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Die
Erfindung betrifft eine Einheit zur Behandlung einer auf einem Substrat
ausgebildeten Schicht gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Schicht, wobei die
Vorrichtung eine Schichtbehandlungseinheit aufweist, und ein Verfahren
zur Behandlung einer auf einem Substrat ausgebildeten Schicht in
einer Behandlungskammer gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 4. Dabei kann es sich um eine Isolierschicht handeln, die
durch Auftrag einer Beschichtungsflüssigkeit mit darinin einem
Lösungsmittel
dispergierten Teilchen, die als Ausgangsmaterial einer Schichtkomponente vorgesehen
sind, auf eine Substratoberfläche
gebildet wird. Eine Einheit und ein Verfahren dieser Art sind zum
Beispiel aus US-A-5670210 bekannt.
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Als
Verfahren zur Bildung einer isolierenden Zwischenschicht eines Halbleiterbauelements
sind chemische Aufdampfung (CVD) und thermische Oxidation bekannt.
Andererseits gibt es außer
diesen ein Verfahren, das als Sol-Gel-Verfahren bezeichnet wird.
Bei diesem Sol-Gel-Verfahren wird eine Beschichtungsflüssigkeit
mit darin dispergierten Kolloiden aus TEOS (Tetraethoxysilan; (Si(C2H5O)4))
in einem organischen Lösungsmittel,
wie z. B. in Ethanollösung,
auf die Oberfläche
eines Halbleiterwafers (nachstehend einfach als Wafer bezeichnet)
aufgetragen, die aufgetragene Schicht wird nach dem Gelieren getrocknet,
um eine Siliciumoxidschicht zu erhalten. Die Beispiele dieses Sol-Gel-Verfahrens
werden in den Offenlegungsschriften der japanischen Patenanmeldungen
Nr. HEI-8-162 450 und HEI-8-59 362 offenbart.
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Das
Verhalten im Verlauf der Änderung
der aufgebrachten Schicht bei diesem Sol-Gel-Verfahren ist schematisch
in 10A bis 10C dargestellt. Zunächst befinden
sich die TEOS-Teilchen oder – Kolloide,
wenn sie auf den Wafer aufgebracht werden, in einem dispergierten
Zustand in einem Lösungsmittel 200 (10A). Dann wird in dieser aufgebrachten Schicht
durch Einwirkung einer basischen Atmosphäre oder durch Erhitzen die
Polykondensation oder Hydrolyse des TEOS gefördert. Als Ergebnis geliert
die aufgebrachte Schicht zu einer netzartigen TEOS-Struktur 300 (10B).
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Als
nächstes
wird zum Entfernen der in der Beschichtungsflüssigkeit enthaltenen Flüssigkeit
das Lösungsmittel
in der aufgebrachten Schicht durch ein anderes Lösungsmittel 400 mit
niedrigem Siedepunkt und niedriger Oberflächenspannung ersetzt (10C). Durch anschließendes weiteres Trocknen erhält man eine Überzugsschicht
aus Siliciumoxid.
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Übrigens
wird ein in 10C dargestellter Schritt zum
Austausch des Lösungsmittels
ausgeführt,
um Feuchtigkeit zu entfernen. Ferner wird der Schritt zum Austausch
des Lösungsmittels
mit dem Ziel ausgeführt,
die Schicht hydrophob zu machen. Das heißt, da die OH-Gruppe zur Absorption
der Feuchtigkeit neigt, wird die an einen endständigen Abschnitt der Si-O-Bindung
gebundene OH-Gruppe durch eine andere organische Substanz ausgetauscht,
indem die Schicht beispielsweise mit HMDS oder dergleichen gereinigt
wird.
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Ferner
besteht eine weitere Aufgabe darin, das Zusammenfallen einer Schichtstruktur
durch Verwendung eines Lösungsmittels
von niedrigerer Oberflächenspannung
als der von Ethanol zu unterdrücken,
so daß beim
Verdampfen des Lösungsmittels keine
große
Kraft auf die TEOS-Netzstruktur des ausgeübt wird.
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Auf
diese Weise werden durch das Sol-Gel-Verfahren zahllose winzige
Poren in der Siliciumoxidschicht gebildet, in die Luft eindringt.
Daher kommt die relative Dielektrizitätskonstante ε der Oxidschicht
derjenigen von Luft nahe. Daher wird der elektrische Widerstand
der Oxidschicht, die solche winzigen Poren enthält, so hoch, daß er demjenigen von
Luft nahekommt, wodurch eine ideale Isolierschicht entsteht.
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Um
ein solches Sol-Gel-Verfahren in einer konkreten Fertigungslinie
anzuwenden, sind eine Beschichtungseinheit zum Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit
auf einen Wafer, eine Alterungseinheit zum Gelieren der aufgetragenen
Schicht durch Erhitzen des Wafers auf eine vorgegebene Temperatur,
zum Beispiel auf 100°C,
und eine Austauscheinheit zum Austauschen des Lösungsmittels in der aufgetragenen
Schicht durch ein anderes Lösungsmittel notwendig.
Ferner sind auch eine Vorbehandlungseinheit zum Durchführen der
Vorbehandlung, wie zum Beispiel einer Hydrophobierungsbehandlung des
Wafers, und eine Trocknungseinheit zum Trocknen des Wafers notwendig.
Durch Anordnen einer Transportvorrichtung zum Transportieren der
Wafer zwischen entsprechenden Einheiten wird dann eine Vorrichtung
aufgebaut.
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Nach
dem Ausführen
der Gelierbehandlung der aufgetragenen Schicht, ist es jetzt notwendig, daß durch
Unterdrücken
der Verdampfung des Lösungsmittels
aus der aufgetragenen Schicht das Gelieren des TEOS nicht gestört wird.
Dafür ist
die Ausführung
des Geliervorgangs in einem offenen System, wie bei dem herkömmlichen
Verfahren, nicht wünschenswert.
Statt dessen darf die Gelierbehandlung nur in einem abgedichteten
Behälter
mit einer Atmosphäre
ausgeführt
werden, die mit dem Dampf des Lösungsmittels
gefüllt
ist. Das heißt,
nach dem Anordnen eines Wafers auf einem Tisch, der in dem abgedichteten
Behälter
auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt wird, darf nur Gas eingeleitet
werden, das den Dampf des Lösungsmittels
enthält.
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Nun
haben die Erfinder die Durchführung des
Geliervorgangs mit einer Alterungseinheit 3 beispielsweise
mit der in 11 dargestellten Struktur untersucht.
Die Alterungseinheit 3 weist eine Heizplatte 30,
eine mit einem Heizkörper
versehene Abdeckung 33, einen Gaseinlaßweg 34 und einen
Gasauslaßweg 35 auf.
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Wie
in 11 dargestellt, besteht in dieser Alterungseinheit 3 die
Heizplatte 30 aus Keramik und enthält einen Heizkörper 31a.
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Die
Abdeckung 33 ist mit einem Heizkörper versehen. Diese Abdeckung 33 ist über ein
Dichtungselement 32 eng mit einem Umfangsabschnitt der
Heizplatte 30 verbunden und bildet zusammen mit der Heizplatte 30 einen
abgedichteten Behälter, der
eine Behandlungskammer S definiert.
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In
der Heizplatte 30 ist außen entlang dem Umfangsabschnitt
des Wafers W schlitzförmig
ein Gaseinlaß 34a ausgebildet.
Dieser Gaseinlaß 34a durchdringt
die Heizplatte 30 und ist mit einem Gaseinlaßweg 34 verbunden,
auf dem Gas von außen eingeleitet
wird.
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Im
Mittelabschnitt der Abdeckung 33 ist ein Absaugauslaß 35a angeordnet.
Dieser Absaugauslaß 35a durchdringt
die Abdeckung 33 und ist mit dem Auslaßweg 35 verbunden,
der mit dem Außenraum
in Verbindung steht Zusätzlich
zu der Alterungseinheit 3 sind beispielsweise 3 aufwärts und
abwärts
bewegliche Stifte 36 vorgesehen, und mit diesen aufwärts und
abwärts
beweglichen Stiften wird der Wafer W zwischen der Heizplatte 30 und
der Position oberhalb der Heizplatte auf und ab bewegt.
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Als
hierbei zu verwendendes Gas wird ein Gas aus einer Lösungsmittelkomponente
eingesetzt, zum Beispiel Ethylenglycoldampf, um die Verdampfung
des Lösungsmittels
innerhalb der aufgebrachten Schicht zu unterdrücken, während die Atmosphäre für die Wärmebehandlung
erhitzt wird.
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Ferner
ist der Gaseinlaßweg 34 so
angeordnet, daß er
die Heizplatte 30 durchdringt. Daher wird das Gas in den
abgedichteten Behälter
eingeleitet, nachdem es auf eine Temperatur von beispielsweise etwa
100°C oder
eine Temperatur erhitzt wird, die dieser Temperatur sehr nahe kommt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Konzentration des Ethylenglycoldampfs beispielsweise
gleich dem Sättigungsdampfdruck
bei einer Behandlungstemperatur von etwa 100°C. Ferner kann zusätzlich zu
dem Ethylenglycol gleichzeitig ein Gelierbeschleunigungsgas eingeleitet
werden, zum Beispiel Ammoniakgas.
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In
einem solchen abgedichteten Behälter
als der 11 dargestellten Alterungseinheit 3 tritt
jedoch zu Beginn der Gaseinleitung das Problem auf, daß die Konzentration
und die Temperatur des Gases schwanken, bis die Gaszufuhr einen
stationären
Zustand erreicht.
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Falls
ein Wafer bei einer vorgegebenen Temperatur verarbeitet wird, die
höher als
die Normaltemperatur ist, zum Beispiel 100°C, kommt außerdem, wie oben erwähnt, beim
Einbringen des auf Raumtemperatur befindlichen Wafers in den abgedichteten Behälter mit
vorgegebener Temperatur das Gas der Lösungsmittelkomponente, das
in dem abgedichteten Behälter
den Sättigungsdampfdruck
aufweist, in Kontakt mit dem Wafer, und seine Temperatur nimmt ab.
Als Ergebnis entsteht ein übersättigter
Zustand, und das Gas wird wahrscheinlich aus der Lösungsmittelkomponente
kondensieren. Wenn zum Beispiel Ethylenglycol auf dem Wafer kondensiert,
nimmt die Dicke dieses Teils zu, wodurch das Problem auftritt, daß die Isolierschicht
inhomogen wird.
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Als
technischen Hintergrund offenbart US-A-5670210 ein Substratbeschichtungsverfahren, das
als Hilfsstoffe Lösungsmitteldampf
und ein weiteres Gas verwendet, die mit Hilfe von Ventilen vermischt
werden, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet eine Einheit und ein Verfahren
zur Schichtbehandlung, wie in den Ansprüchen 1 und 4 definiert, und
eine Schichtbildungsvorrichtung, wie in Anspruch 3 definiert.
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Die
Erfindung gemäß der vorliegenden
Patentanmeldung ist zur Lösung
eines Problems wie des oben beschriebenen entwickelt worden.
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Besondere
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Das
heißt,
die Erfindung stellt ein Verfahren zum Aufbringen einer Schicht
bereit, das imstande ist, zu Beginn der Gaseinleitung in einen abgedichteten
Behälter
eine Temperatur- und Konzentrationsschwankung zu unterdrücken, die
Kondensation der Lösungsmittelkomponente
unmittelbar nach dem Transport eines Substrats, zum Beispiel eines
Wafers, in den abgedichteten Behälter
zu verhindern, und dadurch eine Dünnschicht, zum Beispiel eines Isolierzwischenschicht,
von hervorragender Qualität zu
erhalten.
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1 zeigt
eine Draufsicht, die schematisch eine Gesamtkonfiguration eines
Beispiels einer Schichtbildungsvorrichtung darstellt, die bei der
praktischen Ausführung
der Erfindung verwendet wird.
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2A, 2B, 2C und 2D zeigen Diagramme
zur Erläuterung
des Behandlungsablaufs bei der Bildung einer Schicht, wobei die
oben erwähnte
Schichtbildungsvorrichtung verwendet wird.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Alterungseinheit
und einer Gaszufuhreinrichtung in der oben erwähnten Schichtbildungsvorrichtung.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Ablaufs einer Gelierbehandlung
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
darstellt.
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5 zeigt
ein Kennliniendiagramm, das die zeitliche Änderung der Wafertemperatur
und der Konzentration des Lösungsmitteldampfs
während der
Gelierbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren darstellt.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels der Gaszufuhreinrichtung.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels der Gaszufuhreinrichtung.
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8 zeigt
ein Kennliniendiagramm, das die zeitliche Änderung der Wafertemperatur
und der Konzentration des Lösungsmitteldampfs
während der
Gelierbehandlung bei Verwendung der in 7 dargestellten
Gaszufuhreinrichtung darstellt.
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9 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels der Gaszufuhreinrichtung.
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10A, 10B und 10C zeigen Diagramme zur Erläuterung der Änderungssituation
der aufgetragenen Schicht beim Sol-Gel-Verfahren.
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11 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Alterungseinheit,
die gegenwärtig
von den Erfindern untersucht wird.
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12 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein Beispiel einer Lösungsmittelaustauscheinheit
darstellt, in der ein Lösungsmittelaustauschschritt
nach einem zweiten Beispiel praktisch ausgeführt wird.
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13 zeigt
eine Draufsicht, die eine Düse für die Lösungsmittelzufuhr
darstellt, die in der oben erwähnten
Lösungsmittelaustauscheinheit
verwendet wird.
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14 zeigt
ein Diagramm, das eine Folge von Zeittakten zum Schließen und Öffnen von
Ventilen zur Erläuterung
eines Verfahrens gemäß dem zweiten
Beispiel darstellt.
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15 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein weiteres Beispiels einer
Lösungsmittelaustauscheinheit
darstellt, in der ein Lösungsmittelaustauschschritt
praktisch ausgeführt
wird.
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16 zeigt
eine Draufsicht, die einen Lösungsmitteldosierabschnitt
darstellt, der in der Lösungsmittelaustauscheinheit
verwendet wird.
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17 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein weiteres Beispiel einer
Lösungsmittelaustauscheinheit
darstellt, in der ein Lösungsmittelaustauschschritt
praktisch ausgeführt
wird.
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18 zeigt
eine Schnittansicht, die eine herkömmliche Resistbeschichtungsvorrichtung
darstellt.
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19 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die eine Schichtbildungsvorrichtung
darstellt.
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20 zeigt
eine Draufsicht eines Schnitts entlang der Linie A-A der Beschichtungseinheit
von 19.
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21A, 21B und 21C zeigen Ablaufdiagramme, die sequentiell einen
Teil eines Verfahrensbeispiels darstellen.
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22A, 22B und 22C sind Ablaufdiagramme, die Prozesse im Anschluß an die
in 21A bis 21C gezeigten
Prozesse darstellen.
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23 zeigt
eine auseinandergezogene Darstellung, die eine Situation darstellt,
wo die Überzugsschicht
des Umfangsabschnitts eines Wafers durch eine Kantenspülbehandlung
entfernt wird.
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24A und 24B sind
Ablaufdiagramme, die Prozesse nach der Beschichtungsbehandlung darstellen.
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25 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein Beispiel darstellt, in
dem ein Dreiwegeventil an einem Lösungsmitteldampfzuflußrohr der Beschichtungseinheit
in der Schichtbildungsvorrichtung befestigt ist.
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26 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein Beispiel einer Beschichtungseinheit
darstellt.
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27A, 27B, 27C und 27D sind
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
des Lösungsmittelaustauschvorgangs
nach dem Verfahren gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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28A und 28B sind
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
eines Geliervorgangs und eines Lösungsmittelaustauschvorgangs.
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29 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils, die ein Beispiel einer Beschichtungseinheit
darstellt, in der die zur Schichtbildung führende Behandlung ausgeführt wird.
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30A, 30B, 30C und 30D zeigen
Ablaufdiagramme zur Erläuterung
der Schichtbildungsbehandlung.
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31 zeigt
ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen Beschichtungsflüssigkeiten
und Schichtqualität
der Überzugsschicht
darstellt.
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32 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Alterungseinheit
in der Schichtbildungsvorrichtung.
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33 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels des Gasströmungswegs
in der in 32 dargestellten Alterungseinheit.
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34 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des Gasströmungswegs
in einer Alterungseinheit.
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35 zeigt
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Alterungseinheit.
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36 zeigt
eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Ausführungsform einer Schichtbildungsvorrichtung
darstellt.
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37 zeigt
eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Beschichtungs-/Alterungseinheit
der Schichtbildungsvorrichtung darstellt.
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38 zeigt
eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Beschichtungseinheit der
Beschichtungs-/Alterungseinheit
darstellt.
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39 zeigt
eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Alterungseinheit der Beschichtungs-/Alterungseinheit
darstellt.
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40 zeigt
eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Lösungsmittelaustauscheinheit
der Schichtbildungsvorrichtung darstellt
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41 zeigt
eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel einer Beschichtungs-/Alterungseinheit
darstellt.
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42 zeigt
eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel einer Beschichtungs-/Alterungseinheit
darstellt.
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43 zeigt
eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel einer Schichtbildungsvorrichtung
darstellt.
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44 zeigt
eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel einer Schichtbildungsvorrichtung
darstellt.
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45 zeigt
eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel einer Schichtbildungsvorrichtung
darstellt.
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Im
folgenden werden die Details konkreter Beispiele der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Übrigens ist
der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht als auf den Bereich
der folgenden Beispiele beschränkt aufzufassen.
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BEISPIEL 1
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1 zeigt
eine Draufsicht, die schematisch eine Schichtbildungsvorrichtung
darstellt, die bei der praktischen Ausführung des Verfahrens von Beispiel 1
eingesetzt wird, das die Erfindung gemäß der vorliegenden Patentanmeldung
beinhaltet. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Eintritts-/Austrittsöffnung für Wafer
W, die Substrate sind. An dieser Eintritts-/Austrittsöffnung 11 entnimmt
ein Transportarm 12 einen Wafer W aus einer Kassette C,
die auf einem Kassettentisch CS angeordnet ist, und übergibt den
Wafer an einem Hauptarm 13.
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Auf
einer Seite von Führungsschienen 14, die
den Transportweg eines Hauptarms 13 bilden, sind eine Beschichtungseinheit 2,
die einen Beschichtungsabschnitt darstellt, der einen Hauptabschnitt
der Vorrichtung bildet, zusammen mit einer Alterungseinheit 3,
die einen Gelierbehandlungsabschnitt bildet, und einer Lösungsmittelaustauscheinheit 4,
die einen Lösungsmittelaustauschabschnitt bildet,
in dieser Reihenfolge angeordnet. Außerdem sind auf der anderen
Seite des Transportwegs 14 Behandlungseinheiten U1 bis
U4 angeordnet. Diesen Behandlungseinheiten U1 bis U4 sind Einheiten
zur Durchführung
einer Hydrophobierungsbehandlung, die dem Auftrag einer Beschichtungsflüssigkeit
auf das Substrat vorausgeht, einer Abkühlungsbehandlung bzw. einer
Wärmebehandlung
(Trocknungsbehandlung) nach der Ausbildung einer Schicht auf dem
Substrat oder dergleichen zugeordnet.
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Nachstehend
wird der gesamte Vorgang von Beispiel 1 beschrieben, das diese Schichtbildungsvorrichtung
verwendet.
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In 2A bis 2D ist
der Behandlungsablauf zur Ausbildung einer Schicht der Reihe nach schematisch
dargestellt. Ein unbehandelter Wafer W, der durch einen Hauptarm 13 aus
dem Inneren einer Kassette C eines Kassettentischs CS entnommen wird,
wird in einer Beschichtungseinheit 2 abgelegt. In der Beschichtungseinheit 2 wird
dann eine Beschichtungsflüssigkeit
T auf eine Oberfläche
des Wafers W aufgetropft (2A). Als
Beschichtungsflüssigkeit
kann eine Flüssigkeit
verwendet werden, in der Kolloide und/oder Teilchen, beispielsweise
aus TEOS (Tetraoxysilan) in einem Lösungsmittel dispergiert sind,
das Ethylenglycol, Ethylalkohol, Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure enthält.
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Anschließend wird
das Innere der Beschichtungseinheit 2 mit Dampf des Lösungsmittels
gefüllt, beispielsweise
von Ethylenglycol. Wenn in diesem Zustand der Wafer mit hoher Geschwindigkeit
in Drehung versetzt wird, dann wird die Beschichtungsflüssigkeit über die
Waferoberfläche
ausgebreitet und bildet eine Überzugsschicht
F (2B).
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Dann
wird der Wafer W auf einer Heizplatte 31 der Alterungseinheit
angeordnet, und anschließend
wird zum Abdichten eine Abdeckung 33 geschlossen. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Wafer W durch die Heizplatte 31 auf
eine vorgegebene Temperatur erhitzt, beispielsweise von etwa 100°C. Danach
werden Ethylenglycoldampf und ein Trägergas in die Alterungseinheit 3 eingeleitet,
um die Überzugsschicht
zu gelieren (2C).
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Dann
wird in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4 mit
Ethylalkohol, HMDS (Hexamethyldisilan) und Heptan ein Lösungsmittelaustausch
der gelierten Schicht durchgeführt.
Durch diesen Lösungsmittelaustausch
wird die Feuchtigkeit in der Überzugsschicht
durch Ethylalkohol ersetzt. Ferner werden durch HMDS Hydroxylgruppen
in der aufgetragenen Schicht entfernt. Ferner wird das Lösungsmittel
in der aufgetragenen Schicht durch Heptan ersetzt. Der Grund für die Verwendung
von Heptan ist, daß durch
die Verwendung eines Lösungsmittels
mit niedrigerer Oberflächenspannung
die Spannung vermindert werden kann, die an einer porösen Struktur, d.
h. einer Netzstruktur von TEOS angreift. Dadurch wird ein Zusammenfallen
der Netzstruktur verhindert. Der Zustand bis zu diesem Schritt ist
in 2D dargestellt. Danach wird der Wafer W in einer
Trocknungseinheit behandelt, beispielsweise etwa 1 Minute lang.
Auf diese Weise wird auf der Oberfläche des Wafers W eine Isolierzwischenschicht
gebildet, die aus einer Siliciumoxidschicht mit einer Dicke von
beispielsweise 6000Å besteht.
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In 3 ist
ein Beispiel der Alterungseinheit (des Gelierbehandlungsabschnitts) 3 und
einer Gaszufuhreinrichtung 5 dargestellt, die beide wesentliche Teile
des vorliegenden Beispiels sind. Wie in 3 gezeigt,
ist die Gaszufuhreinrichtung 5 mit einem Gaseinlaßweg 34 der
Alterungseinheit 3 verbunden.
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Die
Gaszufuhreinrichtung weist einen Gasmengendurchflußregler 51,
einen Flüssigkeitsmengendurchflußregler 52,
einen Verdampfer 53, ein Dreiwegeventil 54 und
Rohre oder Röhren
auf, welche diese Einrichtungen verbinden.
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Der
Gasmengendurchflußregler 51 regelt
die Durchflußmenge
des Trägergases,
das aus einem Stickstoffgas oder einem Ammoniakgas besteht, das von
einer Trägergaszufuhreinrichtung
(in der Figur nicht dargestellt) zugeführt wird.
