DE3780747T2

DE3780747T2 - Vorrichtung zur gasabfuhr.

Info

Publication number: DE3780747T2
Application number: DE8787307347T
Authority: DE
Inventors: Taylor, Sr
Original assignee: ASML US Inc
Current assignee: ASML US Inc
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1987-08-19
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2007-08-20
Also published as: KR930007610Y1; EP0264177B1; US4711197A; JP2642936B2; EP0264177A2; KR880008706U; DE3780747D1; CA1277442C; EP0264177A3; JPS63134665A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasabfuhr- bzw. Gasrückführvorrichtung zum Abführen von Gas von Halbleiterwafern, während sie aus einer Behandlungskammer in einem vertikalen oder horizontalen chemischen Dampfbeschichtungsofen nach ihrer Behandlung abgezogen werden.
Bei Waferherstellungsverfahren, wie Diffusion, Beschichtung, Oxidation und Abkühlung, werden Halbleiterwafer in Wannen in horizontalen, rohrförmigen, von elektrischen Heizelementen umgebenen Kammern mit aufgeheizten giftigen, brennbaren oder korrodierenden Gasen behandelt. Die Gasabfuhrvorrichtungen werden an den Auslaßenden der Röhren zum Abführen dieser Gase in das Gehäuseauslaßsystem verwendet. In Fig. 1 ist eine Draufsicht mit einem Teilschnitt einer herkömmlichen Heißwandbehandlungsröhre 24 in einem Ofen 23 und einer an seinen Auslaßenden 26 befestigten Abfuhrvorrichtung 30 dargestellt. Gas strömt in das Eingangsende 25 der Behandlungsröhre 24, durch das Auslaßende 26 heraus in die Abfuhrvorrichtung 30 und dann in eine Auslaßöffnung 32, die mit einem Gehäuseauslaßsystem 33 verbunden ist. Auch Luft strömt durch ihr normalerweise offenes, nach außen führendes Ende 34 in die Abfuhrvorrichtung 30 und dann durch die Öffnung 32 in das Gehäuseauslaßsystem 33. Derartige Abfuhrvorrichtungen sind gewöhnlich quadratisch ausgebildet und weisen eine Kantenlänge von ungefähr 30,5 bis 38 cm (12 bis 15 Zoll) auf und sind ungefähr 30,5 bis 45,7 cm (12 bis 18 Zoll) tief.
Nach dem Behandeln und während das Behandlungs- oder das Reinigungsgas strömt, werden die Wafer-beladenen Wannen 22 durch Wannentransporter (nicht gezeigt) aus der Behandlungsröhre 24 durch ihr Auslaßende 26 in die Abfuhrvorrichtung 30 und dann zu einer Be- und Entladestation in der Luft (nicht gezeigt) zurückgezogen. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. in der GB-A-2 162 367 beschrieben. Wie Fig. 1 darstellt, verursacht die Ausbildung derartiger Abfuhrvorrichtungen turbulente Gasströme 28 beim Umströmen der Wafer 20 in der Abfuhrvorrichtung, wenn eine Wanne 22 aus der Behandlungsröhre 24 herausgezogen wird. Dies verursacht, daß von der Abfuhrvorrichtung 30 aufgefangene Partikel in dem Gas mit den mitgeführten Partikeln aus der Behandlungsröhre 24 mitgeführt werden und auf den Oberflächen der Wafer 20 abgelagert werden, wenn das Gas durch die Wanne strömt. Zudem werden Luftströme 36 auch quer zum Transportweg der Wanne 22 geführt.
In der Gasabfuhrvorrichtung der vorliegenden Erfindung strömt das Gas und die Luft durch eine Abfuhrvorrichtung, ohne den Wannentransportweg zu passieren. In der verbesserten Gasabfuhrvorrichtung strömt das Gas und die Luft aus dem mittleren Teil des Plenums einer Abfuhrvorrichtung auf ihre Umfangswandung zu und dann zu dem Gehäuseauslaßsystem 33. Zudem zieht die verbesserte Gasabfuhrvorrichtung die Verfahrens- und Reinigungsgase wirksamer in das Gehäuseauslaßsystem 33, so daß die Atmosphäre um die Behandlungsröhre sicher und die Röhre durchströmt bleibt.
Die verbesserte Gasabfuhrvorrichtung hat im wesentlichen eine ein Plenum mit gegenüberliegenden Enden begrenzende Umfangswandung, bei der das eine Ende in Gasströmungsverbindung mit der Behandlungskammer eines vertikalen oder horizontalen Ofens und das andere Ende in Gasströmungsverbindung mit der Luft ist. Auch die äußere Wandung hat eine Gasauslaßöffnung in Gasströmungsverbindung mit einem Gehäuseauslaßsystem. Eine innere Wandung, die im Abstand von der äußeren Wandung angeordnet ist, teilt das Plenum in eine erste Kammer, durch die die Wafer transportiert werden, und eine durch die innere Wandung und die äußere Wandung begrenzte zweite Kammer, die in Gasströmungsverbindung mit der Gasauslaßöffnung in der äußeren Wandung steht. Wichtig ist, daß die innere Wandung Öffnungen um den Wafertransportweg herum zum Abführen der in der ersten Kammer strömenden Gase und der Luft in die zweite Kammer hat. Vorzugsweise umgeben die Öffnungen im wesentlichen den Wafertransportweg, so daß es dort insbesondere so gut wie keinen Luftstrom gibt, der quer über die Oberfläche der Wafer strömt. In bevorzugtester Weise strömt keine Luft über die Oberfläche der Wafer. Eine derartige Abfuhrvorrichtung ist im einzelnen im folgenden beschrieben. Dabei wird dargelegt werden, daß es günstig ist, die Enden der zweiten Kammer, die durch die äußere Wandung und die innere Wandung begrenzt sind, abzuschließen, so daß es keinen Gasaustausch an den Enden des Plenums gibt. Vorzugsweise hat die Abfuhrvorrichtung auch einen Dämpfer, der mit der mit Öffnungen versehenen inneren Wandung zum Steuern des Gasströmungsvolumens und der Gasströmungsgeschwindigkeit ohne Änderung des Gasströmungsverhaltens in Wirkungsbeziehung steht.
