DE3402630A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die waermebehandlung eines plattenfoermigen koerpers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung fuer die waermebehandlung eines plattenfoermigen koerpers

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DE3402630A1
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heated
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Description

Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Wärmebehandlungstechnik, insbesondere die Wärmebehandlung eines plattenförmigen Körpers wie z.B. einer Halbleiterscheibe bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Bekanntlich jwerden bei der Herstellung von Halbleiterelementen Wärmebehandlungen einer Halbleiterscheibe bei den Prozessen des Kristallwachstums, der Dotierstoff-Diffusion, der Temperung des Kristalls, der Bildung eines Passivationsfilmes, eines Trockenätzprozesses und dem Brennen von Photolack ausgeführt.
Bislang wurden Heizsysteme mit Heizkörpern, einer Hochfrequenzheizung usw-für solche Wärmebehandlungen eingesetzt. Die Wärmebehandlungsverfahren sind so, daß eine Halbleiterscheibe von einer Spannvorrichtung o.a. in einer Heizatmosphäre gehalten und dadurch erhitzt wird, oder die Halbleiterscheibe wird direkt auf die Heizquelle wie z.B. auf einen Heizblock gelegt und auf diese Weise der Wärmebehandlung unterzogen. Bei jedem Verfahren steht die Halbleiterscheibe in Kontakt mit dem Träger." Um mit den voransteheden Verfahren die Halbleiterscheibe genau zu erwärmen, müssen die Trägervorrichtung oder der ■ Heizblock ebenso wie die Halbleiterscheibe selbst sehr genau erwärmt werden. Zugleich wird die umgebende innere Wand der Prozeßkammer erwärmt. Bei den voranstehenden Verfahren ist die Heizausbeute daher sehr schlecht, und die Behandlungszeit ist lang. Ein weiterer Nachteil ist, daß dann, wenn die Einspannvorrichtung oder der Heizblock groß sind, die Wärmebehandlungsvorrichtung groß wird.
In ähnlicher Weise wird bei einer von einer Reaktion begleiteten Wärmebehandlung der von der Halbleiterscheibe verschiedene Teil, der nicht die Reaktion erfordert, erwärmt. Damit tritt die Reaktion auch in von der Halbleiterscheibe unterschiedlichen Teilen, welche keine Reaktion erfordern, auf, upd es wird auf der Innenwand der Prozeßkammer oder auf der Träger-Einspannvorrichtung des Objektes, das der
Wärmebehandlung unterzogen werden soll, ein unnützes Produkt gebildet. Demzufolge fällt in dem Fall, bei dem ein Halbleiterelement mit einer von einer Reaktion begleitenden Wärmebehandlung hergestellt wird/ das Produkt auf die Halbleiterscheibe, in der das Halbleiterelement gebildet wird, was zu einer Verschlechterung der Qualität des hergestellten Halbleiterelementes führt.
Gleichfalls wachsen vorbereitende Vorgänge wie z.B. das Entfernen des auf der inneren Wand der Prozeßkammer gebildeten unnützen Produktes an.
,,-■"' Weiterhin ist auch im Fall einer vorausgehenden Wärmebehandlung es schwierig,· nur die Halbleiterscheibe zu erhitzen. ■
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmebehandlungsverfahren anzugeben, bei dem die Wärmebehandlung
nur auf einen plattenförmigen Köper gleichmäßig und effizient mit hoher Präzision einwirkt, sowie eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung bereitzustellen. η Diese Aufgabe wird mit einem im Oberbegriff des Patent-
anspruches 1 angegebenen Verfahren gelöst, das gemäß der * Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teiles aufweist.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zu seiner Durchführung sind in den Unteransprüchen angegeben.
— 25 Gemäß der Erfindung wird ein plattenförmiger Körper,
wie z.B. eine Siliciumscheibe, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden soll, mit Hilfe eines Gasstromes o.a. ■>-λ schwebend gehalten, so daß der Körper ohne Berührung gehalten wird, und die Scheibe wird mit elektromagnetischen Wellen wie z.B. Mikrowellen in diesem Zustand bestrahlt und damit erhitzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nur der Körper erhitzt., so daß er gleichförmig, effektiv und mit hoher Genauigkeit mit Wärme behandelt wird.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben und näher erläutert.
