ウエハ処理のためのチャンバおよび方法
【課題】
【解決手段】チャンバ内の流体の流れと流体の圧力とを可変に制御することを可能にするチャンバが提供されている。そのチャンバは、チャンバ内の内部容器内の流体の流れと流体の圧力とを制御するよう構成可能である着脱可能なプレートを用いる。また、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器をチャンバ内の外部容器と分離するために用いられてもよい。さらに、そのチャンバで用いるためのウエハ固定装置が提供されている。ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間の圧力差を用いて、ウエハ下面に接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、動かない状態にウエハを固定して維持する。さらに、高圧チャンバの構成が提供されている。
【解決手段】チャンバ内の流体の流れと流体の圧力とを可変に制御することを可能にするチャンバが提供されている。そのチャンバは、チャンバ内の内部容器内の流体の流れと流体の圧力とを制御するよう構成可能である着脱可能なプレートを用いる。また、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器をチャンバ内の外部容器と分離するために用いられてもよい。さらに、そのチャンバで用いるためのウエハ固定装置が提供されている。ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間の圧力差を用いて、ウエハ下面に接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、動かない状態にウエハを固定して維持する。さらに、高圧チャンバの構成が提供されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体ウエハ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造では、半導体ウエハ（「ウエハ」または「基板」）の表面を洗浄して、化学薬品および粒子による汚染を除去する必要がある。汚染が除去されないと、ウエハ上の半導体素子の性能が低下したり欠陥が生じたりする場合がある。粒子汚染は、一般に、ウエハの表面に付着する親和性を有する少量の明確に定義された物質からなる。粒子汚染の例としては、特に、シリコンダスト、シリカ、スラリ残留物、ポリマ残留物、金属片、空気中のちり、プラスチック粒子、およびケイ酸塩粒子など、有機および無機の残留物が挙げられる。
【０００３】
ウエハ洗浄処理は、一般に、ウエハの表面に流体を供給することにより実行される。一部の例では、流体は、密閉されたチャンバ内でウエハに供給される。流体をウエハに供給する方法は、ウエハ洗浄処理の効果に影響しうる。例えば、ウエハの表面における特定の流体の流れのパターンが、良好な洗浄結果を実現することがある。さらに、ウエハの表面にわたって作用された特定の流体の圧力が、良好な洗浄結果を実現することがある。従来、ウエハの表面にわたって、異なる流体の流れのパターンおよび流体の圧力を実現するためには、異なるウエハ洗浄チャンバが必要であった。様々なウエハ洗浄処理の要件を満たすために、異なるウエハ洗浄チャンバを準備する必要があるため、ウエハ処理の全体的なコストおよび実施に関して、問題が生じうる。さらに、高い流体圧力を用いる必要のあるウエハ洗浄処理は、一般に、高圧に耐えるために、大型のウエハ洗浄チャンバを用いる必要がある。ウエハ洗浄チャンバが大きくなると、全体のウエハ処理コストも増大する。
【０００４】
以上の点から、異なるウエハ洗浄処理の要求を満たすのに求められる通りの流体の圧力と流体の流れのパターンとの可変制御を実現するウエハ洗浄チャンバが求められている。そのウエハ洗浄チャンバは、さらに、異なるサイズのウエハを収容できることが好ましい。さらに、ウエハ洗浄チャンバは、最小限の全体サイズを実現しつつ、高圧に耐えることができることが好ましい。
【０００５】
チャンバの設計における重要な点は、チャンバ内にウエハを保持すなわち固定する方法である。ウエハは、ウエハの浮き上がりや移動を防止するために、チャンバ内にしっかりと保持されることが好ましい。浮き上がりや移動が生じると、ウエハの損傷の危険性が大きくなる。さらに、ウエハの浮き上がりにより、ウエハの背面は、チャンバ内の洗浄流体および副産物に曝されることが多くなる。ウエハの背面が洗浄流体および副産物に曝されると、汚染が増大し、洗浄が困難になる場合がある。したがって、処理中には、チャンバ以内のウエハをしっかりと保持することが重要である。
【０００６】
チャンバ内でウエハを固定する１つの従来の方法は、ウエハの上面と接触させてウエハをクランプで固定する工程を含む。ウエハ上面と接触させてクランプを用いると、クランプとウエハとの境界で損傷が生じる可能性がある。チャンバ内でウエハを固定する別の従来の方法は、ウエハを支持体に向かって引き下げる静電チャックを用いる工程を含む。静電チャックを用いると、チャンバ設計が複雑になることがある。例えば、チャンバが、圧力境界を有するよう設計された場合には、静電チャックに関連する装置（例えば、電源）は、その圧力境界の完全性の保持と両立できる必要がある。チャンバ内にウエハを固定するための従来の方法は、特に、チャンバが圧力境界を有する場合に、ウエハの損傷および実装の複雑さに関する問題を引き起こしうる。ウエハの完全性を確保しつつチャンバ設計を簡単にするためには、ウエハ上面に接触するクランプも静電チャックも用いることなしにチャンバ内にウエハを固定することが好ましい。
【０００７】
以上の点から、ウエハ処理中に、チャンバ内にウエハを効果的に固定するウエハ固定装置が求められている。ウエハ固定装置は、ウエハ上面に接触することなく、チャンバ設計の複雑さの増大を最小限に抑えて実装されることが好ましい。
【０００８】
しばしば、ウエハ処理動作は、高圧の条件下で実行される必要がある。ウエハ洗浄処理の例では、一部のウエハ洗浄処理は、ウエハ表面を超臨界流体に曝す工程を含む。かかる処理では、超臨界流体の超臨界状態を維持するために、ウエハ処理容器内で高圧を実現する必要がある。したがって、ウエハ処理動作に必要な高圧を維持するためのウエハ処理モジュール（すなわち、チャンバ）が必要である。
【０００９】
以上の点から、より低圧のウエハ搬送モジュールと安全に結合できる高圧ウエハ処理モジュールが求められている。高圧ウエハ処理モジュールは、超臨界流体洗浄などの高圧ウエハ処理に対応できることが好ましい。
【発明の開示】
【００１０】
一実施形態では、ウエハ洗浄チャンバが開示されている。ウエハ洗浄チャンバは、複数の支持面を有する下側支持体を備える。下側支持体は、複数の支持面の間に存在する第１の容器を含む。ウエハ洗浄チャンバは、さらに、下側支持体の複数の支持面によって支持されたプレートを備える。プレートは、下側支持体の第１の容器の上に位置する。また、プレートは、ウエハを受け入れて支持するための複数のウエハ支持面を有する。プレートの複数のウエハ支持面の間には、第２の容器が存在する。さらに、プレートの周囲には、流体の流れを導入するための流入口および流出口が配置されている。流入口および流出口は、ウエハを受け入れる位置の外側に配置されている。ウエハ洗浄チャンバは、さらに、プレートの上に位置する上側支持体を備える。上側支持体は、プレートの周囲の外側の位置で下側支持体と接している。上側支持体の中の第３の容器は、プレートによって支持されるウエハの上に位置する。第３の容器は、流体の流れを収容できる。流体の流れは、プレートの流入口および流出口によって、設定された構成で導入されてよい。また、第３の容器は、第１の容器および第２の容器と、限定的な流体の連通を有する。
【００１１】
別の実施形態では、ウエハ処理装置が開示されている。ウエハ処理装置は、上側部分と下側部分とを有するチャンバを備える。チャンバの下側部分に設けられた第１の容器内には、支持構造が分布されている。また、チャンバの上側部分に設けられた第２の容器内には、さらなる支持構造が分布されている。ウエハ処理装置は、さらに、チャンバの下側部分の支持構造上に配置されるよう構成された下側プレートを備える。支持構造上に配置されると、下側プレートは、チャンバの下側部分の第１の容器の上に位置する。下側プレートは、下側プレート内に設けられた第３の容器内に分布された複数のウエハ支持構造を備える。複数のウエハ支持構造は、ウエハを支持することができる。ウエハがウエハ支持構造の上に配置されると、ウエハは、下側プレート内の第３の容器の上に位置する。ウエハ処理装置は、さらに、チャンバの上側部分の支持構造に取り付けられるよう構成された上側プレートを備える。上側プレートは、支持構造に取り付けられると、チャンバの上側部分内に設けられた第２の容器の下に位置する。上側プレートは、上側プレートと、下側プレートによって支持されるウエハとの間に存在する第４の容器の上側の境界として機能する。第４の容器は、流体を含むことができる。また、第４の容器は、第１の容器、第２の容器、および第３の容器と、限定的な流体の連通を有する。
【００１２】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの製造方法が開示されている。その方法は、下側支持プレートを形成する工程を備えており、下側支持プレートは、下側支持プレート内に設けられた第１の容器内に分布された支持面を有する。第１の容器は、第１の流体流入口と、第１の流体流出口とを有するよう設けられる。その方法は、さらに、ウエハ支持プレートを形成する工程を備えており、ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器内に分布されたウエハ支持面を有する。ウエハ支持面は、ウエハを受け入れるよう構成される。受け入れられると、ウエハは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器に対する上側の境界を形成する。第２の容器は、第２の流体流入口と、第２の流体流出口とを有するよう設けられる。さらに、ウエハ支持プレートの周囲、かつ、ウエハを受け入れる位置の外側に、流体流入口および流体流出口が設けられる。その方法は、さらに、ウエハ支持プレートを下側支持プレートに固定する工程を備える。固定されると、ウエハ支持プレートは、下側支持プレートの第１の容器内に分布された支持面によって支持される。また、ウエハ支持プレートは、下側プレート内に設けられた第１の容器に対する上側の境界として機能する。その方法は、さらに、上側支持プレートを形成する工程を備えており、上側支持プレートは、ウエハ支持プレートのウエハ支持面によって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を含む。その方法は、さらに、上側支持プレートを下側支持プレートに固定して、上側支持プレート内に設けられた第３の容器を外部環境から隔離する工程を備える。第３の容器を外部環境から隔離することは、上側支持プレートと下側支持プレートとの間に配置されたシールによって実現される。
【００１３】
別の実施形態では、ウエハ洗浄処理を実行するための方法が開示されている。その方法は、ウエハ洗浄処理を実行できるチャンバを準備する工程を備える。チャンバは、洗浄されるウエハの上に位置するよう構成された第１の容器を備える。そのチャンバは、さらに、ウエハを支持するよう構成されたプレートを備える。プレート内には、ウエハの真下に第２の容器が設けられている。チャンバには、さらに、プレートを支持するための支持構造が設けられている。支持構造は、プレートの真下に位置する第３の容器を備える。その方法は、さらに、第２の容器よりも高い圧力を有するように第１の容器を加圧する工程を備える。その方法は、さらに、第３の容器よりも高い圧力を有するように第２の容器を加圧する工程を備える。第３の容器は、第２の容器とチャンバ外部の環境との間の圧力を有するよう加圧される。また、その方法では、洗浄されるウエハの上に位置する第１の容器に流体が供給される。流体は、ウエハ洗浄処理を実現するように構成される。
【００１４】
別の実施形態では、ウエハ固定装置が開示されている。ウエハ固定装置は、複数のウエハ支持面を有するウエハ支持構造を備える。ウエハ支持構造には、複数のウエハ支持面の間に下側容器が設けられている。下側容器は、複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの下に存在する。ウエハ固定装置は、さらに、複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの上に設けられた上側容器を備える。排気手段は、下側容器を減圧するよう構成されている。下側容器を減圧することにより、上側容器の圧力は、下側容器の圧力よりも高くなる。下側容器の圧力が低いことにより、ウエハは、複数のウエハ支持面の上に配置されたままとなる。
【００１５】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバが開示されている。ウエハ処理チャンバは、ウエハを受け入れるよう構成された下側プレートを備える。下側プレートは、ウエハの下に位置するよう構成された容器内に分散された複数のウエハ支持構造を有する。ウエハ処理チャンバは、さらに、下側プレートの上に位置する上側プレートを備える。上側プレートは、下側プレートによって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された上方容器を有する。さらに、上方容器に流体を供給するための流入口が設けられている。流入口から供給された流体は、上方容器を加圧することができる。また、流体は、下側プレートと、下側プレートによって受け入れられるウエハとの間を移動することにより下方容器に入ることができる。ウエハ処理チャンバは、さらに、下方容器内の圧力を制御するための流出口を備える。流出口は、下方容器の圧力が上方容器の圧力よりも低くなるように制御されることが可能である。下側容器の圧力が低いことにより、ウエハは、下側プレートに向かって押しつけられる。
【００１６】
別の実施形態では、圧力制御によりウエハを固定するための方法が開示されている。その方法では、ウエハ支持体の上にウエハが配置される。その方法は、さらに、ウエハの上側の圧力よりも低くなるようにウエハの下側の圧力を低減する工程を備える。ウエハの下側の低減された圧力は、ウエハをウエハ支持体に向かって保持するよう作用する。
【００１７】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバが開示されている。ウエハ処理チャンバは、動かない状態に固定された上側部分を備える。上側部分は、ウエハを受け入れるための通路と、下端開口部とを備える。さらに、ウエハ処理チャンバには、上側部分の下端開口部を通って移動される下側部分が備えられている。したがって、下側部分は、移動機構に結合されている。ウエハ処理チャンバは、さらに、第１のシールと第２のシールとを備える。第１のシールは、上側部分の下端開口部内で下側部分と上側部分との間に配置される。第２のシールは、下側部分の上面に配置される。第２のシールは、上側部分と下側部分の両方に接触することで有効に作用するよう構成されている。第２のシールは、上側部分と下側部分の両方に接触した際に、ウエハ処理容器の周囲を囲む。
【００１８】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの変形例が開示されている。ウエハ処理チャンバは、動かない状態に固定された下側部分を備える。下側部分は、ウエハを受け入れるための通路と、上端開口部とを備える。さらに、ウエハ処理チャンバには、下側部分の上端開口部を通って移動される上側部分が備えられている。したがって、上側部分は、移動機構に結合されている。ウエハ処理チャンバは、さらに、第１のシールと第２のシールとを備える。第１のシールは、下側部分の上端開口部内で上側部分と下側部分との間に配置される。第２のシールは、下側部分の上面の上、かつ、下側部分の上端開口部内に配置される。第２のシールは、下側部分と上側部分の両方に接触することで有効に作用するよう構成されている。第２のシールは、下側部分と上側部分の両方に接触した際に、ウエハ処理容器の周囲を囲む。
【００１９】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの製造方法が開示されている。その方法は、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分とを準備する工程を備える。チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分は、互いに可動であるよう構成される。その方法は、さらに、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第１のシールを設ける工程を備える。第１のシールは、チャンバの外部容器を外部環境から隔離するよう機能する。さらに、その方法では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第２のシールが設けられる。第２のシールは、ウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成される。また、第２のシールは、ウエハ処理容器をチャンバの外部容器から隔離するよう機能する。第２のシールは、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分の両方に接触することで有効に作用する。
【００２０】
本発明のその他の態様および利点については、本発明を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態では、チャンバ内の流体の流れと流体の圧力とを可変に制御することを可能にするチャンバが提供されている。より具体的には、本実施形態では、チャンバは、チャンバ内の内部容器内の流体の流れと流体の圧力とを制御するよう構成可能である着脱可能なプレートを用いる。また、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器をチャンバ内の外部容器と分離するために用いられてもよい。このように、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器とチャンバ内の外部容器との間に圧力差を形成するために用いられてよい。チャンバ内の外部容器の圧力が比較的低ければ、その低い圧力に耐えるために必要な外部チャンバの強度は比較的低くて済む。外部チャンバの強度の要求が低いことにより、チャンバのサイズは全体的に縮小される。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、ウエハ処理中に、チャンバ内にウエハを固定することができるウエハ固定装置を提供している。より具体的には、ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間に圧力差を形成する。圧力差が、ウエハ下面と接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、ウエハは、動かない状態に固定され維持される。ウエハ固定装置がウエハの上面と下面との間の圧力差を制御する方法には、いくつかの選択肢がある。１つの方法は、ウエハの上方の圧力とウエハの下方の圧力の両方を能動的かつ独立的に制御することである。別の方法は、ウエハの上方の圧力を能動的に制御しつつウエハの下方の圧力を排気によって低減することであり、その排気は、受動的あるいは能動的に制御可能である。ウエハ固定装置は、ウエハ上面に接触することなく、チャンバ設計の複雑さの増大を最小限に抑えて実装される。
【００２３】
さらに別の実施形態では、高圧ウエハ処理を実行するためのウエハ処理チャンバが提供されている。より具体的には、その高圧ウエハ処理チャンバ構成は、ウエハ処理容器と、外部チャンバ容器とを組み込んでいる。ウエハ処理容器は、高圧を含むよう構成される。外部チャンバ容器は、ウエハ処理容器の高圧と、ウエハ処理容器の外部環境のより低い圧力との間の緩衝手段として機能するよう構成される。したがって、外部チャンバ容器は、より高圧のウエハ処理容器と、より低圧の外部環境との間の圧力差を制御できる。このように、ウエハ処理チャンバは、高圧ウエハ処理容器を組み込んでおり、大気圧または減圧条件下で動作する従来のウエハ搬送モジュールと結合することができる。
【００２４】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。
【００２５】
可変構成チャンバ
図１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）１００１を示す垂直断面図である。一実施形態では、チャンバ１００１は、ウエハ洗浄チャンバとして機能することができる。チャンバ１００１は、複数の支持面１０２１を有する下側支持プレート１０１１を備える。支持面１０２１は、下側支持プレート１０１１の上部に設けられた中間容器１１３１内に分布されている。支持面１０２１は、ほぼ一様に不連続な位置で下側プレート１０９１を支持することができる。支持面１０２１の数および位置は、下側プレート１０９１の両側の間の圧力差によって決まる。支持面１０２１上に配置されると、下側プレート１０９１は、中間容器１１３１に対する上側の境界として機能する。
【００２６】
下側プレート１０９１は、複数のボルト１１１１によって下側支持プレート１０１１に固定されてよい。下側プレート１０９１は、チャンバ１００１内に配置されるウエハ１１７１に対してほぼ一様な支持を提供するように分布された複数のウエハ支持面１１０１を備える。下側プレート１０９１は、チャンバが、異なるサイズ（例えば、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍなど）のウエハを処理することを可能にするようなサイズであってよい。複数のウエハ支持面１１０１は、下側容器１１５１を形成するために離れている。下側容器１１５１は、下側プレート１０９１上に配置されるウエハ１１７１の下に位置する。したがって、ウエハ１１７１に関して、下側容器１１５１は、下方容器１１５１とも呼ばれる。
【００２７】
チャンバ１００１は、さらに、下側支持プレート１０１１の上部と結合するよう構成された上側支持プレート１０３１を備える。上側支持プレート１０３１は、ウエハ処理容器１１９１を備える。ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３１が下側支持プレート１０１１に取り付けられた時にウエハ１１７１の上に位置するように、構成されている。ウエハ１１７１がチャンバ１００１内に存在する場合には、ウエハ１１７１の上面は、ウエハ処理容器１１９１に曝される。したがって、ウエハ１１７１に関して、ウエハ処理容器１１９１は、上方容器１１９１とも呼ばれる。
【００２８】
上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１とが接触する周囲の位置における上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１との間に、シール１０７１が配置される。シール１０７１は、ウエハ処理容器１１９１の周囲にわたって配置され、ウエハ処理容器１１９１を外部環境から隔離する機能を有する。シール１０７１を有効にするために、上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１とは、シール１０７１の周囲の外側に配置された複数のボルト１０５１によって締め付けられる。一部のウエハ処理は、極度の高圧で実行される必要がある。したがって、上側支持プレート１０３１、下側支持プレート１０１１、およびボルト１０５１は、ウエハ処理容器１１９１内で生じうる圧力に耐えるのに十分な強度を提供する。
【００２９】
さらに、一部のウエハ処理は、特定の温度で実行される必要がある。ウエハ処理容器１１９１内の温度制御を実現するために、上側支持プレート１０３１および下側支持プレート１０１１内に、温度制御装置を配置してもよい。一実施形態では、温度制御装置は、熱交換流体の流路を備えてよい。別の実施形態では、温度制御装置は、電気加熱素子を備えてよい。いずれの実施形態でも、上側支持プレート１０３１、下側支持プレート１０１１、および下側プレート１０９１を介しての伝導により、温度制御装置からウエハ処理容器１１９１に熱を移動させる伝達機構が提供される。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に従って、図１に示したチャンバ１００１の中央部分を示す拡大図である。その拡大図は、上側支持プレート１０３１と、ウエハ処理容器１１９１と、ウエハ１１７１と、下方容器１１５１と、下側プレート１０９１と、中間容器１１３１と、下側支持プレート１０１１とを含むチャンバ１００１の半分の垂直断面図である。
【００３１】
図１を参照して説明したように、下側プレート１０９１は、ウエハ処理中にウエハ１１７１が固定されるウエハ支持面１１０１を提供することによりウエハ１１７１を支持するよう機能する。各ウエハ支持面１１０１は、個々の支持構造の一部である。ウエハ支持面１１０１に対応する個々の支持構造は、下方容器１１５１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、下方容器１１５１は、ウエハ支持面１１０１に対応する個々の支持構造の間、かつ、ウエハ１１７１の下側に存在する。下方容器１１５１内に流体を導入するための流入口２０７１が設けられている。下方容器１１５１から流体を除去するための流出口２０５１が設けられている。別の実施形態では、流入口２０７１および流出口２０５１は、下側プレート１０９１内の他の位置に配置されてもよい。さらに、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うために、複数の流入口／流出口２０９１が下側プレート１０９１内に設けられている。
【００３２】
図１を参照して説明したように、下側支持プレート１０１１は、ウエハ処理中に下側プレート１０９１が固定される支持面１０２１を提供することにより下側プレート１０９１を支持するよう機能する。各支持面１０２１は、個々の支持構造の一部である。支持面１０２１に対応する個々の支持構造は、中間容器１１３１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、中間容器１１３１は、支持面１０２１に対応する個々の支持構造の間、かつ、下側プレート１０９１の下側に存在する。中間容器１１３１内に流体を導入するための流入口２０１１が設けられている。中間容器１１３１から流体を除去するための流出口２０３１が設けられている。別の実施形態では、流入口２０１１および流出口２０３１は、下側支持プレート１０１１内の他の位置に配置されてもよい。
【００３３】
ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３１が、下側支持プレート１０１１に取り付けられた時にウエハ１１７１の上に位置するよう上側支持プレート１０３１内に形成されている。ウエハ１１７１は、ウエハ処理中に下側プレート１０９１に対して密閉されていないので、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間では、ウエハ１１７１の周辺の限定的な流体通路２１１１を通して流体が行き来する。限定定な流体通路２１１１は、本質的に、ウエハ１１７１と、下側プレート１０９１の周囲のウエハ支持面１１０１との間の領域である。
【００３４】
動作中、ウエハ処理容器１１９１の圧力は、下方容器１１５１の圧力よりも高いレベルに維持されるため、ウエハ１１７１の上方と下方との間で圧力差が形成される。圧力差は、ウエハ１１７１をウエハ支持面１１０１に固定するのに十分な力で、ウエハ１１７１を下側プレート１０９１に向かって押すように作用する。ウエハ処理容器１１９１内の圧力は、下方容器１１５１内の圧力よりも高いので、一部の流体は、ウエハ処理容器１１９１から限定的な流体通路２１１１を通って下方容器１１５１に到達する。流出口２０５１は、必要に応じて、下方容器１１５１から流体を除去するために用いることができる。
【００３５】