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Der
Flüssigkeitsmengendurchflußregler 52 regelt
die Durchflußmenge
des Lösungsmittels,
wie z. B. Ethylenglycol, die aus einer Lösungsmittelabgabevorrichtung
(in der Figur nicht dargestellt) abgegeben wird.
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Ein
Verdampfer 53 verdampft das Lösungsmittel, dessen Durchflußmenge durch
den Gasmengendurehflußregler 51 und
den Flüssigkeitsmengendurchflußregler 52 geregelt
wird.
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Das
Dreiwegeventil 54 schaltet die Förderrichtung des Gases, das
Dampf der durch den Verdampfer 53 verdampften Lösungsmittelkomponente enthält, zwischen
der Kammerseite und der Auslaßseite
der Alterungseinheit 3 um.
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Die
Alterungseinheit 3 weist eine Konfiguration auf, die identisch
mit derjenigen der in 11 dargestellten Einheit ist.
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Daher
wird eine ausführliche
Beschreibung der Alterungseinheit 3 hier weggelassen. Übrigens wird
das Gas von dem Gaseinlaßweg 34 in
einem Verteilungsraum 34a verteilt und aus einem Gaseinlaß 34b,
der in Umfangsrichtung schlitzförmig
ausgebildet ist, in einen Behandlungsraum eingeleitet.
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Als
nächstes
wird der Ablauf der Gelierbehandlung beschrieben.
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4 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Gelierbehandlung. Zunächst wird ein Dreiwegeventil 54 zur Auslaßseite geschaltet.
Dann werden ein Trägergas und
ein Lösungsmittel
aus einer Trägergaszufuhreinrichtung
(in der Figur nicht dargestellt) bzw. einer Lösungsmittelzufuhreinrichtung
(in der Figur nicht dargestellt) zugeführt. Dann wird in dem Verdampfer 53 ein
Gasgemisch aus Dampf der Lösungsmittelkomponente
und dem Trägergas
gebildet. Das so erzeugte Gasgemisch wird durch das Dreiwegeventil 54 abgesaugt
(Schritt 1).
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Wenn
der Erzeugungszustand, wie z. B. die Konzentration, die Temperatur
oder dergleichen, des Gasgemischs stabil wird, wird in der Beschichtungseinheit 2 der
Wafer W mit einer darauf aufgetragenen Schicht auf die Heizplatte 31 aufgelegt,
die auf der vorgegebenen Temperatur gehalten wird, und die Abdeckung 33 wird
geschlossen (Schritt 2).
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Dann
wird das Dreiwegeventil 54 zur Kammerseite umgeschaltet.
Eine Zeitlang nach dem Umschalten zur Kammerseite, d. h. bis der
Gaseinlaßweg 34 der
Alterungseinheit 3 und das Innere der Behandlungskammer
S durch das Gasgemisch gefüllt werden,
wird die Konzentration der Lösungsmittelkomponente
in dem Gasgemisch auf die Sättigungskonzentration
bei der Behandlungstemperatur, z. B. bei 100°C, reguliert (Zeitpunkt A in 5).
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Nach
der allmählichen
Erhöhung
der Temperatur des Wafers W von der Normaltemperatur aus, um das
Innere der Behandlungskammer S mit dem Gasgemisch zu füllen, bis
die Temperatur des Wafers W die vorgegebene Temperatur T0 erreicht, z. B. 100°C, wird dann die mittlere Konzentration
der Lösungsmittelkomponente
in dem Gasgemisch erniedrigt (Zeitpunkt B in 5). Während der
Zeitspanne, in der die Lösungsmittelkonzentration
niedrig ist, wird mit der Erhöhung
der Wafertemperatur die Konzentration der Lösungsmittelkomponente kontinuierlich erhöht. Die
Konzentration der Lösungsmittelkomponente
wird vorzugsweise so geregelt, daß der Partialdruck der Lösungsmittelkomponente
immer gleich dem Sättigungsdampfdruck
bei der Wafertemperatur ist, d. h. gleich 100% (Schritt S3).
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Übrigens
kann die Konentratinsregelung der Lösungsmittelkomponente durch
Regelung der Durchflußmenge
des Trägergases
mit dem Gasmengendurchflußregler 51 ausgeführt werden.
Oder sie kann durch Regelung des Flüssigkeitsmengendurchflußreglers 52 ausgeführt werden.
Ferner können beide
Regler gleichzeitig verwendet werden.
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Wenn
die Temperatur des Wafers W die vorgegebene Temperatur erreicht
hat, wird kontrolliert, ob die Konzentration der Lösungsmittelkomponente gleich
der Sättigungskonzentration
ist (100%) (Schritt 4). Dann wird dieser Zustand gehalten,
bis die Gelierbehandlung der aufgetragenen Schicht abgeschlossen
ist (Zeitpunkt C in 5). Danach wird durch Umschalten
des Dreiwegeventils 54 zur Auslaßseite das vom Verdampfer 53 zugeführte Gas
abgelassen (Schritt S5). Dann wird durch Öffnen der Abdeckung 33 der
Alterungseinheit 3 der Wafer W aus der Alterungseinheit 3 entnommen
(Schritt 6). Damit ist die Gelierbehandlung beendet.
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Da
gemäß Beispiel
1 nach der Stabilisierung des Erzeugungszustands des Gasgemischs
das Gasgemisch in einen abgedichteten Behälter der Alterungseinheit 3 eingeleitet
wird, kann zu Beginn der Gaseinleitung die Schwankung der Konzentration und
der Temperatur der Lösungsmittelkomponente unterdrückt werden.
Ferner wird, bis die Temperatur des Wafers nach dem Transport des
Wafers in den abgedichteten Behälter
auf die vorgegebene Temperatur erhöht wird, die Gaskonzentration
der Lösungsmittelkomponente
in dem Gasgemisch allmählich entsprechend
der Temperatur des Wafers erhöht. Daher
kann verhindert werden, daß das
Gas der Lösungsmittelkomponente
unmittelbar nach dem Einbringen des Wafers W in den abgedichteten
Behälter kondensiert,
wodurch man eine hervorragende Dünnschicht
erhalten kann, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
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In 6 ist
ein anderes Beispiel der Gaszufuhreinrichtung dargestellt. Gemäß der Darstellung
in 6 weist die Gaszufuhreinrichtung 6 einen
Gasmengendurchflußregler 61,
ein Zweiwegeventil 62, eine Kammer 63, einen Heizkörper 64,
eine Zuflußleitung 65,
einen Gasmengendurchflußregler 66,
ein Zweiwegeventil 66a, ein Zweiwegeventil 67 und
Rohre oder Röhren
auf welche die Verbindungen dazwischen herstellen.
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Der
Gasmengendurchflußregler 61 regelt
die Durchflußmenge
des Trägergases,
das aus einem Stickstoffgas, einem Ammoniakgas oder dergleichen besteht,
das von der Trägergaszufuhreinrichtung
(in der Figur nicht dargestellt) zugeführt wird.
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Das
Zweiwegeventil 62 schaltet zwischen Zufuhr oder Sperrung
des Trägergases
um, dessen Durchflußmenge
zu einer Kammer der Alterungseinheit 3 durch den Gasmengendurchflußregler 61 geregelt
wird.
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Der
Behälter 63 speichert
das Lösungsmittel, wie
z. B. Ethylenglycol oder dergleichen.
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Der
Heizkörper 64 erhitzt
das Lösungsmittel.
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Die
Zuflußleitung 65 dient
zum Einleiten eines Spülgases,
wie z. B. eines Stickstoffgases (N2-Gases), das von der
Spülgaszuflußeinrichtung (in
der Figur nicht dargestellt) zugeführt wird, in das Lösungsmittel,
wie z. B. in Ethylenglycollösung.
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Der
Gasmengendurchflußregler 66 dient
zur Regelung der Durchflußmenge
des Lösungsmitteldampfs,
der durch einen Behälter 63 erzeugt
wird, der ein Erhitzungs-Gasentwickler ist.
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Das
Zweiwegeventil 66a dient zum Umschalten zwischen Zufluß und Sperrung
des Lösungsmitteldampfs,
dessen Durchflußmenge
durch den Mengendurchflußregler 66 geregelt
wird.
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Das
Zweiwegeventil 67 schaltet zwischen Auslaß und Sperrung
des durch den Erhitzungs-Gasentwickler
erzeugten Lösungsmitteldampfs
um.
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Das
Trägergas
und der Lösungsmitteldampf werden
nach dem Mischen in die Kammer 3 eingeleitet.
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Falls
die in 6 dargestellte Gaszufuhreinrichtung verwendet
wird, dann wird beispielsweise gleichzeitig mit dem Öffnen der
Zweiwegeventile 62 und 66a das Zweiwegeventil 67 der
Lösungsmitteldampfleitung
geschlossen und durch Betätigung
eines oder beider Mengendurchflußregler 61, 66 kann die
Konzentration der Lösungsmittelkomponente
in dem Gasgemisch kontinuierlich variiert werden. Wenn jedoch die
Durchflußmenge
des Spülgases (N2) konstant gehalten wird, während durch Öffnen des
Zweiwegeventils 67 der Dampf abgelassen wird, kann durch
Regelung des Mengendurchflußreglers 66 nur
die notwendige Durchflußmenge
durchgelassen werden. In diesem Fall ist eine Stabilisierung des Drucks
in dem Behälter 63 vorteilhaft.
Ferner kann durch Öffnen
des Zweiwegeventils 67 der Lösungsmitteldampfleitung und
durch Abklemmen des Zweiwegeventils 66a, um die Durchflußmenge auf
Null zu bringen, der Zufluß des
Lösungsmitteldampfs
zur Kammer 3 gesperrt werden. Übrigens kann, wenn die Mengendurchflußregler 61, 66 eine
vollständige
Absperrfunktion aufweisen, auf die Zweiwegeventile 62 und 66a verzichtet
werden.
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Auch
in dem in 6 dargestellten Beispiel kann
außerdem
die Konzentration der Lösungsmittelkomponente
in dem Gasgemisch kontinuierlich entsprechend der Wafertemperatur
geregelt werden. Wie beispielsweise in der oben erwähnten 5 dargestellt,
wird die Konzentration des Ethylenglycols geregelt. Ferner wird
vor dem Einbringen des Wafers W auf die gleiche Weise wie im oben
erwähnten
Beispiel der Lösungsmitteldampf
aus Ethylenglycol ständig
erzeugt und abgelassen. Daher kann zu Beginn der Gaseinleitung eine
Schwankung der Temperatur und der Konzentration der Lösungsmittelkomponente unterdrückt werden;
außerdem
wird die Kondensation der gasförmigen
Lösungsmittelkomponente
infolge der niedrigen Temperatur des Wafers verhindert; daher kann
man eine hervorragende Dünnschicht
erhalten, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
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Ferner
wird bei der in 7 dargestellten Gaszufuhreinrichtung 7 der
Mengendurchflußregler 61 der
Trägergasleitung
im Vergleich zu der in 6 dargestellten Gaszufuhreinrichtung 6 weggelassen. Im übrigen ist
der Aufbau der gleiche wie bei der in 6 dargestellten
Gaszufuhreinrichtung 6.
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Um
in diesem Fall die Konzentration der Lösungsmittelkomponente in dem
Gasgemisch in einem Zustand zu regeln, wo das Zweiwegeventil 62 der
Trägergasleitung
geöffnet
ist und die Durchflußmenge
der Lösungsmittelkomponente
durch den Mengendurchflußregler 66 geregelt
wird, kann nur das Zweiwegeventil 67 der Lösungsmitteldampfleitung
entsprechend zwischen Öffnen/Schließen umgeschaltet
werden.
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Das
heißt,
wie in 8 dargestellt, bis zum Transport des Wafers W
in die Kammer 3 und nachdem das Innere des Gaseinlaßwegs 34 und
der Behandlungskammer 5 mit dem Gasgemisch gefüllt sind,
wird die Temperatur des Wafers auf die vorgegebene Temperatur erhöht, z. B.
auf etwa 100°C (Zeitpunkt
B in 8), und das Zweiwegeventil 67 wird intermittierend
zur Kammerseite 3 geschaltet. Dadurch kann die zeitlich
gemittelte Konzentration der Lösungsmittelkomponente
in der Gasatmosphäre
innerhalb der Kammer 3 reguliert werden. In dem in 8 dargestellten
Zeitintervall B kann diesmal durch relative und allmähliche Verlängerung
der Zeittakte der Umschaltung des Zweiwegeventils 67 zur Kammerseite 3 die
mittlere Konzentration der Lösungsmittelkomponente
in der Gasatmosphäre
innerhalb der Kammer 3 entsprechend der Erhöhung der
Wafertemperatur auf eine geeignete Konzentration geregelt werden. Übrigens
wird in 8 der Strömungsleitwert des Gasströmungsweges
ignoriert, und die Abbildung beruht auf der Annahme, daß die Konzentration
des Gases entsprechend der Umschaltung des Ventils 67 variiert.
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Auch
in diesem Fall wird vor dem Einbringen des Wafers W vorzugsweise
der Lösungsmitteldampf ständig erzeugt
und abgelassen. Auch in diesem Beispiel kann die Schwankung der
Konzentration und der Temperatur der Lösungsmittelkomponente zur Beginn
der Gaseinleitung unterdrückt
werden; ferner kann eine Kondensation des Gases der Lösungsmittelkomponente
infolge der niedrigen Temperatur des Wafers verhindert werden. Dadurch
kann man eine hervorragende Dünnschicht
erhalten, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht. Ferner kann bei
dem in 7 dargestellten Beispiel durch Anordnung eines
temperaturgesteuerten Pufferraums 71 die Konzentrationsschwankung
des Lösungsmitteldampfs
gemittelt werden.
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Ferner
wird die in 9 dargestellte Gaszufuhreinrichtung 8 im
Vergleich zu der in 7 dargestellten Gaszufuhreinrichtung 7 anstelle
des Mengendurchflußreglers 66 und
des Zweiwegeventils 67 mit einem Dreiwegeventil 81 ausgestattet,
das den Lösungsmitteldampf
entweder zur Kammerseite 3 oder zur Auslaßseite leitet.
Durch entsprechendes Umschalten der Zuflußrichtung des Lösungsmitteldampfs
zwischen der Kammerseite 3 und der Auslaßseite kann
der Lösungsmitteldampf
intermittierend der Kammer 3 zugeführt werden, wie in 8 dargestellt.
Dadurch kann die Konzentration der Lösungsmittelkomponente in der
Gasatmosphäre
innerhalb der Kammer 3 so geregelt werden, daß die geeignete Konzentration
erzielt wird, die dem Temperaturanstieg des Wafers entspricht.
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Übrigens
können
in allen 3, 6 und 7 von
der Erzeugung des Lösungsmitteldampfs bis
zur Kammer die Rohrleitungen beheizt werden, mit dem Ziel, das Auftreten
einer Kondensation in den Rohrleitungen zu verhindern.
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In
der obigen Beschreibung der Erfindung ist die Einrichtung zur Erzeugung
des Lösungsmitteldampfs
nicht auf einen Erhitzungs-Gasentwickler beschränkt. Ferner wird bei den in 6 und 7 dargestellten
Gaszufuhreinrichtungen auf die Trägergasleitung verzichtet. Falls
keine Trägergasleitung vorhanden
ist, können
in dem Erhitzungs-Gasentwickler die Lösungsmittelkonzentration und
die Durchflußmenge
des Spülgases
gesteuert werden. Ferner kann als zu behandelndes Substrat ohne
Beschränkung
auf den Wafer das Glassubstrat für
einen Flüssigkristallbildschirm
verwendet werden.
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Folglich
kann erfindungsgemäß die Konzentrations-
und Temperaturschwankung der Lösungsmittelkomponente
zu Beginn der Gaseinleitung unterdrückt werden. Ferner kann verhindert
werden, daß unmittelbar
nach dem Einbringen des Substrats eine Kondensation des Gases der
Lösungsmittelkomponente
auftritt, wodurch man eine hervorragende Dünnschicht erhalten kann, wie
z. B. die Isolierzwischenschicht.
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Nachstehend
wird Beispiel 2 beschrieben. Übrigens
werden bei der Erläuterung
der folgenden Beispiele die Teile weggelassen, die bereits in den vorstehenden
Beispielen vorkommen.
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BEISPIEL 2
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In
einer Schichtbildungsvorrichtung wie der in 1 dargestellten
wird der Wafer W, nachdem er einer Hydrophobierungsbehandlung und
einer Abkühlungsbehandlung
ausgesetzt wurde, durch den Hauptarm 13 nacheinander zur
Beschichtungseinheit 2, Alterungseinheit 3 und
Lösungsmittelaustauscheinheit 4 transportiert.
und nach der Ausführung entsprechender
vorgegebener Behandlungen in diesen Einheiten wird eine Trocknungsbehandlung
ausgeführt.
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Die
Schritte zur Bildung einer Schicht und zum Gelieren, die in der
Beschichtungseinheit 2 bzw. in der Alterungseinheit 3 ausgeführt werden,
werden nachstehend unter Bezugnahme auf 2A bis 2D kurz
beschrieben.
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Im
Schichtbildungsschritt wird, um die Verdampfung des in der Beschichtungsflüssigkeit
enthaltenen Lösungsmittels
zu unterdrücken,
in der nicht dargestellten Behandlungskammer, die z. B. mit dem
Dampf von Ethylenglycol gefüllt
ist, in der Nähe des
Drehungsmittelpunkts auf der Oberfläche des auf der Drehspannvorrichtung 21 angesaugten
Wafers W die Beschichtungsflüssigkeit
T zugeführt (2A).
Als nächstes
wird durch Rotation des Wafers W die Beschichtungsflüssigkeit
T durch die Zentrifugalkraft über
die gesamte Oberfläche
des Wafers ausgebreitet, um eine Schicht zu bilden (2B). Hierbei
handelt es sich um eine Beschichtungsflüssigkeit T, in der Kolloide
oder Teilchen aus TEOS, einem Metallalkoxid, in einem Lösungsmittel
dispergiert sind, wie z. B. in Ethylenglycol oder Ethylalkohol,
in dem außerdem
Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure enthalten sind.
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Ferner
werden in dem Gelierschritt die in der auf den Wafer aufgetragenen
Schicht enthaltenen TEOS-Kolloide geliert, um die Kolloide zu einer
Retikel bzw. Netzstruktur zu verbinden. Daher wird in der Behandlungskammer,
die mit Ethylenglycoldampf gefüllt
ist, der Wafer W durch die Heizplatte auf etwa 100°C erhitzt
(2C). Hierbei wird die Einleitung des Ethylenglycoldampfs
in die Behandlungskammer durchgeführt, um eine Verdampfung des
Lösungsmittels
in der aufgetragenen Schicht zu unterdrücken. Daher wird die Kammer
so geregelt, daß bei
der Temperatur in der Behandlungskammer z. B. der Dampfdruck gleich
100% wird.
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In
diesem Gelierschritt kann durch Verwendung von Ammoniakgas, das
ein Alkali-Katalysator ist, das Gelieren der TEOS-Kolloide beschleunigt werden,
indem anstelle des Erhitzens die Behandlung bei normaler Temperatur
in der mit Ammoniakgas gefüllten
Behandlungskammer durchgeführt wird.
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Nachstehend
wird die Lösungsmittelaustauscheinheit 4 unter
Bezugnahme auf die Seitenansicht eines Profils in 12 und
die Draufsicht in 13 beschrieben. In den Zeichnungen
bezeichnet das Bezugszeichen 131 eine Spannvorrichtung
zum Fixieren eines Wafers W in waagerechter Position (dies kann
eine annähernd
waagerechte Position einschließen).
Die Spannvorrichtung 131 wird z. B. durch eine Vakuumansaugvorrichtung
gebildet und saugt den Wafer W an und fixiert ihn. Annähernd im Mittelabschnitt
der Bodenfläche
der Spannvorrichtung 131 ist eine Drehachse 133 angebracht,
die nach oben und nach unten fahren kann und durch einen Antriebsabschnitt 132 in
Drehung versetzt werden kann. Bei einer solchen Konfiguration ist
die Spannvorrichtung 131 in der Lage. zwischen einer Übergabeposition
des Wafers W, die durch die gestrichelte Linie in der Zeichnung
dargestellt ist und oberhalb eines weiter unten zu beschreibenden
Bechers liegt, und einer Behandlungsposition des Wafers W, die durch
die ausgezogene Linie in der Zeichnung dargestellt ist, nach oben
und nach unten zu fahren. Ferner ist die Spannvorrichtung 131 für eine Drehung um
eine vertikale Achse konstruiert.
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Am
Umfang der Spannvorrichtung 131, die sich in der Behandlungsposition
befindet, und des Wafers W ist ein Becher 134 so angeordnet,
daß er diese
umgibt. An der Oberseite dieses Bechers 134 ist eine Öffnung 134a ausgebildet,
durch die der Wafer W hindurchgehen kann. Die Öffnung 134a kann durch
eine Abdeckung 135 geöffnet
und geschlossen werden, die so angeordnet ist, daß sie sich
nach oben und nach unten bewegen kann. Ferner sind am Bodenabschnitt
des Bechers 134 ein Flüssigkeitsauslaßweg 136a und
ein Gasauslaßweg 136b angeschlossen.
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Innerhalb
des Bechers 134 sind oberhalb der Außenseite des Wafers W drei
Düsen 140A bis 140C angeordnet,
wenn sich die Spannvorrichtung 131, die den Wafer W fixiert,
beispielsweise in einer Behandlungsposition befindet.
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Von
diesen Düsen
von 140A bis 140C ist 140A die erste
Düse zur
Abgabe von Alkohol, wie z. B. Ethanol, auf die Oberfläche des
Wafers W. Entsprechend ist 140B die zweite Düse zur Abgabe
einer Hydrophobierungsbehandlungsflüssigkeit, wie z. B. HMDS. Ferner
ist die Düse 140C die
dritte Düse zur
Abgabe eines Lösungsmittels,
wie z. B. Heptan, das eine niedrigere Oberflächenspannung aufweist als das
in der Beschichtungsflüssigkeit
enthaltene Lösungsmittel.
Diese Düsen 140A bis 140C sind
im gleichen Abstand voneinander in Umfangsrichtung angeordnet, wie
in 13 dargestellt Diese Düsen 140A bis 140C entsprechen
den jeweiligen Lösungsmittelabgabeabschnitten
der vorliegenden Erfindung.
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Diese
Düsen 140 (140A bis 140C)
sind mit den entsprechenden Befestigungsvorrichtungen 141 an
der Innenwand des Bechers 140 befestigt, und das Spitzenende
jeder Düse
ist schräg
angeordnet, so daß es annähernd auf
den Drehungsmittelpunkt 0 der Oberfläche des Wafers W gerichtet
ist (der Oberfläche,
auf der eine Überzugsschicht
ausgebildet wird). Damit wird aus jeder Düse 140, wie durch
die gestrichelten Linien in der Zeichnung dargestellt, das Lösungsmittel
um den Drehungsmittelpunkt 0 der Oberfläche des Wafers W herum abgegeben.
