JP2014039001A - 半導体ウェハの温度制御のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハの温度制御のためのシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】半導体ウェハを、第１の圧力レベルにある第１のチャンバにおいて受け取る。半導体ウェハは第１の温度にあり、第１の加熱モジュールによって第２の温度まで加熱され、一方で、第１のチャンバの圧力レベルは第１の圧力レベルから第２の圧力レベルまで減圧される。半導体ウェハは次に、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い第３の圧力レベルを維持する第２のチャンバの支持要素に供給され、支持要素は、第１の温度よりも第２の温度により近い第３の温度にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハの温度制御のためのシステム及び方法、例えば、半導体ウェハの熱膨張を減らすことに役立つシステム及び方法に関する。

半導体ウェハは、周囲温度及び周囲圧力レベルに曝されたままで、１つのツールから別のツールへ移送されることがある。ツールは、周囲温度及び周囲圧力レベルとは異なる温度及び圧力レベルを維持することが可能なチャンバ内で半導体ウェハを処理又は検査することができる。

半導体ウェハは、通常は、処理又は検査されるときにチャック上に配置される。チャックの温度は周囲温度よりも高いので、半導体ウェハは、チャック上に配置されると熱膨張する。
この熱膨張は、あらゆる処理又は検査プロセスに付随する不確定性のレベルを高め、それら検査又はプロセスの速さ及び正確さを低減することがある。熱膨張を考慮に入れるために、検査中に半導体ウェハの広い面積が走査されることがある。

さらに、イメージサイズの１０％以内に中心を置く欠陥を有するクラスイメージを与えることが、検査ツールに要求される場合、欠陥検出とクラスイメージグラブ（ｃｌａｓｓ ｉｍａｇｅ ｇｒａｂ）との間の熱膨張は、欠陥中心の不確定性を増大させる。
イメージグラブ内に存在する熱膨張は、フレームの位置合せ不良を引き起こすこともあり、これは、スポットを拡大することに等しい。この影響は、膨張の傾きに依存し、半導体ウェハが装填された直後のウェハ縁部において、より厳しい。

本発明者等は、半導体ウェハの熱膨張を減らすためのシステム及び方法が必要とされていると判断した。本発明の一実施形態により、第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第１の温度にあるときに半導体ウェハを第１のチャンバにおいて受け取ること、半導体ウェハを第１の加熱モジュールによって第２の温度まで加熱し、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧すること、及び、第２のチャンバが第３の圧力レベルを維持しているときに、半導体ウェハを第２のチャンバの支持要素に供給することを含むことができる方法が提供され、ここで、支持要素は、第１の温度よりも第２の温度により近い第３の温度にあり、第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。

本発明の一実施形態により、上記の方法及び該方法の段階の任意の組合せを実行することができるシステムを提供することができる。このシステムは、第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第１の温度にあるときに半導体ウェハを受け取るように構成され、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するように構成された第１のチャンバと、半導体ウェハを第２の温度まで加熱するように構成された第１の加熱モジュールと、第３の圧力レベルを維持しながら、半導体ウェハを受け取り、この半導体ウェハを支持要素の上に配置するように構成された第２のチャンバとを含むことができ、ここで、支持要素は、第１の温度よりも第２の温度により近い第３の温度にあり、第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。

本システムは、第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第１の温度にあるときに半導体ウェハを第１の移送ユニットから受け取るように構成された第１のチャンバであって、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するように構成された第１の制御ユニットを含む、第１のチャンバと、少なくとも１つの温度センサの温度示度が供給される加熱コントローラによって制御される少なくとも１つの加熱要素を含み、少なくとも１つの加熱要素が半導体ウェハを第２の温度まで加熱するように構成された、第１の加熱モジュールと、第１のチャンバとシステムの第２のチャンバとの間で半導体ウェハを移送するように構成された第２の移送ユニットとを含み、第２のチャンバは、支持要素を含み、この支持要素は、第２の圧力制御ユニットが第３の圧力レベルを維持する間、且つ、支持要素が第１の温度よりも第２の温度により近い第３の温度にある間に半導体ウェハを受け取るように構成され、ここで、第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。

第２の温度と第３の温度は、互いに実質的に等しくすることができる。さらに、第２の圧力と第３の圧力は、互いに実質的に等しくすることができる。第１のチャンバは、ロードロックとすることができ、第２の圧力レベルは、真空圧レベルとすることができる。

本発明の方法は、半導体ウェハの裏面に第１の加熱モジュールを接触させること、及び、半導体ウェハと接触している間に第１の加熱モジュールにより半導体ウェハを加熱することを含むことができる。
本方法は、半導体ウェハの上面を第２の加熱モジュールにより加熱することを含むことができる。
本方法は、第２の加熱モジュールが半導体ウェハに接触していない間に、半導体ウェハを第２の加熱モジュールにより加熱することを含むことができる。

本方法は、半導体ウェハを第１の加熱モジュールに結合されたリフトモジュールによって第１のチャンバの別の要素から持ち上げること、及び、半導体ウェハを第１の加熱モジュールにより加熱することを含むことができる。
別の要素は、プリアライナとすることができ、第１の加熱モジュールは、プリアライナを囲む中央開口部を有することができる。

