界液体により加えられる下向きの力よりも大きい上向きの力を加えられるように維持されることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００２２】
本発明のスペーサー／注入リング４２はさらに図４Ａに示される。スペーサー／注入リングは、環状部６４及び注入ノズル６６を備えたリング本体６２を有する。スペーサー／注入リング４２の内径は３０５ｍｍ（１２インチ）より僅かに大きいことが好ましく、これは３００ｍｍのウエハーのための大きさである。選択的に、スペーサー／注入リング４２はそれより大きめ又は小さめの内径を有する。スペーサー／注入リングは、好ましくは４５個の注入ノズル６６を有する。選択的に、スペーサー／注入リングより多い又は少ない注入ノズル６６を有する。各々の注入ノズル６６は、スペーサー／注入リング４２の内径方向に対して４５°の方向である。選択的に、注入ノズルはそれより大きい又は小さい角度方向である。スペーサー／注入リング４２は、好ましくは５．０８ｍｍ（０．２００インチ）の厚さを有する。選択的に、スペーサー／注入リング４２はそれより大きめ又は小さめの厚さを有する。
【００２３】
図４Ｂはスペーサー／注入リング４２の断面図であり、リング本体６２、環状部６４及び１つの注入リング６６が図示されている。環状部６４は、幅４．０６ｍｍ（０．１６０インチ）及び高さ２．７９ｍｍ（０．１１０インチ）の矩形断面を有することが好ましい。注入ノズル６６の各々の直径は０．７１ｍｍ（０．０２８インチ）であることが好ましい。スペーサー／注入リング４２の環状部６４及び注入ノズル６６は、ウエハーキャビティ４４（図３）に流入する超臨界液体のための通路を形成する。超臨界処理において、超臨界液体は先ず、超臨界液体の貯蔵器として作用する環状部６４に流入する。次に超臨界液体は、注入ノズル６６によってウエハーキャビティ４４内に注入され、ウエハーキャビティ４４（図３）内に渦を生じさせる。
【００２４】
本発明のウエハーキャビティ４４及び２ポートの出口が図５に示される。他の上蓋３２Ａにより形成されたウエハーキャビティ４４、ウエハープラテン３４及びスペーサー／注入リング４２は、２ポート出口７０を通じて排液される。２ポート出口７０は、第１位置７４と第２位置７６との間を行き来する往復部材７２を有する。第１及び第２位置の間の往復部材７２の行き来によって、スペーサー／注入リング４２により形成された渦の中心は、第１排出ポート７８と第２排出ポート８０との間を行き来する。好ましくは、第１及び第２排出ポート７８及び８０は１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の直径を有し、それらの中心は３９．４ｍｍ（１．５５インチ）の距離だけ離れている。選択的に、その直径及び距離は、本発明の特殊な実施によって大きく又は小さくなる。
【００２５】
流入する超臨界液体８２は、作動時にはスペーサー／注入リング４２の環状部６４に入り、ウエハーキャビティ４４内に渦を生じさせ、往復部材が第１位置７４から第２位置７６に移動したときに、第１及び第２排出ポート７８及び８０の近傍に第１及び第２の渦中心を択一的に形成する。次に、流出する超臨界液体８４が２ポート出口７０から排出される。このようにして、半導体ウエハー４６の全表面の超臨界処理が保証される。
【００２６】
スペーサー／注入リング４２の注入リング６６及び２ポート出口７０を、ゲート弁を介した半導体基板の出口及び入口を有する一般的な圧力チャンバー内に組み込むことができることは、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、半導体基板の特殊な超臨界処理によれば、その特殊な超臨界処理が適切な処理のために渦を必要としないことにより、スペーサー／注入リング４２が不要となり得ることが、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、２ポート出口７０の往復部材７２がより一般的なバルブ装置に置換可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００２７】
本発明の好適な圧力チャンバーが図６に示される。好適な圧力チャンバー３０Ａは、圧力チャンバーフレーム１０、他の上蓋３２Ａ、ウエハープラテン組体３４Ａ、シールプレート３８、他のピストン４０Ａ及び空気圧シリンダー８６を有する。ウエハープラテン組体３４Ａは、下方プラテン８８、上方プラテン９０及び台座９２を有する。他のピストン４０Ａは、他のピストン本体５４Ａ及び他のピストンネック５６Ａを有する。
【００２８】
他のピストンネック５６Ａは中空の中央部分を有し、そこで空気圧シリンダー８６が他のピストン４０Ａに接続される。ピストンネック５６Ａは、ピストンネック５６Ａの上部にて下方プラテン８８に接続される。下方プラテン８８は、下方プラテン８８の上面にて上方プラテン９０に接続される。下方プラテン８８及び上方プラテン９０は、下方及び上方プラテン８８及び９０の中心にて台座９２に接続される。台座９２は、台座９２の下端にて空気圧シリンダー８６に接続される。台座９２は、台座真空チャック９６を真空にする真空ポート９４を有する。
【００２９】
好適な圧力チャンバー３０Ａが真空ポート９４への真空系及び空気圧シリンダー８６への空気圧系を有することは、当業者に直ちに明らかであろう。
【００３０】
図７Ａは上方プラテン９０の上面図である。上方プラテン９０は、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、並びに第１及び第２の真空溝１０４及び１０６を有する。第４及び第５のＯリングは、作動時は第４及び第５のＯリング溝１０４及び１０６に配置される。
【００３１】
図７Ｂは上方プラテン９０の部分断面図である。この断面には、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、第１及び第２の真空溝１０４及び１０６、並びに第２真空ポート１０８が含まれる。第２真空ポート１０８は、作動時に真空ポンプに接続され、第１及び第２の真空溝１０４及び１０６が真空になる。従って、第４のＯリング溝１００及び第１の真空溝１０４は、下方プラテン８８及び台座９２（図６）とともに真空チャックを形成する。第５のＯリング溝１０２及び第２の真空溝は、真空チャックに余剰部分を付与するため、第４のＯリング溝１００を通る漏れは真空チャックの機能を阻害しない。この余剰部分はまた、半導体ウエハー４６（図６）の背面の保護にも役立つ。
【００３２】
さらに上方プラテン９０の底面が図７Ｃに示される。底面９０は、電気抵抗式加熱要素溝１１０を有する。好ましくは、電気抵抗式加熱要素が作動時に電気抵抗式加熱要素溝１１０に配置され、ウエハーキャビティ４４及び半導体ウエハー４６（図６）の加熱を補助する。
【００３３】
上方プラテン９０は、３００ｍｍのウエハーを配置できるような大きさであることが好ましい。上方プラテン９０の代わりに他の上方プラテンが使用可能であり、他の上方プラテンは、例えば２００ｍｍのウエハーのような３００ｍｍのウエハー以外の異なる大きさのウエハーを配置するための寸法を有する、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、並びに第１及び第２の真空溝を有する。従って、異なる大きさのウエハーを配置するためには、好適な圧力チャンバー３０Ａ（図６）内のウエハープラテン組体３４Ａを交換するのではなく、上方プラテン９０のみを交換するだけでよい。
