JP2010080555A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁波加熱式熱処理装置の温度分布均一性を高める。
【解決手段】複数枚のウエハ1を積層保持したボート42を収容するキャビティ37と、キャビティ37内に電磁波を導入してウエハを加熱する電磁波源55とを備えた電磁波加熱形バッチ式熱処理装置において、キャビティ37内下部にコントローラ56で制御される補助ヒータ59を設け、コントローラには上側熱電対57と下側熱電対58とを接続し、上側熱電対57の熱接点はボート42の最上段に保持された上側モニタウエハ1Aに配置し、下側熱電対58の熱接点はボートの最下段に保持された下側モニタウエハ1Bに配置する。コントローラ56は上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と補助ヒータ59の電源60とをそれぞれ制御する。
【選択図】図3
【解決手段】複数枚のウエハ1を積層保持したボート42を収容するキャビティ37と、キャビティ37内に電磁波を導入してウエハを加熱する電磁波源55とを備えた電磁波加熱形バッチ式熱処理装置において、キャビティ37内下部にコントローラ56で制御される補助ヒータ59を設け、コントローラには上側熱電対57と下側熱電対58とを接続し、上側熱電対57の熱接点はボート42の最上段に保持された上側モニタウエハ1Aに配置し、下側熱電対58の熱接点はボートの最下段に保持された下側モニタウエハ1Bに配置する。コントローラ56は上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と補助ヒータ59の電源60とをそれぞれ制御する。
【選択図】図3
Description
本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に熱処理(thermal treatment )を施すのに利用して有効なものに関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に熱処理(thermal treatment )を施すのに利用して有効なものに関する。
ICの製造方法において、ウエハを加熱処理する方法として、抵抗加熱方法が広く用いられてきた。
抵抗加熱方法を用いた場合の問題点として、昇温および降温時間が長い点が挙げられる。昇温および降温時間が長くなる理由は、処理炉を囲む断熱材および反応管等の熱容量が大きい構成部材の加熱冷却が必要であり、ウエハのみを加熱できないためである。
抵抗加熱方法を用いた場合の問題点として、昇温および降温時間が長い点が挙げられる。昇温および降温時間が長くなる理由は、処理炉を囲む断熱材および反応管等の熱容量が大きい構成部材の加熱冷却が必要であり、ウエハのみを加熱できないためである。
近年、ICのパッケージング(packaging )技術の分野において、抵抗加熱方法によるホットプレートに代わり、マイクロ波またはミリ波等の電磁波を使用する電磁波加熱方式が試みられている。
積層された複数枚のウエハ(以下、ウエハ群という場合がある。)をマイクロ波を用いて大気圧下で加熱する場合には、上部のウエハ温度が高くなり、下部のウエハの温度が低くなる傾向にある。その理由は、次のように考えられる。
マイクロ波によって各ウエハに均一に蓄積された熱エネルギは、処理室内雰囲気(窒素ガスまたはクリーンエア)の伝熱効果(対流)により、上部へと移動して行く。このため、各ウエハにマイクロ波エネルギを均一に照射したとしても、ウエハ群の積層方向の温度分布は不均一となる。すなわち、ウエハ相互間の温度はばらつく。
一方、マイクロ波の照射位置を変更してマイクロ波を不均一に照射することにより、ウエハ群の積層方向の温度分布を均一化する方法も考えられる。
しかし、この方法では、前述した伝熱効果を完全に抑制することは不可能であり、また、マイクロ波の不均一性が各ウエハの熱処理に悪影響を及ぼす懸念がある。
マイクロ波によって各ウエハに均一に蓄積された熱エネルギは、処理室内雰囲気(窒素ガスまたはクリーンエア)の伝熱効果(対流)により、上部へと移動して行く。このため、各ウエハにマイクロ波エネルギを均一に照射したとしても、ウエハ群の積層方向の温度分布は不均一となる。すなわち、ウエハ相互間の温度はばらつく。
一方、マイクロ波の照射位置を変更してマイクロ波を不均一に照射することにより、ウエハ群の積層方向の温度分布を均一化する方法も考えられる。
しかし、この方法では、前述した伝熱効果を完全に抑制することは不可能であり、また、マイクロ波の不均一性が各ウエハの熱処理に悪影響を及ぼす懸念がある。
本発明の目的は、基板の加熱に電磁波加熱方法を使用する際に、伝熱効果による温度分布不均一の発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)積層された複数枚の基板を収容するキャビティと、
前記キャビティ内に電磁波を導入して前記複数枚の基板を加熱する第一の加熱源と、前記キャビティ付属の第二の加熱源と、を備えている基板処理装置であって、
前記キャビティ内に、上部の温度を測定する上部温度測定器と、下部の温度を測定する下部温度測定器とが、設置され、
前記上部温度測定器と前記下部温度測定器との間に前記複数枚の基板が配置される、
基板処理装置。
(2)前記キャビティ内の下部を加熱する補助ヒータが、前記下部温度測定器近傍に配置されている、ことを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
(3)上部温度測定器の温度は前記加熱源の出力を調整するための信号としてフィードバックされ、下部温度測定器の温度は前記補助ヒータの出力を調整するための信号としてフィードバックされ、上部温度測定器の温度と下部温度測定器の温度とが同一になるように、前記加熱源および前記補助ヒータが制御される、ことを特徴とする前記(2)に記載の基板処理装置。