本方法は、第１のチャンバの圧力レベルの減圧を開始する前に、半導体ウェハの加熱を開始することを含むことができる。
本方法は、第１の加熱モジュールの加熱要素で半導体ウェハを加熱することを含むことができ、この加熱要素は、熱伝導性筐体内に配置されて第２の圧力レベルを超える圧力レベルに維持される。

本方法は、周囲温度及び第２のチャンバの支持要素の温度のうちの少なくとも１つの温度の少なくとも１つの検知試行の結果に応じて、半導体ウェハの加熱方式を決定することを含むことができる。

本発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分で具体的に指摘され、明確に特許請求される。しかし、本発明は、その目的、特徴、及び利点と共に、動作の構成及び方法の両方に関して、以下の詳細な説明を添付の図面との関連で読みながら参照することにより最も良く理解することができる。

本発明の実施形態による方法を示す。 本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステムを示す。 本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステムを示す。 本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステムを示す。 本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステムを示す。 本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステムを示す。 本発明の種々の実施形態による、第１のチャンバ及び半導体ウェハを示す。 本発明の種々の実施形態による、第１のチャンバ及び半導体ウェハを示す。 本発明の実施形態による、システムの種々の部分を示す。 本発明の実施形態による、システムの種々の部分を示す。 本発明の種々の実施形態による、第１のモジュール要素の筐体の上部分を示す。 本発明の種々の実施形態による、第１のモジュール要素の筐体の上部分を示す。 本発明の種々の実施形態による、第１のモジュール要素の筐体の下部分を示す。

図を簡単且つ明瞭にするために、図中に示された要素は必ずしも尺度どおりに描かれているわけではないことを理解されたい。例えば、幾つかの要素の寸法は、明瞭にするために他の要素と比べて誇張されていることがある。さらに、適切と考えられる場合には、対応する又は類似の要素を示すために図面の間で参照番号を繰返すことがある。

以下の詳細な説明において、本発明の完全な理解を提供するために多数の特定の細部を説明する。しかし、当業者には、本発明はこれらの特定の細部を用いずに実施することができることが理解されよう。他の事例において、本発明を不明瞭にしないように、周知の方法、手順、及び構成要素は、詳細には説明していない。
示される本発明の実施形態は、大部分、当業者に公知の電子部品及び回路を用いて実装することができるので、本発明の根底にある概念の理解及び認識に必要であると考えられる程度を越えて詳細を説明することはせず、また、本発明の教示を不明瞭にしたり又は攪乱したりしないように、詳しくは説明しない。

図１は、本発明の実施形態による方法１００を示す。
方法１００は、半導体ウェハを第１のチャンバに供給する段階１１０により開始する。半導体ウェハは、第１の温度とすることができ、この第１の温度は周囲温度とすることができる。第１の温度は、半導体ウェハを保持するカセットの温度とすることができる。半導体ウェハは、第１のロボットによってカセットから取り出され、第１のチャンバに対するプリアライナ又は他の支持要素に供給することができる。支持要素は、半導体ウェハを支持するように構成され、そしてこれを移動させることができる。

段階１１０は、第１のチャンバ内で第１の圧力レベルが維持されている間に、第１のチャンバによって半導体ウェハを受け取ることを含むことができる。この第１の圧力レベルは、大気圧レベルとすることができる。

段階１１０の後に、段階１２０及び１３０を続けることができる。これらの段階は、並列に、又は重複する方式で、又は部分的に重複する方式で、又は重複しない方式で実行することができる。これらの段階は、同時に又は異なる時点で開始することができ、同時に又は異なる時点で終了することができる。
段階１２０は、半導体ウェハを第１の加熱モジュールによって第２の温度まで加熱することを含むことができる。加熱プロセスは、半導体ウェハが第２のチャンバに供給されるまで半導体ウェハの温度を維持することを含むことができる。

本発明の実施形態により、第２の温度は第３の温度より高くすることができる。このことは、第１のチャンバから第２のチャンバへの移送中に生じる可能性がある半導体ウェハの温度低下を少なくとも部分的に補償する一助となり得る。温度の低下は、半導体ウェハを加熱する方式における変化、即ち、移送前又は移送中に導入され得る変化に起因することもある。そのような変化は、例えば、第１の加熱モジュールが接触しているときに半導体ウェハが加熱され、その接触が第２のチャンバへの半導体ウェハの移送の前に終わる場合に生じ得る。
熱伝達を考慮すると、圧力レベルが第２の圧力レベルに達する前に半導体ウェハの加熱を開始することが有利であり得るが、それは必ずしも必須ではない。

半導体ウェハは、第２のチャンバが第３の圧力レベルを維持し、第２のチャンバの支持要素が第３の温度にある間に、第２のチャンバに移される。
第３の温度は、第１の温度よりも第２の温度により近い。第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。
第２及び第３の温度は、互いに実質的に等しくすることができる。第２及び第３の圧力は、互いに実質的に等しくすることができる。第１のチャンバは、ロードロックとすることができる。第２及び第３の圧力レベルは、真空圧レベルとすることができる。