【００３４】
好適な圧力チャンバー３０Ａが有する圧力チャンバーフレーム１０、他の上蓋３２Ａ、スペーサー／注入リング４２及びウエハープラテン組体３４Ａはさらに、図８Ａ〜８Ｆに示される。ウエハープラテン組体３４Ａは、下方プラテン８８、上方プラテン９０及び台座９２を有する。下方プラテンは、第６及び第７のＯリング（図示せず）のための第６及び第７のＯリング溝１１２及び１１４を有し、第６及び第７のＯリングは、下方プラテン８８を上方プラテン９０及び台座９２にそれぞれ封着する。下方プラテン８８はまた、真空ポンプを第２真空ポート１０８（図７Ｂ）に接続する第３真空ポート（図示せず）を有する。
【００３５】
図８Ａにおいては、ウエハープラテン組体３４Ａは閉鎖位置にあり、ウエハーキャビティ４４は空である。図８Ｂにおいて、他のピストン４０Ａ（図６）によりウエハープラテン組体３４Ａが積載（ロード）位置に下げられる。図８Ｃにおいて、ロボットの先端効果器（エンドエフェクタ）１１６により半導体ウエハー４６が好適な圧力チャンバー３０Ａ内に移動する。図８Ｄにおいて、台座９２がエアシリンダー８６（図６）によって駆動され、半導体ウエハー４６が上昇させられてロボット先端効果器１１６から離され、ロボット先端効果器は好適な圧力チャンバー３０Ａから引き込められる。半導体ウエハー４６が台座９２により上昇させられてロボット先端効果器から離されると、半導体ウエハー４６に固定された第１真空ポート９４を通じて、台座真空チャック９６が真空にされる。
【００３６】
図８Ｅにおいて、台座９２がエアシリンダー８６によって下げられて、台座９２の下面が第７のＯリング溝１１４にて下方プラテン８８に封着される。台座９２が下方プラテン８８に当接すると、半導体ウエハー４６に固定された第１及び第２の真空溝１０４及び１０６内の真空により、半導体ウエハー４６が上方プラテン９０に固定される。図８Ｆにおいて、ウエハープラテン組体３４Ａが他のピストン４０Ａによって上昇させられ、ウエハーキャビティ４４が上方プラテン９０とスペーサー／注入リング４２との間に封止される。
【００３７】
本発明の第２の他の圧力チャンバーを含む、本発明の超臨界処理モジュールを図９に示す。超臨界処理モジュール２００は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂ、圧力チャンバーヒーター２０４、二酸化炭素供給装置２０６、循環ループ２０８、循環ポンプ２１０、化学物質及びリンス物質供給装置２１２、分離容器２１４、液体／固体廃棄物容器２１７、並びに液化／浄化装置２１９を有する。
【００３８】
第２の他の圧力チャンバー３０Ｂは、他の圧力チャンバーハウジング１２Ａ及び他のウエハープラテン３４Ｂを有する。他の圧力チャンバーハウジング１２Ａ及び他のウエハープラテン３４Ｂは、半導体基板４６のための他のウエハーキャビティ４４Ａを形成する。他の圧力チャンバーハウジング１２Ａは、他の注入ノズル６６Ａを有する。他のウエハープラテン３４Ａは、液圧力を利用して他の圧力チャンバーハウジング１２Ａに対して保持されることが好ましい。選択的に、他のウエハープラテン３４Ｂが機械的把持力を利用して他の圧力チャンバーハウジング１２Ａに対して保持される。他のウエハープラテン３４Ｂは、液圧力の解放によってロード／アンロード位置２１５に移動することが好ましい。選択的に、他のウエハープラテン３４Ｂは、機械的把持力の解放とともにロード／アンロード位置２１５に移動する。さらに選択的には、他のウエハープラテン３４Ｂは、他のウエハープラテン３４Ｂに接続されたドライブスクリューの作動、又は気圧力の利用によって、ロード／アンロード位置２１５に移動する。
【００３９】
二酸化炭素供給装置２０６は、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ー２２０を有する。化学物質及びリンス物質供給装置２１２は、化学物質供給容器２２２、リンス物質供給容器２２４、並びに第１及び第２の高圧注入ポンプ２２６及び２２８を有する。
【００４０】
二酸化炭素供給容器２１６は、二酸化炭素ポンプ２１８及び二酸化炭素管２３０を介して第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。二酸化炭素管２３０は、二酸化炭素ポンプ２１８と第２の他の圧力チャンバー３０Ｂとの間に配置された二酸化炭素ヒーター２２０を有する。圧力チャンバーヒーター２０４は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。循環ポンプ２１０は、循環ループ２０８に配置される。循環ループ２０８は、循環入口２３２及び循環出口２３４にて第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。化学物質供給容器２２２は、化学物質供給管２３６を介して循環ループ２０８に接続される。リンス物質供給容器２２４は、化学物質供給管２３８を介して循環ループ２０８に接続される。分離容器２１４は、排ガス管２４０を介して第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。液体／固体廃棄物容器２１７は、分離容器２１４に接続される。
【００４１】
分離容器２１４は、戻りガス管２４１を介して液化／浄化装置２１９に接続されることが好ましい。液化／浄化装置２１９は、液体二酸化炭素管２４３を介して二酸化炭素供給容器２１６に接続されることが好ましい。選択的に、液化／浄化装置２１９は、離れた場所に配置され、ガス捕集容器内の排ガスを受容して液体二酸化炭素容器内の液体二酸化炭素を戻す。
【００４２】
圧力チャンバーヒーター２０４は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂを加熱する。好ましくは、圧力チャンバーヒーター２０４は加熱用ブランケットである。選択的に、圧力チャンバーヒーターは他の種類のヒーターである。
【００４３】
好ましくは、第１及び第２のフィルター２２１及び２２３が循環ループ２０８に接続される。第１フィルター２２１は微細なフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第１フィルター２２１は０．０５μｍ以上の粒子を除去するように構成された微細なフィルターを有する。第２フィルター２２３は粗いフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第２フィルター２２３は２〜３μｍ以上の粒子を除去するように構成された粗いフィルターを有する。好ましくは、第３フィルター２２５を介して二酸化炭素供給容器２１６が二酸化炭素ポンプ２１８に接続される。第３フィルター２２５は微細なフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第３フィルター２２５は０．０５μｍ以上の粒子を除去するように構成された微細なフィルターを有する。
