DE69133335T2 - Vorrichtung zur Behandlung von Wafern - Google Patents

Vorrichtung zur Behandlung von Wafern Download PDF

Info

Publication number
DE69133335T2
DE69133335T2 DE69133335T DE69133335T DE69133335T2 DE 69133335 T2 DE69133335 T2 DE 69133335T2 DE 69133335 T DE69133335 T DE 69133335T DE 69133335 T DE69133335 T DE 69133335T DE 69133335 T2 DE69133335 T2 DE 69133335T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wafer
processing
chamber
chemical
wafers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69133335T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69133335D1 (de
Inventor
Eric J. Bergman
Timothy J. Kalispell Reardon
Raymon F. Lakeside Thompson
Aleksander Owczarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semitool Inc
Original Assignee
Semitool Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/526,243 external-priority patent/US5168887A/en
Priority claimed from US07/526,057 external-priority patent/US5238500A/en
Priority claimed from US07/665,942 external-priority patent/US5235995A/en
Application filed by Semitool Inc filed Critical Semitool Inc
Publication of DE69133335D1 publication Critical patent/DE69133335D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69133335T2 publication Critical patent/DE69133335T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68728—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of separate clamping members, e.g. clamping fingers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67023—Apparatus for fluid treatment for general liquid treatment, e.g. etching followed by cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/67086—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/26—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren und Ausrüstungen zur Behandlung von Halbleiter-Wafers und ähnlichen Artikeln in der Dampfphase.
  • Bei der Bearbeitung von Siliziumhalbleiter-Wafers werden üblicherweise Teile einer SiO2- bzw. Siliziumdioxydschicht mittels eines Ätzmittels entfernt. Ein übliches Atzmittel ist Fluorwasserstoffsäure. Typisch wird dabei ein Tauchverfahren angewendet, wobei ein Wafer oder eine mehrere Wafer tragende Halterung in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht wird.
  • Einer der Nachteile dieser Tauchverfahren ist eine Erhöhung der Anzahl von Teilchen, die an dem Wafer anhaften oder in ihm eingebettet werden. Da die Grösse von Strukturen auf Halbleiter-Wafers kontinuierlich abnimmt, nun typisch im Bereich von 0,1 bis 0,5 Micron, wird die Minimierung von Verunreinigungen immer wichtiger. Die Kleinheit von Strukturen auf dem Wafer bringt bei Tauchverfahren zusätzliche Probleme mit sich, da Oberflächenspannungen eine verminderte Gleichförmigkeit und damit geringere Qualität mit sich bringen kann.
  • Man hat bereits erkannt, dass Siliziumwafers behandelt werden können durch Ätzgase, einschliesslich Fluorwasserstoff (HF enthaltende Gase). In dem Artikel " Etching of Thin SiO2 Layers Using Wet HF Gas" beschreiben die Autoren P. A. M. van der Neide et al das Ätzen von Siliziumdioxyd-Lagen durch Verwendung von Dampfmischungen mit HF, Wasser und Stickstoff. Der Artikel beschreibt die Verwendung eines Flusses oder einer Strömung eines Stickstoff-Trägergases, enthaltend 10% Fluorwasserstoff in wässriger Lösung, durch einen Behälter. Der Stickstoff-Träger bildet eine Ätzgasströmung, die mittels einer Düse gegen einen kleinen Siliziumwafer gerichtet wurde. Eine Strömung trockenen Stickstoffs wurde über die gegenüberliegende Seite des Wafers geleitet, um atmosphärisches Wasser bei dem im Wesentlichen offenen atmosphärischen Prozess fernzuhalten. Temperaturen von 25–40°C waren und werden angezeigt für die HF-Lösung und von 25°C bis ungefähr 60°C für den Wafer. Die Autoren berichten auch, dass durch Hochtemperaturbehandlung und Vakuum nach dem Ätzen restlicher Sauerstoff vollkommen entfernt wird.
  • Ein Nachteil des beschriebenen Verfahrens ist die nachträgliche oder nachwirkende Ätzung nach Ablauf der vorgesehenen Behandlungszeit. Dies ergibt ungleichmässige Ätzraten und Probleme bei den erhaltenen integrierten Schaltkreisen wegen Variationen in der Strukturgrösse über die Vorrichtung bzw. den Wafer. Die Ätzung ist auch nicht gleichmässig genug, weil das Ätzgas nicht homogen bzw. gleichmässig genug über den Wafer verteilt ist. Variationen in der Aufnahme von Dampf durch zugeführten Trägergasstrom kann zu augenblicklichen Variationen in dem Gasstrom führen, was den Ätzprozess beeinträchtigt. Dieser Mangel mag bei dem berichteten Prozess nicht bedeutsam gewesen sein, wegen der starken Verdünnung des Trägergases, die zu einer sehr langsamen Ätzung führt.
  • Ein anderer schwerer Nachteil des von van der Heide beschriebenen Prozesses besteht darin, dass die Ätzrate sehr langsam ist, also nicht praktikabel vom kommerziellen Standpunkt aus, wo hohe Produktionsraten erreicht werden müssen. Insoweit beschreiben die Autoren die Notwendigkeit einer anfänglichen Benetzungszeit und dann Zeitspannen von 3,5–5 Minuten als akzeptabel zur Entfernung sehr dünnen Lagen von nur 1,2–2,5 Nanometern. Die resultierende Ätzgeschwindigkeit war ungefähr eine Minute pro Nanometer (1 Minute pro 10 Angströml. Die relativ langsame Ätzgeschwindigkeit führt zu kommerziell unannehmbaren Prozesszeiten von 5–100 Minuten, wenn Schichten von 50–1000 Angström entfernt werden müssen. Diese Prozesszeiten sind so lang, dass sie die Akzeptanz des von der Heide Dampfbehandlungsprozesses als Ersatz für den schnelleren Prozess des Eintauchens verhindern.
  • US-Patent Nr. 4,749,440 von Blackwood et al zeigt einen Gas-Prozessor zur Entfernung von Filmen von Substraten unter Verwendung von wasserfreiem Fluorwasserstoff. Dabei wird trockener Stickstoff über den Wafer geströmt und dann eine Strömung von Reaktionsgas eingeleitet, welches vorzugsweise ein wasserfreies Wasserstoff-Halogengas wie wasserfreies Fluorwaasserstoffgas ist. Eine Strömung von wasserdampfbeladenem Stickstoff wird auch über den Wafer geführt vor dem wasserfreien HF-Gasstrom, und dies wird fortgesetzt, bis der wasserfreie HF-Strom abgestellt ist. Diese Verfahrensweise führt zu inhomogenen Mischungen während der kurzen Behandlungszeiten von ungefähr 5–30 Sekunden. Während der anfänglichen Zeitspanne wird zuerst nur wasserbeladenes Trägergas eingeführt. Dadurch wird die Oberfläche des Wafers einem hohen Feuchtigkeitsanstieg während einer kurzen Zeit ausgesetzt. Herauf folgt unmittelbar ein wasserfreies Fluorwasserstoffgas, welches keine gleichförmige Homogenität oder Gleichgewichtsbedingungen mit dem Wasserdampf erreichen kann, wegen der vorhergehenen Einführung von Wasserdampf und der schnellen Beendigung des HF-Zustroms, was eine hochreaktive Kombination schafft, variierend oder unterschiedlich von Punkt zu Punkt über die Waferoberfläche. Das resultierende hochaktive, aber nicht homogene Ätzgas bringt hohe Ätzgeschwindigkeiten. Unglücklicherweise haben aber die Resultate mit diesem Verfahren sich als sehr variabel gezeigt, ungleichförmige Ätzung an der gleichen Vorrichtung sowie Ungleichmässigkeiten von einer Vorrichtung zur nächsten sind ein übliches Problem dieses Verfahrens. Anfänglich war man von diesem Verfahren begeistert, das Verfahren ist aber inzwischen fast aufgegeben worden wegen der ungleichmässigen Ätzung.
  • Die Ungleichförmigkeitsprobleme resultieren auch von Schwankungen des in der Matrix des zu behandelnden Materials vorhandenen Wassers, welches beträchtliche Wirkung auf die effektive Verteilung der Fluorwasserstoffwasserkonzentrationen über die Oberfläche des Chips während der schnellen Ätzungsreaktion haben, die bei dieser Art von Verfahren auftritt. Ansonsten in ähnlicher Art und Weise behandelte Wafer können hochunterschiedliche Ätzraten zeigen, nur deshalb weil sie stundenlang an der Aussenluft gelassen waren und dabei atmosphärische Feuchtigkeit in wesentlich grösserem Umfang aufgenommen haben als andere Wafer, die bald aus dem Ofen oder anderen Feuchtigkeitsentfernungsbehandlungen kamen. Solche Variationen im Feuchtigkeitsgehalt der Wafer sind typisch, und jegliche spezielle voratmosphärische Behandlungen erhöhen zwangsläufig die Verfahrenszeit, die Verfahrenslogistik oder beides.
  • Ein anderer Versuch zur Dampfätzung mit Fluorwasserstoff ist vorgesehen bei der Behandlungsmaschine EDLE 2000 von Advantage Production Technology. Dieses System verwendet eine speziell konfigurierte Behandlungskammer, welche die Wafer vor dem Ätzen mit Vakuum behandelt. Damit versucht man, Restwasser von dem Wafer zu entfernen, um dem oben diskutierten Ungleichförmigkeitsproblem zu begegnen. Die relativ kurze Vakuumeinwirkung kann jedoch die Feuchtigkeit nicht überall vollständig entfernen. Der Wafer ist einem hochaktiven Fluorwasserstoffgasstrom ausgesetzt, der von einer oder von beiden Seiten vertikal oder senkrecht auf den Wafer gerichtet wird. Die Reaktionsgasströme prallen auf die Oberfläche oder Oberflächen des Wafers auf zentralen Bereichen auf und resultieren typisch in ungleichförmige Massentransfers, wegen diesem örtlichen Aufprall, trotz der Vakuumbehandlung zur Wasserentfernung.
  • EP-A-0360 678 beschreibt auch einen Apparat zur Herstellung von Wafers.
  • Die Erfindung schafft Apparate gemäß den Patentansprüchen zur Herstellung von Wafers.
  • Wir haben festgestellt, dass Dampfbehandlung von Halbleiter-Wafern, Substraten und ähnlichen Einheiten unter Verwendung des hier beschriebenen neuen Prozesses resultieren kann in der Bildung unerwünschter Partikel bei einigen Typen von Verfahrensweisen. Partikel wurden festgestellt an örtlichen Niederschlägen oder in relativ diffusen Lagen im Wesentlichen verteilt über die ganze behandelte Oberfläche des Wafers. In einigen Fällen sind die Partikel ausreichend konzentriert zur Bildung eines sichtbaren Schleiers. In anderen Fällen sind die Partikel nur durch Vergrösserungsinstrumente feststellbar.
  • Die genaue Natur der Partikel auf der Oberfläche ist noch nicht mit Gewissheit erkannt. Wahrscheinlich haben sich aber ein oder mehrere Fluorsilikate gebildet durch Seitenreaktionen zwischen dem Siliziumdioxyd und der Fluorwasserstoffsäure. Ein möglicherweise gebildetes Fluorsilikat ist H2SiF6, Hexahydrofluorsilikat. Andere Verbindungen oder Festphasenmischungen können auch vorhanden oder primär gebildet sein.
  • Die hier beschriebenen Apparate und Prozesse mit Fluorwasserstoffgas und anderen chemischen Verfahren geben gleichmässige und wiederholbare Resultate mit hochwirksamen Ätzraten bei geringen Verunreinigungen und Fremdpartikeln.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen:
  • 1 ist ein seitlicher Schnitt oder Längsschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäss der Erfindung;
  • 2 zeigt im seitlichen Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel;
  • 3 ist eine Vorderansicht einer Behandlungseinheit zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens;
  • 4 ist eine Draufsicht der Vorrichtung nach 3 mit einer Roboter-Transfereinheit in einer ersten Position zum Laden und Entladen von Scheiben aus einem Vorrat;
  • 5 ist eine Draufsicht wie 4, mit der Transfereinheit in einer zweiten Position, in der Scheiben geladen und entladen werden in/aus einer Behandlungskammer;
  • 6 ist eine Draufsicht wie 4, mit der Transfereinheit in einer dritten Position, in der Scheiben geladen und entladen werden in/aus einer Strahlungs-Verdunstungseinheit;
  • 7 ist ein Querschnitt durch einen Wafer-Halterungskopf und die zugehörige Basis zur Bildung einer Verfahrens-Untereinheit der Einheit nach 3;
  • 8 ist eine Draufsicht auf den Wafer-Halterungskopf nach 7, isoliert gezeigt;
  • 9 ist die Seitenansicht des Wafer-Halterungskopfes nach 8;
  • 10 ist die Ansicht des Waferkopfes nach 8 von unten;
  • 11 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 in 7;
  • 12 ist der Schnitt nach Linie 12-12 in 7;
  • 13 ist eine Ansicht, aufgebrochen nach Linie 13-13 in 11;
  • 14 ist ein vergrösserter Schnitt einer Waferstützfinger-Konstruktion als Teil des Behandlungskopfs nach 7;
  • 15 ist eine Ansicht des Behandlungskopfes nebst Basis nach 7 mit zugehörigem Bewegungsmechanismus für den Kopf;
  • 16 ist ein vergrösserter Teilschnitt des Mechanismus nach 15 mit dem Behandlungskopf in abgesenkter Position;
  • 17 ist ein vergrösserter Teilschnitt (wie 16) mit dem Behandlungskopf in angehobener Position;
  • 18 ist eine Ansicht des Mechanismus nach 15, angehoben und nach rückwärts hochgeschwenkt;
  • 19 ist eine Ansicht ähnlich 15 mit einer anderen Halterung des Behandlungskopfs;
  • 20 ist eine vergrösserte Ansicht der Eintrittsseite einer Wärmebehandlungsuntereinheit als Teil der Vorrichtung nach 3, aufgebrochen zur Sicht auf innere Teile;
  • 21 ist eine Draufsicht auf die Wärmebehandlungseinheit nach 20;
  • 22 zeigt isoliert, also für sich allein, eine Draufsicht auf ein Wärmestrahlungsschild als Teil der Einheit nach 20;
  • 23 zeigt für sich einen Tragring als Teil der Wärmebehandlungseinheit von 20;
  • 24 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan und zeigt Teile eines bevorzugten Steuersystems für die Maschine nach 3;
  • 25 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan oder Diagramm und zeigt zusätzliche Teile eines bevorzugten Steuersystems für die Maschine nach 3; und
  • 26 ist ein Schaltplan oder Diagramm der Fluidhandhabungsaspekte der Behandlungseinheit nach 3, also ein hydraulischer oder pneumaticher Schaltplan.