ウエハ処理容器１１９１、下方容器１１５１、およびウエハ支持面１１０１の寸法は、実行されるウエハ処理の要件（例えば、圧力、流体の流速、流体の組成など）によって変更されてよい。一実施形態では、上側支持プレート１０３１とウエハ１１７１の上面との間の距離Ｄ１は、約０．０４インチである。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。しかしながら、別の実施形態では、異なる値のＤ１を用いてもよい。一実施形態では、ウエハ１１７１と下側プレート１０９１との間の下方容器１１５１の深さＤ２は、約０．００５インチから約０．０４インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、深さＤ２は、約０．０２インチである。一実施形態では、ウエハ１１７１と周辺のウエハ支持面１１０１との間の重なりの距離Ｄ３は、約０．１インチから約０．５インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、重なりの距離Ｄ３は、約０．２５インチである。重なりの距離Ｄ３は、限定的な流体通路２１１１を通して、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間の圧力低下を確立する主要な要因である。一実施形態では、ウエハ配置許容誤差Ｄ４（すなわち、ウエハ１１７１の縁部と下側プレート１０９１内のウエハポケットの周囲との間のわずかな距離）は、約０．０２５インチから約０．１インチの範囲であってよい。ウエハ配置許容誤差Ｄ４は、ロボット操作装置の精度によって決定されてよい。
【００３６】
ウエハ支持面１１０１は、ウエハ１１７１を通して掛かる圧力差に比例した割合だけウエハ１１７１と接触するよう構成される。圧力差が大きいほど、大きい割合のウエハ１１７１がウエハ支持面１１０１と接触する必要がある。一実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約５％から約８０％の範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。別の実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約１５％から約２５％の範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。さらに別の実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約２０％のウエハ１１７１の表面と接触してよい。約１ａｔｍから約１．５ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面１１０１は、約１０％までの範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。約３ａｔｍから約４ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面１１０１は、約５０％から約７０％までの範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。
【００３７】
ウエハ支持面１１０１と接触するウエハ１１７１の割合（すなわち、ウエハ背面接触面積）を最小化することが好ましい。しかしながら、ウエハ背面接触面積の最小化は、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間に掛かる特定の圧力差に対して十分な支持を提供するように実行されることが好ましい。ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハ１１７１の汚染の可能性が低減される。また、ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハ１１７１の固定を困難にしうる粒子がウエハ１１７１とウエハ支持面１１０１との間に挟まる可能性が低減される。
【００３８】
ウエハ処理容器１１９１、下方容器１１５１、および中間容器１１３１の各々の圧力は、各容器に対する流体の導入と除去とを制御することにより独立して制御されてよい。下側プレート１０９１は、中間容器１１３１の圧力に対してウエハ処理容器１１９１の圧力を調節することを可能にする。このように、下側容器１０９１は、ウエハ処理容器１１９１内を高圧に維持することを可能にする。別の実施形態では、中間容器１１３１に過度の圧力が掛けられることにより、中間容器１１３１からウエハ処理容器１１９１に流体が導入されてよい。しかしながら、特定の実施形態に関わらず、下側プレート１０９１の両側の間の圧力差は、下側プレート１０９１の必要な厚さを決定する。下側プレート１０９１の両側の圧力差が大きくなるほど、下側プレート１０９１の厚さが大きい必要がある。下側プレート１０９１が比較的薄い場合には、ウエハ処理容器１１９１と中間容器１１３１との間の圧力差は比較的小さいことが好ましい。
【００３９】
外部チャンバ１００１の材料の容積とチャンバ１００１の全体サイズとを低減するために、下側プレート１０９１の厚さを最小限に抑えることが好ましい。しかしながら、用いるべき下側プレート１０９１の厚さと、有効な中間容器１１３１の最小圧力とを決定する際にはバランスが存在する。下側プレート１０９１が薄いほど、全体のチャンバ１００１のサイズは低減されるが、中間容器１１３１の圧力が低くなるほど、中間容器１１３１と外部環境との間の圧力差を低減することにより、より薄い下側支持プレート１０１１を用いることが可能になる。
【００４０】
ウエハ処理容器１１９１から中間容器１１３１および外部環境への圧力差を効果的に変化させることで、チャンバ１００１のサイズを最適化することができる。したがって、複数のチャンバ内容器を用いることで、より小型のチャンバ１００１の設計が可能になる。また、ウエハ処理容器１１９１のサイズを最小化することで、チャンバのサイズとウエハ処理サイクル時間とを低減することができる。ウエハ処理容器１１９１が小さいほど、ウエハ処理容器１１９１内の圧力に耐えるのに必要な材料が少なくなる。さらに、ウエハ処理容器１１９１が小さくなるほど、ウエハ処理容器１１９１内の高圧を、ウエハ１１７１を安全に搬送できる圧力まで下げるのに必要な時間が短くなるため、ウエハ処理サイクル時間が低減される。
【００４１】
前述のように、下側プレート１０９１は、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うための複数の流入口／流出口２０９１を備える。流入口／流出口２０９１は、下側プレート１０９１の周囲の近傍、かつ、ウエハ１１７１を受け入れる位置の外側に配置されている。流入口／流出口２０９１は、ウエハ１１７１の上面にわたって、ウエハ処理容器１１９１を通して流体の流れを制御するよう構成されてよい。異なるウエハ処理の用途に対しては、異なる流体の流れのパターンが良好に働くと考えられる。下側プレート１０９１の流入口／流出口２０９１は、ウエハ処理容器１１９１内に多くの流体の流れのパターンを提供するよう構成されてよい。また、複数の流れのパターンを選択できるように、複数の下側プレート１０９１を設計および製造することで、特定のウエハ処理に対して適切な流体の流れのパターンを選択することを可能にすることができる。下側プレート１０９１は、取り替え可能であるため、下側プレート１０９１以外のチャンバ１００１の態様を変更することなく、ウエハ処理容器１１９１を通しての流体の流れのパターンを変えることができる。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って直線状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の１８０度にわたる部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。下側プレート１０９１は、さらに、複数の流入口２０９Ｂ１を含む１８０度にわたる部分の反対側の下側プレート１０９１の周囲の１８０度にわたる部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を有するよう構成されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。流体は、複数の流出口２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口２０９Ｂ１および複数の流出口２０９Ａ１の配置により、流体は、矢印３０１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って直線状のパターンで流れる。
【００４３】
図４は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って円錐状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、１８０度よりも小さい角度にわたる下側プレート１０９１の周囲の部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。下側プレート１０９１は、さらに、複数の流入口２０９Ｂ１の範囲よりも小さい角度にわたる下側プレート１０９１の周囲の部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を有するよう構成されている。複数の流出口２０９Ａ１は、複数の流入口２０９Ｂ１の反対側に配置されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。流体は、複数の流出口２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口２０９Ｂ１および複数の流出口２０９Ａ１の配置により、流体は、矢印４０１１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って円錐状のパターンで流れる。円錐状のパターンは、流体の流れが、ウエハ１１７１の上面にわたって一定の加速度を維持するよう最適化されてよい。
【００４４】
図５は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って渦巻状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。複数の流入口２０９Ｂ１は、ウエハ１１７１に関する接線の方向に流体を向けるよう構成されている。複数の流入口２０９Ｂ１の構成により、流体は、矢印５０１１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って渦巻状のパターンで流れる。一実施形態では、流体は、上側支持プレート１０３１に配置された１または複数の流出口を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１１を組み込んだチャンバ１００１を示す垂直断面図である。チャンバ１００１は、図１を参照して説明したように、下側プレート１０９１と、下側支持プレート１０１１と、ボルト１１１１と、ボルト１０５１と、シール１０７１とを備える。しかしながら、図６に示したチャンバ１００１の実施形態は、異なる上側支持プレート１０３Ａ１を備えている。
【００４６】
上側支持プレート１０３Ａ１は、下側支持プレート１０１１の上部と結合するよう構成されている。上側支持プレート１０３Ａ１は、複数の支持面６０２１を備える。支持面６０２１は、上側支持プレート１０３Ａ１の下部に設けられた中間容器６０５１内に分布されている。支持面６０２１は、ほぼ一様に不連続な位置で上側プレート６０１１を支持することができる。支持面６０２１の数および位置は、上側プレート６０１１の両側の間の圧力差によって決まる。上側プレート６０１１は、複数のボルト６０３１によって上側支持プレート１０３Ａ１に固定されてよい。上側支持プレート１０３Ａ１に固定されると、上側プレート６０１１は、中間容器６０５１に対する下側の境界として機能する。
【００４７】
上側支持プレート１０３Ａ１は、さらに、ウエハ処理容器１１９１を備える。ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３Ａ１が、下側支持プレート１０１１に取り付けられた時に、ウエハ１１７１上に位置するよう構成されている。ウエハ処理容器１１９１は、さらに、上側プレート６０１１が、上側支持プレート１０３Ａ１に固定された時に、上側プレート６０１１の下に位置するよう構成されている。このように、上側プレート６０１１は、ウエハ処理容器１１９１に対する上側の境界として機能する。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態に従って、図６に示したチャンバ１００１の中央部分を示す拡大図である。その拡大図は、上側支持プレート１０３Ａ１と、上側プレート６０１１と、中間容器６０５１と、ウエハ処理容器１１９１と、ウエハ１１７１と、下方容器１１５１と、下側プレート１０９１と、中間容器１１３１と、下側支持プレート１０１１とを含むチャンバ１００１の半分の垂直断面図である。
【００４９】
下側プレート１０９１は、下方容器１１５１内に分布されたウエハ支持面１１０１を有すると共に、流入口２０７１と、流出口２０５１と、流入口／流出口２０９１とを備えており、図２を参照して上述したものと同一である。また、下側支持プレート１０１１は、中間容器１１３１内に分布された支持面１０２１を有すると共に、流入口２０１１と、流出口２０３１とを備えており、図２を参照して上述したものと同一である。
【００５０】
図６を参照して説明したように、上側支持プレート１０３Ａ１は、ウエハ処理中に上側プレート６０１１が固定される支持面６０２１を提供することにより上側プレート６０１１を支持するよう機能する。各支持面６０２１は、個々の支持構造の一部である。支持面６０２１に対応する個々の支持構造は、中間容器６０５１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、中間容器６０５１は、支持面６０２１に対応する個々の支持構造の間、かつ、上側プレート６０１１の上側に存在する。中間容器６０５１内に流体を導入するための流入口７０１１が設けられている。中間容器６０５１から流体を除去するための流出口７０３１が設けられている。別の実施形態では、流入口７０１１および流出口７０３１は、上側支持プレート１０３Ａ１内の他の位置に配置されてもよい。
【００５１】
ウエハ処理容器１１９１および中間容器６０５１の各々の圧力は、各容器に対する流体の導入と除去とを制御することにより独立して制御されてよい。上側プレート６０１１は、中間容器６０５１の圧力に対してウエハ処理容器１１９１の圧力を調節することを可能にする。このように、上側容器６０１１は、ウエハ処理容器１１９１内を高圧に維持することを可能にする。別の実施形態では、中間容器６０５１に過度の圧力が掛けられることにより、中間容器６０５１からウエハ処理容器１１９１に流体が導入されてよい。しかしながら、特定の実施形態に関わらず、上側プレート６０１１の両側の間の圧力差は、上側プレート６０１１の必要な厚さを決定する。上側プレート６０１１の両側の圧力差が大きくなるほど、上側プレート６０１１の厚さは大きい必要がある。上側プレート６０１１が比較的薄い場合には、ウエハ処理容器１１９１と中間容器６０５１との間の圧力差は比較的小さいことが好ましい。
【００５２】
外部チャンバ１００１材料の容積とチャンバ１００１の全体サイズとを低減するために、上側プレート６０１１の厚さを最小限に抑えることが好ましい。しかしながら、用いるべき上側プレート６０１１の厚さと、有効な中間容器６０５１の最小圧力とを決定する際にはバランスが存在する。上側プレート６０１１が薄いほど、全体のチャンバ１００１のサイズは低減されるが、中間容器６０５１の圧力が低くなるほど、中間容器６０５１と外部環境との間の圧力差を低減することにより、より薄い上側支持プレート１０３Ａ１を用いることが可能になる。ウエハ処理容器１１９１から中間容器６０５１および外部環境への圧力差を効果的に変化させることで、チャンバ１００１のサイズを最適化することができる。
【００５３】
上側プレート６０１１は、矢印７０７１で示すように、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うための複数の流入口／流出口７０５１を備える。流入口／流出口７０５１は、上側プレート６０１１にわたって分布されており、ウエハ１１７１の上面にわたって、ウエハ処理容器１１９１を通して流体の流れを制御するよう構成されている。上述のように、異なるウエハ処理の用途に対しては、異なる流体の流れのパターンが良好に働くと考えられる。上側プレート６０１１の流入口／流出口７０５１は、ウエハ処理容器１１９１内に数多くの流体の流れのパターンを提供するよう構成されてよい。さらに、上側プレート６０１１の流入口／流出口７０５１は、下側プレート１０９１の流入口／流出口２０９１と連動して、ウエハ処理容器１１９１内に流体の流れのパターンを提供するよう構成されてもよい。また、複数の流れのパターンを選択できるように、多くの上側プレート６０１１を設計および製造することで、特定のウエハ処理に対して適切な流体の流れのパターンを選択することが可能になる。下側プレート１０９１と同様に、上側プレート６０１１は取り替え可能であるため、それ以外のチャンバ１００１の態様を変更することなく、ウエハ処理容器１１９１を通しての流体の流れのパターンを変えることができる。
【００５４】
図８Ａは、本発明の一実施形態に従って、中央での流体の供給と周囲での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレート６０１Ａ１を示す図である。上側プレート６０１Ａ１は、上側プレート６０１Ａ１の中央部付近の位置に分布された複数の流入口７０５Ａ１を備える。一実施形態では、上側プレート６０１Ａ１は、ウエハ１１７１の周辺部付近の位置に、上側プレート６０１Ａ１の周辺部の周りに分布された複数の流出口７０５Ｂ１を備える。別の実施形態では、下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を備える。さらに別の実施形態では、上側プレート６０１Ａ１は、複数の流出口７０５Ｂ１を備え、下側プレート１０９１は、複数の流出口２０９Ａ１を備える。いずれの実施形態でも、流体は、複数の流入口７０５Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入され、複数の流出口７０５Ｂ１および／または２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口７０５Ａ１および複数の流出口７０５Ｂ１および／または２０９Ａ１の構成により、流体は、ウエハ１１７１の中央領域から周辺領域へ流れる。
【００５５】
図８Ｂは、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１Ａ１内の流路の利用を示す図である。流路８０１１は、複数の流入口７０５Ａ１に流体を搬送するために設けられている。流路８０３１は、複数の流出口７０５Ｂ１から流体を搬送するために設けられている。流路を用いて、上側プレート６０１Ａ１内の異なる流入口および流出口を独立して制御すれば、圧力の均一化と、ウエハ処理容器１１９１内での流れのパターンの制御が可能になる。さらに、流路を用いると、ウエハ処理容器１１９１内の流れのパターンを変えたり、ウエハ処理容器１１９１と中間容器６０５１との間の圧力差を変化させたりする際の柔軟性が提供される。
【００５６】
図９は、本発明の一実施形態に従って、周囲での流体の供給と中央での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレート６０１Ｂ１を示す図である。上側プレート６０１Ｂ１は、上側プレート６０１Ｂ１の中央部付近の位置に分布された複数の流出口７０５Ｃ１を備える。一実施形態では、上側プレート６０１Ｂ１は、ウエハ１１７１の周辺部付近の位置に、上側プレート６０１Ｂ１の周辺部の周りに分布された複数の流入口７０５Ｄ１を備える。別の実施形態では、下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を備える。さらに別の実施形態では、上側プレート６０１Ｂ１は、複数の流入口７０５Ｄ１を備え、下側プレート１０９１は、複数の流入口２０９Ｂ１を備える。いずれの実施形態でも、流体は、複数の流入口７０５Ｄ１および／または２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入され、複数の流出口７０５Ｃ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口７０５Ｄ１および／または２０９Ｂ１および複数の流出口７０５Ｃ１の構成により、流体は、ウエハ１１７１の周辺領域から中央領域へ流れる。
【００５７】
図１０は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１１における流入口／流出口７０５１の代表的な分布を示す図である。流入口／流出口７０５１の数および分布は、ウエハ処理容器１１９１内で適用される所望の流体の流れのパターンによって決まる。図１０に示す流入口／流出口７０５１の分布は、上側プレート６０１１における流入口／流出口７０５１の位置の一例である。特定のウエハ処理動作における流体の流れのパターンの要件を満たすために、他の流入口／流出口７０５１の数および分布を用いてもよい。
【００５８】
図１１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャートである。その方法は、下側支持プレートが形成される動作１１Ａ１を備える。一実施形態では、下側支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、下側支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。下側支持プレートは、下側支持プレート内に設けられた第１の容器内に分布された支持面を有するよう形成される。第１の容器は、第１の流体流入口と、第１の流体流出口とを有するよう設けられる。下側支持プレートは、下側支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００５９】
その方法は、さらに、ウエハ支持プレートが形成される動作１１Ｂ１を備える。一実施形態では、ウエハ支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、ウエハ支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器内に分布されたウエハ支持面を有するよう形成される。ウエハ支持面は、ウエハを受け入れるよう構成される。受け入れられると、ウエハは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器に対する上側の境界を形成する。第２の容器は、第２の流体流入口と、第２の流体流出口とを有するよう設けられる。さらに、ウエハ支持プレートの周囲、かつ、ウエハを受け入れる位置の外側に、流体流入口および流体流出口が設けられる。ウエハ支持プレートの周囲の流体流入口および流体流出口は、第３の容器内の流体の流れのパターンを形成するよう構成されてよい。一部の実施形態では、流体の流れのパターンは、直線状のパターン、円錐状のパターン、あるいは渦巻状のパターンであってよい。別の実施形態では、ウエハ処理動作の要件を満たすために、異なる流体の流れのパターンが形成されてもよい。ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００６０】
その方法は、さらに、ウエハ支持プレートが下側支持プレートに固定される動作１１Ｃ１を備える。固定されると、ウエハ支持プレートは、下側支持プレートの第１の容器内に分布された支持面によって支持される。また、ウエハ支持プレートは、下側プレート内に設けられた第１の容器に対する上側の境界として機能する。
【００６１】
その方法は、上側支持プレートが形成される動作１１Ｄ１に続く。一実施形態では、上側支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、上側支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。上側支持プレートは、ウエハ支持プレートのウエハ支持面によって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を備えるよう形成される。上側支持プレートは、上側支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００６２】
一実施形態では、上側支持プレートに、支持面が形成される。支持面は、第４の容器内に分布される。第４の容器は、流体流入口と流体流出口とを有してよい。上側支持プレートに形成された支持面は、上側プレートを受け入れて支持するよう構成される。本実施形態によると、その方法は、上側プレートが形成される随意的な動作１１Ｅ１を備える。一実施形態では、上側プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、上側プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。上側プレートは、第３の容器に対して流体を導入および除去することが可能な流体流入口および流体流出口を有するよう形成される。上側プレートの流体流入口および流体流出口は、第３の容器内の流体の流れのパターンを形成するよう構成されてよい。一部の実施形態では、流体の流れのパターンは、直線状のパターン、円錐状のパターン、渦巻状のパターン、中央から供給して周囲から排出するパターン、あるいは、周囲から供給して中央から排出するパターンであってよい。別の実施形態では、ウエハ処理動作の要件を満たすために、異なる流体の流れのパターンが形成されてもよい。また、本実施形態によると、その方法は、上側プレートが上側支持プレートの支持面に固定される随意的な動作１１Ｆ１を備える。このように、上側プレートは、第４の容器に対する下側の境界および第３の容器に対する上側の境界として機能する。上側プレートは、第４の容器と第３の容器との間の圧力差に耐えることができる。
【００６３】
その方法は、さらに、上側支持プレートが下側支持プレートに固定される動作１１Ｇ１を備える。上側支持プレートを下側支持プレートに固定することにより、上側支持プレート内に設けられた第３の容器は、外部環境から隔離される。第３の容器を外部環境から隔離することは、上側支持プレートと下側支持プレートとの間に配置されたシールによって実現される。
【００６４】
図１２は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ洗浄処理を実行する方法を示すフローチャートである。その方法は、と、ウエハ洗浄処理を実行できるチャンバを準備する動作１２Ａ１を備える。チャンバは、洗浄されるウエハの上に位置するよう構成された第１の容器を備える。そのチャンバは、さらに、ウエハを支持するよう構成されたプレートを備える。プレート内には、ウエハの真下に第２の容器が設けられている。チャンバには、さらに、プレートを支持するための支持構造が設けられている。支持構造は、プレートの真下に位置する第３の容器を備える。その方法は、さらに、第２の容器よりも高い圧力を有するように第１の容器を加圧する動作１２Ｂ１を備える。また、その方法には、第３の容器よりも高い圧力を有するように第２の容器を加圧する動作１２Ｃ１が備えられている。第３の容器は、第２の容器とチャンバ外部の環境との間の圧力を有するよう加圧される。その方法は、さらに、洗浄されるウエハの上に位置する第１の容器に流体を供給する動作１２Ｄ１を備える。流体は、ウエハ洗浄処理を実現するように構成される。一実施形態では、流体は、超臨界流体である。
【００６５】
本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器内の圧力を制御するのに適している。さらに、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器、チャンバの中間容器、および外部環境の間に存在する圧力差を制御することができる。本発明によって実現されるように、チャンバの中間容器の圧力に対してウエハ処理容器の圧力を調節する能力は、最小限のサイズの超臨界流体処理チャンバを設計する際に有用である。また、超臨界流体ウエハ処理では、流体の超臨界状態を維持するために、ウエハ処理容器内の圧力を制御する必要がある。
【００６６】
図１３は、一般化された物質の相図である。物質の相は、固体、液体、および気体として表されており、特定の相の存在は、圧力および温度によって決まる。気相と液相との境界は、臨界点と呼ばれる点まで、圧力および温度の両方の上昇をたどる。臨界点は、臨界圧力（Ｐｃ）および臨界温度（Ｔｃ）によって表される。ＰｃおよびＴｃを超える圧力および温度では、物質は超臨界流体になる。
【００６７】