【００４４】
超臨界処理モジュール２００が、超臨界液体処理システムにおいて典型的なフックアップ、バルブ及び制御電子装置を有することは、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、他の注入ノズル６６Ａが、他のチャンバーハウジング１２Ａの一部としてよりもむしろ他のウエハープラテン３４Ｂの一部として構成可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００４５】
超臨界処理モジュールは、作動時はフォトレジスト及びフォトレジスト残渣を半導体ウエハー４６から除去するために使用されることが好ましい。超臨界処理モジュール２００を用いたフォトレジスト除去処理には、配置ステップ、洗浄処理、リンス処理及び取り出しステップが含まれる。
【００４６】
配置ステップにおいては、半導体ウエハー４６は他のウエハープラテン３４Ｂ上に配置され、次に他のウエハープラテン３４Ｂは他のチャンバーハウジング１２Ａに向けて動かされ、他のウエハープラテン３４Ｂが他のチャンバーハウジング１２Ａに封着され、故にウエハーキャビティ４４Ａが形成される。
【００４７】
洗浄処理は、第１から第４の処理ステップを有する。第１処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは、二酸化炭素ポンプ２１８によって所定の超臨界条件に加圧される。第２処理ステップにおいては、第１注入ポンプ２２６が化学物質供給容器２２２から化学物質供給管及び循環ループ２０８を介して他のウエハーキャビティ４４Ａ内に溶剤を輸送する。所定の超臨界条件が達せられたら、二酸化炭素ポンプは他のウエハーキャビティ４４Ａの加圧を停止する。所定の溶剤濃度が達せられたら、第１注入ポンプ２２６は溶剤の注入を停止する。第３処理ステップにおいて、循環ポンプ２１０は、フォトレジスト及びフォトレジスト残渣が半導体ウエハーから除去されるまで、他のウエハーキャビティ４４Ａ及び循環ループ２０８を通して超臨界二酸化炭素及び溶剤を循環させる。第４処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは、臨界圧力より高い圧力を維持しながら内容物の一部を排出し、次に他のウエハーキャビティ４４Ａは二酸化炭素ポンプ２１８によって再加圧されて、臨界圧力より高い圧力を維持しながら再び内容物の一部を排出する。
【００４８】
リンス処理は、第４から第７の処理ステップを有する。第４処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティは二酸化炭素ポンプ２１８によって加圧される。第５処理ステップにおいて、第２注入ポンプ２２８がリンス物質供給容器２２４からリンス物質供給管２３８及び循環ループ２０８を介して他のウエハーキャビティ４４Ａ内にリンス物質を輸送する。所定のリンス物質濃度が達せられたら、第２注入ポンプ２２８はリンス物質の注入を停止する。第６処理ステップにおいて、循環ポンプ２１０は、予め定めた時間だけ、他のウエハーキャビティ４４Ａ及び循環ループ２０８を通して超臨界二酸化炭素及びリンス物質を循環させる。第７処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは減圧される。選択的に、第５及び第６のステップは不要の場合がある。
【００４９】
取り出しステップにおいて、他のウエハープラテン３４Ｂはロード／アンロード位置２１５に動かされ、その場所で半導体は他のウエハープラテン３４Ｂから取り出される。
【００５０】
好ましくは、少なくとも２つの本発明の超臨界処理モジュールが複数の被加工物処理システムの一部を形成し、それにより少なくとも２つの半導体ウエハーの同時処理が可能になる。複数の被加工物処理システムは、２０００年１１月１日出願のＵＳ特許出願０９／７０４，６４２号に教示され、該出願はこの参照によりその全体が開示されるものである。選択的に、本発明の超臨界処理モジュールは、非超臨界処理モジュールとともに、多重処理が可能な半導体処理システムの一部を形成する。多重処理が可能な半導体処理システムは、２０００年１１月１日出願のＵＳ特許出願０９／７０４，６４１号に教示され、該出願はこの参照によりその全体が開示されるものである。さらに選択的に、本発明の超臨界処理モジュールは、本発明の超臨界処理モジュールを１つ用いた独立型の超臨界処理システムの一部を形成する。
【００５１】
本発明の第３の他の圧力チャンバーは、第２の他の圧力チャンバー３４Ｂに加えて、半導体基板４６の上方に表面を増強する特徴を備えた他のチャンバーハウジング１２Ａを有する。半導体基板４６の上方にてより均一な分子速度を得るために、表面を増強する特徴の１つとして、他のウエハーキャビティ４４Ａの外径から他のウエハーキャビティ４４Ａの中心までの高さが変化している。好ましくは、その高さ変化は、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径が高点、及び他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心が低点となっており、他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心においてより限定的な空間を提供する。選択的に、その高さ変化は、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径が高点、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径と中心との間が低点、及び他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心が中位点となっている。
【００５２】
本発明の好適な圧力チャンバー３０Ａ及び第１〜第３の他の圧力チャンバーが超臨界条件を下回る高圧の処理に適していることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００５３】
添付の特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、好適な実施形態として他の様々な変形が可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧力チャンバーフレームの図である。
【図２】 本発明の第１の他の圧力チャンバーの図である。
【図３】 本発明の第１の他の圧力チャンバーの断面図である。
【図４Ａ】 本発明のスペーサー／注入リングの図である。
【図４Ｂ】 本発明のスペーサー／注入リングの図である。
【図５】 本発明のウエハーキャビティ及び２ポート出口の図である。
【図６】 本発明の好適な圧力チャンバーの図である。