Ferner sind die Spitzenenden dieser Düsen außerhalb des Wafers W angeordnet,
der durch die Spannvorrichtung 131 fixiert wird. Wenn sich
daher die Spannvorrichtung 131, die den Wafer W fixiert,
nach oben und nach unten bewegt, sind der Wafer W und jede Düse 140 so
konstruiert, daß sie
einander nicht stören.
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Die
Düsen 140 sind
mit dem Ethanolbehälter 143a,
dem HMDS-Behälter 143b bzw.
dem Heptan-Behälter 143c (in 12 nicht
dargestellt) verbunden, die durch den Lösungsmittelverteilungsweg 142 (142a bis 142c),
der z. B. von der Unterseite des Bechers 134 aus eingefügt wird,
außerhalb
des Bechers 134 angeordnet sind. Die Lösungsmittelverteilungswege 142a bis 142c sind
jeweils mit Ventilen Va bis Vc ausgestattet. Die Öffnungs-
und Schließzeitpunkte
und der Öffnungsgrad
dieser Ventile Va bis Vc werden durch eine Steuereinrichtung 144 gesteuert.
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In
dieser Lösungsmittelaustauscheinheit 4 wird
der Lösungsmittelaustauschschritt
wie folgt ausgeführt.
Das heißt,
die Abdeckung 135 wird bis in die Position angehoben, die
in 12 durch die gestrichelte Linie dargestellt ist.
Gleichzeitig wird die Spannvorrichtung 131 bis in die Position
oberhalb des Bechers 134 angehoben. Dann wird in der in 12 durch
die gestrichelte Linie dargestellten Position durch den Hauptarm 13 der
bis zur Einheit 4 transportierte Wafer W an die Spannvorrichtung 131 übergeben.
Dann wird die Spannvorrichtung 131 in die Behandlungsposition
abgesenkt. Gleichzeitig wird die Abdeckung 135 abgesenkt,
um den Becher 134 zu schließen. Danach wird der Wafer
W in Drehung versetzt. Anschließend
wird mit der Steuereinrichtung 144 das Ventil Va geöffnet, wodurch
Ethanol aus der ersten Düse 140A um
den Drehungsmittelpunkt 0 der Oberfläche des Wafers W herum abgegeben
wird. Durch Zentrifugalkraft verbreitet sich das Ethanol über die
gesamte Oberfläche
des Wafers W. Dadurch löst
sich Ethanol in der Feuchtigkeit auf, die in der aufgetragenen Schicht
enthalten ist. Als Ergebnis wird die Feuchtigkeit durch das Ethanol
ausgetauscht. Übrigens
kann Ethanol vor der Drehung des Wafers W um den Drehungsmittelpunkt
0 der Oberfläche
des Wafers W herum verteilt werden.
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Nachdem
auf diese Weise Ethanol bei rotierendem Wafer W auf die Oberfläche des
Wafers W abgegeben wird, wird entsprechend das Ventil Vb geöffnet. Dadurch
wird HMDS aus der zweiten Düse 140B auf
die Oberfläche
des Wafers W abgegeben, um sich zu verteilen. Dadurch werden Hydroxylgruppen
in der Überzugsschicht
entfernt. Ferner wird danach das Ventil Vc geöffnet, um Heptan aus der dritten
Düse 140C zur
Ausbreitung auf die Oberfläche des
Wafers W abzugeben. Dadurch wird das Lösungsmittel in der aufgebrachten
Schicht durch Heptan ausgetauscht. Der Grund für die Verwendung von Heptan
besteht darin, die an der porösen
Struktur, d. h. der Netzstruktur von TEOS angreifende Kraft durch
Verwendung des Lösungsmittels
mit niedrigerer Oberflächenspannung
zu vermindern, wodurch verhindert wird, daß die TEOS-Netzstruktur zusammenfällt.
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Hier
sind die Öffnungs-
und Schließzeitpunkte
jedes Ventils Va, Vb und Vc in 14 dargestellt. Das
heißt,
unmittelbar vor dem Schließen
des Ventils Va wird das Ventil Vb geöffnet, ferner wird unmittelbar vor
dem Schließen
des Ventils Vb das Ventil Vc geöffnet.
Das heißt,
unmittelbar vor dem Ende der Zufuhr von Ethanol beginnt die Zufuhr
von HMDS. Entsprechend beginnt unmittelbar vor dem Ende der Zufuhr
von HMDS die Zufuhr von Heptan. Die Konstruktion ist folglich so
beschaffen, daß kein Zustand
auftritt, in dem die Zufuhr des Lösungsmittels unterbrochen ist,
wenn die Lösungsmittelabgabe
auf den Wafer W umgeschaltet wird. Hierbei kann, wenn zwei Lösungsmittelarten
gleichzeitig abgegeben werden, durch Verkleinerung des Ventilöffnungsgrades
des Lösungsmittels,
dessen Zufuhr unterbrochen werden soll, die Durchflußmenge des
Lösungsmittels
verringert werden.
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Der
Wafer W, der die vorgegebene Behandlung in der Lösungsmittelaustauscheinheit
durchgemacht hat, wird dann durch den Hauptarm 13 zur Trocknungseinheit
transportiert. In dieser Einheit wird der Wafer W einer Trocknungsbehandlung
unterworfen, wodurch auf der Oberfläche des Wafers W eine Isolierzwischenschicht
gebildet wird, die aus einer Siliciumoxidschicht besteht.
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Da
gemäß dem oben
erwähnten
Beispiel 2 drei Düsen 140,
die drei Arten von Lösungsmitteln entsprechen,
innerhalb des Bechers 134 angebracht sind, kann das Lösungsmittel
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben werden, ohne die Abdeckung 135 zu öffnen und
zu schließen
und die Düsen 140 zu bewegen.
Daher wird bei der Umschaltung des auf den Wafer W abzugebenden
Lösungsmittels
mit der Zufuhr des nachfolgenden Lösungsmittels begonnen, bevor
die Zufuhr des vorhergehenden Lösungsmittels
unterbrochen wird, wodurch ein Zustand realisiert werden kann, in
dem beide Lösungsmittel gleichzeitig
abgegeben werden. Da die Lösungsmittel
kontinuierlich zugeführt
werden können,
gibt es folglich keinen Zeitpunkt, in dem die Zufuhr des Lösungsmittels
unterbrochen wird.
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Dadurch
kann von vornherein das Auftreten ungünstiger Erscheinungen infolge
Unterbrechung der Lösungsmittelzufuhr
verhindert werden, d. h. Erscheinungen wie z. B. der Einschluß von Luftfeuchtigkeit
in der Überzugsschicht
infolge des Kontakts zwischen dem Lösungsmittel auf der Waferoberfläche und
Luft, oder die Verdampfung von Lösungsmitteln.
Als Ergebnis kann ein Zusammenfallen der TEOS-Schichtstruktur verhindert werden, und
auf dem Wafer W kann eine hervorragende Siliciumoxidschicht ausgebildet
werden.
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Ferner
können
in Beispiel 2 die Lösungsmittel
kontinuierlich abgegeben werden. Daher kann beim Austausch der vorhergehenden
Lösungsmittel im
Vergleich zum herkömmlichen
Verfahren, wo das Öffnen
und Schließen
der Abdeckung und der Transportvorgang des Transportarms notwendig
sind, die für
die gesamte Lösungsmittelaustauschbehandlung notwendige
Zeit merklich verkürzt
werden, und der Durchsatz der gesamten Behandlung kann verbessert
werden. Ferner kann auf diese Weise die für den Lösungsmittelaustauschschritt
benötigte
Zeit verkürzt
werden. Als Ergebnis kann die Zeitspanne verkürzt werden, während der
das Lösungsmittel
mit hoher Oberflächenspannung
auf die TEOS-Netzstruktur einwirkt. Daher wird auch unter diesem
Geschichtspunkt ein Zusammenfallen der Schicht unterdrückt.
-
Im
obigen Beispiel 2 können
bei der Abgabe von Ethanol, HMDS und Heptan die Unterbrechung der
Zufuhr des vorhergehenden Lösungsmittels
und der Beginn der Zufuhr des nachfolgenden Lösungsmittels gleichzeitig ausgeführt werden.
Ferner kann durch extreme Verkürzung
der Zeitspanne zwischen der Unterbrechung der Zufuhr des vorhergehenden Lösungsmittels
und dem Beginn der Zufuhr des nachfolgenden Lösungsmittels die Zufuhr beider
Lösungsmittel
kontinuierlich durchgeführt
werden, ohne im wesentlichen unterbrochen zu werden. Auch in einem
solchen Fall wird die Zufuhr des vorhergehenden Lösungsmittels
und des nachfolgenden Lösungsmittels
ohne wesentliche Unterbrechung durchgeführt. Als Ergebnis kann das
Auftreten der oben erwähnten
ungünstigen
Erscheinungen unterdrückt
werden, und daher kann auf dem Substrat eine hervorragende Dünnschicht
ausgebildet werden.
-
BEISPIEL 3
-
Als
nächstes
wird ein weiteres Beispiel einer Lösungsmittelaustauscheinheit
zur Durchführung des
Lösungsmittelaustauschschritts,
d. h. Beispiel 3, unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben.
-
Der
Punkt, indem sich diese Lösungsmittelaustauscheinheit
von der oben erwähnten
Lösungsmittelaustauscheinheit
unterscheidet, besteht darin, daß drei Lösungsmittelarten durch einen
gemeinsamen, ringförmig
angeordneten Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 auf
die Oberfläche
des Wafers abgegeben werden. Der Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 ist
innerhalb des Bechers 134 an der Oberseite und außerhalb
des Wafers W angeordnet, wenn sich die Spannvorrichtung 131,
die den Wafer W hält,
z. B. in der Behandlungsposition befindet. Das heißt, der
ringförmig
angeordnete Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 ist
an mehreren Stellen durch die Befestigungselemente 151 an
der Innenseite des Bechers 134 befestigt.
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Die
Innenseite des Lösungsmittelabgabeabschnitts 150 ist
schräg
angeordnet, wobei ihr Durchmesser beispielsweise nach unten hin
größer wird. An
dieser schrägen
Oberfläche
wird in gleichmäßigen Abständen voneinander
in Umfangsrichtung eine Vielzahl von Abgabelöchern 152 ausgebildet.
Dadurch wird das Lösungsmittel
aus den entsprechenden Abgabelöchern 152 auf
einen Bereich um den Drehungsmittelpunkt 0 der Oberfläche des
Wafers W herum abgegeben. Ferner ist die Innenseite des Lösungsmittelabgabeabschnitts 150 außerhalb
des durch die Spannvorrichtung 131 fixierten Wafers W angeordnet.
Wenn daher die Spannvorrichtung 131. die den Wafer W fixiert.
sich nach oben und unten bewegt, sind der Wafer W und der Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 so
konstruiert, daß sie
einander nicht behindern.
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An
diesen Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 ist
ein Ende des Lösungsmittelabgabewegs 153 angeschlossen,
der z. B. von der Unterseite des Bechers 134 aus eingefügt wird.
Andererseits verzweigt sich das andere Ende des Lösungsmittelabgabewegs 153 außerhalb
des Bechers 134 in drei Abgabewege 153a bis 153c.
Die anderen Enden dieser verzweigten Abgabewege 153a bis 153c sind
mit einem Ethanolbehälter 154a,
einem HMDS-Behälter 154b bzw.
einem Heptanbehälter 154c verbunden.
In die verzweigten Abgabewege 153a bis 153c sind
jeweils Ventile Va bis Vc eingesetzt Die Öffnungs- oder Schließzeitpunkte
und der Öffnungsgrad
dieser Ventile Va bis Vc werden durch eine Steuereinrichtung 144 gesteuert
Im übrigen
ist die Konfiguration identisch mit der des oben erwähnten Beispiels
2.
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Bei
dieser Lösungsmittelaustauscheinheit 4 wird
nach der Aufnahme des Wafers W durch die Spannvorrichtung 131 der
Becher 134 geschlossen. Danach wird das Ventil Va durch
die Steuereinrichtung 144 geöffnet, und über die Lösungsmittelabgabewege 153a und 153 wird
Ethanol dem Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 zugeführt. Dann
wird durch die Abgabelöcher 152 aus
dem Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 Ethanol
in den Bereich um den Drehungsmittelpunkt 0 herum auf der Oberfläche des Wafers
W abgegeben. Dann wird auf die gleiche Weise wie in den oben erwähnten Ausführungsformen Ethanol über die
gesamte Oberfläche
des Wafers W verteilt.
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Dann
wird durch Öffnen
des Ventils Vb HMDS über
die Lösungsmittelabgabewege 153b, 153 und
den Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 auf die
Oberfläche
des Wafers W abgegeben. Anschließend wird durch Öffnung des
Ventils Vc über
die Lösungsmittelabgabewege 153c, 153 und
den Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 Heptan
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben. In diesem Fall sind die Öffnungs- und Schließzeiten
der Ventile Va, Vb und Vc die gleichen wie im obigen Beispiel 2.
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BEISPIEL 4
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Nachstehend
wird ein weiteres Beispiel der Lösungsmittelaustauscheinheit
zur Durchführung des
Lösungsmittelaustauschschritts,
d. h. Beispiel 4, unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Der Punkt, in dem sich diese Lösungsmittelaustauscheinheit
von der oben erwähnten
Lösungsmittelaustauscheinheit
unterscheidet, besteht darin, daß drei Lösungsmittelarten durch eine
gemeinsame Lösungsmitteldüse 160 auf
die Oberfläche
des Wafers abgegeben werden. Die Lösungsmitteldüse 160 ist,
kombiniert mit der Abdeckung 135, so angeordnet, daß das Spitzenende
der Düse 160 den
Deckel 135 des Bechers 134 durchstößt und dem
Bereich in der Nähe
des Drehungsmittelpunkts auf der Oberfläche des Wafers W gegenüberliegt.
Dadurch wird das Lösungsmittel
in der Nähe
des Drehungsmittelpunkts auf der Oberfläche des Wafers W ausgestoßen. In diesem
Beispiel entspricht die Lösungsmitteldüse 160 einem
gemeinsamen Lösungsmittelabgabeabschnitt.
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An
diese Lösungsmitteldüse 160 ist
ein Ende des Lösungsmittelabgabewegs 161 angeschlossen. Andererseits
verzweigt sich das andere Ende des Lösungsmittelabgabewegs 161 in
drei Abgabewege 161a, 161b und 161c.
Die anderen Enden dieser verzweigten Abgabewege 161a bis 161c sind
mit einem Ethanolbehälter 162a,
einem HMDS-Behälter 162b und
einem Heptanbehälter 162c verbunden.
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Ferner
sind in die verzweigten Abgabewege 161a bis 161c jeweils
Ventile Va bis Vc eingesetzt. Die Öffnungs- und Schließzeitpunkte
dieser Ventile Va bis Vc und ihr Öffnungsgrad werden durch eine Steuereinrichtung 144 gesteuert.
Im übrigen
ist die Konfiguration die gleiche wie in dem oben erwähnten Beispiel.
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In
diesem Beispiel 4 wird nach der Aufnahme des Wafers W durch die
Spanneinrichtung 131 der Becher 134 geschlossen.
Danach wird das Ventil Va durch die Steuereinrichtung 144 geöffnet, durch
die Lösungsmittelabgabeabschnitt 161a und 161 und
die Lösungsmitteldüse 160 wird
Ethanol in den Bereich in der Nähe
des Drehungsmittelpunkts 0 der Oberfläche des Wafers W abgegeben.
Dann wird nach dem Öffnen
des Ventils Vb über
die Lösungsmittelabgabewege 161b und 161 und
die Lösungsmitteldüse 160 HMDS
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben. Anschließend wird nach dem Öffnen des
Ventils Vc über
die Lösungsmittelabgabewege 161c und 161 und
die Lösungsmitteldüse 160 Heptan
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben. Hierbei sind die Öffnungs- und Schließzeitpunkte
der Ventile Va, Vb und Vc die gleichen wie im Beispiel 2.
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Auch
bei den in den 15 und 17 dargestellten
Lösungsmittelabgabeeinheiten
werden Ethanol, HMDS und Heptan in dieser Reihenfolge durch den
gemeinsamen Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 oder
die Düse 160 kontinuierlich
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben. Daher kann der gleiche Effekt wie im Fall
der Verwendung der in 12 dargestellten Lösungsmittelaustauscheinheit erreicht
werden. Ferner können
der in 15 dargestellte Lösungsmittelabgabeabschnitt
und die in 17 dargestellte Lösungsmitteldüse 160 kombiniert
werden. Das heißt,
bei dem Lösungsmittel,
das durch den Lösungsmittelabgabeabschnitt 150 abgegeben
wird, kann eine mangelhafte Abgabe in der Nähe des Drehungsmittelpunkts
des Wafers W durch eine Zufuhr durch die Lösungsmitteldüse 160 ausgeglichen
werden.
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Bei
dem Schichtbildungsverfahren mit einem Schritt zum Austausch des
Lösungsmittels
durch Abgabe mehrerer Lösungsmittel
auf das Substrat können
das vorhergehende Lösungsmittel
und das nachfolgende Lösungsmittel
kontinuierlich abgegeben werden. Als Ergebnis kann man eine hervorragende Dünnschicht
erhalten, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
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BEISPIEL 5
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Als
nächstes
wird Beispiel 5 beschrieben.
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In 19 ist
ein Beispiel einer Beschichtungseinheit 2 dargestellt,
welche die dritte Ausführungsform
der Erfindung beinhaltet.
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Wie
in 19 dargestellt, weist die Beschichtungseinheit 2 auf:
einen Becher 22, der eine Behandlungskammer ist, eine Vakuumansaugvorrichtung 25,
die innerhalb des Bechers 22 angeordnet ist und als Drehtisch
funktioniert, der den Wafer fixiert, und eine Beschichtungsflüssigkeitsdüse 26 zur Verteilung
der Beschichtungsflüssigkeit
auf dem Mittelabschnitt des Wafers W.
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An
der Oberseite des Bechers 22 befindet sich ein offener
Einlaß für das Einbringen
eines Substrats 22a. Dieser Einlaß für das Einbringen des Substrats 22a wird
durch einen Deckel 21 geöffnet und geschlossen, der
sich frei nach oben nach unten bewegen kann. An der Unterseite des
Bechers 22 ist ein Durchbruch 22b angeordnet.
Von diesem Durchbruch 22b wird eine Drehachse 24 eingeführt. Das obere
Ende der Drehachse 24 ist mit der Vakuumansaugvorrichtung 25 verbunden,
das untere Ende der Drehachse ist mit einem Antriebsteil 23 verbunden.
Die Drehantriebskraft des Antriebsteils 23 wird über die
Drehachse 24 auf die Vakuumansaugvorrichtung 25 übertragen.
Ferner ist die Drehachse 24 so konstruiert, daß sie sich
nach oben oder nach unten bewegen kann.
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An
dem Deckel 21 ist eine Beschichtungsflüssigkeitsdüse 26 zur Abgabe von
Beschichtungsflüssigkeit
auf den Mittelabschnitt des Wafers W befestigt.
-
Mit
dem Becher 22 sind Lösungsmitteldampfabgabeleitungen 27 zur
Abgabe vom Dampf des in der Beschichtungsflüssigkeit verwendeten Lösungsmittels
verbunden. An der Unterseite der Lösungsmitteldampfabgabeleitung 27 ist
ein Lösungsmitteldampferzeuger 27a angeschlossen.
Diese Lösungsmitteldampfabgabeleitungen 27 sind
so angeordnet, daß der
Lösungsmitteldampf
von einer Position aus in den Becher 22 abgegeben wird,
die z. B. höher
ist als der in der vorgegebenen Position im Becher 22 angeordnete
Wafer W. Ferner sind, wie in 20 dargestellt,
die Leitungen im Becher 22 so angeordnet, daß der Lösungsmitteldampf
von beiden Seiten des Wafers W aus abgegeben werden kann.
-
Ferner
werden an der Bodenfläche
und am Deckel 21 des Bechers 22, wie in 19 dargestellt, die
Lösungsmitteldüsen 262 und 263 zur
Abgabe des Lösungsmittels
aus der Lösungsmittelabgabequelle 261 eingefügt wobei
es sich um ein Reinigungsmittel zum Entfernen der Überzugsschicht
am Umfangsabschnitt des Wafers handelt (Kantenspülbehandlung). Die am Deckel 21 angeordnete
Lösungsmitteldüse 263 dient
dazu, das Lösungsmittel
in Richtung des Umfangs auf der Oberseite des Wafers W auszustoßen. Die
am Becher 22 angeordnete Lösungsmitteldüse 262 dient
dazu, die um die Rückseite
des Wafers fließende
Beschichtungsflüssigkeit
zu entfernen, indem das Lösungsmittel
in Richtung zum Umfang der Rückseite
des Wafers W ausgestoßen
wird.
-
Ferner
sind ein Abflußrohr 28 und
ein Absaugrohr 29 an den Becher 22 angeschlossen.
In der Mitte des Absaugrohrs 29 befindet sich ein Schaltventil 29a.
-
Nachstehend
wird die Behandlung zum Auftrag einer Beschichtungsflüssigkeit
auf einen Wafer W der Reihe nach beschrieben. Zunächst wird
der Wafer W durch den Hauptarm 13 zur Beschichtungseinheit 2 transportiert.
Der transportierte Wafer W wird in der Position, die z. B. in 19 durch
die gestrichelte Linie dargestellt ist, an die Spannvorrichtung 25 übergeben.
Dieser Zustand ist in 21A dargestellt.
Anschließend
wird nach dem Absenken der Spannvorrichtung 25 der Becher 22 mit
dem Deckel 21 verschlossen. Die hier verwendete Beschichtungsflüssigkeit
ist eine Flüssigkeit,
in der Kolloide oder Teilchen aus TEOS, einem Metallalkoxid, in
einem Lösungsmittel
dispergiert sind, das ein organisches Lösungsmittel wie z. B. Ethylenglycol
und Ethylalkohol und ferner Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure enthält.
-
Ethylenglycol
wird verwendet, um die Viskosität
auf den Wert einzustellen, der für
den Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit
am besten geeignet ist.
-
Abgesehen
von der Viskositätseinstellung kann
Ethylenglycol ferner wegen seines niedrigen Dampfdrucks mit dem
Ziel verwendet werden, das Auftreten einer Schrumpfung der Schicht
infolge Verdampfung des Lösungsmittels
im Alterungsschritt zu verhindern.
-
Außerdem wird
in diesem Beispiel, wie in 21B dargestellt,
während
der Absaugung durch das Absaugrohr 29 beispielsweise Ethylenglycoldampf 260 aus
der Lösungsmitteldampfabgabeleitung 27 ins
Innere des Bechers 22 abgegeben. Dann wird die Absaugung
gestoppt, nachdem das Innere des Bechers 22 mit dem Dampf 260 gefüllt wird. Günstigerweise
hat der Lösungsmitteldampf 260 innerhalb
des Bechers 22 zu diesem Zeitpunkt den Sättigungsdamfdruck.