超臨界流体を用いて、ウエハ洗浄動作を実行することができる。超臨界流体は、気相と液相の両方の性質を併せ持つ。超臨界流体の表面張力は、ほとんどゼロである。したがって、超臨界流体は、ウエハ表面における小さい形状の内部および間に到達することが可能である。また、超臨界流体は、気体と同様の拡散性を有する。したがって、超臨界流体は、捕らえられることなく、低誘電率材料などのウエハ材料の多孔質の領域に入り込むことができる。さらに、超臨界流体は、液体と同様の密度を有する。したがって、気体に比べて、より多くの超臨界流体を、所定の時間内にウエハに送り込むことができる。
【００６８】
超臨界流体によるウエハ処理は、流体の超臨界状態を維持するために高圧で実行する必要がある。例えば、超臨界流体処理は、約６８ａｔｍから約２７３ａｔｍの範囲の圧力で実行されてよい。したがって、ウエハ処理チャンバは、関連する高圧に耐えることができる必要がある。本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体に関連する高圧に耐えると共に制御することができる。
【００６９】
概して、超臨界流体処理では、ウエハ処理容器は加圧され、ウエハ処理容器内の温度は制御される。ウエハ処理容器の圧力および温度は、超臨界流体の状態を維持するために制御される。代表的な実施形態では、ウエハ処理容器は、ＣＯ2のみ、もしくは、ＣＯ2と適切な化学物質との混合物を用いて加圧されてよい。ＣＯ2の臨界圧力および温度は、それぞれ、約７３ａｔｍおよび３１℃である。本発明のウエハ処理チャンバと組み合わせて用いられる超臨界流体は、ＣＯ2に限定されないことに注意されたい。その他の適切な超臨界流体を用いることも可能である。さらに、超臨界流体の化学物質は、共溶媒、共キレート剤、界面活性剤、またはそれらの任意の組み合わせなどの添加剤を含んでよい。超臨界流体に含まれる添加剤は、特に、フォトレジストの溶解および除去、有機残留物の溶解および除去、および金属のキレートなど、特定の作用を実現する際に有用である。
【００７０】
本発明のウエハ処理チャンバには、数多くの利点がある。１つの利点は、ウエハ処理チャンバが完全に構成可能である点である。上側および下側プレートを交換することにより、チャンバは、チャンバ本体を変えることなく、いくつかの異なる構成に変形されることが可能である。この利点により、１種類のチャンバを、いくつかの潜在的なウエハ処理の用途に用いることが可能になる。また、上側および下側プレートを交換できることにより、特定のウエハ処理の用途に対して、ウエハ処理容器の圧力や流れのパターンを適切に選択できる。さらに、ウエハ洗浄処理中に、ウエハから除去された物質が、チャンバ内の空洞に捕らえられる可能性がある。上側および下側プレートは取り外し可能であるため、より簡単に、チャンバと、上側および下側プレートとを洗浄することができる。
【００７１】
本発明のウエハ処理チャンバは、ウエハ処理クラスタ構造に組み込むことが可能である。一例では、ウエハ処理クラスタ構造は、ウエハ洗浄動作、ウエハエッチング動作、ＣＭＰ動作、およびウエハリンス動作を実行するための別個のモジュールを組み込むことができる。さらに、ウエハ処理クラスタ構造では、ウエハは、ロボットウエハ操作機構または追跡機構を用いて、異なるモジュールの間を搬送されてよい。
【００７２】
ウエハ固定装置
図１４は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）５３を示す断面図である。チャンバ５３は、部分的にウエハ支持構造として機能する下側プレート４０３を備える。下側プレート４０３は、チャンバ５３内に配置されるウエハ７０３に対してほぼ一様な支持を提供するように分布された複数のウエハ支持面９０３を備える。複数のウエハ支持面９０３は、下側容器１００３を形成するために離されている。下側容器１００３は、下側プレート４０３上に配置されるウエハ７０３の下に位置する。したがって、ウエハ７０３に関して、下側容器１００３は、下方容器１００３とも呼ばれる。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３が設けられている。
【００７３】
チャンバ５３は、さらに、下側プレート４０３の上部と結合するよう構成された上側プレート３０３を備える。上側プレート３０３は、ウエハ７０３の上方に設けられた上側容器８０３を備える。上側容器８０３は、上側プレート３０３が、下側プレート４０３に取り付けられた時に、ウエハ７０３の上に位置するよう構成されている。したがって、ウエハ７０３に関して、上側容器８０３は、上方容器８０３とも呼ばれる。
【００７４】
上側容器８０３には、流入口１１０３を通して、ウエハ処理動作で用いる流体を供給することができる。一実施形態では、流入口１１０３は、下側プレート４０３内に配置された流体供給路を備える。別の実施形態では、流入口１１０３の流体供給路は、上側プレート３０３内に配置されてもよい。いずれの実施形態でも、流体供給路は、複数の流入口ノズルを通して、上側容器８０３に流体を供給する。
【００７５】
ウエハ処理動作で用いる流体は、流出口１４０３を通して上側容器８０３から除去されてよい。一実施形態では、流出口１４０３は、下側プレート４０３内に配置された流体除去路を備える。別の実施形態では、流出口１４０３の流体除去路は、上側プレート３０３内に配置されてもよい。いずれの実施形態でも、流体除去路は、複数の流入口ノズルを通して、上側容器８０３から流体を除去する。したがって、流体は、流入口１１０３を通して供給され、ウエハの上面を横切って上側容器８０３を流れ、流出口１４０３を通して排出されてよい。
【００７６】
上側プレート３０３と下側プレート４０３とが接触する周囲の位置で、上側プレート３０３と下側プレート４０３との間に、シール６０３が配置される。シール６０３は、上側容器８２３の周囲にわたって配置され、上側容器８０３を外部環境から隔離する機能を有する。シール６０３を有効にするために、上側プレート３０３と下側プレート４０３は、互いに対して押しつけられる。
【００７７】
上側プレート３０３の上方には、上側支持プレート１０３が配置され、下側プレート４０３の下側には、下側支持プレート２０３が配置される。上側支持プレート１０３と下側支持プレート２０３とを結合させるために、周囲の位置で、複数のボルト５０３が用いられる。複数のボルト５０３が締め付けられることにより、上側支持プレート１０３は、下側支持プレート２０３に向かって引き寄せられる。上側支持プレート１０３が下側支持プレート２０３に向かって引き寄せられると、上側プレート３０３は、下側プレート４０３に向かって押しつけられる。上側プレート３０３を下側プレート４０３に向かって押しつけることにより、シール６０３が有効に作用する。上側支持プレート１０３は、上側プレート３０３の背面に対して支持を提供する。同様に、下側支持プレート２０３は、下側プレート４０３の背面に対して支持を提供する。一部のウエハ処理は、極度の高圧で実行される必要がある。したがって、上側支持プレート１０３、下側支持プレート２０３、およびボルト５０３は、上側容器８０３内で生じうる圧力に耐えるのに十分な強度を提供する。さらに、一部のウエハ処理は、特定の温度で実行される必要がある。上側容器８０３内、ウエハ７０３、および下側容器１００３内の温度制御を実現するために、上側支持プレート１０３および下側支持プレート２０３内に、温度制御装置１６０３を配置してもよい。一実施形態では、温度制御装置１６０３は、熱交換流体の流路を備えてよい。別の実施形態では、温度制御装置１６０３は、電気加熱素子を備えてよい。いずれの実施形態でも、上側プレート３０３および下側プレート４０３を介しての伝導により、温度制御装置１６０３から対象領域（例えば、上側容器８０３、ウエハ７０３、または下側容器１００３）に熱を移動させる伝達機構が提供される。
【００７８】
図１５は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート３０３と下側プレート４０３との間の境界を示す拡大図である。その拡大図は、チャンバの半分にわたって、上側プレート３０３および下側プレート４０３を示す垂直断面図である。図１４を参照して説明したように、下側プレート４０３は、ウエハ処理中にウエハ７０３が固定される複数のウエハ支持面９０３を有するウエハ支持構造として機能する。下側容器すなわち下方容器１００３は、ウエハ支持面９０３の間、かつ、ウエハ７０３の下側に形成される。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３は、図に示すように、下側プレート４０３のほぼ中央部に配置されている。別の実施形態では、流出口１５０３は、下側プレート４０３内の他の位置に配置されてもよい。上側容器８０３に流体を供給するための流入口１１０３は、図に示すように、下側プレート４０３に配置されている。
【００７９】
上側容器８０３は、上側プレート３０３が下側プレート４０３に取り付けられた時にウエハ７０３の上に位置するように、上側プレート３０３内に形成されている。シール６０３は、図に示すように、上側プレート３０３および下側プレート４０３の周囲付近、かつ、上側容器８０３の外側に配置されている。シール６０３は、上側容器８０３を外部環境から隔離する。ウエハ７０３は、ウエハ処理中に下側プレート４０３に対して密閉されていないので、上側容器８０３と下側容器１００３との間では、ウエハ７０３の周辺の限定的な流体通路２１０３を通して流体が行き来する。限定的な流体通路２１０３は、本質的に、ウエハ７０３と、下側プレート４０３の周囲のウエハ支持面９０３との間の領域である。
【００８０】
動作中、上側容器８０３の圧力は、下側容器１００３の圧力よりも高いレベルに維持されるため、ウエハ７０３の上方と下方との間で圧力差が形成される。圧力差は、ウエハ７０３をウエハ支持面９０３に固定するのに十分な力で、ウエハ７０３を下側プレート４０３に向かって引くように作用する。上側容器８０３内の圧力は、下側容器１００３内の圧力よりも高いので、一部の流体は、上側容器８０３から限定的な流体通路２１０３を通って下側容器１００３に到達する。流出口１５０３は、必要に応じて、下側容器１００３から流体を除去するために用いることができる。一実施形態では、流出口は、約０．２５インチの直径を有する。しかしながら、別の実施形態では、流出口は、異なる直径を有する。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。
【００８１】
上側容器８０３、下側容器１００３、およびウエハ支持面９０３の寸法は、実行されるウエハ処理の要件（例えば、圧力、流体の流速、流体の組成など）によって変更されてよい。一実施形態では、上側プレート３０３とウエハ７０３の上面との間の距離Ｄ１は、約０．０４インチである。しかしながら、別の実施形態では、異なる値のＤ１を用いてもよい。一実施形態では、ウエハ７０３と下側プレート４０３との間の下側容器１００３の深さＤ２は、約０．００５インチから約０．０４インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、深さＤ２は、約０．０２インチである。一実施形態では、ウエハ７０３と周辺のウエハ支持面９０３との間の重なりの距離Ｄ３は、約０．１インチから約０．５インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、重なりの距離Ｄ３は、約０．２５インチである。重なりの距離Ｄ３は、限定的な流体通路２１０３を通して、上側容器８０３と下側容器１００３との間の圧力低下を確立する主要な要因である。一実施形態では、ウエハ配置許容誤差Ｄ４（すなわち、ウエハ７０３の縁部と下側プレート４０３内のウエハポケットの周囲との間のわずかな距離）は、約０．０２５インチから約０．１インチの範囲であってよい。ウエハ配置許容誤差Ｄ４は、ロボットウエハ操作装置の精度によって決定されてよい。
【００８２】
ウエハ支持面９０３は、ウエハ７０３を通して掛かる圧力差に比例した割合だけウエハ７０３と接触するよう構成される。圧力差が大きいほど、大きい割合のウエハ７０３がウエハ支持面９０３と接触する必要がある。一実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約５％から約８０％の範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。別の実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約１５％から約２５％の範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。さらに別の実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約２０％のウエハ７０３の表面と接触してよい。約１ａｔｍから約１．５ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面９０３は、約１０％までの範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。約３ａｔｍから約４ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面９０３は、約５０％から約７０％までの範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。
【００８３】
ウエハ支持面９０３と接触するウエハの割合（すなわち、ウエハ背面接触面積）を最小化することが好ましい。しかしながら、ウエハ背面接触面積の最小化は、ウエハ上方の容器とウエハ下方の容器との間に掛かる特定の圧力差に対して十分な支持を提供するように実行されることが好ましい。ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハの汚染の可能性が低減される。また、ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハの固定を困難にしうる粒子がウエハとウエハ支持面９０３との間に挟まる可能性が低減される。
【００８４】
図１６は、本発明の一実施形態に従って、下側支持プレート２０３を示す平面図である。前述のように、下側支持プレート２０３は、下側支持プレート２０３を上側支持プレート１０３に固定するためのボルト５０３を通す複数の穴３２０３を備える。下側支持プレート２０３は、さらに、温度制御装置１６０３を備える。図１６の実施形態では、温度制御装置１６０３は、下側プレート４０３と接触する下側支持プレート２０３の領域をほぼ網羅するよう構成された熱交換流体の流路として図示されている。図１６の温度制御装置１６０３は、例示のために示したにすぎない。別の実施形態では、温度制御装置１６０３は、別の構成であってもよいし、電気加熱素子など、別の構成要素を備えてもよい。説明のため、ウエハ７０３を配置する領域を、線３１０３で示している。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３へのアクセスを可能にするために、下側支持プレート２０３には、アクセスポート３３０３が設けられている。さらに、下側支持プレート２０３には、複数のアクセスポート３００３が設けられている。複数のアクセスポート３００３の一部は、上側容器８０３または下側容器１００３など、異なる領域にアクセスするよう構成されてよい。複数のアクセスポート３００３は、圧力監視装置、温度監視装置、観察装置、または、それらの任意の組み合わせを挿入するために用いられてよい。
【００８５】
図１７は、本発明の一実施形態に従って、下側プレート４０３を示す平面図である。シール６０３は、図に示すように、下側プレート４０３の周囲にわたって配置されている。下側プレート４０３の中央に向かって、複数のウエハ支持面９０３が図示されている。複数のウエハ支持面９０３は、ほぼ一様にウエハ７０３と接触するように分布されているため、上側容器８０３と下側容器１００３との間に存在する圧力差によってウエハを通して伝わる力に対して、ほぼ一様な抵抗性を提供する。下側容器１００３は、ウエハ支持面９０３の間、かつ、ウエハ７０３の下側の空間を占める。
【００８６】
図１４の説明で言及した複数の流入口ノズルは、図１７において構成要素１１０３として図示されている。また、図１４の説明で言及した複数の流出口ノズルは、図１７において構成要素１４０３として図示されている。ウエハ処理を実行するために用いられる流体は、流入口ノズル１１０３を通って上側容器８０３内に入り、流出口ノズル１４０３を通って出て行く。このように、流体は、ウエハ７０３の上面を横切って、流入口ノズル１１０３から流出口ノズル１４０３に向かって流れる。したがって、流体は、一般に、領域４１０３の範囲を流れる。しかしながら、少量の流体が、領域４１０３とシール６０３との間に入ることがある。一実施形態では、領域４１０３とシール６０３との間に入る流体を除去するために、複数の流体排出口が設けられる。
【００８７】
図１８は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート３０３を示す平面図である。シール６０３は、図に示すように、上側プレート３０３の周囲にわたって配置されている。上側容器８０３の周囲を示すために、境界５１０３が図示されている。境界５１０３は、図１７に示した領域４１０３とほぼ一致する。別の実施形態では、境界５１０３および領域４１０３は、異なる形状であってもよい。
【００８８】
図１９は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ固定装置に関連する流体の経路を示す図である。ウエハ処理チャンバ５３は、図に示すように、容器Ａと容器Ｂとを有する。前述したように、ウエハ処理チャンバ５３に関して、容器Ａは、ウエハ７０３の上方に位置する上側容器８０３に対応し、容器Ｂは、ウエハの下方、かつ、ウエハ支持面９０３の間に位置する下側容器１００３に対応する。容器Ａは、破線矢印６１０３によって示すように、容器Ｂに対して、限定的な流体通路を有している。限定的な流体通路は、図１５を参照して説明したように、ウエハ７０３が下側プレート４０３に対して密閉されていないことに対応する。ウエハ処理チャンバ５３は、図に示すように、容器Ａおよび容器Ｂの温度を制御するための熱交換器を有する。別の実施形態では、他の温度制御装置が組み込まれてもよい。
【００８９】
ウエハ処理で用いる流体は、流体供給源ＦＳ−ＡからバルブＶ１を通して容器Ａに供給される。流体は、容器Ａ、質量流量計ＭＦＭ１、背圧調整弁ＢＰＲ１を通して、圧力トラップに流れる。質量流量計ＭＦＭ１は、容器Ａを通る流体の流量を監視するために用いられる。背圧調整弁ＢＰＲ１は、容器Ａ内の圧力を制御するために用いられる。さらに、容器Ａ内の圧力を監視するための圧力モニタＰ１が備えられている。圧力モニタＰ１は、ウエハの真上に位置する必要はない。しかしながら、圧力モニタＰ１は、容器Ａ内に配置されることが好ましい。圧力トラップは、排気管と排液管とを備える。圧力トラップは、流体の経路内の最小限の圧力を維持するために用いられる。
【００９０】
一部の流体は、矢印６１０３で示す限定的な流体通路を通して、容器Ａから容器Ｂに入る。容器Ｂ内の流体は、容器Ｂ、質量流量計ＭＦＭ２、背圧調整弁ＢＰＲ２を通して、圧力トラップに流れる。質量流量計ＭＦＭ２は、容器Ｂを通る流体の流量を監視するために用いられる。ＭＦＭ２によって異常に高い流量が示された場合には、下側プレート４０３のウエハ支持面９０３へのウエハ７０３の設置が不適切である可能性がある。ウエハ７０３の設置が不適切であることは、ウエハ処理動作の開始前に対処が必要となる状態である。そうでない場合には、ウエハが、浮き上がって動きやすくなっている可能性がある。背圧調整弁ＢＰＲ２は、容器Ｂ内の圧力を制御するために用いられる。さらに、容器Ｂ内の圧力を監視するための圧力モニタＰ２が備えられている。圧力モニタＰ２は、ウエハの真下に位置する必要はない。しかしながら、圧力モニタＰ２は、容器Ｂに接続された流路に沿って配置されることが好ましい。
【００９１】
一実施形態では、矢印６１０３で示した限定的な流体通路を通る流体のみが、容器Ｂに入る。別の実施形態では、さらなる流体が、容器Ｂに供給されてよい。さらなる流体は、流体供給源ＦＳ−ＢからバルブＶ２を通して容器Ｂに供給される。さらなる流体供給源ＦＳ−Ｂは、容器Ｂ内の圧力を能動的に制御するために用いられてよい。
【００９２】
動作中、容器Ａおよび容器Ｂ内の圧力は、それぞれ、圧力モニタＰ１およびＰ２によって監視される。圧力モニタＰ１およびＰ２によって示された圧力の差は、ウエハの上方と下方との間に作用する差圧を示す。特定のウエハ処理動作が、ウエハを下側プレート４０３のウエハ支持面９０３に固定するための特定の力を必要とする場合がある。Ｐ１およびＰ２から決定された差圧は、ウエハを固定するために用いられている力を監視するために用いられる。背圧調整弁ＢＰＲ１およびＢＰＲ２を用いて、それぞれ、容器ＡおよびＢ内の圧力を制御することにより、所望の差圧を維持することができる。所望の差圧は、特に、ウエハを横切る流量、ウエハ支持面９０３に接触するウエハ表面の割合、およびウエハの厚さなど、いくつかのウエハ処理パラメータによって決定されてよい。例えば、差圧は、一実施形態では、約１ａｔｍから約１０ａｔｍの範囲内に維持されてよい。別の代表的な実施形態では、差圧は、約２ａｔｍに維持されてよい。
【００９３】
図２０は、本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方および下方の両方で能動的かつ独立した圧力制御を用いてウエハを固定するための方法を示すフローチャートである。その方法は、ウエハがチャンバ内にロードされて、チャンバが密閉される動作７０１３から始まる。動作７０３３では、チャンバ内のウエハの上に位置する容器に流体が供給される。流体は、ウエハ処理動作を実現するように構成される。動作７０５３では、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間に、圧力差が確立される。圧力差は、チャンバ内のウエハ支持構造に向かってウエハを引き下げるように作用する。その方法は、ウエハの上面にわたって適切な流体の流量が確立される動作７０７３に進む。適切な流体の流量は、実行されるウエハ処理動作の要件に基づいて決定される。動作７０９３では、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の両方が監視される。動作７１１３では、圧力調整弁を用いて、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の各々が、能動的かつ独立的に制御される。圧力調整弁は、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間で、目標となる圧力差が維持されることを可能にする。目標となる圧力差により、ウエハは、特定の力でウエハ支持構造に向かって引っ張られる。その力により、ウエハは、固定され、ウエハ処理動作中に動かない状態を維持する。動作７１３３では、ウエハ処理が実行される。ウエハ処理が完了すると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器の両方の圧力が大気圧まで低減される動作７１５３が実行される。その方法は、チャンバが開けられウエハが取り出される動作７１７３で終了する。
【００９４】
図２１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方での能動的な圧力制御と、ウエハの下側での排気の制御とを用いて、ウエハを固定するための方法を示すフローチャートである。その方法は、ウエハがチャンバ内にロードされて、チャンバが密閉される動作８０１３から始まる。動作８０３３では、チャンバ内のウエハの上に位置する容器に流体が供給される。流体は、ウエハ処理動作を実現するように構成される。動作８０５３では、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間に、圧力差が確立される。圧力差は、チャンバ内のウエハ支持構造に向かってウエハを引き下げるように作用する。その方法は、ウエハの上面にわたって適切な流体の流量が確立される動作８０７３に進む。適切な流体の流量は、実行されるウエハ処理動作の要件に基づいて決定される。動作８０９３では、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の両方が監視される。動作８１１３では、圧力調整弁を用いて、ウエハの上側の容器の圧力が制御される。また、動作８１１３では、ウエハの下側の容器は、制御されて排気される。圧力調整弁と制御された排気とを組み合わせて用いると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間で、目標となる圧力差を維持できる。目標となる圧力差により、ウエハは、特定の力でウエハ支持構造に向かって引っ張られる。その力により、ウエハは、固定され、ウエハ処理動作中に動かない状態を維持する。動作８１３３では、ウエハ処理が実行される。ウエハ処理が完了すると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器の両方の圧力が大気圧まで低減される動作８１５３が実行される。その方法は、チャンバが開けられウエハが取り出される動作８１７３で終了する。
【００９５】
本発明のウエハ固定装置は、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間の圧力差を制御することにより有効に作用する。圧力差が、ウエハ下面と接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、ウエハは、動かない状態に固定および維持される。また、超臨界流体ウエハ処理では、流体の超臨界状態を維持するために、ウエハの近傍で圧力を制御する必要がある。
【００９６】
高圧チャンバの構成
図２２は、本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）２００２を示す図である。チャンバ２００２は、上側部分２０３Ａ２と下側部分２０５Ａ２とを備える。上側部分２０３Ａ２は、動かない状態に固定されている。動かない状態とは、上側部分２０３Ａ２が、下側部分２０５Ａ２を含む周囲の構成要素に対して静止した状態を保つことを意味する。下側部分２０５Ａ２は、上側部分２０３Ａ２に対して上下に移動されるよう構成されている。下側部分２０５Ａ２の移動は、複数の機構によって制御されてよい。例えば、一実施形態では、下側部分２０５Ａ２の移動は、ねじ駆動によって制御されてよい。別の実施形態では、下側部分２０５Ａ２の移動は、油圧式駆動によって制御されてよい。図２２では、下側部分２０５Ａ２は、矢印２１０２で示すように、下に移動されている。チャンバ２００２は、バルブ２０１２と結合するよう構成されている。一実施形態では、バルブ２０１２は、スリットバルブとゲートバルブのいずれかである。しかしながら、別の実施形態では、異なる種類のバルブ２０１２を用いてもよい。バルブ２０１２が開放された際に、ウエハ２１５２を、チャンバ２００２の内外に搬送することができる。一実施形態では、ウエハ２１５２は、チャンバ２００２内の持ち上げピンの上に配置されてよい。持ち上げピンは、必要に応じてチャンバ２００２内でウエハを垂直方向に位置決めするために用いられてよい。バルブ２０１２は、さらに、バルブ２０１２の両側に位置する容器を互いに隔離するよう機能する。チャンバ２００２は、さらに、チャンバ２００２内の容器を互いに隔離するためのシール２０７２を備える。シール２０７２は、チャンバ内で処理されるウエハ２１５２の周囲を囲むよう構成されている。また、チャンバ内の容器と外部環境とを隔離するためのシール２０９２が備えられている。一実施形態では、外部環境は、ウエハ搬送モジュール内に含まれる。別の実施形態では、外部環境は、クリーンルーム内に含まれる。
【００９７】
図２３は、本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバ２００２を示す図である。チャンバ２００２は、図２２を参照して説明したように、上側部分２０３Ａ２と、下側部分２０５Ａ２と、バルブ２０１２と、シール２０７２と、シール２０９２とを備える。しかしながら、下側部分２０５Ａ２は、矢印２１７２で示すように、上に移動されている。下側部分２０５が上に移動されると、シール２０７２は、上側部分２０３Ａ２にかみ合う。シール２０７２は、ｃ−シール、ｏ−リング、平形ガスケット、または同様の密閉機構であってよい。また、シール２０７２は、複数のシールで形成されてもよい。シール２０７２を有効に作用させるために、下側部分２０５Ａ２に対して十分な上向きの力が掛けられる。有効に作用すると、シール２０７２は、ウエハ処理容器２１１Ａ２を外部容器２１３Ａ２から隔離するよう機能する。ウエハ処理容器２１１Ａ２内で、すべてのウエハ処理が実行される。上側部分２０３Ａ２および／または下側部分２０５Ａ２には、ウエハ処理容器２１１Ａ２および外部容器２１３Ａ２の各々に対して、流体の導入および除去を行うための流体流入口および流体流出口を設けてよい。シール２０９２は、外部容器２１３Ａ２を外部環境から隔離するよう機能する。シール２０９２は、ｏ−リングまたは同様の密閉機構であってよい。また、シール２０９２は、複数のシールで形成されてもよい。バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２を隔離するよう機能する。一実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２をウエハ搬送モジュールから隔離する。別の実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２を、クリーンルームなど、チャンバ２００２の外の他の環境から隔離することができる。