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im w ^-,
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch wesentliche Teile einer Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch wesentliche Teile
einer Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 zeigt eine Außenansicht einer Mikrowellen-Brennvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch wesentliche Teile
der Mikrowellen-Brennvorrichtung nach Figur 3;
Die Figuren zeigen Querschnitte für Verfahrensschritte zur 5A bis 5D Erläuterung der Photolithografie einer Halbleiterscheibe; und
Figur 6 zeigt eine Draufsicht einer Haltevorrichtung für eine schwebende Halbleiterscheibe.
Ausführungsbeispiel 1
Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch wesentliche Teile einer Wärmebehandlungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Figur. ; zeigt ein Beispiel, bei dem unter Verwendung der Wärmebehandlungsvorrichtung auf der vorderen Oberfläche einer Halbleiterscheibe ein Schutzfilm gebildet wird.
In der Figur ist eine Prozeßkammer 1 ein kastenähnliches Teil, das aus einem Material besteht, welches geeignet ist, Mikrowellen zu reflektieren (elektrisch leitendes Material oder Material von niedrigem spezifischen Widerstand, beispielsweise Metall)/ und es grenzt eine Kammer zum Heizen der Halbleiterscheibe 2 ab, welches das Objekt darstellt, das der Wärmebehandlung unterzogen werden soll. Als Metall wird rostfreier Stahl oder Aluminium gewählt, und es ist besonders
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günstig, Aluminium mit niedrigem spezifischem Widerstand zu verwenden. In dem zentralen Teil der Prozeßkammer 1 befindet sich eine trichterförmige Spannvorrichtung 3 für schwebendes Halten der Scheibe (Haltevorrichtung) mit dem Bernoulli-Spannfutteraufbau, der die Halbleiterscheibe 2 schweben läßt und ohne Berührung hält. Die Schweb-Spannvorrichtung 3 für die Scheibe ist aus einem Material gebildet, das Mikrowellen durchläßt und deren elektromagnetischer Verlust niedrig ist, beispielsweise aus Tetrafluorethylenharz oder aus Quarz. Quarz erlaubt Behandlungen selbst bei hohen Temperaturen oberhalb von 1000 0C. Im Gegensatz dazu degradiert Tetrafluorethylenharz und wird unbrauchbar, wenn es einer hohen Temperatur von beispielsweise mehr als 3 50 0C ausgesetzt wird. Weiterhin werden der Schwebe -Spannvorrichtung 3 für die Scheibe gereinigtes Inertgas 4 oder Reaktions-r gase 5,6 von einem Gasvorratsteil 7 über eine Gaszufuhrröhre 7a zugeführt.
Die Mikrowelle 8 wird mit einem Mikrowellengeneratorteil η 9 erzeugt (angegebene Frequenz für Induktionsheizung: 2,45 GHz,
Maxima11eistung: 500 W), und sie wird über einen Wellenlei- * ter 10 in die Prozeßkammer 1 geworfen. Die Halbleiterscheibe wird mit der Mikrowelle bestrahlt und induktiv erhitzt. Die Temperatur der erhitzten Haibleitierscheibe 2 wird mit einem Temperatursensor 12 über ein Fenster 11 gemessen, und sie
' 25 wird mit einem Temperatursteuerteil 13 verarbeitet und dann
einer Ablaufsteuerung 14 als Temperatursteuersignal zugeführt.
Die Ablaufsteuerung 14 legt das Gas fest (das Inertgas
.··■- 4 oder die Reaktionsgase 5,6) und steuert deren Fließgeschwindigkeit, und sie steuert die Intensität der von dem Mikrowellengeneratorteil 9 erzeugten Mikrowelle 8 entsprechend.
dem Temperatur-Steuerteil 13, so daß die Temperatur der Halbleiterscheibe so gesteuert wird, daß sie konstant ist.