(1)積層された複数枚の基板を収容するキャビティと、
前記キャビティ内に電磁波を導入して前記複数枚の基板を加熱する第一の加熱源と、前記キャビティ付属の第二の加熱源と、を備えている基板処理装置であって、
前記キャビティ内に、上部の温度を測定する上部温度測定器と、下部の温度を測定する下部温度測定器とが、設置され、
前記上部温度測定器と前記下部温度測定器との間に前記複数枚の基板が配置される、
基板処理装置。
(2)前記キャビティ内の下部を加熱する補助ヒータが、前記下部温度測定器近傍に配置されている、ことを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
(3)上部温度測定器の温度は前記加熱源の出力を調整するための信号としてフィードバックされ、下部温度測定器の温度は前記補助ヒータの出力を調整するための信号としてフィードバックされ、上部温度測定器の温度と下部温度測定器の温度とが同一になるように、前記加熱源および前記補助ヒータが制御される、ことを特徴とする前記(2)に記載の基板処理装置。
前記した手段によれば、基板の加熱に電磁波加熱方法を使用する際に、伝熱効果による温度分布不均一の発生を防止することができる。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ウエハに各種の熱処理を施すバッチ式熱処理装置として構成されている。
図1および図2に示されているように、バッチ式熱処理装置10においては、基板であるウエハ1を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、FOUP(以下、ポッドという。)2が使用されている。
バッチ式熱処理装置10は筐体11を備えている。
筐体11の正面壁11aの正面前方部には正面メンテナンス口12が開設されている。正面メンテナンス口12はメンテナンス作業を実施するための開口である。正面メンテナンス口12は正面メンテナンス扉13、13によって開閉される。
筐体11の正面壁11aにはポッド搬入搬出口14が筐体11の内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉される。
ポッド搬入搬出口14の正面前方側にはロードポート16が設置されている。ロードポート16はポッド2を載置されて位置合わせする。
ポッド2はロードポート16上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、ロードポート16上から工程内搬送装置によって搬出される。
バッチ式熱処理装置10は筐体11を備えている。
筐体11の正面壁11aの正面前方部には正面メンテナンス口12が開設されている。正面メンテナンス口12はメンテナンス作業を実施するための開口である。正面メンテナンス口12は正面メンテナンス扉13、13によって開閉される。
筐体11の正面壁11aにはポッド搬入搬出口14が筐体11の内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉される。
ポッド搬入搬出口14の正面前方側にはロードポート16が設置されている。ロードポート16はポッド2を載置されて位置合わせする。
ポッド2はロードポート16上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、ロードポート16上から工程内搬送装置によって搬出される。
筐体11内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚17が設置されており、回転式ポッド棚17は複数個のポッド2を保管する。
すなわち、回転式ポッド棚17は支柱18および複数枚の棚板19を備えている。支柱18は水平面内で間欠回転される。複数枚の棚板19は支柱18に上中下段の各位置に配置され、放射状に支持されている。複数枚の棚板19はポッド2を複数個宛それぞれ載置した状態で保持する。
すなわち、回転式ポッド棚17は支柱18および複数枚の棚板19を備えている。支柱18は水平面内で間欠回転される。複数枚の棚板19は支柱18に上中下段の各位置に配置され、放射状に支持されている。複数枚の棚板19はポッド2を複数個宛それぞれ載置した状態で保持する。
筐体11内におけるロードポート16と回転式ポッド棚17との間には、ポッド搬送装置20が設置されている。ポッド搬送装置20はポッドエレベータ20aおよびポッド搬送機構20bを備えている。ポッド搬送装置20はポッドエレベータ20aとポッド搬送機構20bとの連続動作により、ロードポート16と回転式ポッド棚17とポッドオープナ21との間でポッド2を搬送する。
ポッドオープナ21はポッド2を載置する載置台22、22と、ポッド2のキャップを着脱するキャップ着脱機構23、23とを備えている。ポッドオープナ21は載置台22に載置されたポッド2のキャップをキャップ着脱機構23によって装着したり外したりする。これにより、ポッド2はウエハ出し入れ口を開いたり閉じたりする。
筐体11内には前後方向略中央下部に、サブ筐体24が後端まで構築されている。サブ筐体24の正面壁24aには一対のウエハ搬入搬出口25、25が垂直方向に上下二段に並べられて開設されている。上下段のウエハ搬入搬出口25、25には一対のポッドオープナ21、21がそれぞれ設置されている。ウエハ搬入搬出口25はウエハ1をサブ筐体24内に搬入したり、ウエハ1をサブ筐体24内から搬出するための出し入れ口(ゲート)である。
サブ筐体24はポッド搬送装置20および回転式ポッド棚17の設置空間から流体的に隔絶された移載室26を構成している。移載室26は前側領域にウエハ移載機構27を設置されている。