【００９８】
図２４は、本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）３００２を示す図である。チャンバ３００２は、上側部分２０３Ｂ２と下側部分２０５Ｂ２とを備える。下側部分２０３Ｂ２は、動かない状態に固定されている。動かない状態とは、下側部分２０５Ｂ２が、上側部分２０３Ｂ２を含む周囲の構成要素に対して静止した状態を保つことを意味する。上側部分２０３Ｂ２は、下側部分２０５Ｂ２に対して上下に移動されるよう構成されている。上側部分２０３Ｂ２の移動は、複数の機構によって制御されてよい。例えば、一実施形態では、上側部分２０３Ｂ２の移動は、ねじ駆動によって制御されてよい。別の実施形態では、上側部分２０３Ｂ２の移動は、油圧式駆動によって制御されてよい。図２４では、上側部分２０３Ｂ２は、矢印３０１２で示すように、上に移動されている。チャンバ２００２と同様に、チャンバ３００２も、搬送のためにウエハ２１５２を通すことのできるバルブ２０１２と結合するよう構成されている。一実施形態では、ウエハ２１５２は、チャンバ３００２内の持ち上げピンの上に配置されてよい。持ち上げピンは、必要に応じてチャンバ３００２内でウエハを垂直方向に位置決めするために用いられてよい。チャンバ３００２は、さらに、チャンバ３００２内の容器を互いに隔離するためのシール２０７２を備える。前述のように、シール２０７２は、チャンバ３００２内で処理されるウエハ２１５２の周囲を囲むよう構成されている。また、チャンバ内の容器と外部環境とを隔離するためのシール２０９２が備えられている。
【００９９】
図２５は、本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバ３００２を示す図である。チャンバ３００２は、図２４を参照して説明したように、上側部分２０３Ｂ２と、下側部分２０５Ｂ２と、バルブ２０１２と、シール２０７２と、シール２０９２とを備える。しかしながら、上側部分２０３Ｂ２は、矢印３０３２で示すように、下に移動されている。上側部分２０３Ｂ２が下に移動されると、シール２０７２は、上側部分２０３Ｂ２にかみ合う。シール２０７２を有効に作用させるために、上側部分２０３Ｂ２に対して十分な下向きの力が掛けられる。有効に作用すると、シール２０７２は、ウエハ処理容器２１１Ｂ２を外部容器２１３Ｂ２から隔離するよう機能する。ウエハ処理容器２１１Ｂ２内で、すべてのウエハ処理が実行される。上側部分２０３Ｂ２および／または下側部分２０５Ｂ２には、ウエハ処理容器２１１Ｂ２および外部容器２１３Ｂ２の各々に対して、流体の導入および除去を行うための流体流入口および流体流出口を設けてよい。シール２０９２は、外部容器２１３Ｂ２を外部環境から隔離するよう機能する。また、バルブ２０１２も、外部容器２１３Ｂ２を隔離するよう機能する。一実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ｂ２をウエハ搬送モジュールから隔離する。別の実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ｂ２を、クリーンルームなど、チャンバ３００２の外の他の環境から隔離することができる。
【０１００】
ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２は、それぞれ、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２よりも小さい。ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２は、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２内の圧力を維持するのに必要な力を最小限にするために、最小限のサイズを有するように設けられる。圧力が比較的高い場合には、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、それぞれ、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２との間のシール２０７２を維持するために、より大きい力が必要になる。別個のウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２を備えることの利点は、それらウエハ処理容器を、より高い圧力に耐えるための最小限のサイズを有するように構成できる点である。ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、シール２０７２は、約６８ａｔｍ（約１０００ｐｓｉｇ）から約２７３ａｔｍ（約４０００ｐｓｉｇ）の範囲の高圧に耐えるよう構成可能である。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。
【０１０１】
チャンバの外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２は、それぞれ、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、チャンバの外部の環境との間の緩衝手段として機能する。緩衝手段として機能することから、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２を用いて、それぞれ、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２内の高圧から、チャンバ外部の環境におけるより低い圧力へと移行することができる。このように、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、チャンバ外部の環境との間の差圧を制御できる。バルブを用いて、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２をチャンバ外部の環境から隔離する一実施形態では、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２は、約６Ｅ−５ａｔｍ（約５０ｍＴｏｒｒ）から約１．０２ａｔｍ（約１５ｐｓｉｇ）の範囲の圧力を含んでよい。
【０１０２】
チャンバ内の外部容器から隔離された内部のウエハ処理容器を備えることにより、チャンバは、大気および真空ウエハ搬送モジュールの両方に対して適合可能になる。外部チャンバ容器は、チャンバ外部（すなわち、ウエハ搬送モジュール内）の環境と、ウエハ処理容器との間の物質の自由な行き来を防止するために、減圧を含む呼び圧力に維持されてよい。真空条件のウエハ搬送モジュールと共にチャンバを用いる場合には、チャンバの外部容器は、ウエハ処理容器とウエハ搬送モジュールとの間の圧力差を低減するために、減圧に維持されてよい。チャンバの外部容器を減圧に維持すると、物質が、ウエハ処理容器からウエハ搬送モジュールに直接的に流れる可能性も低減できる。大気圧のウエハ搬送モジュールと共にチャンバを用いる場合には、チャンバの外部容器は、ウエハ搬送モジュールの大気内に含まれる潜在的な汚染物質からウエハ処理容器を守るために、大気圧よりも高い圧力に維持されてよい。
【０１０３】
図２６は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャートである。その方法は、チャンバの上側部分が準備される動作４０１２を備える。その方法は、さらに、チャンバの下側部分が準備される動作４０３２を備える。動作４０５２では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分とが、互いに可動であるように構成される。その方法は、さらに、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第１のシールが備えられる動作４０７２を備える。第１のシールは、チャンバの外部容器を外部環境から隔離するよう機能する。さらに、その方法では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第２のシールが備えられる動作４０９２が実行される。第２のシールは、ウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成される。また、第２のシールは、ウエハ処理容器をチャンバの外部容器から隔離するよう機能する。一実施形態では、チャンバの上側部分、チャンバの下側部分、および第２のシールは、約６８ａｔｍ（約１０００ｐｓｉｇ）から約２７３ａｔｍ（約４０００ｐｓｉｇ）の範囲のウエハ処理容器内の圧力に耐えるよう構成される。
【０１０４】
第２のシールは、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分の両方に接触することで有効に機能する。一実施形態では、チャンバの上側部分は、定位置に固定され、チャンバの下側部分は、移動機構に接続される。本実施形態では、第２のシールと、チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分との間の接触は、チャンバの下側部分をチャンバの上側部分に向かって移動および接触させる移動機構を作動させることにより実現される。別の実施形態では、チャンバの下側部分は、定位置に固定され、チャンバの上側部分は、移動機構に接続される。本実施形態では、第２のシールと、チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分との間の接触は、チャンバの上側部分をチャンバの下側部分に向かって移動および接触させる移動機構を作動させることにより実現される。
【０１０５】
本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器内に高圧を提供するのに適している。さらに、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器、チャンバの外部容器、およびチャンバ外部の環境の間に存在する圧力差を制御することができる。本発明によって実現されるように、チャンバの外部容器の圧力に対してウエハ処理容器の圧力を調節する能力は、従来のスリットバルブまたはゲートバルブを用いて従来のウエハ搬送モジュールと結合できる超臨界流体処理チャンバを設計する際に有用である。また、本発明によって実現されるように、ウエハ処理容器内の高圧を維持する能力は、ウエハ処理中に超臨界流体を超臨界状態に維持するために重要である。
【０１０６】
本発明は、いくつかの実施形態に沿って説明されているが、当業者が、これまでの明細書および図面から、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）を示す垂直断面図。
【図２】本発明の一実施形態に従って、図１に示したチャンバの中央部分を示す拡大図。
【図３】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って直線状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図４】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って円錐状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図５】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って渦巻状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図６】本発明の一実施形態に従って、上側プレートを組み込んだチャンバを示す垂直断面図。
【図７】は、本発明の一実施形態に従って、図６に示したチャンバの中央部分を示す拡大図。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に従って、中央での流体の供給と周囲での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレートを示す図。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に従って、上側プレート内の流路の利用を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に従って、周囲での流体の供給と中央での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレートを示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に従って、上側プレートにおける流入口／流出口の代表的な分布を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャート。
【図１２】本発明の一実施形態に従って、ウエハ洗浄処理を実行する方法を示すフローチャート。
【図１３】一般化された物質の相図。
【図１４】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバを示す断面図。
【図１５】本発明の一実施形態に従って、上側プレートと下側プレートとの間の境界を示す拡大図。
【図１６】本発明の一実施形態に従って、下側支持プレートを示す平面図。
【図１７】本発明の一実施形態に従って、下側プレートを示す平面図。
【図１８】本発明の一実施形態に従って、上側プレートを示す平面図。
【図１９】本発明の一実施形態に従って、ウエハ固定装置に関連する流体の経路を示す図。
【図２０】本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方および下方の両方で能動的かつ独立した圧力制御を用いてウエハを固定するための方法を示すフローチャート。
【図２１】本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方での能動的な圧力制御と、ウエハの下側での排気の制御とを用いて、ウエハを固定するための方法を示すフローチャート。
【図２２】本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバを示す図。
【図２３】本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバを示す図。
【図２４】本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバを示す図。
【図２５】本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバを示す図。
【図２６】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体ウエハ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造では、半導体ウエハ（「ウエハ」または「基板」）の表面を洗浄して、化学薬品および粒子による汚染を除去する必要がある。汚染が除去されないと、ウエハ上の半導体素子の性能が低下したり欠陥が生じたりする場合がある。粒子汚染は、一般に、ウエハの表面に付着する親和性を有する少量の明確に定義された物質からなる。粒子汚染の例としては、特に、シリコンダスト、シリカ、スラリ残留物、ポリマ残留物、金属片、空気中のちり、プラスチック粒子、およびケイ酸塩粒子など、有機および無機の残留物が挙げられる。
【０００３】
ウエハ洗浄処理は、一般に、ウエハの表面に流体を供給することにより実行される。一部の例では、流体は、密閉されたチャンバ内でウエハに供給される。流体をウエハに供給する方法は、ウエハ洗浄処理の効果に影響しうる。例えば、ウエハの表面における特定の流体の流れのパターンが、良好な洗浄結果を実現することがある。さらに、ウエハの表面にわたって作用された特定の流体の圧力が、良好な洗浄結果を実現することがある。従来、ウエハの表面にわたって、異なる流体の流れのパターンおよび流体の圧力を実現するためには、異なるウエハ洗浄チャンバが必要であった。様々なウエハ洗浄処理の要件を満たすために、異なるウエハ洗浄チャンバを準備する必要があるため、ウエハ処理の全体的なコストおよび実施に関して、問題が生じうる。さらに、高い流体圧力を用いる必要のあるウエハ洗浄処理は、一般に、高圧に耐えるために、大型のウエハ洗浄チャンバを用いる必要がある。ウエハ洗浄チャンバが大きくなると、全体のウエハ処理コストも増大する。
【０００４】
以上の点から、異なるウエハ洗浄処理の要求を満たすのに求められる通りの流体の圧力と流体の流れのパターンとの可変制御を実現するウエハ洗浄チャンバが求められている。そのウエハ洗浄チャンバは、さらに、異なるサイズのウエハを収容できることが好ましい。さらに、ウエハ洗浄チャンバは、最小限の全体サイズを実現しつつ、高圧に耐えることができることが好ましい。
【０００５】
チャンバの設計における重要な点は、チャンバ内にウエハを保持すなわち固定する方法である。ウエハは、ウエハの浮き上がりや移動を防止するために、チャンバ内にしっかりと保持されることが好ましい。浮き上がりや移動が生じると、ウエハの損傷の危険性が大きくなる。さらに、ウエハの浮き上がりにより、ウエハの背面は、チャンバ内の洗浄流体および副産物に曝されることが多くなる。ウエハの背面が洗浄流体および副産物に曝されると、汚染が増大し、洗浄が困難になる場合がある。したがって、処理中には、チャンバ以内のウエハをしっかりと保持することが重要である。
【０００６】
チャンバ内でウエハを固定する１つの従来の方法は、ウエハの上面と接触させてウエハをクランプで固定する工程を含む。ウエハ上面と接触させてクランプを用いると、クランプとウエハとの境界で損傷が生じる可能性がある。チャンバ内でウエハを固定する別の従来の方法は、ウエハを支持体に向かって引き下げる静電チャックを用いる工程を含む。静電チャックを用いると、チャンバ設計が複雑になることがある。例えば、チャンバが、圧力境界を有するよう設計された場合には、静電チャックに関連する装置（例えば、電源）は、その圧力境界の完全性の保持と両立できる必要がある。チャンバ内にウエハを固定するための従来の方法は、特に、チャンバが圧力境界を有する場合に、ウエハの損傷および実装の複雑さに関する問題を引き起こしうる。ウエハの完全性を確保しつつチャンバ設計を簡単にするためには、ウエハ上面に接触するクランプも静電チャックも用いることなしにチャンバ内にウエハを固定することが好ましい。
【０００７】
以上の点から、ウエハ処理中に、チャンバ内にウエハを効果的に固定するウエハ固定装置が求められている。ウエハ固定装置は、ウエハ上面に接触することなく、チャンバ設計の複雑さの増大を最小限に抑えて実装されることが好ましい。
【０００８】
しばしば、ウエハ処理動作は、高圧の条件下で実行される必要がある。ウエハ洗浄処理の例では、一部のウエハ洗浄処理は、ウエハ表面を超臨界流体に曝す工程を含む。かかる処理では、超臨界流体の超臨界状態を維持するために、ウエハ処理容器内で高圧を実現する必要がある。したがって、ウエハ処理動作に必要な高圧を維持するためのウエハ処理モジュール（すなわち、チャンバ）が必要である。
【０００９】
以上の点から、より低圧のウエハ搬送モジュールと安全に結合できる高圧ウエハ処理モジュールが求められている。高圧ウエハ処理モジュールは、超臨界流体洗浄などの高圧ウエハ処理に対応できることが好ましい。
【発明の開示】
【００１０】
一実施形態では、ウエハ洗浄チャンバが開示されている。ウエハ洗浄チャンバは、複数の支持面を有する下側支持体を備える。下側支持体は、複数の支持面の間に存在する第１の容器を含む。ウエハ洗浄チャンバは、さらに、下側支持体の複数の支持面によって支持されたプレートを備える。プレートは、下側支持体の第１の容器の上に位置する。また、プレートは、ウエハを受け入れて支持するための複数のウエハ支持面を有する。プレートの複数のウエハ支持面の間には、第２の容器が存在する。さらに、プレートの周囲には、流体の流れを導入するための流入口および流出口が配置されている。流入口および流出口は、ウエハを受け入れる位置の外側に配置されている。ウエハ洗浄チャンバは、さらに、プレートの上に位置する上側支持体を備える。上側支持体は、プレートの周囲の外側の位置で下側支持体と接している。上側支持体の中の第３の容器は、プレートによって支持されるウエハの上に位置する。第３の容器は、流体の流れを収容できる。流体の流れは、プレートの流入口および流出口によって、設定された構成で導入されてよい。また、第３の容器は、第１の容器および第２の容器と、限定的な流体の連通を有する。
【００１１】
別の実施形態では、ウエハ処理装置が開示されている。ウエハ処理装置は、上側部分と下側部分とを有するチャンバを備える。チャンバの下側部分に設けられた第１の容器内には、支持構造が分布されている。また、チャンバの上側部分に設けられた第２の容器内には、さらなる支持構造が分布されている。ウエハ処理装置は、さらに、チャンバの下側部分の支持構造上に配置されるよう構成された下側プレートを備える。支持構造上に配置されると、下側プレートは、チャンバの下側部分の第１の容器の上に位置する。下側プレートは、下側プレート内に設けられた第３の容器内に分布された複数のウエハ支持構造を備える。複数のウエハ支持構造は、ウエハを支持することができる。ウエハがウエハ支持構造の上に配置されると、ウエハは、下側プレート内の第３の容器の上に位置する。ウエハ処理装置は、さらに、チャンバの上側部分の支持構造に取り付けられるよう構成された上側プレートを備える。上側プレートは、支持構造に取り付けられると、チャンバの上側部分内に設けられた第２の容器の下に位置する。上側プレートは、上側プレートと、下側プレートによって支持されるウエハとの間に存在する第４の容器の上側の境界として機能する。第４の容器は、流体を含むことができる。また、第４の容器は、第１の容器、第２の容器、および第３の容器と、限定的な流体の連通を有する。
【００１２】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの製造方法が開示されている。その方法は、下側支持プレートを形成する工程を備えており、下側支持プレートは、下側支持プレート内に設けられた第１の容器内に分布された支持面を有する。第１の容器は、第１の流体流入口と、第１の流体流出口とを有するよう設けられる。その方法は、さらに、ウエハ支持プレートを形成する工程を備えており、ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器内に分布されたウエハ支持面を有する。ウエハ支持面は、ウエハを受け入れるよう構成される。受け入れられると、ウエハは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器に対する上側の境界を形成する。第２の容器は、第２の流体流入口と、第２の流体流出口とを有するよう設けられる。さらに、ウエハ支持プレートの周囲、かつ、ウエハを受け入れる位置の外側に、流体流入口および流体流出口が設けられる。その方法は、さらに、ウエハ支持プレートを下側支持プレートに固定する工程を備える。固定されると、ウエハ支持プレートは、下側支持プレートの第１の容器内に分布された支持面によって支持される。また、ウエハ支持プレートは、下側プレート内に設けられた第１の容器に対する上側の境界として機能する。その方法は、さらに、上側支持プレートを形成する工程を備えており、上側支持プレートは、ウエハ支持プレートのウエハ支持面によって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を含む。その方法は、さらに、上側支持プレートを下側支持プレートに固定して、上側支持プレート内に設けられた第３の容器を外部環境から隔離する工程を備える。第３の容器を外部環境から隔離することは、上側支持プレートと下側支持プレートとの間に配置されたシールによって実現される。
【００１３】
別の実施形態では、ウエハ洗浄処理を実行するための方法が開示されている。その方法は、ウエハ洗浄処理を実行できるチャンバを準備する工程を備える。チャンバは、洗浄されるウエハの上に位置するよう構成された第１の容器を備える。そのチャンバは、さらに、ウエハを支持するよう構成されたプレートを備える。プレート内には、ウエハの真下に第２の容器が設けられている。チャンバには、さらに、プレートを支持するための支持構造が設けられている。支持構造は、プレートの真下に位置する第３の容器を備える。その方法は、さらに、第２の容器よりも高い圧力を有するように第１の容器を加圧する工程を備える。その方法は、さらに、第３の容器よりも高い圧力を有するように第２の容器を加圧する工程を備える。第３の容器は、第２の容器とチャンバ外部の環境との間の圧力を有するよう加圧される。また、その方法では、洗浄されるウエハの上に位置する第１の容器に流体が供給される。流体は、ウエハ洗浄処理を実現するように構成される。
【００１４】
別の実施形態では、ウエハ固定装置が開示されている。ウエハ固定装置は、複数のウエハ支持面を有するウエハ支持構造を備える。ウエハ支持構造には、複数のウエハ支持面の間に下側容器が設けられている。下側容器は、複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの下に存在する。ウエハ固定装置は、さらに、複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの上に設けられた上側容器を備える。排気手段は、下側容器を減圧するよう構成されている。下側容器を減圧することにより、上側容器の圧力は、下側容器の圧力よりも高くなる。下側容器の圧力が低いことにより、ウエハは、複数のウエハ支持面の上に配置されたままとなる。
【００１５】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバが開示されている。ウエハ処理チャンバは、ウエハを受け入れるよう構成された下側プレートを備える。下側プレートは、ウエハの下に位置するよう構成された容器内に分散された複数のウエハ支持構造を有する。ウエハ処理チャンバは、さらに、下側プレートの上に位置する上側プレートを備える。上側プレートは、下側プレートによって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された上方容器を有する。さらに、上方容器に流体を供給するための流入口が設けられている。流入口から供給された流体は、上方容器を加圧することができる。また、流体は、下側プレートと、下側プレートによって受け入れられるウエハとの間を移動することにより下方容器に入ることができる。ウエハ処理チャンバは、さらに、下方容器内の圧力を制御するための流出口を備える。流出口は、下方容器の圧力が上方容器の圧力よりも低くなるように制御されることが可能である。下側容器の圧力が低いことにより、ウエハは、下側プレートに向かって押しつけられる。
【００１６】
別の実施形態では、圧力制御によりウエハを固定するための方法が開示されている。その方法では、ウエハ支持体の上にウエハが配置される。その方法は、さらに、ウエハの上側の圧力よりも低くなるようにウエハの下側の圧力を低減する工程を備える。ウエハの下側の低減された圧力は、ウエハをウエハ支持体に向かって保持するよう作用する。
【００１７】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバが開示されている。ウエハ処理チャンバは、動かない状態に固定された上側部分を備える。上側部分は、ウエハを受け入れるための通路と、下端開口部とを備える。さらに、ウエハ処理チャンバには、上側部分の下端開口部を通って移動される下側部分が備えられている。したがって、下側部分は、移動機構に結合されている。ウエハ処理チャンバは、さらに、第１のシールと第２のシールとを備える。第１のシールは、上側部分の下端開口部内で下側部分と上側部分との間に配置される。第２のシールは、下側部分の上面に配置される。第２のシールは、上側部分と下側部分の両方に接触することで有効に作用するよう構成されている。第２のシールは、上側部分と下側部分の両方に接触した際に、ウエハ処理容器の周囲を囲む。