Der Grund dafür
ist, daß bei
einem niedrigeren Dampfdruck als dem Sättigungsdampfdruck das Lösungsmittel
aus der Beschichtungsflüssigkeit
verdampft. Der andere Grund ist, daß bei einem höheren Dampfdruck
als dem Sättigungsdampfdruck,
d. h. wenn der Dampf sich in einem übersättigten Zustand befindet, das
Lösungsmittel
kondensiert.
-
Anschließend wird,
wie in 21C dargestellt, die Beschichtungsflüssigkeit
S aus der Düse 26 auf
den Mittelabschnitt des Wafers W abgegeben. Dann wird, wie in 22A dargestellt durch Rotation des Wafers W mit
hoher Geschwindigkeit durch die Spannvorrichtung 25 die
Beschichtungsflüssigkeit durch
Zentrifugalkraft über
die Oberfläche
des Wafers W verteilt, um eine Überzugsschicht
zu bilden. Danach wird die Rotationsgeschwindigkeit verringert, und
aus den Düsen 262 und 263 wird
das Lösungsmittel
auf den Rand des Wafers W aufgesprüht. Dadurch wird, wie in 23 dargestellt,
der Randabschnitt f der über
die Oberfläche
des Wafers W verteilten Überzugsschicht
F entfernt. Auf diese Weise wird wegen der Entfernung der Überzugsschicht
im Randabschnitt des Wafers eine Verunreinigung des Transportarms
durch die Beschichtungsflüssigkeit
verhindert, da der Transportarm und die Beschichtungsflüssigkeit
während
des Transports des beschichteten Wafers W nicht in Kontakt miteinander
kommen. Ferner wird das Auftreten von Teilchen verhindert, die sich
wegen der Nur des Transportarms von einem Teil der Überzugsschicht
ablösen,
wenn der Wafer W nach Beendigung des Prozesses an den Transportarm übergeben
wird. Auch bei dieser Kantenspülbehandlung
ist das Innere des Bechers 22 mit dem Lösungsmitteldampf 260 gefüllt.
-
Danach
wird, wie in 22C dargestellt, die Absaugung
durch das Absaugrohr 29 durchgeführt, während der Deckel 21 ein
wenig angehoben und Luft in den Becher 22 eingelassen wird.
Auf diese Weise wird die Atmosphäre
im Inneren des Bechers 22 durch Luft ausgetauscht. Dann
wird durch Anheben des Deckels 21 und der Spannvorrichtung 25 der Wafer
W an den Transportarm übergeben,
um den Wafer von der Spannvorrichtung 25 zu entfernen. Danach
wird der Wafer zum Gelierschritt transportiert.
-
Im
folgenden wird die Behandlung im Gelierschritt kurz beschrieben.
Im Gelierschritt wird, wie in 24A dargestellt,
nach dem Auflegen des Wafers W auf die Heizplatte 71 der
Deckel 72 aufgesetzt, um einen geschlossenen Raum zu bilden.
Auf diese Weise wird der Wafer W auf eine Temperatur von beispielsweise
100°C erhitzt,
um das oben erwähnte Gelieren
zu beschleunigen. In diesem Fall wird gesättigter Ethylenglycoldampf
aus dem Gaseinleitungsweg 73 eingeleitet, der z. B. innerhalb
der Heizplatte 71 verlegt ist, und wird durch den Absaugweg 74 abgesaugt. Übrigens
kann der Gelierschritt auch durch Einleiten von basischem Gas, wie
z. B. Ammoniakgas, in die Behandlungskammer ausgeführt werden.
-
Danach
wird mit der gleichen Vorrichtung, wie sie beispielsweise bei der
Beschichtungsbehandlung verwendet wurde, wie in 24B dargestellt, der Wafer W auf die Drehspannvorrichtung 75 aufgelegt,
und auf seine Oberfläche
werden Ethanol und HMDS (Hexamethyldisilan) in dieser Reihenfolge
abgegeben. Dadurch werden Feuchtigkeit und OH-Gruppen entfernt.
Anschließend
wird durch Abgabe einer Flüssigkeit
von niedriger Oberflächenspannung,
wie z. B. Heptan, der Austausch des Lösungsmittels durchgeführt. Danach
wird der Wafer W im Trocknungsschritt behandelt, um eine poröse Siliciumoxidschicht
zu bilden.
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Gemäß Beispiel
5 kann die Verdampfung des Lösungsmittels
aus der Überzugsschicht
unterdrückt
werden, indem das Innere des Bechers 22 während der
Beschichtungsbehandlung und der Kantenspülbehandlung mit Ethylenglycoldampf
gefüllt
wird. Als Ergebnis wird das Gelieren nicht behindert, und die vorgegebene
Dicke kann sichergestellt werden. Übrigens kann die Kantenspülbehandlung auch
an einer anderen Stelle als im Becher 22 durchgeführt werden.
-
Hierbei
muß während der
Durchführung
der Schleuderbeschichtung gemäß der obigen
Beschreibung, zumindest während
der Drehung des Wafers W, das Innere des Bechers 22 mit
dem Lösungsmitteldampf
gefüllt
sein. In diesem Fall kann die Düse
z. B. anders als am Becher 22 angeordnet werden. Dann wird
nach dem Auftropfen der Beschichtungsflüssigkeit aus der Düse auf den
Wafer W der Deckel geschlossen, und der Lösungsmitteldampf wird in den
Becher 22 abgegeben.
-
Übrigens
kann zur Abgabe in den Becher 22 durch Umschalten zwischen
Lösungsmitteldampf und
der Atmosphäre,
wie in 25 dargestellt, in der Mitte
der Lösungsmitteldampfabgabeleitung 27 ein Dreiwegeventil 264 angebracht
werden, dessen eines Ende zur Atmosphäre hin offen ist. Dadurch kann durch
Umschalten des Dreiwegeventils 264 zur Atmosphärendurchflußseite beim
Einleiten von atmosphärischer
Luft in den Becher 22 nach der Beschichtung das Innere
des Bechers 22 abgesaugt werden. Durch Anschluß des oben
erwähnten
einen Endes des Dreiwegeventils 264 an eine Stickstoffgasquelle kann
anstelle der Atmosphäre
Stickstoffgas abgegeben werden.
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Die
Lösungsmitteldampfabgabeleitung 27 kann
so angeordnet werden, daß der
Lösungsmitteldampf
beispielsweise aus drei oder mehr Richtungen in den Becher 22 abgegeben
wird. Ferner wird durch Verwendung eines Bechers mit offenem Ende
und indem dieser durch einen luftdichten Behälter umgeben wird, in seinem
Inneren eine Lösungsmitteldampfatmosphäre erzeugt,
und die Beschichtung kann darin ausgeführt werden. Ferner kann die
Kantenspülbehandlung
in der offenen Atmosphäre durchgeführt werden,
und die Beschichtung kann mit einem anderen Verfahren als der Schleuderbeschichtung
ausgeführt
werden. Ferner können
als zu behandelndes Substrat ohne Beschränkung auf den Wafer Glassubstrate
für Flüssigkristallbildschirme verwendet
werden.
-
Da
gemäß der obigen
Beschreibung die Beschichtungsflüssigkeit,
in der Kolloide oder Teilchen der Ausgangssubstanzen der Schichtkomponente
in dem Lösungsmittel
dispergiert sind, auf das Substrat aufgetragen werden kann, während eine
Verdampfung des Lösungsmittels
verhindert wird, kann man eine hervorragende Dünnschicht erhalten, wie z.
B. die Isolierzwischenschicht.
-
Da
ferner die Überzugsschicht
am Randabschnitt des Substrats in der Lösungsmitteldampfatmosphäre entfernt
wird, kann die Verdampfung des Lösungsmittels
der Beschichtungsflüssigkeit
weiter unterdrückt
werden.
-
BEISPIEL 6
-
Als
nächstes
wird Beispiel 6 beschrieben.
-
26 zeigt
eine Seitenansicht eines Profils der Beschichtungseinheit 2,
die das Beispiel 6 beinhaltet.
-
In
der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 331 eine Spannvorrichtung,
die einen Wafer W in horizontaler Lagt fixiert (dies schließt einen
Zustand mit annähernd
horizontaler Lage ein). Diese Spannvorrichtung 331 besteht
z. B. aus einer Vakuumansaugvorrichtung und ist so konstruiert,
daß sie
die Rückseite
des Wafers W ansaugt und festhält.
Annähernd in
der Mitte der Unterseite der Spannvorrichtung 331 ist eine
Drehachse 333 angebracht, die durch einen Antriebsabschnitt 332 nach
oben und nach unten bewegt und in Drehung versetzt werden kann.
Dadurch bewegt sich die Spannvorrichtung 331 nach oben und
nach unten zwischen einer Übergabeposition des
Wafers W oberhalb des Bechers, die in der Figur durch die gestrichelte
Linie dargestellt ist und weiter unten beschrieben wird, und einer
Behandlungsposition des Wafers W, die in der Figur durch die ausgezogene
Linie dargestellt ist. Ferner kann sich die Spannvorrichtung 331 um
eine vertikale Achse drehen.
-
Im
Umkreis der Spannvorrichtung 331 und des Wafers W, die
sich in der Behandlungsposition befinden, ist ein Becher 340 so
angeordnet, daß er diese
umgibt. An der Oberseite des Bechers 340 ist eine Öffnung 341 ausgebildet,
durch die der Wafer W passieren kann. Diese Öffnung 341 wird durch
einen Deckel 342 geöffnet
oder geschlossen, der so angeordnet ist, daß er sich nach oben oder nach
unten bewegen kann. Ferner ist am Seitenwandabschnitt des Bechers 340 eine
Lösungsmitteldampfabgabeleitung 351 angeschlossen,
um den Dampf der Lösungsmittelkomponente,
wie z. B. Ethylenglycol, die in der Beschichtungsflüssigkeit
X verwendet und weiter unten beschrieben wird, in den Becher 340 abzugeben. Ferner
wird der Ethylenglycoldampf in der Lösungsmitteldampfquelle 352 erzeugt.
Ferner sind im Boden des Bechers 340 ein Abflußrohr 353 und
ein Absaugrohr 354 angeschlossen.
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Am
Deckel 342 sind eine Beschichtungsflüssigkeitsdüse 361 zur Abgabe
der Beschichtungsflüssigkeit
X in einen Bereich in der Nähe
des Drehungsmittelpunkts der Waferoberfläche (der Oberfläche, auf
der die Überzugsschicht
ausgebildet wird) und eine Beschichtungsflüssigkeitsdüse 362 zur Abgabe der
Lösung
S in einen Bereich in der Nähe
des Drehungsmittelpunkts der Waferoberfläche angeordnet Diese Düsen 361 und 362 sind
in Verbindung mit dem Deckel 342 schräg angeordnet, so daß das entsprechende
Spitzenende annähernd
auf den Drehungsmittelpunkt der Waferoberfläche gerichtet ist.
-
Nachstehend
wird die Beschichtungsflüssigkeit
X beschrieben. In dieser Beschichtungsflüssigkeit X sind Kolloide oder
Teilchen eines Metallalkoxids, wie z. B. TEOS, das eine Ausgangskomponente ist,
in einem Lösungsmittel
dispergiert, und als Lösungsmittel
werden Ethylenglycol, Ethylalkohol, Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure verwendet.
Ein Beispiel für
das Verhältnis
der entsprechenden Komponenten in der Beschichtungsflüssigkeit
ist das folgende. Zum Beispiel werden TEOS und Wasser in gleichem
Molverhältnis
eingesetzt, und Ethylenglycollösung
und Ethanollösung
werden in einem Molverhältnis
eingesetzt, das dem Mehrfachen des Wasseranteils entspricht.
-
Ferner
ist die Lösung
S, die aus der Lösungsdüse 62 auf
die Oberfläche
des Wafers abgegeben wird, vorzugsweise eine Lösung von niedrigerer Viskosität als derjenigen
der Komponente mit der höchsten
Viskosität
in den Lösungsmittelbestandteilen
der Beschichtungsflüssigkeit
X und ist imstande, das Metallalkoxid und Wasser zu lösen. Hier
ist Ethylenglycol die Komponente mit der höchsten Viskosität von den
Lösungsmittelbestandteilen
der Beschichtungsflüssigkeit
X. Ferner ist bekannt, daß das
Metallalkoxid, wie z. B. TEOS oder dergleichen, im allgemeinen im
Wasser unlöslich
ist, während
es in Alkohol und organischem Lösungsmittel
löslich
ist. Daher können
als Lösung
S, die in dem vorliegenden Beispiel 6 verwendbar ist, Alkohol oder
ein organisches Lösungsmittel
von niedrigerer Viskosität
als Ethylenglycol verwendet werden. Darunter ist die Verwendung
von Ethanol, einer der Lösungsmittelkomponenten
der Beschichtungsflüssigkeit
X, besonders wünschenswert.
-
Nachstehend
wird ein Verfahren beschrieben, das an der oben erwähnten Schichtbildungsvorrichtung
ausgeführt
wird.
-
In
dieser Schichtbildungsvorrichtung wird der Wafer W, nachdem er der
Hydrophobierungsbehandlung und der Abkühlungsbehandlung ausgesetzt worden
ist, nacheinander durch einen Hauptarm 13 zu einer Beschichtungseinheit 2,
einer Alterungseinheit 3 und einer Lösungsmittelaustauscheinheit 4 transportiert
und nach Ausführung
der entsprechenden vorgegebenen Behandlungen in diesen Einheiten
einer Trocknungsbehandlung ausgesetzt.
-
Im
folgenden werden Schritte zur Ausbildung einer Schicht. die in der
Beschichtungseinheit 2 durchgeführt werden, unter Bezugnahme
auf 26 und 27A bis 27D beschrieben. Zunächst wird der Deckel 342 in
die Position der gestrichelten Linie in 26 angehoben.
Gleichzeitig wird die Spannvorrichtung in eine Position oberhalb
des Bechers 340 angehoben. Dann wird in der Position der gestrichelten
Linie in 26 der durch den Hauptarm 13 zur
Einheit 2 transportierte Wafer W an die Spannvorrichtung 331 übergeben.
Dann wird die Spannvorrichtung 331 in die Behandlungsposition
abgesenkt, und der Deckel 342 wird abgesenkt, um den Becher 340 abzudichten.
-
Außerdem wird
in diesem Beispiel, z. B. während
des Absaugens durch das Absaugrohr 354, Ethylenglycoldampf
aus der Lösungsmittelabgabeleitung 351 in
den Becher 340 abgegeben. Nachdem die Innenseite des Bechers
mit dem Dampf gefüllt
ist, wird dann die Absaugung gestoppt. Dann wird, wie in 27A dargestellt, die Lösung S, wie z. B. 99,9%-ige
Ethanollösung,
annähernd
am Drehungsmittelpunkt des Wafers W aus der Lösungsdüse 362 abgegeben.
Dann wird, wie in 27B dargestellt, der Wafer W
durch die Spannvorrichtung 331 in Drehung versetzt. Dadurch
wird die Lösung
S durch Zentrifugalkraft über
die gesamte Oberfläche
des Wafers W ausgebreitet, um sich zu verteilen.
-
Anschließend wird,
wie in 27C dargestellt, die Beschichtungsflüssigkeit
X aus der Beschichtungsflüssigkeitsdüse 361 annähernd auf
den Drehungsmittelpunkt des Wafers W aufgebracht. In diesem Fall
wird die Beschichtungsflüssigkeit
X vorzugsweise aufgebracht, wenn die aufgetragene Lösung S sich
in einem Zustand befindet, in dem sie nicht verdampft und auf der
Oberfläche
des Wafers W vorhanden ist.
-
Dann
wird, wie in 27D dargestellt, der Wafer W
durch die Spannvorrichtung 331 in Drehung versetzt, die
Beschichtungsflüssigkeit
X wird durch Zentrifugalkraft ausgebreitet und über die gesetzt Oberfläche des
Wafers W verteilt, um die Überzugsschicht
zu bilden.
-
Übrigens
wird danach, obwohl in der Figur nicht dargestellt, aus einer Verdünnerdüse im Becher 340 Verdünner auf
den Randabschnitt des Wafers W aufgesprüht, wodurch die Überzugsschicht
vom Randabschnitt entfernt wird.
-
Ferner
wird in diesem Beispiel das Innere des Bechers deshalb mit Ethylenglycoldampf
gefüllt, um
die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Beschichtungsflüssigkeit
zu unterdrücken.
-
Danach
wird unter Aufrechterhaltung eines Zustands, in dem der Deckel 342 ein
wenig angehoben wird, das Innere des Bechers 340 abgesaugt. Dann
wird durch Anheben des Deckels 342 und der Spannvorrichtung 331 der
Wafer W von der Spannvorrichtung 331 an den Transportarm 13 übergeben und
nacheinander zur Alterungseinheit 3 und zur Lösungsmittelaustauscheinheit 4 transportiert.
In den Einheiten 3 bzw. 4 werden Gelierschritt
bzw. der Lösungsmittelaustauschschritt
ausgeführt.
Nachstehend werden diese Schritte unter Bezugnahme auf 28A und 28B kurz
beschrieben.
-
Zunächst wird
in dem Gelierschritt die Behandlung zum Gelieren der TEOS-Kolloide
durchgeführt,
die in der Überzugsschicht
auf dem Wafer enthalten sind, um die Kolloide in einer Netzstruktur
zu verbinden. Dazu wird in einer mit Ethylenglycoldampf gefüllten Behandlungskammer 371 der
Wafer W durch die Heizplatte auf etwa 100°C erhitzt (28A). Der Grund für das Einheiten des Ethylenglycoldampfs
in die Behandlungskammer 371 ist hierbei, die Verdampfung
des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
zu unterdrücken.
Daher wird beispielsweise bei der Temperatur des Inneren der Behandlungskammer 371 der
Dampf auf einen Sättigungsgrad
von 100% eingestellt. Bei diesem Gelierschritt kann anstelle des
Erhitzens ein Katalysator verwendet werden, wie z. B. Ammoniak.
-
In
diesem Fall wird beispielsweise in der mit Ammoniak gefüllten Behandlungskammer 371 die Behandlung
bei Normaltemperatur ausgeführt;
das Gelieren der TEOS-Kolloide kann durch das Ammoniakgas, das ein
basischer Katalysator ist, beschleunigt werden.
-
Anschließend wird
im Lösungsmittelaustauschschritt
das Lösungsmittel
in der Überzugsschicht
durch ein anderes Lösungsmittel
ausgetauscht, indem nacheinander Ethanol, HMDS (Hexamethyldisilan)
und Heptan annähernd
auf den Drehungsmittelpunkt der Oberfläche des Wafers W aufgebracht
werden. Daher wird in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4,
wie in 28B dargestellt, der Wafer W
in horizontaler Lage auf der Waferaufnahmevorrichtung 372 fixiert,
die so aufgebaut ist, daß sie
um die vertikale Achse drehbar ist. Andererseits werden drei Düsen 373 (373a, 373b, 373c)
bereitgestellt, die Ethanol, HMDS bzw. Heptan ausstoßen. Dann
werden diese Düsen 373 (373a, 373b, 373c) der
Reihe nach durch den Transportarm 374 ergriffen und aus
den entsprechenden, in der Figur nicht dargestellten Düsenbehältern herausgezogen
und zum Mittelabschnitt des Wafers W transportiert.
-
In
diesem Schritt wird zunächst
der Wafer W in Drehung versetzt. In diesem Zustand wird annähernd auf
den Drehungsmittelpunkt der Oberfläche des Wafers W Ethanol aufgetropft,
um sich durch Zentrifugalkraft über
die gesamte Oberfläche
des Wafers W auszubreiten.
-
Dadurch
löst sich
Ethanol in der Feuchtigkeit, die in der Überzugsschicht enthalten ist.
Als Ergebnis wird die Feuchtigkeit durch Ethanol ausgetauscht. Anschließend wird
bei entsprechender Rotation des Wafers W HMDS auf die Oberfläche des
Wafers W aufgetropft. Dadurch werden OH-Gruppen in der Überzugsschicht
entfernt. Ferner wird Heptan auf die Oberfläche des Wafers W aufgebracht.
Dadurch wird das Lösungsmittel
in der Überzugsschicht
durch Heptan ausgetauscht. Der Grund für die Verwendung von Heptan
ist, daß durch
die Verwendung eines Lösungsmittels
von niedriger Oberflächenspannung
die Kraft verringert werden kann, die an einer porösen Struktur
angreift, die eine TEOS-Netzstruktur ist, und die TEOS-Netzstruktur
nicht zum Zusammenfallen gebracht wird.
-
Der
Wafer W, auf dem die vorgegebene Behandlung in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4 ausgeführt worden
ist, wird durch den Hauptarm 13 zur Trocknungseinheit transportiert.
In dieser Einheit wird der Wafer W der Trocknungsbehandlung ausgesetzt.
Dadurch wird auf der Oberfläche
des Wafers W eine Isolierzwischenschicht ausgebildet, die aus einer
Siliciumoxidschicht besteht.
-
Gemäß dem oben
erwähnten
Beispiel 6 wird im Schichtbildungsschritt vor dem Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit
die gesamte Oberfläche
des Wafers mit Ethanol beschichtet. In einem Zustand, in dem sich
das Ethanol auf der Oberfläche
des Wafers W befindet, wird die Beschichtungsflüssigkeit X darauf aufgebracht.
Da Ethanol eine niedrigere Viskosität als Ethylenglycol aufweist,
verteilt sich das Ethanol selbst leicht über die gesamte Oberfläche des Wafers.
Daher zerfällt
das Ethanol völlig
in winzige konkav/konvexe Portionen, die auf der Oberfläche des
Wafers W ausgebildet sind. In einem Zustand, wo Ethanol auf der
gesamten Oberfläche
des Wafers vorhanden ist, wird daher die Beschichtungsflüssigkeit
X auf die Oberfläche
des Wafers W aufgebracht, um sich auszubreiten. Die Bestandteile
der Beschichtungsflüssigkeit
X. d. h. TEOS, Wasser, Ethylenglycol und Chlorwasserstoffsäure. sind
alle in Ethanol löslich.
Daher vermischt sich die Beschichtungsflüssigkeit X mit Ethanol auf
der Oberfläche
des Wafers W. Als Ergebnis entsteht ein Zustand, in dem die Beschichtungsflüssigkeit
sich mit Ethanol vermischen kann und dadurch an die Stellen gelangt,
wo Ethanol vorhanden ist.
-
Außerdem weist
Ethanol, wie oben erwähnt, eine
niedrigere Viskosität
als Ethylenglycol auf. Daher erlangt die mit Ethanol vermischte
Beschichtungsflüssigkeit
X eine niedrige Viskosität
und breitet sich leicht aus. Wenn daher der Wafer W in Drehung versetzt
wird, verteilt sich die Beschichtungsflüssigkeit X generell über die
gesamte Oberfläche
des Wafers und zerfällt
in die winzigen konkav/konvexen Portionen. Daher wird auf der gesamten
Waferoberfläche
die Überzugsschicht
gebildet.
-
Auch
wenn zu diesem Zeitpunkt als Beschichtungsflüssigkeit S die Lösung oder
Alkohol verwendet wird, die eine niedrigere Viskosität als Ethylenglycol
aufweist und Metallalkoxid und Wasser löst, vermischen sich die Komponenten
der Beschichtungsflüssigkeit
X und der Lösung
S miteinander. Als Ergebnis verringert sich die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit
X, die über
die Oberfläche
des Wafers W zu verteilen ist, wodurch eine ähnliche Wirkung wie die von
Ethylenglycol erzielt werden kann.