Demgegenüber werden die Reaktionsgase 5 und 6, die auf der Halbleiterscheibe 2 einen Schutzfilm 15 gebildet haben, aus der Prozeßkammer 1 über einen Ausströmteil 17 als Abgas 16 abgelassen.
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Im folgenden wird ein Verfahren zur Bildung des Schutzfilmes 15 auf der vorderen Oberfläche der Halbleiterscheibe 2 unter Verwendung der Vorrichtung beschrieben, insbesondere ein Verfahren zur Bildung eines CVD-SiO2-Filmes auf der Oberfläche der Siliciumscheibe. Die Halbleiterscheibe oder Siliciumscheibe (Durchmesser: ca. 10 cm, Dicke: 240 ym), die das mit Wärme zu behandelnde Objekt ist, wird auf Aufnehmer 1a und Ib innerhalb der Schwebe-Spannvorrichtung 3 für die Scheibe aufgesetzt.
Die Aufnehmer 1a, 1b haben nadeiförmige Struktur, und sie stützen die Halbleiterscheibe 2 an drei oder vier Punkten ab. Nachdem die Halbleiterscheibe 2 in die Schwebe-Spannvorrichtung 3 für die Scheibe eingesetzt worden ist, wird aus dem Gaszufuhrteil 7 zuerst Inertgas 4 zugeführt, um die Halbleiterscheibe 2 zum Schweben zu bringen. N„-Gas wird als Inertgas 4 verwendet. Das Ventil eines Einlasses für Inertgas wird mit der Ablaufsteuerung 14 geöffnet, und das Inertgas gelangt durch das Gaszufuhrrohr 7a und wird von Gasauslaßöffnungen 3a der Schwebe-Spannvorrichtung 3 f.ür die Scheibe in Richtung auf die Halbleiterscheibe ausgestrahlt. Dieses Inertgas strömt mit etwa 15 l/min aus. Die..Halbleiterscheibe 2 schwebt, während sie innerhalb der Schwebe-Spannvorrichtung 3 durch die Ströme des Inertgases vertikal bewegt und gedreht wird. Das Prinzip, auf dessen Grundlage die Halbleiterscheibe 2 innerhalb der Schwebe-Spannvorrichtung 3 für die Scheibe im Schwebezustand gehalten wird, ist allgemein als Bernoulli-Einspannvorrichtung bekannt. D.h., wenn in die Schwebe-Einspannvorrichtung 3 für die Halbleiterscheibe Inertgas 4 eingelassen wird, so tritt ein negativer Druckeffekt zwischender Halbleiterscheibe 2 und der Schwebe-Einspannvorrichtung 3 für die Scheibe durch die Strömungen verursacht, die auf den Zustrom des Inertgases 4 beruhen, und die Halbleiterscheibe 2 schwebt innerhalb der Schwebe-Spannvorrichtung 3 ohne Berührung» wobei sie sich vertikal bewegt und rotiert.
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Während die Halbleiterscheibe 2 in schwebendem - Zustand innerhalb der Scheiben-Schwebe-Spannvorrichtung 3 gehalten wird, wird mit dem Mikrowellen-Generatorteil 9 Mikrowelle erzeugt und über den Wellenleiter 10 in die Prozeßkammer 1 geworfen. Die Halbleiterscheibe 2 wird durch die projizierte Mikrowelle 8 erhitzt. Hierbei wird nur die Halbleiterscheibe 2 erhitzt/ weil alle anderen Teile als die Halbleiterscheibe 2 aus einem Material von ' niedriger elektromagnetischer Dämpfung bestehen. Die Halbleiterscheibe 2 wird vom Inneren her durch die elektromegnetischen Dämpfungen wie z.B. Widerstandsdämpfung und dielektrischer Verlust, der Halbleiterscheibe selbst erwärmt. Sie wird übrigens erhitzt, ohne daß sie die Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 3 usw. berührt. Sie wird daher effizient und gleichförmig erhitzt. Mit dem Temperatursensor 12 wird die Temperatur der Halbleiterscheibe 2 gemessen. Während die Intensität der Mikrowelle 8 nach Maßgabe des Ergebnisses der Temperaturmessung der Halbleiterscheibe 2 mittels des Temperatursensors 12 gesteuert wird, wird die Halbleiterscheibe 2 auf einer für ., die Reaktion notwendigen vorgegebenen Temperatur gehalten. Wenn, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ein nach einem CVD-Verfahren (Chemisches Abscheiden aus der Gasphase) gebildeter SiO2 -FiIm hergestellt wird, so ist .:. die optimale Temperatur 400 0C. Wenn die für diese Reaktion erforderliche vorgegebene Temperatur erreicht worden ist, werden die für die Bildung des Schutzfilmes (SiO3-Filmes) 15 notwendigen Reaktionsgase 5 und 6 (SiH4-GaS und 0 -Gas) aus dem Gaszufuhrteil.7 in die Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 3 so eingelassen, daß das Inertgas weiter zugeführt wird.