【００１８】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの変形例が開示されている。ウエハ処理チャンバは、動かない状態に固定された下側部分を備える。下側部分は、ウエハを受け入れるための通路と、上端開口部とを備える。さらに、ウエハ処理チャンバには、下側部分の上端開口部を通って移動される上側部分が備えられている。したがって、上側部分は、移動機構に結合されている。ウエハ処理チャンバは、さらに、第１のシールと第２のシールとを備える。第１のシールは、下側部分の上端開口部内で上側部分と下側部分との間に配置される。第２のシールは、下側部分の上面の上、かつ、下側部分の上端開口部内に配置される。第２のシールは、下側部分と上側部分の両方に接触することで有効に作用するよう構成されている。第２のシールは、下側部分と上側部分の両方に接触した際に、ウエハ処理容器の周囲を囲む。
【００１９】
別の実施形態では、ウエハ処理チャンバの製造方法が開示されている。その方法は、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分とを準備する工程を備える。チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分は、互いに可動であるよう構成される。その方法は、さらに、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第１のシールを設ける工程を備える。第１のシールは、チャンバの外部容器を外部環境から隔離するよう機能する。さらに、その方法では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第２のシールが設けられる。第２のシールは、ウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成される。また、第２のシールは、ウエハ処理容器をチャンバの外部容器から隔離するよう機能する。第２のシールは、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分の両方に接触することで有効に作用する。
【００２０】
本発明のその他の態様および利点については、本発明を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態では、チャンバ内の流体の流れと流体の圧力とを可変に制御することを可能にするチャンバが提供されている。より具体的には、本実施形態では、チャンバは、チャンバ内の内部容器内の流体の流れと流体の圧力とを制御するよう構成可能である着脱可能なプレートを用いる。また、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器をチャンバ内の外部容器と分離するために用いられてもよい。このように、着脱可能なプレートは、チャンバ内の内部容器とチャンバ内の外部容器との間に圧力差を形成するために用いられてよい。チャンバ内の外部容器の圧力が比較的低ければ、その低い圧力に耐えるために必要な外部チャンバの強度は比較的低くて済む。外部チャンバの強度の要求が低いことにより、チャンバのサイズは全体的に縮小される。
【００２２】
本発明の別の実施形態は、ウエハ処理中に、チャンバ内にウエハを固定することができるウエハ固定装置を提供している。より具体的には、ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間に圧力差を形成する。圧力差が、ウエハ下面と接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、ウエハは、動かない状態に固定され維持される。ウエハ固定装置がウエハの上面と下面との間の圧力差を制御する方法には、いくつかの選択肢がある。１つの方法は、ウエハの上方の圧力とウエハの下方の圧力の両方を能動的かつ独立的に制御することである。別の方法は、ウエハの上方の圧力を能動的に制御しつつウエハの下方の圧力を排気によって低減することであり、その排気は、受動的あるいは能動的に制御可能である。ウエハ固定装置は、ウエハ上面に接触することなく、チャンバ設計の複雑さの増大を最小限に抑えて実装される。
【００２３】
さらに別の実施形態では、高圧ウエハ処理を実行するためのウエハ処理チャンバが提供されている。より具体的には、その高圧ウエハ処理チャンバ構成は、ウエハ処理容器と、外部チャンバ容器とを組み込んでいる。ウエハ処理容器は、高圧を含むよう構成される。外部チャンバ容器は、ウエハ処理容器の高圧と、ウエハ処理容器の外部環境のより低い圧力との間の緩衝手段として機能するよう構成される。したがって、外部チャンバ容器は、より高圧のウエハ処理容器と、より低圧の外部環境との間の圧力差を制御できる。このように、ウエハ処理チャンバは、高圧ウエハ処理容器を組み込んでおり、大気圧または減圧条件下で動作する従来のウエハ搬送モジュールと結合することができる。
【００２４】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的な詳細事項の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。
【００２５】
可変構成チャンバ
図１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）１００１を示す垂直断面図である。一実施形態では、チャンバ１００１は、ウエハ洗浄チャンバとして機能することができる。チャンバ１００１は、複数の支持面１０２１を有する下側支持プレート１０１１を備える。支持面１０２１は、下側支持プレート１０１１の上部に設けられた中間容器１１３１内に分布されている。支持面１０２１は、ほぼ一様に不連続な位置で下側プレート１０９１を支持することができる。支持面１０２１の数および位置は、下側プレート１０９１の両側の間の圧力差によって決まる。支持面１０２１上に配置されると、下側プレート１０９１は、中間容器１１３１に対する上側の境界として機能する。
【００２６】
下側プレート１０９１は、複数のボルト１１１１によって下側支持プレート１０１１に固定されてよい。下側プレート１０９１は、チャンバ１００１内に配置されるウエハ１１７１に対してほぼ一様な支持を提供するように分布された複数のウエハ支持面１１０１を備える。下側プレート１０９１は、チャンバが、異なるサイズ（例えば、直径２００ｍｍ、直径３００ｍｍなど）のウエハを処理することを可能にするようなサイズであってよい。複数のウエハ支持面１１０１は、下側容器１１５１を形成するために離れている。下側容器１１５１は、下側プレート１０９１上に配置されるウエハ１１７１の下に位置する。したがって、ウエハ１１７１に関して、下側容器１１５１は、下方容器１１５１とも呼ばれる。
【００２７】
チャンバ１００１は、さらに、下側支持プレート１０１１の上部と結合するよう構成された上側支持プレート１０３１を備える。上側支持プレート１０３１は、ウエハ処理容器１１９１を備える。ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３１が下側支持プレート１０１１に取り付けられた時にウエハ１１７１の上に位置するように、構成されている。ウエハ１１７１がチャンバ１００１内に存在する場合には、ウエハ１１７１の上面は、ウエハ処理容器１１９１に曝される。したがって、ウエハ１１７１に関して、ウエハ処理容器１１９１は、上方容器１１９１とも呼ばれる。
【００２８】
上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１とが接触する周囲の位置における上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１との間に、シール１０７１が配置される。シール１０７１は、ウエハ処理容器１１９１の周囲にわたって配置され、ウエハ処理容器１１９１を外部環境から隔離する機能を有する。シール１０７１を有効にするために、上側支持プレート１０３１と下側支持プレート１０１１とは、シール１０７１の周囲の外側に配置された複数のボルト１０５１によって締め付けられる。一部のウエハ処理は、極度の高圧で実行される必要がある。したがって、上側支持プレート１０３１、下側支持プレート１０１１、およびボルト１０５１は、ウエハ処理容器１１９１内で生じうる圧力に耐えるのに十分な強度を提供する。
【００２９】
さらに、一部のウエハ処理は、特定の温度で実行される必要がある。ウエハ処理容器１１９１内の温度制御を実現するために、上側支持プレート１０３１および下側支持プレート１０１１内に、温度制御装置を配置してもよい。一実施形態では、温度制御装置は、熱交換流体の流路を備えてよい。別の実施形態では、温度制御装置は、電気加熱素子を備えてよい。いずれの実施形態でも、上側支持プレート１０３１、下側支持プレート１０１１、および下側プレート１０９１を介しての伝導により、温度制御装置からウエハ処理容器１１９１に熱を移動させる伝達機構が提供される。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に従って、図１に示したチャンバ１００１の中央部分を示す拡大図である。その拡大図は、上側支持プレート１０３１と、ウエハ処理容器１１９１と、ウエハ１１７１と、下方容器１１５１と、下側プレート１０９１と、中間容器１１３１と、下側支持プレート１０１１とを含むチャンバ１００１の半分の垂直断面図である。
【００３１】
図１を参照して説明したように、下側プレート１０９１は、ウエハ処理中にウエハ１１７１が固定されるウエハ支持面１１０１を提供することによりウエハ１１７１を支持するよう機能する。各ウエハ支持面１１０１は、個々の支持構造の一部である。ウエハ支持面１１０１に対応する個々の支持構造は、下方容器１１５１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、下方容器１１５１は、ウエハ支持面１１０１に対応する個々の支持構造の間、かつ、ウエハ１１７１の下側に存在する。下方容器１１５１内に流体を導入するための流入口２０７１が設けられている。下方容器１１５１から流体を除去するための流出口２０５１が設けられている。別の実施形態では、流入口２０７１および流出口２０５１は、下側プレート１０９１内の他の位置に配置されてもよい。さらに、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うために、複数の流入口／流出口２０９１が下側プレート１０９１内に設けられている。
【００３２】
図１を参照して説明したように、下側支持プレート１０１１は、ウエハ処理中に下側プレート１０９１が固定される支持面１０２１を提供することにより下側プレート１０９１を支持するよう機能する。各支持面１０２１は、個々の支持構造の一部である。支持面１０２１に対応する個々の支持構造は、中間容器１１３１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、中間容器１１３１は、支持面１０２１に対応する個々の支持構造の間、かつ、下側プレート１０９１の下側に存在する。中間容器１１３１内に流体を導入するための流入口２０１１が設けられている。中間容器１１３１から流体を除去するための流出口２０３１が設けられている。別の実施形態では、流入口２０１１および流出口２０３１は、下側支持プレート１０１１内の他の位置に配置されてもよい。
【００３３】
ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３１が、下側支持プレート１０１１に取り付けられた時にウエハ１１７１の上に位置するよう上側支持プレート１０３１内に形成されている。ウエハ１１７１は、ウエハ処理中に下側プレート１０９１に対して密閉されていないので、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間では、ウエハ１１７１の周辺の限定的な流体通路２１１１を通して流体が行き来する。限定定な流体通路２１１１は、本質的に、ウエハ１１７１と、下側プレート１０９１の周囲のウエハ支持面１１０１との間の領域である。
【００３４】
動作中、ウエハ処理容器１１９１の圧力は、下方容器１１５１の圧力よりも高いレベルに維持されるため、ウエハ１１７１の上方と下方との間で圧力差が形成される。圧力差は、ウエハ１１７１をウエハ支持面１１０１に固定するのに十分な力で、ウエハ１１７１を下側プレート１０９１に向かって押すように作用する。ウエハ処理容器１１９１内の圧力は、下方容器１１５１内の圧力よりも高いので、一部の流体は、ウエハ処理容器１１９１から限定的な流体通路２１１１を通って下方容器１１５１に到達する。流出口２０５１は、必要に応じて、下方容器１１５１から流体を除去するために用いることができる。
【００３５】
ウエハ処理容器１１９１、下方容器１１５１、およびウエハ支持面１１０１の寸法は、実行されるウエハ処理の要件（例えば、圧力、流体の流速、流体の組成など）によって変更されてよい。一実施形態では、上側支持プレート１０３１とウエハ１１７１の上面との間の距離Ｄ１は、約０．０４インチである。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。しかしながら、別の実施形態では、異なる値のＤ１を用いてもよい。一実施形態では、ウエハ１１７１と下側プレート１０９１との間の下方容器１１５１の深さＤ２は、約０．００５インチから約０．０４インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、深さＤ２は、約０．０２インチである。一実施形態では、ウエハ１１７１と周辺のウエハ支持面１１０１との間の重なりの距離Ｄ３は、約０．１インチから約０．５インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、重なりの距離Ｄ３は、約０．２５インチである。重なりの距離Ｄ３は、限定的な流体通路２１１１を通して、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間の圧力低下を確立する主要な要因である。一実施形態では、ウエハ配置許容誤差Ｄ４（すなわち、ウエハ１１７１の縁部と下側プレート１０９１内のウエハポケットの周囲との間のわずかな距離）は、約０．０２５インチから約０．１インチの範囲であってよい。ウエハ配置許容誤差Ｄ４は、ロボット操作装置の精度によって決定されてよい。
【００３６】
ウエハ支持面１１０１は、ウエハ１１７１を通して掛かる圧力差に比例した割合だけウエハ１１７１と接触するよう構成される。圧力差が大きいほど、大きい割合のウエハ１１７１がウエハ支持面１１０１と接触する必要がある。一実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約５％から約８０％の範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。別の実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約１５％から約２５％の範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。さらに別の実施形態では、ウエハ支持面１１０１は、約２０％のウエハ１１７１の表面と接触してよい。約１ａｔｍから約１．５ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面１１０１は、約１０％までの範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。約３ａｔｍから約４ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面１１０１は、約５０％から約７０％までの範囲の割合のウエハ１１７１の表面と接触してよい。
【００３７】
ウエハ支持面１１０１と接触するウエハ１１７１の割合（すなわち、ウエハ背面接触面積）を最小化することが好ましい。しかしながら、ウエハ背面接触面積の最小化は、ウエハ処理容器１１９１と下方容器１１５１との間に掛かる特定の圧力差に対して十分な支持を提供するように実行されることが好ましい。ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハ１１７１の汚染の可能性が低減される。また、ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハ１１７１の固定を困難にしうる粒子がウエハ１１７１とウエハ支持面１１０１との間に挟まる可能性が低減される。
【００３８】
ウエハ処理容器１１９１、下方容器１１５１、および中間容器１１３１の各々の圧力は、各容器に対する流体の導入と除去とを制御することにより独立して制御されてよい。下側プレート１０９１は、中間容器１１３１の圧力に対してウエハ処理容器１１９１の圧力を調節することを可能にする。このように、下側容器１０９１は、ウエハ処理容器１１９１内を高圧に維持することを可能にする。別の実施形態では、中間容器１１３１に過度の圧力が掛けられることにより、中間容器１１３１からウエハ処理容器１１９１に流体が導入されてよい。しかしながら、特定の実施形態に関わらず、下側プレート１０９１の両側の間の圧力差は、下側プレート１０９１の必要な厚さを決定する。下側プレート１０９１の両側の圧力差が大きくなるほど、下側プレート１０９１の厚さが大きい必要がある。下側プレート１０９１が比較的薄い場合には、ウエハ処理容器１１９１と中間容器１１３１との間の圧力差は比較的小さいことが好ましい。
【００３９】
外部チャンバ１００１の材料の容積とチャンバ１００１の全体サイズとを低減するために、下側プレート１０９１の厚さを最小限に抑えることが好ましい。しかしながら、用いるべき下側プレート１０９１の厚さと、有効な中間容器１１３１の最小圧力とを決定する際にはバランスが存在する。下側プレート１０９１が薄いほど、全体のチャンバ１００１のサイズは低減されるが、中間容器１１３１の圧力が低くなるほど、中間容器１１３１と外部環境との間の圧力差を低減することにより、より薄い下側支持プレート１０１１を用いることが可能になる。
【００４０】
ウエハ処理容器１１９１から中間容器１１３１および外部環境への圧力差を効果的に変化させることで、チャンバ１００１のサイズを最適化することができる。したがって、複数のチャンバ内容器を用いることで、より小型のチャンバ１００１の設計が可能になる。また、ウエハ処理容器１１９１のサイズを最小化することで、チャンバのサイズとウエハ処理サイクル時間とを低減することができる。ウエハ処理容器１１９１が小さいほど、ウエハ処理容器１１９１内の圧力に耐えるのに必要な材料が少なくなる。さらに、ウエハ処理容器１１９１が小さくなるほど、ウエハ処理容器１１９１内の高圧を、ウエハ１１７１を安全に搬送できる圧力まで下げるのに必要な時間が短くなるため、ウエハ処理サイクル時間が低減される。
【００４１】
前述のように、下側プレート１０９１は、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うための複数の流入口／流出口２０９１を備える。流入口／流出口２０９１は、下側プレート１０９１の周囲の近傍、かつ、ウエハ１１７１を受け入れる位置の外側に配置されている。流入口／流出口２０９１は、ウエハ１１７１の上面にわたって、ウエハ処理容器１１９１を通して流体の流れを制御するよう構成されてよい。異なるウエハ処理の用途に対しては、異なる流体の流れのパターンが良好に働くと考えられる。下側プレート１０９１の流入口／流出口２０９１は、ウエハ処理容器１１９１内に多くの流体の流れのパターンを提供するよう構成されてよい。また、複数の流れのパターンを選択できるように、複数の下側プレート１０９１を設計および製造することで、特定のウエハ処理に対して適切な流体の流れのパターンを選択することを可能にすることができる。下側プレート１０９１は、取り替え可能であるため、下側プレート１０９１以外のチャンバ１００１の態様を変更することなく、ウエハ処理容器１１９１を通しての流体の流れのパターンを変えることができる。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って直線状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の１８０度にわたる部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。下側プレート１０９１は、さらに、複数の流入口２０９Ｂ１を含む１８０度にわたる部分の反対側の下側プレート１０９１の周囲の１８０度にわたる部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を有するよう構成されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。流体は、複数の流出口２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口２０９Ｂ１および複数の流出口２０９Ａ１の配置により、流体は、矢印３０１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って直線状のパターンで流れる。
【００４３】
図４は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って円錐状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、１８０度よりも小さい角度にわたる下側プレート１０９１の周囲の部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。下側プレート１０９１は、さらに、複数の流入口２０９Ｂ１の範囲よりも小さい角度にわたる下側プレート１０９１の周囲の部分の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を有するよう構成されている。複数の流出口２０９Ａ１は、複数の流入口２０９Ｂ１の反対側に配置されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。流体は、複数の流出口２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口２０９Ｂ１および複数の流出口２０９Ａ１の配置により、流体は、矢印４０１１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って円錐状のパターンで流れる。円錐状のパターンは、流体の流れが、ウエハ１１７１の上面にわたって一定の加速度を維持するよう最適化されてよい。
【００４４】
図５は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ１１７１を横切って渦巻状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレート１０９１を示す上面図である。下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を有するよう構成されている。流体は、複数の流入口２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入される。複数の流入口２０９Ｂ１は、ウエハ１１７１に関する接線の方向に流体を向けるよう構成されている。複数の流入口２０９Ｂ１の構成により、流体は、矢印５０１１で示すように、ウエハ１１７１の上面を横切って渦巻状のパターンで流れる。一実施形態では、流体は、上側支持プレート１０３１に配置された１または複数の流出口を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１１を組み込んだチャンバ１００１を示す垂直断面図である。チャンバ１００１は、図１を参照して説明したように、下側プレート１０９１と、下側支持プレート１０１１と、ボルト１１１１と、ボルト１０５１と、シール１０７１とを備える。しかしながら、図６に示したチャンバ１００１の実施形態は、異なる上側支持プレート１０３Ａ１を備えている。
【００４６】
上側支持プレート１０３Ａ１は、下側支持プレート１０１１の上部と結合するよう構成されている。上側支持プレート１０３Ａ１は、複数の支持面６０２１を備える。支持面６０２１は、上側支持プレート１０３Ａ１の下部に設けられた中間容器６０５１内に分布されている。支持面６０２１は、ほぼ一様に不連続な位置で上側プレート６０１１を支持することができる。支持面６０２１の数および位置は、上側プレート６０１１の両側の間の圧力差によって決まる。上側プレート６０１１は、複数のボルト６０３１によって上側支持プレート１０３Ａ１に固定されてよい。上側支持プレート１０３Ａ１に固定されると、上側プレート６０１１は、中間容器６０５１に対する下側の境界として機能する。
【００４７】
上側支持プレート１０３Ａ１は、さらに、ウエハ処理容器１１９１を備える。ウエハ処理容器１１９１は、上側支持プレート１０３Ａ１が、下側支持プレート１０１１に取り付けられた時に、ウエハ１１７１上に位置するよう構成されている。ウエハ処理容器１１９１は、さらに、上側プレート６０１１が、上側支持プレート１０３Ａ１に固定された時に、上側プレート６０１１の下に位置するよう構成されている。このように、上側プレート６０１１は、ウエハ処理容器１１９１に対する上側の境界として機能する。
【００４８】
図７は、本発明の一実施形態に従って、図６に示したチャンバ１００１の中央部分を示す拡大図である。その拡大図は、上側支持プレート１０３Ａ１と、上側プレート６０１１と、中間容器６０５１と、ウエハ処理容器１１９１と、ウエハ１１７１と、下方容器１１５１と、下側プレート１０９１と、中間容器１１３１と、下側支持プレート１０１１とを含むチャンバ１００１の半分の垂直断面図である。
【００４９】
下側プレート１０９１は、下方容器１１５１内に分布されたウエハ支持面１１０１を有すると共に、流入口２０７１と、流出口２０５１と、流入口／流出口２０９１とを備えており、図２を参照して上述したものと同一である。また、下側支持プレート１０１１は、中間容器１１３１内に分布された支持面１０２１を有すると共に、流入口２０１１と、流出口２０３１とを備えており、図２を参照して上述したものと同一である。
【００５０】
図６を参照して説明したように、上側支持プレート１０３Ａ１は、ウエハ処理中に上側プレート６０１１が固定される支持面６０２１を提供することにより上側プレート６０１１を支持するよう機能する。各支持面６０２１は、個々の支持構造の一部である。支持面６０２１に対応する個々の支持構造は、中間容器６０５１にわたってほぼ一様に分布される。したがって、中間容器６０５１は、支持面６０２１に対応する個々の支持構造の間、かつ、上側プレート６０１１の上側に存在する。中間容器６０５１内に流体を導入するための流入口７０１１が設けられている。中間容器６０５１から流体を除去するための流出口７０３１が設けられている。別の実施形態では、流入口７０１１および流出口７０３１は、上側支持プレート１０３Ａ１内の他の位置に配置されてもよい。
【００５１】
ウエハ処理容器１１９１および中間容器６０５１の各々の圧力は、各容器に対する流体の導入と除去とを制御することにより独立して制御されてよい。上側プレート６０１１は、中間容器６０５１の圧力に対してウエハ処理容器１１９１の圧力を調節することを可能にする。このように、上側容器６０１１は、ウエハ処理容器１１９１内を高圧に維持することを可能にする。別の実施形態では、中間容器６０５１に過度の圧力が掛けられることにより、中間容器６０５１からウエハ処理容器１１９１に流体が導入されてよい。しかしながら、特定の実施形態に関わらず、上側プレート６０１１の両側の間の圧力差は、上側プレート６０１１の必要な厚さを決定する。上側プレート６０１１の両側の圧力差が大きくなるほど、上側プレート６０１１の厚さは大きい必要がある。上側プレート６０１１が比較的薄い場合には、ウエハ処理容器１１９１と中間容器６０５１との間の圧力差は比較的小さいことが好ましい。
【００５２】
外部チャンバ１００１材料の容積とチャンバ１００１の全体サイズとを低減するために、上側プレート６０１１の厚さを最小限に抑えることが好ましい。しかしながら、用いるべき上側プレート６０１１の厚さと、有効な中間容器６０５１の最小圧力とを決定する際にはバランスが存在する。上側プレート６０１１が薄いほど、全体のチャンバ１００１のサイズは低減されるが、中間容器６０５１の圧力が低くなるほど、中間容器６０５１と外部環境との間の圧力差を低減することにより、より薄い上側支持プレート１０３Ａ１を用いることが可能になる。ウエハ処理容器１１９１から中間容器６０５１および外部環境への圧力差を効果的に変化させることで、チャンバ１００１のサイズを最適化することができる。
【００５３】