【図７Ａ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図７Ｂ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図７Ｃ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図８Ａ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｂ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｃ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｄ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｅ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｆ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図９】 本発明の超臨界処理モジュール及び第２の他の圧力チャンバーの図である。
関連出願
本出願は、２０００年７月２６日出願のＵＳ仮出願６０／２２０，８８３号、及び２００１年４月１０日出願のＵＳ仮出願６０／２８３，１３２号の優先権主張を伴うものであり、またこれら２つの仮出願は、この参照により開示に含まれるものである。
【０００２】
発明の分野
本発明は、高圧処理の分野に関する。特に本発明は、半導体基板の高圧処理の分野に関する。
【０００３】
発明の背景
半導体基板の処理においては、他の被加工物の処理とは無関係の独特の問題がある。典型的には、半導体処理はシリコンウエハーから行われる。半導体処理は、シリコンウエハーをドープで処理してトランジスター半導体を製造することから始められる。次に半導体処理は、エッチングのライン及びバイアが点在する金属及び誘電体の層を連続的に形成して、トランジスター接点及び相互配線構造を製造する。最終的には、半導体処理において、トランジスター半導体、トランジスター接点及び相互配線は集積回路を形成する。
【０００４】
半導体基板の処理における重要な必須条件は、清浄性である。多くの半導体処理は、本質的には清浄な環境である真空下で行われる。他の半導体処理は、大気圧下での湿式処理にて行われる。湿式処理におけるリンス処理は本質的に清浄な処理だからである。例えば、ライン及びバイアのエッチングの後のフォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去にはプラズマ灰化及び真空処理が行われ、続いて剥離槽での剥離及び湿式処理が行われる。
【０００５】
半導体基板の処理における他の重要な必須条件には、処理能力及び信頼性が含まれる。半導体基板の製造工程は、半導体の製造設備にて行われる。半導体の製造設備は、処理装置、製造設備自体及びそれを運転する従業員のために、多大な設備投資を必要とする。それらの費用を埋め合わせてその製造設備により十分な収入を得るためには、処理装置が、一定時間内において十分なウエハーの処理能力を有する必要がある。その処理装置はまた、製造設備により継続的な収入を確保するために、信頼性の高い処理を行わなければならない。
【０００６】
最近まで、プラズマ灰化及び剥離槽は、半導体処理におけるフォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去には十分であるとされてきた。しかし、近年の集積回路の進歩によって、剥離槽に耐える十分な構造を備えた大きさに満たない限界寸法のエッチング形状と、プラズマ灰化の酸素環境に耐えられない低誘電率材料とが使用されている。
【０００７】
近年は、フォトレジスト及びフォトレジスト残渣の除去のためのプラズマ灰化及び剥離槽を超臨界処理に置換することに関心が集まっている。しかし、従来の超臨界処理システムの高圧処理チャンバーは、半導体処理の独特なニーズを満足するには適切でない。
【０００８】
半導体処理に要求される清浄性を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。半導体処理に要求される処理能力を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。半導体処理に要求される信頼性を満足する半導体処理用高圧処理チャンバーが必要とされる。
【０００９】
発明の概要
本発明は、半導体基板の処理のための高圧チャンバーである。高圧チャンバーは、チャンバーハウジング、プラテン及び機械式駆動装置を有する。チャンバーハウジングは、第１シール面を有する。プラテンは、半導体基板を保持するための部位及び第２シール面を有する。機械式駆動装置は、プラテンをチャンバーハウジングに接続する。機械式駆動装置は、半導体基板を配置するために作動時にプラテンをチャンバーハウジングから分離する。さらに機械式駆動装置の作動時には、プラテンの第２シール面とチャンバーハウジングの第１シール面とが、機械式駆動装置によって半導体基板の周りに高圧処理チャンバーを形成する。
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
本発明の好適な圧力チャンバーは、好ましくは半導体ウエハーの超臨界処理に使用される。好適な圧力チャンバーは、超臨界処理モジュールの一部を形成することが好ましい。超臨界処理モジュールは、半導体ウエハーからフォトレジストを除去するために使用されることが好ましい。選択的に、超臨界処理モジュールは、フォトレジスト現像のような半導体ウエハーの他の超臨界処理に使用される。
【００１１】
本発明の圧力チャンバーフレームは図１に示される。圧力チャンバーフレーム１０は、圧力チャンバーハウジング部分１２、開閉ハウジング部分１４、ウエハースリット１６、窓１８、ポスト１９、上部開口部２０及び上部ボルト穴２２を有する。ウエハースリット１６は、３００ｍｍのウエハーのための大きさであることが好ましい。選択的に、ウエハースリット１６は、より大きめ又はより小さめのウエハーのための大きさである。ウエハースリットはさらに選択的に、パック（puck）のようなウエハー以外の半導体基板のための大きさである。
【００１２】
圧力チャンバーフレーム１０の開閉ハウジング部分１４は窓１８を有し、窓１８により、好適な圧力チャンバーの組立て及び分解のためのアクセスが可能になる。好ましくは、窓１８は４つあり、それらは圧力チャンバーフレーム１０の側面に位置する。好ましくは、各々の窓１８の側部は２つのポスト１９によって、上部は圧力チャンバーハウジング部分１２によって、底部は基礎２３によって形成される。圧力チャンバーハウジング部分１２のボルト穴２２は、上蓋を圧力チャンバーフレーム１０にボルトで固定するためのものである。
【００１３】
本発明の好適な圧力チャンバーを説明する前に、本発明の形態をより単純に説明するために第１の他の圧力チャンバーを説明する。
【００１４】
本発明の第１の他の圧力チャンバーは図２に示される。第１の他の圧力チャンバー３０は、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６及びシールプレート３８を有する。上蓋３２は、好ましくはボルト（図示せず）によって圧力チャンバーフレーム１０に接続される。ウエハープラテン３４はシリンダー３６に接続される。シリンダー３６はピストン（図示せず）に接続される。シールプレート３８は、ピストンを封着して大気から分離する。
【００１５】