ウエハ移載機構27はウエハ移載装置27a、ウエハ移載装置エレベータ27bおよびツィーザ27cを備えている。ウエハ移載装置27aは水平面内において回転または直動する。ウエハ移載装置エレベータ27bはウエハ移載装置27aを昇降させる。ツィーザ27cはウエハ移載装置27aに支持されており、ウエハ1を水平に保持する。
ウエハ移載装置エレベータ27bおよびウエハ移載装置27aの連続動作により、ツィーザ27cによって保持したウエハ1を後記するボートに搬送して装填(チャージング)したり、ボートに装填されたウエハ1をツィーザ27cによって受け取る。
図1に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ27bは筐体11の右側端部とサブ筐体24の移載室26の前方領域右端部との間に設置されている。
ウエハ移載機構27はウエハ移載装置27a、ウエハ移載装置エレベータ27bおよびツィーザ27cを備えている。ウエハ移載装置27aは水平面内において回転または直動する。ウエハ移載装置エレベータ27bはウエハ移載装置27aを昇降させる。ツィーザ27cはウエハ移載装置27aに支持されており、ウエハ1を水平に保持する。
ウエハ移載装置エレベータ27bおよびウエハ移載装置27aの連続動作により、ツィーザ27cによって保持したウエハ1を後記するボートに搬送して装填(チャージング)したり、ボートに装填されたウエハ1をツィーザ27cによって受け取る。
図1に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ27bは筐体11の右側端部とサブ筐体24の移載室26の前方領域右端部との間に設置されている。
移載室26の後側領域には待機部28が構成されている。待機部28はボートを収容して待機させる予備室である。待機部28の天井面には炉口シャッタ29が設けられており、炉口シャッタ29は後記する処理炉の炉口を開閉する。
図1に想像線で示されているように、筐体11の右側端部とサブ筐体24の待機部28の右端部との間には、ボートエレベータ30が設置されている。ボートエレベータ30のアーム31にはシールキャップ32が水平に据え付けられている。アーム31はボートエレベータ30の昇降台に連結された連結具である。シールキャップ32は処理炉の炉口を閉塞する蓋体である。
図1に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ27b側およびボートエレベータ30側と反対側である移載室26左側端部には、クリーンユニット33が設置されている。クリーンユニット33は供給フアンおよび防塵フィルタによって構成されている。クリーンユニット33は清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア34(図1の矢印参照)を供給する。
図示はしないが、ウエハ移載装置27aとクリーンユニット33との間にはノッチ合わせ装置が設置されている。ノッチ合わせ装置はウエハの円周方向の位置を整合する。
クリーンユニット33から吹き出されたクリーンエア34は、ノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置27aおよびボートを流通する。その後に、クリーンエア34は図示しないダクトにより吸い込まれる。吸い込まれたクリーンエア34は筐体11の外部に排気がなされるか、または、クリーンユニット33の吸い込み側である一次側(供給側)に戻されて、クリーンユニット33から移載室26内に再び吹き出される。
図示はしないが、ウエハ移載装置27aとクリーンユニット33との間にはノッチ合わせ装置が設置されている。ノッチ合わせ装置はウエハの円周方向の位置を整合する。
クリーンユニット33から吹き出されたクリーンエア34は、ノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置27aおよびボートを流通する。その後に、クリーンエア34は図示しないダクトにより吸い込まれる。吸い込まれたクリーンエア34は筐体11の外部に排気がなされるか、または、クリーンユニット33の吸い込み側である一次側(供給側)に戻されて、クリーンユニット33から移載室26内に再び吹き出される。
図1および図2に示されているように、筐体11の後側上部には処理炉35が垂直に設置されている。
図3に示されているように、処理炉35はシールド36を備えている。
シールド36は電磁波の外部への漏洩を効果的に防止可能な導電性材料によって形成されている。例えば、このような導電性材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス、白金、銀等を挙げることができる。
但し、シールド36は導電性材料のみによって形成するに限らない。シールド36は多層シールド材料によって形成してもよい。例えば、多層シールド材料は、導電性材料からなる基材の内側表面に、電磁波を反射する反射面および電磁波を吸収する吸収層を形成することにより、構築することができる。
シールド36は一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、シールド36は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
シールド36の筒中空部は複数枚のウエハ1が収容されるキャビティ37を形成しており、シールド36の内径は取り扱うウエハ1の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
シールド36の下端部には炉口フランジ38が設置されている。炉口フランジ38は処理炉35の炉口39を形成している。炉口フランジ38がサブ筐体24に支持された状態で、シールド36は垂直に据え付けられた状態になっている。
図3に示されているように、処理炉35はシールド36を備えている。