Das SiH.-Gas wird zuvor mit N„ auf 5 % verdünnt, und seine Fließgeschwindigkeit beträgt 1 l/min· Demgegenüber beträgt die Fließgeschwindigkeit des O2~Gases 0,5 l/min.
5 Das SiH.-Gas und das 0--GaS reagieren auf der vorderen
Oberfläche der auf die vorgegebene Temperatur erhitzten Halbleiterscheibe 2, und es bildet sich auf der vorderen Oberfläche der Halbleiterscheibe 2 der SiO2-FiIm 15. Die Innenwand der Prozeßkammer 1 und die Oberfläche der Schwebe-Spannvorrichtung 3 haben eine viel niedrigere Temperatur ι als die Oberfläche der Halbleiterscheibe 2, und sie .befinden sich auf Temperaturen, bei denen eine Reaktion mit dem Reaktionsgas 5 nicht stattfindet. Daher wird kein unnützes Reaktionsprodukt (z.B. SiO„) gebildet.
Ausführungsbeispiel 2
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch wesentliche Teile eines Ausführungsbeispiels, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Tempervorrichtung angewendet ist. Wenn eine Halbleiterscheibe (z.B. eine Siliciumscheibe einer Ionenimplantation unterzogen worden ist, muß eine Temperung ausgeführt werden, um die in dem Oberflächenteil der Halbleiterscheibe mit der Ionenimplantation hervorgerufenen Kristalldefekte auszuheilen.
Entsprechend dem voran beschriebenen Ausführungsbeispiel 1 besitzt diese Vorrichtung eine Prozeßkammer 18, die aus einem für die Übertragung von Mikrowellen geeignetem Material besteht. Eine Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 20 (Haltevorrichtung) besteht aus einem Material von niedriger elektromagnetischer Dämpfung und ist trichterförmig gestaltet, und mit Hilfe von Gas, beispielsweise Inertgas wie N2-GaS 21, das aus dem Trichter nach oben ausgeblasen wird, wird die Halbleiterscheibe 19 zum Schweben gebracht und gehalten. Das Inertgas 21 wird gereinigt und wird von einem Gaszufuhrteil 22 über ein Gaszufuhrrohr 23 in die Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 20 eingeführt.
Ein Mikrowellen-Projektor 25 bringt die von dem Mikrowellen-Generatprteil 24 erzeugte Mikrowelle auf einen fleckförrnigen
Mikrowellenstrahl 26 mit dem die Halbleiterscheibe 19
teilweise bestrahlt wird, um lokal erhitzt zu werden.
Der Mikrowellen-Projektionsteil 25 ist weiter so aufgebaut, daß er die Halbleiterscheibe 19 in deren radialer
Richtung abtastet, und die Kr&stalltemperung der gesamten Fläche der Halbleiterscheibe wird durch die Bewegung des lokalen Heizteils 27 erlaubt. Die optimale Temperatur für das Tempern beträgt 900 0C bis 11OO °C. Eine Ablaufsteuer rung 30 vollführt die Steuerung der Intensität des Mikrowellenstrahles 26 aus, der von dem Mikrowellen-Projektorteil 25 projiziert wird, sowie die Steuerung der Zufuhrgeschwindigkeit des Inertgases 21, das von dem Gaszufuhrteil 22 zugeführt wird. Weiterhin,wird Abgas 28 aus einem Ausströmteil 29 ausgestoßen.