Weitere Einzelheiten, Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden mit der folgenden Beschreibung eines vorliegend bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlich werden.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 (wie oben erwähnt) eine Draufsicht mit einem Teilschnitt einer herkömmlichen Gasabfuhrvorrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 3 eine Draufsicht mit einem Teilschnitt entlang der Linie III - III in Fig. 2; und
Fig. 4 eine schematische, perspektivische Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den grundsätzlichen Aufbau einer verbesserten Gasabfuhrvorrichtung, die dafür bestimmt ist, zusammen mit einer horizontalen Behandlungsröhre 40 mit einem Eingangsende 42 und einem Auslaßende 44 verwendet zu werden. Eine derartige Behandlungsröhre 40 ist normalerweise eine eines Satzes aus zwei oder vier derartigen Röhren in einem Ofen 46.
Die Abfuhrvorrichtung 50 hat eine äußere Umfangswandung 52, die einen Zylinder mit einem Plenum 54, einem nach innen führenden Ende 56 und einem nach außen führenden Ende 58 bildet. Ein herkömmlicher Flansch 60, der den Rand eines auf den größeren Durchmesser vom Plenum 54 ausgerichteten Kreises 63 definiert, ist an die äußere Wandung 52 geschweißt und üblicherweise dafür bestimmt, an dem Ofen befestigt zu werden. Das nach innen führende Ende 56 der Abfuhrvorrichtung 50 und das Auslaßende 44 der Behandlungsröhre 40 sind dann in Gasströmungsverbindung. Wie Fig. 3 zeigt, kann das Auslaßende 44 der Röhre 40 gut in das Plenum 54 hineinragen. Die äußere Wandung 58 der Abfuhrvorrichtung 50 hat auch eine Gasauslaßöffnung 61, die in Gasströmungsverbindung mit einem Gehäuseauslaßsystem 62 ist.
Die Abfuhrvorrichtung 50 hat eine mit Öffnungen versehene innere Wandung 70, die mit Abstand von der Außenwandung 52 angeordnet ist, um das Plenum in eine Mittelkammer 80, durch die die Wafer-beladenen Wannen 22 zwischen der Behandlungsröhre 40 und der Be- und Entladestation (nicht gezeigt) transportiert werden, und eine zweite Kammer 82, die allgemein durch die innere Wandung 70 und die äußere Wandung 52 begrenzt ist. Ein Flansch 72, der einen Kreis 78 mit einem Durchmesser der Mittelkammer 80 definiert und auf diese ausgerichtet ist, kann an dem nach außen führenden Ende der inneren Wandung 80 angeschweißt sein. Die Endplatten 60 und 72 begrenzen vorzugsweise die Enden der zweiten Kammer 82, so daß das Behandlungsgas nicht in die Atmosphäre austritt.
Die Öffnungen 76 um die innere Wandung 70 herum erlauben eine Gasströmungsverbindung zwischen der Mittelkammer 80 und der zweiten Kammer 82 in dem Plenum 54. Vorzugsweise umgeben die Öffnungen 76 die innere Kammer, so daß der Strömungsweg des Gases und die Luftströmungen eher nach außen gerichtet sind, als in die Mitte der inneren Kammer oder über die Wafer 20. Der Öffnungsabstand kann auf der von der Auslaßöffnung 60 entfernt gelegenen Seite kleiner sein (oder die Öffnungen können größer sein), um die Strömungen und die Druckabfälle des Gases und der Luftströmung in die zweite Kammer 82 auszugleichen.
Ein Dämpfer 90 mit einer Öffnungsform, die den Öffnungen 76 in der inneren Wandung 70 angepaßt und gleitbar in der Mittelkammer 80 gelagert ist, ist zum Einstellen der wirksamen Größe der Öffnungen 76 drehbar ausgebildet. Weil der vorhandene Druckabfall zwischen der Luft und der Behandlungsröhre auf der einen Seite und dem Gehäuseauslaßsystem auf der anderen Seite verhältnismäßig konstant ist, sollte die wirksame Größe der Öffnungen 76 vorzugsweise vergrößert werden, wenn die vorzunehmende Behandlung eine verhältnismäßig hohe Gasflußrate erfordert.
Eine derartige Abfuhrvorrichtung wie sie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, besteht im allgemeinen aus rostfreiem Stahlblech und ist elektrolytisch blankpoliert. Die innere Wandung 70 einer derartigen Abfuhrvorrichtung kann einen Durchmesser von ungefähr 38 cm (15 Zoll) haben, und der Durchmesser der äußeren Wandung 52 liegt bei ungefähr 39,2 cm (16 Zoll).
Eine zweite, in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung hat einen rechtwinkligen Querschnitt. Diese Abfuhrvorrichtung 90 hat eine Mittelkammer 92 und eine zweite Kammer 94, die durch eine mit Öffnungen versehene innere Wandung 96 getrennt sind. Eine derartige Ausführung kann mit Wannen mit halbzylindrischem Gehäuseboden verwendet werden, der im allgemeinen verhindert, daß das unter der Wanne fließende Gas durch die Wafer in der Wanne fließt.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist eindeutig zu erkennen, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern im übrigen unterschiedlich innerhalb des Schutzes der folgenden Ansprüche ausgeführt sein kann.