シールド36は電磁波の外部への漏洩を効果的に防止可能な導電性材料によって形成されている。例えば、このような導電性材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス、白金、銀等を挙げることができる。
但し、シールド36は導電性材料のみによって形成するに限らない。シールド36は多層シールド材料によって形成してもよい。例えば、多層シールド材料は、導電性材料からなる基材の内側表面に、電磁波を反射する反射面および電磁波を吸収する吸収層を形成することにより、構築することができる。
シールド36は一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、シールド36は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
シールド36の筒中空部は複数枚のウエハ1が収容されるキャビティ37を形成しており、シールド36の内径は取り扱うウエハ1の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
シールド36の下端部には炉口フランジ38が設置されている。炉口フランジ38は処理炉35の炉口39を形成している。炉口フランジ38がサブ筐体24に支持された状態で、シールド36は垂直に据え付けられた状態になっている。
図3に示されているように、ボートエレベータ30は処理炉35の真下近傍に設置されている。ボートエレベータ30のアーム31に支持されたシールキャップ32は炉口39を閉塞する。すなわち、シールキャップ32は炉口フランジ38の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ30によって上昇されることにより、炉口39を気密シールする。
シールド36の下端部の側壁には排気管40の一端が接続されており、排気管40は他端を排気装置(図示せず)に接続されている。排気装置は排気管40を介してキャビティ37を排気する。
シールド36の排気管40と異なる位置には、キャビティ37へガスを供給するためのガス供給管41の一端が接続されている。
シールド36の排気管40と異なる位置には、キャビティ37へガスを供給するためのガス供給管41の一端が接続されている。
シールキャップ32上にはボート42が垂直に立脚されて支持されている。ボート42は複数枚のウエハ1を保持して、キャビティ37内に搬入(ボートローディング)したり、キャビティ37外へ搬出(ボートアンローディング)したりする。
ボート42は石英等の誘電体が使用されて形成されている。
ボート42は上下で一対の端板43、44と、3本の保持柱45、45、45とを備えている。3本の保持柱45、45、45は両端板43、44間に垂直に架橋されている。3本の保持柱45、45、45には複数の保持溝46が、上下方向に等間隔に配置されてそれぞれ形成されており、同一段の保持溝46、46、46は同一平面を構成している。すなわち、ボート42は同一段の保持溝46、46、46によってウエハ1の外周縁部を保持することにより、複数枚のウエハ1を中心を揃えて整列させた状態で保持する。
ボート42の下部には複数枚の断熱板47が配置されている。断熱板47はキャビティ37からの熱の放射を抑制する。
シールキャップ32下面の中央にはロータリーアクチュエータ48が設置されている。ロータリーアクチュエータ48の回転軸49はボート42を支持する。すなわち、ロータリーアクチュエータ48は回転軸49によってボート42を回転させる。
ボート42は石英等の誘電体が使用されて形成されている。
ボート42は上下で一対の端板43、44と、3本の保持柱45、45、45とを備えている。3本の保持柱45、45、45は両端板43、44間に垂直に架橋されている。3本の保持柱45、45、45には複数の保持溝46が、上下方向に等間隔に配置されてそれぞれ形成されており、同一段の保持溝46、46、46は同一平面を構成している。すなわち、ボート42は同一段の保持溝46、46、46によってウエハ1の外周縁部を保持することにより、複数枚のウエハ1を中心を揃えて整列させた状態で保持する。
ボート42の下部には複数枚の断熱板47が配置されている。断熱板47はキャビティ37からの熱の放射を抑制する。
シールキャップ32下面の中央にはロータリーアクチュエータ48が設置されている。ロータリーアクチュエータ48の回転軸49はボート42を支持する。すなわち、ロータリーアクチュエータ48は回転軸49によってボート42を回転させる。
シールド36の外部にはベース51が水平に配置されており、ベース51上にはケース52がシールド36と同心円状に設置されている。ケース52は上端が閉塞した円筒形状もしくは多角形筒状に形成されており、シールド36よりも大きい。ケース52はシールド36の外側を取り囲んで電磁波の漏洩を防止し、シールド36を保護するとともに、周囲の環境を保護する。
なお、ケース52は省略してもよい。
なお、ケース52は省略してもよい。
シールド36側壁には電磁波導入ポート53が穿設されている。電磁波導入ポート53にはキャビティ37内に電磁波を供給するための導波管54の一端が接続されている。
導波管54の他端にはキャビティ37内に電磁波を供給して加熱する加熱源としての電磁波源55が接続されている。電磁波源55は電磁波であるマイクロ波またはミリ波を供給する。マイクロ波は波長1m以下の電波で極超短波とも称される。マイクロ波には遠赤外部に接する1mm以下のサブミリ波まで含まれる。
電磁波源55は0.5〜50GHzの電磁波を導波管54に供給する。
電磁波源55にはコントローラ56が接続されている。
導波管54の他端にはキャビティ37内に電磁波を供給して加熱する加熱源としての電磁波源55が接続されている。電磁波源55は電磁波であるマイクロ波またはミリ波を供給する。マイクロ波は波長1m以下の電波で極超短波とも称される。マイクロ波には遠赤外部に接する1mm以下のサブミリ波まで含まれる。