-
Wenn
ferner als Lösung
S Ethanol verwendet wird, das einer der Lösungsmittelbestandteile der Beschichtungsflüssigkeit
X ist, erfolgt eine schnelle Vermischung der Lösung S und der Beschichtungsflüssigkeit
X auf der Oberfläche
des Wafers, da Ethanol bereits vorher als Lösungsmittel enthalten ist.
Daher entstehen während
der Vermischung der Lösung S
und der Beschichtungsflüssigkeit
X keine Blasen, und in der Überzugsschicht
bleiben keine Blasen zurück.
Daher kann eine Überzugsschicht
von besserer Qualität
ausgebildet werden.
-
Wenn
nun eine Lösung
von höherer
Viskosität
als der von Ethylenglycol verwendet worden wäre, wäre die Ausbreitung der Lösung S selbst
schwierig. Daher würde
das Eindringen in die winzigen konkav/konvexen Portionen auf der
Oberfläche
des Wafers W schwierig. Da ferner die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit
nach dem Vermischen der Lösung
S und der Beschichtungsflüssigkeit
X erhöht würde, wäre die Beschichtungsflüssigkeit
X noch schwerer zu verteilen. Als Ergebnis würde ein gleichmäßiger Auftrag
der Beschichtungsflüssigkeit
X auf die gesamte Oberfläche
des Wafers W schwierig werden.
-
Wenn
ferner als Lösung
S eine Lösung
verwendet wird, in der sich ein Metallalkoxid oder Wasser nicht
auflösen,
vermischen sich die Lösung
S und die Beschichtungsflüssigkeit
X nicht. Daher kann die Viskosität
der Beschichtungsflüssigkeit
X nicht verringert werden. Außerdem
kann wegen der Hinderung der Beschichtungsflüssigkeit X durch die Lösung S der
Auftrag auf die Oberfläche
des Wafers W nicht ausgeführt
werden. Übrigens
ist das Beimischen von Wasser zu dem Lösungsmittel der Beschichtungsflüssigkeit
nicht beschränkt.
Wenn jedoch Wasser enthalten ist, muß die Lösung imstande sein, die Ausgangssubstanz
und Wasser zu lösen.
-
Folglich
wird gemäß dem oben
erwähnten Beispiel
6 eine Beschichtungsflüssigkeit
X leicht auf die Oberfläche
des Wafers W auftragbar, wodurch die Beschichtungsflüssigkeit
X generell auf die gesamte Oberfläche des Wafers W aufgebracht
werden kann. Da die Ausbildung der Schicht auf der gesamten Oberfläche sichergestellt
werden kann, läßt sich daher
als Ergebnis eine Dünnschicht
von hervorragender Qualität,
wie z. B. eine Isolierzwischenschicht, ausbilden.
-
Bei
dem oben erwähnten
Verfahren zur Ausbildung einer Schicht ist der zuvor erwähnte Lösungsmittelaustauschschritt
nicht immer notwendig. Durch Ausführung des Gelierschritts nach
dem Schichtbildungsschritt kann eine Dünnschicht ausgebildet werden,
wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
-
Vor
dem Auftragen einer Beschichtungsflüssigkeit, in der Teilchen oder
Kolloide einer Ausgangssubstanz einer Schichtkomponente in einem
Lösungsmittel
dispergiert sind, wird auf die Oberfläche des Substrats eine Lösung aufgebracht,
deren Viskosität
kleiner ist als die der Komponente mit der höchsten Viskosität unter
den Lösungsmitteln
der Beschichtungsflüssigkeit,
und die imstande ist, die Ausgangssubstanz zu lösen. Dadurch wird der Auftrag der
Beschichtungsflüssigkeit
auf die Substratoberfläche
erleichtert, wodurch die Schicht generell über der gesamten Substratoberfläche ausgebildet
werden kann. Als Ergebnis kann man eine hervorragende Dünnschicht
erhalten, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
-
BEISPIEL 7
-
Als
nächstes
wird Beispiel 7 beschrieben.
-
1 zeigt
eine Draufsicht, die eine Vorrichtung darstellt, die das Beispiel
7 beinhaltet.
-
2A bis 2D zeigen
schematische Darstellungen jedes Verfahrensschritts zur Ausbildung
einer Schicht gemäß Beispiel
7.
-
Bei
dieser Vorrichtung wird ein Wafer W, nachdem er einer Hydrophobierungsbehandlung
und einer Abkühlungsbehandlung
ausgesetzt wurde, nacheinander durch einen Hauptarm 13 zu
einer Beschichtungseinheit 2, einer Alterungseinheit 3 und
einer Lösungsmittelaustauscheinheit 4 transportiert, und
in diesen Einheiten werden jeweils die vorgegebenen Behandlungen
durchgeführt.
-
Das
heißt
in der Einheit 2 wird eine Beschichtungsflüssigkeit
X durch die weiter unten beschriebene Beschichtungsflüssigkeitsdüse 5 annähernd auf den
Drehungsmittelpunkt der Oberfläche
des Wafers W aufgebracht, der durch einen weiter unten beschriebenen
Waferhalter 21 angesaugt und festgehalten wird. Dann wird,
wie in 2B dargestellt, durch Rotation
des Wafers W die Beschichtungsflüssigkeit
X durch Zentrifugalkraft über
die gesamte Oberfläche
des Wafers W ausgebreitet um eine Schicht zu bilden (Schichtbildungsbehandlung).
-
Dann
wird in der Alterungseinheit 3 eine Gelierbehandlung der
TEOS-Kolloide in der Überzugsschicht
auf dem Wafer W durchgeführt,
um dadurch die Kolloide zu verbinden und eine Netzstruktur auszubilden
(Gelierbehandlung). Zur Ausführung
dieses Gelierens wird in einer Behandlungskammer 37, die mit
Ethylenglycoldampf gefüllt
ist, der Wafer W durch eine Heizplatte auf etwa 100°C erhitzt
(2C). In diesem Schritt kann anstelle des Erhitzens
in der mit Ammoniakgas gefüllten
Behandlungskammer 37 die Behandlung bei Normaltemperatur
durchgeführt
werden, wodurch das Gelieren der TEOS-Kolloide durch das Ammoniakgas,
das ein basischer Katalysator ist, beschleunigt werden kann. Übrigens
wird das Innere der Behandlungskammer 37 deshalb mit dem
Ethylenglycoldampf gefällt,
um die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Beschichtungsflüssigkeit
zu unterdrücken.
-
Anschließend werden
in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4 nacheinander
Ethanol, HMDS (Hexamethyldisilan) und Heptan annähernd auf den Drehmittelpunkt
der Oberfläche
der Überzugsschicht M
auf dem Wafer W aufgebracht, wodurch die Lösungsmittel in der Überzugsschicht
M durch andere Lösungsmittel
ausgetauscht werden (Lösungsmittelaustauschbehandlung).
Dazu wird in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4,
wie in 2D dargestellt, der Wafer W
durch einen Waferhalter 21, der so aufgebaut ist, daß er um
eine vertikale Achse drehbar ist, in horizontaler Lage gehalten.
In diesem Zustand wird zunächst
Ethanol annähernd
auf den Drehungsmittelpunkt der Oberfläche des Wafers W aufgetropft, danach
wird der Wafer W in Drehung versetzt, damit sich das Ethanol durch
Zentrifugalkraft auf die gesamte Oberfläche des Wafers ausbreitet.
Dadurch löst
sich Ethanol in der Feuchtigkeit auf, die in der Überzugsschicht
M enthalten ist, wodurch die Feuchtigkeit durch Ethanol ausgetauscht
wird.
-
Anschließend werden
auf ähnliche
Weise OH-Gruppen in der Überzugsschicht
durch Abgabe von HMDS auf die Oberfläche des Wafers W entfernt Dann
wird durch Abgabe von Heptan auf die Oberfläche des Wafers W das Lösungsmittel
in der Überzugsschicht
durch Heptan ausgetauscht. Der Grund für die Verwendung von Heptan
ist, daß wegen
der Verwendung eines Lösungsmittels
von niedrigerer Oberflächenspannung
die an der parösen
Struktur, d. h. der TEOS-Netzstruktur angreifende Kraft reduziert wird,
wodurch verhindert wird, daß die
TEOS-Netzstruktur zusammenfällt.
-
Der
Wafer, an dem auf diese Weise die vorgegebene Behandlung in der
Lösungsmittelaustauscheinheit 4 durchgeführt wurde,
wird durch den Hauptarm 13 zu einer Trocknungseinheit transportiert.
In dieser Einheit wird der Wafer W einer Trocknungsbehandlung ausgesetzt,
wodurch auf der Oberfläche
des Wafers W eine Isolierzwischenschicht ausgebildet wird, die aus
einer Siliciumoxidschicht besteht.
-
Das
Verfahren zur Ausbildung einer Schicht ist durch die Schichtbildungsbehandlung
charakterisiert.
-
Im
folgenden wird unter Bezugnahme auf die Profilseitenansicht von 29 die
Beschichtungseinheit 2 beschrieben, in der diese Behandlung
ausgeführt
wird. Das Bezugszeichen 431 in der Figur bezeichnet z.
B. eine Spannvorrichtung, welche die Rückseite des Wafers W ansaugt
und fixiert. Etwa in der Mitte der Bodenfläche der Spannvorrichtung 431 ist
eine Drehachse 433 angebracht, die durch einen Antriebsteil 432 nach
oben und unten bewegt und in Drehung versetzt werden kann. Bei dieser Konstruktion
kann sich die Spannvorrichtung 431 zwischen einer Übergabeposition
des Wafers W oberhalb des weiter unten beschriebenen feststehenden
Bechers und einer Behandlungsposition des Wafers W, die durch die
ausgezogene Linie in 29 dargestellt ist, nach oben
und unten bewegen und kann sich um die vertikale Achse drehen.
-
Im
Umkreis der Spannvorrichtung 431 und des Wafers W, die
in der Behandlungsposition angeordnet sind, ist ein feststehender
Becher 440 so angebracht, daß er diese umgibt. An der Oberseite
des feststehenden Bechers 440 ist eine Öffnung 441 für den Durchgang
des Wafers W ausgebildet. Der Öffnungsabschnitt 441 wird
durch einen Deckel 440 geöffnet und geschlossen, der
so angeordnet ist, daß er sich
nach oben und nach unten bewegen kann. Ferner sind an der Unterseite
des feststehenden Deckels 440 ein Abflußrohr 443 und ein
Absaugrohr 444 angeschlossen.
-
Oberhalb
des Wafers W, der sich in einer Behandlungsposition befindet, ist
eine Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 angebracht,
um die weiter unten zu beschreibende Beschichtungsflüssigkeit
annähernd
auf die Mitte der Oberfläche
des Wafers W abzugeben (der Oberfläche, wo eine Überzugsschicht ausgebildet
wird). Diese Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 ist
so an einem Trägerarm 451 angebracht, daß ihr Spitzenende
annähernd
auf den Drehungsmittelpunkt der Waferoberfläche gerichtet ist. Der Trägerarm 451 ist
so aufgebaut, daß er
sich durch einen Antriebsabschnitt 452 in horizontaler
Richtung bewegen kann. Infolgedessen kann sich die Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 zwischen
einer Abgabeposition (einer in 29 dargestellten
Position) zur Abgabe einer Beschichtungsflüssigkeit auf die Waferoberfläche und
einem Düsenreinigungsabschnitt 453 bewegen
kann, der außerhalb
des in der Behandlungsposition befindlichen Wafers W angeordnet
ist. Der Düsenreinigungsabschnitt 453 nimmt die
aus der Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 überlaufende
Flüssigkeit
auf und ist beispielsweise so aufgebaut, daß an der Unterseite eines zylinderförmigen Flüssigkeitsaufnahmebehälters 453a ein
Flüssigkeitsabsaugweg 453b angeschlossen
ist.
-
Die
Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 ist mit
einem Ende einer Lösungsmittelabgabeleitung 461 zur
Abgabe einer Beschichtungsflüssigkeit
X an die Düse 450 verbunden.
Das andere Ende der Beschichtungsflüssigkeitsabgabeleitung 461 ist
mit einem Mischabschnitt 462 verbunden. Diese Beschichtungsflüssigkeitsabgabeleitung
weist beispielsweise eine ummantelte Struktur mit einem inneren
Rohr und einem äußeren Rohr
auf. Durch das äußere Rohr wird
Temperaturregelungsflüssigkeit
geleitet.
-
Mit
dem Mischabschnitt 462 sind mehrere, beispielsweise zwei,
Reservebehälter 463 und 464 über Lösungsmittelabgabeleitungen 463a bzw. 463b mit
Pumpen P1 bzw. P2 verbunden, um die erste Flüssigkeit bzw. die zweite Flüssigkeit
aufzunehmen, die Bestandteile der Beschichtungsflüssigkeit
X sind. Die in diesen ersten bzw. zweiten Reservebehältern 463, 464 gespeicherten
Flüssigkeiten
werden im Mischabschnitt 462 vermischt und durch die Beschichtungsflüssigkeitsabgabeleitung 461 an
die Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 abgegeben.
-
Nachstehend
wird die Beschichtungsflüssigkeit
X beschrieben. In dieser Beschichtungsflüssigkeit sind Kolloide oder
Teilchen eines Metallalkoxids, wie z. B. TEOS, das eine Ausgangssubstanz
einer Schichtkomponente ist, in einem Lösungsmittel dispergiert. Als
Lösungsmittel
kann eine Ethanollösung, Ethylenglycol,
Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure (HCl) verwendet werden.
-
In
einer solchen Beschichtungsflüssigkeit
X sind die TEOS-Kolloide oder -Teilchen in Wasser unlöslich oder
schwer löslich.
Die Flüssigkeit,
in der die TEOS-Kolloide oder -Teilchen, Ethylenglycol, Wasser und
Chlorwasserstoffsäure
vermischt sind, wird im ersten Reservebehälter 463 als erste
Flüssigkeit
S1 gespeichert- Ferner ist eine Ethanollösung ein organisches Lösungsmittel,
das Wasser und die TEOS-Kolloide
und dergleichen löst,
und wird in dem zweiten Reservebehälter 464 als zweite
Flüssigkeit S2
gespeichert.
-
Als
nächstes
wird die in der Beschichtungseinheit 2 ausgeführte Schichtbildungsbehandlung unter
Bezugnahme auf 30A bis 30D beschrieben.
Zunächst
wird ein Deckel 442 in die Position angehoben, die in 29 durch
die gestrichelte Linie dargestellt ist. Gleichzeitig wird eine Spannvorrichtung 431 in
die Position oberhalb des feststehenden Bechers 440 angehoben.
In diesem Zustand wird in der Position der gestrichelten Linie in 29 der durch
den Hauptarm 13 zur Einheit 3 transportierte Wafer
W an die Spannvorrichtung 431 übergeben. Dann wird die Spannvorrichtung 431 in
die Behandlungsposition abgesenkt, und der Deckel 442 wird abgesenkt,
um den feststehenden Becher 440 abzudichten.
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Dann
wird zunächst,
wie in 30A dargestellt, die Beschichtungsflüssigkeit
X aus der Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 annähernd auf
den Drehungsmittelpunkt auf der Oberfläche des Wafers W abgegeben,
um einem Überzugsschicht
auf der Oberfläche
zu bilden. Das heißt,
die Beschichtungsflüssigkeit
X (Mischflüssigkeit)
wird durch Vermischen der ersten Flüssigkeit S1 und der zweiten
Flüssigkeit
S2 im Mischabschnitt 462 hergestellt, dann wird diese Beschichtungsflüssigkeit
innerhalb von 6 Minuten nach dem Vermischen der entsprechenden Flüssigkeiten
auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben, um einen Überzug zu bilden.
-
Konkret
werden durch Betätigen
der Pumpen P1 und P2 die vorgegebenen Anteile der ersten Flüssigkeit
S1 und der zweiten Flüssigkeit
S2 aus den ersten und zweiten Reservebehältern 463 und 464 in
den Mischabschnitt 462 abgegeben. Im Mischabschnitt 462 werden
diese ersten und zweiten Flüssigkeiten
S1 und S2 vermischt, um die Beschichtungsflüssigkeit X herzustellen, dann
wird die Beschichtungsflüssigkeit
X durch die Beschichtungsflüssigkeitsabgabeleitung 461 auf
die Oberfläche
des Wafers W aufgebracht. Dann wird durch Rotation des Wafers W
die Beschichtungsflüssigkeit
X durch Zentrifugalkraft über
die gesamte Oberfläche
des Wafers W ausgebreitet und verteilt, um eine Überzugsschicht zu bilden. Auf
diese Weise wird durch Abgabe der Beschichtungsflüssigkeit
X auf die Oberfläche der
Wafer innerhalb von 6 Minuten nach dem Vermischen der ersten und
der zweiten Beschichtungsflüssigkeit
S1 und S2 eine Schichtbildung auf der vorgegebenen Anzahl von Wafern
W durchgeführt.
-
Übrigens
wird nach Ausbildung der Schichten aus einer in der Figur nicht
dargestellten Verdünnerdüse in dem
feststehenden Becher 440 ein Verdünner auf den Randabschnitt
des Wafers W aufgesprüht,
um die Überzugsschicht
vom Randabschnitt zu entfernen. Danach werden der Deckel 442 und
die Spannvorrichtung 431 angehoben, um den Wafer von der
Spannvorrichtung 431 an den Transportarm 13 zu übergeben,
und dann wird der Wafer der Reihe nach zur Alterungseinheit 3 und
Lösungsmittelaustauscheinheit 4 transportiert.
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Anschließend wird
in der Beschichtungseinheit 2 vor dem Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit
X auf die Oberfläche
des folgenden Wafers W, wie in 30B dargestellt,
das Innere des Wegs der Beschichtungsflüssigkeit X, der sich aus dem
Mischabschnitt 462 und der Beschichtungsflüssigkeitsleitung 461 zusammensetzt,
durch ein organisches Lösungsmittel
gereinigt. Das heißt,
nachdem die Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 über den
Düsenreinigungsabschnitt 453 bewegt
wird, wird die Zufuhr der ersten Flüssigkeit zum Mischabschnitt 462 unterbrochen.
Dann wird nur die zweite Flüssigkeit
durch den Mischabschnitt 462 an die Beschichtungsflüssigkeitsabgabeleitung 461 abgegeben.
-
Durch
diesen Vorgang wird die Beschichtungsflüssigkeit X von der Zuflußseite her
allmählich durch
ein organisches Lösungsmittel
ersetzt, in diesem Beispiel durch die Ethanollösung S2 (30B), und wird bald vollständig durch die Ethanollösung S2 ausgetauscht
(30C). Dadurch wird das Innere des Strömungsweges
durch die Ethanollösung
S2 gereinigt. In dieser Zeit werden die Beschichtungsflüssigkeit
X und die Ethanollösung
S2, die aus der geschichtungsflüssigkeitsdüse 450 ausfließen, über den
Flüssigkeitsaufnahmebehälter 453a durch
den Flüssigkeitsabsaugweg 453 abgesaugt.
Hierbei wird als organisches Lösungsmittel
zum Reinigen des Durchflußweges
vorzugsweise eine Komponente eingesetzt, welche die Ausgangssubstanz
der Filmkomponente und Wasser löst.
Als derartige organische Lösungsmittel
können
Alkohol, wie z. B. eine Ethanollösung,
IPA (Isopropylalkohol) oder dergleichen verwendet werden.
-
Nachdem
auf diese Weise die Flüssigkeit
im Inneren des Durchflußweges
durch die Ethanollösung
S2 ausgetauscht werden ist, wie in 30C und 30D dargestellt, werden die ersten und zweiten
Flüssigkeiten
S1 und S2 ins Innere des Durchflußweges abgegeben. Folglich
wird durch Auffüllen
des Durchflußweges
mit der Beschichtungsflüssigkeit
X und anschließendes
Bewegen der Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 in
die Abgabeposition der Wafer W wieder der Schichtbildungsbehandlung
ausgesetzt. Diesmal kann nach der Bewegung der Beschichtungsflüssigkeitsdüse 450 in
die Abgabeposition die Flüssigkeit
im Inneren des Durchflußwegs
durch die Beschichtungsflüssigkeit
X ersetzt werden, oder auf der Oberfläche des Wafers W können die
Ethanollösung
und die Beschichtungsflüssigkeit
X ausgetauscht werden.
-
Da
gemäß dem oben
erwähnten
Beispiel 7 die Beschichtungsflüssigkeit
X innerhalb der Qualitätsminderungszeit
der Schicht nach Beendigung des Mischers der ersten und der zweiten
Flüssigkeit S1,
S2, z. B. innerhalb von 6 Minuten nach Beendigung des Mischens,
auf die Oberfläche
des Wafers W aufgetragen wird, wie aus den weiter unten beschriebenen
Versuchsergebnissen ersichtlich, kann die Verschlechterung der Schichtqualität der Überzugsschicht
unterdrückt
werden.
-
Hierbei
wurden von den Erfindern die folgenden Experimente durchgeführt. Die
oben erwähnte erste
Flüssigkeit
S1 und die zweite Flüssigkeit
S2 werden zur Beschichtungsflüssigkeit
X vermischt. Dann werden die Überzugsschichten
auf den Waferoberflächen
W nach dem oben erwähnten
Verfahren ausgebildet, wobei die Zeitspannen bis zur Abgabe der
Beschichtungsflüssigkeit
X auf die Oberfläche des
Wafers W nach dem Mischen variiert werden. Dann wird der Zustand
der so gebildeten Überzugsschichten
durch visuelle Beobachtung geprüft.
-
Dabei
hatten die Erfinder aus der Erfahrung gelernt, daß die Schichtqualität der zu
bildenden Schichten sich verschlechtert, wenn die Zeitspanne nach
dem Vermischen der ersten Flüssigkeit
S1 mit der zweiten Flüssigkeit
S2 bis zur Abgabe auf die Oberfläche
des Wafers W länger
als etwa 6 Minuten war. Zur Bestätigung
des kritischen Punktes wurde daher das Experiment ausgeführt, indem
die Zeitspannen nach dem Mischen bis zur Abgabe auf die Oberfläche des
Wafers W variiert wurden, wie von z. B. 1 min, 2 min, 3 min, 4 min,
5 min, 6 min, 10 min bzw. 30 min.
-
Für die unter
den entsprechenden Bedingungen aufgetragenen Schichten erhält man die
Gleichmäßigkeit
der Schichtdicke in der Ebene = (Standardabweichung der Schichtdicke
in der Waferebene)/(Mittlere Schichtdicke in der Waferebene) × 100 (%).
Andererseits werden die erzielten Überzugsschichten durch visuelle
Beobachtung geprüft.
Die Ergebnisse sind in 31 dargestellt. Hierbei bezeichnet
O einen Zustand, wo in der Überzugsschicht keine
Unregelmäßigkeit
beobachtet wird, und × bezeichnet
einen Zustand, wo eine radiale Spur ähnlich der Laufspur eines Teilchens
auf der Oberfläche
zu sehen ist. Diese Ergebnisse bestätigen, daß durch Verwendung der Beschichtungsflüssigkeit
X innerhalb von 6 Minuten nach dem Vermischen der ersten und der
zweiten Flüssigkeiten
S1 und S2 eine Verschlechterung der Schichtqualität und der
Ungleichmäßigkeit
der Schichtdicke in der Ebene der ausgebildeten Schicht unterdrückt werden
können.