  • Dampfphasenbehandlung
  • Bei dem nun zu beschreibenden Verfahren wird eine Dampfmischung oder -lösung zubereitet, die als Ätzgas oder Reaktant verwendet wird. Die bei dem Verfahren angewendete Ätzung verwendet einen aktiven Zusatzstoff oder Zusatzstoffe, nämlich vorzugsweise eine oder mehrere Säuren, vorzugsweise eine Wasserstoff-Halogensäure, vorzugsweise Fluorwasserstoff. Am meisten bevorzugt als Ätzgasmischung wird Fluorwasserstoffdampf und Wasserdampf. Der Wasserdampf dient als Verdünnung und ist wichtig zur Induzierung der Aktivität des Fluorwasserstoffs.
  • Die Art der Zubereitung und des Aufbringens der Dampfmischung auf den Halbleiter-Wafer oder ähnlichen zu ätzenden Artikeln ist von grosser Bedeutung zur Schaffung eines kommerziell rentablen Verfahrens in der Halbleiter-Chip-Industrie. Die Dampfmischung wird vorzugsweise zubereitet in einer Art und Weise, die eine nahezu homogene Dampfmischung des aktiven Ätzmittels und Verdünners generiert, welches als ein Ätzmittel oder anderes Reaktionsgas wirkt. Die Dampfmischung ist höchst vorzüglich im Gleichgewicht mit einer Flüssigphasenquelle, welche die Reaktiondämpfe liefert. Die Flüssigphasenquelle ist vorzugsweise homogen gemischt oder in Lösung.
  • Die typische Verwendung des neuen Verfahrens besteht in der Entfernung von Oxyd und Nitritschichten, wie SiO2-Schichten von Silizium-Wafers. Die Verfahren sind potenziell anwendbar auch zur Bearbeitung anderer Wafer und niedergeschlagener Materialien, wie Kaliumarsenid und Indium enthaltende Halbleiter. Noch andere Arten von Halbleiter-Scheiben, Displays, magnetische Scheiben und andere Artikel dieser Art, welche geätzt werden oder chemisch bearbeitet werden, sind potenziell passend für die Behandlung nach dem beschriebenen Verfahren.
  • Das Ätzgas wird vorzugsweise geliefert von einer homogenen flüssigen Mischung oder Lösung von Fluorwasserstoffsäure und Wasser, was eine flüssige Quelle bildet, von der ein homogenes Gleichgewicht dampfförmigen Atzmittels geliefert wird. Andere Atzmittel und Verdünner oder andere multi-chemischen System aus wenigstens einer ersten Chemikalie und einer zweiten Chemikalie sind auch möglich.
  • Die bevorzugte Quelle der flüssigen Phase umfasst vorteilhaft Fluorwasserstoffsäure und Wasser in ausreichenden Mengen zur Lieferung einer Molar-Konzentration in dem Bereich von ungefähr 1 : 100 bis 1 : 10 (Hydrofluoridsäure : Wasser). Vorzugsweise ist die flüssige Quelle des Ätzdampfes ausreichend zur Lieferung einer Molar-Konzentration im Bereich von 1 : 50 bis 1 : 5 (Fluorwasserstoff : Wasser).
  • Die Fluorwasserstoffsäure und das Wasser zur Bereitung des flüssigen Behandlungsfluids oder Ätzmittelquelle sind vorzugsweise von sehr hoher Reinheit ohne kontaminierende Partikel organischen oder anorganischen Material. Höchst passend sind Reinheitsniveaus des höchsten oder fast höchsten nunmehr in chemischen Reinigungsprozessen erreichbaren Grades.
  • Die flüssige Mischung wird vorteilhaft auf einer Temperatur gehalten zur Lieferung von Dampfdrucken der Bestandteile, welche eine gute Entwicklung von Dampf für einen schnellen Verfahrensablauf liefern. Temperaturen des Behandlungsfluids im Bereich von 10–100°C sind passend für wässrige Fluorwasserstoff-Ätzmittel. Temperaturen im Bereich von 20–40°C sind eher vorzuziehen, Umgebungstemperaturen von 20–25°C sind hauptsächlich typisch.
  • Die Dampfbehandlung wird vorzugsweise ausgeführt in einem geschlossenen oder umschlossenen Behandlungsbehälter bei Drucken, ausreichend zur Verhinderung des Kochens des Fluids.
  • Prozessdrucke im Bereich von 100–2000 Torr sind operabel/ praktikabel, in Anhängigkeit von der Temperatur der Mischung. Drucke im Bereich von 500–1500 Torr sind passender bei atmosphärischen Druck von 600–900 Torr.
  • Die flüssige Behandlungsmischung kann unterstützt werden zur Dampfbildung durch passende Verdampfungsbeschleuniger. Die Verdampfung kann beschleunigt werden durch passendes Rühren, wie Umwälzen der Mischung durch Rückführ- oder Umwälzsysteme, wie weiter unten beschrieben, oder andere Agitier- und Mischverfahren für die Flüssigkeit. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Ultraschallbehandlung zur Verstärkung der Verdampfung zu verwenden. Gesteigerte Dampfbildung dient zur Beschleunigung des Verfahrens-Durchsatzes und zur Verfügbarkeit der Dampfphase auf den Wafers.
  • Das homogene Atzmittel oder andere verwendete Behandlungsgase werden vorzugsweise so auf einen zu behandelnden Wafer aufgebracht, dass die Oberfläche gleichförmig in Kontakt mit dem Behandlungsmittel gelangt. Die Verwendung von Trägergas wird spezifisch nicht angewendet wegen wesentlicher Komplikationen und nachteiliger Wirkungen solcher Versuche. Trägergase verdünnen nicht nur den Dampf und reduzieren die Ätzraten, sondern sie bereiten wesentliche zusätzlichen Probleme in der Aufrechterhaltung der Homogenität und des Ätzens der Oberfläche des Wafers. Die Ätzraten flüssiger Fluorwasserstoffmischungen variieren dramatisch als Funktion unterschiedlicher Konzentrationen dieser Bestandteile. Solche Variationen oder Abweichungen behinderten die Halbleiter-Industrie durch ungleichmässiges Ätzen, was immer abträglicher wird, je kleiner die Strukturgrösse der Chips wird.
  • Eine bevorzugte Art der Darbringung der reagierenden Dämpfe ist die Generierung von Dämpfen aus einem Pool/einer Menge homogener flüssiger Mischung. Die homogene flüssige Mischung ist höchst vorzugsweise in enger physikalischer Nachbarschaft, also in geringem Abstand gegenüber dem zu behandelnden Wafer. Dies wird vorteilhaft erreicht durch Bildung eines Pools/einer Menge der flüssigen Quelle, die durch passendes Mischen homogen gehalten wird. Der Wafer wird dann behandelt durch nahe Positionierung des Wafers gegenüber der Pool-Quelle oder andere wirksame Überführung der behandelnden Gasmischung aus der flüssigen Quelle zu der zu behandelnden Einheit. Durch die Art der Überführung muss das Ätzgas oder Reaktionsgas homogen auf die Waferoberfläche aufgebracht werden.
  • Die bevorzugte Art der Darbringung des Ätzdampfes gegen die behandelten Waferoberflächen besteht auch darin, dass die behandelte Oberfläche nach unten weist. Dies präsentiert die behandelte Oberfläche in einer Weise, welche einer Partikeleinwanderung auf die Oberfläche durch Schwerkraft entgegenwirkt. Die Orientierung nach unten kann auch vorteilhaft angewendet werden um die behandelte Wafer völlig in nahe Nachbarschaft und Überlagerung zu einer flüssigen Quelle des Dampfes zu bringen und steigert den Massentransfer zwischen der Quelle und der Oberfläche zum Erreichen hoher Ätzgeschwindigkeiten. Die behandelte Waferoberfläche befindet sich ungefähr 2–100 Millimeter entfernt von dem Flüssigkeitsspiegel der Ätzmittelquelle, zur Erleichterung der Zirkulation und des Massentransfers.
  • Das Verfahren schliesst auch ein die Rotation oder andere passende Bewegung der Wafer während des Aufbringens des Ätzdampfes, zwecks gleichförmiger Dispersion des Reaktionsgases über die ganze Oberfläche. Die Rotation oder andere Bewegung des Wafers ist auch wichtig zur Schaffung einer Zirkulation zwecks passenden Massentransfers zwischen der Quelle, dem Dampf und der behandelten Oberfläche. Bei passenden Drehgeschwindigkeiten entwickelt sich eine Wirbel-Aktion, die wichtig sein kann für den gewünschten Massentransfer und die Zirkulation. Die dynamischen Strömungen in dem zirkulierenden Ätzdampf sind auch wichtig zum Aufrechterhalten der Homogenität und des Gleichgewichts der Dampfphase, so dass die Ätzgeschwindigkeit gleichmässig ist über die ganze Wafer-Oberfläche und wiederholbar von Wafer zu Wafer.
  • Die dynamische Aktion des Wafers erfolgt vorzugsweise bei Drehgeschwindigkeiten von wenigstens 20 Umdrehungen pro Minute. Geringere Geschwindigkeiten als 20 Umdrehungen pro Minute sind als unpassend befunden worden, besser sind Drehgeschwindigkeiten des Wafers im Bereich 20–1000 Umdrehungen pro Minute, da exzessive Geschwindigkeiten wesentliche Verschlechterungen in der Partikelzahl an dem Wafer bewirken. Obwohl man den spezifischen Mechanischmus noch nicht genau kennt, glaubt man, dass hohe Drehgeschwindigkeiten solche extensiven Turbulenzen bewirken, dass Partikel bewegt werden in einem Ausmass, welches eine Einwanderung in die Waferfläche entweder aus der flüssigen Quelle oder aus der Verfahrensausrüstung bewirkt. Hohe Drehgeschwindigkeiten können auch elektrische Ladung (statische Ladung) bewirken, welches ebenfalls das Potenzial zur Einwanderung von Partikeln auf die Wafer-Oberfläche erhöht.
  • Obwohl Rotationsgeschwindigkeiten im Bereich von 20–1000 Umdrehungen anwendbar sind, haben Versuche gezeigt, dass Drehgeschwindigkeiten im Bereich von 30–800 Umdrehungen pro Minute besser sind zum Erreichen geringer Partikelverunreinigungen. Noch bedeutsamere Verbesserungen haben sich gezeigt bei Rotationsgeschwindigkeiten von 50–400 Umdrehungen pro Minute. Noch mehr bevorzugt sind Geschwindigkeiten von etwa im Bereich von 50–250 rpm. Die angezeigten Geschwindigkeiten sind anwendbar für Wafers von ungefähr 8 inch (200 Millimeter) Durchmesser oder kleiner. Grössere Wafer können auch bei diesen Geschwindigkeiten behandelt werden, aber mit Vorsicht wegen der erhöhten Zentrifugalkraft.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren schliesst vorteilhaft eine Trocknung der Wafer nach der Dampfphasenbehandlung, wie der oben beschriebenen Ätzung ein. Die Dampfbehandlung kann zu Kondensation von Dampf auf der Oberfläche des Wafers führen. Die Trocknung erfolgt vorteilhaft durch Schleudern unmittelbar nach der Dampfphasenbehandlung. Der Wafer wird rotiert wie während der Dampfphasenbehandlung und dann mit erhöhter Geschwindigkeit, wie grösser 1000 rpm. Schleuderschwindigkeiten im Bereich von 1000–3000 Umdrehungen pro Minute sind passend. Vorzugsweise 1000–2000 Umdrehungen pro Minute.
  • Der Schleudertrocknungsprozess kann unterstützt werden, indem auch eine Strömung passenden Trocknungsgases durch die Behandlungskammer zur weiteren Ergänzung oder Finalisierung des Trocknungsprozesses geführt wird. Das Trocknungsgas ist vorzugsweise ein nicht reaktives Gas, wie Stickstoff oder ein Inert-Gas. Das Trocknungsgas kann erhitzt oder bei Umgebungstemperatur zugeführt werden. Trocknungsgas mit Temperaturen im Bereich von 0–200°C sind passend, vorzugsweise im Bereich von 20–100°C. Das Trocknungsgas kann so zugeführt werden, dass es auf die zu behandelnde Oberfläche aufprallt.
  • Verfahrensapparaturen
  • 1 zeigt relevante Teile einer bevorzugten Halbleiterbearbeitungsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Maschine 10 hat einen beweglichen Kopf 12, der zu einem Behandlungsbehälter 14 passt, zur Bildung einer Behandlungskammer 16. Der Kopf 12 hat eine passende Wafer-Halterung 30 zur Halterung scheibenförmiger Wafer 20 mittels Fingern 34 in einer gewünschten Orientierung, mit der behandelten Oberfläche nach unten gerichtet. Der Wafer-Halter 30 ist versehen mit einem Motor oder anderem Antrieb (nicht gezeigt), der verbunden ist mit der Antriebswelle 31 zum Drehen des Wafers mit der gewünschten Drehgeschwindigkeit.
  • 1 zeigt einen Wafer 20 oberhalb eines Beckens oder Bades 40 (nachfolgend Pool), der zur Bildung des Ätzgases verwendeten Quelle. Die Annährungsdistanz Dp definiert den Betrag der Trennung zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und der nahesten Oberfläche des Wafers. Der bevorzugte Abstand von Dp ist 2–100 Millimeter. Die behandelte Oberfläche des Wafers 20 befindet sich direkt gegenüber der Oberfläche des Pools 40.
  • Die Maschine 10 ist vorteilhaft versehen mit Mitteln zum Aufrechterhalten einer homogenen Mischung der flüssigen Phasenbestandteile. Dies erfolgt mittels einer zentralen Drainage 50 in eine Auslassleitung 51, durch welche Flüssigkeit ausgelasen wird über Ablassventil 52 in eine Entnahmeleitung 53. Die Auslassleitung 51 ist vorteilhaft mit einer Abzweigleitung 55 versehen, die zu einem Reservoir 60 führt. Das Reservoir 60 kann versehen sein mit einer Einheit zur Temperatureinstellung oder Steuerung, wie eine thermostatisch gesteuerte elektrische Heiz-Wendel 63 zum Aufrechterhalten oder Einstellen der gewünschten Verfahrenstemperatur. Statt der elektrischen Heizung 63 kann ein Wärmeaustauscher vorgesehen sein. Bei Fluorwasserstoff und Wasser als Ätzmittel sind Temperaturen von 10–1004°C passend. Andere Verfahrenstemperaturen sind anzuwenden bei anderen Ätzmitteln oder Behandlungsmitteln.
  • Das Reservoir 60 ist versehen mit einem Auslass in Form einer Pumpenleitung 61 zu einer passenden Mischpumpe 65. Die Pumpe 65 und Auslassventil 68 werden gesteuert zur Lieferung eines Vorrats der Verfahrensflüssigkeit zur Bildung eines Pools 40 im unteren Teil der Behandlungskammer 16. Ein Filter 67 ist vorgesehen in der Auslassleitung 66 zum Entfernen von Partikeln aus der Flüssigkeit. Ein Rückführsteuerventil 56 unterstützt die Steuerung des Flüssigkeitsstandes des Pools 40.
  • Der Prozessor 10 ist vorteilhaft ausgerüstet mit einem Ultraschallagitator 75, der im Handel erhältlich ist. Der Agitator 75 kann aktiviert werden während der Behandlung zur Unterstützung der Dampfbildung.
  • Gemäss 1 ist die Behandlungskammer 16 ferner ausgerüstet mit einem Einlass 76 für Trocknungsgas wie Stickstoff, aus einer Trocknungsgasleitung 77. Trocknungsgas kann eingelassen werden in die Behandlungskammer durch eine Vielzahl im Umfang verteilter Einlässe, in etwa auf der gleichen Höhe wie der Wafer oder leicht dadrunter, so dass Trocknungsgasströme gegen die behandelte Waferfläche gerichtet werden.