上側プレート６０１１は、矢印７０７１で示すように、ウエハ処理容器１１９１に対して流体の導入および除去を行うための複数の流入口／流出口７０５１を備える。流入口／流出口７０５１は、上側プレート６０１１にわたって分布されており、ウエハ１１７１の上面にわたって、ウエハ処理容器１１９１を通して流体の流れを制御するよう構成されている。上述のように、異なるウエハ処理の用途に対しては、異なる流体の流れのパターンが良好に働くと考えられる。上側プレート６０１１の流入口／流出口７０５１は、ウエハ処理容器１１９１内に数多くの流体の流れのパターンを提供するよう構成されてよい。さらに、上側プレート６０１１の流入口／流出口７０５１は、下側プレート１０９１の流入口／流出口２０９１と連動して、ウエハ処理容器１１９１内に流体の流れのパターンを提供するよう構成されてもよい。また、複数の流れのパターンを選択できるように、多くの上側プレート６０１１を設計および製造することで、特定のウエハ処理に対して適切な流体の流れのパターンを選択することが可能になる。下側プレート１０９１と同様に、上側プレート６０１１は取り替え可能であるため、それ以外のチャンバ１００１の態様を変更することなく、ウエハ処理容器１１９１を通しての流体の流れのパターンを変えることができる。
【００５４】
図８Ａは、本発明の一実施形態に従って、中央での流体の供給と周囲での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレート６０１Ａ１を示す図である。上側プレート６０１Ａ１は、上側プレート６０１Ａ１の中央部付近の位置に分布された複数の流入口７０５Ａ１を備える。一実施形態では、上側プレート６０１Ａ１は、ウエハ１１７１の周辺部付近の位置に、上側プレート６０１Ａ１の周辺部の周りに分布された複数の流出口７０５Ｂ１を備える。別の実施形態では、下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流出口２０９Ａ１を備える。さらに別の実施形態では、上側プレート６０１Ａ１は、複数の流出口７０５Ｂ１を備え、下側プレート１０９１は、複数の流出口２０９Ａ１を備える。いずれの実施形態でも、流体は、複数の流入口７０５Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入され、複数の流出口７０５Ｂ１および／または２０９Ａ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口７０５Ａ１および複数の流出口７０５Ｂ１および／または２０９Ａ１の構成により、流体は、ウエハ１１７１の中央領域から周辺領域へ流れる。
【００５５】
図８Ｂは、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１Ａ１内の流路の利用を示す図である。流路８０１１は、複数の流入口７０５Ａ１に流体を搬送するために設けられている。流路８０３１は、複数の流出口７０５Ｂ１から流体を搬送するために設けられている。流路を用いて、上側プレート６０１Ａ１内の異なる流入口および流出口を独立して制御すれば、圧力の均一化と、ウエハ処理容器１１９１内での流れのパターンの制御が可能になる。さらに、流路を用いると、ウエハ処理容器１１９１内の流れのパターンを変えたり、ウエハ処理容器１１９１と中間容器６０５１との間の圧力差を変化させたりする際の柔軟性が提供される。
【００５６】
図９は、本発明の一実施形態に従って、周囲での流体の供給と中央での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレート６０１Ｂ１を示す図である。上側プレート６０１Ｂ１は、上側プレート６０１Ｂ１の中央部付近の位置に分布された複数の流出口７０５Ｃ１を備える。一実施形態では、上側プレート６０１Ｂ１は、ウエハ１１７１の周辺部付近の位置に、上側プレート６０１Ｂ１の周辺部の周りに分布された複数の流入口７０５Ｄ１を備える。別の実施形態では、下側プレート１０９１は、下側プレート１０９１の周囲の周りにほぼ一様に分布された複数の流入口２０９Ｂ１を備える。さらに別の実施形態では、上側プレート６０１Ｂ１は、複数の流入口７０５Ｄ１を備え、下側プレート１０９１は、複数の流入口２０９Ｂ１を備える。いずれの実施形態でも、流体は、複数の流入口７０５Ｄ１および／または２０９Ｂ１を通してウエハ処理容器１１９１内に導入され、複数の流出口７０５Ｃ１を通してウエハ処理容器１１９１から除去される。複数の流入口７０５Ｄ１および／または２０９Ｂ１および複数の流出口７０５Ｃ１の構成により、流体は、ウエハ１１７１の周辺領域から中央領域へ流れる。
【００５７】
図１０は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート６０１１における流入口／流出口７０５１の代表的な分布を示す図である。流入口／流出口７０５１の数および分布は、ウエハ処理容器１１９１内で適用される所望の流体の流れのパターンによって決まる。図１０に示す流入口／流出口７０５１の分布は、上側プレート６０１１における流入口／流出口７０５１の位置の一例である。特定のウエハ処理動作における流体の流れのパターンの要件を満たすために、他の流入口／流出口７０５１の数および分布を用いてもよい。
【００５８】
図１１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャートである。その方法は、下側支持プレートが形成される動作１１Ａ１を備える。一実施形態では、下側支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、下側支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。下側支持プレートは、下側支持プレート内に設けられた第１の容器内に分布された支持面を有するよう形成される。第１の容器は、第１の流体流入口と、第１の流体流出口とを有するよう設けられる。下側支持プレートは、下側支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００５９】
その方法は、さらに、ウエハ支持プレートが形成される動作１１Ｂ１を備える。一実施形態では、ウエハ支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、ウエハ支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器内に分布されたウエハ支持面を有するよう形成される。ウエハ支持面は、ウエハを受け入れるよう構成される。受け入れられると、ウエハは、ウエハ支持プレート内に設けられた第２の容器に対する上側の境界を形成する。第２の容器は、第２の流体流入口と、第２の流体流出口とを有するよう設けられる。さらに、ウエハ支持プレートの周囲、かつ、ウエハを受け入れる位置の外側に、流体流入口および流体流出口が設けられる。ウエハ支持プレートの周囲の流体流入口および流体流出口は、第３の容器内の流体の流れのパターンを形成するよう構成されてよい。一部の実施形態では、流体の流れのパターンは、直線状のパターン、円錐状のパターン、あるいは渦巻状のパターンであってよい。別の実施形態では、ウエハ処理動作の要件を満たすために、異なる流体の流れのパターンが形成されてもよい。ウエハ支持プレートは、ウエハ支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００６０】
その方法は、さらに、ウエハ支持プレートが下側支持プレートに固定される動作１１Ｃ１を備える。固定されると、ウエハ支持プレートは、下側支持プレートの第１の容器内に分布された支持面によって支持される。また、ウエハ支持プレートは、下側プレート内に設けられた第１の容器に対する上側の境界として機能する。
【００６１】
その方法は、上側支持プレートが形成される動作１１Ｄ１に続く。一実施形態では、上側支持プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、上側支持プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。上側支持プレートは、ウエハ支持プレートのウエハ支持面によって受け入れられるウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を備えるよう形成される。上側支持プレートは、上側支持プレートのそれぞれの側に位置する容器の間に掛かる圧力差に耐えることができる。
【００６２】
一実施形態では、上側支持プレートに、支持面が形成される。支持面は、第４の容器内に分布される。第４の容器は、流体流入口と流体流出口とを有してよい。上側支持プレートに形成された支持面は、上側プレートを受け入れて支持するよう構成される。本実施形態によると、その方法は、上側プレートが形成される随意的な動作１１Ｅ１を備える。一実施形態では、上側プレートは、ステンレス鋼から形成される。別の実施形態では、上側プレートは、ウエハ処理チャンバ内で実行される処理に適合する他の材料から形成されてもよい。形成は、溶融された材料を鋳型に注ぐか、または、材料のブロックを機械加工することによって実現できる。上側プレートは、第３の容器に対して流体を導入および除去することが可能な流体流入口および流体流出口を有するよう形成される。上側プレートの流体流入口および流体流出口は、第３の容器内の流体の流れのパターンを形成するよう構成されてよい。一部の実施形態では、流体の流れのパターンは、直線状のパターン、円錐状のパターン、渦巻状のパターン、中央から供給して周囲から排出するパターン、あるいは、周囲から供給して中央から排出するパターンであってよい。別の実施形態では、ウエハ処理動作の要件を満たすために、異なる流体の流れのパターンが形成されてもよい。また、本実施形態によると、その方法は、上側プレートが上側支持プレートの支持面に固定される随意的な動作１１Ｆ１を備える。このように、上側プレートは、第４の容器に対する下側の境界および第３の容器に対する上側の境界として機能する。上側プレートは、第４の容器と第３の容器との間の圧力差に耐えることができる。
【００６３】
その方法は、さらに、上側支持プレートが下側支持プレートに固定される動作１１Ｇ１を備える。上側支持プレートを下側支持プレートに固定することにより、上側支持プレート内に設けられた第３の容器は、外部環境から隔離される。第３の容器を外部環境から隔離することは、上側支持プレートと下側支持プレートとの間に配置されたシールによって実現される。
【００６４】
図１２は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ洗浄処理を実行する方法を示すフローチャートである。その方法は、と、ウエハ洗浄処理を実行できるチャンバを準備する動作１２Ａ１を備える。チャンバは、洗浄されるウエハの上に位置するよう構成された第１の容器を備える。そのチャンバは、さらに、ウエハを支持するよう構成されたプレートを備える。プレート内には、ウエハの真下に第２の容器が設けられている。チャンバには、さらに、プレートを支持するための支持構造が設けられている。支持構造は、プレートの真下に位置する第３の容器を備える。その方法は、さらに、第２の容器よりも高い圧力を有するように第１の容器を加圧する動作１２Ｂ１を備える。また、その方法には、第３の容器よりも高い圧力を有するように第２の容器を加圧する動作１２Ｃ１が備えられている。第３の容器は、第２の容器とチャンバ外部の環境との間の圧力を有するよう加圧される。その方法は、さらに、洗浄されるウエハの上に位置する第１の容器に流体を供給する動作１２Ｄ１を備える。流体は、ウエハ洗浄処理を実現するように構成される。一実施形態では、流体は、超臨界流体である。
【００６５】
本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器内の圧力を制御するのに適している。さらに、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器、チャンバの中間容器、および外部環境の間に存在する圧力差を制御することができる。本発明によって実現されるように、チャンバの中間容器の圧力に対してウエハ処理容器の圧力を調節する能力は、最小限のサイズの超臨界流体処理チャンバを設計する際に有用である。また、超臨界流体ウエハ処理では、流体の超臨界状態を維持するために、ウエハ処理容器内の圧力を制御する必要がある。
【００６６】
図１３は、一般化された物質の相図である。物質の相は、固体、液体、および気体として表されており、特定の相の存在は、圧力および温度によって決まる。気相と液相との境界は、臨界点と呼ばれる点まで、圧力および温度の両方の上昇をたどる。臨界点は、臨界圧力（Ｐｃ）および臨界温度（Ｔｃ）によって表される。ＰｃおよびＴｃを超える圧力および温度では、物質は超臨界流体になる。
【００６７】
超臨界流体を用いて、ウエハ洗浄動作を実行することができる。超臨界流体は、気相と液相の両方の性質を併せ持つ。超臨界流体の表面張力は、ほとんどゼロである。したがって、超臨界流体は、ウエハ表面における小さい形状の内部および間に到達することが可能である。また、超臨界流体は、気体と同様の拡散性を有する。したがって、超臨界流体は、捕らえられることなく、低誘電率材料などのウエハ材料の多孔質の領域に入り込むことができる。さらに、超臨界流体は、液体と同様の密度を有する。したがって、気体に比べて、より多くの超臨界流体を、所定の時間内にウエハに送り込むことができる。
【００６８】
超臨界流体によるウエハ処理は、流体の超臨界状態を維持するために高圧で実行する必要がある。例えば、超臨界流体処理は、約６８ａｔｍから約２７３ａｔｍの範囲の圧力で実行されてよい。したがって、ウエハ処理チャンバは、関連する高圧に耐えることができる必要がある。本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体に関連する高圧に耐えると共に制御することができる。
【００６９】
概して、超臨界流体処理では、ウエハ処理容器は加圧され、ウエハ処理容器内の温度は制御される。ウエハ処理容器の圧力および温度は、超臨界流体の状態を維持するために制御される。代表的な実施形態では、ウエハ処理容器は、ＣＯ2のみ、もしくは、ＣＯ2と適切な化学物質との混合物を用いて加圧されてよい。ＣＯ2の臨界圧力および温度は、それぞれ、約７３ａｔｍおよび３１℃である。本発明のウエハ処理チャンバと組み合わせて用いられる超臨界流体は、ＣＯ2に限定されないことに注意されたい。その他の適切な超臨界流体を用いることも可能である。さらに、超臨界流体の化学物質は、共溶媒、共キレート剤、界面活性剤、またはそれらの任意の組み合わせなどの添加剤を含んでよい。超臨界流体に含まれる添加剤は、特に、フォトレジストの溶解および除去、有機残留物の溶解および除去、および金属のキレートなど、特定の作用を実現する際に有用である。
【００７０】
本発明のウエハ処理チャンバには、数多くの利点がある。１つの利点は、ウエハ処理チャンバが完全に構成可能である点である。上側および下側プレートを交換することにより、チャンバは、チャンバ本体を変えることなく、いくつかの異なる構成に変形されることが可能である。この利点により、１種類のチャンバを、いくつかの潜在的なウエハ処理の用途に用いることが可能になる。また、上側および下側プレートを交換できることにより、特定のウエハ処理の用途に対して、ウエハ処理容器の圧力や流れのパターンを適切に選択できる。さらに、ウエハ洗浄処理中に、ウエハから除去された物質が、チャンバ内の空洞に捕らえられる可能性がある。上側および下側プレートは取り外し可能であるため、より簡単に、チャンバと、上側および下側プレートとを洗浄することができる。
【００７１】
本発明のウエハ処理チャンバは、ウエハ処理クラスタ構造に組み込むことが可能である。一例では、ウエハ処理クラスタ構造は、ウエハ洗浄動作、ウエハエッチング動作、ＣＭＰ動作、およびウエハリンス動作を実行するための別個のモジュールを組み込むことができる。さらに、ウエハ処理クラスタ構造では、ウエハは、ロボットウエハ操作機構または追跡機構を用いて、異なるモジュールの間を搬送されてよい。
【００７２】
ウエハ固定装置
図１４は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）５３を示す断面図である。チャンバ５３は、部分的にウエハ支持構造として機能する下側プレート４０３を備える。下側プレート４０３は、チャンバ５３内に配置されるウエハ７０３に対してほぼ一様な支持を提供するように分布された複数のウエハ支持面９０３を備える。複数のウエハ支持面９０３は、下側容器１００３を形成するために離されている。下側容器１００３は、下側プレート４０３上に配置されるウエハ７０３の下に位置する。したがって、ウエハ７０３に関して、下側容器１００３は、下方容器１００３とも呼ばれる。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３が設けられている。
【００７３】
チャンバ５３は、さらに、下側プレート４０３の上部と結合するよう構成された上側プレート３０３を備える。上側プレート３０３は、ウエハ７０３の上方に設けられた上側容器８０３を備える。上側容器８０３は、上側プレート３０３が、下側プレート４０３に取り付けられた時に、ウエハ７０３の上に位置するよう構成されている。したがって、ウエハ７０３に関して、上側容器８０３は、上方容器８０３とも呼ばれる。
【００７４】
上側容器８０３には、流入口１１０３を通して、ウエハ処理動作で用いる流体を供給することができる。一実施形態では、流入口１１０３は、下側プレート４０３内に配置された流体供給路を備える。別の実施形態では、流入口１１０３の流体供給路は、上側プレート３０３内に配置されてもよい。いずれの実施形態でも、流体供給路は、複数の流入口ノズルを通して、上側容器８０３に流体を供給する。
【００７５】
ウエハ処理動作で用いる流体は、流出口１４０３を通して上側容器８０３から除去されてよい。一実施形態では、流出口１４０３は、下側プレート４０３内に配置された流体除去路を備える。別の実施形態では、流出口１４０３の流体除去路は、上側プレート３０３内に配置されてもよい。いずれの実施形態でも、流体除去路は、複数の流入口ノズルを通して、上側容器８０３から流体を除去する。したがって、流体は、流入口１１０３を通して供給され、ウエハの上面を横切って上側容器８０３を流れ、流出口１４０３を通して排出されてよい。
【００７６】
上側プレート３０３と下側プレート４０３とが接触する周囲の位置で、上側プレート３０３と下側プレート４０３との間に、シール６０３が配置される。シール６０３は、上側容器８２３の周囲にわたって配置され、上側容器８０３を外部環境から隔離する機能を有する。シール６０３を有効にするために、上側プレート３０３と下側プレート４０３は、互いに対して押しつけられる。
【００７７】
上側プレート３０３の上方には、上側支持プレート１０３が配置され、下側プレート４０３の下側には、下側支持プレート２０３が配置される。上側支持プレート１０３と下側支持プレート２０３とを結合させるために、周囲の位置で、複数のボルト５０３が用いられる。複数のボルト５０３が締め付けられることにより、上側支持プレート１０３は、下側支持プレート２０３に向かって引き寄せられる。上側支持プレート１０３が下側支持プレート２０３に向かって引き寄せられると、上側プレート３０３は、下側プレート４０３に向かって押しつけられる。上側プレート３０３を下側プレート４０３に向かって押しつけることにより、シール６０３が有効に作用する。上側支持プレート１０３は、上側プレート３０３の背面に対して支持を提供する。同様に、下側支持プレート２０３は、下側プレート４０３の背面に対して支持を提供する。一部のウエハ処理は、極度の高圧で実行される必要がある。したがって、上側支持プレート１０３、下側支持プレート２０３、およびボルト５０３は、上側容器８０３内で生じうる圧力に耐えるのに十分な強度を提供する。さらに、一部のウエハ処理は、特定の温度で実行される必要がある。上側容器８０３内、ウエハ７０３、および下側容器１００３内の温度制御を実現するために、上側支持プレート１０３および下側支持プレート２０３内に、温度制御装置１６０３を配置してもよい。一実施形態では、温度制御装置１６０３は、熱交換流体の流路を備えてよい。別の実施形態では、温度制御装置１６０３は、電気加熱素子を備えてよい。いずれの実施形態でも、上側プレート３０３および下側プレート４０３を介しての伝導により、温度制御装置１６０３から対象領域（例えば、上側容器８０３、ウエハ７０３、または下側容器１００３）に熱を移動させる伝達機構が提供される。
【００７８】
図１５は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート３０３と下側プレート４０３との間の境界を示す拡大図である。その拡大図は、チャンバの半分にわたって、上側プレート３０３および下側プレート４０３を示す垂直断面図である。図１４を参照して説明したように、下側プレート４０３は、ウエハ処理中にウエハ７０３が固定される複数のウエハ支持面９０３を有するウエハ支持構造として機能する。下側容器すなわち下方容器１００３は、ウエハ支持面９０３の間、かつ、ウエハ７０３の下側に形成される。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３は、図に示すように、下側プレート４０３のほぼ中央部に配置されている。別の実施形態では、流出口１５０３は、下側プレート４０３内の他の位置に配置されてもよい。上側容器８０３に流体を供給するための流入口１１０３は、図に示すように、下側プレート４０３に配置されている。
【００７９】
上側容器８０３は、上側プレート３０３が下側プレート４０３に取り付けられた時にウエハ７０３の上に位置するように、上側プレート３０３内に形成されている。シール６０３は、図に示すように、上側プレート３０３および下側プレート４０３の周囲付近、かつ、上側容器８０３の外側に配置されている。シール６０３は、上側容器８０３を外部環境から隔離する。ウエハ７０３は、ウエハ処理中に下側プレート４０３に対して密閉されていないので、上側容器８０３と下側容器１００３との間では、ウエハ７０３の周辺の限定的な流体通路２１０３を通して流体が行き来する。限定的な流体通路２１０３は、本質的に、ウエハ７０３と、下側プレート４０３の周囲のウエハ支持面９０３との間の領域である。
【００８０】
動作中、上側容器８０３の圧力は、下側容器１００３の圧力よりも高いレベルに維持されるため、ウエハ７０３の上方と下方との間で圧力差が形成される。圧力差は、ウエハ７０３をウエハ支持面９０３に固定するのに十分な力で、ウエハ７０３を下側プレート４０３に向かって引くように作用する。上側容器８０３内の圧力は、下側容器１００３内の圧力よりも高いので、一部の流体は、上側容器８０３から限定的な流体通路２１０３を通って下側容器１００３に到達する。流出口１５０３は、必要に応じて、下側容器１００３から流体を除去するために用いることができる。一実施形態では、流出口は、約０．２５インチの直径を有する。しかしながら、別の実施形態では、流出口は、異なる直径を有する。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。
【００８１】
上側容器８０３、下側容器１００３、およびウエハ支持面９０３の寸法は、実行されるウエハ処理の要件（例えば、圧力、流体の流速、流体の組成など）によって変更されてよい。一実施形態では、上側プレート３０３とウエハ７０３の上面との間の距離Ｄ１は、約０．０４インチである。しかしながら、別の実施形態では、異なる値のＤ１を用いてもよい。一実施形態では、ウエハ７０３と下側プレート４０３との間の下側容器１００３の深さＤ２は、約０．００５インチから約０．０４インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、深さＤ２は、約０．０２インチである。一実施形態では、ウエハ７０３と周辺のウエハ支持面９０３との間の重なりの距離Ｄ３は、約０．１インチから約０．５インチの範囲であってよい。特定の実施形態では、重なりの距離Ｄ３は、約０．２５インチである。重なりの距離Ｄ３は、限定的な流体通路２１０３を通して、上側容器８０３と下側容器１００３との間の圧力低下を確立する主要な要因である。一実施形態では、ウエハ配置許容誤差Ｄ４（すなわち、ウエハ７０３の縁部と下側プレート４０３内のウエハポケットの周囲との間のわずかな距離）は、約０．０２５インチから約０．１インチの範囲であってよい。ウエハ配置許容誤差Ｄ４は、ロボットウエハ操作装置の精度によって決定されてよい。
【００８２】
ウエハ支持面９０３は、ウエハ７０３を通して掛かる圧力差に比例した割合だけウエハ７０３と接触するよう構成される。圧力差が大きいほど、大きい割合のウエハ７０３がウエハ支持面９０３と接触する必要がある。一実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約５％から約８０％の範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。別の実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約１５％から約２５％の範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。さらに別の実施形態では、ウエハ支持面９０３は、約２０％のウエハ７０３の表面と接触してよい。約１ａｔｍから約１．５ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面９０３は、約１０％までの範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。約３ａｔｍから約４ａｔｍの範囲の差圧では、ウエハ支持面９０３は、約５０％から約７０％までの範囲の割合のウエハ７０３の表面と接触してよい。
【００８３】
ウエハ支持面９０３と接触するウエハの割合（すなわち、ウエハ背面接触面積）を最小化することが好ましい。しかしながら、ウエハ背面接触面積の最小化は、ウエハ上方の容器とウエハ下方の容器との間に掛かる特定の圧力差に対して十分な支持を提供するように実行されることが好ましい。ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハの汚染の可能性が低減される。また、ウエハ背面接触面積を最小化すると、ウエハの固定を困難にしうる粒子がウエハとウエハ支持面９０３との間に挟まる可能性が低減される。
【００８４】
図１６は、本発明の一実施形態に従って、下側支持プレート２０３を示す平面図である。前述のように、下側支持プレート２０３は、下側支持プレート２０３を上側支持プレート１０３に固定するためのボルト５０３を通す複数の穴３２０３を備える。下側支持プレート２０３は、さらに、温度制御装置１６０３を備える。図１６の実施形態では、温度制御装置１６０３は、下側プレート４０３と接触する下側支持プレート２０３の領域をほぼ網羅するよう構成された熱交換流体の流路として図示されている。図１６の温度制御装置１６０３は、例示のために示したにすぎない。別の実施形態では、温度制御装置１６０３は、別の構成であってもよいし、電気加熱素子など、別の構成要素を備えてもよい。説明のため、ウエハ７０３を配置する領域を、線３１０３で示している。下側容器１００３から流体を除去するための流出口１５０３へのアクセスを可能にするために、下側支持プレート２０３には、アクセスポート３３０３が設けられている。さらに、下側支持プレート２０３には、複数のアクセスポート３００３が設けられている。複数のアクセスポート３００３の一部は、上側容器８０３または下側容器１００３など、異なる領域にアクセスするよう構成されてよい。複数のアクセスポート３００３は、圧力監視装置、温度監視装置、観察装置、または、それらの任意の組み合わせを挿入するために用いられてよい。
【００８５】
図１７は、本発明の一実施形態に従って、下側プレート４０３を示す平面図である。シール６０３は、図に示すように、下側プレート４０３の周囲にわたって配置されている。下側プレート４０３の中央に向かって、複数のウエハ支持面９０３が図示されている。複数のウエハ支持面９０３は、ほぼ一様にウエハ７０３と接触するように分布されているため、上側容器８０３と下側容器１００３との間に存在する圧力差によってウエハを通して伝わる力に対して、ほぼ一様な抵抗性を提供する。下側容器１００３は、ウエハ支持面９０３の間、かつ、ウエハ７０３の下側の空間を占める。
【００８６】
図１４の説明で言及した複数の流入口ノズルは、図１７において構成要素１１０３として図示されている。また、図１４の説明で言及した複数の流出口ノズルは、図１７において構成要素１４０３として図示されている。ウエハ処理を実行するために用いられる流体は、流入口ノズル１１０３を通って上側容器８０３内に入り、流出口ノズル１４０３を通って出て行く。このように、流体は、ウエハ７０３の上面を横切って、流入口ノズル１１０３から流出口ノズル１４０３に向かって流れる。したがって、流体は、一般に、領域４１０３の範囲を流れる。しかしながら、少量の流体が、領域４１０３とシール６０３との間に入ることがある。一実施形態では、領域４１０３とシール６０３との間に入る流体を除去するために、複数の流体排出口が設けられる。