-
Wenn
daher die Beschichtungsflüssigkeit
X später
als 5 Minuten nach dem Vermischen des TEOS und des Lösungsmittels,
wie z. B. Ethanollösung
oder dergleichen, verwendet wird, tritt eine Schwankung der Schichtdicke
oder der Schichtqualität
der Überzugsschicht
auf. Der Mechanismus dieser Schwankung ist allerdings nicht geklärt, wird
aber von den Erfindern wie folgt angenommen. Die Beschichtungsflüssigkeit
X ist ein Gemisch aus TEOS und dem Lösungsmittel. Wenn TEOS und
Lösungsmittel
vermischt werden, treten eine Hydrolyse und Polymerisation des TEOS
auf. Wenn eine bestimmte Zeitspanne nach dem Mischen verstrichen
ist, wachsen die Kolloide zu stark und weichen von dem für die Erzielung
der besten Schichtqualität
geeigneten kolloidalen Zustand ab. Es wird angenommen, daß als Ergebnis
die Schwankung der Schichtdicke oder der Schichtqualität der Überzugsschicht
auftreten.
-
Hierbei
ist TEOS zwar in Wasser schwer löslich,
aber in Alkohol löslich;
dementsprechend besteht die Auffassung, daß die Hydrolyse oder die Polymerisation
von TEOS nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne nach der Auflösung von
TEOS, Wasser und Chlorwasserstoffsäure in der Ethanollösung auftritt.
Es wird z. B. angenommen, daß die
Hydrolyse nach Ablauf der Zeitspanne von mehr als 6 Minuten nach
dem Vermischen der Ethanollösung
mit den anderen Komponenten auftritt.
-
Daher
kann, wie in Beispiel 7, durch Trennen der Komponenten der Beschichtungsflüssigkeit
X in eine Ethanollösung
(die zweite Flüssigkeit)
und die anderen Komponenten (die erste Flüssigkeit) und durch Ausbildung
der Schicht unter Verwendung der Beschichtungsflüssigkeit X innerhalb von 6
Minuten nach deren Vermischung die Beschichtungsflüssigkeit
X verwendet werden, bevor die Kolloide zu stark wachsen. Es wird
angenommen, daß infolgedessen die
Verschlechterung der Schichtqualität der Überzugsschicht unterdrückt werden
kann.
-
Ferner
werden, wie in Beispiel 7, nach der Schichtbildung auf den vorgegebenen
Waferstücken W
mit einer Beschichtungsflüssigkeit
X innerhalb von 5 Minuten nach dem Vermischen der ersten und der zweiten
Flüssigkeit
S1 und S2 vor dem Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit auf den nächsten Wafer
W der Mischabschnitt 462 und der Durchflußweg stromabwärts vom
Mischabschnitt 462 gereinigt. Dadurch bleibt in dem Durchflußweg keine
alte Beschichtungsflüssigkeit
zurück,
die älter
ist als S Minuten nach dem Vermischen. Wenn daher der nachfolgende
Wafer W verarbeitet wird, besteht keine Möglichkeit, daß die alte
Beschichtungsflüssigkeit
X auf den Wafer W aufgebracht wird, und dementsprechend wird eine
Verschlechterung der Schichtqualität der Überzugsschicht verhindert.
-
Wenn
ferner in diesem Fall Alkohol, wie z. B. eine Ethanollösung oder
dergleichen, als organisches Lösungsmittel
verwendet wird, wie oben erwähnt,
dann lösen
sich TEOS, Wasser und Chlorwasserstoffsäure in der Ethanollösung auf.
Daher kann die Reinigung des Durchflußwegs leicht ausgeführt werden,
da die entsprechenden Komponenten der Beschichtungsflüssigkeit
X, die im Durchflußweg vorhanden
sind, sich in der Ethanollösung
auflösen. Ferner
kann, wie im Beispiel 7, durch den Eintrag der ersten bzw. der zweiten
Beschichtungsflüssigkeit
S1, S2 aus den getrennten Reservebehältern 463, 464 in den
Mischabschnitt 462 durch Pumpen P1, P2 das Mischungsverhältnis der
ersten und der zweiten Flüssigkeiten
S1, S2 vorteilhaft und mühelos
variiert werden.
-
Daher
kann gemäß Beispiel
7 eine Verschlechterung der Schichtqualität der Überzugsschicht infolge Zersetzung
der Beschichtungsflüssigkeit
X unterdrückt
werden, da die Hydrolyse und die Polymerisation der Beschichtungsflüssigkeit
X, die auf die Oberfläche
des Wafers W abgegeben wird, unterdrückt werden können. Als
Ergebnis können hervorragende
Dünnschichten
ausgebildet werden, wie z. B. Isolierzwischenschichten.
-
In
dem oben beschriebenen Beispiel 7 können statt der Anordnung der
ersten und zweiten Reservebehälter 463, 464 oder
des Mischabschnitts 462 die ersten und zweiten Flüssigkeiten
S1, S2 an einer anderen Stelle vermischt werden. Dann kann innerhalb
von 6 Minuten nach Herstellung der Mischflüssigkeit (der Beschichtungsflüssigkeit
X) die Beschichtungsflüssigkeit
auf die Oberfläche
des Wafers W aufgetragen werden. Ferner wird Ethylenglycoldampf
ins Innere des feststehenden Bechers 440 eingeleitet, und
nachdem das Innere des Bechers 440 mit dem Dampf gefüllt ist,
kann die Beschichtungsflüssigkeit
X abgegeben werden. Die Auswirkung in diesem Fall ist daß die Verdampfung
des Lösungsmittels
aus der Beschichtungsflüssigkeit
X unterdrückt
werden kann.
-
Bei
dem oben erwähnten
Schichtbildungsverfahren ist die oben erwähnte Lösungsmittelaustauschbehandlung
nicht unbedingt erforderlich. Das heißt, durch Ausführung der
Gelierbehandlung nach der Bildung einer Überzugsschicht kann eine Dünnschicht
ausgebildet werden wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.
-
Die
erste Flüssigkeit,
die Teilchen oder Kolloide eines Ausgangsmaterials einer Schichtkomponente
und Wasser enthält,
und die zweite Flüssigkeit, die
aus einem organischen Lösungsmittel
besteht, das Wasser und die Schichtkomponente lösen kann, werden miteinander
vermischt, das Flüssigkeitsgemisch
wird innerhalb von 6 Minuten nach der Herstellung auf die Oberfläche aufgetragen,
um eine Überzugsschicht
zu bilden. Dadurch kann die Verschlechterung der Schichtqualität unterdrückt werden.
Als Ergebnis kann man eine hervorragende Dünnschicht erhalten, wie z.
B. eine Isolierzwischenschicht.
-
Übrigens
ist im Beispiel 7 aufgrund empirischer Tatsachen oder Experimente
die Zeitspanne für
die Verschlechterung der Schichtqualität auf 6 Minuten festgesetzt;
die Zeitspanne für
die Verschlechterung der Schichtqualität variiert jedoch in Abhängigkeit
von einzusetzenden Chemikalien oder Lösungsmitteln, Behandlungsbedingungen
oder dergleichen.
-
Daher
wird im Falle von Bedingungen, die sich von denen im Beispiel 7
unterscheiden, der geeignete Wert der Zeitspanne für die Verschlechterung der
Schichtqualität
jedesmal durch Experiment oder dergleichen ermittelt. Folglich werden
die Zeitspannen für
die Verschlechterung der Schichtqualität entsprechend den jeweiligen
Bedingungen bestimmt. Daher ist die Zeitspanne für die Verschlechterung der Schichtqualität nicht
auf 6 Minuten beschränkt.
-
BEISPIEL 8
-
Als
nächstes
wird Beispiel 8 beschrieben.
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1 zeigt
eine Draufsicht, die eine Vorrichtung darstellt, die Beispiel 8
beinhaltet.
-
2A bis 2D zeigen
schematische Darstellungen der entsprechenden Schritte eines Schichtbildungsverfahrens,
das Beispiel 8 beinhaltet.
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In 2A bis 2D ist
der Behandlungsablauf der Schichtbildung der Reihe nach schematisch
dargestellt. Ein Wafer W, der vor der Behandlung durch einen Hauptarm 13 aus
dem Inneren einer Kassette C eines Kassettentischs CS entnommen wird,
wird in einer Beschichtungseinheit 2 untergebracht. Dann
wird in einem Zustand, in dem das Innere der Beschichtungseinheit 2 mit
Lösungsmitteldampf
gefüllt
ist, eine Beschichtungsflüssigkeit
T auf die Oberfläche
des Wafers W aufgetropft (vgl. 2A). In
der hier verwendeten Beschichtungsflüssigkeit sind Kolloide oder
Teilchen von TEOS, einem Metallalkoxid, in einem Lösungsmittel
dispergiert, das organische Lösungsmittel
enthält,
wie z. B. Ethylenglycol und Ethylalkohol, und das ferner Wasser und
eine Spur Chlorwasserstoffsäure
enthält.
Wegen des niedrigen Dampfdrucks von Ethylenglycol bleibt dieses
auch nach der Verdampfung von Ethylalkohol in der Schicht zurück, um eine
Unterdrückung
der Schrumpfung der Schicht zu bewirken.
-
Anschließend wird,
wenn der Wafer W in einem Zustand, in dem das Innere der Beschichtungseinheit 2 mit
Lösungsmitteldampf
gefüllt
ist, mit hoher Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird, die Beschichtungsflüssigkeit,
in der ein TEOS-Sol in dem Lösungsmittel
dispergiert ist, über
die Oberfläche
des Wafers W ausgebreitet, um eine Schicht F zu bilden (2B).
-
Als
nächstes
wird der Wafer W auf den Tisch 31 der Alterungseinheit 3 aufgelegt,
und diese wird durch den Deckel 33 abgedichtet. Dann wird
bei Normaltemperatur ein Behandlungsgas zur Beschleunigung des Gelierens
der Überzugsschicht
in die Alterungseinheit eingelassen, um die Schicht zum Gelieren
zu bringen (2C). Das Behandlungsgas ist
ein Ammoniakgas, das Wasserdampf enthält.
-
Anschließend wird
in der Lösungsmittelaustauscheinheit 4 der
Lösungsmittelaustausch
der gelierten Schicht mit Ethylalkohol, HMDS (Hexamethyldisilan)
und Heptan ausgeführt
(2D). Dadurch wird die Feuchtigkeit in der Überzugsschicht
durch Ethylalkohol ersetzt. Ferner werden OH-Gruppen in der Überzugsschicht
durch HMDS entfernt. Ferner wird das Lösungsmittel in der Überzugsschicht
durch Heptan ausgetauscht. Der Grund für die Verwendung von Heptan
besteht übrigens
darin, ein Zusammenfallen der Netzstruktur von TEOS zu verhindern,
indem durch Verwendung eines Lösungsmittels
mit niedriger Oberflächenspannung
die Kraft vermindert wird, die an der porösen Struktur angreift, d. h.
an der Netzstruktur von TEOS. Danach wird der Wafer W beispielsweise
1 Minute in der Trocknungseinheit behandelt. Auf diese Weise wird
auf der Oberfläche
des Wafers W eine Zwischenisolierschicht gebildet die aus einer
Siliciumoxidschicht besteht.
-
32 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels der oben erwähnten Alterungseinheit 3.
Wie in 32 dargestellt, weist diese
Alterungseinheit 3 einen Tisch 561, auf den der
Wafer W aufgelegt wird, einen Deckel 563, der den Raum über dem
Tisch 561 zusammen mit dem Wafer abdichtet, und einen Absaugweg 565 mit
einer Öffnung
im Mittelabschnitt des Deckels 563 auf.
-
Der
Deckel 563 ist über
ein Dichtungselement 562 eng mit dem Umfangsabschnitt des
Tischs 561 verbunden und bildet zusammen mit dem Tisch 561 die
Behandlungskammer 560.
-
Außerdem öffnen sich
außerhalb
des Randes des auf den Tisch 561 aufgelegten Wafers W mehrere
schlitzähnliche
Gaseinlässe 564.
Ferner sind in der Bodenfläche
der Alterungseinheit 3 beispielsweise drei Stifte 567 angeordnet,
die sich nach oben und nach unten bewegen und frei hervortreten und
sich zurückziehen
können.
Diese nach oben und nach unten beweglichen Stifte 567 werden
durch eine Antriebsquelle 566 in ihrer Auf- und Abwärtsbewegung
zwischen dem Tisch 561 und einer Position oberhalb des
Tisches angetrieben, um den Wafer nach oben und nach unten zu befördern.
-
Der
Gaseinlaß 564a ist
mit einer Behandlungsgasabgabeleitung 581 verbunden. Die
Abgabeleitung 581 verzweigt sich in der Mitte, die Abzweigleitungen
sind über
Schaltventile V1 bzw. V2 mit der ersten Gasentwicklungsquelle 571 bzw.
der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 verbunden. Die erste Gasentwicklungsquelle 571 und
die zweite Gasentwicklungsquelle 572 sind identisch aufgebaut.
-
Diese
erste Gasentwicklungsquelle 571 und die zweite Gasentwicklungsquelle 572 weisen
einen Reservebehälter 574a für handelsübliches
Ammoniakwasser (NH4OH)(Ammoniakkonzentration:
30 Gew.-% bei Normaltemperatur) 573,
eine Spülgaszuflußleitung 575 zur
Durchführung
der Gasspülung durch
Einleiten eines Ammoniakgases in das Ammoniakwasser 573 in
den Behälter 574b,
einen Auslaß 576,
durch den das durch Gasspülung
erzeugte Behandlungsgas austritt, und eine Einrichtung 577 auf, um
die Temperatur des Ammoniakwassers 573 auf einem konstanten
Wert zu halten, z. B. auf der Normaltemperatur. Übrigens entsprechen die Behälter 574a bzw. 574b der
ersten Kammer bzw. der zweiten Kammer in Anspruch 37.
-
Die
Einrichtung zum Konstanthalten der Temperatur unterliegt keiner
besonderen Beschränkung.
Wie schematisch in 32 dargestellt, kann der Behälter 574 z.
B. eine Rohrspirale enthalten, die einen Wasserzirkulationsweg bildet.
In diesem Fall ist das Rohr mit einer in der Figur nicht dargestellten Wasserumwälzeinrichtung
verbunden und wird ständig
von Wasser durchströmt,
das auf Normaltemperatur eingestellt ist. Dadurch wird die Temperatur
des in dem Behälter 574 gespeicherten
Ammoniakwassers ständig
auf Normaltemperatur gehalten.
-
Die
Behandlungsgaszuflußleitung 581 verzweigt
sich zwischen der ersten Gasentwicklungsquelle 571 und
dem Ventil V1 bzw. zwischen der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 und
dem Ventil V2 in Umgehungsleitungen 582 bzw. 583,
die über Schaltventile
V3 bzw. V4 zu den Absaugwegen führen.
-
Als
nächstes
wird die Funktionsweise der Alterungseinheit 6 der oben
erwähnten
Konfiguration beschrieben. Das Ammoniakwasser in den ersten und
zweiten Gasentwicklungsquellen 571, 572 wird vorher
durch Umwälzen
des temperaturgeregelten Wassers auf Normaltemperatur gehalten.
Jetzt wird in der ersten Gasentwicklungsquelle 571 Ammoniakgas
durchgeblasen, und das Ammoniakgas 573 der ersten Gasentwicklungsquelle
hat bereits die Sättigungskonzentration
von Ammoniak (etwa 33 Gew.-%) erreicht. Dadurch wird das aus wasserdampfhaltigem
Ammoniakgas bestehende Behandlungsgas entwickelt (von dem angenommen
wird, daß es
sich in einem nahezu gesättigten
Zustand befindet) und durch das Ventil V3 abgesaugt. Währenddessen
ist das Schaltventil V2 auf der Seite der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 geschlossen.
-
Dann
wird der Wafer W von der Beschichtungseinheit 2 in die
Behandlungskammer 560 transportiert, wonach die Behandlung
während
eines vorgegebenen Zeitraums ausgeführt wird. Während der Behandlung ist das
Schaltventil V1 auf der Seite der ersten Gasentwicklungsquelle 571 geöffnet, und das Ventil
V3 zur Auslaßseite
ist geschlossen, und das Behandlungsgas wird aus der ersten Gasentwicklungsquelle 571 ins
Innere der Behandlungskammer 560 abgegeben (erster Behandlungsschritt).
-
Falls
das Ammoniakwasser in der ersten Gasentwicklungsquelle 571 abnimmt
und Ammoniakwasser nachgefüllt
wird, wird vorher zu einem vorgegebenen Zeitpunkt auch in der zweiten
Gasentwicklungsquelle 572 mit dem Durchblasen von Ammoniakgas
begonnen, wodurch das Ammoniakwasser 573 die Ammoniaksättigungskonzentration
erreicht und wasserdampfhaltiges Ammoniakgas entwickelt. Währenddessen
wird auf der Seite der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 das
Schaltventil V2 geschlossen gehalten, und durch Öffnen des Ventils V4 zur Auslaßseite wird
das entwickelte Gas aus der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 durch
die Umgehung 583 direkt in den Auslaßweg abgelassen (vorbereitender
Absaugschritt).
-
In
diesem Zustand wird das vorher geöffnete Ventil V1 auf der Seite
der ersten Gasentwicklungsquelle 571 geschlossen, um die
Zufuhr von Behandlungsgas aus der ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur
Behandlungskammer 560 zu unterbrechen. Gleichzeitig wird
das vorher geschlossene Ventil V2 auf der Seite der zweiten Gasentwicklungsquelle
geöffnet,
um das Behandlungsgas aus der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 der
Behandlungskammer 560 zuzuführen. Dabei wird gleichzeitig
mit dem Umschalten der Ventile V1, V2 das vorher geschlossene Ventil
V3 auf der Seite der ersten Gasentwicklungsquelle 571 geöffnet. Dadurch
wird das in der ersten Gasentwicklungsquelle 571 entwickelte
Gas zum Absaugweg abgelassen. Gleichzeitig wird das vorher geöffnete Ventil
V4 auf der Seite der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 geschlossen
(zweiter Behandlungsschritt).
-
Danach
wird das Ammoniakwasser in die erste Gasentwicklungsquelle 571 nachgefüllt, um durch
Durchblasen von Ammoniakgas die Entwicklung von wasserdampfhaltigem
Ammoniakgas aus dem Ammoniakwasser einzuleiten, das die Sättigungskonzentration
von Ammoniak erreicht. Andererseits wird, falls das Ammoniakwasser
in der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 abnimmt und Ammoniakwasser
nachgefüllt
wird, unter fortgesetztem Durchblasen an der ersten Gasentwicklungsquelle 571 die
Behandlungsgaszuflußleitung
entsprechend wieder von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 zur
ersten Gasentwicklungsquelle 571 umgeschaltet.
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Hierbei
wird der Startzeitpunkt des Durchblasens in der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 während des
Nachfüllens
von Ammoniakwasser in die erste Gasentwicklungsquelle 571 so
gewählt,
daß, wenn
das Ammoniakwasser in die erste Gasentwicklungsquelle 571 nachgefüllt wird,
ein Zustand erreicht ist, in dem in der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 das
wasserdampfhaltige Ammoniakgas entwickelt wird. Dieser Zeitpunkt,
oder die Zeitpunkte, in denen das Ammoniakwasser in der ersten bzw.
der zweiten Gasentwicklungsquelle 571, 572 nachgefüllt wird, können durch
eine Bedienungsperson festgelegt werden. Alternativ können Wasserfüllstandssensoren
an den entsprechenden Gasentwicklungsquellen 571, 572 angebracht
werden, wodurch der Wasserspiegel des Ammoniakwassers automatisch
erfaßt werden
kann, um den geeigneten Zeitpunkt zu ermitteln.
-
Ferner
können
die Schaltventile V1, V2, V3 und V4 so konstruiert sein, daß sie durch
eine Bedienungsperson von Hand umgeschaltet werden. Alternativ kann
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Umschaltens dieser Ventile
vorgesehen werden, um sie automatisch entsprechend den vorgegebenen Zeitpunkten
umzuschalten.
-
33 zeigt
eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Gasdurchflußwegs in
der Alterungseinheit 3 mit der in 32 dargestellten
Konfiguration. In diesem Beispiel wird Ammoniakgas einer gemeinsamen
Gaszuflußquelle 570 den
ersten und zweiten Gasentwicklungsquellen zugeführt. Wie außerdem in 33 dargestellt,
ist zwischen dem Ventil V1 und dem Verzweigungspunkt der Behandlungsgaszuflußleitung 581 ein
Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P1 angeordnet. Dieser Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P1 ist so angeordnet, daß er den
Strömungsleitwert
von der ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur Behandlungskammer 560 an den
Strömungsleitwert
von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 zur Behandlungskammer 560 anpaßt. Dieser
Strömungsleitwertregelungsabschnitt P1
ist mit einer Struktur ausgestattet, durch die der Querschnitt des
Gasdurchflußwegs,
d. h. der Widerstand gegen Gasdurchfluß, gesteuert werden kann. Die
konkrete Steuerung des Strömungsleitwerts
wird so ausgeführt,
daß durch
Verwendung eines Durchflußmeßgeräts 580,
das an der Gaszuflußleitung 581 angebracht
ist, die Durchflußmenge
beim Durchfluß des
Gases von der ersten Gasentwicklungsquelle 571 auf den
gleichen Wert wie die Durchflußmenge beim
Durchfluß des
Gases aus der zweiten Gasentwicklungsquelle gebracht wird. Übrigens
kann der Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P1, statt in der oben erwähnten
Position, in Positionen zwischen dem Ventil V2 und dem oben erwähnten Verzweigungspunkt
oder in beiden Positionen angeordnet werden.
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Außerdem ist
auch an der ersten Umgehungsleitung (dem ersten Absaugweg) 582,
die von der ersten Gasentwicklungsquelle 571 nicht durch die
Behandlungskammer 560, sondern über das Ventil V3 direkt zum
Auslaßweg 565 führt, ein
Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P2 angeordnet. Der Strömungsleitwert
dieses Strömungsleitwertregelungsabschnitts
P2 wird so eingestellt, daß der Strömungsleitwert
des gesamten Gasdurchflußwegs von
der ersten Gasentwicklungsquelle 571 über das Ventil V3 auf der Auslaßseite,
den Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P2 und die erste Umgehungsleitung 582 bis zum Auslaßweg 565 gleich
dem Strömungsleitwert
des gesamten Gasdurchflußwegs von
der ersten Gasentwicklungsquelle 571 über das Ventil V1 auf der Seite
der Behandlungskammer und die Behandlungskammer 560 bis
zum Auslaßweg 565 ist.