  • Arbeitsweise des Apparates
  • Der Prozessor 10 wird betätigt zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahren. Vor dem Ätzen wurde der Wafer anderweitig bearbeitet in einer Vielzahl von Verfahrensstufen gemäss den jeweils gewünschten integrierten Schaltkreisen. Der Behandlungskopf 12 wird mit dem Wafer 20 bestückt, der von dem Waferhalter in Stellung gehalten wird. Der Kopf 12 wird dann positioniert in dichtendem Verhältnis gegenüber dem Behälter 14 oder sonstwie passend justiert zum Abschluss der Behandlungskammer gegen Strömungen und andere Leckverluste, welche die homogene Verteilung des Ätzdampfes gegenüber dem Wafer 20 beeinträchtigen würden.
  • Der Behälter wird dann gefüllt bzw. es wird eingegeben die Flüssigkeit zur Einstellung des Ätzdampfes, mittels Pumpe 65, Leitung 66 und Steuerventilen 52, 56 und 58. Der Wafer wird vorzugsweise rotiert mit passender Geschwindigkeit, wie angegeben, während der Befüllung zur Einstellung eines Gleichgewichtes zwischen dem flüssigen Ätzmittel und der Dampfphase innerhalb der Kammern gegenüber der Waferfläche. Dieses Gleichgewicht stellt sich ein innerhalb 10 Sekunden bis 1 Minute, abhängig von der Grösse und dem Annäherungsabstand des Systems. Der Agitator 75 oder eine Rückführschleife durch das Reservoir 60 kann verwendet werden zum Agitieren der flüssigen Phase des Ätzmittels, um die Dampfbildung zu unterstützen. Die Drehung des Wafers wird fortgesetzt während des Ätzens. Die Ätzzeit ist gewöhnlich im Bereich von 30 Sekunden bis 30 Minuten, eine Minute ist typisch. Pumpe 65, Ventile 56 und 68 können passend gesteuert werden, um die Flüssigkeitsquelle oder den Flüssigkeitsvorrat umzuwälzen, um die Homogenität aufrechtzuerhalten und die Flüssigkeit durch den Filter 67 zu filtern, welches vorzugsweise ein 0,1 Micron Filter oder kleinerer Filter ist, zur Entfernung von Fremdpartikeln.
  • Nach Beendigung des Ätzens wird Ventil 56 geöffnet und der Ätzmittel-Pool abgelassen in das Reservoir 60 zur Wiederverwendung. Alternativ kann es über Ventil 52 abgelassen werden. Nach dem Auslassen des Pools 40 kann die Drehgeschwindigkeit erhöht werde, typisch in dem Bereich von 1000–2000 Umdrehungen pro Minute, zur Entfernung von kondensiertem Dampf und um Rückstände zu minimieren. Solche Schleuderprozeduren nach dem Ätzen erfolgen typisch während Zeiten von 30 Sekunden bis 22 Minuten oder wie es zweckmässig ist. Das Schleudern kann durchgeführt werden, während ein Trocknungsgas über den Einlass 56 eingeführt wird. Nach dem Nachätzungs-Schleudern wird der Kopf vorwärts bewegt und der Wafer in irgendeiner passenden Weise entfernt für die nachfolgende Behandlung.
  • 2 zeigt Teile einer alternativen Behandlungsmaschine 110 ähnlich der Maschine 10. Der besondere Unterschied ist eine am Umfang verlaufende Rinne 117 in dem Behälterboden 114, um das Ätzmittel oder anderes Behandlungsfluid 140 in der Umfangsnut 117, also am Umfang des Wafers 120, zu begrenzen oder zu konzentrieren. Der Wafer und Waferhalter erstrecken sich in engem Abstand, zur Schaffung einer Dampfzirkulation zwischen dem toroidförmigen Pool und der behandelten unteren Oberfläche des Wafers 120. Die Drainageleitung 150 und Auslassleitung 151 sind ähnlich verbunden zu einem Rückführ- und Drainagesystem, wie bei 1 beschrieben. Das System nach 2 wird betrieben unter Verwendung von Verfahren gleich oder ähnlich zu den oben beschriebenen.
  • Auführungsbeispiel
  • Flüssiges Ätzmittel wurde zubereitet durch Mischung von Fluorwasserstoffsäure und Wasser in Beträgen, ausreichend zur Lieferung eines Molar-Verhältnisses von ungefähr 1 : 20 (Hydrofluorsäure : Wasser). Die Flüssigkeit wurde dann in eine Verfahrensapparatur geladen, ähnlich der nach 1. Die Wasser-Säure-Mischung wurde dann zirkuliert zur Sicherung der Homogenität und abgelassen in das Reservoir. Die Flüssigkeit wurde bei Raumtemperatur gemischt. Der Wafer wurde installiert in dem Kopf des Prozessors und der Kopf und Wafer wurden positioniert für die Behandlung. Der Wafer wurde geschleudert oder gedreht mit ungefährt 150 Umdrehungen pro Minute, während Ätzmischung in den Behandlungsbehälter eingeführt wurde unterhalb des drehenden Wafers. Der Wafer war in einem Abstand von etwa 5,7 Millimeter oberhalb des Pools von Ätzmittel. Nachdem ausreichend Ätzmittelmischung in den Behälter gefüllt war, wurde der Wafer ungefähr 60 Sekunden lang behandelt. Danach wurde die Behandlungskammer versehen mit einem Fluss von Stickstoff bei Umgebungsbedingungen und ungefähr 2 psig Druck während 1 Minute, zur Unterstützung der Verdunstung jeglichen restlichen Ätzdampfes von der Oberfläche des Wafers. Die erzielten Wafers wurden untersucht und die Gleichförmigkeit und Ätzgeschwindigkeit passend gefunden für kommerzielle Herstellung.
  • Strahlungsverdampfungsverfahren
  • Neue Prozesse gemäss der Erfindung können vorteilhaft eine Hitze-Verdunstungsstufe oder -stufen einschliessen zur Entfernung kondensierter Fluorsilikate oder anderer Partikel, die sich ergeben haben als Nebenprodukte während des beschriebenen Ätzprozesses. Die Bildung kondensierter Fluorsilikate oder anderer Ätznebenproduktpartikel kann in irgendeinem besonderen Prozess bedeutsam sein oder auch nicht. Wenn jedoch Ätzbedingungen oder Chemikalien die Bildung solcher Partikle verursachen auf der behandelten Seite oder den Seiten, dann ist deren Entfernung typischerweise erwünscht.
  • Die Verdampfung von Ätz-Nebenprodukten wird vorzugsweise bewirkt durch passende Erhitzung des Wafers oder anderer behandelter Einheiten. Dies kann vorteilhaft getan werden, indem der Wafer einer Hitze ausgesetzt wird, wie in einer Hitzekammer oder besser durch Infrarotbestrahlung zur Erhitzung und Verflüchtigung von Ätz-Nebenprodukten. Der zur Verflüchtigung vorgesehene Bestrahlungserhitzungsprozess kann durchgeführt werden, entweder auf der behandelten oder auf der nichtbehandelten Oberfläche oder auf beide Oberflächen des Wafers. Vorzugsweise ist die Bestrahlung gerichtet auf die unbehandelte Oberfläche. Die Bestrahlungserhitzungsprozesse, die vorzugsweise verwendet werden zur Verflüchtigung von Ätz-Nebenprodukten, werden durchgeführt während ausreichender Perioden zur Bewirkung der Verflüchtigung der Nebenprodukte. Die Erhitzungsstufen werden gewöhnlich durchgeführt während Zeitspannen von ungefähr 30 Sekunden bis 5 Minuten, höchst vorzüglich von 30 Sekunden bis 2 Minuten.
  • Die Bestrahlungsdichte für die Verflüchtigung ist primär eine Funktion der gewünschten Erhitzungsgeschwindigkeit und der Grösse der behandelten Einheit. Die Verwendung dreier (3) Quarz-Halogen-Lampen von je 500 Watt wurde als ausreichend schnell befunden für die Behandlung von Wafers von 6–8 inch (150–200 Millimeter) bei Entfernungen von etwa 0,5–4 Inch (13–100 Millimeter).
  • Die in Behandlung befindlichen Wafers werden typischerweise erhitzt auf Temperaturen in dem Bereich von 100–300°C. Bei Anwendung des wässrigen Hydrofluoridsäureverfahrens, wie oben beschrieben, wird die Verflüchtigungsstufe vorzugsweise bei 100–200°C, besser noch bei 100-150°C und höchst vorzüglich bei ungefähr 130°C durchgeführt. Die gewünschte Verflüchtigungstemperatur hängt ab von der Oberfläche des Wafers zu entfernenden Partikel-Nebenprodukten und dem Material des Wafers.
  • Automatischer Waferbehandlungsapparat
  • 3–6 zeigen eine bevorzugte Halbleiterbehandlungsapparatur 200 der Erfindung mit chemischer Behandlung und Strahlungsverflüchtigung in einer automatischen Produktionsmaschine. Die Produktionseinheit 200 hat einen Rahmen oder Maschinengestell 201 mit einem Basisteil 202 und einer schützenden Struktur 203. Die Basis 202 hat vorzugsweise eine Zugangstür zur Inspektion und Wartung verschiedener Systemkomponenten einschliesslich der Steuersysteme nach 24 und 25 und der Fluid-Handhabungssystems nach 26. Die Basis hat auch eine obere Deckfläche 209, welche verschieden Komponenten, wie oben beschrieben, stützt. Die Basis ist vorzugsweise hergestellt aus Polypropylen oder anderem passendem Material.
  • Die Superstruktur oder Abdeckung 203 oder das Gehäuse erstreckt sich über den Hauptteil der Basis 202. Die Abdeckung 203 erlaubt die Ausspülung des Innenraumes mit Stickstoff oder anderem, nicht reagierendem Gas zur Verhinderung oder Reduzierung von Oxydation oder anderen Reaktionen des Wafers während der Bereitstellung für die Behandlung. Die Front oder andere passende Seitenwand ist vorzugsweise vorgesehen als Zugangstür für auf dem Oberdeck 209 montierte Komponenten. Die Abdeckung oder das Gehäuse 203 kann total entfernt werden für völligen Zugang zu den sonst abgedeckten Komponenten auf der Oberdeckfläche 209. Die Abdeckung bietet auch einen Sicherheitsschild gegen Verfahrensunfälle und verhindert den menschlichen Zugang oder Einwirkung zu/auf das unten beschriebene Roboter-Transfersystem 210. Ein passendes säurebeständiges, transparentes Material, wie Plexiglas oder Polykarbonat, wird vorzugsweise für die Abdeckung 209 verwendet, damit die Arbeitsweise der Einheit 200 beobachtet werden kann.
  • Die Verfahrenseinheit 200 hat auch eine Wafer-Vorratshalterung 205 für zu behandelnde Wafers; ein chemisches Verfahrens- oder Ätz-Subsystem 300 zur Ausführung chemischer Verfahren, wie hierin gelehrt wird, ein Strahlungsverflüchtigungs-Subsystem 400 für die beschriebene Hitzebehandlung; und eine Robater- Transfereinheit 210 zur Bewegung der Wafer zwischen den anderen Systemen.
  • Das Vorrats-Subsystem der Einheit 200 hat eine oder mehrere Halterungsstrukturen wie Wafer-Halter 205. Der Wafer-Halter 205 kann ausgewählt werden aus einer Anzahl passender, im Handel erhältlicher Waferträger. Wie gezeigt, hat der Wafer-Halter oder Wafer-Aufnahme 205 eine Waferstützstruktur mit einer Vielzahl teilweise umschlossener Waferaufnahmen 207, die orientiert sind zur Aufnahme und zum Halten von Wafern 20 in flacher horizontaler Position, gestapelt vertikal innerhalb der zentralen Achse der längs einer gemeinsamen vertikalen Linie 206 ausgerichten Wafers. Die Waferaufnahme oder Halterung 205 wird vorzugsweise verwendet für Vorrats-Wafers, die für die Behandlung bereitstehen und auch für schon behandelte Wafer, die von den übrigen Subsystemen schon behandelt wurden. Die Abdeckung 203 hat einen Behälter 208 in der Vordertür zum Anbringen der Waferaufnahme 205.
  • Die Behandlungmaschine 200 hat vorzugsweise ein Wafertransport-Subsystem, welches vorzugsweise eine Roboter-Transfereinheit 210 ist. Die Roboter-Transfereinheit dient zur Handhabung von Wafers oder anderen zu behandelnden Teilen. Die Roboter-Transfereinheit 210 setzt Wafer in die Vorratseinheit oder Halterung 205 ein und entfernt sie daraus. Die Wafer werden auch überführt von der Halterung 205 zu einem Behandlungs- oder Ätz-Subsystem 300. Die Transfereinheit 210 entfernt die Wafer auch aus dem Ätz-Subsystem 300 und lokalisiert sie in ein Bestrahlungsbehandlungs-Subsystem 400. Nach der Strahlungsbehandlung in Subsystem 400 werden die Wafer in der Halterung 205 bereitgehalten.
  • Die Roboter-Transfereinheit 210 kann ausgewählt werden aus einer Vielzahl passender Roboter-System, die fähig sind, für eine sanfte aber relativ schnelle Bewegung zwischen den verschiedenen Subsystemen der Verfahrenseinheit 200. Ein Modell 260CR der Marke PUMA wurde für akzeptabel befunden. Die bevorzugte Roboter-Transfereinheit 210 hat zwei Arme 211 und 212, montiert auf einer Schwenkbasis. Die Einheit hat auch ein entferntes Ende, welches in die gewünschte Orientierung schwenkbar ist. Die Arme tragen einstellbar einen Waferangriffskopf 213, der passend eingerichtet ist zum Ergreifen und Halten von Wafers 20 oder anderen, zu behandelnden Einheiten. Der Angriffskopf 213 ist vorzugsweise ein kommerziell erhältlicher Wafer-Vakuumkopf, der sich längs der Rückfläche des Wafers erstreckt und den Wafer durch Saugen hält.
  • 4, 5 und 6 zeigen die Roboter-Transfereinheit 310 in 3 verschiedenen Arbeitsstellungen. 4 zeigt die Transfereinheit 210 in einer ersten oder Beladungsstellung, bei der Wafers in die Waferaufnahme 205 geladen und entladen werden. 5 zeigt die Transfereinheit 210 in einer Lade- und Entladestellung, in der Wafer in das oder aus dem chemischen Behandlungssubsysstem 300 be- bzw. entladen werden. 6 zeigt die Transfereinheit 210 in einer dritten Stellung, in der Wafer in bzw. aus einem Bestrahlungssubsystem 400 geladen bzw. entladen werden.
  • 7–18 zeigen das chemische Behandlungssubsystem oder Ätzsystem 300. Gemäss 7 hat der Ätzer einen beweglichen Halterungskopf 312, der zu einem Behandlungsbehälter 314 passt. Eine obere Behandlungskammer 316 ist gebildet innerhalb oberer Teile des Behandlungsgefässes und unterhalb des Behandlungskopfes 312. Der Waferhalterungskopf 312 ist beweglich gegenüber dem Gestell 201 mittels einer beweglichen Montagestruktur 500, die später beschrieben wird.
  • Der Waferstützkopf 312 hat ein Hauptabdeckstück oder Mantelstück 313, allgemein scheibenförmig, welches die Hauptstruktur des Kopfes bildet. Die äussere Kante der Abdeckung 313 weist nach unten und bildet einen Rand 318. Der Rand 318 hat eine nach innen gekehrte Ausnehmung oder Nut 319 zur Zufuhr von Stickstoff oder Spülgas. Ein ringförmiges Band 367 erstreckt sich längs der Innenseite der Ausnehmung 319 und bildet eine Führung. Eine Serie kleiner Spüldüsen liefert das Spülgas aus der Nut 319 gegen den Flansch 362 (siehe unten). Der Deckel 313 hat eine zentrale Öffnung, in welcher eine Lagerung 358 für die Motorwelle aufgenommen ist. Vorzugsweise besteht der Deckel aus Polyvinyl-Fluorid oder anderem säurefesten Material.