当業者には、複数の固定具がウエハープラテン３４をシリンダー３６に接続し、シリンダー３６をピストンに接続し、シールプレート３８を圧力チャンバーフレーム１０に接続することが直ちに明らかであろう。さらに当業者には、好ましくは上蓋３２を圧力チャンバーフレーム１０に接続するボルトが、スクリュー又は圧力チャンバーフレーム１０と上蓋３２との螺着のような、他の固定具に置換可能であることが直ちに明らかであろう。
【００１６】
閉鎖状態にある第１の他の圧力チャンバー３０の断面が図３に示される。第１の他の圧力チャンバー３０は、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサー／注入リング４２を有する。好ましくは、圧力チャンバーフレーム１０、上蓋３２、ウエハープラテン３４、シリンダー３６、シールプレート３８、ピストン４０及びスペーサー／注入リング４２はステンレス鋼を含む。スペーサー／注入リング４２、上蓋３２及びウエハープラテン３４は、ウエハーキャビティ４４を形成する。ウエハーキャビティ４４は、第１、第２及び第３のＯリング溝４８、５０及び５２に配置される第１、第２及び第３のＯリング（図示せず）によって封止されることが好ましい。圧力チャンバーフレーム１０及びシールプレート３８は、シールプレート３８を貫通するピストンネック５６を除き、ピストン本体５４を囲繞する。ピストンネック５６はシリンダー３６に接続され、シリンダー３６はウエハープラテン３４に接続される。
【００１７】
圧力チャンバーフレーム１０及びピストン本体５４は、ピストン本体５４の下方に液圧キャビティ５８を形成する。圧力チャンバーフレーム１０、シールプレート３８、ピストン本体５４及びピストン本体５４の直上のピストンネック５６は、ピストン本体５４とシールプレート３８との間に気圧キャビティ６０を形成する。
【００１８】
当業者には、ピストン本体５４と圧力チャンバーフレーム１０との間のピストンシールによって、液圧キャビティ５８が気圧キャビティ６０から分離されることが直ちに明らかであろう。さらに当業者には、ピストンネック５６とシールプレート３８との間のネックシール、及びシールプレート３８と圧力チャンバーフレーム１０との間のプレートシールによって、気圧キャビティ６０が大気から分離されることが直ちに明らかであろう。さらに、この技術分野ではよく知られた液流体システム及び気流体システムが、液圧キャビティ５８及び気圧キャビティ６０にそれぞれ接続されることは、当業者に直ちに明らかであろう。
【００１９】
超臨界処理においては、ウエハーキャビティ４４に半導体ウエハー４６が配置され、好ましくは、フォトレジストを半導体ウエハー４６から除去するために、ウエハーキャビティ４４にて超臨界液体が溶剤とともに使用される。超臨界処理及びウエハーキャビティ４４の大気への通気の後に、液圧キャビティ５８内の液流体が減圧され、一方気圧キャビティ６０はガスにより僅かに加圧され、それによりピストン４０が下降する。それによりウエハープラテン３４が下降し、半導体ウエハー４６がスリット１６に近接する。次にウエハー４６はスリット１６から取り除かれる。好ましくは、半導体ウエハーはロボット（図示せず）により取り除かれる。選択的に、半導体ウエハー４６は技術者により取り除かれる。
【００２０】
次に第２の半導体ウエハーが、スリット１６を通してウエハープラテン３４の上に配置される。次に、気圧キャビティ６０が大気に通気され、一方液圧キャビティ５８は液流体によって加圧され、それによりウエハープラテン３４がスペーサー／注入リング４２内に移動し、ウエハーキャビティ４４が再形成される。次にウエハーキャビティ４４が加圧され、超臨界液体及び溶剤が第２のウエハーからフォトレジストを除去する。
【００２１】
超臨界処理が行われる間は、液圧キャビティ５８内の液流体の圧力は、ウエハープラテン３４に対して、超臨界液体により加えられる下向きの力よりも大きい上向きの力を加えられるように維持されることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００２２】
本発明のスペーサー／注入リング４２はさらに図４Ａに示される。スペーサー／注入リングは、環状部６４及び注入ノズル６６を備えたリング本体６２を有する。スペーサー／注入リング４２の内径は３０５ｍｍ（１２インチ）より僅かに大きいことが好ましく、これは３００ｍｍのウエハーのための大きさである。選択的に、スペーサー／注入リング４２はそれより大きめ又は小さめの内径を有する。スペーサー／注入リングは、好ましくは４５個の注入ノズル６６を有する。選択的に、スペーサー／注入リングより多い又は少ない注入ノズル６６を有する。各々の注入ノズル６６は、スペーサー／注入リング４２の内径方向に対して４５°の方向である。選択的に、注入ノズルはそれより大きい又は小さい角度方向である。スペーサー／注入リング４２は、好ましくは５．０８ｍｍ（０．２００インチ）の厚さを有する。選択的に、スペーサー／注入リング４２はそれより大きめ又は小さめの厚さを有する。
【００２３】
図４Ｂはスペーサー／注入リング４２の断面図であり、リング本体６２、環状部６４及び１つの注入リング６６が図示されている。環状部６４は、幅４．０６ｍｍ（０．１６０インチ）及び高さ２．７９ｍｍ（０．１１０インチ）の矩形断面を有することが好ましい。注入ノズル６６の各々の直径は０．７１ｍｍ（０．０２８インチ）であることが好ましい。スペーサー／注入リング４２の環状部６４及び注入ノズル６６は、ウエハーキャビティ４４（図３）に流入する超臨界液体のための通路を形成する。超臨界処理において、超臨界液体は先ず、超臨界液体の貯蔵器として作用する環状部６４に流入する。次に超臨界液体は、注入ノズル６６によってウエハーキャビティ４４内に注入され、ウエハーキャビティ４４（図３）内に渦を生じさせる。
【００２４】
本発明のウエハーキャビティ４４及び２ポートの出口が図５に示される。他の上蓋３２Ａにより形成されたウエハーキャビティ４４、ウエハープラテン３４及びスペーサー／注入リング４２は、２ポート出口７０を通じて排液される。２ポート出口７０は、第１位置７４と第２位置７６との間を行き来する往復部材７２を有する。第１及び第２位置の間の往復部材７２の行き来によって、スペーサー／注入リング４２により形成された渦の中心は、第１排出ポート７８と第２排出ポート８０との間を行き来する。好ましくは、第１及び第２排出ポート７８及び８０は１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の直径を有し、それらの中心は３９．４ｍｍ（１．５５インチ）の距離だけ離れている。選択的に、その直径及び距離は、本発明の特殊な実施によって大きく又は小さくなる。
【００２５】
流入する超臨界液体８２は、作動時にはスペーサー／注入リング４２の環状部６４に入り、ウエハーキャビティ４４内に渦を生じさせ、往復部材が第１位置７４から第２位置７６に移動したときに、第１及び第２排出ポート７８及び８０の近傍に第１及び第２の渦中心を択一的に形成する。次に、流出する超臨界液体８４が２ポート出口７０から排出される。このようにして、半導体ウエハー４６の全表面の超臨界処理が保証される。
【００２６】