電磁波源55は0.5〜50GHzの電磁波を導波管54に供給する。
電磁波源55にはコントローラ56が接続されている。
コントローラ56にはキャビティ37内上部の温度を測定する上部温度測定器としての上側熱電対57と、キャビティ37内下部の温度を測定する下部温度測定器としての下側熱電対58とが接続されている。上側熱電対57の検出子としての熱接点57aはボート42の最上段にセットされた上部温度モニタ用ウエハ(上側モニタウエハという。)1Aに配置されており、下側熱電対58の検出子としての熱接点58aはボート42の最下段にセットされた下部温度モニタ用ウエハ(下側モニタウエハという。)1Bに配置されている。したがって、上側熱電対57は上側モニタウエハ1Aの温度を測定してコントローラ56に送信し、下側熱電対58は下側モニタウエハ1Bの温度を測定してコントローラ56に送信する。
上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bは、熱特性、殊に温度特性が熱処理するウエハ(以下、プロダクトウエハという場合がある。)1と同一になるように、調製されている。上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bは、例えば、不用品となったプロダクトウエハ1を使用してもよい。
複数枚のプロダクトウエハ1が、ボート42の上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの間に配置される。
プロダクトウエハ1の配置枚数は20〜30枚が好ましい。これは、マイクロ波を1つの電磁波導入ポート53から導入する場合のビームの広がりに相当するためであり、マイクロ波とプロダクトウエハ1のエッジとの距離は、大凡、150cm前後である。望ましくは、25枚である。これは、ポッド2の収納枚数に相当し、ウエハ移載機構27と整合するためである。
複数枚のプロダクトウエハ1が、ボート42の上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの間に配置される。
プロダクトウエハ1の配置枚数は20〜30枚が好ましい。これは、マイクロ波を1つの電磁波導入ポート53から導入する場合のビームの広がりに相当するためであり、マイクロ波とプロダクトウエハ1のエッジとの距離は、大凡、150cm前後である。望ましくは、25枚である。これは、ポッド2の収納枚数に相当し、ウエハ移載機構27と整合するためである。
シールド36内周の下部にはキャビティ37内下部を加熱する補助ヒータ59が同心円に敷設されており、補助ヒータ59は下側モニタウエハ1B近傍に配置されている。補助ヒータ59は抵抗発熱体等によって構成されており、コントローラ56によって制御される電源60に接続されている。
コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
次に、前記構成に係るバッチ式熱処理装置10を用いる本発明の一実施形態であるICの製造方法の熱処理工程を、ウエハパッケージング工程を例に説明する。
ウエハパッケージング工程においては、ICが作り込まれた側の主面にポリイミド等のパッケージング材料を塗布されたプロダクトウエハ1がポッド2に収納されて、バッチ式熱処理装置10に送られて来る。
予め、図3および図4に示されているように、ボート42の最上段および最下段には、これから熱処理しようとするプロダクトウエハ1と同等の熱特性を有する上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bがそれぞれ配置されている。
ウエハパッケージング工程においては、ICが作り込まれた側の主面にポリイミド等のパッケージング材料を塗布されたプロダクトウエハ1がポッド2に収納されて、バッチ式熱処理装置10に送られて来る。
予め、図3および図4に示されているように、ボート42の最上段および最下段には、これから熱処理しようとするプロダクトウエハ1と同等の熱特性を有する上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bがそれぞれ配置されている。
図1および図2に示されているように、ポッド2がロードポート16に供給されると、フロントシャッタ15はポッド搬入搬出口14を開放する。
ポッド搬入搬出口14が開放すると、ポッド搬送装置20はロードポート16上のポッド2を筐体11内へポッド搬入搬出口14から搬入する。ポッド搬送装置20は搬入したポッド2を回転式ポッド棚17の指定された棚板19へ搬送して受け渡す。
ポッド2を棚板19に一時的に保管した後、ポッド搬送装置20はポッド2を棚板19から一方のポッドオープナ21に搬送し、載置台22に移載する。
なお、ポッド搬送装置20はロードポート16上のポッド2を回転式ポッド棚17に搬送せずに、ポッドオープナ21に直接搬送する場合もある。
ポッド搬入搬出口14が開放すると、ポッド搬送装置20はロードポート16上のポッド2を筐体11内へポッド搬入搬出口14から搬入する。ポッド搬送装置20は搬入したポッド2を回転式ポッド棚17の指定された棚板19へ搬送して受け渡す。
ポッド2を棚板19に一時的に保管した後、ポッド搬送装置20はポッド2を棚板19から一方のポッドオープナ21に搬送し、載置台22に移載する。
なお、ポッド搬送装置20はロードポート16上のポッド2を回転式ポッド棚17に搬送せずに、ポッドオープナ21に直接搬送する場合もある。
ポッド2を搬送中には、キャップ着脱機構23はポッドオープナ21のウエハ搬入搬出口25を閉じている。クリーンユニット33は移載室26にクリーンエア34を流通させて循環させる。