  • Die Prozessorkopfanordnung 312 hat auch eine Kappe 360, die eine Antriebsanordnung abdeckt (siehe unten). In die Oberseite der Kappe 360 ist ein Kappenmontagering 327 eingeschraubt, der mit Abstandstücken 326 auf der Motorhalterung 358 sitzt. Die Abstandhalter 326 haben innere Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsstücken (nicht gezeigt), die sich durch Öffnungen 328 am Kappenhalter 327 erstrecken. Die Kappe 360 hat eine Aufnahme 361 für ein Werkzeug zum Abnehmen und Halten des Kopfes, bei Wartungsarbeiten oder dergleichen. Der Behandlungskopf 312 enthält eine Waferhalterung 330. Die Waferhalterung 330 ist beweglich angebracht an dem Kopf zwecks Rotation oder anderer Relativbewegung des behandelten Wafers und der Behandlungsdämpfe. Der Waferhalter hat eine scheibenförmige Halterungsplatte 339 mit einer vorstehenden, nach unten gerichteten Frontfläche und einer nach oben gerichteten Rückfläche. Die Waferhalterungsplatte 339 besteht vorzugsweise aus Polyvinylfluorid mit einer nach oben gewendeten Lippe 362 am Umfang. Die Lippe oder Flansch 362 hat vorzugsweise am Aussenumfang parallele Nuten 363 zum Absperren von Gasfluss zwischen Lippe 362 und dem gegenüberliegenden Teil 367 des Deckels.
  • Die Waferhalteplatte 339 trägt eine Vielzahl von Haltefingern 334, im Beispielsfall sind es drei oder mehr. Die Haltefinger 334 haben distale Enden 337, an welchen Greifkerben 338 geformt sind, in denen der Aussenrand des Wafers 20 gehalten ist. Die distalen Enden der Haltefinger 336 werden räumlich zusammengezogen gegeneinander, um ein Wafer 20 zu halten, oder nach aussen geschwenkt, um den Wafer freizugeben.
  • Gemäss 7 und 14 sind die Haltefinger 334 flexibel mittels Hülsen 335 angebracht, damit sie sich radial ausbiegen können zum Greifen und Freigeben eines Wafers 20. Die Halterunghülsen 335 sind vorzugsweise einstückig mit den Fingern 335 (14). Die Fingerhülsen haben einen nach aussen gerichteten Umfangsflansch 321, dem Wafer zugewandt. Die Halterungshülsen 335 sind mittels eines Federringes 322 an der Oberseite des Deckels 330 gehalten. Die vorstehende untere Fläche (der Halterungshülse 335) hat ein Ringteil 323, welches die nötige Biegbarkeit zur Schwenkbewegung der Haltefinger liefert. Die Halterungshülsen 335 bestehen aus flexiblem Material, wie Teflon, oder anderem Material für die Arbeit in dem korrosiven Milieu innerhalb der Kammer 316.
  • Die Haltefinger 334 haben an ihrer Oberseite 341 Ausnehmungen 325, zum Einsatz von Kupplungs-Stücken 342 zwecks mechanischer Kupplung. Die Endstücke 342 werden seitlich oder radial verschoben durch Verbindungsstangen 344 zum Verschwenken der Finger. Die Verschwenkung bewirkt die radiale Relativbewegung der unteren Enden der Stützfinger.
  • Die Betätigung der Stützfinger erfolgt über Betätigungsglieder 343 (7). Jedes Betätigungsglied 343 hat eine Schubstange 344, deren radial äusseres Ende mit je einem Verbindungs- oder Kupplungsstück 342 verbunden ist. Das innere Ende der Schubstange 344 ist schwenkbar verbunden mit einem Positioniergelenk 345. Das Positioniergelenk 345 ist jeweils schwenkbar verbunden mit der Halterplatte 339 mittels Lagerfüssen 347. Die Koppelglieder 345 erstrecken sich von den Lagerteilen 347 nach innen/oben zu den Schubstangen 344. Die Lagerfüsse 347 können mit vorgespannten Federn versehen sein (nicht gezeigt), welche die Koppelglieder 345 nach oben und die zugehörigen Wafergreiffinger 334 in eine zurückgezogene Greifposition zu halten suchen.
  • Zur Freigabe des Wafers werden die Waferhaltefinger nach aussen bewegt durch Verschieben der Gelenke zwischen Verbindungsstangen 344 und Positionierglied 345 nach unten und innen. Hierdurch bewegen sich die Verbindungsstangen radial nach innen und verschieben die Enden der Waferfinger nach innen und die gegenüberliegenden äusseren Enden nach aussen zum Freigeben des Wafers. Die Verbindungsstangen werden nach unten und innen verschoben mittels eines Kontaktrings 351. Der Kontaktring 351 wird von einem Paar kleiner pneumatischer Kolben 349 betätigt. Die Kolben 349 sitzen in Zylindern 350, die in der Motorhalterung 358 ausgebildet sind. Druckfluid wird der Oberseite der Kolben 349 zugeführt (7). Die Kolben werden nach unten gedrückt, der Kontaktring 351 kommt in Kontakt mit den Enden der Schubstangen 344. Durch Federn 352 in den Zylindern werden die Kolben wieder nach oben gedrückt.
  • Der Antriebsmotor 359 ist auf einer Motorhalterung 358 montiert. Vorzugsweise ist der Motor 359 ein bürstenloser Gleichstrommotor. Die hohle Motorwelle 353 wird in einem Satz von Kugellagern 355 gelagert. Durch die hohle Motorwelle 353 erstreckt sich ein abnehmbarer Schaft 354. Der abnehmbare Schaft 354 ist durch eine Längsnut mit der Motorwelle mittels eines Stiftes 370, der zwischen einem Flansch am Schaftkopf 356 und dem Ende der Motorwelle 353 eingefügt ist. Das obere Ende des abnehmbaren Schaftes trägt eine kleine Schraube 370, welche die beiden Schäfte, also den Schaft und die Motorwelle, dicht und undrehbar zusammenhält. Der Flanschkopf ist aufgenommen in einer Aufnahme 368, die ausgebildet ist an der Oberseite der Waferhalteplatte 339. über den Umfang verteilt sind axiale Antirotationsstifte 357 vorgesehen zwischen der Unterseite des Flanschkopfes 356 und entsprechenden Löchern in der Aufnahme 368. Ein Schnappring 369 hält den Flanschkopf 356 axial in der Aufnahme 368.
  • Die Winkelstellung der Greiffinger 334 gegenüber der Drehachse X-X wird so gesteuert, dass sie die gewünschte Position einnehmen, wenn der Waferträger 330 anhält. Diese Indexierung der stationären Positionen der Finger 334 wird gebraucht, wenn der Behandlungskopf geöffnet wird, zur genauen Ausrichtung des Wafers gegenüber dem Transferkopf 213.
  • 7 und 11 zeigen eine Indexierung 250 zur Positionierung der Waferhalterung, des Motors und anderer drehbarerer Teile des Behandlungskopfes. Der Rotorpositionier- oder -indexier mechanismus 250 hat eine mit vielfachen seitlichen Steuerflächen versehene Rotorplatte 259, montiert zur Rotation mit der Motorwelle 353, unter Verwendung von Abstandstücken 271, 272 und 273, die gehalten sind zwischen dem Motor und Nuten 370. Die Steuerplatte 259 hat eine Vielzahl von Seiten entsprechend der Anzahl der Finger 334, also für jeden Finger eine seitliche Steuerfläche. Jede Seite der Rotorplatte 359 hat eine gekurvte Kante (11). Die Kurven jeder der drei Seiten sind geneigt gegenüber einem Kreis um die Achse X-X. Die Kurven neigen sich oder verlaufen von spitzen Punkten 252 an zusammenstossenden Enden zu zentralen Tiefpunkten 253. Die zentralen Tiefpunkte dienen als Haltepunkte für eine an ihnen abrollende Steuerrolle 260. Wenn der Motor 359 ausser Betrieb ist und die Antriebswelle 38 frei drehbar ist, verschwenkt die Rolle 260 die Rotorplatte 259 und bringt die rotierende Anordnung in eine Riegelstellung, in der die Rolle 260 innerhalb des radial inneren Punktes 253 der Steuerscheibe zentriert ist (11).
  • Die Rolle 260 ist an einem Ende des Hebels 262 angebracht. Der Hebelarm 262 ist schwenkbar getragen an einem Schaft 263, der von einer Kappe 327 herabhängt (13). Das andere Ende des Hebels 262 hat eine Schwenkverbindung 264, an der die äusseren Enden zweier pneumatischer Kolbenstangen 265 angebracht sind, die Teil einer pneumatischen Schubanordnung 266 sind. Die anderen Enden der Schubstangen 266 sind zu paralleler Schwenkbewegung montiert, unter Verwendung von Abstandstücken 267 und 268, die sich über Schaft 326 erstecken.
  • Die pneumatischen Stössel 266 sind federbeaufschlagt in zurückgezogene Positionen, wo die Rolle 260 frei ist von der Steuerplatte 259. Wenn die Rotoranordnung die Rotation stoppt und Indexierung der Waferplatte 30 erforderlich ist, werden die pneumatischen Stössel 266 ausgefahren und treiben die Rollen 260 radial einwärts gegen die Kante der Rotorplatte 259 und positionieren dabei den Rotor in die Position nach 11. Die Einbuchtung stellt sicher, dass die Finger in der stationären Stellung im Winkel indexiert sind, womit Arbeitserfordernisse der zugehörigen Robotertransfereinheit 210 erfüllt sind.
  • Eine Bewegungssteuervorrichtung ist vorgesehen innerhalb des Behandlungskopfes 312 zur Messung der Schwindigkeit und Richtung der Drehung der Waferplatte 330 um die Drehachse X-X. Die Bewegungssteuerung hat ein Rotoranzeigeelement, wie eine Rotorscheibe 254. Die Indikatorscheibe 254 ist versehen mit einer Reihe von Kerben 255, welche zwei radial beabstandete optische Strahlen unterbricht und freigibt. 7 zeigt optischen Sender 256 und Empfänger 257 zwischen denen die optischen Strahlen passieren. Die grossen Kerben 258 bestätigen die richtige stationäre Position der Rotoranordnung. Der Anschluss einer aussen asymmetrischen Kerbe erlaubt die Bestimmung der Richtung der Drehung. Die kleinen Kerben 255 unterbrechen den radial auswärts gerichteten Strahl und liefern eine Anzeige für die Umfangsgeschwindigkeit.
  • 7 zeigt, dass die Bearbeitungsgefässanordnung 314 ein äusseres Behandlungsgefässteil 371 hat, welches die Basisstruktur des Gefässes bildet. Der äussere Behandlungsbehälter 371 besteht aus Polyvinylchlorid oder anderem Plastikmaterial. Das äussere Behälterstück 371 ist zylindrisch in seiner Grundgestalt mit Seitenwand 271 und Bodenwand 272. Ein ringförmig geformtes zweites oder inneres Gefäss-Stück 372 ist angebracht innerhalb des äusseren Gefässes und bildet eine innnere Auskleidung längs der Wand des Behandlungsgefässes 314. Der innere Boden des äusseren Behandlungsgefässes ist vorzugsweise ausgekleidet mit einer Bodenauskleidung 390. Die innere Auskleidung und Bodenwandauskleidung bestehen aus passendem Material für direkten Kontakt mit HF oder anderen Chemikalien in der Behandlungskammer 316, vorzugsweise TEFLON oder passendem Fluoropolymer.
  • Der obere Rand und die äussere Peripherie des Behandlungsbehälters ist mit einem vierten Stück oder Lippenstück 366 versehen, das einen äusseren Abdeckring bildet. Das Lippenstück liefert einen Sitz, auf dem der Behandlungskopf 313 in geschlossener Stellung ruht. Der Prozesskopfring 367 passt entlang dem inneren Durchmesser der Lippe 366 und dient zur präzisen Führung der Teile gegeneinander.
  • Das zweite Gefäss-Stück hat eine Schulter 373, die an der oberen Fläche des äusseren Gefäss-Stücks 371 anliegt. Die Aussenseite des zweiten Gefäss-Stücks 373 hat eine Entlüftungsverteilerkammer 376, die sich um Teile des Stücks herum erstreckt. Ein Ansatz 374 in Form einer ringförmigen Erweiterung des zweiten Gefäss-Stücks unterstützt die Verteilung des Vakuums, welches angeschlossen wird am Anschluss 377 zwischen dem Ansatz 374 und der inneren Fläche des Hauptgefäss-Stücks 371. Eine umlaufende Auslasskammer 375 ist gebildet zwischen der inneren Wandung des äusseren Stückes 371, um den Ansatz 374 und innerhalb einer sich axial erstreckenden Nut 275. Die Nut 275 erstreckt sich nach oben und gibt gesteuerten Auslassvakuumdruck längs des Umfangs der Wafertragplatte 339. Ein Drainageanschluss ist vorgesehen an der Auslasskammer 375 bei Fitting 378 für die Entfernung jeglichen in der Kammer 375 kondensierten Dampfes. Der Auslassanschluss 378 dient auch als überlauf-Auslass für die Chemikalienkammer 389 über überlaufkanal 277.
  • Das zweite Gefäss-Stück hat einen inneren Teil 380 mit einer oberen Lippe 381 längs Rand 382. Die Lippe 381 erstreckt sich nach innen zur Bildung einer verengten Passage gegenüber Flansch 362 der drehbaren Waferhalteplatte 339. Dies dient der Verteilung des Auslassvakuums über den Umfang der oberen Behandlungskammer 316. Unterhalb des Randes 382 ist die Innenwand 380 nach innen und unten geneigt und bildet eine Dichtungslippe 383 längs einer inneren Schulter 384. Die Dichtungslippe 383 ist nach innen und unten gerichtet zur Dichtung gegen einen beweglichen Stössel 385 oder Behälterrand, der den Boden der oberen Behandlungskammer 316 bildet.
  • Das zweite Behälterstück 371 ist auch mit einer umlaufenden Nut 278 versehen, die einen Montagering 279 aufnimmt. Der Ring 279 hat Halter (nicht gezeigt), die sich nach oben erstrecken durch die Bodenwand 272 und die Bodenauskleidung 390, um das Boden stück, die Bodenauskleidung und das Aussenstück sicher zusammenzuhalten. Die Nut 278 kann auch einen O-Ring 280 zur Dichtung zwischen äusserem Behälter und zweitem Behälterstück aufnehmen.
  • Der Konus oder Boden 385 des Behandlungsbehälters ist scheibenförmig und erstreckt sich über die Behandlungskammer unmittelbar unterhalb des von der Trägerplatte 339 gehaltenen Wafers. Die Oberseite 386 des Bodens ist nach oben gewölbt, zur Erleichterung des Abfliessens von Fluid von der zentralen Region zum Umfang. Der Boden ist vorgesehen für Aufwärts- und Abwärtsbewegungen zur Bildung einer Fluid-Dichtung zwischen dem Umfang der Oberseite 386 und der Dichtungslippe 383 an der Auskleidung oder dem Umfangsteil 380 des Behälters. Der Boden oder Konus 385 arbeitet zusammen mit der Dichtungslippe 383 der Wandung 372 zur Bildung eines Dampfsteuerventils, welches die Verbindung, also den Zustrom von Prozessdampf zwischen der unteren Chemikalienkammer 389 und der Behandlungskammer 316 steuert.