スペーサー／注入リング４２の注入リング６６及び２ポート出口７０を、ゲート弁を介した半導体基板の出口及び入口を有する一般的な圧力チャンバー内に組み込むことができることは、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、半導体基板の特殊な超臨界処理によれば、その特殊な超臨界処理が適切な処理のために渦を必要としないことにより、スペーサー／注入リング４２が不要となり得ることが、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、２ポート出口７０の往復部材７２がより一般的なバルブ装置に置換可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００２７】
本発明の好適な圧力チャンバーが図６に示される。好適な圧力チャンバー３０Ａは、圧力チャンバーフレーム１０、他の上蓋３２Ａ、ウエハープラテン組体３４Ａ、シールプレート３８、他のピストン４０Ａ及び空気圧シリンダー８６を有する。ウエハープラテン組体３４Ａは、下方プラテン８８、上方プラテン９０及び台座９２を有する。他のピストン４０Ａは、他のピストン本体５４Ａ及び他のピストンネック５６Ａを有する。
【００２８】
他のピストンネック５６Ａは中空の中央部分を有し、そこで空気圧シリンダー８６が他のピストン４０Ａに接続される。ピストンネック５６Ａは、ピストンネック５６Ａの上部にて下方プラテン８８に接続される。下方プラテン８８は、下方プラテン８８の上面にて上方プラテン９０に接続される。下方プラテン８８及び上方プラテン９０は、下方及び上方プラテン８８及び９０の中心にて台座９２に接続される。台座９２は、台座９２の下端にて空気圧シリンダー８６に接続される。台座９２は、台座真空チャック９６を真空にする真空ポート９４を有する。
【００２９】
好適な圧力チャンバー３０Ａが真空ポート９４への真空系及び空気圧シリンダー８６への空気圧系を有することは、当業者に直ちに明らかであろう。
【００３０】
図７Ａは上方プラテン９０の上面図である。上方プラテン９０は、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、並びに第１及び第２の真空溝１０４及び１０６を有する。第４及び第５のＯリングは、作動時は第４及び第５のＯリング溝１０４及び１０６に配置される。
【００３１】
図７Ｂは上方プラテン９０の部分断面図である。この断面には、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、第１及び第２の真空溝１０４及び１０６、並びに第２真空ポート１０８が含まれる。第２真空ポート１０８は、作動時に真空ポンプに接続され、第１及び第２の真空溝１０４及び１０６が真空になる。従って、第４のＯリング溝１００及び第１の真空溝１０４は、下方プラテン８８及び台座９２（図６）とともに真空チャックを形成する。第５のＯリング溝１０２及び第２の真空溝は、真空チャックに余剰部分を付与するため、第４のＯリング溝１００を通る漏れは真空チャックの機能を阻害しない。この余剰部分はまた、半導体ウエハー４６（図６）の背面の保護にも役立つ。
【００３２】
さらに上方プラテン９０の底面が図７Ｃに示される。底面９０は、電気抵抗式加熱要素溝１１０を有する。好ましくは、電気抵抗式加熱要素が作動時に電気抵抗式加熱要素溝１１０に配置され、ウエハーキャビティ４４及び半導体ウエハー４６（図６）の加熱を補助する。
【００３３】
上方プラテン９０は、３００ｍｍのウエハーを配置できるような大きさであることが好ましい。上方プラテン９０の代わりに他の上方プラテンが使用可能であり、他の上方プラテンは、例えば２００ｍｍのウエハーのような３００ｍｍのウエハー以外の異なる大きさのウエハーを配置するための寸法を有する、第４及び第５のＯリング溝１００及び１０２、並びに第１及び第２の真空溝を有する。従って、異なる大きさのウエハーを配置するためには、好適な圧力チャンバー３０Ａ（図６）内のウエハープラテン組体３４Ａを交換するのではなく、上方プラテン９０のみを交換するだけでよい。
【００３４】
好適な圧力チャンバー３０Ａが有する圧力チャンバーフレーム１０、他の上蓋３２Ａ、スペーサー／注入リング４２及びウエハープラテン組体３４Ａはさらに、図８Ａ〜８Ｆに示される。ウエハープラテン組体３４Ａは、下方プラテン８８、上方プラテン９０及び台座９２を有する。下方プラテンは、第６及び第７のＯリング（図示せず）のための第６及び第７のＯリング溝１１２及び１１４を有し、第６及び第７のＯリングは、下方プラテン８８を上方プラテン９０及び台座９２にそれぞれ封着する。下方プラテン８８はまた、真空ポンプを第２真空ポート１０８（図７Ｂ）に接続する第３真空ポート（図示せず）を有する。
【００３５】
図８Ａにおいては、ウエハープラテン組体３４Ａは閉鎖位置にあり、ウエハーキャビティ４４は空である。図８Ｂにおいて、他のピストン４０Ａ（図６）によりウエハープラテン組体３４Ａが積載（ロード）位置に下げられる。図８Ｃにおいて、ロボットの先端効果器（エンドエフェクタ）１１６により半導体ウエハー４６が好適な圧力チャンバー３０Ａ内に移動する。図８Ｄにおいて、台座９２がエアシリンダー８６（図６）によって駆動され、半導体ウエハー４６が上昇させられてロボット先端効果器１１６から離され、ロボット先端効果器は好適な圧力チャンバー３０Ａから引き込められる。半導体ウエハー４６が台座９２により上昇させられてロボット先端効果器から離されると、半導体ウエハー４６に固定された第１真空ポート９４を通じて、台座真空チャック９６が真空にされる。
【００３６】
図８Ｅにおいて、台座９２がエアシリンダー８６によって下げられて、台座９２の下面が第７のＯリング溝１１４にて下方プラテン８８に封着される。台座９２が下方プラテン８８に当接すると、半導体ウエハー４６に固定された第１及び第２の真空溝１０４及び１０６内の真空により、半導体ウエハー４６が上方プラテン９０に固定される。図８Ｆにおいて、ウエハープラテン組体３４Ａが他のピストン４０Ａによって上昇させられ、ウエハーキャビティ４４が上方プラテン９０とスペーサー／注入リング４２との間に封止される。
【００３７】
本発明の第２の他の圧力チャンバーを含む、本発明の超臨界処理モジュールを図９に示す。超臨界処理モジュール２００は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂ、圧力チャンバーヒーター２０４、二酸化炭素供給装置２０６、循環ループ２０８、循環ポンプ２１０、化学物質及びリンス物質供給装置２１２、分離容器２１４、液体／固体廃棄物容器２１７、並びに液化／浄化装置２１９を有する。
【００３８】
第２の他の圧力チャンバー３０Ｂは、他の圧力チャンバーハウジング１２Ａ及び他のウエハープラテン３４Ｂを有する。他の圧力チャンバーハウジング１２Ａ及び他のウエハープラテン３４Ｂは、半導体基板４６のための他のウエハーキャビティ４４Ａを形成する。他の圧力チャンバーハウジング１２Ａは、他の注入ノズル６６Ａを有する。他のウエハープラテン３４Ａは、液圧力を利用して他の圧力チャンバーハウジング１２Ａに対して保持されることが好ましい。選択的に、他のウエハープラテン３４Ｂが機械的把持力を利用して他の圧力チャンバーハウジング１２Ａに対して保持される。他のウエハープラテン３４Ｂは、液圧力の解放によってロード／アンロード位置２１５に移動することが好ましい。選択的に、他のウエハープラテン３４Ｂは、機械的把持力の解放とともにロード／アンロード位置２１５に移動する。さらに選択的には、他のウエハープラテン３４Ｂは、他のウエハープラテン３４Ｂに接続されたドライブスクリューの作動、又は気圧力の利用によって、ロード／アンロード位置２１５に移動する。