【００８７】
図１８は、本発明の一実施形態に従って、上側プレート３０３を示す平面図である。シール６０３は、図に示すように、上側プレート３０３の周囲にわたって配置されている。上側容器８０３の周囲を示すために、境界５１０３が図示されている。境界５１０３は、図１７に示した領域４１０３とほぼ一致する。別の実施形態では、境界５１０３および領域４１０３は、異なる形状であってもよい。
【００８８】
図１９は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ固定装置に関連する流体の経路を示す図である。ウエハ処理チャンバ５３は、図に示すように、容器Ａと容器Ｂとを有する。前述したように、ウエハ処理チャンバ５３に関して、容器Ａは、ウエハ７０３の上方に位置する上側容器８０３に対応し、容器Ｂは、ウエハの下方、かつ、ウエハ支持面９０３の間に位置する下側容器１００３に対応する。容器Ａは、破線矢印６１０３によって示すように、容器Ｂに対して、限定的な流体通路を有している。限定的な流体通路は、図１５を参照して説明したように、ウエハ７０３が下側プレート４０３に対して密閉されていないことに対応する。ウエハ処理チャンバ５３は、図に示すように、容器Ａおよび容器Ｂの温度を制御するための熱交換器を有する。別の実施形態では、他の温度制御装置が組み込まれてもよい。
【００８９】
ウエハ処理で用いる流体は、流体供給源ＦＳ−ＡからバルブＶ１を通して容器Ａに供給される。流体は、容器Ａ、質量流量計ＭＦＭ１、背圧調整弁ＢＰＲ１を通して、圧力トラップに流れる。質量流量計ＭＦＭ１は、容器Ａを通る流体の流量を監視するために用いられる。背圧調整弁ＢＰＲ１は、容器Ａ内の圧力を制御するために用いられる。さらに、容器Ａ内の圧力を監視するための圧力モニタＰ１が備えられている。圧力モニタＰ１は、ウエハの真上に位置する必要はない。しかしながら、圧力モニタＰ１は、容器Ａ内に配置されることが好ましい。圧力トラップは、排気管と排液管とを備える。圧力トラップは、流体の経路内の最小限の圧力を維持するために用いられる。
【００９０】
一部の流体は、矢印６１０３で示す限定的な流体通路を通して、容器Ａから容器Ｂに入る。容器Ｂ内の流体は、容器Ｂ、質量流量計ＭＦＭ２、背圧調整弁ＢＰＲ２を通して、圧力トラップに流れる。質量流量計ＭＦＭ２は、容器Ｂを通る流体の流量を監視するために用いられる。ＭＦＭ２によって異常に高い流量が示された場合には、下側プレート４０３のウエハ支持面９０３へのウエハ７０３の設置が不適切である可能性がある。ウエハ７０３の設置が不適切であることは、ウエハ処理動作の開始前に対処が必要となる状態である。そうでない場合には、ウエハが、浮き上がって動きやすくなっている可能性がある。背圧調整弁ＢＰＲ２は、容器Ｂ内の圧力を制御するために用いられる。さらに、容器Ｂ内の圧力を監視するための圧力モニタＰ２が備えられている。圧力モニタＰ２は、ウエハの真下に位置する必要はない。しかしながら、圧力モニタＰ２は、容器Ｂに接続された流路に沿って配置されることが好ましい。
【００９１】
一実施形態では、矢印６１０３で示した限定的な流体通路を通る流体のみが、容器Ｂに入る。別の実施形態では、さらなる流体が、容器Ｂに供給されてよい。さらなる流体は、流体供給源ＦＳ−ＢからバルブＶ２を通して容器Ｂに供給される。さらなる流体供給源ＦＳ−Ｂは、容器Ｂ内の圧力を能動的に制御するために用いられてよい。
【００９２】
動作中、容器Ａおよび容器Ｂ内の圧力は、それぞれ、圧力モニタＰ１およびＰ２によって監視される。圧力モニタＰ１およびＰ２によって示された圧力の差は、ウエハの上方と下方との間に作用する差圧を示す。特定のウエハ処理動作が、ウエハを下側プレート４０３のウエハ支持面９０３に固定するための特定の力を必要とする場合がある。Ｐ１およびＰ２から決定された差圧は、ウエハを固定するために用いられている力を監視するために用いられる。背圧調整弁ＢＰＲ１およびＢＰＲ２を用いて、それぞれ、容器ＡおよびＢ内の圧力を制御することにより、所望の差圧を維持することができる。所望の差圧は、特に、ウエハを横切る流量、ウエハ支持面９０３に接触するウエハ表面の割合、およびウエハの厚さなど、いくつかのウエハ処理パラメータによって決定されてよい。例えば、差圧は、一実施形態では、約１ａｔｍから約１０ａｔｍの範囲内に維持されてよい。別の代表的な実施形態では、差圧は、約２ａｔｍに維持されてよい。
【００９３】
図２０は、本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方および下方の両方で能動的かつ独立した圧力制御を用いてウエハを固定するための方法を示すフローチャートである。その方法は、ウエハがチャンバ内にロードされて、チャンバが密閉される動作７０１３から始まる。動作７０３３では、チャンバ内のウエハの上に位置する容器に流体が供給される。流体は、ウエハ処理動作を実現するように構成される。動作７０５３では、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間に、圧力差が確立される。圧力差は、チャンバ内のウエハ支持構造に向かってウエハを引き下げるように作用する。その方法は、ウエハの上面にわたって適切な流体の流量が確立される動作７０７３に進む。適切な流体の流量は、実行されるウエハ処理動作の要件に基づいて決定される。動作７０９３では、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の両方が監視される。動作７１１３では、圧力調整弁を用いて、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の各々が、能動的かつ独立的に制御される。圧力調整弁は、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間で、目標となる圧力差が維持されることを可能にする。目標となる圧力差により、ウエハは、特定の力でウエハ支持構造に向かって引っ張られる。その力により、ウエハは、固定され、ウエハ処理動作中に動かない状態を維持する。動作７１３３では、ウエハ処理が実行される。ウエハ処理が完了すると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器の両方の圧力が大気圧まで低減される動作７１５３が実行される。その方法は、チャンバが開けられウエハが取り出される動作７１７３で終了する。
【００９４】
図２１は、本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方での能動的な圧力制御と、ウエハの下側での排気の制御とを用いて、ウエハを固定するための方法を示すフローチャートである。その方法は、ウエハがチャンバ内にロードされて、チャンバが密閉される動作８０１３から始まる。動作８０３３では、チャンバ内のウエハの上に位置する容器に流体が供給される。流体は、ウエハ処理動作を実現するように構成される。動作８０５３では、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間に、圧力差が確立される。圧力差は、チャンバ内のウエハ支持構造に向かってウエハを引き下げるように作用する。その方法は、ウエハの上面にわたって適切な流体の流量が確立される動作８０７３に進む。適切な流体の流量は、実行されるウエハ処理動作の要件に基づいて決定される。動作８０９３では、ウエハの上側の容器の圧力とウエハの下側の容器の圧力の両方が監視される。動作８１１３では、圧力調整弁を用いて、ウエハの上側の容器の圧力が制御される。また、動作８１１３では、ウエハの下側の容器は、制御されて排気される。圧力調整弁と制御された排気とを組み合わせて用いると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器との間で、目標となる圧力差を維持できる。目標となる圧力差により、ウエハは、特定の力でウエハ支持構造に向かって引っ張られる。その力により、ウエハは、固定され、ウエハ処理動作中に動かない状態を維持する。動作８１３３では、ウエハ処理が実行される。ウエハ処理が完了すると、ウエハの上側の容器とウエハの下側の容器の両方の圧力が大気圧まで低減される動作８１５３が実行される。その方法は、チャンバが開けられウエハが取り出される動作８１７３で終了する。
【００９５】
本発明のウエハ固定装置は、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ固定装置は、ウエハの上面と下面との間の圧力差を制御することにより有効に作用する。圧力差が、ウエハ下面と接触するウエハ支持構造に向かってウエハを引っ張ることにより、ウエハは、動かない状態に固定および維持される。また、超臨界流体ウエハ処理では、流体の超臨界状態を維持するために、ウエハの近傍で圧力を制御する必要がある。
【００９６】
高圧チャンバの構成
図２２は、本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）２００２を示す図である。チャンバ２００２は、上側部分２０３Ａ２と下側部分２０５Ａ２とを備える。上側部分２０３Ａ２は、動かない状態に固定されている。動かない状態とは、上側部分２０３Ａ２が、下側部分２０５Ａ２を含む周囲の構成要素に対して静止した状態を保つことを意味する。下側部分２０５Ａ２は、上側部分２０３Ａ２に対して上下に移動されるよう構成されている。下側部分２０５Ａ２の移動は、複数の機構によって制御されてよい。例えば、一実施形態では、下側部分２０５Ａ２の移動は、ねじ駆動によって制御されてよい。別の実施形態では、下側部分２０５Ａ２の移動は、油圧式駆動によって制御されてよい。図２２では、下側部分２０５Ａ２は、矢印２１０２で示すように、下に移動されている。チャンバ２００２は、バルブ２０１２と結合するよう構成されている。一実施形態では、バルブ２０１２は、スリットバルブとゲートバルブのいずれかである。しかしながら、別の実施形態では、異なる種類のバルブ２０１２を用いてもよい。バルブ２０１２が開放された際に、ウエハ２１５２を、チャンバ２００２の内外に搬送することができる。一実施形態では、ウエハ２１５２は、チャンバ２００２内の持ち上げピンの上に配置されてよい。持ち上げピンは、必要に応じてチャンバ２００２内でウエハを垂直方向に位置決めするために用いられてよい。バルブ２０１２は、さらに、バルブ２０１２の両側に位置する容器を互いに隔離するよう機能する。チャンバ２００２は、さらに、チャンバ２００２内の容器を互いに隔離するためのシール２０７２を備える。シール２０７２は、チャンバ内で処理されるウエハ２１５２の周囲を囲むよう構成されている。また、チャンバ内の容器と外部環境とを隔離するためのシール２０９２が備えられている。一実施形態では、外部環境は、ウエハ搬送モジュール内に含まれる。別の実施形態では、外部環境は、クリーンルーム内に含まれる。
【００９７】
図２３は、本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバ２００２を示す図である。チャンバ２００２は、図２２を参照して説明したように、上側部分２０３Ａ２と、下側部分２０５Ａ２と、バルブ２０１２と、シール２０７２と、シール２０９２とを備える。しかしながら、下側部分２０５Ａ２は、矢印２１７２で示すように、上に移動されている。下側部分２０５が上に移動されると、シール２０７２は、上側部分２０３Ａ２にかみ合う。シール２０７２は、ｃ−シール、ｏ−リング、平形ガスケット、または同様の密閉機構であってよい。また、シール２０７２は、複数のシールで形成されてもよい。シール２０７２を有効に作用させるために、下側部分２０５Ａ２に対して十分な上向きの力が掛けられる。有効に作用すると、シール２０７２は、ウエハ処理容器２１１Ａ２を外部容器２１３Ａ２から隔離するよう機能する。ウエハ処理容器２１１Ａ２内で、すべてのウエハ処理が実行される。上側部分２０３Ａ２および／または下側部分２０５Ａ２には、ウエハ処理容器２１１Ａ２および外部容器２１３Ａ２の各々に対して、流体の導入および除去を行うための流体流入口および流体流出口を設けてよい。シール２０９２は、外部容器２１３Ａ２を外部環境から隔離するよう機能する。シール２０９２は、ｏ−リングまたは同様の密閉機構であってよい。また、シール２０９２は、複数のシールで形成されてもよい。バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２を隔離するよう機能する。一実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２をウエハ搬送モジュールから隔離する。別の実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ａ２を、クリーンルームなど、チャンバ２００２の外の他の環境から隔離することができる。
【００９８】
図２４は、本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）３００２を示す図である。チャンバ３００２は、上側部分２０３Ｂ２と下側部分２０５Ｂ２とを備える。下側部分２０３Ｂ２は、動かない状態に固定されている。動かない状態とは、下側部分２０５Ｂ２が、上側部分２０３Ｂ２を含む周囲の構成要素に対して静止した状態を保つことを意味する。上側部分２０３Ｂ２は、下側部分２０５Ｂ２に対して上下に移動されるよう構成されている。上側部分２０３Ｂ２の移動は、複数の機構によって制御されてよい。例えば、一実施形態では、上側部分２０３Ｂ２の移動は、ねじ駆動によって制御されてよい。別の実施形態では、上側部分２０３Ｂ２の移動は、油圧式駆動によって制御されてよい。図２４では、上側部分２０３Ｂ２は、矢印３０１２で示すように、上に移動されている。チャンバ２００２と同様に、チャンバ３００２も、搬送のためにウエハ２１５２を通すことのできるバルブ２０１２と結合するよう構成されている。一実施形態では、ウエハ２１５２は、チャンバ３００２内の持ち上げピンの上に配置されてよい。持ち上げピンは、必要に応じてチャンバ３００２内でウエハを垂直方向に位置決めするために用いられてよい。チャンバ３００２は、さらに、チャンバ３００２内の容器を互いに隔離するためのシール２０７２を備える。前述のように、シール２０７２は、チャンバ３００２内で処理されるウエハ２１５２の周囲を囲むよう構成されている。また、チャンバ内の容器と外部環境とを隔離するためのシール２０９２が備えられている。
【００９９】
図２５は、本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバ３００２を示す図である。チャンバ３００２は、図２４を参照して説明したように、上側部分２０３Ｂ２と、下側部分２０５Ｂ２と、バルブ２０１２と、シール２０７２と、シール２０９２とを備える。しかしながら、上側部分２０３Ｂ２は、矢印３０３２で示すように、下に移動されている。上側部分２０３Ｂ２が下に移動されると、シール２０７２は、上側部分２０３Ｂ２にかみ合う。シール２０７２を有効に作用させるために、上側部分２０３Ｂ２に対して十分な下向きの力が掛けられる。有効に作用すると、シール２０７２は、ウエハ処理容器２１１Ｂ２を外部容器２１３Ｂ２から隔離するよう機能する。ウエハ処理容器２１１Ｂ２内で、すべてのウエハ処理が実行される。上側部分２０３Ｂ２および／または下側部分２０５Ｂ２には、ウエハ処理容器２１１Ｂ２および外部容器２１３Ｂ２の各々に対して、流体の導入および除去を行うための流体流入口および流体流出口を設けてよい。シール２０９２は、外部容器２１３Ｂ２を外部環境から隔離するよう機能する。また、バルブ２０１２も、外部容器２１３Ｂ２を隔離するよう機能する。一実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ｂ２をウエハ搬送モジュールから隔離する。別の実施形態では、バルブ２０１２は、外部容器２１３Ｂ２を、クリーンルームなど、チャンバ３００２の外の他の環境から隔離することができる。
【０１００】
ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２は、それぞれ、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２よりも小さい。ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２は、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２内の圧力を維持するのに必要な力を最小限にするために、最小限のサイズを有するように設けられる。圧力が比較的高い場合には、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、それぞれ、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２との間のシール２０７２を維持するために、より大きい力が必要になる。別個のウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２を備えることの利点は、それらウエハ処理容器を、より高い圧力に耐えるための最小限のサイズを有するように構成できる点である。ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、シール２０７２は、約６８ａｔｍ（約１０００ｐｓｉｇ）から約２７３ａｔｍ（約４０００ｐｓｉｇ）の範囲の高圧に耐えるよう構成可能である。本明細書で用いているように、用語「約」は、特定の値の±１０％以内を意味する。
【０１０１】
チャンバの外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２は、それぞれ、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、チャンバの外部の環境との間の緩衝手段として機能する。緩衝手段として機能することから、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２を用いて、それぞれ、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２内の高圧から、チャンバ外部の環境におけるより低い圧力へと移行することができる。このように、ウエハ処理容器２１１Ａ２および２１１Ｂ２と、チャンバ外部の環境との間の差圧を制御できる。バルブを用いて、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２をチャンバ外部の環境から隔離する一実施形態では、外部容器２１３Ａ２および２１３Ｂ２は、約６Ｅ−５ａｔｍ（約５０ｍＴｏｒｒ）から約１．０２ａｔｍ（約１５ｐｓｉｇ）の範囲の圧力を含んでよい。
【０１０２】
チャンバ内の外部容器から隔離された内部のウエハ処理容器を備えることにより、チャンバは、大気および真空ウエハ搬送モジュールの両方に対して適合可能になる。外部チャンバ容器は、チャンバ外部（すなわち、ウエハ搬送モジュール内）の環境と、ウエハ処理容器との間の物質の自由な行き来を防止するために、減圧を含む呼び圧力に維持されてよい。真空条件のウエハ搬送モジュールと共にチャンバを用いる場合には、チャンバの外部容器は、ウエハ処理容器とウエハ搬送モジュールとの間の圧力差を低減するために、減圧に維持されてよい。チャンバの外部容器を減圧に維持すると、物質が、ウエハ処理容器からウエハ搬送モジュールに直接的に流れる可能性も低減できる。大気圧のウエハ搬送モジュールと共にチャンバを用いる場合には、チャンバの外部容器は、ウエハ搬送モジュールの大気内に含まれる潜在的な汚染物質からウエハ処理容器を守るために、大気圧よりも高い圧力に維持されてよい。
【０１０３】
図２６は、本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャートである。その方法は、チャンバの上側部分が準備される動作４０１２を備える。その方法は、さらに、チャンバの下側部分が準備される動作４０３２を備える。動作４０５２では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分とが、互いに可動であるように構成される。その方法は、さらに、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第１のシールが備えられる動作４０７２を備える。第１のシールは、チャンバの外部容器を外部環境から隔離するよう機能する。さらに、その方法では、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分との間に、第２のシールが備えられる動作４０９２が実行される。第２のシールは、ウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成される。また、第２のシールは、ウエハ処理容器をチャンバの外部容器から隔離するよう機能する。一実施形態では、チャンバの上側部分、チャンバの下側部分、および第２のシールは、約６８ａｔｍ（約１０００ｐｓｉｇ）から約２７３ａｔｍ（約４０００ｐｓｉｇ）の範囲のウエハ処理容器内の圧力に耐えるよう構成される。
【０１０４】
第２のシールは、チャンバの上側部分とチャンバの下側部分の両方に接触することで有効に機能する。一実施形態では、チャンバの上側部分は、定位置に固定され、チャンバの下側部分は、移動機構に接続される。本実施形態では、第２のシールと、チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分との間の接触は、チャンバの下側部分をチャンバの上側部分に向かって移動および接触させる移動機構を作動させることにより実現される。別の実施形態では、チャンバの下側部分は、定位置に固定され、チャンバの上側部分は、移動機構に接続される。本実施形態では、第２のシールと、チャンバの上側部分およびチャンバの下側部分との間の接触は、チャンバの上側部分をチャンバの下側部分に向かって移動および接触させる移動機構を作動させることにより実現される。
【０１０５】
本発明のウエハ処理チャンバは、超臨界流体を用いるウエハ処理での利用に適している。前述のように、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器内に高圧を提供するのに適している。さらに、ウエハ処理チャンバは、ウエハ処理容器、チャンバの外部容器、およびチャンバ外部の環境の間に存在する圧力差を制御することができる。本発明によって実現されるように、チャンバの外部容器の圧力に対してウエハ処理容器の圧力を調節する能力は、従来のスリットバルブまたはゲートバルブを用いて従来のウエハ搬送モジュールと結合できる超臨界流体処理チャンバを設計する際に有用である。また、本発明によって実現されるように、ウエハ処理容器内の高圧を維持する能力は、ウエハ処理中に超臨界流体を超臨界状態に維持するために重要である。
【０１０６】
本発明は、いくつかの実施形態に沿って説明されているが、当業者が、これまでの明細書および図面から、様々な変更、追加、置き換え、および等価物を実現することは明らかである。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲内での変更、追加、置き換え、および等価物の全てを含むよう意図されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバ（「チャンバ」）を示す垂直断面図。
【図２】本発明の一実施形態に従って、図１に示したチャンバの中央部分を示す拡大図。
【図３】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って直線状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図４】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って円錐状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図５】本発明の一実施形態に従って、ウエハを横切って渦巻状の流体の流れを提供するよう構成された下側プレートを示す上面図。
【図６】本発明の一実施形態に従って、上側プレートを組み込んだチャンバを示す垂直断面図。
【図７】は、本発明の一実施形態に従って、図６に示したチャンバの中央部分を示す拡大図。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に従って、中央での流体の供給と周囲での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレートを示す図。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に従って、上側プレート内の流路の利用を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に従って、周囲での流体の供給と中央での流体の排出とを実現するよう構成された上側プレートを示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に従って、上側プレートにおける流入口／流出口の代表的な分布を示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャート。
【図１２】本発明の一実施形態に従って、ウエハ洗浄処理を実行する方法を示すフローチャート。
【図１３】一般化された物質の相図。
【図１４】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバを示す断面図。
【図１５】本発明の一実施形態に従って、上側プレートと下側プレートとの間の境界を示す拡大図。
【図１６】本発明の一実施形態に従って、下側支持プレートを示す平面図。
【図１７】本発明の一実施形態に従って、下側プレートを示す平面図。
【図１８】本発明の一実施形態に従って、上側プレートを示す平面図。
【図１９】本発明の一実施形態に従って、ウエハ固定装置に関連する流体の経路を示す図。
【図２０】本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方および下方の両方で能動的かつ独立した圧力制御を用いてウエハを固定するための方法を示すフローチャート。
【図２１】本発明の一実施形態に従って、ウエハの上方での能動的な圧力制御と、ウエハの下側での排気の制御とを用いて、ウエハを固定するための方法を示すフローチャート。
【図２２】本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバを示す図。
【図２３】本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバを示す図。
【図２４】本発明の一実施形態に従って、開いた状態のウエハ処理チャンバを示す図。
【図２５】本発明の一実施形態に従って、閉じた状態のチャンバを示す図。
【図２６】本発明の一実施形態に従って、ウエハ処理チャンバの製造方法を示すフローチャート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ処理チャンバであって、
複数の支持面を有する下側支持体であって、前記複数の支持面の間に分散された第１の容器を含む、下側支持体と、
前記下側支持体の前記複数の支持面によって支持されたプレートであって、前記第１の容器の上に位置し、ウエハを受け入れて支持するための複数のウエハ支持面を有し、前記複数のウエハ支持面の間に分散された第２の容器を有し、流体の流れを導入するための流出口および流入口を有し、前記流入口および流出口は、前記プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられている、プレートと、
前記プレートの上に位置する上側支持体であって、前記プレートの周囲の外側で前記下側支持体と接しており、前記プレートによって支持される前記ウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を有し、前記第３の容器は、前記プレートの前記流入口および流出口によって、設定された構成で前記流体の流れが導入されることが可能であり、前記第３の容器は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に、限定的な流体の連通を有している、上側支持体と、を備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１の容器は、前記ウエハ洗浄チャンバの中央領域と外側領域との間に位置する中間容器であり、前記第２の容器は、前記ウエハに対して下に位置する容器であり、前記第３の容器は、前記ウエハに対して上に位置する容器である、ウエハ処理チャンバ。