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Ferner
ist auch an der zweiten Umgehungsleitung (dem zweiten Auslaßweg) 583,
der von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 nicht durch
die Behandlungskammer 560, sondern über das Ventil V4 direkt zum
Auslaßweg 565 führt, der
Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P3 angeordnet. Der Strömungsleitwert
dieses Strömungsleitwertregelungsabschnitts
P3 wird so eingestellt, daß der
Strömungsleitwert
des gesamten Gasdurchflußwegs
von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 über das
Ventil V4 auf der Auslaßseite
und die zweite Umgehungsleitung 583 bis zum Auslaßweg 565 gleich
dem Strömungsleitwert
des gesamten Gasdurchflußwegs
von der zweiten Gasentwicklungsquelle über das Ventil V2 auf der Seite
der Behandlungskammer 560 und die Behandlungskammer 560 bis
zum Auslaßweg 565 ist.
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Durch
Steuerung des Strömungsleitwerts des
Gasdurchflußweges
auf diese Weise, während man
z. B. Gas von der ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur
Umgehungsleitung 582 fließen läßt, ein Wafer in die Behandlungskammer 560 eingebracht
und der Gasdurchflußweg
zur Seite der Behandlungskammer 560 umgeschaltet wird,
oder wenn die Zuflußquelle
des Behandlungsgases zur Behandlungskammer 560 zwischen
der ersten Gasentwicklungsquelle 571 und der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 umgeschaltet
wird, kann die Schwankung der Durchflußmenge des Behandlungsgases
und des Drucks innerhalb der Behandlungskammer 560 unterdrückt werden.
Wenn beispielsweise eine Umschaltung von der ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur
zweiten Gasentwicklungsquelle 572 angenommen wird, dann
wird der Gasdurchfluß von
der ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur Behandlungskammer 560 unterbrochen,
und gleichzeitig wird der Gasdurchfluß von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 zur
Umgehungsleitung 583 zum Ventil V2 umgeschaltet. Da in
diesem Fall, wie oben erwähnt,
die Strömungsleitwerte
der entsprechenden Durchflußwege
aneinander angeglichen wurden, weisen der Druck und die Durchflußmenge des
Gases, das in die Behandlungskammer 560 fließt, kaum
eine Schwankung auf, obwohl sie durch die Umschaltung des Ventils
ein wenig verändert
wurden. Die gleiche Situation liegt vor, wenn die Quelle des Behandlungsgases
von der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 auf die erste
Gasentwicklungsquelle 571 zurückgeschaltet wird.
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Gemäß dem oben
erwähnten
Beispiel 8 wird gleichzeitig mit dem ersten Behandlungsschritt,
in dem ein Wafer W durch Zuführen
eines wasserdampfhaltigen Ammoniakgases aus der ersten Gasentwicklungsquelle 571 ins
Innere der Behandlungskammer 560 behandelt wird, auch in
der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 durch Erzeugen des wasserdampfhaltigen
Ammoniakgases ein vorbereitender Absaugschritt durchgeführt, in
dem das wasserdampfhaltige Ammoniakgas durch die Umgehungsleitung 583 direkt
zum Auslaßweg 565 abgelassen
wird, und wenn Ammoniakwasser in die erste Gasentwicklungsquelle 571 nachgefüllt wird,
wird die Zuflußquelle
des Behandlungsgases zur Behandlungskammer 560 von der
ersten Gasentwicklungsquelle 571 zur zweiten Gasentwicklungsquelle 572 umgeschaltet,
wodurch der zweite Behandlungsschritt zur Behandlung des Wafers
W durchgeführt wird,
und dementsprechend wird beim Nachfüllen des Ammoniakwassers die
Zufuhr des Behandlungsgases nicht unterbrochen.
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Ferner
kann gemäß dem oben
erwähnten Beispiel
8 die Temperaturschwankung infolge Verdampfung und Absorption von
Ammoniak unterdrückt
werden, da das Ammoniakwasser 573 in den ersten und zweiten
Gasentwicklungsquellen 571, 572 durch das Temperaturregelungswasser
immer auf Normaltemperatur gehalten wird, wodurch die Schwankung
von Wasserdampf unterdrückt
wird, was zur Stabilisierung des Verfahrens führt. Da besonders im Fall des
Ammoniakwassers eine leichte Temperaturänderung zu einer großen Änderung
der Sättigungstemperatur
führt wird
angenommen daß die
Gasentwicklungsmenge infolge einer Störung der Außentemperatur schwankt. Gemäß Beispiel
8 kann jedoch die Durchflußmenge
des Ammoniakgases stabilisiert werden.
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Ferner
wird beim Einleiten des Ammoniakgases nach dem Einbringen eines
Wafers in die Behandlungskammer 560 das Ammoniakgas von
Anfang an mit dem vorgegebenen Druck und der vorgegebenen Durchflußmenge eingeleitet,
da der Strömungsleitwert
jedes Gasdurchflußweges
auf der Seite der Umgehungsleitung 582 und der Seite der
Behandlungskammer 560 beim Umschalten der Ventile V1 und
V3 aneinander angeglichen ist. Ferner tritt auch beim Umschalten
zwischen der ersten Gasentwicklungsquelle und der zweiten Gasentwicklungsquelle 571, 572 kaum
einem Schwankung des Drucks und der Durchflußmenge des Ammoniakgases auf,
und dementsprechend kann die Gelierbehandlung stabil durchgeführt werden.
Als Ergebnis kann eine Schwankung der Schichtdicke und der Schichtqualität der Überzugsschichten
unterdrückt werden,
und es kann eine gleichmäßige Behandlung zwischen
den Wafern ausgeführt
werden. Da ferner das Ammoniakwasser nachgefüllt werden kann, ohne den Betrieb
jedesmal zu unterbrechen, kann dadurch eine Verringerung des Durchsatzes
verhindert werden.
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Es
sind verschiedene Varianten anwendbar. Die Temperaturregelungseinrichtung 577 kann
z. B. das Ammoniakwasser 573 in dem Behälter 574 durch eine
Widerstandsheizspirale in dem Behälter 574 der ersten
Gasentwicklungsquelle 571 und der zweiten Gasentwicklungsquelle 572 oder
durch Verwendung eines Tauchheizkörpers auf der normalen Temperatur
halten. Ferner können
die Ventile V1 und V2 durch ein einziges Dreiwegeventil ausgetauscht
werden.
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Ferner
kann, wie in 34 dargestellt, eine Konfiguration
verwendet werden, in der eine einzige Gasentwicklungsquelle 579,
die ein mit Wasserdampf gesättigtes
Ammoniakgas erzeugt, mit der Behandlungskammer 560 verbunden
ist. Die Gasentwicklungsquelle 579 kann den gleichen Aufbau
wie die erste Gasentwicklungsquelle 571 oder die zweite Gasentwicklungsquelle 572 aufweisen,
die in 33 dargestellt sind. In diesem
Beispiel ist in der Mitte der Behandlungsgaszuflußleitung 581 ein
Umschaltventil V5 angeordnet, das mit der Gasentwicklungsquelle 579 und
der Behandlungskammer 560 in Verbindung steht und diese
miteinander verbindet. Außerdem zweigt
zwischen dem Ventil V5 und der Gasentwicklungsquelle 579 eine
Umgehungsleitung 584 ab. Diese Umgehungsleitung 584 ist über das
5chaltventil V6 und den Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P4 mit dem Auslaßweg 565 verbunden.
Durch den Strömungsleitwertregelungsabschnitt
P4 werden der Strömungsleitwert
der Durchflußwegs über die
Behandlungskammer 560 und derjenige des Durchflußwegs über die
Umgehungsleitung 584 aneinander angeglichen.
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Nach
dem in 34 dargestellten Beispiel wird
nach dem Nachfüllen
des Ammoniakwassers der vorbereitende Absaugschritt zum Ablassen über die
Umgehungsleitung 584 direkt zum Auslaßweg 565 durchgeführt, bis
sich die Konzentration des Ammoniakwassers bei der vorgegebenen
Konzentration stabilisiert, und wenn anschließend der Durchflußweg zur
Seite der Behandlungskammer 560 umgeschaltet wird, kann
das Ammoniakgas von Anfang an mit der vorgegebenen Durchflußmenge in
die Behandlungskammer eingeleitet werden, da der Strömungsleitwert
des Durchflußweges
vor und nach der Umschaltung gleich ist; daher kann eine stabile
Gelierbehandlung ausgeführt
werden. Um den Behandlungsschritt zur Behandlung des Wafers W durch
Zuführung
des mit Wasserdampf gesättigten
Ammoniakgases zur Behandlungskammer 560 mittels Umschalten
des Ventils V5 bzw. des Ventils V6 in dem geöffneten bzw. geschlossenen
Zustand stabil durchzuführen,
kann das wasserdampfhaltige Ammoniakgas immer in die Behandlungskammer 560 eingeleitet
werden. Da ferner durch die Temperaturregelung des Ammoniakwassers
der Gasentwicklungsquelle 579 und die Regelung des Strömungsleitwerts
des Gasdurchflußwegs
die Behandlungstemperatur, die Durchflußmenge des Behandlungsgases
und der Druck in der Behandlungskammer 560 auf konstanten
Werten gehalten werden können,
kann zwischen den Wafern eine einheitliche Behandlung durchgeführt werden,
wodurch die Schwankung der Schichtqualität zwischen den Wafern unterdrückt werden kann.
-
Übrigens
ist der zu behandelnde Gegenstand nicht auf den Wafer beschränkt, sondern
kann ein Glassubstrat für
einen Flüssigkristallbildschirm sein.
Ferner ist das Beispiel nicht auf den Fall des Gelierens unter Verwendung
des Ammoniakgases beschränkt.
Es kann auch bei der Vorrichtung angewandt werden, in der z. B.
bei gleichzeitigem Absaugen des Behandlungsgases aus der Umgehungsleitung
der zu behandelnde Gegenstand in die Behandlungskammer transportiert
wird und danach durch Umschalten des Durchflußweges von der Umgehungsleitung
zur Seite der Behandlungskammer das Behandlungsgas eingeleitet wird.
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Ferner
wird in dem oben erwähnten
Beispiel 8 durch Anordnung von zwei Ammoniakbehältern 574 das daraus
erzeugte Ammoniakgas der Reihe nach umgeschaltet, aber es können auch
drei oder mehr Behälter 574 vorgesehen
werden. In diesem Fall kann unter Verschiebung der Zeiten, während derer
Ammoniak aus den entsprechenden Behältern erzeugt wird, und indem
drei Behälter 574 und
die Zuführungsleitung 581 der
Reihe nach umgeschaltet werden, das Ammoniakgas immer mit konstanter Durchflußgeschwindigkeit
fließen.
Wie oben dargestellt, kann im Fall einer Ausführung der Behandlung durch
Einleiten von Behandlungsgas in die Behandlungskammer eine stabile
Behandlung durchgeführt werden.
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BEISPIEL 9
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Als
nächstes
wird Beispiel 9 beschrieben.
-
36 zeigt
eine Draufsicht, die schematisch die Gesamtkonfiguration der Schichtbildungsvorrichtung
von Beispiel 7 darstellt.
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In
der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 611 eine Eintrags-/Austragsöffnung von
Wafern W, die Substrate sind, das Bezugszeichen 612 bezeichnet
einen Transportarm, der einen Aufnahmeabschnitt bildet, und das
Bezugszeichen 613 bezeichnet einen Hauptarm, der einen
Haupttransportabschnitt bildet. Auf einer Seite eines Transportwegs (Führungsschiene) 614 des
Hauptarms 613 sind eine Beschichtungs/Alterungseinheit 620,
die mit einer Beschichtungseinheit 620 als Beschichtungsabschnitt
und einer Alterungseinheit 630 als Gelierbehandlungsabschnitt
ausgestattet ist, und eine Lösungsmittelaustauscheinheit 640 als
Lösungsmittelaustauschabschnitt
in dieser Reihenfolge angeordnet.
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Ferner
sind auch auf der anderen Seite des Transportwegs 614 die
Behandlungseinheiten U1 bis U4 angeordnet.
-
Diesen
Behandlungseinheiten U1 bis U4 sind die Einheiten zur Durchführung der
Hydrophobierungsbehandlung, der Abkühlungsbehandlung bzw. der Wärmebehandlung
(Trocknungsbehandlung) zugeordnet. In diesem Beispiel 9 entspricht
die Einheit zur Durchführung
der Hydrophobierungsbehandlung und der Abkühlungsbehandlung dem Vorbehandlungsabschnitt
zur Durchführung
der Behandlung, die dem Auftrag der Beschichtungsflüssigkeit auf
den Wafer W vorausgeht. Ferner entspricht die Einheit zur Durchführung der
Wärmebehandlung dem
Erhitzungsabschnitt zum Trocknen des Wafers W, der in der Alterungseinheit 630 behandelt
wird.
-
Der
Transportarm 612 der der Hauptarm 613 sind so
aufgebaut, daß sie
sich frei in X-Richtung und Y-Richtung bewegen und frei drehen können. Ein Wafer
W wird durch den Transportarm 612 aus einer Kassette C
entnommen, die auf einem Kassettentisch CS angeordnet ist, und an
den Hauptarm 613 übergeben.
Ferner wird der Wafer W durch den Hauptarm 613 nacheinander
zu den entsprechenden Einheiten 620, 640 und U1
bis U4 transportiert.
-
Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 37 bis 39 die
Beschichtungs-/Alterungseinheit 620 beschrieben. Angrenzend
an diese Beschichtungs-/Alterungseinheit 620, wie in 37 dargestellt,
sind z. B. eine Beschichtungseinheit 620 und eine Alterungseinheit 630 angeordnet.
-
Zunächst wird
die Beschichtungseinheit 620 unter Bezugnahme auf 38 beschrieben.
Die Beschichtungseinheit 620 weist einen feststehenden Becher 622 zur
Aufnahme eines Wafers W, einen Deckel 621, der eine obere Öffnung des
Bechers öffnet und
schließt,
eine Vakuumansaugvorrichtung 625, die so angeordnet ist,
daß sie
in dem feststehenden Becher 622 rotieren kann, und eine
Beschichtungsflüssigkeitsdüse 626 zur
Abgabe der Beschichtungsflüssigkeit
auf den Wafer auf, der auf der Vakuumansaugvorrichtung 625 fixiert
ist.
-
Am
Bodenabschnitt des feststehenden Bechers öffnet sich ein Durchbruch,
durch eine Drehachse 624 eingeführt wird. Das obere Ende dieser Drehachse 624 ist
mit der Vakuumansaugvorrichtung 625 verbunden, das untere
Ende der Drehachse 624 ist mit einem Antriebsteil 623 verbunden,
der unterhalb der Unterseite des feststehenden Bechers 622 angeordnet
ist Durch diese Drehachse 624 wird eine Drehantriebskraft
vom Antriebsteil 623 auf die Vakuumansaugvorrichtung 625 übertragen.
Ferner kann sich die Drehachse 624 aufwärts und abwärts bewegen. Die Beschichtungsflüssigkeitsdüse 626 ist
in Verbindung mit dem Deckel 621 angeordnet, und die Beschichtungsflüssigkeit
wird auf den Mittelabschnitt des Wafers W aufgebracht.
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Mit
dem Becher 622 ist eine Lösungsmitteldampfzuflußleitung 627 verbunden,
um den Lösungsmitteldampf
einzuleiten, der von der Lösungsmitteldampferzeugungsquelle 627a zugeführt und
in der Beschichtungsflüssigkeit
verwendet wird. Ferner sind an den Becher ein Ablaßrohr 623 und
ein Absaugrohr 629 angeschlossen.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 39 die
Alterungseinheit 630 beschrieben. Diese Alterungseinheit 630 weist
eine Heizplatte 631, die z. B. aus Keramik besteht und
einen Heizkörper 631a enthält, und
einen Deckel 633 auf, der angrenzend an die Oberseite der
Heizplatte 631 angeordnet ist, um durch Abgrenzen des Raums über der
Heizplatte 631 eine Raum S zu bilden, der dort eine Behandlungskammer
bildet.
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Der
Deckel 633 kann zusätzlich
zu der engen Verbindung mit dem Randabschnitt der Heizplatte 631 über ein
Dichtungselement 632 frei mit der Heizplatte 631 in
Kontakt gebracht oder davon gelöst
werden.
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Auf
der Oberseite der Heizplatte 631 ist eine nutähnliche
Gaszufuhr so ausgebildet, daß sie
den äußeren Umfang
des auf die Heizplatte 631 aufzulegenden Wafers umgibt,
wobei der untere Abschnitt dieser Gaszufuhr mit dem Gaszuflußweg 634 verbunden
ist.
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Auf
dem Mittelabschnitt des Deckels 633 ist ein Einlaß zum Absaugen
eines Gases ausgebildet, und dieser Einlaß ist mit einem nach außen führenden
Absaugweg 635 verbunden.
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Im
unteren Abschnitt der Heizplatte 631 sind drei aufwärts und
abwärts
bewegliche Stifte 636 angeordnet, die frei aus der Platte
austreten und sich zurückziehen
können.
Diese aufwärts
und abwärts beweglichen
Stifte 636 bewegen den Wafer W zwischen der Heizplatte 631 und
einer Position oberhalb der Heizplatte auf und ab. Übrigens
ist eine Heizvorrichtung, wie z. B. ein Heizkörper, vorzugsweise gleichmäßig bezüglich des
Deckels 633 angeordnet.
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Dieser
feststehende Becher 622 und die Alterungseinheit 630 der
Beschichtungseinheit 620, wie in 37 dargestellt,
sind aneinander angrenzend auf einer gemeinsamen horizontalen Grundplatte 650 angeordnet.
Außerdem
ist zwischen diesen Einheiten 620 und 630 auf
der Grundplatte 650 eine Hilfsarmvorrichtung 5 angeordnet,
die einen Hilfstransportabschnitt bildet.
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Diese
Hilfsarmvorrichtung 5 dient ausschließlich zum Transport des in
der Beschichtungseinheit 620 behandelten Wafers W zur Alterungseinheit 630.
Dafür,
zusammen mit der Einrichtung beispielsweise eines Hilfsarms 651 zur
Aufnahme eines Teils des Umfangsabschnitts der Unterseite des Wafers
W, ist der Hilfsarm 651 so aufgebaut, daß er sich in
horizontaler Richtung (der X-Richtung in 1) entlang
einer Führungsschiene 652 bewegen
kann; außerdem
ist die Führungsschiene 652 selbst
so aufgebaut, daß sie
sich durch den Antriebsabschnitt 653 in horizontaler Richtung
um eine vertikale Drehachse 654 drehen kann. Daher kann
der Hilfsarm 651 zwischen der Beschichtungseinheit 620 und
der Alterungseinheit 630 die Richtung umkehren, um den Wafer
W aufzunehmen. Gleichzeitig kann sich der Hilfsarm zwischen einer
Warteposition (der in 37 durch die ausgezogene Linie
dargestellten Position) und einer Position zur Aufnahme des Wafers
W von der Beschichtungseinheit 620 und zwischen der Warteposition
und einer Position zur Übergabe
des Wafers W an die Alterungseinheit 630 bewegen. Ferner ist
in diesem Beispiel die Führungsschiene 652 an der
Oberseite der Grundplatte 650 angeordnet.
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Ferner
ist oberhalb des Hilfsarms 651 über der Führungsschiene 652 des
Transportwegs des Wafers W zwischen der Beschichtungseinheit 620 und
der Alterungseinheit 630 ein Lösungsmitteldampfzufuhrabschnitt 655 angeordnet,
d. h. eine Einrichtung zur Zufuhr von Dampf der Lösungsmittelkomponente,
die in der Beschichtungsflüssigkeit
verwendet wird. Diesen Lösungsmitteldampfzufuhrabschnitt 655 weist
einen Verteilungsraum 656 zur Verteilung des Lösungsmitteldampfs
und eine Dampfzerstäuberplatte 657 auf.
Der Verteilungsraum 656 ist so angeordnet, daß er dem
Hilfsarm 651 in der Warteposition gegenüberliegt, und die Zerstäuberplatte 657 ist
an der Unterseite des Verteilungsraums 656 befestigt und
weist eine Struktur auf, in der eine Vielzahl von Dampflöchern 657a gebohrt
sind. Mit dem Verteilungsraum 656 ist z. B. eine Lösungsmitteldampfzuflußleitung 658 für die Zufuhr
des Lösungsmitteldampfs
verbunden, der in einer in der Figur nicht dargestellten Lösungsmitteldampferzeugungsquelle
erzeugt wird.
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Nachstehend
wird die Lösungsmittelaustauscheinheit 640 unter
Bezugnahme auf 40 beschrieben.
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Diese
Einheit 640 weist auf: eine Vakuumansaugvorrichtung 641,
die den Wafer W in Drehung versetzt und ihn dabei in horizontaler
Lage hält, einen
rotierenden Becher 642, der so angeordnet ist, daß er den
Wafer W auf dieser Ansaugvorrichtung 641 umgibt, und der
eine Öffnung
zum Absaugen von Flüssigkeit
aufweist, einen feststehenden Becher 643, der außerhalb
des rotierenden Bechers 642 angeordnet ist und in dem ein
Abfallflüssigkeitsweg 641a und
ein Abgasweg 641b angeschlossen sind, und eine Düse 644 zur
Abgabe des Lösungsmittels auf
den Wafer W. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 645 in
der Figur einen Antriebsabschnitt zur Drehung und Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
der Drehachse 641a der Spannvorrichtung 641, und
das Bezugszeichen 642a bezeichnet einen Antriebsabschnitt
zur Drehung des rotierenden Bechers 640.
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Die Öffnung an
der Oberseite des feststehenden Bechers 643 wird durch
einen Deckel 646 geöffnet
und geschlossen, der sich aufwärts
und abwärts
bewegen kann. Ferner werden als Düse 644 in diesem Beispiel
drei Düsen 644a, 644b und 644c zum
Ausstoßen
von Ethanol, HMDS (Hexamethyldisilan) bzw. Heptan vorbereitet. Diese
Düsen 644a, 644b bzw. 644c werden
ergriffen und aus den Düsenaufnahmeabschnitten 648a, 648b bzw. 648c entnommen
und in eine Position oberhalb des Mittelabschnitts des Wafers W
transportiert.
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In
dieser Schichtbildungsvorrichtung wird der Wafer W, der die Hydrophobierungsbehandlung
und die Abkühlungsbehandlung
erfahren hat, der Reihe nach zur Beschichtungs-/Alterungseinheit 620,
zur Lösungsmittelaustauscheinheit 640 und
zur Einheit für
die Durchführung
der Trocknungsbehandlung transportiert, und durch Ausführung der
vorgegebenen Behandlung in den entsprechenden Einheiten wird auf
der Oberfläche
des Wafers W eine Isolierzwischenschicht gebildet, die aus einer
Siliciumoxidschicht besteht.
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Nachstehend
werden die Behandlungen beschrieben, die in der Beschichtungs-/Alterungseinheit 620 und
der Lösungsmittelaustauscheinheit durchgeführt werden.
Zunächst
wird in der Beschichtungs-/Alterungseinheit 620 die
Beschichtungsflüssigkeit
auf die Oberfläche
des Wafers W in der Beschichtungseinheit 620 aufgetragen,
um eine Überzugsschicht
zu bilden. Danach wird der Wafer W durch den Hilfsarm 651 zur
Alterungseinheit 630 transportiert. Dann werden die Teilchen
oder die Kolloide der auf dem Wafer W ausgebildeten Überzugsschicht
in der Einheit 630 geliert.