  • Der Verschluss-Boden 385 ist angebracht auf einem flexiblen Faltenbalg 388, der vorzugsweise einstückig mit dem Boden ist, zur Vermeidung von Dichtungsproblemen. Der Boden und Balg sind aus TEFLON vorzugsweise gemacht. Der Balg erlaubt Aufwärts- und Abwärtsbewegung und gibt Widerstand gegen seitliche Bewegung. Boden 385 und Balg 388 werden aufwärts und abwärts bewegt mittels zweiter im Umfang versetzter Betätigungsorgane 394, vorzugsweise pneumatischer Art. Jedes Betätigungs- oder Huborgan hat eine Zugstange 395, die oben mit einem verbreiterten Ansatz verbunden ist, der angeschweisst ist an einen Haltering 283. Druckgas wird abwechselnd der Oberseite und der Unterseite eines längeren Kolbens 285 zugeführt, um die Zugstange aufwärts und abwärts zu bewegen. Der Montagering 283 ist mittels einer Bayonetteverbindung oder anderen passenden Verbindungen an der Unterseite des Bodens 385 angebracht. Ein Schnappring oder anderer Rückhaltering 284 kann auch zur Verbindung des Ringes mit dem verschieblichen Boden 385 vorgesehen sein. Jeweils eine Feder 286 sucht den Boden nach oben in der Verschluss-Stellung zu halten.
  • Der verschiebliche Boden 385 ist mit einem Fühler, wie einem Thermopaar 397, versehen zur Überwachung der Temperatur in der Behandlungskammer nahe dem Wafer 20. Ein Thermoelement oder anderer Temperatursensor 399 ist in der Bohrung 398 des Fittings angebracht.
  • Der untere Rand des Balgs 388 ist mit dem Boden des Behälters verbunden mittels Verbindungselementen (nicht gezeigt), die durch Löcher 393 im Boden des äusseren Behälters 371 hindurchgesteckt sind. Diese Halter erstrecken sich durch entsprechende Löcher in der Bodenverkleidung 390 und dem Bodenflansch 391 des Balgs und sind verbunden mit einem rostfreien Stahlring 392. Der Bodenflansch des Balgs ruht in einer Ringschulter längs der Innenseite der Auskleidung 390.
  • Eine Ringkammer 389 für flüssige Chemikalie ist gebildet zwischen der Aussenseite des Balgs und der Innenseite des zweiten oder inneren Behälterteils 372 unterhalb einer Schulter 384 und oberhalb der Bodenverkleidung 390. Die Oberseite der Bodenauskleidung 390 ist nach aussen/unten geneigt, zur Drainage in einen Auslass 396. Der Auslassanschluss 396 ist verbunden mit einem Reservoir und Rückführsystem, analog zu dem Auslass 50/51 in 1. Ätzmittel oder flüssige Chemikalien werden zugeführt zu dem Chemikalienraum 389 über einen Zufuhranschluss 549 (26), gleich oder ähnlich dem Drainage-Anschluss 396 und diesem am Umfang gegenüberliegend. 7 zeigt stattdessen die Konstruktion eines Fittings oder Anschlusses 378. Flüssige Chemikalien fliessen in den Einlass und teilen sich in zwei entgegengesetzte halbkreisförmige Strömungen zu dem Auslass 396.
  • Gemäss 15 ist der Behandlungskopf 312 an einer überkragenden Vorrichtung, einem Kopfträger 500, gehalten. Der Träger 500 hat einen horizontalen, mit dem Kopfdeckel 313 verbundenen oberen Arm 501. Das radial äussere Ende des Arms 501 ist mit Stiften oder Bolzen 503, 504 mit einer Klammer 502 verbunden. Die Klammmer 502 ist montiert auf einem vertikalen Schaft oder Rohr 504 mittels abnehmbaren Bolzen 506. Der vertikale Tragschaft 505 ist hohl und zylindrisch, obwohl andere Formen möglich sind. Der Schaft 505 ist angebracht zur Vertikalbewegung auf und ab zum Anheben und Absenken der Kopfanordnung 312, damit Wafers in den Behandlungkopf eingeladen und die Behandlungskammer geschlossen werden können. Die Vertikalbewegung von Schaft 505 kann auf verschiedene Weisen bewerkstelligt werden. Wie gezeigt, ist der Schaft 505 Teil einer Vertikalbetätigungsvorrichtung 510 zur gesteuerten Bewegung des Schafts oder Rohrs 501.
  • Das Betätigungsorgan oder der Operator 510 hat ein äusseres Rohr 511, das den Schaft 505 aufnimmt. Das obere Ende des Rohrs 511 ist montiert an dem Behälter 314 mittels Klammer und Tragarm 517, zur richtigen Ausrichtung. Das untere Ende des Rohrs 511 ist mit dem Gestell 202 mittels Klammer 515 verbunden. Dichtungen 512 an den beiden Enden dichten ab zwischen Schaft 505 und Rohr 511, gegen ein Druckmittel in dem Ringraum dazwischen. Der Schaft 505 ist mit einem ringförmigen Kolben 513 versehen, angebracht auf Nuten in dem mittleren Bereich des Schafts. Der Kolben gleitet in dem Rohr 511 entsprechend dem über Ventile 523 oder 524 zugeführten Druck. Man hat also eine doppelt wirkende pneumatische Kolbenzylinderanordnung mit dem Schaft 505 als Kolbenstange in dem Zylinder 511. 16 zeigt den Behandlungskopf in abgesenkter Bearbeitungsstellung und 17 in einer angehobenen Stellung zum Laden oder Entladen von Wafers.
  • Gemäss 15–17 ist das untere Ende des Schafts 505 mit einer sich mit dem Schaft bewegenden Klammer 520 versehen. Eine weitere Klammer 515 ist angebracht an dem Rahmengestell 202 und stützt das untere Ende des Betätigungsorgans 510. Klammer 515 stützt auch eine stationäre Führungsstange 521. Die bewegliche Klammer 520 und das Ende des Schafts 505 gleiten längs der Führungsstange 521, wenn der Schaft 505 auf- und abbewegt wird, entsprechend dem zugeführten Druck im Zylinder. Diese Anordnung dient als Antirotationsvorrichtung und verhindert Rotation des Schafts 505 innerhalb des Rohres 511, so dass der Behandlungskopf 312 ausgerichtet bleibt gegenüber der Behälteranordnung 314. Ein Führungslager 518 umgibt und stabilisiert den Schaft 505.
  • Zusätzlich zu der Auf- und Abbewegung des Behandlungkopfes 312 mittels der Zylinderanordnung 510 kann der Behandlungskopf 312 auch verschwenkt werden um eine horizontale Schwenkachse gemäss 18. Dies erfolgt manuell durch Entfernung des inneren Zapfens 503, der den oberen Arm 501 mit der Klammer 502 verbindet. Der Kopf 312 ist dann schwenkbar um den verbleibenden Zapfen 504. Der Kopf 312 kann verschwenkt werden in die Position auf 18, zum Austausch oder Reparatur der Wafer-Halteplatte 330 und zugehöriger Apparatur.
  • Nach entfernen des zweiten Zapfens 504 kann der ganze Kopf 312 von dem Schaft 505 abgenommen werden. Die elektrischen Leitungen und Fluidleitungen (nicht gezeigt) zwischen Kopf 312 und dem Inneren des Gestells 202 und der Maschine sind flexibel und mit abnehmbaren Verbindern (nicht gezeigt) versehen zur Erleichterung von Wartung und Reparatur. Solche Leitungen sind vorzugsweise hindurchgeführt durch den hohlen Stützschaft 505.
  • Bei manchen Anwendungen kann der Bearbeitungskopf um die vertikale Achse des Schafts 505 verschwenkt werden. Diese Verschwenkung kann erreicht werden mittels einer Konstruktion nach 19, wo ein Drehantrieb 525 vorgesehen ist statt des vertikalen Führungsbolzens 521 und der Klammer 515. Der Drehantrieb 525 kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetrieben sein, zum Verschwenken des Kopfes 312 und die Achse von Schaft 505 in jegliche Winkelstellung. Der Drehantrieb ist mechanisch verbunden mit dem Schaft 505 mittels Feder oder Nutteil 526 an dem Schaft. Die Nutfedern erlauben vertikale Bewegung des Schafts.
  • Subsystem zur Verflüchtigung von Partikel durch Bestrahlung
  • 20–23 zeigen mehr im Einzelnen das Partikelverflüchtigungssystem 400, welches vorteilhaft bei der weiteren Behandlung der Wafer. vorgesehen sein kann. Das Verdampfungssubsystem 400 strahlt eine diffuse Überdeckung relativ intensiver Infrarotstrahlung zur gleichmässigen Erhitzung des Wafers 20. Der Verdampfungsprozess erfolgt hauptsächlich zur Beseitigung feiner Partikel-Nebenprodukte, die sich unter gewissen Verfahrensbedingungen bilden können. Die Nebenproduktpartikelchen sind von ungewisser chemischer Zusammensetzung, aber vermutlich eine oder mehrere Verbindungen von Wasserstoff, Silizium und Fluor, resultierend aus Neben-Realktionen des Ätzprozesses von Siliziumdioxyd mit Flunrwasserstoff. Eine mögliche Verbindung, welche sich gebildet haben könnte oder alle angezeigten Teilchen sind H2SiF6. Alternativ können die Partikel ganz oder teilweise von anderen Verbindungen gebildet sein. Nichtsdestoweniger ist es erwünscht, die Wafers weiterzubehandeln nach bestimmten Verfahrenssystemen zur Beseitigung solcher Partikelbildungen oder zur Sicherung, dass jegliche solche Partikel entfernt wurden, bevor die bearbeiteten Wafers zu anderen Prozessen versendet werden.
  • Die Verflüchtigung gemäss der Erfindung erfolgt vorteilhaft durch Erhitzung der Wafer oder anderer partikeltragender Oberflächen auf passende Verdunstungstemperatur. Forschungen der Erfinder zeigen, dass geläufige Arten von Partikelbildungen Wafertemperaturen höher als 100°C zur wirksamen Beseitigung benötigen. Die Partikelverflüchtigung ist abhängig von der Zeitdauer und der Temperatur. Bei geringerer Arbeitstemperatur ist die Prozessdauer grösser. Bei höherer Hitzebehandlungstemperatur ist die Prozesszeit kleiner. Wafernachätzwärmebehandlungstemperaturen liegen vorteilhaft vorzugsweise im Bereich von 100–300°C, noch besser zwischen 100 und 200°C, am besten bei ungefähr 130°C bei durch Fluorwasserstoff geätzten Produkten. Bei Temperaturen von 100°C braucht man ungefähr 2 Minuten zur Beseitigung von Nebenprodukten. Bei 130°C wird ungefähr 1 Minute benötigt.
  • Die Wärmebehandlung nach der Ätzung erfolgt vorteilhaft durch berührungsfreie Erhitzung zur Minimierung anderer weiteren Verunreinigungen des Wafers oder anderer Produkte. Eine bevorzugte Methode zur Nachätzwärmebehandlung besteht darin, die Wafer oder andere Halbleiterprodukte einer wärmeerzeugenden Bestrahlung auszusetzen. Dies erfolgt vorteilhaft mittels Infrarot oder Lichtbestrahlung passender Intensität. Die Bestrahlung wird vorzugsweise auf den Wafern relativ gleichförmig aufgebracht, um örtliche Wärmeschwankung zu vermeiden und gleichmässige Temperaturerhöhung über die Fläche des Wafers zu erreichen. Das Bestrahlungssubsystem 400 hat eine schützende Abdeckung 401 aus Polypropylen oder anderem Material. in unterschiedlicher Konfiguration. Die Abdeckung 401 ist im Wesentlichen ein Kasten mit offenem Boden und einer Seitenöffnung 410 (20). Die Seitenöffnung 412 erlaubt die Positionierung von Wafers 20 innerhalb der Verdampfungseinheit 400 für passende Behandlung, wie hier erklärt. Gemäss 21 ist die Oberwand 402 mit einer Vielzahl von Hitzeauslassöffnungen 403 versehen. Hitzeauslassöffnungen können in vielfältigen Formen vorgesehen sein, wie als Längsschlitze. Die Oberwand 402 ist versehen mit einer passenden Zahl von Verbindungsöffnungen 404. Die öffnungen 404 nehmen Bolzen 417 oder ähnliche Verbinder zum Halten der Abdeckung 401 auf.
  • Das Verdampfungssubsystem 400 hat auch einen inneren Hitzeverteilungsschirm 411. 22 zeigt den Schirm isoliert. Der Schirm 411 dient auch als Rahmen zur justierten Anbringung einer rahmenförmigen Sitzplattform 420, die für sich in 23 gezeigt ist. Der Hitzeverteilerschirm 411 ist im Wesentlichen geformt als ein Kasten mit offenem Boden und Seitenöffnung 412 zur Positionierung eines Wafers 20. Der Hitzeverteilerschirm und Rahmen bestehen aus wärmeleitendem Material wie Aluminium. Eine Vielzahl von Hitzeauslassöffnungen 413 an der Oberwand des Schirms 411 dienen zum gleichmässigen Auslass der in dem Schirm gebildeten Wärme. Der Wärmeschirm und Rahmen 411 hat einen Seitenflansch 415 an der unteren Kante längs zweier Seiten zur Erleichterung der Anbringung der Einheit an dem Oberdeck 209 und mittels Haltern, wie Durchgangslöchern 418 in Flanschen und Deck 209. An der Oberseite des Wärmeschildes sind Muttern 416 für Haltebolzen 417 angeschweisst. Der Tragring 420 ist angebracht in dem Wärmeverteilerschirm und Rahmen 411 mittels einer Vielzahl von Stiften 421, die sich durch eine Reihe vertikal beabstandeter Montagelöcher 423 in Seitenwänden des Schirms 411 erstrecken. Die Stifte 421 erstrecken sich durch die Seitenwände des Schirms 411 und in Aufnahmen 422 (23) in den Kanten der Plattform 420. Hierdurch kann die Höhe der Plattform eingestellt werden für unterschiedliche Anforderungen. Die Plattform ist vorteilhaft aus Aluminium.
  • Das Verdampfungssystem 400 hat vorteilhaft einen Waferschutzbehälter 430, der getragen ist auf der einstellbaren ringförmigen Plattform 420. Der Behälter 430 ist transparent für die Wellenlänge des benutzten Lichtes. Vorzugsweise ist der Behälter aus Quarz, Quarz ist relativ transparent für Infrarotstrahlung. Der Behälter. ist offen längs der Seite für eine Zugangsöffnung 431. Die öffnung 431 stimmt überein mit den Zugangsöffnungen 410 und 412. Der Behälter 430 ist ansonsten geschlossen. Ein Satz von Stützen 433 ist in der Kammer innerhalb des Behälters 430 für begrenzten Kontakt vorzugsweise mit der Rückseite des Wafers 20 vorgesehen. Die Stützen 433 sind auch aus Quarz. Sie können vorgesehen sein in unterschiedlicher Anzahl und Gestalt zur. passenden Stütze des Wafers 20. Der Behälter 430 ist vorzugsweise mit einem Fitting oder Anschluss (nicht gezeigt) zur Zufuhr von Stickstoff oder anderem Gas in das Innere der Waferkammer. Solches Spülgas dient zur Verhinderung des Einwanderns von Verunreinigungen in die Kammer, könnte jedoch auch erwünscht sein für andere Zwecke, wie zur Verhinderung von Oxydation oder zur Ausführung chemischer Behandlung. Die ringförmige Plattform 420 ist versehen mit Öffnungen 425 für Verbinder 427. Verbinder 427 verbinden Halteklammern 426 längs der Seiten des Behälters 430. Die Oberseite der Plattform 420 ist mit an den Ecken angreifenden Stiften 428 versehen, die sich nach oben zu den Ecken des Behälters 430 erstrecken, zur. Positionierung des Behälters relativ zu der Plattform 420.