Claims

1. Gasabfuhr- bzw. Gasrückführvorrichtung zum Abführen von Gas weg von Halbleiterwafers (20), während die Wafers von einer Behandlungskammer entlang eines Weges abgezogen werden, wobei die Gasabfuhrvorrichtung (50, 98) umfaßt:

eine periphäre Außenwand (52), die eine Plenumkammer (54) mit gegenübertliegenden Enden begrenzt, wobei ein Ende (56) der Plenumkammer (54) sich in Gasfließkommunikation mit der Behandlungskammer (40) befindet und ein zweites Ende (58) davon sich in Gasfließkommunikation mit der Luft befindet, wobei die genannte Außenwand (52) eine Gasentleerungs- bzw. -auslaßöffnung (61) in Gasfließkommunikation mit einem Gasentleerungs- bzw. auslaßsystem (52) aufweist, und

eine Innenwand (70 96), die im Abstand von der genannten Außenwand (52) angeordnet ist und die Plenumkammer (54) in eine erste Mittelkammer (80, 92), durch die die Wafers (20) wandern, und eine zweite Kammer (82, 94) teilt, die durch die genannte Innenwand (70, 96) und die genannte Außenwand (52) begrenzt wird und sich in Gasfließkommunikation mit der Gasentleerungs- bzw. -auslaßöffnung (61) in der Außenwand (52) befindet, wobei die Innenwand (70, 96) Öffnungen (76) um den Weg der Waferwanderung aufweist.

2. Gasabfuhrvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend weiters einen Dämpfer (90) in Betriebsbeziehung mit der mit Öffnungen versehenen Innenwand (70).

3. Gasabfuhrvorrichtung nach Anspruch 2, worin der Dämpfer (90) gleitbar ist.

4. Gasabfuhrvorrichtung nach Anspruch 2, worin der Dämpfer (90) drehbar ist.

5. Gasabfuhrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Enden der von der Innenwand (70, 96) und der Außenwand (52) begrenzten zweiten Kammer (82, 94) abgeschlossen sind.

6. Gasabfuhrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Öffnungen (76) in der Innenwand (70) den weg der Waferwanderung im wesentlichen umgeben.

7. Gasabfuhrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Gesamtfläche der genannten Öffnungen (76) in der Innenwand (70, 96) größer ist als die Querschnittsfläche des Endes der ersten Kammer (80), durch welche die Halbleiterwafers (20) abgezogen werden.