【請求項３】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記第１の容器に流体を供給するための第１の容器流入口と、
前記第１の容器から前記流体を除去するための第１の容器流出口と、
前記第２の容器に流体を供給するための第２の容器流入口と、
前記第２の容器から前記流体を除去するための第２の容器流出口と、を備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項４】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記上側支持体と前記下側支持体との間に配置され、前記第３の容器を外部環境から隔離するよう機能するシールを備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項５】
ウエハ処理装置であって、
上側部分と下側部分とを有するチャンバであって、前記下側部分は、第１の容器内に分布された支持構造を有し、前記上側部分は、第２の容器内に分布された支持構造を有する、チャンバと、
前記下側部分の前記支持構造の上に配置され、前記第１の容器の上に位置するよう構成された下側プレートであって、第３の容器内に分布された複数のウエハ支持構造を有し、前記複数のウエハ支持構造は、前記第３の容器の上に配置されるウエハを支持することができる、下側プレートと、
前記上側部分の前記支持構造に取り付けられ、前記第２の容器の下に位置するよう構成された上側プレートであって、前記上側プレートと、前記下側プレートによって支持される前記ウエハとの間に設けられた第４の容器の上側の境界を提供し、前記第４の容器は、流体を含むことが可能であると共に、前記第１の容器、前記第２の容器、および前記第３の容器と、限定的な流体の連通を有している、上側プレートと、を備える、ウエハ処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記第１の容器および前記第２の容器は、それぞれ、前記ウエハ処理装置の中央領域と外側領域との間に位置する中間容器であり、前記第３の容器は、前記ウエハに対して下に位置する容器であり、前記第４の容器は、前記ウエハに対して上に位置する容器である、ウエハ処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記下側プレートは、前記流体を導入するための流入口と前記流体を除去するための流出口とを備え、前記流入口および前記流出口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、設定されたパターンで前記流体が前記第４の容器を流れるように構成されており、前記設定されたパターンは、直線状パターン、円錐状パターン、および渦巻状パターンのいずれかである、ウエハ処理装置。
【請求項８】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記流体を導入するための流入口と、前記流体を除去するための流出口とを備え、前記流入口および前記流出口は、設定されたパターンで前記流体が前記第４の容器を流れるように構成されている、ウエハ処理装置。
【請求項９】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記第４の容器のほぼ中央の位置に前記流体を導入するために前記上側プレートの中央部付近に配置された流入口を備え、前記下側プレートは、前記流体を除去するための流出口を備え、前記流出口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、前記流入口および前記流出口は、前記ウエハの中央から前記ウエハの周囲に向かって前記流体を流れさせる、ウエハ処理装置。
【請求項１０】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記第４の容器のほぼ中央の位置に前記流体を除去するために前記上側プレートの中央部付近に配置された流出口を備え、前記下側プレートは、前記流体を導入するための流入口を備え、前記流入口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、前記流入口および前記流出口は、前記ウエハの周囲から前記ウエハの中央に向かって前記流体を流れさせる、ウエハ処理装置。
【請求項１１】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、流入口への流体の流れと流出口からの流体の流れとを制御するための１または複数の内部流路を備える、ウエハ処理装置。
【請求項１２】
ウエハ洗浄処理を実行するための方法であって、
ウエハの上に位置するよう構成された第１の容器と、前記ウエハを支持すると共に、前記ウエハの真下に第２の容器を設けるよう構成されたプレートと、前記プレートを支持すると共に、前記プレートの真下に第３の容器を設けるよう構成された支持構造とを備えるチャンバを準備する工程と、
前記第１の容器が前記第２の容器よりも高い圧力を有すると共に、前記第２の容器が前記第３の容器よりも高い圧力を有するように前記第１の容器、前記第２の容器、および前記第３の容器に圧力を掛ける工程と、
ウエハ洗浄処理を実現するよう構成された流体を前記第１の容器に供給する工程と、を備える、方法。
【請求項１３】
ウエハ固定装置であって、
複数のウエハ支持面を有するウエハ支持構造と、
前記ウエハ支持構造の内部、前記複数のウエハ支持面の間、かつ、前記複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの下に設けられた下側容器と、
前記複数のウエハ支持面の上に配置される前記ウエハの上に設けられた上側容器と、
動作中に、前記上側容器内の圧力が前記下側容器内の圧力よりも高くなるように、前記下側容器を減圧するよう構成された排気手段と、を備え、前記下側容器内の前記低い圧力によって、前記ウエハは、前記複数のウエハ支持面の上にしっかりと配置された状態を維持する、ウエハ固定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、前記複数のウエハ支持面は、前記複数のウエハ支持構造の上に配置されるウエハの背面領域の約５％ないし約８０％の領域と接触するよう構成されている、ウエハ固定装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記上側容器に流体を供給するよう構成された上側容器流入口と、
前記流体が前記上側容器を流れることを可能にするよう構成された上側容器流出口と、を備える、ウエハ固定装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記上側容器を加圧するよう構成された加圧手段を備え、前記上側容器を加圧することにより、前記上側容器と前記下側容器との間の差圧の制御が実現され、前記差圧の制御により、前記上側容器内の圧力は、前記下側容器内の圧力よりも高くなる、ウエハ固定装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記下側容器を加圧するよう構成された加圧手段を備え、前記下側容器を加圧することにより、前記上側容器と前記下側容器との間の差圧の制御が実現され、前記差圧の制御により、前記上側容器内の圧力は、前記下側容器内の圧力よりも高くなる、ウエハ固定装置。
【請求項１８】
圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、
ウエハ支持体の上にウエハを配置する工程と、
前記ウエハの下側の圧力を低減する工程と、を備え、前記ウエハ下側の低減された圧力は、前記ウエハの上側の圧力よりも低く、前記ウエハを前記ウエハ支持体に向かって保持するよう作用する、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、前記ウエハの下側の低減された圧力と、前記ウエハの上側の圧力との間の差圧は、約１ａｔｍから約１０ａｔｍの範囲である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上に流体を供給する工程を備え、前記流体は、前記ウエハの上側の圧力を増大させると共に、前記ウエハの処理を実現する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上から流体を除去する工程を備え、前記流体の除去は、前記ウエハの上側の増大した圧力を維持するために実行され、前記ウエハを横切って前記流体を流れさせる、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上側の圧力と前記ウエハの下側の圧力との間の差圧を監視する工程と、
前記差圧を最適な値に維持するために、前記ウエハの上側の圧力と前記ウエハの下側の圧力とを制御する、工程と、を備える、方法。
【請求項２３】
ウエハ処理チャンバであって、
動かない状態に固定された上側部分であって、ウエハを受け入れるための通路と、下端開口部とを備える、上側部分と、
移動機構に結合された下側部分であって、前記上側部分の前記下端開口部を通って移動されるよう構成された、下側部分と、
前記上側部分の前記下端開口部内の、前記下側部分と前記上側部分との間に配置された第１のシールと、
前記下側部分の上面に配置された第２のシールであって、前記上側部分および前記下側部分の両方に接触することにより有効に作用すると共に、前記上側部分および前記下側部分の両方に接触した際にウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成された、第２のシールと、を備える、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記ウエハを受け入れるための前記通路を覆うように前記上側部分の外側に取り付けられたバルブを備え、前記バルブは、前記ウエハを受け入れるための前記通路を外部環境から隔離するよう動作可能であり、前記外部環境は、大気圧と減圧とのいずれかである、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、前記ウエハ処理容器と外部環境との両方からチャンバ外部容器を隔離するよう機能し、前記チャンバ外部容器は、前記第２のシールと前記第１のシールとの間に設けられ、前記第２のシールは、前記チャンバ外部容器から前記ウエハ処理容器を隔離するよう機能する、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２６】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、約６Ｅ−５ａｔｍから約１．０２ａｔｍの範囲の圧力に耐えることができる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２７】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第２のシールは、約６８ａｔｍから約２７３ａｔｍの範囲の前記ウエハ処理容器内の圧力に耐えることができる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２８】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシール、前記第２のシール、および、前記第１のシールと前記第２のシールの両方、のいずれかに対して、複数のシールを用いる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２９】
ウエハ処理チャンバであって、
動かない状態に固定された下側部分であって、ウエハを受け入れるための通路と、上端開口部とを備える、下側部分と、
移動機構に結合された上側部分であって、前記下側部分の前記上端開口部を通って移動されるよう構成された、上側部分と、
前記下側部分の前記上端開口部内の、前記上側部分と前記下側部分との間に配置された第１のシールと、
前記下側部分の上面に配置された第２のシールであって、前記下側部分の前記上面は、前記下側部分の前記上端開口部の中に位置し、前記第２のシールは、前記下側部分および前記上側部分の両方に接触することにより有効に作用すると共に、前記下側部分および前記上側部分の両方に接触した際にウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成された、第２のシールと、を備える、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、前記ウエハ処理容器と外部環境との両方からチャンバ外部容器を隔離するよう機能し、前記チャンバ外部容器は、前記第２のシールと前記第１のシールとの間に設けられ、前記第２のシールは、前記チャンバ外部容器から前記ウエハ処理容器を隔離するよう機能する、ウエハ処理チャンバ。
【請求項１】
ウエハ処理チャンバであって、
複数の支持面を有する下側支持体であって、前記複数の支持面の間に分散された第１の容器を含む、下側支持体と、
前記下側支持体の前記複数の支持面によって支持されたプレートであって、前記第１の容器の上に位置し、ウエハを受け入れて支持するための複数のウエハ支持面を有し、前記複数のウエハ支持面の間に分散された第２の容器を有し、流体の流れを導入するための流出口および流入口を有し、前記流入口および流出口は、前記プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられている、プレートと、
前記プレートの上に位置する上側支持体であって、前記プレートの周囲の外側で前記下側支持体と接しており、前記プレートによって支持される前記ウエハの上に位置するよう構成された第３の容器を有し、前記第３の容器は、前記プレートの前記流入口および流出口によって、設定された構成で前記流体の流れが導入されることが可能であり、前記第３の容器は、前記第１の容器と前記第２の容器との間に、限定的な流体の連通を有している、上側支持体と、を備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１の容器は、前記ウエハ洗浄チャンバの中央領域と外側領域との間に位置する中間容器であり、前記第２の容器は、前記ウエハに対して下に位置する容器であり、前記第３の容器は、前記ウエハに対して上に位置する容器である、ウエハ処理チャンバ。
【請求項３】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記第１の容器に流体を供給するための第１の容器流入口と、
前記第１の容器から前記流体を除去するための第１の容器流出口と、
前記第２の容器に流体を供給するための第２の容器流入口と、
前記第２の容器から前記流体を除去するための第２の容器流出口と、を備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項４】
請求項１に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記上側支持体と前記下側支持体との間に配置され、前記第３の容器を外部環境から隔離するよう機能するシールを備える、ウエハ処理チャンバ。
【請求項５】
ウエハ処理装置であって、
上側部分と下側部分とを有するチャンバであって、前記下側部分は、第１の容器内に分布された支持構造を有し、前記上側部分は、第２の容器内に分布された支持構造を有する、チャンバと、
前記下側部分の前記支持構造の上に配置され、前記第１の容器の上に位置するよう構成された下側プレートであって、第３の容器内に分布された複数のウエハ支持構造を有し、前記複数のウエハ支持構造は、前記第３の容器の上に配置されるウエハを支持することができる、下側プレートと、
前記上側部分の前記支持構造に取り付けられ、前記第２の容器の下に位置するよう構成された上側プレートであって、前記上側プレートと、前記下側プレートによって支持される前記ウエハとの間に設けられた第４の容器の上側の境界を提供し、前記第４の容器は、流体を含むことが可能であると共に、前記第１の容器、前記第２の容器、および前記第３の容器と、限定的な流体の連通を有している、上側プレートと、を備える、ウエハ処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記第１の容器および前記第２の容器は、それぞれ、前記ウエハ処理装置の中央領域と外側領域との間に位置する中間容器であり、前記第３の容器は、前記ウエハに対して下に位置する容器であり、前記第４の容器は、前記ウエハに対して上に位置する容器である、ウエハ処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記下側プレートは、前記流体を導入するための流入口と前記流体を除去するための流出口とを備え、前記流入口および前記流出口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、設定されたパターンで前記流体が前記第４の容器を流れるように構成されており、前記設定されたパターンは、直線状パターン、円錐状パターン、および渦巻状パターンのいずれかである、ウエハ処理装置。
【請求項８】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記流体を導入するための流入口と、前記流体を除去するための流出口とを備え、前記流入口および前記流出口は、設定されたパターンで前記流体が前記第４の容器を流れるように構成されている、ウエハ処理装置。
【請求項９】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記第４の容器のほぼ中央の位置に前記流体を導入するために前記上側プレートの中央部付近に配置された流入口を備え、前記下側プレートは、前記流体を除去するための流出口を備え、前記流出口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、前記流入口および前記流出口は、前記ウエハの中央から前記ウエハの周囲に向かって前記流体を流れさせる、ウエハ処理装置。
【請求項１０】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、前記第４の容器のほぼ中央の位置に前記流体を除去するために前記上側プレートの中央部付近に配置された流出口を備え、前記下側プレートは、前記流体を導入するための流入口を備え、前記流入口は、前記下側プレートの周囲、かつ、前記ウエハを受け入れる位置の外側に設けられ、前記流入口および前記流出口は、前記ウエハの周囲から前記ウエハの中央に向かって前記流体を流れさせる、ウエハ処理装置。
【請求項１１】
請求項５に記載のウエハ処理装置であって、前記上側プレートは、流入口への流体の流れと流出口からの流体の流れとを制御するための１または複数の内部流路を備える、ウエハ処理装置。
【請求項１２】
ウエハ洗浄処理を実行するための方法であって、
ウエハの上に位置するよう構成された第１の容器と、前記ウエハを支持すると共に、前記ウエハの真下に第２の容器を設けるよう構成されたプレートと、前記プレートを支持すると共に、前記プレートの真下に第３の容器を設けるよう構成された支持構造とを備えるチャンバを準備する工程と、
前記第１の容器が前記第２の容器よりも高い圧力を有すると共に、前記第２の容器が前記第３の容器よりも高い圧力を有するように前記第１の容器、前記第２の容器、および前記第３の容器に圧力を掛ける工程と、
ウエハ洗浄処理を実現するよう構成された流体を前記第１の容器に供給する工程と、を備える、方法。
【請求項１３】
ウエハ固定装置であって、
複数のウエハ支持面を有するウエハ支持構造と、
前記ウエハ支持構造の内部、前記複数のウエハ支持面の間、かつ、前記複数のウエハ支持面の上に配置されるウエハの下に設けられた下側容器と、
前記複数のウエハ支持面の上に配置される前記ウエハの上に設けられた上側容器と、
動作中に、前記上側容器内の圧力が前記下側容器内の圧力よりも高くなるように、前記下側容器を減圧するよう構成された排気手段と、を備え、前記下側容器内の前記低い圧力によって、前記ウエハは、前記複数のウエハ支持面の上にしっかりと配置された状態を維持する、ウエハ固定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、前記複数のウエハ支持面は、前記複数のウエハ支持構造の上に配置されるウエハの背面領域の約５％ないし約８０％の領域と接触するよう構成されている、ウエハ固定装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記上側容器に流体を供給するよう構成された上側容器流入口と、
前記流体が前記上側容器を流れることを可能にするよう構成された上側容器流出口と、を備える、ウエハ固定装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記上側容器を加圧するよう構成された加圧手段を備え、前記上側容器を加圧することにより、前記上側容器と前記下側容器との間の差圧の制御が実現され、前記差圧の制御により、前記上側容器内の圧力は、前記下側容器内の圧力よりも高くなる、ウエハ固定装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載のウエハ固定装置であって、さらに、
前記下側容器を加圧するよう構成された加圧手段を備え、前記下側容器を加圧することにより、前記上側容器と前記下側容器との間の差圧の制御が実現され、前記差圧の制御により、前記上側容器内の圧力は、前記下側容器内の圧力よりも高くなる、ウエハ固定装置。
【請求項１８】
圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、
ウエハ支持体の上にウエハを配置する工程と、
前記ウエハの下側の圧力を低減する工程と、を備え、前記ウエハ下側の低減された圧力は、前記ウエハの上側の圧力よりも低く、前記ウエハを前記ウエハ支持体に向かって保持するよう作用する、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、前記ウエハの下側の低減された圧力と、前記ウエハの上側の圧力との間の差圧は、約１ａｔｍから約１０ａｔｍの範囲である、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上に流体を供給する工程を備え、前記流体は、前記ウエハの上側の圧力を増大させると共に、前記ウエハの処理を実現する、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上から流体を除去する工程を備え、前記流体の除去は、前記ウエハの上側の増大した圧力を維持するために実行され、前記ウエハを横切って前記流体を流れさせる、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の圧力制御によりウエハを固定するための方法であって、さらに、
前記ウエハの上側の圧力と前記ウエハの下側の圧力との間の差圧を監視する工程と、
前記差圧を最適な値に維持するために、前記ウエハの上側の圧力と前記ウエハの下側の圧力とを制御する、工程と、を備える、方法。
【請求項２３】
ウエハ処理チャンバであって、
動かない状態に固定された上側部分であって、ウエハを受け入れるための通路と、下端開口部とを備える、上側部分と、
移動機構に結合された下側部分であって、前記上側部分の前記下端開口部を通って移動されるよう構成された、下側部分と、
前記上側部分の前記下端開口部内の、前記下側部分と前記上側部分との間に配置された第１のシールと、
前記下側部分の上面に配置された第２のシールであって、前記上側部分および前記下側部分の両方に接触することにより有効に作用すると共に、前記上側部分および前記下側部分の両方に接触した際にウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成された、第２のシールと、を備える、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、さらに、
前記ウエハを受け入れるための前記通路を覆うように前記上側部分の外側に取り付けられたバルブを備え、前記バルブは、前記ウエハを受け入れるための前記通路を外部環境から隔離するよう動作可能であり、前記外部環境は、大気圧と減圧とのいずれかである、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、前記ウエハ処理容器と外部環境との両方からチャンバ外部容器を隔離するよう機能し、前記チャンバ外部容器は、前記第２のシールと前記第１のシールとの間に設けられ、前記第２のシールは、前記チャンバ外部容器から前記ウエハ処理容器を隔離するよう機能する、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２６】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、約６Ｅ−５ａｔｍから約１．０２ａｔｍの範囲の圧力に耐えることができる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２７】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第２のシールは、約６８ａｔｍから約２７３ａｔｍの範囲の前記ウエハ処理容器内の圧力に耐えることができる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２８】
請求項２３に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシール、前記第２のシール、および、前記第１のシールと前記第２のシールの両方、のいずれかに対して、複数のシールを用いる、ウエハ処理チャンバ。
【請求項２９】
ウエハ処理チャンバであって、
動かない状態に固定された下側部分であって、ウエハを受け入れるための通路と、上端開口部とを備える、下側部分と、
移動機構に結合された上側部分であって、前記下側部分の前記上端開口部を通って移動されるよう構成された、上側部分と、
前記下側部分の前記上端開口部内の、前記上側部分と前記下側部分との間に配置された第１のシールと、
前記下側部分の上面に配置された第２のシールであって、前記下側部分の前記上面は、前記下側部分の前記上端開口部の中に位置し、前記第２のシールは、前記下側部分および前記上側部分の両方に接触することにより有効に作用すると共に、前記下側部分および前記上側部分の両方に接触した際にウエハ処理容器の周囲を囲むよう構成された、第２のシールと、を備える、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載のウエハ処理チャンバであって、前記第１のシールは、前記ウエハ処理容器と外部環境との両方からチャンバ外部容器を隔離するよう機能し、前記チャンバ外部容器は、前記第２のシールと前記第１のシールとの間に設けられ、前記第２のシールは、前記チャンバ外部容器から前記ウエハ処理容器を隔離するよう機能する、ウエハ処理チャンバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公表番号】特表２００７−５２４９９０（Ｐ２００７−５２４９９０Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０７５２９（Ｐ２００６−５０７５２９）
【出願日】平成１６年３月２３日（２００４．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００８９９４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９３１６６
【国際公開日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月２３日（２００４．３．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００８９９４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０９３１６６
【国際公開日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（５９２０１００８１）ラム リサーチ コーポレーション (467)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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