  • Das Verflüchtigungssubsystem 400 hat ferner eine Quelle Für passende Strahlung zur Behandlung der Wafer 20. 20 zeigt 3 Infrarotlampen im Abstand voneinander als Strahlungsquellen. Vorzugsweise sind es Quarzhalogenlampen mit einer Leistung von etwa 100–1000 Watt, vorzugsweise je 500 Watt. Die genaue Leistung ist abhängig von den zu verdampfenden Partikeln und der Grösse und dem Abstand des Wafers. Die Lampen sind in Fassungen 441 gehaltert. Die Lampemfassung ist montiert auf einem Unterdeck 215, das angebracht ist auf einer Basis 202. Die Lampenbefestigung hat vorzugsweise Reflektoren 442, die die Strahlung gegen den Wafer in dem Behälter 430 richten. Die Lampenhalterung wird auch mit Nitrogen oder anderem Gas gespült zur Verteilung der Wärme.
  • Elektrische und Fluidhandhabungssubsysteme
  • 24 und 25 zeigen Blockdiagramme der grundlegenden Steuersysteme für den automatischen Behandlungsapparat 200. Das System wird betrieben oder gesteuert mit einem Computer 530 vom PC-Typ oder einem anderen Rechner. Diverse Eingänge zu bzw. von dem Computer sind angezeigt. Im allgemeinen werden die Ausgangssignale über elektrische Solenoide geleitet, welche pneumatische Ventile oder andere Systemkomponenten steuern. Alternativ kann die Betätigung elektrischer Komponenten bewerkstelligt werden unter. Verwendung eines elektrischen solenoidgesteuerten Schalters ohne einen pneumatisch betätigten Solenoid oder Stellglied. Die Betätigung und Steuerung der verschiedenen Komponenten ist schon anderweitig beschrieben und wird hier nicht wiederholt.
  • 26 zeigt ein Fluidhandhabungs-Subsystem für den Prozessor oder das Behandlungsgerät 200. Das chemische Behandlungssubsystem 300 ist schematisch gezeigt. Auslass 378 aus der Vakuumverteilerkammer ist verbunden über einen Gasabscheider 538 mit einem Chemikalienauslass 535, passend zur Handhabung von HF oder anderen verwendeten Chemikalien. Die Chemikalienkammer 389 wird entleert durch Auslassanschluss 396 in eine Ventilhauptleitung mit Ventilen bzw. Absperrorgangen 541–543. Ventil 541 dient zur gesteuerten Zufuhr von Flüssigkeit von Auslass 396 zu einem Tank oder Reservoir zum Ablass oder zur Rückführung. Ventil 542 dient zur Leitung von Flüssigkeit von Auslass 396 zu einer industriellen Abwasserleitung 536, zur Entfernung nicht korrosiven Leckwassers oder ähnlichem Abfall. Ventil 543 steuert den Auslass von der Chemikalienkammer 389 zu der chemischen Aulassleitung 535 zum Entfernen verbrauchter Chemikalien (vergl. 7).
  • Prozesschemikalie wird zugeführt aus Reservoir 545 über Auslasspumpe 546 durch ein Filter 547. Die untere, stromaufwärtige Seite des Filters 547 ist versehen mit einer Auslassleitung 548 mit einem manuellen Verschlusshahn oder anderem Auslasssteuerventil 554 für den Auslass zu der Chemikalienauslassleitung 535. Die obere, stromabwärtige Seite des Filters 547 ist versehen mit einer Entlüftungsleitung 558 oder Rückführleitung, die zum Tank 545 zurückführt. Die Pumpe 546 ist aus TEFLON oder anderem passenden, korrosionsbeständigem Material. Pumpe 546 ist vorzugsweise gleich der Pumpe in US-Patentanmeldung Nr. 464,101, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die gefilterten Chemikalien gehen in eine Hauptleitung mit Ventilen 550–552. Ventil 551 steuert den Fluss der von der Pumpe 546 gelieferten Prozess-Chemikalien zu der Chemikalienkammer 389 über Einlass 549 (nicht gezeigt in 7). Ventil 550 steuert den Fluss von deionisiertem Wasser (DI) zum Spülen der Chemikalienkammer und des Behälters zur Wartung und dergleichen. Eine Abwaschspritze 556 ist angeschlossen an die DI-Wasserleitung zum manuellen Waschen von verschiedenen Komponenten. Ventil 552 steuert Vakuumdruck zu der Hauptleitung und verbundenen Leitungen, um daraus Fluids für Wartungszwecke zu entfernen. Das Vakuum wird erzeugt mittels eines Saugers 553, der mit Zapfwasser betrieben wird, das durch den Aspirator und in die chemische Auslassleitung 535 geleitet wird. Der Sauger 553 wird gesteuert durch ein Ventil 554, welches den Wasserfluss du durch den Aspirator steuert. Der Sauger 553 ist auch angeschlossen zum Absaugen von Flüssigkeiten aus einem Sumpf 220 an der Basis des Geräts. Ein Flüssigkeitsfühler 583 zeigt Flüssigkeiten in dem Sumpf an und die Sumpfpumpe 584 wird eingeschaltet.
  • Das Reservoir 545 wird versorgt mit einer Chemikalie oder Chemikalien wie HF durch eine oder mehrere Zufuhrleitungen. Wie gezeigt, wird HF zugeführt von einer HF-Vorratsflasche 560. Die Flasche 560 wird überwacht durch einen Niveausensor 620, der anzeigt, wenn die Flasche ersetzt werden muss. Chemikalie wird gepumpt aus der Flasche 560 mittels einer Dosierpumpe 561, aus TEFLON oder anderem passenden Material. Die Pumpe 561 ist vorzugsweise die Pumpe nach US-Patentanmeldung Nr. 464,101, auf die hiermit Bezug genommen wird, wie oben erwähnt. Der Auslass von Pumpe 561 wird einer Hauptleitung mit Ventilen 562 und 563 zugeführt. Ventil 562 steuert die Chemikalienzufuhr zu Behälter 545 über Leitung 565. Ventil 563 steuert den Zufluss von Stickstoff zum Spülen der Ventile 562 in den Leitungen 564 und 565. Eine Rückführleitung 564 führt jegliche bei den Ventilen 562 und 563 verbliebenen Chemikalien zurück in die Flasche 560.
  • Reservoir 545 wird auch versorgt mit deionisiertem Wasser über Leitung 566, die verbunden ist mit der DI-Wasserzufuhr. Ventil 567 steuert den Fluss von DI-Wasser zu einer mit dem Auslassreservoir 545 verbundenen Leitung. Steuerventil 568 bestimmt, ob Reservoir 545 in die Chemikalienauslassleitung 535 entleert werden kann. Reservoir 545 ist versehen mit drei Niveausensoren 571–573, welche die Gegenwart von Fluid an dem jeweiligen Niveau anzeigen. Sensor 571 zeigt Niedrigniveau, Sensor 572 zeigt, dass Wasserzufuhr gestoppt werden sollte und Sensor 573 zeigt Überfüllung an.
  • Reservoir 545 ist versehen mit einer Rühr- oder Mischpumpe 576, welches den Inhalt beständig mischt, um die Homogenität zu erhalten. Die Pumpe 576 ist vorteilhaft eine Membranpumpe aus TEFLON.
  • Das Reservoir oder Tank 545 ist ferner Versehen mit einem ersten Wärmetauscher 578 in Form einer gewendelten Röhre, gespeist von einem Kühlwasseranschluss, der kontrolliert wird von einem Steuerventil 579. Das aus dem Wärmetauscher ausgelassene Kühlmittel wird passend behandelt, zum Beispiel im die Auslassleitung 536 gegeben. Der Tank ist noch mit einem zweiten Wärmetauscher versehen, vorzugsweise in Form einer elektrischen Widerstandsheizspule 580, womit der Tank und sein Inhalt gesteuert erhitzt werden. Ein Temperatursensor 581 im Tank fühlt die Tanktemperatur und liefert diese Information an den Computer 530 zu Steuerungszwecken.
  • 26 zeigt ferner ein erstes Spülgasverteilersystem 593 zur Verteilung von Stickstoff oder anderem Spülgas, inert oder gering reaktiv. Der Stickstoff oder anderes Spülgas wird gesteuert mittels Druckschalter 594. Das Spülgas zu einem ersten Zweig dieses Subsystems wird reguliert durch eine ersten Spülgasregulator 595, und der Druck wird gemessen in Druckmesser 596. Das druckregulierte Spülgas wird dann in Filter 597 gefilter, gesteuert durch Ventil 598. Der Auslass von Ventil 598 wird der Lampenfassung 441 der Verdampfungslampe 440 zur Verteilung der Hitze zugeführt.
  • Das Spülgasverteilersystem 593 hat auch noch einen zweiten Zweig mit einem zweiten Gasregulator 600 und verbundenem Druckmesser 601. Der Auslass von Regulator 600 wird gesteuert durch Ventil 602 und gefiltert bei 603. Der regulierte gefilterte Stickstoff wird dem Behandlungskopf 319 und der Kappe 360 zugeführt zur Verhinderung der Einwanderung von Prozessdampf in die oberen Teile des Prozessknpfes, der verschiedene korrosionsempfindliche Komponenten hat.
  • 26 zeigt ein zweites Spülgassubsystem 585 für die Verflüchtigungskammer, mit Anschlussleitung 586 verbunden mit einer Quelle für Stickstoff oder anderes Spülgas zum Behandeln oder zum Schutz von Wafers in der Waferkammer 430. Die Leitung 586 ist versehen mit einem Druckschalter 587, der den Druck in der Leitung feststellt und an das Steuergerät 530 übermittelt. Ein Druckregulator 588 stromabwärts des Druckmessers 589 und Filter 590 sind ferner in die Zufuhrleitung 586 eingeschaltet, und ein Steuerventil 591, welches das gefilterte Spülgas in das Innere des Behälters 930 zuführt.
  • Der Prozessor 200 ist ferner versehen mit einem Subsystem 605 für reines Trocknungsgas, angeschlossen an eine entsprechende Gasquelle. Die Druckluft ist unterteilt in drei Zweige, jeder Zweig ist versehen mit einem Druckregulator 606–608 und zugehörigem Druckmesser 609–611. Die Druckluft von Regulator 606 wird gesteuert mit Steuerschalter 612 auf Niederdruckbedingungen. Der Auslass von Regulator 606 wird einer. Anzahl elektrisch gesteuerter, pneumatisch betätigter Solenoide zugeführt, die verschiedene Steuerventile steuern, wie hierin beschrieben. Der Strom von Regulator 606 wird auch verwendet zum Antrieb der Pumpen 561 und 564.
  • Der zweite Druckluftzweig wird reguliert von Regulator 607 über Steuerventil 614 und wird einem luftbetriebenen Sauger 615 zugeführt. Die durch das Gerät 615 durchgeführte Luft wird vorzugsweise in ein Auslass-System geleitet, zur Minimierung von Partikelverunreinigung in dem Reinraum, in welchem der Prozessor 200 betrieben wird. Der Sauger oder Düsengerät 615 erzeugt ein Vakuum, überwacht durch Druckschalter 616 und Druckmesser 617. Das Vakuum vom Aspirator 615 wird dem Waferbehandlunyskopf 213 zugeführt zur Lieferung von Unterdruck zum Halten der Wafer. während des Transportes durch das Robotertransfersystem 210.
  • Der dritte Druckluftzweig 605 liefert regulierte Luft zu der Pumpe 576, die vorzugsweise pneumatisch betrieben wird.
  • Die Arbeitsweise des automatichen Prozessors
  • Die Arbeitsweise des Waferprozessors 200 wird nun beschrieben. Ankommende, zu behandelnde Wafers 20 werden aufbewahrt oder inventarisiert in eine Waferaufnahme 205, die Aufnahme 205 wird manuell in den Behälter 208 in der Abdeckung eingegeben. Die Robotertransfereinheit entnimmt einen Wafer aus dem Vorratsbehälter 205 und überführt den Wafer in Stellung innerhalb des Kopfes 312 der chemischen Prozesseinheit 300. Der Prozessorkopf 312 wird angehoben, damit der Wafer an der Waferhalteplatte 339 mittels der Stützfinger 334 installiert werden kann. Die Waferstützfinger 334 werden auseinandergespreizt zur Aufnahme eines Wafers 20. Nachdem ein Wafer positinniert ist, werden die Finger nach innen zusammengezngen zum Festhalten des Wafers. Der Waferkopf wird dann abgesenkt in die abgedichtete Stellung gemäss 7.
  • Der ventilartig wirkende Stöpsel oder Behälterboden 385 ist anfänglich gegenüber der. Lippe 383 abgedichtet. Fluorwasserstoff und Wasser oder anderes Fluid wird kontinuierlich in der Chemikalienkammer 389 mittels Pumpe 546 zirkuliert, um die Homogenität aufrechtzuerhalten. Die gewünschte Temperatur der flüssigen Reaktionsmittel wird mittels des Sensors 581 und der Wärmetauscher 578 oder 580 eingestellt. Das Auslassventil 537 ist normal offen zum Auslass von Dämpfen aus der Behandlungskammer, ausser wenn Prozessdämpfe der Kammer 316 zugeführt werden. Der Wafer 20 wird in Vorbereitung der Behandlung rotiert.
  • Die chemische Dampfphasenbehandlung wird initiiert oder eingeleitet durch Betätigung des Aktuators 394, wodurch der Behälterboden 385 nach unten zurückgezogen wird, so dass Behandlungsdampf in die Kammer 316 einströmen und mit der Oberfläche des Wafers reagieren kann, zum Ätzen oder anderweitigen Behandlung des Wafers. Prozesszeit, Temperatur und Druck und andere Parameter sind gemäss obiger Beschreibung oder wie sonst gewünscht.
  • Nach ausreichender Behandlung des Wafers mit dem Gas wird der Aktuator 394 für den Stöpselboden deaktiviert und das Dampfsteuerventil in Abdichtung mit der Dichtlippe 383 zurückgeführt. Der. Abschluss des Dampfsteuerventils isoliert die Behandlungskammer. gegenüber dem Chemikalienringraum. Der Vakuumauslass 377 wird wiederum aktiviert zum Auslass von Ätzdampf aus der Behandlungskammer 316, damit die Ätzung des Wafers beendet wird. Der Wafer wird dann während der erforderlichen Zeit zwecks Trocknung geschleudert.
  • Nach dem Ätzen oder. anderer chemischer Behandlung wird der Behandlungskopf 312 geöffnet mittels der Hubvorrichtung 510 und der Wafer wird mittels der Transfereinheit 210 entnommen. Dies wird bewerkstelligt durch Anheben des Kopfes 312 und dann Bewegen der robotischen Transfereinheit zum Ergreifen des Wafers mit dem Greifkopf 213. Nachdem der Wafer von der Transfereinheit ergreifen ist, wird der Kopf betätigt zum Freigeben des Wafers durch Betätigen der Haltefinger 334 in die nach aussen gespreizte Stellung, wie vorbeschrieben. Der Wafer wird dann entfernt aus der Prozesseinheit 300 und überführt in die Bestrahlungseinheit 400 zum Verdampfen von Fremdpartikeln.
  • Der Wafer wird mittels der Transfereirheit auf die Stützfüsse 433 in dem Schutzbehälter 430 aufgesetzt. Der Wafergreifer wird dann zurückgezogen und die Infrarotlampe 440 oder andere Lampen werden eingeschaltet zum Bestrahlen der Oberfläche des Wafers während der oben angegebenen Zeit. Nachdem der Wafer ausreichend behandelt ist durch das Bestrahlungsbehandlungssubsystem 400, wird das Robotertransfersystem 210 verwendet zur Entnahme des Wafers aus dem Behältnis 430 und zurückgegeben in die Waferhalterung 205 oder ein anderes Bearbeitungsteil.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die hier beschriebenen Erfindungen sind nützlich bei der chemischen Behandlung von Halbleiter-Wafern, Photomasken, magnetischen Scheiben und anderen ähnlichen scheibenförmigen Produkten.