Ausführungsbeispiel 3
Figur 3 zeigt eine Ausßenansicht von einem Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine
Wärmebehandlungsvorrichtung zum Brennen von Photolack (im folgenden als Mikrowellen-Brennvorrichtung bezeichnet) angewendet wird, wohingegen Figur 4 ein Querschnitt durch die wesentlichen Teile dieser Mikrowellen-Brennvorrichtung ist.
Die Mikrowellen-Brennvorrichtung der Figur 3 besteht aus einer Leistungsguelle 31, einem Ausgangssteuerteil 32, um die Mikrowellenleistung auf die optimale Leistung zu
bringen, aus einem Wärmebehandlungsteil 33, einem Temperaturüberwachungsteil 34, einem Ladeteil 35, einem Entladeteil 36, und einem Griff 37, mit dem die Halbleiterscheibe 38 in den Wärmebehandlungsteil 33 gebracht wird. Die Halbleiterscheibe 38 wird mit einem Förderband 3 9 von dem Ladeteil 3 5 wegtransportiert und an dem Griff 37 mit Hilfe
eines (nicht dargestellten) Anschlagstiftes angehalten.
Diese Halbleiterscheibe 38 wird in den Wärmebehandlungsteil
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33 mit dem Griff 37 transportiert. Die wärmebehandelte Halbleiterscheibe 38 wird von dem Entladeteil 3 6 aufgenommen. Der Ladeteil 35 und der Entladeteil 3 6 können eine Anzahl von Halbleiterscheiben aufnehmen und sich vertikal bewegen.
Bevor das Verfahren des Einbrennens des Photolackes mit der Mikrowellen-Brennvorrichtung beschrieben wird, wird die Notwendigkeit der Brennbehandlung von Photoresist erläutert.
,. Bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung ist die Photolithografie unerläßlich. Die Figuren 5A bis 5D zeigen in Querschnitten die Verfahrensschritte, die den Prozeß des selektiven Entfernens eines SiO2-Filmes mit Hilfe der Photolithografie erläutern.
Zunächst wird entsprechend der Figur 5A ein SiO--FiIm 101 auf der vorderen Oberfläche einer Siliciumscheibe 100 mit einem Photolackfilm )negativer Photolack) 102 bedeckt. Danach wird vor der mit einer Photomaske ausgeführten Belichtung des Photolackes eine Brennbehandlung des Photolackes ausgeführt, die als "Vorbrennen" (engl.: pre-baking oder soft-baking) bezeichnet wird. Bei dem Vorbrennen werden restliche Lösungsmittelkomponenten in dem aufgetragenen Photoresistfilm 102 (Dicke: 850 ran) thermisch verflüchtigt, wodurch die Effizienz der pho.tochemischen Reaktion eines für Ultraviolettstrahlung empfindlichen Harzes bei der Belichtung erhöht wird und das lichtempfindliche Harz stabilisiert wird. Das Vorbrennen erfordert eine Erwärmungstemperatur von etwa 80 0C und wird in einer N--Atmosphäre ausgeführt. Auf der dem Vorbrennen ausgesetzten Si-Scheibe 100 ist eine vorgegebene Photomaske angeordnet, und die Si-Scheibe wird mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, um ein Muster auszubilden; d.h. der Belichtungsvorgang wird ausgeführt.