クリーンユニット33が移載室26にクリーンエア34として窒素ガスを循環させることにより、移載室26内の酸素濃度は筐体11内(大気雰囲気)の酸素濃度よりも遥かに低く(例えば、20ppm以下)維持される。
クリーンユニット33が移載室26にクリーンエア34として窒素ガスを循環させることにより、移載室26内の酸素濃度は筐体11内(大気雰囲気)の酸素濃度よりも遥かに低く(例えば、20ppm以下)維持される。
ポッドオープナ21は載置台22に載置されたポッド2の開口側端面をサブ筐体正面壁24aの搬入搬出口25開口縁辺部に押し付ける。キャップ着脱機構23はポッド2のキャップを取り外し、ウエハ出し入れ口を開放させる。
ポッド2が開放されると、ウエハ移載装置27aはツィーザ27cによってウエハ1をポッド2からウエハ出し入れ口を通じてピックアップしノッチ合わせ装置に搬送する。
ノッチ合わせ装置がウエハ1のノッチを合わせると、ウエハ移載装置27aはウエハ1をノッチ合わせ装置からピックアップし、移載室26の後方にある待機部28へ搬入し、ボート42に装填(チャージング)する。
ボート42にウエハ1を受け渡したウエハ移載装置27aはポッド2に戻り、次のウエハ1をピックアップし、再び、ボート42に搬送し、ボート42に装填する。
ポッド2が開放されると、ウエハ移載装置27aはツィーザ27cによってウエハ1をポッド2からウエハ出し入れ口を通じてピックアップしノッチ合わせ装置に搬送する。
ノッチ合わせ装置がウエハ1のノッチを合わせると、ウエハ移載装置27aはウエハ1をノッチ合わせ装置からピックアップし、移載室26の後方にある待機部28へ搬入し、ボート42に装填(チャージング)する。
ボート42にウエハ1を受け渡したウエハ移載装置27aはポッド2に戻り、次のウエハ1をピックアップし、再び、ボート42に搬送し、ボート42に装填する。
この一方(上段または下段)のポッドオープナ21からボート42へのウエハ1の装填作業中に、ポッド搬送装置20は回転式ポッド棚17から別のポッド2を他方(下段または上段)のポッドオープナ21に搬送し移載する。ポッドオープナ21はポッド2を開放する。すなわち、ウエハ移載装置27aによるウエハ装填作業と、ポッド搬送装置20およびポッドオープナ21によるポッド開放作業とが、同時進行される。
所定枚数のウエハ1がボート42に移載されると、ボートエレベータ30はボート42を上昇させ、図4に示されているように、処理炉35のキャビティ37に搬入(ボートローディング)する。
ボート42が上限に達すると、シールキャップ32が炉口39をシール状態に閉塞するので、キャビティ37は気密に閉じられた状態になる。
ボート42が上限に達すると、シールキャップ32が炉口39をシール状態に閉塞するので、キャビティ37は気密に閉じられた状態になる。
気密に閉じられると、排気管40はキャビティ37を排気する。
ロータリーアクチュエータ48はボート42を回転させる。
必要に応じて、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管41から供給される。
電磁波源55はウエハ1を所定温度(例えば、200℃程度)に昇温させる。すなわち、電磁波源55はマイクロ波またはミリ波を導波管54を経由してキャビティ37内に供給する。キャビティ37内に供給されたマイクロ波はウエハ1に入射して効率的に吸収されるために、ウエハ1をきわめて効果的に昇温させる。
この際に、上側熱電対57および下側熱電対58は上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bの温度をそれぞれ計測し、計測温度をコントローラ56に送信する。
コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59の電源60をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
ロータリーアクチュエータ48はボート42を回転させる。
必要に応じて、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管41から供給される。
電磁波源55はウエハ1を所定温度(例えば、200℃程度)に昇温させる。すなわち、電磁波源55はマイクロ波またはミリ波を導波管54を経由してキャビティ37内に供給する。キャビティ37内に供給されたマイクロ波はウエハ1に入射して効率的に吸収されるために、ウエハ1をきわめて効果的に昇温させる。
この際に、上側熱電対57および下側熱電対58は上側モニタウエハ1Aおよび下側モニタウエハ1Bの温度をそれぞれ計測し、計測温度をコントローラ56に送信する。
コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59の電源60をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
予め設定された処理時間が経過すると、ボート42の回転、ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管40の排気が停止する。
その後に、ボートエレベータ30はシールキャップ32を下降させることにより、炉口39を開口するとともに、ボート42を炉口39からキャビティ37の外部に搬出(ボートアンローディング)する。
その後に、ボートエレベータ30はシールキャップ32を下降させることにより、炉口39を開口するとともに、ボート42を炉口39からキャビティ37の外部に搬出(ボートアンローディング)する。
ウエハ移載機構27はボート42のウエハ1をポッド2内に、前述した作動とは逆の手順により収める。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ1がバッチ処理される。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ1がバッチ処理される。