【００３９】
二酸化炭素供給装置２０６は、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ー２２０を有する。化学物質及びリンス物質供給装置２１２は、化学物質供給容器２２２、リンス物質供給容器２２４、並びに第１及び第２の高圧注入ポンプ２２６及び２２８を有する。
【００４０】
二酸化炭素供給容器２１６は、二酸化炭素ポンプ２１８及び二酸化炭素管２３０を介して第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。二酸化炭素管２３０は、二酸化炭素ポンプ２１８と第２の他の圧力チャンバー３０Ｂとの間に配置された二酸化炭素ヒーター２２０を有する。圧力チャンバーヒーター２０４は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。循環ポンプ２１０は、循環ループ２０８に配置される。循環ループ２０８は、循環入口２３２及び循環出口２３４にて第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。化学物質供給容器２２２は、化学物質供給管２３６を介して循環ループ２０８に接続される。リンス物質供給容器２２４は、化学物質供給管２３８を介して循環ループ２０８に接続される。分離容器２１４は、排ガス管２４０を介して第２の他の圧力チャンバー３０Ｂに接続される。液体／固体廃棄物容器２１７は、分離容器２１４に接続される。
【００４１】
分離容器２１４は、戻りガス管２４１を介して液化／浄化装置２１９に接続されることが好ましい。液化／浄化装置２１９は、液体二酸化炭素管２４３を介して二酸化炭素供給容器２１６に接続されることが好ましい。選択的に、液化／浄化装置２１９は、離れた場所に配置され、ガス捕集容器内の排ガスを受容して液体二酸化炭素容器内の液体二酸化炭素を戻す。
【００４２】
圧力チャンバーヒーター２０４は、第２の他の圧力チャンバー３０Ｂを加熱する。好ましくは、圧力チャンバーヒーター２０４は加熱用ブランケットである。選択的に、圧力チャンバーヒーターは他の種類のヒーターである。
【００４３】
好ましくは、第１及び第２のフィルター２２１及び２２３が循環ループ２０８に接続される。第１フィルター２２１は微細なフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第１フィルター２２１は０．０５μｍ以上の粒子を除去するように構成された微細なフィルターを有する。第２フィルター２２３は粗いフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第２フィルター２２３は２〜３μｍ以上の粒子を除去するように構成された粗いフィルターを有する。好ましくは、第３フィルター２２５を介して二酸化炭素供給容器２１６が二酸化炭素ポンプ２１８に接続される。第３フィルター２２５は微細なフィルターを有することが好ましい。より好ましくは、第３フィルター２２５は０．０５μｍ以上の粒子を除去するように構成された微細なフィルターを有する。
【００４４】
超臨界処理モジュール２００が、超臨界液体処理システムにおいて典型的なフックアップ、バルブ及び制御電子装置を有することは、当業者には直ちに明らかであろう。さらに、他の注入ノズル６６Ａが、他のチャンバーハウジング１２Ａの一部としてよりもむしろ他のウエハープラテン３４Ｂの一部として構成可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００４５】
超臨界処理モジュールは、作動時はフォトレジスト及びフォトレジスト残渣を半導体ウエハー４６から除去するために使用されることが好ましい。超臨界処理モジュール２００を用いたフォトレジスト除去処理には、配置ステップ、洗浄処理、リンス処理及び取り出しステップが含まれる。
【００４６】
配置ステップにおいては、半導体ウエハー４６は他のウエハープラテン３４Ｂ上に配置され、次に他のウエハープラテン３４Ｂは他のチャンバーハウジング１２Ａに向けて動かされ、他のウエハープラテン３４Ｂが他のチャンバーハウジング１２Ａに封着され、故にウエハーキャビティ４４Ａが形成される。
【００４７】
洗浄処理は、第１から第４の処理ステップを有する。第１処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは、二酸化炭素ポンプ２１８によって所定の超臨界条件に加圧される。第２処理ステップにおいては、第１注入ポンプ２２６が化学物質供給容器２２２から化学物質供給管及び循環ループ２０８を介して他のウエハーキャビティ４４Ａ内に溶剤を輸送する。所定の超臨界条件が達せられたら、二酸化炭素ポンプは他のウエハーキャビティ４４Ａの加圧を停止する。所定の溶剤濃度が達せられたら、第１注入ポンプ２２６は溶剤の注入を停止する。第３処理ステップにおいて、循環ポンプ２１０は、フォトレジスト及びフォトレジスト残渣が半導体ウエハーから除去されるまで、他のウエハーキャビティ４４Ａ及び循環ループ２０８を通して超臨界二酸化炭素及び溶剤を循環させる。第４処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは、臨界圧力より高い圧力を維持しながら内容物の一部を排出し、次に他のウエハーキャビティ４４Ａは二酸化炭素ポンプ２１８によって再加圧されて、臨界圧力より高い圧力を維持しながら再び内容物の一部を排出する。
【００４８】
リンス処理は、第４から第７の処理ステップを有する。第４処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティは二酸化炭素ポンプ２１８によって加圧される。第５処理ステップにおいて、第２注入ポンプ２２８がリンス物質供給容器２２４からリンス物質供給管２３８及び循環ループ２０８を介して他のウエハーキャビティ４４Ａ内にリンス物質を輸送する。所定のリンス物質濃度が達せられたら、第２注入ポンプ２２８はリンス物質の注入を停止する。第６処理ステップにおいて、循環ポンプ２１０は、予め定めた時間だけ、他のウエハーキャビティ４４Ａ及び循環ループ２０８を通して超臨界二酸化炭素及びリンス物質を循環させる。第７処理ステップにおいて、他のウエハーキャビティ４４Ａは減圧される。選択的に、第５及び第６のステップは不要の場合がある。
【００４９】
取り出しステップにおいて、他のウエハープラテン３４Ｂはロード／アンロード位置２１５に動かされ、その場所で半導体は他のウエハープラテン３４Ｂから取り出される。
【００５０】