Gemäß der Figur 5B wird sodann die Entwicklung durchgeführt. Der Photoresistfilm 102, der bei Absorption der
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ultravioletten Strahlung seine chemische Struktur geändert hatt besitzt nicht notwendige Teile, die beim Entwickeln aufgelöst werden; auf diese Weise wird das Muster gebildet. Danach wird eine Brennbehandlung des Photolackes durchgeführt die "Nachbrennen" (engl: post-baking oder hard-baking) genannt wird. Dieses "Nachbrennen" ist eine Wärmebehandlung, bei der ein organisches Lösungsmittel, das während des Entwicklungsvorganges in den Photolackfilm eingedrungen ist, ver- flüchtigt wird, so daß dadurch die Widerstandsfähigkeit des Photolackfilmes gegenüber Chemikalien verbessert und die Adhesion des Photolackfilmes auf der Siliciumscheibe erhöht wird. Das "Nachbrennen" wird bei einer Erwärmungstemperatur von etwa 150 °C ausgeführt.
Nachdem das Nachbrennen beendet ist, wird die Siliciumscheibe 100, die den mit dem Muster versehenen Photolackfilm 102 trägt, in ein Ätzmittel eingetaucht, und das gewünschte endgültige Muster wird entsprechend der Figur 5C herausgearbeitet. Als Ätzmittel für den SiO^-Film 101 wird eine wässrige Lösung von HF + NH.F (mit einem volumetrischen Verhältnis von 1:6) verwendet.
Wenn die unerwünschten Teile des. SiO2-Filmes 101 entferntt worden sind, so wird der nicht mehr notwendige Photolackfilm 102 entsprechend der Figur 5D entfernt.
Wie insoweit beschrieben wurde, wird das selektive Ätzen des SiO2-Filmes mit Photolithografie durchgeführt.
Das zuvor erwähnte "Vorbrennen" und., das "Nachbrennen" werden mit der in der Figur 3 (Figur 4) dargestellten Mikrowellenbrennvorrichtung ausgeführt. Nachfolgend wird das Verfahren zum Brennen des Photolackfilmes unter Bezugnahme auf die Figur.4 im einzelnen beschrieben.
Die von dem Förderband 39 transportierte Si-Scheibe 38 wird durch den (nicht dargestellten) Anschlagstift auf dem Griff 37 angehalten. Der Griff 37 bewegt sich ent-5 sprechend den Zeilen vertikal und horizontal auf einem Griffhalter 40. Das vordere Ende dieses Griffs 37 ist so
ausgebildet, daß die Si-Scheibe 38 durch Vakuum-Saugwirkung gezogen werden kann. Die angehaltene Siliciumscheibe 38 wird durch Vakuum-Saugwirkung angezogen und zu dem Wärmebehandlungsteil 33 mit Hilfe des Griffes 37 transportiert, bis sie in der Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 41 angeordnet ist. Die Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 41 ist mit Gasauslaßöffnungen 41a und 41b versehen. Ein Inertgas wie z.B. N^-Gas wird aus den Gasauslaßöffnungen 41a, 41b herausgeblasen, so daß die Siliciumscheibe 38a in dem mit der gestrichelten Linie angedeuteten Zustand schwebt. Die schwebende Siliciumscheibe 38b dreht sich aufgrund des Inertgases. Die Drehung der Siliciumscheibe 38b wird dadurch erzielt, daß die Gasauslaßöffnungen 41a, 41b, 41c und 41d entsprechend der Figur 6 mit 4 Richtungen versehen sind, und in dem das Inertgas N_ durch diese Auslaßöffnungen ausgeblasen wird.
Während die Siliciumscheibe 38b in dem Schwebezustand innerhalb der Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 41 gehalten wird, wird von dem Mikrowellen-Generatorteil 43 Mikrowelle 42 erzeugt und von einem Wellenleiter 44 in die Prozeßkammer 33 projiziert. Die Siliciumscheibe 38b wird durch die projizierte Mikrowelle 42 erwärmt. Hierbei wird nur die Siliciumscheibe 38b erwärmt, weil alle anderen Teile außer der Siliciumscheibe 38 aus einem Material von niedriger elektromagnetischer Dämpfung bestehen. Die Siliciumscheibe 38b wird von Inneren her aufgrund der elektromagnetischen Verluste wie z.B. Widerstandsdämpfung und dielektrischer Verlust, der Siliciumscheibe 38b selbst erwärmt, und sie wird erwärmt, ohne daß sie die Scheiben-Schwebe-Einspannvorrichtung 41 usw. berührt, so daß sie effizient und gleichförmig erwärmt wird. Die Erwärmtmgs-' temperatur der Siliciumscheibe 38b wird mit dem Temperatur-Monitorteil 34 gemessen, und der Steuerteil 32 steuert die
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Ausgangsleistung des Mikrowellen-Generatorteils 43 nach Maßgabe des gemessenen Ergebnisses. Demzufolge wird die Halbleiterscheibe 38b auf der für die Brennbehandlung des Photoresistfilmes notwendigen vorgegebenen Temperatur gehalten. Auf diese Weise werden die Brennbehandlungen (Vorbrennen, Nachbrennen) des Photolackfilmes ausgeführt. Weil, wie zuvor beschrieben worden ist, die Brennbehandlung des Photolackfilmes dazu dient, das in dem Photolack befindliche Lösungsmittel zu verflüchtigen, ist eine dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechende Mikrowellenheizung günstig.
Der Grund dafür ist, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Photoresistfilm vom Inneren her erwärmt wird, so daß die Oberfläche des Filmes nicht gehärtet wird, und folglich das Lösungsmittel leicht verflüchtigt werden kann.
Wirkungen
(1) Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein plattenförmiger Körper einer Wärmebehandlung unterzogen, indem er mit elektromagnetischen Wellen wie z.B. Mikrowellen erhitzt wird. Das Erhitzen mit elektromagnetischen Wellen wie z.B. Mikrowellen erzeugt Wärme aufgrund elektromagnetischen Verlusten, wie z.B. Widerstandsdämpfung und dielektrischen Verlusten, die sich bei Bestrahlung des Körpers mit elektromagnetischen Wellen entwickeln, so daß die Erwärmungswirkung aufgrund der Wärmeerzeugung innerhalb des Körpers ausgezeichnet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf diese Weise nur der Körper einer direkten Wärmebehandlung unterzogen, die Einspannmechanismen zum Halten des Körpers usw. werden nicht erwärmt. Die Kapazität der Körper kann daher minimiert werden, so daß der Leistungsverbrauch der Heizquelle minimiert werden kann.
(2) Der Körper wird in einem schwebenden Zustand gehalten und er hat keinen Kontakt mit der Haltevorrichtung. Daher kann eine gleichförmige Erwärmung des Körpers aufrechterhalten werden/ und es wird eine Erwärmung von hoher Präzision ermöglicht. Da der Körper sich im schwebenden Zustand befindet, kann er nicht stationär gehalten werden, aber die gleichförmige Wärmebehandlung ist aufgrund der Mikrowellenheizung möglich.
(3) Da die Wärme nur schwer von dem Körper abgeleitet wird, wird eine Überschuß-Erwärmung unnötig, und der Leistungsverbrauch der Heizquelle braucht nicht groß sein.
(4) Da die Dissipation der Wärme von dem Körper ver- ' nachlässigt werden kann, kann der Körper in kurzer Zeit effizient erwärmt werden.
(5) Da die Umgebung des Körpers eine Atmosphäre von niedriger Temperatur ist, werden keine unnützen Produkte auf der Innenwand der Prozeßkammer abgeschieden.
(6) Da der Körper bei dem Ausführungsbeispiel 2 mit einem Mikrowellenstrahl erwärmt wird, ist eine lokale Erwärmung möglich, weil nur der gewünschte Teil des Objektes, der der Wärmebehandlung unterzogen werden soll, mit einem Mikrowellenstrahl beleuchtet werden kann.
(7) Da die Halbleiterscheiben in den Ausführungsbeispielen 1,2 und 3 nacheinander der Wärmebehandlung unterzogen werden, können die Vorrichtungen in ihrem Aufbau vereinfacht und in ihrer Größe reduziert werden, und man kann weiter eine automatische Bearbeitung und eine kontinuierliche Bearbeitung ausführen, übrigens können Halbleiterscheiben ungeachtet der Größen ihrer Durchmesser behandelt werden.