ところで、前述した通り、積層された複数枚のウエハをマイクロ波を用いて大気圧下で加熱する場合には、伝熱効果により、キャビティ内上部に配置されたウエハ群の温度が高くなり、下部に配置されたウエハ群の温度が低くなるという問題点がある。
本実施形態においては、図5に示された原理により、この問題点を解決する。
図5(a)に示されているように、マイクロ波は複数枚のウエハ1の積層方向にわたって均等に印加されるため、キャビティ37内上部に配置されたウエハ1群の温度が、伝熱効果の影響を受けて高くなる。
補助ヒータ59がキャビティ37内下部に敷設されていることにより、図5(b)に示されているように、補助ヒータ59による加熱は下部が大きく、上方に行くに従って漸減するため、キャビティ37内下部に配置されたウエハ1群の温度が高くなる。
図5(a)の温度分布グラフと図5(b)の温度分布グラフとを重ね合わせると、図5(c)の温度分布グラフに示されているように、温度分布は複数枚のウエハ1の積層方向にわたって均一になる。
ここで、コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59の電源60をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
この制御により、上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの温度は同一になるので、上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの間に配置された複数枚のプロダクトウエハ1は、温度分布が全体にわたって均一になる。
図5(a)に示されているように、マイクロ波は複数枚のウエハ1の積層方向にわたって均等に印加されるため、キャビティ37内上部に配置されたウエハ1群の温度が、伝熱効果の影響を受けて高くなる。
補助ヒータ59がキャビティ37内下部に敷設されていることにより、図5(b)に示されているように、補助ヒータ59による加熱は下部が大きく、上方に行くに従って漸減するため、キャビティ37内下部に配置されたウエハ1群の温度が高くなる。
図5(a)の温度分布グラフと図5(b)の温度分布グラフとを重ね合わせると、図5(c)の温度分布グラフに示されているように、温度分布は複数枚のウエハ1の積層方向にわたって均一になる。
ここで、コントローラ56は上側熱電対57の測定温度に基づいて電磁波源55をフィードバック制御し、下側熱電対58の測定温度に基づいて補助ヒータ59の電源60をフィードバック制御することにより、上側熱電対57の温度と下側熱電対58の温度とが同一になるように、電磁波源55と電源60とをそれぞれ制御する。
この制御により、上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの温度は同一になるので、上側モニタウエハ1Aと下側モニタウエハ1Bとの間に配置された複数枚のプロダクトウエハ1は、温度分布が全体にわたって均一になる。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
1) 電磁波によってウエハを加熱することにより、ウエハを直接的に加熱することができるので、ウエハをエネルギ効率よく加熱することができ、また、低温領域での温度を適正かつ精密に制御することができる。
2) 複数枚のウエハを一括してバッチ処理することにより、ウエハを一枚ずつ枚葉処理する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。
3) 上側熱電対の測定温度に基づいて電磁波源をフィードバック制御し、下側熱電対の測定温度に基づいて補助ヒータの電源をフィードバック制御し、上側熱電対の温度と下側熱電対の温度とが同一になるように、電磁波源と補助ヒータの電源とをそれぞれ制御することにより、上側モニタウエハと下側モニタウエハとの間に配置された複数枚のプロダクトウエハの温度分布を全体にわたって均一化することができるので、プロダクトウエハ群の熱処理状況を全体にわたって均一化することができる。
4) 補助ヒータをキャビティ内下部に敷設し、上側熱電対および下側熱電対を上側モニタウエハおよび下側モニタウエハに配置すればよいので、基板処理装置への搭載がきわめて容易である。
5) 熱電対の熱接点をプロダクトウエハと熱特性が同等のモニタウエハに配置することにより、プロダクトウエハの温度分布を精度良く測定することができる。
6) 上側モニタウエハと下側モニタウエハ間に配置するプロダクトウエハの枚数を25枚に設定することにより、マイクロ波を1つの電磁波導入ポートから導入する場合のビームの広がりをプロダクトウエハ群に対応させることができるとともに、ウエハ移載機構のウエハ取扱枚数と整合させることができるので、エネルギ効率およびスループット等をより一層高めることができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、温度測定器は熱電対を使用するに限らず、半導体抵抗温度計、熱電温度計、光高温計等を使用してもよい。
本発明は、バッチ式熱処理装置に限らず、拡散装置や減圧CVD装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
また、被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
1…ウエハ(基板)、2…ポッド、
10…バッチ式熱処理装置(基板処理装置)、
17…回転式ポッド棚、18…支柱、19…棚板、
20…ポッド搬送装置、20a…ポッドエレベータ、20b…ポッド搬送機構、
21…ポッドオープナ、22…載置台、23…キャップ着脱機構、
24…サブ筐体、24a…正面壁、25…ウエハ搬入搬出口、26…移載室、