Claims (31)

  1. Vorrichtung zur Ver- bzw. Bearbeitung von Wafern wie etwa Halbleiterwafern, magnetischen Platten oder optischen Platten, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Gestell (201); eine an dem Gestell befestigte Bearbeitungsschale (314), wobei die Bearbeitungsschale eine Chemikalienkammer (389) zum Halten einer Prozeßchemikalie in flüssiger Phase darin enthält; eine Chemikalienzuführung zum Zuführen wenigstens einer Prozeßchemikalie in flüssiger Phase in die Bearbeitungsschale; einen Bearbeitungskopf (312), welcher zur gesteuerten Bewegung zwischen wengistens einer Bearbeitungsposition, in welcher sich der Bearbeitungskopf in einer operativen Beziehung zu der Bearbeitungsschale befindet, um eine Bearbeitungskammer (316) zum Bearbeiten eines Wafers zu definieren, und wenigstens einer Ladeposition, in welcher der Bearbeitungskopf zum Laden oder Entladen von Wafern (20) aus dem Bearbeitungskopf aus der Bearbeitungsschale entfernt ist, montiert ist; eine auf dem Bearbeitungskopf montierte Waferstütze (330) zum abnehmbaren Unterstützen von Wafern hierauf; wobei die Waferstütze eine gesteuerte Bewegung der Waferstütze und irgendeines hierin gehaltenen Wafers wenigstens dann erlaubt, wenn sich der Bearbeitungskopf in der wenigstens einen Bearbeitungsposition befindet; eine Wärmekammer (400); eine Wafertransporteinrichtung (210) zum Bewegen von Wafern zu und aus der Bearbeitungsschale und zu und von der Wärmekammer.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmekammer (400) eine Wärmeverdampfungskammer ist.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Verdampfungsprozeßkammer (400) eine Wärme erzeugende Strahlungsquelle (440) beinhaltet.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Verdampfungsprozeßkammer (400) aufweist: eine Wärme erzeugende Strahlungsquelle (440); einen Waferschutzbehälter (430) , welcher bezüglich von der Wärme erzeugenden Strahlungsquelle abgestrahlter Strahlung durchlässig ist.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Verdampfungsprozeßkammer (400) aufweist: eine Wärme erzeugende Strahlungsquelle (440); einen Waferschutzbehälter (430), welcher bezüglich von der Wärme erzeugenden Strahlungsquelle abgestrahlter Strahlung durchlässig ist; wenigstens eine Waferstützenständereinrichtung (433) innerhalb des Waferschutzbehälters, auf welcher ein Wafer (20) bei Installation hierin ruht.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Verdampfungsprozeßkammer (400) aufweist: eine Wärme erzeugende Strahlungsquelle (440); einen Waferschutzbehälter (430), welcher bezüglich von der Wärme erzeugenden Strahlungsquelle abgestrahlter Strahlung durchlässig ist; ein Strahlungsschild (411) um Abschnitte des Waferschutzbehälters und der wärme erzeugenden Strahlungsquelle herum.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Verdampfungsprozeßkammer (400) aufweist: eine Wärme erzeugende Strahlungsquelle (440); einen Waferschutzbehälter (430), welches bezüglich von der Wärme erzeugenden Strahlungsquelle abgestrahlter Strahlung durchlässig ist; ein Stützelement (420) zum Einstellen der Position des Waferschutzbehälters relativ zu der Wärme erzeugenden Strahlungsquelle.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wengistens eine Waferstütze (330) dazu dient, Wafer (20) abnehmbar zu unterstützen, und auf dem Bearbeitungskopf (312) montiert ist, um eine gesteuerte Bewegung der Waferstütze und irgendeines darin gehaltenen Wafers zu erlauben.
  9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welche weiter eine Waferlagereinrichtung (205) aufweist, welche durch die Wafertransporteinrichtung (210) zugreifbar ist, um Entfernung und Einsatz von Wafern (20) in die Waferlagereinrichtung durch die Wafertransporteinrichtung zu erlauben.
  10. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Waferlagereinrichtung (205) so konstruiert ist, daß sie Wafer (20) in im wesentlichen horizontalen Positionen empfängt und hält.
  11. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wafertransporteinrichtung (210) eine Schwenkbasis aufweist.
  12. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wafertransporteinrichtung (210) ein robotisches System ist.
  13. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wafertransporteinrichtung (210) Arme (211, 212) aufweist, welche einen Wafer (20) vertikal bewegen können.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Wafertransporteinrichtung (210) ein robotisches System mit einer Schwenkbasis und Armen (211, 212) ist, welche sich horizontal und vertikal bewegen können.
  15. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, welche weiter einen Schutzüberbau (203) aufweist, welcher mit dem Gestell (201) verbunden ist.
  16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, welche weiter eine mit dem Schutzüberbau (203) verbundene Gasspülung zur Zuführung eines nicht reaktiven Gases aufweist, um eine unerwünschte Reaktion von innerhalb des Überbaus gehaltenen Wafern (20) zu verhindern.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, welche weiter eine Chemikalienkammerventileinrichtung (383, 385) zum Steuern des Durchflusses einer Prozeßchemikalie in der Gasphase von der Chemikalienkammer (389) der flüssigen Phase zu einem innerhalb der Bearbeitungskammer (316) in Bearbeitung befindlichen Wafer (20) aufweist.
  18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Chemikalienkammerventileinrichtung (385) eine bewegliche Wand (386) der Bearbeitungskammer (316) ist.
  19. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Chemikalienkammerventileinrichtung (385) eine bewegliche Bodenwand (386) der Bearbeitungskammer (316) ist.
  20. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Chemikalienkammerventileinrichtung (385) eine bewegliche Bodenwand (386) der Bearbeitungskammer (316) ist und sich die Chemikalienkammer (389) der flüssigen Phase um die bewegliche Bodenwand herum befindet.
  21. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Chemikalienkammerventileinrichtung (385) eine bewegliche Bodenwand (386) der Bearbeitungskammer (316) ist, die auf einem gesteuerten Balg (388) montiert ist, und die Chemikalienkammer (389) der flüssigen Phase ein rindförmiger Graben um die bewegliche Bodenwand herum ist.
  22. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, wobei die Bearbeitungsschale (314) mit einem Chemikaliengraben (389) zum Halten einer Prozeßchemikalie in der flüssigen Phase darin ausgestattet ist; und welche weiter aufweist: eine Chemikaliengrabenventileinrichtung (383, 385) zum Steuern des Durchflusses einer Prozeßchemikalie in der Gasphase von dem Chemikaliengraben zu einem in der Bearbeitungskammer (316) in Bearbeitung befindlichen Wafer (20); wenigstens einem Gasauslaß (375, 378) zum steuerbaren Ablassen von Gas aus der Bearbeitungskammer.
  23. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, wobei die Bearbeitungschale (314) mit einem Chemikaliengraben (389) zum Halten einer Prozeßchemikalie in der flüssigen Phase darin ausgestattet ist.
  24. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, wobei wenigstens eine Bearbeitungschale (314) mit einem ringförmigen Chemikaliengraben (389) zum Halten einer Prozeßchemikalie in flüssiger Phase darin ausgestattet ist; und welche weiter eine Ringgrabenventileinrichtung (383, 385) zum Steuern des Durchflusses einer Prozeßchemikalie in der Gasphase zu einem in der Bearbeitungskammer in Bearbeitung befindlichen Wafer (20) aufweist.
  25. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, welche weiter wenigstens einen Gasauslaß (375, 378) zum steuerbaren Ablassen von Gas aus der Bearbeitungskammer (316) aufweist.
  26. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 8, welche weiter wenigstens einen Gasauslaß (375, 378) zum steuerbaren Ablassen von Gasen von mehreren Orten um die Bearbeitungskammer (316) herum aufweist.
  27. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmekammer eine Wärmeprozeßeinheit (400) zum thermischen Bearbeiten des Wafers ist.
  28. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Bearbeitungskopf (312) angepaßt ist, um in einer Bewegung zu der wenigstens einen Bearbeitungsposition in Richtung der Bearbeitungsschale (314) bewegt zu werden, wobei eine Bearbeitung des Wafers in der Bearbeitungskammer (316) stattfindet, wenn sich die Bearbeitungsschale und der Bearbeitungskopf in der Bearbeitungsposition befinden.
  29. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 28, wobei der Bearbeitungskopf (312) angepaßt ist, um in einer Bewegung zu der wenigstens einen Ladeposition von der Bearbeitungsschale (314) weg bewegt zu werden.
  30. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 28, wobei die Wärmekammer (400) eine Wärmeprozeßeinheit zum thermischen Bearbeiten des Wafers ist.
  31. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiter aufweist: eine zweite Bearbeitungsschale (372), welche an dem Gestell montiert ist, wobei die zweite Bearbeitungsschale eine Chemikalienkammer (389) zum Halten einer Prozeßchemikalie in flüssiger Phase darin beinhaltet; wobei die Wafertransporteinrichtung (210) weiter angepaßt ist, um Wafer zu und von der zweiten Bearbeitungsschale zu bewegen.
DE69133335T 1990-05-15 1991-05-14 Vorrichtung zur Behandlung von Wafern Expired - Fee Related DE69133335T2 (de)