(8) Entsprechend den Brennbehandlungen des Ausführungsbeispieles 3 beträgt die Brennzeit sowohl für das Vorbrennen w4-ß für das Nachbrennen 2 Minuten. Im Vergleich mit den
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Wärmebehandlungen nach dem Stand der Technik, die einen Heizkörper verwenden (Brennzeit: 10 min), können mit diesem Ausführungsbeispiel die Scheiben in kurzer Zeit behandelt werden und auf diese Weise der Durchsatz gesteigert werden.
Voranstellend wurde die von dem Erfinder gemachte Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise modifiziert werden, ohne daß man sich von dem Gegenstand der Erfindung entfernt. Beispielsweise kann die Mikrowelle projiziert werden, während simultan mit der Erwärmung des der Wärmebehandlung unterliegenden Objektes ein Magnetfeld an die Reaktionssubstanz angelegt wird, wodurch eine Aktivierung des Reaktionseffektes erreicht werden kann. In diesem Fall addiert sich die Vergrößerung der Reaktionsausbeute zu den Effekten, die eine Reaktion guter Qualität und verkürzter Prozeßzeit erlauben.
Mit der vorliegenden Erfindung können die beschriebenen Behandlungen in einer Atmosphäre hohen Drucks, normalen Drucks, niederen Drucks, in Vakuum sowie in einer Substanz ausgeführt werden, die für die Übertragung von Mikrowellen geeignet ist. In allen diesen Fällen können Wirkungen erzielt werden, die den der beschriebenen Ausführungsbeispiele entsprechen. · '
Anwendungsgebiet Λ
In der voranstehenden Beschreibung ist die Erfindung für die Anwendungsfälle einer Bildung eines Schutzfilmes auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe, für eine Temperoder Glühbehandlung und für eine Brennbehandlung von Photoresist bei der Herstellung einer Halbleitervorrichtung beschrieben, welche der Hintergrund für das Anwendungsfeld ist.
Jeddch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern sie kann beispielsweise auch auf Aufwachsen aus der Dampfphase, auf Dotierstoff-Diffusionsprozesse, auf Kristall-Temperprozesse und auf Trockenätzverfahren angewendet werden.
Daneben kann die vorliegende Erfindung auch für das Sintern einer Schaltplatte aus Keramik eingesetzt werden.
RS/JG
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Claims (7)

  1. STREHL SCHÜB-EL-HWF* SCHULZ
    WIDENMAYERSTRASSE 17. D-8000 MÜNCHEN
    HITACHI, LTD.
    DEA-26 368 26. Januar 1984
    Verfahren und Vorrichtung für die Wärmebehandeines plattenförmigen Körpers
    '\l Verfahren zur Wärmebehandlung, dadurch gekennz eichnet, daß ein plattenförmiger Körper schwebend gehalten wird, und daß der Körper für das Erwärmen "mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Körper erhitzt wird, während er rotiert.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Halbleiterscheibe ist, auf dessen Oberfläche ein Photolackfilm abgeschieden ist.
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  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erwärmens des Körpers eine Reaktionssubstanz Veranlaßt wird, auf dem Körper zu reagieren.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der elektromagnetischen Wellen nach Maßgabe der Temperaturmessung an dem Körper gesteuert wird.
  6. 6. Vorrichtung zur Wärmebehandlung, gekennzeichnet durch
    eine Prozeßkammer (1, 18), mit der ein plattenförmiger Körper (2) einer Wärmebehandlung unterzogen wird, einem Haltemechanismus (3, 20), der den Körper (2) zum Schweben bringt und in einem berührungsfre.ien Zustand hält, und mit einem Teil (9, 24) zum Zuführen elektromagnetischer Wellen, der eine elektromagnetische Welle (8) auf den Körper (2) projiziert.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Teil (9) zum Zuführen'elektromagnetischer Wellen die Intensität der elektromagnetischen Welle nach Maßgabe der Temperaturmessung an dem Körper (2) gesteuert wird.
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