27…ウエハ移載機構、27a…ウエハ移載装置、27b…ウエハ移載装置エレベータ、27c…ツィーザ、
28…待機部、29…炉口シャッタ、
30…ボートエレベータ、31…アーム、32…シールキャップ、
33…クリーンユニット、34…クリーンエア、
35…処理炉、36…シールド、37…キャビティ、38…炉口フランジ、39…炉口、40…排気管、41…ガス供給管、
42…ボート(搬送治具)、43、44…端板、45…保持柱、46…保持溝、47…断熱板、48…ロータリーアクチュエータ、49…回転軸、
51…ベース、52…ケース、53…電磁波導入ポート、54…導波管、55…電磁波源(マイクロ波加熱源)、56…コントローラ、
57…上側熱電対(上部温度測定器)、1A…上側モニタウエハ、
58…下側熱電対(下部温度測定器)、1B…下側モニタウエハ、
59…補助ヒータ、60…電源。
10…バッチ式熱処理装置(基板処理装置)、
17…回転式ポッド棚、18…支柱、19…棚板、
20…ポッド搬送装置、20a…ポッドエレベータ、20b…ポッド搬送機構、
21…ポッドオープナ、22…載置台、23…キャップ着脱機構、
24…サブ筐体、24a…正面壁、25…ウエハ搬入搬出口、26…移載室、
27…ウエハ移載機構、27a…ウエハ移載装置、27b…ウエハ移載装置エレベータ、27c…ツィーザ、
28…待機部、29…炉口シャッタ、
30…ボートエレベータ、31…アーム、32…シールキャップ、
33…クリーンユニット、34…クリーンエア、
35…処理炉、36…シールド、37…キャビティ、38…炉口フランジ、39…炉口、40…排気管、41…ガス供給管、
42…ボート(搬送治具)、43、44…端板、45…保持柱、46…保持溝、47…断熱板、48…ロータリーアクチュエータ、49…回転軸、
51…ベース、52…ケース、53…電磁波導入ポート、54…導波管、55…電磁波源(マイクロ波加熱源)、56…コントローラ、
57…上側熱電対(上部温度測定器)、1A…上側モニタウエハ、
58…下側熱電対(下部温度測定器)、1B…下側モニタウエハ、
59…補助ヒータ、60…電源。
Claims (1)
- 積層された複数枚の基板を収容するキャビティと、
前記キャビティ内に電磁波を導入して前記複数枚の基板を加熱する第一の加熱源と、前記キャビティ付属の第二の加熱源と、を備えている基板処理装置であって、
前記キャビティ内に、上部の温度を測定する上部温度測定器と、下部の温度を測定する下部温度測定器とが、設置され、
前記上部温度測定器と前記下部温度測定器との間に前記複数枚の基板が配置される、
基板処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008245007A JP2010080555A (ja) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | 基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008245007A JP2010080555A (ja) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | 基板処理装置 |
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---|---|
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ID=42210692
Family Applications (1)
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JP2008245007A Pending JP2010080555A (ja) | 2008-09-24 | 2008-09-24 | 基板処理装置 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011077065A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
CN102677018A (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | 东京毅力科创株式会社 | 热处理装置 |
JP2016189419A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
WO2017149663A1 (ja) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体 |
WO2018179496A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
-
2008
- 2008-09-24 JP JP2008245007A patent/JP2010080555A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2018179496A1 (ja) * | 2017-03-28 | 2019-11-21 | 株式会社Kokusai Electric | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
US11553565B2 (en) | 2017-03-28 | 2023-01-10 | Kokusai Electric Corporation | Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and non-transitory computer-readable recording medium |
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