第１、第２及び第３の温度という用語は、これらの温度の間を区別するために用いられることに留意されたい。第１、第２及び第３の温度の値は、時間とともに変化することがある。例えば、周囲温度は、変化する可能性があり、第２のチャンバの支持要素の温度は、支持要素の移動又はその構成要素の移動から生じる加熱のために変化する可能性がある。

段階１２０は、段階１２１、１２２、１２３及び１２４のうちの少なくとも１つを含むことができ、これら全てについて以下で論じる。
段階１２１は、半導体ウェハの裏面に第１の加熱モジュールを接触させ、接触している間に第１の加熱モジュールが半導体ウェハによって半導体ウェハを加熱することを含むことができる。
加熱は、接触前又は接触後に開始することができ、接触中に、接触終了後に、又はひとたび半導体ウェハと第１の加熱要素が互いに離れて接触が終了したときに、停止することができる。接触は、第１の加熱モジュールを半導体ウェハに向かって移動させることにより、又は半導体ウェハを第１の加熱モジュールに向かって移動させることにより、又はその両方によって達成することができる。

段階１２２は、半導体ウェハの上面を第２の加熱モジュールによって加熱することを含むことができる。これは、無接触方式で行うことができ、例えば、加熱は放射熱で行われる。
付加的に又は代替的に、第２の加熱モジュールを半導体ウェハの少なくとも一部分に接触させることができる。半導体ウェハの縁部、けがき線、などにおいて、接触させることができる。汚染の問題があるので、裏面にだけ接触することがより有利であり得る。

段階１２３は、第１の加熱モジュールに結合されたリフトモジュールによって、第１のチャンバの支持要素から半導体ウェハを持ち上げること、及び、第１の加熱モジュールによって半導体を加熱することを含むことができる。
第１のチャンバの支持要素は、プリアライナとすることができ、第１の加熱モジュールはプリアライナを囲む中央開口部を有することができ、その結果、半導体ウェハをプリアライナから離して、第１の加熱モジュールに接触するようにプリアライナの上方に配置するには、半導体ウェハの垂直移動で十分である。
第１の加熱要素は円環形を有することもでき、又は、半導体ウェハに接触してこれをプリアライナの上に持ち上げることができる離間した複数のセグメントを含むこともできることに留意されたい。

第１のチャンバは、圧力レベルを第２の圧力レベルに減圧することができ、第１の加熱モジュールは、第２の圧力レベルには適合しない１つ又はそれ以上の加熱要素を含むことができる。例えば、第１の加熱モジュールの１つ又はそれ以上の加熱要素は、真空である第２の圧力レベルにおいて動作するには不適当なものとすることができる。このことにより、これら１つ又はそれ以上の加熱要素を簡素化してコストを削減することができる。これら１つ又はそれ以上の加熱要素は、熱を半導体ウェハに伝導する一方で第１の加熱モジュール内の圧力を維持する、熱伝導性の（又は少なくとも１つの熱伝導部分を有する）筐体内に配置することができる。
従って、段階１２０は、半導体ウェハを第１の加熱モジュールの加熱要素で加熱し、加熱要素が熱伝導性筐体内に配置されて第２の圧力レベルを超える圧力レベルで維持される、段階１２４を含むことができ

段階１３０は、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルに減圧することを含むことができる。第２の圧力レベルは、真空レベルとすることができる。これは、半導体ウェハがその中で検査又は処理される第２のチャンバによって維持される第３の圧力レベルに等しく又は実質的に等しくすることができる。

図１における破線の使用は、段階１３０における圧力レベルの減圧を、段階１２０の開始前に開始することができ、又は段階１２０の初期化と並列に開始することができ、及び／又は、段階１２０が開始した後で開始することができることを示すことを意図する。第２の圧力レベルは、半導体ウェハが第２のチャンバに供給された後、半導体ウェハを再び受け取った後、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の開口部を封止した後まで維持することができる。

段階１２０及び段階１３０の後に、半導体ウェハを第１のチャンバから第２のチャンバの支持要素に移送する段階１４０を続けることができる。これは、第２のロボット又はその他の移送モジュールによって行うことができる。第２のチャンバの支持要素は、チャックとすることができる。
段階１４０は、半導体を持ち上げた位置から降下させ、これを第１のチャンバの支持要素の上に配置することを含む（又はその後に行う）ことができる。代替的に、半導体ウェハは、第１の加熱モジュールで支持されている間に把持することができる。

加熱プロセスは、第１のチャンバに入る前の半導体ウェハの温度（例えば、周囲温度又はウェハ保持カセットの温度）に応じたものとすることができ、付加的に又は代替的に、第２のチャンバの支持要素の温度（例えば、第３の温度）に応じたものとすることができる。加熱プロセスは、これらの温度間の隔たりを減らすことを意図したものであり、隔たりが小さいときには控えめな加熱プロセスを適用することができる。
このことは、第１、第２及び第３の温度のうちの少なくとも１つの温度を検知する段階１５０、並びに、周囲温度及び第２のチャンバの支持要素の温度のうちの少なくとも１つの温度の少なくとも１つの検知試行の結果に応じて、半導体ウェハの加熱方式を決定する段階１６０によって例証される。段階１６０は、その次に段階１２０がくるように示されている。

図２Ａ−図２Ｅは、本発明の種々の実施形態による、半導体ウェハ検査プロセスにおける種々の段階を実行するシステム２００を示す。
図２Ａは、半導体ウェハ１０がカセット２０に配置され、これに第１のロボット３０のような第１の移送ユニットが接触しているときのシステム２００を示す。
図２Ｂは、半導体ウェハ１０が第１のチャンバ４０のプリアライナ６０のような支持ユニットの上に配置されたときのシステム２００を示す。第１のロボット３０は、カセットから第１のチャンバへの半導体ウェハ１０の移送をすでに完了している。
図２Ｃは、半導体ウェハ１０が、半導体ウェハ１０をプリアライナ６０の上方に持ち上げた第１の加熱モジュール２１０の上に配置されているときのシステム２００を示す。
図２Ｄは、第１の加熱モジュール２１０を降下させて半導体ウェハ１０がプリアライナ６０によって支持された後の、半導体ウェハ１０がプリアライナ６０の上に配置されているときのシステム２００を示す。また、半導体ウェハ１０に接触している第２のロボット７０のような第２の移送ユニットも示されている。
図２Ｅは、半導体ウェハ１０が第２のチャンバ５０のチャック８０のような支持ユニットの上に配置されているときのシステム２００を示す。第２のロボット７０は、第１のチャンバから第２のチャンバへの半導体ウェハの移送をすでに完了したものとして示されている。

ひとたび処理又は検査が完了すると、図２Ａ図２Ｅに示し段階のうちの少なくとも幾つかが逆向きに行われる。例えば、第１及び第２のロボット３０及び７０は、半導体ウェハを、第２のチャンバ５０から第１のチャンバ４０へ、そして第１のチャンバ４０からカセットへと移送することができる。

第１の加熱モジュール２１０は、半導体ウェハを第２の温度まで加熱するように構成することができる。
第２のチャンバ５０は、第３の圧力レベルを維持しながら半導体ウェハ１０を受け取り、半導体ウェハ１０をチャック８０のような支持要素の上に配置するように構成することができる。

チャック８０は、半導体ウェハを受け取るとき、半導体ウェハを受け取る直前、半導体ウェハを受け取った直後、又は半導体ウェハ受取りに近いいずれかの時点において、第３の温度にあることができる。
第３の温度は、第１の温度よりも第２の温度により近くすることができ、第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近くすることができる。
第２及び第３の温度は、互いに実質的に等しくすることができ、第２及び第３の圧力レベルは、互いに実質的に等しくすることができる。

従って、第１のチャンバ４０は、周囲条件と第２のチャンバ５０内に存在する条件との間の差を減らすように構成することができる。
第１のチャンバ４０は、半導体ウェハを所望の位置及び／又は方向に位置合わせすること、半導体ウェハ上に刻印された半導体ウェハの少なくとも１つの特性を示す情報を読み取ることなど、少なくとも１つの付加的な機能を実行することができる。位置合わせは、半導体ウェハの加熱前、持ち上げ前、加熱後、又は降下後に行うことができる。半導体ウェハの持ち上げは、位置合わせ不良を生じさせるような方式で半導体ウェハを回転又は移動させないように、設計することができる。従って、半導体ウェハの移動は、垂直移動だけに限定することができる。

半導体ウェハは、少なくとも１つの加熱モジュールで加熱することができる。ゼロ又はそれ以上の加熱モジュールを半導体ウェハに接触させることができる。ゼロ又はそれ以上の加熱モジュールは、半導体ウェハに接触せずこれを加熱することができる。
加熱モジュールは、半導体ウェハと接触する前に、半導体ウェハと接触している間にだけ、半導体ウェハの加熱を開始し、又は、半導体ウェハとの接触を停止するために止まった後で、半導体ウェハの加熱を停止することができる。

各加熱モジュールは、他の加熱モジュールとは独立して制御することができるが、異なる加熱モジュールの間で適用される加熱の間に依存性が存在してもよい。
１つ又はそれ以上の加熱モジュール２１０及び２３０は、１回又はそれ以上の加熱の繰返し中に同じ加熱パラメータを適用することができるが、１つ又はそれ以上の加熱パラメータは時間経過とともに変化してもよい。加熱パラメータは、目標温度、加熱中に消費される電力又は電流の量などを含むことができる。加熱は、連続的又は非連続的な方式で適用することができる。加熱パラメータは、加熱コントローラ２６０により設定することができる。

第１のチャンバ４０は、ロードロックとすることができる。第１のチャンバ４０は、第１の開口部４１、第２の開口部４２、プリアライナ６０のような第１の支持要素、第１の加熱モジュール２３１、及び第２の加熱モジュール２３０を含むことができる。上記のシステムのいずれも、第１及び第２のロボット３０及び７０のような第１及び第２の移送ユニット、構造要素２４０、シリンダ（図２Ｃのシリンダ９０のような）、及び構造要素２４０によって第１のチャンバ４０に取り付けることができるモータ２２０を含むことができる。
第２のチャンバ５０は、検査チャンバ、製造プロセスチャンバなどとすることができる。

第１のチャンバ４０はまた、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルに減圧するように構成された第１の圧力制御ユニット４９を含むことができる。第２のチャンバ５０は、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルに減圧するように構成された第２の圧力制御ユニット５９を含むことができる。これらの圧力制御ユニットはいずれも、ポンプ（例えば真空ポンプ）、圧力レベルセンサ（図示せず）、管、封止要素などを含むことができる。
チャンバ４０及び５０の両方が、開口部４２のような１つ又はそれ以上の開口部を共有することができ、この開口部は、ひとたび所定の条件が満たされたとき、例えば、圧力レベルの均等化が達成されて検査又は製造プロセスを開始できるようになったときに、選択的に開放する（及び、その開口部を通しての半導体ウェハの移送を可能にする）ことができる。

図２Ａ−図２Ｅはまた、種々の温度センサ、即ち、第１の加熱モジュール温度センサ２１１、第２の加熱モジュール温度センサ２３１、チャック温度センサ８１、及び周囲温度センサ２８１も示す。これらの温度センサは、温度コントローラ２６０に接続されている。温度コントローラ２６０は、これらの温度センサのうちの１つ又はそれ以上の示度に基づいて加熱プロセスを制御することができる。例えば、周囲温度とチャックの温度との間の隔たりが小さいほど、より緩やかな加熱プロセスとすることができる。

前述のように、半導体チャック１０と第１の加熱モジュールとの間の接触を確実にするために、半導体ウェハ１０をプリアライナ６０の上方に持ち上げることができる。第１の加熱モジュール２１０の下部は、プリアライナ６０の上部より高く（図２Ｃ及び図３Ａに示すように）又はその上部より低く（図３Ｂに示すように）することができる。

第２の加熱モジュール２３０は、半導体ウェハ１０の上方に配置することができ、半導体ウェハ１０を接触により又は放射単独での無接触方式で加熱することができる。
第１及び第２の加熱モジュール２１０及び２３０は、半導体ウェハ１０を同時に、又は部分的に重複する方式で、又は重複しない方式で加熱することができる。例えば、第２の加熱モジュール２３０は、半導体ウェハが持ち上げられる前に、及び、付加的に又は代替的に、半導体ウェハを降下させた後で半導体ウェハ１０を加熱することができ、その一方で、第１の加熱モジュール２１０は、半導体ウェハ１０を同じときに又は他の期間中に加熱することができる。

第２のチャンバ５０は、半導体ウェハ１０に対して処理、検査、計測（計量）などがなされている間、真空を維持することができる。
第１のチャンバ４０は、第１のチャンバ４０が第１の圧力レベルにあり、半導体ウェハが第１の温度にあるときに、半導体ウェハを受け取るように構成される。第１のチャンバ４０は、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するように構成される。第１の圧力レベルは、大気（周囲）圧レベルとすることができる。第１のチャンバ４０は、半導体ウェハを第２のチャンバ５０に供給する前に、第２のチャンバ４０との圧力の均等化を行うよう試行することができる。

図３Ａ−図３Ｂは、本発明の種々の実施形態による、第１のチャンバ４０及び半導体ウェハ１０を示す。
図３Ａ及び図３Ｂは、シリンダ９０とモータ２２０のようなリフト要素とを含むリフトモジュールを示し、これは、第１の加熱モジュール２１０を持ち上げることができ、その結果、第１の加熱モジュール２１０は、プリアライナ６０の上部より低い下方位置から、第１の加熱モジュールが半導体ウェハ１０に接触してそれをプリアライナ６０の上部より上方に持ち上げることになる上方位置まで持ち上げられる。第１の加熱モジュール２１０は、開口部２１４を有することができ、この開口部２１４は、プリアライナ６０を囲み、第１の加熱モジュールの下方位置から上方位置までの垂直移動を可能にする。

本発明の一実施形態によれば、第１及び第２の加熱モジュール２１０及び２３０のうちの少なくとも１つは、第２の圧力レベルに適合しない加熱要素を含み、例えばこれらの１つ又はそれ以上の加熱要素は、真空環境に適合しないものであり得る。それにもかかわらず、これらの１つ又はそれ以上の加熱要素を筐体の中に封入することができ、この筐体は、熱を伝導することができるが、筐体内部の空間と筐体外部との間の圧力差を維持することができる。
従って、この筐体は、大気圧レベルを維持することができ、一方、第１のチャンバ５０は真圧力レベルを維持することができる。これらの圧力差は、加熱要素のコストを削減することができ、また筐体のリークの検出を助けることができるが、なぜなら、そのようなリークは第１のチャンバの圧力レベルの変化を引き起こすことになり、それは容易に検出することができ、そのようなリークの補修プロセスを速めるからである。図３Ａは、第１の加熱モジュール２１０の筐体が、下部分２１８及び上部分を含むことを示す。

加熱要素の数並びにそれらの形状及びサイズは本発明の実施形態ごとに違っていてもよい。第１の加熱モジュールの１つ又はそれ以上の加熱要素は、第１の加熱モジュール２１０の開口部の回りの半導体ウェハの裏面全体をカバーすることができるが、それは必須ではない。
図３Ａと図３Ｂとは、第１の加熱モジュールの加熱要素２１２の数及びサイズ、並びに第２の加熱モジュール２３０の加熱要素の数及びサイズにおいて、互いに異なる。

図３Ａ及び図３Ｂは両方とも、制御線、電力線及び温度測定線を加熱要素２３２及び温度センサ２３１へと通すことを可能にすることができる、第１のチャンバ４０内の開口部４３を示す。これらの図はまた、ピストン９０制御線、電力線及び温度測定線を貫通させることができる、第１のチャンバ４０内に形成された開口部４５も示す。モータ２２０は、大気圧内で維持することができ、可撓性のベロー２２１によって第１のチャンバ４０の内部から隔離することができる。

図５Ａ−図５Ｃは、本発明の種々の実施形態による、第１の加熱モジュール２１０の筐体の上部分２１７及び下部分２１８を示す。図５Ａは、上部分２１７の平面図である。図５Ｂは下部分２１８の底面図である。図５Ｃは、上部分２１７の内面の底面図である。この図はまた、上部分と下部分とが互いに締結されたときに筐体を密封する補助となり得る密封帯２１９も示している。これらの図の上部分及び下部分は、中央開口部２１４、他の小さい開口部「ねずみの噛み跡（ｍｏｕｓｅ ｂｉｔｅ）」、及びカットエッジを有するように示されており、そして半導体ウェハに適合する形状及びサイズを有しているので、開口部２１４及び幾つかの他の小さい区域を除いて、半導体ウェハの全ての部分が第１の加熱モジュール２１０で加熱されるようになっている。

本発明のさらに別の実施形態によれば、半導体ウェハの温度は、第１のチャンバとは異なる装置によって所望の温度（第２の温度と等しくするか又は第２の温度より高くすることができる）に設定される。第１のチャンバは、前に説明した実施形態の場合よりも、半導体の温度制御にとっての重要性が低い部分を有するものとすることができ、温度に全く影響を及ぼさないものとすること、半導体の温度を単に維持するだけのものとすること、などのいずれも可能である。この場合、第１のチャンバの１つ又はそれ以上の加熱要素（存在する場合）は、半導体ウェハに接触しなくてもよい。装置は、加熱装置、冷却装置とすることもでき、半導体ウェハを運搬するカセット内に含めることもでき又はそのようなカセットとは異なるものとすることもできる。

本発明の一実施形態によれば、半導体ウェハを第１のチャンバとは異なる装置で第２の温度まで加熱するステップと、第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第２の温度にあるときに半導体ウェハを第１のチャンバにおいて受け取るステップと、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するステップと、第２のチャンバが第３の圧力レベルを維持しているときに、半導体ウェハを第２のチャンバの支持要素に供給するステップとを含むことができる方法を提供することができ、ここで、支持要素は第３の温度にあり、第３の温度は第１の温度よりも第２の温度により近く、第３の圧力レベルは第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。
本方法は、半導体装置の温度を第１のチャンバによってわずかに修正するステップを含むことができる。

この実施形態によってシステムを提供することができる。このシステムは、ウェハの温度を第２の温度に設定する装置を含んでも含まなくてもよい。システムは、（ａ）第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第２の温度にあるときに半導体ウェハを受け取るように構成され、第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するように構成された第１のチャンバと、（ｂ）第３の圧力レベルを維持しながら、半導体ウェハを受け取り、この半導体ウェハを第３の温度にある支持要素の上に配置するように構成された第２のチャンバとを含むことができる。第３の温度は、第１の温度よりも第２の温度により近く、第３の圧力レベルは、第１の圧力レベルよりも第２の圧力レベルにより近い。

前述の明細において、本発明の実施形態の特定の例を参照しながら本発明を説明した。しかし、添付の特許請求の範囲において述べられる本発明のより広い趣旨及び範囲から逸脱することなく、これに種々の修正及び変更を加えることができることが明らかであろう。

さらに、説明及び特許請求の範囲における「前方」、「後方（裏）」、「上部」、「底部」、「上」、「下」などの用語は、もしあれば説明のために用いられ、必ずしも恒久的な相対配置を説明するために用いられるものではない。そのように用いられる用語は、適当な状況において置き換え可能であるので、本明細書で説明される本発明の実施形態は、例えば、本明細書で図示されるか又はそれ以外の方法で説明された配置とは異なる配置で動作することができることを理解されたい。

本明細書で論じる接続は、それぞれのノード、ユニット又はデバイスから又はそれらへ、例えば中間デバイスを介して、信号を伝達するのに適した任意の型式とすることができる。従って、別様に含意され又は記述されない限り、接続は、例えば直接接続であっても間接接続であってもよい。接続は、単一接続、複数接続、一方向接続、又は双方向接続であるものとして図示し又は説明することができる。しかし、異なる実施形態は、接続の実装を変更することが可能である。例えば、双方向接続ではなく別々の一方向接続を用いることができ、逆も可能である。また、複数の接続を、複数の信号をシリアル方式又は時分割方式で伝送する単一の接続で置き換えることもできる。同様に、複数の信号を伝搬する単一接続を分割して、これらの信号のサブセットを伝搬する種々異なる接続にすることができる。従って、信号を伝達するための多くの選択肢が存在する。

実施例において特定の導電性の型又は電位の極性を説明したが、導電性の型及び電位の極性は逆にすることができることを理解されたい。

本明細書において説明する各々の信号は、正論理又は負論理として設計することができる。負論理信号の場合には、信号は、論理的に真の状態が論理レベル０に対応するアクティブ・ローである。正論理信号の場合には、信号は、論理的に真の状態が論理レベル１に対応するアクティブ・ハイである。本明細書で説明するいずれの信号も、負論理信号又は正論理信号として設計することができることに留意されたい。従って、代替的実施形態において、正論理信号として記述された信号は負論理信号として実装することができ、負論理信号として記述された信号は正論理信号として実装することができる。

さらに、「アサート」又は「セット」及び「ネゲート」（又は「デアサート」又は「クリア」）という用語は、本明細書では、信号、状態ビット、又はそれに類した装置をその論理的に真の状態又は論理的に偽の状態にすることに関して言及するときに用いられる。論理的に真の状態が論理レベル１である場合、論理的に偽の状態は論理レベル０である。また、論理的に真の状態が論理レベル０である場合、論理的に偽の状態は論理レベル１である。

論理ブロック間の境界は単に例証的なものであること、及び、代替的な実施形態は、論理ブロック又は回路要素を合成するか又は種々の論理ブロック若しくは回路要素に対して機能の代替的分割を課すことができることが、当業者には理解されるであろう。従って、本明細書で示したアークテクチャは、単に例示的なものであること、そして実際には、同じ機能を達成する多くのその他のアーキテクチャを実装することができることを理解されたい。

同じ機能を達成する構成要素のいずれの配置も、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。従って、本明細書において特定の機能を達成するように組み合わされたいずれの２つの構成要素も、アーキテクチャ又は中間的な構成要素であることにかかわりなく、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられた」ものとみなすことができる。同様に、そのように関連付けられたいずれの２つの構成要素も、所望の機能を達成するように互いに「動作可能に接続された」又は「動作可能に結合された」ものと考えることができる。

さらに、当業者であれば、上述の動作の間の境界は単に例証的なものであることを理解するであろう。複数の動作を組み合せて単一の動作にすることができ、単一の動作を付加的な動作に分散させることができ、動作を少なくとも部分的に時間的に重複して実行することができる。さらに、代替的実施形態は、特定の動作の複数のインスタンスを含むことができ、動作の順序は、種々の他の実施形態において変更することができる。

また、例えば、一実施形態において、例証した実施例は、単一の集積回路上又は同じデバイス内にある回路として実装することができる。代替的に、実施例は、互いに適切な方式で相互接続された任意の数の別々の集積回路又は別々のデバイスとして実装することができる。

また、例えば、実施例又はその一部分は、物理的回路の、又は物理的回路に変換できる論理表現のソフト又はコード表現として、例えばいずれかの適切な型式のハードウェア記述言語で実装することができる。

また、本発明は、物理デバイスにも、又は非プログラム可能ハードウェア内で実装されるユニットにも限定されず、適切なプログラムコードに従って動作することにより所望のデバイス機能を実行することができるプログラム可能デバイス又はユニット、例えば、本出願において一般に「コンピュータシステム」と称されるメインフレーム、ミニコンピュータ、サーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ノートパッド、携帯端末、コンピュータゲーム、自動車用又はその他の組込みシステム、携帯電話及び種々のその他の無線デバイスなどに適用することもできる。

しかし、他の修正、変形及び代替もまた可能である。従って、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例証的な意味で考えるべきである。

特許請求の範囲において、かっこ書きされたいかなる参照符号も特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。単語「含む（備える）」は、特許請求の範囲において列挙されたもの以外の他の要素又はステップの存在を排除するものではない。さらに、本明細書で用いる場合、「ある（ａ）」又は「ある（ａｎ）」という用語は、１つ又は１つより多いものとして定められる。また、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」及び「１つ又はそれ以上の」のような導入句の使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による別の請求項要素の導入が、その導入された請求項要素を含んだいずれかの特定の請求項を、同じ請求項が導入句「１つ又はそれ以上の」又は「少なくとも１つの」及び「ａ」又は「ａｎ」のような不定冠詞を含む場合でさえも、該要素を１つだけ含んだ発明に限定することを意味するものと解釈されるべきではない。同じことは定冠詞の使用に関しても当てはまる。特段の断りのない限り、「第１の」及び「第２の」などのような用語は、そのような用語が説明する要素間を任意に区別するために用いられる。従って、これらの用語は、必ずしもそれら要素の時間的な又は他の優先順位付けを意図したものではない。特定の手段が互いに異なる請求項において引用されているという単なる事実のみで、これらの手段の組合せを有利に用いることができないことを示しているわけではない。

本発明の特定の特徴を本明細書で図示して説明してきたが、今や、多くの修正、置換、変更、及び均等のものが当業者には想記されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨に含まれるそのような全ての修正及び変更を包含することが意図されていることを理解されたい。

１０：半導体ウェハ
２０：カセット
３０、７０：ロボット
４０：第１のチャンバ
４１、４２、４３、４５、２１４：開口部
４９：第１の圧力制御ユニット
５０：第２のチャンバ
５９：第２の圧力制御ユニット
６０：プリアライナ
８０：チャック
８１、２１１、２３１、２８１：温度センサ
９０：シリンダ（ピストン）
２００：システム
２１０：第１の加熱モジュール
２１２、２３２：加熱要素
２１７：筐体の上部分
２１８：筐体の下部分
２１９：密封帯
２２０：モータ
２２１：ベロー
２３０：第２の加熱モジュール
２４０：構造要素
２６０：加熱コントローラ（温度コントローラ）

Claims (15)

1. 第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第１の温度にあるときに、前記半導体ウェハを前記第１のチャンバにおいて受け取るステップと、
   前記半導体ウェハを第１の加熱モジュールによって第２の温度まで加熱し、前記第１のチャンバの前記圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するステップと、
   前記半導体ウェハを第２のチャンバの支持要素に供給するステップと、
   を含み、
   前記第２のチャンバは、前記第１の圧力レベルよりも前記第２の圧力レベルにより近い第３の圧力レベルを維持し、前記支持要素は、前記第１の温度よりも前記第２の温度により近い第３の温度にある、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記第２及び第３の温度は、互いに実質的に等しく、前記第２及び第３の圧力レベルは、互いに実質的に等しく、前記第１のチャンバはロードロックであり、前記第２の圧力レベルは真空圧レベルであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記半導体ウェハを加熱するステップは、該半導体ウェハの裏面に前記第１の加熱モジュールを接触させること、及び、該半導体ウェハと接触している間に該第１の加熱モジュールにより該半導体ウェハを加熱することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記半導体ウェハの上面を第２の加熱モジュールで加熱するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. システムであって
   第１のチャンバが第１の圧力レベルにあって半導体ウェハが第１の温度にあるときに前記半導体ウェハを第１の移送ユニットから受け取るように構成され、前記第１のチャンバの圧力レベルを第２の圧力レベルまで減圧するように構成された第１の圧力制御ユニットを含む、第１のチャンバと、
   少なくとも１つの温度センサの温度示度が供給される加熱コントローラによって制御される少なくとも１つの加熱要素を含み、前記少なくとも１つの加熱要素が前記半導体ウェハを第２の温度まで加熱するように構成された、第１の加熱モジュールと、
   前記第１のチャンバと前記システムの第２のチャンバとの間で前記半導体ウェハを移送するように構成された第２の移送ユニットと、
   を備え、
   前記第２のチャンバは、支持要素を含み、前記支持要素は、第２の圧力制御ユニットが前記第１の圧力レベルよりも前記第２の圧力レベルにより近い第３の圧力レベルを維持している間、且つ、該支持要素が前記第１の温度よりも前記第２の温度により近い第３の温度にある間に、前記半導体ウェハを受け取るように構成される、
   ことを特徴とするシステム。
6. 前記第２及び第３の温度は、互いに実質的に等しく、前記第２及び第３の圧力レベルは、互いに実質的に等しく、前記第１のチャンバはロードロックであり、前記第２の圧力レベルは真空圧レベルであることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１の加熱モジュールは、前記半導体ウェハの裏面に接触して、該半導体ウェハと接触している間に該半導体ウェハを加熱するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
8. 前記半導体ウェハの上面を加熱するように構成された第２の加熱モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
9. 前記第２の加熱モジュールは、前記半導体ウェハに接触せずに該半導体ウェハの前記上面を加熱するように構成されることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１の加熱モジュール及び前記半導体ウェハを前記第１のチャンバの別の要素から持ち上げるように構成されたリフトモジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
11. 前記別の要素はプリアライナであり、前記第１の加熱モジュールは、前記プリアライナを囲む中央開口部を有することを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第１の加熱モジュールは、前記第１の圧力制御ユニットが前記第１のチャンバの前記圧力レベルを減圧し始める前に、前記半導体ウェハの加熱を開始するように構成されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
13. 前記第１の加熱モジュールは、熱伝導性筐体内に配置されて前記第２の圧力レベルを超える圧力レベルに維持された加熱要素を備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
14. 周囲温度及び前記第２のチャンバの前記支持要素の温度のうちの少なくとも１つの温度の少なくとも１つの検知試行の結果に応じて前記半導体ウェハの加熱方式を決定するように構成されたコントローラをさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
15. 前記第１の加熱モジュールは、内部空間を定める上部分及び下部分を含んだ筐体を備え、前記内部空間内に少なくとも１つの加熱要素及び少なくとも１つの熱センサが配置されることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。