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Konkret
wird in der Beschichtungseinheit 620 der durch den Hauptarm 613 zur
Beschichtungseinheit 620 transportierte Wafer W an die
Spannvorrichtung 625 übergeben,
z. B. in der Position, die in 38 durch
die gestrichelte Linie dargestellt ist, danach wird die Spannvorrichtung 625 abgesenkt,
und der Becher 622 wird durch den Deckel 621 verschlossen.
Die hier verwendete Beschichtungsflüssigkeit kann hergestellt werden,
indem die Kolloide oder Teilchen von TEOS, einem Metallalkoxid,
in dem Lösungsmittel
dispergiert werden, das organisches Lösungsmittel, wie z. B. Ethylenglycol
und Ethylalkohol, Wasser und eine Spur Chlorwasserstoffsäure enthält. Außer der
Funktion, bei der Beschichtung die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit
auf einen geeigneten Wert einzustellen. hat Ethylenglycol eine weitere
Funktion, die Verdampfung von Ethylalkohol zu unterdrücken, indem
es darin als Lösungsmittel verbleibt,
da in den Schritten nach dem Beschichtungsschritt Ethylalkohol,
dessen Dampfdruck niedrig ist, fast vollständig verdampft. Dies basiert
auf dem höheren
Dampfdruck von Ethylenglycol.
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Außerdem wird
in diesem Beispiel unter gleichzeitiger Absaugung durch die Absaugleitung 629 Ethylenglycoldampf
aus der Lösungsmitteldampfzuflußleitung 627 in
den Becher 622 eingeleitet Nachdem das Innere des Bechers 622 mit
Ethylenglycoldampf gefüllt
ist, wird die Absaugung beendet, und aus der Düse 626 wird die Beschichtungsflüssigkeit
auf den Mittelabschnitt des Wafers W aufgebracht. Dann wird der
Wafer W durch die Spannvorrichtung 625 in Drehung versetzt,
die Beschichtungsflüssigkeit
wird durch Zentrifugalkraft auf der Oberfläche des Wafers W ausgebreitet,
um eine Schicht zu bilden. Die Behandlung wird deshalb in einem
Zustand ausgeführt,
in dem das Innere des Bechers 622 mit dem Ethylenglycoldampf
gefüllt
ist, um die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Beschichtungsflüssigkeit
zu unterdrücken.
Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, wird übrigens
danach das Lösungsmittel
aus der Düse
im Becher 622 auf den Umfangsabschnitt des Wafers W aufgesprüht, um die Überzugsschicht
vom Umfangsabschnitt zu entfernen.
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Nachdem
auf diese Weise die Beschichtungsbehandlung in der Beschichtungseinheit 620 ausgeführt worden
ist, wird der Wafer W durch den Hilfsarm 651 zur Alterungseinheit 630 transportiert. Zunächst wird
in einem Zustand, in dem der Deckel 621 beispielsweise
ein wenig angehoben wird, das Innere des Bechers 622 abgesaugt,
danach werden der Deckel 621 und die Spannvorrichtung 625 angehoben,
der Wafer W wird von der Spannvorrichtung 625 an den Hilfsarm 651 übergeben.
Das heißt,
der Lösungsmitteldampf,
wie z. B. der Ethylenglycoldampf wird vom Lösungsimitteldampfzuflußabschnitt 655 auf
der Führungsschiene 652 zugeführt, die Richtung
des Hilfsarms 651 wird zur Seite der Beschichtungseinheit 620 gedreht,
der Hilfsarm 651 wird aus der Warteposition in die Position
bewegt, wo der Wafer W von der Beschichtungseinheit 620 übernommen
wird, und der Wafer wird von der Spannvorrichtung 625 an
den Hilfsarm 651 übergeben.
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Dann
wird der Deckel 633 der Alterungseinheit 630 angehoben,
der Hilfsarm 651 wird in die Richtung der Alterungseinheit 630 gedreht,
der Hilfsarm 651 wird zu der Position bewegt, wo der Wafer
W an die Alterungseinheit 630 übergeben wird, und durch Zusammenwirken
mit den Stiften 636 zur Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Hilfsarms 651 wird der
Wafer vom Hilfsarm 651 an die Heizplatte 631 übergeben.
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Als
nächstes
werden in der Alterungseinheit 630 die in der Überzugsschicht
auf dem Wafer W enthaltenen TEOS-Kolloide geliert, um die Kolloide
zu einer Netzstruktur zu verbinden. Das heißt, in der Alterungseinheit 630 wird
nach dem Auflegen des Wafers W auf die Heizplatte 631 der
Deckel 633 geschlossen, während vom Absaugweg 635 her
abgesaugt wird, der Dampf, beispielsweise von Ethylenglycol, wird
aus dem Gaszuflußweg 634 in
die Behandlungskammer eingeleitet. Hierbei wird der Wafer W auf
die Temperatur von beispielsweise etwa 100°C erhitzt.
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Die
Behandlung zur Verbindung der Kolloid-Netzstruktur durch Gelieren
der TEOS-Kolloide wird durch Erhitzen der Überzugsschicht beschleunigt;
bei Verwendung eines Ammoniakgases anstelle des Erhitzers wirkt
jedoch das Ammoniakgas auf TEOS als Katalysator, wodurch das Gelieren
beschleunigt werden kann. Ferner besteht der Grund für die Einleitung
des Ethylenglycoldampfs in die Behandlungskammer darin, die Verdampfung
des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
zu unterdrücken;
daher wird die Temperatur der Rohrleitung und der Dampferzeugungsquelle
so geregelt, daß der Dampf
beispielsweise bei der Temperatur der Behandlungskammer gesättigt ist
(100% relative Feuchtigkeit von Ethylenglycol).
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Nachstehend
wird die Behandlung beschrieben, die in der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 durchgeführt wird.
Der in der Alterungseinheit 630 behandelte Wafer wird von
der Heizplatte 631 an den Hauptarm 613 übergeben
und wird dann durch diesen Hauptarm 613 zur Lösungsmittelaustauscheinheit 640 transportiert.
In dieser Einheit 640 wird außerdem ein anderes Lösungsmittel
als das der Beschichtungsflüssigkeit
zugeführt,
wodurch das Lösungsmittel
in der auf dem Wafer W ausgebildeten Überzugsschicht durch das andere
Lösungsmittel
ersetzt wird.
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Konkret
wird in einem Zustand mit geöffnetem
Deckel 646 in der Position oberhalb des feststehenden Bechers 643 der
Wafer W vom Hauptarm 613 an die Spannvorrichtung 641 übergeben,
und die Spannvorrichtung 641 wird abgesenkt. Dann werden zunächst Chemikalien,
in denen Feuchtigkeit löslich ist,
z. B. Ethanol, aus der Düse 644a annähernd auf den
Mittelabschnitt des Wafers W aufgetropft, und gleichzeitig werden
der Wafer W und der rotierende Becher 642 in Drehung versetzt,
wodurch Ethanol durch die Zentrifugalkraft über die gesamte Oberfläche des
Wafers W verteilt wird. Dadurch löst sich Ethanol in der Feuchtigkeit
der Überzugsschicht,
was zum Austausch der Feuchtigkeit durch Ethanol führt.
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Anschließend wird
der Deckel 646 geöffnet, auf ähnliche
Weise wird HMDS annähernd
auf den Drehungsmittelpunkt des Wafers W aufgebracht, um OH-Gruppen
in der Überzugsschicht
zu entfernen. Ferner wird durch Aufbringen von Heptan annähernd auf
den Drehungsmittelpunkt des Wafers W das Lösungsmittel in der Überzugsschicht
durch Heptan ausgetauscht. Der Grund für die Verwendung von Heptan
ist hierbei, durch Verwendung des Lösungsmittels von niedriger
Oberflächenspannung
ein Zusammenfallen der TEOS-Netzstruktur zu verhindern, indem die
Kraft vermindert wird, die an der porösen Struktur, d. h. der TEOS-Netzstruktur
angreift. Übrigens
wird das obige Beispiel der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 als
ummantelte Becherstruktur beschrieben, die aus dem feststehenden
Becher 643 und dem rotierenden Becher 642 besteht,
jedoch kann ebenso wie bei der Beschichtungseinheit 620 eine
Struktur mit nur einem feststehenden Becher verwendet werden.
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In
dem oben erwähnten
Beispiel 9 sind die Beschichtungseinheit 620 und die Alterungseinheit 630 angrenzend
aneinander innerhalb der gleichen Einheit 620 angeordnet,
wobei der Wafer W durch einen ausschließlich dafür vorgesehenen Hilfsarm 615 von
der Beschichtungseinheit 620 zur Alterungseinheit 630 umgesetzt
wird. Daher wird der Wafer W, an dem die Beschichtungsbehandlung
in der Beschichtungseinheit 620 ausgeführt wird, sofort zur Alterungseinheit 630 umgesetzt,
ohne den Transport des Wafers abzuwarten, und wird behandelt. Da
die Gelierbehandlung in einem Zustand ausgeführt werden kann, in dem die
Verdampfung des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
unterdrückt
wird, können
dementsprechend die gewünschte
Schichtdicke und die Schichtqualität sichergestellt werden.
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Ferner
ist der Umsetzungsweg zwischen der Beschichtungseinheit 620 und
der Alterungseinheit 630 kurz, und dementsprechend wird
die Umsetzungszeit kurz. Entsprechend kann die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
während der
Umsetzung noch weiter verringert werden. Da ferner auf dem Umsetzungsweg
Ethylenglycoldampf zugeführt
wird, wird die Verdampfung des Lösungsmittels
während
der Umsetzung durch dieses Ethylenglycol weiter unterdrückt.
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Wenn
kein Hilfsarm 651 vorhanden ist, wird die Umsetzung zwischen
der Beschichtungseinheit 620 und der Alterungseinheit 630 durch
den Hauptarm 613 durchgeführt. Falls der Hauptarm 613 gerade
für einen
Transport zwischen den anderen Einheiten verwendet wird, ist es
daher erforderlich, auf den Hauptarm 613 zu warten, auch
wenn die Beschichtungsbehandlung beendet ist. Da sich ferner der Hauptarm 613 entlang
der Führungsschiene 614 in der
Mitte bewegt, wird der Transportweg zwischen der Beschichtungseinheit 620 und
der Alterungseinheit 630 lang, wodurch sich eine längere Transportzeit
ergibt. Daher dauert die Umsetzung des Wafers W von der Beschichtungseinheit 620 zur
Alterungseinheit 630 eine lange Zeit, und es ist damit
zu rechnen, daß der
Verdampfungsgrad des Lösungsmittels in
der Überzugsschicht
zunimmt.
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Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 41 und 42 ein
Modifikationsbeispiel von Beispiel 9 beschrieben. Dieses Beispiel
ist dadurch gekennzeichnet, daß zusammen
mit der Abdeckung der gesamten Beschichtungs- und Alterungseinheit 620 durch
die Behandlungskammer (das Gehäuse) 660 das
Innere der Behandlungskammer 660 mit dem Dampf der Lösungsmittelkomponente
der Überzugsschicht,
wie z. B. Ethylenglycol, gefüllt
wird. An der Seitenwand gegenüber
der Führungsschiene 614 der
Behandlungskammer 660 sind in den geeigneten Positionen
eine Öffnung 661a zur Übergabe des
Wafers W von dem Hauptarm 613 zur Beschichtungseinheit 620 bzw.
eine Öffnung 661b zur Übergabe
des Wafers W von der Alterungseinheit 630 zum Hauptarm 613 angeordnet,
und diese Öffnungen 661a, 661b werden
stets durch die Türen 662a, 662b verschlossen.
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Ferner
sind an die Behandlungskammer 660 eine Lösungsmitteldampfzuflußleitung 664 zur
Zuführung
des in der Lösungsmitteldampferzeugungsquelle 663 erzeugten
Ethylenglycoldampfs und eine Absaugleitung 665 angeschlossen.
In diesem Beispiel besteht eine Einrichtung zum Einleiten des Dampfs der
Lösungsmittelkomponente
in die Behandlungskammer 660 aus der Lösungsmitteldampferzeugungsquelle 663 und
der Lösungsmitteldampfzuflußleitung 664.
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In
diesem Beispiel wird unter gleichzeitigem Absaugen des Inneren der
Behandlungskammer 660 das Innere der Behandlungskammer
durch Einleiten des Ethylenglycoldampfs in die Behandlungskammer 660 so
eingestellt, daß es
mit dem Ethylenglycoldampf gesättigt
ist. Dann wird in einem Zustand, in dem das Innere der Behandlungskammer 660 mit
der Ethylenglycol-Atmosphäre
gefüllt
ist, die Tür 662a geöffnet, der
Wafer W wird vom Hauptarm 613 auf die Spannvorrichtung 625 der
Beschichtungseinheit 620 abgelegt, und die Tür 662a wird
geschlossen. Dann wird die Behandlung zur Bildung einer Überzugsschicht
gemäß der obigen
Beschreibung ausgeführt,
der Wafer W wird durch den Hilfsarm 651 von der Beschichtungseinheit 620 zur
Alterungseinheit 630 umgesetzt, und in der Alterungseinheit 630 wird die
Gelierbehandlung ausgeführt.
Danach wird die Tür 662 geöffnet, und
der Wafer W wird von der Heizplatte 631 zum Hauptarm 613 übergeben.
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Da
in einer solchen Konfiguration die Behandlungskammer während der
gesamten Schritte von der Ausführung
der Beschichtungsbehandlung in der Beschichtungseinheit 620 bis
zur Ausführung
der Gelierbehandlung in der Alterungseinheit 630 mit dem
Ethylenglycoldampf gefüllt
ist, kann die Verdampfung des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
unterdrückt
werden. Da das Gelieren der Überzugsschicht
dadurch weiter unterdrückt
wird, kann eine Dünnschicht
von hervorragender Qualität ausgebildet
werden.
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Nachstehend
wird ein weiteres Modifikationsbeispiel von Beispiel 9 unter Bezugnahme
auf 43 beschrieben. In diesem Beispiel sind eine Beschichtungseinheit 620,
eine Alterungseinheit 630 und eine Lösungsmittelaustauscheinheit 640 aneinander
angrenzend in dieser Reihenfolge in der gleichen Einheit 670 angeordnet,
und zwischen der Alterungseinheit 630 und der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 ist
ein Hilfsarmmechanismus 672 angeordnet, der einen Hilfstransportabschnitt
ausschließlich
zum Umsetzen des in der Alterungseinheit 630 behandelten
Wafers W zur Lösungsmittelaustauscheinheit
bildet.
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Außerdem ist
in diesem Beispiel zwischen der Beschichtungseinheit 620 und
der Alterungseinheit 630 ein Hilfsarmmechanismus 650 ausschließlich zum
Umsetzen des in der Beschichtungseinheit 620 behandelten
Wafers W zur Alterungseinheit 630 angeordnet, und der Hilfsarmmechanismus 670 zwischen
der Alterungseinheit 630 und der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 ist
auf die gleiche Weise wie der Hilfsarmmechanismus 650 aufgebaut.
Das heißt, der
Hilfsarm 671 ist, zusammen mit der Richtungsumkehr zwischen
der Alterungseinheit 630 und der Lösungsmittelaustauscheinheit 640,
so aufgebaut, daß es
sich entlang der Führungsschiene
(dem Transportweg) 672 zwischen den beiden Einheiten 630, 640 bewegen
kann.
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In
diesem Beispiel wird der Wafer W vom Hauptarm 613 auf die
Spannvorrichtung 625 der Beschichtungseinheit 620 abgelegt,
danach wird in der Beschichtungseinheit 620 die Beschichtungsbehandlung
durchgeführt,
der Wafer W wird durch den Hilfsarm 651 zur Alterungseinheit 630 umgesetzt
und auf die Heizplatte 631 abgelegt. Dann wird nach der
Ausführung
der Gelierbehandlung in dieser Einheit 630 der Wafer W
für die
Umsetzung zur Lösungsmittelaustauscheinheit 640 an
den Hilfsarm 671 übergeben
und dann auf die Spannvorrichtung 641 abgelegt. Nach Ausführung der
Lösungsmittelaustauschbehandlung
in dieser Einheit 640 wird dann der Wafer W von der Spannvorrichtung 641 an
den Hauptarm 613 übergeben,
und der Wafer W wird durch den Hauptarm 613 zu einer Einheit
zur Durchführung
der Trocknungsbehandlung transportiert.
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In
einer solchen Konfiguration wird die Umsetzung des Wafers W nicht
nur zwischen der Beschichtungseinheit 620 und der Alterungseinheit 630, sondern
auch zwischen der Alterungseinheit 630 und der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 ohne
Verzögerung
ausgeführt.
Da die Gelierbehandlung in einem Zustand ausgeführt werden kann, wo zusätzlich zur
Unterdrückung
der Schichtschrumpfung und der Verschlechterung der Schichtqualität die Verdampfung
des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
unterdrückt
wird, greift die hohe Oberflächenspannung des
Lösungsmittels
nur kurze Zeit an der TEOS-Netzstruktur
an, und dementsprechend wird das Zusammenfallen der Schichtstruktur
unterdrückt, wodurch
eine Dünnschicht
von noch besserer Qualität
entsteht.
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Bei
der oben erwähnten
siebenten Ausführungsform
der Erfindung kann der Hilfstransportabschnitt so aufgebaut sein,
wie in 44 dargestellt In diesem Beispiel
sind eine Beschichtungseinheit 620, eine Alterungseinheit 630 und
Lösungsmittelaustauscheinheit 640 beispielsweise
als voneinander verschiedene Einheiten aufgebaut Der Hilfstransportabschnitt 680 ist
mir zwei Armelementen 681a, 681b ausgestattet,
die den Wafer W ergreifen, indem sie z. B. einen Teil beider Umfangsabschnitte
des Wafers W einklemmen, und diese Armelemente 681a, 681b sind
so aufgebaut, daß sie
sich beispielsweise durch einen Öffnungs-
und Schließmechanismus 682 in Y-Richtung
frei öffnen
und schließen
können.
Ferner ist der Öffnungs-
und Schließmechanismus 682 so aufgebaut,
daß er
sich in X-Richtung
entlang der Führungsschiene 683 in
eine Position oberhalb der Einheiten 620, 630 bzw. 640 bewegen
kann.
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In
einer solchen Konfiguration wird der durch die Armelemente 681a, 681b gehaltene
Wafer ausschließlich
entlang der Führungsschiene 683 von
der Beschichtungseinheit 620 zur Alterungseinheit 630 und
von der Alterungseinheit 630 zur Lösungsmittelaustauscheinheit 640 transportiert.
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Daher
wird auch in dem Fall, wo diese Einheiten 620, 630 und 640 als
getrennte Einheiten aufgebaut sind, der Wafer W ohne Verzögerung zwischen
diesen Einheiten transportiert, und als Ergebnis kann die Verdampfung
des Lösungsmittels
in der Überzugsschicht
unterdrückt
werden, und entsprechend kann eine Verschlechterung der Schichtqualität der Dünnschicht
verhindert werden.
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Übrigens
kann dieser Hilfstransportabschnitt auch in dem Fall eingesetzt
werden, wo die Beschichtungseinheit 620, die Alterungseinheit 630 und die
Lösungsmittelaustauscheinheit 640 als
die gleiche Einheit aufgebaut sind, und er kann auch nur für den Transport
zwischen der Beschichtungseinheit 620 und der Alterungseinheit 630 eingesetzt
werden.
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Ferner
kann das Beispiel auch in der Schichtbildungsvorrichtung vom vertikalen
Typ eingesetzt werden, wie in 45 dargestellt.
Die Vorrichtung wird nachstehend in Bezugnahme auf 45 kurz
beschrieben. Das Bezugszeichen 691 in der Figur bezeichnet
einen Hauptarm, der so aufgebaut ist, daß er sich frei nach oben und
unten bewegen, frei vorwärts
und rückwärts bewegen
und frei drehen kann, und auf einer Seite (der linken Seite) des
Hauptarms 691 sind eine Hydrophobierungsbehandlungseinheit 692,
die einen Vorbehandlungsschritt für die Durchführung der
Hydrophobierungsbehandlung des Wafers W ausführt, und beispielsweise fünf Erhitzungseinheiten 693a bis 693e,
die den Erhitzungsabschnitt zur Durchführung der Hitzebehandlung (Trocknungsbehandlung)
an dem Wafer bilden, von unten an in dieser Reihenfolge übereinander
gestapelt.
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Andererseits
sind auf der anderen Seite (der rechten Seite) des Hauptarms 691 ein
Aufnahmeabschnitt 694 für
die Aufnahme des Wafers W von außerhalb der Vorrichtung eine
Beschichtungseinheit 620, eine Alterungseinheit 630 und
Lösungsmittelaustauscheinheit 640 von
unten an in dieser Reihenfolge übereinander
gestapelt. Folglich sind auf beiden Seiten des Hauptarms 691 jeweils
mehrere Einheitengruppen angeordnet, und zwischen diesen Einheitengruppen
ist ein Transportweg des Hauptarms 691 ausgebildet. Auf
dem Seitenabschnitt der Beschichtungseinheit 620 und der
Alterungseinheit 630 ist z. B. gegenüber dem Transportweg des Hauptarms 691 in
einem Gehäuse 695 der
Hilfsarm 696, der den Hilfstransportabschnitt bildet, so
angeordnet, daß er
sich frei nach oben und unten bewegen, frei vorwärts und rückwärts bewegen und frei drehen
kann, und das Innere des Gehäuses 695 bildet
einen Transportweg des Hilfsarms 686. Auch in einer derartigen
Konfiguration wird der Transport zwischen diesen Einheiten 620, 630 ohne
Verzögerung ausgeführt, da
der Wafer W durch den Hilfsarm 696 ausschließlich zwischen
der Beschichtungseinheit 620 und der Alterungseinheit 630 umgesetzt
wird. Dementsprechend kann die Verdampfung des Lösungsmittels in der Überzugsschicht
unterdrückt
und eine Verschlechterung der Schichtqualität der Dünnschicht verhindert werden.
Auch in diesem Beispiel kann das Innere des Gehäuses 695 mit einer
Ethylenglycolatmosphäre
gefüllt
werden, oder durch Erweiterung de Gehäuses 695 nach oben
zur Seite der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 kann
der Wafer durch den Hilfsarm 696 ausschließlich zwischen
der Alterungseinheit 630 und der Lösungsmittelaustauscheinheit 640 umgesetzt
werden. Übrigens
ist in der siebenten Ausführungsform
der Erfindung das Substrat nicht auf den Wafer beschränkt, sondern
kann ein Glassubstrat für
einen Flüssigkristallbildschirm
sein.
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Nach
dem Auftragen der Beschichtungsflüssigkeit, in der Kolloide oder
Teilchen des Ausgangsmaterials der Schichtkomponente in dem Lösungsmittel
dispergiert sind, kann der nachfolgende Schritt ohne Verzögerung ausgeführt werden,
und dementsprechend kann man eine Dünnschicht von hervorragender
Qualität
erhalten, wie z. B. eine Isolierzwischenschicht.