好ましくは、少なくとも２つの本発明の超臨界処理モジュールが複数の被加工物処理システムの一部を形成し、それにより少なくとも２つの半導体ウエハーの同時処理が可能になる。複数の被加工物処理システムは、２０００年１１月１日出願のＵＳ特許出願０９／７０４，６４２号に教示され、該出願はこの参照によりその全体が開示されるものである。選択的に、本発明の超臨界処理モジュールは、非超臨界処理モジュールとともに、多重処理が可能な半導体処理システムの一部を形成する。多重処理が可能な半導体処理システムは、２０００年１１月１日出願のＵＳ特許出願０９／７０４，６４１号に教示され、該出願はこの参照によりその全体が開示されるものである。さらに選択的に、本発明の超臨界処理モジュールは、本発明の超臨界処理モジュールを１つ用いた独立型の超臨界処理システムの一部を形成する。
【００５１】
本発明の第３の他の圧力チャンバーは、第２の他の圧力チャンバー３４Ｂに加えて、半導体基板４６の上方に表面を増強する特徴を備えた他のチャンバーハウジング１２Ａを有する。半導体基板４６の上方にてより均一な分子速度を得るために、表面を増強する特徴の１つとして、他のウエハーキャビティ４４Ａの外径から他のウエハーキャビティ４４Ａの中心までの高さが変化している。好ましくは、その高さ変化は、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径が高点、及び他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心が低点となっており、他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心においてより限定的な空間を提供する。選択的に、その高さ変化は、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径が高点、他のウエハーキャビティ３４Ｂの外径と中心との間が低点、及び他のウエハーキャビティ３４Ｂの中心が中位点となっている。
【００５２】
本発明の好適な圧力チャンバー３０Ａ及び第１〜第３の他の圧力チャンバーが超臨界条件を下回る高圧の処理に適していることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【００５３】
添付の特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、好適な実施形態として他の様々な変形が可能であることは、当業者には直ちに明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧力チャンバーフレームの図である。
【図２】 本発明の第１の他の圧力チャンバーの図である。
【図３】 本発明の第１の他の圧力チャンバーの断面図である。
【図４Ａ】 本発明のスペーサー／注入リングの図である。
【図４Ｂ】 本発明のスペーサー／注入リングの図である。
【図５】 本発明のウエハーキャビティ及び２ポート出口の図である。
【図６】 本発明の好適な圧力チャンバーの図である。
【図７Ａ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図７Ｂ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図７Ｃ】 本発明の上方プラテンの図である。
【図８Ａ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｂ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｃ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｄ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｅ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図８Ｆ】 本発明の圧力チャンバーフレーム、スペーサー／注入リング及びウエハープラテン組体の図である。
【図９】 本発明の超臨界処理モジュール及び第２の他の圧力チャンバーの図である。
Claims (9)
- 半導体基板を超臨界処理するための高圧チャンバーであって、
ａ． 第１シール面を有する上蓋を備えたチャンバーハウジングと、
ｂ． 前記半導体基板が載置されかつ前記第１シール面に対向配置された第２シール面を有するプラテンと、
ｃ． 作動時には、前記半導体基板を配置するために前記プラテンを前記チャンバーハウジングから分離し、さらに作動時には、前記プラテンの前記第２シール面と前記上蓋の前記第１シール面とが前記半導体基板の周りに高圧処理チャンバーを形成するように、前記プラテンを前記チャンバーハウジングに接続するように構成された、液流体の圧力により駆動する機械式駆動装置と、
を有する高圧チャンバー。 - 前記上蓋の前記第１シール面がＯリング溝を有する請求項１に記載の高圧チャンバー。
- 前記Ｏリング溝の中にＯリングをさらに有する請求項２に記載の高圧チャンバー。
- 前記プラテンの前記第２シール面がＯリング溝を有する請求項１に記載の高圧チャンバー。
- 前記Ｏリング溝の中にＯリングをさらに有する請求項４に記載の高圧チャンバー。
- 前記上蓋の前記第１シール面がスペーサーに封着され、さらに前記プラテンの前記第２シール面が前記スペーサーに封着される請求項１に記載の高圧チャンバー。
- 前記機械式駆動装置が、液圧キャビティの上方に配置されるピストンを有する請求項１に記載の高圧チャンバー。
- 半導体基板を超臨界処理するための高圧チャンバーであって、
ａ． チャンバーハウジングと、
ｂ． 前記半導体基板を保持するための部位を有するプラテンと、
ｃ． 作動時には、前記半導体基板を配置するために前記プラテンを前記チャンバーハウジングから分離するように、前記プラテンを前記チャンバーハウジングに接続する、液流体の圧力により駆動する機械式駆動装置と、
ｄ． 前記チャンバーハウジングに接続されたシール手段であって、作動時には、前記機械式駆動装置によって前記シール手段、前記プラテン及び前記チャンバーハウジングが前記半導体基板の周りに高圧処理チャンバーを形成するようになっているシール手段と、
を有する高圧チャンバー。 - 半導体基板を超臨界処理するための装置であって、
ａ． 圧力チャンバーフレームと、
ｂ． 前記圧力チャンバーフレームに接続されるとともに、液流体の圧力により駆動するピストン本体及びピストンネックを有し、前記圧力チャンバーフレーム及び前記ピストン本体が第１の流体キャビティを形成する、ピストンと、
ｃ． 前記圧力チャンバーフレームに接続されるとともに、前記圧力チャンバーフレーム、前記ピストン本体及び前記ピストンネックと協働して第２の流体キャビティを形成する、シールプレートと、
ｄ． 前記圧力ピストンネックに接続されるとともに、前記半導体基板を保持するための部位及び第２シール面を有するプラテンと、
ｅ． 前記圧力チャンバーフレームに接続されるとともに、第１シール面を有する上蓋であって、作動時には、前記プラテンの第２シール面と前記上蓋の第１シール面とが高圧処理チャンバーを形成するように構成されている、上蓋と、
を有する装置。
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