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US526057 1983-08-23
US52423990A 1990-05-15 1990-05-15
US524239 1990-05-15
US526243 1990-05-18
US07/526,243 US5168887A (en) 1990-05-18 1990-05-18 Single wafer processor apparatus
US52605290A 1990-05-21 1990-05-21
US07/526,057 US5238500A (en) 1990-05-15 1990-05-21 Aqueous hydrofluoric and hydrochloric acid vapor processing of semiconductor wafers
US526052 1990-05-21
US66560991A 1991-03-06 1991-03-06
US665942 1991-03-06
US665609 1991-03-06
US07/665,942 US5235995A (en) 1989-03-27 1991-03-06 Semiconductor processor apparatus with dynamic wafer vapor treatment and particulate volatilization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69133335D1 DE69133335D1 (de) 2003-12-04
DE69133335T2 true DE69133335T2 (de) 2004-07-22

Family

ID=27560099

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69129850T Expired - Fee Related DE69129850T2 (de) 1990-05-15 1991-04-19 Vorrichtung zur herstellung von halbleiterschichten mit dynamischer dampfbehandlung und teilchenverflüchtigung
DE0853332T Pending DE853332T1 (de) 1990-05-15 1991-05-14 Vorrichtung zur Behandlung von Wafern
DE69133335T Expired - Fee Related DE69133335T2 (de) 1990-05-15 1991-05-14 Vorrichtung zur Behandlung von Wafern

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69129850T Expired - Fee Related DE69129850T2 (de) 1990-05-15 1991-04-19 Vorrichtung zur herstellung von halbleiterschichten mit dynamischer dampfbehandlung und teilchenverflüchtigung
DE0853332T Pending DE853332T1 (de) 1990-05-15 1991-05-14 Vorrichtung zur Behandlung von Wafern

Country Status (6)

Country Link
EP (2) EP0528995B1 (de)
JP (1) JP3802554B2 (de)
AT (2) ATE168820T1 (de)
AU (1) AU7961391A (de)
DE (3) DE69129850T2 (de)
WO (1) WO1991017897A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5348619A (en) * 1992-09-03 1994-09-20 Texas Instruments Incorporated Metal selective polymer removal
US6613692B1 (en) * 1999-07-30 2003-09-02 Tokyo Electron Limited Substrate processing method and apparatus
DE19959558A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-21 Messer Griesheim Gmbh Reinigung von Materialoberflächen mit Gasen
DE10235020B4 (de) 2002-07-31 2004-08-26 Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel Vorrichtung und Verfahren zum Ätzen großflächiger Halbleiterscheiben
JP4700536B2 (ja) * 2006-03-22 2011-06-15 東京エレクトロン株式会社 液処理装置並びに液処理装置の処理液供給方法及び処理液供給プログラム。
US9773744B2 (en) 2011-07-12 2017-09-26 Globalfoundries Inc. Solder bump cleaning before reflow

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489608A (en) * 1965-10-26 1970-01-13 Kulicke & Soffa Ind Inc Method and apparatus for treating semiconductor wafers
JPS5882521A (ja) * 1981-07-10 1983-05-18 Hitachi Ltd スピンナ
US4749440A (en) * 1985-08-28 1988-06-07 Fsi Corporation Gaseous process and apparatus for removing films from substrates
JPH0834205B2 (ja) * 1986-11-21 1996-03-29 株式会社東芝 ドライエツチング装置
GB2198810A (en) * 1986-12-19 1988-06-22 Philips Electronic Associated Apparatus suitable for processing semiconductor slices
US4768291A (en) * 1987-03-12 1988-09-06 Monarch Technologies Corporation Apparatus for dry processing a semiconductor wafer
US4857142A (en) * 1988-09-22 1989-08-15 Fsi International, Inc. Method and apparatus for controlling simultaneous etching of front and back sides of wafers

Also Published As

Publication number Publication date
EP0853332A1 (de) 1998-07-15
DE69133335D1 (de) 2003-12-04
JPH05507389A (ja) 1993-10-21
DE69129850T2 (de) 1998-12-24
EP0528995A1 (de) 1993-03-03
JP3802554B2 (ja) 2006-07-26
ATE168820T1 (de) 1998-08-15
WO1991017897A1 (en) 1991-11-28
DE69129850D1 (de) 1998-08-27
EP0853332B1 (de) 2003-10-29
AU7961391A (en) 1991-12-10
EP0528995B1 (de) 1998-07-22
ATE253257T1 (de) 2003-11-15
EP0528995A4 (en) 1993-05-05
DE853332T1 (de) 1999-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0396923B1 (de) Hubtisch und Transportverfahren
US5235995A (en) Semiconductor processor apparatus with dynamic wafer vapor treatment and particulate volatilization
US5370741A (en) Dynamic semiconductor wafer processing using homogeneous chemical vapors
DE102005024118B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion von Partikeln bei der thermischen Behandlung rotierender Substrate
US5232511A (en) Dynamic semiconductor wafer processing using homogeneous mixed acid vapors
DE69805327T2 (de) Schnelles wärmebehandlungssystem mit gasangetriebenem drehbarem substrat
DE69631566T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Waschbehandlung
EP1202326B1 (de) Vorrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung von scheibenförmigen Gegenständen
DE10241164B4 (de) Röntgenfluoreszenzspektrometersystem
DE60218163T2 (de) Megaschallreinigungs- und trocknungsvorrichtung
DE102018102592A1 (de) Substratbearbeitungsvorrichtung und Vorrichtung zum Herstellen einer integrierten Schaltungsvorrichtung
DE3707672A1 (de) Epitaxieanlage
DE102006017056A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers
DE69736378T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von zu verarbeitenden Objekte
CH652148A5 (de) Vorrichtung zum beschichten von plaettchen.
DE10062199A1 (de) Substratprozessvorrichtung und Substratprozessverfahren
DE10020523A1 (de) Bearbeitungseinrichtung und Bearbeitungsverfahren
DE69133335T2 (de) Vorrichtung zur Behandlung von Wafern
EP2383771B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Lösen einer Polymerschicht von einer Oberfläche eines Substrats
DE69935795T2 (de) Exzentrisch rotierendes bearbeitungsgerät für flache medien
US5357991A (en) Gas phase semiconductor processor with liquid phase mixing
DE212005000047U1 (de) System zum Dünnen eines Halbleiter-Werkstücks
EP3017462B9 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer substratoberfläche
EP0989594B1 (de) Prozesskammer
JPH09503099A (ja) 流体中の半導体ウエハを処理するプロセスおよび装置

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee